微晶硅薄膜晶体管结构及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种微晶硅薄膜晶体管结构及其制造方法，其反转通道形成于其微晶硅主动层上方接口，而与该微晶硅主动层下方接口的孕核层分开。本发明专利技术的该反转通道形成在该微晶硅主动层上方接口结晶性薄膜中，因而使本发明专利技术微晶硅薄膜晶体管具有较好的电性及可靠度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一种微晶硅薄膜晶体管及其制造方法；特别是有关于一种上 栅极式微晶硅薄膜晶体管及其制造方法。
技术介绍
低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS-TFTs)与传统非晶硅薄膜晶体管(a-Si TFTs)相较，拥有更高的电子迁移率(dectron mobility)及较好的可靠度 (reliability)。然而目前多采用高温固相结晶法(solid phase crystallization)或设 备成本高的激光结晶法(excimerlaserannealing)进行多晶硅薄膜制造工艺。固 相结晶法所需的结晶温度较高，必须以硅晶圆或石英晶圆等做为基板，成本 昂贵而不利于大面积化量产。激光结晶法虽可降低结晶温度，但机台设备成 本极高且产能不高。至于利用等离子辅助化学气相沉积系统制作的微晶硅薄 膜晶体管，在传统上延续非晶硅薄膜晶体管的下栅极式(bottom gate type)元件 结构。参照图l， 一般在成长微晶硅薄膜Oic-Si layer) 103的过程中，在绝缘 层薄膜101与该微晶硅薄膜103之间会存在着一层非晶相孕核层(incubation layer)102，造成后续制作完成的微晶硅薄膜晶体管元件的反转层(inversion layer)通道区形成于该非晶相孕核层102中，而无法形成在具有结晶性的薄膜 上，使得元件电性表现不佳。图2为一传统下栅极式微晶硅薄膜晶体管的截面结构示意图，其包括一 基板200、 一下栅极电极201、 一绝缘层202、 一微晶硅层203、 一对具n+掺 质微晶硅层204a及204b及一对源极/漏极金属电极205a及205b。该下栅极 电极201位于该基板200上方，而该绝缘层202位于该下栅极电极201上方。 该微晶硅层203位于该绝缘层202上方，而该对具n+掺质微晶硅层204a及 204b分别位于该下栅极电极201两侧该微晶硅层203上方。该对源极/漏极6金属电极205a及205b分别位于一该具n+掺质微晶硅层204a或204b上方。 该对源极/漏极金属电极205a及205b分别与形成于其上方的一电性接触(未 示出)形成欧姆接触。该下栅极式微晶硅薄膜晶体管的反转通道区则形成于该 绝缘层202与该微晶硅层203的下方接口 。前述传统下栅极式微晶硅薄膜晶 体管可以直接利用等离子辅助化学气相沉积方式来连续成长该绝缘层202、 该微晶硅层203及该对具n+掺质微晶硅层204a或204b。但在连续成长薄膜 过程中，会在该绝缘层202与该微晶硅层203的接口产生一层非晶相孕核层 (incubation layer),如图1所示，造成该下栅极式微晶硅薄膜晶体管的该反转 通道区无法形成在具有结晶性的薄膜上，而使得电性表现不佳。
技术实现思路
本专利技术提供一种微晶硅薄膜晶体管结构，是一种上栅极式微晶硅薄膜晶 体管设计，其反转通道(inversion channel)形成于其微晶硅主动层的上方接口 结晶性薄膜中，而与位于该微晶硅主动层下方接口的非晶相孕核层薄膜分幵， 进而可提高本专利技术微晶硅薄膜晶体管的电子迁移率及其电性可靠度。在一方面，本专利技术提供的微晶硅薄膜晶体管结构包括一基板、 一对源极/ 漏极电极、 一具第一导电性掺质微晶硅层、 一微晶硅层、 一绝缘层及一上栅 极电极。该对源极/漏极电极位于该基板上方，而该具第一导电性掺质微晶硅 层分别位于每一该源极/漏极电极上方。该微晶硅层位于该具第一导电性掺质 微晶硅层上方，而该绝缘层位于该微晶硅层上方。该上栅极电极位于该对源 极/漏极电极之间的该绝缘层上方。该对源极/漏极电极之间该微晶硅层与该 绝缘层接口具有一通道区。在另一方面，本专利技术提供的微晶硅薄膜晶体管结构包括一基板、 一微晶 硅层、 一对具第一导电性掺质微晶硅层、 一对源极/漏极电极、 一绝缘层及一 上栅极电极。