專利名稱：利用金屬誘導(dǎo)橫向結(jié)晶的多柵薄膜晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用金屬誘導(dǎo)橫向結(jié)晶(以下稱作“MILC”)的薄膜晶體管及其制造方法，并尤其涉及一種多柵TFT及其制造方法，通過去除溝道區(qū)中的MILC表面而防止缺陷，并通過不增大面積地使多柵金屬化而減少漏電流。
背景技術(shù)：
用作TFT的半導(dǎo)體層的多晶硅膜是通過在襯底上沉積非晶硅膜之后對(duì)沉積的非晶硅膜結(jié)晶而形成的。將非晶硅膜結(jié)晶成多晶硅膜的方法包括固相結(jié)晶(SPC)、準(zhǔn)分子激光器退火(ELA)、金屬誘導(dǎo)橫向結(jié)晶(MILC)等。SPC工藝的問題在于高結(jié)晶溫度和長處理時(shí)間，而ELA工藝的問題在于由于激光不穩(wěn)定性所致的時(shí)間和空間不均勻性。雖然MILC工藝使用普通的熱處理設(shè)備而具有較低的處理溫度和較短的處理時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，但它的問題在于由MILC工藝制備的器件的漏電流大于由其它結(jié)晶法制備的器件的漏電流。
美國專利US5,773,327公開了一種利用MILC工藝制備TFT的方法。在US5,773,327中公開的制備TFT的方法需要額外的掩模工藝以形成MILC區(qū)域，并且溝道區(qū)中MILC表面的存在成為TFT的缺陷。MILC表面是指通過MILC技術(shù)在相反方向生長的兩個(gè)多晶硅表面遇合的部分。
另一方面，還有一個(gè)問題在于因?yàn)槎鄸诺某叽缭龃?，所以結(jié)晶的時(shí)間延長，并且在把多柵用于控制漏電流的情況下，MILC的金屬層之間的間隔尺寸增大。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)多柵而不增大其尺寸的TFT及其制造方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種能夠減少漏電流的多柵TFT及其制造方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用每個(gè)單獨(dú)的多溝道層的多柵TFT及其制造方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用MILC工藝的多柵TFT及其制造方法，其中MILC表面存在于溝道層的外部。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用能夠減少掩模工藝的MILC工藝制造多柵TFT的方法。
通過下面的描述或?qū)Ρ景l(fā)明的實(shí)施，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將變得更佳清晰或顯而易見。
本發(fā)明的前述及其它目的可以通過提供一種利用MILC工藝的薄膜晶體管而實(shí)現(xiàn)，其中該薄膜晶體管包括一個(gè)以Z字形形狀形成在絕緣襯底上的半導(dǎo)體層；和一個(gè)與半導(dǎo)體層相交的柵電極，其中半導(dǎo)體層在不與柵電極相交部位有一個(gè)MILC表面。
半導(dǎo)體層包括與柵電極相交的兩個(gè)或多個(gè)主體部分；和與每個(gè)相鄰的主體部分連結(jié)的兩個(gè)或多個(gè)連結(jié)部位，其中半導(dǎo)體層中與柵電極相交的部位充當(dāng)溝道區(qū)。
柵電極配備有一個(gè)或多個(gè)與半導(dǎo)體層相交的狹槽，其中與半導(dǎo)體層的溝道區(qū)重疊的部位充當(dāng)多柵。
本發(fā)明的前述及其它目的還可以通過提供一種利用MILC工藝的薄膜晶體管實(shí)現(xiàn)，該薄膜晶體管包括多個(gè)半導(dǎo)體層，彼此相鄰地形成在一個(gè)絕緣襯底上；和一個(gè)柵電極，配備有一個(gè)或多個(gè)與多個(gè)半導(dǎo)體層相交的狹槽，其中MILC表面不存在于多個(gè)半導(dǎo)體層中。
本發(fā)明的前述及其它目的還可以通過提供一種利用MILC工藝制造多柵薄膜晶體管的方法，方法包括在絕緣襯底上形成一個(gè)Z字形非晶硅膜；在襯底的前表面上形成一個(gè)柵極絕緣膜；在柵極絕緣膜上形成一個(gè)柵電極，使得柵電極與非晶硅膜相交；在襯底的前表面上形成一個(gè)層間絕緣膜，層間絕緣膜上配置有暴露非晶硅膜兩側(cè)邊緣的接觸孔；形成一個(gè)金屬層，該金屬層通過接觸孔接觸非晶硅膜的暴露部位；形成一個(gè)半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體層包括一個(gè)通過利用MILC工藝使非晶硅膜結(jié)晶的多晶硅膜；和形成經(jīng)接觸孔接觸半導(dǎo)體層的源/漏電極。
