TWI221673B - Method for manufacturing thin film semiconductor device and method for forming resist pattern thereof - Google Patents

Description

1221673 五、發明說明（1) 一、 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種薄膜半導體裝置之製造方法與在製造 薄膜半導體裝置中所需之光阻圖案的形成方法，更明確的 說，關於薄膜半導體裝置之製造方法與在製造薄膜半導體 裝置中所需之光阻圖案的形成方法，藉此可簡化薄膜半導 體裝置的製造過程，且可改善在薄膜半導體裝置的製造過 程中之對準精確性。 本申請請求優先權：日本專利申請案第2〇〇2一163〇83 號，申請日期2002年6月4日，在此併入以供參考。 二、 【先前技術】 通吊，在薄膜半導體裝置之製造方法與在製造薄膜半 Vf裝置中所品之光阻圖案的形成方法中，在圖案未殘留 =二ί已移除之基板的離子摻雜步驟與接下來的步驟之間 驟：：？仃一對準步驟。因Λ，在此狀況下，已在其他步 驟中：成之對準圖案通常用在接下來的製程中。 fi Α所-下t 4 了要5兒明習知技術，舉例來1兒，假設如圖 區123。 為先牙“份之對準圖案區122、與離子摻雜 形成：戶二，f透明絕緣玻璃基板η之表面上 其由二氧化矽所组成。在呆f膜12之絕緣膜，舉例來說， 層矽層13，其由非曰秒所下層保護膜12的表面上形成一下 ，、由非曰曰石夕所組成。光阻層14塗佈於下層石夕： 1221673 五、發明說明（2) 13上。 在如上所假設之狀況中，在曝光與顯影製程完成後， 如圖6B所示，除了光阻擋區121之外，在對準圖案區122與 離子掺雜區123中，光阻層14藉著曝光而移除，且形成光 阻層14 ( 0 ) °即’在光阻層丨4 ( 〇 )中形成了對準圖案部份 2 ’其形成了到達下層矽層丨3之空間且與圖6A所示之對準 圖案區1 2 2相野應、離子掺雜部份3，其形成了到達下層矽 層13之空間且與圖6A所示之離子掺雜區123相對應、與光 阻播圖案部份1，其與光阻擋區丨21相對應。 如果離子掺雜製程在此狀態下，藉著利用光阻層 1 4 (〇 )作為遮罩來進行，因為不只離子摻雜部份3，形成於 對準圖案部份2下方之下層矽層丨3也同時被植入離子，所 以對準圖案部份2之暴露部份也具有與離子摻雜部份3相同 之材質。那麼，當移除光阻層丨4 ( 〇 )以進行接下來的製程 寺在對準圖案σ卩份2與離子摻雜部份3之間的光學辨識變 得不可能，因此，對準標記無法被識別。 一因此，如圖6C所示，蝕刻製程不是利用具有複數圖案 $層1 4 ( 0 )作為遮|，而必須藉著利用僅具有對準圖、

