专利名称：多晶硅膜层的制造方法
技术领域：
本发明是关于一种多晶硅膜层的制造方法；特别是有关于一种多晶硅膜 层的表面处理方法。
背景技术：
传统的低温多晶硅膜晶体管(LTPS TFT)的制作方法是先形成一非晶硅薄 膜层于一绝缘基板上，例如一玻璃基板或一石英基板。接着，对该非晶硅薄 膜层施予一激光退火制程(Excimer Laser Annealing)以使该非晶硅薄膜层再结
晶成一多晶硅膜层。该多晶硅膜层被定义出源极/漏极区及通道区，其做为后 续制作的多晶硅膜晶体管的主动层。之后，再形成一栅极氧化层于该多晶硅
膜层上。由于传统的低温多晶硅膜晶体管制作方法对于前述多晶硅膜层信道 区的质量不易控制，导致后续制作完成的多晶硅膜晶体管的启始电压产生飘 移，而使得前述多晶硅膜晶体管可能无法正常运作。因此，在传统的低温多 晶硅膜晶体管制程步骤中会在该多晶硅膜层定义出源极/漏极区及通道区之 后，对于前述通道区施予离子注入步骤，通过改变离子注入剂量，以调整后 续制作完成的多晶硅膜晶体管的启始电压值。
图lA为传统N信道多晶硅膜晶体管的启始电压(Vth)相对于通道区离子注 入剂量的关系图，纵坐标为启始电压，横坐标为晶片检测位置编号，其中离 子注入能量为10千伏特(Kev)，离子注入剂量为6X1011离子/每立方公分至 2X1()U离子海立方公分。图1B为传统P信道多晶硅膜晶体管的启始电压相 对于信道区离子注入剂量的关系图，纵坐标为启始电压，横坐标为晶片检测 位置编号，其中离子注入能量为15千伏特(Kev)，离子注入剂量为6X1011离
4子/每立方公分至2X 1012离子/每立方公分。
然而以传统信道离子注入技术调整多晶硅膜晶体管的启始电压并不易控 制启始电压值的大小，在多晶硅膜晶体管的制作费用及制作时间上也较花费， 因此，亟待提供另一种可克服现有技术缺失的多晶硅膜层制造方法。
发明内容
本发明提供一种多晶硅膜层的制造方法，在一多晶硅膜主动层上方形成 一栅极绝缘层之前，先施予一气体等离子体处理步骤在该多晶硅膜主动层的 通道区，以调整后续形成的薄膜晶体管的启始电压值，进而使得制作完成的 前述薄膜晶体管可正常运作。
本发明前述多晶硅膜层的制造方法包括形成一多晶硅膜层于一基板上， 该多晶硅膜层上定义有复数个源极/漏极区及复数个通道区，及对该多晶硅膜 层的所述的通道区施予气体等离子体处理。
本发明还提供一种阵列基板的制造方法，该方法包括形成一多晶硅膜 层于一基板上，该多晶硅膜层上定义有复数个源极/漏极区及复数个通道区； 及对该多晶硅膜层的所述的通道区施予气体等离子体处理。
本发明又提供一种电子装置，该电子装置包含 一影像显示设备包含如 上述的多晶硅膜阵列基板；及一输入单元，耦接所述的影像显示设备，且通 过所述的输入单元传输信号至所述的影像显示设备，以控制该影像显示设备 显示影像。
本发明以前述气体等离子体处理步骤取代传统通道区的离子注入步骤， 来调整后续制作完成的薄膜晶体管的启始电压值。藉本发明前述多晶硅膜层 的制造方法可省略信道区的离子注入步骤，进而可降低制造费用及縮短制程 时间。
图lA为传统N信道多晶硅膜晶体管的启始电压(Vth)相对于通道区离子注
5入剂量的关系图IB为传统P信道多晶硅膜晶体管的启始电压(Vth)相对于通道区离子注 入剂量的关系图2A至图2C为本发明具多晶硅膜主动层的薄膜晶体管制造方法各制程
阶段对应的结构截面示意图3A为本发明N通道多晶硅膜晶体管的启始电压(Vth)相对于N20气体
等离子体压力的关系图3B为本发明P通道多晶硅膜晶体管的启始电压(Vth)相对于N20气体等
离子体压力的关系图4A为本发明N通道多晶硅膜晶体管的启始电压(Vth)相对于N20气体
等离子体功率的关系图4B为本发明P通道多晶硅膜晶体管的启始电压(Vth)相对于N20气体等 离子体功率的关系图5A为本发明N通道多晶硅膜晶体管的启始电压(Vth)相对于N20气体 等离子体处理时间的关系图5B为本发明P通道多晶硅膜晶体管的启始电压(Vth)相对于N20气体等 离子体处理时间的关系图6为本发明N通道多晶硅膜晶体管及P通道多晶硅膜晶体管的启始电 压(Vth)相对于H2气体等离子体压力的关系图；及
图7为本发明N通道多晶硅膜晶体管及P通道多晶硅膜晶体管的启始电 压(Vth)相对于NH3及H2气体等离子体压力的关系图。
