專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所描述的技術(shù)總體上涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
一般而言，多晶硅層被廣泛用作薄膜晶體管(TFT)的半導(dǎo)體層，這是因為多晶硅層具有高的電荷遷移率，可應(yīng)用于高速運行電路，并可用于配置互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)電路。利用多晶硅層的TFT通常被用作顯示器，例如有機發(fā)光二極管(OLED)的開關(guān)器件或驅(qū)動器件。

發(fā)明內(nèi)容
一個創(chuàng)造性的方面在于一種由于消除了多晶硅層內(nèi)部的缺陷而具有改善的晶體管特性并確保晶體管特性的均勻性的半導(dǎo)體器件。另一方面在于一種制造由于消除了多晶硅層內(nèi)部的缺陷而具有改善的晶體管特性的半導(dǎo)體器件的方法。另一方面在于一種半導(dǎo)體器件，其包括:基板；形成于所述基板上方的第一氮化硅層；直接形成于所述第一氮化硅層上并具有大約ioooA以下的厚度的第一氧化硅層；以及直接形成于所述第一氧化娃層上的氫化的多晶娃層。另一方面在于一種半導(dǎo)體器件，其包括:基板；形成于所述基板上方的第一緩沖層，其中所述第一緩沖層包含氫；和有源層，形成于所述第一緩沖層上并包含多晶硅和氫，其中包含于所述有源層中的氫的濃度為大約I原子百分比(at.%)以上。另一方面在于一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括:在基板上方形成第一氮化娃層，其中所述第一氮化娃層包含氫；在所述第一氮化娃層上形成第一氧化娃層；在所述第一氧化硅層上直接形成非晶硅層；以及對所述第一氮化硅層、所述第一氧化硅層和所述非晶硅層進行熱處理，以形成氫化的多晶硅層。


圖1為根據(jù)一實施例的半導(dǎo)體器件的剖視圖。圖2為圖示在圖1所示的半導(dǎo)體器件的第一緩沖層中氫的分布的圖。圖3為圖示在圖1所示的半導(dǎo)體器件的多晶硅層中氫的分布的圖。圖4為根據(jù)另一實施例的半導(dǎo)體器件的剖視圖。圖5為根據(jù)另一實施例的半導(dǎo)體器件的剖視圖。圖6為根據(jù)另一實施例的半導(dǎo)體器件的剖視圖。
圖7為根據(jù)另一實施例的半導(dǎo)體器件的俯視圖。圖8為沿圖7的線1-1’截取的剖視圖。圖9為圖示根據(jù)一實施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的流程圖。圖10至圖13為圖示根據(jù)圖9的實施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的中間結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖14為圖13所示的區(qū)域A在第一氧化硅層具有大約1000人以下的厚度時的放大圖。圖15為圖13所示的區(qū)域A在第一氧化硅層具有大約IOOOA以上的厚度時的放大圖。圖16為圖示根據(jù)另一實施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的中間結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖17為Vth相對于氧化硅層的厚度的圖。
具體實施例方式針對用于使形成于絕緣基板(例如玻璃)上的非晶態(tài)半導(dǎo)體層結(jié)晶為具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體層的技術(shù)已進行了廣泛研究。用于使非晶態(tài)半導(dǎo)體層結(jié)晶的結(jié)晶技術(shù)的示例包括固相結(jié)晶、金屬誘導(dǎo)結(jié)晶以及超晶硅結(jié)晶。不過，利用這些結(jié)晶技術(shù)形成的多晶硅具有諸如懸空鍵之類的各種缺陷，并且這些缺陷妨礙了運載硅中的電荷的載流子的移動?，F(xiàn)在將參照附圖更充分地描述實施例。然而，可以采用不同的形式對所描述的實施例進行修改，并且本公開不應(yīng)當(dāng)被限于這里所闡明的實施例。在整個說明書中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。在附圖中，為清楚起見，層和區(qū)域的厚度被放大。

