專利名稱：用于lcd或oeld的具有l(wèi)dd區(qū)的結(jié)晶硅tft板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于TFT LCD或有機(jī)電致發(fā)光顯示器(OELD)的結(jié)晶硅薄膜晶體管(TFT)板。更具體地說，本發(fā)明涉及用于TFT LCD或OELD的結(jié)晶硅TFT板，其中利用金屬誘發(fā)橫向晶化(MILC)方法，利用結(jié)晶硅同時(shí)形成位于TFT板的像素區(qū)上的像素晶體管和位于外圍區(qū)的驅(qū)動(dòng)晶體管，而且滿足了像素區(qū)要求的晶體管的低截止電流(Ioff)特性和構(gòu)成在外圍區(qū)中形成的驅(qū)動(dòng)電路的晶體管的高導(dǎo)通電流(Ion)特性。
背景技術(shù)：
存在的問題是，在350℃或者更低的處理溫度下，容易在玻璃基板上制造通常用于傳統(tǒng)LCD和OELD的非晶硅TFT。然而，非晶硅TFT不能用于高速操作的電路，因?yàn)榉蔷Ч璧碾娮舆w移率低。此外，在采用非晶硅TFT的LCD中，像素晶體管應(yīng)該形成在基板上，而且還應(yīng)該圍繞基板、利用TCP(tape carrier package)驅(qū)動(dòng)IC將玻璃基板和PCB互相連接在一起。因此，存在的另一個(gè)問題是，需要附加的驅(qū)動(dòng)IC，而且提高了安裝成本。此外，存在的又一個(gè)問題是，TCP驅(qū)動(dòng)IC與PCB之間的連接部分，或者TCP驅(qū)動(dòng)IC與玻璃基板之間的連接部分被機(jī)械和熱沖擊斷開，或者連接部分的接觸電阻升高。此外，存在的又一個(gè)問題是，TCP焊接本身變得困難，因?yàn)樾盘?hào)線與掃描線之間的焊接點(diǎn)間距隨著LCD板分辨率的提高而降低。
然而，對(duì)于采用結(jié)晶硅TFT的LCD，可以將結(jié)晶硅用于LCD的開關(guān)器件等的驅(qū)動(dòng)電路中，因?yàn)闃?gòu)成TFT的有源層的結(jié)晶硅具有良好電子遷移率。因此，可以將像素晶體管和驅(qū)動(dòng)晶體管同時(shí)形成在TFT板上。此外，由于結(jié)晶硅TFT具有自對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，所以其電平移動(dòng)電壓低于非晶硅TFT的電平移動(dòng)電壓。此外，還可以形成CMOS電路，因?yàn)樵诮Y(jié)晶硅TFT內(nèi)可以利用結(jié)晶硅形成N溝道和P溝道。而且，半導(dǎo)體生產(chǎn)線可以采用制造結(jié)晶硅TFT的工藝，因?yàn)樗愃朴诠杈臉?biāo)準(zhǔn)CMOS工藝。
圖1是在其上形成像素區(qū)11和外圍區(qū)(即驅(qū)動(dòng)電路區(qū)12)的用于LCD10的TFT板的示意圖。在像素區(qū)11中形成包括像素晶體管、存儲(chǔ)電容器等的多個(gè)像素的陣列，而在驅(qū)動(dòng)電路區(qū)12中形成用于驅(qū)動(dòng)像素的驅(qū)動(dòng)器件。在結(jié)晶硅TFT LCD上，采用混合驅(qū)動(dòng)方式，而不是將所有驅(qū)動(dòng)器件形成在基板上，在混合驅(qū)動(dòng)方式中，將利用結(jié)晶硅TFT難以制造的諸如運(yùn)算放大器(OP放大器)或數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)的模擬電路用作單獨(dú)集成電路，而且將諸如多路轉(zhuǎn)換器的開關(guān)器件形成在基板上。
圖2是示出形成在用于LCD10的TFT板的像素區(qū)上的單元像素結(jié)構(gòu)的等效電路圖。每個(gè)單元像素分別包括數(shù)據(jù)總線(Vd)；選通總線(gatebus line)(Vg)；像素晶體管21，其柵極連接到選通總線，而其源極和漏極連接到選通總線和像素電極；存儲(chǔ)電容器22(Cst)，用于保持對(duì)像素晶體管21施加的信號(hào)的狀態(tài)，直到施加下一個(gè)信號(hào)；以及液晶注入單元23(CLC)，并聯(lián)連接到存儲(chǔ)電容器22。此時(shí)，存儲(chǔ)電容器22和液晶注入單元23分別連接到公共電極24(Vcom)。
對(duì)于將像素區(qū)和驅(qū)動(dòng)電路區(qū)同時(shí)形成在共同基板上的、用于LCD的結(jié)晶硅TFT板，為了有效驅(qū)動(dòng)諸如開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)器件，要求像素區(qū)具有低截止電流(Ioff)，即在不施加?xùn)艠O電壓的情況下流入像素晶體管的電流，而外圍區(qū)具有高導(dǎo)通電流(Ion)，即在施加?xùn)艠O電壓的情況下，流入薄膜晶體管的電流。參考圖2，特別是，如果像素晶體管21的截止電流高，則不能將對(duì)液晶注入單元23施加的驅(qū)動(dòng)電壓保持到下一個(gè)信號(hào)周期，因?yàn)樵诖鎯?chǔ)電容器22中累積的電荷被泄漏。因此，存在的問題是，明顯降低了顯示穩(wěn)定性和均勻性。
通過在玻璃基板上形成非晶硅層，然后利用固相晶化方法、激光晶化方法、直接淀積方法、快速熱退火方法等晶化非晶硅，制造用于結(jié)晶硅LCD的TFT板的薄膜晶體管。本發(fā)明的一個(gè)特征是，不是采用現(xiàn)有的晶化非晶硅的方法，而是采用一種利用金屬誘發(fā)橫向晶化(MILC)來晶化薄膜晶體管的有源層的方法。如果采用MILC方法，則其優(yōu)勢(shì)在于，與現(xiàn)有晶化方法相比，利用簡(jiǎn)單工藝以較低溫度同時(shí)在像素區(qū)和外圍區(qū)形成結(jié)晶硅TFT。然而，類似于利用另一種方法晶化的結(jié)晶硅，與非晶硅相比，利用MILC方法晶化的結(jié)晶硅具有高截止電流。實(shí)際上，為了保存在非選擇時(shí)段期間在像素區(qū)內(nèi)的各像素上累積的電信號(hào)而不發(fā)生任何損失，通常要求截止電流低于1E-11A。然而，利用MILC方法形成的結(jié)晶硅TFT具有良好的導(dǎo)通電流特性和糟糕的截止電流特性(即，截止電流較高)。因此，存在的另一個(gè)問題是，不能滿足像素區(qū)要求的薄膜晶體管特性。
因此，需要一種同時(shí)將結(jié)晶硅TFT有效形成在用于LCD的TFT板的像素區(qū)和驅(qū)動(dòng)電路區(qū)上，而且同時(shí)滿足像素區(qū)要求的低截止電流和驅(qū)動(dòng)電路區(qū)要求的高導(dǎo)通電流的結(jié)晶硅TFT板結(jié)構(gòu)及其制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出本發(fā)明。本發(fā)明的目的在于提供一種薄膜晶體管(TFT)板，其中利用金屬誘發(fā)橫向晶化(MILC)方法，分別在用于LCD或OELD的TFT板的像素區(qū)和驅(qū)動(dòng)電路區(qū)上同時(shí)形成包括結(jié)晶硅有源層的像素晶體管和驅(qū)動(dòng)晶體管，而且同時(shí)滿足像素區(qū)和驅(qū)動(dòng)電路區(qū)分別要求的截止電流特性和導(dǎo)通電流特性。


