多晶硅的制作方法和使用多晶硅的开关器件技术

一种制造多晶硅的方法，包括：在具有第一区域和围绕该第一区域的第二区域的基板上形成非晶硅半导体层；使用第一掩模在第二区域中形成多个平对准键；通过刻蚀第二区域中的半导体层而形成多个凸对准键，该多个凸对准键具有相对于基板的台阶；和参照这多个凸对准键对准第二掩模，以使第一区域中的半导体层结晶。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及非晶硅的结晶方法，尤其涉及使用对准键(align key)制作多晶硅的方法和使用该多晶硅的开关器件。
技术介绍
随着信息时代的到来，便携而低功耗的平板显示器(FPD)已经成为近来研究的主题。在各种类型的FPD设备中，液晶显示器(LCD)设备由于其高分辨率、色彩显示能力和显示运动图像的优势，而被广泛用作笔记本电脑和台式电脑的监视器。通常，LCD设备具有两个基板，这两个基板上的电极彼此相对。在各个电极之间夹着液晶层。当向两个电极上施加电压时，产生电场。电场通过改变液晶分子的方向而对液晶层的透光率进行调制，从而在LCD设备上显示图像。有源矩阵型显示设备由于出众的运动图像显示能力而得到了广泛运用，在有源矩阵型显示设备中，多个像素区域布置成矩阵，在各个像素区域中形成有诸如薄膜晶体管(TFT)的开关元件。最近，包含使用了多晶硅(p-Si)的TFT的LCD设备被广泛研究和开发。在使用多晶硅的LCD设备中，显示区域的TFT和驱动电路可以制作在一个基板上。此外，由于不需要连接显示区域的TFT和驱动电路的附加处理，因而简化了LCD设备的总体制造工艺。由于多晶硅的场效迁移率是非晶硅的几百倍，因此使用了多晶硅的LCD设备具有短的响应时间和抗光热的高稳定性。非晶硅可以结晶为多晶硅。激光退火方法被广泛用作结晶方法，其中将激光束照射到非晶硅膜上。然而，由于被照射的非晶硅膜的表面温度达到约1400度，因而硅膜的上表面容易被氧化。特别的，由于在激光退火方法中激光束要照射多次，当在环境空气中进行激光束照射时会在硅膜的上表面产生二氧化硅(SiO2)。因此，可以在10-7到10-6托的真空下照射激光束。为了解决激光退火方法的这些问题，提出并研究了使用激光束的连续横向固化(SLS，sequential lateral solidification)方法。SLS方法利用了这样一个事实，即硅膜的晶粒在垂直于硅膜的液相区和固相区界面的方向上生长。在SLS方法中，通过调节激光束的能量密度和照射角并移动激光束，使晶粒沿横向生长(Robert S.Sposilli、M.A.Crowder和James S.Im，Material Research Society Symp.Proc.第452卷，956～957页，1997年)。图1A是根据现有技术的连续横向固化方法中使用的掩模的平面示意图，而图1B是使用图1A所示掩模结晶的半导体层的平面示意图。在图1A中，由于SLS方法中使用的掩模10具有宽度为几个微米的缝隙图案12，因此宽度为几个微米的激光束可以照射到半导体层上。虽然在图1A中没有显示，相邻的缝隙图案12之间的间隙可为几个微米。例如，缝隙图案12可以具有约2μm到3μm的宽度。在图1B中，激光束(未显示)通过图1A所示掩模10的缝隙图案12照射到非晶硅的半导体层20上。半导体层20被激光束照射的区域22完全融化，在融化的硅固化时生长出了晶粒24a和24b。晶粒24a和24b从被照射区域22的两端横向生长，并在被照射区域22的中间部位停止生长，从而形成晶粒24a和24b相接的晶界28b。虽然未在图1A和图1B中显示，掩模10具有多个缝隙图案12，而对应于掩模10的结晶部分可以称为单位结晶区域。通过对包含被照射区域22的半导体层20的不同区域重复照射激光束，非晶硅的半导体层20可以完全结晶。图2是一个平面示意图，显示了使用根据现有技术的连续横向固化方法结晶而成的半导体层。在图2中，多晶硅半导体层包括多个单位结晶区域30。在相邻的单位结晶区域30之间产生了激光束重复照射的第一和第二交迭区域40和50。第一交迭区域40位于两个相邻单位结晶区域30之间的垂直方向上，而第二交迭区域50位于两个相邻单位结晶区域30之间的水平方向上。由于激光束多次照射到第一和第二交迭区域40和50上，因此第一和第二交迭区域40和50具有不均匀的结晶。这些不均匀结晶的部分将降低LCD设备的显示质量，尤其是当不均匀结晶部分用于制作LCD设备的显示区域的TFT时。
技术实现思路
