(57)【要約】【課題】  キャッピング層のパターニングを通じてライン形態シードを形成して結晶化することにより、結晶が成長する位置及び方向を調節して素子特性を向上させ、均一な値を有する薄膜トランジスターを提供する。【解決手段】  本発明による薄膜トランジスターの製造方法は、基板上に非晶質シリコン層を形成する段階と、前記非晶質シリコン層上に第１のキャッピング層を形成する段階と、前記第１のキャッピング層上に第２のキャッピング層を形成した後に、シードがライン形態に形成されるように前記第２のキャッピング層をパターニングする段階と、前記第２のキャッピング層パターン上に金属触媒層を形成する段階と、前記金属触媒を拡散させる段階と、前記非晶質シリコン層を結晶化した後にパターニングして半導体層パターンを形成する段階と、を含む。【選択図】  図１Ｅ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された半導体層パターンと、
前記半導体層パターン上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、を含み、
前記半導体層パターン内のチャンネル層に形成された多結晶シリコンの低角結晶粒境界らは、電流が流れる方向を基準として−１５〜＋１５゜をなすこと
を特徴とする薄膜トランジスター。
【請求項２】
前記多結晶シリコンの低角結晶粒境界らは、電流が流れる方向を基準として平行をなすこと
を特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスター。
【請求項３】
前記半導体層パターン内のチャンネル層には、多結晶シリコンの結晶粒境界が一つ形成されること
を特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスター。
【請求項４】
前記基板と前記半導体層パターンとの間に形成されたバッファー層をさらに含むこと
を特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスター。
【請求項５】
前記バッファー層は、シリコン窒化膜又はシリコン酸化膜からなること
を特徴とする請求項４に記載の薄膜トランジスター。
【請求項６】
基板上に非晶質シリコン層を形成する段階と、
前記非晶質シリコン層上に第１のキャッピング層を形成する段階と、
前記第１のキャッピング層上に第２のキャッピング層を形成した後に、シードがライン形態に形成されるように前記第２のキャッピング層をパターニングする段階と、
前記第２のキャッピング層パターン上に金属触媒層を形成する段階と、
前記金属触媒を拡散させる段階と、
前記非晶質シリコン層を結晶化した後にパターニングして半導体層パターンを形成する段階と、を含むこと
を特徴とする薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項７】
前記ライン形態シード間の距離は、前記ライン形態シード内のシード間の距離より長いこと
を特徴とする請求項６に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項８】
前記半導体層パターン内のチャンネル層は、前記ライン形態シードにおいて前記ライン形態シード内のシード間の距離の少なくとも１/２以上離れた領域から形成されること
を特徴とする請求項６に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項９】
前記ライン形態シード間の距離と前記ライン形態シード内のシード間の距離との差は、前記チャンネル層の長さより大きいことをこと
を特徴とする請求項８に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項１０】
前記第１のキャッピング層は、シリコン窒化膜又はシリコン酸化膜からなること
を特徴とする請求項６に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項１１】
前記第２のキャッピング層パターンは、シリコン窒化膜又はシリコン酸化膜からなること
を特徴とする請求項６に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項１２】
前記第２のキャッピング層パターン間の間隔は、１〜５０μｍであること
