專利名稱：印刷式自對(duì)準(zhǔn)上閘極薄膜晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種印刷式(printed)自對(duì)準(zhǔn)(self-aligned)上閘極(top-gate)薄 膜晶體管(Thin Film Transistor, TFT)，含金屬墨水可被用以打印閘極金屬。在 一實(shí)施例中，含金屬(metal-containing)墨水包含金屬納米粒子。本發(fā)明在印 出該金屬墨水后需要微溫、非高溫或激光活化處理。冃豕儀不在傳統(tǒng)的上閘極TFT制程中，首先，通過將閘極材料圖案化來確保閘極 對(duì)齊于源極/汲極區(qū)域，并且用其作為摻雜物注入及/或活化的屏蔽。這種方 法遇到的問題視閘極金屬的選擇而定，因?yàn)殚l極金屬需要能夠反射紫外光激 光輻射(如Al)或是可與活化作用中的熱摻雜物共處于高于600 °C的溫度(如摻 雜的(doped)聚硅分子(poly-silicon)或Mo、 Pd或W的耐熱金屬)。由于打印制程相對(duì)于光微影(photolithography)有著高生產(chǎn)力的優(yōu)點(diǎn)，因 此傳統(tǒng)打印技術(shù)(如噴墨打印)可有益于制造電子裝置。然而，由于墨滴的體 積并不小，因此高分辨率的打印技術(shù)通常受限于打印線寬(約lOpm或更大)。因此，需要發(fā)展能形成小線寬(例如小于10 pm)結(jié)構(gòu)的TFT的制程(如 使用打印技術(shù)的閘極)，及/或不受限于特定閘極材料(如鋁、耐熱金屬或摻雜 的聚硅分子)的制程。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種形成TFT的方法，包含下列步驟形成半導(dǎo)體 薄膜層；將摻雜的玻璃圖案打印在半導(dǎo)體薄膜層上，摻雜的玻璃圖案中的間 隙(gap)定義TFT的溝道區(qū)域(channel region);將閘電極(gate electrode)形成于 溝道區(qū)域上或上方，閘電極包含閘極介電薄膜(gate dielectric film)以及位于閘 極介電薄膜上之閘極導(dǎo)體(gate conductor);以及將摻雜物(dopant)從摻雜的玻璃圖案擴(kuò)散至半導(dǎo)體薄膜層內(nèi)。本發(fā)明的另一目的是提供一種TFT，包含半導(dǎo)體薄膜層；位于半導(dǎo)體薄膜層上的摻雜的玻璃圖案的至少一部分，其中摻雜的玻璃圖案的至少兩部 分定義位于TFT的溝道區(qū)域上方的間隙; 一閘電極位于半導(dǎo)體薄膜層的溝道 區(qū)域上或上方，該閘電極包含閘極介電薄膜以及位于閘極介電薄膜上的閘極 導(dǎo)體；以及半導(dǎo)體薄膜層內(nèi)的位于溝道區(qū)域兩側(cè)的含有摻雜物的區(qū)域。本發(fā)明的又一目的是提供一種形成薄膜結(jié)構(gòu)的方法，包含下列步驟形 成半導(dǎo)體薄膜層；將摻雜的玻璃圖案打印在半導(dǎo)體薄膜層上，摻雜的玻璃圖 案中的間隙定義TFT的溝道區(qū)域；以及將摻雜物從摻雜的玻璃圖案擴(kuò)散至半 導(dǎo)體薄膜層內(nèi)。本發(fā)明的再一目的是提供一種薄膜結(jié)構(gòu)，包含半導(dǎo)體薄膜層；位于半 導(dǎo)體薄膜層上的摻雜的玻璃圖案的至少一部分，其中摻雜的玻璃圖案的至少 兩部分定義位于TFT的溝道區(qū)域上方的間隙；以及半導(dǎo)體薄膜層內(nèi)的位于溝 道區(qū)域兩側(cè)的含有摻雜物的區(qū)域。因?yàn)閮删€之間的間隔主要由墨水位置的精確度加上打印裝置的載物臺(tái) 的尋址能力及精確度來決定，因此兩線之間的間隔可能小于噴墨印列的最小 線寬。因此，首先打印一源極/汲極圖案，以定義接著沉積的閘極金屬的位置， 致使能制造具有溝道寬度小于10|am的高效能印刷式上閘極TFT。本發(fā)明涉及在各種基材上制造TFT及其電路，基材包含，但不受限于， 玻璃(如石英)片或條、塑料及/或金屬箔、片或板、硅晶圓等不同基材的制程， 全都可能含有一或多個(gè)緩沖層(如硅及/或鋁氧化物)。相關(guān)應(yīng)用包含，但不受 限于，顯示器、無線電裝置或感應(yīng)器等。


圖1A-E顯示制造印刷式自對(duì)準(zhǔn)上閘極裝置于不同階段的處理流程剖面 圖，顯示第一摻雜物驅(qū)使技術(shù)。圖2A-E顯示另一處理流程剖面圖，包含摻雜玻璃打印后閘極氧化物的 形成。圖3A-C顯示在閘極介電質(zhì)形成以及進(jìn)一步處理的過程中，減少?gòu)膿诫s 玻璃過度擴(kuò)散可能性的流程剖面圖。圖4A-D顯示蝕刻摻雜玻璃圖案以及形成源極/汲極接點(diǎn)及互連點(diǎn)的流 程剖面圖，使用金屬閘極作為屏蔽。圖5A-E顯示形成源極/汲極接點(diǎn)及互連點(diǎn)的另一處理流程剖面圖。圖6A-C顯示當(dāng)蝕刻摻雜玻璃圖案及形成源極/汲極接點(diǎn)及丌.連點(diǎn)的時(shí) 候，位于金屬閘極上方的介電質(zhì)當(dāng)作屏蔽的另一流程剖面圖。圖7A-D顯示使用印刷式內(nèi)層介電質(zhì)作為蝕刻摻雜玻璃的屏蔽，以及暴 露摻雜聚硅源極/汲極區(qū)域用以接著形成接點(diǎn)/互連點(diǎn)的另--流程剖面圖。圖8A-D顯示使用內(nèi)層介電質(zhì)當(dāng)作非選擇性蝕刻摻雜玻璃的屏蔽，以及 暴露摻雜聚硅源極/汲極區(qū)域用以接著形成接點(diǎn)/互連點(diǎn)的另一流程剖面圖。雜魏放自對(duì)準(zhǔn)的上閘極TFT中的印刷式耐熱金屬或鋁閘極的發(fā)展遇到顯著的 挑戰(zhàn)。本發(fā)明通過下列制程來克服上述挑戰(zhàn)，首先在一層制作圖案，定義源 極/汲極區(qū)域，接著活化摻雜物(例如借助高溫下退火或是激光活化作川)，接 著沉積閘極金屬前驅(qū)物墨水。在一較佳實(shí)施例中，由于接著需要非高溫或激 光活化處理的步驟，含銀或金的單純貴金屬墨水可被用以打印閘極金屬。本 發(fā)明的TFT可在十億赫茲(GHz)的頻率基準(zhǔn)下運(yùn)作，且具有下列優(yōu)點(diǎn)(1) 狹窄的溝道寬度、(2)自對(duì)準(zhǔn)但一小部分重疊于閘極的源極及汲極終端，及/ 或(3)高載子機(jī)動(dòng)性。通過較佳實(shí)施例的詳述，希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神，而 并非以上述所揭露的較佳實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明的范疇加以限制。相反地，其目 的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排在本發(fā)明權(quán)利要求所要求保護(hù) 的范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明權(quán)利要求所要求保護(hù)的范圍應(yīng)該根據(jù)上述的說明 作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排參考。為了方便簡(jiǎn)潔起見，本文中的"耦接于"(coupledto)、"連接于"(connected to)以及"與...