专利名称：使硅层结晶的方法和制造薄膜晶体管的方法
技术领域：
实施例涉及使硅层结晶的方法和制造薄膜晶体管(TFT)的方法。
背景技术：
薄膜晶体管(TFT)是通过在绝缘支撑基板上形成半导体薄膜而制成的特定种类的场效应晶体管(FET)。TFT可以包括栅极、漏极以及源极。TFT可以用于例如传感器、存储设备以及光学设备，并且可以用作平板显示器的像素开关器件或操作器件。市场上能买到的IXD产品，例如，笔记本PC、监视器、TV或移动设备，可以包括非晶硅 TFT(a-Si TFT)。与晶体不同，非晶硅指的是具有不规则原子排列的硅，并且可以是短程有序的，例如，可能不是长程有序的。非晶硅可以容易地沉积在大的区域上并且可以容易地在低温下形成在玻璃基板上。由于这些特征，非晶硅常常用于TFT。然而，在有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)产品中，可能需要高性能设备，其具有比a-Si TFT的电子迁移率高的电子迁移率，例如大约0. 5cm2/Vs至大约lcm7Vs。因此，制造高性能TFT的方法是所希望的。与a-Si TFT相比，多晶硅TFT (poly-Si TFT)可能展示出非常高的性能。poly-Si TFT的电子迁移率可以在几cm2/Vs到几百cm2/VS的范围内；并且poly-Si TFT可以便于在基板上安装要求高电子迁移率的数据操作电路或外围电路。另外，TFT的沟道可以很小以便增加屏幕的开口率。另外，除了由于安装操作电路而增加像素数目之外，对连接到操作电路的互连间距也没有限制。因此，可以获得高分辨率。同样，可以降低操作电压并减少电能消耗，而设备特性基本不会降级。
发明内容
实施例致力于使硅层结晶的方法和制造薄膜晶体管(TFT)的方法。可以通过提供一种使硅层结晶的方法来实现上述和其它特征和优点中的至少一个，该方法包括在基板上形成催化剂金属层；在所述催化剂金属层上形成催化剂金属压盖图案；在所述催化剂金属压盖图案上形成第二非晶硅层；以及对所述第二非晶硅层进行热处理以形成多晶硅层。形成催化剂金属压盖图案可以包括在所述催化剂金属层上形成第一非晶硅层； 以及对所述第一非晶硅层进行图案化。形成催化剂金属压盖图案可以进一步包括在对所述第一非晶硅层进行图案化后执行热处理。所述热处理可以在300°C至500°C的温度下执行。对所述第一非晶硅层进行图案化可以包括去除所述催化剂金属层的在未形成所述催化剂金属压盖图案的区域中的部分。形成催化剂金属层可以包括溅射、原子层沉积(ALD)或离子植入。所述催化剂金属层可以包括镍(Ni)、钯(Pd)、钛(Ti)、银(Ag)、金(Au)、铝(Al)、锡(Sn)、锑(Sb)、铜(Cu)、钴(Co)、钼(Mo)、铽(Tr)、钌(Ru)、铑(Rh)、镉(Cd)和钼(Pt)中的至少一种。所述催化剂金属层可以具有IO11个原子/cm2至IO15个原子/cm2的密度。该方法可以进一步包括在所述基板与所述催化剂金属层之间形成缓冲层。所述缓冲层可以包括氧化硅层、氮化硅层或氧化硅层与氮化硅层的叠层。对所述第二非晶硅层进行热处理可以包括对所述催化剂金属压盖图案进行热处理，并且对所述第二非晶硅层进行热处理可以在600°C至800°C的温度下执行。该方法可以进一步包括通过蚀刻所述多晶硅层来形成多晶硅层图案。形成多晶硅层图案可以包括去除所述多晶硅层的从所述催化剂金属压盖图案形成的部分。在所述多晶硅层图案中的晶粒的尺寸和晶粒边界可以由所述催化剂金属压盖图案的形状和位置来确定。