薄膜晶體管的制程方法
【專利摘要】本發(fā)明構(gòu)造了一種薄膜晶體管的制程方法，所述制程方法包含下列步驟：依序形成緩沖層與多晶硅層；在所述多晶硅層上形成柵極絕緣層，刻蝕所述柵極絕緣層以露出需要?dú)W姆接觸的所述多晶硅層；在所述柵極絕緣層與所述多晶硅層上方形成歐姆接觸層，并刻蝕所述歐姆接觸層的多余區(qū)域，保留與所述多晶硅層接觸的所述歐姆接觸層；在所述柵極絕緣層上方形成柵極；形成介電層于所述柵極與所述柵極絕緣層上方，并形成過孔；以及在所述過孔上形成源極與漏極。
【專利說明】薄膜晶體管的制程方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管的制程方法，特別是涉及一種改善刻蝕到多晶硅層或歐姆接觸層刻蝕不足的薄膜晶體管的制程方法。
【背景技術(shù)】
[0002]非晶娃薄膜晶體管(amorphoussilicon thin films, a_Si TFTs)已廣泛使用于顯示器，而相較于非晶娃薄膜晶體管，以低溫多晶娃(low temperature polysilicon, LTPS)作為驅(qū)動組件的設(shè)計(jì)上,更能符合現(xiàn)今顯示器高效能與高解析的需求。目前在LTPS的制程中，通常會利用離子布植(ion implant)的方式,對通道做摻雜(dopant)來調(diào)整起始電壓(threshold voltage),或是利用摻雜來降低源極/漏極(S/D)的阻值。然而，隨著大尺寸顯示器的發(fā)展，LTPS制程上除了大面積均勻性不佳的限制外，離子布植目前也只能應(yīng)用于小尺寸世代廠里。如今，LTPS技術(shù)精進(jìn)，薄膜均勻性的問題也逐漸獲得改善，隨之而來的，即是如何在制程中不需要使用離子布植的方式而達(dá)到低阻值的源極/漏極區(qū)域，也就是如何在晶體管通道兩端定義出歐姆接觸層(ohmn contact layer),即非離子布植(non-1mplant) LTPS 技術(shù)。
[0003]圖1顯示傳統(tǒng)的薄膜晶體管的制造方法的流程圖。圖2A~圖2G顯示傳統(tǒng)的薄膜晶體管的示意圖。如下所述的圖1的步驟流程是配合圖2A~圖2G的圖式做說明。在圖2A的步驟S102中，在基板202上依序沉積緩沖層(buffer layer) 204與非晶硅(a_Si)層206。接著，在圖2B的步驟S104中，形成多晶硅層208，并圖案定義半導(dǎo)體區(qū)域。一般來說，在形成非晶硅(a-Si )層206后，以低溫結(jié)晶制程將非晶硅層206轉(zhuǎn)換為多晶硅結(jié)構(gòu)的多晶硅(poly-Si)層208。在圖2C的步驟S106中，在多晶硅層208上形成歐姆接觸層210，圖案定義溝道區(qū)212，并利用干刻蝕溝道區(qū)212的歐姆接觸層210。在多晶硅上使用化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposition, CVD)生長一層N+或P+層作為歐姆接觸層210,其厚度一般為400 - 800A之間，之后通過光罩定義出溝道區(qū)212，再刻蝕掉溝道區(qū)的歐姆接觸層210。但是，在此步驟流程中，由于干刻蝕的均勻性問題，會導(dǎo)致部分區(qū)域的歐姆接觸層210未被刻蝕干凈，而有些區(qū)域則刻蝕到多晶硅層208，使得多晶硅層208的厚度降低，導(dǎo)致最后液晶面板的薄膜電性均一性不好，使得顯示器亮度不均勻(panel mura)問題嚴(yán)重。接著，在圖2D的步驟S108中，在歐姆接觸層210與多晶硅層208上方形成柵極絕緣層214，讓柵極絕緣層214覆蓋通道區(qū)212與歐姆接觸層210。在圖2E的步驟SllO中，在柵極絕緣層214上方形成一柵極216。在圖2F的步驟S112中，形成一介電層218于柵極216與柵極絕緣層214上方，并形成過孔220。過孔220分別位于柵極216的兩旁，且穿過介電層218與柵極絕緣層214以裸露出歐姆接觸層210。最后，在圖2G的步驟S114中，在過孔220上形成源極/漏極222。
