專利名稱：含多晶有源層的薄膜晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于例如液晶顯示(LCD)或有機(jī)發(fā)光管(OLED)等顯示器件的薄膜晶體管(TFT)，特別是，涉及含有設(shè)置TFT的源區(qū)、漏區(qū)和溝道區(qū)的多晶的硅(即多晶硅)的有源層的薄膜晶體管，以及含多晶硅有源層的TFT的制造方法。
固相結(jié)晶(SPC)技術(shù)用在600℃或低于600℃的溫度下，對無定形硅層退火幾小時或幾十小時。600℃是造成構(gòu)成襯底的玻璃變形的溫度。SPC方法有下列的缺點(diǎn)由于SPC方法要求較長時間的退火，SPC的生產(chǎn)效率較低；另外，當(dāng)退火大面積襯底時，SPC技術(shù)即使在600℃或以下的溫度，由于熱處理時間長也會造成襯底玻璃的變形。
準(zhǔn)分子激光結(jié)晶(ELC)技術(shù)通過掃描一準(zhǔn)分子激光束瞬間地使硅層結(jié)晶，在硅層局部地產(chǎn)生非常短時間的高溫。但是，該ELC方法有下列的缺點(diǎn)ELC方法難于準(zhǔn)確地控制激光束的掃描，另外，ELC方法一次只能處理一個襯底，與一次可在爐中加工多個襯底的方法相比，ELC方法相對說來生產(chǎn)效率較低。
為了克服所述的通常硅結(jié)晶法的不利之處，采用了一種包括在大約200℃的低溫度下，通過導(dǎo)入或注入諸如鎳、金和鋁等金屬使無定形硅層結(jié)晶的方法。這種通過引入金屬使無定形硅層在低溫度下結(jié)晶的方法通常叫作金屬誘發(fā)結(jié)晶(MIC)，但是這種金屬誘發(fā)結(jié)晶(MIC)的方法仍然有下列的缺點(diǎn)如果TFT用MIC的方法制造，則用于誘發(fā)硅結(jié)晶的金屬將遺留在TFT的有源層的結(jié)晶硅中，遺留在有源層的金屬將在TFT的溝道區(qū)中引起漏電流。
近來，采用一種通過金屬引起無定形硅層沿側(cè)向結(jié)晶的方法，這種方法通常稱為金屬誘發(fā)側(cè)向結(jié)晶方法(MILC)。(見S.W.Lee和SK.Joo，IEEEElectron Device Letter，17(4)，p.160，1996)。在金屬誘發(fā)側(cè)向結(jié)晶方法(MILC)中，金屬并沒有直接引起硅結(jié)晶，而是由金屬與硅起化學(xué)反應(yīng)生成的硅化物引起硅結(jié)晶，當(dāng)結(jié)晶繼續(xù)進(jìn)行時，硅化物沿硅的側(cè)向傳播，引起鄰近硅區(qū)的連續(xù)結(jié)晶。作為造成此MILC的金屬，鎳和鈀或類似金屬對于該領(lǐng)域中的技術(shù)人員來講是熟知的。用MILC結(jié)晶一硅層，包含有結(jié)晶誘發(fā)金屬的硅化物沿著側(cè)向運(yùn)動作為硅層結(jié)晶持續(xù)進(jìn)行。相應(yīng)地MILC方法中幾乎沒有金屬成分殘留在硅層中。因此，結(jié)晶的硅層不會反過來影響含硅層的TFT的漏電流或其它特性。此外，使用MILC，硅的結(jié)晶可以在相對說來低的溫度300℃-500℃下進(jìn)行。因此，一次可在爐中加工多個襯底也不會造成對襯底的損傷。


圖1A至圖1D是描述使用MIC和MILC方法結(jié)晶TFT有源硅層的通常方法的截面圖。參閱圖1A，無定形硅層11形成在絕緣襯底10上，絕緣襯底10上有一緩沖層(未顯示)，無定形硅層11光刻出圖形以便形成有源層。門絕緣層12和門電極13通過使用通常方法形成在有源層11上。如圖1B中所示，襯底面用門電極13為掩膜進(jìn)行摻雜，這樣在有源層中形成了源區(qū)11S、溝道區(qū)11C和漏區(qū)11D。如在圖1C中所示，光刻膠14被形成以覆蓋門電極13和在門電極13附近的源區(qū)11S和漏區(qū)11D，金屬層15沉積在襯底10和光刻膠14之上。如圖1D所示，去除光刻膠14之后，整個襯底在300-500℃溫度下退火，結(jié)果由殘留金屬層14覆蓋的源和漏區(qū)16被金屬層14引起MIC結(jié)晶，金屬偏置源和漏區(qū)15的沒有被金屬層覆蓋的部分，以及門電極13下面的溝道區(qū)17分別由金屬層14覆蓋的源和漏區(qū)16經(jīng)MILC傳播而結(jié)晶。