第6頁 1221673 五、發明說明（3) 用來形成對準標記之遮罩，與增加一利用該 ΐ光：Γ在T準之/驟：得到與_所示之相同狀態。形 :雜步驟’光阻層“⑷必須分別與個別在兩個下步來:中離形子 因此，習知薄膜半導體裝置之製造方法與習知朵阻圖 案之形成方法不但具有下列問題：當 ^ 5先前步驟實施時，需要進行一些；製= 罩ί產：對準標記的步驟1藉著^ ϊϊ:之步驟，還有對於接下來的製程之間接對準合造成 調整精確性的降低。 τ ^ θ ^ 三、【 有 裴置之 案的形 準精確 依 之製造 在 在罩，形 阻區域 發明内 鑒於上 製造方 成方法性，而 據本發 方法， 一基板 容】 述， 法與 ，其 不需 明第 包含 之表 本發明之目的在於提供一種薄膜半導體 在製造薄膜半導體裝置中所需之光睬圖 可簡化製造過程，且可改善製程之對 利用多數個對準光罩。 一實施態樣，提供一種薄膜電晶體装置 該下層矽層 成做為， 之步驟，其 面上形成一下層矽層之步驟； 之表面上，利用具有半色調區域之光 光阻圖案且分別具有不同膜厚之複數個光 分別對應至各個彼此不同之複數個圖 1221673 五、發明說明（4) 案； 至少一移除一光阻區域之步驟當一下層曝光時，該光 阻區域在該光阻圖案中具有最小膜厚； ^ 在該下層矽層上形成一對準圖案之步驟，藉著利用該 光阻圖案做為一遮罩來蝕刻一第一孔洞；及 在移除該具有最小膜厚之光阻區域後，利用一光阻圖 案做為:遮罩’形成除了該對準圖案以外之圖案的步驟。 在七述弟實施態樣中’ 一較佳模式為：其中除了在 =下層矽層上形成該對準圖案以外之步驟包含一製造步 方法利用該光阻圖案做為一遮罩，藉著利用一蝕刻以外之 對準丄其：除了在該下層石夕層上形成該 案做為一遮罩。包含一離子植入步驟，利用該光阻圖 另一個較佳模式 對準圖案以外之牛廠為·，、中除了在該下層矽層上形成該 為一遮罩。 乂 包含一蝕刻步驟，利用該光阻圖案做 另一個較佳模1 該基板。 、x為·其中一透明絕緣基板被用來做為 另一個較佳模式A •甘+ 該下層矽層之表面J、·其中一對準圖案被形成為形成於 依據本發明第二圖案，以便成為一孔洞圖案。 之製造方法，包含—只施悲樣，提供一種薄膜電晶體裝置 在一基板之表面 上形成一下層矽層之步驟；

第8頁 1221673 五、發明說明(5) 在該下層矽層之表 罩，形成做為一光阻圖 阻區域之步驟，其分別 案； 至少 阻區域在 在該 光阻圖案 在進 形成除了 在前 該下層矽 驟，利用 移除一光阻 該光阻 下層矽 做為一 行該灰 該對準 述第二 層上形 該光阻 方法 另 個較佳 .對準圖案以外之 案做為一遮罩。 另一個較佳 對準圖案以外< 為一^遮罩。 另一個較佳 該基板。 另一 該下層矽 個較佳 層之表 圖案中 層上形 遮罩來 化方法 圖案以 實施態 成該對 圖案做 模式為 步驟包 模式為 步驟包 模式為 模式為 面的該 面上，利用具有半色調區域之光 案且分別具有不同膜厚之複數個光 對應至各個彼此不同之複數個圖 區域之步驟當一下層曝光時，該光 具有最小膜厚，藉著一灰化方法； 成一對準圖案之步驟，藉著利用該 蝕刻一第一孔洞；及 後，利用一光阻圖案做為一遮罩， 外之圖案的步驟。 樣中 幸父佳模式為：其中除了在 準圖案以外之步驟包含〜製造步 為一遮罩，藉著利用一蝕刻以外之 :其中除了在該下層矽層上形成該 B離子植入步驟，利用該光阻圖 &其中除了在該下層矽層上形成該 ~ #刻步驟’利用該光阻圖案做 :其中一透明 絕緣基板被用來做為 •其中一對準圖案被形成為形成於 光阻圖案，以便成為一孔洞圖案。

第9頁 1221673 五、發明說明（6) 根據本發明第三實施態 夕/ ，該光阻圖案位於形成 之表面上，包含： ^著塗佈一光阻形成一 形成一對準圖案部份、 >成之後續步驟中的主要圖 層亡形成圖案之光罩上形成 曝光區域、與-光阻擋區域 ^ 在该形成之光阻層上利 貝施一顯影操作來產生複數 域與至少一光阻移除區域之 在前述第三實施態樣中 一光阻移除區域藉著該光穿 一孔洞圖案。 藉著上述結構，一對準 厚的光阻層部份來形成，其 色調光罩為光罩，並在該光 生。 此外，因為二者以上之 可達到製程之簡化，而且因 置，故可改善對準精確性。 樣’提供一種光阻圖案之形成 於一基板表面上之一下層矽層 光阻層之步驟； 形成一用於該對準圖案部份之 案部份、與在一用來在該光阻 一光穿透光罩區域、一半色調 之步驟； 用該光罩實施一曝光操作，與 個分別具有不同厚度之光阻區 步驟。 ’一較佳模式為··其中該至少 透光罩區域來產生，以便成為 圖案可藉著利用一具有最小膜 藉著利用具有半色調區域之半 阻層部份上進行蝕刻製程來產 光阻形成步驟可被結合，所以 為不需調整複數個光阻之位 四、【實施方式】 接下來將配合附圖，利用一些實施例來詳細說明實行

