发明名称 低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程及结构
摘要 一种低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程及结构,藉由雷射从透光基板的背面,照射沉积在透光基板正面的非晶矽层,使非晶矽转变为多晶矽并同时活化掺杂在薄膜电晶体源极与汲极的杂质,达到节省能源与简化共平面薄膜电晶体制程的目的。所有制程温度均小于摄氏400度,而且只需要一次雷射焠火,即可使非晶矽转化成多晶矽,其制程方法可用于完全自我对准薄膜电晶体,亦可用于源极与汲极轻杂质植入或源极与汲极偏离薄膜电晶体。
申请公布号 TW367622 申请公布日期 1999.08.21
申请号 TW085104944 申请日期 1996.04.25
申请人 财团法人工业技术研究院 发明人 林纲正;陈礼廷
分类号 H01L27/13 主分类号 H01L27/13
代理机构 代理人
主权项 1.一种低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其步骤包括有:a.在一透光基板之薄膜电晶体半导体区域上,形成一非晶矽层;b.在该透光基板与非晶矽层上沉积一层绝缘层;c.经高温焠火后,在薄膜电晶体半导体之闸极区域形成一闸极金属层,同时该闸极金属亦当做阻挡层,阻挡薄膜电晶体主动层被汲极与源极杂质植入或扩散污染;d.以闸极金属层和藉由光阻进行光蚀刻,以定义出汲极与源极区,并去除覆盖在非晶矽上源极与汲极的氧化层;e.在闸极金属层两侧之汲极区与源极区形成薄膜电晶体汲极与源极非晶矽层;f.以雷射光源从透光基板的背面,照射沉积在透光基板正面的非晶矽层,使非晶矽转化成多晶矽及活化掺杂在薄膜电晶体汲极与源极的杂质。2.如申请专利范围第1项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其所有制程温度均在小于摄氏400度下进行。3.如申请专利范围第1项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其中步骤a中所形成之非晶矽层厚度系在30nm至100nm之间。4.如申请专利范围第1项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其中步骤a中所形成之非晶矽层系利用电浆辅助化学气相沉积法先沉积一层非晶矽氢。5.如申请专利范围第1项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其中步骤a中所形成之非晶矽层系以真空溅镀的方式溅镀一层非晶矽层。6.如申请专利范围第1项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其中步骤b中所形成之绝缘层之厚度在50nm至200nm之间。7.如申请专利范围第1项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其中步骤b中所形成之绝缘层系以电浆辅助化学气相沉积法,在该透光基板与非晶矽层上沉积一层非晶氧化矽氢。8.如申请专利范围第1项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其中步骤b中所形成之绝缘层系以真空溅镀的方式溅镀一层非晶氧化矽绝缘层。9.如申请专利范围第1项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其中步骤e中系以适当能量的离子布植,如砷、磷、硼等离子以达成P+-型或N+-型薄膜电晶体汲极与源极的掺杂,以在闸极金属层两侧之汲极区与源极区形成P+-型或N+-型薄膜电晶体汲极与源极非晶矽层。10.如申请专利范围第1项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其中步骤e中系以适当时间之杂质电浆处理,如磷化氢(PH3)、硼化氢(B2H6)电浆处理以达成P+-型或N+-型薄膜电晶体汲极与源极的掺杂,以在闸极金属层两侧之汲极区与源极区形成P+-型或N+-型薄膜电晶体汲极与源极非晶矽层。11.如申请专利范围第1项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其步骤f之后,更包括于闸极金属及薄膜电晶体之汲极区与源极区上镀上接触金属之步骤。12.如申请专利范围第1项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其步骤f之后,更包括以电浆辅助化学气相沉积法均匀沉积一层保护层,完成多晶矽共平面薄膜电晶体。13.一种低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其步骤包括有:a.在一透光基板之薄膜电晶体半导体区域上,形成一非晶矽层;b.在该透光基板与非晶矽层上沉积一层绝缘层;c.经高温焠火后,在薄膜电晶体半导体之闸极区域形成一闸极金属层,同时该闸极金属亦当做阻挡层,阻挡薄膜电晶体主动层被汲极与源极杂质植入或扩散污染;d.以闸极金属层和藉由光阻进行光蚀刻,以定义出汲极与源极区,并去除覆盖在非晶矽上源极与汲极的氧化层,以在源极与汲极区与最接近闸极金属层边缘的地方各保留一段偏移区域;e.在闸极金属层两侧之汲极区与源极区形成薄膜电晶体汲极与源极非晶矽层;f.