專利名稱：多柵極結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管及其制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明有關于一種液晶顯示器的薄膜晶體管數(shù)組基板技術(shù)，特別有關一種多柵極結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管及其制作方法。
背景技術(shù)：
液晶顯示器(liquid crystal display，以下簡稱LCD)的薄膜晶體管(thin film transistor，以下簡稱TFT)是用來作為畫素的開關組件，一般可區(qū)分成非晶硅TFT與多晶硅TFT兩種型式。由于多晶硅TFT的載子遷移率較高、驅(qū)動電路的積集度較佳、漏電流較小，故多晶硅TFT較常應用在高操作速度的電路中。但是，多晶硅TFT的開啟(on)與關閉(off)狀態(tài)下的電流很大，且鄰近漏極區(qū)域的空乏區(qū)內(nèi)會產(chǎn)生一大的電場，因此材料缺陷以及穿遂效應所產(chǎn)生的能隙極易使漏極區(qū)域內(nèi)的電子與空乏區(qū)的電洞結(jié)合，則于關閉狀態(tài)下易發(fā)生漏電流(leakage current)的問題。為了有效改善漏電流的現(xiàn)象，目前技術(shù)是于柵極與漏極之間制作一未摻雜的間隔區(qū)域(undoped offset region)或一輕摻雜漏極(lightly dopeddrain，LDD)區(qū)域，用來降低漏極接面處(drain junction)的電場。此外，更將多晶硅TFT設計為多柵極(multi-gate)結(jié)構(gòu)，例如雙柵極(dual-gate)結(jié)構(gòu)，可以進一步減緩漏電流現(xiàn)象。
請參閱圖1A至圖1C，其顯示習知第一種雙柵極結(jié)構(gòu)的多晶硅TFT制程的剖面示意圖。首先，如圖1A所示，一玻璃基板10上包含有一緩沖層12以及一多晶硅層14，并進行一硼離子布植(B+ion implantation)制程16用以調(diào)整晶體管的臨界電壓(threshold voltage)。然后，如圖1B所示，依序制作一柵極絕緣層18以及分隔的一第一柵極層20I、一第二柵極層20II。而后進行一輕摻雜離子布植制程22，利用第一柵極層20I以及第二柵極層20II作為罩幕，于第一柵極層20I以及第二柵極層20II周圍的多晶硅層14內(nèi)形成一N-摻雜區(qū)域14a。后續(xù)，如圖1C所示，進行沉積、微影與蝕刻制程以形成一光阻層24，使其覆蓋第一柵極層20I以及第二柵極層20II之間隙處的N-摻雜區(qū)域14a。最后進行一重摻雜離子布植制程26，利用光阻層24、第一柵極層20I以及第二柵極層20II作為罩幕，使第一柵極層20I以及第二柵極層20II的外側(cè)周圍的N-摻雜區(qū)域14a成為兩個N+摻雜區(qū)域14S、14D。如此一來，被光阻層24覆蓋的N-摻雜區(qū)域14a是成為一LDD區(qū)域，N+摻雜區(qū)域14S、14D是分別成為一源極區(qū)域以及一漏極區(qū)域，被第一柵極層20I以及第二柵極層20II覆蓋的未摻雜區(qū)域14C1、14C2則成為兩個溝道區(qū)域。
上述制程較易達成黃光的精準性與電性的對稱性，但卻無法在第一柵極層20I以及第二柵極層20II的最外圍兩側(cè)的源/漏極區(qū)域附近形成LDD區(qū)域。因此，上述多晶硅TFT的結(jié)構(gòu)必須犧牲開啟(on)電流以提高LDD區(qū)域的串連阻抗來抑制漏電流，況且此結(jié)構(gòu)的漏電流仍過大不符產(chǎn)品設計需求。
請參閱圖1D，其顯示習知第二種雙柵極結(jié)構(gòu)的多晶硅TFT制程的剖面示意圖。第二種制作方式大致與上述第一種制程相同，相同之處于此省略敘述，不同之處在于光阻層24的圖案設計。當完成上述如圖1A～1B所示的步驟后，如圖1D所示，進行沉積、微影與蝕刻制程以形成一第一光阻層24I以及一第二光阻層24II，使第一光阻層24I覆蓋第一柵極層20I及其周圍的一部份N-摻雜區(qū)域14a，并使第二光阻層24II覆蓋第二柵極層20II及其周圍的一部份N-摻雜區(qū)域14a。最后進行一重摻雜離子布植制程26，利用第一光阻層24I、第二光阻層24II、第一柵極層20I以及第二柵極層20II作為罩幕，使第一柵極層20I以及第二柵極層20II的外側(cè)周圍的N-摻雜區(qū)域14a成為三個N+摻雜區(qū)域14S、14D、14S/D。如此一來，被第一光阻層24I、第二光阻層24II覆蓋的N-摻雜區(qū)域14a1、14a2、14a3、14a4是成為四個LDD區(qū)域，N+摻雜區(qū)域14S、14D、14S/D是分別成為一源極區(qū)域、一漏極區(qū)域以及一共享源/漏極區(qū)域，而被第一柵極層20I以及第二柵極層20II覆蓋的未摻雜區(qū)域14C1、14C2則是成為兩個溝道區(qū)域。
