形成多晶硅薄膜的方法及包含多晶硅薄膜的薄膜晶體管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種形成多晶硅薄膜的方法及包含多晶硅薄膜的薄膜晶體管，其中，方法包括以下主要步驟：1)在基板上生成第一緩沖層；2)在第一緩沖層上生成第二緩沖層；3)在第二緩沖層上生成第三緩沖層；4)在第三緩沖層上生成非晶硅層；5)在非晶硅層上生成第四緩沖層；6)晶化非晶硅層。本發(fā)明解決了形成多晶硅薄膜的表面常有較大的隆起斑點(diǎn)的問題，從而提高多晶硅薄膜表面的均勻性，并進(jìn)一步保證MOS管的電性能。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)設(shè)定簡單，有益效果顯著。
【專利說明】
形成多晶硅薄膜的方法及包含多晶硅薄膜的薄膜晶體管
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別是涉及一種形成多晶硅薄膜的方法及包含多晶硅薄膜的薄膜晶體管。
【背景技術(shù)】
[0002]在有機(jī)板面行業(yè)中，多晶硅薄膜被廣泛地運(yùn)用與制造。應(yīng)用最多的，莫過于用于生產(chǎn)TFT薄膜晶體管。通常，多晶硅是由非晶硅結(jié)晶而成。具體地說，非晶硅基于其結(jié)晶溫度，即高于或低于500°C，其典型的結(jié)晶方法為低溫結(jié)晶法和高溫結(jié)晶法。低溫結(jié)晶法包括:受激準(zhǔn)分子激光退火法；高溫結(jié)晶法包括:固相結(jié)晶法、快速退火法等。相較兩種結(jié)晶方法，受激準(zhǔn)分子激光退火法具有可提供較大的場(chǎng)效應(yīng)迀移率以及較低熱量的優(yōu)點(diǎn)，而高溫結(jié)晶法的成本則相對(duì)低廉。
[0003]目前，高質(zhì)量的多晶硅薄膜普遍采用準(zhǔn)分子激光退火法進(jìn)行非晶硅結(jié)晶，參照?qǐng)D1和圖2所示，此結(jié)晶方法的具體基本過程為:利用CVD化學(xué)氣相沉積原理，先生成一層厚的S1Jl作為緩沖層，再在此緩沖層上生成上一層非晶硅薄膜，之后以準(zhǔn)分子激光照射非晶硅薄膜層并進(jìn)行退火，非晶硅薄膜材料會(huì)吸收準(zhǔn)分子激光的激光能量，進(jìn)而結(jié)晶形成多晶硅薄膜。但形成多晶硅薄膜的表面常有較大的隆起斑點(diǎn)，多晶硅薄膜表面的均勻性就不能保證，從而影響MOS管的電性能。
[0004]例如，專利公開號(hào)為:CN 1770472 A的中國發(fā)明專利，公開了一種形成多晶娃膜的方法。此方法具體包括:第一熱導(dǎo)薄膜和熱導(dǎo)率低于第一熱導(dǎo)薄膜的第二熱導(dǎo)薄膜，以形成下層薄膜；形成覆蓋于第二熱導(dǎo)薄膜的非晶硅薄膜；晶化非晶硅薄膜。此專利的目的在于，形成較大晶粒尺寸的多晶硅薄膜。
[0005]因此，我們需要一種減少薄膜表面隆起斑點(diǎn)并形成多晶硅的方法，以有效改善多晶硅薄膜表面均勻性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷，現(xiàn)提供一種改變成膜方式進(jìn)而形成多晶硅薄膜的方法及包含該多晶硅薄膜的薄膜晶體管，以解決形成多晶硅薄膜的表面常有較大的隆起斑點(diǎn)的問題，從而提高多晶硅薄膜表面的均勻性，并進(jìn)一步保證MOS管的電性能。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開一種改變成膜方式進(jìn)而形成多晶硅薄膜的方法，包括以下步驟:
[0008]I)在基板上生成第一緩沖層；
[0009]2)在第一緩沖層上生成第二緩沖層；
[0010]3)在第二緩沖層上生成第三緩沖層；
[0011]4)在第二緩沖層上生成非晶娃層；
[0012]5)在非晶硅層上生成第四緩沖層；
[0013]6)晶化非晶硅層，使非晶硅層及第四緩沖層形成多晶硅薄膜。
[0014]本發(fā)明方法的有益效果在于:改變現(xiàn)有傳統(tǒng)在一層緩沖層上晶化非晶硅的成膜結(jié)構(gòu)設(shè)定，在致密的緩沖層間加設(shè)粗疏的緩沖層，使得各緩沖層間的致密性產(chǎn)生明顯差異，以有效改善多晶硅薄膜表面的均勻性。
[0015]本發(fā)明形成多晶硅的方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于，
