專利名稱：一種多晶硅薄膜晶體管的制備方法
技術領域：
本發明涉及薄膜晶體管領域，尤其涉及ー種多晶硅薄膜晶體管的制造方法。
背景技術：
由于低溫非晶硅薄膜晶化可以在廉價的玻璃上制備大面積電子器件并具有較高的遷移率，而引起了人們的廣泛關注。金屬誘導單向晶化(MIUC)的多晶硅薄膜晶體管 (TFT)具有高載流子遷移率和器件良好的一致性，因此可以將其用于實現平板顯示和圖像傳感器的有源矩陣。然而，MIUC-TFTs存在掩膜未對準的問題，這是由玻璃襯底在結晶過程中收縮引起的。另外，多晶硅溝道中殘留的鎳會影響TFT長期的穩定性。
發明內容
本發明的目的在于克服上述現有技術的缺陷，提供一種改進的多晶硅薄膜晶體管的制造方法。根據本發明的ー個方面，提供ー種多晶硅薄膜晶體管的制備方法，該方法包括以下步驟1)在絕緣襯底上形成阻擋層，并在該阻擋層上沉積非晶硅薄膜層；2)在所述非晶硅薄膜上形成氧化層，并對該氧化層進行光刻，以形成間距相同、尺寸相等的凹槽；3)在所述氧化層及凹槽表面覆蓋金屬誘導層；4)退火處理，退火溫度為590°C，時間為I小吋，以使非晶硅薄膜完全結晶，從而得到具有帶狀連續晶疇的多晶硅薄膜；5)使用濕式刻蝕將所述步驟4)的多晶硅薄膜布圖為有源島；6)在該有緣島上沉積50nm低溫氧化物作為柵絕緣層；7)定義柵電極和掃描線，將4X1015/cm2的硼注入到源和漏中，然后沉積500nm的氧化物作為隔離層，在柵電極上開接觸孔；8)濺射700nm鋁-1%硅并布圖以互連，在420°C下接觸燒結30分鐘，同時激活摻雜劑。與現有技術相比，本發明的優點在于I.解決了玻璃襯底引起的掩膜對版錯位的問題；2.提聞了薄I旲晶體管的最大場效應遷移率；3.減少多晶硅薄膜中殘留鎳的含量。
以下參照附圖對本發明實施例作進ー步說明，其中圖I為用于制造本發明實施例的多晶硅薄膜晶體管的多層膜結構的示意圖；圖2(a)和圖2(b)分別示意了使用現有GGS(大晶粒硅)技術得到的多晶硅薄膜和本發明實施例中具有帶狀連續晶疇(CZD)的多晶硅薄膜的光學顯微鏡圖像；圖3示出了本發明實施例的薄膜晶體管的遷移特性曲線及場效應遷移率(Ufe);圖4(a)示出了使用現有技術的金屬橫向誘導晶化法(MILC)得到的多晶硅薄膜和 CZD多晶硅薄膜中殘留的鎳濃度；
圖4(b)和4(c)分別顯示了使用現有技術的金屬橫向誘導晶化法(MILC)得到的多晶硅薄膜和CZD多晶硅薄膜中殘留鎳的ニ維分布圖。
具體實施例方式實施例I :根據本發明的實施例，提供ー種多晶硅薄膜晶體管的制造方法，該方法包括以下步驟I)參照圖1，首先使用離子化學汽相沉積(PEV⑶)將300nm硅氧化物沉積在Eagle 2000的玻璃襯底上，然后在550°C用低壓化學沉積(LPCVD)沉積ー層厚度為50nm的非晶硅；2) ー層約4nm厚二氧化娃層形成在非晶娃表面上,其后被光刻為I. 5 ii m寬、30 u m 間距的均勻分布線(如圖I中的CNL)，線的長度與襯底的寬度相等；刻蝕之后，光阻材料 (光阻材料指光刻過程中用到的光阻劑HPR504，由于此處刻蝕采用濕法刻蝕，所用溶液為 777，腐蝕時間為I分鐘)被混合溶液H2SO4和H2O2移除；3)將厚度大約5nm的鎳層濺射到暴露的表面上，即ニ氧化硅和線上；4)然后在590°C下退火I小吋，由于晶化過程從位于均勻分布線之下的非晶硅開始，因此圖I中所示的為在該位置處形成多晶硅的示意圖，隨著退火時間，非晶硅將完全結晶，從而得到具有帶狀連續晶疇的多晶硅薄膜(見圖2(b))；5)使用Freckle蝕刻劑濕式刻蝕將CZD多晶硅薄膜布圖為有源島；6)將50nm低溫氧化物(LTO)用LPCVD法沉積在該有源島上，作為柵絕緣層；7)然后定義柵電極和掃描線，將劑量為4X1015/cm2的硼注入到源和漏中，利用 PECVD方法沉積500nm的氧化物作為隔離層，在柵電極上開接觸孔；8)濺射700nm鋁-1%硅并布圖以互連，在420°C下接觸燒結30分鐘，同時激活摻雜劑。圖2(a)和圖2(b)分別示意了使用現有GGS(大晶粒硅)技術的多晶硅薄膜和上述CZD多晶硅薄膜的光學顯微鏡圖像。如圖所示，采用本發明方法獲得的多晶硅薄膜完全結晶，而使用現有GGS技術獲得的多晶硅薄膜仍然有較大面積未晶化。利用這種具有CZD 的多晶硅薄膜不僅可以提高薄膜晶體管的性能，還可以降低多晶硅薄膜中殘留鎳的含量， 以下將對此作具體描述。