專利名稱：形成多晶硅薄膜裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種形成多晶硅薄膜裝置的方法，尤其涉及一種通過信道區(qū)域的設(shè)計(jì)而使得多晶硅薄膜裝置上的薄膜晶體管(thin-film transistor，TFT)呈現(xiàn)較佳電氣特性均勻性的方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體工藝中，由于非晶硅(amorphous silicon)薄膜可以在低溫的環(huán)境下形成于玻璃基板上，因此非晶硅薄膜晶體管目前大量地被使用于液晶顯示器領(lǐng)域中。然而，非晶硅薄膜的電子移動率較多晶硅薄膜慢，使得非晶硅薄膜晶體管液晶顯示器呈現(xiàn)較長的反應(yīng)時間，也限制了其在大尺寸面板上的應(yīng)用。因此業(yè)界與學(xué)術(shù)界均致力于將低溫非晶硅薄膜以激光退火方式轉(zhuǎn)變成多晶硅薄膜的研發(fā)，制作出具有大尺寸晶粒的多晶硅薄膜。
以連續(xù)側(cè)向固化(sequential lateral solidification，SLS)所形成的多晶硅薄膜具有良好的周期性晶界排列。圖1A為現(xiàn)有采用連續(xù)側(cè)向固化(SLS)的形成多晶硅薄膜系統(tǒng)示意圖，該系統(tǒng)主要包括一激光產(chǎn)生器11，以產(chǎn)生一激光束12；以及一光罩13，設(shè)置于該激光束12的行進(jìn)路徑上，該光罩上方有多個透光區(qū)域13a與多個不透光區(qū)域13b。其中每一該多個透光區(qū)域13a是為一寬度為W的長條區(qū)域。通過該多個透光區(qū)域13a的激光束12照射在光罩13下方的基板14上的非晶硅薄膜15，使得非晶硅薄膜15上被激光束12照射的多個寬度為W的長條區(qū)域15a產(chǎn)生熔化。在移除激光束12后，每一該多個長條區(qū)域15a從兩側(cè)開始固化，并且產(chǎn)生一條平行該長條區(qū)域15a的長邊的主要晶界(primary grain boundary)16于該長條區(qū)域15a中央處，而形成晶粒長度為1/2W的多晶硅薄膜，如圖1B所示。
美國專利第6,908,835號以及第6,726,768號還分別揭露多次激光照射的連續(xù)側(cè)向固化的形成多晶硅薄膜的方法，以提供更大尺寸的晶粒。
然而，以連續(xù)側(cè)向固化所形成的多晶硅薄膜具有朝特定晶粒成長方向及周期性的晶界排列。這種多晶硅薄膜所形成的薄膜晶體管的電氣特性主要決定于電流流經(jīng)信道時所經(jīng)過的晶界數(shù)目以及晶界排列方式。不同的信道方向設(shè)計(jì)將使得信道內(nèi)電流垂直或平行于晶粒成長方向，而造成同一基板上所形成的具有相同組件參數(shù)的薄膜晶體管呈現(xiàn)極大的電性差異。這樣的電性不均勻性對于采用大量不同信道方向設(shè)計(jì)薄膜晶體管的多晶硅薄膜裝置(諸如液晶顯示器)，其缺點(diǎn)尤為顯著。
為解決此一缺失，Jung在美國專利第6,521,473號提出一種制造液晶顯示器的方法，其使用如圖2A所示的光罩23，以連續(xù)側(cè)向固化工藝形成不同于傳統(tǒng)橫向結(jié)晶的45度角結(jié)晶方向的多晶硅薄膜25，如圖2B所示。因此，無論是橫向或縱向布局的晶體管27，其組件信道內(nèi)的電流方向?qū)⑴c晶粒成長方向成45度角，使得晶體管組件呈現(xiàn)均勻的電氣特性。然而，上述方法會造成面板部分區(qū)域無法達(dá)成結(jié)晶，造成面板上可利用區(qū)域減少，間接影響產(chǎn)能(throughput)效率。