專(zhuān)利名稱(chēng)：具有多晶硅層的薄膜晶體管、制造方法及平板顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造包含多晶硅(Si)層的薄膜晶體管(TFT)的方法，使用該方法制備的TFT以及包含該TFT的平板顯示器件，更具體地，涉及一種用于制造TFT的方法，該方法通過(guò)在結(jié)晶化非晶硅膜之前控制非晶硅膜表面的均勻性為T(mén)FT提供了更加均勻的閾值電壓。
背景技術(shù)：
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求于2004年4月29日申請(qǐng)的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.10-2004-0030255的優(yōu)先權(quán)和利益，這里引用其全部?jī)?nèi)容作為參考。
通常，可以在低溫下結(jié)晶非晶硅以形成用于TFT有源層的多晶Si層。存在多種方法用于結(jié)晶化非晶硅膜以得到多晶Si層。
普通的結(jié)晶化方法使用激光，因?yàn)閬?lái)自激光的熱不會(huì)損壞玻璃、絕緣襯底，且這個(gè)方法可以形成性能優(yōu)于使用固相結(jié)晶化方法形成的多晶Si的多晶Si。然而，當(dāng)使用激光結(jié)晶化方法時(shí)，自然地形成在非晶硅層上的粗糙的氧化物層，可以使TFT閾值電壓均勻性的絕對(duì)值惡化。
利用激光結(jié)晶化方法，可在多晶Si層表面上形成突起，在這些突起處由于Si從液態(tài)變化成固態(tài)時(shí)的密度差異結(jié)晶化被延遲。這些突起的高度可以是多晶Si層厚度的1/2至2倍。
因此，突起可能在隨后的制造工藝中導(dǎo)致缺陷。例如，當(dāng)隨后在多晶Si層上沉積柵絕緣層和用于柵電極的金屬材料時(shí)，柵絕緣層和金屬材料可能形成有與多晶Si層的突起相同的突起的。
柵絕緣層中的這樣的突起可能減小擊穿電壓并增加漏電流。同樣，柵絕緣層的突起可能在鋁柵電極中引起小突起，由此使TFT的性能惡化。另外，突起可能導(dǎo)致非均勻的蝕刻和曝光，由此減小TFT的可靠性。
日本專(zhuān)利特開(kāi)公開(kāi)1999-354801公開(kāi)了一種形成多晶Si層的方法，其中在通過(guò)利用臭氧水清洗非晶硅膜來(lái)形成氧化物層之后，通過(guò)利用氟酸的清洗完全地去除了氧化物層。
然而，根據(jù)該方法使用清洗后的非晶硅膜形成的多晶Si層具有低的閾值電壓絕對(duì)值。
作為眾多使用TFT的平板顯示器中的一種，有源矩陣有機(jī)發(fā)光顯示器(AMOLED)通過(guò)利用設(shè)置在每個(gè)象素中的TFT的柵極電壓控制流過(guò)有機(jī)電致發(fā)光(EL)層的電流來(lái)顯示圖像。因此，TFF具有基本均勻的柵極電壓和電流特性是很重要的。因此，TFT應(yīng)該具有基本均勻的閾值電壓絕對(duì)值。因此，為了改善閾值電壓均勻性的絕對(duì)值，需要一種用于為非晶硅提供基本均勻表面的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種制造TFT的方法，該TFT具有表面相糙度基本均勻的多晶Si層，該基本均勻的表面粗糙度是通過(guò)在結(jié)晶化非晶硅膜之前為其提供基本均勻的表面而得到的。
本發(fā)明也提供了具有更加均勻的閾值電壓絕對(duì)值的TFT和包括該TFT的平板顯示器。
在隨后的描述中將描述本發(fā)明的其它的特點(diǎn)，且一部分將從描述中變得清楚，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中學(xué)到。
本發(fā)明公開(kāi)了一種制造TFT的方法，包括在襯底上形成非晶硅膜，從非晶硅膜的表面去除第一氧化硅層，在非晶硅膜的表面上形成第二氧化硅層，以及通過(guò)結(jié)晶化非晶硅膜形成多晶Si層。
