專利名稱：薄膜晶體管的制造方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種主動元件的制造方法，且特別是有關于一種薄膜晶體管 的制造方法。
背景技術：
隨著科技日新月異，技術的日漸成熟，液晶顯示器(Liquid Crystal Display, LCD)已廣泛的被應用在日常生活中，而薄膜晶體管(Thin Film Transistor, TFT) 是應用液晶顯示器中的驅動元件。晶體管(Transistor)的通道材料分為兩種， 一種 為非晶娃材料(amorphous silicon, a—Si)， ——禾中為多晶娃材料(poly—silicon, p-Si)。 一般來說，非晶硅薄膜晶體管具有較低的漏電流(leakage current),但是 其電子遷移率(electron mobility)卻較低，其不超過1 cm2/Vsec，不敷目前高 速元件應用的需求。然而，多晶硅薄膜晶體管相較于非晶硅薄膜晶體管而言，具有 較高的電子遷移率(約比非晶硅高2 3個數(shù)量級)，卻有較高的漏電流，以致于 無法應用于大尺寸的液晶顯示器。因此，為了有效改善多晶硅薄膜晶體管偏高的漏 電流， 一般便于薄膜晶體管的柵極兩側以淺摻雜漏極的結構來降低漏電流。
圖1A至圖1D繪示一種傳統(tǒng)的薄膜晶體管的制造方法的示意圖。請參考圖1A， 此傳統(tǒng)的薄膜晶體管的制造方法包括下列步驟，于基板110上形成一多晶硅島狀物 (poly-silicon island) 120。
請參考圖1B，形成一圖案化光阻層125，然后，以圖案化光阻層125為掩膜 進行一離子植入工藝(ion implantation process) SllO，以于圖案化光阻層125 兩側下方的多晶硅島狀物120內形成一源極/漏極121。然后，移除圖案化光阻層 125。
請參考圖1C，形成一柵絕緣層130于基板上110，并覆蓋住多晶硅島狀物120; 接著，形成一柵極140于基板110上。然后，以柵極140為掩膜，進行一淺摻雜離 子植入工藝(lightly doped drain ion implantation process) S120， 以于柵極140兩側之下方之多晶硅島狀物120內形成一淺慘雜漏極區(qū)123，而位于柵極層140 正下方的多晶硅島狀物120即是一通道區(qū)127。
請參考圖1D，于基板110上分別形成一圖案化介電層150，并移除部份柵絕 緣層130，以暴露出部分源極/漏極121。然后，在圖案化介電層150上形成圖案化 導體層160，而圖案化導體層160與源極/漏極121電性連接。至此，大致上完成 傳統(tǒng)的薄膜晶體管的工藝。
但值得一提的是，為了形成漏極/源極121與淺摻雜漏極區(qū)123，此傳統(tǒng)的制 造方法必須分別以圖案化光阻層125與柵極140來做為離子植入的掩膜。換言之， 就是需要兩道光掩膜才能完成漏極/源極121與淺摻雜漏極區(qū)123的制作。因此， 為了減少光掩膜數(shù)，發(fā)展出另一種傳統(tǒng)的薄膜晶體管的制造方法。
圖2A至圖2E所繪示的為另一種傳統(tǒng)薄膜晶體管的制造方法的示意圖。請參 考圖2A，此傳統(tǒng)的薄膜晶體管的制造方法包括下列步驟。于一基板上210依序形 成一多晶硅島狀物220、 一柵絕緣層230與一柵極層240a。接著，形成一圖案化光 阻層250于柵極層240a之上，其中圖案化光阻層250具有一頂部光阻層結構250a 與一基部光阻層結構250b，且頂部光阻層結構250a與基部光阻層結構250b連接。
請參考圖2B，進行離子植入工藝S210，以于在柵極層240a兩側下方的多晶 硅島狀物220內形成漏極/源極221。
請參考圖2C，以等離子灰化或其他非等向性蝕刻的方式剝除部分厚度的基部 光阻層結構250b，以暴露出部分柵極層240a。然后，移除部分柵極層240a，以形 成柵極240b。
請參考圖2D，進行淺摻雜離子植入工藝S220，以于柵極層240b兩側下方的 多晶硅島狀物220內形成淺摻雜漏極區(qū)223，而位于柵極層240b正下方的多晶硅 島狀物220即是一通道區(qū)127。然后，移除剩余的基部光阻層結構250b。
