專利名稱：薄膜晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種薄膜晶體管技術(shù)，特別有關(guān)于一種具有自行對準(zhǔn)的間隔區(qū)域(self-aligned offset region)的多晶硅薄膜晶體管及其制造方法。
背景技術(shù)：
液晶顯示器(liquid crystal display，以下簡稱LCD)的薄膜晶體管(thin film transistor，TFT)是用來作為畫素的開關(guān)組件，一般可區(qū)分成非晶硅TFT與多晶硅TFT兩種型式。由于多晶硅TFT的載子遷移率較高、驅(qū)動(dòng)電路的積集度較佳、漏電流較小，故多晶硅TFT較常應(yīng)用在高操作速度的電路中。但是，對于當(dāng)作LCD的開關(guān)組件的多晶硅TFT而言，源極與汲極的電壓差會于鄰近汲極的空乏區(qū)內(nèi)發(fā)生明顯降低的情形，進(jìn)而于此空乏區(qū)內(nèi)產(chǎn)生一大的電場。因此，材料缺陷以及穿遂效應(yīng)所產(chǎn)生的能隙，極易使汲極區(qū)域內(nèi)的電子極與空乏區(qū)的電洞結(jié)合，則于多晶硅TFT的關(guān)閉狀態(tài)下易發(fā)生漏電流(leakage current)的問題，如此將會導(dǎo)致LCD損失電荷。為了解決上述問題，目前技術(shù)是于閘極與汲極之間制作一未摻雜的間隔區(qū)域(undoped offset region)，用來降低汲極接面處(drain junction)的電場，可以有效改善漏電流的現(xiàn)象。
如圖1與圖2，其顯示習(xí)知多晶硅TFT的間隔區(qū)域的制作方法的剖面示意圖。
如圖1所示，一透明絕緣基底10的預(yù)定區(qū)域上制作有一多晶硅層12，且一閘極絕緣層14覆蓋多晶硅層12上之。以制作PMOS的多晶硅TFT為例，首先于閘極絕緣層14上定義形成一光阻層16，然后利用光阻層16作為罩幕以進(jìn)行一重?fù)诫s離子布植制程17，以于光阻層16周圍的多晶硅層12內(nèi)形成一N+摻雜區(qū)域18，用以當(dāng)作一源/汲極區(qū)域。如圖2所示，將光阻層16去除之后，進(jìn)行金屬材料的沉積、微影與蝕刻制程，以于閘極絕緣層14上定義形成一閘極層20。由于閘極層20僅覆蓋多晶硅層12的中央?yún)^(qū)域12a，因此暴露于閘極層20兩側(cè)的未摻雜區(qū)域12b是成為一間隔區(qū)域12b。
然而，上述方法需要借由光阻層16的圖形來定義源/汲極區(qū)域的圖案，并需要借由閘極層20的圖形來定義間隔區(qū)域12b的圖案，因此不易精確控制間隔區(qū)域12b的長度、位置與對稱性。而且，受限于曝光技術(shù)的對準(zhǔn)誤差(photo misalignment)，不易于控制閘極層20的位置偏移量，間隔區(qū)域12b的位置偏移的問題會更加嚴(yán)重。甚且，上述方法的制程復(fù)雜、產(chǎn)品生產(chǎn)速率低，亦不易控制間隔區(qū)域12b的橫向長度，均會影響多晶硅TFT的微縮率、電性表現(xiàn)及可靠度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提出一種具有自行對準(zhǔn)間隔區(qū)域的多晶硅TFT，利用閘極絕緣層的暴露于閘極層兩側(cè)的遮蔽區(qū)域的橫向長度作為離子布植制程的罩幕，則可自行對準(zhǔn)地達(dá)成間隔區(qū)域以及源/汲極區(qū)域的制作，以解決習(xí)知技術(shù)的問題。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種薄膜晶體管，包括一基底；一有效層，是形成于該基底之上，包含有一信道區(qū)域、一間隔區(qū)域以及一摻雜區(qū)域，其中該間隔區(qū)域是位于該信道區(qū)域的外圍區(qū)域，且該摻雜區(qū)域是位于該間隔區(qū)域的外圍區(qū)域；一閘極絕緣層，是形成于該有效層之上，包含至少有一中央?yún)^(qū)域以及一遮蔽區(qū)域，其中該中央?yún)^(qū)域是覆蓋該信道區(qū)域，該遮蔽區(qū)域是位于該中央?yún)^(qū)域的外圍且覆蓋該間隔區(qū)域；以及一閘極層是形成于該閘極絕緣層之上，其中該閘極層是覆蓋該中央?yún)^(qū)域且暴露該遮蔽區(qū)域，且該閘極絕緣層的遮蔽區(qū)域的橫向長度為0.1μm-1.0μm。