一种微显示驱动芯片结构及其制作工艺制造技术

一种微显示驱动芯片结构及其制作工艺，属于微显示驱动芯片技术领域，该微显示驱动芯片结构，包括半导体衬底及其上设置的MOSFET模块和多晶硅薄膜晶体管模块，半导体衬底上设置有单晶硅有源区，单晶硅有源区上设置MOSFET模块，单晶硅有源区的两侧分别设置有浅沟道隔离结构，其中一个浅沟道隔离结构的上方设置多晶硅有源区，多晶硅有源区上设置多晶硅薄膜晶体管模块，本发明专利技术的有益效果是，本发明专利技术通过在MOSFET中引入多晶硅薄膜晶体管模块，制备组合驱动芯片，工艺简单，驱动能力强，可避免漏电流大导致的显示异常问题，可降低发热和功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种微显示驱动芯片结构及其制作工艺
本专利技术涉及微显示驱动芯片
，尤其涉及一种微显示驱动芯片结构及其制作工艺。
技术介绍
目前基于硅基MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)的显示技术，借助单晶硅高载流子迁移率(1350cm2/Vs)，已经实现了超高分辨率，包括硅基有机发光二极管(硅基OLED)，硅基液晶(LCOS)，MicroLED，数字光处理(DLP)等，都在使用硅基CMOS驱动芯片。和传统的晶体管相比，MOSFET使用单晶硅作沟道，载流子迁移率高，虽然驱动能力强，但是MOSFET漏电流(Ioff)大。MOSFET漏电流一般在pA级别，而显示一般要求fA级别的漏电流，较大的漏电流会导致像素亮点或暗点等显示异常，同时漏电流较大会导致器件发热大，功耗大，不利于移动便携式应用。所以开发低漏电驱动芯片，解决显示异常，降低发热和功耗，拓展移动便携式应用，对于微显示很有意义。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种微显示驱动芯片结构及其制作工艺，通过在场效应晶体管的制备中引入多晶硅薄膜晶体管模块，制备组合驱动芯片，工艺简单，驱动能力强，可避免漏电流大导致的显示异常问题，可降低发热和功耗。为实现上述目的，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：所述微显示驱动芯片结构，包括半导体衬底及其上设置的MOSFET模块和多晶硅薄膜晶体管模块，所述半导体衬底上设置有单晶硅有源区，所述单晶硅有源区上设置所述MOSFET模块，所述单晶硅有源区的两侧分别设置有浅沟道隔离结构，其中一个浅沟道隔离结构的上方设置多晶硅有源区，所述多晶硅有源区上设置所述多晶硅薄膜晶体管模块。进一步地，所述MOSFET模块包括栅叠层、主侧墙和源漏区Ⅰ，所述主侧墙环绕所述栅叠层，所述源漏区Ⅰ嵌于所述单晶硅有源区中且对准于所述主侧墙的两侧。进一步地，所述栅叠层包括由下而上依次设置的栅介质层Ⅰ、栅导体层Ⅰ和盖帽，所述栅导体层Ⅰ由是掺杂或未掺杂的多晶硅材料制作。进一步地，所述多晶硅薄膜晶体管模块包括源漏区Ⅱ、栅介质层Ⅱ和栅导体层Ⅱ，所述源漏区Ⅱ设置在所述多晶硅有源区的上端两侧，所述多晶硅有源区的上方覆盖所述栅介质层Ⅱ，所述栅介质层Ⅱ的上方中部设置所述栅导体层Ⅱ。进一步地，所述栅导体层Ⅱ设置为金属栅极层或多晶硅栅极层。进一步地，所述多晶硅有源区的下端设置所述浅沟道隔离结构，所述MOSFET模块的上端覆盖所述栅介质层Ⅱ，所述栅介质层Ⅱ的上端设置有介质层Ⅰ；所述介质层Ⅰ内贯穿设置有与所述源漏区Ⅰ和源漏区Ⅱ相对的多个导通孔，所述导通孔内填充有导电金属，所述导通孔的上端沉积有金属层。进一步地，所述MOSFET模块和所述浅沟道隔离结构的上方设置有介质层Ⅱ，所述介质层Ⅱ的上端设置所述多晶硅薄膜晶体管模块，所述多晶硅薄膜晶体管模块的上端设置有介质层Ⅲ；所述介质层Ⅱ和介质层Ⅲ内贯穿设置有与所述源漏区Ⅰ和源漏区Ⅱ相对的多个导通孔，所述导通孔内填充有导电金属，所述导通孔的上端沉积有金属层。