附图标号
20绝缘基板
200— —多晶硅膜
201— -复数个源极/漏极区
202— —通道区
6203- -绝缘层
204- —-栅极电极
具体实施例方式
以下通过本发明具体实施例配合附图对于本发明多晶硅膜层的制造方法 予以详细举例说明如下。
图2A至图2C为本发明具多晶硅膜主动层的薄膜晶体管制造方法各制程 阶段对应的结构截面示意图。参考图2A，本发明多晶硅膜层的制造方法是先 通过己知的溅射或沉积方法形成一非晶硅薄膜层(amorphous silicon film)于一 绝缘基板20上，例如玻璃基板或石英基板。接着，对该非晶硅薄膜层进行激 光退火制程(Excimer Annealing Process),以使该非晶硅薄膜层再结晶成一多晶 硅膜层200。该多晶硅膜层200做为后续制作多晶硅膜晶体管的主动层。之后， 对该多晶硅膜层200定义出复数个源极/漏极区201及复数个通道区202。接 着，参考图2B，对该多晶硅膜层200的通道区202施予气体等离子体处理制 程至一预定时间。本发明所使用的气体等离子体可为N20、 H2或NH3，而前 述气体等离子体处理制程的控制变因可以是气体等离子体压力、气体等离子 体功率或气体等离子体处理时间。该多晶硅膜层200的通道区202经气体等 离子体处理后，接着再形成一绝缘层203于该多晶硅膜层200上方，以供做 后续完成的薄膜晶体管的栅极氧化层，接着形成一栅极电极204于该绝缘层 203上方并对应该通道区202，而完成多晶硅膜晶体管的制作。
参考图2B，以N20做为气体等离子体来源，而改变N20气体等离子体 压力时，例如N2O气体等离子体压力为0.65托耳(torr)至0.9托耳(torr)，可明 显看出气体等离子体压力愈高，后续制作完成的N通道多晶硅膜晶体管及P 通道多晶硅膜晶体管的启始电压(thresholdvoltage, Vth)皆可提升愈高，分别 如图3A及图3B所示。当改变气体等离子体功率时，例如N20气体等离子体 功率为750瓦(W)至1000瓦(W)，可明显看出气体等离子体功率愈低，后续制作完成的N通道多晶硅膜晶体管及P通道多晶硅膜晶体管的启始电压 (threshold voltage ， Vth)皆可提升愈高，分别如图4A及图犯所示。当改变气 体等离子体处理时间时，例如气体等离子体处理时间控制在30至90秒，可 看出气体等离子体处理时间愈长，后续制作完成的N通道多晶硅膜晶体管及 P通道多晶硅膜晶体管的启始电压(threshold voltage , Vth)皆可提升愈高，分别 如图5A及图5B所示。
当以H2做为气体等离子体来源，而改变H2气体等离子体压力时，例如 H2气体等离子体压力为1托耳(torr)至9托耳(torr)，而控制H2气体等离子体功 率在700瓦(W)至2000瓦(W)之间的一定值及其等离子体处理时间为30至90 秒之间一定值，可明显看出H2气体等离子体压力愈高，后续制作完成的N通 道多晶硅膜晶体管及P通道多晶硅膜晶体管的启始电压(threshold voltage , Vth) 皆可提升愈高，如图6及图7所示。
当以NH3做为气体等离子体来源，而改变NH3气体等离子体压力时，例 如NH3气体等离子体压力为1托耳(torr)至6托耳(torr)，而控制NH3气体等离 子体功率在800瓦及其等离子体处理时间为30至90之间一定值，可明显看 出NH3气体等离子体压力愈高，后续制作完成的N通道多晶硅膜晶体管及P 通道多晶硅膜晶体管的启始电压(threshold voltage ,Vth)皆可提升愈高，如图7 所示。
本发明釆用气体等离子体处理制程处理前述多晶硅膜层200的通道区， 可得到后续制作完成的N通道金属氧化半导体场效晶体管的启始电压(Vth)在 0伏特至3伏特之间，而P通道金属氧化半导体场效晶体管的启始电压(V化) 在-3伏特至0伏特之间。因此，本发明可在前述多晶硅膜层200上形成栅极 绝缘层之前，先对该多晶硅膜层200的通道区施予气体等离子体处理制程， 藉以调整后续制作完成的多晶硅膜晶体管的启始电压大小，进而确使前述多 晶硅膜晶体管可以正常运作。
