專利名稱：一種薄膜晶體管的制造方法及用該方法制造的晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低溫多晶硅薄膜晶體管制造領(lǐng)域，特別是涉及一種具有輕摻雜漏極的 薄膜晶體管的制造方法及用該方法制造的晶體管。
背景技術(shù)：
低溫多晶硅薄膜晶體管(LTPS TFT)相比傳統(tǒng)的非晶硅(a _Si)薄膜晶體管具有 更高的電子遷移率，響應(yīng)速度快，圖像數(shù)據(jù)寫入時間短，易于實現(xiàn)大面積的視頻顯示。另外， 多晶硅還具有光敏性差；工作穩(wěn)定；透明性好；工藝上可實現(xiàn)自對準(zhǔn)；周邊驅(qū)動電路與顯示 區(qū)可以實現(xiàn)集成一體化等特點，解決了 a-Si TFT技術(shù)中引線過多、難以自動檢測等一系列 問題，使得多晶硅TFT在平板顯示中的應(yīng)用中展現(xiàn)出了誘人的前景。因此，多晶硅TFT己成 為目前國際上顯示領(lǐng)域研究的焦點。低溫多晶硅薄膜晶體管雖然具有較高的電子遷移率(比非晶硅高約2-3個數(shù)量 級)，但是，位于漏極區(qū)域的強(qiáng)電場，通常會造成較高的漏電流。為了抑制漏極區(qū)電場的大 小，現(xiàn)有技術(shù)提出了輕摻雜漏極(LDD)結(jié)構(gòu)、偏置柵極結(jié)構(gòu)以及多柵極結(jié)構(gòu)。其中，輕摻雜 漏極(LDD)技術(shù)為半導(dǎo)體界普遍采用以降低薄膜晶體管漏電流。以現(xiàn)有技術(shù)制作包含輕摻雜漏極的薄膜晶體管時，通常是先利用較低的劑量進(jìn)行 離子注入，在柵極兩側(cè)的多晶硅島內(nèi)形成輕摻雜漏極，然后再利用圖案化的光刻膠蓋住靠 近柵極的輕摻雜漏極，實施重?fù)诫s形成源漏極。這種低溫多晶硅薄膜晶體管工藝需要兩次 光刻工藝，工藝步驟復(fù)雜，增加了制造時間和成本，且容易產(chǎn)生對位偏差而影響薄膜晶體管 的電學(xué)性質(zhì)。以現(xiàn)有另一技術(shù)制作包含輕摻雜漏極的薄膜晶體管時，如圖1所示，該方法先以 柵極5為掩膜進(jìn)行輕摻雜工藝，在多晶硅層中形成有源溝道3和輕摻雜區(qū)7 ；然后在柵極5 兩側(cè)形成側(cè)壁500，覆蓋部分輕摻雜7，再以柵極和側(cè)壁作為掩膜進(jìn)行重?fù)诫s形成重?fù)诫s的 源漏極區(qū)6。這種方法可以解決輕摻雜漏極區(qū)的對稱，但工藝復(fù)雜，需要兩次離子注入。以現(xiàn)有另一技術(shù)制作包含輕摻雜漏極的薄膜晶體管時，如圖2所示，該方法先以 柵極5為掩膜進(jìn)行輕摻雜工藝，在多晶硅層中形成有源溝道3和輕摻雜區(qū)7 ；然后進(jìn)行柵極 金屬氧化，在柵極5上形成柵極氧化層400，覆蓋部分輕摻雜7，再以柵極氧化層掩膜進(jìn)行重 摻雜形成重?fù)诫s的源漏極區(qū)6。這種方法也可以解決輕摻雜漏極區(qū)的對稱，但工藝復(fù)雜，仍 然需要兩次離子注入。以現(xiàn)有另一技術(shù)制作包含輕摻雜漏極的薄膜晶體管時，如圖3所示，該方法在柵 極金屬層上形成光刻膠圖形600，以濕法過刻蝕工藝形成柵極5，并以光刻膠圖形為掩膜進(jìn) 行重?fù)诫s工藝形成重?fù)诫s的源漏極區(qū)6 ；然后去掉光刻膠以柵極為掩膜形成輕摻雜漏極區(qū) 7。這種方法也可以解決輕摻雜漏極區(qū)的對稱，但工藝復(fù)雜，仍然需要兩次離子注入?