上述制程可于第一、第二柵極層20I、20II的外圍與內(nèi)部的多晶是層14內(nèi)制作LDD區(qū)域，故可有效抑制漏電流。但是，受限于曝光技術(shù)的對準誤差(photo misalignment)，不易控制四個N-摻雜區(qū)域14a1、14a2、14a3、14a4的長度對稱性，且會發(fā)生LDD區(qū)域的位置偏移現(xiàn)象，進而導致晶體管呈現(xiàn)電性上的不對稱性、制程復雜、產(chǎn)率低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于提供一種多柵極結(jié)構(gòu)的多晶硅TFT及其制作方法，可于每一個柵極層的周圍兩側(cè)均制作一LDD區(qū)域，以使多晶硅TFT具有極低的漏電流，且可免去黃光對準的問題，并達到LDD區(qū)域的長度對稱性。
為達成上述目的，本發(fā)明提供一種多柵極結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管。一基底；一有效層包含有一第一輕摻雜區(qū)域；一第二輕摻雜區(qū)域以及一第三輕摻雜區(qū)域，是分別形成于該第一摻雜區(qū)域的兩側(cè)；一第一溝道區(qū)域以及一第二溝道區(qū)域，是分別形成于該第二摻雜區(qū)域以及該第三摻雜區(qū)域的外側(cè)；一第四輕摻雜區(qū)域以及一第五輕摻雜區(qū)域，是分別形成于該第一溝道區(qū)域以及該第二溝道區(qū)域的外側(cè)；以及一第一重摻雜區(qū)域以及一第二重摻雜區(qū)域，是分別形成于該第四輕摻雜區(qū)域以及該第五輕摻雜區(qū)域的外側(cè)。一第一柵極絕緣層是形成于該有效層上，且包含有一中央?yún)^(qū)域，是覆蓋該有效層的第一溝道區(qū)域；一第一遮蔽區(qū)域，是覆蓋該有效層的第四輕摻雜區(qū)域；以及一第二遮蔽區(qū)域，是覆蓋該有效層的第二輕摻雜區(qū)域。一第二柵極絕緣層，是形成于該有效層上，且包含有一中央?yún)^(qū)域，是覆蓋該有效層的第二溝道區(qū)域；一第一遮蔽區(qū)域，是覆蓋該有效層的第三輕摻雜區(qū)域；以及一第二遮蔽區(qū)域，是覆蓋該有效層的第五輕摻雜區(qū)域。一第一柵極層，是形成于該第一柵極絕緣層上，且覆蓋該第一柵極絕緣層的中央?yún)^(qū)域。一第二柵極層，是形成于該第二柵極絕緣層上，且覆蓋該第二柵極絕緣層的中央?yún)^(qū)域。
為達成上述目的，本發(fā)明提供一種多柵極結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管的制作方法，其包括下列步驟。依序形成一有效層、一絕緣層以及一導電層于一基底上。進行一蝕刻制程，將該導電層定義為一第一柵極層以及一第二柵極層，并將該絕緣層定義為一第一柵極絕緣層以及一第二柵極絕緣層。該第一柵極絕緣層包含有一中央?yún)^(qū)域、一第一遮蔽區(qū)域形成于該中央?yún)^(qū)域的一側(cè)、以及一第二遮蔽區(qū)域形成于該中央?yún)^(qū)域的另一側(cè)。該第一柵極層是覆蓋該第一柵極絕緣層的中央?yún)^(qū)域。該第二柵極絕緣層包含有一中央?yún)^(qū)域、一第一遮蔽區(qū)域形成于該中央?yún)^(qū)域的一側(cè)、以及一第二遮蔽區(qū)域形成于該中央?yún)^(qū)域的另一側(cè)。該第二柵極層是覆蓋該第二柵極絕緣層的中央?yún)^(qū)域。該第一柵極絕緣層的第二遮蔽區(qū)域是鄰近于該第二柵極絕緣層的第一遮蔽區(qū)域，且該第一柵極絕緣層的第二遮蔽區(qū)域與該第二柵極絕緣層的第一遮蔽區(qū)域之間隙處是暴露下方的該有效層。