因此，為了克服上述技術(shù)的缺失，急需一種形成多晶硅薄膜裝置的方法，通過信道區(qū)域的設(shè)計(jì)而使得多晶硅薄膜裝置上的薄膜晶體管呈現(xiàn)較佳電氣特性均勻性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種形成多晶硅薄膜裝置的方法，通過信道區(qū)域的設(shè)計(jì)而使得多晶硅薄膜裝置上的薄膜晶體管呈現(xiàn)較佳電氣特性均勻性。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種形成多晶硅薄膜的方法，包括以下步驟提供一基板；形成一多晶硅薄膜于該基板上，其中該多晶硅薄膜具有朝一晶粒成長方向排列的多個硅晶粒；以及形成多個薄膜晶體管，每一該多個薄膜晶體管具有一信道區(qū)域，該信道區(qū)域以該多晶硅薄膜的一部分所形成；其中至少一信道區(qū)域具有一信道方向平行該晶粒成長方向的等效平行信道區(qū)域，以及一信道方向垂直該晶粒成長方向的等效垂直信道區(qū)域。
較佳地，該多晶硅薄膜具有垂直于該晶粒成長方向的多個主要晶界以及平行于該晶粒成長方向的多個次要晶界。
較佳地，該多晶硅薄膜是以至少一次激光照射的連續(xù)側(cè)向固化(sequential lateral solidification，SLS)所形成。
較佳地，該信道區(qū)域是為L型、多重L型、扇型或甜甜圈型。
較佳地，該多晶硅薄膜裝置是為一液晶顯示器、一顯示器的驅(qū)動電路或一顯示器的畫素電路。
采用本發(fā)明所提供的形成多晶硅薄膜裝置的方法，通過信道區(qū)域的設(shè)計(jì)而使得多晶硅薄膜裝置上的薄膜晶體管呈現(xiàn)較佳電氣特性均勻性。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。


圖1A為現(xiàn)有采用連續(xù)側(cè)向固化(SLS)的形成多晶硅薄膜系統(tǒng)示意圖；圖1B為圖1A的形成多晶硅薄膜系統(tǒng)所形成的多晶硅薄膜上視圖；圖2A為美國專利第6,521,473號中進(jìn)行連續(xù)側(cè)向固化(SLS)工藝所采用的光罩上視圖；圖2B為美國專利第6,521,473號所形成的多晶硅薄膜以及晶體管布局；圖3為本發(fā)明第一具體實(shí)施例的形成多晶硅薄膜裝置的方法的晶體管布局上視圖；圖4為本發(fā)明第二具體實(shí)施例的形成多晶硅薄膜裝置的方法的晶體管布局上視圖；圖5為本發(fā)明第三具體實(shí)施例的形成多晶硅薄膜裝置的方法的晶體管布局上視圖；以及圖6為本發(fā)明第四具體實(shí)施例的形成多晶硅薄膜裝置的方法的晶體管布局上視圖。
11激光產(chǎn)生器12激光束13光罩 13a透光區(qū)域13b不透光區(qū)域 14基板15非晶硅薄膜15a長條區(qū)域16主要晶界 23光罩25晶硅薄膜 27晶體管35多晶硅薄膜36晶粒361主要晶界 362次要晶界
37晶體管 371第一電極372第二電極373信道區(qū)域CHL等效平行信道區(qū)域 CHH等效垂直信道區(qū)域45多晶硅薄膜 47晶體管471第一電極472第二電極473信道區(qū)域CHL等效平行信道區(qū)域CHH1等效垂直信道區(qū)域 CHH2等效垂直信道區(qū)域55多晶硅薄膜 57晶體管571第一電極572第二電極573信道區(qū)域65多晶硅薄膜67晶體管 671第一電極672第二電極673信道區(qū)域具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的特征、目的及功能說明如下。
