專利名稱：低溫多晶硅薄膜晶體管的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管的制造方法，特別是涉及一種低溫多晶硅薄膜晶 體管的制造方法。
背景技術：
在現(xiàn)有的平面顯示器技術中，薄膜晶體管液晶顯示器(thin film transistor liquid crystal display, TFT-LCD)是目前最被廣泛使用的 一種平面顯示器，它 具有低功率、薄形質輕、以及低電壓驅動等優(yōu)點。然而隨著人們對于顯示器視覺 感受要求的提高，加上新技術應用領域不斷擴展，更高像質、高清晰度、高亮度 且具低價位的平面顯示器已成為未來顯示技術發(fā)展的趨勢，也是新的顯示技術發(fā) 展的原動力。在平面顯示器中的低溫多晶硅薄膜晶體管(LTPS TFT)除了具有符合 有源驅動潮流的特性外，其技術也正是一個可以達到上述目標的重要技術突破。
TFT LCD根據(jù)有源層的特性可分為多晶硅(Poly-Si TFT)與非晶硅(a-Si TFT)， 兩者的差異在于電晶體特性不同。多晶硅的分子結構在一顆晶粒(Grain)中的排 列狀態(tài)是整齊而有方向性的，因此電子移動率比排列雜亂的非晶硅快了 200-300 倍； 一般所稱的TFT-LCD是指非晶硅，目前技術成熟，為LCD的主流產(chǎn)品。而多 晶硅產(chǎn)品則主要包含高溫多晶硅(HTPS)與低溫多晶硅(LTPS)二種產(chǎn)品。
低溫多晶硅(Low Temperature Poly-Silicon;簡稱LTPS)薄膜晶體管液晶顯 示器是在封裝過程中，利用準分子鐳射作為熱源，鐳射光經(jīng)過投射系統(tǒng)后，會產(chǎn) 生能量均勻分布的鐳射光束，投射于非晶硅結構的玻璃基板上，當非晶硅結構玻 璃基板吸收準分子鐳射的能量后，會轉變成為多晶硅結構，因整個處理過程都是 在60(TC以下完成，故一般玻璃基板皆可適用。
LTPS-TFT LCD具有高分辨率、反應速度快、高亮度、高開口率等優(yōu)點，加上 由于LTPS-TFT LCD的硅結晶排列較a-Si有次序，使得電子移動率相對高100倍 以上，可以將外圍驅動電路同時制作在玻璃基板上，達到系統(tǒng)整合的目標、節(jié)省 空間及驅動IC的成本。
請參考圖1至圖4，圖1至圖4為現(xiàn)有的制造低溫多晶硅薄膜晶體管的方法示意圖。現(xiàn)有的低溫多晶硅薄膜晶體管制造在一絕緣基板10上，通常為一玻璃基板 或一石英基板。如圖1所示，首先在絕緣基板10的表面上沉積一非晶硅薄膜(未 示出)，接著進行一準分子激光退火工序，使非晶硅薄膜再結晶(recrystallize) 成為一多晶硅層12，而多晶硅層12的表面包含有一源極區(qū)域13、 一漏極區(qū)域14 以及一通道區(qū)域15。
如圖2所示，然后利用一等離子增強化學氣相沉積(plasma enhanced chemical vapor d印ositon， PECVD)工序，于多晶硅層12表面上形成一約為幾千埃的絕緣 層，如氧化硅層16。隨后再進行一第一濺射工序，以便在氧化硅層16的表面形成 一金屬層18，該金屬層18可以是一鎢層、 一鉻層、 一鋁層或其他金屬導電層。
接著如圖3所示，在絕緣基板10的表面涂布一層光刻膠(未示出)，并利用一 光刻工序在光刻膠中限定出一柵極圖案22，該柵極圖案22位于通道區(qū)域15的上 方。然后對金屬層18進行一蝕刻工序，以便在氧化硅層16之上形成柵極24，而 氧化硅層16用來作為低溫多晶硅薄膜晶體管的柵極絕緣層。
在去除柵極圖案22之后，如圖4所示，隨后進行一離子注入(ion implantation) 工序，利用柵極24作為掩膜，于多晶硅層12之內的源極區(qū)域13及漏極區(qū)域14 中分別形成低溫多晶硅薄膜晶體管的源極28以及漏極32。完成低溫多晶硅薄膜晶 體管的制造之后，再沉積一介電層34。最后利用一黃光暨蝕刻工序在源極區(qū)域13 以及漏極區(qū)域14的上方的介電層34以及氧化硅層16之內分別形成一直達源極28 以及漏極32的接觸孔36，以便隨后將接觸孔36內填滿導電材料，從而依照電路 設計將源極28以及漏極32分別電連接至像素電極以及信號線上。
