一种多晶硅薄膜晶体管的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种薄膜晶体管的制备方法，包括：1)形成多晶硅薄膜；2)在多晶硅薄膜上形成掩膜；3)离子注入，在多晶硅薄膜中形成掺杂的导电带或导电线；4)将步骤3)获得的多晶硅薄膜图案化成有源岛；5)在沉积100nm的低温氧化物作为栅极绝缘层；6)形成栅电极；7)掺杂，形成源漏极。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种薄膜晶体管的制备方法，包括：1)形成多晶硅薄膜；2)在多晶硅薄膜上形成掩膜；3)离子注入，在多晶硅薄膜中形成掺杂的导电带或导电线；4)将步骤3)获得的多晶硅薄膜图案化成有源岛；5)在沉积100nm的低温氧化物作为栅极绝缘层；6)形成栅电极；7)掺杂，形成源漏极。【专利说明】—种多晶硅薄膜晶体管的制备方法
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晶体管及其制备方法。
技术介绍
在传统的有源矩阵显示领域，TFT通常是用非晶硅(a-Si)材料做成的。这主要是因为其在大面积玻璃底板上的低处理温度和低制造成本。最近多晶硅用于高分辨率的液晶显示器(IXD)和有源有机电致发光显示器(AMOLED)。多晶硅还有着在玻璃基板上集成电路的优点。此外，多晶硅具有较大像素开口率的可能性，提高了光能利用效率并且减少了 LC和底部发光OLED显示器的功耗。众所周知，多晶硅TFT更适合用于驱动OLED像素，不仅因为OLED是电流驱动设备，a-Si TFT有驱动OLED的长期可靠性问题，而且也是因为非晶硅电子迁移率较小，需要大的W/L的比例，以提供足够的OLED像素驱动电流。因此，对于高清晰度显不器，闻品质多晶娃TFT是必不可少的。为了实现有源矩阵TFT显示板的工业化生产，需要非常高的多晶硅薄膜的质量。它需要满足在大面积的玻璃基板上低温处理，低成本的制造，制造工艺稳定，高性能，器件性能的高均匀性和高可靠性。高温多晶硅技术可以用来实现高性能的TFT，但它不能被应用在商业面板中使用的普通玻璃基板。在这种情况下，必须使用低温多晶硅(LTPS)。有三个主要的LTPS技术:(I)在600°C下退火很长一段时间的固相结晶(SPC) ；(2)准分子激光结晶、退火(ELC/ELA)或快速加热退火；(3)金属诱导结晶(MIC)。ELC可以产生最佳效果，但受限于高的设备投资和维护成本，而且玻璃基板的尺寸也难以进一步增加。SPC是最便宜的技术，但需要在600°C下退火24小时左右才结晶。MIC的缺点是金属污染和TFT器件的非均匀性。从而，还没有任何一种技术能够满足所有上述的低成本和高性能的要求。所有的多晶硅薄膜材料的共同点是，薄膜上的晶粒的结晶方向的大小和形状在本质上是随机分布。当这种多晶硅薄膜被用做TFT的有源层，TFT的电学特性受限于沟道中出现的晶界。晶粒的分布是随机的，使得整个基板的TFT的电学特性不均匀。正是这种电学特性分布离散的问题，使得最终的显示出现如mura的缺陷和非均匀的亮度。
技术实现思路
为克服上述缺陷，本申请提出一种新的方法来改善以上的TFT特性，包括ELA、SPC和MIC技术。通过掺杂多晶硅线，本征的多晶硅是由掺杂的平行线，称之为搭桥晶粒结构(BG)进行连接。本专利技术提供一种薄膜晶体管的制备方法，包括:I)形成多晶硅薄膜；2)在多晶硅薄膜上形成掩膜；3)离子注入，在多晶硅薄膜中形成掺杂的导电带或导电线；4)将步骤3)获得的多晶硅薄膜图案化成有源岛；5)沉积低温氧化物作为栅极绝缘层；6)形成栅电极；7)掺杂，形成源漏极。本专利技术提供又一种薄膜晶体管的制备方法，包括:I)形成非晶硅薄膜，并在非晶硅薄膜上形成掩膜；2)离子注入，在非晶硅薄膜中形成掺杂的导电带或导电线；3)使非晶硅薄膜晶化，形成多晶硅薄膜；4)将步骤3)获得的多晶硅薄膜图案化成有源岛；5)沉积低温氧化物作为栅极绝缘层； 6)在栅极绝缘层上形成栅电极；7)掺杂，形成源漏极。