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(TFT)及其制造方法，并特別涉及由金屬誘導(dǎo)橫向晶化(MILC)工藝形成的TFT及其制造方法。
背景技術(shù)：
可以用作TFT的有源層的多晶硅層的形成方法，包括在絕緣襯底上沉積非晶硅層，然后在預(yù)定溫度下使非晶硅層晶化。
非晶硅層的晶化可以采用固相晶化(SPC)、準分子激光退火(ELA)、金屬誘導(dǎo)橫向晶化(MILC)以及其他的類似方法進行。
然而，SPC法耗時長，并且需要很高的晶化溫度。ELA法需要昂貴的設(shè)備，并且激光會導(dǎo)致不平度和條紋缺陷。
而MILC工藝需要相對低的處理溫度和較短的工藝時間，并且可以采用傳統(tǒng)的熱處理設(shè)備。
圖1示出的是傳統(tǒng)TFT的有源層和柵極電極的平面圖。
圖1中示出的TFT包括采用MILC工藝晶化得到并具有源極/漏極區(qū)域S和D的有源層110、柵極電極120、和暴露部分源極/漏極區(qū)域S和D的接觸孔130。
圖2A、圖2B、圖2C和圖2D是沿圖1的I-I′線的剖面圖，示出了傳統(tǒng)TFT的制造方法。
參考圖2A，非晶硅沉積在具有緩沖層210的絕緣襯底200上并對其構(gòu)圖以構(gòu)成非晶硅有源層220。
在形成有源層220之后，柵極絕緣層230和柵極電極材料依次形成在襯底上，然后使柵極電極材料被構(gòu)圖以構(gòu)成柵極電極240。
接下來，利用柵極電極240作為掩模，在有源層220中注入雜質(zhì)以形成源極/漏極區(qū)域221和225。源極/漏極區(qū)域221和225之間的區(qū)域作為溝道區(qū)域223。
參考圖2B，層間絕緣層250沉積在具有柵極電極240的襯底上，然后形成接觸孔251和255以暴露部分源極/漏極區(qū)域221和225。
然后，晶化誘導(dǎo)金屬層260(例如鎳(Ni))，通過濺射或類似方法形成在襯底上。
參考圖2C，在爐中熱處理晶化誘導(dǎo)金屬層260，使非晶硅有源層220晶化為多晶硅層。
位于晶化誘導(dǎo)金屬層260的下方、接觸孔251和255范圍內(nèi)的非晶硅區(qū)域221a和225a，通過金屬誘導(dǎo)晶化(MIC)工藝晶化，而其余的非晶硅區(qū)域221b和225b通過MILC工藝晶化。
參考圖2D，去除晶化誘導(dǎo)金屬層260，沉積導(dǎo)電層并對其構(gòu)圖從而構(gòu)成源極/漏極電極271和275，從而形成TFT。
通過上述方法制造的TFT中，接觸孔可能有不同的尺寸，導(dǎo)致在形成接觸孔251和255的工藝期間，可以用作一般刻蝕劑的HF缺少刻蝕一致性。此外，與有源層的整個寬度相比，接觸孔只露出了有源層的一小部分。
在進行MILC工藝時，小的和不規(guī)則的接觸孔尺寸會導(dǎo)致晶化速度不一致及降低晶化速度。因此，TFT的特性可能不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有用于MILC的單獨的晶化誘導(dǎo)圖案的TFT及其制造方法。
將在下文詳細描述本發(fā)明的其它特征，通過描述，這些特征在某種程度上可以顯而易見，或者可通過本發(fā)明的實施認識到。
本發(fā)明公開了一種薄膜晶體管，包括具有源極/漏極區(qū)域和溝道區(qū)域的有源層以及柵極電極。絕緣層具有暴露每個源極/漏極區(qū)域的一部分的接觸孔和暴露有源層的一部分的晶化誘導(dǎo)圖案。源極/漏極電極分別通過接觸孔與源極/漏極區(qū)域連接，而晶化誘導(dǎo)圖案未將源極/漏極區(qū)域連接到源極/漏極電極。
本發(fā)明還公開了一種薄膜晶體管，包括具有源極/漏極區(qū)域和溝道區(qū)域的有源層，并且在柵極絕緣層上形成柵極電極。絕緣層具有暴露每個源極/漏極區(qū)域的一部分的接觸孔和暴露有源層的一部分的晶化誘導(dǎo)圖案。源極/漏極電極通過各自的接觸孔連接到源極/漏極區(qū)域，并且在晶化誘導(dǎo)圖案中形成保護層。晶化誘導(dǎo)圖案和保護層未將源極/漏極區(qū)域連接到源極/漏極電極。
