專利名稱：多晶硅的制法、薄膜晶體管及制法及有機(jī)發(fā)光二極管顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多晶硅(poly-Si)層的制造方法、采用其制造的薄膜晶體管 (TFT)、制造TFT的方法以及包括TFT的有機(jī)發(fā)光二極管(OLED )顯示 裝置。特別是，本發(fā)明涉及這樣的制造多晶硅層的方法，其中在非晶硅(a-Si) 上，熱氧化層形成的厚度為約10至50 A，以便采用超晶粒硅(SGS， super grain silicon)晶化方法將非晶硅層晶化為多晶硅層；采用這樣的方法制造的TFT; 制造該TFT的方法；以及包括該TFT的OLED顯示裝置。在該方法中，可 以省略對于SGS晶化方法典型需要形成蓋層的附加工藝。
背景技術(shù)：
通常，多晶硅(poly-Si)層廣泛地用作薄膜晶體管(TFT)的半導(dǎo)體層， 這是因?yàn)槎嗑Ч杈哂懈邎鲂нw移率(field-effect mobility),可以應(yīng)用到高速 運(yùn)行電路，并且可以用于構(gòu)造互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)電路。采用 多晶硅層的晶體管典型地用作有源矩陣液晶顯示器(AMLCD)的有源裝置 或者有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)的轉(zhuǎn)換或驅(qū)動裝置。將非晶硅層晶化為多晶硅層的方法可以包括固相晶化(SPC)方法、受 激準(zhǔn)分子激光晶化(ELC)方法、金屬誘導(dǎo)晶化(MIC)方法和金屬誘導(dǎo)橫 向晶化(MILC)方法。在固相晶化方法中，在低于700。C的溫度下將非晶硅 層退火幾小時(shí)或幾十小時(shí)，在該溫度下，典型地用在顯示裝置的TFT中的玻 璃基板將變形。在受激準(zhǔn)分子激光晶化方法中，受激準(zhǔn)分子激光束輻射到非 晶硅層上，從而非晶硅層在非常短的時(shí)間內(nèi)局部加熱到很高的溫度。在金屬 誘導(dǎo)晶化方法中，使得例如鎳(Ni)、釔(Pd)、金(Au)或者鋁(Al)的金 屬接觸或者摻雜進(jìn)入非晶硅層，以誘導(dǎo)非晶硅層相變成多晶硅層。在金屬誘 導(dǎo)橫向晶化方法中，由金屬與硅反應(yīng)形成的硅化物橫向擴(kuò)散，以便陸續(xù)誘導(dǎo) 非晶硅層的晶化。然而，固相晶化方法消耗太多的時(shí)間，并且導(dǎo)致基板的變形，這是因?yàn)?長時(shí)間在高溫下使基板退火所致。受激準(zhǔn)分子激光晶化方法需要昂貴的激光設(shè)備，并且導(dǎo)致在多晶硅表面上形成凸起，由此降低了半導(dǎo)體層與柵極絕緣 層之間的交界面特性。當(dāng)采用金屬誘導(dǎo)晶化或者金屬誘導(dǎo)橫向晶化方法時(shí)，大量的金屬催化劑會殘留在晶化的非晶硅層中，由此增加TFT的半導(dǎo)體層的 泄漏電流。近來，對采用金屬催化劑晶化非晶硅層的方法已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究， 以便比固相晶化方法更低的溫度和更短的時(shí)間來晶化非晶硅。采用金屬催化 劑晶化非晶硅的典型方法是上述的金屬誘導(dǎo)晶化法和金屬誘導(dǎo)橫向晶化法。然而，在這些方法中，由于金屬催化劑的污染，會導(dǎo)致TFT器件特性的下降。 為了防止金屬催化劑引起的污染，已經(jīng)開發(fā)了超晶粒硅(SGS)晶化方 法。在超晶粒晶化方法中，擴(kuò)散在非晶硅層中的金屬催化劑的量控制為使得 非晶硅層中的金屬催化劑為低濃度。因?yàn)榉蔷Ч鑼又械慕饘俅呋瘎┮院艿偷?濃度隔開，所以金屬催化劑催化的晶粒的尺寸在幾至幾百pm的范圍。典型 地，超晶粒晶化法可以包括形成蓋層以控制金屬催化劑擴(kuò)散進(jìn)入非晶硅層， 在該蓋層上形成金屬催化劑層，以及將金屬催化劑層退火，使得低濃度的金 屬催化劑擴(kuò)散通過蓋層且進(jìn)入非晶硅層，于是將非晶硅層晶化為多晶硅層。然而，上述的超晶粒晶化法涉及形成蓋層的附加工藝，這通常要采用化 學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)或者物理氣相沉積(PVD)技術(shù)來執(zhí)行，由此使多 晶硅層制造工藝復(fù)雜化。