光刻膠14被形成以覆蓋鄰近門電極13的源和漏區(qū)，以防溝道區(qū)里的漏電流及其工作特性的退化。如果金屬層15被形成以覆蓋整個源和漏區(qū)，將產(chǎn)生漏電流和工作特性的退化，因?yàn)樵斐蒑IC的金屬成分仍然留在溝道區(qū)11C以及源與漏區(qū)和溝道區(qū)的交界處。除了溝道區(qū)，源和漏區(qū)的運(yùn)作基本不受殘留金屬成分的影響。距離溝道區(qū)0.01-5μm以外的源和漏區(qū)由MIC金屬引起MIC結(jié)晶，同時，溝道區(qū)與靠近溝道區(qū)的源、漏區(qū)被由MIC金屬誘發(fā)的并經(jīng)MIC金屬傳播的MILC結(jié)晶。因?yàn)閮H僅溝道及其鄰近區(qū)被MILC結(jié)晶，整個有源層所需要的結(jié)晶時間可以明顯減少。但是，當(dāng)使用圖1A-1D中的工藝過程時，涂光刻膠、曝光和去膠的步驟應(yīng)包含在通常TFT制造過程中。
圖2A是硅層MILC結(jié)晶時在溝道區(qū)形成硅化鎳線的透射電鏡(TEM)照片，如圖1A-1D所示，鎳用作結(jié)晶源金屬。圖2B描述TFT的設(shè)計(jì)圖案，其有源層按圖1A-1D的方法進(jìn)行結(jié)晶。FIG.2B里的箭頭表示MILC結(jié)晶方向。如圖2A-2B所示，硅化鎳從覆蓋有MIC金屬的源和漏區(qū)的部分誘發(fā)有源層MILC，該硅化鎳隨著MILC在溝道區(qū)的兩側(cè)傳播向溝道區(qū)移動。結(jié)果，從溝道區(qū)兩側(cè)傳播的硅化鎳在溝道區(qū)的中心附近相會，并在溝道區(qū)中形成界線。留在硅化鎳中的金屬成分使溝道區(qū)的場效應(yīng)遷移率和閾值電壓等電特性惡化，從而反過來對包含這樣有源層的TFT的性能帶來影響。
為了克服上述缺點(diǎn)，提議采用由圖3A-3B表示的技術(shù)。參考圖3A，有源層31、門絕緣層32和門電極33在襯底30上依次形成。光刻圖型34形成在門電極33和有源層31上，接著沉積金屬層35以覆蓋襯底30和光刻圖型34。如圖3A所示，形成的光刻圖型34覆蓋了門電極33和源、漏區(qū)與門電極33相鄰的部分。光刻圖型處于偏向源區(qū)或漏區(qū)一方的位置。如圖3B表示，當(dāng)光刻圖型34用漂浮法(lift-off)或其他的方法去除的時候，金屬偏置面37在源和漏區(qū)與溝道區(qū)相鄰的部分形成，并且，金屬層35留在源和漏區(qū)的其他區(qū)域上。這時對襯底30退火，其上有金屬層35的源和漏區(qū)由MIC金屬作MIC結(jié)晶。并且，源和漏區(qū)的金屬偏置面和溝道區(qū)各自作由MIC區(qū)傳播來的MILC結(jié)晶。如圖3C表示，源區(qū)或漏區(qū)的某一金屬偏置面比另一個寬，結(jié)晶區(qū)之間的MILC界線36可能位于溝道區(qū)31C的外部。采用這樣的工藝，可以防止由MILC邊界引起的溝道區(qū)31C的電特征的惡化。不過，為了使用圖3A-3C表示的工藝過程，涂光刻膠、曝光和去膠的工序應(yīng)該包括在傳統(tǒng)的TFT制作工藝過程中。
本發(fā)明的另一個目的是要提供一個制造含結(jié)晶硅有源層的薄膜晶體管方法，它使得溝道區(qū)中沒有MIC金屬成分和MILC界線，也不需要涂光刻膠、曝光和去膠的工序。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供制作TFT的方法，它包含下列步驟(a)提供襯底；(b)在硅襯底沉積無定形硅層，制作TFT的有源層，它包含源、漏和溝道區(qū)；(c)形成門絕緣層，及襯底和有源層上的門電極；(d)在有源層的源、漏區(qū)中摻雜；(e)在襯底上形成連線絕緣層，有源層和門電極，以及在連線絕緣層上形成連線洞使部分源和漏區(qū)暴露在外；(f)在源和漏區(qū)由連線洞暴露的部分上沉積MILC源金屬；(g)對襯底和有源層進(jìn)行熱處理，使無定形硅有源層結(jié)晶；(h)制作連線電極，它通過連線洞與源和漏區(qū)電連接。