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種低溫多晶硅薄膜晶體管的制造方法， 與現(xiàn)有非晶硅薄膜晶體管生產(chǎn)工藝相兼容，無需注入工藝，而且不需要購入額外 的設備完成整個工藝過程。
本發(fā)明為解決上述技術問題而采用的技術方案是提供一種低溫多晶硅薄膜晶 體管的制造方法，包括以下步驟
提供一基板，并在該基板上依次沉積一非晶硅薄膜、 一歐姆接觸層；
利用一第一光罩在所述歐姆接觸層之上形成一源極歐姆接觸層和一漏極歐姆接觸層，在所述非晶硅薄膜上形成非晶硅圖案；
采用一準分子激光退火工序，使所述非晶硅圖案再結晶成為一多晶硅層圖案， 所述多晶硅層圖案為薄膜晶體管的通道區(qū)域；
在基板上繼續(xù)沉積一柵極絕緣層和一第一金屬層；
利用一第二光罩在所述第一金屬層上形成一柵極，所述柵極位于所述通道區(qū) 域的上方；
在基板上沉積一介電層，在介電層和柵極絕緣層上形成直達源極歐姆接觸層 和漏極歐姆接觸層的接觸孔；
在基板上沉積一第二金屬層，在第二金屬層上形成一源極和一漏極，所述源 極通過接觸孔和源極歐姆接觸層電連接，所述漏極通過接觸孔和漏極歐姆接觸層 電連接。
上述低溫多晶硅薄膜晶體管的制造方法中，先沉積一緩沖層，然后依次沉積 一非晶硅薄膜和一歐姆接觸層。
上述低溫多晶硅薄膜晶體管的制造方法中，所述第一光罩為一多灰階光罩。 上述低溫多晶硅薄膜晶體管的制造方法中，形成接觸孔的方法包括黃光暨刻 蝕工序。
本發(fā)明對比現(xiàn)有技術有如下的有益效果本發(fā)明提供的低溫多晶硅薄膜晶體 管的制造方法，與現(xiàn)有非晶硅薄膜晶體管生產(chǎn)工藝相兼容，無需注入工藝，而且 不需要購入額外的設備完成整個工藝過程。
圖1至圖4為現(xiàn)有低溫多晶硅薄膜晶體管的制造方法示意圖。
圖5至圖11為本發(fā)明的低溫多晶硅薄膜晶體管的制造流程剖視圖。
圖中
10絕緣基板 14漏極區(qū)域 18金屬層 28源極
12多晶硅層 15通道區(qū)域 22柵極圖案 32漏極
13源極區(qū)域 16氧化硅層 24柵極 34介電層36接觸孔100絕緣基板110緩沖層
111氮化層112介電層210非晶硅薄膜
211非晶硅圖案212 通道區(qū)域220歐姆接觸層
221歐姆接觸層圖案222源極歐姆接觸區(qū)域223漏極歐姆接觸區(qū)域
230光刻膠圖案231光刻膠圖案232光刻膠圖案
310柵極410接觸孔420接觸孔
510漏極520源極
具體實施例方式
下面結合附圖及典型實施例對本發(fā)明作進一步說明。
圖5至圖11為本發(fā)明的低溫多晶硅薄膜晶體管的制造流程剖視圖。 請參考圖5，首先在絕緣基板100的表面上沉積一緩沖層110,材料可為氮化 硅或氧化硅，接著沉積一非晶硅薄膜210和歐姆接觸層220，然后在絕緣基板表面 上涂覆一層光刻膠(未示出)，利用GTM(Gray Tone Mask)或HTM (half Tone Mask) 光掩膜版進行曝光、顯影后，形成具有不同高度的光刻膠圖案230，最后采用十法 刻蝕工序，得到如圖6所示的非晶硅圖案211和歐姆接觸層圖案221。利用灰化反 應，刻蝕部分光刻膠圖案230，得到光刻膠圖案231和232。最后，利用光刻膠圖 案231和232作為掩膜，采用干法刻蝕工序，刻蝕部分歐姆接觸層221，形成源極 歐姆接觸區(qū)域222和漏極歐姆接觸區(qū)域223，去除光刻膠掩膜后，得到如圖7所示 的圖案。
如圖8所示，采用一準分子激光退火工序，使非晶硅薄膜211再結晶成為一 多晶硅層，作為薄膜晶體管的通道區(qū)域212。
如圖9所示，利用一等離子增強化學氣相沉積(plasma enhanced chemical vapor d印ositon， PECVD)工序，在絕緣基板100的圖案表面上形成一約為幾千埃 的絕緣層，如氮化硅層lll。隨后再進行一第一濺射工序，以便在氮化硅層lll的 表面形成一金屬層(未示出)，該金屬層可以是一鋁層、 一鎢層、 一鉻層或其他金 屬導電層。接著，在絕緣基板100的表面涂布一層光刻膠(未示出)，并利用一光 刻工序在光刻膠中限定出一柵極圖案(未示出)，該柵極圖案位于通道區(qū)域212的 上方。然后對金屬層進行一蝕刻工序，以便在氮化硅層111之上形成柵極310，而氮化硅層111用來作為低溫多晶硅薄膜晶體管的柵極絕緣層。