这种先在非晶硅上掺杂形成BG线再结晶的方法，与先把非晶硅结晶，再在多晶硅上形成BG线的方法相比，至少具有以下优点:当在非晶硅上进行P型掺杂，退火时更能促进非晶硅的结晶；由于掺杂物质在非晶硅结晶时会进行扩散，利用这点，可以更好地控制掺杂区与非掺杂区的比例，进一步地缩小存在于非掺杂区的晶界的几率，同时降低短路的风险；再有，由于退火工艺是在掺杂之后，在把非晶硅结晶化的同时也把掺杂物激活了。根据本专利技术提供的制备方法，其中在425°C经LPCVD沉积所述低温氧化物。根据本专利技术提供的制备方法，其中步骤6)包括在栅极绝缘层上形成300nm的铝，再图案化成栅电极。根据本专利技术提供的制备方法，其中步骤6)包括在栅极绝缘层上形成280nm的多晶硅，再图案化成栅电极。根据本专利技术提供的制备方法，其中对P型TFT的源漏极进行剂量为4X IO1Vcm2的硼掺杂。根据本专利技术提供的制备方法，其中对N型TFT的源漏极进行剂量为4X IO1Vcm2的憐惨杂。根据本专利技术提供的制备方法，其中还包括步骤8)沉积一层500nm的低温氧化物隔离层，同时激活掺杂物。根据本专利技术提供的制备方法，其中还包括步骤9)刻蚀接触孔，然后溅射一层700nm的铝-1%硅的接触导线并图案化。根据本专利技术提供的制备方法，其中栅极绝缘层的厚度为lOOnm。使用这种BG多晶硅层作为有源层，保证电流垂直流过平行线TFT设计，晶界的影响可以减少。阈值电压，开关比率，器件迁移率，整个基板的均匀性，亚阈值斜率和器件的可靠性这些重要的特性都可以使用现在的这种技术得到改进。这些改进，同时也可以使得成本较低，价格更为低廉，使高性能的LTPS TFT成为现实。【专利附图】【附图说明】以下参照附图对本专利技术实施例作进一步说明，其中:图1a和图1b分别为低温多晶硅薄膜和对应的势垒分布的示意图；图2a和图2b分别为搭桥晶粒多晶娃薄I旲和对应的势鱼分布的不意图；图3为形成BG线结构的横截面示意图；图4为以PR1075形成的周期为I μ m的BG线图案的SEM图片；图5a、5b和5c分别为样品A、样品B和样品C结晶的横截面不意图；图6为所有样品通过光刻胶和离子注入形成BG线后的横截面示意图；图7a、7b和7c为TMAH刻蚀大晶粒多晶硅、小晶粒多晶硅和SR-MILC多晶硅的显微照片；图8为BG TFT结构横截面示意图；图9a为以Vgs作为函数的有BG和无BG的P沟道大晶粒MIC TFT的转移特征曲线，图9b为以Vgs作为函数的有BG和无BG的P沟道大晶粒MIC TFT的输出电流比图；图1Oa和IOb为在Vds = -0.1V和Vds = -5V情况下BG大晶粒MIC TFT和非BG大晶粒MIC TFT的跨导；图1Ia和IIb分别为均匀分布的50个大晶粒MIC TFTs和50个BG大晶粒MICTFTs的TFT的Vth和GIDL性能差异；图12a和12b分别为以Vgs作为函数的，有着BG结构和没有BG结构的P型小晶粒MIC多晶硅TFT的转移特性曲线，和以Vgs作为函数的，有着BG结构和没有BG结构的P型小晶粒MIC多晶硅TFT的输出电流比；图13a和13b分别为在Vds = -0.1V和Vds = -5V时BG小晶粒MIC TFT和非BG小晶粒MIC TFT的跨导；图14a和14b分别为均匀分布的小晶粒MIC TFTs and BG小晶粒MICTFTs的Vth和GIDL性能的差异；图15a和15b分别为以Vgs为函数，有BG和无BG结构的P型沟道SR-MILCTFTs的转移特征曲线，和以Vgs为函数，有BG和无BG结构的P型沟道SR-MILCTFTs的输出电流比。【具体实施方式】通常情况下，多晶硅由两个部分组成，一种是单一的晶粒区域，另一种是晶界。晶粒内的导电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：