本發(fā)明的其他方面是，本發(fā)明提供薄膜晶體管，它包含襯底；形成在所述的透明襯底上的多晶硅有源層，它包括TFT的源、漏和溝道區(qū)；形成在襯底和有源層上的門絕緣層和門電極；覆蓋襯底、有源層和門電極的連線絕緣層，它包括暴露部分源、漏區(qū)的連線洞；通過所述的連線洞與源、漏區(qū)電連接的連線電極，其中TFT的有源層是通過熱處理法結(jié)晶襯底上的無定形硅層形成的，熱處理還引起MILC傳播，其MILC源金屬來自源、漏區(qū)被連線洞暴露并且其上有MILC源金屬的部分。
本發(fā)明的補(bǔ)充特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將被陳述，或者將因本發(fā)明下述的詳細(xì)的描述而變得明顯。本發(fā)明的目標(biāo)和其他的優(yōu)點(diǎn)將通過說明書和權(quán)利要求，及附圖中特別指出的實(shí)施例來實(shí)現(xiàn)和得到。
圖7A是描述按照本發(fā)明再一種優(yōu)選實(shí)施例TFT結(jié)構(gòu)的截面圖；
圖4A至圖4G是描述按照本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施例，使用MILC制造多晶硅TFT過程的截面圖。參閱圖4A，形成TFT有源層的無定形硅層41在絕緣襯底40上并作出圖形，襯底40建議由非堿玻璃，石英或硅氧化物等透明絕緣體作成。根據(jù)需要，可選用一個緩沖層(未顯示)形成在襯底上，以防止雜質(zhì)由襯底40擴(kuò)散上來。緩沖層通過沉積SiO2、SiNx、SiOxNy或它們的結(jié)合物形成，其厚度為300-10,000，建議厚度在500-3,000的范圍內(nèi)，溫度在600℃以下。緩沖層用PECVD(等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積)、LPCVD(低壓化學(xué)汽相沉積)、APCVD(大氣壓化學(xué)汽相沉積)、ECR CVD(電子回旋加速器CVD)和濺射等各種沉積方法形成。有源層41通過使用PECVD、LPCVD或?yàn)R射法沉積無定形硅來形成，其厚度在100-3,000的范圍內(nèi)，最好厚度在500-1,000的范圍內(nèi)。有源層41包括源、漏和溝道區(qū)，另外，可以包括為其他的器件和電極預(yù)留的區(qū)。有源層41的圖形適合制作TFT的大小，有源層41圖形用干法蝕刻，其掩膜用光刻工藝制成。
圖4B描述結(jié)構(gòu)的截面，其中門絕緣層42和門電極43形成在襯底40和有源層41之上。如圖4B所示，門絕緣層42是通過使用PECVD、LPCVD、APCVD和ECR CVD各種的沉積方法，沉積SiO2、SiNx、SiOxNy或者它們的結(jié)合物形成的，其厚度在300-3,000范圍內(nèi)，最好在500-1,000的范圍里。然后，采用濺射、加熱蒸發(fā)、PECVD、LPCVD、APCVD或ECR CVD方法，由金屬和摻雜的多晶硅等導(dǎo)電性材料構(gòu)成的門電極層形成在門絕緣層42上，并且作成圖形以形成門電極43。門電極層厚度在1,000-8,000范圍內(nèi)，最好厚度在2,000-4,000的范圍內(nèi)，門電極43圖案可由濕法蝕刻或干法蝕刻而成，視光刻圖案而定。
圖4C描述用門電極43為掩膜，對有源層41的源區(qū)41S、漏區(qū)41D摻雜過程的截面圖。當(dāng)制造NMOS(N-溝道金屬氧化物半導(dǎo)體)TFT的時候，通過使用離子照射或離子注入等摻雜方法，對有源層摻入PH3、P和As雜質(zhì)，劑量為1E11-1E22/cm3(更可取為1E15-1E21/cm3)，能量為10-200KeV(更可取為30-100KeV)。當(dāng)制造PMOS(P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體)的時候，在圖3B的過程中，對有源層摻入B2H6、B和BH3雜質(zhì)，劑量為1E11-1E22/cm3(更可取為1E14-1E21/cm3)，能量為20-70KeV。為了在漏區(qū)形成輕摻雜區(qū)或偏置結(jié)區(qū)，或者制作CMOS，摻雜的過程也許在使用補(bǔ)充掩膜的多步驟中被實(shí)施。