請參考圖2E，于基板210上分別形成一圖案化介電層260，并移除部份柵絕 緣層230，以暴露出部分源極/漏極221。然后，在圖案化介電層260上形成圖案化 導體層270，而圖案化導體層270與源極/漏極電性221連接。
值得注意的是，此種制造方法雖然可以減少一道光掩膜，卻需要增加等離子 灰化或其他非等向性蝕刻工藝來剝除部份圖案化光阻層250(亦即基部光阻層結構 250b)，并增加柵極二次蝕刻的工藝，其對于整體制造的程序并未減少。
發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種薄膜晶體管的制造方法，以減少所使用的光掩膜數(shù)。
本發(fā)明提出一種薄膜晶體管的制作方法，其步驟包括。在基板上形成多晶硅 島狀物。接著，依序形成柵絕緣層與導體層于基板上，并覆蓋住多晶硅島狀物。之 后，形成圖案化光阻層于導體層上，并通過圖案化光阻層對于導體層進行一過蝕刻 工藝，以形成柵極，其中柵極的寬度小于圖案化光阻層的寬度。接著，進行離子植 入工藝，以于圖案化光阻層兩側下方的多晶硅島狀物內形成一源極/漏極，而柵極 正下方的多晶硅島狀物為一通道區(qū)。其后，移除圖案化光阻層，并進行一淺摻雜離 子植入工藝，以于柵極兩側下方的多晶硅島狀物內形成淺摻雜漏極區(qū)，其中淺摻雜 漏極區(qū)位于源極/漏極與通道區(qū)之間。之后，形成介電層于柵絕緣層上，以覆蓋柵 極。移除部分介電層與柵絕緣層，以暴露出部分源極/漏極，并形成圖案化介電層 與圖案化柵絕緣層。形成一源極/漏極導體層于圖案化介電層上，其中源極/漏極導 體層分別與源極/漏極電性連接。
依據本發(fā)明的一實施例，上述源極/漏極的離子植入工藝所植入的離子的摻雜
濃度可以是介于5E14至1E16 ions/cn^之間。
依據本發(fā)明一實施例，上述淺摻雜離子植入工藝所植入的離子的摻雜濃度可 以是介于1E13至1E14 ions/cm2之間。
依據本發(fā)明一實施例，上述在形成多晶硅島狀物之前，還可以先于基板上形 成一緩沖層。
依據本發(fā)明一實施例，上述圖案化光阻層的邊緣與柵極的邊緣可以相距1.5 至2微米。
依據本發(fā)明之一實施例，上述柵極的材質可以包括銅(Cu)、鋁(A1)、鎢(W)、 鉻(Cr)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、硅化鎢(WSi2)、硅化鈦(TiSi2)、硅化鉭(TaSi2)、 硅化鉬(MoSi2)或硅化鈷(CoSi2)。
基于以上所述，本發(fā)明利用過蝕刻的方式，以使得形成柵極所需的圖案化光 阻層大于柵極，并以圖案化光阻層與柵極為掩膜分別進行離子植入工藝，以形成源 極/漏極與淺摻雜漏極區(qū)，藉此可減少薄膜晶體管的工藝光掩膜數(shù)目，并降低工藝成本與時間。
為讓本發(fā)明的上述與其目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施 例，并配合附圖作詳細說明如下。
圖1A至圖1D繪示傳統(tǒng)的薄膜晶體管的制造方法的示意圖。
圖2A至圖2E繪示另一傳統(tǒng)的薄膜晶體管的制造方法的示意圖。
圖3A是圖3F本發(fā)明實施例中的一種薄膜晶體管的制作方法的示意圖。
具體實施例方式
圖3A至3F繪示為本發(fā)明實施例的一種薄膜晶體管的制作方法的示意圖。請 參考圖3A，本實施例的薄膜晶體管的制造方法包括下列步驟。首先，于基板310 上形成一多晶硅島狀物320。更詳細而言，形成多晶硅島狀物320的步驟例如是先 在基板310上形成一非晶硅層(未繪示)，而形成非晶硅層的方式例如是化學氣相 沉積(chemical vapor deposition, CVD)工藝或等離子加強化學氣相沉積(plasma enhanced CVD, PECVD)工藝。接著，對于此非晶硅層進行激光退火(laser annealing) 工藝，以使非晶硅層轉變成多晶硅層。然后，對于此多晶硅層進行微影 (photolithography)工藝與蝕刻(etching)工藝，以在基板310上形成多晶硅島狀 物320。
