TW409321B - Film transistor and its manufacture - Google Patents

Description

409321 五、發明說明（l) 本發明係有關一種薄膜電晶體及其製造方法，尤指一 藉由低濃度摻雜（dop i ng)以降低開路漏電流以提昇元件可 靠度之薄膜電晶體及其製造方法。 簿膜電晶體因其獨特之切換特性已普遍應用於 機存取記憶體（SRAM)及液晶顯示裝置中。 、，心也 ώ於薄膜電晶體適於控制液晶顯示板的像素， 改善了液晶顯像的回應速度、視野角度及對比=大^ 質，對於動輒要求解像度不低於百萬個以去，面品 電視機HDTV而言，羋者戍μ 像素的兩精度 呈印皇w 咸1"為涛艇電晶體應非常適合。 吳國專利案Ν〇·5,804,472曾椙干_括、*人 傳統聚矽薄臈電晶體。該聚矽薄膜常曰$，SRAM使用的 度加…，使含有—盘晶體因對聚…厚 應之窄而薄電晶體通道，且由於兮^離溝亦度對 r ^ ^ 4,甘π 由夂忒通運係糟助隔離層蒸著 工私而形成者，其使用於SRAM等元件時，具

以避免位凡線側邊之供應電壓降低之功能。，""'L …ΐ五Li 專統上排列於—平面之薄膜電晶體的-般 性結構二；構成係於-基板1上覆蓋-絕緣層2以防異物混 入’且於该絕緣層2之上形成通道領域^及-設於該通道 兩亚ΐ 1源極3a與〉曳極3b之活性層3。該活性層3之上再 鋪A a ff極絕緣膜4，而問極5則配置於該絕緣膜4之上 表面且位：該活性f3之源極以與茂極3b之間。 ,” 因tΌ夕'専模電晶體係為厚僅數百埃（A ° )的細 微薄膜J母'閘極開路峙，通道中原本流動的電子遂向矽 基板擴政 *形成再結合而非消滅，-邊為洩極所吸收 409321 五、發明說明（2) 而形成可觀的漏電流。 為解決上述問題，已知的方法係如第六圖所示，在源 極與通道及洩極與通道之間分別建立一偏移區Π以減少漏 電流。

R 但是，為了建立如上所述之偏移區以減少開路漏電 流，一般的做法都是經過：再結晶化—不純物注入—活性 化等諸多工程，非僅製程麻煩，成本增加，而且合格率也 大為降低。 同時’在形成偏移區、通道領域、源極及或極之過程 中，由於頻繁使用覆罩且每次均須重新定位，以致偶有覆

X 罩定位不準或甚而錯位的情形發生，嚴重影響元件的品 質。 本發明之主要目的在於提供一種利用簡單方式形成低 濃度摻雜（L D D : Π g h 11 y d 〇 p e d d r a i η )區以減少開路漏電 流並藉以提高元件可靠度之薄膜電晶體= | 本發明之次一目的在於提供一種無需仰賴覆罩工程， 只須將已摻雜非晶質矽加以蒸著及利用雷射予以退火處 理，即可一次形成偏移區與低濃度摻雜領域並因此縮減製 程利於生產之薄膜電晶體製造方法。 為達成上述目的，本發明薄膜電晶體之構成包括： 一表面形成絕緣層之基板、形成於該絕緣層表面之源 丨極與洩極、形成於該源極與洩極之間且兩端各與該源極及 浪極分別部份重疊之導電層、遮蔽於該等導電層、源極及 洩極之上的閘極絕緣膜、及形成於該閘極絕緣膜之上的閘