本發(fā)明也公開(kāi)了根據(jù)上述方法制造的TFT，包括通過(guò)圖形化多晶Si層形成的有源層、與有源層絕緣的柵電極、以及與有源層連接的源電極和漏電極。
本發(fā)明還公開(kāi)了包括多個(gè)像素的平板顯示器件，其中像素包括該TFT，并且像素電極與該TFF的源電極和漏電極連接。
應(yīng)當(dāng)理解前面的概括性描述和下述詳細(xì)描述都是示例性的和解釋性的，并意圖為本發(fā)明的權(quán)利要求提供進(jìn)一步的解釋。


附圖被包括以提供進(jìn)一步的對(duì)本發(fā)明的理解并被合并以及構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分，

了本發(fā)明的實(shí)施例以及與說(shuō)明書(shū)一起用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的TFT的剖面圖。
圖2是示出了具有使用不同方法形成的多晶硅層的TFT的閾值電壓的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例的附圖更加詳細(xì)地描述本發(fā)明。
用于制造根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的TFT的方法，包括在絕緣襯底上形成非晶硅膜。絕緣襯底可以由玻璃或其它材料制成，且可以在其上形成氧化物或氮化物膜。非晶硅膜可以利用化學(xué)氣相沉積或其它合適的工藝形成在絕緣襯底上。當(dāng)形成非晶硅膜時(shí)，厚度非均勻的氧化硅層可能自然形成在非晶硅膜的表面上。氧化硅層的厚度可以是大約450-550。
然后可以清洗非晶硅膜以去除自然形成的氧化硅層。該層的去除并不一定意味著去除了該層的所有印跡。
可以選擇性的增加用于去除可能在形成氧化硅層后存在的各種有機(jī)污染物的工藝。也可以在這個(gè)工藝中有效地去除該氧化硅層。可以使用臭氧水或其它類(lèi)似的物質(zhì)來(lái)去除可能存在于氧化硅層中的各種污染物。
可以使用氟酸溶液去除氧化硅層。氟酸溶液的適當(dāng)濃度為約0.1-0.7wt％，優(yōu)選約0.2-0.6wt％，更優(yōu)選為約0.Swt％。如果氟酸溶液的濃度超過(guò)了約0.7wt％，就會(huì)過(guò)度地腐蝕非晶硅膜。另一方面，如果濃度小于約0.1wt％，可能不能有效地去除氧化硅層。
去除自然形成的氧化硅層的步驟可以進(jìn)行約80-200秒，優(yōu)選地，約100-180秒。如果用于去除氧化硅層的步驟進(jìn)行了大于約200秒，可能會(huì)過(guò)度地腐蝕非晶硅膜。另一方面，如果進(jìn)行了小于約80秒，則可能不會(huì)有效地去除氧化硅層。
在去除自然形成的氧化硅層之后，可以通過(guò)在濕氧化條件下清洗非晶硅膜的表面形成厚度基本上均勻的第二氧化硅層。
可以使用臭氧水形成厚度基本上均勻的氧化硅層。
用于形成氧化硅層的臭氧水的濃度可以是約0.0001至約5wt％，并且優(yōu)選約0.001至約3wt％。特別地，約0.005wt％是優(yōu)選的。如果濃度超過(guò)約5wt％，隨后形成的多晶硅層的表面特性可能由于氧化硅層的過(guò)度形成而惡化。另一方面，小于約0.0001wt％的濃度可能形成非均勻的氧化硅層。
形成厚度基本上均勻的氧化硅層的步驟可以進(jìn)行超過(guò)大約100秒，并且優(yōu)選約120秒。如果進(jìn)行的時(shí)間小于約100秒，則可能不能充分地形成氧化硅層。
如上所述，在去除自然形成的氧化硅層后，可在非晶硅膜的表面上形成基本均勻的氧化硅層。當(dāng)利用激光結(jié)晶化時(shí)，該基本均勻的氧化硅層可以控制多晶Si層的結(jié)晶粒度和表面粗糙度，由此形成具有基本均勻的表面粗糙度的多晶Si層。
多晶Si層可以通過(guò)結(jié)晶化非晶硅膜而形成，在該非晶硅膜上形成了基本均勻的氧化硅層?？梢允褂酶鞣N方法來(lái)結(jié)晶化非晶硅膜，包括使用激光的方法，例如準(zhǔn)分子激光退火(FLA)方法。
