[发明专利]一种晶化薄膜的晶体管器件的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及多晶硅薄膜制备技术领域，更具体地，本发明涉及一种晶化薄膜的晶体管器件的制备方法。

背景技术

非晶硅薄膜晶体管(TFT)的制备工艺成熟并相对简单，成品率高，成本低，现有的有源矩阵显示器多采用非晶硅薄膜晶体管。但是非晶硅薄膜晶体管的场效应迁移率低，器件的稳定性较差，难以满足快速开关的彩色时序液晶显示、电流驱动的有机发光二极管显示以及集成型显示的要求。玻璃衬底上制备的、通过退火炉或者激光加热得到的低温多晶硅薄膜晶体管，具有较高的迁移率和较好的器件稳定性，适合于快速开关、电流驱动和集成基板的显示应用的制备。

使用传统低压化学气相沉积(CVD)获取多晶硅的工艺需要很高的温度(通常620-650℃)来实现，而通过更高温(1000℃以上)退火形成的多晶硅只适合用于贵重的石英衬底，而不适用于通常的玻璃衬底。

目前，非晶硅的晶化方法主要包括激光照射加热非晶硅的晶化方法和金属诱导非晶硅的晶化方法。通常在金属诱导晶化方法中，为了有效控制诱导金属在多晶硅薄膜中的残余量，提高在大面积衬底上批量制备多晶硅的均匀一致性，采用了金属诱导横向晶化的技术，但是在该金属诱导横向晶化过程中的氧化过程会产生多晶硅的损耗。

图1示出现有技术的金属诱导横向晶化过程后吸除金属残作物而形成的多晶硅薄膜。如图1所示，衬底101上覆盖阻挡层102，并沉积非晶硅薄膜103，在非晶硅薄膜103上添加金属诱导层201，退火使其结晶，然后在其上形成一层金属吸收层301，把多余的诱导金属吸收出来。但该制造过程中工艺处理的时间较长，而且在结晶的时候由于包含了过多的镍，使得晶核的密度过大，这不利于大晶粒多晶硅的生成。

现有技术还存在吸除过程和金属诱导横向晶化同时进行的一种技术(美国专利US 2002192884)，在该技术方案中，在形成先驱物非晶硅之前预沉积一层吸除层。但是吸除过程过早发生，把结晶核处高浓度的镍吸收的同时也把结晶核周围用于形成晶粒的镍吸收，影响了多晶硅的结晶质量和结晶速度；而且，吸除金属过于接近多晶硅器件有源层，吸除层的存在会影响TFT的最终特性。

发明内容

为克服现有晶体管器件中的多晶硅薄膜制备工艺复杂、残余物多、性能差的缺陷，本发明提出一种晶化薄膜的晶体管器件的制备方法。

本发明制备晶体管的方法包括晶化与有针对性的吸除过程，其中：(1)在非晶硅表面形成微量镍源，使用诱导口预先控制成核点的位置；(2)经第一步退火，在诱导口处形成多晶硅斑；(3)在上述薄膜表面，沉积磷硅玻璃(PSG)薄膜，并进行第二次退火，完成整个多晶硅薄膜的晶化过程。PSG薄膜边吸收诱导口处的镍晶体边生长，在诱导口周围晶化过程中需要消耗镍的地方能很好地保护起来而不被PSG吸收。因此，这样的晶化过程，不存在如传统MILC中的诱导口的明显高镍含量的区间，整个多晶硅薄膜的任何区域都可以作为TFT的有源层。

本发明包括晶化与有针对性的吸除过程，在缩短工艺时间的同时，可获得具有连续晶畴的多晶硅薄膜。从而进一步使得整个多晶硅薄膜的任何区域都可以作为高质量TFT的有源层，消除了晶化过程玻璃衬底收缩造成的对位板错位问题。

本发明还对晶核定位的诱导口进行优化设计，形成诸如正六角形的蜂巢晶体薄膜。由于诱导口的分布为规则重复分布，形成的晶畴形状与尺寸相同，可准确控制晶化过程，具有晶化时间的高可控性和工艺过程的高稳定性，适合于工业化生产要求。

附图说明

图1是现有技术的金属诱导多晶硅薄膜的示意图；

图2是根据本发明的实施例的多晶硅薄膜的结构示意图；

图3是根据本发明的实施例的多晶硅薄膜制备方法的流程图；

图4(a)是根据本发明的实施例的多晶硅薄膜在第一次退火过程中诱导口处形成多晶硅“岛”的截面示意图；

图4(b)是根据本发明的实施例的多晶硅薄膜在第一次退火过程后的晶体薄膜表面沉积金属吸收层后的截面图；

图5是诱导口按等边三角形分布的多晶硅岛分布示意图；

图6为根据本发明制备的多晶硅薄膜的晶体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种晶化薄膜的晶体管器件的制备方法进行详细描述。