CN106504994A - 多晶硅薄膜晶体管的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多晶硅薄膜晶体管的生产方法，上述多晶硅薄膜晶体管的生产方法，通过在多晶硅薄膜晶体管的生产过程中，进行对多晶硅薄膜离子注入步骤进行实时定量检测，能够很好地提高多晶硅薄膜晶体管产品的良品率，简单可行。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件领域，特别是涉及一种多晶硅薄膜晶体管的生产方法。
背景技术
目前，有源矩阵有机发光显示屏(AMOLED)凭借高画质、移动图像响应时间短、低功耗、宽视角及超轻超薄等优点而成为有机发光显示器(OLED)发展的主要趋势。多晶硅薄膜晶体管具有消耗功率小且电子迁移率大等优点，AMOLED背板技术中多采用多晶硅薄膜晶体管。因此，如何提高多晶硅薄膜晶体管大批量生产的良品率，成为厂家研发的重点方向。
在多晶硅薄膜晶体管的制程中，通常会涉及到对多晶硅薄膜进行离子注入的步骤，来实现对多晶硅薄膜晶体管性能的提升。因此，对多晶硅薄膜离子注入步骤进行实时定量检测，能够很好地提高多晶硅薄膜晶体管产品的良品率。
传统的多晶硅薄膜晶体管的生产方法中，通常采用晶圆测试法，对离子注入步骤进行检测。然而，晶圆测试法中利用的晶圆为单晶结构，和多晶硅薄膜的结构相差很大，且晶圆测试法仅能够测试特定位置，因此，晶圆测试法不能实时量化体现离子注入步骤的真实效果，仅能提供理想状态下的参考评价。此外，利用晶圆测试法进行测试的过程中，测试成本昂贵且操作复杂。
发明内容
基于此，有必要提供一种多晶硅薄膜晶体管的生产方法，能够在多晶硅薄膜晶体管的生产过程中，完成对多晶硅薄膜离子注入步骤进行实时定量检测，简单可行。
一种多晶硅薄膜晶体管的生产方法，包括：利用多晶硅薄膜形成有源层；对所述有源层进行离子注入，对离子注入后的所述有源层进行载流子浓度测试；根据对所述有源层的载流子浓度测试的结果，在所述有源层上形成源极和漏极。
在其中一个实施例中，所述利用多晶硅薄膜形成有源层包括：在一基板上沉积缓冲层；在所述缓冲层上沉积非晶硅层；对所述非晶硅层进行晶化处理，形成多晶硅层；对所述多晶硅层进行图案化处理，形成包括源区、漏区和沟道区的有源层。
在其中一个实施例中，所述对所述有源层进行离子注入包括：对所述有源层进行离子注入，形成沟道掺杂。
在其中一个实施例中，所述对所述有源层进行离子注入包括：对所述有源层进行碳离子注入。
在其中一个实施例中，所述对所述有源层进行离子注入包括：以栅极为掩膜板，对所述有源层进行离子注入。
在其中一个实施例中，所述对离子注入后的有源层进行载流子浓度测试之前还包括：对离子注入后的所述有源层进行清洗。
在其中一个实施例中，所述对离子注入后的有源层进行载流子浓度测试之后还包括：对所述有源层进行退火。
在其中一个实施例中，所述对所述有源层进行退火之后还包括：对所述有源层进行清洗。
在其中一个实施例中，所述对所述有源层进行清洗之后还包括：对所述有源层进行载流子浓度测试。
在其中一个实施例中，所述对离子注入后的有源层进行载流子浓度测试包括：利用电磁波对离子注入后的有源层进行载流子浓度的测试。
上述多晶硅薄膜晶体管的生产方法，通过在多晶硅薄膜晶体管的生产过程中，进行对多晶硅薄膜离子注入步骤进行实时定量检测，能够很好地提高多晶硅薄膜晶体管产品的良品率，简单可行。
附图说明
图1为本发明一实施例的多晶硅薄膜晶体管的生产方法流程示意图；
图2为图1中S120中所述对离子注入后的有源层进行载流子浓度的测试的流程示意图；
图3为图1中S122定量计算离子注入剂量的函数关系的模型示意图；
图4为本发明另一实施例的多晶硅薄膜晶体管的生产方法流程示意图；
图5为本发明另一实施例的多晶硅薄膜晶体管的生产方法流程示意图；
图6为图5中S310步骤电压信号值的正态分布曲线图；
图7为图5中S320步骤电压信号值的正态分布曲线图；
图8为图5中S340步骤电压信号值的正态分布曲线图；