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種薄膜晶體管的制造方法，包括下列步驟提供一基底；形成一有效層于該基底之上；形成一閘極絕緣層于該有效層之上，其中該閘極絕緣層上定義至少有一中央?yún)^(qū)域以及一遮蔽區(qū)域，且該遮蔽區(qū)域是位于該中央?yún)^(qū)域的外圍區(qū)域；形成一閘極層于該閘極絕緣層之上；進(jìn)行蝕刻制程，以使該閘極層覆蓋該閘極絕緣層的中央?yún)^(qū)域，并使該閘極層暴露該閘極絕緣層的遮蔽區(qū)域，其中該閘極絕緣層的遮蔽區(qū)域的橫向長度為0.1μm-1.0μm；以及進(jìn)行離子布植制程，于未被該遮蔽區(qū)域以及該閘極層覆蓋的有效層中形成一摻雜區(qū)域，其摻雜濃度為1×1014-1×1016atom/cm2。如此一來，被該遮蔽區(qū)域覆蓋的該有效層是成為一間隔區(qū)域，其摻雜濃度小于1×1012atom/cm2。


圖1與圖2是顯示習(xí)知一種多晶硅TFT的間隔區(qū)域的制作方法的剖面示意圖；圖3是顯示本發(fā)明第一實(shí)施例的薄膜晶體管的自行對準(zhǔn)間隔區(qū)域的剖面示意圖；圖4A至圖4C是顯示本發(fā)明第二實(shí)施例的薄膜晶體管的自行對準(zhǔn)間隔區(qū)域的剖面示意圖；圖5A至圖5F是顯示本發(fā)明第三實(shí)施例的薄膜晶體管的自行對準(zhǔn)間隔區(qū)域的制造方法的剖面示意圖；圖6A至圖6D是顯示本發(fā)明第四實(shí)施例的薄膜晶體管的自行對準(zhǔn)間隔區(qū)域的制造方法的剖面示意圖；圖7A至圖7D是顯示本發(fā)明第五實(shí)施例的薄膜晶體管的自行對準(zhǔn)間隔區(qū)域的制造方法的剖面示意圖。
符號說明透明絕緣基底-10多晶硅層-12中央?yún)^(qū)域-12a間隔區(qū)域-12b閘極絕緣層-14光阻層-16重?fù)诫s離子布植制程-17N+摻雜區(qū)域-18閘極層-20基底-50緩沖層-52有效層-54源/汲極區(qū)域-54a間隔區(qū)域-54b信道區(qū)域-54c閘極絕緣層-56第一絕緣層-55第二絕緣層-57中央?yún)^(qū)域-56a遮蔽區(qū)域-56b延伸區(qū)域-56c閘極層-58
圖案化光阻層-60離子布植制程-62內(nèi)連線介電層-64接觸洞-65內(nèi)連線-6具體實(shí)施方式
為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下第一實(shí)施例如圖3所示，其顯示本發(fā)明第一實(shí)施例的薄膜晶體管的自行對準(zhǔn)間隔區(qū)域的剖面示意圖。一基底50的上依序制作有一緩沖層52、一有效層54、一閘極絕緣層56以及一閘極層58?；?0較佳為一透明絕緣基底，例如玻璃基底。緩沖層52較佳為一介電材料層，例如氧化硅層，其目的為幫助有效層54形成于基底50上。有效層54較佳為一半導(dǎo)體硅層，例如多晶硅層。閘極絕緣層56較佳為一氧化硅層、一氮化硅層、一氮氧化硅層或其組合的堆棧層。閘極層58較佳為一導(dǎo)電材料層，例如金屬層、多晶硅層。
以下詳述本發(fā)明第一實(shí)施例的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)特征。閘極絕緣層56包含有一個(gè)中央?yún)^(qū)域56a以及兩個(gè)遮蔽區(qū)域56b，中央?yún)^(qū)域56a是被閘極層58的底部覆蓋，而遮蔽區(qū)域56b是暴露于閘極層58的底部的兩側(cè)。有效層54包含有一個(gè)信道區(qū)域54c、兩個(gè)間隔區(qū)域(offsetregion)54b以及兩個(gè)源/汲極區(qū)域54a，信道區(qū)域54c是被閘極層58的底部覆蓋且相對應(yīng)于中央?yún)^(qū)域56a的位置，間隔區(qū)域54b是被遮蔽區(qū)域56b覆蓋且位于信道區(qū)域54c的兩側(cè)，而源/汲極區(qū)域54a是暴露于遮蔽區(qū)域56b的兩側(cè)且位于間隔區(qū)域54b的兩側(cè)。
