多晶硅薄膜晶体管的制备方法技术

本发明专利技术提供一种掩膜金属诱导晶化的多晶硅薄膜晶体管的制备方法，包括：连续横向区域的多晶硅薄膜去除镍硅氧化物、纳米二氧化硅层和化学氧化层，以Freckle刻蚀液湿刻成有源硅岛，通过低压化学气相沉的方法在425℃下沉积50纳米厚的低温氧化物作为栅极绝缘层；形成栅电极，将硼以4×1015/cm2计量离子注入源极和漏极；以LPCVD的方法沉积500nm的氧化物作为绝缘层并在栅极、源极和漏极区域上开电极接触孔；溅射700纳米厚的含1％Si的铝光刻形成测试电极，在氢气与氮气的合成气体中420℃下烧结30分钟以形成良好的欧姆接触，同时活化掺杂物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多晶硅技术，更具体地，涉及一种多晶硅薄膜和薄膜晶体管及相应的制备方法。
技术介绍
2006年开始，出现了基于溶液法的MIC(SMIC)工艺来制作多晶硅TFT，在此方法中，通过控制镍的吸附过程，获取尺寸为几十到几百微米的碟状晶粒组成的低镍残留的多晶硅。图I显示通过TMAH腐蚀的SMIC多晶硅薄膜的光学显微镜照片。该方法可以解决因玻璃基板收缩造成的掩膜版对位不准问题。然而，任意分布的晶核导致退火时间较长，使之不能很好的应用于大尺寸的玻璃基板。为了解决这个问题，本申请的申请人之前提出一个以定位成核点解决方案为基础的·金属诱导晶化方法，该方法基于成核点(NS)和补充点(SS)相结合。在诱导晶化过程中，消耗的诱导金属镍通过补充点(SS)提供，而不是成核点(NS)，这样可以减少在成核点(NS)位置的镍的聚集，进而得到诱导金属镍残留不高的区域。图2(a)和2(b)分别示出经TMAH腐蚀后的蜂巢状和单向DG-SMIC低温多晶硅薄膜的光学显微镜照片。如图2所示，外形和尺寸相同的晶粒可以通过设计NS和SS的位置分布来实现；并且，这个方案可以实现精确的控制晶化时间，而且在590°C时的晶化时间可以缩短至2小时。使用的多晶硅薄膜作为半导体层制造P沟道的TFT显示出很高的性能，但这项技术的主要缺点是膜的均匀性和稳定性较差。使用的镍的硝酸盐溶液(Ni (NO3)2/ΝΗ40Η混合溶液)的PH值为8，从而在晶化过程中，非晶硅膜表面(指硅在NS和SS区域)暴露于上述溶液中会被轻微的腐蚀，使得晶化的多晶硅表面不是十分平整。图3分别为NS或SS的内外部的被界定的晶粒多晶硅3-D AFM图片，如图3所示，内部指此区域的薄膜已经暴露经过Ni (NO3) 2/ΝΗ40Η的混合溶液，而外部指此薄膜受光刻胶的保护并且没有暴露经过该溶液，内部和外部的表面粗糙度分别为O. 364nm和O. 189nm，可见膜的均匀性较差。
技术实现思路
为克服多晶硅薄膜的均匀性和稳定性较差的缺陷，本专利技术提出一种多晶硅薄膜和薄膜晶体管及相应的制备方法。根据本申请的一个方面，提供一种掩膜金属诱导晶化的多晶硅薄膜，包括玻璃衬底，位于玻璃衬底上的硅氧化物，位于硅氧化物上面的全部晶化的多晶硅层，位于多晶硅层上的纳米二氧化硅层；纳米二氧化硅层上蚀刻出多个诱导窗口，多个诱导窗口上涂布化学氧化层；该纳米二氧化硅层和化学氧化层上溅射布置镍硅氧化物层。根据本专利技术的另一个方面，提供一种掩膜金属诱导晶化的多晶硅薄膜的制备方法，包括步骤I)、以等离子体化学气相沉积二氧化硅到玻璃衬底上，再以低压化学气相沉积非晶硅；步骤2)、非晶硅表面形成纳米二氧化硅层，通过光刻工艺形成诱导窗口，诱导线处形成薄的化学氧化层；步骤3)、二氧化硅层和化学氧化层上溅射一层薄的镍硅氧化物，高温退火将非晶硅全部晶化。根据本专利技术的又一方面，提供一种掩膜金属诱导晶化的多晶硅薄膜晶体管，包括连续横向区域的多晶硅薄 膜蚀刻成有源硅岛；沉积低温氧化物作为栅极绝缘层；形成栅电极，将硼以4X IO1Vcm2计量离子注入源极和漏极；沉积500nm的氧化物作为绝缘层并在栅极、源极和漏极区域上开电极接触孔。根据本专利技术的又一方面，提供一种掩膜金属诱导晶化的，包括连续横向区域的多晶硅薄膜以Freckle刻蚀液湿刻成有源硅岛，通过低压化学气相沉的方法在425°C下沉积50纳米厚的低温氧化物作为栅极绝缘层；形成栅电极，将硼以4 X IO1Vcm2计量离子注入源极和漏极；以LPCVD的方法沉积500nm的氧化物作为绝缘层并在栅极、源极和漏极区域上开电极接触孔；溅射700纳米厚的含1% Si的铝光刻形成测试电极，在氢气与氮气的合成气体中420°C下烧结30分钟以形成良好的欧姆接触，同时活化掺杂物。