[0016]第一緩沖層、第三緩沖層和第四緩沖層皆為消光系數(shù)小于10 4的二氧化硅層；第二緩沖層為消光系數(shù)10 2?10 4的二氧化硅層。
[0017]本發(fā)明形成多晶硅的方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于，
[0018]第一緩沖層、第二緩沖層和第三緩沖層的厚度為50nm?10nm ;
[0019]第四緩沖層的厚度為1nm?15nm ;非晶娃層的厚度為40nm?50nmo
[0020]本發(fā)明形成多晶硅的方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于，
[0021]步驟I)至步驟5)均利用化學(xué)氣相沉積原理生成相應(yīng)的層。
[0022]本發(fā)明形成多晶硅的方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于，
[0023]在步驟4)之后步驟5)之前，還包括對(duì)非晶硅層進(jìn)行清洗。
[0024]本發(fā)明形成多晶硅的方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于，
[0025]步驟6)通過準(zhǔn)分子激光照射以晶化非晶硅層。
[0026]為更好地實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還公開一種包含有多晶硅薄膜的薄膜晶體管，該薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)具體包括:
[0027]基板；
[0028]第一緩沖層，設(shè)置于基板上；
[0029]第二緩沖層，設(shè)置于第一緩沖層上；
[0030]第三緩沖層，設(shè)置于第二緩沖層上；
[0031]多晶硅薄膜，設(shè)置于第三緩沖層上；
[0032]柵極絕緣層，設(shè)置于部分多晶硅薄膜上；
[0033]柵極，設(shè)置于柵極絕緣層上；
[0034]絕緣層，設(shè)置于多晶硅薄膜及柵極上，絕緣層具有兩開口，分別曝露出位于柵極兩側(cè)的多晶硅薄膜；以及
[0035]第一電極及第二電極，分別位于絕緣層的兩開口上，并分別與柵極兩側(cè)的多晶硅薄膜連接。
[0036]本發(fā)明薄膜晶體管的進(jìn)一步改進(jìn)在于，
[0037]第一緩沖層和第三緩沖層皆為消光系數(shù)小于10 4的二氧化硅層；第二緩沖層為消光系數(shù)10 2?10 4的二氧化硅層。
[0038]本發(fā)明薄膜晶體管的進(jìn)一步改進(jìn)在于，
[0039]第一緩沖層、第二緩沖層和第三緩沖層的厚度為50nm?10nm ;多晶硅薄膜的厚度為40nm?50nm。
[0040]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)設(shè)定簡單，有益效果顯著。
【附圖說明】
[0041]圖1為現(xiàn)有普遍形成多晶硅的結(jié)構(gòu)設(shè)定示意圖；
[0042]圖2為現(xiàn)有普遍多晶硅形成后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖3為本發(fā)明形成多晶硅薄膜方法的邏輯框圖；
[0044]圖4為本發(fā)明形成多晶硅薄膜方法中第一實(shí)施狀態(tài)示意圖；
[0045]圖5為基于圖4的第二實(shí)施狀態(tài)示意圖；
[0046]圖6為基于圖5的第三實(shí)施狀態(tài)示意圖；
[0047]圖7為基于圖6的第四實(shí)施狀態(tài)示意圖；
[0048]圖8為本發(fā)明包含多晶硅薄膜的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049]為利于對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的了解，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)行說明。
[0050]參照?qǐng)D3所示，本發(fā)明首先公開了一種改變成膜方式形成多晶硅的方法，以解決形成多晶硅薄膜的表面常有較大的隆起斑點(diǎn)的問題。
