專利名稱：薄膜晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管及其制造方法，更具體地，本發(fā)明涉及一種具有不存在籽晶并且不存在晶界或只存在一個晶界的溝道層的薄膜晶體管及其制造方法。
背景技術(shù)：
通常，出于各種目的多晶硅層用作薄膜晶體管的半導(dǎo)體層。例如，由于多晶硅層具有高電場效應(yīng)和遷移率，因此它就能夠應(yīng)用于高速工作的電路，并且它使互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)電路能夠構(gòu)造。采用多晶硅層的薄膜晶體管還可以用于有源矩陣液晶顯示器(AMLCD)的有源元件和有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)的開關(guān)元件和驅(qū)動元件。
薄膜晶體管中使用的多晶硅層通過直接沉積、高溫?zé)嵬嘶鸹蚣す馔嘶鹬圃?。在激光退火的情況下，雖然可以在低溫下進(jìn)行并且能夠產(chǎn)生高電場效應(yīng)和遷移率，但是因為需要昂貴的激光設(shè)備，所以正在研究許多替代技術(shù)。
近來，正在廣泛地研究一種采用金屬的用于晶化非晶硅的方法，因為與固相晶化相比，該方法具有非晶硅在更低的溫度下快速晶化的優(yōu)點。采用金屬的晶化方法可以分類為金屬誘導(dǎo)晶化方法和金屬誘導(dǎo)橫向晶化方法。然而，無論其類別，采用金屬的晶化方法都存在用于薄膜晶體管的元件的特性被金屬污染物損害的問題。
這樣，已經(jīng)研發(fā)出了一種通過利用離子注入機(jī)控制金屬離子的濃度來形成良好多晶硅層的技術(shù)。該技術(shù)進(jìn)行高溫退火、快速熱退火或激光照射，并且開發(fā)出一種作為金屬誘導(dǎo)晶化的方法來減少金屬的量并形成良好質(zhì)量的多晶硅層，該方法通過在多晶硅層上旋涂具有粘性的有機(jī)膜和液相金屬的混合物來沉積薄膜從而平坦化多晶硅層的表面之后，通過熱退火來晶化該薄膜。然而，即使在這種情況下，在多晶硅層中的晶粒尺寸的增大和晶粒的均勻性各方面，都存在問題。
為了解決上述問題，正如韓國專利特開公告第10-2003-0060403號中所公開的，已經(jīng)開發(fā)出了一種采用蓋(或覆蓋)層的方法，作為用于制造多晶硅層的晶化方法。此公開的方法采用在襯底上形成的非晶硅層，并且蓋層形成在非晶硅層上。隨后，通過在蓋層上沉積金屬催化劑層并且通過熱退火或激光退火使金屬催化劑經(jīng)過蓋層擴(kuò)散到非晶硅層中來形成籽晶。多晶硅層利用所形成的籽晶獲得。因為金屬催化劑經(jīng)過蓋(或覆蓋)層進(jìn)行擴(kuò)散，因此該方法在降低金屬污染方面具有優(yōu)點。
然而，上述方法存在問題，它難以均勻控制晶化催化劑的低濃度并且難以控制晶化位置和晶粒尺寸。具體地，上述方法存在難以控制籽晶和晶粒之間的邊界的數(shù)量的問題，因為用于薄膜晶體管的元件的特性和均勻性顯著地受到薄膜晶體管的溝道中形成的籽晶和晶粒之間的邊界的數(shù)量的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面在于提供一種薄膜晶體管，用于均勻控制晶化催化劑的濃度和晶化位置，從而在薄膜晶體管的溝道層中不存在籽晶且不存在晶界，或者用于控制籽晶或晶界的數(shù)量從而改善薄膜晶體管的特性和均勻性，并提供用于制造該薄膜晶體管的方法。
一個本發(fā)明示例性實施例提供一種薄膜晶體管。該薄膜晶體管包括襯底；半導(dǎo)體層圖案，形成在所述襯底上，該半導(dǎo)體層圖案具有溝道層，所述溝道層沒有籽晶并且沒有晶界；柵絕緣膜，形成在所述半導(dǎo)體層圖案上；以及柵電極，形成在所述柵絕緣膜上。
籽晶可以形成在半導(dǎo)體層圖案的所述源區(qū)或所述漏區(qū)中，并且其中所述半導(dǎo)體層圖案的寬度和長度每個都短于由所述籽晶形成的晶粒的半徑。
籽晶可以形成在半導(dǎo)體層圖案的所述源區(qū)和所述漏區(qū)之間的所述溝道層的外面的部分上，并且其中所述半導(dǎo)體層圖案的寬度和長度每個都短于由所述籽晶形成的晶粒的直徑。
