发明名称 使矽层结晶化之方法
摘要 本发明系相关于一种藉由使用晶体过滤技术将一薄膜电晶体之主动层结晶化之方法。根据传统之金属感应横向结晶(MILC)方法,非晶形矽层能被结晶化而变成复晶矽层。根据本发明之该晶体过滤技术,非晶形矽层能够藉由自被MILC结晶化之复晶矽区域中过滤一单晶成份而被单晶化。以包括一根据本发明方法所结晶之主动层而制造之 TFT比起以包括一根据传统方法所制造之复晶矽主动层 TFT,大大地改良电特性比如电子迁移率及漏电流。本发明亦提供使用晶体过滤技术之各种TFT制造方法。
申请公布号 TW527731 申请公布日期 2003.04.11
申请号 TW090127262 申请日期 2001.11.02
申请人 朱承基 发明人 朱承基;李石运
分类号 H01L29/786 主分类号 H01L29/786
代理机构 代理人 林镒珠 台北市中山区长安东路二段一一二号九楼
主权项 1.一种结晶化矽层之方法,其可提供一薄膜电晶体之一结晶主动层,系包括下列步骤:(a)形成一非晶形矽层在一基板上;(b)形成一包括MIC源金属的结晶源区域、一主动层区域及一藉由将该非晶形矽层图案化而连接该结晶源区域及该主动层区域之过滤通道;及(c)藉由进行一热处理至该图案化的非晶形矽层而将该结晶源区域及该主动层区域结晶化。2.如申请专利范围第1项所述之结晶化矽层之方法,其中该过滤通道之宽度为0.1-20微米。3.如申请专利范围第1项所述之结晶化矽层之方法,其中该MIC源金属系形成在该结晶化源区域之一部份上且与该过滤通道分隔2-50微米。4.如申请专利范围第1项所述之结晶化矽层之方法,其中该基板系由玻璃或是石英所制成。5.如申请专利范围第1项所述之结晶化矽层之方法,其更进而包括在步骤(a)之前形成氧化矽或氮化矽之绝缘层在该基板上之步骤。6.如申请专利范围第1项所述之结晶化矽层之方法,其中该MIC源金属包含镍、钯、钛、银、金、铝、锡、锑、铜、钴、铬、钼、钛、铽、钌、铑、镉或是铂之至少一种。7.如申请专利范围第6项所述之结晶化矽层之方法,其中该MIC源金属系藉由蒸镀、溅镀、CVD、涂敷或是离子植入而形成的。8.如申请专利范围第6项所述之结晶化矽层之方法,其中该MIC源金属系形成有1-200埃的厚度。9.如申请专利范围第1项所述之结晶化矽层之方法,其中该步骤(c)之热处理系在一炉中完成。10.如申请专利范围第9项所述之结晶化矽层之方法,其中该热处理系在400-600℃之温度下完成。11.如申请专利范围第1项所述之结晶化矽层之方法,其中该步骤(c)之热处理系使用一光扫描方法而完成。12.如申请专利范围第11项所述之结晶化矽层之方法,其中该光扫描系自该MIC源金属所被形成之结晶源区域的部份进行。13.如申请专利范围第1项所述之结晶化矽层之方法,其更进而包括在该步骤(c)之后藉由准分子雷射或是使用一高温灯泡之RTA以完成一二次热处理之步骤。14.如申请专利范围第1项所述之结晶化矽层之方法,其中该二次热处理系在一低于矽的熔点之温度下来进行。15.如申请专利范围第1项所述之结晶化矽层之方法,其中该结晶源区域系藉由该MIC源金属而复晶化,且该主动层区域之单晶化系在进行该步骤(c)之热处理时藉由自该结晶源区域进行该MILC之传播并通过该过滤通道。16.如申请专利范围第15项所述之结晶化矽层之方法,其中当该主动层区域之单晶化进行至一预定程度时,该热处理便终止。17.如申请专利范围第1项所述之结晶化矽层之方法,其中该结晶源区域系形成在该主动层区域之两侧上,且每一该结晶源区域系藉由过滤通道而连接至该主动层区域。18.如申请专利范围第1项所述之结晶化矽层之方法,其中该结晶源区域具有一多重阶结构,其中该结晶源区域之两个或更多系藉由过滤通道而串连接在一起。19.如申请专利范围第1项所述之结晶化矽层之方法,其中该结晶源区域系形成在该主动层区域之一横向侧上。20.如申请专利范围第1项所述之结晶化矽层之方法,其中形成在该结晶源区域中之MIC金属具有一楔形、一点或是延伸至该过滤通道之一线的一外形。21.一种制造一包括一结晶矽主动层的薄膜电晶体之方法,系包括下列步骤:(a)形成一非晶形矽层在一基板之上;(b)形成一包括MIC源金属的结晶源区域、一主动层区域及一藉由将该非晶形矽层图案化而连接该结晶源区域及该主动层区域之过滤通道;(c)藉由进行一热处理至该图案化之非晶形矽层而将该结晶源区域及该主动层区域结晶化;(d)形成一闸绝缘层及一闸电极在该主动层区域之上;(e)将杂质掺杂至该主动层区域内;(f)至少在该主动层区域上形成一接触绝缘层,及在该接触绝缘层内形成至少一接触洞;及(g)形成至少一接触电极,其系经由该接触洞而电性地连接至该主动层区域。22.如申请专利范围第21项所述之方法,其中该步骤(d)系在该步骤(c)之前完成的。