图9为图5中S350步骤电压信号值的正态分布曲线图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
下面结合附图描述根据本发明实施例的多晶硅薄膜晶体管的生产方法。
例如，一种多晶硅薄膜晶体管的生产方法，包括：利用多晶硅薄膜形成有源层；对所述有源层进行离子注入，对离子注入后的有源层进行载流子浓度的测试；根据对所述有源层的载流子浓度测试的结果，在有源层上形成源极和漏极。
如图1所示，一实施方式的多晶硅薄膜晶体管的生产方法包括如下步骤：
S110，利用多晶硅薄膜形成有源层。
例如，提供一基板，在一所述基板上沉积缓冲层，在所述缓冲层上沉积非晶硅层，对所述非晶硅层进行晶化处理，形成多晶硅层，对所述多晶硅层进行图案化处理，形成包括源区、漏区和沟道区的有源层。
S120，对所述有源层进行离子注入，对离子注入后的有源层进行载流子浓度测试。
为了提高所述多晶硅薄膜晶体管的性能，通常需要对所述有源层进行离子注入。例如，为了调节器件的阈值电压，对所述有源层进行离子注入，形成沟道掺杂。又如，为了提高有源层的禁带宽度，对所述有源层进行碳离子注入，得到掺杂碳元素的有源层。又如，以栅极为掩膜板，对所述有源层的源区和漏区进行离子注入。
需要说明的是，离子注入后有源层的膜层性能是否符合工艺要求，直接影响所述多晶硅薄膜晶体管产品的整体性能，因此，需要对离子注入后膜层的均一度及离子注入的注入剂量进行实时定量检测，从而，实现对离子注入后有源层的膜层性能的实时定量检验。这样，在多晶硅薄膜晶体管的生产过程中，能够避免出现大批不良品而不能够被及时发现的问题出现。其中，离子注入是离子掺杂的一种。半导体载流子即半导体中的电流载体，载流子浓度(单位体积内自由电荷的个数)是半导体材料的重要参数，工艺上通过控制三价或者五价掺杂原子的浓度，来控制P型或者N型半导体的载流子浓度。利用霍尔效应可以测量载流子的浓度或者类型。
例如，对离子注入后的有源层进行载流子浓度测试，判定膜层的均一性数值及离子注入的注入剂量是否符合预设条件，是则执行后续步骤。其中，所述预设条件根据经验或者产品标准进行设置或者修改。这样，能够通过测试得到注入前、注入后(激活前)以及激活后的载流子浓度及有效载流子浓度，从而能够实现定量分析离子注入工艺和激活工艺的效果。
进一步地，对有源层进行离子注入后，会向有源层引入杂质和缺陷，能够引发载流子浓度发生变化。通过对有源层的载流子浓度进行实时定量的测试，能够获取载流子浓度的均一性数值及离子注入的注入剂量，其中，载流子浓度的均一性数值等效于所述膜层的均一性数值。
由此，通过对离子注入后的有源层进行载流子浓度的测试，能够获得膜层的均一性数值及离子注入的注入剂量。通过将所述均一性数值及所述注入剂量跟预定值进行对比，实现实时定量检测所述离子注入的步骤是否合格。这样，能够及时发现在离子注入步骤中产生的不合格产品，提高所述多晶硅薄膜晶体管产品的良品率。其中，所述预定值是根据行业标准、产品型号及测试仪器的型号等制定的。
为了进一步提高所述对离子注入后的有源层进行载流子浓度的测试的精确度，例如，所述对离子注入后的有源层进行载流子浓度的测试之前还包括：对离子注入后的有源层进行清洗。这样，能够进一步提高所述对离子注入后的有源层进行载流子浓度的测试的精确度。
为了进一步提高所述多晶硅薄膜晶体管的性能，例如，所述对离子注入后的有源层进行载流子浓度的测试之后还包括：对所述测试后的有源层进行退火，对退火后的有源层进行清洗，对清洗后的有源层进行载流子浓度的测试。这样，能够进一步提高所述多晶硅薄膜晶体管的性能。
S130，根据对所述有源层的载流子浓度测试的结果，在所述有源层上形成源极和漏极。
例如，在所述有源层上形成栅极，在所述栅极上沉积钝化层，并在所述钝化层形成过孔，制作源极及漏极，所述源极通过所述过孔与所述源区电连接，所述漏极通过所述过孔与所述漏极电连接。
在本实施例中，如图2所示，所述S120中，所述对离子注入后的有源层进行载流子浓度的测试具体包括如下步骤：
S121，利用电磁波对离子注入后的有源层进行载流子浓度的测试，获得检测数据。
