薄膜晶体管、制造方法及有机发光二极管显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种薄膜晶体管、其制造方法及具有其的有机发光二极管显示装置，所述薄膜晶体管包括：基底；硅层，形成在基底上；扩散层，形成在硅层上；利用金属催化剂结晶化的半导体层，形成在扩散层上；栅电极，设置在扩散层上，面对半导体层的沟道区；栅极绝缘层，设置在栅电极和半导体层之间；源电极和漏电极，分别电连接到半导体层的源极区和漏极区。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的各方面涉及一种薄膜晶体管、其制造方法及具有其的有机发光二极管显示装置。
技术介绍
通常，由于具有高的场效应迁移率且适用于高速运行电路及互补金属氧化物半导 体(CMOS)电路，多晶硅层被广泛用作薄膜晶体管的半导体层。包括多晶硅层的薄膜晶体管 主要用作有源矩阵液晶显示器的有源元件和有机发光二极管显示装置的开关器件或驱动 元件。将非晶硅结晶化成多晶硅的方法包括固相结晶化方法、准分子激光结晶化方法、 金属诱导结晶化方法和金属诱导横向结晶化方法。在固相结晶化方法中，将非晶硅层在大 约700°C或更低的温度退火几小时至几十小时，700°C为用作使用TFT的显示装置的基底的 玻璃的变形温度。在准分子激光结晶化方法中，通过将准分子激光照射到非晶硅层上很短 的时间以局部加热非晶硅层来实现结晶化。在金属诱导结晶化方法中，通过使非晶硅层与 金属接触或通过将金属注入非晶硅层中，使得由诸如镍、钯、金或铝的金属诱导从非晶硅层 到多晶硅层的相变。在金属诱导横向结晶化方法中，诱导非晶硅层的顺序结晶化，同时由金 属和硅之间的反应产生的硅化物横向传播。然而，固相结晶化方法需要长的处理时间和在高温下长的退火时间，因此基底不 利地易于变形。准分子激光结晶化方法需要昂贵的激光设备且在多晶化的表面上导致瑕 疵，从而提供在半导体层和栅极绝缘层之间的较差的界面。目前，与固相结晶化方法相比，在使用金属的非晶硅层的结晶化方法中，可以以较 低温度和较短时间有利地执行结晶化。因此，对金属诱导结晶化方法进行了大量研究。使 用金属的结晶化方法包括金属诱导结晶化(MIC)方法、金属诱导横向结晶化(MILC)方法和 超级晶粒硅(SGS)结晶化方法。薄膜晶体管的决定性特性之一为漏电流。具体地讲，在使用金属催化剂结晶化的 半导体层中，金属催化剂会留在沟道区中，因此增大漏电流。因此，如果不控制留在沟道区 中的金属催化剂的浓度，则薄膜晶体管的漏电流会增大，导致薄膜晶体管的电学特性劣化。
技术实现思路
本专利技术的各方面提供一种薄膜晶体管、其制造方法及具有其的有机发光二极管显 示装置，所述薄膜晶体管包括利用金属催化剂结晶化的半导体层，在所述半导体层中剩余 有减少的量的残留金属催化剂。在本专利技术的示例性实施例中，提供了一种薄膜晶体管，包括基底；硅层，形成在 基底上；扩散层，形成在硅层上；利用金属催化剂结晶化的半导体层，形成在扩散层上；栅 电极，设置在半导体层的沟道区上；栅极绝缘层，设置在栅电极和半导体层之间；源电极和 漏电极，电连接到半导体层的源极区和漏极区。在本专利技术另一示例性实施例中，提供了一种制造薄膜晶体管的方法，包括如下步骤在基底上形成硅层；在硅层上形成扩散层；在扩散层上形成非晶硅层；在非晶硅层上形 成金属催化剂层；将基底退火以将非晶硅层转变为多晶硅层；去除金属催化剂层；将非晶 硅层图案化以形成半导体层；在基底上形成栅极绝缘层；形成面对半导体层的栅电极；在 基底上形成层间绝缘层；形成连接到半导体层的源电极和漏电极。在本专利技术另一示例性实施例中，提供了一种有机发光二极管显示装置，包括基 底；硅层，形成在基底上；扩散层，形成在硅层上；利用金属催化剂结晶化的半导体层，形成 在扩散层上；栅电极，设置在半导体层的沟道区上；栅极绝缘层，设置在栅电极和半导体层 之间；源电极和漏电极，电连接到半导体层；钝化层，设置在基底上；第一电极、有机层和第 二电极，设置在钝化层上并电连接到源电极和漏电极之一，有机层设置在第一电极和第二 电极之间。本专利技术的另外的方面和/或优点将部分地在随后的描述中阐述，部分，将从描述 中是显而易见的，或可从本专利技术的实践中获知。