本發(fā)明的前述及其它目的也可以通過提供一種利用MILC工藝制造多柵薄膜晶體管的方法而實(shí)現(xiàn)，方法包括利用MILC工藝在絕緣襯底上形成具有相鄰的多晶硅膜的多個(gè)半導(dǎo)體層；形成一個(gè)配備有與多個(gè)半導(dǎo)體層相交的一個(gè)或多個(gè)狹槽的柵電極；形成接觸孔，使得多個(gè)半導(dǎo)體層的兩個(gè)邊緣的每一個(gè)被暴露；同時(shí)形成接觸多個(gè)半導(dǎo)體層的一個(gè)暴露的側(cè)邊緣的源/漏電極；和形成一條線路，用于連結(jié)多個(gè)半導(dǎo)體層的其它暴露的側(cè)邊緣與待接觸的多個(gè)半導(dǎo)體層。


通過下面參照附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的各個(gè)目的將變得更佳清晰，其中圖1A～1D是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例利用MILC工藝制造多柵TFT的方法截面圖；圖2A～2D是根據(jù)圖1A～1D的實(shí)施例利用MILC工藝制造多柵TFT的方法平面圖；圖3A～3F是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例利用MILC工藝制造多柵TFT的方法截面圖；圖4A～4F是根據(jù)圖3A～3D的實(shí)施例利用MILC工藝制造多柵TFT的方法平面圖；圖5A～5D是根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例利用MILC工藝制造四重柵極TFT的方法截面圖；圖6A～6D是根據(jù)圖5A～5D所示的實(shí)施例利用MILC工藝制造四重柵極TFT的方法平面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例利用MILC工藝的多柵TFT中多柵的結(jié)構(gòu)示圖；圖8A～8C是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例利用MILC工藝制造多柵TFT的方法平面圖；圖9A～9C是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例利用MILC工藝制造多柵TFT的方法平面圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多柵TFT中漏電流特性示圖。
具體實(shí)施例方式
下面參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做詳細(xì)的描述，其中對(duì)所有相同的元件采用相同的附圖標(biāo)記。下面描述實(shí)施例以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行解釋。
圖1A～1D是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例利用MILC工藝制造多柵TFT的方法截面圖，圖2A～2D是根據(jù)圖1A～1D的實(shí)施例利用MILC工藝制造多柵TFT的方法平面圖，而圖1A～1D是表示沿圖2D中1A-1A’制造方法的截面結(jié)構(gòu)。
參見圖1A和圖2A，在絕緣襯底10如玻璃襯底上形成一個(gè)緩沖層11，并且在非晶硅膜沉積到緩沖層11上之后利用第一掩模(圖中未示出)對(duì)非晶硅膜形成圖案，從而形成一個(gè)具有非晶硅膜的半導(dǎo)體層12a，其中包括非晶硅膜的半導(dǎo)體層12a有一種“ㄈ”形結(jié)構(gòu)，配備有主體部分12L1和12L2以及一個(gè)連結(jié)主體部分12L1和12L2的連結(jié)部分12B。
雖然本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例都以半導(dǎo)體層12a具有配備有一對(duì)主體部分12L1和12L2以及一個(gè)連結(jié)主體部分12L1和12L2的連結(jié)部分12B的“ㄈ”形結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行說明，但半導(dǎo)體層12a不必局限于此種結(jié)構(gòu)，可以有“E”或“己”形結(jié)構(gòu)，或是它們的組合帶有多個(gè)主體部分12L，其中多個(gè)主體部分12L的每一個(gè)通過多個(gè)連結(jié)部分12B連結(jié)，使得半導(dǎo)體層12a有一種Z字形結(jié)構(gòu)。
參見圖1B和2B，在包括半導(dǎo)體層12a的緩沖層11上形成柵極絕緣膜14之后把柵電極材料沉積到柵極絕緣膜14上。通過利用第二掩模(圖中未示出)在柵電極材料上產(chǎn)生圖案而形成柵電極16。
