基于金属诱导结晶工艺的ltps tft的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种基于金属诱导结晶工艺的LTPS TFT的制作方法，采用金属诱导结晶工艺形成多晶硅薄膜，所述多晶硅薄膜的顶部为含有大量金属离子的具有导电性质的金属硅化物层，然后采用半色调掩膜板对所述多晶硅薄膜进行图案化处理形成有源层，使沟道部上的金属硅化物层被蚀刻掉，从而达到减小LTPS TFT器件在关态时的漏电流的目的，而源极接触部与漏极接触部上的金属硅化物层被保留，从而达到减小LTPS TFT器件中有源层与源漏极的接触阻抗的目的。
【专利说明】
基于金属诱导结晶工艺的LTPS TFT的制作方法
技术领域
[0001]本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种基于金属诱导结晶工艺的LTPSTFT的制作方法。
【背景技术】
[0002]在显示技术领域，平板显示技术已经逐步取代阴极射线管(Cathode Ray Tube，简称CRT)显示器。平板显示装置因具有高画质、省电、机身薄及应用范围广等优点，而被广泛的应用于手机、电视、个人数字助理、数字相机、笔记本电脑、台式计算机等各种消费性电子产品，成为显示装置中的主流。
[0003]薄膜晶体管(Thin Film Transistor，简称TFT)是目前液晶显示装置(LiquidCrystal Display，简称LCD)和有源矩阵驱动式有机电致发光显示装置(Active MatrixOrganic Light-Emitting D1de，简称AMOLED)中的主要驱动元件，直接关系到高性能平板显示装置的发展方向。
[0004]薄膜晶体管具有多种结构，制备相应结构的薄膜晶体管有源层的材料也具有多种，其中，低温多晶娃(Low Temperature ?017_8:[1;[(3011，简称1^?5)材料是其中较为优选的一种，由于低温多晶硅的原子规则排列，载流子迀移率高，对电压驱动式的液晶显示装置而言，低温多晶硅薄膜晶体管由于其具有较高的迀移率，可以使用体积较小的薄膜晶体管实现对液晶分子的偏转驱动，在很大程度上缩小了薄膜晶体管所占的体积，增加透光面积，得到更高的亮度和解析度;对于电流驱动式的有源矩阵驱动式有机电致发光显示装置而言，低温多晶硅薄膜晶体管可以更好的满足驱动电流要求。
[0005]目前，在LTPS的制作中，低温结晶化的方法分为利用激光的方法和非激光的方法。其中，非激光结晶化的金属诱导结晶(Metal Induced Crystallizat1n，MIC)作为一种成本低，结晶均一性较好，制作流程工艺简单的方法受到业界人士的重视;但是传统的MIC制作中，由于有源层沟道中金属离子的残留导致TFT器件在关态时漏电流较大，另外有源层与源漏极接触区(S/D contact)的区域接触电阻也较大。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种基于金属诱导结晶工艺的LTPSTFT的制作方法，能够减小LTPS TFT器件在关态时的漏电流，并能够减小LTPS TFT器件中有源层与源漏极的接触阻抗。
[0007]为实现上述目的，本发明提供一种基于金属诱导结晶工艺的LTPSTFT的制作方法，包括以下步骤:
[0008]步骤1、提供衬底基板，在衬底基板上沉积缓冲层，在缓冲层上沉积金属诱导层；
[0009]步骤2、在金属诱导层上沉积非晶硅薄膜，利用金属诱导层对非晶硅薄膜进行金属诱导结晶化，在金属诱导结晶化过程中，所述金属诱导层诱导非晶硅薄膜自下向上结晶形成多晶硅薄膜，金属诱导层向上迀移至多晶硅薄膜的顶部并与其结合形成金属硅化物层；
[0010]步骤3、提供一半色调掩膜板，采用该半色调掩膜板对所述多晶硅薄膜进行图案化处理，得到有源层，所述有源层包括位于两端的源极接触部与漏极接触部、及位于所述源极接触部与漏极接触部之间的沟道部，其中，所述源极接触部与漏极接触部上的金属硅化物层被保留，所述沟道部上的金属硅化物层被蚀刻掉；
