薄膜晶体管及其制造方法技术

一种薄膜晶体管的制造方法，包括以下步骤：（ａ）形成栅极于基板上；（ｂ）形成栅极绝缘层覆盖栅极；（ｃ）形成多晶硅层于栅极绝缘层上；（ｄ）形成蚀刻停止层于多晶硅层上且对应栅极；（ｅ）形成重掺杂多晶硅层于蚀刻停止层以及多晶硅层上并暴露蚀刻停止层的部分区域；以及（ｆ）形成源极以及漏极于重掺杂多晶硅层上并对应于栅极的两侧。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，尤其涉及一种可省略离子注入与活化步骤的薄膜晶体管的制造方法。
技术介绍
目前的薄膜晶体管技术中，多晶硅薄膜晶体管(poly-silicon thin filmtransistors，poly-Si TFTs)主要是以多晶硅形成薄膜晶体管的重掺杂多晶硅层，可提升晶体管的驱动能力。以下是说明传统薄膜晶体管的制作方法，并重点介绍将非晶硅(Amorphous Silicon，a-Si)转换为多晶硅(Poly-Silicon，poly-Si)的制作流程。请参照图1A～1C，其绘示传统薄膜晶体管的制造方法的流程图。传统薄膜晶体管10的制造方法包括下列步骤。首先，将栅极12、栅极绝缘层13、非晶硅层(Amorphous Silicon，a-Si)14、蚀刻停止层15依序形成于基板11上，如图1A所示。接着，以准分子激光退火(Excimer laser annealing，ELA)工艺，在特定的气氛条件下，将非晶硅层14转化成多晶硅(Poly-Silicon，poly-Si)层14’。之后，以离子注入(Ion implantation)工艺，将欲掺杂的物质离子化之后，以加速器将离子加速直接打入多晶硅层14’中，如图1B所示。然后，进行高温活化工艺，以高温造成原子扰动使得掺杂物进入晶格而形成有效的掺杂物。藉此，形成重掺杂多晶硅层14a与14b，如图1C所示。最后，形成源极18a与漏极18b完成薄膜晶体管10，如图1D所示。目前制作多晶硅薄膜晶体管的流程中，重掺杂多晶硅层是以离子注入工艺为主要制作手段。然而，离子注入工艺所采用的设备昂贵，且需要额外的活化步骤，为一昂贵且耗时的工艺。此外，利用离子注入制作重掺杂多晶硅层时，极易污染载流子沟道，影响组件导电特性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种薄膜晶体管的制造方法，其直接形成重掺杂的非晶硅层，再施加能量源将其转换为重掺杂多晶硅层。因此，本专利技术可省略传统耗时且昂贵的离子注入与活化步骤，简化工艺，且成品性能更佳。根据本专利技术的目的，提出一种薄膜晶体管的制造方法，包括(a)形成栅极于基板上；(b)形成栅极绝缘层覆盖栅极；(c)形成多晶硅层于栅极绝缘层上；(d)形成蚀刻停止层于多晶硅层上且对应栅极；(e)形成重掺杂多晶硅层于蚀刻停止层以及多晶硅层上并暴露蚀刻停止层的部分区域；以及(f)形成源极以及漏极于重掺杂多晶硅层上并对应于栅极的两侧。根据本专利技术的目的，还提出一种薄膜晶体管的制造方法，包括(a)形成栅极于基板上；(b)形成栅极绝缘层覆盖栅极；(c)形成非晶硅层于栅极绝缘层上；(d)形成绝缘层于非晶硅层上；(e)图案化绝缘层以形成蚀刻停止层于非晶硅层上且对应栅极；(f)形成重掺杂非晶硅层于非晶硅层上并覆盖蚀刻停止层；(g)提供能量源于非晶硅层以及重掺杂非晶硅层使其分别转换为多晶硅层以及重掺杂多晶硅层；(h)形成导电层于重掺杂多晶硅层上；以及(i)图案化导电层以及重掺杂多晶硅层，以暴露出蚀刻停止层的部分表面，而形成源极以及漏极对应栅极的两侧。根据本专利技术的目的，还提出一种薄膜晶体管，其包括栅极、栅极绝缘层、多晶硅层、蚀刻停止层、重掺杂多晶硅层、源极以及漏极。