還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)一層被提及為位于另一層或基板“上”時，該層可以直接位于另一層或基板上，也可以存在中間元件。相反，當(dāng)一元件被提及為“直接”位于另一元件“上”時，則不存在中間兀件。為易于描述，在本文中可使用諸如“在…下方”、“在…下面”，“下”、“在…上方”、“上”等空間相關(guān)的術(shù)語，來描述圖中所示的一個元件或特征與另外的元件或特征的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解，空間相關(guān)的術(shù)語旨在除器件的圖中所示的方位之外還包括器件的在使用中或操作中的另外的方位。例如，如果圖中的器件被旋轉(zhuǎn)，則被描述為位于其它元件或特征的“下面”或“下方”的元件將位于其它元件或特征的“上方”。因此，示例性術(shù)語“在…下面”可包括“在…上方”和“在…下面”兩個方位。可另外確定器件的方位(被旋轉(zhuǎn)90度或在其它的方位)，并且相應(yīng)地解釋在本文中使用的空間相關(guān)的描述符。在描述實施例的語境中(尤其是在所附權(quán)利要求的語境中)，單數(shù)形式的術(shù)語的使用和相似的指示應(yīng)解釋為涵蓋單數(shù)和復(fù)數(shù)，除非在本文中另有說明或通過上下文被明確否定。術(shù)語“包括”、“具有”和“包含”應(yīng)解釋為開放式術(shù)語(即表示“包括，但不限于”)，除非另被注明。除非另有限定，否則在本文中使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所通常理解的相同的含義。注意的是，任意的和所有的示例或在本文中提供的示例性術(shù)語的使用僅僅旨在更好地舉例說明實施例，而并非對本公開的范圍的限制，除非另有具體說明。此外，除非另有限定，否則不可過度地解釋在常用的字典中所定義的所有術(shù)語。
可根據(jù)制造技術(shù)和/或容差修改示例性視圖的輪廓。圖中所示的區(qū)域采用示意性的方式被圖示，并且區(qū)域的形狀借助于示圖被簡單地表示出，且并非為限制。將參照圖1至圖3描述根據(jù)一實施例的半導(dǎo)體器件。圖1為根據(jù)一實施例的半導(dǎo)體器件100的剖視圖。圖2為圖示在圖1所示的半導(dǎo)體器件100的第一緩沖層111中氫的分布的圖。圖3為圖示在圖1所示的半導(dǎo)體器件100的多晶硅層131中氫的分布的圖。參照圖1，半導(dǎo)體器件100包括基板110、第一緩沖層111以及多晶硅層131?；?10可為絕緣基板，特別是透明的絕緣基板。基板110可由例如石英、陶瓷或塑料制成。而且，基板110可為柔性基板?？商娲兀?10可為半導(dǎo)體基板，并且可包含例如 S1、Ge、SiGe、GaP、GaAs, SiC, InAs 或 InP。第一緩沖層111可形成于基板110的整個表面上。第一緩沖層111防止雜質(zhì)(例如堿離子)從基板110滲入到多晶硅層131中，并整平基板110的表面。另外，第一緩沖層111可提供充分消除多晶硅層131的缺陷的氫。第一緩沖層111可由包含氫的絕緣層形成。例如，第一緩沖層111可由包含氫的氮化娃層形成。氫被定義為包含氫原子、氫分子以及氫離子。氫可來自于用于形成第一緩沖層111的源氣體，且可保留在第一緩沖層111中。在第一緩沖層111為氮化硅層時，在氮化硅層的形成過程中可將含氫氣體用作氮源氣體。這里，氫可被引入到氮化硅層內(nèi)。通過為形成多晶娃層131而執(zhí)行的熱處理工藝，存在于第一緩沖層111中的氫可擴散到多晶娃層131。可利用例如化學(xué)氣相沉積(CVD)或原子層沉積(ALD)來形成第一緩沖層111?，F(xiàn)在將參照圖2描述第一緩沖層111中氫的分布。在圖2中，X軸為氫原子在第一緩沖層111中的以原子百分比(at.%)表示的含量，Y軸為第一緩沖層111在從第一緩沖層111的上表面b朝著基板110的方向上的深度(A)。參照圖2，第一緩沖層111包括第一區(qū)I和第二區(qū)II。第一區(qū)I比第二區(qū)II更靠近第一緩沖層111的上表面b。例如，第一區(qū)I可接觸第一緩沖層111的上表面b，而第二區(qū)II可位于第一區(qū)I之下。在一個實施例中，第一區(qū)I中的氫原子的數(shù)量大于第二區(qū)II中的氫原子的數(shù)量。在圖2中，作為示例，圖示了氫原子的數(shù)量從第一緩沖層111的上表面b朝著其下表面a減少的情況。由于氫原子的數(shù)量隨著到第一緩沖層111的上表面b的距離縮短而增加，因此在熱處理工藝中，第一緩沖層111中的氫可更快速、更活躍地擴散到多晶硅層131。返回參照圖1，多晶硅層131形成于第一緩沖層111上，且可用作薄膜晶體管(TFT)的有源層。多晶硅層131可通過使非晶硅層結(jié)晶而形成，且可為氫化層。