依據(jù)上述，借由調(diào)整閘極層58制程的黃光與蝕刻制程的條件參數(shù)可以控制遮蔽區(qū)域56b的橫向長度W，則后續(xù)可利用遮蔽區(qū)域56b作為離子布植制程的罩幕，并搭配調(diào)整離子布植制程的布植能量與劑量，則經(jīng)由一次的離子布植制程完成源/汲極區(qū)域54a，便可于有效層54的信道區(qū)域54c與源/汲極區(qū)域54a之間定義成為該間隔區(qū)域54b制作。較佳為，遮蔽區(qū)域56b的橫向長度W為0.1μm-1.0μm，布植能量為10-100keV，布植劑量小于2×1018atom/cm3。更佳為，遮蔽區(qū)域56b的橫向長度W為0.1μm-0.8μm，布植劑量小于1×1013atom/cm3。
理論上來說，利用遮蔽區(qū)域56b作為離子布植制程的罩幕，間隔區(qū)域54b應(yīng)與信道區(qū)域54c同屬于一未摻雜區(qū)。但實(shí)際上來說，源/汲極區(qū)域54a的布植離子仍有可能擴(kuò)散至間隔區(qū)域54b內(nèi)，因此間隔區(qū)域54b的摻雜濃度的較佳為小于1×1012atom/cm2，源/汲極區(qū)域54a的摻雜濃度的較佳為1×1014-1×1016atom/cm2。
本發(fā)明第一實(shí)施例的薄膜晶體管具有以下優(yōu)點(diǎn)第一，借由調(diào)整閘極層58的蝕刻條件便可控制閘極絕緣層56的遮蔽區(qū)域56b的橫向長度W，進(jìn)而可使用遮蔽區(qū)域56b作為間隔區(qū)域54b的離子布植制程的罩幕，因此本發(fā)明的間隔區(qū)域54b的位置精確，可達(dá)到薄膜晶體管的電性需求。
第二，不需額外的光罩來定義間隔區(qū)域54b的圖案，可避免曝光技術(shù)的對準(zhǔn)誤差(photo misalignment)對間隔區(qū)域造成位置偏移的問題，故可精確控制間隔區(qū)域54b的位置，進(jìn)而確保薄膜晶體管的電性表現(xiàn)。
第三，可減少使用一次光罩，故具有簡化制程步驟、降低制程成本等優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而可提高產(chǎn)品良率、增加生產(chǎn)速度，以符合大量生產(chǎn)的需求。
此外，本發(fā)明第一實(shí)施例的薄膜晶體管可應(yīng)用于一P型薄膜晶體管，則源/汲極區(qū)域54a為一N+摻雜區(qū)域。本發(fā)明第一實(shí)施例的薄膜晶體管可應(yīng)用于一N型薄膜晶體管，則源/汲極區(qū)域54a為一P+摻雜區(qū)域。本發(fā)明不限制閘極絕緣層56的厚度，較佳可為200-10000。本發(fā)明不限制閘極層58的輪廓，較佳可為一方型或一上窄下寬的梯形。
第二實(shí)施例如圖4A至圖4C所示，其顯示本發(fā)明第二實(shí)施例的薄膜晶體管的自行對準(zhǔn)間隔區(qū)域的剖面示意圖。第二實(shí)施例的薄膜晶體管的組件與結(jié)構(gòu)特征大致與第一實(shí)施例所述相同，相同之處不再重復(fù)撰述。不同之處在于，閘極絕緣層56包含有一個(gè)中央?yún)^(qū)域56a、兩個(gè)遮蔽區(qū)域56b以及兩個(gè)延伸區(qū)域56c。其中，延伸區(qū)域56c是為遮蔽區(qū)域56b的延伸部，乃暴露于閘極層58的底部的兩側(cè)，且延伸覆蓋至源/汲極區(qū)域54a。其特征為，延伸區(qū)域56c的厚度遠(yuǎn)小于遮蔽區(qū)域56b的厚度，不會影響到間隔區(qū)域54b以及源/汲極區(qū)域54a的制作。