圖1是示出用于LCD的TFT板的區(qū)域位置的示意圖；圖2是示出位于用于LCD的TFT板上的單元像素結(jié)構(gòu)的等效電路圖；圖3a至3d是示出利用MILC方法制造薄膜晶體管的傳統(tǒng)方法的剖視圖；圖4是示出隨利用MILC方法制造的TFT中注入金屬偏移區(qū)的雜質(zhì)濃度變化的漏極電流的曲線圖；圖5a至5p是示出根據(jù)本發(fā)明制造用于LCD的結(jié)晶硅TFT板的制造方法的圖；以及圖6a和6b是示出位于用于OELD的TFT板上的單元像素結(jié)構(gòu)的等效電路圖。
具體實(shí)施例方式
以下將在解釋本發(fā)明的具體內(nèi)容之前，說明利用MILC方法形成結(jié)晶硅薄膜晶體管的過程。
通常，以如下方式構(gòu)造用于諸如LCD的顯示器中的薄膜晶體管，即，將硅淀積在由玻璃、石英等制造的透明基板上；在其上形成柵極和柵電極；將摻雜物注入到源極區(qū)和漏極區(qū)，并在退火過程中激活該摻雜物；然后，在其上形成絕緣層。通常，通過利用化學(xué)汽相淀積(CVD)方法、濺射方法等，在由玻璃制造的透明基板上淀積硅層，形成用于構(gòu)造薄膜晶體管的源極區(qū)、漏極區(qū)以及溝道的有源層。然而，利用諸如CVD的方法直接淀積在基板上的硅層是非晶硅層，因此，其電子遷移率低。因?yàn)椴捎帽∧ぞw管的顯示器要求的操作速度高，而且被小型化，所以提高了驅(qū)動(dòng)集成電路(IC)的集成度，而且降低了像素區(qū)的孔徑比。因此，需要同時(shí)形成驅(qū)動(dòng)電路和像素晶體管，而且需要通過提高硅層的電子遷移率來提高像素孔徑比。為此，所采用的技術(shù)是，通過利用對(duì)其進(jìn)行退火的方法晶化非晶硅層，來形成具有高電子遷移率的結(jié)晶硅層。
已經(jīng)建議了多種用于將非晶硅層晶化為薄膜晶體管的多晶硅層的方法。固相晶化(SPC)方法是一種在約600℃或者更低的溫度下，將非晶硅層退火幾個(gè)小時(shí)至幾十個(gè)小時(shí)的方法，該約600℃或者更低的溫度是用于形成基板的玻璃的轉(zhuǎn)變溫度。由于SPC方法要求硅層熱退火的時(shí)間周期長(zhǎng)，因此存在的問題是，其生產(chǎn)率低。此外，如果基板的面積大，則即使在600℃或者更低溫度的長(zhǎng)時(shí)間熱退火過程中，也會(huì)使基板變形。準(zhǔn)分子激光器晶化方法是利用準(zhǔn)分子激光束進(jìn)行照射來掃描硅層以在非常短時(shí)間周期內(nèi)在其局部產(chǎn)生高溫，從而瞬間晶化硅層的方法。ELC方法的技術(shù)難題在于，難以對(duì)激光束掃描過程進(jìn)行精確控制，而且一次只能制造一個(gè)基板。因此，存在的另一個(gè)問題在于，ELC方法的生產(chǎn)率比在退火爐內(nèi)成批處理幾個(gè)基板的情況下的生產(chǎn)率低。
為了克服用于晶化硅層的傳統(tǒng)方法的缺陷，利用了以下這種現(xiàn)象在使諸如鎳、金以及鋁的金屬接觸或者注入到非晶硅內(nèi)時(shí)，即使在約200℃的低溫下，仍可以導(dǎo)致非晶硅相變到多晶硅。這種現(xiàn)象被稱為金屬誘發(fā)晶化(MIC)。如果利用MIC現(xiàn)象制造薄膜晶體管，則在構(gòu)成薄膜晶體管的有源層的多晶硅內(nèi)保留任何金屬。因此，存在的問題是，特別是在薄膜晶體管的溝道上出現(xiàn)電流泄漏現(xiàn)象。最近，建議了一種利用金屬誘發(fā)橫向晶化(MILC)晶化硅層的方法，在金屬誘發(fā)橫向晶化方法中，在金屬與硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的硅化物連續(xù)、橫向擴(kuò)散時(shí)，連續(xù)導(dǎo)致硅晶化(S.W.Lee & S.K.Joo，IEEE Electron Device Letter，17(4)，p.160，1996)。已知鎳、鈀等是特別用于誘發(fā)MILC的金屬。在利用MILC晶化硅層的情況下，用于誘發(fā)硅晶化的金屬成分難以保留在通過MILC晶化的硅層內(nèi)，因?yàn)樵诠鑼拥木Щ瘮U(kuò)散時(shí)，含有金屬的硅化物界面橫向擴(kuò)散。因此，其優(yōu)點(diǎn)在于，諸如Ni和Pd的金屬不影響薄膜晶體管的有源層的電流泄漏特性以及其它操作特性。此外，利用MILC方法，即使在300℃至500℃的較低溫度下，仍可以誘發(fā)硅的晶化。因此，另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，可以使用退火爐，以便同時(shí)晶化幾片基板，又不破壞基板。此外，在利用MILC現(xiàn)象的情況下，即使在300℃至600℃的較低溫度下，仍可以誘發(fā)硅的晶化。因此，優(yōu)點(diǎn)在于，即使采用一般玻璃基板，仍可以利用退火爐同時(shí)晶化幾片基板，而不會(huì)破壞基板。
圖3a至3d是示出利用MIC和MILC現(xiàn)象對(duì)構(gòu)成TFT的硅層進(jìn)行晶化的傳統(tǒng)方法的剖視圖。如圖3a所示，將非晶硅層31淀積在其上形成了緩沖層(未示出)的絕緣層30上。然后，利用光刻法對(duì)非晶硅構(gòu)圖以形成有源層31。接著，利用通用方法將柵絕緣層32和柵電極33依次形成在有源層31上。如圖3b所示，在把柵電極33用作掩模的狀態(tài)下，通過將雜質(zhì)摻雜到整個(gè)基板內(nèi)，將源極區(qū)31S、溝道區(qū)31C以及漏極區(qū)31D形成在有源層31上。如圖3c所示，形成光致抗蝕劑34(PR)，以便覆蓋柵電極33和圍繞柵電極的源極區(qū)31S和漏極區(qū)31D的某些部分。然后，在光致抗蝕劑的整個(gè)表面以及基板上淀積金屬層35。如圖3d所示，去除光致抗蝕劑34，然后在300℃至600℃的溫度下，對(duì)整個(gè)基板進(jìn)行退火。這樣，利用MIC現(xiàn)象，可以對(duì)位于剩余金屬層35正下方的源極和漏極區(qū)36進(jìn)行晶化，而利用MILC現(xiàn)象，誘發(fā)位于柵電極正下方的源極和漏極區(qū)以及溝道區(qū)37的金屬偏移部分(metal-offset portion)的晶化，該MILC現(xiàn)象將由剩余金屬層35誘發(fā)。
