專利名稱：制作互補(bǔ)式薄膜晶體管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種制作薄膜晶體管的方法，特別是一種制作互補(bǔ)式薄膜晶體管(complementary metal-oxide semiconductor thin film transistor，CMOSTFT)的方法。
背景技術(shù)：
由于薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)具有外型輕薄、耗電量少以及無(wú)輻射污染等特性，故已被廣泛地應(yīng)用在筆記本電腦、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)等便攜式資訊產(chǎn)品上。而現(xiàn)行的TFT-LCD多是利用互補(bǔ)式薄膜晶體管(CMOS TFT)的工藝技術(shù)，以整合標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)集成電路(IC)于液晶顯示面板之上，因而能夠減少顯示器的尺寸、降低生產(chǎn)成本并縮短模塊處理時(shí)間。
請(qǐng)參考圖1至圖3，圖1至圖3是現(xiàn)有制作互補(bǔ)式薄膜晶體管10的方法示意圖。如圖1所示，首先于一玻璃基板12上形成一非晶硅層(未顯示于圖1中)，然后對(duì)該非晶硅層進(jìn)行一回火工藝，例如一準(zhǔn)分子激光退火(excimer laser annealing，ELA)工藝，使得該非晶硅層再結(jié)晶成為一多晶硅層(未顯示于圖1中)。隨后，對(duì)該多晶硅層進(jìn)行一光刻暨蝕刻工藝，而于玻璃基板12上形成多個(gè)圖案化多晶硅(pattemed polysilicon)層14與16。此外，該回火工藝也可以實(shí)施于該光刻暨蝕刻工藝之后，并且玻璃基板12與該非晶硅層之間可另形成一緩沖層(未顯示于圖1中)，以保護(hù)回火后的多晶硅層不受玻璃基板的雜質(zhì)污染，并避免玻璃基板12受到回火工藝與蝕刻工藝的損傷。
緊接著，如圖1所示，進(jìn)行一低溫沉積工藝，以形成一柵極絕緣(gateinsulating，GI)層18覆蓋于圖案化多晶硅層14與16之上，而柵極絕緣層18的材料可以是二氧化硅或氮化硅。之后，再于柵極絕緣層18上形成一導(dǎo)電層(未顯示于圖1中)，然后對(duì)該導(dǎo)電層進(jìn)行一光刻暨蝕刻工藝，以于圖案化多晶硅層14與16之上分別形成柵極導(dǎo)電層20與22。
隨后，如圖2所示，依序進(jìn)行多道離子摻雜工藝，以于柵極導(dǎo)電層20兩側(cè)的圖案化多晶硅層14內(nèi)形成一P型源極14s與一P型漏極14d，并于柵極導(dǎo)電層22兩側(cè)的圖案化多晶硅層16內(nèi)形成一N型源極16s、一N型漏極16d、以及兩個(gè)N型輕摻雜漏極17，如此一來(lái)，便完成P型薄膜晶體管10a與N型薄膜晶體管10b的制作，而P型薄膜晶體管10a與N型薄膜晶體管10b組成現(xiàn)有的互補(bǔ)式薄膜晶體管10。
此外，由于圖案化的多晶硅層14與16本身便包含有許多的晶格缺陷(crystal defect)，并且在上述的離子摻雜工藝中，圖案化多晶硅層14、16以及柵極絕緣層18更會(huì)因?yàn)殡x子的轟擊而產(chǎn)生晶體缺陷，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致電子陷于晶格缺陷內(nèi)，影響互補(bǔ)式薄膜晶體管10的正常運(yùn)作。因此，如圖3所示，為了修補(bǔ)前述的晶格缺陷，現(xiàn)有的方法是于完成上述所有的離子摻雜工藝之后，再對(duì)P型薄膜晶體管10a與N型薄膜晶體管10b同時(shí)進(jìn)行一高壓回火(high pressure anneal，HPA)工藝，以修補(bǔ)圖案化多晶硅層14、16以及柵極絕緣層18內(nèi)的晶格缺陷。一般而言，該高溫高壓回火工藝是于高溫與高壓下通入適當(dāng)?shù)臍怏w30，而氣體30的氣體分子在高溫高壓下會(huì)產(chǎn)生鍵結(jié)裂解，并且高溫高壓會(huì)驅(qū)使斷鍵后的氣體粒子擴(kuò)散入圖案化多晶硅層14、16與柵極絕緣層18內(nèi)，以填補(bǔ)晶格內(nèi)的懸空鍵(dangling bond)，進(jìn)而達(dá)到修補(bǔ)晶格缺陷的功效。