[0051]包括以下主要步驟:
[0052]步驟S10，在基板100上生成第一緩沖層I ;
[0053]步驟S20，在第一緩沖層I上生成第二緩沖層2 ；
[0054]步驟S30，在第二緩沖層2上生成第三緩沖層3 ;
[0055]步驟S40，在第三緩沖層3上生成非晶硅層4 ;
[0056]步驟S50，在非晶硅層4上生成第四緩沖層5 ；
[0057]步驟S60，晶化非晶硅層，形成多晶硅薄膜6。
[0058]以下針對(duì)上述各個(gè)步驟進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0059]如圖4，執(zhí)行步驟S10，在基板100上生成第一緩沖層I。在本實(shí)施例中，利用化學(xué)氣相沉積工藝，在基板100上生成一致密的二氧化硅材質(zhì)的第一緩沖層1，此二氧化硅層I的厚度為80nm，消光系數(shù)小于10 4。
[0060]如圖5，執(zhí)行步驟S20，在第一緩沖層I上生成第二緩沖層2。在本實(shí)施例中，利用化學(xué)氣相沉積工藝，在二氧化硅材質(zhì)的第一緩沖層I上有間隔地生成一層粗疏的二氧化硅材質(zhì)的第二緩沖層2，此第二緩沖層2的厚度為80nm，消光系數(shù)10 2?10 4。
[0061]如圖6，執(zhí)行步驟S30，在第二緩沖層2上生成第三緩沖層3。在本實(shí)施例中，利用化學(xué)氣相沉積工藝，在第二緩沖層2上生成一層致密的二氧化硅材質(zhì)的第三緩沖層3，此第三緩沖層3的厚度為80nm，消光系數(shù)小于10 4。
[0062]如圖6，執(zhí)行步驟S40，在第三緩沖層3上生成非晶硅層4。在本實(shí)施例中，利用化學(xué)氣相沉積工藝，在第三緩沖層3上生成一層非晶硅層4。此非晶硅層4的厚度為45nm。
[0063]如圖6，可在執(zhí)彳丁步驟S50之前，先對(duì)步驟S40中的非晶娃層4進(jìn)彳丁清洗。
[0064]如圖6，執(zhí)行步驟S50，在非晶硅層4上生成第四緩沖層5。在本實(shí)施例中，利用化學(xué)氣相沉積工藝，在非晶硅層4上生成一層致密的二氧化硅材質(zhì)的第四緩沖層5。此第四緩沖層5的厚度為10nm，消光系數(shù)小于10 4。
[0065]結(jié)合圖7和圖8，執(zhí)行步驟S60，晶化非晶硅層。在本實(shí)施例中，進(jìn)行準(zhǔn)分子激光照射，以晶化非晶硅層4，使得非晶硅層4與第四緩沖層5結(jié)合進(jìn)而形成多晶硅薄膜6。
[0066]待形成多晶硅薄膜6后，可在部分多晶硅薄膜6之上進(jìn)一步依次皇疊柵極絕緣層7以及柵極8，并在該柵極8和多晶硅薄膜6上設(shè)置絕緣層9，該絕緣層9具有兩開口并分別曝露出位于柵極8兩側(cè)的多晶硅薄膜6。再將第一電極11以及第二電極12分別沉積于絕緣層9的兩開口上，并分別與柵極8兩側(cè)的多晶硅薄膜6連接。
[0067]參照?qǐng)D8所示，本發(fā)明還公開了一種包含上述多晶硅薄膜的薄膜晶體管，包括:基板100 ;致密的第一緩沖層1，設(shè)置于基板100上；疏松的第二緩沖層2，設(shè)置于第一緩沖層I上；致密的第三緩沖層3，設(shè)置于第二緩沖層2上；多晶硅薄膜6，設(shè)置于第三緩沖層3上；柵極絕緣層7，設(shè)置于部分多晶硅薄膜6上；柵極8，設(shè)置于柵極絕緣層7上；絕緣層9，設(shè)置于多晶硅薄膜6及柵極8上，該絕緣層9具有兩開口，分別曝露出位于柵極8兩側(cè)的多晶硅薄膜6 ;以及、第一電極11與第二電極，分別位于絕緣層9的兩開口上，并分別與柵極8兩側(cè)的多晶硅薄膜6連接。
[0068]具體地，第一緩沖層I和第三緩沖層3皆為消光系數(shù)小于10 4的二氧化硅層；而第二緩沖層2為消光系數(shù)10 2?10 4的二氧化硅層。第一緩沖層1、第二緩沖層2和第三緩沖層3的厚度為50nm?10nm ;而多晶娃薄膜6的厚度為40nm?50nmo
[0069]結(jié)合圖7，較為優(yōu)選地，第二緩沖層2布設(shè)于第一緩沖層I上，而多晶硅薄膜6是由上述的非晶硅層4與第四緩沖層5晶化形成，再于多晶硅薄膜6上設(shè)置有柵極絕緣層7以及柵極8。
[0070]本發(fā)明薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)亦可通過上述形成多晶硅薄膜的方法實(shí)施制作。