在圖3a至3d中，形成光致抗蝕劑以在柵電極33的兩側(cè)覆蓋源極區(qū)31S和漏極區(qū)31D的原因是，如果對(duì)溝道區(qū)31C與源極區(qū)/漏極區(qū)31S、31D的邊界淀積金屬層，則MIC現(xiàn)象引入的金屬成分殘留在溝道區(qū)31C以及溝道區(qū)31C與源極區(qū)/漏極區(qū)31S、31D的邊界上，并因此可能降低溝道區(qū)的泄漏電流和操作特性。為了解決上述問題，在溝道區(qū)周圍形成金屬偏移區(qū)，從而防止用于誘發(fā)結(jié)晶的金屬被引入溝道區(qū)。由于根據(jù)其操作，剩余金屬成分對(duì)溝道區(qū)之外的源極區(qū)和漏極區(qū)的影響不大，所以利用MIC現(xiàn)象晶化與溝道區(qū)分離開約0.01至5μm的源極區(qū)和漏極區(qū)，而利用MILC現(xiàn)象僅使溝道區(qū)和金屬偏移區(qū)晶化，以便減少晶體管的有源層晶化所需的時(shí)間。
本發(fā)明具有的一個(gè)特征是，鑒于由圖3a到3d所示方法制造的結(jié)晶硅TFT中的漏電流(即晶體管的導(dǎo)通電流和截止電流)依據(jù)注入溝道區(qū)域周圍的雜質(zhì)的濃度而變化的現(xiàn)象，對(duì)注入溝道區(qū)域周圍的雜質(zhì)的濃度進(jìn)行控制以改善TFT板(特別是其像素區(qū)域)中的晶體管的截止電流特性。下面的表1顯示了依據(jù)被注入通過MILC結(jié)晶的薄膜晶體管的溝道區(qū)域中的雜質(zhì)的濃度而變化的截止電流和導(dǎo)通電流。
表1

(其測(cè)量條件是晶體管的寬度W＝10μm，晶體管的長(zhǎng)度L＝6μm，VD＝10V，Ion在柵極電壓VG＝20V時(shí)測(cè)量；Ioff在柵極電壓VG＝-5V時(shí)測(cè)量)由表1的結(jié)果繪制的曲線在圖4中顯示。從表1可以看出，如果注入溝道區(qū)域周圍的雜質(zhì)的濃度增加，漏極的導(dǎo)通電流和截止電流都增加。例如，如果注入溝道區(qū)域周圍的雜質(zhì)的濃度是5.00E12/cm2，截止電流和導(dǎo)通電流分別是1.00E-12A和8.00E-05A，并且導(dǎo)通電流與截止電流的比率是8.00E07。此時(shí)，可以看出，如果注入雜質(zhì)的濃度增加到3.00E15/cm2，截止電流和導(dǎo)通電流分別增加到5.00E-11A和5.00E-04A，并且導(dǎo)通電流與截止電流的比率減小到1.00E07。此外，可以看出，當(dāng)注入溝道區(qū)域周圍的雜質(zhì)的濃度增加時(shí)，截止電流的增加程度高于導(dǎo)通電流的增加程度。
如圖4所示，要求在LCD中使用的TFT板的像素區(qū)域形成的像素晶體管具有低于1E-11A的截止電流和高于1E-5A的導(dǎo)通電流。在形成薄膜晶體管中的源極和漏極的摻雜工藝中，通常把具有1E14/cm2或更高濃度的雜質(zhì)注入源區(qū)和漏區(qū)。從表1和圖4可以看出，具有該雜質(zhì)濃度的晶體管的導(dǎo)通電流高于1E-5A。因此，即使通過一個(gè)普通的摻雜工藝把雜質(zhì)注入溝道區(qū)域周圍，也能實(shí)現(xiàn)像素晶體管的導(dǎo)通電流特性。但是，要求像素晶體管中的截止電流低于1E-11A的閾值，以便在像素的非選擇時(shí)段期間維持所施加的電信號(hào)。可以看出，在作為注入雜質(zhì)的通常濃度的1E14/cm2或更高的范圍中，截止電流高于閾值。通常，如果LCD中使用的像素晶體管的截止電流高于1E-11A，則產(chǎn)生諸如閃爍或串?dāng)_的問題。因此，在使用MILC制造結(jié)晶硅TFT板時(shí)，在技術(shù)上需要把像素晶體管的截止電流保持為低于閾值。
從表1和圖4可以看出，如果注入通過MILC結(jié)晶的薄膜晶體管的溝道區(qū)域周圍的雜質(zhì)的濃度是1.00E14/cm2或更小，則漏極的截止電流被減小到低于閾值1.00E-11A。因此，一個(gè)用于把像素晶體管的截止電流維持為低于閾值的有力方案是把注入溝道區(qū)域周圍的雜質(zhì)的濃度保持為低于1.00E14/cm2。但是，在薄膜晶體管的制造工藝中使用的普通摻雜工藝中，存在的一個(gè)問題是，如果使用該普通工藝，則難以把雜質(zhì)的濃度保持為低于1.00E14/cm2，因?yàn)槿缟纤鲎⑷肓司哂?.00E14/cm2或更高濃度的雜質(zhì)。為了解決該問題，本發(fā)明的特征在于，在晶體管的溝道區(qū)域周圍形成一個(gè)低濃度摻雜區(qū)域(例如一個(gè)LDD(輕摻雜)區(qū)域)，在該區(qū)域中摻雜了低于其它有源層區(qū)域的濃度的雜質(zhì)，使得在該區(qū)域的雜質(zhì)的濃度保持為低于1.00E14/cm2。下面將參考優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的在TFT板中的像素晶體管和驅(qū)動(dòng)晶體管的溝道區(qū)域周圍形成低濃度摻雜區(qū)域的方法。
圖5a至5p是顯示根據(jù)本發(fā)明利用MILC方法在TFT板上同時(shí)形成像素晶體管和驅(qū)動(dòng)晶體管的過程。盡管以下將說明在像素區(qū)上形成一個(gè)像素晶體管和一個(gè)存儲(chǔ)電容器，而在驅(qū)動(dòng)電路區(qū)上形成CMOS晶體管的例子，但是，顯然，本發(fā)明并不局限于此。根據(jù)本發(fā)明，例如，可以在像素區(qū)形成兩個(gè)或者更多個(gè)TFT，而且可以在驅(qū)動(dòng)區(qū)形成P-MOS、N-MOS、CMOS或者它們的組合。此外，盡管在優(yōu)選實(shí)施例中說明了將像素晶體管的硅層和存儲(chǔ)電容器互相連接在一起的情況，但是，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練技術(shù)人員顯而易見，不必將像素晶體管的硅層與存儲(chǔ)電容器互相物理連接在一起，可以對(duì)它們進(jìn)行配置以將它們互相電連接在一起。不僅如此，盡管在優(yōu)選實(shí)施例中對(duì)由結(jié)晶硅形成存儲(chǔ)電容器的電極的情況進(jìn)行了說明，但是，諸如金屬層的其它層可以代替電極。此外，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練技術(shù)人員顯而易見，可以利用不同于柵絕緣層的材料構(gòu)成的層，例如中間絕緣層來形成存儲(chǔ)電容器的介質(zhì)層。
圖5a是示出將用于防止污染物從基板50擴(kuò)散的屏蔽層51形成到基板50上的情況下的剖視圖。在此，基板50由諸如非堿性玻璃、石英、氧化硅等的透明絕緣材料制成。通過利用諸如等離子增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積(PECVD)方法、低壓化學(xué)汽相淀積(LPCVD)方法、大氣壓化學(xué)汽相淀積(APCVD)方法或電子回旋諧振化學(xué)汽相淀積(ECR-CVD)方法的淀積方法，或者濺射方法，在約600℃或者更低的溫度下淀積300至10,000厚度，更優(yōu)選淀積500至3,000厚度的氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiNx)、氮氧化硅(SiOxNy)或者它們的復(fù)合材料，形成屏蔽層51。
