專利名稱：掩模及其制造方法和用其制造薄膜晶體管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及用于制造多晶硅的掩模及其制造方法以及使用該掩模制造薄膜晶體管的方法，更具體地用于使非晶硅結(jié)晶成為多晶硅的掩模及其制造方法，以及用該掩模制造薄膜晶體管的方法。
背景技術(shù)：
液晶顯示器(LCD)包括具有電極的一對(duì)基板和夾在基板之間的液晶層。通過(guò)通常沿著基板邊緣印刷的密封層使基板彼此粘接。當(dāng)彼此連接時(shí)，基板密封液晶層。
通過(guò)電極將電場(chǎng)施加到液晶層。液晶層具有各向異性介電常數(shù)，并且通過(guò)改變電場(chǎng)調(diào)節(jié)穿過(guò)液晶層的光的透射來(lái)顯示圖像。薄膜晶體管(TFT)用于控制施加到電極的信號(hào)。
通常，非晶硅用做TFT的溝道區(qū)。非晶硅的遷移率是大約0.5～1cm3/Vsec。盡管該遷移率的范圍在LCD的開(kāi)關(guān)器件中使用為可接受，但是其在直接形成于液晶板上的驅(qū)動(dòng)電路中不可接受。
為了克服非晶硅的該問(wèn)題，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了具有用多晶硅形成的溝道區(qū)的多晶硅TFT。多晶硅具有大約20～150cm3/Vsec的遷移率，多晶硅TFT的較高遷移率能使驅(qū)動(dòng)電路直接形成在液晶板上，導(dǎo)致所謂的玻璃中的芯片(chip-in-glass)構(gòu)造。
對(duì)于制造多晶硅薄膜的方法，現(xiàn)有在高溫下在基板上直接淀積多晶硅的方法、使淀積的非晶硅在大約600℃的高溫結(jié)晶以及使用激光熱處理使淀積的非晶硅結(jié)晶。但是每一個(gè)方法都包括高溫處理，使用玻璃基板是困難的。而且，通過(guò)該方法形成的多晶硅具有不平坦的晶粒晶界，導(dǎo)致TFT的不一致的電性能。
因此，現(xiàn)已開(kāi)發(fā)了能調(diào)整晶粒晶界分布的連續(xù)橫向固化(SLS)方法以用于解決上述問(wèn)題。SLS方法是利用當(dāng)激光照射在部分非晶硅上從而部分融化非晶硅時(shí)，多晶硅的晶粒從不被激光照射的固態(tài)區(qū)和不被激光照射的液態(tài)區(qū)之間的晶界生長(zhǎng)。晶粒的生長(zhǎng)方向通常垂直于晶界。
在SLS方法中，激光束穿過(guò)掩模的透射區(qū)照射，形成大致上與透射區(qū)的形狀匹配的融化的非晶硅層的液態(tài)區(qū)。掩模的透射區(qū)可以包括縫隙。多晶硅的晶粒如上所述生長(zhǎng)，當(dāng)從相對(duì)的晶界生長(zhǎng)的晶粒在液態(tài)區(qū)中心或附近彼此相遇時(shí)，晶粒的生長(zhǎng)完成。通過(guò)在晶粒生長(zhǎng)方向間歇地移動(dòng)掩模而晶化相鄰的非晶硅層，其中晶粒的尺寸對(duì)應(yīng)于縫隙的寬度。
SLS方法中使用的掩模通常包括石英基板和其上形成的鉻圖樣。掩模具有阻擋區(qū)和透射區(qū)，在阻擋區(qū)中照射到非晶硅上的激光被阻擋，在透射區(qū)中激光照射到非晶硅。鉻圖樣形成在阻擋區(qū)。
由于鉻具有高的熱吸收率并且在SLS方法中使用的激光具有相當(dāng)高的能量，所以掩模的鉻圖樣容易過(guò)熱。而且，由于激光間歇照射，鉻圖樣經(jīng)歷加熱和冷卻的重復(fù)循環(huán)。該加熱和冷卻循環(huán)施加熱應(yīng)力在鉻圖樣上。這種熱應(yīng)力隨著鉻和石英之間的不同的熱膨脹系數(shù)而增加。在幾千萬(wàn)次的激光照射后，鉻圖樣變形，迫使掩模更換。這種周期性掩模更換的需要不希望地增加了生產(chǎn)成本。
需要一種不存在上述問(wèn)題，因此具有更長(zhǎng)的壽命的掩模。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種與常規(guī)掩模相比受到更少來(lái)自光的熱應(yīng)力的制造多晶硅結(jié)構(gòu)的掩模。由于減小的熱應(yīng)力，本發(fā)明的掩模具有比常規(guī)掩模更長(zhǎng)的壽命。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是提供一種制造掩模的方法和使用掩模制造薄膜晶體管的方法。
本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)在下述的描述中闡述，部分地，從描述中變得顯而易見(jiàn)，或可以通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而理解。