例如，所述电磁波由载流子寿命测试设备发出，所述载流子寿命测试设备对离子注入后的有源层发射电磁波，获取检测数据。
需要说明的是，载流子寿命测试设备利用电磁波反射的原理对所述有源层进行测试，所述检测数据为电磁波反射率。根据麦克斯韦方程组，通过所述电磁波的反射率，能够计算出所述载流子浓度，因此，能够利用所述电磁波反射率来描述所述载流子浓度。在本实施例中，所述电磁波反射率等效于所述载流子浓度。
在测试的过程中，为了获得真实、可靠且全面的测试数据，
例如，所述电磁波包括微波，又如，所述微波的输出功率为40mW～60mW，又如所述微波的输出功率为50mW，又如，所述微波的频率为10GHZ～30GHZ，又如，所述微波的频率为22GHZ～26GHZ，又如，所述微波的信号的测试范围为30mV～1000mV。
例如，所述载流子寿命测试设备至少包括少子寿命测试仪，又如，所述载流子寿命测试设备为FPT-5μ-PCR，生产商为Semilab。
例如，相邻两个检测位点的距离为0.5mm～3mm，又如，相邻两个检测位点的距离为1mm～2mm，又如，相邻两个检测位点的距离为1mm。例如，检测位点设定为5000个～12000个，又如，检测位点设定为6000个～10000个，又如，检测位点设定为6400个。例如，在测试过程中，每一检测位点重复测试的次数为15次～17次，又如，每一检测位点重复测试的次数为16次，又如，每一检测位点的测试时间为180μS～220μS，又如，每一检测位点的测试时间为200μS。
例如，所述载流子寿命测试设备包括照射源及探测器，当所述照射源及所述探测器同轴心设计时，所述照射源的照射角度为0°～90°。当所述照射源及所述探测器为分离式结构时，所述照射源的照射角度为0°～90°，所述照射源及所述探测器夹角0°～180°。又如，所述探测器包括探头，所述探头到所述检测位点的距离为1～10mm。
这样，能够获得真实、可靠且全面的测试数据，从而能够采用所述测试数据确定注入和活化效果，以调整和改进生产条件，得到优化的高质量产品。
需要说明的是，通过所述电磁波的反射率计算所述载流子浓度的原理如下：根据麦克斯韦方程组，介质(绝缘体)的波阻抗Z值等于介质中的磁导率与介电常数的比值再开根号，如果是导体，介电常数这一项应该修正为：εK/ω(介电常数*电导率/电磁波角频率)。真空的波阻抗为120pi，理想导体中电导率无穷大，可以认为波阻抗为0。如果依据电磁波振幅的比值，定义反射系数为R，透射系数为T，那么电磁波从Z1垂直进入Z2时，R＝(Z2-Z1)/(Z1+Z2)，T＝2*Z2/(Z1+Z2)；所以电磁波投射到理想导体时R＝-1，T＝0，此时全部反射。对于现实中的某种金属，电导率是一个很大的常数，可以看出修正后的介电常数为复数，R和T不光和金属有关，还和电磁波波长有关。这个复数的意义在于反射和透射的波有附加相移。鉴于不同的激光频率和微波频率，其穿透深度往往不同，因此在利用反射率计算离子浓度时需要校正检测的有效深度，该深度为激光(穿透)和微波(反射)的共同穿透深度。假设多晶硅层的介电常数为c，根据麦克斯韦方程组可以得到波矢其中Ω为电磁波圆频率，μ为介质的磁导率。因为c为复数，K亦应为复数，可写为K＝α+iβ的形式，激光和微波的穿透深度为1/β。以上全部可由麦克斯韦方程组推出，以电磁波反射率描述载流子浓度真实可行。
此外，离子注入后对于半导体而言，即使未激活，引入了大量杂质和缺陷，同样会导致载流子浓度和光生载流子浓度的变化，杂质和缺陷导致多晶硅层部分被注入区域非晶化，该微小的非晶化区域引起光生载流子浓度的下降，其载流子浓度接近于非晶硅层。对于重掺杂的情况，其微波反射率会低于非晶硅层，在重离子掺杂的情况下，由于注入后非晶化非常严重，激活后载流子数量上升极其明显，需要选用具有工作范围较大的微波反射率的载流子寿命测试设备，因此可以使用电磁波反射率量化描述离子注入的掺杂效果和损伤程度。对于轻掺杂的情况，电阻变化极为微小，电阻测量几不可行，但就微观而言，载流子数量改变明显，在激活后这一现象更为显著，相对于电阻测量方法，利用载流子浓度的测试设备对所述离子注入后的沟道区进行检测，更加准确。