如圖5b所示，將構(gòu)成薄膜晶體管的有源層的非晶硅層52(a-Si)形成在屏蔽層51上。通過利用PECVD、LPCVD或者濺射方法，淀積100至3,000厚度，更優(yōu)選淀積500至1,000厚度的非晶硅，形成非晶硅層52。接著，為了如圖5c所示在像素區(qū)形成N-MOS或P-MOS而在驅(qū)動(dòng)電路區(qū)形成用作驅(qū)動(dòng)器件的CMOS，采用使用蝕刻氣體等離子體的干蝕刻方法，利用采用光刻法形成的圖形，對(duì)非晶硅層構(gòu)圖。在圖5b中，所示的像素區(qū)和驅(qū)動(dòng)電路區(qū)互相鄰接。然而，在實(shí)際使用的基板上，在像素區(qū)形成多個(gè)單元像素的陣列，并與該單元像素陣列間隔一定距離形成驅(qū)動(dòng)電路。同時(shí)，應(yīng)該注意，為了說明同時(shí)形成像素晶體管和驅(qū)動(dòng)晶體管的方法，在該圖中，所示的一個(gè)單元像素區(qū)與一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路區(qū)互相連接在一起。在優(yōu)選實(shí)施例中，在像素區(qū)中形成一個(gè)用于形成N-MOS或P-MOS的非晶硅島52P，而在驅(qū)動(dòng)電路區(qū)中形成用于形成CMOS的兩個(gè)非晶硅島52D。盡管在優(yōu)選實(shí)施例中對(duì)在驅(qū)動(dòng)電路區(qū)形成CMOS的例子進(jìn)行了說明，但是在需要時(shí)，可以在驅(qū)動(dòng)電路區(qū)形成包括N-MOS、P-MOS、CMOS或者它們的組合的各種驅(qū)動(dòng)電路。
在構(gòu)圖非晶硅52后，如圖5c所示，形成將用于形成柵絕緣層的絕緣層53和將用于形成柵電極的金屬層54。通過利用諸如PECVD、LPCVD、APCVD或者ECR CVD的淀積方法，淀積300至3,000厚度，優(yōu)選淀積500至1,000厚度的氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiNx)、氮氧化硅(SiOxNy)或者它們的復(fù)合層，來形成絕緣層53。此外，通過利用諸如濺射、蒸發(fā)、PECVD、LPCVD、APCVD或者ECR CVD的方法，在絕緣層53上淀積1,000至8,000厚度，優(yōu)選淀積2,000至4,000厚度的諸如摻雜多晶硅的金屬材料或?qū)щ姴牧?，來形成柵金屬?4。
圖5d和5e示出在利用光刻法，在位于將形成像素晶體管的非晶硅島52P和將形成驅(qū)動(dòng)晶體管的非晶硅島52D之上的柵金屬層54上，形成光致抗蝕劑圖形55后，利用濕蝕刻方法或干蝕刻方法形成柵電極56和電容器電極57的方法。如圖所示，在像素區(qū)形成3個(gè)電極，在位于驅(qū)動(dòng)電路區(qū)左側(cè)的非晶硅島52D之上形成一個(gè)柵電極，并且利用光致抗蝕劑(PR)覆蓋位于驅(qū)動(dòng)電路區(qū)右側(cè)的非晶硅島區(qū)的整個(gè)表面，以形成CMOS。形成在像素區(qū)上的3個(gè)電極中的兩個(gè)左側(cè)電極56用于構(gòu)成像素晶體管的雙柵電極，而另一個(gè)右側(cè)電極57用作與像素晶體管相連的存儲(chǔ)電容器的電極。在優(yōu)選實(shí)施例中，在像素晶體管內(nèi)形成雙柵電極的原因是，可以進(jìn)一步降低截止電流，因?yàn)樵谑褂枚鄠€(gè)柵極時(shí)，源極區(qū)與漏極區(qū)之間的結(jié)被擴(kuò)展，而且對(duì)該結(jié)施加的電場(chǎng)強(qiáng)度被弱化。盡管在本實(shí)施例中顯示了僅在像素晶體管內(nèi)形成兩個(gè)柵極的結(jié)構(gòu)，但是，應(yīng)該注意，可以使用多于或少于兩個(gè)的柵極，并且甚至可以在驅(qū)動(dòng)晶體管內(nèi)使用多于兩個(gè)柵極。
如圖5e所示，通過以預(yù)定距離a向構(gòu)圖光致抗蝕劑內(nèi)過蝕刻?hào)烹姌O56，所配置的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例具有底切結(jié)構(gòu)。如下所述，過蝕刻?hào)烹姌O層，以便圍繞位于晶體管的柵電極下面的溝道區(qū)形成LDD(輕摻雜漏極)區(qū)。
圖5f示出通過利用構(gòu)圖光致抗蝕劑作為掩模，各向同性蝕刻絕緣層53，形成柵絕緣層58和電容器的介質(zhì)層59。由于如上所述根據(jù)光致抗蝕劑過蝕刻?hào)烹姌O，所以所形成的柵絕緣層58和介質(zhì)層59的寬度大于柵電極56和電容器電極57的寬度，如圖5f所示。
圖5g示出在去除了光致抗蝕劑的狀態(tài)下，利用柵電極作為掩模摻雜雜質(zhì)的過程。首先，利用低能量，在像素晶體管和光致抗蝕劑未覆蓋的左側(cè)驅(qū)動(dòng)晶體管之上摻雜高濃度雜質(zhì)。例如，如果如圖所示制造N-MOSTFT，則利用離子簇射摻雜方法(ion shower doping)或離子注入摻雜方法，采用10至100KeV(優(yōu)選為10至30KeV)的能量，以約1E14至1E22/cm3(優(yōu)選為1E15至1E21/cm3)的劑量，摻雜諸如PH3、P、或者As的摻雜物。另一方面，如果制造P-MOS TFT，則利用10至70KeV(優(yōu)選為10至30KeV)的能量，以約1E13至1E22/cm3(優(yōu)選為1E14至1E21/cm3)的劑量，摻雜諸如B2H6、B、或者BH3的摻雜物。圖5g示出為了說明目的注入N型雜質(zhì)的過程。由于利用低能量摻雜高濃度雜質(zhì)，所以它不通過柵絕緣層。因此，在僅將雜質(zhì)注入未被柵絕緣層覆蓋的區(qū)域的狀態(tài)下，形成薄膜晶體管的源極區(qū)和漏極區(qū)。根據(jù)本發(fā)明，由于像素晶體管內(nèi)的柵絕緣層比柵電極寬，而且還用于防止利用低能量以高濃度摻雜的雜質(zhì)被注入硅層，所以可以圍繞溝道區(qū)形成低雜質(zhì)濃度的低濃度摻雜區(qū)。此外，柵絕緣層還用于圍繞溝道區(qū)形成金屬偏移區(qū)，之后對(duì)此進(jìn)行說明。
在進(jìn)行低能高濃度摻雜后，進(jìn)行高能低濃度摻雜。此時(shí)，如果將制造N-MOS TFT，則以這樣的方式進(jìn)行高能低濃度摻雜，即，利用離子簇射摻雜方法、離子注入方法或者其它離子注入方法，采用50至150KeV的能量摻雜1E11至1E20/cm3劑量的諸如PH3、P和As的摻雜物。另一方面，如果制造P-MOS TFT，則以這樣的方式進(jìn)行高能低濃度摻雜，即利用20至100KeV的能量摻雜1E11至1E20/cm3劑量的諸如B2H6、B以及BH3的摻雜物。由于利用足以使低濃度雜質(zhì)通過柵絕緣層的能量級(jí)進(jìn)行低濃度摻雜，所以在被柵絕緣層覆蓋的柵電極驅(qū)動(dòng)電路上形成以低濃度摻雜的低濃度摻雜區(qū)60。如上所述，如果控制以高能摻雜的雜質(zhì)劑量，被注入低濃度摻雜區(qū)的雜質(zhì)的濃度可以被控制為1E14/cm2或更小。