如圖10所示，在絕緣基板100表面上，再沉積一介電層112，接著利用一黃 光暨蝕刻工序在源極歐姆接觸區(qū)域222以及漏極歐姆區(qū)域223的上方的介電層112 以及氮化硅層110之內分別形成一直達源極的接觸孔420以及漏極的接觸孔410。 因為在曝光時，為了減少其它光源對光刻膠的影響，在曝光過程中，外界的照明 光源都是黃光，所以就稱為黃光制程。
如圖11所示，最后在絕緣基板100表面上沉積一導電材料，如一鋁層、 一鴇 層、 一鉻層或其他金屬導電層(未示出)。接著利用一黃光暨刻蝕工序，形成源極 520和漏極510，這樣就可以把信號從源極520電連接至漏極510，完成整個低溫 多晶硅薄膜晶體管的制造過程。
其中緩沖層110是為了增加非晶硅薄膜210的附著力，當然也可以直接在絕 緣基板100上沉積一非晶硅薄膜210和歐姆接觸層220。
非晶硅的工藝一般采用Bottom結構(底柵結構)，即柵電極在有源層的下面； 而多晶硅一般采用的工藝是Top結構(頂柵結構)，即柵電極在有源層的上面。 上述實施例中的低溫多晶硅薄膜晶體管采用了 T叩結構工藝，當然本發(fā)明的低溫 多晶硅薄膜晶體管也可以采用Bottom結構。不管是Bottom結構，還是T叩結構， 兩者只是在制造工序上有一定差別，不需要對生產(chǎn)線的基臺進行改造，因此本發(fā) 明提供的制造方法可以利用非晶硅的生產(chǎn)線制造多晶硅。
綜上所述，本發(fā)明提供的低溫多晶硅薄膜晶體管的制造方法，與現(xiàn)有非晶硅 薄膜晶體管生產(chǎn)工藝相兼容，無需注入工藝，而且不需要購入額外的設備完成整 個工藝過程。
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，任何本領 域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作些許的修改和完善，因此 本發(fā)明的保護范圍當以權利要求書所界定的為準。
權利要求
1、一種低溫多晶硅薄膜晶體管的制造方法，包括以下步驟提供一基板，并在該基板上依次沉積一非晶硅薄膜、一歐姆接觸層；利用一第一光罩在所述歐姆接觸層之上形成一源極歐姆接觸層和一漏極歐姆接觸層，在所述非晶硅薄膜上形成非晶硅圖案；采用一準分子激光退火工序，使所述非晶硅圖案再結晶成為一多晶硅層圖案，所述多晶硅層圖案為薄膜晶體管的通道區(qū)域；在基板上繼續(xù)沉積一柵極絕緣層和一第一金屬層；利用一第二光罩在所述第一金屬層上形成一柵極，所述柵極位于所述通道區(qū)域的上方；在基板上沉積一介電層，在介電層和柵極絕緣層上形成直達源極歐姆接觸層和漏極歐姆接觸層的接觸孔；在基板上沉積一第二金屬層，在第二金屬層上形成一源極和一漏極，所述源極通過接觸孔和源極歐姆接觸層電連接，所述漏極通過接觸孔和漏極歐姆接觸層電連接。
2、 根據(jù)權利要求l所述的低溫多晶硅薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，所述基板上先沉積一緩沖層，然后依次沉積一非晶硅薄膜和一歐姆接觸層。
3、 根據(jù)權利要求l所述的低溫多晶硅薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，所述第一光罩為一多灰階光罩。
4、 根據(jù)權利要求l所述的低溫多晶硅薄膜晶體管的制造方法，其特征在于， 形成接觸孔的方法包括黃光暨刻蝕工序。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低溫多晶硅薄膜晶體管的制造方法，該制造方法利用灰階光罩形成低溫多晶硅薄膜晶體管的源極和漏極。本發(fā)明提供的低溫多晶硅薄膜晶體管的制造方法，與現(xiàn)有非晶硅薄膜晶體管生產(chǎn)工藝相兼容，無需注入工藝，而且不需要購入額外的設備完成整個工藝過程。
文檔編號H01L21/336GK101414564SQ20081020324
公開日2009年4月22日 申請日期2008年11月24日 優(yōu)先權日2008年11月24日
發(fā)明者李俊峰, 李喜峰, 高孝裕 申請人:上海廣電光電子有限公司