上述和其它特征和优点中的至少一个还可以通过提供制造薄膜晶体管(TFT)的方法来实现，该方法包括在基板上形成缓冲层；在所述缓冲层上形成催化剂金属层；在所述催化剂金属层上形成催化剂金属压盖图案；在所述催化剂金属压盖图案上形成第二非晶硅层；通过对所述第二非晶硅层进行热处理来形成多晶硅层；通过蚀刻所述多晶硅层来形成活化层；在所述活化层上形成栅极绝缘层；在所述栅极绝缘层上形成栅电极；在所述活化层的相对端部处形成源极区/漏极区；在所述栅电极和所述栅极绝缘层上形成第一层间绝缘层；以及形成源电极/漏电极使得所述源电极/漏电极穿过所述第一层间绝缘层并且接触所述源极区/漏极区中的任一个。形成催化剂金属压盖图案可以包括在所述催化剂金属层上形成第一非晶硅层； 以及对所述第一非晶硅层进行图案化。对所述第一非晶硅层进行图案化可以包括去除所述催化剂金属层的在未形成所述催化剂金属压盖图案的区域中的部分。所述催化剂金属层可以包括镍(Ni)、钯(Pd)、钛(Ti)、银(Ag)、金(Au)、铝(Al)、 锡(Sn)、锑(Sb)、铜(Cu)、钴(Co)、钼(Mo)、铽(Tr)、钌(Ru)、铑(Rh)、镉(Cd)和钼(Pt)中的至少一种。通过蚀刻所述多晶硅层来形成活化层可以包括去除所述多晶硅层的包括所述催化剂金属压盖图案的部分。所述催化剂金属压盖图案的形状和位置可以是结合在所述活化层中的晶粒的尺寸和晶粒边界而确定的。
对于本领域技术人员来说，以上及其它特征和优点将通过参照附图对示例性实施例进行的详细描述而变得更加明显，附图中图1示出顺序说明根据实施例的形成多晶硅层的方法的流程图；图2A至2G示出根据实施例的形成多晶硅层的方法中的各阶段的横截面；图3和图4示出根据实施例的多晶硅层的顶视图的光学显微镜图像；图5示出显示包括根据对比示例制备的多晶硅活化层的薄膜晶体管(TFT)的栅极电压关于漏极电流的曲线图；图6示出示出显示包括根据示例的多晶硅活化层的TFT的栅极电压关于漏极电流的曲线图；图7A至7D示出利用根据实施例形成的多晶硅层制造TFT的方法中的各阶段的横截面图；以及图8示出根据实施例的有机发光二极管(OLED)的横截面视图。
具体实施例方式通过引用将2010年6月16日递交至韩国知识产权局、名称为“Method of Forming Polycrystalline Silicon Layer and Method of Manufacturing Thin Film Transistor By Using the Method(形成多晶硅层的方法和利用该方法制造薄膜晶体管的方法)”的韩国专利申请No. 10-2010-0057111整体合并于此。以下参照附图更充分地描述示例实施例，然而，这些实施例可以以不同的形式来体现，并且不应当被理解为仅限于这里所记载的实施例。相反，提供这些实施例的目的在于使该公开内容全面完整，并且向本领域技术人员充分地传达本发明的范围。在附图中，为了图示的清楚起见，可以放大层和区域的尺寸。还将理解的是，当层或元件被称为在另一层或基板“上”时，它能够直接在另一层或基板上，或者还可以存在中间层。进一步，将会理解的是，当层被称为在另一层“下”时，它可以直接在另一层下，并且还可以存在一个以上的中间层。还应理解的是，当层被称为在两个层之间时，它可以是位于这两个层之间的唯一层，或者也可以存在一个以上的中间层。相同的附图标记始终指代相同的元件。这里所用的术语晶粒表示构成多晶硅的结晶颗粒。