盡管已經(jīng)對(duì)先進(jìn)行低能高濃度摻雜，然后進(jìn)行高能低濃度摻雜進(jìn)行了說明，但是，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練技術(shù)人員顯而易見的是，可以改變摻雜順序。同時(shí)，如果利用高能注入高濃度雜質(zhì)，則高濃度雜質(zhì)通過柵絕緣層注入硅層。因此，不圍繞溝道形成低濃度摻雜區(qū)。此外，如果從上述過程中省略高能低濃度摻雜過程，則可以不在低濃度摻雜區(qū)，而在薄膜晶體管的驅(qū)動(dòng)電路區(qū)形成不注入雜質(zhì)的偏移結(jié)(offsetjunction)。此外，為了形成低濃度摻雜區(qū)，可以采用低能高濃度摻雜方法，而不采用高能低濃度摻雜方法。在這種情況下，控制摻雜能量，以便將大多數(shù)雜質(zhì)限制在絕緣層內(nèi)，而且可以僅將部分雜質(zhì)注入硅層。
如果在鄰近溝道的漏極區(qū)形成低濃度摻雜區(qū)或偏移結(jié)，則可以降低晶體管的截止電流，而且還可以使其它電特性穩(wěn)定。為了實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)勢(shì)效果，最好使低濃度摻雜區(qū)或偏移結(jié)的寬度為1,000至20,000，優(yōu)選為5,000至20,000。將注入低濃度摻雜區(qū)的雜質(zhì)的濃度控制為1E14/cm2或更低以便將像素晶體管的截止電流降低到1E-11A或者更低。在優(yōu)選實(shí)施例中，在像素晶體管和驅(qū)動(dòng)晶體管上形成低濃度摻雜區(qū)。然而，應(yīng)該注意，可以不將低濃度摻雜區(qū)形成在驅(qū)動(dòng)晶體管上，因?yàn)榕c像素晶體管相比，精確限制驅(qū)動(dòng)晶體管內(nèi)的截止電流就顯得不太必要。
完成圖5g所示的過程后，為了在CMOS晶體管的一側(cè)形成P型晶體管，在如圖5h所示光致抗蝕劑(PR)覆蓋整個(gè)像素區(qū)以及位于形成在驅(qū)動(dòng)區(qū)中的CMOS晶體管另一側(cè)的一個(gè)晶體管(在優(yōu)選實(shí)施例中為N型晶體管)的狀態(tài)下，利用參考圖5d到5f說明的同樣方法，形成柵絕緣層58和柵電極56。盡管在優(yōu)選實(shí)施例中對(duì)為了形成驅(qū)動(dòng)區(qū)的CMOS晶體管，首先形成N型晶體管，然后形成P型晶體管的情況進(jìn)行了說明，但是，顯然，可以改變形成各晶體管的順序。如圖5i所示，深蝕刻位于柵電極之上的光致抗蝕劑，以使光致抗蝕劑的寬度幾乎等于柵電極的寬度。
參考圖5j，在如圖5i所示構(gòu)圖位于一側(cè)的CMOS晶體管(即P型晶體管)的柵絕緣薄膜和柵電極后，以參考圖5g說明的同樣方式，首先利用低能以高濃度注入與構(gòu)成CMOS晶體管的其它晶體管相反極性(即P型)的雜質(zhì)，然后利用高能以低濃度注入該雜質(zhì)。如上所述，利用高能以低濃度摻雜的雜質(zhì)通過柵絕緣層注入硅層，因此，圍繞P型晶體管的溝道區(qū)形成低濃度摻雜區(qū)。當(dāng)然，可以改變進(jìn)行低能高濃度摻雜和高能低濃度摻雜的順序。此外，通過省略高能摻雜過程，可以不圍繞低濃度摻雜區(qū)，而圍繞溝道形成偏移結(jié)。盡管在優(yōu)選實(shí)施例中對(duì)在像素晶體管和驅(qū)動(dòng)晶體管上形成低濃度摻雜區(qū)進(jìn)行了說明，但是，應(yīng)該注意，可以不在驅(qū)動(dòng)晶體管上形成低濃度摻雜區(qū)，因?yàn)轵?qū)動(dòng)晶體管不要求截止電流特性達(dá)到像素晶體管要求的程度。
圖5k示出在摻雜過程中被用作掩模的光致抗蝕劑被去除的狀態(tài)，而圖5l示出從基板上的整個(gè)像素區(qū)和驅(qū)動(dòng)區(qū)上去除光致抗蝕劑，然后涂覆用于誘發(fā)MILC的金屬以晶化構(gòu)成晶體管的有源層的非晶硅的過程。用于誘發(fā)非晶硅內(nèi)的MILC現(xiàn)象的金屬可以優(yōu)選包括鎳(Ni)或鈀(Pd)。此外，還可以使用Ti、Ag、Au、Al、Sn、Sb、Cu、Co、Cr、Mo、Tr、Ru、Rh、Cd、Pt等。在優(yōu)選實(shí)施例中，Ni用作誘發(fā)MILC的金屬?？梢岳脼R射方法、蒸發(fā)方法、PECVD或者離子注入方法，將諸如Ni或Pd的用于誘發(fā)MILC的金屬涂覆到有源層上。但是，通常采用濺射方法。此時(shí)，可以在足以誘發(fā)非晶硅層的MILC的范圍內(nèi)，即，約1至10,000，優(yōu)選為10至200范圍內(nèi)，任意選擇涂覆金屬層的厚度。
如圖5l所示，在基板上圍繞每個(gè)晶體管的溝道區(qū)形成不在其上淀積用于誘發(fā)MILC的金屬的金屬偏移區(qū)61，因?yàn)闁沤^緣層覆蓋溝道區(qū)周圍。正如參考圖3a至3d所述，金屬偏移區(qū)61用于防止金屬成分在溝道區(qū)產(chǎn)生電流泄漏而且防止降低操作特性，其中利用在其上直接淀積了諸如Ni的用于誘發(fā)MILC的金屬的區(qū)域內(nèi)發(fā)生的MIC現(xiàn)象，該金屬成分被引入到硅層內(nèi)。在優(yōu)選實(shí)施例中，已經(jīng)被構(gòu)圖為其寬度比柵電極寬的柵絕緣層用于圍繞溝道區(qū)同時(shí)形成低濃度摻雜區(qū)和金屬偏移區(qū)。因此，在同一個(gè)區(qū)域形成低濃度摻雜區(qū)60和金屬偏移區(qū)61。盡管在優(yōu)選實(shí)施例中對(duì)利用構(gòu)圖柵絕緣層形成低濃度摻雜區(qū)和金屬偏移區(qū)進(jìn)行了說明，但是，應(yīng)該注意，還可以利用在涂覆用于誘發(fā)MILC的金屬之前形成的光致抗蝕劑掩模來形成金屬偏移區(qū)，如圖3所示。因此，低濃度摻雜區(qū)和金屬偏移區(qū)不必互相重疊在同一個(gè)區(qū)域上，而且可以將低濃度摻雜區(qū)形成在部分金屬偏移區(qū)上，反之亦然。
