[发明专利]晶体管及其制造方法以及具有该晶体管的平板显示器

说明书

本申请要求于2006年12月29日在韩国知识产权局提交的第2006-0138322号韩国申请的利益，其公开包含于此以资参考。

                        技术领域

本发明的各方面涉及一种晶体管及其制造方法以及一种具有该晶体管的平板显示装置。更具体地讲，本发明的各方面涉及一种晶体管、一种制造方法和一种平板显示装置，其中，使用SGS(超级晶粒硅)结晶方法使形成在绝缘基底上的非晶硅层结晶成为多晶硅层，由此，在所述基底经历第一热处理以控制留在多晶硅层中的金属催化剂的浓度时，通过使量非常小的金属催化剂吸收或扩散到保护层中，所述基底经历第一退火工艺，然后，在去除保护层和金属催化剂层之后基底经历第二热处理时，所述基底经历第二退火工艺，即，剩余结晶。

                        背景技术

通常，薄膜晶体管(TFT)是一种半导体器件，其中，可以通过在源区或漏区上掺杂P型或N型掺杂物，然后将预定的电压施加到栅电极来形成空穴或电子可以在其中流动的沟道区。薄膜晶体管可以分为PMOS(P型金属-氧化物-半导体)晶体管和NMOS(N型金属-氧化物-半导体)晶体管。如果源区和漏区掺杂有P型掺杂物，并且当形成沟道区时空穴流动，则该晶体管被称为PMOS晶体管。相反，如果源区和漏区掺杂有N型掺杂物，并且当形成沟道区时电荷流动，则该晶体管被称为NMOS晶体管。

薄膜晶体管被广泛用作各种平板显示装置(比如，有源矩阵液晶显示装置和有机发光二极管显示装置)的开关晶体管或驱动晶体管。通常，在上述的薄膜晶体管中，非晶硅沉积在由玻璃、石英、塑料或钢所制成的基底上。然后，通过在将非晶硅脱氢之后使非晶硅结晶来形成半导体层。具体地讲，通过使用化学气相沉积方法将非晶硅层沉积在基底上来形成半导体层，并将半导体层处理成包括源区、漏区和沟道区(其整体被称为有源区(active region))。

然而，如果通过化学气相沉积方法等将非晶硅直接沉积在基底上，则形成包含大约12％的氢的具有低的电子迁移率的非晶硅层。另外，如果将电子迁移率低的非晶硅层结晶成为电子迁移率高的结晶结构的硅层，则该硅层会因其中包含的氢的爆炸而损坏。因此，为了防止在结晶工艺的过程期间氢的爆炸，执行脱氢工艺。

通常，通过在炉中在400℃以上的温度下，对非晶硅层进行热处理几十分钟至几小时，使非晶硅层脱氢。随后，执行使脱氢后的非晶硅层结晶的结晶工艺。

用于使非晶硅结晶成多晶硅的一些方法包括固相结晶、准分子激光结晶、金属诱导结晶和金属诱导横向结晶。固相结晶是使非晶硅层在大约700℃以下退火几小时至几十小时的方法。700℃是形成(应用薄膜晶体管的)显示装置的基底的玻璃的变形温度。准分子激光结晶是通过将来自准分子激光器的光束注入到非晶硅层中，以将非晶硅层局部地加热至高温，使得非晶硅层结晶的方法。

金属诱导结晶是使诸如镍、钯、金、铝等金属与非晶硅层接触或将所述金属注入到非晶硅层中的方法。因此，在非晶硅变成多晶硅的过程中诱导相变。金属诱导横向结晶使由金属和硅的反应生成的硅化物连续地横向传播的方法。因此，金属诱导横向结晶诱导非晶硅层顺序结晶。

然而，固相结晶法的缺点在于，处理时间太长，并且会由于长时间发生的高温热处理导致基底容易变形。准分子激光结晶的缺点在于，工艺需要昂贵的激光器装置，并且由于在多晶化的表面上产生挤压(extrusion)，导致在半导体层和栅极绝缘层之间的界面性能差。金属诱导结晶或金属诱导横向结晶的缺点在于，由于金属催化剂留在多晶硅层中，所以薄膜晶体管的半导体层的漏电流大。因此，使用硅层作为上面工艺的开关晶体管或驱动晶体管的各种平板显示装置的特性不佳。

                        发明内容

本发明的各方面旨在当使用SGS(超级晶粒硅)结晶方法使形成在绝缘基底上的非晶硅层结晶成为多晶硅层时，控制留在多晶硅层中的金属催化剂的浓度。

本发明的一方面在于提供一种晶体管、一种制造方法以及一种平板显示装置，其中，在基底经历第一热处理时，通过使量非常少的金属催化剂吸收或扩散到保护层中使基底结晶。随后，在去除保护层和金属催化剂之后，在基底经历第二热处理时该基底经历剩余(或进一步)的结晶。因此，由于可以使留在多晶硅层中的金属催化剂的浓度最小化，所以可以使漏电流最小化。