形成的柵電極16與半導(dǎo)體層12a的主體部分12L1和12L2相交，其中柵電極16與第一主體部分12L1重疊的部分16-1充當(dāng)?shù)谝粬艠O，而與第二主體12L2重疊的部分16-2充當(dāng)?shù)诙艠O，由此獲得一個(gè)多柵結(jié)構(gòu)。
另一方面，柵電極16有一個(gè)多柵結(jié)構(gòu)，因?yàn)榕c每個(gè)主體部分12L重疊的部分都充當(dāng)一個(gè)柵極，在該處半導(dǎo)體層12a不形成“ㄈ”形，而是形成一種配備有多個(gè)主體部分12L的Z字形。
形成柵電極16之后，通過例如把N型或P型雜質(zhì)離子植入包括一個(gè)非晶硅膜的半導(dǎo)體層12a來形成用于源/漏區(qū)的雜質(zhì)區(qū)12-11至12-13。
半導(dǎo)體層12a的第一柵極16-1的部分下半部包括一個(gè)非晶硅膜，即用于源/漏區(qū)的雜質(zhì)區(qū)12-11和12-12之間的部分充當(dāng)?shù)谝粶系绤^(qū)12-21，還包括第二柵極16-2的部分下半部，即用于源/漏區(qū)的雜質(zhì)區(qū)12-12和12-13之間的部分充當(dāng)?shù)诙系绤^(qū)12-22。
參見圖1C和2C，在包括柵電極16的柵極絕緣膜14上形成一個(gè)層間絕緣膜18，并且通過利用第三掩模(圖中未示出)蝕刻層間絕緣膜28和柵極絕緣膜14而在用于源/漏區(qū)的雜質(zhì)區(qū)12-11和12-13中形成接觸孔19-1和19-2。接觸孔19-1和19-2形成在Z字形半導(dǎo)體層12a的兩側(cè)邊緣部分，使得接觸孔19-1和19-2形成在分布于多個(gè)主體部分12L1和12L2中最外壁部分處的主體部分的一個(gè)側(cè)邊緣，即主體部分沒有被連結(jié)部分12B連結(jié)的一個(gè)側(cè)邊緣。
隨后，形成一幾埃到幾百埃的金屬膜20，該膜能夠在襯底的前表面上形成金屬硅化物，如Ni和Pd，其中形成的金屬膜20通過接觸孔19-1和19-2直接與包括非晶硅膜的半導(dǎo)體層12a中的暴露的雜質(zhì)區(qū)12-11和12-13接觸。金屬膜20充當(dāng)在隨后的MILC工藝中的催化劑層，并且在本實(shí)施例中不包括利用單獨(dú)的掩模對(duì)金屬膜20構(gòu)圖的工藝，因?yàn)榻饘倌?0形成在層間絕緣膜18上，使得金屬膜20只通過接觸孔19-1和19-2接觸半導(dǎo)體層12a的非晶硅膜。
參見圖1D和圖2D，半導(dǎo)體層12包括一個(gè)利用MILC工藝使非晶硅膜12a結(jié)晶而形成的多晶硅膜，其中在半導(dǎo)體層12的第一和第二溝道區(qū)12-21和12-22中不存在MILC表面12-3，但在用于源/漏區(qū)的雜質(zhì)區(qū)12-12中存在MILC表面12-3。MILC表面是通過MILC技術(shù)在相反方向生長的晶化多晶硅的兩個(gè)表面遇合的部分。
隨后，在把用于源/漏電極21的金屬沉積到金屬膜20上之后，通過利用第四掩膜(圖中未示出)對(duì)用于源/漏電極21的金屬和在其下部的金屬膜20構(gòu)圖而形成源/漏電極22-1和22-2。
在本實(shí)施例中，不除去用于MILC工藝的金屬膜20，而是把該金屬膜20用作源/漏電極22-1和22-2。但是，可以在進(jìn)行了MILC工藝之后除去用于MILC的金屬膜20。
圖3A～3F是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例利用MILC工藝制造具有多層半導(dǎo)體層的多柵TFT的方法截面圖。圖4A～4F是根據(jù)圖3A～3F的實(shí)施例利用MILC工藝制造帶有多層半導(dǎo)體層的多柵TFT的方法平面圖，其中圖3A～3F表示圖4F中沿3A-3A′線的截面結(jié)構(gòu)，限于多層半導(dǎo)體層的第一半導(dǎo)體層，第二半導(dǎo)體層具有與第一半導(dǎo)體層相同的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)圖3A-3F所示實(shí)施例利用MILC工藝制造薄膜晶體管的方法采用韓國申請(qǐng)第2001-18010號(hào)中公開的制造方法。
參見圖3A和4A，在絕緣襯底30如玻璃襯底上形成包括氧化膜的緩沖層31，并且隨后在緩沖層31上形成非晶硅膜32和用作阻擋層33的氧化膜。
利用第一掩膜(圖中未示出)在阻擋層33上形成一個(gè)具有與掩膜相同圖案的第一光敏膜34，以便在后續(xù)工藝中形成多層半導(dǎo)體層，其中光敏膜34具有用于第一半導(dǎo)體層的第一圖案34-1和用于第二半導(dǎo)體層的第二圖案34-2，這兩層彼此分開預(yù)定的距離。