S122，根据所述检测数据，计算载流子浓度的均一性数值及离子注入的注入剂量。
需要说明的是，在所述S121中，获得全部所述检测位点的所述电磁波反射率信号，每一所述检测位点对应一所述电磁波反射率信号。经过信号转换，所述电磁波反射率信号转换为电压信号，得到每一所述检测位点的所述电压信号值。进一步地，所述电磁波反射率等效于所述载流子浓度，每一检测位点的所述电压信号值对应于每一检测位点的所述载流子浓度值。通过对全部检测位点的所述载流子浓度值按照预设方法进行数据分析，即可获得载流子浓度的均一性数值及离子注入的注入剂量，所述载流子浓度的均一性数值即为所述膜层的均一性数值。
在本实施例中，获得载流子浓度的均一性数值的所述数据分析的过程如下：
步骤A，对测得的全部电压信号值进行筛选，得到所述电压信号值的最大值、最小值，利用所述最大值及所述最小值，计算获得全部电压信号值的极差。
步骤B，根据所述极差，利用Excel函数ROUNDUP(SQRT(COUNT(NumberA：NumberB))，0)，对所述电压信号值进行分组，获得分组的组数及分组组距，从而获得电压信号区间。
步骤C，依据所述电压信号区间，去除所述最大值及所述最小值，对剩余的电压信号值进行分组。
步骤D，利用Excel中的Frequency函数，统计各个分组的取值频率。
步骤E，利用所述取值频率，根据Excel中的正态分布函数NORMDIST，绘制电压信号值的正态分布曲线图，横轴表示电压信号区间，纵轴表示区间取值频率。
步骤F，根据所述正态分布曲线图，获得曲线的半高宽及波峰处对应的横轴坐标，利用经验公式1/2半高宽比波峰的横轴坐标，获得载流子浓度的均一性值M，进而获得离子注入后膜层均一性数值N。
这样，通过上述方法计算获得膜层均一性数值。利用获得的膜层均一性数值N与预定值进行对比，所述均一性数值在所述预定值的区间范围内，所述膜层的均一性数值合格，离子注入步骤在膜层的均一性数值这一项检测标准合格，反之，所述均一性数值在所述预定值的区间范围外，所述膜层的均一性数值不合格，离子注入步骤在膜层的均一性数值这一项检测标准不合格。
需要说明的是，传统的获取离子注入剂量的方式是通过对离子注入设备进行设定，通过离子注入设备的设定值来推测离子注入剂量，无法获知膜层中实际注入的离子注入剂量，进而无法衡量离子注入的注入剂量是否符合设定。
在本实施例中，定量获得膜层中实际注入的离子注入剂量的计算方法如下：例如，如图3所示的函数关系的模型示意图，根据测得的电压信号值，进行模拟回归，模拟量化为函数关系R＝1/(A+B*X)，其中，所述A＝0.02746，所述B＝6.46×10-17，R为电压信号值，X为离子注入剂量。根据上述函数关系，通过计算，获取离子注入剂量。
其中，A、B值的获取方法有很多种，例如，在多晶硅薄膜制备完成后，通过电性测试获得膜层阈值电压及反射率信号值，利用膜层阈值电压，根据现有公式Ni＝ΔVthCox/q，获得载流子的密度值，进而获得离子注入剂量值X。其中，Ni表示离子注入剂量，Vth表示膜层阈值电压，ΔVth表示Vth的偏移量，Cox表示栅极绝缘层的电容，q表示电子的电量。利用未经注入的多晶硅薄膜制作的薄膜晶体管进行电性测试可以得到原始膜层阈值电压Vth0，利用测得的Vth减去原始膜层阈值电压Vth0，获得ΔVth。
反射率信号值即为电压信号值R。经过多次测量，分别获得多组离子注入剂量值及电压信号值，例如，经过两次测量，分别获得离子注入剂量值X1和电压信号值R1，离子注入剂量值X2电压信号值R2，分别将离子注入剂量值X1和电压信号值R1，离子注入剂量值X2电压信号值R2，带入函数关系R＝1/(A+B*X)，获得常量A及常量B的值
值得一提的是，根据所选购的载流子浓度的测试设备的不同，及所生产的多晶硅薄膜性能的差别，需要根据实际情况及要求进行重新模拟和模型形成，以形成确实符合各工厂实际情况的评价标准。同时，根据测试仪器的微波穿透能力的不同，其模拟量化关系的参量将有所改变，缺陷对反射率的影响的统计数据可以使对沟道掺杂中离子注入剂量的分析更为准确，但自然缺陷带来的提升和降低相比于沟道掺杂中离子注入剂量导致的缺陷要小很多，因此反射率信号的变化可以用以评价掺杂剂量。