圖4D是結(jié)構(gòu)的截面圖，它描述在門絕緣層42和門電極43上形成連線絕緣層44，并且，在門絕緣層44中形成連線洞45。連線絕緣層44通過使用PECVD、LPCVD、APCVD、ECR CVD和濺射等各種沉積方法沉積SiO2、SiNx、SiOxNy或它們的結(jié)合物形成的，其厚度在1,000-15,000的范圍內(nèi)，最好厚度在3,000-7,000的范圍內(nèi)。連線絕緣層44圖案可用濕法蝕刻或干法蝕刻而成，視光刻圖案而定，以在那里形成連線洞45。連線洞45提供通路，使連線電極與有源層的源/漏區(qū)電連接。
圖4E是截面圖，它描述用來誘發(fā)無定形硅有源層的MILC的金屬層46形成在源區(qū)41S和漏區(qū)的41D的通過連線洞45暴露在外的部分上。盡管Ni或者Pd更適合用作在無定形硅中誘發(fā)MILC的源金屬，但是其它金屬例如Ti、Ag、Au、Al、Sn、Sb、Cu、Co、Cr、Mo、Tr、Ru、Rh、Cd和Pt，或者他們的結(jié)合物也能被用來作MILC源金屬46。雖然Ni、Pd等MILC源金屬可以通過濺射、熱蒸發(fā)、PECVD或者離子注入等方法沉積于有源層上，但是，用濺射方法用來作MILC源金屬46更可取，金屬層46的厚度可以在妥當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)自由地選擇來誘發(fā)有源層的MILC。金屬層46的厚度大約為1至10,000范圍內(nèi)，大約10至200范圍內(nèi)更可取。
MILC源金屬能在不去除光刻圖形的掩膜的情形下沉積在有源層上，后者形成在連線絕緣層44上以形成連線洞45?；蛘?，MILC源金屬能在去除掩膜之后沉積在有源層上。如果MILC源金屬46在去除掩膜之前被沉積，當(dāng)從連線絕緣層44中去除掩膜的時候，在連線洞45外形成的MILC源金屬會自動被除掉。在這種情況下，用來去除沉積在連線洞外部的MILC源金屬的工藝步驟可以刪除。在本發(fā)明中，由于MILC源金屬形成在源和漏區(qū)通過連線洞45暴露在外的部分上，MILC源金屬形成在事先決定的源和漏區(qū)的41S和41D位置上而不需要補(bǔ)充的掩膜。這樣，MILC源金屬46能偏離有源層的溝道區(qū)41C。
圖4F描述在連線洞45里形成MILC源的金屬46之后，使有源層通過熱處理結(jié)晶的過程，它激活了注入有源層的源和漏區(qū)的雜質(zhì)。RTA(快速熱退火)或ELC(準(zhǔn)分子激光結(jié)晶)方法可用于熱處理。RTA方法用鹵鎢燈或氙弧燈等在700℃-800℃的溫度范圍加熱襯底幾秒或幾分鐘。ELC方法用準(zhǔn)分子激光在非常高的溫度下加熱襯底非常短的時間。在本發(fā)明中，最好使用能使無定形硅有源層在比較低的300℃-600℃的溫度范圍中結(jié)晶成多晶硅的MILC結(jié)晶法。最好在400℃-600℃溫度的爐子中實(shí)行結(jié)晶熱處理0.1-50小時，0.5-20小時更好。在爐子熱處理期間，其上形成MILC源金屬的源和漏區(qū)47通過MILC源金屬引起MIC結(jié)晶。源和漏區(qū)的剩余部分和MILC源金屬46沒有遮蓋的溝道區(qū)由從MIC結(jié)晶區(qū)傳播來的MILC結(jié)晶。在圖4F和4G中，箭頭表示MILC的傳播方向。MILC從源和漏區(qū)部分傳播，其中MILC源金屬逐漸地被用于使有源層的全部區(qū)域結(jié)晶，在兩個連線洞之間的中心位置最終形成MILC界線49。與MILC界線49相關(guān)的技術(shù)性問題將參照本發(fā)明另一個優(yōu)選實(shí)施例被闡述。
