低温多晶硅薄膜晶体管及其制造方法_2

文档序号:9709980阅读:来源:国知局
[0033] 【非晶硅膜层-工艺】进一步地,在本发明所述的低温多晶硅薄膜晶体管中,所述非 晶硅膜层是采用等离子增强化学气相沉积工艺沉积形成的。
[0034] 【热退火-温度】进一步地,在本发明所述的低温多晶硅薄膜晶体管中,所述快速热 退火工艺的加热温度为400-800°C。其中,所述加热温度为400-800°C包括了该数值范围内 的任一点值,例如加热温度为400°C、500°C、550°C、600°C、650°C、700°C 或 800°C。
[0035] 优选地,所述快速热退火工艺的加热温度为500-700°C。
[0036] 【除去有源层顶部和四周的残余金属离子】进一步地,在本发明所述的低温多晶硅 薄膜晶体管中,形成所述有源层后,除去所述有源层的上表面膜层;对所述有源层进行光 亥Ij、刻蚀,得到图形化的有源层。
[0037] 在本发明中,利用金属诱导层的诱导作用使非晶硅膜层转化为多晶硅膜层(即有 源层)时,由于金属诱导层位于非晶硅膜层下方,因此在形成有源层的过程中,金属诱导层 中的金属离子进入非晶硅膜层后的扩散方向是由下向上、向四周扩散的,故形成所述有源 层后,即便有源层中存在金属离子的残留也仅是存在于有源层的上表面膜层以及有源层的 四周。因此本发明制备方法采用上述步骤,在形成所述有源层后除去其上表面膜层,并对有 源层进行图形化处理,将位于四周区域的非图形化的有源层刻蚀掉,从而将存在有源层上 表面膜层和有源层四周的残留金属离子全部除去。
[0038] 更进一步地,采用氢氟酸清洗剂(HF Cleaner)除去所述有源层的上表面膜层。
[0039] 【缓冲层】进一步地,在本发明所述的低温多晶硅薄膜晶体管中,在所述基板和所 述金属诱导层之间还形成有缓冲层。
[0040] 【缓冲层-工艺】更进一步地,所述缓冲层是在所述基板上采用化学气相沉积工艺 沉积得到的。
[0041] 【GI等结构】进一步地,本发明所述的低温多晶硅薄膜晶体管还包括:
[0042] 形成于所述有源层上的栅极绝缘层;
[0043] 形成于所述栅极绝缘层上的栅极;
[0044]形成于所述栅极上的介电层,在所述介电层设有使所述有源层部分暴露的源极接 触孔和漏极接触孔;
[0045]形成于所述源极接触孔中的源极,所述源极通过所述源极接触孔与所述有源层相 接触;形成于所述漏极接触孔中的漏极,所述漏极通过所述漏极接触孔与所述有源层相接 触;
[0046]形成于所述介电层上的钝化层,所述钝化层对应于所述漏极的区域内设有使所述 漏极金属层部分暴露的开孔;
[0047] 所述低温多晶硅薄膜晶体管还包括像素电极,所述像素电极通过所述开孔与所述 漏极相接触。
[0048] 进一步地,所述栅极采用的材料为金属钼。
[0049] 第二个方面,本发明提供一种上述低温多晶硅薄膜晶体管的制备方法,包括以下 步骤:
[0050] 提供一基板;
[0051 ]在所述基板上形成金属诱导层;
[0052] 在所述金属诱导层上形成阻挡层;
[0053] 在所述阻挡层上形成非晶硅膜层,利用所述金属诱导层的诱导作用使所述非晶硅 膜层转化为多晶硅膜层,所述多晶硅膜层为有源层。
[0054]进一步地,利用所述金属诱导层的诱导作用使所述非晶硅膜层转化为多晶硅膜层 是采用快速热退火工艺使所述金属诱导层中的金属离子扩散到所述非晶硅膜层中,通过所 述金属离子的诱导作用使所述非晶硅膜层转化为所述多晶硅膜层。
[0055] 其中,金属诱导层的诱导作用具体是:通过在快速热退火工艺中控制升温曲线来 控制金属诱导层中的金属离子扩散到非晶硅膜层中的含量,进而在高温的作用下,使得由 下至上进入非晶硅膜层中的金属离子与Si相互作用形成金属硅化物。由于形成金属硅化物 的过程会释放热能,再加上a-Si与金属硅化物相接触的界面处的晶格位置有变化差异,从 而使得a-Si原子在界面处重结晶形成p-Si,而金属硅化物遭到分离,金属离子会继续向未 结晶的a-Si扩散,重复上述过程,最终形成多晶硅层。