在本發(fā)明中，是揭露一種形成多晶硅薄膜裝置的方法，通過信道區(qū)域的設(shè)計(jì)而使得多晶硅薄膜裝置上的薄膜晶體管呈現(xiàn)較佳電氣特性均勻性。
如圖3所示，其為本發(fā)明第一具體實(shí)施例的形成多晶硅薄膜裝置的方法的晶體管布局上視圖。在第一具體實(shí)施例中，該方法包括以下步驟提供一基板(圖中未示)；形成一多晶硅薄膜35于該基板上，其中該多晶硅薄膜具有朝一晶粒成長方向排列的多個硅晶粒36；以及形成多個薄膜晶體管37，每一該多個薄膜晶體管具有一信道區(qū)域373，該信道區(qū)域373是以該多晶硅薄膜的一部分所形成；其中至少一信道區(qū)域373具有一信道方向平行該晶粒成長方向的等效平行信道區(qū)域CHL以及一信道方向垂直該晶粒成長方向的等效垂直信道區(qū)域CHH。
在本具體實(shí)施例中，該多晶硅薄膜35具有垂直于該晶粒成長方向的多個主要晶界361以及平行于該晶粒成長方向的多個次要晶界362。
在本具體實(shí)施例中，該多晶硅薄膜35是以至少一次激光照射的連續(xù)側(cè)向固化(sequential lateral solidification，SLS)所形成。
在實(shí)際應(yīng)用中，圖3中的第一電極371與第二電極372即形成一對源/漏極對。
在本發(fā)明中，該信道區(qū)域除了可以為L型(如上述的第一具體實(shí)施例所示)之外，也可以為多重L型。請參閱圖4，其為本發(fā)明第二具體實(shí)施例的形成多晶硅薄膜裝置的方法的晶體管布局上視圖。在第二具體實(shí)施例中，多晶硅薄膜45上也形成多個薄膜晶體管47，每一該多個薄膜晶體管具有一信道區(qū)域473，該信道區(qū)域473是以該多晶硅薄膜的一部分所形成；其中至少一信道區(qū)域473具有一信道方向平行該晶粒成長方向的等效平行信道區(qū)域CHL、一信道方向垂直該晶粒成長方向的第一等效垂直信道區(qū)域CHH1以及一信道方向垂直該晶粒成長方向的第二等效垂直通區(qū)域CHH2。此外，在實(shí)際應(yīng)用中，圖4中的第一電極471與第二電極472即形成一對源/漏極對。
必須注意的是，本發(fā)明雖然以上述第一與第二具體實(shí)施例作為說明，但并不以此為限。具有本領(lǐng)域的一般技術(shù)的人士當(dāng)可提出其它變化，而不脫離本發(fā)明的范圍。
舉例來說，如圖5所示，其為本發(fā)明第三具體實(shí)施例的形成多晶硅薄膜裝置的方法的晶體管布局上視圖。在第三具體實(shí)施例中，多晶硅薄膜55上也形成多個薄膜晶體管57，每一該多個薄膜晶體管具有一信道區(qū)域573，該信道區(qū)域573是以該多晶硅薄膜的一部分所形成；其中至少一信道區(qū)域573為扇型。該扇型信道區(qū)域573以一信道方向平行該晶粒成長方向的等效平行信道區(qū)域CHL所形成，以及一信道方向垂直該晶粒成長方向的等效垂直信道區(qū)域CHH所形成。
此外，在實(shí)際應(yīng)用中，圖5中的第一電極571與第二電極572即形成一對源/漏極對。
如圖6，其為本發(fā)明第四具體實(shí)施例的形成多晶硅薄膜裝置的方法的晶體管布局上視圖。在第四具體實(shí)施例中，多晶硅薄膜65上也形成多個薄膜晶體管67，每一該多個薄膜晶體管具有一信道區(qū)域673，該信道區(qū)域673以該多晶硅薄膜的一部分所形成；其中至少一信道區(qū)域673為甜甜圈型。該甜甜圈型信道區(qū)域673以一信道方向平行該晶粒成長方向的等效平行信道區(qū)域CHL所形成，以及一信道方向垂直該晶粒成長方向的等效垂直信道區(qū)域CHH所形成。
此外，在實(shí)際應(yīng)用中，圖6中的第一電極671與第二電極672即形成一對源/漏極對。