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供多晶硅(poly-Si)層的制造方法、采用該多晶硅層的制造方 法制造的薄膜晶體管(TFT )、制造該TFT的方法以及包括該TFT的有機(jī)發(fā) 光二極管(OLED )顯示裝置，在該多晶硅層的制造方法中進(jìn)行超晶粒(SGS ) 晶化方法而沒有形成蓋層的附加工藝。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，制造多晶硅的方法包括提供基板；在該基板上 形成非晶硅(a-Si)層；在該非晶硅層上形成厚度約為10至50A的熱氧化 層；在該熱氧化層上形成金屬催化劑層；以及將該基板退火以采用該催化劑 層的金屬催化劑使該非晶硅層晶化為多晶硅層。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，TFT包括基板；半導(dǎo)體層，設(shè)置在該基板 上，并且采用用于晶化的金屬催化劑晶化；熱氧化層，設(shè)置在該半導(dǎo)體層上， 并且厚度約為10至50A;柵極絕緣層，設(shè)置在該熱氧化層上；柵極電極，設(shè)置在該柵極絕緣層上；層間絕緣層，設(shè)置在該柵極電極上；以及源極和漏極電極，設(shè)置在該層間絕緣層上，并且電連接到該半導(dǎo)體層的源極和漏極區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例，制造TFT的方法包括提供基板；在該基板 上形成非晶硅層；在該非晶硅層上形成厚度約為10至50A的熱氧化層；在 該熱氧化層上形成用于晶化的金屬催化劑層；將該基板退火以采用用于晶化 的金屬催化劑層的金屬催化劑使該非晶硅層晶化為多晶硅層；去除金屬催化 劑層；圖案化熱氧化層，并且圖案化多晶硅層，以形成半導(dǎo)體層；在具有半 導(dǎo)體層和熱氧化層的基板上形成柵極絕緣層；在該柵極絕緣層上形成柵極電 極；在該柵極電極上形成層間絕緣層；以及在該層間絕緣層上形成源極和漏 極電極，以電連接到半導(dǎo)體層的源極和漏極電極區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，OLED顯示裝置包括基板；半導(dǎo)體層，設(shè) 置在基板上，并且采用用于晶化的金屬催化劑晶化；熱氧化層，設(shè)置在半導(dǎo) 體層上，并且厚度約為10至50A;柵極絕緣層，設(shè)置在熱氧化層上；柵極 電極，設(shè)置在柵極絕緣層上；層間絕緣層，設(shè)置在柵極電極上；源極和漏極 電極，設(shè)置在層間絕緣層上，并且電連接到半導(dǎo)體層的源極和漏極區(qū)域；第 一電極，電連接到該源極和漏極電極之一；有機(jī)層，設(shè)置在第一電極上，并 且包括發(fā)光層(EML);以及第二電極，設(shè)置在有機(jī)層上。本發(fā)明其它的方面和/或優(yōu)點(diǎn)部分將在隨后的描述中闡述，部分將從描述 中顯見，或者可以通過本發(fā)明的實(shí)踐掌握。


結(jié)合附圖，通過下面對實(shí)施例的描述，本發(fā)明的這些和/或其它方面將變 得明顯易懂并且更加易于理解，其中圖1A至1C是圖解根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例采用超晶粒硅(SGS )晶化方法制 造多晶硅(poly-Si)層的工藝的截面圖；圖2A是采用根據(jù)圖1A至1C的實(shí)施例的方法晶化的多晶硅層的代表性 照片；圖2B是沒有形成熱氧化層或者其厚度低于約IOA時(shí)制造的多晶硅層的 代表性照片；圖2C是熱氧化層的厚度大于50A時(shí)制造的多晶硅層的代表性照片；圖2D是采用化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)在非晶硅層上形成幾百埃的熱 氧化層時(shí)制造的多晶硅層的照片；圖3A至3D是圖解釆用根據(jù)圖1A至1C的制造多晶硅層的方法制造頂 柵晶體管(TFT)的工藝的截面圖；圖4A至4C是圖解采用根據(jù)圖1A至1C的制造多晶硅層的方法制造底 才冊TFT的工藝的截面圖；和圖5是才艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例包括頂柵TFT的有機(jī)發(fā)光二極管(OLED )顯 示裝置的截面圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在，將詳細(xì)地參照本附圖中圖解的本發(fā)明的各實(shí)施例和各實(shí)例，其中 相同的參考數(shù)字通篇指代相同的元件。