溝通"(in communication with)指的是直接或非直接地耦接 (coupling)、連接(connection)或溝通(communication)，除非文中明白指出其它 含義。本發(fā)明中，"沉積"(deposit)延伸為所有形式的沉積，包含全體沉積、 涂覆以及打印，除非文中明白指出其它含義。再者，相對(duì)特定材料，"實(shí)質(zhì) 上包含"(consisiting essentially of)不會(huì)排除故意加入的摻雜物，摻雜物可能給 予加入摻雜物(或從材料形成的組件或結(jié)構(gòu))的材料特定需要的(以及可能相 當(dāng)不同的)物性及/或電性。"(聚)硅烷"((poly)silane)指的是化合物或化合物的 混合，實(shí)質(zhì)上包含(l)硅及/或鍺以及(2)氫，而且(聚)硅垸顯著地包含具有至少 15個(gè)硅及/或鍺原子的形式。這類的形式可能包含一或多個(gè)環(huán)(cyclic ring)。 "(環(huán))硅烷"((cyclo)silane)指的是化合物或化合物的混和，實(shí)質(zhì)上包含(l)硅及 域鍺以及(2)氫，而且(環(huán))硅烷可能含有一個(gè)或多個(gè)環(huán)且少于15個(gè)硅及/或鍺 原子。"異(環(huán))硅烷，，(hetero(cyclo)silane)指的是化合物或化合物的混和，實(shí)質(zhì) 上包含(l)硅及/或鍺、(2)氫以及(3)—或多個(gè)如B、 P、 As或Sb之類的摻雜物 原子，可被傳統(tǒng)碳化氫、硅垸或適當(dāng)?shù)娜〈娲?，且?環(huán))硅垸可能包 含一個(gè)或多個(gè)環(huán)。并且，結(jié)構(gòu)或物體的"主表面"是至少一部分由結(jié)構(gòu)或物 體的最大軸定義的表面(例如，如果結(jié)構(gòu)是球狀，且其半徑大于其厚度，徑 向表面為結(jié)構(gòu)的主表面；然而，結(jié)構(gòu)成方形、矩形或橢圓形之處，結(jié)構(gòu)的主 要表面是由兩個(gè)最大軸， 一般是長(zhǎng)度和寬度，所定義)。以化學(xué)式(AHz)k表示的環(huán)硅烷化合物，其中A為硅，z為1或2(較佳為 2)以及k為3至lj 12(較佳為4到8)，其詳細(xì)制備方法可由申請(qǐng)中的美國(guó)專利 申請(qǐng)?zhí)?0/789,317(申請(qǐng)日2004年2月27日)得知。異(環(huán))硅垸化合物、摻
雜的硅烷中介物、其制備方法以及用以決定及/或控制前驅(qū)物以及主動(dòng)層(active film)的摻雜程度的技術(shù)由申請(qǐng)中的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?0/950，373(申請(qǐng) 日2004年9月24日)、10/949,013(申請(qǐng)日2004年9月24日)以及 10/956,714(申請(qǐng)日2004年10月1日)詳細(xì)描述，而且包含以化學(xué)式(AHz)n(DR、以及(AnHz)m(DR、m)q表示的化合物。其中，(AHz)n(DR、的II為2至U 12， m為1或2， A為Si或Ge， z為1或2， D為Sb、 As、 P或B， R1為垸基(alkyl)、芳香族烴基(aryl)、芳香族垸基(aralkyl)或AR23，其中R2 為氫、垸基、芳香族羥基、芳香族烷基或AyH^(其中y為1到4的整數(shù))。 (AnHz)m(DR、m)q中的n為3到12的整數(shù)，z為(n-q)到(2n+2-q), m為1到3 的整數(shù)，A為Si或Ge， D可為Sb、 As、 P或B， q為1或2， R1可為氫、 烷基、芳香族羥基、芳香族烷基或AR23，其中W為氫、烷基、芳香族羥基、 芳香族垸基或ApH2p+1(^p ^4)。低聚硅烷與聚硅垸化合物揭露于美國(guó)臨時(shí)申 請(qǐng)?zhí)?0/850,094(申請(qǐng)日2006年10月6日)以及60/905，403(申請(qǐng)日2007 年3月5曰)，且包含聚硅垸H-[(AHRMc-AmR、-2)q]-H，其中A為Si或Ge， R與R'為氫、-八1)1^+111\(其中R2為氫或垸基)或垸基，但是如果q=0且A為 硅，則R不為苯基(phenyl);如果q=0，則(n+b》10;如果n=0，則q^2;如 果n邦且q鄰，貝lj(n+q)^2; m值為4到6，低聚硅垸或聚硅烷實(shí)質(zhì)上包含(i) 氫、(ii)硅及/或鍺，其分子量為450到2300克/摩爾，其具有小于2.5的多重 分散指數(shù)(polydispersion index)。進(jìn)行固化(curing)以形成非結(jié)晶氫化的半導(dǎo)體 后，接著退火(annealing)及/或充分地照射使其至少一部分結(jié)晶及/或減少非結(jié) 晶氫化半導(dǎo)體的氫含量(hydrogen content),形成具有不大于0.1 atM碳含量的 薄膜。一般而言，液態(tài)半導(dǎo)體墨水進(jìn)一步包含溶劑，但并非總是必需，溶劑以 環(huán)垸羥(cycloalkane)為佳。因此，當(dāng)使用實(shí)質(zhì)上包含IVA族元素的墨水(例如 以硅烷為主的前驅(qū)物，如硅或摻雜的硅)，形成半導(dǎo)體層30的步驟可能進(jìn)一 步包含沉積后干燥液態(tài)前驅(qū)物墨水的步驟?？蓞㈤喩暾?qǐng)中美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?0/616，147(申請(qǐng)日2003年7月8號(hào))、10/789,317(申請(qǐng)日2004年2月27 號(hào))以及10〃89,274(申請(qǐng)日2004年2月27號(hào))。沉積后(且至少些許干燥后)，半導(dǎo)體層通過加熱而固化，可參閱申請(qǐng)中 美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?0/789，274(申請(qǐng)日2004年2月27號(hào))以及10/949,013(申 請(qǐng)日2004年9月24號(hào))，而形成非結(jié)晶氫化(摻雜)硅(a-Si:H)層。當(dāng)半導(dǎo)體 層由(環(huán))硅烷及/或異(環(huán))硅烷所形成，固化/加熱步驟可移除不需要的前驅(qū)物 /墨水副產(chǎn)品，例如易揮發(fā)的含碳材料，或是降低a-Si:H層的含氫量(如果半 導(dǎo)體層形成后，使用激光來結(jié)晶，特別有益處)。當(dāng)半導(dǎo)體層由異(環(huán))硅烷形 成，固化/加熱步驟可活化異(環(huán))硅烷內(nèi)的部分摻雜物，但是在很多實(shí)施例中， 摻雜物的活化更可能發(fā)生在激光結(jié)晶化過程。摻雜的半導(dǎo)體層可由液態(tài)半導(dǎo)體前驅(qū)物墨水的區(qū)域打印來沉積于閘極 金屬及半導(dǎo)體層上(例如申請(qǐng)中的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?0/949，013(申請(qǐng)日2004 年9月24號(hào))及11/203，563(申請(qǐng)日2005年8月11號(hào)))。