一种所述的微显示驱动芯片结构的制作工艺，包括以下步骤：1)制备半导体衬底，在半导体衬底上刻蚀成槽、在槽中填充氧化物和氧化物平坦化后形成浅沟道隔离结构；2)在半导体衬底的单晶硅有源区上依次制备栅介质层Ⅰ和栅导体层Ⅰ，在所述浅沟道隔离结构上沉积多晶硅形成多晶硅有源区；3)LDD注入、两个主侧墙形成和源漏离子注入；4)在两个主侧墙两侧的单晶硅有源区上分别沉积金属硅化物形成源漏区Ⅰ，在两个主侧墙之间的栅导体层Ⅰ上沉积金属硅化物形成盖帽；5)在步骤4)形成的芯片结构的上表面覆盖栅介质层Ⅱ，在多晶硅有源区上方的栅介质层Ⅱ上沉积栅导体层Ⅱ，源漏离子注入所述栅介质层Ⅱ内形成所述源漏区Ⅱ；6)在步骤5)形成的芯片结构的上表面沉积介质层Ⅰ，并进行化学机械研磨；7)在介质层Ⅰ内刻蚀与所述源漏区Ⅰ和源漏区Ⅱ相对的多个导通孔，并在导通孔内填充导电金属，对导通孔上端的导电金属进行化学机械研磨，在导通孔上端沉积金属层。一种所述的微显示驱动芯片结构的制作工艺，包括以下步骤：1)制备半导体衬底，在半导体衬底上刻蚀成槽、在槽中填充氧化物和氧化物平坦化后形成浅沟道隔离结构；2)在半导体衬底的单晶硅有源区上依次制备栅介质层Ⅰ和栅导体层Ⅰ；3)LDD注入、两个主侧墙形成和源漏离子注入；4)在两个主侧墙两侧的单晶硅有源区上分别沉积金属硅化物形成源漏区Ⅰ，在两个主侧墙之间的栅导体层Ⅰ上沉积金属硅化物形成盖帽；5)在步骤4)形成的芯片结构的上表面沉积介质层Ⅱ，并进行化学机械研磨；6)在介质层Ⅱ上表面沉积多晶硅形成多晶硅有源区，对多晶硅有源区图形化；7)在步骤6)形成的芯片结构上覆盖栅介质层Ⅱ，在多晶硅有源区上方的栅介质层Ⅱ上沉积栅导体层Ⅱ，源漏离子注入所述栅介质层Ⅱ内形成所述源漏区Ⅱ；8)在步骤5)形成的芯片结构的上表面沉积介质层Ⅲ，并进行化学机械研磨；9)在介质层Ⅱ和介质层Ⅲ内刻蚀与所述源漏区Ⅰ和源漏区Ⅱ相对的多个导通孔，并在导通孔内填充导电金属，对导通孔上端的导电金属进行化学机械研磨，在导通孔上端沉积金属层。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术通过在MOSFET中引入多晶硅薄膜晶体管模块，制备组合驱动芯片，工艺简单，其结合了MOSFET的高载流子迁移率和强驱动能力，以及多晶硅薄膜晶体管的低漏电特性，解决了单纯多晶硅薄膜晶体管驱动能力差，不满足高分辨率需求的问题，同时也能够解决MOSFET漏电流大导致的显示异常问题，降低发热和功耗，拓展移动便携式应用。2、本专利技术设计了两种组合驱动芯片结构，一种结构中包括一个介质层，整体结构更简单，制作工艺简单，另一种结构是包括两个介质层，可引入多个多晶硅薄膜晶体管，而不占用半导体衬底，使半导体衬底的利用率更高。综上，本专利技术通过在场效应晶体管中引入多晶硅薄膜晶体管模块，制备组合驱动芯片，工艺简单，驱动能力强，可避免漏电流大导致的显示异常问题，可降低发热和功耗。附图说明下面对本专利技术说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：图1为本专利技术中实施例1的结构示意图；图2为图1中的驱动芯片结构的制备工艺流程图；图3为本专利技术中实施例2的结构示意图；图4为图3中的驱动芯片结构的制备工艺流程图；上述图中的标记均为：1.半导体衬底，2.MOSFET模块，21.栅叠层，211.栅介质层Ⅰ，212.栅导体层Ⅰ，213.盖帽，22.主侧墙，23.源漏区Ⅰ，3.多晶硅薄膜晶体管模块，31.源漏区Ⅱ，32.栅介质层Ⅱ，33.栅导体层Ⅱ，4.单晶硅有源区，5.浅沟道隔离结构，6.多晶硅有源区，7.介质层Ⅰ，8.导通孔，9.金属层，10.介质层Ⅱ，11.介质层Ⅲ。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微显示驱动芯片结构，其特征在于，包括半导体衬底(1)及其上设置的MOSFET模块(2)和多晶硅薄膜晶体管模块(3)，所述半导体衬底(1)上设置有单晶硅有源区(4)，所述单晶硅有源区(4)上设置所述MOSFET模块(2)，所述单晶硅有源区(4)的两侧分别设置有浅沟道隔离结构(5)，其中一个浅沟道隔离结构(5)的上方设置多晶硅有源区(6)，所述多晶硅有源区(6)上设置所述多晶硅薄膜晶体管模块(3)。/n