下面，參照附圖描述各實(shí)施例以對本 發(fā)明進(jìn)行說明。圖1A至1C是圖解根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例釆用超晶粒硅(SGS)晶化方法制 造多晶硅(poly-Si)層的工藝的截面圖。參照圖1A準(zhǔn)備基板100。基板100可以由玻璃、不銹鋼或者塑料形成。 緩沖層110采用化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)或者物理氣相沉積(PVD)技術(shù) 形成在基板100上。緩沖層110可以是氧化硅層和/或氮化硅的單層或者多個(gè) 絕緣層。緩沖層110防止基板100中產(chǎn)生的濕氣或者雜質(zhì)的擴(kuò)散，并且/或者 控制晶化工藝期間熱的傳輸率，由此使非晶硅層容易晶化。其后，非晶硅層120形成在緩沖層120上。典型地，非晶硅層120采用 CVD技術(shù)形成。采用CVD技術(shù)形成的非晶硅層120會包含例如H2氣的氣 體，其中可以產(chǎn)生例如電子遷移率降低的問題。因此，可以進(jìn)行脫氫工藝使得非晶硅層120中不殘留H2。其后，在非晶硅層120上形成厚度約為10至50 A的熱氧化層130。熱 氧化層130可以在包含02氣或者濕氣和惰性氣體的氣氣中通過熱氧化非晶 硅層120獲得。作為非限定性實(shí)例，可以在約400至700。C的溫度下進(jìn)行熱 氧化。在低于400。C的溫度下難于引起熱氧化，這會難于實(shí)現(xiàn)熱氧化；另一 方面，在700。C之上，基板會由熱氧化引起變形。惰性氣體可以是N2氣或者 Ar氣。當(dāng)熱氧化層130在N2氣氛中形成時(shí)，熱氧化層130會變得高密度 (densified )。如上所述，熱氧化層130可以形成約10至50A的厚度。當(dāng)熱氧化層130 的厚度小于約IOA時(shí)，熱氧化層130不適合于用作蓋層來控制在非晶硅層 120中擴(kuò)散的金屬催化劑的濃度。結(jié)果，不能由SGS晶化方法而是由MIC 方法引起非晶硅層120的晶化，產(chǎn)生較小的晶粒，并且在形成的多晶硅層中 會受到過多金屬催化劑的污染。另一方面，如果熱氧化層130的厚度大于約 50A,則只有少量的金屬催化劑擴(kuò)散進(jìn)入非晶硅層120中，由此減少晶核(或 者種子、籽晶)的數(shù)量。結(jié)果，非晶硅層120會不完全晶化。更具體地講，熱氧化層130可以形成約17至26A的厚度。在此情況下， 當(dāng)非晶硅層120通過擴(kuò)散金屬催化劑穿越熱氧化層130來晶化，非晶硅層120 通過SGS晶化方法可以完全晶化，并且殘存在晶化的多晶硅層中的金屬催 化劑可以控制到很低的濃度。通常，當(dāng)氧化層通過CVD法或者PVD法單獨(dú)形成時(shí)，在工藝能力方面 難于形成厚度為幾十A或者更小的氧化層。因此，考慮到批量生產(chǎn)，氧化層 會形成為幾百A的厚度。在此情況下，氧化層與熱氧化層130相比不能具有 均勻的膜質(zhì)量。因此，當(dāng)氧化層用作SGS晶化方法的蓋層時(shí)，用于晶化的 金屬催化劑會不均勻地?cái)U(kuò)散進(jìn)入非晶硅層120中。因此，由于氧化層的大厚 度，金屬催化劑不能擴(kuò)散進(jìn)入非晶硅層120中，或者會形成金屬催化劑沒有 擴(kuò)散到形成種子的濃度的區(qū)域。結(jié)杲，非晶硅層120在SGS晶化工藝期間 不會均勻地晶化。經(jīng)比較，通過熱氧化非晶硅層120形成的熱氧化層130與采用CVD技 術(shù)或者PVD技術(shù)形成的氧化層相比，具有更均勻的膜質(zhì)量。因此，通過利 用熱氧化層130,用于晶化的金屬催化劑可以均勻地?cái)U(kuò)散進(jìn)入非晶硅層120。 而且，因?yàn)闊嵫趸瘜?30可以形成約10至50A的小厚度，所以金屬催化劑 可以擴(kuò)散為使得非晶硅層120通過SGS晶化方法完全晶化。此外，熱氧化層130可以在非晶硅層120脫氫的同時(shí)形成。在此情況下， 可以省略形成蓋層的附加工藝，由此進(jìn)一步簡化SGS晶化工藝。參照圖1B，金屬催化劑沉積在熱氧化層130上，由此形成金屬催化劑 層140。作為非限定性實(shí)例，金屬催化劑可以選自Ni、 Pd、 Ti、 Ag、 Au、 Al、 Sn、 Sb、 Cu、 Co、 Mo、 Tr、 Ru、 Rh、 Cd和Pt組成的組。