，F(xiàn)有制作包含輕摻雜漏極的薄膜晶體管的技術(shù)，需要用高劑量注入來形成源漏 極，低劑量注入來形成輕摻雜漏極，兩次離子注入使薄膜晶體管的生產(chǎn)過程變得復(fù)雜、生產(chǎn) 成本過高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是彌補上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低溫多晶硅 薄膜晶體管的制造方法，采用一次離子注入形成重?fù)诫s源漏極和輕摻雜漏極，簡化了生產(chǎn) 工藝；本發(fā)明還提供了一種具有輕摻雜漏極的薄膜晶體管。本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下的技術(shù)方案予以解決一種薄膜晶體管的制造方法，包括如下步驟A、在基板上依次形成表面覆蓋層、多 晶硅島有源層、柵絕緣層、柵極導(dǎo)電層和輔助層；B、利用光刻膠作保護(hù)，對輔助層進(jìn)行光刻 形成LDD形成層，然后采用濕法過刻蝕柵極導(dǎo)電層形成柵極，并使柵極的寬度小于光刻膠 圖形的寬度，之后去除光刻膠；C、以垂直于基板的方向作為離子入射方向，對多晶硅島有源 層進(jìn)行N型摻雜劑離子注入，在多晶硅島有源層上形成輕摻雜漏極區(qū)、重?fù)诫s源極、重?fù)诫s 漏極和溝道；D、在柵絕緣層上形成層間絕緣層，并于層間絕緣層與柵絕緣層中對應(yīng)位置形 成源極接觸窗口和漏極接觸窗口以露出所述源極和漏極，之后，在層間絕緣層上形成導(dǎo)電 層，所述導(dǎo)電層分別通過所述源極接觸窗口和漏極接觸窗口與源極和漏極電氣連接。實踐中，上述步驟B與步驟C之間還可以包括步驟E 采用離子刻蝕的方法將LDD 形成層及LDD形成層覆蓋區(qū)域外的部分柵絕緣層刻除；或者步驟F 采用離子刻蝕的方法將 LDD形成層及LDD形成層覆蓋區(qū)域外的全部柵絕緣層刻除。優(yōu)選的，上述各方案中所述的輔助層與所述的柵絕緣層采用同樣的薄膜材料和同 樣的制作工藝制成，且所述輔助層的厚度不大于柵絕緣層的厚度。優(yōu)選的，上述各方案中所述的輔助層的厚度介于50A-6000A之間。優(yōu)選的，上述各方案中所述光刻膠圖形的寬度比所述柵極的寬度大0.2-2 ym本發(fā)明還提供一種晶體管，其特征是所述晶體管的制造方法為前述的各制造方法 中的一種。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對比的有益效果是由于在制造過程中采用了 LDD形成層，利 用LDD形成層在制造工序中的遮擋作用，本發(fā)明的方法僅需一次離子注入便可在多晶硅島 有源層上同時形成輕摻雜漏極和重?fù)诫s源極及重?fù)诫s漏極，簡化了制造工序，減低了制造 成本。采用本方法制造的具有輕摻雜漏極的薄膜晶體管，具有電極面積小，數(shù)值孔徑大的優(yōu)
點o


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中具有輕摻雜漏極的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中另一具有輕摻雜漏極的薄膜晶體管離子注入示意圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)中又一具有輕摻雜漏極的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4A到4D是用剖面表示的本發(fā)明實施例一的薄膜晶體管制造流程剖面示意圖；圖5A到5B是用剖面表示的本發(fā)明實施例二的薄膜晶體管制造流程示意圖；圖6A到6B是用剖面表示的本發(fā)明實施例三的薄膜晶體管制造流程示意圖。