[发明专利]使硅层结晶的方法及使用该方法形成薄膜晶体管的方法

说明书

技术领域

实施例涉及一种使硅层结晶的方法及一种使用该方法形成薄膜晶体管的方法。

背景技术

薄膜晶体管(TFT)是通过在绝缘支撑基底上形成半导体薄膜而形成的特定类型的场效应晶体管。作为场效应晶体管，TFT包括栅极、漏极和源极，TFT的主要功能是开关操作。TFT可以用在传感器、存储装置和光学装置中，并且可以用作平板显示器的操作器件或像素开关器件。

通常，商业上可获得的产品，例如笔记本PC、监视器、TV或者移动装置，可以包括非晶硅TFT(a-Si TFT)。非晶硅是指其原子排列不规则的特定类型的硅，它具有短程有序性而没有长程有序性，这与晶体的原子排列和有序性不同。可以容易地大面积沉积非晶硅，并且可以在低温下在玻璃基底上容易地形成非晶硅。由于这些特征，因此非晶硅可以是TFT中最经常使用的材料。然而，因为对大型高品质显示器的需求正在增加，所以需要高性能的器件。因此，还需要电子迁移率比使用a-Si TFT所能实现的电子迁移率(a-SiTFT具有大约0.5cm²/Vs至大约1cm²/Vs的电子迁移率)高的高性能TFT及制造高性能TFT的方法。

多晶硅TFT(poly-Si TFT)可以表现出与传统的a-Si TFT相比显著高的性能。多晶硅TFT的电子迁移率可以在几cm²/Vs至几百cm²/Vs的范围内。由于这些特征，因此多晶硅TFT可允许例如需要高的电子迁移率的数据操作电路或外围电路被安装在基底上，并且还可允许形成TFT的小沟道，从而提高屏幕的开口率。另外，因为操作电路这样安装，所以可以不存在随着像素数目增多而带来的对用于连接到操作电路的互连件的节距的限制，因此可以获得高分辨率。此外，可以降低操作电压和电功耗，并且还可以使器件特性的劣化小得多。

根据工艺温度，形成多晶硅的方法可以分为低温工艺和高温工艺。在高温工艺中，因为工艺温度可等于或高于绝缘基底发生变形的温度，所以会使用具有高耐热性的昂贵的石英基底代替玻璃基底。另外，通过使用高温工艺形成的多晶硅层会具有低品质的结晶性，例如，高的表面粗糙度或微米晶。

在低温工艺中，在低温下沉积的非晶硅可以结晶成多晶硅。作为低温结晶工艺，已经研究了准分子激光结晶(ELC)技术和使用金属作为催化剂的结晶技术。在ELC技术中，可以通过以纳秒为单位将脉冲型激光束照射到基底上来重复执行非晶硅的熔化和固化。然而，激光结晶技术会是昂贵的、费时的且低效的。

当通过利用使用金属催化剂的结晶技术使非晶硅结晶成多晶硅时，金属催化剂的微控制会是重要的。例如，可以通过诸如物理气相沉积(PVD)的溅射法、诸如原子层沉积(ALD)的化学气相沉积(CVD)或离子注入将金属催化剂沉积或涂覆在非晶硅层上。

发明内容

实施例涉及一种相对于现有技术表现出先进性的使硅层结晶的方法及一种使用该方法形成薄膜晶体管的方法。

实施例的特征在于提供一种使硅层结晶的方法，在该方法中，以少量稳定地形成金属催化剂，因此改善了漏电流特性。

以上和其他特征及优点中的至少一个可通过提供一种使硅层结晶的方法来实现，该方法包括：在基底上形成非晶硅层；对非晶硅层的表面执行疏水性处理，以在非晶硅层上获得疏水性表面；在经历过疏水性处理的非晶硅层上形成金属催化剂；以及热处理其上包括金属催化剂的非晶硅层，以使非晶硅层结晶成多晶硅层。

执行疏水性处理可包括使用含氢或含氟材料的溶液。

含氢或含氟材料的溶液可包括HF。

执行疏水性处理还可包括：在使用含氢或含氟材料的溶液进行处理之后，控制疏水性的程度。

控制疏水性的程度可包括用去离子水处理非晶硅层。

执行疏水性处理可包括依次执行的以下步骤：执行超纯水处理，执行稀释的氟化氢(DHF)溶液处理，执行另一超纯水处理，执行又一超纯水处理，干燥。

执行疏水性处理可包括用氢等离子体或氟等离子体处理非晶硅层。

氟等离子体可包括CF₄气体、CHF₃气体、C₂F₆气体、C₃F₈气体、F₂气体或NF₃气体。

执行疏水性处理还可包括：在用氢等离子体或氟等离子体进行处理之后，控制疏水性的程度。