后者方法接近金屬 氧化物半導(dǎo)體(Metal Oxide Semiconductor, MOS)TFT結(jié)構(gòu)的形成方法，可節(jié) 省成本，因?yàn)?i)半導(dǎo)體前驅(qū)物材料的有效使用，以及(ii)半導(dǎo)體沉積及制圖整 合為單一打印步驟。全面沉積包含蒸鍍、物理蒸氣沉積、濺鍍或化學(xué)蒸氣沉積，己為普通技 術(shù)人員所熟知。全面沉積包含旋轉(zhuǎn)涂覆墨水以及固化墨水(可參閱美國(guó)專利 號(hào)6,878,184以及申請(qǐng)?zhí)?0/749,876，申請(qǐng)日2003年12月31日)。墨水包 含(環(huán))硅垸、聚硅垸或金屬納米粒子(不易起化學(xué)反應(yīng)的)及溶劑。金屬可通 過下述順序沉積，包含基本金屬、傳統(tǒng)合金以及導(dǎo)電金屬化合物?；窘饘?如鋁(aluminum)、鈦(titanium)、釩(vanadium)、鉻(chromium)、鉬(molybdenum)、 鉤(tungsten)、鐵(iron)、鎳(nickel)、鈀(palladium)、鉬(platinum)、銅(copper)、 鋅(zinc)、銀(silver)或金(gold)。傳統(tǒng)合金如鋁銅合金、鋁硅合金、鋁銅硅合 金、鈦鎢合金、鉬鎢合金或鋁鈦合金等。導(dǎo)電化合物為基本金屬的氮化物以 及硅化物，如氮化鈦、硅化鈦、氮化鉭、硅化鈷、硅化鉬、硅化鎢或硅化鉑。
在其它實(shí)施例中，全面沉積的步驟包含旋轉(zhuǎn)涂覆墨水，墨水包括含金屬材料， 含金屬材料包含金屬納米粒子及/或一個(gè)或多個(gè)所揭露的金屬的有機(jī)前驅(qū)物。 在激光制圖之前，本發(fā)明的方法進(jìn)一步包含金屬、有機(jī)前驅(qū)物及/或金屬納米 粒子的固化或退火步驟。本發(fā)明描述制造印刷式自對(duì)準(zhǔn)上閘極TFT的設(shè)計(jì)及流程。流程包含印刷式摻雜玻璃于下列三種方法至少其中之一。(i) 印刷式慘雜玻璃提供給源極/汲極摻雜用的摻雜物來源；(ii) 印刷式摻雜玻璃定義提供給閘極金屬的空間，且確保將閘極準(zhǔn)確(適 度地接近)對(duì)齊源極/汲極區(qū)域/終端；及/或(iii) 印刷式慘雜玻璃的作用如同內(nèi)層介電質(zhì)；深一層的內(nèi)層介電質(zhì)可能 形成于摻雜的玻璃圖案以與門電極上方。(一實(shí)施例中，移除部分摻雜玻璃 圖案的步驟留下在內(nèi)層介電質(zhì)下的摻雜玻璃圖案的剩余部分)。本發(fā)明通過在印刷式結(jié)構(gòu)之間的空間內(nèi)形成晶體管閘極，使得可形成小 于10pm的閘極線寬。然而，墨滴體積在未來廣泛使用的打印技術(shù)中，如噴 墨、凹版微影以及平版微影，被預(yù)期縮小，印刷式結(jié)構(gòu)之間的空間也被預(yù)期 縮小。本發(fā)明將會(huì)讓閘極線寬持續(xù)小于對(duì)應(yīng)的印刷式結(jié)構(gòu)的最小寬度。本發(fā)明將以下述的多個(gè)實(shí)施例在各種方面來詳細(xì)說明。自對(duì)準(zhǔn)源極/汲極閘極結(jié)構(gòu)的形成 摻雜物注入整個(gè)閘極介電質(zhì)請(qǐng)參閱圖1A到圖1E。圖1A到圖1E的流程在打印摻雜的玻璃圖案之 前，先形成閘極介電質(zhì)。晶體管溝道(例如實(shí)質(zhì)上包含非晶硅或聚晶硅)通過 接著沉積的摻雜玻璃而來的摻雜物，使其免于受污染。請(qǐng)參閱圖1A，物理上隔絕的硅薄膜的形成可通過打印或涂覆分子及/或 納米粒子為主的硅墨水于基材1上，接著轉(zhuǎn)換為(聚)硅垸薄膜2(例如通過退 火及/或固化)。亦即，可傳統(tǒng)地沉積硅薄膜(例如通過電漿輔助化學(xué)氣相沉積(PECVD)、低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)以及濺鍍等)以及通過紫外光激光照 射、熱爐或快速升溫退火(Rapid Thermal Annealing, RTA)來結(jié)晶(在結(jié)晶催化 劑如Au、 Ni、 Al的存在下，是選擇性的)。接著通過低分辨率光微影及/或 選擇性蝕刻制作圖案于聚晶薄膜。當(dāng)硅薄膜通過激光退火而結(jié)晶，根據(jù)現(xiàn)有 技術(shù)，可通過選擇性蝕刻來移除沉積硅薄膜的非照射、非結(jié)晶部分。較佳的 基材包含硅晶圓、玻璃條、玻璃片、塑料片或金屬片(其中可選擇性的為剛 硬或彈性，以金屬為例，具有薄氧化層于其上)?；?包含傳統(tǒng)的力學(xué)支撐結(jié)構(gòu)。適當(dāng)?shù)姆菍?dǎo)電性基材可包含以玻璃、 陶瓷、介電質(zhì)或塑料所制成的盤、碟及/或片。亦即，適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電基材包含以 半導(dǎo)體(如硅)及/或金屬所制成的晶圓、碟、片及/或箔。在基材包含金屬片及 /或箔的例子中，裝置可進(jìn)一步包含導(dǎo)體或電容，方法可進(jìn)一步包含從金屬基 材形成導(dǎo)體及/或電容。然而，任何導(dǎo)電基材應(yīng)在其與其上的任一電性主動(dòng)層 或結(jié)構(gòu)之間有一絕緣層(如半導(dǎo)體層2)，除了導(dǎo)電接觸點(diǎn)的位置由位于絕緣 體上的裝置到形成于金屬基材內(nèi)的結(jié)構(gòu)(中介層、導(dǎo)體及/或電容之一或多個(gè) 金屬墊，用以電子商品監(jiān)視(Electronic Article Surveillance, EAS)或射頻識(shí)別 (Radio Frequency IDentification, RFID)巻標(biāo)，例如美國(guó)專禾U申請(qǐng)?zhí)?10/885,283(申請(qǐng)日2004年7月6日)及/或美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?0/592，596(申 請(qǐng)日2004年7月31日申請(qǐng))以及60/617,617(申請(qǐng)日2004年10月8日申 請(qǐng)))?；陌晒杈A、玻璃基板、陶瓷基板或碟、塑料片或碟、金屬箔、 金屬片或碟以及夾層板所組成的群組其中之一組件，導(dǎo)電組件一般有絕緣層 于其上(例如對(duì)應(yīng)的氧化層)。形成半導(dǎo)體薄膜層2的步驟可包含將半導(dǎo)體前驅(qū)物墨水打印于基材1上 來形成圖案，接著干燥墨水，接著固化墨水(通過將干燥的墨水加熱或退火 一段足夠的時(shí)間來交叉結(jié)合(cross-link)及/或聚合(polymerize)硅烷及/或增加 平均分子量，增加化合物的粘度及/或減少揮發(fā)性)，接著將半導(dǎo)體薄膜部分 或大致完全地結(jié)晶來形成聚晶薄膜。半導(dǎo)體薄膜層2 —般包含一或多個(gè)IV