在本实施例中，所述多晶硅薄膜晶体管的生产方法，实现了在多晶硅薄膜晶体管的生产过程中，完成对多晶硅薄膜离子注入步骤进行实时定量检测，能够很好地提高多晶硅薄膜晶体管产品的良品率，简单可行。
需要说明的是，多晶硅薄膜晶体管按照栅极及源极漏极的位置关系，分为底栅结构和顶栅结构。
如图4所示，在另一个实施中，具体涉及一种顶栅结构的多晶硅薄膜晶体管的生产方法，所述生产方法在洁净室环境中进行，所述洁净室的标准为尘级＞100EA/m3。具体包括如下步骤：
S210：在一基板上沉积缓冲层。
例如，所述基板包括玻璃基板或柔性基板中的任意一种。例如，所述玻璃基板为Asahi公司的AN Wizus型号的玻璃基板，又如，所述玻璃基板为Coming公司的NXT型号的玻璃基板，又如，所述基板的尺寸(500mm～730mm)*(800mm～1000mm)，又如，所述基板的尺寸为730mm*920mm。
为了更好地在所述基板上沉积缓冲层，例如，在所述基板上沉积缓冲层的步骤之前，执行对基板的清洗步骤。所述清洗步骤包括任何能够实现预定清洗效果的清洗步骤。
具体地，在基板上利用等离子体化学气相沉积法(PECVD)沉积一层一定厚度的缓冲层。沉积材料可以为单层的氧化硅(SiOx)膜层或氮化硅(SiNx)膜层，或者为氧化硅(SiOx)和氮化硅(SiNx)的叠层。其中，形成SiNx膜层的反应气体可以为SiH4、NH3、N2的混合气体，或者为SiH2Cl2、NH3、N2的混合气体；形成SiOx膜层的反应气体可以为SiH4、N2O的混合气体，或者为SiH4、硅酸乙酯(TEOS)的混合气体。
S220：在所述缓冲层上沉积非晶硅层。
例如，采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺在缓冲层上沉积非晶硅层。又如，沉积温度控制在500℃以下。又如，非晶硅层的厚度为45nm～50nm。又如，非晶硅层的厚度为45nm、49nm或50nm。
S230：对所述非晶硅层进行晶化处理，形成多晶硅层。
为了防止氢爆发生，对所述非晶硅层进行去氢处理。例如，采用热退火步骤，将氢从所述非晶硅层中排出。又如，对所述非晶硅层进行去氢处理，使得氢含量将至1.9％以下。
对去氢处理后的多晶硅层进行激光退火工艺，形成多晶硅层。例如，利用准分子激光器对去氢处理后的多晶硅层进行激光退火工艺。
S240：对所述多晶硅层进行图案化处理，形成包括源区、漏区和沟道区的有源层。
在多晶硅薄膜表面涂覆光刻胶，采用掩膜板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶未保留区域和光刻胶保留区域，其中，光刻胶保留区域对应于源区、漏区和沟道区的图形所在区域，光刻胶未保留区域对应于上述图形以外的区域；
进行显影处理，光刻胶未保留区域的光刻胶被完全去除，光刻胶保留区域的光刻胶厚度保持不变，通过刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻胶未保留区域的多晶硅薄膜，剥离剩余的光刻胶，形成包括源区、漏区和沟道区的有源层。
S250：对所述有源层进行离子注入，形成沟道掺杂，对离子注入后的沟道区进行载流子浓度的测试。
为了调节器件的阈值电压，对所述有源层的沟道区进行离子注入，形成沟道掺杂。例如，当需要薄膜晶体管的阈值电压向正的方向移动时，对有源层进行硼元素掺杂；当需要薄膜晶体管的阈值电压向负的方向移动时，对有源层进行磷元素掺杂或砷元素掺杂。又如，所述离子注入的方式至少包括质量分析仪的离子注入方式，等离子注入方式或者固态扩散式注入方式的任意一种。又如，所述离子注入的剂量为3×1012Dose/cm2。又如，对所述有源层的沟道区进行离子注入的步骤。
在本实施例中，离子注入后的基板被实时送至位于所述洁净室的所述少子寿命测试仪进行测试，获得实时定量的电磁波反射率数据，进而获得所述载流子浓度的检测数据。
