[發明專利]輕摻雜漏極結構的低溫多晶硅薄膜晶體管及其制作方法

有效

• 申請號: 02123086.2
• 申請日: 2002-06-13
• 公開（公告）號: CN1388590A
• 公開（公告）日: 2003-01-01
• 發明（設計）人: 石安
• 申請（專利權）人: 統寶光電股份有限公司
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L21/336;G02F1/136
• 代理公司: 隆天國際專利商標代理有限公司
• 代理人: 高龍鑫,樓仙英

技術領域

本發明涉及一種低溫多晶硅薄膜晶體管結構及制作方法，特別是涉及一種輕摻雜漏極(Lightly?doped?drain，簡稱LDD)結構的低溫多晶硅薄膜晶體管及其制作方法。

背景技術

一般來說，薄膜晶體管(Thin?Film?Transistor)是應用在液晶顯示器(Liquid?Crystal?Display，LCD)上，用來控制每個像素(Pixel)亮度的基本電路元件。因此，薄膜晶體管必須形成于玻璃基板上。但由于玻璃基板不能夠耐高溫，因此薄膜晶體管制作工藝會有別于一般的晶體管制作工藝。請參照圖1，其繪示了公知薄膜晶體管的結構。首先，在玻璃基板100上形成一柵極導體105。接著，將柵極絕緣層(Gate?Insulator)110覆蓋于玻璃基板100以及柵極導體105上。然后，將非晶硅(Amorphous?Si)層115形成于柵極絕緣層110之上作為薄膜晶體管的溝道(Channel)層。最后，重摻雜的漏極120與源極120形成于本質非晶硅115之上。

在此薄膜晶體管的制作工藝中，由于玻璃基板100不能夠耐高溫，因此在低溫的環境中僅能夠形成非晶硅層115，并不能夠形成品質較佳的多晶硅(Ploy?Si)結構。所以，此類薄膜晶體管的電器特性較差。

隨著科技的進步，多晶硅結構可以在低溫環境之下利用激光熱退火(Laser?Annealing)制作工藝來形成。因此，新的薄膜晶體管的制作工藝可大大改善薄膜晶體管的電器特性并可直接形成于玻璃基板上。請參照圖2，其繪示了標準低溫多晶硅薄膜晶體管(Low?temperature?poly?silicon，簡稱LTPS-TFT)示意圖。圖中，在玻璃基板(未繪示)上包括了一個多晶硅層200、N型重摻雜區(n+region)205、柵極絕緣層(Gate?insulator)210、介質層(Interlayer?dielectric?layer)215、柵極導體220、漏極與源極接線225。在這樣的低溫多晶硅薄膜晶體管結構中，由于兩個N型重摻雜區205的摻雜濃度較高，且與柵極導體220之間的間距甚小，所以會導致漏極225附近的電場太強，因而產生熱電子效應(hot?electron?effect)，使得元件穩定性受到嚴重的影響。

為了解決上述問題，利用輕摻雜漏極結構的低溫多晶硅薄膜晶體管來改進熱電子效應是現今業界最普遍的方式。目前輕摻雜漏極結構的低溫多晶硅薄膜晶體管與制作工藝流程圖如圖3A～圖3E與圖4A～圖4C所示，以下所述的結構均形成于玻璃基板(未繪示)上。在圖3A中，利用激光熱退火制作工藝形成多晶硅層(Poly-Si)300，并在其上形成一絕緣層(Gate?Insu?lator)310，并在絕緣層310上形成柵極導體320，之后利用柵極導體320為罩幕(Mask)實施第一次離子摻雜的程序，并形成N型摻雜區(n?region)305。接著，如圖3B所示，于絕緣層310與柵極導體320上覆蓋一介質層330(dielectric?layer)。接著進行蝕刻工藝形成如圖3C所示柵極導體320兩旁的間隙壁(Side?Wallor?Spacer)結構335。此時，再利用柵極導體320以及間隙壁335為罩幕，實施第二次離子摻雜的程序，即可于多晶硅層300表面形成輕摻雜漏極區340(LDD)，而原N型摻雜區也變成N型重摻雜區305，并且輕摻雜漏極區340介于兩N型重摻雜區305的間，并緊貼著N型重摻雜區，如圖3D所示。最后，再依序形成介質層315(interlayer?dielectric?layer)與源極、漏極接線325，即可形成如圖3E所示的輕摻雜漏極結構的低溫多晶硅薄膜晶體管。

而在圖4A中，首先，于多晶硅層400上利用光阻(PR)430為罩幕進行第一次離子摻雜的程序，并布植N型摻雜區405于多晶硅層400表面。接著，如圖4B所示，將光阻430移除，并于多晶硅層400上依序形成一絕緣層410，并在絕緣層410上，于光阻的相同位置處形成一柵極導體420，其中，柵極導體420所占的面積必須較之前的光阻430所覆蓋的面積為小，之后，再實施第二次離子摻雜的程序，因此，輕摻雜漏極440將會于多晶硅層400表面形成，而原N型摻雜區也變成N型重摻雜區405。最后，再依序形成介質層415與源極、漏極接線425，即可形成如圖4C所示的輕摻雜漏極結構的低溫多晶硅薄膜晶體管。