依據(jù)上述，借由調(diào)整閘極層58制程的黃光與蝕刻制程的條件參數(shù)可以控制遮蔽區(qū)域56b的橫向長度W，則可利用遮蔽區(qū)域56b作為離子布植制程的遮蔽層56b，并搭配調(diào)整離子布植制程的布植能量與劑量，則經(jīng)由一次的離子布植制程便可同時(shí)完成間隔區(qū)域54b以及源/汲極區(qū)域54a的制作。較佳為，遮蔽區(qū)域56b的橫向長度W為0.1μm-1.0μm，布植能量為10-100keV，布植劑量小于2×1018atom/cm3，間隔區(qū)域54b的摻雜濃度小于1×1012atom/cm2，源/汲極區(qū)域54a的摻雜濃度為1×1014-1×1016atom/cm2。更佳為，遮蔽區(qū)域56b的橫向長度W為0.1μm-0.8μm，布植劑量小于1×1013atom/cm3。因此，本發(fā)明第二實(shí)施例的薄膜晶體管仍可達(dá)成第一實(shí)施例所述的優(yōu)點(diǎn)，于此不再重復(fù)撰述。
相較之下，圖4A所示的閘極絕緣層56的遮蔽區(qū)域56b以及延伸區(qū)域56c是由同一層材質(zhì)所構(gòu)成，圖4B至圖4C所示的閘極絕緣層56的遮蔽區(qū)域56b以及延伸區(qū)域56c是由一第一絕緣層55以及一第二絕緣層57所構(gòu)成。其中，第一絕緣層55較佳為一氧化硅層、一氮化硅層、一氮氧化硅層或其組合，第二絕緣層57較佳為一氧化硅層、一氮化硅層、一氮氧化硅層或其組合。
如圖4B與圖4C所示，位于中央?yún)^(qū)域56a內(nèi)，第一絕緣層55與第二絕緣層57的雙層結(jié)構(gòu)是覆蓋信道區(qū)域54c；位于遮蔽區(qū)域56b內(nèi)，第一絕緣層55與第二絕緣層57的雙層結(jié)構(gòu)是覆蓋間隔區(qū)域54b且暴露于閘極層58的兩側(cè)；位于延伸區(qū)域56c內(nèi)，第一絕緣層55是覆蓋源/汲極區(qū)域54a。相較之下，圖4B所示的延伸區(qū)域56c的制作是將第二絕緣層57的蝕刻停止于第一絕緣層55之上，圖4C所示的延伸區(qū)域56c的制作是過度蝕刻第一絕緣層55。除此之外，閘極絕緣層56亦可以采用三層或三層以上的絕緣層堆棧效果，以達(dá)成遮蔽區(qū)域56b與延伸區(qū)域56c的厚度差異的效果。
第三實(shí)施例如圖5A至圖5F所示，其顯示本發(fā)明第三實(shí)施例的薄膜晶體管的自行對準(zhǔn)間隔區(qū)域的制造方法的剖面示意圖。
本發(fā)明薄膜晶體管的制造方法可應(yīng)用于前述的第一實(shí)施例與第二實(shí)施例中，且可應(yīng)用于一P型薄膜晶體管或一N型薄膜晶體管。以下是以第一實(shí)施例的薄膜晶體管為例，詳細(xì)說明薄膜晶體管的自行對準(zhǔn)間隔區(qū)域的制造方法。
首先，如圖5A所示，提供一基底50，并于基底50之上沉積一緩沖層52，再于緩沖層54之上制作一有效層54?；?0較佳為一透明絕緣基底，例如玻璃基底。緩沖層52較佳為一介電材料層，例如氧化硅層，其目的為幫助有效層54形成于基底50上。有效層54較佳為一半導(dǎo)體硅層，例如多晶硅層。本發(fā)明不限制有效層54的厚度及其制造方法，舉例來說，有效層54的制作可采用低溫多晶硅(low temperaturepolycrystalline silicon，LTPS)制程，先于玻璃基板上形成一非晶質(zhì)硅層，然后利用熱處理或準(zhǔn)分子雷射退火(excimer laser annealing，ELA)的方式將非晶硅層轉(zhuǎn)換成多晶硅材質(zhì)。
然后，如圖5B所示，依序于有效層54之上沉積一閘極絕緣層56以及一閘極層58，再于閘極層58之上形成一圖案化光阻層60。閘極絕緣層56較佳為一氧化硅層、一氮化硅層、一氮氧化硅層或其組合的堆棧層。閘極層58較佳為一導(dǎo)電材料層，例如金屬層、多晶硅層。圖案化光阻層60的尺寸與位置是相對應(yīng)于后續(xù)形成閘極層58的圖案。