该微晶硅层位于该基板上方，而该对具第一导电性掺质微晶硅 层位于该微晶硅层上方。该对源极/漏极电极分别位于一该具第一导电性掺质 微晶硅层上，而该绝缘层位于该对源极/漏极电极上方。该上栅极电极位于该对源极/漏极电极之间的该绝缘层上方。该对具第一导电性掺质微晶硅层之间 该微晶硅层与该绝缘层接口具有一通道区。本专利技术前述微晶硅薄膜晶体管的通道区形成于该微晶硅层与其上方的该 绝缘层接口，而与该微晶硅层下方接口的非晶相孕核层分开。该通道区具有 结晶性结构，因而可提升本专利技术该微晶硅薄膜晶体管的电性表现。又另一方面，本专利技术提供一种双栅极微晶硅薄膜晶体管结构，其包括一 基板、 一缓冲层、 一微晶硅层、 一对具第一导电性掺质微晶硅层、 一对源极/ 漏极电极、 一绝缘层、 一上栅极电极及一下栅极电极。该缓冲层位于该基板 上方，而该微晶硅层位于该缓冲层上方。该对具第一导电性掺质微晶硅层位 于该微晶硅层上方，而该对源极/漏极电极分别位于一该具第一导电性掺质微 晶硅层上，以及该绝缘层位于该对源极/漏极电极上方。该上栅极电极位于该 对源极/漏极电极之间的该绝缘层上方，而该下栅极电极位于该基板与该缓冲 层之间并对应该上栅极电极。该对具第一导电性掺质微晶硅层之间该微晶硅 层与该绝缘层接口具有一通道区。在本专利技术前述双栅极微晶硅薄膜晶体管结构中，通过该下栅极电极的设 计可加强前述通道区与该对具第一导电性掺质微晶硅层的接触面积，进而可 降低本专利技术微晶硅薄膜晶体管内部的串联电阻，提升该微晶硅薄膜晶体管的 电性。本专利技术亦提供一种微晶硅薄膜晶体管结构的制造方法，包括提供一基板、 形成一对源极/漏极电极于该基板上方、形成一对具第一导电性掺质微晶硅层 分别于一该源极/漏极电极上、形成一微晶硅层于该对具第一导电性掺质微晶 硅层上方、形成一绝缘层于该微晶硅层上方，及形成一上栅极电极于该对源 极/漏极电极之间的该绝缘层上方，进而形成一微晶硅通道区于该对源极/漏 极电极之间该微晶硅层与该绝缘层的接口 。本专利技术亦提供另一种微晶硅薄膜晶体管结构的制造方法，包括提供一基 板、形成一微晶硅层于该基板上方、形成一对具第一导电性掺质微晶硅层于该微晶硅层上方、形成一对源极/漏极电极分别于一该具第一导电性掺质微晶 硅层上、形成一绝缘层于该对源极/漏极电极上方，及形成一上栅极电极于该 对源极/漏极电极之间的该绝缘层上方，进而形成一微晶硅通道区于该对源极 /漏极电极之间该微晶硅层与该绝缘层之间接口。附图说明图1显示一微晶硅层成长于一绝缘层上方时，该微晶硅层与该绝缘层之间会存在有一非晶相孕核层；图2是一传统下栅极式微晶硅薄膜晶体管截面结构示意图； 图3是本专利技术微晶硅薄膜晶体管的第一具体实施例的截面结构示意图； 图4是本专利技术微晶硅薄膜晶体管的第二具体实施例的截面结构示意图； 图5是本专利技术微晶硅薄膜晶体管的第三具体实施例的截面结构示意图。附图标号-101— -绝缘层308， 408， 509-—导电性焊垫102— —非晶相孕核层103— -微晶硅层200， 300， 400， 500——基板 201,501—-下栅极电极 202， 305， 405, 506--—绝缘层 203, 304, 402, 503——微晶硅层204a， 204b， 303a, 303b， 403a， 403b， 504a， 504b一一具n+掺质微晶硅层205a， 205b， 3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微晶硅薄膜晶体管结构，其特征在于，所述的微晶硅薄膜晶体管结构包括：　一基板；　一对源极／漏极电极，位于所述的基板上方；　一具第一导电性掺质微晶硅层，分别位于每一所述的源极／漏极电极上方；　一微晶硅层，位于所述的具第一导电性掺质微晶硅层上方；　一绝缘层，位于所述的微晶硅层上方；及　一上栅极电极，位于所述的这对源极／漏极电极之间的所述的绝缘层上方；　其中所述的这对源极／漏极电极之间所述的微晶硅层与所述的绝缘层接口具有一通道区。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡政儒，陈柏求，时定康，黄俊杰，叶永辉，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]