[发明专利]多晶硅层的制法、TFT及其制法及OLED显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及多晶硅层的制作方法、用该多晶硅层制作的薄膜晶体管(TFT)、TFT的制作方法和具有该TFT的有机发光二极管(OLED)显示装置。更特别的是，本发明涉及利用结晶诱导金属晶化制作多晶硅层的方法，其中该方法通过形成和退火其中的金属层或硅化物层去除存在于将成为沟道的多晶硅层区域中的结晶诱导金属。本发明还涉及具有半导体层的TFT、TFT的制作方法和具有TFT的OLED显示装置，该半导体层利用多晶硅层制作，该多晶硅层由所述方法形成，以便明显减少泄漏电流。 

背景技术

通常，因为多晶硅层具有高的场效应迁移率(field-effect mobility)并且可以应用于高速电路和构成CMOS电路，所以多晶硅层广泛地用作TFTs的半导体层。采用多晶硅层的TFT典型地用作有源矩阵液晶显示(AMLCD-active-matrix liquid crystal display)装置的有源元件和OLED的转换与驱动元件。 

非晶硅层结晶为多晶硅层的方法包括固相晶化(SPC-solid phasecrystallization)、准分子激光晶化(ELC-excimer Laser Crystallization)、金属诱导晶化(MIC-metal induced crystallization)和金属诱导横向晶化(MILC-metal induced lateral crystallization)。SPC是在玻璃的转变温度以下或者在玻璃的转变温度(典型地，约700℃或者小于700℃)退火非晶硅层几个至几十个小时的方法，该玻璃用作使用薄膜晶体管的显示装置的衬底。ELC是通过用准分子激光照射非晶硅层并在非常短的时间内局部地加热非晶硅层到高温的结晶非晶硅层的方法。MIC是通过用金属例如镍(Ni)、钯(Pd)、金(Au)和铝(Al)与非晶硅层接触，或者将该些金属注入到非晶硅层中，从非晶硅到多晶硅的相转移诱导的方法。MILC是通过由硅与金属反应形成的硅化物的横向扩散诱导非晶硅层连续结晶化的方法。 

然而，SPC的缺点是处理时间长，以及由于长时间处理和用于退火的高温而改变衬底的风险。ELC的缺点在于，需要昂贵的激光设备，以及由于在建立的多晶化(polycrystallized)表面上产生的凸起而使半导体层和栅绝缘层之间的界面性能会很差。MIC和MILC的缺点在于，大量的结晶诱导金属残存在晶体化的多晶硅层中而增加TFT半导体层的泄露电流。 

最近，为了开发比SPC时间更短和温度更低的结晶非晶硅层的方法，已经广泛地研究利用金属结晶非晶硅层的方法。利用金属结晶的方法包括上面讨论的MIC和MILC，以及下面讨论的超晶粒硅(SGS-super grain silicon)晶化。然而，利用结晶诱导金属的结晶方法具有由结晶诱导金属的污染引起TFT性能可能变差的问题。 

因此，利用结晶诱导金属结晶非晶硅层之后，可以实施吸除工艺(gettering process)以去除结晶诱导金属。通常利用杂质实施吸除工艺，例如利用磷(phosphorous)或者惰性气体，或者通过在多晶硅层上形成非晶硅层的方法来实施吸除工艺。然而，即使通过这些方法，结晶诱导金属不可能有效地从多晶硅层去除，并且很高的泄露电流仍然会是问题。 

发明内容

本发明提供：多晶硅层的制作方法，该方法通过去除存在于将成为沟道的多晶硅层区域中的结晶诱导金属而利用结晶诱导金属结晶；薄膜晶体管(TFT)，具有由该方法形成的多晶硅层形成的半导体层使得显著降低泄露电流的；TFT的制作方法；以及采用TFT的有机发光二极管(OLED)。 

根据本发明的实施例，从由金属诱导晶化(MIC)技术、金属诱导横向晶化(MILC)技术和超晶粒硅(SGS)技术形成的多晶硅层的第一预定区域去除结晶诱导金属的方法包括：提供与多晶硅层的第二预定区域中的多晶硅层接触的金属层图案或者金属硅化物层图案，第二预定区域与第一预定区域相连；以及实施退火，以将存在于第一预定区域的结晶诱导金属吸到第二预定区域。 

根据本发明的另一个实施例，多晶硅层的制作方法包括：在衬底上形成非晶硅层；利用结晶诱导金属使非晶硅层结晶为多晶硅层；形成金属层图案或者金属硅化物层图案，与多晶硅层中沟道区之外的区域相对应的多晶硅层的上、下区域接触；以及退火衬底，以将存在于多晶硅层沟道区中的结晶诱导金属吸到多晶硅层中与金属层图案或者金属硅化物层图案相对应的区域。