專利名稱：同時驅入鎳并調整閾值電壓的金屬誘導多晶硅薄膜晶體管的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種晶體管，更具體地，本實用新型涉及一種實現(xiàn)鎳驅入和閾值電壓調整的多晶硅薄膜晶體管。
背景技術：
低溫多晶硅薄膜晶體管(LTPS TFT)被認為是用于下一代平板顯示器的良好候選元件。較低的處理溫度(600°C以下)使得LTPS TFT適合用于低成本的玻璃襯底。當用作像素的切換晶體管時，多晶硅TFT的較高的遷移性比硅TFT能夠提供更高的開口率，多晶硅的較高遷移性還可以使得外圍驅動電路集成在玻璃襯底上，并且實現(xiàn)平板上系統(tǒng)。金屬誘導晶化被認為是獲取高質量多晶硅的快速的和低成本的方法，少量的鎳被引入非晶硅中。在熱退火的條件下，擴散到Si中并且形成NiSi2，用作晶化的晶體，還會在多晶硅中引入金屬污染，導致泄漏電流的增加。為了降低鎳殘渣的數(shù)量和晶粒邊界，已經開發(fā)了不同的金屬誘導晶化工藝，包括金屬誘導橫向晶化、金屬誘導非橫向晶化，基于MIC的解決方案，通過覆蓋層的MIC等工藝。 近期，提出用于η溝道多晶硅TFT的MILC工藝的一種新的方法，該方法使用氟注入工藝來將鎳驅入a-Si中。在注入工藝之后，在退火之前去除遺留在a-Si的表面上的鎳。然而，多晶硅薄膜本質上總是η型的，從而，對于ρ溝道TFT，閾值電壓總是很高，并且易于通過硼注入來摻雜到溝道中，來實現(xiàn)閾值電壓的調整。該操作通常在鎳沉積和熱退火之前進行，用于完全激活摻雜物。但是，溝道摻雜會導致產生更高的漏電流，電流開關率下降，并且會產生不一致的更低的閾值電壓。

實用新型內容為克服現(xiàn)有技術的上述缺陷，提出了同時驅入鎳并調整閾值電壓的金屬誘導多晶硅薄膜晶體管，包括襯底，位于襯底上的有源層，其特征在于，在低溫氧化物層上蝕刻出相互間隔的誘發(fā)線，將磁控濺射的鎳作為柵極電極；注入硼，去除低溫氧化物層來限定有源
島ο硼注入的注入能量和劑量分別是40KeV和5E12/cm2，或者注入能量和劑量分別是 12KeV 和 4E15/cm2。[0008]有源層為低壓化學氣象沉積的45nm a_Si。所述誘發(fā)線為將LTO層蝕刻形成的多個相互間隔90 μ m的、寬度為8 μ m的溝槽。所述鎳通過Ni/Si合金靶沉積到取樣表面上，沉積的Ni-Si薄膜的厚度低于5nm。所述襯底為500nm熱氧化層覆蓋的4英寸的c-Si晶片。
圖1示出硼注入過程來驅入鎳的方案；圖2示出三類設備的制造過程的流程圖；圖3示出所產生的裝置以及有源島到誘導線的相對偏移的頂視3[0016]圖4示出三種類型的裝置的傳輸特性。
具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本實用新型提供的實現(xiàn)鎳驅入和閾值電壓調整的多晶硅薄膜晶體管進行詳細描述?？偟膩碚f，本實用新型提供一種金屬誘導晶化多晶硅(poly-Si)薄膜晶體管的制造方法，通過在鎳濺射之后進行硼離子注入而同時實現(xiàn)閾值電壓調整和鎳驅入。制造方法開始時，使用500nm熱氧化層覆蓋的4英寸的C-Si晶片作為襯底。通過低壓化學氣象沉積(LPCVD)沉積45nm的a_Si有源層，之后沉積IOOnm厚的低溫氧化物 (LTO)。