1221673 五、發明說明（7) 本發明之最佳模式。 第一實施例 .圖1 A到1 E為依據本發明第一實施例之薄膜半導體裝置 製造過程之橫剖面圖。圖2A到2(：為依據第一實施例，圖lc 所不製程之詳細說明。圖3為本發明第一實施例之薄膜半 導體裝置之平面圖。如圖3所示，對準圖案部份31被置於 基板30之上表面，以達到在基板3〇之上表面定位的目的， 其方式為電晶體形成區3 2之一個角落被置於對準圖案部份 3 1之間。 在圖1A所示之薄膜半導體裝置之製造方法中，在透明 _ 絕緣玻璃基板11之表面上形成作為下層（下塗佈）保護膜 1 2之絕緣膜，舉例來說，其由二氧化矽所組成，厚度約為 3^00埃。接著，如圖1B所示，在下層保護膜12的表面上藉 著低壓化學氣相沉積（LPCVD，Low Pressure Chemical Vapor Deposition)或電漿增強化學氣相沉積（pECVD，

Plasma Enhanced-CVD )來形成一由非晶矽所組成，厚度 約為600埃之下層矽層13。在形成於下層保護膜12的表面 上之後’該作為下層矽層1 3之非晶矽進行脫氫，以使氫含 量在1 %以下。 接下來，如圖1 C所示之光阻層1 4a的形成方法將參考 _ 圖2A、2B、2C來說明。 首先，如圖2A所示，厚度約為2/zm的光阻層14塗佈於 圖1 B所示之下層矽層1 3之上表面。然後，如圖2 β所示，利 用一半色調光罩20來進行曝光製程。即，半色調光罩2〇包

，73

五、發明說明（8) 其中光阻層14於進行曝光製程以 行曝光製盘IV ^來厚度、光穿透光罩部份22，在其中進 半多JU後沒有光阻層14殘留、與半透光（此後稱為 舉例來說，其中殘留預定厚度之光阻層14， J 4。 Ρ在進打曝光製程以後殘留中等厚度的光阻層 準圖= 之光穿透光罩部份22用來形成圖3所示之對 之;曰、二二1。此外，半色調光罩部份23用來在圖3所示 之電β曰體形成區32上進行離子摻雜製程。 ΐ4χί Ϊ成曝光與顯影製程後，如圖2C所示，因為光阻層 膜厘止的部份已藉著曝光而移除，所以會形成具有三種 腰与之光阻層14a。即，光阻層14a包含光阻擋圖案部份 a，在其中光阻層14維持其原來厚度、光穿透圖案部份 2a，在其中沒有光阻層14殘留、與半色調圖案部份仏， 其中殘留預定厚度之光阻層14。 雖然殘留在進行半色調曝光製程之半色調圖案部份仏 中之光阻層14a厚度可視不同製程條件而改變，但其在乾 蚀刻之狀況下最好大於3000埃’在濕蝕刻之狀況下最\ 於1000埃。 又 再次參考圖1A到1E，繼續說明薄膜半導體裝置之製造 方法。如圖1C所示之薄膜半導體裝置具有與圖2C所示之半 導體裝置相同之截面構造，其藉著如以上圖2A到2C所示之 製程來產生。 μ 接著，如圖1 D所示’利用光阻層1 4a作為遮罩，在下

