[發明專利]金屬氧化物半導體晶體管的制造方法

有效

• 申請號: 201210113783.5
• 申請日: 2012-04-16
• 公開（公告）號: CN102956711B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發明（設計）人: 冉曉雯;蔡娟娟;葉雋正;陳良豪
• 申請（專利權）人: 元太科技工業股份有限公司
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L21/77
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國

技術領域

本發明是有關于一種金屬氧化物半導體晶體管的制造方法。

背景技術

金屬氧化物半導體晶體管(Metal?Oxide?Semiconductor?Transistor)是利用金屬氧化物為半導體層的晶體管。相較于非晶硅薄膜晶體管，金屬氧化物半導體晶體管具有較高的載子遷移率(Mobility)，因此金屬氧化物半導體晶體管擁有較佳的電性表現。此外，金屬氧化物半導體晶體管的制造方法也比低溫多晶硅薄膜晶體管簡單，所以金屬氧化物半導體晶體管亦具有較高的生產效能。

在制造金屬氧化物半導體的方法中，未經退火(Unannealed)的金屬氧化物層所制作的晶體管的電性表現并不穩定。圖1繪示在漏極電壓為20V的條件下，連續測量六次上述晶體管的柵極電壓與漏極電流的關系曲線圖。如圖1所示，每次測量的柵極電壓與漏極電流的關系曲線都不相同，且明顯有臨界電壓偏移的現象。臨界電壓的差異高達9.36V。為改善上述問題，業界利用溫度高達350℃以上的退火制程來改善晶體管的穩定性。但是，在高溫下進行退火制程，容易造成熱應力效應，導致金屬氧化物半導體晶體管變形。

因此，目前極需要一種改良的制造方法，期能降低退火制程的溫度，并且能使金屬氧化物半導體晶體管具有穩定的電性性能。

發明內容

因此，本發明提供一種金屬氧化物半導體晶體管的制造方法，以能在低于350℃的溫度下制造出電性穩定的金屬氧化物半導體晶體管。

依據本發明一實施方式，上述金屬氧化物半導體晶體管的制造方法包括下列步驟。形成一柵極于一基板上。形成一柵極絕緣層覆蓋柵極。形成一圖案化金屬氧化物半導體層于柵極絕緣層上，此圖案化金屬氧化物半導體層具有一通道區。形成一源極及一漏極于圖案化金屬氧化物半導體層上，源極與漏極間的一間隙露出該通道區。形成一遷移率增強層于通道區上，使遷移率增強層與金屬氧化物半導體層中的氧產生氧化反應，遷移率增強層不接觸源極及漏極。在溫度為約200℃至約350℃的環境中，對金屬氧化物半導體層及遷移率增強層進行一退火制程。

依據本發明另一實施方式，金屬氧化物半導體晶體管的制造方法包括下列步驟。形成一柵極于一基板上。形成一柵極絕緣層覆蓋柵極。形成一圖案化金屬氧化物半導體層于柵極絕緣層上，此圖案化金屬氧化物半導體層具有一通道區。形成一源極及一漏極于圖案化金屬氧化物半導體層上，源極與漏極間的一間隙露出通道區。以一遷移率增強介質對通道區進行表面處理，使遷移率增強介質與金屬氧化物半導體層的氧產生氧化反應。在溫度為約200℃至約350℃的環境中，對已進行表面處理的金屬氧化物半導體層進行一退火制程。

在已知技術中，通常必須在高于350℃的溫度才能制造電性穩定的金屬氧化物半導體晶體管。但是，在高溫下進行退火制程，容易造成熱應力效應，導致金屬氧化物半導體晶體管變形。根據本發明的實施方式，可在低于350℃的溫度下制造出電性穩定的金屬氧化物半導體晶體管。因此，可以有效改善已知技術中金屬氧化物半導體晶體管變形的問題。另一方面，本發明的實施方式可在較低的制程溫度下進行，具有節省能源的優點。

附圖說明

為讓本發明的上述和其他目的、特征、優點與實施方式能更明顯易懂，所附附圖的說明如下：

圖1繪示已知技術的未退火的同一金屬氧化物半導體晶體管連續六次測量的柵極電壓與漏極電流的關系曲線圖；

圖2繪示本發明一實施方式的金屬氧化物半導體晶體管的制造方法的流程圖；

圖3-圖8B繪示本發明一實施方式的制造方法的各制程階段剖面示意圖；

圖9是繪示本發明另一實施方式的金屬氧化物半導體晶體管的制造方法的流程圖；

圖10A、圖10B繪示本發明另一實施方式的制造方法的制程階段剖面示意圖；

圖11繪示根據本發明一實施方式的金屬氧化物半導體晶體管的柵極電壓與漏極電流的關系圖；

圖12繪示根據本發明一實施方式的金屬氧化物半導體晶體管在不同柵極電壓下的漏極電流與漏極電壓的關系曲線圖。

【主要元件符號說明】

100、400：方法

102、104、106、108、110、112、402、404、406、408、410、412：步驟

210：基板

220：柵極

230：柵極絕緣層

240：金屬氧化物半導體層

242：通道區

250a：源極

250b：漏極

252：間隙

262：開口