專利名稱：制造液晶顯示器的方法以及形成復(fù)晶硅層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種制造液晶顯示器的復(fù)晶硅層的方法，特別有關(guān)于一種制造具有較低表面粗糙度的復(fù)晶硅層的方法。
背景技術(shù)：
在薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD；thin film transistor liquidcrystal display)技術(shù)的發(fā)展中，由于復(fù)晶硅(polycrystalline silicon；polysilicon)具有比非晶硅(amorphous silicon)優(yōu)異的性質(zhì)，因而已成為半導(dǎo)體層的主流。制造復(fù)晶硅層的方法是，首先，在一絕緣基板上沉積一非晶硅層。接著，使非晶硅層結(jié)晶化而形成復(fù)晶硅層?？墒褂迷S多傳統(tǒng)方法來進(jìn)行結(jié)晶化，包括在低溫下進(jìn)行準(zhǔn)分子雷射退火(ELA；excimer laser annealing)，在高溫下進(jìn)行固相結(jié)晶(SPC；solid phasecrystallization)，連續(xù)晶粒成長法(CGG；continuous grain growth)，金屬誘發(fā)結(jié)晶法(MIC；metal induced crystallization)，金屬誘發(fā)側(cè)向結(jié)晶法(MILC；metal induced lateral crystallization)，和連續(xù)式側(cè)向固化法(SLS；sequential lateral solidification)等。這些方法都是在無氧氣的環(huán)境下進(jìn)行的。
在結(jié)晶化過程中很重要的考量是復(fù)晶硅的晶粒尺寸(grainsize)。如果晶粒尺寸太小，復(fù)晶硅層會顯現(xiàn)出低電子遷移率(electron mobility)和高電阻，這會影響TFT-LCD的電性。詳而言之，低電子遷移率和高電阻會使畫素電容器充電不足，這會使得顯示對比度不準(zhǔn)確，或者造成周邊驅(qū)動電路的操作錯誤。
然而，有大晶粒尺寸的復(fù)晶硅層會顯現(xiàn)出粗糙表面，且表面粗糙度會隨著晶粒尺寸的增加而增加。在TFT-LCD的制程中，在復(fù)晶硅層上有一閘極絕緣層形成。此閘極絕緣層通常是氧化硅(SiO2)。結(jié)果，復(fù)晶硅表面的粗糙度會決定閘極絕緣層的性質(zhì)。此外，如果表面太粗糙，會造成復(fù)晶硅表面上凸起部的尖端會有電場集中，這會導(dǎo)致漏電。畫素中的漏電會改變LCD畫素的臨界電壓(threshold voltage)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為解決上述問題而提供一種形成表面粗糙度降低的復(fù)晶硅層的方法，本發(fā)明并提供使用此方法以制造液晶顯示器的方法。
為達(dá)成本發(fā)明的目的，本發(fā)明制造液晶顯示器的方法包括下列步驟。首先，提供一基板，在基板上形成一絕緣層，在絕緣層上沉積一非晶硅層。接著，使非晶硅層結(jié)晶化，而形成一表面具有凸出部分的復(fù)晶硅層。接著，在復(fù)晶硅層上形成一改質(zhì)層，以改質(zhì)復(fù)晶硅層表面的凸出部分，此改質(zhì)層為氧化硅層或氮化硅層。最后，除去改質(zhì)層，并同時除去復(fù)晶硅層表面的凸出部分，而得到表面較平坦的復(fù)晶硅層。
依據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明所得表面較平坦的復(fù)晶硅層的表面粗糙度為80至150之間。
依據(jù)本發(fā)明，形成復(fù)晶硅層的方法包括下列步驟。首先，提供一絕緣基板，在絕緣基板上形成沉積一非晶硅層。接著，使非晶硅層結(jié)晶化，而形成一表面具有凸出部分的復(fù)晶硅層。接著，在復(fù)晶硅層上形成一改質(zhì)層，以改質(zhì)復(fù)晶硅層表面的凸出部分，此改質(zhì)層為氧化硅層或氮化硅層。最后，除去改質(zhì)層，并同時除去復(fù)晶硅層表面的凸出部分，而得到表面較平坦的復(fù)晶硅層。


圖1a至圖1d為依據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的制程剖面示意圖。
符號說明10～基板，12～絕緣層，14～非晶硅層，20～粗糙的復(fù)晶硅層，27～較平坦的復(fù)晶硅層30～改質(zhì)層。
具體實(shí)施例方式
一般而言，在非晶硅層的結(jié)晶化過程中，復(fù)晶硅差排(dislocation)是在復(fù)晶硅層上有粗糙表面形成的主要原因。復(fù)晶硅的差排通常發(fā)生在晶粒邊界(grain boundary)。此外，在有差排位置處的結(jié)晶性通常比其它位置的結(jié)晶性來得差，導(dǎo)致有較高密度的懸浮鍵(dangling bonds)。然而，懸浮鍵較容易氧化，因此，差排位置處所形成的氧化硅比其它位置所形成的氧化硅有較高的密度。
本發(fā)明即是利用差排位置處的上述特性，在具有粗糙表面(表面有凸出部分)的復(fù)晶硅層上形成一改質(zhì)層(例如氧化硅或氮化硅)。然后，除去改質(zhì)層，并同時除去復(fù)晶硅層表面的凸出部分，而得到表面較平坦的復(fù)晶硅層。在形成改質(zhì)層時，會使得表面粗糙的復(fù)晶硅層上的懸浮鍵鈍化(passivation)，因而在除去改質(zhì)層之后，可得到表面較平坦的復(fù)晶硅層。