所述溝道層可以具有大約0.7至0.9的結(jié)晶度或晶化率。
本發(fā)明的一個示例性實施例提供一種薄膜晶體管。該薄膜晶體管包括襯底；半導(dǎo)體層圖案，形成在所述襯底上，該半導(dǎo)體層圖案具有溝道層，所述溝道層具有單一晶界；柵絕緣膜，形成在所述半導(dǎo)體層圖案上；以及柵電極，形成在所述柵絕緣膜上。
籽晶可以形成在半導(dǎo)體層圖案的所述源區(qū)或所述漏區(qū)中，并且所述半導(dǎo)體層圖案的長度為由所述籽晶形成的晶粒的半徑的大約1.1至1.3倍。
薄膜晶體管還可以包括形成在襯底和半導(dǎo)體層圖案之間的緩沖層。緩沖層可以由氮化硅膜或氧化硅膜形成。
薄膜晶體管可以用在液晶顯示(LCD)裝置或有機(jī)電致發(fā)光裝置中。
本發(fā)明的一個示例性實施例提供一種用于制造薄膜晶體管的方法。該方法包括在襯底上形成非晶硅層；通過晶化并構(gòu)圖非晶硅層，形成具有其中不存在籽晶且不存在晶界的溝道層的半導(dǎo)體層圖案；在半導(dǎo)體層圖案上形成柵絕緣膜；以及在柵絕緣膜上形成柵電極。
形成半導(dǎo)體層圖案可以包括在非晶硅層上形成蓋層；在蓋層上形成開槽的部分從而在半導(dǎo)體層圖案的源區(qū)或漏區(qū)中形成籽晶；在蓋層上形成金屬催化劑層；將金屬催化劑層的金屬催化劑擴(kuò)散到非晶硅層中；以及通過利用擴(kuò)散的金屬催化劑晶化非晶硅層來形成多晶硅層。
形成半導(dǎo)體層圖案可以包括在非晶硅層上形成第一蓋層；構(gòu)圖第一蓋層從而在半導(dǎo)體層圖案的源區(qū)或漏區(qū)中形成籽晶；在構(gòu)圖的第一蓋層上形成第二蓋層；在第二蓋層上形成金屬催化劑層；將金屬催化劑層的金屬催化劑擴(kuò)散到非晶硅層中；以及通過利用擴(kuò)散的金屬催化劑晶化非晶硅層來形成多晶硅層。
可以以這樣的方式形成半導(dǎo)體層圖案，即半導(dǎo)體層圖案的寬度和長度每個都比由籽晶形成的晶粒的半徑短。
形成半導(dǎo)體層圖案可以包括在非晶硅層上形成蓋層；在蓋層上形成開槽的部分從而在半導(dǎo)體層圖案的源區(qū)和漏區(qū)之間的溝道層的外面的部分上形成籽晶；在蓋層上形成金屬催化劑層；將金屬催化劑層的金屬催化劑擴(kuò)散到非晶硅層中；以及利用擴(kuò)散的金屬催化劑，通過晶化非晶硅層來形成多晶硅層。
形成半導(dǎo)體層圖案可以包括在非晶硅層上形成第一蓋層；構(gòu)圖第一蓋層從而在半導(dǎo)體層圖案的源區(qū)和漏區(qū)之間的溝道層的外面的部分上形成籽晶；在構(gòu)圖的第一蓋層上形成第二蓋層；在第二蓋層上形成金屬催化劑層；將金屬催化劑層的金屬催化劑擴(kuò)散到非晶硅層中；以及利用擴(kuò)散的金屬催化劑，通過晶化非晶硅層來形成多晶硅層。
可以以這樣的方式形成半導(dǎo)體層圖案，即半導(dǎo)體層圖案的寬度和長度每個都比由籽晶形成的晶粒的直徑短。
本發(fā)明的一個示例性實施例提供一種用于制造薄膜晶體管的方法。該方法包括在襯底上形成非晶硅層；形成具有溝道層的半導(dǎo)體層圖案，通過晶化并構(gòu)圖非晶硅層，溝道層中存在一個晶界；在半導(dǎo)體層圖案上形成的柵絕緣膜；以及在柵絕緣膜上形成的柵電極。
可以以這樣的方式來形成半導(dǎo)體層圖案，即半導(dǎo)體層圖案的長度是晶粒半徑的大約1.1至1.3倍。
蓋層可以由氮化硅膜或氧化硅膜形成。
第一蓋層圖案和第二蓋層每個都可以由氮化硅膜或氧化硅膜形成。
一部分第一蓋層圖案的厚度可以比第二蓋層的厚度厚。
一部分第一蓋層圖案的密度可以比第二蓋層的密度高。


附圖與說明書一起說明了本發(fā)明的示例性實施例，并且與說明書描述一起用于解釋本發(fā)明的原理圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的薄膜晶體管的截面結(jié)構(gòu)圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施例的半導(dǎo)體層圖案的平面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第二示例性實施例的半導(dǎo)體層圖案的平面