を特徴とする請求項６に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項１３】
前記第２のキャッピング層パターンは、前記第１のキャッピング層より厚いこと
を特徴とする請求項６に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項１４】
前記第２のキャッピング層パターンは、前記第１のキャッピング層より高密度であること
を特徴とする請求項６に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項１５】
前記第１のキャッピング層又は第２のキャッピング層は、プラズマ強化化学気相蒸着(ＰＥＣＶＤ)法を用いて形成すること
を特徴とする請求項６に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項１６】
基板上に非晶質シリコン層を形成する段階と、
前記非晶質シリコン層上に第１のキャッピング層を形成した後に、シードがライン形態に形成されるように前記第１のキャッピング層をパターニングする段階と、
前記第１のキャッピング層パターン上に第２のキャッピング層を形成する段階と
前記第２のキャッピング層上に金属触媒層を形成する段階と、
前記金属触媒を拡散させる段階と、
前記非晶質シリコン層を結晶化した後にパターニングして半導体層パターンを形成する段階と、を含むこと
を特徴とする薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項１７】
前記ライン形態シード間の距離は、前記ライン形態シード内のシード間の距離より長いこと
を特徴とする請求項１６に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項１８】
前記半導体層パターン内のチャンネル層は、前記ライン形態シードにおいて前記ライン形態シード内のシード間の距離の少なくとも１/２以上離れた領域から形成されること
を特徴とする請求項１６に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項１９】
前記ライン形態シード間の距離と前記ライン形態シード内のシード間の距離との差は、前記チャンネル層の長さより大きいこと
を特徴とする請求項１８に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項２０】
前記第１のキャッピング層パターンは、シリコン窒化膜又はシリコン酸化膜からなること
を特徴とする請求項１６に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項２１】
前記第２のキャッピング層は、シリコン窒化膜又はシリコン酸化膜からなること
を特徴とする請求項１６に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項２２】
前記第１のキャッピング層パターン間の間隔は、１〜５０μｍであること
を特徴とする請求項１６に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項２３】
前記第１のキャッピング層パターンは、前記第２のキャッピング層より厚いこと
を特徴とする請求項１６に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項２４】
前記第１のキャッピング層パターンは、前記第２のキャッピング層より高密度であること
を特徴とする請求項１６に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項２５】
基板上に非晶質シリコン層を形成する段階と、
前記非晶質シリコン層上にキャッピング層を形成した後に、シードがライン形態に形成されるように前記キャッピング層に凹部を形成する段階と、
前記キャッピング層上に金属触媒層を形成する段階と、
前記金属触媒を拡散させる段階と、
前記非晶質シリコン層を結晶化した後にパターニングして半導体層パターンを形成する段階と、を含むこと
を特徴とする薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項２６】
前記ライン形態シード間の距離は、前記ライン形態シード内のシード間の距離より長いこと
を特徴とする請求項２５に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項２７】