作為具體實(shí) 例，金屬催化劑可以是Ni。金屬催化劑層140可以形成在熱氧化層130上約 1011至IO'5 atoms/cm2 (原子/厘米2)的表面密度(areal density )。當(dāng)金屬催化劑層140形成的表面密度低于約1011 atoms/cr^時(shí)，只形成小量的種子， 由此減小了非晶硅層120晶化成多晶硅層的可能性。當(dāng)金屬催化劑層140形 成的表面密度大于約1015 atoms/cr^時(shí)，增加了金屬催化劑擴(kuò)散進(jìn)入非晶硅 層120的量，由此造成MIC工藝而非SGS晶化工藝。而且，殘留金屬催化 劑的量增加，從而會降低通過圖案化多晶硅層形成的半導(dǎo)體層的特性。參照圖1C,將包括緩沖層110、非晶硅層120、熱氧化層130和金屬催 化劑層140的基板100退火(參照標(biāo)號150),從而采用SGS晶化方法晶化 非晶硅層120。在退火工藝150期間，只有金屬催化劑140a和140b中的少 量金屬催化劑140b擴(kuò)散通過熱氧化層130到達(dá)非晶硅120的表面，而大量 的金屬催化劑140a既沒有到達(dá)非晶硅層120也沒有通過熱氧化層130。通過熱氧化層130并且擴(kuò)散進(jìn)入非晶硅層120表面的金屬催化劑140b 催化非晶硅層120晶化為多晶硅層160。就是說，擴(kuò)散的金屬催化劑140b 與非晶硅層120的硅結(jié)合，以形成金屬硅化物。該金屬硅化物形成種子，由 此將非晶硅層120晶化為多晶硅層160?？梢圆捎脿t工藝、快速熱退火(RTA) 工藝、紫外線工藝和激光工藝中的任何一個(gè)進(jìn)行退火工藝150。退火工藝150可以進(jìn)行兩次。具體地講，第一退火工藝包括將金屬催化 劑層140的金屬催化劑運(yùn)動到熱氧化層130和非晶硅層120之間的交界面以 形成種子。第二退火工藝包括采用該種子將非晶硅層120晶化為多晶硅層 160。在此情況下，第一退火工藝可以在約200至800。C的溫度下進(jìn)行，并且 第二退火工藝可以在約400至1300。C的溫度下進(jìn)行。如圖1C所示，可以在不去除金屬催化劑層140的情況下進(jìn)行退火工藝 150。然而，作為選擇，金屬催化劑層140可以在第一退火工藝后去除，從 而可以避免在第二退火工藝期間金屬催化劑的附加的擴(kuò)散或者滲透。在采用熱氧化層130和金屬催化劑層140通過以SGS晶化方法晶化非 晶硅層120獲得的多晶硅層160中，金屬催化劑形成的濃度在從多晶硅層160 的頂表面(即從多晶硅層160和熱氧化層130之間的接觸面)朝著基板100 的距離約IOOA的位置為lxl()9至lxl013atoms/cm2。圖2A是釆用根據(jù)圖1A至1C的實(shí)施例的方法晶化的多晶硅層的照片。 圖2B是沒有形成熱氧化層或者其厚度低于約IOA時(shí)制造的多晶硅層的照 片。圖2C是熱氧化層的厚度大于50A時(shí)制造的多晶硅層的照片。圖2D是 采用CVD技術(shù)或者PVD技術(shù)在非晶硅層上形成氧化層時(shí)制造的多晶硅層的照片。圖2A展示了通過上述根據(jù)圖1A至1C的方法制造的多晶硅層。就是說， 當(dāng)熱氧化層130形成在非晶硅層120上的厚度約為10至50A并且通過SGS 晶化方法晶化非晶硅層120時(shí)，多晶硅層形成為如圖2A所示。參照圖2A,多晶硅層包括尺寸約為20(xm的晶粒。換言之，種子之間 的間隔約為20pm。而且，可以確定的是，在通過SGS晶化方法制造的多晶 硅層中，種子(a)呈現(xiàn)在晶粒的中心，晶粒界面(b)呈現(xiàn)在相鄰晶粒之間， 而晶化的區(qū)域(c)呈現(xiàn)在種子(a)和晶粒界面(b)之間。種子(a)、晶 粒界面(b)和區(qū)域(c)為不同的晶體。因此，在根據(jù)本實(shí)施例制造多晶硅 層的方法中，可以看到通過SGS晶化方法將非晶硅層120晶化。作為比較實(shí)例，圖2B展示了非晶硅層120上沒有形成熱氧化層130或 者形成的厚度低于IOA時(shí)制造的多晶硅層。參照圖2B，在多晶硅層中不能確定晶粒界面，并且可以觀察到金屬硅 化物聚結(jié)(d)均勻地分布在多晶硅層中。因此，可以看到?jīng)]有形成熱氧化 層所形成的多晶硅層與通過MIC方法獲得的多晶硅層具有相同的特性。作為另一個(gè)比較實(shí)例，圖2C展示了在非晶硅層120上形成的熱氧化層 130的厚度約為IOOA而不是10至50A的厚度并且晶化了非晶硅層120時(shí)制 造的多晶硅層。