晶粒边界是结晶颗粒之间的边界。图1示出顺序说明根据实施例的形成多晶硅层的方法的流程图。参见图1，可以在基板上形成缓冲层(操作110)。该基板可以由例如玻璃、石英或透明塑性材料形成。该缓冲层可以形成在基板上以便防止从基板生成的湿气或杂质扩散。可以在缓冲层上形成催化剂金属层(操作S120)。催化剂金属层可以包括金属，例如镍(Ni)、钯(Pd)、钛(Ti)、银(Ag)、金(Au)、铝(Al)、锡(Sn)、锑(Sb)、铜(Cu)、钴(Co)、 钼(Mo)、铽(Tr)、钌(Ru)、铑(Rh)、镉(Cd)或钼(Pt)。催化剂金属层可以利用例如溅射、原子层沉积(ALD)、离子植入等等来形成。可以在催化剂金属层上形成第一非晶硅层(操作S130)。然后，可以对第一非晶硅层图案化以形成催化剂金属压盖图案(操作S140)。在进行图案化期间，可以保留催化剂金属层的在催化剂金属压盖图案下的部分；并且可以去除催化剂金属层的在缓冲层上的部分，例如，在未形成催化剂金属压盖图案的区域上的部分。催化剂金属压盖图案可以由非晶硅形成。因此，催化剂金属可以从催化剂金属层扩散；并且催化剂金属层可以沉积在催化剂金属压盖图案的下部。可以在催化剂金属压盖图案和缓冲层上形成第二非晶硅层(操作S150)。第二非晶硅层可以利用与用于形成第一非晶硅层相同的方法或任何其它合适的方法来形成。可以通过热处理使第二非晶硅层结晶(操作S160)。包括例如第一非晶硅层的部分的催化剂金属压盖图案也可以由于该热处理而被结晶。在催化剂金属压盖图案下的催化剂金属可以在被执行热处理的同时变成晶种。相应地，可以开始硅晶体的生长。硅可以沿垂直于该基板的表面的方向被结晶；并且催化剂金属压盖图案和在催化剂金属压盖图案上的第二非晶硅层可以被结晶。另外，硅可以沿平行于该基板的表面的方向被结晶；并且在形成催化剂金属压盖图案期间已经去除了催化剂金属层的区域中的第二非晶硅层可以被结晶。可以对通过催化剂金属压盖图案和第二非晶硅层的结晶而形成的多晶硅层进行图案化(操作S170)。通过调整催化剂金属压盖图案的形状和位置，可以在多晶硅层图案中获得希望的晶粒尺寸和希望的晶粒边界的位置。另外，可以去除多晶硅层的由包括催化剂金属的催化剂金属压盖图案形成的部分，例如以改进漏电流特性。图2A至2G示出根据实施例的形成多晶硅层方法中的各阶段的横截面视图。参见图2A，缓冲层12可以形成在基板11上。基板11可以由例如透明玻璃材料形成。然而，基板11不限于此，并且还可以由例如石英或透明塑性材料形成。塑性基板可以由例如绝缘有机材料形成。缓冲层12可以形成在基板11上以防止从基板11产生的湿气或杂质扩散。该缓冲层可以由例如氧化硅(SiO2)层、氮化硅(SiNx)层或其叠层形成。参见图2B，催化剂金属层13可以形成在缓冲层12上。催化剂金属层13可以包括金属，例如，镍(Ni)、钯(Pd)、钛(Ti)、银(Ag)、金(Au)、铝(Al)、锡(Sn)、锑(Sb)、铜(Cu)、 钴(Co)、钼(Mo)、铽(Tr)、钌(Ru)、铑(Rh)、镉(Cd)和/或钼(Pt)。催化剂金属层13可以通过例如溅射、原子层沉积(ALD)或离子植入来形成。通过离子植入形成的催化剂金属层 13可以被热处理。该热处理可以在大约400°C下执行。如图2B所示，在催化剂金属层13中，催化剂金属可以不连续布置。例如，催化剂金属可以以比单分子层的密度小的密度来形成。在实现过程中，催化剂金属层13可以具有大约IO11个原子/cm2至大约IO15个原子/cm2的密度。