族元素，較佳為聚硅或硅鍺。典型半導(dǎo)體層2厚度可形成約30、 75或100 納米到200、 500或1000納米，或其中范圍內(nèi)任何值。選擇適當(dāng)薄膜厚度， 進(jìn)而最佳化晶體管電性。在不同實(shí)施例中，半導(dǎo)體層1實(shí)質(zhì)上包含輕微摻雜無機(jī)半導(dǎo)體材料，例 如一或多個(gè)IVA族元素(硅及/或鍺)，所謂的"III-V"族材料(如GaAs)以及" n-VI"族(或輝銅礦)半導(dǎo)體，進(jìn)一步包含密度為 10"到 5xlO"原子/立方厘米 的摻雜物(例如B、 P、 As或Sb)。輕微摻雜半導(dǎo)體薄膜揭露于申請(qǐng)中的美國(guó) 申請(qǐng)?zhí)?0/949,013(申請(qǐng)日2004年9月24日)。在一實(shí)施例中，半導(dǎo)體(晶 體管溝道)層2是輕微摻雜的(例如，摻雜濃度約為10"到5xl018)。從硅垸為 主的墨水形成，輕微摻雜的半導(dǎo)體層2在非結(jié)晶態(tài)有濃度表(例如，摻雜濃 度與半導(dǎo)體厚度的關(guān)系)，大約整個(gè)半導(dǎo)體層厚度均勻地呈現(xiàn)非結(jié)晶態(tài)。舉 例來說，半導(dǎo)體層2包含基材上均勻的摻雜半導(dǎo)體材料層，摻雜半導(dǎo)體材料 包含(a)氫化的，非結(jié)晶的或至少部分多結(jié)晶的IVA族元素，IVA族元素包含 至少一個(gè)硅和鍺，以及(b)摻雜物。在特定實(shí)施例中，薄膜結(jié)構(gòu)中的IVA族 元素實(shí)質(zhì)上包含硅，摻雜物(可能為B、 P、 As或Sb，但較佳為B或P)的濃 度，如上所述。請(qǐng)參閱圖1B，閘極介電質(zhì)3可通過半導(dǎo)體層2的熱氧化作用或通過打 印或涂覆適當(dāng)介電質(zhì)前驅(qū)物以形成于半導(dǎo)體(例如，(聚)硅烷)薄膜2上，接 著轉(zhuǎn)換為介電薄膜(例如，四垸基硅氧(tetmalkylsiloxane)或四烷氧基硅烷 (tetraalkoxysilane)之類的氧化硅前驅(qū)物的液相沉積)，或是轉(zhuǎn)換為其它金屬氧 化物(例如，Ti02、 Zr02、 Hf02)的沉積，或是轉(zhuǎn)換為氧化硅及/或氮化硅層的 化學(xué)氣相沉積(CVD)、電漿輔助化學(xué)氣相沉積(PECVD)、低壓化學(xué)氣相沉積 (LPCVD)或?yàn)R鍍。如圖1C所示，摻雜的玻璃薄膜4接著被打印于(例如，噴 墨、凹版印刷)閘極介電質(zhì)3上。在一實(shí)施例中，閘極介電質(zhì)薄膜3形成于 半導(dǎo)體薄膜層2的整個(gè)表面上，接著摻雜的玻璃圖案4被打印于其上。摻雜 的玻璃圖案的版面設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)上相同于TFT的源極-汲極結(jié)構(gòu)的預(yù)期版面設(shè) 計(jì)?？捎诫s玻璃薄膜區(qū)域之間的間隙5定義閘極金屬的位置。間隙的寬度 為l-100)am(較佳為l~10nm，在一些實(shí)施例中為l~5pm)。在高溫退火后， 從摻雜玻璃而來的摻雜物穿過閘極介電質(zhì)進(jìn)入聚硅薄膜，定義源極/汲極區(qū)域 5。將摻雜物從摻雜的玻璃擴(kuò)散至閘極介電質(zhì)的溫度較佳為IIO(TC以下，但 至少要70(TC，持續(xù)一段足夠時(shí)間來?yè)诫s源極/汲極終端，但留下未摻雜的溝 道區(qū)域7。較佳地，打印摻雜玻璃的流程利用可以同時(shí)沉積N型及P型摻雜玻璃于 電路上不同面積的工具。舉例來說， 一實(shí)施例利用具有至少兩個(gè)噴墨頭在同 一架上的噴墨打印裝置，噴墨頭分隔的距離符合或?qū)?yīng)于電路中N型及P 型晶體管面積之間的距離(或此距離的數(shù)倍)。兩個(gè)噴墨頭對(duì)應(yīng)地連接于N型 與P型摻雜的玻璃前驅(qū)物的蓄積處(reservoir)，以及在同一個(gè)打印動(dòng)作中，在 電路中不同的區(qū)域除去N型及P型摻雜的玻璃。慘雜玻璃的前驅(qū)物包含旋涂摻雜物(Spin-On-Dopant, SOD)配方、調(diào)整后 具有增大的粘度的配方("調(diào)整"是通過具有高粘度的相似或兼容溶劑來置換 或稀釋配方中的溶劑)、沉積后可低溫(例如，^40(TC)下氧化的摻雜分子硅墨 水配方(例如，具有摻雜物取代基的環(huán)狀、線狀或樹狀硅垸低分子或高分子， 如cyclo-Si5H9PR2，其中R為低碳數(shù)的烷基(如CrQ)、苯基或CrQ-垸基置 換的苯基)、配方中的摻雜前驅(qū)物(例如，特丁基磷化氫(tert-butyl-phosphine)、 氧化摻雜分子硅墨水配方(例如，在配方中具有摻雜物前驅(qū)物的環(huán)狀、線狀 或樹狀硅垸低分子或高分子(例如cyclo-Si505HK))的氧化版本(例如單、雙或 三特丁基磷化氫或類似的氧化物)或是摻雜取代基)以及包含磷及硼化合物 (例如鄰苯磷酸二 丁酯(di-n-butylphosphate)之類的有機(jī)磷酸酯 (organophosphate))以及硼酸鹽基(例如三特丁基硼酸鹽(tri-t-butylborate))的玻 璃形成配方(例如所謂的溶膠-凝膠(sol-gel)配方)。適當(dāng)?shù)慕殡娰|(zhì)也包括含磷、氧(進(jìn)一步包含硅、碳、氫及/或氮)、硼(進(jìn)一
步包含硅、碳、氫、氧及/或氮)、砷及/或銻(進(jìn)一步包含硅、碳、氫及/或氧) 的化合物及/或高分子。 含磷介電質(zhì)包含吲哚基磷酸(oxophosphorus)化合物及酸(例如，P203、 P205、 POCl3等)； 磷基硅酸鹽(phosphosilicate);單(monomeric)、雙(dimeric)及/或低聚(oligomeric)磷酸鹽(例如，偏磷酸 鹽及/或聚磷酸鹽)；石粦酸鹽(phosphonate)、次磷酸鹽(phosphinate)以及磷4七氫(phosphine);有機(jī)吲哚基磷酸(oxo phosphorus)化合物及酸(例如，烷基(芳香羥基)磷酸 (alkyl(aryl)phosphate)、磷酸鹽、次磷酸鹽及其濃縮產(chǎn)品)；以及烷基磷酸及/或垸基次磷酸及/或芳香羥基磷酸及/或芳香羥基次磷酸。含碳介電質(zhì)包含無機(jī)碳化合物及無機(jī)碳酸(例如，硼酸或B203);硅酸碳(borosilicate)、硼氮六環(huán)(borazole)及其高分子形式； 鹵化碳(boron halogenide)(例如，BBr3);硼烷(borane)(例如，B,oH一，硅(sila-)及/或氮雜硼烷(azaborane);以及 有機(jī)硼化合物及有機(jī)硼酸(例如，垸基/芳香羥基碳酸、硼酸鹽、垸基環(huán) 硼氧烷(boroxine)、硼氮六環(huán)以及添加硼烷復(fù)合物)。 含砷及/或含銻介電質(zhì)包括上述氧代(oxo-)及氮雜(aza-)類似化合物，如As203以及Sb203;以及 石申基硅烷(arsinosilane)，如cyclo-As5(SiH3)5 。因此，源極及汲極終端包含(i)IVA族元素、如GaAs的III-V族化合物半 導(dǎo)體，或如ZnS或ZnS的II-VI族(硫化物)半導(dǎo)體，以及(ii)摻雜物元素。半 導(dǎo)體包含IV族元素(如Si及域Ge)以及B、 P、 As及Sb所組成的群組其中之一。在不同實(shí)施例中，閘極寬度至少為0.1微米、0.5微米、l微米或2微米。