在氫化多晶硅層131中，懸空鍵、晶界等以物理或化學(xué)方式與氫結(jié)合。由此，可消除多晶硅層131的各種內(nèi)部缺陷。鑒于此，在TFT中使用半導(dǎo)體器件100可改善TFT的特性。氫在多晶硅層131中的濃度可為大約Iat.%以上。以大約Iat.%以上包含于多晶硅層131中的氫可充分消除多晶硅層131的內(nèi)部缺陷。現(xiàn)在將參照圖3詳細(xì)描述氫在多晶硅層131中的分布。參照圖3，多晶硅層131包括第三區(qū)III和第四區(qū)IV。第三區(qū)III比第四區(qū)IV更靠近多晶硅層131的下表面b。例如，第三區(qū)III可接觸多晶硅層131的下表面b，而第四區(qū)IV可位于第三區(qū)III之上。第三區(qū)III中的氫原子的數(shù)量大于第四區(qū)IV中的氫原子的數(shù)量。圖3中，作為示例，圖示了氫原子的數(shù)量從多晶硅層131的上表面c朝著其下表面b增加的情況。因此，在多晶硅層131中氫原子的數(shù)量可能在多晶硅層131與第一緩沖層111之間的界面處最大。存在于多晶硅層131與第一緩沖層111之間的界面處的大量氫原子可充分消除界面處的缺陷。另外，由于氫與懸空鍵等結(jié)合，因此可防止在隨后的熱處理工藝中將雜質(zhì)從基板110引入到多晶硅層131中。下文中，將參照圖4描述根據(jù)另一實施例的半導(dǎo)體器件。圖4為根據(jù)另一實施例的半導(dǎo)體器件200的剖視圖。圖4實施例與先前實施例的區(qū)別在于多晶硅層131與第一緩沖層111之間形成有第二緩沖層121。因此，下面的描述將集中于該區(qū)別。與先前實施例的元件大致相同的元件由相同的附圖標(biāo)記來表示，因此將省略它們的詳細(xì)描述。第二緩沖層121形成于第一緩沖層111與多晶硅層131之間，并且直接接觸兩個層111和131。第二緩沖層121可由與氫結(jié)合因而不捕集氫的材料形成。例如，第二緩沖層121可由氧化娃(SiOx)層形成。第二緩沖層121的厚度氏可為大約1000A以下。多晶硅層131可通過經(jīng)熱處理使非晶硅層結(jié)晶而形成。熱處理促使第一緩沖層111中的氫擴散到多晶硅層131內(nèi)，從而使多晶硅層131氫化。由此，在結(jié)晶過程中在多晶硅層131中產(chǎn)生的缺陷得以消除。同時，氫僅在穿過第二緩沖層121之后才可到達多晶硅層131。如果第二緩沖層121的厚度H1超過大約1000A，則氫可能穿不過第二緩沖層121，而可能返回到第一緩沖層111。第二緩沖層121可由不捕集氫的材料形成，以使在熱處理工藝過程中第一緩沖層111中的氫可擴散到多晶硅層131，而不被捕集到第二緩沖層121中。根據(jù)該實施例，厚度H1可大于大約丨000A。這適用于該公開所描述的其余緩沖層的至少一種。下文中，將參照圖5描述根據(jù)另一實施例的半導(dǎo)體器件。圖5為根據(jù)另一實施例的半導(dǎo)體器件300的剖視圖。圖5實施例與先前實施例的區(qū)別在于第一緩沖層111與基板110之間形成有第三緩沖層122。因此，下面的描述將集中于該區(qū)別。與先前圖4的實施例的元件大致相同的元件由相同的附圖標(biāo)記來表示，因此將省略它們的詳細(xì)描述。第三緩沖層122可形成于第一緩沖層111的下方，以直接接觸第一緩沖層111。第三緩沖層122可確保基板110的平坦度，并且可充分防止雜質(zhì)元素從基板110擴散到多晶硅層131中。第一緩沖層111、第二緩沖層121和第三緩沖層122的厚度總和可為大約3000A以上。當(dāng)厚度總和為大約3000A以上時，緩沖層111、121和122可共同用作確?；錓io的平坦度并充分防止雜質(zhì)擴散的緩沖層。當(dāng)?shù)谝痪彌_層111和第二緩沖層121較薄時，第三緩沖層122可形成為較厚，從而保證三個緩沖層111、121和122為共同用作緩沖層所需的最小厚度。第三緩沖層122中的氫原子的數(shù)量可小于第一緩沖層111中的氫原子的數(shù)量。可替代地，第三緩沖層122可不包含氫。詳細(xì)地，第三緩沖層122可由氧化硅層形成。第一緩沖層111可由氮化硅層形成。這里，第一緩沖層111可具有大約500人以下的厚度。氮化硅層為即具有張應(yīng)力又具有壓應(yīng)力的層，并且氮化硅層的厚度決定了張應(yīng)力和壓應(yīng)力的大小。氮化硅層的厚度的增大往往導(dǎo)致張應(yīng)力的增大勝于壓應(yīng)力的增大,并且在熱處理工藝期間，增大的張應(yīng)力導(dǎo)致第一緩沖層111下方的基板110的熱變形。當(dāng)由氮化硅層形成的第一緩沖層111具有大約500人以下的厚度時，氮化硅層的張應(yīng)力減小，從而在熱處理工藝期間不會導(dǎo)致基板Iio的變形。即使第一緩沖層ill具有大約500A以下的這種較小厚度，也可通過布置在第一緩沖層111下方的第三緩沖層122來確保緩沖層111、121和122為共同用作緩沖層所需的最小厚度。