将催化剂金属的密度保持在大约IO11 个原子/cm2或者更大可以帮助确保催化剂金属层13具有均勻的密度和足够的可靠性。使催化剂金属的密度保持在大约IO15个原子/cm2或者更小可以帮助确保生长中的多晶硅的晶体的尺寸不会减小，并且催化剂金属不会扩散，从而不会出现在得到的多晶硅层图案中， 因而避免了不希望的漏电流。参见图2C，第一非晶硅层14可以形成在催化剂金属层13上。第一非晶硅层14可以利用各种合适的方法来形成。例如，第一非晶硅层14可以通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或低压化学气相沉积(LPCVD)来形成。参见图2D，可以通过对第一非晶硅层14进行图案化来形成催化剂金属压盖图案 15。催化剂金属层13的在催化剂金属压盖图案15下的部分可以保留在基板11上；并且在对非晶硅层14进行图案化时，催化剂金属层13的例如使缓冲层12暴露的部分或未形成催化剂金属压盖图案15的部分可以被去除。在形成催化剂金属压盖图案15之后，可以在大约400°C下执行热处理。参见图2E，第二非晶硅层16可以形成在催化剂金属压盖图案15和缓冲层12上。 第二非晶硅层16可以利用与用来形成第一非晶硅层的方法相同的方法(例如，PECVD或 LPCVD)来形成。参见图2F，催化剂金属压盖图案15和第二非晶硅层16可以通过热处理结晶以形成多晶硅层17。例如，可以利用快速退火(RTA)在大约700°C下执行热处理。在催化剂金属压盖图案15下的催化剂金属层13的金属可以由于热处理而变成晶种并且可以开始硅晶体生长。通过使硅沿垂直于基板的表面的方向结晶，催化剂金属压盖图案15和第二非晶硅层16的在催化剂金属压盖图案15上的部分可以被结晶。另外，通过使硅沿平行于基板的表面的方向结晶，第二非晶硅层16的例如在基板11上的未形成催化剂金属压盖图案15的部分也可以被结晶，如图2F中的箭头所示。如图2F所示，在催化剂金属压盖图案15和第二非晶硅层16的在催化剂金属压盖图案15上的部分中生长的硅晶体可以具有小的晶粒尺寸和大量的晶粒边界。第二非晶硅层16的在基板11上的未形成催化剂金属压盖图案15的部分中生长的硅晶体可以具有大的晶粒尺寸和少量的晶粒边界。晶粒边界18可以形成在离开在独立的催化剂金属压盖图案15下面的催化剂金属生长的硅晶体相遇的位置处。相应地，晶粒边界18的位置和晶粒的尺寸可以通过调整催化剂金属压盖图案15的位置和形状来控制。参见图2G，多晶硅层17可以被图案化以获得希望的多晶硅层图案17’。在对多晶硅层17进行图案化期间，可以去除从催化剂金属压盖图案15和第二非晶硅层16在催化剂金属压盖图案15上的部分生长的多晶硅。如图2F所示，从相邻的催化剂金属生长的晶体可以在催化剂金属压盖图案15的多晶硅中彼此相遇。因此，可以限制晶体的尺寸并且可以形成若干个晶粒边界。在沿与基板的表面平行的方向离开催化剂金属压盖图案15生长的多晶硅中可以有少量或没有催化剂金属，从而可以增大晶体的尺寸并且可以减少晶粒边界的数目。相应地，通过去除从催化剂金属压盖图案15和第二非晶硅层16的在催化剂金属压盖图案15上的部分生长的多晶硅，可以防止由小的晶粒尺寸和晶粒边界造成的不希望有的漏电流。另外，通过去除从催化剂金属压盖图案15和第二非晶硅层16的在催化剂金属压盖图案15上的部分生长的多晶硅，还可以去除催化剂金属压盖图案15中的催化剂金属。因此，多晶硅层图案17’可以不包含催化剂金属，因而改进了漏电流特性。