參照圖2C，因?yàn)橹挥泻苄×康慕饘俅呋瘎U(kuò)散進(jìn)入非晶硅層120，減少 了種子的數(shù)量。結(jié)果，非晶硅層120不完全晶化，并且區(qū)域(e)存在于SGS 晶化區(qū)域與SPC晶化區(qū)域(即僅由熱晶化的區(qū)域)混合的地方。與圖2A所 示的通過SGS晶化方法完全晶化的多晶硅層相比，圖2C所示的多晶硅層包 括SGS晶化區(qū)域與SPC晶化區(qū)域混合的區(qū)域(e)，從而形成不清楚的晶粒 界面。作為又一個(gè)比較實(shí)例，圖2D展示了采用CVD技術(shù)在非晶硅層120上 沉積氧化層的厚度為幾百A并且晶化非晶硅層120時(shí)制造的多晶硅層。參照圖2D，氧化層非均勻地形成為使得金屬催化劑非均勻地?cái)U(kuò)散在非 晶硅層120中。因此，多晶硅層不僅包括SGS晶化區(qū)域(f)而且包括MIC 型晶化區(qū)域與SGS晶化區(qū)域混合的區(qū)域(g)。因此，根據(jù)本發(fā)明的各方面可以看到，當(dāng)熱氧化層130形成在非晶硅層 120上的厚度約為10至50A并且金屬催化劑層140形成在熱氧化層130上時(shí)，非晶硅層120可以通過SGS晶化方法晶化。而且，當(dāng)熱氧化層130在 非晶硅層120的脫氫期間形成時(shí)，可以省略形成蓋層的附加工藝，由此簡化 了多晶硅層的制造工藝。圖3A至3D是圖解采用根據(jù)圖1A至1C的制造多晶硅層的方法制造頂 柵TFT的工藝的截面圖?，F(xiàn)在，除了下面特別說明外將參照圖1A至1C所 示的方法描述制造頂柵TFT的工藝。參照圖3A，緩沖層310形成在由玻璃、不銹鋼或塑料形成的基板300 上。其后，非晶硅層320、熱氧化層330和金屬催化劑層340形成在緩沖層 310上，然后進(jìn)行退火(參照標(biāo)號350 ),從而通過SGS晶化方法將非晶硅 層320晶化為多晶硅層360。參照圖3B，去除圖3A所示的金屬催化劑層340,并且圖案化圖3A所 示的熱氧化層330。圖案化的多晶硅層成為圖3B所示的TFT的半導(dǎo)體層370。 作為選擇，多晶硅層360和熱氧化層330可以在后續(xù)工藝中圖案化。其后，柵極絕緣層380形成在基板300的整個(gè)表面上。柵極絕緣層380 可以是氧化硅層、氮化硅層或者它們的結(jié)合。在當(dāng)前實(shí)施例中，沒有去除熱 氧化層330，并且柵極絕緣層380形成在熱氧化層330上。在此情況下，熱 氧化層330用作絕緣層，使半導(dǎo)體層370與稍后形成的柵極電極電絕緣。熱 氧化層330比采用CVD技術(shù)或者PVD技術(shù)形成的氧化層具有較低的密度缺 陷(defect density),并且具有均勻的膜質(zhì)量。因此，當(dāng)熱氧化層330沒有去 除而是留在半導(dǎo)體層370上時(shí)，半導(dǎo)體層370與柵極電極的絕緣可以進(jìn)一步 改善。作為選擇，可以去除熱氧化層330,并且柵極絕緣層380可以形成為 接觸半導(dǎo)體層370。隨后，柵極電極的金屬層(未示出)形成在柵極絕緣層380上。金屬層 可以是由例如鋁釹(Al-Nd)的Al合金形成的單層，或者是通過在Cr或Mo 合金上堆疊Al合金獲得的結(jié)合層。柵極電極的金屬層采用光刻和蝕刻工藝 進(jìn)行蝕刻，由此形成對應(yīng)于半導(dǎo)體層370的溝道區(qū)域的4冊極電極385。參照圖3C，采用柵極電極385為掩模摻雜導(dǎo)電雜質(zhì)離子，由此在半導(dǎo) 體層370中形成源極區(qū)域371和漏極區(qū)域372。雜質(zhì)離子可以是p型離子或 者n型離子。P型離子可以選自由硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)和銦(In) 組成的組中的一個(gè)，而n型離子可以是選自由磷(P)、銻(Sb)和砷(As) 組成的組中的一個(gè)。設(shè)置在源極區(qū)域371和漏極區(qū)域372之間的未摻雜區(qū)域用作溝道區(qū)域373。作為采用形成的柵極電極作為掩模進(jìn)行摻雜工藝的替代 方式，可以在形成柵極電極385前采用光致抗蝕劑作為掩模進(jìn)行摻雜工藝。參照圖3D,層間絕緣層390形成在包括柵極電極385的基板300的整 個(gè)表面上。層間絕緣層390可以是氮化硅層、氧化硅層或者它們的結(jié)合。