進行一輕摻雜離子布植制程，于該有效層中形成復數(shù)個具有不同摻雜濃度的區(qū)域一第一區(qū)域與一第二區(qū)域是為一未摻雜區(qū)域，且分別形成于該第一柵極絕緣層的中央?yún)^(qū)域與該第二柵極絕緣層的中央?yún)^(qū)域的下方；一第三區(qū)域與一第四區(qū)域是為一具有第一摻雜濃度的輕摻雜區(qū)域，且分別形成于該第一柵極絕緣層的該第一遮蔽區(qū)域與該第二遮蔽區(qū)域的下方；一第五區(qū)域與一第六區(qū)域是為一具有第一摻雜濃度輕摻雜區(qū)域，且分別形成于該第二柵極絕緣層的該第一遮蔽區(qū)域與該第二遮蔽區(qū)域的下方；一第七區(qū)域是為一具有第二摻雜濃度的輕摻雜區(qū)域，且形成于該第一柵極絕緣層的第一遮蔽區(qū)域的外側(cè)；一第八區(qū)域是為一具有第二摻雜濃度的輕摻雜區(qū)域，且形成于該第二柵極絕緣層的第二遮蔽區(qū)域的外側(cè)；一第九區(qū)域是為一具有第二摻雜濃度的輕摻雜區(qū)域，且形成于該第一柵極絕緣層的第二遮蔽區(qū)域與該第二柵極絕緣層的第一遮蔽區(qū)域的間隙處。形成一光阻層，以覆蓋該該第一柵極絕緣層的第二遮蔽區(qū)域、該第二柵極絕緣層的第一遮蔽區(qū)域及其間隙處的該第九區(qū)域。進行一重摻雜離子布植制程，以使該第三區(qū)域與該第五區(qū)域成為一具有第三摻雜濃度的輕摻雜區(qū)域，并使該第七區(qū)域與該第八區(qū)域成為一重摻雜區(qū)域。


圖1A至圖1C顯示習知第一種雙柵極結(jié)構(gòu)的多晶硅TFT制程的剖面示意圖；圖1D顯示習知第二種雙柵極結(jié)構(gòu)的多晶硅TFT制程的剖面示意圖；圖2A至圖2E顯示本發(fā)明第一實施例的雙柵極結(jié)構(gòu)的多晶硅TFT的制作方法的剖面示意圖；圖3顯示本發(fā)明第二實施例的雙柵極結(jié)構(gòu)的多晶硅TFT的剖面示意圖。
符號說明玻璃基板～10緩沖層～12多晶硅層～14N-摻雜區(qū)域～14a、14a1、14a2、14a3、14a4N+摻雜區(qū)域～14S、14D、14S/D
未摻雜區(qū)域～14C1、14C2硼離子布植制程～16柵極絕緣層～18柵極層～20第一柵極層～20I第二柵極層～20II輕摻雜離子布植制程～22光阻層～24、24I、24II重摻雜離子布植制程～26基底～30緩沖層～32有效層～34區(qū)域～341、342、343、344、345、346、347、348、349絕緣層～36導電層～38第一柵極層～38I第二柵極層～38II第一柵極絕緣層～40中央?yún)^(qū)域～40a第一遮蔽區(qū)域～40b1第二遮蔽區(qū)域～40b2延伸區(qū)域～40c第二柵極絕緣層～42中央?yún)^(qū)域～42a第一遮蔽區(qū)域～42b1第二遮蔽區(qū)域～42b2
延伸區(qū)域～42c輕摻雜離子布植制程～44光阻層～46重摻雜離子布植制程～48具體實施方式
本發(fā)明提出一種多柵極結(jié)構(gòu)的多晶硅TFT及其制作方法，利用柵極絕緣層的暴露于柵極層兩側(cè)的遮蔽區(qū)域作為離子布植制程的罩幕，則可同時達成LDD區(qū)域以及源/漏極區(qū)域的制作。如此可于每一個柵極層的周圍兩側(cè)均制作一LDD區(qū)域，以使多晶硅TFT具有極低的漏電流，且可免去黃光對準的問題，并達到LDD區(qū)域的長度對稱性。
為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一雙柵極結(jié)構(gòu)的多晶硅TFT作為較佳實施例，并配合所附圖示，作詳細說明如下第一實施例請參閱圖2A至圖2E，其顯示本發(fā)明第一實施例的雙柵極結(jié)構(gòu)的多晶硅TFT的制作方法的剖面示意圖。
首先，如圖2A所示，提供一基底30，并于基底30上依序制作一緩沖層32以及一有效層34?；?0的較佳者為一透明絕緣基底，例如玻璃基底。緩沖層32的較佳者為一介電材料層，例如氧化硅層，其目的為幫助有效層34形成于基底30上。有效層34的較佳者為一半導體硅層，例如多晶硅層。為了調(diào)整晶體管的臨界電壓(threshold voltage)，可進行一硼或磷離子布植(B+or P+ion implantation)制程。