根据本实施例的多晶硅层图案17’可以包括晶粒边界18。然而，在实现过程中，可以改变催化剂金属压盖图案15的形状和位置，使得多晶硅层图案17’不包含晶粒边界18。图3和图4示出根据实施例的多晶硅层的顶视图的光学显微镜图像。图3和图4 示出从催化剂金属压盖图案23和33形成的多晶硅层25和35以及从其它区域(例如，未形成催化剂金属压盖图案23和33的区域)形成的多晶硅层沈和36。测试图案20和30 是用于测量多晶硅层的晶粒边界观和38的位置的参考。参见图3，从催化剂金属压盖图案23形成的多晶硅层25可以具有密集形成的小的晶体；并且从所述其它区域形成的多晶硅层沈可以具有大的晶体。晶粒边界观可以由彼此对称分开的催化剂金属压盖图案23形成在测试图案20的凹进20a中。从催化剂金属压盖图案23形成的多晶硅层25的小的晶粒尺寸可以由这里所包含的催化剂金属造成。作为晶种的催化剂金属可以彼此接近。因此，从晶种生长的晶体可以彼此相遇，从而具有小的晶粒尺寸。从除催化剂金属压盖图案23之外的区域形成的多晶硅层沈可以不包括晶种。因此，晶体可以具有相对大的晶粒尺寸。催化剂金属压盖图案23可以形成为关于测试图案20的凹进20a对称。因此，晶粒边界观可以形成在测试图案20的凹进20a中。例如，从催化剂金属压盖图案23生长的硅晶体可以在测试彼此图案20的凹进20a中彼此相遇，从而可以形成晶粒边界28。
参见图4，从催化剂金属压盖图案33形成的多晶硅层35可以具有密集形成的小晶体；并且从所述其它区域(例如，未形成催化剂金属压盖图案33的区域)形成的多晶硅层 36可以具有相对大的晶体。在图4中示出的催化剂金属压盖图案33可以具有与图3所示的催化剂金属压盖图案23的形状不同的形状。因此，多晶硅层36的晶粒边界38形成所在的相对于测试图案 30的位置可以不同于图3中示出的相对于测试图案20的位置。参见图4，晶粒边界38可以形成在催化剂金属压盖图案33之间。因此，晶粒38的位置可以通过调整催化剂金属压盖图案33的位置来调整。示例在玻璃基板上形成包括氧化硅层(3000A) /氮化硅层(300A)的缓冲层。禾IJ用 ALD在缓冲层上形成镍层并且在400°C下对该镍层热处理10分钟。然后，第一非晶硅层形成在镍层上达到200A的厚度，并且通过蚀刻被图案化以形成催化剂金属压盖图案。镍层的在第一非晶硅层的被蚀刻的部分下面的部分也被去除。在形成该催化剂金属压盖图案之后，可以在400°C下执行热处理10分钟。第二非晶硅层被形成在催化剂金属压盖图案和暴露的缓冲层上达到650人的厚度。然后，催化剂金属压盖图案和第二非晶硅层通过在700°c 进行热处理20分钟而被结晶以形成多晶硅层。然后，该多晶硅层被图案化以形成活化层。 栅极绝缘层和栅电极被形成在活化层上。然后，形成电连接到活化层的源电极和漏电极。对比示例包括氧化硅层(3000A ) /氮化硅层(300A)的缓冲层形成在玻璃基板上。镍层利用ALD形成在缓冲层上并且在400°C下被热处理10分钟。非晶硅层形成在镍层上达到 650A的厚度。然后，该非晶硅通过在700°c下进行热处理20分钟而被结晶以形成多晶硅层。然后，该多晶硅层被图案化以形成活化层。栅极绝缘层和栅电极被形成在活化层上。然后，形成电连接到活化层的源电极和漏电极。评价图5示出显示包括根据对比示例制备的多晶硅活化层的薄膜晶体管(TFT)的栅极电压关于漏极电流的曲线图。图6示出显示包括根据本示例的多晶硅活化层的TFT的栅极电压关于漏极电流的曲线图。