薄膜晶体管的制造方法技术

本发明专利技术提供一种制造薄膜晶体管的方法，包括在衬底上形成非晶硅层的步骤，在非晶硅层上形成帽盖层的步骤，在帽盖层上形成金属催化剂层的步骤，在金属催化剂层上经选择性辐照激光束扩散金属催化剂的步骤，晶化非晶硅层的步骤。本发明专利技术具有如下优点：提供了一种制造薄膜晶体管的方法，其中该薄膜晶体管的制造方法通过利用选择性辐照激光束均匀控制低浓度催化剂的扩散以及利用超晶粒硅（ｓｕｐｅｒ　　ｇｒａｉｎ　　ｓｉｌｉｃｏｎ）方法在非晶硅层晶化过程中控制晶粒尺寸和晶体生长位置和方向，从而改进了器件的性能并获得了器件的均匀性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，尤其涉及包括在金属催化剂上通过选择性辐照激光束晶化金属催化剂的步骤，从而在使用超晶粒硅方法的晶化过程中扩散金属催化剂的薄膜晶体管制造方法。
技术介绍
通常，对薄膜晶体管来说，多晶硅层用于各种目的的半导体层，因为多晶硅层具有如下优点它具有高电场效应迁移率，它被应用到高速工作的电路，且它使人们能构建CMOS电路。采用多晶硅层的薄膜晶体管通常被用在有源矩阵液晶显示器(AMLCD)的有源元件和有机发光二极管(OLED)中的开关元件和驱动元件。用在薄膜晶体管中的多晶硅层由直接淀积、高温热退火或激光退火来制造。在激光退火的情况下，尽管激光退火是在低温下进行的并且通过激光退火获得了高电场效应迁移率，但因为需要昂贵的激光设备，所以正在研究许多可替代的技术。目前，研究的最多的是一种使用金属晶化非晶硅的方法，因为这种方法与固相结晶相比具有在更低的温度下迅速晶化非晶硅的优点。使用金属的晶化法分为金属诱导晶化法和金属诱导横向晶化法。但是，采用金属晶化法也具有因金属污染导致用于薄膜晶体管的元件特性劣化的问题。另一方面，人们开发出了一种技术和一种作为金属诱导晶化方法的方法以减少金属的量和形成质量良好的多晶硅层，这种技术通过离子注入机控制离子浓度，由此进行高温退火、快速退火或激光辐照，从而形成质量良好的多晶硅层；这种方法在淀积一薄膜之后通过热退火工艺晶化该薄膜，其中通过在多晶硅层上旋涂粘性有机膜和液相金属淀积该薄膜以平坦化多晶硅层的表面。然而，即使在这种晶化方法中，多晶硅层中最重要的晶粒尺寸的比例增大和晶粒的均匀性各方面，都存在问题。为了解决上述问题，作为一种使用覆盖层的晶化方法，开发出了一种用于制造多晶硅层的方法，如韩国专利公开公告No.2003-0060403所揭示的。这种方法在衬底上形成非晶硅层和在非晶硅层上形成帽盖层之后，在帽盖层上通过淀积金属催化剂层形成籽晶，采用热退火或者激光退火通过帽盖层将金属催化剂扩散进非晶硅层，之后采用籽晶获得一多晶硅层。由于金属催化剂是通过覆盖层扩散的，因而上述的方法具有避免出现要求水平或更多金属污染的优点。然而，上述的方法也存在难以均匀控制金属催化剂的低浓度和控制晶化的起始位置、生长方向和晶粒尺寸的问题。
技术实现思路
因此，为了解决现有技术的上述问题，本专利技术的一个目的是提供一种，通过激光束选性择辐照形成籽晶和在晶化中使用超晶粒硅方法晶化籽晶，从而控制晶粒尺寸以及结晶生长方向和位置，来提高器件性能和获得器件的均匀性。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种制造薄膜晶体管的方法，包括在衬底上形成非晶硅的步骤；在非晶硅上形成帽盖层的步骤；在帽盖层上形成金属催化剂层的步骤；在金属催化剂层上通过选择性地辐照激光束扩散金属催化剂的步骤；和晶化非晶硅层的步骤。此外，本专利技术提供了一种，包括在衬底上形成非晶硅层的步骤；在非晶硅层上形成帽盖层的步骤；在帽盖层上形成金属催化剂层的步骤；在金属催化剂层上形成金属催化剂保护层的步骤；在金属催化剂保护层上通过选择性地辐照激光束扩散金属催化剂的步骤；和晶化非晶硅层的步骤。激光束是点式(dot type)激光束或线式(line type)激光束，并且如果激光束是点式激光束则它以圆形、三角形、矩形、梯形或者菱形截面形状形成。此外，激光束通过已构图的掩模辐照。非晶硅层的晶化通过热退火进行。金属催化剂保护层由可以和帽盖层同时被蚀刻掉的氮化硅膜或氧化硅膜所形成。附图说明本专利技术的上述和其它特点以及优点通过参考附图的优选实施例的详细描述将对本领域技术人员变得更显而易见，其中图1A到图1E是解释根据本专利技术的第一和第二优选实施例的的工艺流程图；图2是解释根据本专利技术的第三优选实施例的的横截面结构图；图3是解释根据本专利技术的第四优选实施例的的横截面结构图；图4是解释根据本专利技术的第五优选实施例的的横截面结构图；附图标记说明100衬底110缓冲层 120非晶硅层130帽盖层 140金属催化剂 150籽晶160、170、180、260、360、460激光束125多晶硅层190半导体层图案195栅极绝缘膜 196栅极265、465已构图掩模 345金属催化剂保护层具体实施方式现在将结合优选实施例并参考附图对本专利技术进行详细的说明。