专利名称：一种多晶硅薄膜晶体管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及薄膜晶体管领域，尤其涉及一种多晶硅薄膜晶体管。
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。
实用新型内容本实用新型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。根据本实用新型的一个方面，提供一种多晶硅薄膜晶体管，包括有源层，其特征在于，所述有源层由具有带状连续晶畴的多晶硅薄膜制成。所述具有带状连续晶畴的多晶硅薄膜包括绝缘衬底，其上布置阻挡层，该阻挡层上沉积非晶硅薄膜层；所述非晶硅薄膜上布置氧化层，该氧化层通过光刻形成间距相同、尺寸相等的凹槽；所述氧化层及凹槽表面覆盖金属诱导层；非晶硅薄膜完全结晶。所述凹槽的间距在10 Ii m 50 Ii m之间。所述凹槽的间距为20 40 ii m。所述凹槽的间距为30 u m。所述凹槽的宽度在I U m 5 ii m之间。所述凹槽的宽度为I. 5 Pm。所述凹槽的长度与所述绝缘衬底的宽度相等。所述绝缘衬底包括玻璃或石英。所述阻挡层由氧化硅材料制成。所述金属诱导层采用金属Ni, Au, Cu, Al, Pd, Co或Ag。与现有技术相比，本实用新型的优点在于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。
以下参照附图对本实用新型实施例作进一步说明，其中图I为用于制造本实用新型实施例的多晶硅薄膜晶体管的多层膜结构的示意图；图2示出了本实用新型实施例的薄膜晶体管的迁移特性曲线及场效应迁移率(y Fe);图3(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3(b)和3(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二维分布图。
具体实施方式
实施例I :根据本申请的实施例，提供一种多晶硅薄膜晶体管的制造方法，该方法包括以下步骤I)参照图1，首先使用离子化学汽相沉积(PEV⑶)将300nm硅氧化物沉积在Eagle2000的玻璃衬底上，然后在550°C用低压化学沉积(LPCVD)沉积一层厚度为50nm的非晶硅；2) 一层约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，即二氧化硅和线上；4)然后在590°C下退火I小时，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；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。采用本申请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半导体参数分析仪对上述多晶硅薄膜晶体管的电学特性进行了测定，晶体管的迁移特性曲线以及场效应迁移率(Ufe)如图2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7.36><10_4人和4.1xl(ruA,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)测量了上述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3(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3(b)和3(c)分别显示了在MILC多晶硅薄膜和CZD多晶硅薄膜中残留镍的二维分布图，在该二维图中用白色亮点标出镍的分布。在图3(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多晶硅薄膜的二维图像中(见图3(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
示例凹槽间距(Um) j凹槽宽度(Um)
2__10__^5_
3203. 5
4404. 5
5I 50I 5应该理解，上述示例仅为示意性目的，在本申请的其他实施例中，所述凹槽还可以设置为其他间距相同且尺寸相等的形式，所述金属诱导层可采用金属Ni，Au，Cu, Al，Pd，Co或Ag，这些金属可采用溅射、热蒸发以及电子束蒸发等方法制备；所述玻璃衬底还可以由诸如石英的绝缘材料制成；所述阻挡层可以是例如氧化硅的低温氧化物，用于阻挡衬底上的水分或其它不纯物质向上层的扩散。本申请中，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。尽管参照上述的实施例已对本申请作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解可以在不脱离本申请的精神以及范围之内基于本申请公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本申请的精神以及范围之内。
权利要求1.一种多晶硅薄膜晶体管，包括有源层，其特征在于，所述有源层由具有带状连续晶畴的多晶硅薄膜制成。
2.根据权利要求I所述的多晶硅薄膜晶体管，其特征在于，所述具有带状连续晶畴的多晶硅薄膜包括 绝缘衬底，其上布置阻挡层，该阻挡层上沉积非晶硅薄膜层； 所述非晶硅薄膜上布置氧化层，该氧化层通过光刻形成间距相同、尺寸相等的凹槽； 所述氧化层及凹槽表面覆盖金属诱导层； 非晶硅薄膜完全结晶。
3.根据权利要求2所述的多晶硅薄膜晶体管，其特征在于，所述凹槽的间距在IOym 50 y m之间。
4.根据权利要求3所述的多晶硅薄膜晶体管，其特征在于，所述凹槽的间距为20 40 u m0
5.根据权利要求4所述的多晶硅薄膜晶体管，其特征在于，所述凹槽的间距为30i!m。
6.根据权利要求2所述的多晶硅薄膜晶体管，其特征在于，所述凹槽的宽度在Iym 5 ii m之间。
7.根据权利要求6所述的多晶硅薄膜晶体管，其特征在于，所述凹槽的宽度为I.5 y m。
8.根据权利要求2所述的多晶硅薄膜晶体管，其特征在于，所述凹槽的长度与所述绝缘衬底的宽度相等。
9.根据权利要求2所述的多晶硅薄膜晶体管，其特征在于，所述绝缘衬底包括玻璃或石英。
10.根据权利要求2所述的多晶硅薄膜晶体管，其特征在于，所述阻挡层由氧化硅材料制成。
11.根据权利要求2所述的多晶硅薄膜晶体管，其特征在于，所述金属诱导层采用金属Ni, Au, Cu, Al, Pd, Co 或 Ag。
专利摘要本申请提供一种多晶硅薄膜晶体管，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。本申请中，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H01L21/02GK202487580SQ20112001563
公开日2012年10月10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