本發(fā)明還公開了一種薄膜晶體管的制造方法，該方法包括在絕緣襯底上用非晶硅形成有源層、在柵極絕緣層上形成柵極電極、及形成源極/漏極區(qū)域和溝道區(qū)域。形成絕緣層，其具有使每個源極/漏極區(qū)域的一部分暴露的接觸孔和使有源層的一部分暴露的晶化誘導(dǎo)圖案。在絕緣襯底的整個表面上沉積晶化誘導(dǎo)層，并且晶化有源層。形成源極/漏極電極并通過接觸孔使其連接到源極/漏極區(qū)域，而晶化誘導(dǎo)圖案未將源極/漏極區(qū)域連接到源極/漏極電極。
應(yīng)當(dāng)理解前面的概括描述和下面的詳細描述是示范性和解釋性的，這些描述的目的是提供如權(quán)利要求所述的本發(fā)明的進一步的解釋。


所附的附圖，提供對本發(fā)明更進一步的理解，并將其引入說明書作為說明書的一部分，其示出了本發(fā)明的實施例并與文字描述一同來解釋本發(fā)明的原理。其中圖1示出了傳統(tǒng)TFT的有源層和柵極電極的平面圖。
圖2A、圖2B、圖2C和圖2D是沿圖1的I-I′線的剖面圖，其示出了傳統(tǒng)TFT的制造方法。
圖3A、圖3B、圖3C、圖3D和圖3E是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例采用MILC工藝的TFT的制造方法的剖面圖。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例采用MILC工藝的TFT的制造方法的剖面圖。
圖5A、圖5B、圖5C、圖5D和圖5E是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例，具有晶化誘導(dǎo)圖案的TFT的有源層和柵極電極的平面圖。
具體實施例方式
下文將參照附圖更詳細的描述本發(fā)明，其中示出了本發(fā)明的示范實施例。然而，本發(fā)明能夠以不同的形式實施，并且它們不應(yīng)解釋為對此處提出的實施例的限定。相反的，提供這些實施例是為了全面且完整地公開本發(fā)明，并向本領(lǐng)域的技術(shù)人員充分地表達本發(fā)明的范圍。在這些附圖中，為了清楚起見，放大了層和區(qū)域的厚度。整個說明書中相同的數(shù)字表示相同的元件。
第一實施例圖3A、圖3B、圖3C、圖3D和圖3E是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例采用MILC工藝形成TFT的制造方法的剖面圖。
本發(fā)明第一實施例的TFT包括具有源極/漏極區(qū)域321和325以及溝道區(qū)域323的有源層320、形成在柵極絕緣層330上的柵極電極340、具有分別使源極/漏極區(qū)域321和325的一部分暴露的接觸孔351和355的層間絕緣層350、至少一個晶化誘導(dǎo)圖案357、以及通過接觸孔351和355連接到源極/漏極區(qū)域321和325的源極/漏極電極371和375。晶化誘導(dǎo)圖案357未將源極/漏極區(qū)域321和325連接到源極/漏極電極371和375。
參考圖3A，作為擴散阻擋層的緩沖層310防止諸如來自絕緣襯底300的金屬離子等雜質(zhì)擴散和滲透到接下來形成的多晶硅有源層。
接著，非晶硅沉積在緩沖層310上并對其構(gòu)圖以形成非晶硅有源層320。
參考圖3B，柵極絕緣層330和柵極電極材料依次形成在襯底的整個表面上，并對柵極電極材料構(gòu)圖以構(gòu)成柵極電極340。
在形成柵極電極340之后，將其作為掩模，在有源層320內(nèi)注入雜質(zhì)，從而形成源極/漏極區(qū)域321和325。在源極/漏極區(qū)域321和325之間的有源層320內(nèi)的區(qū)域作為溝道區(qū)域323。
參考圖3C，層間絕緣層350沉積在襯底上并對其構(gòu)圖以構(gòu)成使源極/漏極區(qū)域321和325的一部分暴露的接觸孔351和355。
在接觸孔351和355形成時，形成作為用于沉積晶化誘導(dǎo)金屬的圖案的晶化誘導(dǎo)圖案357。