本专利技术致力于一种制作多晶硅的方法和使用多晶硅的开关器件，其可以充分地消除由于现有技术的局限和缺点导致的一个或更多问题。本专利技术的一个目的是提供一种制作多晶硅的方法和使用多晶硅的开关器件，其中减少或消除了半导体层中不均匀部分的形成，并且缩短了制造时间。本专利技术的另一个目的是提供一种结晶方法，其中使用掩模和对准键来使半导体层的选定部分结晶。本专利技术的另一个目的是提供一种结晶方法和光刻方法，其中对于该结晶方法和光刻方法使用同一对准键，并提供一种形成对准键的方法。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明中进行阐述，一部分可以通过说明书而明了，或者可以通过本专利技术的实践而体验到。通过说明书、权利要求书和附图中具体指出的结构，可以实现或获得本专利技术的这些目的和其它优点。为了实现这些和其它的优点并根据本专利技术的目的，如这里作为实施例并加以广泛描述的，提供了一种制造多晶硅的方法，包括在基板上形成非晶硅半导体层，该基板具有第一区域和围绕该第一区域的第二区域；利用第一掩模在第二区域中形成多个平对准键；由该多个平对准键形成多个凸对准键；利用第二掩模和该多个凸对准键在第一区域中结晶半导体层。根据本专利技术的一个方面，提供了一种制造可在非晶硅结晶工艺中使用的对准键的方法，包括在基板上形成非晶硅半导体层；使半导体层的角部结晶，以形成多个平对准键；将半导体层的角部浸到secco腐蚀剂中以形成多个相对于基板具有台阶的凸对准键，其中该secco腐蚀剂具有多晶硅对非晶硅的腐蚀选择性。根据本专利技术的一个方面，提供了一种制造开关元件的方法，包括在基板上制造非晶硅半导体层，其中该基板具有第一区域和围绕第一区域的第二区域；利用第一掩模在第二区域中形成多个平对准键；由该多个平对准键形成多个凸对准键，该多个凸对准键具有相对于基板的台阶；通过相对于该多个凸对准键对准第二掩模来在第一区域中结晶半导体层；选择性地去除半导体层以形成包括沟道区和沟道区两侧的源漏区的有源层。根据本专利技术的一个方面，提供了一种开关器件，包括具有第一区域和围绕第一区域的第二区域的基板；基板的第二区域上的多个多晶硅凸对准键，该多个凸对准键具有相对于基板的台阶；基板的第一区域上的多晶硅有源层，该有源层包括沟道区以及沟道区两侧的源漏区；有源层上的栅绝缘层；栅绝缘层上的栅极；栅极上的层间绝缘层，该层间绝缘层包括露出源区的第一接触孔和露出漏区的第二接触孔；以及层间绝缘层上的源极和漏极，源极通过第一接触孔连接到源区，而漏极通过第二接触孔连接到漏区。根据本专利技术的一个方面，提供了一种显示设备结构，包括具有显示区和外围区的基板；位于外围区角部的多个对准键；显示区域中的多个像素区域；和各位于一个像素区域中的多个开关元件。根据本专利技术的一个方面，提供了一种制造多晶硅的方法，包括在具有第一区域和挨着第一区域的第二区域的基板上由非晶硅形成具有第一部分和第二部分的半导体层；利用第一掩模在基板的第一区域中的第一部分半导体中形成多个平对准键；在第一部分半导体中形成多个对准键图形；以及对准该多个对准键图形，并利用第二掩模使基板的第二区域中的第一部分半导体结晶。可以理解，前面的概述和下面的详细描述都是示例性和说明性的，旨在为权利要求本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造多晶硅的方法，包括在具有第一区域和围绕所述第一区域的第二区域的基板上形成非晶硅半导体层；使用第一掩模在所述第二区域中形成多个平对准键；由所述多个平对准键形成多个凸对准键；和使用第二掩模并使用所述多个凸 对准键使所述第一区域中的半导体层结晶。

【技术特征摘要】
KR 2003-5-20 0031810/20031.一种制造多晶硅的方法，包括在具有第一区域和围绕所述第一区域的第二区域的基板上形成非晶硅半导体层；使用第一掩模在所述第二区域中形成多个平对准键；由所述多个平对准键形成多个凸对准键；和使用第二掩模并使用所述多个凸对准键使所述第一区域中的半导体层结晶。2.根据权利要求1的方法，其中所述形成多个凸对准键的步骤包括选择性地去除所述第二区域中围绕所述多个平对准键的部分半导体层，所述多个凸对准键具有相对于所述基板的台阶。3.根据权利要求1的方法，其中所述第一掩模包括多个彼此隔开的透光区域，各个透光区域是矩形的。4.根据权利要求1的方法，其中所述形成多个平对准键的步骤包括将所述第一掩膜放置在所述半导体层上方；和通过所述第一掩模将激光束照射到所述半导体层上，以选择性地使所述半导体层与所述第一掩模的多个透光区域相对应的部分结晶。