然后，如圖2B所示，依序于有效層34上沉積一絕緣層36以及一導電層38。絕緣層36的較佳者為一氧化硅層、一氮化硅層、一氮氧化硅層或其組合的堆棧層。導電層38的較佳者為一金屬層或一多晶硅層。爾后，利用圖案化的光阻作為罩幕以進行干蝕刻制程，初步將導電層38定義成為一第一柵極層38I以及一第二柵極層38II的圖案。繼續(xù)，如圖2C所示，進行電漿蝕刻(plasma etching)或反應性離子蝕刻，可使用一具有含氧氣體及含氯氣體的混合氣體，于導電層38的蝕刻過程中將含氯氣體的流量逐漸調(diào)整至極大(甚至是僅使用含氯氣體作為蝕刻反應氣體)，待蝕刻至絕緣層36時再同時通入氧氣或加大氧氣流量，同時可蝕刻再度露出的第一、第二柵極層38I、38II輪廓，則可將第一、第二柵極層38I、38II制作成為一上窄下寬的梯形，并可使絕緣層36成為兩個分隔的第一、第二柵極絕緣層40、42。后續(xù)將圖案化的光阻移除。
對于第一柵極絕緣層40而言，其包含有一中央?yún)^(qū)域40a、一第一遮蔽區(qū)域40b1以及一第二遮蔽區(qū)域40b2。中央?yún)^(qū)域40a是被第一柵極層38I的底部覆蓋，第一、第二遮蔽區(qū)域40b1、40b2是分別暴露于第一柵極層38I的底部兩側(cè)，且第一柵極絕緣層40是暴露有效層34的一預定源/漏極區(qū)域。較佳者為，第一遮蔽區(qū)域40b1的橫向長度W1為0.1μm～2.0μm，第二遮蔽區(qū)域40b2的橫向長度W2為0.1μm～2.0μm。依據(jù)電路設計需求，可以適當調(diào)整W1、W2的長度及其對稱性。
對于第二柵極絕緣層42而言，其包含有一中央?yún)^(qū)域42a、一第一遮蔽區(qū)域42b1以及一第二遮蔽區(qū)域42b2，中央?yún)^(qū)域42a是被第二柵極層38II的底部覆蓋，第一、第二遮蔽區(qū)域42b1、42b2是分別暴露于第二柵極層38II的底部兩側(cè)，且第二柵極絕緣層42是暴露有效層34的一預定源/漏極區(qū)域。較佳者為，第一遮蔽區(qū)域42b1的橫向長度D1為0.1μm～2.0μm，第二遮蔽區(qū)域42b2的橫向長度D2為0.1μm～2.0μm。依據(jù)電路設計需求，可以適當調(diào)整D1、D2的長度及其對稱性，并可調(diào)整W1、W2、D1、D2的對稱性。較佳者為W1＝D2，W2＝D1。
此外，第一柵極絕緣層40的第二遮蔽區(qū)域40b2是相鄰于第二柵極絕緣層42的第一遮蔽區(qū)域42b1，且第二遮蔽區(qū)域40b2與第一遮蔽區(qū)域42b1之間隙處是暴露下方的有效層34。第一柵極絕緣層40的第一遮蔽區(qū)域40b2的外側(cè)是暴露下方的有效層34，第二柵極絕緣層42的第二遮蔽區(qū)域42b2的外側(cè)是暴露下方的有效層34。
接著，如圖2D所示，進行一輕摻雜離子布植制程44，利用第一、第二柵極層38I、38II、第一柵極絕緣層40的遮蔽區(qū)域40b1、40b2、第二柵極絕緣層42的遮蔽區(qū)域42b1、42b2作為罩幕，則可于有效層34中形成多個具有不同摻雜濃度的區(qū)域。第一、第二區(qū)域341、342乃為未摻雜區(qū)域，且相對應形成于中央?yún)^(qū)域40a、42a的下方。第三、第四區(qū)域343、344乃為一N--摻雜區(qū)域，且相對應形成于第一柵極絕緣層40的第一、第二遮蔽區(qū)域40b1、40b2的下方。第五、第六區(qū)域345、346乃為一N--摻雜區(qū)域，且相對應形成于第二柵極絕緣層42的第一、第二遮蔽區(qū)域42b1、42b2的下方。第七區(qū)域347乃為一N-摻雜區(qū)域，是暴露于第一柵極絕緣層40的第一遮蔽區(qū)域40b1的外側(cè)。第八區(qū)域348乃為一N-摻雜區(qū)域，是暴露于第二柵極絕緣層42的第二遮蔽區(qū)域42b2的外側(cè)。第九區(qū)域349乃為一N-摻雜區(qū)域，是暴露于第一柵極絕緣層40的第二遮蔽區(qū)域40b2與第二柵極絕緣層42的第一遮蔽區(qū)域42b1的間隙處。值得注意的是，由于第一柵極絕緣層40的遮蔽區(qū)域40b1、40b2、第二柵極絕緣層42的遮蔽區(qū)域42b1、42b2是用為輕摻雜離子布植制程44的罩幕，因此第三、第四區(qū)域343、344的邊緣乃實質(zhì)上對齊于第一、第二遮蔽區(qū)域40b1、40b2的邊緣，第五、第六區(qū)域345、346的邊緣乃實質(zhì)上對齊于第一、第二遮蔽區(qū)域42b1、42b2的邊緣。此外，借由調(diào)整輕摻雜離子布植制程44的加速電壓與劑量，可以控制第三、第四、第五、第六區(qū)域343、344、345、346的濃度，以使其成為N--摻雜區(qū)域或是濃度極小的間隔區(qū)域(offsetregion)。