五、發明說明（9) 層石夕層13上進行乾蝕刻製 光穿透圖案部份23。因此 其僅暴路於光阻層⑷中之 案4之下層矽層13a。 ’下層矽層13形成了具有對準圖 接著，如圖1E所示，舉例來 道電晶體之間值的硼離？m來控彻通 暴露部分上進行離子植入製= 在其中光阻層14a的整體厚度 子摻雜製程， 半色調圖案區域3a中的光阻声藉化衣程而減少，且 移除光阻14b，可在一個光置、= '移除。最後，藉著 中將被利用之對準標記4與成在接下來的製程 5。 、擇〖生的植入硼之主要圖案區 在上面的說明中，砖日日 道區域的形成。然而，無兒；另了 ；；，通道電晶體之通 亦可應用濕姓刻，且除了N通道電晶體之除了乾:刻之外， 地將雜質植入P通道電晶體之=曰：之夕’亦可選擇性 限於將電晶體之雜質選擇性植入 此外’本發明不 需要植入雜質之裝置、 亦可應用於所有

r 選擇性雜質植人製程。另外，W 凋先罩部份形成於半色調圖案表杈另外，丰色 製程，還可應用於第二蝕刻製=但可以應用於摻雜 中，非晶矽被用來作為下層矽芦的，在上述實施例 取代非晶矽來使用。 9的材枓，然而多晶矽亦可 接著，參考圖4，將說明同時 狀區域之圖案之方i在上述對準圖案與用於島 續製程所需之對準圖案形成步；本發明應用於後 哪興選擇性的離子植入步 1221673

驟。然而，本發明亦可同時形成對準圖案與用於島狀區域 6之圖案。即，如圖4所示，因為對準谓案4與用於島狀區 域6之圖案可同時形成，包含對準標記之形成、島狀區域 圖案之形成、與摻雜圖案之形成的三個步驟可以只藉著與 施一光阻塗佈製程來達成。 、 第二實施例 可避免下層矽層 圖5為說明依據本發明第二實施例 污染之製程的一個例子。 、如圖5所示，藉著LPCVD或PECVD，由二氧化矽所組

成，厚度約為1000埃之氧化膜15形成於下層矽層13的表3 ^，其形成於圖5與圖1B所示之玻璃基板n上。藉著在下 二13上形成氧化膜15，可避免下層矽層13受到伴隨d 阻廣14a而來之污染。 太恭2 5 ’本發明不限於上述實施例，而可在不脫葡 述說明中乾：與精神下進行修改與變更。舉例來說，在J 述說明中，光阻層被形成 竑芏—,， 中形成半色調區域以读2 一種層…然而，藉者在光， 層次。 —達到多層次，光阻層可為四種以上4

第14頁 1221673 圖式簡單說明 五、【圖式簡單說明】 以上與本發明之其他構件、優點、與特徵由上述說明 配合附圖將會更容易瞭解。 圖1A到1 E為依據本發明第一實施例之薄膜半導體裝置 製造過程之橫剖面圖； 圖2A到2C為依據本發明第一實施例，圖1C所示製程之 詳細說明； 圖3為本發明第一實施例之薄膜半導體裝置之平面 圖； 圖4為說明依據本發明第一實施例，同時形成對準圖 案與用於島狀區域之圖案之製程； 圖5為說明依據本發明第二實施例，可避免下層矽層 污染之製程的一個例子；及 圖6A到6D為說明習知薄膜半導體裝置之製程之橫剖面 圖。 元件符號說明： 1 光阻擋圖案部份 2 對準圖案部份 3 離子掺雜部份 4 對準圖案 11 玻璃基板 12 保護膜 13 下層矽層

第15頁 1221673 圖式簡單說明 14 光阻層 14(0) 光阻層 120 曝光光罩 121 光阻擋區 122 對準圖案區 123 離子摻雜區 222 對準圖案區 13a 下層砍層 14a 光阻層 14b 光阻 15 氧化膜 la 光阻擋圖案部份 2a 光穿透圖案部份 3 a 半色調圖案部份 5 主要圖案區 20 半色調光罩 21 光阻擋光罩部份 22 光穿透光罩部份 23 半色調光罩部份 30 基板 31 對準圖案部份 32 電晶體形成區 6 島狀區域

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Claims (1)