[0011]步骤4、在所述有源层、及缓冲层上沉积栅极绝缘层，在所述栅极绝缘层上沉积并图案化第一金属层，得到对应于所述沟道部上方的栅极；
[0012]步骤5、在所述栅极、及栅极绝缘层上沉积层间绝缘层，在所述层间绝缘层上沉积并图案化第二金属层，得到源极与漏极。
[0013]可选地，所述步骤4还包括:以栅极为遮蔽层，对所述有源层的源极接触部与漏极接触部进行P型重掺杂；
[0014]所述步骤5中，所述有源层、栅极、源极、及漏极共同构成PMOS器件。
[0015]所述步骤4中进行P型重掺杂时，向所述源极接触部与漏极接触部中掺入的离子为硼离子或镓离子。
[0016]可选地，所述步骤4还包括:以栅极为遮蔽层，对所述有源层的源极接触部与漏极接触部进行N型重掺杂；
[0017]所述步骤5中，所述有源层、栅极、源极、及漏极共同构成NMOS器件。
[0018]所述步骤4中进行N型重掺杂时，向所述源极接触部与漏极接触部中掺入的离子为磷离子或砷离子。
[0019]所述步骤I中沉积金属诱导层的厚度为5nm-10nm，所述金属金属诱导层的材料为镍、或者招。
[0020]所述步骤2中，沉积非晶硅薄膜的厚度为50nm-100nm，在350°C-400°C的温度下对非晶硅薄膜进行金属诱导结晶化。
[0021]所述步骤3中采用半色调掩膜板对所述多晶硅薄膜进行图案化处理的具体步骤为:在所述多晶硅薄膜上涂布一层光阻材料，利用所述半色调掩膜板对该层光阻材料进行曝光、及显影后，得到包括第一光阻图案、及第二光阻图案的光阻层，其中第二光阻图案的厚度小于所述第一光阻图案的厚度，以光阻层为遮蔽层，对所述多晶硅薄膜进行蚀刻，得到有源层，其中所述有源层的源极接触部与漏极接触部对应于所述第一光阻图案形成，所述沟道部对应于所述第二光阻图案形成。
[0022]所述步骤5还包括，在沉积第二金属层之前，对所述层间绝缘层进行图案化处理，得到分别对应于所述源极接触部、漏极接触部上方的第一过孔、第二过孔，所述源极、漏极分别通过所述层间绝缘层的第一过孔、第二过孔与所述源极接触部、漏极接触部相连接。
[0023]所述第一金属层、与第二金属层的材料为钼、钛、铝、及铜中的一种或多种的堆栈组合;所述缓冲层、栅极绝缘层、及层间绝缘层为氧化硅层、氮化硅层、或者由氧化硅层与氮化硅层叠加构成的复合层。
[0024]本发明的有益效果:本发明提供的一种基于金属诱导结晶工艺的LTPSTFT的制作方法，首先沉积一层金属诱导层，在金属诱导层上沉积非晶硅薄膜，利用金属诱导层对非晶硅薄膜进行金属诱导结晶化，在金属诱导结晶化过程中，金属诱导层诱导非晶硅薄膜自下向上结晶形成多晶硅薄膜，而金属诱导层向上迀移至多晶硅薄膜的顶部而在多晶硅薄膜的顶部形成一层很薄的含有大量金属离子的具有导电性质的金属硅化物层;然后采用半色调掩膜板对所述多晶硅薄膜进行图案化处理形成有源层，使沟道部上的金属硅化物层被蚀刻掉，从而达到减小LTPS TFT器件在关态时的漏电流的目的，而源极接触部与漏极接触部上的金属硅化物层被保留，从而达到减小LTPS TFT器件中有源层与源漏极的接触阻抗的目的。
【附图说明】
[0025]下面结合附图，通过对本发明的【具体实施方式】详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。
[0026]附图中，
[0027]图1为本发明的基于金属诱导结晶工艺的LTPSTFT的制作方法的流程示意图；
[0028]图2为本发明的基于金属诱导结晶工艺的LTPSTFT的制作方法的步骤I的示意图；
[0029]图3-4为本发明的基于金属诱导结晶工艺的LTPSTFT的制作方法的步骤2的示意图；
[0030]图5-6为本发明的基于金属诱导结晶工艺的LTPSTFT的制作方法的步骤3的示意图；
[0031]图7为本发明的基于金属诱导结晶工艺的LTPSTFT的制作方法的步骤4中形成栅极的示意图；
[0032]图8为本发明的基于金属诱导结晶工艺的LTPSTFT的制作方法的步骤4中对有源层进行P型重掺杂的示意图；