后續(xù)，如圖5C所示，利用圖案化光阻層60作為罩幕以進(jìn)行一蝕刻制程，將圖案化光阻層60區(qū)域以外的閘極層58與閘極絕緣層56去除，以定義閘極層58的圖案。較佳為，使用電漿蝕刻(plasma etching)或反應(yīng)性離子蝕刻方法，且此步驟可依據(jù)產(chǎn)品的需求選擇閘極絕緣層56的蝕刻程度，例如欲達(dá)成第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，可完全去除閘極層58圖案以外的閘極絕緣層56，以暴露有效層54的預(yù)定源/汲極區(qū)域。
接著，如圖5D所示，將閘極層58的輪廓制作成為一上窄下寬的梯形，可使閘極層58的底部僅覆蓋閘極絕緣層56的中央?yún)^(qū)域56a，則使閘極絕緣層56的遮蔽區(qū)域56b暴露于閘極層58的底部兩側(cè)。而且，此步驟亦可依據(jù)產(chǎn)品的需求選擇閘極絕緣層56的蝕刻程度，例如欲達(dá)成第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，可完全去除遮蔽區(qū)域56b以外的閘極絕緣層56，以暴露有效層54的預(yù)定源/汲極區(qū)域。較佳為，遮蔽區(qū)域56b的橫向長度W為0.1μm-1.0μm；更佳為，遮蔽區(qū)域56b的橫向長度W為0.1μm-0.8μm。
舉例來說，蝕刻制程的反應(yīng)氣體使用一具有含氧氣體及含氯氣體的混合氣體，可依據(jù)需要適時(shí)調(diào)整個(gè)別氣體的流量。于閘極層58的蝕刻過程中，可將含氧氣體的流量逐漸調(diào)整至極大，甚至是僅使用含氧氣體作為蝕刻反應(yīng)氣體，可以將閘極層58的輪廓制作成為一上窄下寬的梯形。于閘極絕緣層56的蝕刻過程中，可將含氧氣體的流量調(diào)整至極小，甚至是僅使用含氧氣體作為蝕刻反應(yīng)氣體。除此之外，此步驟更可取代圖5C所示的蝕刻步驟，以減少制程時(shí)間與制程成本。
爾后，如圖5E所示，將圖案化光阻層60去除之后，利用閘極層5 8以及遮蔽區(qū)域56b作為罩幕以進(jìn)行一離子布植制程62。如此一來，被遮蔽區(qū)域56b覆蓋的有效層54是成為一未摻雜區(qū)域，用以當(dāng)作一間隔區(qū)域54b；未被閘極層58以及遮蔽區(qū)域56b覆蓋的有效層54是成為一重?fù)诫s區(qū)域，用以當(dāng)作一源汲極區(qū)域54a；至于被閘極層以及中央?yún)^(qū)域56a覆蓋的有效層54是為一未摻雜區(qū)域，用以當(dāng)作一信道區(qū)域54c。
理論上來說，間隔區(qū)域54b應(yīng)與信道區(qū)域54c同屬于一未摻雜區(qū)。但實(shí)際上來說，源/汲極區(qū)域54a的布植離子仍有可能擴(kuò)散至間隔區(qū)域54b內(nèi)，因此間隔區(qū)域54b的摻雜濃度的較佳為小于1×1012atom/cm2，源/汲極區(qū)域54a的摻雜濃度的較佳為1×1014-1×1016atom/cm2。
離子布植制程62的操作條件較佳為，布植能量為10-100keV，布植劑量小于2×1018atom/cm3。更佳為，布植劑量小于1×1013atom/cm3。本發(fā)明方法可應(yīng)用于一P型薄膜晶體管，則源/汲極區(qū)域54a為一N+摻雜區(qū)域。本發(fā)明方法亦可應(yīng)用于一N型薄膜晶體管，則源/汲極區(qū)域54a為一P+摻雜區(qū)域。
最后，如圖5F所示，進(jìn)行內(nèi)連線制程，包含有一內(nèi)連線介電層64、復(fù)數(shù)個(gè)接觸洞65以及復(fù)數(shù)個(gè)內(nèi)連線66的制作，此步驟的實(shí)施方式不會實(shí)質(zhì)影響本發(fā)明的特征與功效，故不詳加撰述。
因此，本發(fā)明第三實(shí)施例的薄膜晶體管的制造方法具有以下優(yōu)點(diǎn)第一，借由調(diào)整蝕刻條件便可控制閘極絕緣層56的遮蔽區(qū)域56b的橫向長度W，因此能精確控制間隔區(qū)域54b的位置，以符合薄膜晶體管的電性需求。