5.根据权利要求4的方法，其中所述照射步骤形成了所述多个由多晶硅构成的平对准键。6.根据权利要求1的方法，其中所述多个平对准键由多晶硅构成，所述形成多个凸对准键的步骤包括把具有所述平对准键的基板的一部分浸入到具有多晶硅对非晶硅的腐蚀选择性的secco腐蚀剂中。7.根据权利要求6的方法，其中所述浸入步骤去除了围绕所述多个平对准键的部分半导体层，从而将所述多个平对准键转化为所述多个凸对准键。8.根据权利要求7的方法，其中所述secco腐蚀剂包含比例约为2∶1的氢氟酸(HF)和重铬酸钾(K2Cr2O7)。9.根据权利要求7的方法，其中所述secco腐蚀剂具有约为1.5M(mole/l)的摩尔浓度。10.根据权利要求6的方法，进一步包括使用氢氟酸(HF)清洗所述半导体层。11.根据权利要求1的方法，其中在所述基板的四个角上形成所述多个平对准键。12.根据权利要求1的方法，其中所述第二掩模包括具有遮蔽激光束的部分的第一掩膜区域和具有多个缝隙的第二掩膜区域。13.根据权利要求12的方法，其中所述多个缝隙沿一个方向布置。14.根据权利要求12的方法，其中所述多个缝隙包括第一缝隙和与第一缝隙交替的第二缝隙。15.根据权利要求12的方法，其中所述第二掩膜区域布置在所述第一掩膜区域的一个角上。16.根据权利要求12的方法，其中，在所述结晶步骤中，通过所述第二掩模将激光束照射到所述半导体层上，从而选择性地使所述半导体层与所述第二掩模中的所述多个缝隙相对应的部分结晶。17.根据权利要求1的方法，其中所述基板中的所述第一区域包括像素区域和围绕所述像素区域的驱动区域。18.根据权利要求17的方法，进一步包括参照所述多个凸对准键对准第三掩模，从而使所述驱动区域中的半导体层结晶。19.根据权利要求18的方法，其中所述第三掩模包括多个彼此隔开的缝隙。20.根据权利要求1的方法，进一步包括在所述结晶步骤之后，通过使用光刻胶的光刻处理对所述半导体层进行构图。21.根据权利要求20的方法，其中所述光刻处理包括参照所述多个凸对准键对准第四掩模；通过所述第四掩模使光刻胶曝光；所述光刻胶显影从而形成光刻胶图案；和使用所述光刻胶图形作为刻蚀掩模对所述半导体层进行刻蚀。22.根据权利要求1的方法，其中所述结晶步骤包括参照所述多个凸对准键对准所述第二掩模；然后通过所述第二掩模将激光束照射到所述半导体层上。23.一种制造可在非晶硅的结晶处理中使用的对准键的方法，包括在基板上形成非晶硅半导体层；使所述半导体层的角部结晶从而形成多个平对准键；和将所述半导体层的所述角部浸入到具有多晶硅对非晶硅的腐蚀选择性的腐蚀剂中，从而形成多个相对于所述基板具有斜坡的对准键。24.根据权利要求23的方法，其中所述多个平对准键位于所述基板的四个角上。25.根据权利要求23的方法，其中所述secco腐蚀剂含有氢氟酸(HF)和重铬酸钾(K2Cr2O7)，HF∶K2Cr2O7的比例约为2∶1。26.根据权利要求23的方法，其中所述secco腐蚀剂的摩尔浓度约为1.5M(mole/l)。27.根据权利要求23的方法，进一步包括使用氢氟酸(HF)清洗所述半导体层；28.一种制造开关元件的方法，包括在具有第一区域和围绕所述第一区域的第二区域的基板上形成非晶硅半导体层；使用第一掩膜在所述第二区域中形成多个平对准键；由所述多个平对准键形成多个对准键图形，所述多个对准键图形具有相对于所述基板的斜坡；参照所述多个对准键图形对准第二掩模，以使所述第一区域中的半导体层结晶；和选择地去除所述半导体层，以形成包括沟道区和位于所述沟道区两侧的源区和漏区的有源层。29.根据权利要求28的方法，进一步包括在所述有源层上形成栅绝缘层；在所述栅绝缘层上形成栅极；在所述栅极上形成层间绝缘层，所述层间绝缘层包括露出所述源区的第一接触孔和露出所述漏区的第二接触孔；和在所述层间绝缘层上形成源极和漏极，所述源极通过所述第一接触孔连接到所述源区，而所述漏极通过所述第二接触孔连接到所述漏区。30.根据权利要求28的方法，进一步包括在所述基板和所述半导体层之间形成缓冲层。31.根据权利要求29的方法，进一步包括在所述源极和漏极上形成钝化层。32.根据权利要求28的方法，其中所述源区和漏区掺有n(负)型杂质和p(正)型杂质中的一种。33.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：金荣柱，
申请(专利权)人：LG飞利浦LCD有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]