在將Ni涂覆到位于像素區(qū)和驅(qū)動(dòng)區(qū)中的晶體管上后，進(jìn)行用于晶化晶體管的有源層的退火過程，如圖5m所示。根據(jù)可以對(duì)非晶硅誘發(fā)MILC現(xiàn)象的任何給定方法進(jìn)行晶化—退火處理過程。例如，該方法可以包括快速熱退火(RTA)方法，其中利用鎢鹵或氙弧加熱燈，在幾秒至幾分鐘的短時(shí)間周期內(nèi)以約500至1200℃的溫度，加熱有源層；或者ELC方法，其中利用準(zhǔn)分子激光束，在非常短的時(shí)間周期內(nèi)加熱有源層。在優(yōu)選實(shí)施例中，優(yōu)選以400℃至600℃的溫度在退火爐內(nèi)使硅晶化0.1至50小時(shí)，更優(yōu)選為0.5至20小時(shí)。由于在退火爐內(nèi)晶化非晶硅的溫度低于玻璃基板的玻璃轉(zhuǎn)變溫度，所以可以防止基板變形，或者防止破壞基板。此外，由于可以在退火爐內(nèi)同時(shí)對(duì)許多基板進(jìn)行退火，所以可以批量處理基板。因此，可以提高生產(chǎn)率。利用MIC現(xiàn)象，對(duì)通過退火過程直接施加了用于誘發(fā)MILC的金屬的非晶硅區(qū)進(jìn)行晶化，而利用從施加了金屬的區(qū)域擴(kuò)散的MILC現(xiàn)象，對(duì)未施加金屬的部分進(jìn)行晶化。此外，根據(jù)本發(fā)明，可以在一個(gè)處理過程中對(duì)有源層和摻雜物進(jìn)行晶化，因?yàn)槔糜糜谡T發(fā)MILC的金屬對(duì)非晶硅進(jìn)行晶化的退火條件類似于對(duì)注入有源層的摻雜物進(jìn)行激活的退火條件。
通過退火過程同時(shí)對(duì)連接到像素晶體管的漏極并形成在像素晶體管的橫向側(cè)的、存儲(chǔ)電容器區(qū)內(nèi)的非晶硅層進(jìn)行晶化。本發(fā)明的一個(gè)特征是，利用同一個(gè)處理過程，同時(shí)形成存儲(chǔ)電容器和像素晶體管以具有同樣的結(jié)構(gòu)。該存儲(chǔ)電容器具有良好的靜態(tài)電容和靜態(tài)特性，因?yàn)樗渲玫拇鎯?chǔ)電容器具有這樣的結(jié)構(gòu)，即由與像素晶體管的柵絕緣層相同的材料構(gòu)成的介質(zhì)層59設(shè)置在具有良好電子遷移率的結(jié)晶硅層52P與由與柵電極相同材料構(gòu)成的電容器電極57之間。
如圖5n所示，對(duì)基板的像素區(qū)和驅(qū)動(dòng)區(qū)上的晶體管的有源層進(jìn)行晶化后，形成中間絕緣層62。通過利用諸如PECVD、LPCVD、APCVD、ECR CVD的淀積方法或者濺射方法，淀積1,000至15,000厚，更優(yōu)選3,000至7,000厚的氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或者它們的復(fù)合層，形成中間絕緣層62。
圖5o示出形成接觸電極63的狀態(tài)。參考圖5o，通過將利用光刻法形成的圖形用作掩模，濕蝕刻或干蝕刻中間絕緣層，以形成接觸孔。然后，形成用于將晶體管的源極、漏極以及柵極連接到外部電路的接觸電極63。通過利用濺射、蒸發(fā)、CVD方法等，在整個(gè)中間絕緣層上淀積500至10,000厚，更優(yōu)選2,000至6,000厚的諸如摻雜多晶硅的金屬或?qū)щ姴牧希缓?，利用干蝕刻方法或濕蝕刻方法，將該金屬或?qū)щ姴牧蠘?gòu)圖為要求的形狀，來形成接觸電極63。
此后，根據(jù)通用方法，形成并構(gòu)圖用于覆蓋接觸電極的絕緣膜64。在像素晶體管區(qū)形成用于對(duì)LCD單元像素上的液晶施加電場(chǎng)的像素電極65。這樣，完成了用于LCD的TFT板，如圖5p所示。根據(jù)上述處理過程，利用MILC方法，在LCD基板的像素區(qū)形成具有兩個(gè)柵電極的結(jié)晶像素晶體管和連接到該像素晶體管的存儲(chǔ)電容器，并且利用低溫處理過程，在驅(qū)動(dòng)區(qū)同時(shí)形成諸如CMOS的結(jié)晶驅(qū)動(dòng)晶體管。
以上針對(duì)用于LCD的TFT板，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明。但是，應(yīng)該注意，本發(fā)明原理可以應(yīng)用于OELD的TFT板，而無需任何實(shí)質(zhì)修改或者變更。
圖6a示出形成在用于電壓驅(qū)動(dòng)型OELD的TFT板的像素區(qū)中的單元像素的等效電路實(shí)例。每個(gè)單元像素分別包括數(shù)據(jù)總線(Vd)、選通總線(Vg)以及尋址(開關(guān))TFT71，該尋址TFT71的柵極連接到選通總線，而其源極和漏極連接到數(shù)據(jù)總線。此外，尋址TFT71的漏極并聯(lián)到存儲(chǔ)電容器72和像素驅(qū)動(dòng)TFT73的柵極，存儲(chǔ)電容器72用于保持對(duì)尋址TFT71施加的信號(hào)的狀態(tài)，直到施加下一個(gè)信號(hào)，像素驅(qū)動(dòng)TFT73用于接收基準(zhǔn)電壓(Vdd)以輸出有機(jī)電致發(fā)光材料的驅(qū)動(dòng)電壓(Vc)。對(duì)于TFT LCD，在單元像素內(nèi)僅使用一個(gè)像素TFT將電壓施加到像素電極，因?yàn)門FT LCD不自發(fā)光。然而，對(duì)于OELD，因?yàn)镺ELD不能僅利用數(shù)據(jù)信號(hào)電壓就獲得足以誘發(fā)有機(jī)電致發(fā)光材料發(fā)光現(xiàn)象的預(yù)定電壓電平，所以要附加使用像素驅(qū)動(dòng)TFT73，用于接收作為柵極信號(hào)的尋址TFT71的輸出。
圖6b示出形成在用于電流驅(qū)動(dòng)型OELD的TFT板的像素區(qū)中的單元像素的等效電路圖的例子。在用于電流驅(qū)動(dòng)型OELD的TFT板的單元像素中形成兩個(gè)尋址TFT74、75、兩個(gè)像素驅(qū)動(dòng)TFT77、78、和一個(gè)存儲(chǔ)電容器76。利用從第一選通總線(Vg1)獲得的信號(hào)，導(dǎo)通第一尋址TFT74以從數(shù)據(jù)總線(Vd)接收信號(hào)。利用從第二選通總線(Vg2)獲得的信號(hào)，導(dǎo)通第二尋址TFT75以將第一尋址TFT74的輸出送到像素驅(qū)動(dòng)TFT77、78的柵極以及存儲(chǔ)電容器76。如果第一尋址TFT74和第二尋址TFT75被導(dǎo)通，則在存儲(chǔ)電容器76中累積電荷，進(jìn)而產(chǎn)生電壓。然后，將驅(qū)動(dòng)電壓施加到第一和第二像素驅(qū)動(dòng)TFT77、78的柵極。即使第二尋址TFT75被截止，對(duì)存儲(chǔ)電容器施加的電壓仍保持像素驅(qū)動(dòng)晶體管77、78處于導(dǎo)通狀態(tài)，直到下一個(gè)信號(hào)周期，因此可以持續(xù)將驅(qū)動(dòng)電流送到OELD的單元像素。