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第三示例性實施例的半導(dǎo)體層圖案的平面圖；圖5是生長完成的晶粒的掃描電子顯微鏡(SEM)照片；圖6A、圖6B和圖6C是用于示出取決于晶粒內(nèi)部的位置的結(jié)晶度的差異的拉曼(Laman)曲線圖；圖7A、圖7B、圖7C和圖7D是用于解釋用于制造根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管的第一示例性方法的截面結(jié)構(gòu)圖；圖8是用于解釋用于制造根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管的第二示例性方法的截面結(jié)構(gòu)圖；以及圖9是用于解釋用于制造根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管的第三示例性方法的截面結(jié)構(gòu)圖。
用于附圖的特定部分的標(biāo)記的說明10、70、80、90襯底 11、76半導(dǎo)體層圖案12、22、32、42、77a源區(qū) 13、23、33、43、77b漏區(qū)14、24、34、44、77c溝道層 21、31、41、75、85、95籽晶
W半導(dǎo)體層圖案的寬度L半導(dǎo)體層圖案的長度R晶粒直徑 r晶粒半徑71、81、91非晶硅層 72第一蓋層圖案73第二蓋層 74、84、94金屬催化劑82第一蓋層 83第二蓋層圖案92蓋層具體實施方式
在以下詳細(xì)描述中，簡單地利用圖例，僅示出并描述本發(fā)明特定示例性實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，所描述的實施例可以按照各種不同的方式進(jìn)行修改，所有這些修改將不脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，附圖和說明本質(zhì)上認(rèn)為是說明性的而不是限制性的?？梢源嬖谡f明書中未進(jìn)行討論的附圖中示出的或附圖中未示出的部件，因為它們對于本發(fā)明的完全理解不是必需的。相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一示例性實施例的薄膜晶體管的截面結(jié)構(gòu)圖。
參照圖1，半導(dǎo)體層圖案11形成在襯底10上。絕緣襯底可以用作襯底10。半導(dǎo)體層圖案11由源/漏區(qū)12、13和溝道層14形成。在溝道層14中不存在籽晶并且不存在晶界，或者在溝道層14中只存在一個晶界。由于溝道層14中籽晶的存在會導(dǎo)致薄膜晶體管特性的變差和非均勻性，因此以這樣的方式來控制溝道層14，即通過圖1的實施例的晶化期間使用的第一蓋層的圖案，溝道層14中不存在籽晶并且不存在晶界或只存在一個晶界。
如圖1所示，柵絕緣膜15形成在半導(dǎo)體層圖案11上，并且柵電極16形成在柵絕緣膜15上。包含接觸孔的層間絕緣膜17形成在柵絕緣膜15和柵電極16的頂部，并且通過接觸孔與源/漏區(qū)12、13接觸的源/漏電極18、19形成在層間絕緣膜17上。
圖2是根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施例的半導(dǎo)體層圖案的平面圖。
參照圖2，半導(dǎo)體層圖案形成在生長完成的晶粒上，籽晶21形成在源區(qū)22中，并且溝道層24中不存在籽晶且不存在晶界。半導(dǎo)體層圖案的寬度W和長度L每個都比晶粒的半徑r短。如圖2所示，半導(dǎo)體層圖案的寬度W是源/漏區(qū)22、23的寬度，并且半導(dǎo)體層圖案的長度L是源/漏區(qū)22、23和溝道層24的總長度。
可選擇地，籽晶21可以形成在漏區(qū)23中。
圖3是根據(jù)本發(fā)明第二示例性實施例的半導(dǎo)體層圖案的平面圖。
參照圖3，籽晶31形成在源區(qū)32和漏區(qū)33之間的溝道層34的外部上，并且在溝道層34中不存在籽晶且不存在晶界，半導(dǎo)體層圖案的寬度W和長度L每個都比晶粒的直徑R短。
