专利名称：一种多晶硅薄膜晶体管的制备方法
技术领域：
本发明涉及薄膜晶体管领域，尤其涉及ー种多晶硅薄膜晶体管的制造方法。
背景技术：
由于低温非晶硅薄膜晶化可以在廉价的玻璃上制备大面积电子器件并具有较高的迁移率，而引起了人们的广泛关注。金属诱导单向晶化(MIUC)的多晶硅薄膜晶体管 (TFT)具有高载流子迁移率和器件良好的一致性，因此可以将其用于实现平板显示和图像传感器的有源矩阵。然而，MIUC-TFTs存在掩膜未对准的问题，这是由玻璃衬底在结晶过程中收缩引起的。另外，多晶硅沟道中残留的镍会影响TFT长期的稳定性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种改进的多晶硅薄膜晶体管的制造方法。根据本发明的ー个方面，提供ー种多晶硅薄膜晶体管的制备方法，该方法包括以下步骤1)在绝缘衬底上形成阻挡层，并在该阻挡层上沉积非晶硅薄膜层；2)在所述非晶硅薄膜上形成氧化层，并对该氧化层进行光刻，以形成间距相同、尺寸相等的凹槽；3)在所述氧化层及凹槽表面覆盖金属诱导层；4)退火处理，退火温度为590°C，时间为I小吋，以使非晶硅薄膜完全结晶，从而得到具有带状连续晶畴的多晶硅薄膜；5)使用湿式刻蚀将所述步骤4)的多晶硅薄膜布图为有源岛；6)在该有缘岛上沉积50nm低温氧化物作为栅绝缘层；7)定义栅电极和扫描线，将4X1015/cm2的硼注入到源和漏中，然后沉积500nm的氧化物作为隔离层，在栅电极上开接触孔；8)溅射700nm铝-1%硅并布图以互连，在420°C下接触烧结30分钟，同时激活掺杂剂。与现有技术相比，本发明的优点在于I.解决了玻璃衬底引起的掩膜对版错位的问题；2.提闻了薄I旲晶体管的最大场效应迁移率；3.减少多晶硅薄膜中残留镍的含量。
以下參照附图对本发明实施例作进ー步说明，其中图I为用于制造本发明实施例的多晶硅薄膜晶体管的多层膜结构的示意图；图2(a)和图2(b)分别示意了使用现有GGS(大晶粒硅)技术得到的多晶硅薄膜和本发明实施例中具有带状连续晶畴(CZD)的多晶硅薄膜的光学显微镜图像；图3示出了本发明实施例的薄膜晶体管的迁移特性曲线及场效应迁移率(Ufe);图4(a)示出了使用现有技术的金属横向诱导晶化法(MILC)得到的多晶硅薄膜和 CZD多晶硅薄膜中残留的镍浓度；
图4(b)和4(c)分别显示了使用现有技术的金属横向诱导晶化法(MILC)得到的多晶硅薄膜和CZD多晶硅薄膜中残留镍的ニ维分布图。
具体实施例方式实施例I :根据本发明的实施例，提供ー种多晶硅薄膜晶体管的制造方法，该方法包括以下步骤I)參照图1，首先使用离子化学汽相沉积(PEV⑶)将300nm硅氧化物沉积在Eagle 2000的玻璃衬底上，然后在550°C用低压化学沉积(LPCVD)沉积ー层厚度为50nm的非晶硅；2) ー层约4nm厚二氧化娃层形成在非晶娃表面上,其后被光刻为I. 5 ii m宽、30 u m 间距的均匀分布线(如图I中的CNL)，线的长度与衬底的宽度相等；刻蚀之后，光阻材料 (光阻材料指光刻过程中用到的光阻剂HPR504，由于此处刻蚀采用湿法刻蚀，所用溶液为 777，腐蚀时间为I分钟)被混合溶液H2SO4和H2O2移除；3)将厚度大约5nm的镍层溅射到暴露的表面上，即ニ氧化硅和线上；4)然后在590°C下退火I小吋，由于晶化过程从位于均匀分布线之下的非晶硅开始，因此图I中所示的为在该位置处形成多晶硅的示意图，随着退火时间，非晶硅将完全结晶，从而得到具有带状连续晶畴的多晶硅薄膜(见图2(b))；5)使用Freckle蚀刻剂湿式刻蚀将CZD多晶硅薄膜布图为有源岛；6)将50nm低温氧化物(LTO)用LPCVD法沉积在该有源岛上，作为栅绝缘层；7)然后定义栅电极和扫描线，将剂量为4X1015/cm2的硼注入到源和漏中，利用 PECVD方法沉积500nm的氧化物作为隔离层，在栅电极上开接触孔；8)溅射700nm铝-1%硅并布图以互连，在420°C下接触烧结30分钟，同时激活掺杂剂。图2(a)和图2(b)分别示意了使用现有GGS(大晶粒硅)技术的多晶硅薄膜和上述CZD多晶硅薄膜的光学显微镜图像。如图所示，采用本发明方法获得的多晶硅薄膜完全结晶，而使用现有GGS技术获得的多晶硅薄膜仍然有较大面积未晶化。利用这种具有CZD 的多晶硅薄膜不仅可以提高薄膜晶体管的性能，还可以降低多晶硅薄膜中残留镍的含量， 以下将对此作具体描述。