TW401645B - The manufacture method of poly silicon thin film transistor - Google Patents

Description

401645 〇 5s 五、發明説明（y) 下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如 下： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖式之簡單說明： 第1A圖至第1G圖繪示依照本發明之反向堆疊式薄膜 電晶體製程流程圖； 第2A圖至第2F圖繪示依照本發明之共平面式薄膜電 晶體圖製程流程圖； ' 第3A圖繪示堆疊式薄膜電晶體之剖面圖；以及 第3B圖繪示反向式薄膜電晶體之剖面圖。 標號說明： 10透明基板 20薄膜電晶體之閘極 — 21第一非晶氧化矽氫層 22非晶砂氫合金層 · 22'非晶砍氫合金層 23第二介電層，非晶氧化矽氫層或非晶氮氧化矽氫層 _ 23’蝕刻去除後留下的第二介電層層 24汲極/源極摻雜區 25LDD結構 绫濟郎中夬揉隼局員工消资合阼社.5-裝 24A、24B汲極/源極摻雜區 25A、25B LDD結構 30、31標示第一光阻與第二光阻 33第三非晶氧化矽氫層或非晶氮化矽層 35保護層 40、40’、41金屬接觸 實施例 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 401645 2567twf. doc/005 五、發明説明（I ) 本發明是有關於一種薄膜電晶體(thin film transistor， 簡稱TFT)製程技術，且赞別愚」有關於一種淺摻雜汲極(light doped drain，簡稱LDD)薄膜電晶體製程之技樣了。 習知對於製造多晶矽薄膜電晶體(polysilicon TFT)的 低溫製程中，它必須利用到離子佈植機等之1 貴設備來佈 植適當的遽子，用以形」贫薄膜麗^體源廬置興LDD 結構。 另一習知技藝係直接以PH3/H2重篮違理的非晶矽薄 膜，但憐會以結晶型態聚集在非晶矽表面烘烤，之後若邁 以囂射照射所形成的表晶-政麗麗JJL無法形成汲極淺摻雜 區。 因此本發明的主要目的就是在提供一種多晶矽薄膜電 曰^體_£^^方法，其可避免在麗程虫鹿瑕*无_佈n機丄卻 迈可同時形成薄膜電晶體的j及極/源極摻雜區與LDD梭ff 區，可以降低氣$。' 根據本發明的目的，提出一種多晶矽薄膜電晶體之製 造方法，此方法爲於一基底上沉積一層非晶砂氫合金（a-Si:H)，之後再沉積一介電層，如非晶氧化矽。於介電層上 方以光阻定義出主動區和淺雜質摻雜區，蝕刻介電層之 後，去光阻後定義出主動區，以PH3電漿處理，去光阻後 蝕刻殘餘的介電層後，並以準分子雷射（Excimer laser)照 射，用以將非晶矽氫合金轉化成多晶矽氫並且活化雜質， 如磷，形成源極/汲極區與汲極淺摻雜(LDD)區域。 爲讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂， 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面、V注意事項再填寫本頁) -β .φ, 經滴部中央標準局貝工消費合作社印製

0 05 A7 B7 21，最後再沉積一層非晶氮化矽氫（a-SiNx:H)層35，做爲 保護層。 此外，本發明之製程上可以應用到如第3A圖與第3B 圖所示之反向共平面式薄膜電晶體以及堆疊式薄膜電晶體 的製造。其程序與上述之實施例相同，故不多冗述僅繪出 其結構剖面，圖示中對等之部分使用與上述之實施例使用 相同的標號。 因此，本發明的特徵是以電漿處理非晶矽氫合金層， 且使電漿中，如磷可做爲摻雜物植入非晶矽氫合金層，可 同時形成薄膜電晶體的汲極/源極區域與LDD淺摻雜區 域。因此不必使用離子佈植機，故可以降低成本。 綜上所述，雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上， 然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離 本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此 本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲 準。 (.請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 鐵 經濟部中央標隼局員工消費合作杜印裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