前記半導体層パターン内のチャンネル層は、前記ライン形態シードにおいて前記ライン形態シード内のシード間の距離の少なくとも１/２以上離れた領域から形成されること
を特徴とする請求項２５に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項２８】
前記ライン形態シード間の距離と前記ライン形態シード内のシード間の距離との差は、前記チャンネル層の長さより大きいこと
を特徴とする請求項２７に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項２９】
前記キャッピング層は、シリコン窒化膜又はシリコン酸化膜からなること
を特徴とする請求項２５に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項３０】
前記キャッピング層に形成された凹分の幅は、１〜５０μｍであること
を特徴とする請求項２５に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスター及びその製造方法に関し、より詳しくは、非晶質シリコン層上部にキャッピング層及び金属触媒層を形成して結晶化することを含む薄膜トランジスター及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、多結晶シリコン層は、高い電界効果移動度と高速動作回路に適用が可能であり、ＣＭＯＳ回路構成が可能である長所により、薄膜トランジスター用半導体層の用途としてたくさん使用されている。このような多結晶シリコン層を用いた薄膜トランジスターは、主に能動行列液晶ディスプレー装置(ＡＭＬＣＤ)の能動素子と、有機電界発光素子(ＯＬＥＤ)のスイッチング素子及び駆動素子に使用される。
【０００３】
この時、薄膜トランジスターに使用する多結晶シリコン層は、直接蒸着法、高温熱処理を用いた技術又はレーザー熱処理方法などを用いて製作する。レーザー熱処理方法は、低温工程が可能であり、高い電界効果移動度を具現することができるが、高価のレーザー装備が必要なので代替技術が研究されている。
【０００４】
現在、金属を用いて非晶質シリコンを結晶化する方法は、固相結晶化(ＳＰＣ：Solid Phase Crystallization)より低い温度で短時間内に結晶化させる長所を有するので活発に研究されている。金属を用いた結晶化方法は、金属誘導結晶化(ＭＩＣ：Metal Induced Crystallization) 方法と、金属誘導側面結晶化(ＭＩＬＣ：Metal Induced Lateral Crystallization)方法に区分される。しかし、金属を用いた前記方法の場合にも金属汚染により薄膜トランジスターの素子特性が低下される問題点がある。
【０００５】
一方、金属量を減らして良質の多結晶シリコン層を形成するために、イオン注入機を用いて金属のイオン濃度を調節して高温処理、急速熱処理又はレーザー照射により良質の多結晶シリコン層を形成する技術と、金属誘導結晶化方法により多結晶シリコン層の表面を平坦化させるために、粘性がある有機膜と液状の金属を混合してスピンコーティング方法により薄膜を蒸着した後に熱処理工程により結晶化する方法が開発されている。しかし、前記結晶化方法の場合にも多結晶シリコン層において一番重であるグレーンサイズの大型化及び均一度側面に問題がある。
【０００６】
前記問題を解決するために、キャッピング層を用いた結晶化方法により多結晶シリコン層を製造する方法(韓国公開特許番号２００３−００６０４０３)が開発された。前記方法は、基板上に非晶質シリコン層を形成して前記非晶質シリコン層上にキャッピング層を形成した後、前記キャッピング層上に金属触媒層を蒸着して熱処理或いはレーザーを用いて金属触媒をキャッピング層を通じて非晶質シリコン層に拡散させてシードを形成させた後に、これを用いて多結晶シリコン層を得る方法である。前記方法は、金属触媒がキャッピング層を通じて拡散されるので、必要以上の金属汚染を防止できる長所がある。
【０００７】