通過(guò)提供用于制造多晶硅結(jié)構(gòu)的掩模實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述和/或其它方面，該掩模包括透光的透射區(qū)以及阻擋光的阻擋區(qū)。阻擋區(qū)具有交替至少一次的方式淀積的金屬層和半導(dǎo)體層。
金屬層可以是鉬層。
半導(dǎo)體層可以是硅層。
透射區(qū)包括一行細(xì)縫或多行細(xì)縫。所述行可以彼此平行，且鄰近行中的細(xì)縫以交錯(cuò)方式排列。
在阻擋區(qū)中的最上面的層可以是半導(dǎo)體層。
通過(guò)提供制造用于制造多晶硅結(jié)構(gòu)的掩模的方法可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的另一個(gè)方面。該方法包含通過(guò)以交替至少一次的方式在掩模的基板上淀積金屬層和半導(dǎo)體層而在掩?；迳闲纬杉す庾钃鯀^(qū)，以及通過(guò)光刻激光阻擋區(qū)形成透射光的透射區(qū)。
通過(guò)提供一種制造薄膜晶體管基板的方法實(shí)現(xiàn)發(fā)明的另一個(gè)方面。方法包含在絕緣基板上形成非晶硅層；利用掩模通過(guò)結(jié)晶非晶硅層形成多晶硅層，其中掩模包括透射區(qū)透射光的透射區(qū)和阻擋光的阻擋區(qū)。阻擋區(qū)具有交替至少一次的方式淀積的金屬層和半導(dǎo)體層。通過(guò)連續(xù)橫向固化方法進(jìn)行結(jié)晶。在多晶硅層上形成柵極絕緣層，在多晶硅層上的柵極絕緣層上形成柵極電極，以及具有暴露部分多晶硅層的接觸孔的層間介質(zhì)形成在柵極電極上。通過(guò)接觸孔源極和漏極分別連接到多晶硅的部分。


從結(jié)合附圖的實(shí)施例的下面描述中本發(fā)明的這些和其它的方面和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)以及更容易理解圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例用于制造多晶硅的掩模結(jié)構(gòu)的平面圖；圖2是圖1的標(biāo)識(shí)為“A”部分的放大平面圖；圖3是用于制造多晶硅的掩模沿著圖2的線III-III所取的截面圖；圖4A到圖4E是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例制造用于制造多晶硅的掩模的方法的截面圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的多晶硅TFT結(jié)構(gòu)的截面圖；圖6A到圖6E是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造多晶硅TFT方法的截面圖；圖7是示出非晶硅層結(jié)晶成多晶硅層的SLS方法的透視圖；圖8是示出當(dāng)通過(guò)SLS方法將非晶硅層結(jié)晶成多晶硅層時(shí)多晶硅微觀結(jié)構(gòu)的平面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在詳細(xì)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例結(jié)合附圖示出的例子做參考，在附圖中其中同樣的參考數(shù)字始終表示相同的元件。通過(guò)參考圖介紹實(shí)施例以解釋本發(fā)明。
首先，用圖1到圖3描述用于制造多晶硅的掩模。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明用于制造多晶硅結(jié)構(gòu)的掩模結(jié)構(gòu)的平面圖，圖2是圖1中用‘A’標(biāo)記部分的放大平面圖以及圖3是用于制造多晶硅結(jié)構(gòu)掩模沿著圖2的線III-III所取的截面圖。
用于制造多晶硅結(jié)構(gòu)的掩模10(以后稱做“掩?！?在形狀上是長(zhǎng)方形的并具有多個(gè)圖案化部分20。每個(gè)圖案化部分具有與其它相同的結(jié)構(gòu)以及在SLS方法中僅僅采用一個(gè)圖案化部分20。每個(gè)圖案化部分20包括透射區(qū)30和阻擋區(qū)40，其中阻擋區(qū)40包圍透射區(qū)30。透射區(qū)30包括設(shè)置在彼此平行的兩行中的縫隙。通過(guò)不變的間距間隔開(kāi)每行中相鄰的透射區(qū)30且透射區(qū)30的寬度d1比相鄰?fù)干鋮^(qū)30的距離d2大。在一行中排列透射區(qū)30以便與鄰近行的透射區(qū)30交錯(cuò)。
