CN102789989A

CN102789989A - 多晶硅晶体管制造方法及多晶硅晶体管、显示器件

Info

Publication number: CN102789989A
Application number: CN2012102913602A
Authority: CN
Inventors: 石磊
Original assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Priority date: 2012-08-15
Filing date: 2012-08-15
Publication date: 2012-11-21

Abstract

本发明提供一种多晶硅晶体管制造方法及多晶硅晶体管、显示器件，为解决现有技术中存在的，多晶硅晶体管源极及漏极-半导体接触电阻偏高的问题，该方法包括，形成多晶硅层，在多晶硅层上形成高功函接触层，在高功函接触层上形成金属电极，由于在多晶硅层上形成镍金属层，利用多晶硅高迁移率以及镍金属相对于多晶硅的高功函特性，达到降低接触电阻的目的，从而实现降低开启电压和器件功耗的效果。

Description

多晶硅晶体管制造方法及多晶硅晶体管、显示器件

技术领域

本发明涉及液晶显示器领域，特别是指一种多晶硅晶体管制造方法及多晶硅晶体管、显示器件。

背景技术

晶体管是一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。限制晶体管半导体器件性能的一个重要的因素是器件间不能形成很好的欧姆接触，接触电阻过大导致电能转化为热能，增加了器件的功耗，严重时还会导致器件的失效。降低多晶硅晶体管源极及漏极-半导体的接触电阻对半导体器件性能的提高有重要的意义。而现有的多晶硅晶体管源极及漏极-半导体接触电阻偏高。

由此可见现有技术中存在，多晶硅晶体管源极及漏极-半导体接触电阻偏高的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的，多晶硅晶体管源极及漏极-半导体接触电阻偏高的问题，提供一种多晶硅晶体管制造方法及多晶硅晶体管、器件。