401645 〇 5s 五、發明説明（y) 下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如 下： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖式之簡單說明： 第1A圖至第1G圖繪示依照本發明之反向堆疊式薄膜 電晶體製程流程圖； 第2A圖至第2F圖繪示依照本發明之共平面式薄膜電 晶體圖製程流程圖； ' 第3A圖繪示堆疊式薄膜電晶體之剖面圖；以及 第3B圖繪示反向式薄膜電晶體之剖面圖。 標號說明： 10透明基板 20薄膜電晶體之閘極 — 21第一非晶氧化矽氫層 22非晶砂氫合金層 · 22'非晶砍氫合金層 23第二介電層，非晶氧化矽氫層或非晶氮氧化矽氫層 _ 23’蝕刻去除後留下的第二介電層層 24汲極/源極摻雜區 25LDD結構 绫濟郎中夬揉隼局員工消资合阼社.5-裝 24A、24B汲極/源極摻雜區 25A、25B LDD結構 30、31標示第一光阻與第二光阻 33第三非晶氧化矽氫層或非晶氮化矽層 35保護層 40、40’、41金屬接觸 實施例 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作衽印製 401645 2567twf. doc/〇〇5 五、發明説明（今） 本發明揭露一種多晶矽薄膜電晶體之製造方法，其方 ♦· — 法爲：於一透明基板，如玻逍基柩(glass substrate)上沉積 非晶矽氫合金（a-Si:H)層，並沉積介電層，如非晶氧化矽 氫(a-SiOx:H)層於非晶矽氫合金層上方，並於 烘烤1H分鐘。 其次，以電漿處理非晶矽氫合金層與_氧 化矽氫層，使電漿中可做爲雜質的成分，如磷，植入該非 晶砂氫合金層中，形成n+與η-之摻雜區。 之後，再以緩衝氧化蝕刻劑（buffered oxide etchant， 簡稱BQEJ去険座盖氲北_政氫層。送400°C烤箱做烘烤程序 15〇分鐘，用以烘烤非晶矽氫合金層。並且以準分子雷射 照射烘烤過之非晶矽氫合金層，藉以使非晶矽氫合金層轉 成一多晶矽層，經回火程序使非晶矽氫合金層轉換成多晶 矽層’使摻雜於其中之雜質活化，同時形成汲極源極區與 淺摻雜汲極區。 請參照第1A圖至第1G圖，其繪示依照本發明較佳實 施例的—種反向堆疊式薄膜電晶體(inverted staggered TFT) 製程圖。 首先於一透明基板10形成一閘20，其閘20可爲鉻 (Cr) ’如第1A圖所示。參照第1B圖，於透明玻璃基板1〇 上方沉積一層厚度約爲200nm之第一介電層；21，如非晶 氧化砂氫層，其上再沉積一層厚度約爲60nm之非晶矽氫 ^金層22，之後其上再沉積一層厚度約爲5nm之第二介 電層23，如非晶氧化矽氫層或非晶矽氮化矽氫層。在此， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .參.

，1T (210X297公羞） 經濟部中央標準局貝工消費合作社印掣 2567twf.doc/005 A7 B7 五、發明説明（屮） .非晶矽氫合金層22於中央部份，呈現一不共平面突起之 結構。 參見第1C圖，上第一光阻30，如圖所示，用以定義 出主動區和淺摻雜區，並將暴露之第二非晶氧化矽氫層23 蝕刻去除，留下第二介電層23'。 之後，如第1D圖所示，去除第一光阻30，再上第二 光阻31，並從透明基板10背面曝光。之後，以電漿PH3/H2 處SI上述之非晶矽氫合金層22與第二非晶氧化矽氫層 23’，使電槳中πτ做爲雜雪的成分，如磷，_植入該非晶矽氫 合金層22與未被光阻31覆蓋之第二介電層23'下的非晶 1氫合金層22'中。去除第二光阻31後，再以緩衝氧化蝕 刻劑ΒΟΕ去除上層第二非晶氧化矽層23’，之後再送入400 °C的烤箱烘烤150分鐘。 之後，如第1D圖所示，以準分子雷射照射此烘烤過 的非晶矽氫合金層22,經回火程序使非晶矽氫合金層22 聿—Μ吏梭雜於其中之雜質活化，同時开 第亂版示Θ-蓊臈雷晶體的汲極/源極區U4與LDD區 域25。 最後，參考第1F圖，沉積一第三非晶氧化矽氫層或 非晶氮化矽氫層33於其上，並於汲極/源極區域24拉出 金屬接觸40。