下文中，將參照圖6描述根據(jù)另一實施例的半導(dǎo)體器件。圖6為根據(jù)另一實施例的半導(dǎo)體器件400的剖視圖。圖6實施例與先前圖5的實施例的區(qū)別在于第三緩沖層122與基板110之間形成有第四緩沖層112。因此，下面的描述將集中于該區(qū)別。與先前圖5的實施例的元件大致相同的元件由相同的附圖標(biāo)記來表示，因此將省略它們的詳細(xì)描述。第四緩沖層112形成于第三緩沖層122與基板110之間，以直接接觸第三緩沖層122。第四緩沖層112可包含氫，且可由例如氮化硅層形成。例如，第一緩沖層111和第四緩沖層112可由含氫氮化硅層形成，而第二緩沖層121和第三緩沖層122可由氮化硅層形成。因而，第一緩沖層111和第四緩沖層112可包含氫，而第二緩沖層121和第三緩沖層122可不包含氫或可比第一緩沖層111和第四緩沖層112包含較少的氫。第三緩沖層122的厚度H2可為大約丨000A以下。當(dāng)?shù)谒木彌_層112包含氫時，為形成多晶硅層131而執(zhí)行的熱處理工藝可使得第四緩沖層122中的氫移動。結(jié)果，氫可被捕集到第一緩沖層111中或可擴散到多晶硅層131。在隨后的熱處理工藝中，被捕集到第一緩沖層111中的氫也可擴散到多晶硅層131。這里，如果直接形成于第四緩沖層112上的第三緩沖層122的厚度H2為大約1000A以上，則第四緩沖層112中的氫可能穿不過第三緩沖層122，而可能返回到第四緩沖層112。鑒于此，第三緩沖層122可形成為大約]000A以下的厚度H2,以使在熱處理工藝期間，第四緩沖層112中的氫可平穩(wěn)地擴散到第一緩沖層111或多晶硅層131。第一至第四緩沖層111、121、122和112可共同用作緩沖層。這四個緩沖層111、121、122和112的厚度總和可為大約3000A以上。雖然圖中未示出，不過第一緩沖層111和第二緩沖層121的堆疊結(jié)構(gòu)可在第一緩沖層111和第二緩沖層121的下方重復(fù)多次。上述根據(jù)不同實施例的半導(dǎo)體器件可應(yīng)用于不同器件的TFT?？蓱?yīng)用的器件的示例包括液晶顯示器(IXD)、電泳顯示器(Ero)、有機發(fā)光二極管(0LED)、無機電致發(fā)光顯示器、場發(fā)射顯示器(FED)、表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示器(SED)、等離子體顯示面板(PDP)以及陰極射線管(CRT)。下文中，將參照圖7和圖8以示例方式描述圖5的半導(dǎo)體器件300所應(yīng)用到的0LED。圖7為根據(jù)另一實施例的半導(dǎo)體器件500的俯視圖。圖8為沿圖7的線1-1’截取的剖視圖。與先前圖1至圖6的實施例的元件大致相同的元件由相同的附圖標(biāo)記來表示，因此將省略它們的詳細(xì)描述。參照圖7和圖8，半導(dǎo)體器件500包括基板110、緩沖層120、有源層130、柵極絕緣層142、柵電極141、層間絕緣層150、源電極151和漏電極152、鈍化層160、第一電極161、像素界定層170、有機發(fā)光層181以及第二電極182。緩沖層120包括第一緩沖層111、第二緩沖層121和第三緩沖層122。緩沖層120具有與圖5的示例結(jié)構(gòu)基本相同的結(jié)構(gòu)。第一緩沖層111可由氮化硅層形成，且包含氫。當(dāng)?shù)谝痪彌_層111由氮化硅層形成時，其可具有大約500 A以下的厚度，以便減小在隨后的熱處理工藝中造成基板110的變形的張應(yīng)力。第二緩沖層121直接形成在第一緩沖層111上，且可由例如氧化硅層形成。第二緩沖層121形成為大約1000人以下的厚度，以使在為形成有源層130而執(zhí)行的熱處理工藝期間，第一緩沖層111中的氫能夠擴散到有源層130。第三緩沖層122形成在第一緩沖層111的下方以直接接觸第一緩沖層，并且可由氧化硅層形成。緩沖層120可形成為大約3000人以上的厚度，以便防止雜質(zhì)離子(例如堿金屬離子)從基板110引入到有源層130，并整平基板110的表面。