本申请的方法用来制备高质量和高均匀性多晶硅薄膜和薄膜晶体管，其中，纳米层级硅氧化物面膜可以预先定义结晶成核的位置。多晶硅薄膜由完全相同宽度的连续纬向域(CZD)组成，且在优化条件下取得。对TFT性能进行广泛比较，证明晶粒区域没有受器件性能重大影响。与大晶粒或者小晶粒MIC TFTs相比，MIC TFTs比大晶粒MIC TFTs有更好的器件均匀性。附图说明图I是通过TMAH腐蚀的大晶粒SMIC多晶硅薄膜的光学显微镜照片；图2是由TMAH腐蚀的多晶硅薄膜光学显微镜照片，其中，图2a为碟状晶粒，图2b为单向；图3是全部晶化的DG-SMIC多晶硅薄膜的AFM 3-D图像；图4是通过丽IC方法制备的多晶硅薄膜的结构示意图；图5是放大的丽IC制备的多晶硅薄膜结构的横截面示意图；图6是丽IC多晶硅光学显微镜照片，其中T分别为3nm(图6a)，4nm(图6b)，5nm(图 6c)和 6nm(图 6d)；图7是MMIC多晶硅光学显微镜照片，上下图的诱导线宽度分别为 μπ^Ρ3μπι;图8是丽IC多晶硅光学显微镜照片，Ni-Si氧化物厚度分别为7 A (图8a)，1 O A(图 8b)和14 A (图 8C);图9 是 MMIC (a)，MILC (b)和 GGS (c)处理示意图；图10是通过(a) GGS技术和(b)CZD技术在590°C氮气气氛下对非晶硅退火I小时后的光学显微镜照片；图11是在590°C退火条件下GGS和CZD技术对大面积衬底的晶化面积所占比例与晶化时间的关系图；图12是SMS镍含量的深度概况(图12a) ,SIMS追踪到的镍在(图12b) ,MILC多晶硅(图12c)CZD多晶硅薄膜中分布的2-D图像；图13是顶栅CZD多晶硅TFT结构横截面示意图；图14(a)、(b)、(c)、(d)和(e)为5种不同设计布局，(f)为MMIC多晶硅经TMAH腐蚀的光学显微镜照片；图15是CZD、GGS(大晶粒)和絮状(小晶粒)MIC TFTs的IoruIoff和GIDL统计分布示意图；图16是CZD、GGS (碟状/大晶粒)和絮状(小晶粒)MIC TFTs的Vth和S统计分布示意图；图17是CZD、GGS(碟状/大晶粒)和絮状(小晶粒)MIC TFTs的场效应迁移率(cm2/Vs)统计分布示意图；图18是4英寸晶片上双栅极CZD TFT s的(a)阈值电压(Vth)和(b)场效应迁移率(μΡΕ)直方图。·如图所示，为了能明确实现本专利技术的实施例的结构，在图中标注了特定的结构和器件，但这仅为示意需要，并非意图将本专利技术限定在该特定结构、器件和环境中，根据具体需要，本领域的普通技术人员可以将这些器件和环境进行调整或者修改，所进行的调整或者修改仍然包括在后附的权利要求的范围中。具体实施例方式下面通过附图和具体实施例来详细说明一种多晶硅薄膜和薄膜晶体管及相应的制备方法。在以下的描述中，将描述本专利技术的多个不同的方面，然而，对于本领域内的普通技术人员而言，可以仅仅利用本专利技术的一些或者全部结构或者流程来实施本专利技术。为了解释的明确性而言，阐述了特定的数目、配置和顺序，但是很明显，在没有这些特定细节的情况下也可以实施本专利技术。在其他情况下，为了不混淆本专利技术，对于一些众所周知的特征将不再进行详细阐述。为了减少多晶硅薄膜中残留的镍含量，提供一种以镍硅氧化物代替纯镍作为诱导金属源的方案，相较于纯镍诱导晶化多晶硅，晶化后在多晶硅薄膜内诱导金属残留被大大降低了。因此，多晶硅TFT的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种掩膜金属诱导晶化的多晶硅薄膜晶体管的制备方法，包括：连续横向区域的多晶硅薄膜去除镍硅氧化物、纳米二氧化硅层和化学氧化层，以Freckl?e刻蚀液湿刻成有源硅岛，通过低压化学气相沉的方法在425℃下沉积50纳米厚的低温氧化物作为栅极绝缘层；形成栅电极，将硼以4×1015/cm2计量离子注入源极和漏极；以LPCVD的方法沉积500nm的氧化物作为绝缘层并在栅极、源极和漏极区域上开电极接触孔；溅射700纳米厚的含1％Si的铝光刻形成测试电极，在氢气与氮气的合成气体中420℃下烧结30分钟以形成良好的欧姆接触，同时活化掺杂物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：赵淑云，郭海成，王文，
申请(专利权)人：广东中显科技有限公司，
类型：发明
国别省市：