本发明所提供一种多晶硅晶体管制造方法，包括：

形成多晶硅层；

在多晶硅层上形成高功函接触层；

在高功函接触层上形成源极及漏极。

进一步，所述形成多晶硅层包括：

形成一层非晶硅，然后通过构图工艺形成非晶硅层图形；

在非晶硅层图形上涂覆光刻胶；

进行掩膜曝光，形成光刻胶去除区域和光刻胶保留区域，去除光刻胶去除区域的光刻胶；

形成一层诱导晶化金属，或者在光刻胶去除区域将诱导晶化金属注入到非晶硅层图形；

去除光刻胶；

进行退火处理形成多晶硅层。

进一步，所述在多晶硅层上形成高功函接触层包括：

在多晶硅层上涂覆光刻胶；

进行掩膜曝光，形成光刻胶去除区域和光刻胶保留区域，去除光刻胶去除区域的光刻胶，之后形成高功函材料层；

去除光刻胶得到高功函接触层。

进一步，所述诱导晶化金属为镍，所述高功函接触层的材料为镍。

进一步，所述进行退火处理具体为：在H2气氛及520-580℃的温度下退火。

进一步，所述在高功函接触层上形成源极及漏极具体为：

在高功函接触层上沉积层间绝缘层，在层间绝缘层上形成接触孔；

形成源极和漏极电极层，对源极和漏极金属层进行光刻，形成源极和漏极。

进一步，所述形成多晶硅层步骤前包括：

在基板上形成栅极图形；

沉积栅极绝缘层。

本发明还提供一种多晶硅晶体管，根据前述的制造方法生成。

本发明还提供一种显示器件，包括有前述的多晶硅晶体管。

由于在多晶硅层上形成高功函接触层，利用多晶硅高迁移率以及高功函接触层相对于多晶硅的高功函特性，达到降低接触电阻的目的，从而实现降低开启电压和器件功耗的效果。

附图说明

图1表示本发明实施例提供的方法流程图；

图2表示本发明实施例提供的形成栅极图形后的多晶硅晶体管结构图；

图3表示本发明实施例提供的形成半导体层图形后的多晶硅晶体管结构图；

图4表示本发明实施例提供的溅射一层5nm的镍后的多晶硅晶体管结构图；

图5表示本发明实施例提供的非晶硅层上涂覆的光刻胶后的多晶硅晶体管结构图；

图6表示本发明实施例提供的形成多晶硅层后的多晶硅晶体管结构图；

图7表示本发明实施例提供的溅射一层100nm的镍后的多晶硅晶体管结构图；

图8表示本发明实施例提供的沉积层间绝缘层后的多晶硅晶体管结构图；

图9表示本发明实施例提供的形成接触孔后的多晶硅晶体管结构图；

图10表示本发明实施例提供的溅射源极及漏极电极层后的多晶硅晶体管结构图；

图11表示本发明实施例提供的进行源极及漏极极掩膜后的多晶硅晶体管结构图；

图12表示本发明实施例提供的形成源极及漏极电极后的多晶硅晶体管结构图。

具体实施方式

为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明实施例提供一种多晶硅晶体管的制造方法，如图1包括：

步骤101：形成多晶硅层；

步骤102：在多晶硅层上形成高功函接触层，如镍金属层；

步骤103：在高功函接触层（如镍金属层）上形成金属电极。

具体地，上述形成多晶硅层的步骤101包括：

形成一层非晶硅，然后通过构图工艺形成非晶硅层图形；

在非晶硅层图形上涂覆光刻胶；

形成一层诱导晶化金属（光刻胶去除区域的诱导晶化金属与非晶硅层图形接触），或者在光刻胶去除区域将诱导晶化金属注入到非晶硅层图形；

去除光刻胶；

进行退火处理形成多晶硅层。

优先地，所述诱导晶化金属和所述高功函接触层的材料都为镍。

在H2气氛及520-580℃的温度下退火。

其中，多晶硅层可以采用MIC工艺，即金属诱导晶化技术，利用溅射成膜技术在非晶硅薄膜表面沉积诱导晶化金属或者将诱导晶化金属离子注入到非晶硅层的内部，在适当温度下使非晶硅转化成多晶硅，该方法有效降低了晶化工艺的相变能量，且多晶硅高的迁移率有助于提高器件的性能。具体而言，在非晶硅中加入的诱导晶化金属可以是Al，Cu，Au，Ag，Ni等，沉积在非晶硅层上或离子注入到非晶硅层的内部，能够降低非晶硅向多晶硅转变的相变能量，之后对诱导晶化金属/非晶硅进行退火处理以使非晶硅层晶化，晶化温度可低于500℃。特别是使用镍金属诱导非晶硅薄膜的方法得到的横向结晶的多晶硅薄膜。横向结晶的多晶硅薄膜的表面平滑，具有长晶粒和连续晶界的特征，晶界势垒高度低，因此，采用MIC工艺得到的薄膜晶体管具有优良的性能而且不必要进行氢化处理。利用镍在非晶硅薄膜表面形成诱导层时，金属Ni与非晶硅在界面处形成NiSi2的硅化物，利用硅化物释放的潜热及界面处因晶格失错而提供的晶格位置，非晶硅原子在界面处重结晶，形成多晶硅晶粒，NiSi2层破坏，Ni原子逐渐向非晶硅层的底层迁移，再形成NiSi2硅化物，如此反复至非晶硅层全部晶化，其诱导温度一般在500℃，持续时间在10小时左右，退火时间与薄膜厚度有关。

上述在多晶硅层上形成高功函接触层的步骤102包括：

在多晶硅层上涂覆光刻胶；

去除光刻胶得到高功函接触层。

本步骤对多晶硅层上光刻胶进行掩膜曝光和之前对非晶硅层图形上涂覆光刻胶进行掩膜曝光可使用同一块掩膜板。从而可以进一步提高接触特性，降低接触电阻。上述进行退火处理具体可以为：在H2气氛及520-580℃的温度下退火。

上述在高功函接触层上形成源极及漏极具体可以为：

上述形成多晶硅层步骤前可以包括：在基板上形成栅极图形；以及沉积栅极绝缘层。

下面通过一个优先的方案进行说明。

在基板上形成栅极；具体可以是，在已经做好缓冲层2的基板1上利用溅射（sputter）方式沉积栅极（gate）金属，之后进行光刻，形成栅极3，图形如图2所示。

利用PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学气相沉积法)沉积栅极绝缘层4及非晶硅层；再进行脱氢处理，温度为450℃，时间保持90分钟，之后对非晶硅层进行光刻，形成非晶硅图形5，如图3所示。

