利用准分子激光再结晶工艺来制作多晶硅薄膜的方法技术

一种利用一准分子激光再结晶工艺来制作一多晶硅薄膜的方法，该方法包含有下列步骤：　　　　提供一衬底，该衬底表面定义有一第一区域、一第二区域围绕于该第一区域，以及一第三区域；　　　　于该衬底上方形成一非晶硅薄膜；　　　　进行一第一光刻暨蚀刻工艺，移除该第三区域内的该非晶硅薄膜，并于该第三区域内形成一对准标记；　　　　于该非晶硅薄膜上形成一遮蔽层；　　　　进行一第二光刻暨蚀刻工艺，移除该非晶硅薄膜上方该第一区域内的该遮蔽层；以及　　　　进行该准分子激光再结晶工艺，使该第一区域内的该非晶硅薄膜再结晶成一多晶硅薄膜。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供一种多晶硅薄膜的制作方法，尤指一种利用准分子再结晶(excimer laser crystallization，ELC)工艺制作多晶硅薄膜的方法。
技术介绍
随着科技的日新月异，轻薄、省电、可携带式的智慧型资讯产品已经充斥了我们的生活空间，而显示器在其间扮演了相当重要的角色，不论是手机、个人数字助理或是笔记型电脑，均需要显示器作为人机沟通的介面。然而现今已大量生产的非晶硅薄膜晶体管液晶显示器(a-TFT LCD)，由于载流子迁移率的限制，要进一步达到轻薄、省电、高画质的需求已经有所困难，取而带之的将会是低温多晶硅(low temperature polysilicon，LTPS)薄膜晶体管液晶显示器。在液晶显示器中，由于一般玻璃衬底的耐热度往往只能到600℃，因此若在高温下直接制作多晶硅薄膜将会造成玻璃衬底的扭曲变形，因此传统的多晶硅薄膜晶体管液晶显示器往往必须要使用价格昂贵的石英作为基材，应用范围往往也只能局限于小尺寸的液晶面板。因此，目前另一种利用非晶硅薄膜再结晶的低温多晶硅薄膜制作方法已逐渐成为主流，其中又以准分子激光再结晶(excimer laser crystallization，ELC)工艺格外受到重视。此外，在液晶显示器的显示面板上，往往包含了多个矩阵式排列的低温多晶硅薄膜晶体管，用以驱动该显示面板内的像素电极生成影像，因此，所形成的多晶硅薄膜通常都包含有多个多晶硅岛(polysilicon island)结构分别用来作为各该低温多晶硅薄膜晶体管的有源区域(active area)，以形成各该低温多晶硅薄膜晶体管的源极、漏极以及其间的沟道区域。现为说明方便起见，以下图示中仅以一多晶硅岛结构为例，来说明现有中以准分子激光再结晶工艺制作一多晶硅薄膜的方法。请参考图1至图4，图1至图4为现有技术中以准分子激光再结晶工艺制作一多晶硅薄膜的方法示意图。如图1所示，首先提供一显示面板10，且显示面板10包含有一衬底12，接着进行一溅镀工艺以于衬底12表面形成一金属层(未显示)，再利用一第一光刻暨蚀刻工艺将该金属层图案化，以于衬底12表面形成一对准标记(alignment mark)14。其中，衬底12是一玻璃衬底，而对准标记14则是包含有至少一个突起结构，设于不会进行电路布局的外围区域，因此即使经过数道沉积工艺，对准标记14仍可供设备清楚辨识。一般而言，在该多晶硅薄膜以及后续的显示面板制作过程中，往往会使用到多道光刻工艺，一旦这些光刻工艺发生对位偏差的状况，就很容易会造成元件可靠度的降低，甚至发生严重缺陷导致功能丧失的情形，因此为改善各设备的对准能力，在进行各项操作前(尤其是光刻工艺)，各设备先皆会根据对准标记14来进行定位，以降低因对位不准而生成的缺陷。如图2所示，接着于衬底12表面依序形成一缓冲层16以及一非晶硅薄膜18，且非晶硅薄膜18表面定义有一第一区域20以及一第二区域30，随后再如图3所示，于非晶硅薄膜18表面形成一图案化的遮蔽层(masklayer)22覆盖于第二区域30上。其中，遮蔽层22可为一包含有一金属层、一氮硅层的单层材料或是由上述材料组合而成的多层结构，其功用在于藉由金属层增加第二区域30的反射率来降低下方非晶硅薄膜18的热量吸收或是利用氮硅层的高热传导速率来使覆盖有遮蔽层22的非晶硅薄膜18先形成晶核。概括而言，形成遮蔽层22的目的在于使第二区域30(覆盖有遮蔽层22的区域)的非晶硅薄膜18成为部分熔融状态，而第一区域20(未覆盖有遮蔽层22的区域)的非晶硅薄膜18达到完全熔融状态，因此当准分子激光照射结束后，副熔的非晶硅层18开始固化时，会因为部分熔融与完全熔融区域间具有一异质介面，而以部分熔融区域为成核基点，由部分熔融的第二区域30开始往完全熔融的第一区域20作横向的晶粒成长，以于第一区域20内形成一多晶硅薄膜24。如图4所示，接着进行一光刻暨蚀刻工艺，移除第二区域30上的遮蔽层22与多晶硅层18，以于第一区域20内形成一多晶硅岛结构24。最后再进行后续的液晶显示面板工艺，利用多晶硅岛24作为液晶显示器内的有源区域，以构成液晶显示器面板中的驱动电路。