在一實(shí)施例中，最小閘極寬度約為5微米。閘極長(zhǎng)度從lpm到lOOO]am或其 中任意范圍中的值(如從2pm到200pm或從5pm到100pm)。閘極厚度從50nm 到10000nm或其中任意范圍中的值(如100nm到5000nm或從200nm到 2000nm)。源極及汲極終端的厚度從10nm到1000nm或其中任意范圍中的值 (例10nm、 20nm或250nm至lj 1000nm、 100nm或50nm)。請(qǐng)參閱圖1E，通過沉積適當(dāng)閘極金屬前驅(qū)物(例如，含有金屬納米粒子 或有機(jī)金屬化合物墨水，摻雜分子及/或納米粒子為主的硅墨水，硅化前驅(qū)物 墨水)，可將閘極金屬8至少打印于印刷式摻雜玻璃圖案所定義的間隙內(nèi)， 接著轉(zhuǎn)換為閘極金屬。摻雜的硅墨水的使用進(jìn)一步需要高溫退火或激光照射 用以形成聚晶硅及/或用以活化摻雜物來達(dá)到充分的導(dǎo)電性。亦即，種子層 (seed layer)的前驅(qū)物可被打印于由印刷式摻雜玻璃圖案所定義的間隙內(nèi)，閘 極金屬(例如Ag、 Au、 Cu、 Pd、 Pt)可被電鍍(electr叩lated)或化學(xué)鍍(electrolessly plated)于種子層上。種子層在鍍膜程序前，需要進(jìn)行活化步驟。閘極金屬前驅(qū)物的打印包含噴墨、凹版印刷、平版顯影。再者，在閘極 金屬上制作圖案的步驟包含涂覆或打印閘極金屬前驅(qū)物，將其局部地暴露在 激光照射下，致使曝光區(qū)域改變?nèi)芙舛忍匦?可參閱美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?10/749,876，申請(qǐng)日2003年12月31日)。洗去未曝光區(qū)域后，在另外的 固化或退火過程后，照射過的閘極金屬前驅(qū)物留著用以形成閘極金屬。亦即， 可使用"正向"制圖及形成法，暴露于照射下的區(qū)域被洗去。這些實(shí)施例(包 含正向制圖實(shí)例)具有無法直接由打印達(dá)成的高分辨率金屬閘極團(tuán)案的優(yōu) 點(diǎn)。 一般而言，閘極導(dǎo)體包含金屬。然而，對(duì)閘極而言，"金屬"包含摻雜的 聚硅分子。含金屬墨水(任何在此所揭露的其它可打印的墨水)通過傳統(tǒng)打印技術(shù)來 打印。舉例來說，打印代表將含金屬墨水根據(jù)預(yù)定圖案以噴墨打印、網(wǎng)版打 印、凹版印刷、平版印刷、彈性凸版印刷(flexography)，噴霧涂覆 (spray-coating)、狹縫涂覆(slit coating)、擠壓涂覆(extrusion coating)、凹凸涂
覆(meniscus coating)、微點(diǎn)觸(microspotting)、平盤涂覆(pan-coating)、模板印 刷(stenciling)、 壓印(stamping)、 注射布著(syringe dispensing)及/或泵布著 (pump dispensing)方式印出。墨水實(shí)質(zhì)上包含金屬前驅(qū)物材料以及溶劑。適 合于打印或鍍膜的金屬前驅(qū)物包含有機(jī)金屬化合物或金屬(如鈦、銅、銀、 鉻、鉬、鎢、鈷、鎳、金、鈀、鉬、鋅、鐵，或是金屬合金，較佳為銀或金) 的納米粒子(如納米晶體)。此納米粒子或納米晶體一般為鈍態(tài)的(passivated:K例如具有一或多個(gè)表 面活性劑)，且提供一或多個(gè)表面配體(ligand)(例如所吸收的氫原子)，或是保 持非鈍態(tài)。鍍膜包含激光利用金屬(如Pd)的納米粒子或有機(jī)金屬化合物來寫 入金屬的種子層，接著選擇性地沉積(例如，通過化學(xué)鍍或電鍍)一塊導(dǎo)體(如 Co,Ni,Cu)或半導(dǎo)體(如Si及/或Ge)于激光寫入后的種子層上。亦即，墨水實(shí) 質(zhì)上包含含有黏著劑內(nèi)一或多個(gè)金屬或合金粉末的糊狀物。含金屬墨水可由一般及/或其它已知流程使其干燥。舉例來說，金屬前驅(qū) 物墨水可通過加熱含有印刷式金屬前驅(qū)物墨水的基材在一溫度下一段足夠 長(zhǎng)的時(shí)間來移除溶劑及/或黏著劑，進(jìn)而使其干燥。從可印墨水移除溶劑的適 當(dāng)溫度為80。C到15(TC，或其中任意范圍中的值(例如，IO(TC到120°C)。在 此溫度下，從印刷式墨水移除溶劑的適當(dāng)時(shí)間長(zhǎng)度為10秒到10分鐘，或其 中任意范圍中的值(例如，30秒到5分鐘或1分鐘到3分鐘)。此加熱方法可 在一般的加熱板上、烤爐或火爐內(nèi)進(jìn)行，選擇性地在惰性氣體環(huán)境下進(jìn)行。從墨水分離出的干燥含金屬材料進(jìn)一步以足夠的溫度與時(shí)間長(zhǎng)度退火 來改善電性及/或物性(例如，導(dǎo)電性、型態(tài)、電子遷移及/或蝕刻阻力、壓力 及/或表面張力)及/或閘極氧化物下面的附著力。當(dāng)含金屬墨水被全面地沉積 或打印，進(jìn)行退火以形成接著激光制圖用的金屬薄膜在沉積的抗蝕劑上。當(dāng) 激光直接寫入金屬前驅(qū)物墨水形成具有圖案的金屬及/或金屬前驅(qū)物，執(zhí)行退 火步驟用以形成較佳導(dǎo)電性及粘度的金屬層。退火的步驟包含將已熔合金屬 納米粒子進(jìn)行退火，或是將已圖案化的金屬前驅(qū)物層轉(zhuǎn)換為已圖案化金屬。
適當(dāng)退火溫度為10(TC到50(TC，或是其中任意范圍中的值(15(TC到400。C)。 適當(dāng)退火時(shí)間長(zhǎng)度為1分鐘到2小時(shí)，較佳為10分鐘到1小時(shí)，或是其中 任意范圍中的值(從10分鐘到30分鐘)。退火可于火爐或烤爐內(nèi)，選擇性地 以惰性氣體或低壓的環(huán)境下導(dǎo)熱。本發(fā)明進(jìn)一步包含將激光圖案化的金屬閘 極退火來改善其電性、物性及/或黏著性。在一實(shí)施例中，從印刷式摻雜玻璃圖案除去閘極金屬前驅(qū)物墨水的水 分，將其有效地限制在摻雜玻璃圖案所定義的間隙內(nèi)。在閘極金屬前驅(qū)物墨 水沉積前，摻雜玻璃圖案被用以(例如，通過電漿照射，涂覆添氟層(fluorinated layer)或其它具有除濕性質(zhì)的材料)確保除濕。閘極金屬前驅(qū)物墨水及/或摻雜 的玻璃前驅(qū)物包含用來確保摻雜玻璃圖案除去閘極金屬前驅(qū)物墨水之添加 物。另一實(shí)施例，閘極金屬前驅(qū)物弄濕可印摻雜玻璃圖案，致使其延伸超出 摻雜玻璃圖案部分之間的間隙區(qū)域，且至少一部分覆蓋到摻雜玻璃圖案。此 實(shí)施例有益于減少裝置內(nèi)的閘極引發(fā)汲極漏電情況。根據(jù)本發(fā)明，制造TFT的流程包含下列步驟沉積輕微摻雜或不摻雜的硅垸來形成非結(jié)晶態(tài)硅薄膜；(選擇性地)去氫非結(jié)晶硅；沉積閘極氧化物、成長(zhǎng)閘極氧化物、或其它方式(例如熱氧化)； 將輕微摻雜的或不摻雜的非結(jié)晶態(tài)硅結(jié)晶化(例如，通過準(zhǔn)分子(excimer)激光或火爐處理)；通過沉積摻雜的玻璃打印或其它制圖方法以形成源極及汲極區(qū)域； 活化及/或擴(kuò)散摻雜物進(jìn)入源極以及汲極區(qū)域(例如，通過熱處理)； (選擇性地)沉積金屬種子層； 沉積閘極金屬；閘極金屬(選擇性地)進(jìn)行退火； 沉積保護(hù)層(passivation)(例如，氧化物或氮化物)；