從掩模10的上部照射的激光束穿過(guò)透射區(qū)30，融化了下面的非晶硅層。然而，由于在阻擋區(qū)40中形成的激光阻擋層60，所以激光束不能通過(guò)阻擋區(qū)40。
如圖3所示，激光阻擋層60形成在掩?；?0上。掩?；?0可以用石英形成。而且，激光阻擋層60形成阻擋區(qū)40。
激光阻擋層60是多層結(jié)構(gòu)，其中以交替的方式淀積金屬層61和半導(dǎo)體層62。金屬層61反射光而半導(dǎo)體層62吸收光。而且，金屬層61具有高熱導(dǎo)率同時(shí)半導(dǎo)體層62具有高熱吸收率。金屬層61和半導(dǎo)體層62在激光阻擋層60中的交替排列避免了掩模10被反射或吸收施加在掩模10上的熱量加熱到高溫。
金屬層61優(yōu)選用具有高反射率的金屬形成，例如鉬或鋁。半導(dǎo)體層62優(yōu)選是由硅層或鍺層形成。
金屬層61的厚度優(yōu)選是大約2nm和半導(dǎo)體層62的厚度優(yōu)選大約7nm。每層61、62優(yōu)選通過(guò)幾十層或幾百層淀積形成。激光阻擋層60的最上面優(yōu)選是半導(dǎo)體層62以避免下面金屬層61的氧化。
照射在激光阻擋區(qū)61的激光束在金屬層61反射或被半導(dǎo)體層62吸收。在金屬層61的光反射和通過(guò)在金屬層61和半導(dǎo)體層62之間的相互作用分散熱量避免激光阻擋層60被加熱到高溫。
除了其他因素以外，通過(guò)改變金屬層61和半導(dǎo)體層62的組成調(diào)整淀積層的數(shù)量、每層的厚度和激光阻擋層60的全部厚度d3。而且，由于圖案化部分20增加的壽命，所以圖案化部分20的數(shù)量可以減小。
下面描述制造掩模10的方法。
圖4A到圖4E是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制造掩模10方法的截面圖。
首先，如圖4A所示，使用例如濺射或真空蒸發(fā)的常規(guī)的方法在掩模基板50上淀積金屬層61。然后，如圖4B所示使用化學(xué)氣相淀積(CVD)或?yàn)R射在金屬層61上淀積半導(dǎo)體層62。如圖4C所示通過(guò)交替淀積金屬層61和半導(dǎo)體層62的方式形成激光阻擋層60。
通過(guò)在激光阻擋層60上進(jìn)行光刻步驟形成透射區(qū)30和阻擋區(qū)40，下面描述其詳細(xì)情況。
圖4D示出其上具有圖案化光致抗蝕劑70的激光阻擋層60的蝕刻步驟，其中蝕刻可以是濕法蝕刻或干法蝕刻。通過(guò)包括在激光阻擋層60上涂覆光敏樹(shù)脂、使光敏樹(shù)脂曝光、顯影以及烘烤的連續(xù)工藝形成光致抗蝕劑70。圖4E示出在完成蝕刻后的透射區(qū)30和阻擋區(qū)40。通過(guò)移除設(shè)置在激光阻擋區(qū)60上的光致抗蝕劑70完成掩模10。
將描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)掩模10制造的多晶硅TFT。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多晶硅TFT結(jié)構(gòu)的截面圖。
如圖5所示，在絕緣基板110上形成緩沖層111以及在緩沖層111上形成多晶硅層130。緩沖層111通常用氧化硅制造，并且其避免絕緣基板110的堿金屬擴(kuò)散到多晶硅層130中。多晶硅層130包括溝道區(qū)131、LDD(輕摻雜區(qū))區(qū)132a和132b，以及歐姆接觸區(qū)133a和133b，其中通過(guò)溝道區(qū)131將LDD區(qū)132a和132b以及歐姆接觸區(qū)133a和133b每個(gè)都分成兩部分。LDD區(qū)132a和132b為n-摻雜并傳播熱載流子，同時(shí)溝道區(qū)131未摻雜雜質(zhì)且歐姆接觸區(qū)133a和133b是n+摻雜。由氧化硅或氮化硅形成的柵極絕緣層141設(shè)置在多晶硅層130上。柵極電極151形成在溝道區(qū)131上面的柵極絕緣層141上。覆蓋柵極151的層間介質(zhì)152形成在柵極絕緣層141上。穿過(guò)柵極絕緣層141和層間介質(zhì)152形成分別暴露歐姆接觸區(qū)133a和133b的接觸孔181和182。通過(guò)接觸孔181和182分別連接到歐姆接觸區(qū)133a和133b的源極161和漏極162形成在層間介質(zhì)152上，其中源極161和漏極162設(shè)置在柵極151的相對(duì)側(cè)面上。通過(guò)保護(hù)層171覆蓋層間介質(zhì)152，在該處穿過(guò)保護(hù)層171形成暴露漏極162的接觸孔183。用銦錫氧化物、銦鋅氧化物或反射性導(dǎo)電材料形成的像素電極172形成在保護(hù)層171上，其中穿過(guò)接觸孔183將像素電極172連接到漏極162。