圖4是根據(jù)本發(fā)明第三示例性實施例的半導(dǎo)體層圖案的平面圖。
參照圖4，籽晶41形成在源區(qū)42中，在溝道層44中不存在籽晶，但是在溝道層中存在一個晶界，半導(dǎo)體層圖案的寬度W和長度L是晶粒半徑r的大約1.1至1.3倍。
可選擇地，籽晶41可以形成在漏區(qū)43中。
圖5是生長完成的晶粒的掃描電子顯微鏡(SEM)照片。完成的晶粒具有晶粒中部51、晶界53以及晶粒中部51和晶界53之間的部分52。
圖6A、圖6B和圖6C是用于示出取決于圖5所示的晶粒的內(nèi)部位置的結(jié)晶度的差異的拉曼曲線圖，其中X軸示出了提供的波數(shù)cm-1，并且Y軸示出了所測量的組分(component)的電子束強(qiáng)度。結(jié)晶度表示為晶體組分的電子束強(qiáng)度與非晶組分的電子束強(qiáng)度的相對比值。在拉曼曲線圖中，緩慢部分表示非晶組分，尖峰部分表示晶體組分。
圖6A示出了晶粒中部的結(jié)晶度。晶粒中部的所測量的結(jié)晶度為大約0.45。即，非晶組分的數(shù)量大于晶體組分的數(shù)量，并且結(jié)晶度非常低。
圖6C示出了晶界上的結(jié)晶度。晶界上的所測量的結(jié)晶度為大約0.52。即，盡管比晶粒中部處的結(jié)晶度稍高，但是晶界上的結(jié)晶度也很低。
圖6B示出了在晶粒中部和晶界之間的部分上的結(jié)晶度。在晶粒中部和晶界之間的部分上所測量的結(jié)晶度為大約0.74。即，在晶粒中部和晶界之間的部分上的結(jié)晶度大大高于晶粒中部處的結(jié)晶度和晶界處的結(jié)晶度。
如上所述，由于即使在一個晶粒中結(jié)晶比(crystallization ratio)也隨著晶粒內(nèi)部的溝道層的位置而變化，所以薄膜晶體管的特性會隨著溝道層的形成位置表現(xiàn)出均勻性或非均勻性。在本發(fā)明實施例中，將具有大約0.7至0.9或大約0.74的結(jié)晶度的部分用作溝道層。通過以這樣的方式來控制溝道層，在溝道層中不必存在籽晶并且不必存在晶界或一個晶界存在于溝道層中。
圖7A、圖7B、圖7C和圖7D是用于解釋用于制造根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管的第一示例性方法的截面結(jié)構(gòu)圖。圖8是用于解釋用于制造根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管的第二示例性方法的截面結(jié)構(gòu)圖，以及圖9是用于解釋用于制造根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管的第三示例性方法的截面結(jié)構(gòu)圖。
參照圖7A，非晶硅層71沉積在襯底70上。非晶硅層71可以通過采用等離子體的化學(xué)氣相沉積(CVD)來形成。
然后，第一蓋層形成在非晶硅層71上。第一蓋層可以通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)由氮化硅膜或氧化硅膜形成。隨后，通過構(gòu)圖第一蓋層，形成具有空的部分700的第一蓋層圖案72。此后將提及的籽晶形成在源區(qū)或漏區(qū)中，并且第一蓋層構(gòu)圖在溝道層上，使得在溝道層中不存在籽晶且不存在晶界?？蛇x擇地，籽晶可以形成在源區(qū)和漏區(qū)之間的溝道層的外面的部分上，并且第一蓋層可以構(gòu)圖在溝道層上，使得在溝道層中不存在籽晶且不存在晶界。此外，籽晶可以形成在源區(qū)或漏區(qū)中，并且第一蓋層可以構(gòu)圖在溝道層上，使得盡管溝道層中不存在籽晶但存在一個晶界。
第一蓋層圖案72的實的部分(即，不包含空的部分700)可以由具有一定控制厚度的氮化硅膜或氧化硅膜形成，或者氮化硅膜或氧化硅膜的蓋層圖案72具有一定控制密度，從而它充分防止第一蓋層圖案72的實的部分中金屬催化劑的擴(kuò)散。即，第一蓋層圖案72的實的部分起到金屬催化劑不可能或阻擋層的作用。