根据对比示例和本示例分别制造PMOS TFT0在图5的曲线图中，根据对比示例制备的TFT的截止电流在10_13A至10_9A的范围内，而在图6的曲线图中，根据本示例制备的TFT的截止电流在10_13A至10_"A的范围内。 例如，根据本示例制备的TFT的截止电流范围为两个数量级，其比根据对比示例制备的TFT 的截止电流范围(四个数量级)少两个数量级。结果，可见根据本示例的截止电流的分布比根据对比示例的截止电流的分布更均勻。另外，根据本示例的最大截止电流为KT11A,其小于根据对比示例的最大截止电流(IO-9A)。因此，根据本示例的TFT展示出比对比示例的截止电流特性更好的截止电流特性。根据本示例，晶粒边界被形成在与电流垂直的活化层的沟道区的中央。因此，漏极电流被抑制。例如，导通电流被减小。在实现过程中，如果催化剂金属压盖图案的位置被调整为使得在形成多晶硅层时不在沟通区域中形成晶粒边界，则可以增大导通电流并且可以进一步减小截止电流。图7A至7D示出利用根据实施例形成的多晶硅层制造TFT的方法的各阶段的横截面视图。参见图7A，多晶硅层(未示出)可以形成在形成有缓冲层102的基板101上并且可以被图案化以形成活化层105。在活化层105中，可以对晶粒尺寸和晶粒边界的位置进行控制。另外，活化层105可以不包括催化剂金属，例如，催化剂金属的迹线(trace)可以不保留在活化层105中。这样，可以改进TFT的漏电流特性。参见图7B，栅极绝缘层114可以形成在活化层105上；导电层(未示出)可以形成在栅极绝缘层114上，而后被图案化以形成栅电极120。栅极绝缘层114可以包括绝缘层，例如，氧化硅层或氮化硅层。栅电极120可以包括例如，金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、镍 (Ni)、钼(Pt)、钯(Pd)、铝(Al)、钼(Mo)、钨(W)、钛(Ti)或它们的合金。参见图7C，源极区/漏极区10 可以形成在活化层105的相对端部处；并且第一层间绝缘层122可以形成在得到的结构上。沟道区10 可以形成在活化层105的在源极区/漏极区10 之间的部分中。源极区/漏极区10 可以通过包括利用栅电极120作为掩模的离子掺杂的自对准方法来形成。第一层间绝缘层122可以是单个绝缘层，例如氧化硅层或氮化硅层，或者可以包括多个绝缘层。参见图7D，接触源极区/漏极区10 的源电极/漏电极130可以形成在第一层间绝缘层122中。源电极/漏电极130可以通过在第一层间绝缘层122上形成暴露源极区 /漏极区10 的上表面的孔接着用导电层填充这些孔并且对该导电层进行图案化来形成。 该导电层可以包括例如，金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、镍(Ni)、钼(Pt)、钯(Pd)、铝(Al)、钼 (Mo)、钨(W)、钛(Ti)或它们的合金。图8示出根据实施例的有机发光二极管(OLED)的横截面视图。参见图8，根据本实施例的OLED可以包括利用参照图7A至7D描述的方法制造的 TFT0第二绝缘层132可以形成该TFT上。第二绝缘层132可以包括例如有机层或无机层。在像素单元中，第一电极142可以穿过第二层间绝缘层132并且可以接触源电极/ 漏电极130中的任一个。另外，第一电极142可为在第二层间绝缘层132上延伸。