在上述准分子激光再结晶工艺中，当在定义对准标记位置、将遮蔽层图案化以及最后在形成该多晶硅岛的时后，均各需使用到一次光刻工艺，也就是说在整个多晶硅岛的制作过程中共需使用三道光刻工艺，方可形成一具有该多晶硅岛结构的多晶硅薄膜，因此上述方法虽可控制晶界形成的位置，但是制作过程却相当地繁复，不仅需要耗费较多的工艺时间，亦会导致制造成本的上升，因此，要如何简化准分子激光再结晶工艺，实为当前的重要研究课题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种利用准分子激光再结晶工艺来制作一多晶硅薄膜的方法，改善现有技术中工艺繁复的缺点，以减少制造成本并缩短工艺时间。在本专利技术的提供一种利用一准分子激光再结晶工艺来制作一多晶硅薄膜的方法。首先提供一衬底，且该衬底表面定义有一第一区域、一第二区域围绕于该第一区域，以及一第三区域，接着于该衬底上方形成一非晶硅薄膜，再藉由一第一光刻暨蚀刻工艺，移除该第三区域内的部分该非晶硅薄膜，并于该第三区域内形成一对准标记，随后于该非晶硅薄膜上形成一遮蔽层，并进行一第二光刻暨蚀刻工艺，移除该非晶硅薄膜上方该第一区域内的该遮蔽层以及进行该准分子激光再结晶工艺，使该第一区域内的该非晶硅薄膜再结晶成一多晶硅薄膜，最后再进行一蚀刻工艺，以移除该遮蔽层。本专利技术的多晶硅薄膜制作方法只需要使用两道光刻工艺即可形成可控制晶界位置的多晶硅岛结构，故可大幅简化工艺，改善现有技术中工艺繁复的缺点，以减少制造成本并缩短工艺时间。附图说明图1至4为现有技术中以准分子激光再结晶工艺制作一多晶硅薄膜的方法示意图；图5至图9为本专利技术第一实施例中以准分子激光退火工艺制作一多晶硅薄膜的方法示意图；图10为本专利技术第二实施例中以准分子激光退火工艺制作多晶硅薄膜的方法示意图；以及图11为本专利技术第三实施例中以准分子激光退火工艺制作多晶硅薄膜的方法示意图。附图中的附图标记说明如下10显示面板12衬底14对准标记16缓冲层18非晶硅薄膜 20第一区域22遮蔽层 24非晶硅薄膜30第二区域110显示面板112衬底 114缓冲层116非晶硅薄膜 118对准标记120第一区域 122遮蔽层124多晶硅薄膜 130第二区域140第三区域 210显示面板212衬底 214缓冲层216非晶硅薄膜 218对准标记220第一区域 222遮蔽层223热含覆盖层 224多晶硅薄膜230第二区域 240第三区域322遮蔽层 323热含覆盖层324多晶硅薄膜具体实施方式请参考图5至图9，图5至图9为本专利技术第一实施例中以准分子激光退火工艺制作多晶硅薄膜的方法示意图。如图5所示，首先提供一显示面板110，且显示面板110包含有一衬底112，而衬底112表面定义有一第一区域120、一第二区域130围绕于第一区域120以及一第三区域。接着于衬底112表面形成一缓冲层114以避免衬底112内的杂质在后续工艺中向上扩散而影响所生成的多晶硅薄膜品质，接着于缓冲层114上方形成一非晶硅薄膜116。在本专利技术的优选实施例中，衬底110是一玻璃衬底，缓冲层11本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用一准分子激光再结晶工艺来制作一多晶硅薄膜的方法，该方法包含有下列步骤提供一衬底，该衬底表面定义有一第一区域、一第二区域围绕于该第一区域，以及一第三区域；于该衬底上方形成一非晶硅薄膜；进行一第一光刻暨蚀刻工艺，移除该第三区域内的该非晶硅薄膜，并于该第三区域内形成一对准标记；于该非晶硅薄膜上形成一遮蔽层；进行一第二光刻暨蚀刻工艺，移除该非晶硅薄膜上方该第一区域内的该遮蔽层；以及进行该准分子激光再结晶工艺，使该第一区域内的该非晶硅薄膜再结晶成一多晶硅薄膜。2.如权利要求1所述的方法，其中该衬底表面另包含有一缓冲层，且该非晶硅薄膜形成于该缓冲层表面。3.如权利要求1所述的方法，其中该方法于形成该多晶硅薄膜后，将再移除该遮蔽层。4.如权利要求1所述的方法，其中该多晶硅层用来作为一薄膜晶体管的有源区域。5.如权利要求1所述的方法，其中该对准标记用来增加后续工艺的对准能力。6.如权利要求1所述的方法，其中该遮蔽层是包含有硅氧层(SiOx)、氮硅层(SiN)、金属层、氮氧化硅(SiON)层或是上述材料的组合。7.如权利要求1所述的方法，其中该准分子激光再结晶工艺是利用一准分子激光照射该非晶硅薄膜，以使覆盖有该遮蔽层的该第二区域内该非晶硅薄膜达到部分熔融状态，而未覆盖有该遮蔽层的该第一区域内该非晶硅薄膜达到完全熔融状态，再由该第一区域与该第二区域的介面处朝该第一区域横向长晶，以于该第一区域内形成一多晶硅薄膜。8.如权利要求1所述的方法，其中该准分子激光中另包含有一长脉冲周期激光。9.如权利要求8所述的方法，其中该长脉冲周期激光的周期约为150至250ns。10.如权利要求1所述的方法，其中该方法于进行该准分子激光再结晶工艺前，另形成一热含覆盖层覆盖于该遮蔽层以及该非晶硅薄膜上，以增加所形成的该多晶硅薄膜的晶粒大小。11.一种利用一准分子激光再结晶工艺来制作一多晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：林昆志，
申请(专利权)人：友达光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：