打印摻雜玻璃后的氧化物的形成圖2A至圖2E顯示通過從摻雜玻璃注入摻雜物的聚硅分子的熱氧化作 用，有益于結(jié)合閘極介電質(zhì)形成的另一流程。然而，此第二流程的一個(gè)重要 方面是在摻雜物明顯擴(kuò)散前，完成閘極氧化物的成長(zhǎng)。硅薄膜12以圖1A同樣流程形成于基材11上，通過打印或涂覆分子及/ 或納米粒子為主的硅墨水，接著將其轉(zhuǎn)換為硅薄膜，或是通過傳統(tǒng)方法沉積 硅薄膜(例如，PECVD、 LPCVD、濺鍍)。硅薄膜一般通過紫外光激光照射、 熱爐或RTA退火(選擇性地在Au、 Ni、 Al之類結(jié)晶催化劑出現(xiàn)情況下)來結(jié) 晶。因此，請(qǐng)參閱圖2B，摻雜的玻璃14被打印(例如，噴墨打印、凹版印刷 或平板印刷)在(聚)硅薄膜上。可印摻雜圖案的版面設(shè)計(jì)大致上相同于源極-汲極區(qū)域的預(yù)期版面設(shè)計(jì)。亦即，印刷式摻雜玻璃圖案對(duì)應(yīng)于TFT內(nèi)的輕微 摻雜延伸區(qū)域(例如，輕微摻雜汲極)，第二摻雜玻璃圖案可接著打印用以形 成相對(duì)重度摻雜源極/汲極區(qū)域。印刷式摻雜玻璃區(qū)域14之間的間隙定義閘 極金屬以與閘極介電質(zhì)的位置。間隙寬度可為lpm到100pm(較佳為lpm到 10pm或lpm到5fam)。打印后，摻雜的玻璃圖案在夠低的溫度下選擇性地固 化來確保沒有摻雜物接著從摻雜玻璃擴(kuò)散至硅薄膜或擴(kuò)散至定義閘極金屬 與閘極介電質(zhì)的間隙。在一實(shí)施例中，摻雜玻璃圖案制造出數(shù)個(gè)孔洞，暴露 半導(dǎo)體薄膜層的含有摻雜物(例如，輕微摻雜)的表面。請(qǐng)參閱圖2C，閘極介電質(zhì)13的形成可通過暴露的聚硅層的熱硅氧化作 用，打印或涂覆適當(dāng)介電前驅(qū)物且轉(zhuǎn)換為介電薄膜，或是Si02或其它氧化金 屬的液態(tài)沉積，或氧化硅及/或氮化硅沉積方法(例如，PECVD、 LPCVD、在 氧氣或氮?dú)庠吹拇嬖谙碌脑匕械臑R鍍)。硅氧化作用是較佳的選擇。在聚硅薄膜12的暴露閘極區(qū)域的硅氧化作用可通過在適當(dāng)氣體(空氣、 氧、臭氧、氧化氮、潮濕或干燥的氣流、或其組合)下加熱該薄膜到高于600 。C的溫度。最大溫度的較佳選擇為100(TC以下，更佳的選擇為900'C以下， 來減少、抑制或避免摻雜物從摻雜玻璃擴(kuò)散至溝道區(qū)域。
電子裝置的閘極介電薄膜13包含上述任何的閘極介電薄膜材料。當(dāng)濕式蝕刻時(shí)，閘極介電薄膜13的寬度與長(zhǎng)度稍微小于接著形成的閘極金屬層的對(duì)應(yīng)尺寸，但以干式蝕刻時(shí)，此兩層的長(zhǎng)度與寬度大約相同。閘極介電薄膜13的厚度可為20A到400A或是其中任意范圍中的值(例如，30A到300A 或50A到200A)。亦即，可使用較厚的閘極介電層(例如，500A到2000A， 或是于另一實(shí)施例，約為1500A)，使用介電系數(shù)高于氧化硅或氧化鋁的材 料是較佳的選擇。在一實(shí)施例中，閘極介電薄膜13的厚度大于重度摻雜源 極及汲極終端的厚度，主要是將源極及汲極終端與閘極金屬層之間形成電連 結(jié)的可能性降至最低。然而，以高速晶體管而言，薄閘極介電薄膜是較佳選 擇。在閘極氧化物13形成后，請(qǐng)參閱圖2D，溫度被升至(例如大于800°C) 足以將摻雜物擴(kuò)散(驅(qū)使(driving))至半導(dǎo)體薄膜12來形成源極/汲極區(qū)域16。 進(jìn)而，在升高溫度中的硅氧化作用可能與摻雜物的驅(qū)使同時(shí)發(fā)生。需要引出 顯著的摻雜物擴(kuò)散作用的摻雜玻璃退火溫度的較佳選擇為高于用以形成介 電性的有效閘極介電質(zhì)的溫度，但不高于基材的最大處理溫度(例如如鋁 之類相對(duì)低熔點(diǎn)材料的金屬箔，不會(huì)超過600'C的溫度，以及或許在使用激 光的情況下，不銹鋼箔，不會(huì)超過1100'C的溫度)。之后，請(qǐng)參閱圖2E，閘極金屬18的形成大致上與圖1E的閘極金屬8 的形成相同。摻雜玻璃層的鈍化圖3A到圖3C顯示通過沉積障壁及/或保護(hù)層25或產(chǎn)生類似非主動(dòng)層 25在摻雜玻璃上，在形成閘極介電質(zhì)的過程中，降低摻雜玻璃發(fā)生過度擴(kuò)散 的可能性的另一流程。因此，在一實(shí)施例中，薄摻雜物貧乏層25形成于可 印摻雜玻璃圖案24的頂部。在摻雜物活化過程時(shí)，該層被預(yù)期用以避免摻 雜物擴(kuò)散進(jìn)入溝道區(qū)域27。此層的形成可用不同方式來完成(例如，摻雜必 要的未摻雜玻璃(當(dāng)作緩沖層)，或是摻雜氮化硅薄膜)?？墒褂糜行Й@取摻雜物(例如，磷或碳)的薄膜。亦即，缺乏摻雜物的表面層可通過暴露已圖案化 的摻雜玻璃薄膜于熱水或水蒸氣中來產(chǎn)生，從暴露的表面取出一些摻雜物， 但在玻璃塊體中(特別于硅22的下表面)留下足夠的摻雜物，有益于源極/汲極摻雜。薄保護(hù)層及/或摻雜物貧乏層25可通過暴露已圖案化摻雜玻璃薄膜 于可改變表面特性的情況下來形成，例如避免摻雜物顯著地?cái)U(kuò)散至溝道，例 如暴露于臭氧或N20。請(qǐng)參閱圖3A，保護(hù)層或障壁層25(可為摻雜物貧乏層或未摻雜保護(hù)層) 可在注入摻雜物前，以遠(yuǎn)低于用于導(dǎo)引摻雜物擴(kuò)散的溫度來形成。此障壁層 有效地避免摻雜物從摻雜玻璃24在升高溫度下擴(kuò)散至相接結(jié)構(gòu)(例如，聚硅 溝道27的頂部(見圖3B)或接著形成的閘極介電質(zhì)23及/或內(nèi)層介電質(zhì))。保 護(hù)/障壁層25實(shí)質(zhì)上包含未摻雜氧化硅，未摻雜氧化硅對(duì)于接著的閘極介電 質(zhì)形成過程并不是阻礙。能夠制造障壁層的流程包含由適當(dāng)前驅(qū)物液相沉積 Si02(硅氟酸(hydrofluorosilicic acid)以及硼酸的水混和物)，在適當(dāng)溫度制造出 高品質(zhì)閘極介電質(zhì)的薄膜層。亦即，根據(jù)現(xiàn)有方法，通過摻雜玻璃24的表 面層過濾出慘雜物來形成保護(hù)層25。請(qǐng)參閱圖3B，通過打印或涂覆適當(dāng)閘極介電前驅(qū)物以及接著固化/退火 (例如，使用液態(tài)沉積或傳統(tǒng)方法)的步驟來形成閘極介電質(zhì)，該層的橫向延 伸不需要局限在摻雜玻璃圖案/結(jié)構(gòu)24之間的間隙。事實(shí)上，在一些例子中， 希望至少部分的閘極介電層23能完全地或部分地覆蓋摻雜玻璃圖案的表面 (如圖3B所示)。在一些例子中，閘極介電層自己也提供障壁/保護(hù)層25且減 少、抑制或避免摻雜玻璃層24或源極/汲極圖案26過于擴(kuò)散摻雜物。源極/ 汲極區(qū)域26的形成大致上相同于圖1D的源極/汲極區(qū)域26。在一些例子中，'由于摻雜材料的增強(qiáng)的氧化率，需要在氧化作用前，摻 雜物過度擴(kuò)散進(jìn)入溝道區(qū)域27。增強(qiáng)的氧化率會(huì)在溝道27的邊緣產(chǎn)生較厚 的閘極氧化物23。較厚的介電質(zhì)減少汲極26邊緣的電場(chǎng)，因此減少閘極引 起汲極漏電(Gate Induced Drain Leakage, GIDL)的情況。請(qǐng)參閱圖3C，閘極金屬28被打印用以沉積適當(dāng)閘極金屬前驅(qū)物(例如，金屬納米粒子或有機(jī)金屬化合物、摻雜分子及/或納米粒子為主的硅墨水、硅化物前驅(qū)物)在印刷式摻雜的玻璃圖案24所定義的間隙25內(nèi)，且轉(zhuǎn)換為閘 極金屬，如圖1E的閘極金屬8。