然而，由于P型薄膜晶體管10a與N型薄膜晶體管10b摻雜有不同種類的摻雜離子，不同的摻雜離子對(duì)于高壓回火工藝所提供的高溫、高壓氣體有不同的反應(yīng)機(jī)制。通常而言，在高壓回火工藝中，若選取對(duì)P型薄膜晶體管10a有利的氣體與工藝條件，往往會(huì)降低對(duì)N型薄膜晶體管10b的修補(bǔ)功效，反之，若選取對(duì)N型薄膜晶體管10b有利的氣體與工藝條件，則會(huì)降低對(duì)P型薄膜晶體管10a的修補(bǔ)功效，因而降低了高壓回火工藝的修補(bǔ)效能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種制作互補(bǔ)式薄膜晶體管的方法，以解決前述問(wèn)題。
依據(jù)本發(fā)明的目的，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例之中，首先于一基板表面形成未完成源極與漏極摻雜的一第一薄膜晶體管與一第二薄膜晶體管，接著將一第一導(dǎo)電型式的摻雜劑摻雜于該第一薄膜晶體管內(nèi)，以形成該第一薄膜晶體管的源極與漏極，然后進(jìn)行一高壓回火工藝，以修補(bǔ)該第一薄膜晶體管與該第二薄膜晶體管的晶格缺陷，最后將一第二導(dǎo)電型式的摻雜劑摻雜于該第二薄膜晶體管內(nèi)，以形成該第二薄膜晶體管的源極與漏極。
由于本發(fā)明在完成該第一薄膜晶體管的源極與漏極的制作后，便進(jìn)行該高壓回火工藝，最后再完成該第二薄膜晶體管的源極與漏極的制作。因比，本發(fā)明可依據(jù)第一導(dǎo)電型式的摻雜離子的特性，調(diào)整該高壓回火工藝均壓力、溫度以及工藝所使用的氣體，因而可提升該高壓回火工藝的效能。


圖1至圖3是現(xiàn)有制作互補(bǔ)式薄膜晶體管10的方法示意圖；以及圖4至圖10是本發(fā)明的制作互補(bǔ)式薄膜晶體管40的方法示意圖。
附圖中的附圖標(biāo)記說(shuō)明如下10 補(bǔ)式薄膜晶體管 10a P型薄膜晶體管10b N型薄膜晶體管 12 玻璃基板14 圖案化多晶硅層 14s P型源極14d P型漏極 16 圖案化多晶硅層16s N型源極 16d N型漏極17 N型輕摻雜漏極 18 柵極絕緣層20 柵極導(dǎo)電層 22 柵極導(dǎo)電層30 氣體40 互補(bǔ)式薄膜晶體管40a P型薄膜晶體管 40b N型薄膜晶體管42 基板42a P型薄膜晶體管區(qū)42b N型薄膜晶體管區(qū) 44 圖案化多晶硅層44s P型源極 44d P型漏極46 圖案化多晶硅層 46s N型源極46d N型漏極 47 N型輕摻雜漏極48 柵極絕緣層 50 柵極導(dǎo)電層52 柵極導(dǎo)電層 54 圖案化光致抗蝕劑層56 圖案化光致抗蝕劑層 58 層間介電層60 氣體62 接觸孔64 導(dǎo)線
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參考圖4至圖10，圖4至圖10為本發(fā)明的制作互補(bǔ)式薄膜晶體管40的方法示意圖。如圖4所示，首先提供一基板42，其可以是一玻璃基板或一石英基板，并且基板42包含有一P型薄膜晶體管區(qū)42a與一N型薄膜晶體管區(qū)42b。接著，于基板42上形成一非晶硅層(未顯示于圖4中)，然后對(duì)該非晶硅層進(jìn)行一回火工藝，例如準(zhǔn)分子激光退火工藝，使得該非晶硅層再結(jié)晶成為一多晶硅層(未顯示于圖1中)。隨后，對(duì)該多晶硅層進(jìn)行一光刻暨蝕刻工藝，以形成多個(gè)圖案化多晶硅層44與46于基板42之上。此外，基板42與該非晶硅層之間另可形成一緩沖層(未顯示于圖4中)，用以保護(hù)回火后的多晶硅不受玻璃基板的雜質(zhì)污染，并避免基板42受到回火工藝與蝕刻工藝的損傷。另一方面，該回火工藝也可以實(shí)施于該光刻暨蝕刻工藝之后。