[0004]如上所述，在非離子布植(non-1mplant)LTPS技術(shù)中，需要針對由于干刻蝕歐姆接觸層210而導(dǎo)致多晶硅層208厚度不均勻的問題進(jìn)行改善，歐姆接觸層210多在多晶硅層208生成之后沉積，通過光罩定義出溝道區(qū)212后，通過干刻蝕蝕掉溝道區(qū)212的歐姆接觸層210，而只留下源極/漏極接觸區(qū)。由于歐姆接觸層210的厚度一般較薄，為300A-800A之間，多晶硅層208的厚度約為400A-800A，而刻蝕歐姆接觸層210的過程中不可避免的會刻蝕到多晶硅層208。另外，由于刻蝕機(jī)臺的均勻性問題，會使得部分區(qū)域的刻蝕較多而部分刻蝕厚度較少，刻蝕較多容易造成薄膜晶體管電性變化，刻蝕較少會使得漏電變大，嚴(yán)重會導(dǎo)致短路。
[0005]因此，存在一種需求設(shè)計(jì)新穎的薄膜晶體管的制造過程，通過更改制程，通過溝道區(qū)的限制，在刻蝕歐姆接觸層時(shí)，改善刻蝕到多晶硅層或歐姆接觸層刻蝕不足，克服因刻蝕歐姆接觸層所造成刻蝕均一性與準(zhǔn)確性的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一個(gè)目的在于消除歐姆接觸層刻蝕過程中，由于刻蝕的均一性和準(zhǔn)確性，使得對于溝道區(qū)的多晶硅層的過刻蝕或歐姆接觸層殘留導(dǎo)致短路可以改善。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明構(gòu)造了一種薄膜晶體管的制程方法，所述制程方法包含下列步驟:依序形成緩沖層(buffer layer)與多晶娃(poly-Si)層；在所述多晶娃層上形成柵極絕緣層，刻蝕所述柵極絕緣層以露出需要?dú)W姆接觸的所述多晶硅層；在所述柵極絕緣層與所述多晶硅層上方形成歐姆接觸層，并刻蝕所述歐姆接觸層的多余區(qū)域，保留與所述多晶硅層接觸的所述歐姆接觸層；在所述柵極絕緣層上方形成柵極；形成介電層于所述柵極與所述柵極絕緣層上方，并形成過孔；以及在所述過孔上形成源極與漏極。
[0008]在本發(fā)明一實(shí)施例中，在所述依序形成所述緩沖層與所述多晶硅層的步驟中，在所述薄膜晶體管的基板上，依序沉積所述緩沖層與非晶硅(a-Si)層，再將所述非晶硅層轉(zhuǎn)換為所述多晶硅層。
[0009]在本發(fā)明一實(shí)施例中，在所述將所述非晶硅層轉(zhuǎn)換為所述多晶硅層的步驟中，是以激光退火或金屬固相結(jié)晶將所述非晶硅層轉(zhuǎn)換為具多晶硅結(jié)構(gòu)的所述多晶硅層。
[0010]在本發(fā)明一實(shí)施例中，在刻蝕所述歐姆接觸層的多余區(qū)域，保留與所述多晶硅層接觸的所述歐姆接觸層的步驟中，先定義在所述柵極絕緣層的通道區(qū)，刻蝕所述柵極絕緣層的所述通道區(qū)以露出需要?dú)W姆接觸的所述多晶硅層。
[0011]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述在所述多晶硅層上形成所述柵極絕緣層的步驟中，所述柵極絕緣層的材料為氮化硅(SiNx)與氧化硅(SiOx)，且先通過干刻蝕刻蝕掉具有所述氮化硅的所述柵極絕緣層，再通過濕刻蝕刻蝕具有所述氧化硅的所述柵極絕緣層。
[0012]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述濕刻蝕刻蝕具有所述氧化硅的所述柵極絕緣層的步驟中，所述濕刻蝕的刻蝕液是選自由氟化氫與氟化氨所組成的群組。
[0013]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于改善因刻蝕歐姆接觸層所造成刻蝕均一性與準(zhǔn)確性的問題。
[0014]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明構(gòu)造了一種薄膜晶體管的制程方法，所述制程方法包含下列步驟:依序形成緩沖層與非晶硅層；以低溫結(jié)晶制程將所述非晶硅層轉(zhuǎn)換成多晶硅層；在所述多晶硅層上形成具氮化硅與氧化硅的柵極絕緣層，定義在所述柵極絕緣層的通道區(qū)，刻蝕所述柵極絕緣層的所述通道區(qū)以露出需要?dú)W姆接觸的所述多晶硅層；在所述柵極絕緣層與所述多晶硅層上方同時(shí)沉積形成歐姆接觸層與柵極金屬層，并刻蝕所述歐姆接觸層的多余區(qū)域，保留與所述多晶硅層接觸的所述歐姆接觸層；在所述柵極絕緣層上方形成柵極；形成介電層于所述柵極與所述柵極絕緣層上方，并形成過孔；以及在所述過孔上形成源極與漏極。