源極/汲極接觸點(diǎn)及其互連的結(jié)構(gòu)源極/汲極接點(diǎn)及其互連的結(jié)構(gòu)的處理流程可與任何以上所述的裝置結(jié) 構(gòu)及/或流程一起使用。當(dāng)作源極/汲極接觸蝕刻點(diǎn)的屏蔽的閘極圖4A到圖4D顯示形成源極/汲極接點(diǎn)及內(nèi)層介電質(zhì)(InterLayer Dielectric, ILD)在圖1到圖3所示的基礎(chǔ)TFT結(jié)構(gòu)的過程。請(qǐng)參閱圖4A，此 過程使用印刷式金屬閘極140，部分地覆蓋摻雜玻璃圖案130，當(dāng)作蝕刻摻 雜玻璃圖案130的屏蔽來暴露源極/汲極區(qū)域112及114的接點(diǎn)面積。此實(shí)施 例確保源極/汲極接點(diǎn)的距離相當(dāng)接近(因此降低電阻)，致使源極/汲極接點(diǎn)上 的光學(xué)硅化物如同沒有有機(jī)內(nèi)層介電質(zhì)存在于源極/汲極區(qū)域112/114上方。 進(jìn)而，延伸閘極金屬140超出閘極介電質(zhì)120的面積以及留下部分摻雜玻璃 130在閘極金屬140下方，可減少閘極引起汲極漏電的情況。源極/汲極區(qū)域112/114以及溝道116在基材100上的形成類似于圖1D 的源極/汲極區(qū)域6以及溝道7。從摻雜玻璃130注入摻雜物后，留下未摻雜 半導(dǎo)體層的一部分110。在源極/汲極區(qū)域112/114形成后，留下?lián)诫s玻璃層 130。閘極介電質(zhì)120的形成類似于圖1C的閘極介電質(zhì)3或圖2C的閘極介 電質(zhì)13的形成。氧化層122形成于未被摻雜玻璃層130所覆蓋的半導(dǎo)體層(如 110)的暴露表面的氧化作用期間。如圖4B所示，摻雜玻璃圖案130以及暴露的介電層122的蝕刻的完成 系通過暴露于一或多個(gè)適當(dāng)蝕刻劑(包含但不限于HF為主的濕蝕刻劑(例如 緩沖氧化蝕刻劑(BOE))、 NOE、墊底蝕刻劑、pyridine:HF蝕刻劑溶液)、HF 為主或HF制造出的蒸氣或氣體，或電漿蝕刻。選擇蝕刻劑致使閘極介電質(zhì)122及摻雜玻璃130的蝕刻率能夠大于下面的硅層(例如，層110、 112以及 114)及金屬閘極層140的蝕刻率，如此可大致上完全移除摻雜玻璃而不需移 除任何硅或閘極金屬。
蝕刻以及光潔凈的步驟(未顯示)后，請(qǐng)參閱圖4C，互連金屬150/152可 打印于暴露的源極/汲極接點(diǎn)。雖然圖4C未顯示，如現(xiàn)有技術(shù)之人所知，互 連金屬也可打印于暴露的金屬上，但于"墊底"區(qū)域而非平面上。在一實(shí)施 例中，互連金屬物體150或152也與閘極金屬140相接來形成設(shè)置真空管的 晶體管(未顯示)。印刷式互連金屬用以連接同層內(nèi)的晶體管及/或提供管道結(jié) 構(gòu)較低接觸面積?；ミB金屬的電阻低于10歐姆/平方為較佳的選擇。
為了確保良好的接觸，圖4C的結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步被退火以形成硅化物在具 有硅的互連金屬150/152的接口上，或是遍布在互連金屬150/152及下面的 硅112/114之間的接觸面的整個(gè)膜厚。適當(dāng)硅化物形成的金屬包含，但不受 限于，Al、 Ni、 Pd、 Pt、 Mo、 W、 Ti、 Co?；ミB金屬可從這些硅化物形成的 金屬中選擇。亦即，含有形成硅化物(例如，摻雜Ni有機(jī)金屬的銀墨水)的添 加物的互連金屬前驅(qū)物墨水已被觀察到可降低互連150/152以及摻雜硅源極 /汲極區(qū)域112/114之間的接點(diǎn)電阻。然而，添加物(例如鎳)會(huì)與硅接口分離 及/或形成硅化物。
在打印互連金屬150/152,后(可通過多個(gè)傳統(tǒng)流程來形成，如濺鍍及光微 影，但打印為較佳選擇)，以及參閱圖4D，內(nèi)層介電質(zhì)160被打印用以覆蓋 任何暴露的活化區(qū)域(例如，閘極140以及源極/汲極區(qū)域112/114)，但留下 適當(dāng)面積的管道孔洞162/164(例如，互連點(diǎn)150/152上方)。內(nèi)層介電前驅(qū)物 包含玻璃形成配方(例如，旋涂玻璃配方，有機(jī)硅酸鹽或有機(jī)亞硅酸鹽)、有 機(jī)介電質(zhì)(例如，聚酰亞胺(polyimide)、聚(環(huán)苯丁烯)(BCB))、氧化硅前驅(qū)物(例如，氧化的硅烷，Si5H5(OH)5)或是打印后氧化的分子及域納米粒子為主的硅配方(例如，硅墨水)。 打印內(nèi)層介電質(zhì)160的步驟包含噴墨、凹版印刷、平版印刷，類似于其 它所揭露的可打印的墨水的打印步驟。亦即，將內(nèi)層介電質(zhì)圖案化的步驟包 含打印或沉積內(nèi)層介電質(zhì)(例如，對(duì)紫外光以及/或紅外光敏感的聚酰亞胺)以 及將其暴露于照射下(例如，紅外光、可見光或紫外光照射)來改變照射區(qū)域 的溶解度特性。暴露此層于適當(dāng)蝕刻劑或溶劑可移除形成管道孔洞的內(nèi)層介電質(zhì)的暴露(正向)或未暴露(負(fù)向)面積。在另一實(shí)施例中，可丟棄材料首先被打印于對(duì)應(yīng)內(nèi)層介電質(zhì)內(nèi)稍后形成 的管道孔道位置的位置內(nèi)。接著，所描述的內(nèi)層介電前驅(qū)物被打印或全面沉 積。在固化內(nèi)層介電前驅(qū)物后，管道區(qū)域內(nèi)的可丟棄材料可分解，形成管道 孔洞。其它用來從管道孔洞移除可丟棄材料的方法系可想象的(例如選擇性 蝕刻)。電路的完成通過打印互連金屬連接開放式管道孔道內(nèi)個(gè)別接觸墊(圖7B到圖7C，以及圖8B到圖8C)?？墒褂蒙鲜鐾瑯拥募夹g(shù)及材料。連接在源極/汲極終端其中之一或閘極終端的導(dǎo)體也可耦接于或相連于 另一個(gè)導(dǎo)體。舉例來說，在裝設(shè)二極真空管的晶體管內(nèi)，導(dǎo)體可電連接于一 個(gè)源極/汲極終端與閘極。在裝設(shè)電容的晶體管內(nèi)，導(dǎo)體皆可電連接于源極/ 汲極終端。亦即，薄介電層可形成于源極/汲極終端上方，電容地連接于下方 源極/汲極終端的導(dǎo)體可形成于薄介電層上。當(dāng)作源極/汲極接觸點(diǎn)蝕刻屏蔽的內(nèi)層介電質(zhì)圖5A到圖5E顯示在另一用以制造TFT過程中形成的結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參閱圖 5A，溝道210、第一源極/汲極區(qū)域212、第二源極/汲極區(qū)域214，以及未摻 雜半導(dǎo)體(例如硅)區(qū)域216被形成于基材200上。摻雜玻璃230以及導(dǎo)電閘 極金屬240被打印于基材200上或上方，閘極介電質(zhì)220以及熱氧化物 222/224形成如圖中所述。類似于圖4A到圖4E的過程，圖5A到圖5E的過程使用局限于印刷式 摻雜玻璃區(qū)域230(閘極介電質(zhì)210)之間的面積的閘極240，不會(huì)覆蓋到摻雜 玻璃圖案230。