有源層130形成在緩沖層120上，并且包括未摻雜有雜質(zhì)離子的溝道區(qū)131b和形成于溝道區(qū)131b的兩側(cè)并摻雜有P型或η型雜質(zhì)離子的源區(qū)131a和漏區(qū)131c。雜質(zhì)離子可根據(jù)TFT的類型而改變?？勺⑷胫T如P、As或Sb的施主雜質(zhì)離子來制造N型TFT，而可注入諸如B、Al、Ga或In的受主雜質(zhì)離子來制造P型TFT。有源層130由氫化多晶硅形成。如根據(jù)當(dāng)前實施例的半導(dǎo)體器件500中的由氫化多晶硅形成的有源層130比由非晶硅形成的有源層130具有更高的電荷遷移率。另外，氫消除了多晶硅內(nèi)部的缺陷，從而改善了晶體管特性。柵極絕緣層142形成在緩沖層120和有源層130上。柵極絕緣層142可利用例如CVD、等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)、物理氣相沉積(PVD)或ALD來形成。柵極絕緣層142可由Si02、SiNx或SiON形成，但不限于此。柵電極141形成在柵極絕緣層142上，以至少與有源層130的溝道區(qū)130b部分重疊。柵電極141可由選自于由Mo、W、AlNd、T1、Al、Ag和這些材料的合金組成的組的材料或材料混合物制成。柵電極141可為單層或可由兩層以上的具有低電阻率的材料Μο、Α1或Ag構(gòu)成，從而減小布線電阻。也就是說，柵電極141可通過依次堆疊多個導(dǎo)電層來形成，以減小布線電阻。具體地,柵電極141可具有由Mo/Al/Mo、MoW/AlNd/MoW、Mo/Ag/Mo、Mo/Ag合金/Mo或Ti/Al/Mo構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)。層間絕緣層150形成在柵極絕緣層142上以覆蓋柵電極141，并且具有平坦的上表面。層間絕緣層150不僅使柵電極141與將于隨后形成的源電極151和漏電極152絕緣，還充分整平器件的整個表面，以利于隨后的處理。層間絕緣層150包括使有源層130的源區(qū)131a和漏區(qū)131c部分暴露的接觸孔153和154。層間絕緣層150可由有機絕緣層或無機絕緣層形成。例如，層間絕緣層 150 可由 Si02、SiNx、Si0N、Al203、Ti02、Ta205、Hf02、Zr02、BST、PZT、通用聚合物(例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚苯乙烯(PS))、具有酚基的聚合衍生物、丙烯酸類聚合物、酰亞胺聚合物、芳基醚聚合物、酰胺聚合物、氟聚合物、對二甲苯聚合物、乙烯醇聚合物或這些材料的混合物制成。層間絕緣層150可為無機絕緣層和有機絕緣層的復(fù)合堆疊物。源電極151和漏電極152形成在層間絕緣層150上，且分別通過接觸孔153和154電連接至有源層130的源區(qū)131a和漏區(qū)131c。源電極151和漏電極152中的每一個可為單層選自于由Mo、W、MoW、AlNd、T1、Al、Al合金、Ag和Ag合金組成的組的材料?？商娲?，源電極151和漏電極152中的每一個可由兩層以上的選自于由具有低電阻率的材料Μο、Α1和Ag構(gòu)成的組的材料構(gòu)成，從而減小布線電阻。也就是說，源電極151和漏電極152中的每一個可具有由 Mo/Al/Mo、MoW/AlNd/MoW、Ti/Al/T1、Mo/Ag/Mo 或 Mo/Ag 合金 /Mo 構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)。鈍化層160形成在層間絕緣層150以及源電極151和漏電極152上，且包括使源電極151和漏電極152中的任意一個暴露的接觸孔171。鈍化層160可由無機絕緣層或有機絕緣層形成。第一電極161形成在鈍化層160上，且通過形成于鈍化層160中的接觸孔171被連接至源電極151和漏電極152中的任意一個。第一電極161可由選自于但不限于由銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、氧化錫(T0)、氧化鋅(ZnO)和氧化銦(In2O3)組成的組的材料或材料的混和物制成。
像素界定層170形成在鈍化層160上，且包括使第一電極161的一部分表面暴露的開口 172。像素界定層170可由選自于由聚丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、苯酚樹脂、聚酰胺樹月旨、聚酰亞胺樹脂、非飽和聚酯樹脂、聚亞苯基樹脂、聚苯硫醚樹脂和苯并環(huán)丁烯組成的組的材料或材料的混合物制成。有機發(fā)光層181形成在第一電極161的被開口 172暴露的部分上,并且第二電極182形成在有機發(fā)光層181上。當(dāng)?shù)谝浑姌O161由具有高功函的材料(例如ΙΤ0)制成時，其可充當(dāng)作為空穴注入電極的陽極電極，而形成于有機發(fā)光層181上的第二電極182可充當(dāng)作為電子注入電極的陰極電極。不過，這是相對概念。