一种薄膜晶体管的制作方法，通过在源极与漏极的离子掺杂过程中，加入氮气的注入以抑制其它掺质浓度的扩散速率，使低温多晶硅在退火（Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）之后自动形成浅接面的轻掺杂漏极结构（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ，ＬＤＤ）。氮气的注入可于注入其它掺质之前或之后施行。氮气注入的深度小于或等于其它掺质的注入深度。利用此方法制造轻掺杂漏极结构，可简化工艺，改善热载流子效应并钝化多晶硅中的缺陷。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，特别是一种低温多晶硅薄膜晶体管的轻掺杂漏极(Lightly Doped Drain，LDD)结构的制作方法及其掺质掺杂注入的方式。
技术介绍
薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)是液晶显示器中用来控制每个像素(Pixel)亮度的基本电路组件，随着科技的发展，多晶硅结构可在低温环境下利用激光热退火(Laser annealing)的工艺来形成，薄膜晶体管的制造乃由早期的非晶硅结构演进到低温多晶硅(Low Temperature Poly-Silicon，LTPS)结构，这种结构工艺的变化大幅改善了薄膜晶体管的电性，也克服了玻璃基板不能耐高温的问题，使TFT可直接于玻璃基板上形成。然而LTPS具有下述问题，以p型硅基材为例，一个现有标准低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS-TFT)的结构在多晶硅层上会包含两个作为源极与漏极之用的n型重掺杂区，由于这两个n型掺杂区的掺杂浓度较高，且与栅电极导体间的间距甚小，导致漏极附近的电场太强，因而产生热载流子效应(hot carriereffect)，使多晶硅薄膜晶体管在关闭状态下会有漏电流(leakage current)的问题产生，组件稳定性受到严重影响。为解决这个问题，现有技术发展出轻掺杂漏极结构(lightly doped drain，LDD)，用来降低漏极接面处的电场进而减少漏电流。图1a与1b是现有的具有LDD结构的LTPS-TFT制作方法的示意图。如图1a所示，一透明绝缘基板10之上形成一多晶硅层12以及一覆盖多晶硅层12的栅极绝缘层14。在现有的制作方法中，是先在栅极绝缘层14之上定义形成一光刻胶层16，然后利用光刻胶层16做为屏蔽进行一重离子掺杂注入工艺19，使光刻胶层16周围的多晶硅层12形成一重掺杂区域18，作为源/漏极区。接着，如图1b所示，将光刻胶层16刻蚀去除之后，于栅极绝缘层14之上定义形成一栅电极20，仅覆盖住多晶硅层12之上一部分未掺杂区域，再利用栅电极20作为屏蔽进行另一次离子掺杂注入工艺21，使栅电极20周围的未掺杂区域形成一轻掺杂区域22，用来作为LDD结构，而被栅电极20所覆盖的多晶硅层12区域则用来作为通道。依据上述工艺以离子注入形成LDD轻掺杂区，虽然可抑制短通道造成的热载流子效应，然而其中必须经过多次光刻胶涂布及曝光显影的光微刻工艺，需要额外的光罩来定义制作光刻胶层16，受限于曝光技术易产生对准误差，其结果易造成LDD结构偏移，而若采用预先于光刻胶层16先定义源/漏极区图案的自我对准(Self-Align)的方法时，虽然可避免对准误差，但光微刻的写真工艺仍不可免，且对于p-n-p型的PMOS而言，由于p型导电性掺质多以硼为主，硼由于原子小、质量轻，因此在高温退火时容易造成尾端异常扩散的现象，不易控制p-n接面的深度及该处杂质浓度的分布，亦会对组件的稳定度造成影响。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的主要目的在于提供一种，利用此方法制造低温多晶硅薄膜晶体管的轻掺杂漏极结构，可减少光刻胶涂布、曝光显影的光微刻工艺，改善热载流子效应造成的漏电流，并钝化多晶硅中的缺陷(defect)。依据本专利技术的实施态样，一种包含下列步骤提供一基板，其表面形成一多晶硅层，该多晶硅层表面覆盖一栅极绝缘层；形成一栅电极区于该栅极绝缘层之上；进行离子注入工艺，将掺质注入该栅电极区周围的多晶硅层中，其中该掺质包含氮及第一导电型态离子，且氮的注入深度不大于第一导电型态离子的注入深度；以及进行退火工艺，以活化扩散所注入的该掺质而形成轻掺杂漏极。其中，该多晶硅层是经过下列步骤所形成沉积一非晶硅层于该基板；经过热处理将该非晶硅层转变为一多晶硅层；以及刻蚀该多晶硅层而形成一图案化多晶硅层。离子注入工艺可利用离子注入(ion implantation)或离子淋浴(ion shower)的方式完成。氮的注入可在第一导电型态离子注入之前或之后，其中氮注入包含氮气离子(N2+)或氮离子(N+)，第一导电型态离子包含p型或n型离子，p型离子掺质可为硼或二氟化硼中的一种，n型离子掺质可为磷或砷。较佳的氮剂量大于1E13/cm2。掺质经退火扩散后，其浓度呈月晕状的渐层分布，其中退火工艺可利用高温炉管或快速加热完成。使用本专利技术所提供的，在源极与漏极的离子掺杂过程中加入氮气的注入以抑制其它掺质浓度的扩散速率，使低温多晶硅中的掺质浓度在活化扩散后呈现月晕状的渐层分布而形成一轻掺杂漏极结构，有效改善热载流子效应。由于工艺中省却了源极与漏极的定义步骤，故可减省光微刻工艺，避免曝光技术产生的对准误差，且因氮在扩散过程中亦同时修补多晶硅的缺陷，所以本专利技术除了可简化组件的工艺外亦可提升组件的稳定度。下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。