主要圖標(biāo)說明1 基板；2 表面覆蓋層；3 溝道；300 多晶硅島有源層；4 柵絕緣層；400 柵極 氧化層；410 注入離子；5 柵極；500 —種形成LDD區(qū)的側(cè)壁；510 柵極導(dǎo)電層；6a，6b 重?fù)诫s的源極和漏極區(qū)域；600 —種形成LDD區(qū)的犧牲層；7a，7b 輕摻雜漏極區(qū)域；8a，8b 源漏極導(dǎo)電層；9 :LDD形成層；910 輔助層；10 層間絕緣層；110 源漏極接觸窗口
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
并對照附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。實施例1 參考圖4A至圖4D，本實施例的薄膜晶體管的制造方法包括下列步驟(1)參考圖4A，在玻璃襯底、石英或其它基板1上通過PECVD法連續(xù)沉積表面覆蓋 層2和本征a-Si層(本征a-Si層是多晶硅島有源層300的原始狀態(tài)，圖中只示出了多晶硅 島有源層300，而未示出本征a-Si層)，其中表面覆蓋層2可以防止襯底雜質(zhì)如金屬離子擴(kuò) 散并滲透到硅有源層，可由單層氮化硅(SiNx)、氧化硅(Si02)制成或具有雙層結(jié)構(gòu)，優(yōu)化的 表面覆蓋層2采用3000 A厚的二氧化硅。a-Si層的厚度為100A-1000 A，優(yōu)化的為500 A(2) a-Si 層去氫(3)a-Si膜在低溫下晶化成poly-Si薄膜，可以采用準(zhǔn)分子激光退火(ELA)、連續(xù) 橫向晶化(SLS)或金屬誘導(dǎo)晶化(MIC)等工藝技術(shù)。(4)為了調(diào)整多晶硅的電性能，采用離子注入工藝進(jìn)行溝道輕摻雜，以對薄膜晶體 管的閾值電壓進(jìn)行調(diào)整。(5)形成多晶硅層后，在多晶硅層上形成光刻膠圖案并干法刻蝕多晶硅層形成多 晶硅島有源層300。(6)參考圖4B，形成薄膜晶體管有源層300后，在有源層300上連續(xù)形成柵絕緣層 4和柵極導(dǎo)電層510，覆蓋在多晶硅島300上。柵極絕緣層4采用PECVD制得，可由氮化硅 (SiNx)、氧化硅(Si02)或氮氧化硅制成，一種優(yōu)化的結(jié)構(gòu)采用3000 A厚的氮化硅。在柵極 絕緣層上采用濺射法沉積柵極導(dǎo)電層510，柵極導(dǎo)電層可以是鉻或其它金屬如鉬、鉭、鎢等 構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu)或者以這些金屬構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)。以鉻為柵極材料時，柵極導(dǎo)電層厚度在 1000A-8000A之間，較佳厚度為2000A。(7)參考圖4B，之后在柵極導(dǎo)電層上510形成輔助層910，其中輔助層與柵絕緣層 采用同樣的薄膜材料，同樣的制作工藝。輔助層910的厚度決定了輕摻雜區(qū)域的摻雜劑量， 其厚度介于50A-6000A之間。