最后，如圖2E所示，進行沉積、微影與蝕刻制程以形成一光阻層46，使其覆蓋第一柵極絕緣層40的第二遮蔽區(qū)域40b2、第二柵極絕緣層42的第一遮蔽區(qū)域42b1及其間隙處的第九區(qū)域349。繼續(xù)，進行一重摻雜離子布植制程48，利用光阻層46、第一、第二柵極層38I、38II、第一柵極絕緣層40的第一遮蔽區(qū)域40b1、第二柵極絕緣層42的第二遮蔽區(qū)域42b2作為罩幕，可以增加有效層34的第三區(qū)域343、第六區(qū)域346、第七區(qū)域347、第八區(qū)域348的摻雜濃度。如此一來，第三、第四區(qū)域343、344成為一N-摻雜區(qū)域，第七區(qū)域347成為一N+摻雜區(qū)域，第八區(qū)域348乃為一N+摻雜區(qū)域。
由上述可知，第七區(qū)域347、第八區(qū)域348為N+摻雜區(qū)域，是用作為一源極區(qū)域與一漏極區(qū)域；第三區(qū)域343、第六區(qū)域346為N-摻雜區(qū)域，是用作為雙柵極結(jié)構(gòu)的外圍的LDD區(qū)域；第四區(qū)域344、第五區(qū)域345為N--摻雜區(qū)域，是用作為雙柵極結(jié)構(gòu)的內(nèi)部的LDD區(qū)域；第九區(qū)域349為N-摻雜區(qū)域，是用作為雙柵極結(jié)構(gòu)的共享源/漏極區(qū)域；第一區(qū)域341、第二區(qū)域342為未摻雜區(qū)域，是用作為雙柵極結(jié)構(gòu)的兩個溝道區(qū)域。較佳者為，第七區(qū)域347、第八區(qū)域348的摻雜濃度為1×1014～1×1016atom/cm2，即每平方公分摻雜的離子或原子數(shù)量。第三區(qū)域343、第六區(qū)域346、第九區(qū)域349的摻雜濃度為1×1012～1×1014atom/cm2。第四區(qū)域344、第五區(qū)域345的摻雜濃度小于1×1013atom/cm3，即每立方公分摻雜的離子或原子數(shù)量。
上述實施例是應用于透明絕緣基底，亦可用于一P型硅基底，則輕摻雜區(qū)域為N-摻雜區(qū)域，且重摻雜區(qū)域為N+摻雜區(qū)域。本發(fā)明方法亦可應用于一N型硅基底，則輕摻雜區(qū)域為P-摻雜區(qū)域，且重摻雜區(qū)域為P+摻雜區(qū)域。后續(xù)進行內(nèi)聯(lián)機制程，包含有內(nèi)聯(lián)機介電層、接觸洞以及內(nèi)聯(lián)機的制作，此步驟的實施方式不會實質(zhì)影響本發(fā)明的特征與功效，故不詳加撰述。
由上述可知，本發(fā)明的多柵極結(jié)構(gòu)的多晶硅TFT及其制作方法具有以下優(yōu)點第一，可同時于雙柵極結(jié)構(gòu)的外圍與內(nèi)部的有效層34內(nèi)制作對稱的LDD區(qū)域，以使多晶硅TFT具有極低的漏電流。
第二，借由第一、第二柵極絕緣層40、42的遮蔽區(qū)域40b1、40b2、42b1、42b2作為罩幕并搭配離子布植制程，可以同時達成自行對準LDD區(qū)域以及源/漏極區(qū)域的制作。
第三，借由調(diào)整蝕刻條件可控制第一、第二柵極絕緣層40、42的遮蔽區(qū)域40b1、40b2、42b1、42b2的橫向長度W1、W2、D1、D2，因此能精確控制LDD區(qū)域的位置與對稱性，以符合多晶硅TFT的電性需求。
第四，不需額外提供光罩或是制作側(cè)壁子來定義LDD區(qū)域的圖案，故可避免曝光技術(shù)的對準誤差(photo misalignment)所造成位置偏移的問題，則可更進一步精確控制LDD區(qū)域的位置與對稱性。
第五，光阻層46乃為進行重摻雜離子布植制程48所需的罩幕圖案，因其制作不需高精準度的黃光制程，故可大幅降低黃光制程的困難度。
第二實施例請參閱圖3，其顯示本發(fā)明第二實施例的雙柵極結(jié)構(gòu)的多晶硅TFT的剖面示意圖。第二實施例的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)特征大致與第一實施例所述相同，相同之處不再重復撰述。不同之處在于，第一柵極絕緣層40另外包含有一個延伸區(qū)域40c，是為第一遮蔽區(qū)域40b1的延伸部，且延伸覆蓋至有效層34的第七區(qū)域347。其特征為，延伸區(qū)域40c的厚度遠小于第一遮蔽區(qū)域40b1的厚度，不會影響到LDD區(qū)域以及源/漏極區(qū)域的制作。相同地，第二柵極絕緣層42另外包含有一個延伸區(qū)域42c，是為第二遮蔽區(qū)域42b2的延伸部，且延伸覆蓋至有效層34的第八區(qū)域348，其特征為，延伸區(qū)域42c的厚度遠小于第二遮蔽區(qū)域42b2的厚度，不會影響到LDD區(qū)域以及源/漏極區(qū)域的制作。本發(fā)明第二實施例的薄膜晶體管仍可達成第一實施例所述的優(yōu)點，于此不再重復撰述。