【技术特征摘要】
1.一种微显示驱动芯片结构，其特征在于，包括半导体衬底(1)及其上设置的MOSFET模块(2)和多晶硅薄膜晶体管模块(3)，所述半导体衬底(1)上设置有单晶硅有源区(4)，所述单晶硅有源区(4)上设置所述MOSFET模块(2)，所述单晶硅有源区(4)的两侧分别设置有浅沟道隔离结构(5)，其中一个浅沟道隔离结构(5)的上方设置多晶硅有源区(6)，所述多晶硅有源区(6)上设置所述多晶硅薄膜晶体管模块(3)。


2.根据权利要求1所述的微显示驱动芯片结构，其特征在于：所述MOSFET模块(2)包括栅叠层(21)、主侧墙(22)和源漏区Ⅰ(23)，所述主侧墙(22)环绕所述栅叠层(21)，所述源漏区Ⅰ(23)嵌于所述单晶硅有源区(4)中且对准于所述主侧墙(22)的两侧。


3.根据权利要求2所述的微显示驱动芯片结构，其特征在于：所述栅叠层(21)包括由下而上依次设置的栅介质层Ⅰ(211)、栅导体层Ⅰ(212)和盖帽(213)，所述栅导体层Ⅰ(212)由是掺杂或未掺杂的多晶硅材料制作。


4.根据权利要求2所述的微显示驱动芯片结构，其特征在于：所述多晶硅薄膜晶体管模块(3)包括源漏区Ⅱ(31)、栅介质层Ⅱ(32)和栅导体层Ⅱ(33)，所述源漏区Ⅱ(31)设置在所述多晶硅有源区(6)的上端两侧，所述多晶硅有源区(6)的上方覆盖所述栅介质层Ⅱ(32)，所述栅介质层Ⅱ(32)的上方中部设置所述栅导体层Ⅱ(33)。


5.根据权利要求4所述的微显示驱动芯片结构，其特征在于：所述栅导体层Ⅱ(33)设置为金属栅极层或多晶硅栅极层。


6.根据权利要求4或5所述的微显示驱动芯片结构，其特征在于：所述多晶硅有源区(6)的下端设置所述浅沟道隔离结构(5)，所述MOSFET模块(2)的上端覆盖所述栅介质层Ⅱ(32)，所述栅介质层Ⅱ(32)的上端设置有介质层Ⅰ(7)；所述介质层Ⅰ(7)内贯穿设置有与所述源漏区Ⅰ(23)和源漏区Ⅱ(31)相对的多个导通孔(8)，所述导通孔(8)内填充有导电金属，所述导通孔(8)的上端沉积有金属层(9)。


7.根据权利要求4或5所述的微显示驱动芯片结构，其特征在于：所述MOSFET模块(2)和所述浅沟道隔离结构(5)的上方设置有介质层Ⅱ(10)，所述介质层Ⅱ(10)的上端设置所述多晶硅薄膜晶体管模块(3)，所述多晶硅薄膜晶体管模块(3)的上端设置有介质层Ⅲ(11)；所述介质层Ⅱ(10)和介质层Ⅲ(11)内贯穿设置有与所述源漏区Ⅰ(23)和源漏区Ⅱ(31)相对的多个导通孔(8)，所述导通孔(8)内填充有导电金属，所述导通孔(8)的上端沉积有金属层(9)。


8.一种如权利要求6所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕迅，
申请(专利权)人：安徽熙泰智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34