栅极形成于基板上，栅极绝缘层形成于栅极上并覆盖栅极。多晶硅层形成于栅极绝缘层上，且不对称于栅极，其中多晶硅层的一侧是延伸出于栅极的侧面。蚀刻停止层形成于多晶硅层上并对应于栅极，用以定义一沟道长度。重掺杂多晶硅层形成于多晶硅层上并具有开口以暴露出蚀刻停止层的部分区域。源极以及漏极形成于重掺杂多晶硅层上并对应地位于栅极上方两侧。为让本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。附图说明图1A至1D绘示传统薄膜晶体管的制造方法的流程图；图2A至2G绘示依照本专利技术的实施例一的薄膜晶体管的制造方法的流程示意图； 图3A至3C绘示依照本专利技术的实施例二的薄膜晶体管的制造方法的流程图；图4A至4B绘示依照本专利技术的实施例三的薄膜晶体管的制造方法的流程图；图5A至5C绘示依照本专利技术的实施例四的薄膜晶体管的制造方法的流程图；图6A及6B绘示依照本专利技术的实施例五的薄膜晶体管的制造方法的流程图。主要组件符号说明10薄膜晶体管11基板12栅极13栅极绝缘层14非晶硅层14’多晶硅层15蚀刻停止层14a、14b重掺杂多晶硅层18a、18b源极与漏极100薄膜晶体管110基板120栅极130栅极绝缘层140非晶硅层145多晶硅层150蚀刻停止层170重掺杂非晶硅层175重掺杂多晶硅层180a、180b源极与漏极260另一非晶硅层265轻掺杂多晶硅层350蚀刻停止层 478催化金属层540非晶硅层545多晶硅层570重掺杂非晶硅层575重掺杂多晶硅层580a、580b源极、漏极具体实施方式本专利技术的薄膜晶体管的制造方法，包括形成一栅极于一基板上；形成一栅极绝缘层覆盖栅极；形成一多晶硅层于栅极绝缘层上；形成一蚀刻停止层于多晶硅层上且对应栅极；形成一重掺杂多晶硅层于蚀刻停止层以及多晶硅层上并暴露蚀刻停止层的部分区域；以及形成一源极以及一漏极于重掺杂多晶硅层上并对应于栅极的两侧。其中，形成多晶硅层以及重掺杂多晶硅层的方式是于沉积非晶硅层以及重掺杂非晶硅层之后，利用一能量源将其转换而成。以下是举几组实施例配合附图做详细说明，然此些实施例仅为说明之用，并不会对本专利技术的保护范围进行限缩。实施例一请参照图2A～2G，其绘示依照本专利技术的实施例一的薄膜晶体管的制造方法的流程示意图。本实施例的薄膜晶体管100的制造方法包括下列步骤。首先，形成栅极120于基板110上，如图2A所示。然后，形成栅极绝缘层130覆盖栅极120，如图2B所示。接着，形成非晶硅层140于栅极绝缘层130上，如图2C所示。非晶硅层140例如是利用等离子体增强化学气相沉积(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)工艺或化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)工艺而形成。接着，形成绝缘层(未绘示)于非晶硅层140上之后，图案化绝缘层以形成蚀刻停止层150于非晶硅层140上且对应栅极120，如图2D所示。然后，形成重掺杂非晶硅层170于蚀刻停止层150以及非晶硅层140上，如图2E所示。例如是利用等离子体增强化学气相沉积(Plasma-EnhancedChemical Vapor Deposition，PECVD)工艺或化学气相沉积(Chemical VaporDeposition，CVD)工艺。其中，本实施例可应用于N型及P型TFT。进一步地说，形成重掺杂非晶硅层是利用磷化氢(phosphine，PH3)以及硅烷(Silane)气体进行沉积，以形成N型掺杂非晶硅层。