故将本发明多晶硅膜层的制造方法应用在多晶硅膜晶体管的制作可省略传统制程的信道区离子注入步骤(cha皿d d叩ing process),进而降低制造费用 及縮短制程时间。再者，以本发明多晶硅膜层200制作的多晶硅膜晶体管可 应用在一影像显示系统的制作，其中该影像显示系统包含一显示设备，其中 该显示设备可为液晶显示设备或有机电致发光显示设备。该影像显示系统， 可内含于一 电子装置。该电子装置并具有一输入单元电性耦接该影像显示设 备，而通过该输入单元传输信号至该影像显示设备，以控制该影像显示设备 显示影像。该电子装置为一个人数字助理(PDA)、 一移动电话(cdlularphone)、 一数字相机、 一电视、 一全球定位系统(GPS)、 一车用显示器、 一航空用显示 器、 一数字相框(digital photo frame)、 一笔记本电脑、 一桌面计算机或是一便 携式DVD播放器。
另一方面，本发明也可对该非晶硅薄膜层执行激光退火而形成该多晶硅 膜层200后，对该多晶硅膜层200定义的通道区施予离子注入步骤，以调整 后续制作完成的多晶硅膜晶体管的启始电压，再对该多晶硅膜层200的通道 区施予前述气体等离子体处理，藉以微调后续制作完成的多晶硅膜晶体管的 启始电压。
以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非用以限定本发明的权利； 凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在 权利要求内。
权利要求
1. 一种多晶硅膜层的制造方法，其特征在于，该方法包括形成一多晶硅膜层于一基板上，该多晶硅膜层上定义有复数个源极/漏极区及复数个通道区；及对所述的多晶硅膜层的所述的通道区施予气体等离子体处理。
2. 如权利要求l所述的多晶硅膜层的制造方法，其特征在于，前述气体 等离子体处理步骤使用下列任一种气体等离子体N20、 H2及NH3。
3. 如权利要求1所述的多晶硅膜层的制造方法，其特征在于，前述多晶 硅膜层形成步骤包含形成一非晶硅薄膜层于所述的基板上及对该非晶硅薄膜 层施予激光退火。
4. 如权利要求2所述的多晶硅膜层的制造方法，其特征在于，前述气体 等离子体处理步骤的控制变因为气体等离子体压力、气体等离子体功率或气 体等离子体处理时间。
5. 如权利要求4所述的多晶硅膜层的制造方法，其特征在于，所述的气 体等离子体处理时间为30秒至90秒。
6. 如权利要求1所述的多晶硅膜层的制造方法，其特征在于，可制得一 N通道金属氧化半导体场效晶体管或一 P通道金属氧化半导体场效晶体管， 其中，N通道金属氧化半导体场效晶体管的启始电压V&为0伏特至3伏特； P通道金属氧化半导体场效晶体管的启始电压Vth为-3伏特至0伏特。
7. —种阵列基板的制造方法，其特征在于，该方法包括 形成一多晶硅膜层于一基板上，该多晶硅膜层上定义有复数个源极/漏极区及复数个通道区；及对该多晶硅膜层的所述的通道区施予气体等离子体处理。
8. 如权利要求7所述的阵列基板的制造方法，其特征在于，该方法还包含形成一栅极绝缘层于所述的通道区上方及复数个栅极电极于该栅极绝缘层 上方并分别对应每一通道区。
9. 一种电子装置，其特征在于，该电子装置包含-一影像显示设备包含如权利要求第8项所述的多晶硅膜阵列基板；及 一输入单元，耦接所述的影像显示设备，且通过所述的输入单元传输信 号至所述的影像显示设备，以控制该影像显示设备显示影像。
10. 如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，该电子装置为一移动电 话、数字相机、个人助理、笔记本电脑、桌面计算机、电视、车用显示器、 全球定位系统、航空用显示器或便携式DVD播放器。
全文摘要
本发明提供一种多晶硅膜层的制造方法，其在一基板上形成一多晶硅膜主动层之后，接着对该多晶硅膜主动层的通道区施予气体等离子体处理，以调整后续形成的多晶硅膜晶体管的起始电压值，之后再形成一栅极绝缘层于该多晶硅膜主动层上。藉本发明前述多晶硅膜层的制造方法可省略信道区的离子注入步骤，进而可降低制造费用及缩短制程时间。
文档编号H01L21/70GK101459145SQ200710193359
公开日2009年6月17日 申请日期2007年12月10日 优先权日2007年12月10日
发明者林合炫, 林宗彦, 蔡善宏, 郑文腾 申请人:统宝光电股份有限公司