用HP4156半導體參數分析儀對上述多晶硅薄膜晶體管的電學特性進行了測定， 晶體管的遷移特性曲線以及場效應遷移率(Ufe)如圖3所示。如圖所示，圖中最上面的兩條曲線分別表示Vds = -0. IV和Vds = -5V時的電流,最下面的曲線表示場效應遷移率。從圖中可以看出，該多晶硅薄膜晶體管的最大場效應遷移率為65. 21cm2/V s,閾值電壓(Vth， 其為在Vds = -0. IV的情況下，當Ids的電流達到ff/LX IO-8A時Vg的值)為-3. 6V，晶體管開關狀態的電流分別為7.36xl(T4人和4. lxlO_uA,從工作狀態到關閉狀態的漏電流比率為2. 6X 107，通過計算得到亞閾值斜率為0. 56V/dec。使用二次離子飛行時間質譜(Tof-SMS)測量了上述CZD多晶硅薄膜和現有的金屬橫向誘導晶化法(MILC)所得多晶硅薄膜中鎳的含量和分布。如圖4(a)所示，在CZD多晶硅薄膜中的鎳含量比在MILC的薄膜中少2個數量級。圖4(b)和4(c)分別顯示了在MILCCN 102610520 A 多晶硅薄膜和CZD多晶硅薄膜中殘留鎳的ニ維分布圖，在該ニ維圖中用白色亮點標出鎳的分布。在圖4(b)中，MILC多晶硅薄膜中兩側的白色亮柱是金屬誘導結晶(簡稱MIC)區域， 中間線條表示2個MILC區域的交匯處。這表明MIC區域的鎳含量較高。而在CZD多晶硅薄膜的ニ維圖像中(見圖4(c))，與MILC薄膜中的MIC區域相比，在結晶核線(CNL)區域分布的鎳則少得多。這主要是由于在MILC多晶硅薄膜中，MIC區域和橫向金屬誘導晶化區的面積比例比CZD多晶硅薄膜中CNL區和橫向金屬誘導晶化區的面積比例大。實施例2 5 :按照實施例I的方法，制備實施例2 5，除以下表I中所列的實驗條件不同外，其余均相同。表I
權利要求
1.一種多晶硅薄膜晶體管的制備方法，所述多晶硅薄膜晶體管包括有源層，所述有源 層由具有帶狀連續晶疇的多晶硅薄膜制成，該方法包括以下步驟1)在絕緣襯底上形成阻擋層，并在該阻擋層上沉積非晶硅薄膜層；2)在所述非晶硅薄膜上形成氧化層，并對該氧化層進行光刻，以形成間距相同、尺寸相 等的凹槽；3)在所述氧化層及凹槽表面覆蓋金屬誘導層；4)退火處理，退火溫度為590°C，時間為1小時，以使非晶硅薄膜完全結晶，從而得到具 有帶狀連續晶疇的多晶硅薄膜；5)使用濕式刻蝕將所述步驟4)的多晶硅薄膜布圖為有源島；6)在該有緣島上沉積50nm低溫氧化物作為柵絕緣層；7)定義柵電極和掃描線，將4X1015/cm2的硼注入到源和漏中，然后沉積500nm的氧化 物作為隔離層，在柵電極上開接觸孔；8)濺射700nm鋁-1%硅并布圖以互連，在420°C下接觸燒結30分鐘，同時激活摻雜劑。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述凹槽的間距在1011111 5011111之間。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述凹槽的間距為20 40y m。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述凹槽的間距為30u m。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述凹槽的寬度在lum 5pm之間。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述凹槽的寬度為1.5i!m。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述凹槽的長度與所述絕緣襯底的寬度 相等。
全文摘要
本發明提供一種多晶硅薄膜晶體管的制造方法。該多晶硅薄膜晶體管包括有源層，其中所述有源層由具有帶狀連續晶疇的多晶硅薄膜制成。本發明中，通過事先在硅氧化物層上定義完全等寬的凹槽獲得具有帶狀連續晶疇的多晶硅薄膜，從而可以使整個多晶硅薄膜成為高性能的薄膜晶體管有源層，因此解決了玻璃襯底收縮引起掩膜錯位的問題，進而提高了晶體管的性能。
文檔編號H01L21/20GK102610520SQ201110020998
公開日2012年7月25日 申請日期2011年1月19日 優先權日2011年1月19日
發明者凌代年, 彭華軍, 趙淑云, 邱成峰, 郭海成, 黃飚 申請人:廣東中顯科技有限公司