しかし、前記方法の場合にも金属触媒の均一な低濃度制御が困難であり、結晶化が始まる位置、成長方向及び結晶粒のサイズを制御しにくい問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明は上述したような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、キャッピング層のパターニングを通じてライン(line)形態シードを形成して結晶化することにより、結晶が成長する位置及び方向を調節して素子特性を向上させ、均一な値を有する薄膜トランジスターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するための本発明による薄膜トランジスターは、基板と、前記基板上に形成された半導体層パターンと、前記半導体層パターン上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、を含み、前記半導体層パターン内のチャンネル層に形成された多結晶シリコンの低角結晶粒境界ら(low angle grain boundary)は、電流が流れる方向を基準として−１５〜＋１５゜をなし、前記多結晶シリコンの低角結晶粒境界らは、電流が流れる方向を基準として平行をなすことを特徴とする。
【００１０】
好ましくは、前記半導体層パターン内のチャンネル層には、多結晶シリコンの結晶粒境界(grain boundary)が一つ形成される。
【００１１】
好ましくは、前記基板と前記半導体層パターンとの間に形成されたバッファー層をさらに含み、前記バッファー層は、シリコン窒化膜又はシリコン酸化膜からなる。
【００１２】
一方、本発明の一側面による薄膜トランジスターの製造方法は、基板上に非晶質シリコン層を形成する段階と、前記非晶質シリコン層上に第１のキャッピング層を形成する段階と、前記第１のキャッピング層上に第２のキャッピング層を形成した後に、シードがライン形態に形成されるように前記第２のキャッピング層をパターニングする段階と、前記第２のキャッピング層パターン上に金属触媒層を形成する段階と、前記金属触媒を拡散させる段階と、前記非晶質シリコン層を結晶化した後にパターニングして半導体層パターンを形成する段階と、を含む。
【００１３】
好ましくは、前記第１のキャッピング層及び前記第２のキャッピング層パターンは、シリコン窒化膜又はシリコン酸化膜からなり、前記第２のキャッピング層パターン間の間隔は、１〜５０μｍである。ここで、前記第２キャッピング層パターン間の間隔とは、いずれかの第２キャッピングパターン層と隣接した他の第２キャッピング層パターン間の距離を意味する。
【００１４】
好ましくは、前記第２のキャッピング層パターンは、前記第１のキャッピング層より厚い、前記第１のキャッピング層より高密度であり、前記第１のキャッピング層又は第２のキャッピング層は、プラズマ強化化学気相蒸着(ＰＥＣＶＤ)法を用いて形成する。
【００１５】
本発明の他の側面による薄膜トランジスターの製造方法は、基板上に非晶質シリコン層を形成する段階と、前記非晶質シリコン層上に第１のキャッピング層を形成した後に、シードがライン形態に形成されるように前記第１のキャッピング層をパターニングする段階と、前記第１のキャッピング層パターン上に第２のキャッピング層を形成する段階と前記第２のキャッピング層上に金属触媒層を形成する段階と、前記金属触媒を拡散させる段階と、前記非晶質シリコン層を結晶化した後にパターニングして半導体層パターンを形成する段階と、を含む。
【００１６】
好ましくは、前記第１のキャッピング層パターン及び前記第２のキャッピング層は、シリコン窒化膜又はシリコン酸化膜からなり、前記第１のキャッピング層パターンの間の間隔は、１〜５０μｍである。
【００１７】
好ましくは、前記第１のキャッピング層パターンは、前記第２のキャッピング層より厚い、前記第２のキャッピング層より高密度である。
【００１８】
本発明のまた他の側面による薄膜トランジスターの製造方法は、基板上に非晶質シリコン層を形成する段階と、前記非晶質シリコン層上にキャッピング層を形成した後に、シードがライン形態に形成されるように前記キャッピング層に凹部を形成する段階と、前記キャッピング層上に金属触媒層を形成する段階と、前記金属触媒を拡散させる段階と、前記非晶質シリコン層を結晶化した後にパターニングして半導体層パターンを形成する段階と、を含む。
【００１９】
好ましくは、前記ライン形態シード間の距離は、前記ライン形態シード内のシード間の距離より長い。
【００２０】
好ましくは、前記半導体層パターン内のチャンネル層は、前記ライン形態シードにおいて前記ライン形態シード内のシード間の距離の少なくとも１/２以上離れた領域から形成される。
【００２１】