第二，不需額外的光罩來定義間隔區(qū)域54b的圖案，故可避免曝光技術(shù)的對準(zhǔn)誤差(photo misalignment)對間隔區(qū)域造成位置偏移的問題，故可精確控制間隔區(qū)域54b的位置，進(jìn)而確保薄膜晶體管的電性表現(xiàn)。
第三，減少使用一次光罩，故具有簡化制程步驟、降低制程成本等優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而可提高產(chǎn)品良率、增加生產(chǎn)速度，以符合大量生產(chǎn)的需求。
第四，本發(fā)明方法可同時(shí)對NMOS區(qū)域與PMOS區(qū)域進(jìn)行不同程度的摻雜以調(diào)整其組件特性，以簡化制程、提高產(chǎn)品良率、增加生產(chǎn)速度。
第四實(shí)施例如圖6A至圖6D所示，其顯示本發(fā)明第四實(shí)施例的薄膜晶體管的自行對準(zhǔn)間隔區(qū)域的制造方法的剖面示意圖。
第三實(shí)施例的制造方法是應(yīng)用于第一實(shí)施例的圖3所述的結(jié)構(gòu)，而第四實(shí)施例的制造方法是應(yīng)用于第二實(shí)施例的圖4A所述的結(jié)構(gòu)，因此第四實(shí)施例的實(shí)施步驟大致與第三實(shí)施例所述相同，相同之處不再重復(fù)撰述。不同之一處在于，前述圖5C的蝕刻制程，可依據(jù)產(chǎn)品的需求選擇閘極絕緣層56的蝕刻程度，例如可調(diào)整蝕刻制程參數(shù)以保留閘極層58圖案以外的閘極絕緣層56，則可形成一延伸區(qū)域56c以覆蓋有效層54的預(yù)定源/汲極區(qū)域，結(jié)果如圖6B所示。不同的另一處在于，前述圖5D的蝕刻制程，可依據(jù)產(chǎn)品的需求選擇閘極絕緣層56的蝕刻程度，例如可調(diào)整蝕刻制程參數(shù)以保留閘極層58圖案以外的閘極絕緣層56，則可形成一延伸區(qū)域56c以覆蓋有效層54的預(yù)定源/汲極區(qū)域，結(jié)果如圖6C所示。
其特征為，延伸區(qū)域56c的厚度遠(yuǎn)小于遮蔽區(qū)域56b的厚度，不會影響到間隔區(qū)域54b以及源/汲極區(qū)域54a的制作。后續(xù)進(jìn)行離子布植制程之后，便可完成第二實(shí)施例(圖4A)所述的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)。而且，本發(fā)明第四實(shí)施例的制造方法也具有相同于第三實(shí)施例所述的優(yōu)點(diǎn)，于此不再重復(fù)撰述。
第五實(shí)施例如圖7A至圖7D所示，其顯示本發(fā)明第五實(shí)施例的薄膜晶體管的自行對準(zhǔn)間隔區(qū)域的制造方法的剖面示意圖。
第五實(shí)施例的制造方法是應(yīng)用于第二實(shí)施例的圖4B、圖4C所述的結(jié)構(gòu)，其實(shí)施步驟大致與前述相同，相同組件的材料與特性于此不再重復(fù)撰述。首先，如圖7A所示，提供一基底50，并于依序于基底50之上形成一緩沖層52、一有效層54、一第一絕緣層55、一第二絕緣層57、一閘極層58以及一圖案化光阻層60。第一絕緣層55較佳為一氧化硅層、一氮化硅層或一氮氧化硅層，第二絕緣層57較佳為一氧化硅層、一氮化硅層或一氮氧化硅層。本發(fā)明第五實(shí)施例的特征為，第一絕緣層55以及第二絕緣層57的組合是作為一閘極絕緣層56，且于閘極絕緣層56上定義有一個(gè)中央?yún)^(qū)域56a、兩個(gè)遮蔽區(qū)域56b以及兩個(gè)延伸區(qū)域56c。
然后，如圖7B所示，利用圖案化光阻層60作為罩幕以進(jìn)行一蝕刻制程，將圖案化光阻層60區(qū)域以外的閘極層58與部份閘極絕緣層56去除，以定義閘極層58的圖案。較佳為，使用電漿蝕刻(plasma etching)或反應(yīng)性離子蝕刻方法，且此步驟可適當(dāng)調(diào)整第一絕緣層55、第二絕緣層57的蝕刻程度，以去除延伸區(qū)域56c的第二絕緣層57，并保留延伸區(qū)域56c的第一絕緣層55，則使第一絕緣層55覆蓋有效層54的預(yù)定源/汲極區(qū)域上。