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極。又，上述導電層係由對應於A 而該導電層可甴非晶 於該通道領域兩端之偏移區與/ j間，之通道領域及形成 在具有上述緒構的本發明，艰度，雜領域所構成者。 源極、閘極分別接壤重叠的部、：電BS 中’ s玄導電層與 高低落差之部份即為低濃度摻=:較其他部份略厚，形成 摻雜高濃度不純物之非晶質矽$ ^域。該源極及洩極可由 質砍形成。 本發明薄膜電晶體之製造方.车A k π、万法包括以下製裎： 在基板上形成絕緣層之工程·太β α κ Τ 枉’在讀絕緣層之上形成墓 電層之工程；利用蒸著法使栘雜高澧 战、 附著於該·絕緣層及導電層之上及運t照相敍刻於該導= 兩端形欣與之部份重叠之源極和洩極工程；以雷射退火處 理該導電層、源極、洩極，使摻雜於兩電極之不純物向該 導電層做低濃度分散之再結晶化工程：及以間絕緣膜铺設 於該導電層、源極、洩極之上使形成閘極，並令該導電層 形成於通道領域及其兩側之偏移區與低濃度摻雜領域之工 程。

又5利罔過度蝕刻（over etching)方式可使上述導電 層與該源極及洩極接壤重疊處比他處稍厚Q 以下’配合相關圖式詳細說明本發明之較佳實施例： [圖式說明] 第一圖係依本發明一實施例製作之薄臈電晶體之剖面圖。 弟一圖（a)〜（e)係第一圖所示薄膜電晶體之製程說明圖。 第三圖係依本發明另一實施例製作之薄獏電晶體剖面圖。

第6頁 4na^9.i 五、發明說明（4) 第四圖係第三圖所示薄膜電晶體之製程中使用過度蝕刻之 工程說明圖。 第五圖係習用薄膜電晶體剖面圊之一例。 第六圖係習用薄膜電晶體剖面圖之另一例。 [圖式標號說明] 1------- 基板 2 -----絕緣層 0 〇 ϋ α 艰、牲 3b------ -洩極 4---- -----問極絕緣膜 5------- 閘極 ιοί-- 基板 102----- -絕緣層 103、 1 03’導電層 104----- -阻光罩 105-- ----不定形矽層 I 0 5 a 源極 105b- ----洩極 106 -阻光罩 107-- ----閘絕緣膜 108----- 間極 109-- ----低濃度摻雜領域 I------ -通道領域 π --- 偏移£ 第一圖係為本發明第一實施例之薄膜電晶體剖面圖。 本發明薄膜電晶體5之構成係先於一基板I 0 1之上形成一絕 緣層102，其上再配置一導電層103後，於該導電層103兩 1 側端更分別配置一源極1 0 5 a及一 ：¾極1 0 5 b與之做部份重 疊。其次，利用蒸著法使一閘絕緣膜1 〇 7附著於該等導電 層1 0 3、源極1 0 5 a及洩極1 0 5 b之上。次於該閘絕緣膜1 0 7之 上且位於該源極1 05a與洩極1 05b之間設置一閘極1 08 -| 此結構中，位於上述源極1 0 5 a及洩極1 0 5 b之間的該導 |電層1 0 3係包含一與上述閘極1 0 8彼此對望之通道領域I ，

