[发明专利]形成多晶硅层的方法、TFT及制造方法和有机发光显示装置

说明书

技术领域

本发明的多个方面涉及一种利用金属催化剂形成多晶硅层的方法、一种包括所述形成多晶硅层的方法的制造薄膜晶体管的方法、一种利用所述制造薄膜晶体管的方法制造的薄膜晶体管以及一种包括所述薄膜晶体管的有机发光显示装置。

背景技术

通常，包括多晶硅层的薄膜晶体管具有高的电子迁移率，并且能够形成CMOS电路。由于这些特性，所以将这种薄膜晶体管用在需要大量光的高清晰度显示面板或投影面板的开关器件中。

可以利用包括以下方法在内的许多方法使非晶硅晶化成多晶硅：固相晶化(SPC)，在SPC中，使非晶硅层在等于或低于大约700℃的温度下退火几个小时至几十个小时，其中，用来形成包括薄膜晶体管的显示装置的基底的玻璃在700℃下发生转变；准分子激光退火(ELA)，在ELA中，通过利用准分子激光器扫描非晶硅层，在高温下对非晶硅层进行局部加热非常短的时间段；金属诱导晶化(MIC)，在MIC中，使诸如镍、钯、金或铝的金属与非晶硅层接触或者将所述金属注入非晶硅层中，以诱导从非晶硅层到多晶硅层的相变；金属诱导横向晶化(MILC)，在MILC中，在金属与硅反应生成的硅化物不断地横向扩散的同时诱导非晶硅的晶化。

然而，对于SPC，工艺时间会太长，并且长时间段的高温热处理会导致基底的变形；对于ELA，需要昂贵的激光设备，并且会在多晶硅表面上形成凸起且半导体层和栅极绝缘层之间的界面会具有不良的特性；对于MIC和MILC，大量的金属催化剂会残留在多晶硅层上，并且会增大薄膜晶体管的漏电流。

为了解决在MILC中被金属催化剂的污染，开发了超晶粒硅(SGS)晶化，在SGS晶化中，可以将扩散到非晶硅层中的金属催化剂的浓度控制在低水平，从而将从金属种子生长的晶粒的大小控制到几微米到几百微米。

然而，在SGS晶化中，晶体基于金属种子沿径向方向生长，因此相邻晶粒的晶体可能无规则地生长。由于多晶硅层的不同的晶体生长方向，导致包括通过SGS晶化而晶化的多晶硅层的薄膜晶体管可能具有不同的特性。

发明内容

实施例涉及一种形成至少两个相邻的晶粒具有相同的晶向的多晶硅层的一种方法、一种包括所述形成多晶硅层的方法的制造薄膜晶体管的方法、一种利用所述制造薄膜晶体管的方法制造的薄膜晶体管以及一种包括所述薄膜晶体管的有机发光显示装置。

根据实施例，提供了一种形成多晶硅层的方法，所述形成多晶硅层的方法包括：在基底上形成缓冲层；利用氢等离子体处理所述缓冲层；在所述缓冲层上形成非晶硅层；在所述非晶硅层上形成用于使所述非晶硅层晶化的金属催化剂层；以及对所述非晶硅层热处理以形成多晶硅层。

在基底上形成的缓冲层包括氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的至少一种。

形成于非晶硅层上的所述金属催化剂层的表面浓度可以在10¹¹个原子/cm²至10¹⁵个原子/cm²范围内。

在所述非晶硅层上形成的金属催化剂层可以包括Ni、Pd、Ti、Ag、Al、Sn、Sb、Cu、Co、Mo、Tb、Ru、Rh、Cd和Pt中的至少一种。

根据实施例，提供了一种薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括：基底；缓冲层，位于所述基底上并且包含氢；半导体层，位于所述缓冲层上，所述半导体层包括沟道区及邻近所述沟道区的源区和漏区，并且包括利用金属催化剂作为种子由非晶硅晶化成的多个晶粒，其中，至少两个相邻的晶粒具有相同的晶向；栅极绝缘层，位于所述缓冲层上并且覆盖所述半导体层；栅电极，对应于所述沟道区形成在所述栅极绝缘层上；层间绝缘层，位于所述栅极绝缘层上并且覆盖所述栅电极；以及源电极和漏电极，形成在所述层间绝缘层上，所述源电极电连接到所述源区，所述漏电极电连接到所述漏区。

所述缓冲层可以包括氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的至少一种。

所述金属催化剂层可以是Ni、Pd、Ti、Ag、Al、Sn、Sb、Cu、Co、Mo、Tb、Ru、Rh、Cd和Pt中的至少一种。

所述半导体层与在不包括氢的缓冲层上形成的半导体层相比可以具有更多的具有相同晶向的相邻晶粒。

根据公式D＝(N/n)×1000，通过电子背散射衍射(EBSD)分析系统测量，所述半导体层的晶粒的晶向具有小于20的晶向异质性因子D，其中，n是在电子背散射衍射(EBSD)分析系统中评价的像素的总数，N是对评价的像素的R值、G值和B值的差值中的最大差值等于或大于150进行计算的晶向参考因子的像素的个数。