如圖4所示，進(jìn)行一低溫沉積工藝，以形成一二氧化硅層或一氮化硅層覆蓋于圖案化多晶硅層44、46與基板42之上，用來(lái)作為一柵極絕緣層48。隨后，于柵極絕緣層48上方形成一導(dǎo)電層(未顯示于圖4中)，并對(duì)該導(dǎo)電層進(jìn)行一光刻暨蝕刻工藝，以于圖案化多晶硅層44與46之上分別形成柵極導(dǎo)電層50與52，而該導(dǎo)電層可以由鋁、鈦、鉬(Mo)、鎢、鉈(Ta)、與摻雜多晶硅等構(gòu)成。
如圖5所示，進(jìn)行一光刻工藝，以形成一圖案化光致抗蝕劑層54覆蓋于P型薄膜晶體管區(qū)42a之上。之后，依序進(jìn)行多次離子注入工藝，以于柵極導(dǎo)電層52兩側(cè)的圖案化多晶硅層46內(nèi)形成一N型源極46s、一N型漏極46d、以及兩個(gè)N型輕摻雜漏極47，最后再利用溶劑將圖案化光致抗蝕劑層54去除，便完成N型薄膜晶體管40b的制作。此外，形成N型源極46s、N型漏極46d、以及N型輕摻雜漏極47的方法有很多種，其中之一可先利用柵極導(dǎo)電層52作為掩模，并進(jìn)行一離子注入工藝，而于柵極導(dǎo)電層52兩側(cè)的多晶硅46內(nèi)形成兩個(gè)N型輕摻雜漏極47，然后再利用一圖案化光致抗蝕劑層(未顯示于圖5中)覆蓋于N型輕摻雜漏極47與柵極導(dǎo)電層52之上，隨后再進(jìn)行一離子注入工藝，以形成N型源極46s與N型漏極46d，最后，再進(jìn)行一活化(activation)工藝，以將摻雜離子移至正確的晶格位置。
如圖6所示，進(jìn)行一高壓回火工藝，以于高溫高壓下通入氣體60，以修補(bǔ)圖案化多晶硅層44、46以及柵極絕緣層48內(nèi)的晶格缺陷。在本發(fā)明的高壓回火工藝中，操作壓力介于5至20大氣壓之間，操作溫度則是介于300℃到600℃之間，通入的氣體60可以是水氣(H2O)、氮?dú)?N2)、或氨氣(NH3)等，而工藝處理時(shí)間(processing time)則是介于30分鐘到2小時(shí)之間。值得注意的是，本發(fā)明于N型薄膜晶體管40b制作完成之后，便進(jìn)行高壓回火工藝以修補(bǔ)晶格缺陷，因此，本發(fā)明可依據(jù)N型摻雜離子的特性，調(diào)整高壓回火工藝的壓力、溫度以及工藝所使用的氣體，以更有效地修補(bǔ)圖案化多晶硅層44、46以及柵極絕緣層48內(nèi)的晶格缺陷。此外，在進(jìn)行該高壓回火工藝之前，可選擇性地形成一薄氧化層(未顯示于圖6之中)覆蓋于基板42之上，以保護(hù)柵極導(dǎo)電層50、52與柵極絕緣層58。
接著，如圖7所示，利用一光刻工藝形成一圖案化光致抗蝕劑層56覆蓋于N型薄膜晶體管40b之上。隨后，再進(jìn)行一離子注入工藝，以于柵極導(dǎo)電層50兩側(cè)的圖案化多晶硅層44內(nèi)形成一P型源極44s與一P型漏極44d，最后再利用溶劑將圖案化光致抗蝕劑層56去除，并進(jìn)行一活化工藝，以將摻雜離子移至正確的晶格位置，如此一來(lái)，便完成P型薄膜晶體管40a的制作。