以雷射光源从透光基板的背面,照射沉积在透光基板正面的非晶矽层,使非晶矽转化成多晶矽及活化掺杂在薄膜电晶体汲极与源极的杂质。14.如申请专利范围第13项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其所有制程温度均在小于摄氏400度下进行。15.如申请专利范围第13项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其中步骤a中所形成之非晶矽层厚度系在30nm至100nm之间。16.如申请专利范围第13项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其中步骤a中所形成之非晶矽层系利用电浆辅助化学气相沉积法先沉积一层非晶矽氢。17.如申请专利范围第13项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其中步骤a中所形成之非晶矽层系以真空溅镀的方式溅镀一层非晶矽层。18.如申请专利范围第13项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其中步骤b中所形成之绝缘层之厚度在50nm至200nm之间。19.如申请专利范围第13项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其中步骤b中所形成之绝缘层系以电浆辅助化学气相沉积法,在该透光基板与非晶矽层上沉积一层非晶氧化矽氢。20.如申请专利范围第13项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其中步骤b中所形成之绝缘层系以真空溅镀的方式溅镀一层非晶氧化矽绝缘层。21.如申请专利范围第13项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其中步骤d中,在源极与汲极区与最接近闸极金属层边缘的地方所保留之偏移区域宽度为0-5m。22.如申请专利范围第13项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其中步骤e中系以适当能量的离子布植,如砷、磷、硼等离子以达成P+-型或N+-型薄膜电晶体汲极与源极的掺杂,以在闸极金属层两侧之汲极区与源极区形成P+-型或N+-型薄膜电晶体汲极与源极非晶矽层。23.如申请专利范围第13项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其中步骤e中系以适当时间之杂质电浆处理,如磷化氢(PH3)、硼化氢(B2H6)电浆处理以达成P+-型或N+-型薄膜电晶体汲极与源极的掺杂,以在闸极金属层两侧之汲极区与源极区形成P+-型或N+-型薄膜电晶体汲极与源极非晶矽层。24.如申请专利范围第13项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其步骤f之后,更包括于闸极金属及薄膜电晶体之汲极区与源极区上镀上接触金属之步骤。25.如申请专利范围第13项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其步骤f之后,更包括以电浆辅助化学气相沉积法均匀沉积一层保护层,完成多晶矽共平面薄膜电晶体。26.一种低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其步骤包括有:a.在一透光基板之薄膜电晶体半导体区域上,形成一非晶矽层;b.在该透光基板与非晶矽层上沉积一层绝缘层;c.经高温焠火后,在薄膜电晶体半导体之闸极区域形成一闸极金属层,同时该闸极金属亦当做阻挡层,阻挡薄膜电晶体主动层被汲极与源极杂质植入或扩散污染;d.以该闸极金属层当作保护层,藉闸极和光阻定义出掺杂区,先用离子布植方式,把少量的离子植入非晶矽中,或用较短时间带杂质电浆处理使非晶矽除闸极下区域外均成为N--型或P--型掺杂区;e以光蚀刻定义出汲极与源极区,并去除覆盖在非晶矽上源极与汲极的氧化层,以在源极与汲极区在相邻于该闸极金属层、以及在该闸极金属层下方之绝缘层侧边各保留有一段偏移区域;f.在闸极金属层两侧之汲极区与源极区形成薄膜电晶体汲极与源极非晶矽层;g.以雷射光源从透光基板的背面,照射沉积在透光基板正面的非晶矽层,使非晶矽转化成多晶矽及活化掺杂在薄膜电晶体汲极与源极的杂质。27.如申请专利范围第26项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其所有制程温度均在小于摄氏400度下进行。28.如申请专利范围第26项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其中步骤a中所形成之非晶矽层厚度系在30nm至100nm之间。29.如申请专利范围第26项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其中步骤a中所形成之非晶矽层系利用电浆辅助化学气相沉积法先沉积一层非晶矽氢。30.如申请专利范围第26项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其中步骤a中所形成之非晶矽层系以真空溅镀的方式溅镀一层非晶矽层。31.如申请专利范围第26项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其中步骤b中所形成之绝缘层之厚度在50nm至200nm之间。