現(xiàn)在描述制造多晶硅TFT的方法。
圖6A到圖6E是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例制造多晶硅TFT方法的截面圖，圖7是示出非晶硅層結(jié)晶成多晶硅層的SLS工藝的透視圖以及圖8是示出通過(guò)SLS工藝將非晶硅層結(jié)晶成多晶硅層期間的多晶硅微結(jié)構(gòu)的平面圖。
首先，如圖6A所示，在絕緣基板110上連續(xù)淀積緩沖層111和非晶硅層121。然后，通過(guò)SLS方法結(jié)晶非晶硅層121。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的掩模10使用在SLS方法中。結(jié)晶工藝如下。
如圖7所示，在SLS方法中，穿過(guò)在透射區(qū)30中具有縫隙的掩模10的激光束局部完全熔化非晶硅層121，形成對(duì)應(yīng)于透射區(qū)30的液態(tài)區(qū)122。
從固態(tài)區(qū)和液態(tài)區(qū)122之間的晶界生長(zhǎng)多晶硅晶粒，同時(shí)晶粒的生長(zhǎng)方向垂直于晶界。當(dāng)從相對(duì)晶界的晶粒彼此相接在液態(tài)區(qū)122的中心附近時(shí)完成晶粒生長(zhǎng)。通過(guò)間斷地沿晶粒生長(zhǎng)方向移動(dòng)掩模10的縫隙圖案同時(shí)用激光照射繼續(xù)晶粒的生長(zhǎng)。
圖8示出當(dāng)縫隙圖案水平設(shè)置時(shí)在多晶硅層130中晶粒的微結(jié)構(gòu)，其中晶粒垂直于縫隙生長(zhǎng)。
圖6B示出圖案化的多晶硅層131。
如圖6C所示，通過(guò)淀積氧化硅或氮化硅層形成柵極絕緣層141。然后，淀積和圖案化用于柵極布線的導(dǎo)電材料，形成柵極電極151。通過(guò)使用柵極電極151作為掩模將n-型雜質(zhì)注入到多晶硅層130中形成溝道區(qū)131、LDD區(qū)132a和132b以及歐姆接觸區(qū)133a和133b。提供多種制造LDD區(qū)132a和132b的方法。例如，可以使用通過(guò)雙層?xùn)艠O電極151的濕法刻蝕制造的懸垂件(overhang)。
然后，如圖6D所示，在柵極絕緣層141上形成覆蓋柵極電極151的層間介質(zhì)152。圖案化層間介質(zhì)152和柵極絕緣層141以形成接觸孔181和182，分別暴露歐姆接觸區(qū)133a和133b。
然后，如圖6E所示，淀積和圖案化用于數(shù)據(jù)布線的導(dǎo)電材料。然后形成穿過(guò)接觸孔181和182分別連接到歐姆接觸區(qū)133a和133b的源極電極161和漏極電極162。
然后，如圖5所示，在源極電極161和漏極電極162上涂保護(hù)層171以及圖案化保護(hù)層171以形成暴露漏極電極162的接觸孔183。通過(guò)淀積和圖案化銦錫氧化物、鋅錫氧化物或反射性導(dǎo)電材料形成像素電極172。
如上所述，本發(fā)明提供一種用于制造由于激光阻擋層的散熱性而具有改善的壽命的掩模。而且，本發(fā)明提供一種制造該掩模的方法以及使用該掩模制造TFT的方法。
雖然已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的一些實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離附帶的權(quán)利要求書(shū)及其等效物限定的本發(fā)明的精神或范圍內(nèi)可以在實(shí)施例中進(jìn)行改變。
本申請(qǐng)要求2004年7月28日向韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)No.2004-0059308的優(yōu)先權(quán)，這里引入其全部?jī)?nèi)容供參考。
權(quán)利要求