用HP4156半导体參数分析仪对上述多晶硅薄膜晶体管的电学特性进行了測定， 晶体管的迁移特性曲线以及场效应迁移率(Ufe)如图3所示。如图所示，图中最上面的两条曲线分别表示Vds = -0. IV和Vds = -5V时的电流,最下面的曲线表示场效应迁移率。从图中可以看出，该多晶硅薄膜晶体管的最大场效应迁移率为65. 21cm2/V s,阈值电压(Vth， 其为在Vds = -0. IV的情况下，当Ids的电流达到ff/LX IO-8A时Vg的值)为-3. 6V，晶体管开关状态的电流分别为7.36xl(T4人和4. lxlO_uA,从工作状态到关闭状态的漏电流比率为2. 6X 107，通过计算得到亚阈值斜率为0. 56V/dec。使用二次离子飞行时间质谱(Tof-SMS)測量了上述CZD多晶硅薄膜和现有的金属横向诱导晶化法(MILC)所得多晶硅薄膜中镍的含量和分布。如图4(a)所示，在CZD多晶硅薄膜中的镍含量比在MILC的薄膜中少2个数量级。图4(b)和4(c)分别显示了在MILCCN 102610520 A 多晶硅薄膜和CZD多晶硅薄膜中残留镍的ニ维分布图，在该ニ维图中用白色亮点标出镍的分布。在图4(b)中，MILC多晶硅薄膜中两侧的白色亮柱是金属诱导结晶(简称MIC)区域， 中间线条表示2个MILC区域的交汇处。这表明MIC区域的镍含量较高。而在CZD多晶硅薄膜的ニ维图像中(见图4(c))，与MILC薄膜中的MIC区域相比，在结晶核线(CNL)区域分布的镍则少得多。这主要是由于在MILC多晶硅薄膜中，MIC区域和横向金属诱导晶化区的面积比例比CZD多晶硅薄膜中CNL区和横向金属诱导晶化区的面积比例大。实施例2 5 :按照实施例I的方法，制备实施例2 5，除以下表I中所列的实验条件不同外，其余均相同。表I
权利要求
1.一种多晶硅薄膜晶体管的制备方法，所述多晶硅薄膜晶体管包括有源层，所述有源 层由具有带状连续晶畴的多晶硅薄膜制成，该方法包括以下步骤1)在绝缘衬底上形成阻挡层，并在该阻挡层上沉积非晶硅薄膜层；2)在所述非晶硅薄膜上形成氧化层，并对该氧化层进行光刻，以形成间距相同、尺寸相 等的凹槽；3)在所述氧化层及凹槽表面覆盖金属诱导层；4)退火处理，退火温度为590°C，时间为1小时，以使非晶硅薄膜完全结晶，从而得到具 有带状连续晶畴的多晶硅薄膜；5)使用湿式刻蚀将所述步骤4)的多晶硅薄膜布图为有源岛；6)在该有缘岛上沉积50nm低温氧化物作为栅绝缘层；7)定义栅电极和扫描线，将4X1015/cm2的硼注入到源和漏中，然后沉积500nm的氧化 物作为隔离层，在栅电极上开接触孔；8)溅射700nm铝-1%硅并布图以互连，在420°C下接触烧结30分钟，同时激活掺杂剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述凹槽的间距在1011111 5011111之间。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述凹槽的间距为20 40y m。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述凹槽的间距为30u m。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述凹槽的宽度在lum 5pm之间。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述凹槽的宽度为1.5i!m。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述凹槽的长度与所述绝缘衬底的宽度 相等。
全文摘要
本发明提供一种多晶硅薄膜晶体管的制造方法。该多晶硅薄膜晶体管包括有源层，其中所述有源层由具有带状连续晶畴的多晶硅薄膜制成。本发明中，通过事先在硅氧化物层上定义完全等宽的凹槽获得具有带状连续晶畴的多晶硅薄膜，从而可以使整个多晶硅薄膜成为高性能的薄膜晶体管有源层，因此解决了玻璃衬底收缩引起掩膜错位的问题，进而提高了晶体管的性能。
文档编号H01L21/20GK102610520SQ201110020998
公开日2012年7月25日 申请日期2011年1月19日 优先权日2011年1月19日
发明者凌代年, 彭华军, 赵淑云, 邱成峰, 郭海成, 黄飚 申请人:广东中显科技有限公司