參照圖7B，第二蓋層73形成在第一蓋層圖案72上。第二蓋層73可以由氮化硅膜或氧化硅膜形成并且以這樣的方式來進(jìn)行控制，即第二蓋層73的厚度比第一蓋層圖案72的厚度薄，或者第二蓋層73的密度低于第一蓋層圖案72的密度從而使金屬催化劑能夠被擴(kuò)散。即，第二蓋層73起到金屬催化劑擴(kuò)散可能層(diffusion possible layer)的作用。通常，由于氧化物膜或氮化物膜在雜質(zhì)擴(kuò)散中起到阻擋層的作用，所以氧化物膜或氮化物膜能夠通過增加氧化硅膜或氮化硅膜的密度和/或厚度來防止金屬催化劑經(jīng)過其進(jìn)行擴(kuò)散。另一方面，如果氧化硅膜或氮化硅膜的密度和/或厚度降低，金屬催化劑能夠容易地經(jīng)過這兩層膜中任何一個擴(kuò)散。
隨后，金屬催化劑74的層形成在第二蓋層73上。金屬催化劑74可以是鎳，并且金屬催化劑74的層可以采用濺射形成?？蛇x擇地，金屬催化劑74可以通過離子注入工藝或等離子體工藝形成。在等離子體工藝中，金屬催化劑74可以通過在第二蓋層73上設(shè)置金屬材料并將金屬材料暴露于等離子體來形成。
參照圖7C，擴(kuò)散金屬催化劑74。金屬催化劑可以通過在200至700℃熱處理金屬催化劑1小時進(jìn)行擴(kuò)散。熱處理金屬催化劑74使得它穿過第二蓋層73之后擴(kuò)散到非晶硅層71中。擴(kuò)散的金屬催化劑74在非晶硅層71中形成籽晶75。籽晶75是當(dāng)金屬催化劑與硅接觸時形成的金屬硅化物(metalsilicide)。如上所述，籽晶75可以形成在源區(qū)或漏區(qū)中并且在源區(qū)和漏區(qū)之間的溝道層的外面的部分上。從籽晶75開始進(jìn)行此后提及的晶化。通常，只擴(kuò)散大約1/100的金屬催化劑來形成籽晶75。沒有通過第一蓋層圖案72的空的部分700擴(kuò)散的金屬催化劑74留在第二蓋層73中。
接著，通過晶化非晶硅層71形成多晶硅層。晶化通過熱處理來進(jìn)行，并且熱處理可以通過在爐中長時間加熱非晶硅層71來進(jìn)行，其中可以采用大約400至1000℃或大約550至700℃的晶化溫度。如果非晶硅層71在上述溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理，那么非晶硅層71從籽晶75向外側(cè)生長并接觸相鄰晶粒，從而形成晶界并完全晶化非晶硅層71。
如前面工藝中所述，能夠通過金屬催化劑的選擇性擴(kuò)散來形成籽晶來控制晶粒尺寸及晶粒生長位置和方向，從而晶化非晶硅層的晶化方法稱為超級晶粒硅(SGS)方法，并且通過此晶化方法形成的多晶硅層的晶粒可以生長到3至400μm的尺寸。
現(xiàn)在參照圖8，第一蓋層82形成在其上形成有非晶硅層81的襯底80上。在第一蓋層82上形成第二蓋層之后，構(gòu)圖第二蓋層。第二蓋層圖案83具有空的部分800并且可以由氮化硅膜或氧化硅膜形成，并且以這樣的方式來控制第二蓋層圖案83，即第二蓋層圖案83的實的部分的厚度厚于第一蓋層82的厚度，或者第二蓋層圖案83的實的部分的密度高于第一蓋層82的密度，從而不可能將金屬催化劑84經(jīng)過第二蓋層圖案83的實的部分進(jìn)行擴(kuò)散。即，第二蓋層圖案83起到金屬催化劑擴(kuò)散不可能或阻擋層的作用。
除了以上說明之外，根據(jù)本發(fā)明第二示例性實施例的用于制造薄膜晶體管的方法與根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施例的制造薄膜晶體管的方法基本相同。
參照圖9，蓋層92形成在其上也形成有非晶硅層91的襯底90上。凹槽900形成在蓋層92中，并且金屬催化劑的層94形成在蓋層92上。在圖9的用于制造根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管的此第三示例性方法中，只形成一個蓋層94，這與圖7A、7B、7C和7D的用于制造薄膜晶體管的第一示例性方法和圖8的用于制造薄膜晶體管的第二示例性方法不同。蓋層92可以由氮化硅膜或氧化硅膜形成，并且由于凹槽形成部分900的厚度比蓋層72的其它部分薄，所以金屬催化劑94能夠擴(kuò)散到凹槽形成部分900中。