如圖8所示，利用一化學(xué)氣相沉積工藝，于基板42之上形成一層間介電層(interlayer dielectric，ILD)58，而層間介電層58可以是一氮化硅層、或者是由一二氧化硅層與一氮化硅層上下堆疊而成。接著，可再進(jìn)行一熱處理工藝，以驅(qū)使層間介電層58內(nèi)的氮化硅層中的氫離子，擴(kuò)散入圖案化多晶硅層44內(nèi)，并填滿因離子注入工藝所產(chǎn)生的晶格缺陷。此外，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，亦可先進(jìn)行一等離子體處理工藝，利用等離子體來(lái)填補(bǔ)P型薄膜晶體管40a中的晶格缺陷，隨后再利用一化學(xué)氣相沉積工藝，以形成一層間介電層58于基板42之上。
隨后，如圖9所示，于玻璃基板42上形成一圖案化光致抗蝕劑層(未顯示于圖9中)，并進(jìn)行一各向異性干蝕刻工藝，例如利用四氟化碳(CF4)等離子體進(jìn)行干蝕刻工藝，去除未被該圖案化光致抗蝕劑層所覆蓋的層間介電層58，以形成多個(gè)通達(dá)源極44s、46s與漏極44d、46d表面的接觸孔62，隨后并利用溶劑去除該圖案化光致抗蝕劑層。然后，如圖10所示，于層間介電層58之上形成一導(dǎo)電層(未顯示于圖10中)，并使得各接觸孔62中填入該導(dǎo)電層，最后進(jìn)行一光刻暨蝕刻工藝，以各接觸孔62內(nèi)形成一導(dǎo)線64，而各導(dǎo)線64是用來(lái)電連接P型薄膜晶體管40a、N型薄膜晶體管40b與其他電子元件。
一般而言，由于N型薄膜晶體管40b的傳遞載子為電子，而電子對(duì)于晶格缺陷的敏感度高，所以N型薄膜晶體管40b通常會(huì)具有較差的電性表現(xiàn)。因此，在本發(fā)明的制作互補(bǔ)式薄膜晶體管的方法中，本發(fā)明是先完成N型薄膜晶體管40b的制作，然后進(jìn)行一高壓回火工藝以修補(bǔ)圖案化多晶硅層44、46以及柵極絕緣層48內(nèi)的晶格缺陷，最后才完成P型薄膜晶體管40a的制作。如此一來(lái)，本發(fā)明的方法不僅可提升該高壓回火工藝的修補(bǔ)效能，更可使N型薄膜晶體管的電遷移速率提升至100cm2/V-s以上，并使P型薄膜晶體管與N型薄膜晶體管的起始電壓的電壓差縮小至2V以內(nèi)。
必須注意的是，本發(fā)明亦可先完成P型薄膜晶體管40a的制作，然后進(jìn)行一高壓回火工藝，以修補(bǔ)圖案化多晶硅層44、46以及柵極絕緣層48內(nèi)的晶格缺陷，最后才完成N型薄膜晶體管40b的制作。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明于第一導(dǎo)電型式的薄膜晶體管的源極與漏極制作完成后，便進(jìn)行一高壓回火工藝以修補(bǔ)晶格缺陷，最后才制作第二導(dǎo)電型式的薄膜晶體管的源極與漏極。因此，本發(fā)明可依據(jù)第一導(dǎo)電型式的摻雜離子的特性，調(diào)整該高壓回火工藝的壓力、溫度以及工藝所使用的氣體，以更有效地修補(bǔ)圖案化多晶硅層以及柵極絕緣層內(nèi)的晶格缺陷，因而可提升該高壓回火工藝的效能。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種制作互補(bǔ)式薄膜晶體管的方法，該方法包含有下列步驟于一基板表面形成未完成源極與漏極摻雜的一第一薄膜晶體管與一第二薄膜晶體管；將一第一導(dǎo)電型式的摻雜劑摻雜于該第一薄膜晶體管內(nèi)，以形成該第一薄膜晶體管的源極與漏極；進(jìn)行一高壓回火工藝，以修補(bǔ)該第一薄膜晶體管與該第二薄膜晶體管的晶格缺陷；以及將一第二導(dǎo)電型式的摻雜劑摻雜于該第二薄膜晶體管內(nèi)，以形成該第二薄膜晶體管的源極與漏極。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中于形成該第二薄膜晶體管的源極與漏極之后，該方法另包含有于該基板上形成一層間介電層，并覆蓋該第一薄膜晶體管與該第二薄膜晶體管；于該層間介電層中形成多個(gè)接觸孔，該些接觸孔分別通達(dá)該第一、與該第二薄膜晶體管的源極與漏極；以及于該些接觸孔中分別填入一導(dǎo)電層。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中該層間介電層包含有一氮硅層。