1.一種用于制造多晶硅結(jié)構(gòu)的掩模，包括掩?；?；透射區(qū)，形成在所述掩?；迳?，其中該透射區(qū)透射光；以及阻擋區(qū)，形成在所述掩模基板上，所述阻擋區(qū)具有以交替至少一次的方式淀積的金屬層和半導(dǎo)體層并且阻擋光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的掩模，其中所述金屬層是鉬層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的掩模，其中所述半導(dǎo)體層是硅層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的掩模，其中所述透射區(qū)由一行縫隙構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的掩模，其中所述透射區(qū)包括多行縫隙。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的掩模，其中所述多行彼此平行。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的掩模，其中以交錯(cuò)方式排列相鄰行中的所述縫隙。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的掩模，其中在阻擋區(qū)中的最上面的層是半導(dǎo)體層。
9.一種用于制造多晶硅結(jié)構(gòu)的掩模的制造方法，該方法包括以至少交替一次的方式通過(guò)淀積金屬層和半導(dǎo)體層在掩?；迳闲纬杉す庾钃醪牧?；以及通過(guò)光刻激光阻擋材料形成透射光的透射區(qū)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述金屬層是鉬層。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述半導(dǎo)體層是硅層。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述透射區(qū)由一行縫隙構(gòu)成。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述透射區(qū)包括多行縫隙。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述多行縫隙彼此平行。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中以交錯(cuò)方式排列相鄰行的所述縫隙。
16.一種制造薄膜晶體管基板的方法，包括在絕緣基板上形成非晶硅層；通過(guò)使用掩模結(jié)晶所述非晶硅層形成多晶硅層；其中所述掩模包括透射光的透射區(qū)和具有以至少一次交替的方式淀積的金屬層和半導(dǎo)體層并阻擋光的阻擋區(qū)，以及其中通過(guò)連續(xù)橫向固化的方法進(jìn)行結(jié)晶；在所述多晶硅層上形成柵極絕緣層；在所述多晶硅層上的柵極絕緣層上形成柵極電極；形成具有接觸孔的層間介質(zhì)以暴露該多晶硅層的一部分；以及形成穿過(guò)該接觸孔分別連接到該部分多晶硅的源極電極和漏極電極。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述透射區(qū)包括一行縫隙。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述透射區(qū)包括多行縫隙。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中所述多行縫隙彼此平行。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中以交錯(cuò)方式排列相鄰行的所述縫隙。
21.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述金屬層是鉬層。
22.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述半導(dǎo)體層是硅層。
全文摘要
一種用于制造多晶硅結(jié)構(gòu)的掩模包括透射光的透射區(qū)以及具有以交替至少一次的方式淀積的金屬層和半導(dǎo)體層的阻擋區(qū)。阻擋區(qū)阻擋光。掩模受到更少的來(lái)自光(例如激光束)的熱應(yīng)力，因此具有與常規(guī)掩模相比更長(zhǎng)的壽命。
文檔編號(hào)H01L21/324GK1761033SQ200510106739
公開(kāi)日2006年4月19日 申請(qǐng)日期2005年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月28日
發(fā)明者金東范 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社