第一柵極絕緣層40的延伸區(qū)域40c與第一遮蔽區(qū)域40b1是由同一層材質(zhì)所構(gòu)成?；蛘呤?，第一遮蔽區(qū)域40b1是由一第一絕緣層與一第二絕緣層所堆棧而成，延伸區(qū)域40c由該第一絕緣層所構(gòu)成。其中，第一絕緣層的較佳者為一氧化硅層、一氮化硅層、一氮氧化硅層或其組合，第二絕緣層的較佳者為一氧化硅層、一氮化硅層、一氮氧化硅層或其組合。除此之外，亦可以采用三層或三層以上的絕緣層堆棧效果，以達成遮蔽區(qū)域40b1與延伸區(qū)域40c的厚度差異的效果。
第二柵極絕緣層42的延伸區(qū)域42c與第二遮蔽區(qū)域42b2是由同一層材質(zhì)所構(gòu)成?；蛘呤?，第二遮蔽區(qū)域42b2是由一第一絕緣層與一第二絕緣層所堆棧而成，延伸區(qū)域42c由該第一絕緣層所構(gòu)成。其中，第一絕緣層的較佳者為一氧化硅層、一氮化硅層、一氮氧化硅層或其組合，第二絕緣層的較佳者為一氧化硅層、一氮化硅層、一氮氧化硅層或其組合。除此之外，亦可以采用三層或三層以上的絕緣層堆棧效果，以達成遮蔽區(qū)域42b2與延伸區(qū)域42c的厚度差異的效果。
權(quán)利要求
1.一種多柵極結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管，其特征在于所述薄膜晶體管包括有一基底；一有效層，是形成于該基底上，且包含有一第一輕摻雜區(qū)域；一第二輕摻雜區(qū)域以及一第三輕摻雜區(qū)域，是分別形成于該第一摻雜區(qū)域的兩側(cè)；一第一溝道區(qū)域以及一第二溝道區(qū)域，是分別形成于該第二摻雜區(qū)域以及該第三摻雜區(qū)域的外側(cè)；一第四輕摻雜區(qū)域以及一第五輕摻雜區(qū)域，是分別形成于該第一溝道區(qū)域以及該第二溝道區(qū)域的外側(cè)；以及一第一重摻雜區(qū)域以及一第二重摻雜區(qū)域，是分別形成于該第四輕摻雜區(qū)域以及該第五輕摻雜區(qū)域的外側(cè)；一第一柵極絕緣層，是形成于該有效層上，且包含有一中央?yún)^(qū)域，是覆蓋該有效層的第一溝道區(qū)域；一第一遮蔽區(qū)域，是覆蓋該有效層的第四輕摻雜區(qū)域；以及一第二遮蔽區(qū)域，是覆蓋該有效層的第二輕摻雜區(qū)域；一第二柵極絕緣層，是形成于該有效層上，且包含有一中央?yún)^(qū)域，是覆蓋該有效層的第二溝道區(qū)域；一第一遮蔽區(qū)域，是覆蓋該有效層的第三輕摻雜區(qū)域；以及一第二遮蔽區(qū)域，是覆蓋該有效層的第五輕摻雜區(qū)域；一第一柵極層，是形成于該第一柵極絕緣層上，且覆蓋該第一柵極絕緣層的中央?yún)^(qū)域；以及一第二柵極層，是形成于該第二柵極絕緣層上，且覆蓋該第二柵極絕緣層的中央?yún)^(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多柵極結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管，其特征在于該第二輕摻雜區(qū)域的邊緣實質(zhì)對齊于該第一柵極絕緣層的第二遮蔽區(qū)域的邊緣，該第三輕摻雜區(qū)域的邊緣實質(zhì)對齊于該第二柵極絕緣層的第一遮蔽區(qū)域的邊緣，該第四輕摻雜區(qū)域的邊緣實質(zhì)對齊于該第一柵極絕緣層的第一遮蔽區(qū)域的邊緣，該第五輕摻雜區(qū)域的邊緣實質(zhì)對齊于該第二柵極絕緣層的第二遮蔽區(qū)域的邊緣；其中，該第二輕摻雜區(qū)域以及該第三輕摻雜區(qū)域具有相同的摻雜濃度與長度，該第四輕摻雜區(qū)域以及該第五輕摻雜區(qū)域具有相同的摻雜濃度與長度；其中，該第一輕摻雜區(qū)域、該第四輕摻雜區(qū)域、該第五輕摻雜區(qū)域的摻雜濃度為1×1012～1×1014atom/cm2；該第二輕摻雜區(qū)域、該第三輕摻雜區(qū)域的摻雜濃度為小于1×1013atom/cm3；以及該第一重摻雜區(qū)域、該第二重輕摻雜區(qū)域的摻雜濃度為1×1014～1×1016atom/cm2