由于本發(fā)明在比較低的爐溫下結(jié)晶有源層，襯底的變形或損害能被防止。另外，本發(fā)明可以在爐子中同時實(shí)行多襯底的熱處理，因此，能增加過程的生產(chǎn)率。另外，由于有源層MILC結(jié)晶條件與激活注入有源層的雜質(zhì)退火過程基本相似，因此在一個過程中同時實(shí)現(xiàn)結(jié)晶和激活有源層是可能的。
圖4G是描述通過熱處理使有源層結(jié)晶，形成連線電極50，使得有源層上的源/漏區(qū)通過連線洞45與外電路聯(lián)接的截面圖。為了形成連線電極50，金屬或摻雜的多晶硅等導(dǎo)電性材料通過濺射、熱蒸發(fā)或者CVD等方法沉積在連線絕緣層上，其厚度在500至10,000范圍，在2,000至6,000范圍更好，然后導(dǎo)電材料層通過濕法蝕刻或干法蝕刻作成所要的形狀。
連線電極50可用和MILC源金屬46同樣的材料作成，只要它滿足必須的電學(xué)和機(jī)械特性。如果MILC源金屬46和連線電極50是用相同的材料作成的，形成MILC源金屬46的過程和形成連線電極50的過程可以結(jié)合成單一過程。于是，在連線絕緣層44上形成連線洞之后，MILC源金屬46和連線電極50能被形成單一的結(jié)構(gòu)，并在形成連線電極50之后進(jìn)行熱處理。在單一沉積過程中，MILC源金屬46和連線電極50形成單一的結(jié)構(gòu)，這能進(jìn)一步簡化制作TFT的過程。
前面提到的圖4A-4G的描述引導(dǎo)到對稱的TFT結(jié)構(gòu)，其中MILC源金屬46形成在相對溝道區(qū)對稱的位置。在圖4A-4G所描述的實(shí)施例中，溝道區(qū)也許結(jié)晶更快，因?yàn)闇系绤^(qū)是從溝道區(qū)的兩側(cè)傳播來的MILC結(jié)晶。不過，在左右對稱的TFT中，MILC界線49形成在溝道區(qū)內(nèi)，從而惡化了溝道區(qū)的漏電流和場效應(yīng)遷移率特性，這樣，它最終使TFT的性能變壞。以下，將闡述本發(fā)明用來克服這個缺點(diǎn)的另一個優(yōu)選實(shí)施例。
圖5A和圖5B是根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例描述TFT結(jié)構(gòu)的截面圖。圖5A表示的TFT有連線洞53和在相對溝道區(qū)52C不對稱的位置形成的MILC源金屬54。除了連線洞和MILC源金屬的位置，圖5A和5B表示的TFT和圖4A-4F表示的TFT有同樣的結(jié)構(gòu)。如果圖5A的TFT的有源層在如所述圖4F相同的條件下進(jìn)行MILC結(jié)晶，則如圖5B所示，MILC界線55形成在溝道區(qū)52C的外部。這樣，可以避開MILC界線對溝道區(qū)的特性有不好影響的問題。在圖5A和5B所描述的實(shí)施例中，連線洞的53位置可以自由選擇，只要形成的MILC界線55和溝道區(qū)至少分開0.01um即可。
下邊的表1將有對稱結(jié)構(gòu)的TFT與有不對稱結(jié)構(gòu)的TFT的場效應(yīng)遷移率作了比較，后者M(jìn)ILC界線不形成在溝道區(qū)里邊。兩個TFT在源和漏區(qū)中都形成鎳偏置區(qū)。
表1

如表1所示，有鎳偏置的不對稱結(jié)構(gòu)的TFT比有對稱的結(jié)構(gòu)的TFT有更好的場效應(yīng)遷移率。
圖6A和圖6B分別相對于N-溝道和P-溝道的TFT的，表示有不對稱鎳偏置結(jié)構(gòu)的TFT和有對稱鎳偏置結(jié)構(gòu)的TFT的I-V特性，其溝道寬/長比(W/L)＝20/8，Vd＝5。如圖6A和6B所示，有不對稱偏置結(jié)構(gòu)的TFT比有對稱偏置結(jié)構(gòu)的TFT有較低的漏電流。依據(jù)前文所述，很明顯有不對稱鎳偏置結(jié)構(gòu)的TFT比有對稱鎳偏置結(jié)構(gòu)的TFT有較好的場效應(yīng)遷移率和漏電流等電特性。這是由于有對稱偏置結(jié)構(gòu)的TFT溝道區(qū)的電特性受到駐留的硅化鎳MILC界線不好的影響。
