[发明专利]一种多晶硅薄膜晶体管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及多晶硅技术，更具体地涉及一种多晶硅薄膜晶体管及其制备方法。

背景技术

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(LCD)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，对于高清晰度显示器，高品质多晶硅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：(1)在600℃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℃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。

发明内容

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。

本发明提供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)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。

本发明提供又一种薄膜晶体管的制备方法，包括：

1)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。

根据本发明提供的制备方法，其中在425℃经LPCVD沉积所述低温氧化物。

根据本发明提供的制备方法，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。

根据本发明提供的制备方法，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。

根据本发明提供的制备方法，其中对P型TFT的源漏极进行剂量为4×10¹⁵/cm²的硼掺杂。

根据本发明提供的制备方法，其中对N型TFT的源漏极进行剂量为4×10¹⁵/cm²的磷掺杂。