參照圖7D，在晶化之后，通過蝕刻去除第一蓋層圖案72、第二蓋層73和金屬催化劑74。去除上述結(jié)構(gòu)72、73、74，從而防止或減少在晶化后的多晶硅層上的金屬污染。
隨后，通過構(gòu)圖多晶硅層并進(jìn)行離子注入工藝，形成源/漏區(qū)77a、77b和溝道層77c。即，形成半導(dǎo)體層圖案76。如上所述，根據(jù)第一蓋層圖案72或晶化的位置，能夠以這樣的方式來形成半導(dǎo)體層圖案76，即半導(dǎo)體層圖案76的寬度和長度比晶粒半徑短、半導(dǎo)體層圖案76的寬度和長度比晶粒直徑短、及半導(dǎo)體層圖案76的長度是晶粒半徑的大約1.1至1.3倍。
在半導(dǎo)體層圖案76上形成柵絕緣膜78之后，金屬層和光致抗蝕劑層隨后設(shè)置在柵絕緣膜78上。柵電極79通過構(gòu)圖光致抗蝕劑層并采用所構(gòu)圖的光致抗蝕劑層作為掩膜來蝕刻金屬層而形成。采用獲得的材料來完成薄膜晶體管。
如上所述，本發(fā)明的特定示例性實施例提供了具有良好特性和均勻性的薄膜晶體管。實施例控制晶化催化劑的均勻低濃度和晶化位置，從而在薄膜晶體管的溝道層中不存在籽晶且不存在晶界，或者在薄膜晶體管的溝道層中存在一個晶界。
雖然已經(jīng)結(jié)合特定示例性實施例描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于公開的各實施例，而是相反，本發(fā)明覆蓋包含在所附權(quán)利要求及其等價物的精神和范圍之內(nèi)的各種修改。
本申請要求于2004年6月30日提交的韓國專利申請第2004-0050915號的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，在此引用其全部內(nèi)容作為參考。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管，包括襯底；半導(dǎo)體層圖案，其形成在所述襯底上，該半導(dǎo)體層圖案具有溝道層，所述溝道層沒有籽晶并且沒有晶界；柵絕緣膜，其形成在所述半導(dǎo)體層圖案上；以及柵電極，其形成在所述柵絕緣膜上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的薄膜晶體管，其中所述半導(dǎo)體層圖案具有源區(qū)和漏區(qū)，其中籽晶形成在所述源區(qū)或所述漏區(qū)中，并且其中所述半導(dǎo)體層圖案的寬度和長度每個都短于由所述籽晶形成的晶粒的半徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的薄膜晶體管，其中所述半導(dǎo)體層圖案具有源區(qū)和漏區(qū)，其中籽晶形成在所述源區(qū)和所述漏區(qū)之間的所述溝道層的外面的部分上，并且其中所述半導(dǎo)體層圖案的寬度和長度每個都短于由所述籽晶形成的晶粒的直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的薄膜晶體管，其中所述溝道層具有大約0.7至0.9的結(jié)晶度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的薄膜晶體管，其中所述薄膜晶體管用于液晶顯示裝置或有機(jī)電致發(fā)光裝置中。
6.一種薄膜晶體管，包括襯底；半導(dǎo)體層圖案，其形成在所述襯底上，該半導(dǎo)體層圖案具有溝道層，所述溝道層具有單一晶界；柵絕緣膜，其形成在所述半導(dǎo)體層圖案上；以及柵電極，其形成在所述柵絕緣膜上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的薄膜晶體管，其中所述半導(dǎo)體層圖案具有源區(qū)和漏區(qū)，其中籽晶形成在所述源區(qū)或所述漏區(qū)中，并且所述半導(dǎo)體層圖案的長度為由所述籽晶形成的晶粒的半徑的大約1.1至1.3倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的薄膜晶體管，其中所述薄膜晶體管用于液晶顯示裝置或有機(jī)電致發(fā)光裝置中。