32.如申请专利范围第26项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其中步骤b中所形成之绝缘层系以电浆辅助化学气相沉积法,在该透光基板与非晶矽层上沉积一层非晶氧化矽氢。33.如申请专利范围第26项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其中步骤b中所形成之绝缘层系以真空溅镀的方式溅镀一层非晶氧化矽绝缘层。34.如申请专利范围第26项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其中步骤e中,在源极与汲极区在相邻于该闸极金属层、以及在该闸极金属层下方之绝缘层侧边各保留之偏移区域宽度为0-5m。35.如申请专利范围第26项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其中步骤f中系以适当能量的离子布植,如砷、磷、硼等离子以达成P+-型或N+-型薄膜电晶体汲极与源极的掺杂,以在闸极金属层两侧之汲极区与源极区形成P+-型或N+-型薄膜电晶体汲极与源极非晶矽层。36.如申请专利范围第26项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其中步骤f中系以适当时间之杂质电浆处理,如磷化氢(PH3)、硼化氢(B2H6)电浆处理以达成P+-型或N+-型薄膜电晶体汲极与源极的掺杂,以在闸极金属层两侧之汲极区与源极区形成P+-型或N+-型薄膜电晶体汲极与源极非晶矽层。37.如申请专利范围第26项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其步骤g之后,更包括于闸极金属及薄膜电晶体之汲极区与源极区上镀上接触金属之步骤。38.如申请专利范围第26项之低温多晶矽共平面薄膜电晶体之制程,其步骤g之后,更包括以电浆辅助化学气相沉积法均匀沉积一层保护层,完成多晶矽共平面薄膜电晶体。39.一种低温多晶矽共平面薄膜电晶体之结构,包括有:一透光基板;一非晶矽层,形成在透光基板之薄膜电晶体半导体区域上;一绝缘层,形成在该透光基板与非晶矽层上;一闸极金属层,形成在绝缘层上,且位在薄膜电晶体半导体之闸极区域;汲极与源极非晶矽层,以闸极金属层和藉由光阻对绝缘层进行光蚀刻,以定义出汲极与源极位置,再挖除覆盖在非晶矽上源极与汲极的氧化层,再利用适当能量的离子布植以达成P+-型或N+-型薄膜电晶体汲极与源极的掺杂,以在闸极金属层两侧之汲极区与源极区形成P+-型或N+-型薄膜电晶体汲极与源极非晶矽层;一薄膜电晶体汲极与源极接触金属,分别与汲极、源极接触;一保护层,覆于该薄膜电晶体表面;其中该闸极金属层与其底部之绝缘层之侧缘乃为平齐者,且最后以雷射光源从透光基板的背面,照射沉积在透光基板正面的非晶矽层,使非晶矽转化成多晶矽及活化掺杂在薄膜电晶体汲极与源极的杂质,而完成一完全自我对准薄膜电晶体。40.一种低温多晶矽共平面薄膜电晶体之结构,包括有:一透光基板;一非晶矽层,形成在透光基板之薄膜电晶体半导体区域上;一绝缘层,形成在该透光基板与非晶矽层上;一闸极金属层,形成在绝缘层上,且位在薄膜电晶体半导体之闸极区域;汲极与源极非晶矽层,以闸极金属层和藉由光阻对绝缘层进行光蚀刻,以定义出汲极与源极位置,再挖除覆盖在非晶矽上源极与汲极的氧化层,以在源极与汲极区与最接近闸极金属层边缘的地方各保留一段偏移区域,再利用适当能量的离子布植以达成P+-型或N+-型薄膜电晶体汲极与源极的掺杂,以在闸极金属层两侧之汲极区与源极区形成P+-型或N+-型薄膜电晶体汲极与源极非晶矽层;一薄膜电晶体汲极与源极接触金属,分别与汲极、源极接触;一保护层,覆于该薄膜电晶体表面;最后以雷射光源从透光基板的背面,照射沉积在透光基板正面的非晶矽层,使非晶矽转化成多晶矽及活化掺杂在薄膜电晶体汲极与源极的杂质,而完成一源极与汲极偏离薄膜电晶体。41.一种低温多晶矽共平面薄膜电晶体之结构,包括有:一透光基板;一非晶矽层,形成在透光基板之薄膜电晶体半导体区域上;一绝缘层,形成在该透光基板与非晶矽层上;一闸极金属层,形成在绝缘层上,且位在薄膜电晶体半导体之闸极区域;汲极与源极非晶矽层,以闸极金属层和藉由光阻对绝缘层进行光蚀刻,以定义出汲极与源极位置,再挖除覆盖在非晶矽上源极与汲极的氧化层,以在源极与汲极区在相邻于该闸极金属层、以及在该闸极金属层下方之绝缘层侧边各保留有一段偏移区域,再利用适当能量的离子布植以达成P+-型或N+-型薄膜电晶体汲极与源极的掺杂,以在闸极金属层两侧之汲极区与源极区形成P+-型或N+-型薄膜电晶体汲极与源极非晶矽层;一薄膜电晶体汲极与源极接触金属,分别与汲极、源极接触;一保护层,覆于该薄膜电晶体表面;最后以雷射光源从透光基板的背面,照射沉积在透光基板正面的非晶矽层,使非晶矽转化成多晶矽及活化掺杂在薄膜电晶体汲极与源极的杂质,而完成一源极与汲极轻杂质植入薄膜电晶体。图式简单说明:第一图A至第一图C为在透光基板上只用一次背面雷射焠火所完成的自我对准多晶矽薄膜电晶体的剖面图。第二图A至第二图C为在透光基板上只用一次背面雷射焠火所完成源极与汲极偏离薄膜电晶体的剖面图。第三图A至第三图D为在透光基板上只用一次背面雷射焠火所完成源极与汲极轻杂质植入薄膜电晶体的剖面图。
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