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多柵極結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管，其特征在于該第一柵極絕緣層另包含有一延伸區(qū)域，是自該第一柵極絕緣層的該第一遮蔽區(qū)域延伸覆蓋至該有效層的第一重摻雜區(qū)域，且該延伸區(qū)域的厚度小于該第一遮蔽區(qū)域的厚度；該第二柵極絕緣層另包含有一延伸區(qū)域，是自該第二柵極絕緣層的該第二遮蔽區(qū)域延伸覆蓋至該有效層的第二重摻雜區(qū)域，且該延伸區(qū)域的厚度小于該第二遮蔽區(qū)域的厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多柵極結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管，其特征在于該基底是為一透明絕緣基底或一玻璃基底；該有效層是為一半導體硅層或一多晶硅層；該第一柵極絕緣層是為一氧化硅層、一氮化硅層、一氮氧化硅層或其組合的堆棧層；以及該第二柵極絕緣層是為一氧化硅層、一氮化硅層、一氮氧化硅層或其組合的堆棧層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多柵極結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管，其特征在于該第一、第二、第三、第四、第五輕摻雜區(qū)域以及該第一、第二重摻雜區(qū)域是為相同導電型式的離子摻雜區(qū)域。
6.一種多柵極結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管的制作方法，包括下列步驟提供一基底；形成一有效層于該基底上；形成一絕緣層于該基底上，以覆蓋該有效層；形成一導電層于該絕緣層上；進行一蝕刻制程，將該導電層定義為一第一柵極層以及一第二柵極層，并將該絕緣層定義為一第一柵極絕緣層以及一第二柵極絕緣層；其中，該第一柵極絕緣層包含有一中央?yún)^(qū)域、一第一遮蔽區(qū)域形成于該中央?yún)^(qū)域的一側(cè)、以及一第二遮蔽區(qū)域形成于該中央?yún)^(qū)域的另一側(cè)；其中，該第一柵極層是覆蓋該第一柵極絕緣層的中央?yún)^(qū)域；其中，該第二柵極絕緣層包含有一中央?yún)^(qū)域、一第一遮蔽區(qū)域形成于該中央?yún)^(qū)域的一側(cè)、以及一第二遮蔽區(qū)域形成于該中央?yún)^(qū)域的另一側(cè)；其中，該第二柵極層是覆蓋該第二柵極絕緣層的中央?yún)^(qū)域；其中，該第一柵極絕緣層的第二遮蔽區(qū)域是鄰近于該第二柵極絕緣層的第一遮蔽區(qū)域，且該第一柵極絕緣層的第二遮蔽區(qū)域與該第二柵極絕緣層的第一遮蔽區(qū)域之間隙處是暴露下方的該有效層；進行一輕摻雜離子布植制程，于該有效層中形成復數(shù)個具有不同摻雜濃度的區(qū)域；其中，一第一區(qū)域與一第二區(qū)域是為一未摻雜區(qū)域，且分別形成于該第一柵極絕緣層的中央?yún)^(qū)域與該第二柵極絕緣層的中央?yún)^(qū)域的下方；其中，一第三區(qū)域與一第四區(qū)域是為一具有第一摻雜濃度的輕摻雜區(qū)域，且分別形成于該第一柵極絕緣層的該第一遮蔽區(qū)域與該第二遮蔽區(qū)域的下方；其中，一第五區(qū)域與一第六區(qū)域是為一具有第一摻雜濃度輕摻雜區(qū)域，且分別形成于該第二柵極絕緣層的該第一遮蔽區(qū)域與該第二遮蔽區(qū)域的下方；其中，一第七區(qū)域是為一具有第二摻雜濃度的輕摻雜區(qū)域，且形成于該第一柵極絕緣層的第一遮蔽區(qū)域的外側(cè)；其中，一第八區(qū)域是為一具有第二摻雜濃度的輕摻雜區(qū)域，且形成于該第二柵極絕緣層的第二遮蔽區(qū)域的外側(cè)；其中，一第九區(qū)域是為一具有第二摻雜濃度的輕摻雜區(qū)域，且形成于該第一柵極絕緣層的第二遮蔽區(qū)域與該第二柵極絕緣層的第一遮蔽區(qū)域的間隙處；形成一光阻層，以覆蓋該該第一柵極絕緣層的第二遮蔽區(qū)域、該第二柵極絕緣層的第一遮蔽區(qū)域及其間隙處的該第九區(qū)域；以及進行一重摻雜離子布植制程，以使該第三區(qū)域與該第五區(qū)域成為一具有第三摻雜濃度的輕摻雜區(qū)域，并使該第七區(qū)域與該第八區(qū)域成為一重摻雜區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多柵極結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管的制作方法，其中該有效層的第三區(qū)域的邊緣實質(zhì)對齊于該第一柵極絕緣層的第一遮蔽區(qū)域的邊緣；該有效層的第四區(qū)域的邊緣實質(zhì)對齊于該第一柵極絕緣層的第二遮蔽區(qū)域的邊緣；該有效層的第五輕摻雜區(qū)域的邊緣實質(zhì)對齊于該第二柵極絕緣層的第一遮蔽區(qū)域的邊緣；以及該有效層的第六輕摻雜區(qū)域的邊緣實質(zhì)對齊于該第二柵極絕緣層的第二遮蔽區(qū)域的邊緣。