通過利用光敏膜34在光敏膜34的下部構(gòu)圖阻擋層33而形成用作第一半導(dǎo)體層的阻擋層的第一圖案33-1和用作第二半導(dǎo)體層的阻擋層的第二圖案33-2。
參見圖3B和圖4B，當(dāng)使用光敏膜34以便完全覆蓋圖案化的阻擋層33時(shí)，光敏膜34a的第一圖案34-1a和第二圖案34-2a彼此接觸，并且第一圖案34-1a和第二圖案34-2a之間的阻擋層33和非晶硅膜32被光敏膜34a完全覆蓋。隨后，在襯底的前表面上形成一個(gè)能夠形成金屬硅化物如Ni或Pd的厚度在幾?！珟装侔５慕饘倌?5。
參見圖3C和4C，通過除去光敏膜34a而暴露阻擋層33，其中非晶硅膜32中除去光敏膜34a時(shí)暴露的部分作為MILC偏置區(qū)。
參見圖3D和4D，通過利用MILC工藝使非晶硅膜32結(jié)晶而形成多晶硅膜32a，并且然后除去剩余的金屬膜35，其中多晶硅膜32a被分成由MILC部分32a-2結(jié)晶的部分和由MILC部分32a-1結(jié)晶的部分，并且MILC32-5也由于存在于相鄰阻擋層33的第一圖案33-1和第二圖案33-2之間而被曝光。
參見圖3E和4E，通過利用阻擋層33的第一圖案33-1和第二圖案33-2作為掩膜來蝕刻阻擋層33下部的多晶硅膜32a而形成一個(gè)多層半導(dǎo)體層，其中多層半導(dǎo)體層包括第一半導(dǎo)體層40a和第二半導(dǎo)體層40b，第二半導(dǎo)體層40b只包括被MILC工藝晶化的一部分，其中當(dāng)利用阻擋層33作為掩膜而形成第一半導(dǎo)體層40a和第二半導(dǎo)體層40b時(shí)，暴露的MILC表面32-5被除去并且不存在于第一和第二半導(dǎo)體層40a和40b中。
隨后，除去阻擋層33之后在襯底的前表面上形成一個(gè)柵極絕緣膜36，并且利用第二掩膜(圖中未示出)在柵極絕緣膜36上形成一個(gè)柵電極37以形成柵極，其中被第一半導(dǎo)體層40a重疊的部分當(dāng)作第一柵極37-1，并且被第二半導(dǎo)體層40b重疊的部分當(dāng)作柵電極37中的第二柵極37-2。
源/漏區(qū)的每個(gè)雜質(zhì)區(qū)39a～39d通過利用柵電極37作為掩膜把P型或N型高濃度雜質(zhì)離子植入第一半導(dǎo)體層40a和第二半導(dǎo)體層40b中而形成，其中被第一半導(dǎo)體層40a中的第一柵極37-1重疊的部分當(dāng)作第一溝道區(qū)，而被第二半導(dǎo)體層40b中的第二柵極37-2重疊的部分當(dāng)作第二溝道區(qū)。
參見圖3F和4F，在襯底的前表面上形成一個(gè)層間絕緣膜41，并且通過蝕刻層間絕緣膜41和柵極絕緣膜36形成用于源/漏電極42a和42b的連結(jié)端子41a和41b和連結(jié)第一和第二半導(dǎo)體層40a和40b的連結(jié)端子41c和41d，即用于源/漏區(qū)的雜質(zhì)區(qū)39b和39d，使得利用第三掩膜(圖中未示出)暴露雜質(zhì)區(qū)39a～39d以形成連結(jié)端子。
通過利用第四掩膜(圖中未示出)對(duì)沉積的電極材料構(gòu)圖而形成源/漏電極42a和42b、連線42c和數(shù)據(jù)線42d，從而在源/漏電極材料沉積到層間絕緣膜41上之后形成源/漏電極，其中源/漏電極42a和42b通過連結(jié)端子41a和41b與用于源/漏區(qū)的雜質(zhì)區(qū)39a和39c相連，并且數(shù)據(jù)線42d經(jīng)連線端子41c和41d連結(jié)到用于源/漏區(qū)的雜質(zhì)區(qū)39b和39d。
根據(jù)本實(shí)施例的制造薄膜晶體管的方法能夠在不需要額外掩膜工藝的情況下利用MILC技術(shù)制造多柵薄膜晶體管，由此不僅簡化了所用的工藝，而且如圖10所示通過在蝕刻工藝中除去含有大量金屬的MILC表面以形成多層半導(dǎo)體層而抑制了漏電流，由此消除了缺陷產(chǎn)生的原因。
另外，雖然在本實(shí)施例中示出了柵極有一種“I”形結(jié)構(gòu)，但也可以把柵極做成具有多個(gè)狹槽的結(jié)構(gòu)，與下列示例中所述的一樣。在此情況下，用不具有多層半導(dǎo)體層的多柵結(jié)構(gòu)而具有2×N(柵電極的狹槽數(shù)+1)多溝道層或多柵結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管代替使用。
圖5A～5D是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例利用MILC工藝制造四重柵極TFT的方法截面圖，圖6A～6D是根據(jù)圖5A～5D所示的實(shí)施例利用MILC工藝制造四重柵極TFT的方法平面圖，其中圖5A～5D的方法截面圖表示沿圖6D中5A-5A′線的橫截面結(jié)構(gòu)。