晶化誘導(dǎo)圖案357可以形成在溝道區(qū)域323和每個接觸孔351和355之間。
換言之，從晶化誘導(dǎo)圖案357到溝道區(qū)域323之間的距離優(yōu)選地比從接觸孔351和355到溝道區(qū)域323的距離短。
此外，由晶化誘導(dǎo)圖案357暴露的有源層320的那部分的寬度最好比由接觸孔暴露的有源層320的那部分的寬度要寬。更優(yōu)選的是，由晶化誘導(dǎo)圖案3 57暴露的有源層320的那部分的寬度與溝道區(qū)域323的寬度相同。由晶化誘導(dǎo)圖案357暴露的那部分有源層320期望有寬的寬度，這是因為隨此寬度的增加，MILC的一致性可以得到提高。
參考圖3D，在形成接觸孔351和355以及晶化誘導(dǎo)圖案357之后，晶化誘導(dǎo)金屬(例如鎳)層360，沉積在襯底上。
晶化誘導(dǎo)金屬層360與非晶硅層320發(fā)生反應(yīng)形成硅化物，但是其并不與層間絕緣層350發(fā)生反應(yīng)。
另外，晶化誘導(dǎo)金屬層360的沉積厚度優(yōu)選為50?；蚋?，從而可以使其均勻地施加在晶化誘導(dǎo)圖案357上。更優(yōu)選地，它的沉積厚度可以為200?；蚋螅@可以防止晶化誘導(dǎo)金屬層360的不均勻沉積造成的MILC的不均勻性。
在沉積了晶化誘導(dǎo)金屬層360之后，在爐中對其熱處理，從而使有源層320的非晶硅晶化為多晶硅。
下部區(qū)域321a和325a相當(dāng)于有源層320的由晶化誘導(dǎo)圖案357及接觸孔351和355暴露，并且在其上沉積晶化誘導(dǎo)金屬層360的部分。在晶化過程中，下部區(qū)域321a和325a通過MIC工藝晶化，并且有源層320其余的區(qū)域321b和325b通過MILC工藝晶化。
參考圖3E，去除殘余的晶化誘導(dǎo)金屬層360，以及在襯底上沉積導(dǎo)電材料，并對其構(gòu)圖以構(gòu)成源極/漏極電極371和375，由此形成用于平板顯示器的TFT。沉積在晶化誘導(dǎo)圖案357中的導(dǎo)電材料可以通過刻蝕移除。
源極/漏極電極371和375通過接觸孔351和355連接到有源層320的源極/漏極區(qū)域321和325，但是它們并不通過晶化誘導(dǎo)圖案357連接到源極/漏極區(qū)域321和325。
盡管圖中并未示出后續(xù)工序，但可以采用通常的制造平板顯示器的方法。
在如上所述方法制造的TFT中，晶化誘導(dǎo)圖案357可以防止生長速度的降低和MILC速度的不一致。因此，有源層320的溝道區(qū)域323可以有效地晶化，溝道區(qū)域323的晶化一致性也可以得到改善。
第二實施例圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例采用MILC工藝形成的TFT的剖面圖。
根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的TFT具有與第一實施例的TFT類似的結(jié)構(gòu)。但是，其與第一實施例不同在于用于形成源極/漏極電極471和475的導(dǎo)電材料留在晶化誘導(dǎo)圖案457中。
就像在第一實施例中那樣，形成具有源極/漏極區(qū)域421和425及溝道區(qū)域423的有源層420、柵極電極440和具有晶化誘導(dǎo)圖案457及接觸孔451和455的層間絕緣層450。有源層420通過MIC和MILC工藝晶化為多晶硅，以及導(dǎo)電材料沉積在襯底上并對其構(gòu)圖以構(gòu)成源極/漏極電極471和475。但是，與第一實施例不同，晶化誘導(dǎo)圖案457中的導(dǎo)電材料并不通過整體刻蝕(bulk-etching)來移除。因此，這些導(dǎo)電材料的剩余部分形成鈍化金屬層477。
在適當(dāng)?shù)奈恢帽Ａ翕g化金屬層477，而不將其去除，由于未通過整體刻蝕將其去除，因此可以防止破壞它被沉積于其上的區(qū)域。換言之，導(dǎo)電材料用于形成鈍化金屬層477從而避免整體刻蝕破壞有源層320。