此外，在形成多晶硅島狀物320之前，還可以先于基板上形成一緩沖層311， 以減少基板310內的金屬離子擴散至多晶硅島狀物320內。而形成緩沖層311的方 式可以是低壓化學氣相沉積(lowpressure CVD, LPCVD)工藝或是PECVD工藝。 更詳細而言，緩沖層311例如是單層氧化硅或是氧化硅/氮化硅之雙層結構。
請參考圖3B，在基板上形成一柵絕緣層330，并覆蓋住多晶硅島狀物320。 更詳細而言，柵絕緣層330形成的方式可以是采用PECVD工藝。接著，在柵絕緣 層330之上形成一導體層340于基板上。更詳細而言，導體層340形成的方式可以 是先在柵絕緣層330上以物理氣相沉積(physical vapor deposition)工藝或是濺鍍 (sputtering)工藝形成一柵極材料層，而柵極材料層的材質可以是銅(Cu)、鋁(A1)、 鎢(W)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、硅化鎢(WSb)、硅化鈦(TiSi2)、硅化鉭(TaSi2)、硅化鉬(MoSi2)或硅化鈷(CoSi2)。然后，于導體層340上形成一圖案化光阻層410。
請參考圖3C，通過濕蝕刻的方式進行過蝕刻，以形成柵極341，并使得柵極 341的寬度小于圖案化光阻層410的寬度。更詳細而言，圖案化光阻層410的邊緣 與柵極341的邊緣可以相距1.5至2微米，如圖3C所示之d。
請參考圖3D，以圖案化光阻層410為掩膜進行離子植入S310工藝，以于圖 案化光阻層410兩側下方的多晶硅島狀物320內形成一源極/漏極321。更詳細而言， 離子植入工藝S310所植入的離子可以是n型摻雜物，其中n型摻雜物可以是磷離 子，而所植入的離子的摻雜濃度可以是介于5E14至1E16 ions/cn^之間。
請參考圖3E，去除圖案化光阻層410后，以柵極341為掩膜進行淺摻雜離子 植入工藝S320,以于柵極341兩側的下方多晶硅島狀物320內形成淺摻雜漏極區(qū) 323，而柵極341正下方的多晶硅島狀物320即是一通道區(qū)325。更詳細而言，淺 摻雜離子植入工藝S320所植入的離子可以是n型摻雜物，其中n型摻雜物可以是 磷離子，所植入的離子的摻雜濃度可以是介于1E13至1E14 ions/cr^之間。
換言之，由于源極/漏極321是以圖案化光阻層410為掩膜進行離子植入工藝 所形成，因此，源極/漏極321的邊緣與圖案化光阻層410邊緣對齊。此外，淺摻 雜區(qū)323是以柵極341為掩膜進行淺摻雜離子植入工藝所形成，因此，淺摻雜區(qū) 323的邊緣與柵極341邊緣對齊。
請參考圖3F，于該柵絕緣層330上形成一介電層350，接著移除部份介電層 350與柵絕緣層330，以暴露出部分源極/漏極321。更詳細而言，移除部分介電層 350與柵絕緣層330的方法包括微影工藝與蝕刻工藝。然后，在介電層350上形成 源極/漏極導體層360，而源極/漏極導體層360與源極/漏極321電性連接。
此外，離子植入工藝中所摻雜的離子，依實際薄膜晶體管設計需求，可以是n 型或p型摻雜物，以形成n通道或是p通道金屬氧化物半導體。
綜上所述，本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法包括下列優(yōu)點
一、相較于傳統(tǒng)技術需要兩道光掩膜才能形成源極/漏極與淺慘雜漏極區(qū)，本 發(fā)明利用過蝕刻方式，使得柵極的圖案小于圖案化光阻層的圖案，并分別以圖案化 光阻層與柵極為掩膜進行離子植入工藝，以形成源極/漏極與淺摻雜漏極區(qū)。因此 相較于傳統(tǒng)技術，本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法僅需一道光掩膜，可以減少薄膜 晶體管的工藝光掩膜數(shù)目。