第一电极142可以是透明导电氧化物层，例如包括氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。有机层144可以接触第一电极142的通过在第二层间绝缘层132上的像素限定层 134暴露的部分。像素限定层134例如可以包括有机层或无机层。有机层144可以包括空穴注入层、空穴传输层、电子传输层和电子注入层中的至少一个以及发射层。第二电极146 可以形成在有机层144上。第二电极146可以由金属，例如，镁(Mg)、银(Ag)、铝(Al)、钙 (Ca)，或其合金形成。作为回顾，根据工艺温度可以将形成多晶硅的方法分类为低温工艺和高温工艺。 就高温工艺而言，可能需要昂贵的具有高耐热性的石英基板，而非玻璃基板，因为工艺温度可能等于或高于使绝缘基板变形的温度。另外，利用高温工艺形成的多晶硅层可能具有低品质的结晶度，例如，高的表面粗糙度或极小的晶粒。就低温工艺而言，在低温下沉积的非晶硅可以被结晶成多晶硅。作为低温结晶技术，准分子激光结晶(ELC)技术和利用金属作为催化剂的结晶技术已经被研究。在ELC技术中，可以通过以纳秒为单位将脉冲型激光束照射到基板上来重复执行非晶硅的熔化和固化。然而，激光结晶技术可能是昂贵、耗时并且低效率的。金属诱导结晶(MIC)和金属诱导横向结晶(MILC)是利用金属作为催化剂的硅结晶方法。在MIC中，催化剂金属可以沉积在非晶硅上并且在高温下被结晶。相应地，小的线状多晶硅可以随机生长。在MILC中，催化剂金属可以利用掩模在非晶硅上排列成线，而后被沉积，从而沿一个方向生长多晶硅。然而，大量的催化剂金属用于MIC和MILC。因此，保留在多晶硅层中的金属可以造成不希望有的漏电流。这些实施例提供了形成多晶硅层的方法，其中可以对晶粒边界的位置和数目进行控制并且可以不保留催化剂金属。这些实施例还提供了制造薄膜晶体管的方法，其中可以通过控制晶粒边界的位置和数目并防止催化剂金属保留在多晶硅中来控制漏电流和漏电流的分布。通过控制催化剂金属压盖图案的形状和位置，可以形成具有希望的晶粒尺寸和希望的晶粒边界的位置的多晶硅层。另外，通过去除其中有催化剂金属保留的催化剂金属压盖图案，可以改进漏电流特性。这里已经公开了示例性实施例，并且尽管采用了下位概念，但仅仅是以上位和描述的意义上使用并解释它们，而非用于限制的目的。因此，本领域普通技术人员会理解，可以在不超出所附权利要求记载的本发明的精神和范围的情况下，进行各种形式上和细节上的改变。
权利要求
1.一种使硅层结晶的方法，该方法包括 在基板上形成催化剂金属层；在所述催化剂金属层上形成催化剂金属压盖图案； 在所述催化剂金属压盖图案上形成第二非晶硅层；以及对所述第二非晶硅层进行热处理以形成多晶硅层。
2.根据权利要求1所述的使硅层结晶的方法，其中形成催化剂金属压盖图案包括 在所述催化剂金属层上形成第一非晶硅层；以及对所述第一非晶硅层进行图案化。
3.根据权利要求2所述的使硅层结晶的方法，其中形成催化剂金属压盖图案进一步包括在对所述第一非晶硅层进行图案化后执行热处理。
4.根据权利要求3所述的使硅层结晶的方法，其中所述热处理在300°C至500°C的温度下执行。
5.根据权利要求2所述的使硅层结晶的方法，其中对所述第一非晶硅层进行图案化包括去除所述催化剂金属层的在未形成所述催化剂金属压盖图案的区域中的部分。
6.根据权利要求1所述的使硅层结晶的方法，其中形成催化剂金属层包括溅射、原子层沉积或离子植入。