也就是說，第一電極161也可為陰極電極，而陽極電極可形成在有機發(fā)光層181上。在這種結(jié)構(gòu)中，空穴和電子可被注入到有機發(fā)光層181中，并且注入的空穴和電子結(jié)合以形成激子。激子在它們從激發(fā)態(tài)降至基態(tài)時發(fā)光。下文中，將參照圖9至圖15描述根據(jù)一實施例的制造半導(dǎo)體器件的方法。圖9為圖示根據(jù)一實施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的流程圖。圖10至圖13為圖示制造根據(jù)圖4的實施例的半導(dǎo)體器件的方法的中間結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖14為在第一氧化硅層121具有大約1000 A以下的厚度時圖13所示的區(qū)域“A”的放大圖。圖15為在第一氧化硅層121具有大約1000 A以上的厚度時圖13所示的區(qū)域A的放大圖。參照圖9，在基板110上形成第一氮化硅層111 (操作S1010)。具體地，通過CVD、PECVD, PVD或ALD在基板110上沉積氧化硅層。在輸入氮源氣體之后，沉積于基板110上的氧化硅層在大約500°C至大約1000°C下被快速熱處理大約10秒至大約30秒，或在大約10毫托(mTorr)至大約30mTorr的壓強條件下并以大約400W至大約600W的功率被等離子體處理。結(jié)果，氮被注入到氧化硅層中，從而形成了第一氮化硅層111。氮源氣體可為諸如NH3的含氫的氣體。因此，可形成含氫的第一氮化硅層111?？商娲?，可以不在形成氧化硅層之后，向氧化硅層中注入氮。而是可通過CVD、PECVD, PVD或ALD利用含氫的氮源氣體來直接形成第一氮化娃層111。參照圖9和圖11，在第一氮化硅層111上形成第一氧化硅層121 (操作S1020)。具體地，通過CVD、PECVD、PVD或ALD在第一氮化硅層111上沉積第一氧化硅層121。這里，第一氧化硅層121的厚度H1可為大約1000A以下。第一氮化硅層111和第二氮化硅層121充分防止在基板110中產(chǎn)生的濕氣或雜質(zhì)的擴散，或者在結(jié)晶過程中控制傳熱速度，從而有利于非晶硅層的結(jié)晶。參照圖9、圖12和圖13，在第一氧化硅層121上形成非晶硅層131a(操作S1030)，并對非晶硅層131a進行熱處理，以形成氫化多晶硅層131(操作S1040)。具體地，通過CVD、PECVD、PVD或ALD在第一氧化硅層121上形成非晶硅層131a，然后通過熱處理使其結(jié)晶。熱處理工藝不僅使非晶硅層131a結(jié)晶，還使得第一氮化硅層111中的氫移至多晶硅層131，從而使多晶娃層131氫化?？衫弥T如金屬誘導(dǎo)結(jié)晶(MIC)、金屬誘導(dǎo)橫向結(jié)晶(MILC)、超晶硅結(jié)晶(SGC)或固相結(jié)晶(SPC)之類的方法來執(zhí)行非晶硅層131a的結(jié)晶。可在大約300°C至大約1000°C的溫度下進行熱處理工藝幾秒至幾分鐘。在上述溫度和時間范圍內(nèi)執(zhí)行的熱處理工藝不僅充分防止了由過熱處理造成基板110變形，而且致使第一氮化硅層111中的氫擴散，以使非晶硅層131a結(jié)晶并充分消除多晶硅層131內(nèi)部的缺陷?？衫脿t內(nèi)退火、快速熱退火(RTA)、UV退火或激光退火來執(zhí)行熱處理工藝。
經(jīng)熱處理工藝之后，多晶硅層131中氫的濃度可為大約Iat.%以上。當(dāng)通過使非晶硅層131a結(jié)晶來形成多晶硅層131時，氫濃度可由于脫氫作用而降低。不過，在當(dāng)前實施例中，由于氫從第一氮化硅層111提供，因此多晶硅層131中氫的濃度可維持在大約Iat.%以上。從而，可充分消除形成于多晶硅層131中的缺陷?，F(xiàn)在將參照圖14和圖15描述多晶硅層131通過熱處理的氫化。參照圖14，通過熱處理使非晶娃層131a結(jié)晶，并且氫從第一氮化娃層111的擴散幾乎與非晶娃層131a的結(jié)晶同時開始。這里，如果直接形成于第一氮化硅層111上的第一氧化硅層121具有大約1000人以下的厚度H1，則氫原子可穿過第一氧化硅層121以擴散到多晶硅層131中，從而使多晶娃層131氫化。另一方面,參照圖15,如果第一氧化娃層121具有大約1000 A以上的厚度H3，則第一氮化硅層111中的氫原子可能穿不過第一氧化硅層121。此外，氫原子可能從第一氧化硅層121的表面反彈，而返回第一氮化硅層121，因而無法到達多晶硅層131。由于上面的熱處理工藝，第一氮化硅層111中的氫原子的數(shù)量可隨著到第一氮化硅層111的上表面的距離縮短而增加。