對(duì)于在公共基板上同時(shí)形成像素區(qū)和外圍區(qū)的OELD的結(jié)晶硅TFT板，要求像素區(qū)具有低截止電流(Ioff)，即，在不施加?xùn)艠O電壓的狀態(tài)下，流入像素晶體管的電流(以下應(yīng)該認(rèn)為OELD的像素晶體管包括尋址TFT和像素驅(qū)動(dòng)TFT，除非指出相反的意思。)，而外圍區(qū)具有高導(dǎo)通電流(Ion)，即，在施加?xùn)艠O電壓的狀態(tài)下，流入薄膜晶體管的電流，以有效驅(qū)動(dòng)諸如開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)器件。對(duì)于用于OELD的TFT板，用于直接將電流送到存儲(chǔ)電容器的薄膜晶體管的截止電流應(yīng)該優(yōu)選低于1E-11A，具體地說，就象在圖2a所示的尋址TFT71和圖2b所示的第二尋址TFT75中那樣。如果尋址TFT的截止電流大于1E-11A，則即使分別施加圖2a所示的尋址TFT71的輸出和圖2b所示的第二尋址TFT75的輸出以在存儲(chǔ)電容器72、76中產(chǎn)生電勢(shì)，仍不能使累積電荷保持到下一個(gè)信號(hào)周期。因此，存在的問題是，不能保持對(duì)像素驅(qū)動(dòng)TFT施加的電勢(shì)，并因此也不能使像素驅(qū)動(dòng)TFT保持導(dǎo)通狀態(tài)。
然而，如上所述，利用MILC方法晶化的多晶硅TFT具有較高的截止電流，盡管它具有良好的導(dǎo)通電流特性。根據(jù)本發(fā)明原理，通過在像素晶體管中形成LDD區(qū)，可以解決該問題。具體地說，通過僅在直接將電流送到像素區(qū)中的存儲(chǔ)電容器的尋址TFT中設(shè)置LDD區(qū)，可以解決用于OELD的TFT板的截止電流問題。然后，尋址TFT可以在信號(hào)周期內(nèi)保持存儲(chǔ)電容器中產(chǎn)生的電壓。利用圖5a至5o所示的處理過程，可以制造用于OELD的TFT板。盡管在這些圖中僅示出一個(gè)像素TFT，但是，可以以這些圖所示的同樣方式，在像素區(qū)內(nèi)形成其它像素晶體管。
在上述處理過程中，將用于誘發(fā)低溫晶化的Ni涂覆到非晶硅層上，然后，進(jìn)行熱處理以誘發(fā)非晶硅層的晶化。在本發(fā)明范圍內(nèi)，在以200-700℃范圍內(nèi)的溫度加熱基底時(shí)，可以將Ni涂覆到非晶硅層上。然后，在淀積過程中，涂覆到非晶硅上的Ni與硅發(fā)生反應(yīng)以產(chǎn)生金屬硅化物。同時(shí)，淀積到柵極氧化物層上的Ni和柵極金屬保持金屬狀態(tài)。在隨后進(jìn)行的晶化熱處理過程之前或在此期間，形成在非晶硅表面上的金屬硅化物在暴露在空氣中時(shí)不被氧化。因此，可以避免因?yàn)榫ЩT發(fā)金屬的氧化而導(dǎo)致的硅晶化質(zhì)量下降問題。同時(shí)，利用傳統(tǒng)蝕刻方法，可以選擇性地去除淀積在其它部分上的Ni，因?yàn)樗３纸饘贍顟B(tài)。
通過在淀積Ni層之后，立即進(jìn)行蝕刻，可以形成非常薄、非常均勻的Ni層。在硅上淀積Ni層時(shí)，通過與硅發(fā)生反應(yīng)，而形成一層非常薄的硅化鎳層。在蝕刻過程中，去除那些未形成硅化鎳的過量Ni。此時(shí)，完全去除淀積在諸如柵電極和基板的其它部分上的Ni層。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，厚度約為1的非常薄的硅化鎳足以造成非晶硅層的MILC。在蝕刻過程中使用的蝕刻劑應(yīng)該具有在硅化鎳與金屬Ni之間的選擇性。例如，氯化鐵、1HNO3/5HCl、150CH3COOH/50HNO3/3HCl可以用作蝕刻劑。利用這種方法，將殘留在硅內(nèi)的MILC源金屬(即，Ni)的副作用降低到最小。
此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行熱處理之前，在將特定數(shù)量的硼注入非晶硅時(shí)，可以顯著改善利用MILC獲得的晶化速度和晶化質(zhì)量，例如晶粒大小和晶體的均勻性。因此，即使在制造N型TFT時(shí)，在注入N型雜質(zhì)之前或之后，最好也將硼注入至少一部分非晶硅層。能有效提高M(jìn)ILC的晶化速度和質(zhì)量的硼濃度的范圍是高于1×1013/cm2。
盡管參考優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但是它僅是本發(fā)明的例子，不應(yīng)將它理解為是對(duì)本發(fā)明技術(shù)范圍的限制。顯然，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練技術(shù)人員，可以在本發(fā)明范圍內(nèi)，可以以各種方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改和變更。
例如，盡管在優(yōu)選實(shí)施例中對(duì)在像素晶體管內(nèi)形成兩個(gè)柵電極的情況進(jìn)行了說明，但是，應(yīng)該注意，在本發(fā)明范圍內(nèi)，在需要時(shí)，可以形成更多個(gè)柵電極。此外，盡管對(duì)在驅(qū)動(dòng)區(qū)內(nèi)形成CMOS的情況進(jìn)行了說明，可以在驅(qū)動(dòng)區(qū)內(nèi)形成包括諸如P-MOS、N-MOS和CMOS或者它們的組合的各種類型薄膜晶體管的驅(qū)動(dòng)電路。此外，盡管在優(yōu)選實(shí)施例中對(duì)在驅(qū)動(dòng)晶體管內(nèi)形成一個(gè)柵電極的情況進(jìn)行了說明，但是可以在其內(nèi)形成兩個(gè)或者更多個(gè)柵電極。此外，盡管對(duì)分別形成N-TFT和P-TFT的柵極圖形，并將雜質(zhì)分別注入N-TFT和P-TFT的情況進(jìn)行了說明，但是，應(yīng)該注意，可以同時(shí)形成柵極圖形，并以這樣的方式形成N-TFT和P-TFT，即，在將N-TFT雜質(zhì)注入其內(nèi)時(shí)，利用光致抗蝕劑等掩蔽P-TFT區(qū)，而且在將N-TFT雜質(zhì)注入其內(nèi)時(shí)，利用光致抗蝕劑掩蔽N-TFT區(qū)。當(dāng)然，顯然，如果僅利用一種類型的TFT形成諸如像素晶體管和驅(qū)動(dòng)晶體管的所有TFT，則不需要附加的掩蔽過程。此外，盡管以上對(duì)利用結(jié)晶硅形成存儲(chǔ)電容器的電極的情況進(jìn)行了說明，但是可以利用諸如金屬層的其它層代替電極。而且，顯然，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練技術(shù)人員，可以利用不同于柵絕緣層材料的材料構(gòu)成的層，例如中間絕緣層形成存儲(chǔ)電容器的介質(zhì)層。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，其優(yōu)點(diǎn)在于，利用MILC、在不破壞用于諸如LCD或OELD的顯示設(shè)備的基板的低溫下，同時(shí)形成像素晶體管、存儲(chǔ)電容器以及驅(qū)動(dòng)器件。此外，由于在本發(fā)明的TFT板中的像素晶體管和驅(qū)動(dòng)晶體管的溝道區(qū)周圍形成低濃度摻雜區(qū)和金屬偏移區(qū)，得到的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，可以實(shí)現(xiàn)LCD和OELD的像素晶體管和驅(qū)動(dòng)器件中所需的導(dǎo)通電流特性，特別是，可以有效地把像素晶體管的截止電流降低到所需電平以下。