在栅极绝缘层4、非晶硅层图形5涂覆光刻胶6，进行掩膜曝光，形成光刻胶去除区域和光刻胶保留区域，去除光刻胶去除区域的光刻胶6；

溅射（sputter）一层约为5nm的镍7，光刻胶去除区域的镍7与非晶硅层图形接触，如图4所示。当然也可以在光刻胶去除区域将镍注入到非晶硅层图形。

去除栅极绝缘层4、非晶硅层图形5上涂覆的光刻胶6，如图5所示。

在H2气氛下，进行退火处理形成多晶硅层8，具体而言可在550℃温度下退火30分钟，如图6所示。在栅极绝缘层4、多晶硅层8上涂覆光刻胶9，进行掩膜曝光，形成光刻胶去除区域和光刻胶保留区域，去除光刻胶去除区域的光刻胶9，再溅射（sputter）一层高功函材料层如约为100nm的镍10，高功函材料层在光刻胶去除区域与多晶硅层8接触，如图7所示。本步骤对多晶硅层8上光刻胶9进行掩膜曝光和之前对非晶硅层图形5上涂覆光刻胶6进行掩膜曝光可使用同一块掩膜板，从而可降低制造成本。

诱导晶化金属和高功函接触层材料都采用镍可以进一步提高接触特性，降低接触电阻。

此时光刻胶9上有一层厚度为100nm的镍10，去除光刻胶9得到高功函接触层，利用PECVD沉积层间绝缘层11，如图8所示。

对层间绝缘层11进行掩膜曝光，形成接触孔12，如图9所示。

溅射形成源极和漏极电极层13，如图10所示。

对源极和漏极金属层进行光刻，具体而言按预先设定的结构14进行源极和漏极掩膜曝光，如图11所示。

刻蚀源极和漏极金属层，形成源极和漏极15，如图12所示。

利用MIC技术使与金属接触的硅晶化，形成多晶硅，再利用镍金属相对于多晶硅较高的功函数使接触电阻降低。当然采用MIC技术形成多晶硅只是本发明实施例的优选方案，多晶硅的形成还可以采用ELA（采用准分子激光退火技术）技术，采用MIC技术基于如下的优点：可采用相对较低的温度形成多晶硅。

本发明第二实施例还提供一种多晶硅晶体管，根据前述的制造方法生成，包括多晶硅层，在多晶硅层上设置有高功函接触层，在高功函接触层上设置有源极及漏极。

优选实施例如图12所示，基板1上依次设置有缓冲层2、栅极3、缓冲层2和栅极3上设置有栅极绝缘层4，栅极绝缘层4上设置有半导体层图形的多晶硅层8和层间绝缘层11，多晶硅层8上设置有一层高功函接触层如约为100nm的镍10，镍层10上设置有源极及漏极15。

本发明第三实施例还提供一种显示器件，包括有前述的。显示器件可以是阵列基板、液晶面板、液晶显示装置或AM-OLED基板。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种多晶硅晶体管制造方法，其特征在于，包括：

形成多晶硅层；

在多晶硅层上形成高功函接触层；

在高功函接触层上形成源极及漏极。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述形成多晶硅层包括：

形成一层非晶硅，然后通过构图工艺形成非晶硅层图形；

在非晶硅层图形上涂覆光刻胶；

去除光刻胶；

进行退火处理形成多晶硅层。

3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述在多晶硅层上形成高功函接触层包括：

在多晶硅层上涂覆光刻胶；

去除光刻胶得到高功函接触层。

4.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述诱导晶化金属为镍，所述高功函接触层的材料为镍。

5.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述进行退火处理具体为：在H2气氛及520-580℃的温度下退火。

6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述在高功函接触层上形成源极及漏极具体为：

7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述形成多晶硅层步骤前包括：

在基板上形成栅极图形；

沉积栅极绝缘层。

8.一种多晶硅晶体管，其特征在于，根据权利要求1至7中任一权利要求所述的制造方法生成。

9.一种显示器件，其特征在于，包括有如权利要求8所述的多晶硅晶体管。