一個較佳的實例采用氮化硅作為柵絕緣層，這時輔助層也是 氮化硅，形成氮化硅的方式是采用PECVD工藝，反應(yīng)氣體是SiH4/NH3，優(yōu)化的輔助層910厚 度為500A(8)參考圖4C，輔助層910用光刻膠作保護(hù)進(jìn)行光刻形成LDD形成層9 (LDD形成 層9的寬度等于光刻膠圖形的寬度)，之后不去光刻膠，直接以光刻膠和LDD形成層9作為 保護(hù)刻蝕柵極，采用濕法過刻蝕柵極導(dǎo)電層510形成柵極5，由于濕法刻蝕有一定的側(cè)向腐 蝕，因此正常的刻蝕完成后，適當(dāng)?shù)匮娱L刻蝕時間可以控制側(cè)向腐蝕的尺寸，使柵極的寬度 小于光刻膠圖形的寬度，優(yōu)化的光刻膠圖形的寬度比與柵極的寬度大0. 2-2 ym，這里采用 過刻蝕形成光刻膠圖形的寬度與柵極的寬度差，這個差就是LDD的長度。所述多晶硅島有 源層300受LDD形成層9遮擋而不受柵極5遮擋的區(qū)域即是欲輕摻雜的區(qū)域。之后再去掉 光刻膠。(9)參考圖4C，直接以LDD形成層9為掩膜，采用一次離子注入n型摻雜劑，在LDD形成層9遮擋而柵極5不遮擋的多晶硅島有源層300區(qū)域形成輕摻雜漏極區(qū)域7a、7b，在多 晶硅島有源層300的其余不受LDD形成層9遮擋的區(qū)域形成重?fù)诫s的源極和漏極區(qū)域(因 源漏極是對稱的，所以統(tǒng)稱為源漏極而沒有明確區(qū)分)，輕摻雜漏極區(qū)域7a、7b間的是溝道 3。因重?fù)诫s源極和漏極的邊沿與LDD形成層9的邊緣對應(yīng)，因此本發(fā)明無須使用另外的光 刻工序來形成輕摻雜漏極區(qū)域。η型摻雜劑是磷，磷離子的摻雜劑量介于1 X IO14-I X IO18/ cm2,優(yōu)化的摻雜濃度為6X 1015/cm2。離子注入能量介于10_300KeV，優(yōu)化的注入能量為 150KeVo(13)參考圖4D，在柵絕緣層4上形成層間絕緣層10，并于層間絕緣層與柵絕緣層 中形成源極接觸窗口與漏極接觸窗口 110以露出源漏極區(qū)域6。之后，在層間絕緣層10上 形成源漏極導(dǎo)電層8，且源漏極導(dǎo)電層8分別通過源漏極接觸窗口 110而與源漏極區(qū)6電氣 連接。實施例2 按照實施例一的方法在柵極導(dǎo)電層510上形成輔助層910，其中輔助層910與柵絕 緣層4采用同樣的薄膜材料和同樣的制作工藝。輔助層910的厚度決定了輕摻雜區(qū)域的摻 雜劑量，其厚度介于50A-6000A之間。一個較佳的實例采用氮化硅作為柵絕緣層，這時輔助 層也是氮化硅，形成氮化硅的方式是采用PECVD工藝，反應(yīng)氣體是SiH4/NH3，優(yōu)化的輔助層 厚度為1000A。按照實施例一的方法形成LDD形成層9后，不去除光刻膠，采用濕法過刻蝕柵極導(dǎo) 電層510形成柵極5，柵極寬度小于光刻膠圖形寬度，優(yōu)化的光刻膠圖形的寬度比與柵極的 寬度大0. 2-2 μ m,此時所述多晶硅島有源層300受LDD形成層9遮擋而不受柵極5遮擋的區(qū) 域即是欲輕摻雜的區(qū)域。之后再去掉光刻膠。不用掩膜，以各向異性反應(yīng)離子刻蝕(RIE)去 掉LDD形成層9，并刻蝕柵絕緣層4。如圖5A所示，優(yōu)選實例是LDD形成層9厚度為ΙΟΟΟΑ， 柵絕緣層的刻蝕量為ΙΟΟΟΑ，LDD形成層9遮擋的部分與RIE刻蝕的部分形成厚度差，直接 采用一次離子注入η型摻雜劑。因LDD形成層9的寬度寬于柵極5的寬度，所以LDD形成 層9不僅遮擋柵極5，還部分遮擋硅島300，從而，在摻雜時在原來LDD形成層遮擋而柵極不 遮擋的區(qū)域形成輕摻雜漏極區(qū)域7a、7b，在硅島的其余不受LDD形成層遮擋的區(qū)域形成重 摻雜的源極和漏極區(qū)域，輕摻雜漏極區(qū)域7a、7b間的是溝道3。