此外，優(yōu)選鈍化金屬層477不將源極/漏極區(qū)域421和425連接到源極/漏極電極471和475，對晶化誘導(dǎo)圖案457就是這樣。
盡管圖中并沒有示出，接下來可以利用通常方法制造平板顯示器。
圖5A、圖5B、圖5C、圖5D和圖5E是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例帶有晶化誘導(dǎo)圖案的TFT的有源層和柵極電極的平面圖。
參考圖5A、圖5B、圖5C、圖5D和圖5E，晶化誘導(dǎo)圖案520可以具有不同的形狀和位置。其可以形成在位于柵極電極530下方的溝道區(qū)域C和使有源層500的部分源極/漏極區(qū)域S和D露出的接觸孔510之間。
從晶化誘導(dǎo)圖案520到溝道區(qū)域C之間的距離優(yōu)選短于從接觸孔510到溝道區(qū)域C之間的距離。
由晶化誘導(dǎo)圖案520暴露的那部分有源層500的寬度優(yōu)選寬于一個接觸孔510暴露的那部分有源層500的寬度。更優(yōu)選的是，由晶化誘導(dǎo)圖案520暴露出的那部分有源層500的寬度與溝道區(qū)域C露出的那部分有源層500的寬度相同。
此外，至少一個晶化誘導(dǎo)圖案520優(yōu)選形成在每個源極/漏極區(qū)域S和D中。
根據(jù)上述本發(fā)明的實施例，晶化誘導(dǎo)金屬層在單獨形成的晶化誘導(dǎo)圖案中形成以進行MILC工藝，這可以防止MILC速度的不一致和生長速度降低。
從而，可以得到具有一致特性的TFT及其制造方法。
不脫離本發(fā)明的精神和范圍而作出的改進和變化對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的。因此，本發(fā)明意為覆蓋在所附的權(quán)利要求的范圍及其等效的范圍內(nèi)所作出的改進和變化。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管，其包括具有源極區(qū)域、漏極區(qū)域和溝道區(qū)域的有源層；柵極電極；絕緣層，具有暴露所述源極區(qū)域的一部分的第一接觸孔，暴露所述漏極區(qū)域的一部分的第二接觸孔，和暴露所述有源層的一部分的晶化誘導(dǎo)圖案；和通過所述第一接觸孔連接到所述源極區(qū)域的源極電極，和通過所述第二接觸孔連接到所述漏極區(qū)域的漏極電極，其中所述晶化誘導(dǎo)圖案不將所述源極區(qū)域連接到所述源極電極或不將所述漏極區(qū)域連接到所述漏極電極。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其中所述晶化誘導(dǎo)圖案形成在所述溝道區(qū)域和一接觸孔之間。
3.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其中該有源層的由所述晶化誘導(dǎo)圖案暴露的該部分的寬度大于該有源層的由接觸孔暴露的該部分的寬度。
4.如權(quán)利要求3所述的薄膜晶體管，其中該有源層的由所述晶化誘導(dǎo)圖案暴露出的該部分的寬度與所述溝道區(qū)域的寬度相同。
5.一種薄膜晶體管，包括具有源極區(qū)域、漏極區(qū)域和溝道區(qū)域的有源層；柵極電極；絕緣層，具有暴露所述源極區(qū)域的一部分的第一接觸孔，暴露所述漏極區(qū)域的一部分的第二接觸孔，和暴露所述有源層的一部分的晶化誘導(dǎo)圖案；通過所述第一接觸孔連接到所述源極區(qū)域的源極電極，及通過所述第二接觸孔連接到所述漏極區(qū)域的漏極電極；以及形成在有源層的由所述晶化誘導(dǎo)圖案暴露的該部分上的保護層，其中所述晶化誘導(dǎo)圖案和所述保護層不將所述源極區(qū)域連接到所述源極電極或不將所述漏極區(qū)域連接到所述漏極電極。
6.如權(quán)利要求5所述的薄膜晶體管，其中所述晶化誘導(dǎo)圖案形成在接觸孔和所述溝道區(qū)域之間。
7.如權(quán)利要求5所述的薄膜晶體管，其中有源層的由所述晶化誘導(dǎo)圖案暴露的該部分的寬度大于有源層的由接觸孔暴露的該部分的寬度。
