薄膜晶體管及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造領(lǐng)域，特別是涉及一種薄膜晶體管及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]多晶娃薄膜晶體管(Poly-Si thin film transistor)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用再有源矩陣顯示裝置(active matrix display),例如有源矩陣有機(jī)顯示器(AMOLED,Active MatrixOrganic Light Emitting D1de)、有源矩陣液晶顯不器(AMLCD, Active Matrix liquidcrystal display),和靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器中。相較于非晶娃薄膜晶體管，由于多晶娃薄膜晶體管的晶格排列整齊，有利于內(nèi)部電子的傳輸，電子遷移率(mobility)較快。換句話說(shuō)，電子在其內(nèi)部所受的阻抗較小，導(dǎo)致在關(guān)閉狀態(tài)下具有嚴(yán)重的漏電流(leakage current)問(wèn)題，使顯示裝置損失電荷，或者使靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器的備用電力消耗。
[0003]為了解決這個(gè)問(wèn)題,現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展處輕摻雜漏極(LDD, lightly doped drain)結(jié)構(gòu)，用來(lái)降低漏極接觸面處的電場(chǎng)，從而減少漏電流。下面將介紹一下常用的具有輕摻雜漏極的薄膜晶體管的制造方法。
[0004]請(qǐng)參考圖1A-1D，首先，如圖1A所示，提供一基板110，在該基板110上形成一層緩沖層120以及一層多晶硅層130。并進(jìn)行一次硼離子注入制程以調(diào)整薄膜晶體管的閾值電壓(threshold voltage)。然后,如圖1B所示,依序制作一層?xùn)艠O絕緣層140以及柵極層150，并進(jìn)行一次輕摻雜離子注入制程，此時(shí)是利用柵極層150作為阻擋掩膜。接著，如圖1C所示，經(jīng)過(guò)沉積、顯影、和蝕刻制程形成一層190，使其覆蓋柵極層150并覆蓋部分柵極絕緣層140。利用光阻層190作為阻擋掩膜進(jìn)行重?fù)诫s離子注入制程，此時(shí)將形成源極區(qū)131、漏極區(qū)132、溝道區(qū)133和兩個(gè)輕摻雜區(qū)134。最后，可以去掉光阻層190并在柵極絕緣層140和柵極層150上形成一層層間介質(zhì)層160。這樣就完成了該薄膜晶體管100的制造。
[0005]然而上述薄膜晶體管100的制造流程中需要兩次離子注入制程，制作流程較為復(fù)雜。制造成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]基于此，有必要提供一種薄膜晶體管及其制造方法，其具有制造流程簡(jiǎn)單、制造成本低的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]—種薄膜晶體管，包括基板、形成于基板上的多晶硅層、形成于多晶硅層上的柵極絕緣層及形成于柵極絕緣層上的柵極層，所述多晶硅層上形成有溝道區(qū)、源極區(qū)和漏極區(qū)，所述柵極絕緣層包括第一柵極絕緣層區(qū)、第二柵極絕緣層區(qū)和第三柵極絕緣層區(qū)，所述第二柵極絕緣層區(qū)的厚度小于第一柵極絕緣層區(qū)和第三柵極絕緣層區(qū)的厚度，所述柵極層覆蓋所述第二柵極絕緣層區(qū)并部分覆蓋第一柵極絕緣層區(qū)和第三柵極絕緣層區(qū)。
[0008]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述柵極層覆蓋所述第一柵極絕緣層區(qū)和第三柵極絕緣層區(qū)的部分的厚度由靠近柵極層的中心區(qū)域向柵極層的邊緣遞減。
[0009]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一柵極絕緣層區(qū)和第三柵極絕緣層區(qū)的厚度相同，所述第一柵極絕緣層區(qū)和第三柵極絕緣層區(qū)的厚度為第二柵極絕緣層區(qū)的厚度的1.5?5倍。
[0010]一種薄膜晶體管制造方法，包括以下步驟:提供基板；在所述基板上形成多晶硅層；在所述多晶硅層上形成柵極絕緣層；在所述柵極絕緣層上刻蝕形成第一柵極絕緣層區(qū)、第二柵極絕緣層區(qū)和第三柵極絕緣層區(qū)，所述第二柵極絕緣層區(qū)的厚度小于第一柵極絕緣層區(qū)和第三柵極絕緣層區(qū)的厚度；在所述第二柵極絕緣層區(qū)、部分第一柵極絕緣層區(qū)和部分第三柵極絕緣層區(qū)上形成柵極層；以所述柵極層為阻擋掩膜進(jìn)行離子注入制程在多晶硅層中形成源極區(qū)、漏極區(qū)和溝道區(qū)。
[0011]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一柵極絕緣層區(qū)和第三柵極絕緣層區(qū)的厚度相同，所述第一柵極絕緣層區(qū)和第三柵極絕緣層區(qū)的厚度為第二柵極絕緣層區(qū)的厚度的1.5?5倍。
[0012]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述柵極層覆蓋所述第一柵極絕緣層區(qū)和第三柵極絕緣層區(qū)的部分的厚度由靠近柵極層的中心區(qū)域向柵極層的邊緣遞減。