最後，再沉積一層非晶氮化矽氫（a-SiNx:H) 層35，做爲保護層，如第1G圖所示。 請參照第2A圖至第2F圖，其繪示依照本發明較佳實 施例的一種共平面式薄膜電晶體(coplanar TFT)製程圖。 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 2567twf. doc/ 005 A7 B7 五、發明説明（n 首先於一透明基板l〇上方沉積一層厚度約爲60nm之 非晶矽氫合金層22，之後其上再沉積一層厚度約爲5mn 之第一介電層23，如非晶氧化矽氫層或非晶矽氮化矽氫 層。在此，非晶砂氫合金（a-Si:H)層22，呈現一共平面結 構，如第2A圖所示。 參見第2B圖，上如圖示之第一光阻30，用以定義主 動區，並將暴露於外之第一非晶氧化矽氫層23蝕刻去除， 形成第一介電層23'。 之後，如第2C圖所示，去除第一光阻30後，再上第 二光阻31。之後，以電漿PH3 /H2處理上述之非晶矽氫合 金層22與第一介電層23'，使電漿中可做爲雜質的成分， 如磷，植入該非晶矽氫合金層22與未被光阻31覆蓋之第 一非晶氧化曹屬7層23，下的非晶矽氫食盒層中。再以緩 衝氧化蝕刻劑BOE去除上層之第一非晶氧化矽氫層23'。 之後，再送入400°C的烤箱烘烤150分鐘。 請參考第2C圖，以準分子雷射照射此烘烤過的非晶 矽氫合金層22，經回火程序使非晶里氫合金層22轉換成 I晶ί夕-層22，使摻雜於其中之雜質活化，同時形成如第2D 圖中薄膜電晶體的汲極/源極區域24與^LDD區域„15_。 之後，參考第2E圖，沉積第二非晶氧化矽氫層33於 於透明基板1〇上方，做爲隔離之用，並於非晶氧化矽氫 層33上形成一閘20，其閘20可爲鉻（Cr)。 如第2F圖所示，於汲極/源極區域24拉出金屬接觸40。 之後，再沉積一第三非晶氧化矽氫層或非晶氮化矽氫層 7 本紙張尺度適用中國國家標HcNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂

0 05 A7 B7 21，最後再沉積一層非晶氮化矽氫（a-SiNx:H)層35，做爲 保護層。 此外，本發明之製程上可以應用到如第3A圖與第3B 圖所示之反向共平面式薄膜電晶體以及堆疊式薄膜電晶體 的製造。其程序與上述之實施例相同，故不多冗述僅繪出 其結構剖面，圖示中對等之部分使用與上述之實施例使用 相同的標號。 因此，本發明的特徵是以電漿處理非晶矽氫合金層， 且使電漿中，如磷可做爲摻雜物植入非晶矽氫合金層，可 同時形成薄膜電晶體的汲極/源極區域與LDD淺摻雜區 域。因此不必使用離子佈植機，故可以降低成本。 綜上所述，雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上， 然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離 本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此 本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲 準。 (.請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 鐵 經濟部中央標隼局員工消費合作杜印裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 401645 2567twf. doc/005 gg C8 . D8 六、申請專利範圍 l.一種多晶矽薄膜電晶體之製造方法，包括以下步驟： 形成一非晶矽氫合金層於一基底上，並形成一非晶氧 化矽氫層於該非晶矽氫合金層上； 以一電漿處理該非晶矽氫合金層與該非晶氧化矽氫 層，用以使該電漿中可做爲一雜質的成分植入該非晶矽氫 合金層中； 以一緩衝氣化劑去除該非晶氧化矽氫層； ___ 、 -------- 施以一烘烤_程序，用以烘烤該典晶矽氫合金層；以及 以準分子雷射照射該非晶矽氫合金層，藉_里碧該非晶 砂氫合•層轉成一多晶砂氫層j使摻雜於該41晶砂氫合金 層中之赛雜質活化，同時ϋ成該著-膜電晶麗的JS」障/源極 區域與Lpp區域。 2. 如申請專利範圍第1項所述之多晶矽薄膜電晶體之 製造方法，其中該基底係一玻璃基底。 3. 如申請專利範圍第1項所述之多晶矽薄膜電晶體之 製造方法，其中該非晶矽氫合金層與該非晶氧化矽氫層可 先於400°C之烤箱烘烤120分鐘。