根據(jù)傳統(tǒng)的ELA方法，對(duì)非晶硅膜輻照幾Hz至幾十KHz的脈沖激光以熔化該薄膜，然后在冷卻期間形成硅晶體。在本發(fā)明的示例實(shí)施例中，由于具有基本均勻的氧化硅層的非晶硅膜被結(jié)晶化，，可以形成基本均勻的多晶Si層，這是因?yàn)榛揪鶆虻难趸鑼涌梢栽诮Y(jié)晶化期間控制多晶Si層的結(jié)晶粒度和表面粗糙度。
本發(fā)明提供了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例制造的TFT。該TFT包括通過(guò)圖形化多晶硅層形成的有源層、與有源層絕緣的柵電極、以及與有源層連接的源電極和漏電極。
圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例制造的TFT的剖面圖。
參考圖1，可以在絕緣襯底1上形成緩沖層2，襯底1可以由玻璃或其它材料形成。例如，緩沖層2可以由氧化硅或氮化硅形成。柵絕緣層3可以形成在緩沖層2上，且柵電極13可以形成在柵絕緣層3的預(yù)定區(qū)域上。柵電度13可以由導(dǎo)電金屬(如MoW、Al、Cr、Al/Cu)或其它類(lèi)似材料形成。柵電極13形成的區(qū)域?qū)?yīng)于多晶Si層12的溝道區(qū)域C1，其是半導(dǎo)體有源層。層間絕緣層4可以形成在柵電極13和柵絕緣層3上。源電極14和漏電極15可以形成在層間絕緣層4上，并且它們可以通過(guò)層間絕緣層4和柵絕緣層3內(nèi)的接觸孔分別與有源層的源區(qū)S1和漏區(qū)D1連接。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的TFT可以用在平板顯示器件中。更具體地，TFT可以包括在平板顯示器的每個(gè)象素中，且TFT的源電極或漏電極可以與像素電極連接。該TFT也可以用作開(kāi)關(guān)TFT。任何使用TFT的平板顯示器件均可以使用本發(fā)明的TFT，這些顯示器件包括等離子體顯示面板(PDP)、液晶顯示器(LCD)、有機(jī)發(fā)光顯示器(OLED)。在平板顯示器件中，OLED可以包括包含多個(gè)像素的發(fā)光器件，以及每個(gè)象素中的至少一個(gè)TFF。例如，TFT可以包括包含由硅形成的溝道區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)的有源層；由絕緣材料形成的并設(shè)置在有源層上的柵絕緣層；在與有源層的溝道區(qū)對(duì)應(yīng)的區(qū)域上由導(dǎo)電材料形成的柵電極；和與柵電極連接的柵線。
在下文中，將參考附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。本發(fā)明不局限于下述實(shí)施例。
形成非晶硅膜的操作首先，準(zhǔn)備其上形成有氧化硅膜的玻璃絕緣襯底。使用化學(xué)氣相沉積方法在絕緣襯底上形成500厚的非晶硅膜。
去除氧化硅層的操作在利用臭氧水處理非晶硅膜的表面后，使用旋轉(zhuǎn)方法利用0.5wt％的氟酸溶液消洗表面100秒。
形成氧化硅層的操作然后使用旋轉(zhuǎn)方法在非晶硅膜的表面上形成氧化硅層，在該方法中使用了0.005wt％的臭氧水120秒。
形成多晶Si層的操作在室溫和大氣壓下通過(guò)激光退火非晶硅膜形成多晶Si層。以這種方法形成的多晶硅層稱(chēng)作樣品1。
比較例A除了在形成非晶硅膜后使用緩沖氧化物蝕刻劑(BOE)清洗非晶硅膜外，使用與例1中同樣的方法形成多晶Si層。該多晶Si層稱(chēng)作樣品A。
比較例B除了不執(zhí)行形成氧化硅層的步驟，使用與例1中的同樣的方法形成多晶硅層。這個(gè)多晶Si層稱(chēng)作樣品B。
評(píng)價(jià)-閾值電壓分別使用樣品1、A和B形成TFT1、TFTA和TFTB。圖2示出了使用HP4284半導(dǎo)體分析儀測(cè)量的TFT的閾值電壓。