为了获得真实、可靠且全面的测试数据，例如，所述少子寿命测试仪为FPT-5μ-PCR，生产商为Semilab。在利用所述FPT-5 μ-PCR设备进行测试的过程中，又如，所述基板上相邻两个检测位点的距离为1mm。又如，检测位点设定为6400个。又如，每一检测位点的重复测试的次数为16次，又如，每一检测位点的测试时间为200μS。例如，所述电磁波包括微波，又如所述微波的输出功率为50mW，又如，所述微波的频率为22GHZ～26GHZ，又如，所述微波的信号的测试范围为30mV～1000mV。例如，所述FPT-5 μ-PCR设备包括照射源及探测器，当所述照射源及所述探测器同轴心设计时，所述照射源的照射角度为0°～90°，又如，所述照射源的照射角度为45°～60°，又如，所述照射源的照射角度为90°。又如，所述探测器包括探头，所述探头到所述检测位点的距离为1mm～10mm，又如，所述探头到所述检测位点的距离为1mm，又如，所述探头到所述检测位点的距离为10mm。这样，能够获得真实、可靠且全面的检测数据。
在本实施例中，根据所述检测数据，计算载流子浓度的均一性数值及离子注入的注入剂量。对离子注入后的沟道区进行载流子浓度的测试，计算获得所述离子注入后沟道区的载流子浓度的均一性数值，进而得到离子注入后沟道区的膜层均一性数值。将所述离子注入后沟道区的膜层均一性数值同预定值进行比较，能够实时、定量且及时的获知离子注入后沟道区膜层均一性数值是否合格。
同时，根据所述检测数据，计算获得所述离子注入后沟道区实际注入的离子剂量，实时、定量且及时的获知离子注入的注入剂量是否符合设定。
S260：根据对离子注入后的沟道区进行载流子浓度的测试的结果，对所述有源层进行碳离子注入，对碳离子注入后的有源层进行载流子浓度的测试。
为了提高有源层的禁带宽度，对有源层进行碳离子注入得到掺杂碳元素的有源层。例如，采用具有质量分析仪的离子注入方式在有源层进行碳离子注入。又如，采用光刻工艺，利用掩膜板，对沟道区的有源层进行碳离子注入。又如，所采用的注入离子能量为3KeV～15KeV。又如，所采用的注入离子能量为5KeV～10KeV。又如，所注入的离子剂量为1×1015atoms/cm3～9×1016atoms/cm3。又如，所注入的离子剂量为5×1015atoms/cm3～4×1016atoms/cm3。
为了实时获得碳离子注入后有源层膜层的均一性数值及碳离子注入的注入剂量，例如，利用少子寿命测试仪对碳离子注入后的有源层进行载流子浓度的测试，获得检测数据，对所述检测数据进行计算，获得碳离子注入后有源层膜层的均一性数值及碳离子注入的注入剂量。这样，能够实时获得碳离子注入后有源层膜层的均一性数值及碳离子注入的注入剂量，提高所述多晶硅薄膜晶体管的良品率。
S270：根据对碳离子注入后的有源层进行载流子浓度的测试的结果，在有源层上形成栅极，利用栅极作为掩膜，对所述有源层进行离子注入，对离子注入后的有源层进行载流子浓度的测试。
例如，采用化学沉积的方法，在有源层上形成栅极绝缘层，在栅极绝缘层上沉积栅极金属层，通过构图工艺，形成栅极，以栅极作为掩膜，对有源层进行离子注入。又如，在本实施例中采用具有质量分析仪的离子注入方式。又如，根据设计需要，注入介质为含硼元素和/或含磷元素的气体，以形成P型或N型薄膜晶体管。例如，采用含硼元素，如以B2H6/H2的混合气体为注入介质，例如，B2H6与H2的比例为5％～25％；注入能量范围为10KeV～40KeV，更优选的能量范围为20KeV～30KeV；注入剂量范围为1×1015atoms/cm3～1×1016atoms/cm3，又如，采用含磷元素，如以PH3/H2的混合气体作为注入介质，如以PH3/H2的混合气体为注入介质，又如，PH3与H2的比例为6％～28％；注入能量范围为50KeV～100KeV，又如注入剂量范围为5×1016atoms/cm3。
为了实时获得离子注入后有源层膜层的均一性数值及离子注入的注入剂量，例如，利用少子寿命测试仪对离子注入后的有源层进行载流子浓度的测试，获得检测数据，对所述检测数据进行计算，获得离子注入后有源层膜层的均一性数值及碳离子注入的注入剂量。这样，能够实时获得离子注入后有源层膜层的均一性数值及离子注入的注入剂量，提高所述多晶硅薄膜晶体管的良品率。