圖7描述根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施例TFT結(jié)構(gòu)的截面圖，其中MILC界線不在TFT溝道區(qū)形成。圖7顯示包含2個門電極71的雙門TFT。雙門TFT可用與圖4A-4G所描述的相同的方法來制作。MILC源金屬73形成在與一對門電極71對稱的位置。當(dāng)帶MILC源金屬73的有源層按圖4F描述的熱處理結(jié)晶的時候，MILC界線74在兩個溝道區(qū)72之間被形成。如此，按本發(fā)明的方法制作雙門TFT時，形成在溝道區(qū)的MILC界線引起的問題可被有效地防止。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明制作TFT的方法，可以使多個無定形硅層在爐子中用比RTA和ELC法較低的溫度下使用MILC法同時結(jié)晶。這樣，本發(fā)明方法可以增大制作TFT的生產(chǎn)率。尤其是，本發(fā)明的方法使TFT的有源層在400℃-600℃的溫度范圍內(nèi)結(jié)晶，它比大約600℃的玻璃變形溫度低。這樣，本發(fā)明的方法能在TFT的制作期間里有效地防止襯底的變形或損害。另外，本發(fā)明可以同時實(shí)行結(jié)晶和有源層的激活，因此簡化和加速了TFT制作過程。
與更早的用有源層的源/漏區(qū)上光刻圖型形成金屬偏置區(qū)的工藝相比，本發(fā)明在有源層選擇的位置上通過連線洞以連線絕緣層為掩膜形成MILC源金屬。這樣，本發(fā)明有不需要補(bǔ)充的掩膜工藝就可使MILC源金屬偏離溝道區(qū)的優(yōu)點(diǎn)。另外，如果連線電極用MILC源金屬同樣的材料，形成連線電極和MILC源金屬的過程可以合并為一個過程。另外，通過使用雙門電極，或者在相對溝道區(qū)不對稱的位置形成MILC源金屬，本發(fā)明不在TFT的溝道區(qū)內(nèi)形成MILC界線，這樣，本發(fā)明的方法具有提供優(yōu)良電特性TFT的優(yōu)點(diǎn)。
盡管本發(fā)明針對特定的實(shí)施例進(jìn)行描述，不離開發(fā)明范圍的各種的技術(shù)變化和修改是可行的。因此，這意味著，本發(fā)明包含在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種制造含有結(jié)晶有源層的薄膜晶體管(TFT)的方法，包含下述步驟(a)提供襯底；(b)在硅襯底沉積無定形硅層，以提供包含源、漏和溝道區(qū)的TFT的有源層；(c)形成門絕緣層，及襯底和有源層上的門電極；(d)在有源層的源、漏區(qū)中摻雜；(e)在襯底、有源層和門電極上形成連線絕緣層，以及在連線絕緣層上形成連線洞使部分源和漏區(qū)暴露在外；(f)在源和漏區(qū)通過連線洞暴露的部分上沉積MILC源金屬；(g)對襯底和有源層進(jìn)行熱處理，使有源層結(jié)晶；(h)制作連線電極，通過連線洞與源和漏區(qū)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造TFT的方法，其特征在于所述MILC源金屬至少是Ni、Pd、Ti、Ag、Au、Al、Sn、Sb、Cu、Co、Cr、Mo、Tr、Ru、Rh、Cd和Pt中的一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造TFT的方法，其特征在于所述的MILC源金屬是通過濺射、熱蒸發(fā)或CVD形成的，其厚度為1至200。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造TFT的方法，其特征在于所述(g)步驟的熱處理溫度在400℃-600℃，時間為0.1-50小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造TFT的方法，其特征在于所述的連線電極采用和所述的MILC源金屬同樣的材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造TFT的方法，其特征在于所述的連線電極和所述的MILC源金屬形成一體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造TFT的方法，其特征在于和所述的連線電極相結(jié)合的MILC源金屬的厚度為500至10,000。