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中該層間介電層另包含有一二氧化硅層，覆蓋于該氮硅層之上。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中方法還包含有進(jìn)行一熱處理工藝，以驅(qū)使該氮化硅層中的氫離子填滿該第二薄膜晶體管中的晶格缺陷。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其中方法還包含有進(jìn)行一等離子體處理工藝，以修補(bǔ)該第二薄膜晶體管中的晶格缺陷。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中形成未完成源極與漏極摻雜的該第一、與該第二薄膜晶體管的方法包含有下列步驟于該基板上形成一第一圖案化多晶硅層與一第二圖案化多晶硅層；于該基板上形成一柵極絕緣層，并覆蓋于該第一圖案化多晶硅層與該第二圖案化多晶硅層之上；以及于該第一、與該第二圖案化多晶硅層上方的該柵極絕緣層表面分別形成一第一柵極導(dǎo)電層、與一第二柵極導(dǎo)電層。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中于進(jìn)行該高壓回火工藝之前，該方法還包含有形成一保護(hù)層于該第一薄膜晶體管與該第二薄膜晶體管之上，以保護(hù)該第一薄膜晶體管與該第二薄膜晶體管。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中該柵極導(dǎo)電層是一金屬層。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中該柵極導(dǎo)電層由摻雜多晶硅所構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該高壓回火工藝所使用的氣體包含有水氣、氮?dú)狻⒒虬睔狻?br> 12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中該高壓回火工藝的操作壓力介于5至20大氣壓之間，操作溫度介于300℃到600℃之間，而工藝處理時(shí)間則介于30分鐘到2小時(shí)之間。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該基板為一玻璃基板或一石英基板。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該第一導(dǎo)電型式為一N型導(dǎo)電型式，而該第二導(dǎo)電型式為一P型導(dǎo)電型式。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該第一導(dǎo)電型式為一P型導(dǎo)電型式，而該第二導(dǎo)電型式為一N型導(dǎo)電型式。
全文摘要
本發(fā)明提供一種制作互補(bǔ)式薄膜晶體管的方法，首先于一基板表面形成未完成源極與漏極摻雜的一第一薄膜晶體管與一第二薄膜晶體管，接著將一第一導(dǎo)電型式的摻雜劑摻雜于該第一薄膜晶體管內(nèi)，以形成該第一薄膜晶體管的源極與漏極，然后進(jìn)行一高壓回火工藝，以修補(bǔ)該第一薄膜晶體管與該第二薄膜晶體管的晶格缺陷，最后將一第二導(dǎo)電型式的摻雜劑摻雜于該第二薄膜晶體管內(nèi)，以形成該第二薄膜晶體管的源極與漏極。
文檔編號(hào)H01L21/70GK1601724SQ0316034
公開(kāi)日2005年3月30日 申請(qǐng)日期2003年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月26日
發(fā)明者蔡耀銘, 張世昌, 鄧德華, 王士賓 申請(qǐng)人:統(tǒng)寶光電股份有限公司