[發明專利]一種具有搭橋晶粒結構的多晶硅薄膜晶體管

無效

• 申請號: 201110461875.8
• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN103779420A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 趙淑云;郭海成;王文
• 申請（專利權）人: 廣東中顯科技有限公司
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L29/04
• 代理公司: 北京瑞恒信達知識產權代理事務所(普通合伙) 11382
• 代理人: 苗青盛;王鳳華

技術領域

本發明涉及多晶硅技術，更具體地涉及一種多晶硅薄膜晶體管。

背景技術

在傳統的有源矩陣顯示領域，TFT通常是用非晶硅(a-Si)材料做成的。這主要是因為其在大面積玻璃底板上的低處理溫度和低制造成本。最近多晶硅用于高分辨率的液晶顯示器(LCD)和有源有機電致發光顯示器(AMOLED)。多晶硅還有著在玻璃基板上集成電路的優點。此外，多晶硅具有較大像素開口率的可能性，提高了光能利用效率并且減少了LC和底部發光OLED顯示器的功耗。眾所周知，多晶硅TFT更適合用于驅動OLED像素，不僅因為OLED是電流驅動設備，a-Si?TFT有驅動OLED的長期可靠性問題，而且也是因為非晶硅電子遷移率較小，需要大的W/L的比例，以提供足夠的OLED像素驅動電流。因此，對于高清晰度顯示器，高品質多晶硅TFT是必不可少的。

為了實現有源矩陣TFT顯示板的工業化生產，需要非常高的多晶硅薄膜的質量。它需要滿足在大面積的玻璃基板上低溫處理，低成本的制造，制造工藝穩定，高性能，器件性能的高均勻性和高可靠性。

高溫多晶硅技術可以用來實現高性能的TFT，但它不能被應用在商業面板中使用的普通玻璃基板。在這種情況下，必須使用低溫多晶硅(LTPS)。有三個主要的LTPS技術：(1)在600℃下退火很長一段時間的固相結晶(SPC)；(2)準分子激光結晶、退火(ELC/ELA)或快速加熱退火；(3)金屬誘導結晶(MIC)。ELC可以產生最佳效果，但受限于高的設備投資和維護成本，而且玻璃基板的尺寸也難以進一步增加。SPC是最便宜的技術，但需要在600℃下退火24小時左右才結晶。MIC的缺點是金屬污染和TFT器件的非均勻性。從而，還沒有任何一種技術能夠滿足所有上述的低成本和高性能的要求。

所有的多晶硅薄膜材料的共同點是，薄膜上的晶粒的結晶方向的大小和形狀在本質上是隨機分布。當這種多晶硅薄膜被用做TFT的有源層，TFT的電學特性受限于溝道中出現的晶界。晶粒的分布是隨機的，使得整個基板的TFT的電學特性不均勻。正是這種電學特性分布離散的問題，使得最終的顯示出現如mura的缺陷和非均勻的亮度。

發明內容

為克服上述缺陷，本申請提出一種新的方法來改善以上的TFT特性，包括ELA、SPC和MIC技術。通過摻雜多晶硅線，本征的多晶硅是由摻雜的平行線，稱之為搭橋晶粒結構(BG)進行連接。

本發明提供一種薄膜晶體管，包括：

有源層，由多晶硅薄膜構成，該多晶硅薄膜通過橫向金屬誘導結晶而形成，具有長條狀的晶粒，該多晶硅薄膜中具有平行的摻雜線條，所述摻雜線條連接多個晶粒；

有源層上的源極和漏極；

柵極絕緣層；

柵極。

根據本發明提供的薄膜晶體管，其中所述導電帶或導電線由摻雜硼或磷的線條組成。

根據本發明提供的薄膜晶體管，其中所述平行的摻雜線條的方向垂直于電流方向。

根據本發明提供的薄膜晶體管，其中摻雜線條的周期與晶粒大小類似。

根據本發明提供的薄膜晶體管，其中誘導線的寬度是8微米，兩條相鄰誘導線之間的距離是100微米。

根據本發明提供的薄膜晶體管，其中電流平行于結晶方向。

根據本發明提供的薄膜晶體管，其中電流垂直于結晶方向。

根據本發明提供的薄膜晶體管，其中摻雜線條的寬度為0.5微米。

根據本發明提供的薄膜晶體管，其中摻雜線條之間的距離為0.5微米。

根據本發明提供的薄膜晶體管，其中溝道寬度為10μm，溝道長度為1μm至20μm。

使用這種BG多晶硅層作為有源層，保證電流垂直流過平行線TFT設計，晶界的影響可以減少。閾值電壓，開關比率，器件遷移率，整個基板的均勻性，亞閾值斜率和器件的可靠性這些重要的特性都可以使用現在的這種技術得到改進。這些改進，同時也可以使得成本較低，價格更為低廉，使高性能的LTPS?TFT成為現實。

附圖說明

以下參照附圖對本發明實施例作進一步說明，其中：

圖1a和圖1b分別為低溫多晶硅薄膜和對應的勢壘分布的示意圖；

圖2a和圖2b分別為搭橋晶粒多晶硅薄膜和對應的勢壘分布的示意圖；

圖3為形成BG線結構的橫截面示意圖；

圖4為以PR1075形成的周期為1μm的BG線圖案的SEM圖片；

圖5a、5b和5c分別為樣品A、樣品B和樣品C結晶的橫截面示意圖；