23.如申请专利范围第21项所述之方法,其中该步骤(d)和(e)系在步骤(c)之前完成的。24.如申请专利范围第23项所述之方法,其中该非晶形矽层之结晶化及掺杂入该主动层区域之杂质的活化系同时地在该步骤(c)中完成。25.如申请专利范围第21项所述之方法,其中该MIC源金属系形成在该结晶化源区域之一部份上且形成在面对步骤(b)中之结晶化源区域的主动层区域一端上。26.如申请专利范围第21项所述之方法,其更进而在步骤(c)中将该主动层区域结晶化后,包括该主动层区域之图案化及移除其周边区域的步骤。27.如申请专利范围第21至26项中任一项所述之方法,其中该过滤通道之宽度为0.1-20微米。28.如申请专利范围第21至26项中任一项所述之方法,其中该MIC源金属系形成在该结晶源区域之一部份上且与该过滤通道相隔开2-50微米。29.如申请专利范围第21至26项中任一项所述之方法,其中该基板系由玻璃或石英所制成。30.如申请专利范围第21至26项中任一项所述之方法,其更进而在步骤(a)之前包括一形成氧化矽或是氮化矽的绝缘层在该基板上之步骤。31.如申请专利范围第21至26项中任一项所述之方法,其中该MIC源金属包含镍、钯、钛、银、金、铝、锡、锑、铜、钴、铬、钼、钛、铽、钌、铑、镉或是铂之至少一种。32.如申请专利范围第21至26项中任一项所述之方法,其中该MIC源金属系藉由蒸镀、溅镀、CVD、涂敷或是离子植入而形成。33.如申请专利范围第21至26项中任一项所述之方法,其中该MIC源金属系形成有1-200埃的厚度。34.如申请专利范围第21至26项中任一项所述之方法,其中该步骤(c)之热处理系在一炉中完成。35.如申请专利范围第21至26项中任一项所述之方法,其中该热处理系在400-600℃之温度下完成。36.如申请专利范围第21至26项中任一项所述之方法,其更进而包括在步骤(c)之后藉由准分子雷射或是使用一高温灯泡之RTA以完成一二次热处理之步骤。37.如申请专利范围第36项所述之方法,其中该二次热处理系在一低于矽的熔点之温度下来进行。38.如申请专利范围第21至26项中任一项所述之方法,其中该结晶源区域系藉由该MIC源金属而复晶化,且该主动层区域之单晶化在进行该步骤(c)之热处理时藉由自该结晶源区域进行该MILC之传播并通过该过滤通道。39.如申请专利范围第38项所述之方法,其中当该主动层区域之单晶化进行至一预定程度时,该热处理便终止。40.如申请专利范围第21至26项中任一项所述之方法,其中该结晶源区域系形成在该主动层区域之两侧上,且每一该结晶源区域系藉由过滤通道而连接至该主动层区域。41.如申请专利范围第21至26项中任一项所述之方法,其中该结晶源区域具有一多重阶结构,其中该结晶源区域之两个或更多系藉由过滤通道而串连接在一起。42.如申请专利范围第21至26项中任一项所述之方法,其中该结晶源区域系形成在该主动层区域之一横向侧上。43.如申请专利范围第21至26项中任一项所述之方法,其中形成在该结晶源区域中之MIC金属具有一楔形、一点或是延伸至该过滤通道之一线的一外形。44.如申请专利范围第21至26项中任一项所述之方法,其中步骤(c)之热处理系使用一光扫描方法来完成。45.如申请专利范围第44项所述之方法,其中该光扫描系自该MIC源金属所被形成之结晶化源区域之部份来进行。图式简单说明:图1a至图1d系解说藉由MILC将一薄膜电晶体之主动层结晶化的习知技术之截面图。图2a至图2c系揭示在该MILC区域中之结晶化过程的电子显微镜照片和概略图。图3a至图3c系在通过一晶体过滤器期间之MILC传播的光学显微镜暗影像及其解说图。图4a至图4c系在通过一晶体过滤器后之MILC传播的光学显微镜暗影像及其解说图。图5a及图5b系解说藉由传统方法将该通道区域及其周边结晶化之结晶状态之图。图6a及图6b系解说藉由本发明之方法将该通道区域及其周边结晶化之结晶状态之图。图7a至7l系根据本发明解说各种晶体过滤架构及结构之图。图8a、8a'、8b、8b'、8c、8c'、8d、8d'、8e、8f及8g系根据本发明之第一实施例解说制造一薄膜电晶体之制程图。图9系根据本发明之另一实施例解说制造一薄膜电晶体之制程图。图10a至10d系根据本发明之另一实施例制造一薄膜电晶体之制程截面图。图11a至图11b系根据本发明之另一实施例制造一薄膜电晶体之制程截面图。图12a至图12c系根据本发明之另一实施例制造一薄膜电晶之制程截面图。图13a及图13b分别系根据本发明之另一实施例制造一薄膜电晶体之制程的截面图及平面图。图14系根据本发明之另一实施例制造一薄膜电晶体之制程的平面图。
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