[0015]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述以低溫結(jié)晶制程將所述非晶硅層轉(zhuǎn)換成所述多晶硅層的步驟中，是以激光退火或金屬固相結(jié)晶將所述非晶硅層轉(zhuǎn)換為具多晶硅結(jié)構(gòu)的所述多晶娃層。
[0016]在本發(fā)明一實(shí)施例中，在在所述多晶硅層上形成具所述氮化硅與所述氧化硅的所述柵極絕緣層的步驟中，先通過干刻蝕刻蝕掉具有所述氮化硅的所述柵極絕緣層，再通過濕刻蝕刻蝕具有所述氧化硅的所述柵極絕緣層。
[0017]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述濕刻蝕刻蝕具有所述氧化硅的所述柵極絕緣層的步驟中，所述濕刻蝕的刻蝕液是選自由氟化氫與氟化氨所組成的群組。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:消除歐姆接觸層刻蝕過程中，由于刻蝕的均一性和準(zhǔn)確性，使得對于溝道區(qū)的多晶硅層的過刻蝕或歐姆接觸層殘留導(dǎo)致短路的問題。
[0019]為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下:
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1顯示傳統(tǒng)的薄膜晶體管的制造方法的流程圖；
[0021]圖2A?圖2G顯不傳統(tǒng)的薄I旲晶體管的不意圖；
[0022]圖3顯示本發(fā)明第一實(shí)施例的薄膜晶體管的制造方法流程圖；
[0023]圖4A?圖4G顯示本發(fā)明第一實(shí)施例的薄膜晶體管的示意圖；
[0024]圖5顯示本發(fā)明第二實(shí)施例的薄膜晶體管的制造方法的流程圖；
[0025]圖6A?圖6G顯示本發(fā)明第二實(shí)施例的薄膜晶體管的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下各實(shí)施例的說明是參考附加的圖式，用以例示本發(fā)明可用以實(shí)施的特定實(shí)施例。本發(fā)明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「內(nèi)」、「外」、「側(cè)面」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發(fā)明，而非用以限制本發(fā)明。在圖中，結(jié)構(gòu)相似的單元是以相同標(biāo)號表示。
[0027]圖3顯示本發(fā)明第一實(shí)施例的薄膜晶體管的制造方法流程圖。圖4A?圖4G顯示本發(fā)明第一實(shí)施例的薄膜晶體管的示意圖。如下所述的圖3的步驟流程是配合圖4A?圖4G的圖式做說明。在步驟S302中，在基板402上依序形成緩沖層(buffer layer) 404與非晶硅(a-Si) 406層，如圖4A所示。以沉積的方式將緩沖層404與非晶硅層406形成于基板40上。然后，在步驟S304中，以低溫結(jié)晶制程形成多晶硅層408，并圖案定義半導(dǎo)體區(qū)域，如圖4B所示。以低溫結(jié)晶制程將非晶硅層406轉(zhuǎn)換為具多晶硅結(jié)構(gòu)的多晶硅層408。本發(fā)明所采用的低溫結(jié)晶制程可以是激光退火或金屬固相結(jié)晶，在此并不局限。另外，在不同實(shí)施例中，也可以直接在緩沖層404上方直接形成多晶硅層408，省略非晶硅層406轉(zhuǎn)換多晶硅層408的步驟。接著，在步驟S306中，在多晶硅層408上形成柵極絕緣層410，圖案定義柵極絕緣層410，并利用干刻蝕溝道區(qū)412的柵極絕緣層410以露出需要?dú)W姆接觸的多晶硅層408的區(qū)域，如圖4C所示。然后，在步驟S308中，在柵極絕緣層410與多晶硅層408上形成歐姆接觸層414，如圖4D所示。