另外，多晶硅層131中的氫原子的數(shù)量可隨著到多晶硅層的下表面的距離縮短而增加。在根據(jù)當(dāng)前實施例的制造半導(dǎo)體器件的方法中，形成了含氫的氮化硅層，并且氧化硅層被形成為允許氫穿過氧化硅層的厚度。因此，氮化硅層中的氫在結(jié)晶過程中擴散至多晶硅層。這可以不需要為消除多晶硅層的缺陷而執(zhí)行額外的工藝。此外，由于形成于大面積基板上的多晶硅層可被均勻氫化，因此可獲得均勻的TFT特性。下文中，將參照圖16描述根據(jù)另一實施例的制造半導(dǎo)體器件的方法。圖16為圖示根據(jù)另一實施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的中間結(jié)構(gòu)的剖視圖。當(dāng)前實施例與先前實施例的區(qū)別在于額外執(zhí)行圖16的工藝。由此，下面的描述將集中于該區(qū)別。參照圖16 ，在第一氮化硅層111的下方形成第二氧化硅層122。具體地，通過CVD、PECVD、PVD或ALD在第一氮化硅層111的下方形成第二氧化硅層122，以直接接觸第一氮化娃層111。將參照下面的實驗示例更詳細(xì)地描述所公開的實施例中的至少一個的選擇益處。實驗示例1:關(guān)于第一氧化硅層的厚度的TFT特性在基板110上形成包括第二氧化硅層122、第一氮化硅層111和第一氧化硅層121的緩沖層，并且在該緩沖層上沉積非晶硅，如圖5所示。然后，所得到的結(jié)構(gòu)在大約700°C的溫度下被快速熱處理3分鐘，從而使非晶硅層結(jié)晶并氫化。這里，緩沖層的總厚度為大約3000人,第一氮化硅層111的厚度為大約500人,第一氧化硅層121的厚度為大約300A。如上所述形成緩沖層和多晶硅層之后，將雜質(zhì)注入到多晶硅層中，以形成包括溝道區(qū)以及源區(qū)和漏區(qū)的有源層。在隨后的工藝中，制造TFT。作為評估TFT特性的方式，測量Vth (在
1.0nA的電流值下的電壓)，該結(jié)果由圖17的曲線(a)表示。在圖17中，垂直軸為電流值，水平軸為電壓值。(2)除了第一氧化硅層121的厚度為大fnooA之外，以與(I)相同的方式進行實驗,結(jié)果由圖17的曲線(b)表示。(3)除了第一氧化硅層121的厚度為大約OOOA之外，以與(I)相同的方式進行實驗,結(jié)果由圖17的曲線(c)表示。(4)除了第一氧化硅層121的厚度為大約丨IOOA之外，以與(I)相同的方式進行實驗,結(jié)果由圖17的曲線(d)表示。參照圖17，當(dāng)?shù)谝谎趸鑼?21具有大約I 000人以上的厚度時，Vth增大。當(dāng)?shù)谝谎趸鑼?21具有大約1000A以上的厚度時，第一氮化硅層in中的氫通常不會穿過第一氧化硅層121。因而，多晶硅層將不被氫化，不能充分防止TFT特性的劣化。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括: 基板； 形成于所述基板上方的第一氮化娃層； 直接形成于所述第一氮化硅層上并具有IOOOA以下的厚度的第一氧化硅層；以及 直接形成于所述第一氧化娃層上的氫化的多晶娃層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，進一步包括形成于所述基板與所述第一氮化硅層之間的第二氧化硅層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一氮化硅層的厚度為500A以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，進一步包括形成于所述基板與所述第二氧化硅層之間并與所述基板和所述第二氧化硅層接觸的第二氮化硅層，其中所述第二氧化硅層的厚度為IOOOA以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中包含于所述氫化的多晶娃層中的氫的濃度為I原子百分比以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述氫化的多晶硅層形成包括溝道區(qū)和形成于所述溝道區(qū)兩側(cè)的源區(qū)和漏區(qū)的有源層，其中所述有源層摻雜有雜質(zhì)；所述半導(dǎo)體器件進一步包括: 柵電極，形成于所述有源層上以至少與所述溝道區(qū)部分地重疊； 層間絕緣層，形成于所述基板上以覆蓋所述柵電極并具有使所述源區(qū)和所述漏區(qū)部分地暴露的接觸孔； 源電極和漏電極，填充所述接觸孔并形成于所述層間絕緣層上以分別連接至所述源區(qū)和所述漏區(qū)； 鈍化層，形成于所述層間絕緣層上以覆蓋所述源電極和所述漏電極； 第一電極，形成于所述鈍化層上并連接至所述源電極和所述漏電極中的至少一個；以及 像素界定層，形成于所述鈍化層上以使所述第一電極暴露。