好ましくは、 前記ライン形態シード間の距離と前記ライン形態シード内のシード間の距離との差は、前記チャンネル層の長さより大きい。
【００２２】
好ましくは、前記キャッピング層は、シリコン窒化膜又はシリコン酸化膜からなり、前記キャッピング層に形成された凹分の幅は、１〜５０μｍである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ＳＧＳ法を用いて非晶質シリコン層を結晶化することにおいて、ライン形態シードを形成して結晶化することにより、電流が流れる方向と平行に近い角度をなす低角結晶粒境界領域にチャンネル層を形成することができる。即ち、結晶が成長する位置と方向を調節することにより、素子特性を向上させ、また、均一な値を得ることができる薄膜トランジスターの製造方法を提供する利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２５】
図１Ａ乃至図１Ｆは、本発明の第１の実施形態による薄膜トランジスターの製造方法を説明するための工程順序図であり、図２は、成長が完了された結晶粒のＳＥＭ写真である。
【００２６】
図１Ａを参照すれば、基板１０上に非晶質シリコン層１１を蒸着する。前記基板１０は、絶縁基板を使用することが望ましく、ガラスを使用することもできる。前記非晶質シリコン層１１は、プラズマを用いた化学気相蒸着法(ＣＶＤ)を用いて形成できる。
【００２７】
前記非晶質シリコン層１１上に第１のキャッピング層１２を形成する。前記第１のキャッピング層１２は、シリコン窒化膜又はシリコン酸化膜からなり、プラズマ強化化学気相蒸着(ＰＥＣＶＤ)法を用いて形成できる。
【００２８】
前記第１のキャッピング層１２は、シリコン窒化膜又はシリコン酸化膜の厚さを薄くするか低密度に調節して後述する金属触媒が拡散可能に調節する。即ち、前記第１のキャッピング層１２は、金属触媒拡散可能層としての役割を担当する。 
【００２９】
図１Ｂを参照すれば、前記第１のキャッピング層１２上に第２のキャッピング層を形成してパターニングすることにより第２のキャッピング層パターン１３を形成する。この時、後述するシード(seed)がライン形態に形成されるように前記第２のキャッピング層をパターニングする。その詳細な説明は、図１Ｃにより後術する。
【００３０】
前記第２のキャッピング層パターン１３は、シリコン窒化膜又はシリコン酸化膜からなり、その厚さを前記第１のキャッピング層１２より厚くするか、前記第１のキャッピング層１２より高密度で調節して後述する金属触媒が拡散不能になるように調節する。即ち、前記第２のキャッピング層パターン１３は、金属触媒拡散不能層としての役割を担当する。一般に、酸化膜又は窒化膜は、不純物の拡散においてバリアー(barrier)として作用するので、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を高密度に調節することにより金属触媒が拡散されることを防止できる。一方、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を低密度に調節する場合、金属触媒の拡散が容易である。
【００３１】
前記第２のキャッピング層パターン１３上に金属触媒１４の層を形成する。前記金属触媒１４は、ニッケルが望ましく、スパッター(Sputter)を用いて蒸着できる。また、イオン注入方法により形成することができ、プラズマを用いて形成することもできる。プラズマを用いた方法は、前記第２のキャッピング層パターン１３上に金属物質を配置してこれをプラズマに露出させて形成できる。
【００３２】
図１Ｃを参照すれば、前記第２のキャッピング層は、ライン形態にパターニングされていることが分かる。図１Ｃは、図１Ｂの斜視図である。
【００３３】
前記第２のキャッピング層がライン形態にパターニングされることにより、前記金属触媒は、後述する拡散により非晶質シリコン層でライン形態のシードを形成できる。
【００３４】
前記第２のキャッピング層パターン１３間の間隔(Ｃ)は、１〜５０μｍであることが前記金属触媒１４の低濃度制御及びライン形態のシード形成のために望ましい。詳しく説明すれば、第２のキャッピング層パターン１３間の間隔(Ｃ)が５０μｍを越す場合には、拡散される前記金属触媒１４が高濃度になって金属触媒の低濃度制御が困難であり、また、形成されるシードが多くなってライン形態シードの形成が難しくなる。
【００３５】