第7頁 409321 五、發明說明（5) 及一兩側端與上述閘極1 0 8錯開之偏移區Π。 以上述配置方式構成之本發明薄膜電晶體係依以下如 第二圖（a)〜（b)所示製程製作之。如第二圖（a)所示，於 該基板1 0 1之上先行形成該絕緣層1 0 2，次於其上利用蒸著 决使非晶質矽附著、形成該導電層1 03，。該絕緣層丨〇2係 文為緩衝絕緣層之用’以杜絕任何異物侵入該基祐1 p 1 '' &等電層1 03’係藉由阻光罩1 04進行照相蝕刻而形成之預 ^電％圖’完成後’去除該阻光罩1 〇 4。於钮刻完成益已 法除光罩之導電層1 0 3及該絕緣層1 0 2之上，利用蒸著法形 $如苐二圖（b)所示一含有高濃度不純物之不定形硬層 y 以進一步製作該源極1 0 5 a及：¾極1 0 5 b。 單1次如第二圖（C)所示’該不定形矽層1 〇 5係透過一阻光 t 0 6進行蝕刻工程以形成該源極1 〇 5a及洩極1 〇 5 b，並於 找戍後將該阻光罩1 〇 6予以清除。過程中，該阻光罩1 〇 6之 ^ °卩伤係與邊導電層1 0 3之兩側端形成部份重疊狀態， 卞方遮蓋之源極1 0 5 a與洩極1 〇 5 b情況亦同。 I 〇.其次’如第二圖（d )所示’又於該等導電層1 0 3、源極 a及洩極1 0 5 b之上形成一閘絕緣膜丨〇 7後，施以雷射或 同士 k火方法，使該4導電層1 .〇 3、源極1 〇 5 a及泡極1 0 5 b 1 ^ ^再結晶化。於利用雷射進行退火處理使該等導電層 叛1 :源極1 〇5a及洩極1 05b同時再結晶化之過程中，該源 兩及沒極10513所含之高濃度不純物會向該導電層103 得。、擴散’形成低濃度不繞物區。又，雷射退火處理亦 $ %讀閘絕緣膜1 〇 7形成前為之。 409321 五、發明說明（6) 之後，以蒸著法使聚矽或類似金屬之閘極形成材料 1 0 8 ’附著於上述閘絕緣膜1 〇 7之上，次以照相姓刻方法形 成如第二圖（e )所示具有預設圖案之閘極丨〇 8。 上述閘極1 〇 8與鄰接之該源極1 0 5 a及茂極1 〇 5 b間，維 持著一定的間隙。該導電層1 〇 3與該閘極1 〇 8對望且對稱的 部份即形成上述之通道領域I ，而該通道領域I兩側與該 閑極1 0 8錯開的部份則包含有偏移區Π及低濃度摻雜領 域’從而形成一可減少漏電流之薄膜電晶體。 士曰如以上所述，可知本發明係將以往形成偏移區所需再 ^ ^ 不純物注入—活性化等不同階段工程加以整合， =f，雜不純物之非晶質石夕之蒸著處理及雷射退火處理， 人一知即可形成偏移區及低濃度摻雜領域而達到縮短製 小，故者基於該閘極】〇 8可依電路圖案之需要調整其大 '導電層=偏?區之間隔亦得據以調整。進而依據本發明於 以來忐沐成阿低落差，調整摻入之不純物之擴散程度乃得 ^ 需之低濃度摻雜結構。 電層1 0 3途本發明之薄膜電晶體如第三圖所示，亦得於該導 面形成低^该源極1 〇5a及洩極1 〇5b接壤重疊之兩側端上表 略高於其'艮ί摻雜領域1 09，使該導電層1 03之兩側端厚度 ^他恭露部位以達到防止過份擴散的效果。 示形成3 =導電層103的厚*，亦可於第二圖(c)所 降低守增、極10 5a及洩極10 5b之過程中，以過度蝕刻方式 -Λ今电層1 0 3兩側端以外的暴露平面。

409321 五、發明說明（7) 由於過度蝕刻僅針對該導電層1 0 3外露的部份，結果 如第四圖所示，該導電層1 0 3外露的部份比兩側端之重疊 部份為薄。 如此，在該導電層103形成局部厚度的差異，於實施 雷射退火工程時，較薄部份的擴散作用似乎較為困難。 進一步詳述之，如第二圖（d )所示，於被覆該閘絕緣 膜1 0 7後實施雷射退火工程，可以導致該導電層1 0 3與該源 極1 0 5 a及洩極1 0 5 b重疊之兩側端比其他外露部位更厚，其 原因應該是：使用雷射退火時的擴散過程中，顆粒僅朝側 面方向進行纔會有此結果，並可藉此獲得一利用該導電層 | 1 〇 3兩側端之重疊部份產生如第三圖所示局部低濃度摻雜 I領域1 0 9之薄膜電晶體。 ! | 依據以上說明，本發明具有如下效果： 本發明利用蒸著法使高濃度摻雜的非晶質矽附著及形 成源極與洩極後，透過雷射退火使之再結晶化及分散化， 等於把以往的再結晶化、離子注入及活性化等多項工程合 ί而為一。再者，因可籍由閘極圖案的形成而同時形成偏移 |區，故可大幅縮短製程；又，透過該閘極之圖案製作，調 i整偏移區之間隔亦屬簡單可行。 3 I 更藉由導電層兩側端部份各與源極及洩極重疊之結 |構，完全無需追加任何工程，連覆罩作業也可省略，故可 !進一步保障元件的可靠度。又，利埒一次概括工程，使該 j導電層外露面接受過度蝕刻而將低濃度摻雜領域附加於該 I導電層。