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造TFT的方法，其特征在于它還包含在所述的襯底上形成緩沖層的步驟，該步驟處于所述的步驟(a)和步驟(b)之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造TFT的方法，其特征在于以光刻圖形作為掩膜在所述的步驟(e)中形成所述的連線洞，并在光刻圖形去除前實(shí)行步驟(f)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造TFT的方法，其特征在于以光刻圖形作為掩膜在所述的步驟(e)中形成所述的連線洞，而在光刻圖形去除后實(shí)行步驟(f)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造TFT的方法，其特征在于所述的步驟(d)包括為了在所述的有源層內(nèi)形成輕摻雜漏區(qū)(LDD)或偏結(jié)區(qū)的摻雜過程。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造TFT的方法，其特征在于用離子注入或離子照射摻雜法，以所述的門電極為掩膜，實(shí)行所述的步驟(d)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造TFT的方法，其特征在于摻入所述有源層雜質(zhì)的激活和所述有源層的MILC結(jié)晶同時在所述的步驟(g)中實(shí)行。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造TFT的方法，其特征在于所述的連線洞形成在相對于所述的門電極不對稱的位置，相應(yīng)地，所述的MILC源金屬形成在相對于所述的溝道區(qū)不對稱的位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造TFT的方法，其特征在于當(dāng)MILC結(jié)晶區(qū)從所述源和漏區(qū)的一些部分生長，其中所述MILC源金屬在所述的步驟(f)中形成在該部分上時，所述的MILC源金屬所處位置使得MILC結(jié)晶區(qū)之間的界線形成在所述的溝道區(qū)的外面，。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造TFT的方法，其特征在于至少2個門電極在所述的步驟(c)形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的制造TFT的方法，其特征在于當(dāng)MILC結(jié)晶區(qū)從所述源和漏區(qū)的生長，其中所述MILC源金屬在所述的步驟(f)中形成在所述源和漏區(qū)上時，所述的連線洞所處位置使得MILC結(jié)晶區(qū)之間的界線形成在所述的門電極之間。
18.一種薄膜晶體管(TFT)，包含襯底；在襯底上形成的多晶硅有源層，它提供了TFT的源、漏和溝道區(qū)；所述的襯底和所述的有源層上形成的門絕緣層和門電極；連線絕緣層覆蓋所述的襯底、所述的有源層和所述的門電極，并包括有使所述的源區(qū)和漏區(qū)的一部分暴露在外的連線洞；以及連接電極，它通過連線洞與所述的源區(qū)和漏區(qū)電連接；其特征在于所述的TFT的有源層是通過熱處理無定形硅層使在所述的襯底上的無定形硅層結(jié)晶來形成的；所述的熱處理引起MILC從所述的源和漏區(qū)一些部分傳播，該部分由連線洞暴露而且其上已沉積有MILC源金屬。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的薄膜晶體管，其特征在于MILC源金屬至少包括Ni、Pd、Ti、Ag、An、Al、Sn、Sb、Cu、Cr、Mo、Tr、Ru、cd和Pt中的一個。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的薄膜晶體管，其特征在于MILC源金屬通過濺射、加熱蒸發(fā)或者CVD法形成，其厚度在1-200的范圍內(nèi)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的薄膜晶體管，其特征在于熱處理溫度在400℃-600℃范圍內(nèi)，時間為0.1-50小時。