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4. 如申請專利範圍第1項所述之多晶矽薄膜電晶體之 製造方法，其中該電漿係含PH3。 5. 如申請專利範圍第1項所述之多晶矽薄膜電晶體之 製造方法，其中該烘烤程序係150分鐘之400°C烘烤。 6. —種多晶矽薄膜電晶體之製造方法，包括以下步驟： 形成一閘於一玻璃基底上方； 沉積一第一非晶矽氧化矽氫層於該基底上，於該第一 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格(Yl〇X297公釐） 401645 A8 2567twf.doc/005 B8 C8 · D8 六、申請專利範圍 非晶矽氧化矽氫層上方，再沉積一非晶矽氫合金層，之後 於該非晶矽氫合金層再沉積一第二非晶矽氧化矽氫層； 以一電漿，處理該非晶矽氫合金層與該第二非晶矽氧 化矽氫層，用以使該電漿中可做爲一雜質的成分植入該非 晶矽氫合金層中； 以一緩衝氧化蝕刻劑去除該第二非晶氧化矽層，之後 施以一烘烤程序；以及 以一雷射照射經該烘烤程序之該非晶矽氫合金層，使 該非晶矽氫合金層轉換成一多晶矽氫層，使摻雜於該非晶 矽氫合金層中之該雜質活化，同時形成薄膜電晶體的汲極 /源極區域與LDD區域。 7. 如申請專利範圍第6項所述之多晶矽薄膜電晶體之 製造方法，其中該閘之成分爲鉻。 8. 如申請專利範圍第6項所述之多晶矽薄膜電晶體之 製造方法，其中該第一非晶矽氧化氫層之厚度爲約爲 200nm。 9. 如申請專利範圍第6項所述之多晶矽薄膜電晶體之 製造方法，其中該第二非晶矽氧化氫層之厚度爲約爲 5nm ° 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 10. 如申請專利範圍第6項所述之多晶矽薄膜電晶體之 製造方法，其中該非晶矽氫合金層之厚度爲約爲60nm。 11. 如申請專利範圍第6項所述之多晶矽薄膜電晶體之 製造方法，其中該電漿成分含PH3。 12. 如申請專利範圍第6項所述之多晶矽薄膜電晶體之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） :/005 :/005 經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 製造方法，其中該烘烤程序係在溫度400°C下烘烤約150 分鐘。 H〜種多晶矽薄膜電晶體之製造方法，包括以下步 驟： 沉積一非晶矽氫合金層於一玻璃基底上方，於該非晶 矽氫合金層上再沉積一第一非晶氧化矽氫層； 以一電發，處理該非晶砂氫合金層與該第一非晶氧化 矽氫靥，用以使該電漿中可做爲一雜質的成分植入該非晶 石夕氫合金層中； 以一緩衝氧化飩刻劑去除該第一非晶氧化矽氫層，之 後再施以一烘烤程序； 以一雷射照射經過該烘烤程序之該非晶矽氫合金層， 甩以使該非晶矽氫合金層轉換成一多晶矽氫層，並且使摻 雜於該非晶矽氫合金層中之該雜質活化，形成該薄膜電晶 體的一汲極/源極區域與一 LDD區域；以及 沉積一第二非晶氧化矽氫層於該薄膜電晶體之該汲極/ 源極區域與該LDD區域上方，並於該第二非晶氧化矽氫 層上方，形成一閘。 14. 如申請專利範圍第13項所述之多晶矽薄膜電晶體 之製造方法，其中該非晶矽氫合金層之厚度約爲60nm。 15. 如申請專利範圍第13項所述之多晶矽薄膜電晶體 之製造方法，其中該第一非晶矽氧化氫層之厚度約爲 5nm ° 16. 如申請專利範圍第13項所述之多晶砂薄膜電晶體 用中國國家標準（CNS ) Μ规格（210X297公釐） .!----------、钉-------0 1- (請先閲積背面之注意事項再填寫本頁) :/005 :/005 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 申請專利範園 之製造方法，其中該電漿成分含ph3。 17. 如申請專利範圍第13項所述之多晶矽薄膜電晶體 之製造方法，其中該烘烤程序係係在溫度400°C下烘烤150 分鐘。 18. 如申請專利範圍第13項所述之多晶矽薄膜電晶體 之製造方法，其中該雷射係準分子雷射。 19. 如申請專利範圍第13項所述之多晶矽薄膜電晶體 之製造方法，其中該閘之成分爲鉻。 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)