因重?fù)诫s源極和漏極的邊沿 與LDD形成層9的邊緣對應(yīng)，因此本發(fā)明無須使用另外的光刻工序來形成輕摻雜漏極區(qū)域。η型摻雜劑是磷，磷離子的摻雜濃度介于1 X IO14-I X IO1Vcm2,優(yōu)化的摻雜濃度為6 X IO15/ cm2。離子注入能量介于10-300KeV，優(yōu)化的注入能量為80KeV，與實施例一相比，離子注入 能量已相應(yīng)降低。參考圖5B，在柵絕緣層4上形成層間絕緣層10，并于層間絕緣層與柵絕緣層中形 成源極接觸窗口與漏極接觸窗口 110以露出源漏極區(qū)域6。之后，在層間絕緣層10上形成 源漏極導(dǎo)電層8，且源漏極導(dǎo)電層8分別通過源漏極接觸窗口 110而與源漏極區(qū)6電氣連 接。與實施例一相比，用于形成漏極和源電極的絕緣膜接觸孔內(nèi)的錐形面積可以減小，這樣 各電極的面積也可以減小。相應(yīng)地，數(shù)值孔徑可以增加。實施例3又一實施例的薄膜晶體管的制造方法包括下列步驟。按照實施例一的方法在柵極導(dǎo)電層510上形成輔助層910，其中輔助層910與柵絕緣4層采用同樣的薄膜材料和同樣的制作工藝。輔助層910的厚度決定了輕摻雜區(qū)域的摻 雜劑量，其厚度介于50A-6000A之間。一個較佳的實例采用氮化硅作為柵絕緣層，這時輔助 層也是氮化硅，形成氮化硅的方式是采用PECVD工藝，反應(yīng)氣體是SiH4/NH3，優(yōu)化的輔助層 厚度與柵絕緣層厚度一致，均為3000A。按照實施例一的方法形成LDD形成層9后，不去除光刻膠，采用濕法過刻蝕柵極導(dǎo) 電層510形成柵極5，柵極寬度小于光刻膠圖形寬度，優(yōu)化的光刻膠圖形的寬度比與柵極的 寬度大0. 2-2 μ m,此時所述多晶硅島有源層300受LDD形成層9遮擋而不受柵極5遮擋的區(qū) 域即是欲輕摻雜的區(qū)域。之后再去掉光刻膠。不用掩膜，以各向異性反應(yīng)離子刻蝕(RIE)去 掉LDD形成層9，并刻蝕柵絕緣層4。如圖6A所示，優(yōu)選實例是LDD形成層9厚度為3000A， 柵絕緣層的刻蝕量為3000A，LDD形成層9刻蝕完后，LDD形成層9未遮擋的柵絕緣層4也全 部刻蝕完，露出部分硅島，直接采用一次離子注入η型摻雜劑，在原來LDD形成層9遮擋而 柵極不遮擋的多晶硅島有源層區(qū)域形成輕摻雜漏極區(qū)域7a、7b，多晶硅島有源層的其余不 受LDD形成層遮擋的區(qū)域由于沒有LDD形成層覆蓋，因而形成重?fù)诫s的源極和漏極區(qū)域。因 重?fù)诫s的源極和漏極的邊沿與LDD形成層9的邊緣對應(yīng)，因此本發(fā)明無須使用另外的光刻 工序來形成輕摻雜漏極區(qū)域。η型摻雜劑是磷，磷離子的摻雜濃度介于1 X IO14-I X IO1Vcm2, 優(yōu)化的摻雜濃度為6Χ 1014/cm2。離子注入能量介于10-300KeV，優(yōu)化的注入能量為30KeV， 與實施例二相比，離子注入能量大大降低。參考圖6B，在基板1上形成層間絕緣層10，并于層間絕緣層中形成源極接觸窗口 與漏極接觸窗口 110以露出源漏極區(qū)域6。之后，在層間絕緣層10上形成源漏極導(dǎo)電層8， 且源漏極導(dǎo)電層8分別通過源漏極接觸窗口 110而與源漏極區(qū)6電氣連接。與實施例二相 比，用于形成漏極和源電極的絕緣膜接觸孔內(nèi)的錐形面積更小，數(shù)值孔徑也可以進(jìn)一步增 加。