8.如權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管，其中有源層的由所述晶化誘導(dǎo)圖案暴露的該部分的寬度與所述溝道區(qū)域的寬度相同。
9.如權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管，其中所述保護層是金屬層。
10.如權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管，其中所述保護層由與所述源極電極和所述漏極電極相同的材料構(gòu)成。
11.一種制造薄膜晶體管的方法，包括在絕緣襯底上形成非晶硅有源層；在柵極絕緣層上形成柵極電極；在所述有源層中形成源極區(qū)域、漏極區(qū)域和溝道區(qū)域；形成暴露所述源極區(qū)域的一部分的第一接觸孔、暴露所述漏極區(qū)域的一部分的第二接觸孔、和暴露所述有源層的一部分的晶化誘導(dǎo)圖案；在所述絕緣襯底的整個表面上沉積晶化誘導(dǎo)層；晶化所述有源層；以及形成通過所述第一接觸孔連接所述源極區(qū)域的源極電極，和通過所述第二接觸孔連接所述漏極區(qū)域的漏極電極，其中所述晶化誘導(dǎo)圖案不將所述源極區(qū)域連接到所述源極電極或不將所述漏極區(qū)域連接到所述漏極電極。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述晶化誘導(dǎo)層具有50?；蚋蟮暮穸?。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述晶化誘導(dǎo)層具有200?；蚋蟮暮穸取?br> 14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述晶化誘導(dǎo)層是金屬層；以及其中所述有源層通過金屬誘導(dǎo)橫向晶化工藝晶化。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述金屬層由Ni構(gòu)成。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述晶化誘導(dǎo)圖案形成在一接觸孔和所述溝道區(qū)域之間。
17.如權(quán)利要求11所述的方法，其中有源層的由所述晶化誘導(dǎo)圖案暴露出的該部分的寬度大于有源層的由接觸孔暴露的該部分的寬度。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中有源層的由所述晶化誘導(dǎo)圖案暴露的該部分的寬度與所述溝道區(qū)域的寬度相同。
19.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括在有源層的由晶化誘導(dǎo)圖案暴露的該部分上形成保護層，其中該保護層并不將所述源極區(qū)域連接到所述源極電極或不將所述漏極區(qū)域連接到所述漏極電極。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述保護層是由與所述源極電極和所述漏極電極相同的材料構(gòu)成的鈍化金屬層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過金屬誘導(dǎo)橫向晶化工藝形成的薄膜晶體管及其制造方法。該薄膜晶體管包括具有源極/漏極區(qū)域和溝道區(qū)域的有源層、柵極電極、具有暴露每個源極/漏極區(qū)域的一部分的接觸孔的絕緣層、和暴露有源層的一部分的晶化誘導(dǎo)圖案。源極/漏極電極通過接觸孔連接到源極/漏極區(qū)域，而晶化誘導(dǎo)圖案并不將源極/漏極區(qū)域連接到源極/漏極電極。
文檔編號H01L29/417GK1645630SQ20041009975
公開日2005年7月27日 申請日期2004年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月22日
發(fā)明者金勛, 李基龍, 徐晉旭 申請人:三星Sdi株式會社