例如，所述对离子注入后的有源层进行载流子浓度测试之后还包括对所述有源层进行退火；对所述有源层进行退火之后，对所述有源层进行清洗；对所述有源层进行清洗之后，对所述有源层进行载流子浓度测试。
S280：根据对所述有源层的载流子浓度测试的结果，在栅极上方形成层间绝缘层，在层间绝缘层上形成源极及漏极。
例如，在所述栅极上沉积钝化层，并在所述栅极绝缘层及所述钝化层形成过孔，制作源极及漏极，所述源极通过所述过孔与所述源区电连接，所述漏极通过所述过孔与所述漏极电连接。
在本实施例中，所述多晶硅薄膜晶体管的生产方法，实现了在多晶硅薄膜晶体管的生产过程中，完成对多晶硅薄膜离子注入步骤进行实时定量检测，能够很好地提高多晶硅薄膜晶体管产品的良品率。而且此方法不需要增加多晶硅薄膜晶体管生产工厂的投入成本，简单可行。
如图5所示，在另一实施例中，一种多晶硅薄膜晶体管生产方法，所述生产方法在洁净室环境中进行，所述洁净室的标准为尘级＞100EA/m3。具体包括如下步骤：
S310：在一基板上沉积缓冲层。
例如，所述基板包括玻璃基板或柔性基板中的任意一种。例如，所述玻璃基板为Asahi公司的AN Wizus型号的玻璃基板，又如，所述玻璃基板为Coming公司的NXT型号的玻璃基板，又如，所述基板的尺寸(500mm～730mm)*(800mm～1000mm)，又如，所述基板的尺寸为730mm*920mm。
在一干净的基板上沉积一缓冲层，所述缓冲层为氧化硅(SiOx)层、氮化硅(SiNx)层、或氧化硅层与氮化硅层的堆叠组合。例如，所述基板包括玻璃基板或柔性基板中的任意一种，又如，玻璃基板为Asahi公司的AN Wizus型号的玻璃基板或者Corning公司的NXT型号的玻璃基板中的任意一种。又如，所述基板的尺寸为(500mm～730mm)*(800mm～1000mm)。
S320：在所述缓冲层上沉积非晶硅层，对所述非晶硅层进行清洗，对清洗后的所述非晶硅层进行载流子浓度的测试。
在所述缓冲层上沉积非晶硅层，清洗后，基板在洁净室内被转移至少子寿命测试仪的测试位点。例如，利用所述S122的测试方法及计算方法对所述非晶硅层进行载流子浓度的测试，计算获得所述非晶硅层载流子浓度的均一性数值，进而得到非晶硅层膜层均一性数值。如图6所示，利用电压信号值的正态分布曲线图，计算获得所述非晶硅层载流子浓度的均一性数值M1，进而得到非晶硅层膜层均一性数值N1，通过将N1同预定值进行比较，能够实时、定量且及时的获知步骤S210是否合格，这样，能够提高所述多晶硅薄膜晶体管产品的良品率。
S330：对所述非晶硅层进行晶化处理，形成多晶硅层，对所述多晶硅层进行清洗，对清洗后的所述多晶硅层进行载流子浓度的测试。
对所述非晶硅层进行晶化处理，形成多晶硅层，清洗后，基板洁净室内被转移至载流子浓度的测试位点。例如，利用所述S122的测试方法及计算方法对所述非晶硅层进行载流子浓度的测试，计算获得所述非晶硅层载流子浓度的均一性数值，进而得到非晶硅层膜层均一性数值。如图7所示，利用电压信号值的正态分布曲线图，计算获得所述多晶硅层载流子浓度的均一性数值M2，进而得到多晶硅的膜层均一性数值N2，通过将N2同预定值进行比较，能够实时、定量且及时的获知步骤S230是否合格，这样，能够提高所述多晶硅薄膜晶体管产品的良品率。
S340：对所述多晶硅层进行离子注入，对离子注入后的所述多晶硅层进行清洗，对清洗后的所述多晶硅层进行载流子浓度的测试。
例如，利用所述S122步骤中的测试方法及计算方法，对离子注入后的有源层进行载流子浓度的测试，计算获得所述离子注入后有源层的载流子浓度的均一性数值，进而得到离子注入后有源层的膜层均一性数值。如图8所示，利用电压信号值的正态分布曲线图，计算获得所述有源层层载流子浓度的均一性数值M3，进而得到有源层的膜层均一性数值N3，通过将N3同预定值进行比较，能够实时、定量且及时的获知离子注入后有源层膜层均一性数值是否合格。
同时，利用所述S122步骤中的计算方法，获得所述离子注入后有源层实际注入的离子剂量，实时、定量且及时的获知离子注入的注入剂量是否符合设定。