[0056] 其中,快速热退火是指Rapid thermal annealing,简称RTA。
[0057] 进一步地,在本发明所述的制备方法中,在所述基板上形成所述金属诱导层的步 骤之后,对所述金属诱导层进行图形化处理,得到图形化的金属诱导层。
[0058] 进一步地,对所述金属诱导层进行图形化处理包括对所述金属诱导层进行涂布光 刻胶、曝光、显影、刻蚀。
[0059] 进一步地,在本发明所述的制备方法中,所述金属诱导层选用的材料为金属镍或 硅镍合金中的一种。
[0060] 进一步地,在本发明所述的制备方法中,所述金属诱导层选用的材料为娃镍合金, 且在所述金属诱导层的顶部中,金属镍在硅镍合金中的质量百分数为1-15%。其中,质量百 分数为1-15%包括了该数值范围内的任一点值,例如质量百分数为1 %、2%、3%、4%、5%、 6%、8%、10%、12%、13%或15%〇
[0061] 其中,所述金属诱导层的顶部是指所述金属诱导层中靠近所述阻挡层或者与所述 阻挡层相接触的部分。
[0062] 优选地,在所述金属诱导层的顶部中,金属镍在硅镍合金中的质量百分数为1-10%〇
[0063]进一步地,在本发明所述的制备方法中,所述金属诱导层的厚度为200-1200八。 其中,所述金属诱导层的厚度为200-1200 Λ包括了该数值范围内的任一点值,例如所述金 属诱导层的厚度为'200 Λ、: 300 Α、400 Λ、500 Α、600 Α、獅/1、1000 A或 1200
[0064] 优选地,所述金属诱导层的厚度为300-1000Λ。
[0065] 进一步地,在本发明所述的制备方法中,所述金属诱导层是通过物理沉积工艺沉 积得到的。
[0066] 进一步地,在本发明所述的制备方法中,所述阻挡层选用的材料为SiOx。
[0067] 进一步地,在本发明所述的制备方法中,所述阻挡层的厚度为10-2()()1其中,所 述阻挡层的厚度力2120G Λ包括了该数值范围内的任一点值,例如所述阻挡层的厚度为 10 \、20Λ、30Λ、50Λ、6()Α、8()Λ、100Λ、120 Λ、150 Λ、160 Λ、1知 Λ或2(!0 Λ.-
[0068] 在本发明中,阻挡层的作用是在非晶硅膜层转化为多晶硅膜层的过程中,在开始 阶段能够使金属诱导层中的金属离子穿过阻挡层进入非晶硅膜层,并随着转化过程的进 行,阻挡层逐渐形成致密的膜层结构以阻挡过多的金属离子进入到非晶硅膜层中,以免造 成大量的金属离子残留,也避免在后续其他制程中金属离子会继续扩散至有源层中。为此, 阻挡层的厚度不宜过厚或者过薄。如果阻挡层过厚,会阻挡金属诱导层中金属离子的扩散, 进而影响非晶硅膜层转化为多晶硅膜层时的结晶效果,造成结晶晶粒过小。如果阻挡层过 薄,则在转化过程的后期阶段中,难以形成有效的致密膜层结构来阻挡过多金属离子进入 非晶硅膜层。
[0069]优选地,所述阻挡层的厚度为20-200Α。更优选地,所述阻挡层的厚度为3Q-50A。 进一步地,在本发明所述的制备方法中,所述阻挡层是采用等离子增强化学气相沉积工艺 沉积形成的。
[0070]进一步地,在本发明所述的制备方法中,所述非晶硅膜层的厚度为300-800Λ。其 中,所述非晶硅膜层的厚度为300-800 A包括了该数值范围内的任一点值,例如所述非晶 硅膜层的厚度为3001、4:00 Α、500 Α、6001、700 A或800 Α。
[0071]进一步地,在本发明所述的制备方法中,在所述阻挡层上形成非晶硅膜层的步骤 是采用等离子增强化学气相沉积工艺在所述阻挡层上沉积形成所述非晶硅膜层。
[0072] 进一步地,在本发明所述的制备方法中,所述快速热退火工艺
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