附图说明图1a为现有的具有LDD结构的LTPS-TFT的制作方法工艺流程1的示意图；图1b为现有的具有LDD结构的LTPS-TFT的制作方法工艺流程2的示意图；图2a为本专利技术的薄膜晶体管的轻掺杂漏极结构的制作方法工艺流程1示意图；图2b为本专利技术的薄膜晶体管的轻掺杂漏极结构的制作方法工艺流程2示意图；图2c为本专利技术的薄膜晶体管的轻掺杂漏极结构的制作方法工艺流程3示意图；图3a为注入的氮气与其它掺质在多晶硅层中的扩散示意图；图3b为依据本专利技术的制作方法的轻掺杂漏极结构完成图。其中，附图标记10透明绝缘基板12多晶硅层14栅极绝缘层16光刻胶层18重掺杂区 19离子掺杂注入工艺20栅电极21离子掺杂注入工艺22轻掺杂区100玻璃基板200介电膜300非晶硅层400多晶硅层500栅极绝缘层600栅电极700掺质(氮加上硼、二氟化硼或磷、砷等)800轻掺杂漏极A氮气扩散Bn型或p型掺质扩散C掺质浓度D注入深度具体实施方式请参照图2a到图2c，所示为本专利技术的薄膜晶体管得轻掺杂漏极结构的制作方法示意图。如图2a所示，首先，在一洗净的玻璃基板100之上利用化学汽相沉积法(Chemical Vapor Deposition，CVD)成长如二氧化硅、氮化硅或其它的绝缘物质来作为一介电膜200，再于其上沉积一非晶硅层(amorphous Silayer)300，接着，在去氢处理之后，利用激光或高温退火的方法，使非晶硅转变为多晶硅(poly-silicon)层400，以作为TFT的通道，再经过刻蚀除去不必要的部份，其中，激光所用的能量范围约在250mJ/cm2至300mJ/cm2的范围间，本实施例所采用的能量大小为260mJ/cm2。然后，如图2b所示，在多晶硅层400之上利用化学汽相沉积法成长SiO2或其它介质以形成一栅极绝缘层500，再利用物理汽相沉积法(Physical VaporDeposition，PVD)成长一金属膜，并经过湿刻蚀与图案化而成为栅电极600。该栅极绝缘层500的厚度通常在800埃至1000埃之间，其厚度会影响后续离子注入时所需用的能量大小。栅电极600使用的材料可为铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)、钽(Ta)、铝-钕(Al-Nd)等金属或其合金，依需求亦可多层使用(Mutilayer)，为降低配线电阻，适度地使金属层膜变厚也是必要的。在本实施例，栅极绝缘层500的厚度为1000埃，而该金属膜的厚度则为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种薄膜晶体管的制作方法，包含下列步骤：提供一基板，在基板表面形成一多晶硅层，该多晶硅层表面覆盖一栅极绝缘层；形成一栅电极区在该栅极绝缘层之上；进行离子注入工艺，将掺质注入于该栅电极区周围的多晶硅层中，其中该掺质包含 氮及第一导电型态离子，该氮掺质的注入深度小于或等于该第一导电型态离子的注入深度；以及进行退火工艺，以活化扩散该多晶硅层中的该掺质而形成一轻掺杂漏极结构。
【技术特征摘要】
1.一种薄膜晶体管的制作方法，包含下列步骤提供一基板，在基板表面形成一多晶硅层，该多晶硅层表面覆盖一栅极绝缘层；形成一栅电极区在该栅极绝缘层之上；进行离子注入工艺，将掺质注入于该栅电极区周围的多晶硅层中，其中该掺质包含氮及第一导电型态离子，该氮掺质的注入深度小于或等于该第一导电型态离子的注入深度；以及进行退火工艺，以活化扩散该多晶硅层中的该掺质而形成一轻掺杂漏极结构。2.根据权利要求1项所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，该多晶硅层是由下列步骤所形成沉积一非晶硅层于该基板上；经过热处理将该非晶硅层转变为一多晶硅层；以及刻蚀该多晶硅层而形成一图案化多晶硅层。3.根据权利要求2项所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，在成长非晶硅层的步骤前包含利用化学汽相沉积法成长一介电膜于该基板上的步骤。4.根据权利要求2项所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，其中该热处理步骤为激光或高温退火。5.根据权利要求2项所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，其中于热处理与刻蚀步骤之间更包含一去氢处理的步骤。6.根据权利要求1项所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，该栅极绝缘层利用化学汽相沉积法所形成。7.根据权利要求1项所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，该栅电极区利用物理汽相沉积法与图案化而形成。8.根据权利要求1项所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，该栅电极区的材质是选自铬、钼、钨、钽、铝-钕及其合金。9.根据权利要求1项所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，该...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈嘉男，谢呈男，刘博智，
申请(专利权)人：中华映管股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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