[发明专利]基于横向诱导晶化多晶硅薄膜的薄膜晶体管的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于薄膜晶体管制备领域，尤其涉及一种基于横向诱导晶化低温多晶硅薄膜的薄膜晶体管的制备方法。

背景技术

尽管目前有源矩阵液晶显示(AM-LCD)大部分仍然由非晶硅(a-Si)薄膜晶体管(TFT)组成，但对于有源矩阵显示来说，采用多晶硅(p-Si)薄膜晶体管可以提供更高的分辨率和更小的像素，并且在采用多晶硅TFT时，一些驱动电路还可以被整合到玻璃基板上。另外，在驱动有机光发射二极管显示器(OLED)方面，多晶硅TFT比非晶硅TFT更加稳定，因此低成本，高性能和更可靠的低温多晶硅(LTPS)处理技术是必需的。

现有获得多晶硅薄膜的方法主要包括固态结晶法(SPC)、激光退火法(ELA)、快速高温退火法(RTA)和金属横向诱导结晶(MILC)等。在上述方法中，由于MILC所得到的多晶硅薄膜均匀性好，成本低，而受到人们极大的关注。在采用MILC方法时，通常采用蒸镀而成的纯净的金属镍作为诱导的薄膜材料，但所得到的多晶硅薄膜含有较多的镍残留，镍/硅的比率大概是～10^-3的数量级(IEEE Trans，Electron Devices，48(1655)，2001)，这种较高的镍残留浓度容易导致所制备的多晶硅薄膜性能不稳定，从而使制备出的薄膜晶体管的关闭态的电流(I_off)和栅引起的漏电流(GIDL)较高。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种基于横向诱导晶化低温多晶硅薄膜的薄膜晶体管(TFT)的制备方法，使TFT关闭态电流和栅极引发漏极漏电流(GIDL)。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

根据本发明，提供一种基于横向诱导晶化多晶硅薄膜的薄膜晶体管的制备方法，包括：

步骤1)：在衬底上形成非晶硅层，然后形成氧化物层；

步骤2)：在所述氧化物层上刻蚀出凹槽，以暴露出非晶硅层；

步骤3)：在所述暴露的非晶硅层上形成镍硅氧化物薄膜，该镍硅氧化物薄膜的厚度为2.5～50

步骤4)：将步骤3)所得产物在惰性或保护气体环境、590℃下退火1小时；

步骤5)：晶化完成后，去除残余的镍硅氧化物和氧化物层，并通过光刻形成有源岛；

步骤6)：沉积100nm的氧化物层；

步骤7)：采用二倍频和三倍频脉冲激光同时照射样品表面；

步骤8)：栅绝缘层为100nm氧化物层，以280nm多晶硅为栅电极，离子注入后形成源漏电极；

步骤9)：采用二倍频脉冲激光照射；

步骤10)：沉积500nm氧化物作为电极绝缘层，形成接触孔和金属引出电极。

在上述技术方案中，所述镍硅氧化物薄膜通过蒸发、旋涂方法制成。

在上述技术方案中，通过溅射镍硅合金靶形成所述镍硅氧化物薄膜。

在上述技术方案中，所述镍硅合金靶中镍与硅的比例为1∶1～1∶50。

在上述技术方案中，所述镍硅合金靶中镍与硅的比例为1∶9。

在上述技术方案中，所述镍硅氧化物中氧、硅和镍的原子浓度比为40∶21∶1。

在上述技术方案中，所述溅射过程在氧气和氩气的环境下进行，溅射功率为7W至40W。

在上述技术方案中，所述氧气和氩气的比例为1∶100至1∶200。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.降低了所制备的多晶硅薄膜中镍的残留浓度；

2.减少了多晶硅薄膜晶体管的关闭态的电流和栅极引发漏极漏电流。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1为根据本发明的用于横向诱导晶化低温多晶硅薄膜的多层膜结构的示意图；

图2为根据本发明的方法的在垂直和横向方向上金属诱导晶化的截面示意图；

图3为根据本发明的方法形成有源岛的截面示意图；

图4为根据本发明的方法形成薄膜晶体管的栅电极和源漏区域离子诸如的截面示意图；

图5为根据本发明的方法制成的薄膜晶体管(TFT)的截面示意图；

图6为本发明的一实施例在590℃下退火半小时后在非晶硅层上样品部分晶化的显微镜照片；

图7示出了根据本发明的实施例的三种多晶硅TFT的光特性；

图8示意了根据本发明的实施例的残留在三种多晶硅薄膜中的镍分布；

图9为本发明的自缓释镍/硅氧化物的X射线光电子能谱图(XPS)；

图10为示意了本发明的自缓释镍/硅氧化物和传统纯镍物质的厚度与晶化率的关系的曲线图。