S350：对测试后的所述多晶硅层进行退火，对退火后的多晶硅层进行清洗，对清洗后的多晶硅层进行载流子浓度的测试。
例如，使用快速热退火设备对所述基板及有源层进行退火。又如，使用高温退火炉对所述基板及有源层进行退火。又如，使用准分子激光退火的方式对所述基板及有源层进行退火。
例如，利用所述S122步骤中的测试方法及计算方法，对退火清洗后的有源层进行载流子浓度的测试，计算获得所述有源层的载流子浓度的均一性数值，进而得到所述有源层的膜层均一性数值。如图9所示，利用电压信号值的正态分布曲线图，计算获得所述有源层的载流子浓度的均一性数值M4，进而得到有源层的膜层均一性数值N4，通过将N4同预定值进行比较，能够实时、定量且及时的获知离子注入后有源层膜层均一性数值是否合格。
S360：根据对所述多晶硅层的载流子浓度测试的结果，对所述多晶硅层进行图案化处理，形成有源层。
例如，所述有源层包括源区、漏区和沟道区的有源层。
S370：在有源层上形成栅极，在栅极上方形成层间绝缘层，在层间绝缘层上形成源极及漏极。
例如，在所述栅极上沉积钝化层，并在所述栅极绝缘层及所述钝化层形成过孔，制作源极及漏极，所述源极通过所述过孔与所述源区电连接，所述漏极通过所述过孔与所述漏极电连接。
需要说明的是，在本实施例中，所述清洗的清洗方法包括任何能够满足载流子浓度测试方法要求的清洗方法。
在本实施例中，所述多晶硅薄膜晶体管的生产方法，通过对非晶硅层形成步骤、多晶硅层形成步骤及离子注入的形成步骤进行实时、定量的检测，能够很好地提高多晶硅薄膜晶体管产品的良品率。同时，上述多晶硅薄膜晶体管的生产方法，通过引入清洗步骤，进一步提高了对非晶硅层形成步骤、多晶硅层形成步骤及离子注入的步骤进行实时、定量的检测的准确度。而且此方法不需要增加多晶硅薄膜晶体管生产工厂的投入成本，简单可行。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种多晶硅薄膜晶体管的生产方法，其特征在于，包括：
利用多晶硅薄膜形成有源层；
对所述有源层进行离子注入，对离子注入后的所述有源层进行载流子浓度测试；
根据对所述有源层的载流子浓度测试的结果，在所述有源层上形成源极和漏极。
2.根据权利要求1所述的多晶硅薄膜晶体管的生产方法，其特征在于，所述利用多晶硅薄膜形成有源层包括：
在一基板上沉积缓冲层；
在所述缓冲层上沉积非晶硅层；
对所述非晶硅层进行晶化处理，形成多晶硅层；
对所述多晶硅层进行图案化处理，形成包括源区、漏区和沟道区的有源层。
3.根据权利要求1所述的多晶硅薄膜晶体管的生产方法，其特征在于，所述对所述有源层进行离子注入包括：
对所述有源层进行离子注入，形成沟道掺杂。
4.根据权利要求1所述的多晶硅薄膜晶体管的生产方法，其特征在于，所述对所述有源层进行离子注入包括：
对所述有源层进行碳离子注入。
5.根据权利要求1所述的多晶硅薄膜晶体管的生产方法，其特征在于，所述对所述有源层进行离子注入包括：
以栅极为掩膜板，对所述有源层进行离子注入。
6.根据权利要求1所述的多晶硅薄膜晶体管的生产方法，其特征在于，所述对离子注入后的有源层进行载流子浓度测试之前还包括：
对离子注入后的所述有源层进行清洗。
7.根据权利要求1所述的多晶硅薄膜晶体管的生产方法，其特征在于，所述对离子注入后的有源层进行载流子浓度测试之后还包括：
对所述有源层进行退火。
8.根据权利要求7所述的多晶硅薄膜晶体管的生产方法，其特征在于，所述对所述有源层进行退火之后还包括：
对所述有源层进行清洗。
9.根据权利要求8所述的多晶硅薄膜晶体管的生产方法，其特征在于，所述对所述有源层进行清洗之后还包括：
对所述有源层进行载流子浓度测试。
10.根据权利要求1所述的多晶硅薄膜晶体管的生产方法，其特征在于，所述对离子注入后的有源层进行载流子浓度测试包括：
利用电磁波对离子注入后的有源层进行载流子浓度的测试。
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