附图说明通过下面结合附图对示例性实施例的描述，本专利技术的这些和/或其他方面和优点 将会变得清楚和更容易理解，附图中图IA至图IF为根据本专利技术示例性实施例的薄膜晶体管的剖视图；图2为根据本专利技术示例性实施例的有机发光二极管显示装置的剖视图；图3A为示出当在非晶硅层下方设置有缓冲层时金属催化剂的浓度的曲线图；图3B是示出当在非晶硅层下方设置有扩散层和硅层时金属催化剂的浓度的曲线 图。具体实施例方式现在将对本专利技术的示例性实施例做具体描述，本专利技术的示例性实施例的示例示出 在附图中，其中，相同的标号始终表示相同的元件。下面通过参照附图，描述示例性实施例 以解释本专利技术的各方面。这里，当第一元件被称为形成或设置在第二元件“上”时，第一元件可以直接设置 在第二元件上，或者可以在第一元件和第二元件之间设置一个或更多的其它元件。当第一 元件被称为“直接”形成或设置在第二元件“上”时，在第一元件和第二元件之间不存在其 它元件。图IA至图IF为根据本专利技术示例性实施例的薄膜晶体管的剖视图。参照图1A，缓 冲层105形成在玻璃或塑料基底100上。缓冲层105为绝缘层，例如氧化硅层或氮化硅层 或它们的多层。可使用化学气相沉积方法或物理气相沉积方法形成缓冲层105。缓冲层105 防止水分和/或杂质从基底100扩散，和/或调整热传输率以帮助非晶硅层的结晶化。参照图1B，硅层110形成在缓冲层105上。硅层可直接设置在基底上。利用化学 气相沉积方法或物理气相沉积方法用非晶硅形成硅层110。扩散层115形成在硅层110上。扩散层115可由氮化硅层形成，在氮化硅中，可通 过退火工艺使金属催化剂扩散。扩散层115可由堆叠的氮化硅和氧化硅层形成。非晶硅层120a形成在扩散层115上。可通过化学气相沉积方法或物理气相沉积方法形成非晶硅层120a。此外，可在形成非晶硅层120a的过程中或形成非晶硅层120a之 后执行脱氢处理以减少非晶硅层120a中的氢的浓度。利用金属催化剂结晶化方法将非晶硅层120a结晶化为多晶硅层(未示出)。所述 方法可为例如金属诱导结晶化(MIC)方法、金属诱导横向结晶化(MILC)方法或超级晶粒硅 (SGS)结晶化方法。以下，将详细描述SGS结晶化方法。SGS结晶化方法可减小扩散到非晶硅层中的金 属催化剂的浓度，从而调整产生的晶粒尺寸为从几ym至几百μπι。为减小非晶硅层中金属 催化剂的浓度，可在扩散层上形成金属催化剂层，然后进行退火处理以使金属催化剂层扩 散。也可以在不包括扩散层的情况下，通过以低的浓度直接在非晶硅层上形成金属催化剂 层来减小金属催化剂的浓度。参照图1C，覆盖层125形成在非晶硅层120a上。覆盖层125可为氮化硅层或者 可包括堆叠的氮化硅层和氧化硅层，在覆盖层125中，可通过退火来使金属催化剂扩散。可 通过化学气相沉积方法或物理气相沉积方法来形成覆盖层125。覆盖层125可具有从大约 1至2000A的厚度。当覆盖层125的厚度小于大约IA时，会难以减小扩散到覆盖层125中 的金属催化剂的量。当覆盖层125的厚度大于大约2000A时，因为扩散到非晶硅层120a中 的金属催化剂的量少，所以会难以将非晶硅层120a结晶化成多晶硅层。金属催化剂层130沉积在覆盖层125上。金属催化剂层130可由从由Ni、Pd、Ag、 AU、Al、Sn、Sb、CU、Ti和Cd组成的组中选择的金属催化剂形成。通常，金属催化剂层130形 成为具有从大约IO11至IO15原子/cm2的面密度。当金属催化剂层130的面密度小于大约 IO11原子/cm2时，因为结晶化种子的量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜晶体管，包括：基底；硅层，设置在基底上；扩散层，设置在硅层上；利用金属催化剂结晶化的半导体层，设置在扩散层上；栅电极，设置在基底上，面对半导体层的沟道区；栅极绝缘层，设置在栅电极和半导体层之间；源电极和漏电极，分别电连接到半导体层的源极区和漏极区。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李东炫，李基龙，徐晋旭，梁泰勋，朴炳建，李吉远，马克西姆莉萨契克，郑在琓，
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]