本发明专利技术公开了一种使硅层晶化的方法、一种薄膜晶体管和一种有机发光显示装置。在基底上的缓冲层上形成非晶硅层。在非晶硅层上形成密度为大约1011原子/cm2至大约1015原子/cm2的催化剂金属层。随着催化剂金属层的催化剂金属扩散到非晶硅层中，在非晶硅层和缓冲层之间的界面上形成具有锥形形状的晶化晶种。对非晶硅层进行热处理，从而随着由晶化晶种长成硅晶体，形成多晶硅层。
【技术实现步骤摘要】
当前实施例涉及一种多晶硅层、一种使硅层晶化的方法、一种使用该多晶硅层的薄膜晶体管(TFT)和一种包括该多晶硅层的有机发光显示装置。
技术介绍
薄膜晶体管(TFT)是一种通过在绝缘支撑基底上利用半导体薄膜来制备的电场效应晶体管(FET)。与电FET—样，TFT可以包括三个器件，例如，栅极、漏极和源极，并且 TFT可以执行开关操作。TFT通过调节提供到栅极的电压，以使在源极和漏极之间流动的电流通过或者截断，从而执行开关操作。TFT用在传感器、存储器装置或光学装置等中，并且可以用作平板显示器的像素开关装置或驱动装置。近来，诸如膝上型电脑、个人计算机(PC)、监视器、电视机(TV)和移动装置的商业化产品大多使用非晶硅TFT(a-Si TFT)。非晶硅并不具有与晶体一样的规则的原子排列，而是短距离有序，而长距离无序。由于非晶硅容易沉积在大的区域上并且容易在低温下制备在玻璃基底上，所以非晶硅大多用在TFT中。然而，随着显示器的尺寸增大和品质提高，装置需要以高性能工作。因此，需要电子迁移率比非晶硅TFT的电子迁移率(为大约0.5cm2/ Vs至lcm2/Vs)高的高性能TFT和制备该高性能TFT的方法。与传统的a-Si TFT相比，多晶硅TFT (多晶Si TFT，poly-Si TFT)具有优异的性能。由于多晶Si TFT的电子迁移率为几十cm2/Vs至几百cm2/Vs，所以多晶Si TFT可以置于数据驱动电路中或者要求高迁移率的外围电路中。另外，由于可以减小晶体管的沟道尺寸，所以可以提高屏幕的开口率。另外，由于用来根据像素数的增多连接数据驱动电路的布线间距并未因内置的数据驱动电路而受到限制，所以高分辨率是可以的，并可以降低驱动电压和功耗，并且装置的特性劣化会非常低。制备多晶硅的方法根据工艺温度可以分为低温工艺和高温工艺。这里，在绝缘基底变形的特定温度或以上执行高温工艺，由此使用耐热性高的昂贵的石英基底来代替玻璃基底。另外，根据高温工艺形成的多晶硅薄层具有低质量晶化，这导致表面粗糙度高或者微小晶粒。低温工艺是一种将非晶硅晶化成多晶硅的技术，正在研究准分子激光晶化(ELC)、 使用金属作为催化剂的晶化等。这里，在ELC工艺中，脉冲形状激光束被照射到基底上，以使非晶硅以纳米秒为单位熔化并凝结。然而，这种ELC工艺昂贵、耗时长并且不充分。图1中的(a)和(b)是示出了在利用金属作为催化剂的使硅晶化的方法中硅的晶体生长特性的概念图。图1中的(a)示出了根据金属诱导晶化(MIC)的硅的晶体生长特性， 图1中的(b)示出了根据金属诱导横向晶化(MILC)的硅的晶体生长特性。在MIC中，相对大量的催化剂金属沉积在非晶硅上并在高温下晶化，并且如图1中的(a)所示，小的线性多晶硅随意地生长。在MILC中，利用掩模将用作催化剂的金属按线布置在非晶硅上然后沉积所述金属，从而沿一个方向生长多晶硅，如图1中的(b)所示
技术实现思路
当前实施例的各方面提供了多晶硅薄层、利用催化剂金属将非晶硅层晶化成多晶硅薄层的方法、使用多晶硅薄层的薄膜晶体管(TFT)和包括TFT的平板显示装置，所述多晶硅薄层具有高质量晶体，并且具有远离沟道区的底部分布的晶体催化剂金属，从而漏电流特性是令人满意的。根据当前实施例的一方面，提供了一种使硅层晶化的方法，所述方法包括以下步骤在基底上的缓冲层上形成非晶硅层；在非晶硅层上形成密度为IO11原子/cm2至IO15原子/cm2的催化剂金属层；对非晶硅层进行热处理，从而随着催化剂金属层的催化剂金属扩散到非晶硅层中，在非晶硅层和缓冲层之间的界面上形成具有锥形形状的晶化晶种，并且随着由晶化晶种长成硅晶体而形成多晶硅层。硅晶体可以沿着与具有锥形形状的晶化晶种生长的方向相同的方向生长。硅晶体可以首先沿方向(111)生长，然后沿着包括方向(110)的方向在内的各个方向生长。