其后，蝕刻層間絕緣層390、柵極絕緣層380和熱氧化層330，由此形 成暴露半導(dǎo)體層370的源極和漏極區(qū)域371和372的接觸孔。此后，源極和 漏極電極391和392形成為分別通過接觸孔連接到源極和漏極區(qū)域371和 372。源極和漏極電極391和392可以由選自由鉬(Mo )、鉻(Cr )、鴒(W )、 鋁釹(Al-Nd)、鈦(Ti)、鵠鉬(MoW)和鋁(Al)組成的組中的一個(gè)形成。 因此，完成了包括半導(dǎo)體層370、柵極電極385和源極與漏極電極391與392 的頂柵晶體管。圖4A至4C是圖解采用根據(jù)圖1A至1C所示的實(shí)施例的制造多晶硅層 的方法制造底柵TFT的工藝的截面圖?，F(xiàn)在，除了下面的特定描述外，將參 照圖1A至1C所示的方法描述制造底柵TFT的工藝。參照圖4A,緩沖層410形成在基板400上。用于柵極電極的金屬層(未 示出)形成在緩沖層410上，然后，采用光刻和蝕刻工藝蝕刻金屬層，由此 形成柵極電極420。其后，柵極絕緣層430形成在具有柵極電極420的基板 400上。參照圖4B,非晶硅層440形成在柵極絕緣層430上，并且熱氧化層450 形成在非晶硅層440上約為10至50A的厚度。當(dāng)熱氧化層450在非晶硅層 440脫氫期間形成時(shí)，可以省略采用SGS晶化方法晶化非晶硅層440所需要 的形成蓋層的附加工藝，從而筒化制造工藝。金屬催化劑層460形成在熱氧化層450上，且然后退火，從而非晶硅層 440通過SGS晶化方法晶化為多晶硅層470。參照圖4C,去除圖4B所示的金屬催化劑層460和熱氧化層450，并且 圖案化多晶硅層470。圖案化的多晶硅層成為TFT的半導(dǎo)體層475。作為選 擇，金屬催化劑層460和熱氧化層450可以在第一退火工藝后去除，在第一 退火工藝中金屬催化劑層460的金屬催化劑運(yùn)動到熱氧化層450和非晶硅層 440之間的交界面以形成種子。其后，歐姆接觸材料層和源極/漏極導(dǎo)電層依次堆疊在半導(dǎo)體層475上。 源極/漏極導(dǎo)電層和歐姆接觸材料層依次圖案化，由此形成源極和漏極電極491和492以及歐姆接觸層480。歐姆接觸層480可以是摻雜的非晶硅層。為了減少形成TFT中采用的掩模數(shù)量，源極/漏極導(dǎo)電層和歐姆接觸層 可以采用單一掩模圖案化。在此情況下，歐姆接觸層480可以設(shè)置在源極和 漏極電極491和492的整個(gè)底表面下。歐姆接觸層480設(shè)置在半導(dǎo)體層475 和源極與漏極電極491與492之間，從而源極和漏極電極491和492可以與 半導(dǎo)體層475歐姆接觸。作為選擇，可以省略歐姆接觸層480。在此情況下， 在堆疊源極/漏極導(dǎo)電層之前，導(dǎo)電區(qū)域可以形成在半導(dǎo)體層475上，從而半 導(dǎo)體層475可以與源極和漏極電極491和492歐姆接觸。結(jié)果，完成包括柵 極電極420、半導(dǎo)體層475和源極與漏極電極491與492的底柵TFT。圖5是根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例包括頂柵TFT的有機(jī)發(fā)光二極管 (OLED)的顯示裝置的截面圖。參照圖5,絕緣層510形成在包括圖3D所示TFT的基板300的整個(gè)表 面上。絕緣層510可以是無機(jī)層或者有機(jī)層。無機(jī)層可以選自由氧化硅層、 氮化硅層和玻璃上硅(SOG)層組成的組中的一個(gè)形成，而有機(jī)層可以由選 自由聚酰亞胺、苯并環(huán)丁烯(BCB， benzocyclobutene)系列樹脂和丙烯酸酯 類(acrylate)組成的組中的一個(gè)形成。而且，絕緣層510可以是無機(jī)層和有 機(jī)層的堆疊結(jié)構(gòu)?？梢晕g刻絕緣層510,由此形成暴露源極和漏極電極391和392之一的 通孔。第一電極520形成為通過通孔連接到源極和漏極電極391和392之一。 第一電極520可以形成為陽極或者陰極。當(dāng)?shù)谝浑姌O520是陽極時(shí)，該陽極 可以采用由銦錫氧化物(ITO )、銦鋅氧化物(IZO )和銦錫鋅氧化物(ITZO ) 之一形成的透明導(dǎo)電層形成。當(dāng)?shù)谝浑姌O520是陰極時(shí)，該陰極可以由選自 由Mg、 Ca、 Al、 Ag、 Ba及其合金組成的組中的一個(gè)形成。其后，像素定義層530形成在第一電極520上，以具有暴露第一電極520 的部分表面的開口，并且具有發(fā)光層(EML)的有機(jī)層540形成在第一電極 520的暴露部分上。