參見圖5A和6A，在絕緣襯底50如玻璃襯底上形成一個(gè)緩沖層51，并且把非晶硅膜沉積到緩沖層51上。利用第一掩膜(圖中未示出)對(duì)非晶硅膜構(gòu)圖而形成包括非晶硅膜的半導(dǎo)體層52a。包括非晶硅膜的半導(dǎo)體層52a具有“ㄈ”形狀結(jié)構(gòu)，配備有主體部分52L1和52L2以及一個(gè)連結(jié)主體部分52L1和52L2的連結(jié)部分52B。
雖然在圖中示出的是“ㄈ”形狀，其中半導(dǎo)體層52a配置有一對(duì)主體部分52L1和52L2以及一個(gè)連結(jié)主體部分52L1和52L2的連結(jié)部分52B，但半導(dǎo)體層52a不限于主體部分52L1和52L2和連結(jié)部分52B，而是可以配置有多個(gè)主體部分52L，其中多個(gè)主體部分52L分別由多個(gè)連結(jié)部分52B連結(jié)，使得半導(dǎo)體層52a具有Z字形結(jié)構(gòu)。
參見圖5B和6B，在包括半導(dǎo)體層52a的緩沖層51上形成柵極絕緣膜54之后把柵電極材料沉積到柵極絕緣膜54上，其中半導(dǎo)體層52a包括一個(gè)非晶硅膜。通過利用第二掩膜(圖中為示出)對(duì)柵電極材料構(gòu)圖而形成柵電極56。
形成柵電極56，使得其與半導(dǎo)體層52a的主體部分52L1和52L2較叉，其中柵電極56配置有一個(gè)穿過主體部分52L1和52L2的狹槽56S，由此配置四重柵極。即，在柵電極56中，覆蓋主體部分52L1和52L2的第一主體部分52L1的部分56-1和56-2當(dāng)作第一和第二柵極，覆蓋主體部分52L1和52L2的第二主體部分52L2的部分56-3和56-4當(dāng)作第三和第四柵極。
形成柵電極56之后，通過把雜質(zhì)，如N型或P型雜質(zhì)離子植入到包括非晶硅膜的半導(dǎo)體層52a中而形成用于源/漏區(qū)的雜質(zhì)區(qū)52-11～52-15。
在包括非晶硅膜的半導(dǎo)體層52a中，第一柵極56-1的部分下半部、即用于源/漏區(qū)的雜質(zhì)區(qū)52-11和52-12之間的部分當(dāng)作第一溝道區(qū)52-21，并且第二柵極56-2的部分下半部、即用于源/漏區(qū)的雜質(zhì)區(qū)52-12和52-13之間的部分當(dāng)作第二溝道區(qū)52-22。
另外，在包括非晶硅膜的半導(dǎo)體層52a中，第三柵極56-3的部分下半部、即用于源/漏區(qū)的雜質(zhì)區(qū)52-13和52-14之間的部分當(dāng)作第三溝道區(qū)52-23，并且第四柵極56-4的部分下半部、即用于源/漏區(qū)的雜質(zhì)區(qū)52-14和52-15之間的部分當(dāng)作第四溝道區(qū)52-24。
另一方面，柵電極16可以用作多柵結(jié)構(gòu)，當(dāng)半導(dǎo)體層52a具有配置有多個(gè)主體部分52L的Z字形結(jié)構(gòu)時(shí)，覆蓋每個(gè)主體部分52L的部分用作柵極參見圖5C和圖6C，在包括柵電極56的柵極絕緣膜54上形成一個(gè)層間絕緣膜58，并且形成接觸孔59-1至59-3，使得通過利用第三掩膜(圖中未示出)蝕刻層間絕緣膜58和柵極絕緣膜54而暴露用于源/漏區(qū)的雜質(zhì)區(qū)52-11、52-13和52-15。
隨后，在襯底的前表面上形成一個(gè)能夠形成金屬硅化物如Ni或Pd的厚度在幾?！珟装侔５慕饘倌?0。形成的金屬膜60經(jīng)第一和第二接觸孔59-1和59-2直接接觸暴露的雜質(zhì)區(qū)52-11和52-12，并經(jīng)第三接觸孔59-3直接接觸暴露的雜質(zhì)區(qū)52-13，其中，不象常規(guī)的方法那樣，不需要額外的掩膜工藝來構(gòu)圖用于MILC催化劑層的金屬膜，因?yàn)樵诤罄m(xù)的MILC工藝中金屬膜60用作催化劑層，并且金屬膜60形成在層間絕緣膜58上，使得金屬膜60只通過接觸孔59-1至59-3接觸非晶硅膜52a。
參見圖5D和6D，通過利用MILC工藝使非晶硅膜52a結(jié)晶而形成包括多晶硅膜的半導(dǎo)體層52。因?yàn)榻Y(jié)晶過程在主體部分的兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行，所以晶化時(shí)間比圖1A～1D所示的利用MILC工藝結(jié)晶的實(shí)施例中進(jìn)一步縮短。因此，MILC表面不存在于第一至第四溝道區(qū)52-21至52-24中，但存在于柵電極56的狹槽56S中，即存在于用于源/漏區(qū)的雜質(zhì)區(qū)52-12和52-14中。
不在溝道區(qū)中的MILC表面存在于雜質(zhì)區(qū)52-13中，在該區(qū)中晶化工藝與圖1A～1D實(shí)施例中的方法相同。