[0071]本發(fā)明形成多晶硅薄膜方法具有以下實(shí)際效果:
[0072]I)通過不同消光系數(shù)的緩沖層設(shè)置，減少隆起斑點(diǎn)，以改善形成的多晶硅薄膜表面的均勻性；
[0073]2)多晶娃薄I旲均勾性提尚后，進(jìn)而增加薄I旲晶體管的廣品良率；
[0074]以上結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員可根據(jù)上述說明對(duì)本發(fā)明做出種種變化例。因而，實(shí)施例中的某些細(xì)節(jié)不應(yīng)構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定，本發(fā)明將以所附權(quán)利要求書界定的范圍作為保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種形成多晶硅薄膜的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)在基板上生成第一緩沖層； 2)在所述第一緩沖層上生成第二緩沖層； 3)在所述第二緩沖層上生成第三緩沖層； 4)在所述第三緩沖層上生成非晶硅層； 5)在所述非晶硅層上生成第四緩沖層； 6)晶化所述非晶硅層，使所述非晶硅層及所述第四緩沖層形成多晶硅薄膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成多晶硅薄膜的方法，其特征在于； 所述第一緩沖層、所述第三緩沖層和所述第四緩沖層皆為消光系數(shù)小于10 4的二氧化娃層; 所述第二緩沖層為消光系數(shù)102?10 4的二氧化硅層。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的形成多晶硅薄膜的方法，其特征在于: 所述第一緩沖層、所述第二緩沖層和所述第三緩沖層的厚度為50nm?10nm ;所述第四緩沖層的厚度為1nm?15nm ;所述非晶娃層的厚度為40nm?50nmo4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成多晶硅薄膜的方法，其特征在于: 所述步驟I)至步驟5)均利用化學(xué)氣相沉積原理生成相應(yīng)的層。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成多晶硅薄膜的方法，其特征在于: 在所述步驟4)之后步驟5)之前，還包括對(duì)所述非晶硅層進(jìn)行清洗。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成多晶硅的方法，其特征在于: 所述步驟6)通過準(zhǔn)分子激光照射以晶化所述非晶硅層。7.一種包含有多晶硅薄膜的薄膜晶體管，其特征在于，包括: 基板； 第一緩沖層，設(shè)置于所述基板上； 第二緩沖層，設(shè)置于所述第一緩沖層上； 第三緩沖層，設(shè)置于所述第二緩沖層上； 多晶硅薄膜，設(shè)置于所述第三緩沖層上； 柵極絕緣層，設(shè)置于部分所述多晶硅薄膜上； 柵極，設(shè)置于所述柵極絕緣層上； 絕緣層，設(shè)置于所述多晶硅薄膜及所述柵極上，所述絕緣層具有兩開口，分別曝露出位于所述柵極兩側(cè)的所述多晶硅薄膜；以及 第一電極及第二電極，分別位于所述絕緣層的兩開口上，并分別與所述柵極兩側(cè)的所述多晶硅薄膜連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管，其特征在于， 所述第一緩沖層和所述第三緩沖層皆為消光系數(shù)小于10 4的二氧化硅層； 所述第二緩沖層為消光系數(shù)10 2?10 4的二氧化硅層。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管，其特征在于， 所述第一緩沖層、所述第二緩沖層和所述第三緩沖層的厚度為50nm?10nm ;所述多晶娃薄膜的厚度為40nm?50nmo
【文檔編號(hào)】H01L21/02GK105990098SQ201510084015
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月16日
【發(fā)明人】官大新, 葉昱均, 閆立志, 韓開
【申請(qǐng)人】上海和輝光電有限公司