[0033]图9为本发明的基于金属诱导结晶工艺的LTPSTFT的制作方法的步骤4中对有源层进行N型重掺杂的示意图；
[0034]图10-11为本发明的基于金属诱导结晶工艺的LTPSTFT的制作方法的步骤5中制作形成PMOS器件的示意图；
[0035]图12-13为本发明的基于金属诱导结晶工艺的LTPSTFT的制作方法的步骤5中制作形成NMOS器件的示意图。
【具体实施方式】
[0036]为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
[0037]请参阅图1，本发明提供一种基于金属诱导结晶工艺的LTPSTFT的制作方法，包括以下步骤:
[0038]步骤1、如图2所不，提供衬底基板10，在衬底基板1上沉积缓冲层20，在缓冲层20
上沉积金属诱导层35。
[0039]具体地，所述步骤I中沉积金属诱导层35的厚度为5nm-10nm，所述金属金属诱导层35的材料为镍(Ni)、或者铝(Al)。
[°04°] 步骤2、如图3-4所示，在金属诱导层35上沉积非晶娃(amorphous silicon，a_Si)薄膜36，利用金属诱导层35对非晶硅薄膜36进行金属诱导结晶化，在金属诱导结晶化过程中，金属诱导层35诱导非晶硅薄膜36自下向上结晶形成多晶硅(poly-Si)薄膜30，最终金属诱导层35向上迀移至多晶硅薄膜30的顶部并与其结合形成金属硅化物层31。
[0041]具体地，所述步骤2中，沉积非晶娃薄膜36的厚度为50nm-100nmo
[0042]具体地，所述步骤2中，在350°C-40(TC的温度下对非晶硅薄膜36进行金属诱导结晶化。
[0043]具体地，在金属诱导结晶化过程中，金属诱导层35中的金属离子作为诱导源会不断地向上取代非晶硅薄膜36中的S1-Si共价键中的Si原子从而诱导结晶，结晶方向从下向上进行，结晶完全后得到多晶硅薄膜30的最上层为金属硅化物(例如S1-Ni化合物等)，且含有大量的金属离子(例如Ni离子)，从而形成具有导电性质的金属娃化物层31。
[0044]步骤3、如图5-6所示，提供一半色调掩膜板90，采用该半色调掩膜板90对所述多晶硅薄膜30进行图案化处理，得到有源层33，所述有源层33包括位于两端的源极接触部331与漏极接触部332、及位于所述源极接触部331与漏极接触部332之间的沟道部333，其中，所述源极接触部331与漏极接触部332上的金属硅化物层31被保留，所述沟道部333上的金属硅化物层31被蚀刻掉。
[0045]具体地，所述步骤3中采用半色调掩膜板90对所述多晶硅薄膜30进行图案化处理的具体步骤为:在所述多晶硅薄膜30上涂布一层光阻材料80，利用该半色调掩膜板90对该层光阻材料80进行曝光、及显影后，得到光阻层，所述光阻层包括位于两端的第一光阻图案、及位于所述第一光阻图案之间的第二光阻图案，其中第二光阻图案的厚度小于所述第一光阻图案的厚度，然后以所述光阻层为遮蔽层，对所述多晶硅薄膜30进行蚀刻，得到有源层35，其中所述有源层35的源极接触部331与漏极接触部332对应于所述第一光阻图案形成，所述沟道部333对应于所述第二光阻图案形成。
[0046]具体地，所述步骤3中，所述源极接触部331与漏极接触部332上的金属硅化物层31被保留，由于源极接触部331与漏极接触部332的金属硅化物层31内具有大量的金属离子，具有导电性，可以达到减小接触阻抗的目的，而所述沟道部333上的金属硅化物层31被蚀刻掉，即对应沟道部333的多晶硅薄膜30内的金属离子大部分被蚀刻掉，从而可以达到减小漏电流的目的。
[0047]步骤4、如图7所示，在所述有源层35、及缓冲层20上沉积栅极绝缘层40，在所述栅极绝缘层40上沉积并图案化第一金属层，得到对应于所述沟道部333上方的栅极45。