隨后將LTO層蝕亥lj，形成多個相互間隔90μπι的、寬度為8μπι的誘發(fā)線。隨后，通過在氬環(huán)境下使用7W的功率以9mTorr來磁控濺射6分鐘，使用Ni/Si合金靶將Ni沉積到取樣表面上。沉積之后的Ni-Si薄膜的厚度大約低于5nm。將上述所得分為三種類型的TFT，樣本A、樣本B和樣本C。其中，樣本A用作傳統(tǒng)的MIUC TFT。在Ni-Si濺射之后，樣本A直接在590°C下退火10小時，退火之后通過硫酸將多余的鎳清除。對于樣本B和C，在鎳濺射之后使用兩種不同的方案進行硼注入。對于樣本B，注入能量和劑量分別是40KeV和5E12/cm2。而對于樣本C，注入能量和劑量分別是 IIeV和4E15/cm2。圖1示出該晶體管的結構以及示出硼注入過程來驅入鎳的方案。樣本B和C上的鎳在注入之后通過硫酸去除。樣本B和C還在氮氣中以590°C退火10小時，來完全晶化。圖2示出三類樣本的制造過程的流程圖。樣本上的LTO全部被移除，并且進行了有源島定義。通過LPCVD沉積70nm的LTO作為柵極氧化物。200nm的Ti被濺射并且圖案化為柵極電極。在4E15/cm2的劑量下進行自對準25KeV的硼注入。隨后沉積500nm的LTO并且限定接觸孔，濺射700nm的Al-1% Si。圖案化金屬層之后，在混合氣中以450°C持續(xù)30分鐘來燒結。圖3示出所產生的裝置以及有源島到誘導線的相對偏移的頂視圖。圖4示出三種類型的裝置的傳輸特性。下表1中總結了三種類型的TFT的裝置特性的比較。表 權利要求1.同時驅入鎳并調整閾值電壓的金屬誘導多晶硅薄膜晶體管，包括襯底，位于襯底上的有源層，其特征在于，在低溫氧化物層上蝕刻出相互間隔的誘發(fā)線，將磁控濺射的鎳作為柵極電極；注入硼，去除低溫氧化物層來限定有源島。
2.根據權利要求1所述的金屬誘導多晶硅薄膜晶體管，其特征在于，硼注入的注入能量和劑量分別是40KeV和5E12/cm2，或者注入能量和劑量分別是IIeV和4E15/cm2。
3.根據權利要求1所述的金屬誘導多晶硅薄膜晶體管，其特征在于，有源層為低壓化學氣象沉積的45nm a-Si。
4.根據權利要求1所述的金屬誘導多晶硅薄膜晶體管，其特征在于，所述誘發(fā)線為將 LTO層蝕刻形成的多個相互間隔90 μ m的、寬度為8 μ m的溝槽。
5.根據權利要求4所述的金屬誘導多晶硅薄膜晶體管，其特征在于，所述鎳通過M/Si 合金靶沉積到取樣表面上，沉積的Ni-Si薄膜的厚度低于5nm。
6.根據權利要求5所述的金屬誘導多晶硅薄膜晶體管，其特征在于，所述襯底為500nm 熱氧化層覆蓋的4英寸的c-Si晶片。
專利摘要本實用新型提供一種同時驅入鎳并調整閾值電壓的金屬誘導多晶硅薄膜晶體管，包括襯底，位于襯底上的有源層，其特征在于，在低溫氧化物層上蝕刻出相互間隔的誘發(fā)線，將磁控濺射的鎳作為柵極電極；注入硼后在氮氣中退火來完全晶化，去除低溫氧化物層來限定有源島。
文檔編號H01L29/786GK202183377SQ20112018239
公開日2012年4月4日 申請日期2011年6月1日 優(yōu)先權日2011年6月1日
發(fā)明者凌代年, 史亮亮, 張峰, 賈洪亮, 趙淑云, 邱成峰, 郭海成, 黃宇華, 黃飚 申請人:廣東中顯科技有限公司