作为参考，相同的参考字符在各视图中均指代相应的部分。在本专利技术中采用超晶粒硅方法晶化非晶硅层，其中超晶粒硅方法是这样一种晶化方法通过选择性扩散金属催化剂形成籽晶并晶化非晶硅层，从而能够控制晶粒尺寸和晶体生长位置和方向。图1A到图1E是解释根据本专利技术的第一和第二优选实施例的的工艺流程图，其中图1A是解释根据本专利技术的第一和第二优选实施例的的横截面结构图。参考图1A，缓冲层110形成在衬底100上。诸如玻璃的绝缘衬底被用作衬底100，缓冲层110起到保护在后续工序中形成的半导体层免受衬底100释放的杂质影响的作用。缓冲层110优选由氧化硅膜形成。非晶硅层120形成于衬底上形成的整个缓冲层110之上，其中非晶硅层120可由化学气相淀积形成。帽盖层130形成于非晶硅层120之上。帽盖层130可以由氮化硅膜或者氧化硅膜所构成并且通过等离子体增强化学气相淀积形成。帽盖层130以如此的方式形成，后面提到的金属催化剂扩散进入本帽盖层，其中优选帽盖层厚度是5-2000。帽盖层厚度优选为5-2000，因为如果帽盖层的厚度为5或更小很难控制金属催化剂的低浓度，同时如果帽盖层的厚度为2000或更大很难扩散金属催化剂。此外，由于氧化物膜或氮化物膜通常在杂质扩散时起阻挡层的作用，因此可以通过降低氧化硅膜或氮化硅膜的密度很容易的扩散金属催化剂。随后，一层金属催化剂140形成在帽盖层130上，其中镍被用作金属催化剂140，并且金属催化剂层可以通过溅射淀积在帽盖层上。另外，金属催化剂层可以用离子注入法和等离子体法淀积在帽盖层上，其中金属催化剂层可以采用通过在帽盖层130上布置金属材料和将布置在帽盖层上的金属材料暴露给等离子体的等离子法在帽盖层上淀积。通过这些方法形成的金属催化剂140层的优选厚度是2或更小。金属催化剂不是稀疏地淀积在帽盖层上，而是密密地淀积在帽盖层上来控制金属催化剂的低浓度，其中如果金属催化剂层形成的厚度是2或更大，由于金属催化剂的浓度增大则难以控制金属催化剂的低浓度，因为硅中金属催化剂的浓度增大则增大了晶体管的漏电流，并且随后提到的多晶硅层晶粒的尺寸减小了。通过在金属催化剂140层上辐照激光束160，金属催化剂140扩散入非晶硅层120，其中通过选择金属催化剂140的扩散范围，激光束辐照在选定的金属催化剂的扩散范围上，以使后面提及的籽晶150形成在所期望的部位。通过在金属催化剂层上选择性地辐照激光束，金属催化剂140穿过帽盖层130扩散进入非晶硅层120。扩散的金属催化剂140在非晶硅层120中形成籽晶150。籽晶150是指金属催化剂与硅接触时形成的金属硅化物。随后描述的晶化过程就是从籽晶150开始的，其中通常扩散大约1/100的金属催化剂以形成籽晶。如上所述，在本专利技术中，利用形成各种形状的将被辐照的激光束，通过向金属催化剂上选择性地辐照激光束，金属催化剂得以扩散。图1B是说明依据本专利技术第一优选实施例的的在图1A所示横截面处的透视图。参考图1B，通过在金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜晶体管的制造方法，其包括：在衬底上形成非晶硅层的步骤；在所述非晶硅层上形成帽盖层的步骤；在所述帽盖层上形成金属催化剂层的步骤；通过在所述金属催化剂层上选择性地辐照激光束扩散金属催化剂的步骤；和 晶化所述非晶硅层的步骤。

【技术特征摘要】
KR 2004-8-20 66090/041.一种薄膜晶体管的制造方法，其包括在衬底上形成非晶硅层的步骤；在所述非晶硅层上形成帽盖层的步骤；在所述帽盖层上形成金属催化剂层的步骤；通过在所述金属催化剂层上选择性地辐照激光束扩散金属催化剂的步骤；和晶化所述非晶硅层的步骤。2.如权利要求1所述的薄膜晶体管的制造方法，其中所述激光束是点式激光束。3.如权利要求2所述的薄膜晶体管的制造方法，其中所述点式激光束以圆形、三角形、矩形、梯形或菱形形状形成。4.如权利要求1所述的薄膜晶体管的制造方法，其中所述激光束是线式激光束。5.如权利要求1所述的薄膜晶体管的制造方法，其中所述激光束通过已构图的掩模辐照。6.如权利要求1所述的薄膜晶体管的制造方法，其中所述帽盖层由氮化硅膜或氧化硅膜形成。7.如权利要求1所述的薄膜晶体管的制造方法，其中所述金属催化剂是镍。8.如权利要求1所述的薄膜晶体管的制造方法，其中所述金属催化剂层具有2或更小的厚度。9.如权利要求1所述的薄膜晶体管的制造方法，其中所述非晶硅层的晶化通过热退火进行。10.一种薄膜晶体管的制造方法，其包括在衬底上形成非晶硅层的步骤；在所述非晶硅层上形成帽盖层的步骤；在...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴炳建，徐晋旭，梁泰勋，李基龙，
申请(专利权)人：三星移动显示器株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]