7.根据权利要求1所述的使硅层结晶的方法，其中所述催化剂金属层包括镍、钯、钛、 银、金、铝、锡、锑、铜、钴、钼、铽、钌、铑、镉和钼中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的使硅层结晶的方法，其中所述催化剂金属层具有IO11个原子 /cm2至IO15个原子/cm2的密度。
9.根据权利要求1所述的使硅层结晶的方法，进一步包括在所述基板与所述催化剂金属层之间形成缓冲层。
10.根据权利要求9所述的使硅层结晶的方法，其中所述缓冲层包括氧化硅层、氮化硅层或氧化硅层与氮化硅层的叠层。
11.根据权利要求1所述的使硅层结晶的方法，其中对所述第二非晶硅层进行热处理包括对所述催化剂金属压盖图案进行热处理，并且对所述第二非晶硅层进行热处理在 600°C至800°C的温度下执行。
12.根据权利要求1所述的使硅层结晶的方法，进一步包括通过蚀刻所述多晶硅层来形成多晶硅层图案。
13.根据权利要求12所述的使硅层结晶的方法，其中形成多晶硅层图案包括去除所述多晶硅层的从所述催化剂金属压盖图案形成的部分。
14.根据权利要求13所述的使硅层结晶的方法，其中在所述多晶硅层图案中的晶粒的尺寸和晶粒边界由所述催化剂金属压盖图案的形状和位置来确定。
15.一种制造薄膜晶体管的方法，该方法包括 在基板上形成缓冲层；在所述缓冲层上形成催化剂金属层； 在所述催化剂金属层上形成催化剂金属压盖图案； 在所述催化剂金属压盖图案上形成第二非晶硅层； 通过对所述第二非晶硅层进行热处理来形成多晶硅层；通过蚀刻所述多晶硅层来形成活化层； 在所述活化层上形成栅极绝缘层； 在所述栅极绝缘层上形成栅电极； 在所述活化层的相对端部处形成源极区/漏极区； 在所述栅电极和所述栅极绝缘层上形成第一层间绝缘层；以及形成源电极/漏电极使得所述源电极/漏电极穿过所述第一层间绝缘层并且接触所述源极区/漏极区中的任一个。
16.根据权利要求15所述的制造薄膜晶体管的方法，其中形成催化剂金属压盖图案包括在所述催化剂金属层上形成第一非晶硅层；以及对所述第一非晶硅层进行图案化。
17.根据权利要求15所述的制造薄膜晶体管的方法，其中对所述第一非晶硅层进行图案化包括去除所述催化剂金属层的在未形成所述催化剂金属压盖图案的区域中的部分。
18.根据权利要求15所述的制造薄膜晶体管的方法，其中所述催化剂金属层包括镍、 钯、钛、银、金、铝、锡、锑、铜、钴、钼、铽、钌、铑、镉和钼中的至少一种。
19.根据权利要求15所述的制造薄膜晶体管的方法，其中通过蚀刻所述多晶硅层来形成活化层包括去除所述多晶硅层的包括所述催化剂金属压盖图案的部分。
20.根据权利要求15所述的制造薄膜晶体管的方法，其中所述催化剂金属压盖图案的形状和位置是结合在所述活化层中的晶粒的尺寸和晶粒边界而确定的。
全文摘要
一种使硅层结晶的方法和制造薄膜晶体管的方法，该使硅层结晶的方法包括在基板上形成催化剂金属层；在所述催化剂金属层上形成催化剂金属压盖图案；在所述催化剂金属压盖图案上形成第二非晶硅层；以及对所述第二非晶硅层进行热处理以形成多晶硅层。
文档编号H01L21/20GK102290335SQ20111016710
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月16日 优先权日2010年6月16日
发明者孙榕德, 徐晋旭, 朴承圭, 朴炳建, 朴种力, 李东炫, 李卓泳, 李吉远, 李基龙, 苏炳洙, 郑在琓, 郑珉在, 郑胤谋 申请人:三星移动显示器株式会社