9.一種用于制造薄膜晶體管的方法，包括在襯底上形成非晶硅層；通過晶化并構(gòu)圖所述非晶硅層，形成具有其中不存在籽晶且不存在晶界的溝道層的半導(dǎo)體層圖案；在所述半導(dǎo)體層圖案上形成柵絕緣膜；以及在所述柵絕緣膜上形成柵電極。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的用于制造薄膜晶體管的方法，其中所述形成所述半導(dǎo)體層圖案包括在所述非晶硅層上形成蓋層；在所述蓋層上形成開槽的部分，從而籽晶形成在所述半導(dǎo)體層圖案的源區(qū)或漏區(qū)中；在所述蓋層上形成金屬催化劑層；將所述金屬催化劑層的金屬催化劑擴(kuò)散到所述非晶硅層中；以及通過利用所述擴(kuò)散的金屬催化劑晶化所述非晶硅層而形成多晶硅層。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的用于制造薄膜晶體管的方法，其中所述形成所述半導(dǎo)體層圖案包括在所述非晶硅層上形成第一蓋層；構(gòu)圖第一蓋層，從而籽晶形成在所述半導(dǎo)體層圖案的源區(qū)或漏區(qū)中；在所構(gòu)圖的第一蓋層上形成第二蓋層；在所述第二蓋層上形成金屬催化劑層；將所述金屬催化劑層的金屬催化劑擴(kuò)散到所述非晶硅層中；以及通過利用所述擴(kuò)散的金屬催化劑晶化所述非晶硅層而形成多晶硅層。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的用于制造薄膜晶體管的方法，其中所述半導(dǎo)體層圖案以這樣的方式形成，即所述半導(dǎo)體層圖案的寬度和長度每個都短于由所述籽晶形成的晶粒的半徑。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的用于制造薄膜晶體管的方法，其中所述半導(dǎo)體層圖案以這樣的方式形成，即所述半導(dǎo)體層圖案的寬度和長度每個都短于由所述籽晶形成的晶粒的半徑。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的用于制造薄膜晶體管的方法，其中所述形成所述半導(dǎo)體層圖案包括在所述非晶硅層上形成蓋層；在所述蓋層上形成開槽的部分，從而籽晶形成在所述半導(dǎo)體層圖案的源區(qū)和漏區(qū)之間的溝道層的外面的部分上；在所述蓋層上形成金屬催化劑層；將所述金屬催化劑層的金屬催化劑擴(kuò)散到所述非晶硅層中；以及通過利用所述擴(kuò)散的金屬催化劑晶化所述非晶硅層而形成多晶硅層。
15.根據(jù)權(quán)利要求9的用于制造薄膜晶體管的方法，其中所述形成所述半導(dǎo)體層圖案包括在所述非晶硅層上形成第一蓋層；構(gòu)圖所述第一蓋層，從而籽晶形成在所述半導(dǎo)體層圖案的源區(qū)和漏區(qū)之間的溝道層的外面的部分上；在所述構(gòu)圖的第一蓋層上形成第二蓋層；在所述第二蓋層上形成金屬催化劑層；將所述金屬催化劑層的金屬催化劑擴(kuò)散到所述非晶硅層中；以及通過利用所述擴(kuò)散的金屬催化劑晶化所述非晶硅層而形成多晶硅層。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的用于制造薄膜晶體管的方法，其中所述半導(dǎo)體層圖案以這樣的方式形成，即所述半導(dǎo)體層圖案的寬度和長度每個都短于由所述籽晶形成的晶粒的直徑。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的用于制造薄膜晶體管的方法，其中所述半導(dǎo)體層圖案以這樣的方式形成，即所述半導(dǎo)體層圖案的寬度和長度每個都短于由所述籽晶形成的晶粒的直徑。
18.根據(jù)權(quán)利要求10的用于制造薄膜晶體管的方法，其中所述蓋層由氮化硅膜或氧化硅膜形成。
19.根據(jù)權(quán)利要求14的用于制造薄膜晶體管的方法，其中所述蓋層由氮化硅膜或氧化硅膜形成。
20.根據(jù)權(quán)利要求11的用于制造薄膜晶體管的方法，其中所述第一蓋層圖案和所述第二蓋層每個由氮化硅膜或氧化硅膜形成。
21.根據(jù)權(quán)利要求15的用于制造薄膜晶體管的方法，其中所述第一蓋層圖案和所述第二蓋層每個由氮化硅膜或氧化硅膜形成。