有機(jī)層540還可以包括選自由空穴注入層(HIL )、空穴 傳輸層(HTL)、空穴阻擋層(HBL)、電子阻擋層(EBL)、電子注入層(EIL) 和電子傳輸層(ETL)組成的組中的至少一個(gè)。隨后，第二電極550形成在 有機(jī)層540上。因此，完成根據(jù)本實(shí)施例的OLED顯示裝置。因此，熱氧化層形成在非晶硅層上約為10至50A的厚度，從而非晶硅 層可以通過SGS晶化方法晶化為多晶硅層。而且，熱氧化層可以在非晶硅層的脫氬期間形成，從而可以省略SGS晶化方法所需的形成蓋層的附加工藝，由此簡化了制造工藝。此外，具有良好絕緣特性的熱氧化層可以保留而 不是去除，并且可以用作半導(dǎo)體層與柵極電極的電絕緣，由此改善半導(dǎo)體層 與柵極電極的絕緣特性。根據(jù)本發(fā)明如上所述的各方面，非晶硅層可以通過SGS晶化方法晶化 為多晶硅層。而且，可以省略形成蓋層的附加工藝，由此簡化了多晶硅層的 制造工藝。盡管已經(jīng)展示和描述了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng) 當(dāng)理解的是，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下，可以對該實(shí)施例進(jìn)行 變化，其范圍如權(quán)利要求及其等同物所限定。
權(quán)利要求
1、一種制造多晶硅層的方法，包括提供基板；在該基板上形成非晶硅層；在該非晶硅層上形成厚度為10至 id="icf0001" file="A2008101285320002C1.tif" wi="8" he="4" top= "55" left = "106" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>的熱氧化層；在該熱氧化層上形成金屬催化劑層；以及將該基板退火，以采用該金屬催化劑層的金屬催化劑將該非晶硅層晶化為多晶硅層。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在形成該非晶硅層后將該非晶 石圭層脫氫。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中該熱氧化層在該非晶硅的該脫氫 期間形成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該熱氧化層通過在包含氧氣或者 濕氣和惰性氣體的氣氛中熱氧化該非晶硅層的表面部分來形成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中該惰性氣體包括氮?dú)狻?br> 6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該熱氧化層在400至700。C的溫度 下形成。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該非晶硅層采用該金屬催化劑層 的金屬催化劑通過超晶粒硅晶化方法晶化。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該金屬催化劑層的金屬催化劑在 1012至10"原子/cn^的濃度下形成。
9、 一種薄膜晶體管，包括基板；半導(dǎo)體層，設(shè)置在該基板上，并且采用金屬催化劑晶化； 熱氧化層，設(shè)置在該半導(dǎo)體層上，并且具有10至50A的厚度； 柵極絕緣層，設(shè)置在該熱氧化層上； 柵極電極，設(shè)置在該柵極絕緣層上； 層間絕緣層，設(shè)置在該柵極電極上；和源極和漏極電極，設(shè)置在該層間絕緣層上，并且電連接到該半導(dǎo)體層的源相jo漏才及區(qū)i或。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜晶體管，其中該熱氧化層的厚度為17 至26A。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜晶體管，其中在距該半導(dǎo)體層和該熱金屬氧化層之間的接觸表面iooA距離的該半導(dǎo)體層中，該半導(dǎo)體層包括濃度為1 x 109至1 x io13原子/cm2的該金屬催化劑。
12、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜晶體管，其中該半導(dǎo)體層通過超晶粒硅 晶化方法晶化。