接著，如圖7C所示，將閘極層58的輪廓制作成為一上窄下寬的梯形，可使閘極層58的底部僅覆蓋中央?yún)^(qū)域56a，則使遮蔽區(qū)域56內(nèi)的第一絕緣層55與第二絕緣層57的雙層結(jié)構(gòu)暴露于閘極層58的底部兩側(cè)，并使延伸區(qū)域56c內(nèi)的第一絕緣層55覆蓋有效層54的預(yù)定源/汲極區(qū)域上。而且，此步驟亦可依據(jù)產(chǎn)品的需求選擇第一絕緣層55的蝕刻程度。此步驟更可取代圖7B所示的蝕刻步驟，以減少制程時(shí)間與制程成本。
爾后，如圖7D所示，將圖案化光阻層60去除之后，利用閘極層58以及遮蔽區(qū)域56b內(nèi)的第一絕緣層55與第二絕緣層57的雙層結(jié)構(gòu)作為罩幕，以進(jìn)行一離子布植制程62。如此一來，被遮蔽區(qū)域56b覆蓋的有效層54是成為一未摻雜區(qū)域，用以當(dāng)作一間隔區(qū)域54b；未被閘極層58以及遮蔽區(qū)域56b覆蓋的有效層54是成為一重?fù)诫s區(qū)域，用以當(dāng)作一源汲極區(qū)域54a；至于被閘極層以及中央?yún)^(qū)域56a覆蓋的有效層54是為一未摻雜區(qū)域，用以當(dāng)作一信道區(qū)域54c。間隔區(qū)域54b的摻雜濃度較佳為小于1×1012atom/cm2，源/汲極區(qū)域54a的摻雜濃度較佳為1×1014-1×1016atom/cm2。
離子布植制程62的操作條件較佳為，布植能量為10-100keV，布植劑量小于2×1018atom/cm3。更佳為，布植劑量小于1×1013atom/cm3。本發(fā)明方法可應(yīng)用于一P型薄膜晶體管，則源/汲極區(qū)域54a為一N+摻雜區(qū)域。本發(fā)明方法亦可應(yīng)用于一N型薄膜晶體管，則源/汲極區(qū)域54a為一P+摻雜區(qū)域。
最后，進(jìn)行內(nèi)連線制程，此步驟的實(shí)施方式不會實(shí)質(zhì)影響本發(fā)明的特征與功效，故不詳加撰述。除此之外，閘極絕緣層56亦可以采用三層或三層以上的絕緣層堆棧效果，以達(dá)成遮蔽區(qū)域56b與延伸區(qū)域56c的厚度差異的效果。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管，其特征在于所述薄膜晶體管包括一基底；一有效層，是形成于該基底之上，包含有一信道區(qū)域、一間隔區(qū)域以及一摻雜區(qū)域，其中該間隔區(qū)域是位于該信道區(qū)域的外圍區(qū)域，且該摻雜區(qū)域是位于該間隔區(qū)域的外圍區(qū)域；一閘極絕緣層，是形成于該有效層之上，包含至少有一中央?yún)^(qū)域以及一遮蔽區(qū)域，其中該中央?yún)^(qū)域是覆蓋該信道區(qū)域，該遮蔽區(qū)域是位于該中央?yún)^(qū)域的外圍且覆蓋該間隔區(qū)域；以及一閘極層，是形成于該閘極絕緣層之上，其中該閘極層是覆蓋該中央?yún)^(qū)域且暴露該遮蔽區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于該閘極絕緣層的遮蔽區(qū)域的橫向長度為0.1μm-1.0μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于該閘極絕緣層不覆蓋該摻雜區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于該閘極絕緣層另包含有一延伸區(qū)域，是位于該遮蔽區(qū)域的外圍且覆蓋該摻雜區(qū)域，且該延伸區(qū)域的厚度小于該遮蔽區(qū)域的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜晶體管，其特征在于該閘極絕緣層包含有一第一絕緣層以及一第二絕緣層，其中該閘極絕緣層的遮蔽區(qū)域是由該第一絕緣層以及該第二絕緣層所堆棧而成；以及該閘極絕緣層的延伸區(qū)域是由該第一絕緣層所構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于該間隔區(qū)域的摻雜濃度小于1×1012atom/cm2，該摻雜區(qū)域的摻雜濃度為1×1014-1×1016atom/cm2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于該基底是為一透明絕緣基底或一玻璃基底；該有效層是為一半導(dǎo)體硅層或一多晶硅層；以及該閘極絕緣層為一氧化硅層、一氮化硅層、一氮氧化硅層或其組合的堆棧層。