22.根據(jù)權(quán)利要求11的用于制造薄膜晶體管的方法，其中部分所述第一蓋層圖案的厚度比所述第二蓋層的厚度厚。
23.根據(jù)權(quán)利要求15的用于制造薄膜晶體管的方法，其中部分所述第一蓋層圖案的厚度比所述第二蓋層的厚度厚。
24.根據(jù)權(quán)利要求11的用于制造薄膜晶體管的方法，其中部分所述第一蓋層圖案的密度比所述第二蓋層的密度高。
25.根據(jù)權(quán)利要求15的用于制造薄膜晶體管的方法，其中部分所述第一蓋層圖案的密度比所述第二蓋層的密度高。
26.一種用于制造薄膜晶體管的方法，包括在襯底上形成非晶硅層；通過晶化并構(gòu)圖所述非晶硅層，形成具有其中存在一個晶界的溝道層的半導(dǎo)體層圖案；在所述半導(dǎo)體層圖案上形成柵絕緣膜；以及在所述柵絕緣膜上形成柵電極。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的用于制造薄膜晶體管的方法，其中所述形成所述半導(dǎo)體層圖案包括在所述非晶硅層上形成蓋層；在所述蓋層上形成開槽的部分，從而籽晶形成在所述半導(dǎo)體層圖案的源區(qū)或漏區(qū)中；在所述蓋層上形成金屬催化劑層；將所述金屬催化劑層的金屬催化劑擴(kuò)散到所述非晶硅層中；以及通過利用所述擴(kuò)散的金屬催化劑晶化所述非晶硅層而形成多晶硅層。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的用于制造薄膜晶體管的方法，其中所述形成所述半導(dǎo)體層圖案包括在所述非晶硅層上形成第一蓋層；構(gòu)圖所述第一蓋層使得籽晶形成在所述半導(dǎo)體層圖案的源區(qū)或漏區(qū)中；在所述構(gòu)圖的第一蓋層上形成第二蓋層；在所述第二蓋層上形成金屬催化劑層；將所述金屬催化劑層的金屬催化劑擴(kuò)散到所述非晶硅層中；以及通過利用所述擴(kuò)散的金屬催化劑晶化所述非晶硅層而形成多晶硅層。
29.根據(jù)權(quán)利要求27的用于制造薄膜晶體管的方法，其中所述半導(dǎo)體層圖案以這樣的方式形成，即所述半導(dǎo)體層圖案的長度為由所述籽晶形成的晶粒的半徑的1.1至1.3倍。
30.根據(jù)權(quán)利要求28的用于制造薄膜晶體管的方法，其中所述半導(dǎo)體層圖案以這樣的方式形成，即所述半導(dǎo)體層圖案的長度為由所述籽晶形成的晶粒的半徑的1.1至1.3倍。
31.根據(jù)權(quán)利要求27的用于制造薄膜晶體管的方法，其中所述蓋層由氮化硅膜或氧化硅膜形成。
32.根據(jù)權(quán)利要求28的用于制造薄膜晶體管的方法，其中所述第一蓋層圖案和所述第二蓋層每個由氮化硅膜或氧化硅膜形成。
33.根據(jù)權(quán)利要求28的用于制造薄膜晶體管的方法，其中部分所述第一蓋層圖案的厚度比所述第二蓋層的厚度厚。
34.根據(jù)權(quán)利要求28的用于制造薄膜晶體管的方法，其中部分所述第一蓋層圖案的密度比所述第二蓋層的密度高。
全文摘要
本發(fā)明涉及薄膜晶體管及其制造方法。通過均勻控制晶化催化劑的低濃度和控制晶化位置使得在薄膜晶體管的溝道層中不存在籽晶并且不存在晶界或只存在一個晶界，從而開發(fā)出一種具有改進(jìn)的特性和均勻性的薄膜晶體管。薄膜晶體管包括襯底；在襯底上形成的半導(dǎo)體層圖案，該半導(dǎo)體層圖案具有不存在籽晶且不存在晶界的溝道層；在半導(dǎo)體層圖案上形成的柵絕緣膜；以及在柵絕緣膜上形成的柵電極。一種用于制造薄膜晶體管的方法包括在襯底上形成非晶硅層；通過晶化并構(gòu)圖非晶硅層，形成具有其中不存在籽晶且不存在晶界的溝道層的半導(dǎo)體層圖案；在半導(dǎo)體層圖案上形成柵絕緣膜；以及在柵絕緣膜上形成柵電極。
文檔編號H01L21/336GK1716633SQ20041007589
公開日2006年1月4日 申請日期2004年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月30日
發(fā)明者梁泰勛, 李基龍, 徐晉旭, 樸炳建 申請人:三星Sdi株式會社