1221673 六、申請專利範圍 1 · 一種薄膜電晶體裝置之製造方法，包含： 在一基板之表面上形成一下層砍層之步驟； 在該下層矽層之表面上，利用具有半色調區域之光 罩，形成做為一光阻圖案且分別具有不同膜厚之複數個光 阻區域之步驟，其分別對應至各個彼此不同之複數個圖 案； 至少一移除一光阻區域之步驟，當一下層曝光時，該 光阻區域在該光阻圖案中具有最小膜厚； m 在該下層矽層上形成一對準圖案之步驟，藉著利用該 光阻圖案做為一遮罩來钱刻一第一孔洞；及 在移除該具有最小膜厚之光阻區域後，利用一光阻圖 案做為一遮罩，形成除了該對準圖案以外之圖案的步驟。 2. 根據申請專利範圍第1項之薄膜電晶體裝置之製造 方法，其中除了在該下層矽層上形成該對準圖案以外之步 驟包含以下製造步驟：利用該光阻圖案做為一遮罩，藉著 利用一蝕刻以外之方法。 3. 根據申請專利範圍第1項之薄膜電晶體裝置之製造 方法，其中除了在該下層矽層上形成該對準圖案以外之步 驟包含一離子植入步驟，利用該光阻圖案做為一遮罩。 4. 根據申請專利範圍第1項之薄膜電晶體裝置之製造 方法，其中除了在該下層矽層上形成該對準圖案以外之步

第17頁 1221673 六 申請專利範園 一. 驟 包含-㈣|!步称，利用該光阻圖案做為一遮罩 5.根/申請專利範圍第丨至4項任一 裝置之製造方法，其中一透明 項之4獏電晶體 板。 彡月絕緣基板被用來做為該基 根據申請專利範圍第1至4項任一 6. 裝置之製造方法，其中一對準 項之溥臈電晶體 矽層之表面的该光阻圖案，以#忐 風於该下層 ^ M使成為一孔洞圖案。 7· 一種薄膜電晶體裝置之製造方法，包含. 在一基板之表面上形成一下層矽層之步驟； 在該下層石夕層之表面上，利帛具有半色調區域之光 罩’形成做為一光阻圖案且分別具有不同膜厚之複數個光 阻區域之步驟，其分別對應至各個彼此不同之複數個圖 案； 當一下層曝光時藉著一灰化方法至少一移除一光阻區 域之步驟，該光阻區域在該光阻圖案中具有最小膜厚； 在該下層矽層上形成一對準圖案之步驟，藉著利用該 光阻圖案做為一遮罩來触刻一第一孔洞；及 ^在進行該灰化方法後，利用一光阻圖案做為一遮罩， 形成除了該對準圖案以外之圖案的步驟。 根據申請專利範圍第7項之薄膜電晶體裝置之製造

第18頁 ^21673 六、申請專利範圍 其中除了在該下層石夕層上形成該對準圖荦以外之步 利用-蝕刻以外之方法。阻圖案做為-遮罩’藉者 9 ·根據申請專利範圍第7涵+笔时兩 大、土分上乂々士斗 固弟Γ項之薄膜電晶體裝置之製造 =丄其中除了在該下層石夕層上形成該對準圖案以外之步 驟包含一離子植入步驟’利用該t阻圖案做為一遮罩。 、1 0 ·根據申睛專利範圍第7項之薄膜電晶體裝置之製 造方法，其中除了在該下層矽層上形成該對準圖案以外之 步驟包含一蝕刻步驟，利用該光阻圖案做為一遮罩。 11. 根據申凊專利範圍第7項之薄膜電晶體裝置之製 造方法，其中一透明絕緣基板被用來做為該基板。 12. 根據申請專利範圍第7項之薄膜電晶體裝置之製 造方法’其中一對準圖案被形成為形成於該下層矽層之表 面的該光阻圖案，以便成為一孔洞圖案。 13· 一種光阻圖案之形成方法，該光阻圖案位於形成 於一基板表面上之一下層石夕層之表面上，該形成方法包 含·· 藉著塗佈一光阻形成一光阻層之步驟； 形成一對準圖案部份 '形成一用於該對準圖案部份之

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