7.一種半導(dǎo)體器件，包括: 基板； 形成于所述基板上方的第一緩沖層，其中所述第一緩沖層包含氫；和 有源層，形成于所述第一緩沖層上并包含多晶硅和氫， 其中包含于所述有源層中的氫的濃度為I原子百分比以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件，進一步包括形成于所述第一緩沖層與所述有源層之間并接觸所述第一緩沖層和所述有源層的第二緩沖層，其中與所述第一緩沖層和所述有源層相比，所述第二緩沖層包含較少量的氫。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第二緩沖層的厚度為1000A以下。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，進一步包括形成于所述基板與所述第一緩沖層之間的第三緩沖層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件，進一步包括形成于所述第三緩沖層與所述基板之間并接觸所述第三緩沖層和所述基板的第四緩沖層，其中所述第四緩沖層包含氫，并且其中與所述第一緩沖層和所述第四緩沖層相比，所述第二緩沖層和所述第三緩沖層包含較少量的氫。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一緩沖層包括氮化硅，并且其中所述第二緩沖層包括氧化硅。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件，其中所述有源層包括第三區(qū)和位于所述第三區(qū)上的第四區(qū)，并且其中與所述第三區(qū)相比，所述第四區(qū)包含較多量的氫。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件，其中所述有源層包括溝道區(qū)和形成于所述溝道區(qū)的兩側(cè)并摻雜有雜質(zhì)的源區(qū)和漏區(qū)，并且其中所述半導(dǎo)體器件進一步包括: 柵電極，形成于所述有源層上以至少與所述溝道區(qū)部分地重疊； 層間絕緣層，形成于所述基板上以覆蓋所述柵電極并具有使所述源區(qū)和所述漏區(qū)部分地暴露的接觸孔； 源電極和漏電極，填充所述接觸孔并形成于所述層間絕緣層上以分別連接至所述源區(qū)和所述漏區(qū)； 鈍化層，形成于所述層間絕緣層上以覆蓋所述源電極和所述漏電極； 第一電極，形成于所述鈍化層上并連接至所述源電極和所述漏電極中的至少一個；以及 像素界定層，形成于所述鈍化層上以使所述第一電極暴露。
15.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括: 在基板上方形成第一氮化娃層，其中所述第一氮化娃層包含氫； 在所述第一氮化娃層上形成第一氧化娃層； 在所述第一氧化硅層上直接形成非晶硅層；以及 對所述第一氮化硅層、所述第一氧化硅層和所述非晶硅層進行熱處理，以形成氫化的多晶娃層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一氧化硅層具有IOOOA以下的厚度。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中形成所述第一氮化硅層包括: 在所述基板上形成用于氮化層的氧化硅層；和 利用含氫的氮源氣體將氮注入到所述用于氮化層的氧化硅層內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，進一步包括在所述基板與所述第一氮化硅層之間形成第二氧化硅層。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，進一步包括在所述基板與所述第二氧化硅層之間形成包含氫的第二氮化硅層 ，以接觸所述第二氧化硅層。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述第二氧化硅層具有1000A以下的厚度。
全文摘要
公開了半導(dǎo)體器件及其制造方法。在一個實施例中，該半導(dǎo)體器件包括基板，形成于所述基板上方的第一氮化硅層，直接形成于所述第一氮化硅層上并具有大約以下的厚度的第一氧化硅層，以及直接形成于所述第一氧化硅層上的氫化的多晶硅層。
文檔編號H01L29/786GK103199111SQ201210176830
公開日2013年7月10日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者鄭胤謨, 李基龍, 徐晉旭, 樸鐘力 申請人:三星顯示有限公司