13、 一種制造薄膜晶體管的方法，包括 提供基板；在該基板上形成非晶硅層；在該非晶硅層上形成厚度為10至50A的熱氧化層； 在該熱氧化層上形成用于晶化的金屬催化劑層；將該基板退火，以采用用于晶化的該金屬催化劑層的金屬催化劑將該非 晶硅層晶化為多晶硅層； 去除該金屬催化劑層；圖案化該熱氧化層，并且圖案化該多晶硅層，以形成半導(dǎo)體層； 在具有該半導(dǎo)體層和該熱氧化層的該基板上形成柵極絕緣層； 在該柵極絕纟彖層上形成柵極電極； 在該柵極電極上形成層間絕緣層；以及在該層間絕緣層上形成源極和漏極電極，以電連接到該半導(dǎo)體層的源極 和漏才及區(qū)i或。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括在形成該非晶硅層后將該非 晶硅層脫氫。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中該熱氧化層在該非晶硅層的該 脫氫期間形成。
16、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中該熱氧化層通過在包含氧氣或 者濕氣和惰性氣體的氣氛中氧化該非晶硅層的表面部分來形成。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中該惰性氣體包括氮?dú)狻?br> 18、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中該熱氧化層在400至70(TC的溫 度下形成。
19、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中該非晶硅層采用該金屬催化劑層的金屬催化劑通過超晶粒硅晶化方法晶化。
20、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中該金屬催化劑層的金屬催化劑 在1012至10"原子/cr^的濃度下形成。
21、 一種有一幾發(fā)光二極管顯示裝置，包括 基板；半導(dǎo)體層，設(shè)置在該基板上，并且采用金屬催化劑晶化； 熱氧化層，設(shè)置在該半導(dǎo)體層上，并且具有10至50A的厚度； 柵極絕緣層，設(shè)置在該熱氧化層上； 柵極電極，設(shè)置在該柵極絕緣層上； 層間絕緣層，設(shè)置在該柵極電極上；源極和漏極電極，設(shè)置在該層間絕緣層上，并且電連接到該半導(dǎo)體層的 源才及和漏才及區(qū)域；第一電極，電連接到該源極和漏極電極之一；有機(jī)層，設(shè)置在該第一電極上，并且包括發(fā)光層；以及第二電極，設(shè)置在該有機(jī)層上。
22、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的有機(jī)發(fā)光二極管顯示裝置，其中該熱氧化 層的厚度為17至26A。
23、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的有機(jī)發(fā)光二極管顯示裝置，其中在距該半 導(dǎo)體層和該熱金屬氧化層之間的接觸表面100A距離的該半導(dǎo)體層中，形成 濃度為1 x 109至1 x io'3原子/cr^的用于晶化的該金屬催化劑。
24、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的有機(jī)發(fā)光二極管顯示裝置，其中該半導(dǎo)體 層通過超晶粒硅晶化方法晶化。
全文摘要
本發(fā)明提供制造多晶硅(poly-Si)層的方法，包括提供基板，在該基板上形成非晶硅(a-Si)層，在該非晶硅層上形成厚度約為10至50的熱氧化層，以及將該基板退火以采用金屬催化劑層的金屬催化劑將非晶硅層晶化為多晶硅層。因此，該非晶硅層可以通過超晶粒硅(SGS)晶化方法晶化為多晶硅層。而且，該熱氧化層可以在非晶硅層的脫氫期間形成，從而可以省略SGS晶化方法所需的形成蓋層的附加工藝，由此簡化了制造工藝。本發(fā)明還涉及薄膜晶體管、其制造方法以及有機(jī)發(fā)光二極管顯示裝置。
文檔編號H01L21/336GK101330004SQ20081012853
公開日2008年12月24日 申請日期2008年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月19日
發(fā)明者徐晉旭, 樸炳建, 李吉遠(yuǎn), 李基龍, 梁泰勛 申請人:三星Sdi株式會社