隨后，形成源/漏電極62-1和62-2，并且在把用于源/漏電極的金屬沉積到金屬膜60上之后，通過利用第四掩膜(圖中未示出)對(duì)用于源/漏電極的金屬材料61以及用于源/漏電極的金屬61下半部的金屬膜60構(gòu)圖而形成經(jīng)第三接觸孔59-3接觸雜質(zhì)區(qū)52-13的導(dǎo)體圖案62-3。
在本實(shí)施例中，不除去用于MILC的金屬膜60，取而代之地用作源/漏電極62-1和62-2。但是，也可以在進(jìn)行MILC工藝之后除去用于MILC工藝的金屬膜60。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的多柵薄膜晶體管的平面結(jié)構(gòu)。
參見圖7，半導(dǎo)體層72為Z字形形狀，配置有多個(gè)連結(jié)部分72B，把多個(gè)主體部分72L1和72L2與每個(gè)相鄰的主體部分72L1和72L2相連，并且柵電極76配置有多個(gè)狹槽，例如76S1至76S3，形成的狹槽與半導(dǎo)體層72相交。
可以按照與前述實(shí)施例相同的方法制備本實(shí)施例的薄膜晶體管，其中如圖1A至1D的只在一個(gè)方向上進(jìn)行MILC工藝的情形不受狹槽數(shù)影響，因?yàn)镸ILC表面形成在連結(jié)部分。
但是，最好在主體的中心部分形成狹槽，其中存在一個(gè)MILC表面，因?yàn)镸ILC表面存在于主體部分中，在此，MILC工藝在圖5A～5D所示的兩個(gè)方向進(jìn)行，并且尤其優(yōu)選狹槽數(shù)為奇數(shù)，使得MILC表面不存于溝道區(qū)中，而是以狹槽形式存在于半導(dǎo)體層中。MILC表面不存在于溝道區(qū)中，而是以位于中心的狹槽的形式存在于半導(dǎo)體層中的原因在于狹槽數(shù)是奇數(shù)，而在狹槽數(shù)為偶數(shù)的情況下，MILC表面不存在于半導(dǎo)體層中的溝道區(qū)中。
不包括形成用于MILC工藝的金屬膜的單獨(dú)掩膜工藝和在MILC工藝之后除去剩余的金屬膜的工藝，從而形成多柵TFT的工藝被簡化，并且MILC表面不存在于溝道區(qū)中，從而在根據(jù)圖1A～1D、5A～5D和圖7所示實(shí)施例的制備多柵TFT的方法中，防止了缺陷的產(chǎn)生，并減少了漏電流。另外，通過形成半導(dǎo)體層和柵電極制備多柵薄膜晶體管，使得Z字形半導(dǎo)體層與柵電極相交，由此減少了漏電流但不增大尺寸，如圖10所示。
另外，在根據(jù)本發(fā)明圖1A～1D、5A～5D和圖7所示實(shí)施例的制造多柵薄膜晶體管的方法中，通過形成Z字形半導(dǎo)體層和形成配置有一個(gè)或多個(gè)穿過半導(dǎo)體層的狹槽的柵電極實(shí)現(xiàn)具有M(半導(dǎo)體層的主體部分?jǐn)?shù))×N(柵電極的狹槽數(shù)+1)數(shù)量的多柵。
另外，當(dāng)利用傳統(tǒng)MILC工藝制造多柵薄膜晶體管的尺寸增大時(shí)，加工時(shí)間成比例增長；而與利用傳統(tǒng)MILC工藝制造多柵薄膜晶體管的方法相比，圖5A～5D所示實(shí)施例中制造多柵薄膜晶體管的方法縮短加工時(shí)間長達(dá)大約60％，并且顯著減少了由多柵所致的漏電流。
圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的薄膜晶體管的漏電流特性示圖，從圖中可以看到一個(gè)多柵或四重柵極結(jié)構(gòu)而非單柵結(jié)構(gòu)，減少了漏電流，并且尤其在漏電流(Vd)為5V或更大的區(qū)域中，本發(fā)明的多柵或四重柵極結(jié)構(gòu)能夠比單柵結(jié)構(gòu)減少漏電流達(dá)10倍或更多。
圖8A～8C是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例利用MILC工藝制造多柵TFT的方法平面圖。
在根據(jù)圖8A～8C所示實(shí)施例的多柵薄膜晶體管制造方法中，利用MILC工藝把非晶硅膜結(jié)晶成多晶硅膜之后，通過對(duì)多晶硅膜構(gòu)圖而形成半導(dǎo)體層。
即，通過把非晶硅膜82a沉積到包括緩沖層(圖中未示出)的絕緣襯底80上、在圖8A所示的兩個(gè)邊緣部分形成用于MILC的催化劑層的金屬膜、并進(jìn)行圖8B所示的MILC工藝而將非晶硅膜82a結(jié)晶成多晶硅膜82b。
隨后，在去除金屬膜83之后，通過利用用于半導(dǎo)體層的掩膜對(duì)多晶硅膜82b產(chǎn)生圖案形成“ㄈ”字形的半導(dǎo)體層82，如圖8C所示。此實(shí)施例可以應(yīng)用到具有與圖1A～1D所示實(shí)施例相同結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管，使得MILC表面82c存在于溝道區(qū)的外側(cè)。之后，通過與圖1A～1D所示實(shí)施例中相同的方法制備多柵薄膜晶體管。