7二、 相較于傳統(tǒng)技術可能產生光掩膜間的對位誤差無法形成對稱的淺摻雜漏 極區(qū)，本發(fā)明采用柵極層的圖案化光阻為掩膜以及利用金屬濕式蝕刻具有均勻等向 性的優(yōu)點，對多晶硅島狀物進行離子植入工藝，因此通道區(qū)兩側的淺摻雜漏極區(qū)較 為對稱。
三、 相較于傳統(tǒng)技術需要在源極/漏極形成后，對圖案化光阻進行等離子灰化 或其他非等向性蝕刻以剝除部份光阻，且還需再進行移除部分柵極層后，才進行淺
摻雜離子植入以形成淺摻雜漏極區(qū)。本發(fā)明則是利用柵極層的圖案化光阻作為掩 膜，進行淺摻雜離子植入以形成淺摻雜漏極區(qū)。因此相較于傳統(tǒng)技術，本發(fā)明的薄 膜晶體管的制造方法，所需的工藝程序較少。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬 技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作些許更動與 潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當以權利要求所界定的為準。
權利要求
1. 一種薄膜晶體管的制造方法，包括形成一多晶硅島狀物于一基板上；形成一柵絕緣層于該基板上，并覆蓋住該多晶硅島狀物；形成一導體層于該柵絕緣層上；形成一圖案化光阻層于該導體層上；通過該圖案化光阻層對于該導體層進行一過蝕刻工藝，以形成一柵極，其中該柵極的寬度小于該圖案化光阻層的寬度；進行一離子植入工藝，以于該圖案化光阻層兩側下方的該多晶硅島狀物內形成一源極/漏極，而該柵極正下方的該多晶硅島狀物為一通道區(qū)；移除該圖案化光阻層；進行一淺摻雜離子植入工藝，以于該柵極兩側下方的該多晶硅島狀物內形成一淺摻雜漏極區(qū)，其中該淺摻雜漏極區(qū)位于該源極/漏極與該通道區(qū)之間；形成一介電層于該柵絕緣層上，以覆蓋該柵極；移除部分該介電層與該柵絕緣層，以暴露出部分該源極/漏極，并形成一圖案化介電層與一圖案化柵絕緣層；以及形成一源極/漏極導體層于該圖案化介電層上，其中該源極/漏極導體層分別與該源極/漏極電性連接。
2. 如權利要求1所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，該離子植入工藝 所植入的離子的摻雜濃度介于5E14至1E16 ions/cn^之間。
3. 如權利要求1所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，該淺摻雜離子植 入工藝所植入的離子的摻雜濃度介于1E13至1E14 ions/cr^之間。
4. 如權利要求1所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，在形成該多晶硅 島狀物之前，還包括在該基板上形成一緩沖層。
5. 如權利要求1所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，該圖案化光阻層 的邊緣與該柵極的邊緣相距1.5至2微米。
6. 如權利要求1所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，該柵極的材質包 括銅、鋁、鴿、鉻、鉬、鈦、鉭、硅化鎢、硅化鈦、硅化鉭、硅化鉬或硅化鈷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種薄膜晶體管的制造方法，包括先在一基板上依序形成一多晶硅島狀物、一柵絕緣層、與一導體層。通過覆蓋于上方的圖案化光阻層對該導體層進行一過蝕刻工藝，以形成一柵極，其中柵極的寬度小于圖案化光阻層的寬度。于圖案化光阻層移除前后分別進行離子植入工藝，以于柵極兩側下方的多晶硅島狀物內形成一源極/漏極與淺摻雜漏極區(qū)。淺摻雜漏極區(qū)位于源極/漏極與通道區(qū)之間。因此，制造薄膜晶體管所需的光掩膜數(shù)目可以減少。
文檔編號H01L21/02GK101436544SQ20071018876
公開日2009年5月20日 申請日期2007年11月16日 優(yōu)先權日2007年11月16日
發(fā)明者葉文鈞, 吳柄緯 申請人:中華映管股份有限公司