図１Ｄを参照すれば、前記金属触媒１４を拡散させる。前記拡散は、２００〜７００℃で１時間の間に熱処理により実行でき、前記金属触媒１４は、熱処理により前記第１のキャッピング層１２をパスして前記非晶質シリコン層１１に拡散される。拡散された前記金属触媒１４は、前記非晶質シリコン層１１でシード１５を形成する。この時、前記シード１５は、上述のようにライン形態に形成される。前記シード１５とは、前記金属触媒１４がシリコンと接して形成される金属シリサイドを意味する。後述する結晶化は、前記シード１５から行われるが、普通は、金属触媒の中で１/１００程度だけが拡散して前記シード１５を形成する。
【００３６】
次に、前記拡散により形成されたシード１５を含んだ前記非晶質シリコン層１１を結晶化して多結晶シリコン層を形成する。前記結晶化は、熱処理により実行でき、前記熱処理は、ファーネス(Furnace)で長期間加熱することにより行われ、この時、結晶温度は、４００〜１０００℃が望ましい。
【００３７】
前記温度で熱処理する場合、前記シード１５から側面へ成長して隣接した結晶粒と接して結晶粒境界を形成することにより完全結晶化される。前記のような工程順序を有する結晶化方法は、ＳＧＳ法と呼ばれる。ＳＧＳ法により結晶粒は、２０〜２００μｍまで成長でき、大きくは３００μｍまで成長できる。
【００３８】
この時、前記シード１５はライン形態に形成されるので、結晶化の初期段階では、放射形に結晶化が進行されるが、後には電流が流れる方向と平行に近い方向に結晶化が進行される。
【００３９】
図１Ｅは、結晶化の進行が完了された多結晶シリコン層の平面図である。
【００４０】
図１Ｅを参照すれば、前記金属触媒１４が拡散によりシード１５を形成し、前記シード１５はライン形態をなしている。第２のキャッピング層パターン１３間の間隔(Ｃ)は、いずれか一つの第２のキャッピング層パターンとこれと隣接する他の第２のキャッピング層パターンとの間の距離を意味し、前記シード１５ができる位置の幅を意味する。図面符号Ｂは、ライン形態シード間の距離を意味し、図面符号Ａは、ライン形態シード内のシード間の距離を意味する。
【００４１】
上述のように、熱処理により結晶化が行われ、結晶化初期には放射形に結晶化が進行される。結晶化が進行されながらライン形態シード内の隣接したシードにより成長した結晶粒と接して結晶粒境界(a)を形成し、以後には結晶化の進行方向が電流が流れる方向と平行に近くなるように進行される。電流が流れる方向と平行に近い方向での成長が続きながら隣接するライン形態シード内のシードにより成長した結晶粒と接して結晶粒境界(ｂ)を形成しながら成長が完了される。
【００４２】
また、結晶が進行されながら結晶粒内部にも微細な多数の結晶粒境界が形成される。これを低角結晶粒境界(ｄ)と言う。図１Ｅでは、一部の結晶粒にだけ低角結晶粒境界を示した。
【００４３】
図２を参照すれば、結晶粒と隣接する結晶粒が接して成長が完了された部分に結晶粒境界２２が形成されたことが分かり、成長が完了された結晶粒内部にもシード２１を中心として放射形に形成された多数の低角結晶粒境界ら２３を観察することができる。前記結晶粒境界２２だけではなく前記低角結晶粒境界ら２３の形成方向によって薄膜トランジスターの特性は変化できる。
【００４４】
図１Ｅを参照すれば、本発明では、ライン形態シードを形成して結晶化することにより、低角結晶粒境界(ｄ)らが結晶化の初期段階では放射形に形成されて、以後には電流が流れる方向と平行に近くなるように形成されることが分かる。
【００４５】
上述のように、電流が流れる方向と平行に近い成長方向を誘導するためには、前記ライン形態シード間の距離(Ｂ)は、前記ライン形態シード内のシード間の距離(Ａ)より長いことが望ましい。
【００４６】
また、後述する半導体層パターン内のチャンネル層は、前記ライン形態シードにおいて前記ライン形態シード内のシード間の距離(Ａ)の１/２隔離された領域から形成されることが望ましい。
【００４７】
したがって、チャンネル層が形成されるチャンネル形成部(Ｌ)は、電流が流れる方向と平行に近い角度をなす低角結晶粒境界(ｄ)らが存在する領域に形成できる。本発明では、電流が流れる方向とー１５〜＋１５゜をなす低角結晶粒境界(ｄ)らを形成することができる。また、前記低角結晶粒境界(ｄ)らは、電流が流れる方向と平行をなして形成することができる。上述のように、チャンネル層が電流が流れる方向とー１５〜＋１５゜をなす低角結晶粒境界(ｄ)ら領域に形成された場合には、特性が優秀であり、均一な薄膜トランジスターを製造することができる。