參考圖2，TFT 1的平均閾值電壓是約-1.00V，而TFT A和TFT B的平均閾值電壓分別是約-0.94V和約-1.36V。本發(fā)明的TFT 1的閾值電壓的絕對(duì)值幾乎與TFT A和TFT B的閾值電壓相同或更小。TFT 1的閾值電壓的絕對(duì)值的標(biāo)準(zhǔn)偏差是約0.13V，其比TFT A和TFT B的小，TFT A和TFT B的分別是0.19V和0.17V。TFT 1的閾值電壓絕對(duì)值的標(biāo)準(zhǔn)偏差更低表示閾值電壓均勻性的絕對(duì)值得到改善。
依照根據(jù)本發(fā)明的制造TFT的方法，包括具有基本均勻表面粗糙度的多晶硅層的TFT可以通過(guò)在去除在非晶硅膜表面上自然形成的不規(guī)則氧化硅層并且然后形成具有基本均勻厚度的氧化硅層后，形成多晶硅層而得到。由于它們具有更加均勻的閾值電壓，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例制造的TFT可以為平板顯示器件提供改善的可靠性。
對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員很明顯，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的條件下可以作出各種修改和變動(dòng)。因此，本發(fā)明覆蓋這個(gè)發(fā)明的修改和變動(dòng)，只要它們處于附加的權(quán)利要求和它們的等價(jià)物的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于制造薄膜晶體管的方法，包括在襯底上形成非晶硅膜；從非晶硅膜的表面去除第一氧化硅層；在非晶硅膜的表面上形成第二氧化硅層；和通過(guò)結(jié)晶化非晶硅膜形成多晶硅層。
2.如權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括在去除第一氧化硅層之前去除在第一氧化硅層上的污染物。
3.如權(quán)利要求1的方法，其中去除第一氧化硅層包括使用氟酸溶液。
4.如權(quán)利要求3的方法，其中氟酸溶液具有約0.1wt％至約0.7wt％的濃度。
5.如權(quán)利要求1的方法，其中去除第一氧化硅層的步驟進(jìn)行約80秒至約200秒。
6.如權(quán)利要求1的方法，其中形成第二氧化硅層包括使用臭氧水。
7.如權(quán)利要求6的方法，其中臭氧水具有約0.0001wt％至約5wt％的濃度。
8.如權(quán)利要求1的方法，其中形成第二氧化硅層的步驟進(jìn)行超過(guò)1約00秒。
9.如權(quán)利要求1的方法，其中使用準(zhǔn)分子激光退火方法結(jié)晶化非晶硅膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法制造的薄膜晶體管，包括通過(guò)圖形化多晶硅層形成的有源層；與有源層絕緣的柵電極；和與有源層連接的源電極和漏電極。
11.如權(quán)利要求10的薄膜晶體管，其中薄膜晶體管的PMOS閾值電壓的絕對(duì)值等于或小于約1.00V，且閾值電壓的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于約0.13V。
12.一種包括多個(gè)像素的平板顯示器件，其中像素包括權(quán)利要求11的薄膜晶體管，和與該薄膜晶體管的源電極和漏電極中的一個(gè)連接的像素電極。
全文摘要
一種用于制造具有更均勻閾值電壓的薄膜晶體管的方法，以及包括該薄膜晶體管的平板顯示器件。該方法包括在襯底上形成非晶硅膜，從非晶硅膜的表面去除氧化硅層，在非晶硅膜的表面上形成氧化硅層，和通過(guò)結(jié)晶化非晶硅膜形成多晶Si層。
文檔編號(hào)H01L21/20GK1694232SQ200510076239
公開(kāi)日2005年11月9日 申請(qǐng)日期2005年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月29日
發(fā)明者張根浩, 金玄圭, 李洪魯 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社