[0048]具体地，所述步骤4还包括，在形成栅极45之后，再以栅极45为遮蔽层对对所述有源层30的源极接触部331与漏极接触部332进行P型重掺杂或N型重掺杂，用于分别形成P通道金属氧化半导体(P_channel metal oxide semiconductor，PM0S)器件或者N通道金属氧化半导体(N-channel metal oxide semiconductor，NM0S)器件。
[0049]具体地，若用于形成PMOS器件，则如图8所示，以栅极45为遮蔽层，对所述有源层30的源极接触部331与漏极接触部332进行P型重掺杂，其中，向所述源极接触部331与漏极接触部332中掺入的离子为硼离子(B+)或镓离子。
[0050]具体地，若用于形成匪OS器件，则如图9所示，以栅极45为遮蔽层，对所述有源层30的源极接触部331与漏极接触部332进行N型重掺杂，其中，向所述源极接触部331与漏极接触部332中掺入的离子为磷离子(P—)或砷离子。
[0051 ]步骤5、如图10及图12所示，在所述栅极45、及栅极绝缘层40上沉积层间绝缘层50，对所述层间绝缘层50进行图案化处理，得到分别对应于所述源极接触部331、漏极接触部332上方的第一过孔、第二过孔，如图11及图13所示，在所述层间绝缘层50上沉积并图案化第二金属层，得到分别与所述源极接触部331、及漏极接触部332相连接的源极61与漏极62， 所述源极61、漏极62分别通过所述层间绝缘层50的第一过孔、第二过孔与所述源极接触部 331、漏极接触部332相连接。[〇〇52]具体地，若步骤4中对所述有源层30的源极接触部331与漏极接触部332进行了 P型重掺杂，则在所述步骤5中，所述有源层35、栅极45、源极61、及漏极62共同构成如图11所示的PM0S器件。[〇〇53]具体地，若步骤4中对所述有源层30的源极接触部331与漏极接触部332进行了 P型重掺杂，则在所述步骤5中，所述有源层35、栅极45、源极61、及漏极62共同构成如图13所示的NM0S器件。[〇〇54]具体地，所述第一金属层、与第二金属层的材料为钼、钛、铝、及铜中的一种或多种的堆栈组合;所述缓冲层20、栅极绝缘层40、及层间绝缘层50为氧化硅层、氮化硅层、或者由氧化硅层与氮化硅层叠加构成的复合层。
[0055]综上所述，本发明提供的一种基于金属诱导结晶工艺的LTPS TFT的制作方法，首先沉积一层金属诱导层，在金属诱导层上沉积非晶硅薄膜，利用金属诱导层对非晶硅薄膜进行金属诱导结晶化，在金属诱导结晶化过程中，金属诱导层诱导非晶硅薄膜自下向上结晶形成多晶硅薄膜，而金属诱导层向上迀移至多晶硅薄膜的顶部而在多晶硅薄膜的顶部形成一层很薄的含有大量金属离子的具有导电性质的金属硅化物层;然后采用半色调掩膜板对所述多晶硅薄膜进行图案化处理形成有源层，使沟道部上的金属硅化物层被蚀刻掉，从而达到减小LTPS TFT器件在关态时的漏电流的目的，而源极接触部与漏极接触部上的金属硅化物层被保留，从而达到减小LTPS TFT器件中有源层与源漏极的接触阻抗的目的。
[0056]以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种基于金属诱导结晶工艺的LTPSTFT的制作方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1、提供衬底基板(10)，在衬底基板(10)上沉积缓冲层(20)，在缓冲层(20)上沉积金属诱导层(35)； 步骤2、在金属诱导层(35)上沉积非晶硅薄膜(36)，利用金属诱导层(35)对非晶硅薄膜(36)进行金属诱导结晶化，在金属诱导结晶化过程中，金属诱导层(35)诱导非晶硅薄膜(36)自下向上结晶形成多晶硅薄膜(30)，金属诱导层(35)向上迀移至多晶硅薄膜(30)的顶部并与其结合形成金属硅化物层(31); 步骤3、提供一半色调掩膜板(90)，采用该半色调掩膜板(90)对所述多晶硅薄膜(30)进行图案化处理，得到有源层(33)，所述有源层(33)包括位于两端的源极接触部(331)与漏极接触部(332)、及位于所述源极接触部(331)与漏极接触部(332)之间的沟道部(333)，其中，所述源极接触部(331)与漏极接触部(332)上的金属硅化物层(31)被保留，所述沟道部(333)上的金属硅化物层(31)被蚀刻掉； 步骤4、在所述有源层(35)、及缓冲层(20)上沉积栅极绝缘层(40)，在所述栅极绝缘层(40)上沉积并图案化第一金属层，得到对应于所述沟道部(333)上方的栅极(45); 步骤5、在所述栅极(45)、及栅极绝缘层(40)上沉积层间绝缘层(50)，在所述层间绝缘层(50)上沉积并图案化第二金属层，得到源极(61)与漏极(62)。