22.根據(jù)權(quán)利要求18的薄膜晶體管，其特征在于所述的連線電極是用和MILC源金屬同樣的材料作成的。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的薄膜晶體管，其特征在于所述的連線電極和所述的MILC源金屬形成一體。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的薄膜晶體管，其特征在于和所述的連線電極相結(jié)合的MILC源金屬的厚度在500-10,000的范圍內(nèi)。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的薄膜晶體管，其特征在于還包含形成在所述的襯底和所述的有源層之間的緩沖層。
26.根據(jù)權(quán)利要求18所述的薄膜晶體管，其特征在于所述的有源層包括輕摻雜的漏區(qū)(LDD)或偏結(jié)區(qū)。
27.根據(jù)權(quán)利要求18所述的薄膜晶體管，其特征在于所述的有源層是用所述的門電極作掩膜，通過離子注入或離子照射方法摻雜而形成的。
28.根據(jù)權(quán)利要求18所述的薄膜晶體管，其特征在于所述的連線洞形成在相對所述的門電極不對稱的位置，相應(yīng)地所述的MILC源金屬形成在相對所述的溝道區(qū)不對稱的位置。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的薄膜晶體管，其特征在于當(dāng)MILC結(jié)晶區(qū)從所述源和漏區(qū)的某些部分生長，其中所述的MILC源金屬在所述的有源層的熱處理期間里形成在該部分上時，所述的MILC源金屬所處位置使得MILC結(jié)晶區(qū)之間的界線形成在所述的溝道區(qū)的外面。
30.根據(jù)權(quán)利要求18所述的薄膜晶體管，其特征在于至少包含2個門電極。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的薄膜晶體管，其特征在于當(dāng)MILC結(jié)晶區(qū)從所述源和漏區(qū)的一些部分生長，其中所述的MILC源金屬在所述的有源層的熱處理期間里形成在該部分上時，所述的連線洞所處位置使得MILC結(jié)晶區(qū)之間的界線形成在所述的門電極之間。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的薄膜晶體管，其特征在于根據(jù)M1LC的所述的有源層的結(jié)晶和所摻雜質(zhì)的激活在所述的有源層熱處理期間同時完成。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種含多晶有源層的薄膜晶體管及其制造方法,其中無定形硅層被沉積在襯底上,通過用MILC(金屬誘發(fā)側(cè)面的結(jié)晶)來提供TFT的多晶硅的有源層。特別地,無定形硅層是在有源層的熱處理期間被多晶化。熱處理引起有源層的MILC源金屬從部分源和漏區(qū)傳播,該部分之上已通過TFT的連線洞形成了MILC源金屬。根據(jù)本發(fā)明所制作的TFT已經(jīng)改善了電子遷移率和漏電流等電特性。本發(fā)明還使MILC界線在溝道區(qū)外面形成,從而提高了TFT的性能,這樣,MILC界線對TFT的運(yùn)行不會產(chǎn)生不好的影響。
文檔編號H01L27/12GK1351371SQ0113441
公開日2002年5月29日 申請日期2001年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月31日
發(fā)明者朱承基, 李石運(yùn) 申請人:朱承基