圖9A～9C是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例利用MILC工藝制造多柵TFT的方法平面圖。
本實(shí)施例中，在利用與圖8A～8C所示實(shí)施例中相同的MILC工藝把非晶硅膜結(jié)晶成多晶硅膜之后，通過對(duì)多晶硅膜構(gòu)圖而形成一個(gè)半導(dǎo)體層。
即，通過把非晶硅膜92a沉積到絕緣襯底90上、在如圖9A所示的兩個(gè)邊緣部分處形成用于MILC催化劑層的金屬膜93、并如圖9B所示地進(jìn)行MILC工藝而將非晶硅膜92a結(jié)晶成多晶硅膜92b。
隨后，在除去金屬膜93之后通過利用用于半導(dǎo)體層的掩膜對(duì)多晶硅膜92b構(gòu)圖而形成“ㄈ”字形半導(dǎo)體層92，如圖9C所示。此實(shí)施例可以應(yīng)用到具有與圖7實(shí)施例相同結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管，使得在形成多柵過程中MILC表面92c存在于溝道區(qū)的外側(cè)。之后，按照與前述實(shí)施例相同的方法制造多柵薄膜晶體管。
如上所述，利用MILC工藝制造多柵薄膜晶體管的方法的優(yōu)點(diǎn)在于消除了形成用于MILC的金屬膜的單獨(dú)掩膜工藝和MILC之后去除金屬膜的工藝，從而簡化了工藝，并且MILC表面不存在于溝道區(qū)中，從而減少了漏電流。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的薄膜晶體管的優(yōu)點(diǎn)在于通過形成Z字形半導(dǎo)體層和形成帶有一個(gè)或多個(gè)與半導(dǎo)體層相交的狹槽的柵電極而不增大尺寸地實(shí)現(xiàn)具有M(半導(dǎo)體層的主體部分?jǐn)?shù))×N(柵電極狹槽數(shù)+1)個(gè)的多柵。
另外，本發(fā)明不僅減少了漏電流和制造成本，而且還通過利用MILC工藝不需要額外掩膜工藝地形成多柵薄膜晶體管而縮短工藝時(shí)間。
另外，因?yàn)橥ㄟ^形成Z字形半導(dǎo)體層和在柵電極上形成多個(gè)狹槽而不增大尺寸，使得狹槽與半導(dǎo)體層相交，由此形成多柵薄膜晶體管，所以本發(fā)明能夠有精巧的設(shè)計(jì)。因此，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于漏電流得到抑制，并且可靠性提高，敞口率不會(huì)被影響到很大的程度。
雖然以上已經(jīng)展示和描述了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離本發(fā)明原理和實(shí)質(zhì)的前提下可以做各種改型，被發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種利用金屬誘導(dǎo)橫向結(jié)晶(MILC)工藝的薄膜晶體管，該薄膜晶體管包括以Z字形形狀形成在絕緣襯底上的半導(dǎo)體層；和與半導(dǎo)體層相交的柵電極，其中半導(dǎo)體層在不與柵電極相交的部位有MILC表面，并且MILC表面是通過MILC工藝在相反方向上生長的晶化多晶硅的兩個(gè)表面遇合的部分。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其中，半導(dǎo)體層包括與柵電極相交的兩個(gè)或多個(gè)主體部分；和與每個(gè)相鄰的主體部分連結(jié)的一個(gè)或多個(gè)連結(jié)部位，其中半導(dǎo)體層中與柵電極相交的部分充當(dāng)溝道區(qū)，并且被半導(dǎo)體層的溝道區(qū)覆蓋的部分充當(dāng)多柵。
3.如權(quán)利要求2所述的薄膜晶體管，其中，半導(dǎo)體層在連結(jié)部分有MILC表面。
4.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其中，柵電極配備有一個(gè)或多個(gè)與半導(dǎo)體層相交的狹槽。
5.如權(quán)利要求4所述的薄膜晶體管，其中，半導(dǎo)體層在對(duì)應(yīng)于柵電極狹槽的部分有MILC表面。
6.一種利用金屬誘導(dǎo)橫向結(jié)晶(MILC)工藝的薄膜晶體管，該薄膜晶體管包括多個(gè)半導(dǎo)體層，彼此相鄰地形成在絕緣襯底上；和與半導(dǎo)體層相交的柵電極，其中MILC表面不存在于多層半導(dǎo)體層中，并且MILC表面是通過MILC工藝在相反方向上生長的晶化多晶硅的兩個(gè)表面遇合的部分。