2.如权利要求1所述的基于金属诱导结晶工艺的LTPSTFT的制作方法，其特征在于，所述步骤4还包括:以栅极(45)为遮蔽层，对所述有源层(30)的源极接触部(331)与漏极接触部(332)进行P型重掺杂； 所述步骤5中，所述有源层(35)、栅极(45)、源极(61)、及漏极(62)共同构成PMOS器件。3.如权利要求2所述的基于金属诱导结晶工艺的LTPSTFT的制作方法，其特征在于，所述步骤4中进行P型重掺杂时，向所述源极接触部(331)与漏极接触部(332)中掺入的离子为硼离子或镓离子。4.如权利要求1所述的基于金属诱导结晶工艺的LTPSTFT的制作方法，其特征在于，所述步骤4还包括:以栅极(45)为遮蔽层，对所述有源层(30)的源极接触部(331)与漏极接触部(332)进行N型重掺杂； 所述步骤5中，所述有源层(35)、栅极(45)、源极(61)、及漏极(62)共同构成NMOS器件。5.如权利要求4所述的基于金属诱导结晶工艺的LTPSTFT的制作方法，其特征在于，所述步骤4中进行N型重掺杂时，向所述源极接触部(331)与漏极接触部(332)中掺入的离子为磷离子或砷离子。6.如权利要求1所述的基于金属诱导结晶工艺的LTPSTFT的制作方法，其特征在于，所述步骤I中沉积金属诱导层(35)的厚度为5nm-10nm，所述金属金属诱导层(35)的材料为镍、或者招。7.如权利要求1所述的基于金属诱导结晶工艺的LTPSTFT的制作方法，其特征在于，所述步骤2中，沉积非晶硅薄膜(36)的厚度为50nm-100nm，在350°C-400°C的温度下对非晶硅薄膜(36)进行金属诱导结晶化。8.如权利要求1所述的基于金属诱导结晶工艺的LTPSTFT的制作方法，其特征在于，所述步骤3中采用半色调掩膜板(90)对所述多晶硅薄膜(30)进行图案化处理的具体步骤为:在所述多晶硅薄膜(30)上涂布一层光阻材料(80)，利用所述半色调掩膜板(90)对该层光阻材料(80)进行曝光、及显影后，得到包括第一光阻图案、及第二光阻图案的光阻层，其中第二光阻图案的厚度小于所述第一光阻图案的厚度，以光阻层为遮蔽层，对所述多晶硅薄膜(30)进行蚀刻，得到有源层(35)，其中所述有源层(35)的源极接触部(331)与漏极接触部(332)对应于所述第一光阻图案形成，所述沟道部(333)对应于所述第二光阻图案形成。9.如权利要求1所述的基于金属诱导结晶工艺的LTPSTFT的制作方法，其特征在于，所述步骤5还包括，在沉积第二金属层之前，对所述层间绝缘层(50)进行图案化处理，得到分别对应于所述源极接触部(331)、漏极接触部(332)上方的第一过孔、第二过孔，所述源极(61)、漏极(62)分别通过所述层间绝缘层(50)的第一过孔、第二过孔与所述源极接触部(331)、漏极接触部(332)相连接。10.如权利要求1所述的基于金属诱导结晶工艺的LTPSTFT的制作方法，其特征在于，所述第一金属层、与第二金属层的材料为钼、钛、铝、及铜中的一种或多种的堆栈组合;所述缓冲层(20)、栅极绝缘层(40)、及层间绝缘层(50)为氧化硅层、氮化硅层、或者由氧化硅层与氮化硅层叠加构成的复合层。
【文档编号】H01L21/336GK106024639SQ201610584469
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月21日
【发明人】李松杉, 刘兆松, 徐源竣
【申请人】深圳市华星光电技术有限公司