在形成多晶硅层之后，催化剂金属的组分可以存在于多晶硅层与缓冲层之间的界面上。晶化晶种可以包括催化剂金属的硅化物。催化剂金属层可以包含从由Ni、Pd、Ti、Ag、Au、Al、Sn、Sb、Cu、Co、Mo、Tr、Ru、Rh、Cd和Pt组成的组中选择的至少一种。根据当前实施例的另一方面，提供了一种薄膜晶体管(TFT)，所述薄膜晶体管包括基底；缓冲层，设置在基底上；有源层，设置在缓冲层上，包括源区、漏区和沟道区，并且包括多晶硅层；栅极绝缘层，设置在有源层上；栅电极，在栅极绝缘层上面对沟道区；源电极和漏电极，源电极通过穿透设置在栅电极、有源层和缓冲层上的第一层间绝缘层而接触源区，漏电极通过穿透所述第一层间绝缘层而接触漏区，其中，多晶硅层包括位于缓冲层和多晶硅层之间的界面上的具有锥形形状的晶化晶种。多晶硅层的晶体尺寸可以在几ym至几百ym的范围内。多晶硅层的晶体生长方向可以包括方向(111)。晶化晶种可以包括从由Ni、Pd、Ti、Ag、Au、Al、Sn、Sb、Cu、Co、Mo、Tr、Ru、Rh、Cd 和Pt组成的组中选择的至少一种。根据当前实施例的另一方面，提供了一种有机发光显示装置，所述有机发光显示装置包括基底；缓冲层，设置在基底上；有源层，设置在缓冲层上，包括源区、漏区和沟道区，并且包括多晶硅层；栅极绝缘层，设置在有源层上；栅电极，在栅极绝缘层上面对沟道区；源电极和漏电极，源电极通过穿透设置在栅电极、有源层和缓冲层上的第一层间绝缘层而接触源区，漏电极通过穿透所述第一层间绝缘层而接触漏区；第一电极，通过穿透形成在源电极、漏电极和第一层间绝缘层上的第二层间绝缘层而接触源电极和漏电极中的任何一个，并且在所述第二层间绝缘层上方延伸；有机层，包括设置在第一电极上的发射层；第二电极，设置在有机层上，其中，多晶硅层包括位于缓冲层和多晶硅层之间的界面上的具有锥形形状的晶化晶种。附图说明通过参照附图来详细地描述当前实施例的示例性实施例，当前实施例的以上和其他特征和优点将变得更加清楚，在附图中图1中的(a)和(b)是示出了在利用金属作为催化剂的使硅晶化的方法中硅的晶体生长特性的概念图；图2A至图2E是顺序地示出了根据实施例的使硅层晶化的方法的图；图3是根据实施例的按照使硅晶化的方法形成的多晶硅层的光学显微照片图像；图4A是根据实施例的在晶化过程中多晶硅层的透射电子显微镜(TEM)照片图像；图4B是图4A中的晶化晶种和多晶硅层之间的界面的放大TEM照片图像；图4C是示出了根据实施例的在晶化成多晶硅层的过程中晶化晶种的分布和生长方向的扫描透射电子显微镜(STEM)照片图像；图5是根据实施例的多晶硅层的二次离子质谱(SIMS)；图6是图4A至图4C中示出的晶化晶种的能量色散X射线(EDX)光谱；图7是根据实施例的TEM照片图像并且示出了在初始晶化过程中非晶硅层的电子衍射图案；图8A是根据实施例的在初始晶化过程中的多晶硅层的TEM照片图像；图8B是图8A中的多晶硅层的一部分的EDX光谱；图8C是图8A中的多晶硅层的另一部分的EDX光谱；图9A至图9D是顺序地示出了根据实施例的多晶硅层的晶化机理的概念图；图10是示出了根据实施例的多晶硅的晶体形状的概念图；图11是通过在选择性地去除多晶硅层之后测量形成在缓冲层上的形貌获得的原子力显微镜(AFM)照片图像；图12A至图12D是顺序地示本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种使硅层晶化的方法，所述方法包括以下步骤：在基底上的缓冲层上形成非晶硅层；在非晶硅层上形成密度为１０１１原子／ｃｍ２至１０１５原子／ｃｍ２的催化剂金属层；对非晶硅层进行热处理，从而随着催化剂金属层的催化剂金属扩散到非晶硅层中，在非晶硅层和缓冲层之间的界面上形成具有锥形形状的晶化晶种，并且随着由晶化晶种长成硅晶体而形成多晶硅层。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：郑胤谋，李基龙，徐晋旭，李吉远，崔宝京，
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
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