圖1a至圖1d為依據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例形成復(fù)晶硅層的制程剖面示意圖。參照圖1a，提供一基板10。在基板10上形成一絕緣層12。在絕緣層12上形成一非晶硅層14。此非晶硅層l4可以任何習(xí)知沉積方法來沉積。
接著，參照圖1b，使非晶硅層14結(jié)晶化，而形成一表面具有凸出部分的復(fù)晶硅層20。可使用許多傳統(tǒng)方法來進(jìn)行結(jié)晶化，例如可采用灰化、臭氧(O3)、準(zhǔn)分子紫外光(EUV；excimer ultraviolet light)、或快速熱制程(RTP；rapid thermal processing)。此外，亦可在低溫下進(jìn)行準(zhǔn)分子雷射退火(ELA；excimer laser annealing)，在高溫下進(jìn)行固相結(jié)晶(SPC；solid phase crystallization)，連續(xù)晶粒成長法(CGG；continuous grain growth)，金屬誘發(fā)結(jié)晶法(MIC；metal inducedcrystallization)，金屬誘發(fā)側(cè)向結(jié)晶法(MILC；metal induced lateralcrystallization)，和連續(xù)式側(cè)向固化法(SLS；sequential lateralsolidification)等。
接著，參照圖1c，在復(fù)晶硅層20上形成一改質(zhì)層30，以改質(zhì)復(fù)晶硅層20表面的凸出部分。此改質(zhì)層30可為氧化硅層或氮化硅層，其厚度并沒有一定限制，只要有改質(zhì)層即可，例如可為至少10。改質(zhì)層30的形成方法可為化學(xué)氣相沉積法。此外，改質(zhì)層30亦可為自然氧化層，只要在形成復(fù)晶硅層20之后，放在自然環(huán)境下一段時間即可使復(fù)晶硅層自然氧化而形成自然氧化層的改質(zhì)層30，不需額外的沉積步驟。
接著，除去改質(zhì)層30，并同時除去復(fù)晶硅層20表面的凸出部分，而得到表面較平坦的復(fù)晶硅層27，如圖1d所示。除去改質(zhì)層30的步驟可使用緩沖HF(BHF)、稀釋HF(DHF)、或干蝕刻法。表面粗糙度是取決于非晶硅層14的厚度以及結(jié)晶化時所提供的能量。例如，當(dāng)所形成非晶硅層14的厚度為500時，除去改質(zhì)層30后所得到較平坦復(fù)晶硅層27的表面粗糙度為80至150之間。
綜合上述，本發(fā)明在粗糙的復(fù)晶硅層上形成一改質(zhì)層，以對于復(fù)晶硅層的表面進(jìn)行改質(zhì)。接著再除去改質(zhì)層，并可同時除去復(fù)晶硅層表面的凸出部分，而得到表面較平坦的復(fù)晶硅層。
權(quán)利要求
1.一種制造液晶顯示器的方法，其包括下列步驟提供一基板；在該基板上形成一絕緣層；在該絕緣層上沉積一非晶硅層；使該非晶硅層結(jié)晶化，而形成一表面具有凸出部分的復(fù)晶硅層；在該復(fù)晶硅層上形成一改質(zhì)層，以改質(zhì)復(fù)晶硅層表面的凸出部分，該改質(zhì)層為氧化硅層或氮化硅層；以及除去該改質(zhì)層，并同時除去復(fù)晶硅層表面的凸出部分，而得到表面較平坦的復(fù)晶硅層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造液晶顯示器的方法，其中該使非晶硅層結(jié)晶化的方法可采用灰化、臭氧(O3)、準(zhǔn)分子紫外光(EUV；excimerultraviolet light)、或快速熱制程(RTP；rapid thermal processing)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造液晶顯示器的方法，其中該改質(zhì)層為氧化硅層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造液晶顯示器的方法，其中該氧化硅層為自然氧化層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造液晶顯示器的方法，其中該改質(zhì)層為氮化硅層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造液晶顯示器的方法，其中該形成改質(zhì)層可采用化學(xué)氣相沉積法。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造液晶顯示器的方法，其中該除去改質(zhì)層的步驟可使用緩沖HF(BHF)、稀釋HF(DHF)、或干蝕刻法。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造液晶顯示器的方法，其中該表面較平坦的復(fù)晶硅層的表面粗糙度為80至150之間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于液晶顯示器中的復(fù)晶硅層的形成方法，包括以下步驟。首先，提供一絕緣基板，在絕緣基板上形成沉積一非晶硅層。接著，使非晶硅層結(jié)晶化，而形成一表面具有凸出部分的復(fù)晶硅層。接著，在復(fù)晶硅層上形成一改質(zhì)層，以改質(zhì)復(fù)晶硅層表面的凸出部分，改質(zhì)層為氧化硅層或氮化硅層。最后，除去改質(zhì)層，并同時除去復(fù)晶硅層表面的凸出部分，而得到表面較平坦的復(fù)晶硅層。
文檔編號H01L21/26GK1487344SQ0315580
公開日2004年4月7日 申請日期2003年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月23日
發(fā)明者石儲榮, 蔡耀銘 申請人:統(tǒng)寶光電股份有限公司