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第10頁 40Θ321 五、發明說明（8) 對於熟悉本技術領域的人士而言，本發明的基本理念 |當可運用於其他不同的方式，故本發明所提之實施例僅供 I例證而非用以限制其實施範圍者，惟其得引伸之變化仍應 |受申請專利範圍各申請項之節制°

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Claims (1)

1. _409321_ 六、申請專利範圍 1. 一種薄膜電晶體，包括： 一基板上形成一絕緣層，該絕緣層表面兩端分別形成 一源極及一 ：¾極，一形成於該源極及該；贫極之間且與該源 極及該洩極有部份重疊之導電層，一被覆於該等導電層、 源極及洩極表面之閘絕緣膜，及一形成於該閘絕緣膜表面 丨之開極； I 上述導電層更包含： I | 一與該間極對應之通道領域，形成於該通道領域兩侧 端之偏移區及低濃度摻雜領域。 2. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體，其中， |該導電層之兩側端與該源極及洩極之重疊部份比其他部份 |較厚，且其上部形成低濃度摻雜領域。 I 3.如申請專利範圍第1或2項所述之薄膜電晶體，其 I中，該源極及洩極係由摻雜高濃度不純物之非晶質矽所形 |成c 4.如申請專利範圍第1或2項所述之薄膜電晶體，其 中，該導電層係由非晶質矽所形成。 | 5. —種薄膜電晶體之製造方法，包括： | 於一基板上形成一絕緣層之工程； | 於該絕緣層之上形成一導電層之工程； I 使一摻雜有高濃度不純物之非晶質矽蒸著、貼附於該 |絕緣層及該導電層之上，經照相蝕刻後於該導電層之兩端 I形成與之部份重疊之一源極及一洩極之工程； ! 以雷射退火處理該導電層、源極及洩極以使該源極及

   第12頁 __409321__ 六、申請專利範圍 洩極内含之不純物進行再結晶化之工程；及 於該導電層、源極及洩極之表面介入一閘絕緣膜並形 成一閘極，及使該導電層形成一通道領域及其兩侧端之偏 移區及低濃度摻雜領域之工程。 I 6 ·如申請專利範圍第5項所述之薄膜電晶體之製造方 |法，其中，於該源極及洩極之形成過程中，與該源極及洩 i| ;極未重疊之導電層部份被施以過度蝕刻。 | 7. —薄膜電晶體之製造万法，包括有： I 於一基板上形成一絕緣層之工程； { 於該絕緣層之上形成一導電層之工程； \ I 使一摻雜有高濃度不純物之非晶質矽蒸著、貼附該絕 !緣層及該導電層之上，經照相蝕刻後於該導電層之兩端形 i成與之部份重疊之一源極及一洩極之工程； | 於該導電層、源極及洩極上形成一閘絕緣膜之工程； 以雷射退火處理該導電層、源極及洩極以促使該源極 及洩極内含之不純物進行再結晶化之工程；及 ! ; 形成一閘極並使該導電層形成一通道領域及其雨側端| i之偵移區及低濃度摻雜領域之工程。 I

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