或者，利用氮气(Nitrogen)以及硅烷(Silane)气体进行沉积，以形成P型掺杂非晶硅层。之后，提供能量源于非晶硅层140以及重掺杂非晶硅层170使其同时转换为多晶硅层145以及重掺杂多晶硅层175。能量源例如是激光、磁场、热源或催化剂。优选的是，能量源是利用快速热退火工艺(Rapid ThermalAnnealing，RTA)或场增强快速热退火工艺(Field Enhan本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜晶体管的制造方法，包括以下步骤：　　　　形成一栅极于一基板上；　　　　形成一栅极绝缘层覆盖该栅极；　　　　形成一多晶硅层于该栅极绝缘层上；　　　　形成一蚀刻停止层于该多晶硅层上且对应该栅极；　　　　形成一重掺杂多晶硅层于该蚀刻停止层以及该多晶硅层上并暴露该蚀刻停止层的部分区域；以及　　　　形成一源极以及一漏极于该重掺杂多晶硅层上并对应于该栅极的两侧。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜晶体管的制造方法，包括以下步骤形成一栅极于一基板上；形成一栅极绝缘层覆盖该栅极；形成一多晶硅层于该栅极绝缘层上；形成一蚀刻停止层于该多晶硅层上且对应该栅极；形成一重掺杂多晶硅层于该蚀刻停止层以及该多晶硅层上并暴露该蚀刻停止层的部分区域；以及形成一源极以及一漏极于该重掺杂多晶硅层上并对应于该栅极的两侧。2.如权利要求1所述的方法，其中形成该多晶硅层于该栅极绝缘层上的步骤包括形成一非晶硅层于该栅极绝缘层上；以及提供一能量源于该非晶硅层使其转换为该多晶硅层。3.如权利要求2所述的方法，其中形成该重掺杂多晶硅层于该蚀刻停止层以及该多晶硅层上的步骤包括形成一重掺杂非晶硅层于该蚀刻停止层以及该多晶硅层上，其中该能量源是作用于该非晶硅层以及该重掺杂非晶硅层，使其分别转换为多晶硅层以及该重掺杂多晶硅层。4.如权利要求2所述的方法，还包括图案化该蚀刻停止层使其宽度大于该栅极，且不对称地对应于该栅极。5.如权利要求4所述的方法，其中该蚀刻停止层的至少一侧延伸出该栅极的侧面。6.如权利要求1所述的方法，其中形成该重掺杂多晶硅层于该蚀刻停止层以及该多晶硅层上并暴露该蚀刻停止层的部分区域；以及形成该源极以及该漏极于该重掺杂多晶硅层上并对应于该栅极的两侧的步骤包括形成一重掺杂多晶硅层于该蚀刻停止层以及该多晶硅层上；形成一导电层于该重掺杂多晶硅层上；以及图案化该导电层以及该重掺杂多晶硅层，以暴露出该蚀刻停止层的部分表面，并形成该源极和该漏极；其中，该源极以及该漏极间具有一开口以暴露出该蚀刻停止层的部分表面。7.如权利要求1所述的方法，其中形成该蚀刻停止层于该多晶硅层上且对应该栅极的步骤包括形成一绝缘层于该多晶硅层上；以及图案化该绝缘层以形成该蚀刻停止层于该多晶硅层上且对应该栅极。8.如权利要求2、3、6或7所述的方法，还包括图案化该非晶硅层使得该非晶硅层的截面积小于该栅极的截面积。9.如权利要求2、3、6或7所述的方法，其中形成该非晶硅层于该栅极绝缘层上的步骤是利用等离子体增强化学气相沉积工艺或化学气相沉积工艺。10.如权利要求1所述的方法，其中形成该重掺杂多晶硅层于该蚀刻停止层以及该多晶硅层上的步骤包括形成一重掺杂非晶硅层于该蚀刻停止层以及该多晶硅层上；以及提供一能量源于该重掺杂非晶硅层使其转换为该重掺杂多晶硅层。11.如权利要求3或10所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈纪文，彭仁杰，陈韵升，
申请(专利权)人：友达光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]