[發明專利]制造PMOS薄膜晶體管的方法

無效

• 申請號: 200710104043.4
• 申請日: 2007-05-18
• 公開（公告）號: CN101110365A
• 公開（公告）日: 2008-01-23
• 發明（設計）人: 梁泰勛;李基龍;徐晉旭;樸炳建
• 申請（專利權）人: 三星SDI株式會社
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 李家麟;王小衡

技術領域

本發明的一些方面涉及制造p型薄膜晶體管(TFT)的方法。本發明的一些方面尤其涉及制造p型TFT的方法，該方法包括使用超細晶粒硅(SGS)方法把無定形硅(a-Si)層結晶到多晶硅層(poly-Si)中，形成結晶層的圖案，把吸氣離子(gettering?ion)植入半導體層的源極和漏極區域，以及使所產生的結構退火以除去殘存在半導體層中的極少量的金屬催化劑(例如，Ni)。因此，可以使殘存在半導體層中的金屬催化劑的量最小化，以增強TFT的器件特性。

背景技術

一般說來，廣泛使用poly-Si層作為薄膜晶體管(TFT)的半導體層，因為poly-Si層具有高的場效應遷移率，可應用于高速工作電路，以及實現CMOS電路配置。最初使用具有poly-Si層的TFT作為有源矩陣液晶顯示器(AMLCD)的有源器件，以及有機發光顯示器(OLED)的開關器件和驅動器件。

可以使用固相結晶(SPC)方法、受激準分子激光結晶(ELC)方法、金屬誘導結晶(MIC)方法或金屬誘導橫向結晶(MILC)方法，來執行a-Si層到poly-Si層的結晶。具體地，SPC方法包括使a-Si層在低于約700℃的溫度下退火數個小時到數十小時，在該條件下使諸如玻璃之類形成用于使用TFT的顯示設備的一種材料的襯底變形。在ELC方法中，用受激準分子激光束照射a-Si層直到在短時間內使a-Si層局部加熱到高溫，以使a-Si層結晶到poly-Si層中。MIC方法通過使金屬(諸如鎳(Ni)、鈀(Pd)、金(Au)以及鋁(Al))與a-Si層接觸(或把金屬注入a-Si層中)而引起a-Si層到poly-Si層的相變。同樣，MlLC方法通過使金屬與硅反應來形成硅化物而引起橫向的、順序的結晶。

但是，上述方法的缺點在于SPC方法花費了很多時間，并且需要執行長時間的高溫退火處理，以致容易使襯底變形。ELC方法不僅需要昂貴的激光設備，而且還導致形成多晶硅突出，使半導體層和柵極絕緣層之間的界面特性變差。在MIC和MILC方法中，在poly-Si層中殘存了大量的金屬催化劑，導致TFT的半導體層中的漏電流增加。

近年來，對于使用金屬催化劑使a-Si層結晶的方法已經得到了深入研究，以致與SPC方法相比，可以在較短的時間內、在較低的溫度下使a-Si層結晶。可以把使用金屬催化劑的這種可選擇的結晶方法分類成MIC方法和MILC方法。然而，MIC方法和MILC方法在結晶處理之后存在由殘存在poly-Si層中的金屬催化劑而引起的污染問題。該污染問題將會導致TFT的器件特性變差。

為了解決由金屬催化劑而引起的污染問題，在韓國專利公開號為2003-60403的專利申請文件中建議了通過使用覆蓋層的結晶處理來制造poly-Si層的一種方法。那里，在襯底上沉積a-Si層和覆蓋層，并在其上形成金屬催化劑層。此后，使用激光束使襯底退火或熱處理，以致金屬催化劑通過覆蓋層擴散到a-Si層，并且形成晶種層。因此，使用晶種層來得到poly-Si層。這個方法可以防止由于金屬催化劑通過覆蓋層擴散而引起的不必要的金屬污染。然而，即使使用了覆蓋層，還有大量的金屬催化劑殘存在poly-Si層中而成為金屬污染。

發明內容

本發明的一些方面包括一種制造p型薄膜晶體管(TFT)的方法，該方法包括使用超細晶粒硅(SGS)方法把無定形硅(a-Si)層結晶到多晶硅(poly-Si)層中，形成結晶層的圖案，把吸氣離子植入半導體層的源極和漏極區域，以及使所產生的結構退火以除去殘存在半導體層中的極少量的金屬催化劑(例如，Ni)，以致可以使殘存在半導體層中的金屬催化劑的量最小化，以增強器件特性。

根據本發明的一些方面，制造p型TFT的方法包括：準備襯底；在該襯底上形成無定形硅層；在該無定形硅層上形成覆蓋層，在該覆蓋層上沉積金屬催化劑；在襯底上執行第一退火處理使金屬催化劑通過覆蓋層擴散到無定形硅層的表面，以及使無定形硅層由于所擴散的金屬催化劑而結晶成多晶硅層；除去覆蓋層；形成多晶硅層的圖案以形成半導體層，在襯底上形成柵極絕緣層和柵極；把p型雜質離子植入半導體層；以及把吸氣材料植入半導體層并執行第二退火處理以除去金屬催化劑。這里，按6×10¹³/cm²到5×10¹⁵/cm²的劑量植入p型雜質離子，而按1×10¹¹/cm²到3×10¹⁵/cm²的劑量植入吸氣材料。