【００４８】
前記低角結晶粒境界(ｄ)らが形成された領域に前記チャンネル層を形成するためには、前記ライン形態シード間の距離(Ｂ)と前記ライン形態シード内のシード間の距離(Ａ)との差がチャンネル層の長さより大きいことが望ましい。したがって、前記チャンネル層には電流が流れる方向と平行をなす低角結晶粒境界(ｄ)らが形成でき、結晶粒境界(ｂ)を一つだけ形成することができる。
【００４９】
図１Ｆを参照すれば、前記第１のキャッピング層１２、第２のキャッピング層パターン１３及び金属触媒１４を結晶化した後にエッチング(etching)により除去する。前記構造物を除去することにより結晶化された多結晶シリコン層の必要以上の金属汚染を防止できる。
【００５０】
次に、前記多結晶シリコン層をパターニングしてイオン注入工程を通じてソース/ドレーン領域１７ａ、１７ｂ及びチャンネル層１７ｃを形成する。即ち、半導体層パターン１６を形成する。前記半導体層パターン１６上にゲート絶縁膜１８を形成した後に、前記ゲート絶縁膜１８上に金属層及びフォトレジスト層を順次に積層する。前記フォトレジスト層をパターニングして前記パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして前記金属層を蝕刻することによりゲート電極１９を形成する。前記結果物を用いて薄膜トランジスターを完成できる。
【００５１】
図３Ａ乃至図３Ｄは、本発明の第２の実施形態による薄膜トランジスターの製造方法を説明するための工程順序図である。
【００５２】
図３Ａを参照すれば、基板１０上に非晶質シリコン層１１を蒸着する。
【００５３】
前記非晶質シリコン層１１上に第１のキャッピング層を形成する。前記第１のキャッピング層は、シリコン窒化膜又はシリコン酸化膜から形成でき、プラズマ強化化学気相蒸着(ＰＥＣＶＤ)法を用いて形成することができる。
【００５４】
次に、前記第１のキャッピング層をパターニングして第１のキャッピング層パターン３２を形成する。この時、後述するシードがライン形態に形成されるように前記第１のキャッピング層をパターニングする。
【００５５】
前記第１のキャッピング層パターン３２は、シリコン窒化膜又はシリコン酸化膜を厚くするか高密度で調節して後述する金属触媒が拡散不能になるように調節する。即ち、前記第１のキャッピング層パターン３２は、金属触媒拡散不能層としての役割を担当する。
【００５６】
図３Ｂを参照すれば、前記第１のキャッピング層パターン３２上に第２のキャッピング層３３を形成する。前記第２のキャッピング層３３は、シリコン窒化膜又はシリコン酸化膜から形成でき、その厚さを前記第１のキャッピング層パターン３２より薄くするか、前記第１のキャッピング層パターン３２より低密度に調節して金属触媒が拡散可能になるように調節する。即ち、前記第２のキャッピング層３３は、金属触媒拡散可能層としての役割を担当する。
【００５７】
次に、前記第２のキャッピング層３３上に金属触媒１４の層を形成する。
【００５８】
図３Ｃを参照すれば、前記第１のキャッピング層は、ライン形態にパターニングされていることが分かる。図３Ｃは、図３Ｂの斜視図である。
【００５９】
前記第１のキャッピング層がライン形態にパターニングされることよって、前記金属触媒は、後述する拡散により非晶質シリコン層にライン形態のシードを形成できる。前記第１のキャッピング層パターン３２間の間隔(Ｄ)は、１〜５０μｍであることが前記金属触媒１４の低濃度制御及びライン形態のシード形成のために望ましい。前記ライン形態の第１のキャッピング層パターン３２上に前記第２のキャッピング層３３が形成されている。
【００６０】
図３Ｄを参照すれば、前記金属触媒１４を拡散させる。前記拡散は、２００〜７００℃で１時間の間に熱処理により実行でき、前記金属触媒１４は、熱処理により前記第２のキャッピング層３３をパスして前記非晶質シリコン層１１に拡散される。拡散された前記金属触媒１４は、前記非晶質シリコン層１１にシード１５を形成する。前記第１のキャッピング層パターン３２により拡散されなかった金属触媒は、前記第２のキャッピング層３３に残るようになる。
【００６１】
上述のことの以外には本発明の第１の実施形態による薄膜トランジスターの製造方法と同一である。
【００６２】
図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の第３の実施形態による薄膜トランジスターの製造方法を説明するための工程順序図である。