權(quán)利要求
1.一種用于TFT LCD或OELD的結(jié)晶硅薄膜晶體管(TFT)板，該薄膜晶體管板包括透明基板，包括具有多個(gè)單元像素的像素區(qū)和驅(qū)動(dòng)電路區(qū)；至少一個(gè)像素晶體管，形成在基板中的像素區(qū)的每個(gè)單元像素上，而且分別包括結(jié)晶硅有源層、柵絕緣層以及柵電極，所述有源層利用金屬誘發(fā)橫向晶化(MILC)方法被晶化；存儲(chǔ)電容器，形成在基板的每個(gè)單元像素上；以及多個(gè)驅(qū)動(dòng)晶體管，形成在基板的驅(qū)動(dòng)電路區(qū)中，而且分別包括利用MILC方法晶化的結(jié)晶硅有源層、柵絕緣層以及柵電極，其中在至少一個(gè)像素晶體管的溝道區(qū)周圍形成被注入低濃度雜質(zhì)的的低濃度摻雜區(qū)或未被注入雜質(zhì)的偏移結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TFT板，其中低濃度摻雜區(qū)在像素晶體管的柵絕緣層之下形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TFT板，其中低濃度摻雜區(qū)的寬度是1,000到20,000。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TFT板，其中被注入低濃度摻雜區(qū)的雜質(zhì)的濃度是1E14/cm2或更低。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TFT板，其中在像素晶體管的溝道區(qū)周圍形成有金屬偏移區(qū)，該金屬偏移區(qū)未被添加用于誘發(fā)MILC的金屬材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TFT板，其中在驅(qū)動(dòng)晶體管處也形成有低濃度摻雜區(qū)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TFT板，其中在像素晶體管中形成兩個(gè)或更多個(gè)柵電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TFT板，其中透明基板是玻璃基板。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TFT板，其中存儲(chǔ)電容器包括通過MILC結(jié)晶的結(jié)晶硅層和依次形成在結(jié)晶硅層上的介質(zhì)層和電容器電極，像素晶體管的結(jié)晶硅層和存儲(chǔ)電容器的結(jié)晶硅層相互連接，由相同材料同時(shí)形成像素晶體管的柵絕緣層和電容器的介質(zhì)層，并且由相同材料同時(shí)形成像素晶體管的柵電極和電容器電極。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TFT板，其中像素晶體管包括N-MOS或P-MOS，而驅(qū)動(dòng)晶體管包括CMOS。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TFT板，其中像素晶體管中的柵絕緣層至少比柵電極寬，并且通過使用柵絕緣層作為掩模進(jìn)行低能高濃度摻雜和使用柵電極作為掩模進(jìn)行高能低濃度摻雜，來形成低濃度摻雜區(qū)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TFT板，其中通過把用于誘發(fā)MILC的金屬涂覆到非晶硅層上，并在把像素晶體管和驅(qū)動(dòng)晶體管的柵絕緣層形成得比柵電極寬、然后把柵電極和柵絕緣層用作掩模的狀態(tài)下對(duì)非晶硅層退火，以執(zhí)行MILC。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的TFT板，其中通過利用濺射方法、蒸發(fā)方法或CVD方法，將Ni、Pd、Ti、Ag、Au、Al、Sn、Sb、Cu、Co、Cr、Mo、Tr、Ru、Rh、Cd和Pt的至少之一淀積為1至200厚，涂覆用于誘發(fā)MILC的金屬，而且以400℃至600℃的溫度，在退火爐內(nèi)進(jìn)行0.1至50小時(shí)的退火處理。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TFT板，其中在透明基板上形成用于防止雜質(zhì)擴(kuò)散的保護(hù)層。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TFT板，其中像素晶體管包括至少一個(gè)尋址晶體管和至少一個(gè)像素驅(qū)動(dòng)晶體管，并且至少將電流提供到存儲(chǔ)電容器的尋址晶體管具有多個(gè)柵電極。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TFT板，其中通過在200-700℃的溫度范圍內(nèi)加熱基板的同時(shí)淀積MILC源金屬，并進(jìn)行基板的熱處理，從而使像素晶體管的有源層晶化。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TFT板，其中通過在像素晶體管的有源層上淀積Ni層；使用從包括氯化鐵、1HNO3/5HCl、150CH3COOH/50HNO3/3HCl的組中選擇的蝕刻劑對(duì)淀積的Ni層進(jìn)行蝕刻；以及對(duì)基板進(jìn)行熱處理，從而使像素晶體管的有源層晶化。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TFT板，其中在進(jìn)行熱處理之前，以高于1×1013/cm2的濃度將硼注入像素晶體管的有源層內(nèi)，從而誘發(fā)有源層的MILC。
全文摘要
用于LCD或OELD的結(jié)晶硅TFT板。本發(fā)明涉及用于LCD或OELD的結(jié)晶硅TFT板。根據(jù)本發(fā)明，利用MILC方法，在TFT板的像素區(qū)形成包括結(jié)晶硅薄膜的像素晶體管和存儲(chǔ)電容器，而且還在像素晶體管的溝道區(qū)周圍同時(shí)形成具有1E14/cm
文檔編號(hào)G09G3/36GK1549229SQ031285
公開日2004年11月24日 申請(qǐng)日期2003年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月7日
發(fā)明者李石運(yùn), 印泰炯 申請(qǐng)人:Pt普拉斯有限公司