在此步驟中，可以在基板402上形成歐姆接觸層414，然后圖案定義歐姆接觸層414，并刻蝕多余的區(qū)域，僅保留與多晶硅層408接觸的歐姆接觸層414。由于保留的歐姆接觸層414是位于步驟S306的制程中所形成的溝道區(qū)412上，先形成溝道區(qū)412以防止歐姆接觸層414過刻蝕或刻蝕不夠的問題。在圖4E的步驟S310中，在柵極絕緣層410上方形成一柵極416。在圖4F的步驟S312中，形成一介電層418于柵極416與柵極絕緣層410上方，并形成過孔420。過孔420分別位于柵極416的兩旁，且穿過介電層418與柵極絕緣層416以裸露出歐姆接觸層414。最后，在圖4G的步驟S314中，在過孔420上形成源極與漏極422，完成本發(fā)明之薄膜晶體管的制程。因?yàn)闅W姆接觸層414的形成在柵極絕緣層410的通道中，柵極絕緣層410的通道限制歐姆接觸層414所能形成的區(qū)域，所以不會像傳統(tǒng)的薄膜晶體管刻蝕到多晶硅層408或歐姆接觸層414殘留的問題產(chǎn)生，提高面板的薄膜晶體管的均勻性。
[0028]圖5顯示本發(fā)明第二實(shí)施例的薄膜晶體管的制造方法的流程圖。圖6A?圖6G顯示本發(fā)明第二實(shí)施例的薄膜晶體管的示意圖。如下所述的圖5的步驟流程是配合圖6A?圖6G的圖式做說明。在步驟S502中，在基板602上依序沉積緩沖層(buffer layer)604與非晶硅(a-Si)層606，如圖6A所示。接著，在圖6B的步驟S504中，同樣以低溫結(jié)晶制程將非晶硅層606轉(zhuǎn)換成多晶硅層608，并圖案定義半導(dǎo)體區(qū)域。以低溫結(jié)晶制程將非晶硅層606轉(zhuǎn)換為多晶硅結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生多晶硅層608。在圖6C的步驟S506中，在多晶硅層608上形成柵極絕緣層610，圖案定義柵極絕緣層610，并利用干刻蝕溝道區(qū)612的柵極絕緣層610以露出需要?dú)W姆接觸的多晶硅層608。柵極絕緣層610主要是由氮化硅(SiNx)與氧化硅(SiOx)所構(gòu)成，需利用干法刻蝕氮化硅，再通過濕刻蝕氧化硅，才會露出需要與歐姆接觸的多晶硅層608的區(qū)域。另外，在本發(fā)明中濕刻蝕的刻蝕液主要是由氟化氫(HF)與氟化氨(NH4F)所組成混合液體。然后，在圖6D的步驟S508中，在薄膜晶體管上同時(shí)沉積歐姆接觸層614與柵極金屬層616，然后通過一步圖案制程以形成歐姆接觸層614與柵極金屬層616，因此可節(jié)省一步圖案的半導(dǎo)體制程步驟。同樣通過干刻蝕與濕刻蝕以刻蝕多余的區(qū)域，僅保留與多晶硅層608接觸的歐姆接觸層614。在圖6E與圖6F的步驟S610中，形成一介電層618于柵極616與柵極絕緣層610上方，并形成過孔620。過孔620分別位于柵極616的兩旁，且穿過介電層618與柵極絕緣層610以裸露出歐姆接觸層614。最后，在圖6G的步驟S512中，在過孔620上形成源極與漏極622，完成本發(fā)明第二實(shí)施例的薄膜晶體管。同樣，因?yàn)闅W姆接觸層614形成在柵極絕緣層610的通道中，柵極絕緣層610的通道已局限歐姆接觸層614所能形成的區(qū)域，所以不會像傳統(tǒng)的薄膜晶體管的多晶硅層的過刻蝕或歐姆接觸層刻蝕不足的問題產(chǎn)生，提高面板的薄膜晶體管的均勻性。
[0029]透過上述第一實(shí)施例與第二實(shí)施例，透過先形成柵極絕緣層的方式以限制歐姆接觸層可以刻蝕的范圍，改善傳統(tǒng)多晶硅層的過刻蝕或歐姆接觸層刻蝕不足的問題。本發(fā)明的有益效果是:消除歐姆接觸層刻蝕過程中，由于刻蝕的均一性和準(zhǔn)確性，使得對于溝道區(qū)的多晶硅層的過刻蝕或歐姆接觸層殘留導(dǎo)致短路的問題。