以本發(fā)明的方法所形成的多晶硅薄膜裝置除了可以為一液晶顯示器之外，也可以為一顯示器的驅(qū)動電路或一顯示器的畫素電路。同樣地，本發(fā)明的多晶硅薄膜裝置的應(yīng)用領(lǐng)域也不以此為限。具有本領(lǐng)域的一般技術(shù)的人士當(dāng)可提出其它變化，而不脫離本發(fā)明的范圍。
綜上所述，本發(fā)明提供一種形成多晶硅薄膜裝置的方法，通過信道區(qū)域的設(shè)計(jì)而使得多晶硅薄膜裝置上的薄膜晶體管呈現(xiàn)較佳電氣特性均勻性。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種形成多晶硅薄膜裝置的方法，其特征在于，包括以下步驟提供一基板；形成一多晶硅薄膜于該基板上，其中該多晶硅薄膜具有朝一晶粒成長方向排列的多個硅晶粒；形成多個薄膜晶體管，每一該多個薄膜晶體管具有一信道區(qū)域，該信道區(qū)域以該多晶硅薄膜的一部分所形成；其中至少一信道區(qū)域具有一信道方向平行該晶粒成長方向的等效平行信道區(qū)域，以及一信道方向垂直該晶粒成長方向的等效垂直信道區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的形成多晶硅薄膜裝置的方法，其特征在于，該多晶硅薄膜具有垂直于該晶粒成長方向的多個主要晶界以及平行于該晶粒成長方向的多個次要晶界。
3.如權(quán)利要求1所述的形成多晶硅薄膜裝置的方法，其特征在于，該多晶硅薄膜以至少一次激光照射的連續(xù)側(cè)向固化所形成。
4.如權(quán)利要求1所述的形成多晶硅薄膜裝置的方法，其特征在于，該信道區(qū)域?yàn)長型。
5.如權(quán)利要求1所述的形成多晶硅薄膜裝置的方法，其特征在于，該信道區(qū)域?yàn)槎嘀豅型。
6.如權(quán)利要求1所述的形成多晶硅薄膜裝置的方法，其特征在于，該信道區(qū)域?yàn)樯刃汀?br> 7.如權(quán)利要求1所述的形成多晶硅薄膜裝置的方法，其特征在于，該信道區(qū)域?yàn)樘鹛鹑π汀?br> 8.如權(quán)利要求1所述的形成多晶硅薄膜裝置的方法，其特征在于，該多晶硅薄膜裝置為一液晶顯示器。
9.如權(quán)利要求1所述的形成多晶硅薄膜裝置的方法，其特征在于，該多晶硅薄膜裝置為一顯示器的驅(qū)動電路。
10.如權(quán)利要求1所述的形成多晶硅薄膜裝置的方法，其特征在于，該多晶硅薄膜裝置為一顯示器的畫素電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種形成多晶硅薄膜裝置的方法，包括以下步驟提供一基板；形成一多晶硅薄膜于該基板上，其中該多晶硅薄膜具有朝一晶粒成長方向排列的多個硅晶粒；以及形成多個薄膜晶體管，每一該多個薄膜晶體管具有一信道區(qū)域，該信道區(qū)域是以該多晶硅薄膜的一部分所形成；其中至少一信道區(qū)域具有一信道方向平行該晶粒成長方向的等效平行信道區(qū)域，以及一信道方向垂直該晶粒成長方向的等效垂直信道區(qū)域。本發(fā)明提供一種形成多晶硅薄膜裝置的方法，通過信道區(qū)域的設(shè)計(jì)而使得多晶硅薄膜裝置上的薄膜晶體管呈現(xiàn)較佳電氣特性均勻性。
文檔編號G02F1/1362GK101022091SQ200610007569
公開日2007年8月22日 申請日期2006年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月16日
發(fā)明者朱芳村, 陳昱丞 申請人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院