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下做出若干替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為 屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種薄膜晶體管的制造方法，依次包括以下步驟A、在基板上依次形成表面覆蓋層、多晶硅島有源層、柵絕緣層、柵極導(dǎo)電層和輔助層；B、利用光刻膠作保護(hù)，對輔助層進(jìn)行光刻形成LDD形成層，然后采用濕法過刻蝕柵極導(dǎo)電層形成柵極，并使柵極的寬度小于光刻膠圖形的寬度，之后去除光刻膠；C、以垂直于基板的方向作為離子入射方向，對多晶硅島有源層進(jìn)行N型摻雜劑離子注入，在多晶硅島有源層上形成輕摻雜漏極區(qū)、重?fù)诫s源極、重?fù)诫s漏極和溝道；D、在柵絕緣層上形成層間絕緣層，并于層間絕緣層與柵絕緣層中對應(yīng)位置形成源極接觸窗口和漏極接觸窗口以露出所述源極和漏極，之后，在層間絕緣層上形成導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層分別通過所述源極接觸窗口和漏極接觸窗口與源極和漏極電氣連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于在所述步驟B與所述 步驟C之間還包括步驟E 采用離子刻蝕的方法將LDD形成層及LDD形成層覆蓋區(qū)域外的 部分柵絕緣層刻除。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于在所述步驟B與所述 步驟C之間還包括步驟F 采用離子刻蝕的方法將LDD形成層及LDD形成層覆蓋區(qū)域外的 全部柵絕緣層刻除。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于所述輔助層與 所述柵絕緣層采用同樣的薄膜材料和同樣的制作工藝制成，且所述輔助層的厚度不大于柵 絕緣層的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的具有輕摻雜漏極的薄膜晶體管的制造方法，其特征在 于所述輔助層的厚度介于50A-6000A之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的具有輕摻雜漏極的薄膜晶體管的制造方法，其特征在 于所述光刻膠圖形的寬度比所述柵極的寬度大0. 2-2 μ m。
7.一種具有輕摻雜漏極的薄膜晶體管，其特征在于其制造方法為權(quán)1至權(quán)6所述制 造方法中的任意一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種薄膜晶體管的制造方法及用該方法制造的晶體管，該方法的特征在于在基板上依次形成表面覆蓋層、多晶硅島有源層、柵絕緣層、柵極導(dǎo)電層和輔助層，對輔助層進(jìn)行光刻形成LDD形成層，并利用LDD形成層的作用，僅進(jìn)行一次摻雜離子注入便在多晶硅島有源層上形成輕摻雜漏極區(qū)、重?fù)诫s源極、重?fù)诫s漏極和溝道，本發(fā)明的方法僅需一次離子注入，簡化了制造工序，減低了制造成本；采用本方法制造的具有輕摻雜漏極的薄膜晶體管，具有電極面積小，數(shù)值孔徑大的優(yōu)點。
文檔編號H01L21/336GK101840865SQ20101016938
公開日2010年9月22日 申請日期2010年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月12日
發(fā)明者劉萍 申請人:深圳丹邦投資集團(tuán)有限公司