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多柵極結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管的制作方法，其中該第三區(qū)域以及該第六區(qū)域具有相同的摻雜濃度與長度；該第四區(qū)域以及該第五區(qū)域具有相同的摻雜濃度與長度；其中該第三區(qū)域、第六區(qū)域成為該具有第三摻雜濃度的輕摻雜區(qū)域的摻雜濃度為1×1012～1×1014atom/cm2；該第九區(qū)域的摻雜濃度為1×1012～1×1014atom/cm2；該第四區(qū)域、第五區(qū)域的摻雜濃度為小于1×1013atom/cm3；以及該第七區(qū)域、第八區(qū)域成為該重摻雜區(qū)域的摻雜濃度為1×1014～1×1016atom/cm2。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多柵極結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管的制作方法，其中該第一柵極絕緣層另包含有一延伸區(qū)域，是自該第一柵極絕緣層的該第一遮蔽區(qū)域延伸覆蓋至該有效層的第七區(qū)域，且該延伸區(qū)域的厚度小于該第一遮蔽區(qū)域的厚度；該第二柵極絕緣層另包含有一延伸區(qū)域，是自該第二柵極絕緣層的該第二遮蔽區(qū)域延伸覆蓋至該有效層的第八區(qū)域，且該延伸區(qū)域的厚度小于該第二遮蔽區(qū)域的厚度。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多柵極結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管的制作方法，其中該基底是為一透明絕緣基底或一玻璃基底；該有效層是為一半導體硅層或一多晶硅層；該第一柵極絕緣層為一氧化硅層、一氮化硅層、一氮氧化硅層或其組合的堆棧層；以及該第二柵極絕緣層為一氧化硅層、一氮化硅層、一氮氧化硅層或其組合的堆棧層。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多柵極結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管的制作方法，于形成該有效層之前，另包含有一步驟形成一緩沖層該基底上。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多柵極結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管的制作方法，其中該第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九區(qū)域是為相同導電型式的離子摻雜區(qū)域。
全文摘要
一種多柵極結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管及其制作方法，利用柵極絕緣層的暴露于柵極層兩側(cè)的遮蔽區(qū)域作為離子布植制程的罩幕，可同時達成輕摻雜漏極(LDD)區(qū)域以及源/漏極區(qū)域的制作。于每一個柵極層的周圍兩側(cè)均制作LDD區(qū)域，可使多晶硅薄膜晶體管具有極低的漏電流，且可免去黃光對準的問題，并達到LDD區(qū)域的長度對稱性。
文檔編號H01L21/02GK1624931SQ20031011693
公開日2005年6月8日 申請日期2003年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月3日
發(fā)明者張世昌, 曾章和, 鄧德華, 蔡耀銘 申請人:統(tǒng)寶光電股份有限公司