[0030]綜上所述，雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例揭露如上，但上述優(yōu)選實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種薄膜晶體管的制程方法，其特征在于，所述制程方法包含: 依序形成緩沖層(buffer layer)與多晶娃(poly-Si)層； 在所述多晶硅層上形成柵極絕緣層，刻蝕所述柵極絕緣層以露出需要?dú)W姆接觸的所述多晶娃層; 在所述柵極絕緣層與所述多晶硅層上方形成歐姆接觸層，并刻蝕所述歐姆接觸層的多余區(qū)域，保留與所述多晶硅層接觸的所述歐姆接觸層； 在所述柵極絕緣層上方形成柵極； 形成介電層于所述柵極與所述柵極絕緣層上方，并形成過孔；及 在所述過孔上形成源極與漏極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的制程方法，其特征在于，在所述依序形成所述緩沖層與所述多晶硅層的步驟中，在所述薄膜晶體管的基板上，依序沉積所述緩沖層與非晶硅(a-Si)層，再將所述非晶硅層轉(zhuǎn)換為所述多晶硅層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄膜晶體管的制程方法，其特征在于，在所述將所述非晶硅層轉(zhuǎn)換為所述多晶硅層的步驟中，是以激光退火或金屬固相結(jié)晶將所述非晶硅層轉(zhuǎn)換為具多晶硅結(jié)構(gòu)的所述多晶硅層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的制程方法，其特征在于，在刻蝕所述歐姆接觸層的多余區(qū)域，保留與所述多晶硅層接觸的所述歐姆接觸層的步驟中，先定義在所述柵極絕緣層的通道區(qū)，刻蝕所述柵極絕緣層的所述通道區(qū)以露出需要?dú)W姆接觸的所述多晶硅層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的制程方法，其特征在于，所述在所述多晶硅層上形成所述柵極絕緣層的步驟中，所述柵極絕緣層的材料為氮化硅(SiNx)與氧化硅(SiOx)，且先通過干刻蝕刻蝕掉具有所述氮化硅的所述柵極絕緣層，再通過濕刻蝕刻蝕具有所述氧化硅的所述柵極絕緣層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的薄膜晶體管的制程方法，其特征在于，所述濕刻蝕刻蝕具有所述氧化硅的所述柵極絕緣層的步驟中，所述濕刻蝕的刻蝕液是選自由氟化氫與氟化氨所組成的群組。
7.一種薄膜晶體管的制程方法，其特征在于，所述制程方法包含: 依序形成緩沖層與非晶硅層； 以低溫結(jié)晶制程將所述非晶硅層轉(zhuǎn)換成多晶硅層； 在所述多晶硅層上形成具氮化硅與氧化硅的柵極絕緣層，定義在所述柵極絕緣層的通道區(qū)，刻蝕所述柵極絕緣層的所述通道區(qū)以露出需要?dú)W姆接觸的所述多晶硅層； 在所述柵極絕緣層與所述多晶硅層上方同時(shí)沉積形成歐姆接觸層與柵極金屬層，并刻蝕所述歐姆接觸層與所述柵極金屬層的多余區(qū)域，保留所述歐姆接觸層； 在所述柵極絕緣層上方形成柵極； 形成介電層于所述柵極與所述柵極絕緣層上方，并形成過孔；及 在所述過孔上形成源極與漏極。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管的制程方法，其特征在于，所述以低溫結(jié)晶制程將所述非晶硅層轉(zhuǎn)換成所述多晶硅層的步驟中，是以激光退火或金屬固相結(jié)晶將所述非晶硅層轉(zhuǎn)換為具多晶硅結(jié)構(gòu)的所述多晶硅層。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管的制程方法，其特征在于，在在所述多晶硅層上形成具所述氮化硅與所述氧化硅的所述柵極絕緣層的步驟中，先通過干刻蝕刻蝕掉具有所述氮化硅的所述柵極絕緣層，再通過濕刻蝕刻蝕具有所述氧化硅的所述柵極絕緣層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜晶體管的制程方法，其特征在于，所述濕刻蝕刻蝕具有所述氧化硅的所述柵極絕緣層的步驟中，所述濕刻蝕的刻蝕液是選自由氟化氫與氟化氨所組成的群 組。
【文檔編號】H01L21/336GK103943509SQ201410143831
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】戴天明 申請人:深圳市華星光電技術(shù)有限公司