7.如權(quán)利要求6所述的薄膜晶體管，其中，半導(dǎo)體層包括兩個(gè)或多個(gè)與柵電極相交的主體部分；和一個(gè)或多個(gè)與每個(gè)相鄰的主體部分連結(jié)的連結(jié)部分，并且其中在半導(dǎo)體層中與柵電極相交的部分充當(dāng)溝道區(qū)，與半導(dǎo)體層的溝道區(qū)重疊的部分充當(dāng)多柵。
8.如權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管，其中，半導(dǎo)體層在連結(jié)部分有MILC表面。
9.如權(quán)利要求6所述的薄膜晶體管，其中，柵電極配備有一個(gè)或多個(gè)與半導(dǎo)體層相交的狹槽。
10.如權(quán)利要求9所述的薄膜晶體管，其中，半導(dǎo)體層在對(duì)應(yīng)于柵電極狹槽的部分有MILC表面。
11.如權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管，其中，連結(jié)部分是與半導(dǎo)體層不同的層。
12.一種利用MILC工藝制造多柵薄膜晶體管的方法，該方法包括在絕緣襯底上形成Z字形非晶硅膜；在絕緣襯底的前表面上形成柵極絕緣膜；在柵極絕緣膜上形成柵電極，使得柵電極與非晶硅膜相交；在絕緣襯底的前表面上形成層間絕緣膜，層間絕緣膜上配置有暴露非晶硅膜兩側(cè)邊緣的接觸孔；形成金屬層，該金屬層通過接觸孔接觸非晶硅膜的暴露部位；形成半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體層包括通過利用MILC工藝使非晶硅膜結(jié)晶的多晶硅膜；和形成經(jīng)接觸孔接觸半導(dǎo)體層的源/漏電極。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，通過在去除金屬膜并沉積源/漏電極材料之后對(duì)沉積的源/漏電極材料構(gòu)圖而形成源/漏電極。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，通過在金屬膜上沉積源/漏電極材料之后依次對(duì)源/漏電極材料和金屬膜構(gòu)圖而在第二層結(jié)構(gòu)中形成源/漏電極。
15.一種利用MILC工藝制造多柵薄膜晶體管的方法，該方法包括利用MILC工藝在絕緣襯底上形成包括相鄰的多晶硅膜的多個(gè)半導(dǎo)體層；形成配備有與多個(gè)半導(dǎo)體層相交的一個(gè)或多個(gè)狹槽的柵電極；形成接觸孔，使得多個(gè)半導(dǎo)體層的兩個(gè)邊緣中的每一個(gè)被暴露；同時(shí)形成接觸多個(gè)半導(dǎo)體層的一個(gè)暴露的側(cè)邊緣的源/漏電極；和形成一條線路，用于連結(jié)多個(gè)半導(dǎo)體層的其它暴露的側(cè)邊緣與待接觸的多個(gè)半導(dǎo)體層。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，金屬層在硅膜的前表面上形成厚度為幾百埃的金屬硅化物。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括形成緩沖層；在緩沖層上形成非晶硅層；在非晶硅層上形成阻擋層；在阻擋層上形成光敏層；利用光敏膜作為掩膜形成阻擋層的第一圖案層；逆流光敏膜，從而完全覆蓋圖案化的阻擋層；沉積金屬層；除去光敏膜；和利用MILC工藝使非晶硅膜結(jié)晶。
18.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其中，半導(dǎo)體層形成為C形。
19.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其中，半導(dǎo)體層形成為E形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用金屬誘導(dǎo)橫向結(jié)晶的多柵薄膜晶體管及其制造方法。該多柵薄膜晶體管能夠不增大尺寸地使多柵金屬化。該薄膜晶體管具有以Z字形形狀形成在絕緣襯底上的半導(dǎo)體層；和配備有一個(gè)或多個(gè)與半導(dǎo)體層相交的柵電極，半導(dǎo)體層包括與柵電極相交的兩個(gè)或多個(gè)主體部分；和與每個(gè)相鄰的主體部分連結(jié)的一個(gè)或多個(gè)連結(jié)部位，其中在柵電極中覆蓋半導(dǎo)體層的部分充當(dāng)多柵，并且MILC表面形成在不與柵電極在半導(dǎo)體層中相交的部分上。
文檔編號(hào)H01L27/12GK1431718SQ0215781
公開日2003年7月23日 申請(qǐng)日期2002年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月19日
發(fā)明者蘇宇永 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社