[0013]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述以所述柵極層為阻擋掩膜進(jìn)行離子注入制程在多晶硅層中形成源極區(qū)、漏極區(qū)和溝道區(qū)的步驟之后還包括在所述柵極層和所述柵極絕緣層上形成層間介質(zhì)層的步驟。
[0014]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述柵極絕緣層為氧化硅層、氮化硅層、氮氧化硅層或者其組合的堆疊層。
[0015]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述源極區(qū)和漏極區(qū)的摻雜濃度為114?116個(gè)每平方厘米。
[0016]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述提供基板的步驟之后還包括在所述基板上形成一層緩沖層的步驟。
[0017]上述薄膜晶體管及其制造方法采用不同厚度的柵極絕緣層來(lái)減小溝道區(qū)與源極區(qū)或漏極區(qū)接觸部分的電場(chǎng)，從而達(dá)到降低關(guān)閉時(shí)的漏電流的目的。相對(duì)于采用LDD結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管，該薄膜晶體管在制造時(shí)就無(wú)需兩次離子注入過(guò)程，從而簡(jiǎn)化了制程，降低了成本。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1A?ID為傳統(tǒng)的薄膜晶體管制造過(guò)程中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明的薄膜晶體管制造流程示意圖；
[0020]圖3A?3E為圖2所示的薄膜晶體管制造流程所對(duì)應(yīng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說(shuō)明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似改進(jìn)，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0022]需要說(shuō)明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。
[0023]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說(shuō)明書中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。
[0024]請(qǐng)參考圖2，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供一種薄膜晶體管制造方法。該薄膜晶體管制造方法包括如下步驟:
[0025]請(qǐng)參考圖3A?3E。步驟S110，提供基板210。在該實(shí)施例中，該基板210為玻璃基板，在其它實(shí)施例中，基板210也可以為其它透明材質(zhì)的基板，或者為不透明的硅襯底。采用透明材質(zhì)的基板可以方便后續(xù)形成顯示器件。
[0026]步驟S120，在基板210上形成一層緩沖層220。該緩沖層220可以根據(jù)需要選擇是否形成。緩沖層220可以為一層介電材料，如氧化硅。緩沖層220的設(shè)置可以方便多晶硅層230形成于基板210上。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，在制造該薄膜晶體管時(shí)，該步驟S120也可以省略。
[0027]步驟S130，在緩沖層220上形成多晶硅層230。多晶硅層230可以采用薄膜沉積或者其它合適的方法形成。為了調(diào)整晶體管的閾值電壓(threshold voltage)，可以在形成多晶硅層230之后對(duì)多晶硅層230進(jìn)行一次硼或磷離子的注入過(guò)程。如圖3A所示。
[0028]步驟S140，在多晶硅層230上形成柵極絕緣層240。柵極絕緣層240可以為氧化娃層、氮化娃層、氮氧化娃層或者其組合的堆疊層。
[0029]步驟S150，在柵極絕緣層240上刻蝕形成第一柵極絕緣層區(qū)241、第二柵極絕緣層區(qū)242和第三柵極絕緣層區(qū)243。其中，第二柵極絕緣層區(qū)242的厚度小于第一柵極絕緣層區(qū)241和第三柵極絕緣層區(qū)243的厚度。
[0030]請(qǐng)參考圖3B，此處，第一柵極絕緣層區(qū)241、第二柵極絕緣層區(qū)242和第三柵極絕緣層區(qū)243是通過(guò)刻蝕的方法形成的。通過(guò)曝光、顯影的方法在第一柵極絕緣層區(qū)241和第三柵極絕緣層區(qū)243形成阻擋層，然后通過(guò)干法或濕法刻蝕將未被阻擋層覆蓋的部分柵極絕緣層240刻蝕掉，就可以形成第二柵極絕緣層區(qū)242。這樣，第二柵極絕緣層區(qū)242的厚度也就小于第一柵極絕緣層區(qū)241和第三柵極絕緣層區(qū)243的厚度?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整刻蝕的參數(shù)，例如刻蝕時(shí)間、刻蝕液體的濃度等來(lái)調(diào)整第二柵極絕緣層區(qū)242的厚度。在該實(shí)施例中，可以通過(guò)調(diào)整刻蝕參數(shù)使第一柵極絕緣層區(qū)241和第三柵極絕緣層區(qū)243的厚度相同，第一柵極絕緣層區(qū)241和第三柵極絕緣層區(qū)243的厚度為第二柵極絕緣層區(qū)242的厚度的1.5?