8.一種薄膜晶體管的制造方法，包括下列步驟提供一基底；形成一有效層于該基底之上；形成一閘極絕緣層于該有效層之上，其中該閘極絕緣層上定義至少有一中央?yún)^(qū)域以及一遮蔽區(qū)域，且該遮蔽區(qū)域是位于該中央?yún)^(qū)域的外圍區(qū)域；形成一閘極層于該閘極絕緣層之上；進(jìn)行蝕刻制程，以使該閘極層覆蓋該閘極絕緣層的中央?yún)^(qū)域并暴露該閘極絕緣層的遮蔽區(qū)域；以及進(jìn)行離子布植制程，于未被該遮蔽區(qū)域以及該閘極層覆蓋的有效層中形成一摻雜區(qū)域；其中，被該遮蔽區(qū)域覆蓋的該有效層是成為一間隔區(qū)域，被該中央?yún)^(qū)域以及該閘極層覆蓋的有效層是成為一信道區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管的制造方法，其中該閘極絕緣層的遮蔽區(qū)域的橫向長度為0.1μm-1.0μm。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管的制造方法，其中該蝕刻制程是暴露該有效層的該摻雜區(qū)域。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管的制造方法，其中該蝕刻制程使該閘極絕緣層另形成一延伸區(qū)域，是位于該遮蔽區(qū)域的外圍且覆蓋該摻雜區(qū)域之上，且該延伸區(qū)域的厚度小于該遮蔽區(qū)域的厚度。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管的制造方法，其中該閘極絕緣層的遮蔽區(qū)域以及延伸區(qū)域的制作方法包括下列步驟形成一第一絕緣層于該有效層之上；形成一第二絕緣層于該第一絕緣層之上；以及進(jìn)行蝕刻制程，以去除該延伸區(qū)域的該第二絕緣層，并保留該延伸區(qū)域的該第一絕緣層；其中，該遮蔽區(qū)域是由該第一絕緣層以及該第二絕緣層所構(gòu)成，該延伸區(qū)域是由該第一絕緣層所構(gòu)成。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管的制造方法，其中該間隔區(qū)域的摻雜濃度小于1×1012atom/cm2，該摻雜區(qū)域的摻雜濃度為1×1014-1×1016atom/cm2。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管的制造方法，其中該基底是為一透明絕緣基底或一玻璃基底；該有效層是為一半導(dǎo)體硅層或一多晶硅層；以及該閘極絕緣層為一氧化硅層、一氮化硅層、一氮氧化硅層或其組合的堆棧層。
全文摘要
一種薄膜晶體管的有效層包含有一信道區(qū)域、一間隔區(qū)域以及一摻雜區(qū)域，其中該間隔區(qū)域是位于該信道區(qū)域的外圍區(qū)域，且該摻雜區(qū)域是位于該間隔區(qū)域的外圍區(qū)域。一閘極絕緣層是形成于該有效層之上，包含至少有一中央?yún)^(qū)域以及一遮蔽區(qū)域，該中央?yún)^(qū)域是覆蓋該信道區(qū)域，該遮蔽區(qū)域是覆蓋該間隔區(qū)域。一閘極層是覆蓋該閘極絕緣層的中央?yún)^(qū)域且暴露該遮蔽區(qū)域。
文檔編號H01L21/336GK1553517SQ0313798
公開日2004年12月8日 申請日期2003年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月29日
發(fā)明者張世昌, 方俊雄, 鄧德華, 蔡耀銘 申請人:統(tǒng)寶光電股份有限公司