【００６３】
図４Ａを参照すれば、非晶質シリコン層１１が形成された基板１０上にキャッピング層４２を形成した後に、シードがライン形態に形成されるように前記キャッピング層４２に凹部を形成する。
【００６４】
次に、前記キャッピング層４２上に金属触媒１４層を形成する。前記キャッピング層４２は、シリコン窒化膜又はシリコン酸化膜から形成でき、前記凹部が形成された部分は、その厚さが薄くて前記金属触媒１４の拡散が可能である。本発明の第１及び第２の実施形態とは異なり発明の第３の実施形態では、一つのキャっピング層だけを形成する。
【００６５】
図４Ｂを参照すれば、前記キャッピング層４２にライン形態の凹部が形成されていることが分かる。図４Ｂは、図４Ａの斜視図である。
【００６６】
前記キャッピング層４２にライン形態の凹部が形成されることによって、前記金属触媒１４は、拡散により非晶質シリコン層にライン形態のシードを形成できる。
【００６７】
前記キャッピング層４２に形成された凹部の幅(Ｅ)は、１〜５０μｍであることが前記金属触媒１４の低濃度制御及びライン形態のシード形成のために望ましい。
【００６８】
上述のことの以外には、本発明の第１の実施形態による薄膜トランジスターの製造方法と同一である。
【００６９】
以上、添付の図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１Ａ】本発明の第１の実施形態による薄膜トランジスターの製造方法を説明するための工程順序図である。
【図１Ｂ】本発明の第１の実施形態による薄膜トランジスターの製造方法を説明するための工程順序図である。
【図１Ｃ】本発明の第１の実施形態による薄膜トランジスターの製造方法を説明するための工程順序図である。
【図１Ｄ】本発明の第１の実施形態による薄膜トランジスターの製造方法を説明するための工程順序図である。
【図１Ｅ】本発明の第１の実施形態による薄膜トランジスターの製造方法を説明するための工程順序図である。
【図１Ｆ】本発明の第１の実施形態による薄膜トランジスターの製造方法を説明するための工程順序図である。
【図２】成長が完了された結晶粒のＳＥＭ写真である。
【図３Ａ】本発明の第２の実施形態による薄膜トランジスターの製造方法を説明するための工程順序図である。
【図３Ｂ】本発明の第２の実施形態による薄膜トランジスターの製造方法を説明するための工程順序図である。
【図３Ｃ】本発明の第２の実施形態による薄膜トランジスターの製造方法を説明するための工程順序図である。
【図３Ｄ】本発明の第２の実施形態による薄膜トランジスターの製造方法を説明するための工程順序図である。
【図４Ａ】本発明の第３の実施形態による薄膜トランジスターの製造方法を説明する工程順序図である。
【図４Ｂ】本発明の第３の実施形態による薄膜トランジスターの製造方法を説明する工程順序図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０  基板
１１  非晶質シリコン層
１２  第１のキャッピング層
１３  第２のキャッピング層パターン
１４  金属触媒
１５  シード
１６  半導体層パターン
１８  ゲート絶縁膜
１９  ゲート電極
３２  第１のキャッピング層パターン
３３  第２のキャッピング層
４２  キャッピング層
Ａ  ライン形態シード内のシード間の距離
Ｂ  ライン形態シード間の距離
Ｃ  第２のキャッピング層パターン間の間隔
Ｄ  第１のキャッピング層パターン間の間隔
Ｅ  キャッピング層に形成された凹部の幅
【図１Ａ】
2006024881.tif 000003
【図１Ｂ】
2006024881.tif 000004
【図１Ｃ】
2006024881.tif 000005
【図１Ｄ】
2006024881.tif 000006
【図１Ｅ】
2006024881.tif 000007
【図１Ｆ】
2006024881.tif 000008
【図２】
2006024881.tif 000009
【図３Ａ】
2006024881.tif 000010
【図３Ｂ】
2006024881.tif 000011
【図３Ｃ】
2006024881.tif 000012
【図３Ｄ】
2006024881.tif 000013
【図４Ａ】
2006024881.tif 000014
【図４Ｂ】
2006024881.tif 000015