然而，在此實(shí)施例中，在摻雜玻璃圖案230的蝕刻過程中， 第一內(nèi)層介電質(zhì)245被沉積用以保護(hù)閘極金屬240以與閘極介電質(zhì)220，暴 露源極/汲極區(qū)域212/214或其上的接觸點(diǎn)(未顯示)。圖5B中，第一內(nèi)層介電質(zhì)245被打印致使可完全覆蓋閘極金屬、閘極 介電質(zhì)220及至少部分但非全部的摻雜玻璃圖案230。第一內(nèi)層介電質(zhì)245 的前驅(qū)物墨水包含玻璃形成配方(例如，旋涂玻璃配方，硅酸鹽或有機(jī)硅氧 烷)、有機(jī)介電質(zhì)(例如，聚酰亞胺、BCB)、氧化的硅前驅(qū)物(例如，氧化的 硅烷，Si505H1())、或是打印后氧化的分子及/或納米粒子為主的硅配方。打印第一內(nèi)層介電質(zhì)245包含噴墨、凹版印刷、平版印刷等的方法。亦 即，制圖于內(nèi)層介電質(zhì)的方法包含打印或沉積內(nèi)層介電質(zhì)(對(duì)紫外光以及/或 紅外光敏感的聚酰亞胺)，以及暴露于照射(紫外光、可見光、紅外光的照射) 下以改變照射區(qū)域的溶解度特性。暴露該層于適當(dāng)蝕刻劑或溶劑將會(huì)移除形 成管道孔洞的內(nèi)層介電質(zhì)內(nèi)的暴露(正向)或未暴露(負(fù)向)面積。接著，如圖5C所示，摻雜玻璃圖案230以及熱氧化區(qū)域222以及224 被蝕刻至足以移除熱氧化區(qū)域222及224以及暴露摻雜源極/汲極區(qū)域 212/214。蝕刻暴露的摻雜玻璃圖案230及暴露的熱氧化物222/224的完成可 通過暴露于適當(dāng)蝕刻劑于一段足夠長(zhǎng)的時(shí)間來移除熱氧化物區(qū)域222及 224，但保留第一內(nèi)層介電質(zhì)245 —部分留于閘極金屬上方，蝕刻劑包含但 不限于HF為主的濕蝕刻齊U(例如，緩沖氧化蝕刻劑(BOE)、 NOE、傳統(tǒng)墊底 蝕刻、pyridine:HF)、 HF為主或HF制造出的蒸氣或氣體、以及電漿蝕刻。 在許多實(shí)施例中，摻雜玻璃圖案230的一些部分也殘留于摻雜源極/汲極區(qū)域 212/214上方。蝕刻劑可為非選擇性地介于摻雜玻璃圖案230以及第一內(nèi)層 介電質(zhì)245之間，摻雜玻璃圖案230以及熱氧化物區(qū)域222/224之間，或是 這三種材料(亦即，摻雜玻璃圖案230，第一內(nèi)層介電質(zhì)245，以及熱氧化物 222/224)之間，選擇蝕刻劑致使摻雜玻璃230以及熱氧化物222/224的的蝕 刻率足夠大于下面的半導(dǎo)體(例如，源極/汲極區(qū)域212/214以及無摻雜半導(dǎo) 體區(qū)域216)的蝕刻率，致使能大致上完整去除熱氧化物222/224而不需移除
下面的半導(dǎo)體。依據(jù)蝕刻時(shí)間，蝕刻劑只移除摻雜玻璃圖案230的相當(dāng)細(xì)窄的部分，只暴露源極/汲極區(qū)域214/216的小邊界或面積。在此實(shí)施例中，以上所有提到 的材料都適用于第一內(nèi)層介電質(zhì)245，只要厚度足夠保護(hù)相對(duì)摻雜玻璃230 有著低蝕刻性的閘極金屬以與閘極金屬介電質(zhì)。換言之，請(qǐng)參閱圖6A，選擇適當(dāng)?shù)奈g刻時(shí)間以致大多數(shù)摻雜玻璃圖案 被移除，留下?lián)诫s玻璃232小部分(或其它絕緣體)鄰近于閘極金屬240以與 閘極介電質(zhì)220。在此例中，選擇適當(dāng)內(nèi)層介電質(zhì)245以致其蝕刻率相較于 摻雜玻璃圖案的蝕刻率系可忽略。舉例而言，在此例中可選擇有機(jī)絕緣體(例 如，聚酰亞胺、BCB)。在這些使用保護(hù)層及/或摻雜物貧乏層于可印摻雜玻 璃圖案上的例子中(圖3A到圖3C)，可選擇無摻雜保護(hù)層/摻雜物貧乏層，致 使在摻雜玻璃蝕刻劑的存在下，其蝕刻率比起摻雜玻璃圖案的蝕刻率是可忽 略的。接著，摻雜玻璃圖案230(圖5B所示)被蝕刻用以暴露源極/汲極區(qū)域 212/214以及留下慘雜玻璃"殘余物"232(圖6A所示)。蝕刻摻雜玻璃圖案及 暴露的熱氧化物區(qū)域222/224可完成如文中所述，但選擇適當(dāng)蝕刻劑以致?lián)?雜玻璃及熱氧化物222/224的蝕刻率跟內(nèi)層介電質(zhì)245相關(guān)(例如，摻雜玻璃 及熱氧化物222/224相比于內(nèi)層介電質(zhì)245的蝕刻率系足夠大以致能完全移 除暴露的摻雜玻璃而不會(huì)移除任何內(nèi)層介電層245)。摻雜玻璃圖案230所包 含的或以摻雜氧化硅為主的實(shí)施例中，源極/汲極區(qū)域212/214以及無摻雜半 導(dǎo)體區(qū)域216實(shí)質(zhì)上包含硅，內(nèi)層介電層245包含氮化硅。請(qǐng)參閱圖5D以及圖6B，在摻雜玻璃230及熱氧化物222/224被蝕刻后， 基材可被(選擇性地)潔凈，互連金屬250/252被分別打印于暴露的源極/汲極 區(qū)域212/214上?；ミB金屬250/252也與閘極金屬240(未顯示)相接觸。印刷 式互連金屬250/252被用以連接同層內(nèi)的晶體管，及/或提供低電阻接觸面積 給上面的管道結(jié)構(gòu)。如果選擇適當(dāng)互連介電質(zhì)245適合于高溫處理(例如，
硅酸鹽、氮化硅)，金屬硅化物可形成于互連金屬250/252以及源極/汲極區(qū) 域212之間，位于閘極金屬240—側(cè)的無摻雜半導(dǎo)體216，源極/汲極區(qū)域214， 位于另一側(cè)的無摻雜半導(dǎo)體216?；ミB金屬的電阻較佳低于10歐姆/平方。打印且形成互連金屬的步驟包含打印適當(dāng)互連金屬前驅(qū)物(例如，金屬 納米粒子或有機(jī)金屬化合物、硅化物前驅(qū)墨水)，以及轉(zhuǎn)換為互連金屬。亦 即，種子層的前驅(qū)物可被印于接觸面積以及轉(zhuǎn)換為種子層，接著互連金屬(例 如，Ag、 Au、 Cu、 Pd、 Pt)可被電鍍或化學(xué)鍍于種子層。種子層需要在鍍膜 程序前，進(jìn)行活化步驟。制圖于互連金屬的步驟包含涂覆或打印互連金屬前驅(qū)物以及區(qū)域性暴 露于激光照射下，以致暴露區(qū)域的印刷式互連金屬前驅(qū)物改變?nèi)芙舛忍匦浴?沖走暴露或未暴露面積后(沖走未暴露面積為較佳作法)，選擇性地在額外固 化或退火步驟后，照射后的互連金屬前驅(qū)物會(huì)留下用以形成互連金屬。此實(shí) 施例提供無法直接用打印方法達(dá)成的高分辨率金屬互連制圖的優(yōu)點(diǎn)。為了確保良好接觸，結(jié)構(gòu)進(jìn)一步被退火用以形成硅化物于互連金屬及硅 之間的接口或遍布接觸面的整個(gè)膜厚。在此實(shí)施例中，在摻雜玻璃圖案230 的蝕刻過程中保護(hù)閘極金屬240的內(nèi)層介電質(zhì)適合于硅化作用溫度。請(qǐng)參閱圖5E以及圖6C，打印互連金屬后，第二內(nèi)層介電質(zhì)260/262/264 被印于閘極245以及源極/汲極區(qū)域212/214上方，但留下管道孔洞280在適 當(dāng)面積內(nèi)，用以與較高金屬化程度接觸。內(nèi)層介電質(zhì)260-264的前驅(qū)物包含 同樣或類似第一內(nèi)層介電質(zhì)245的玻璃形成配方(如硅烷、硅氧垸的旋涂玻 璃配方，如聚酰亞胺、BCB的有機(jī)介電質(zhì)，如氧化硅垸的氧化硅前驅(qū)物)， 或打印后氧化或氮化的分子及/或納米粒子為主的硅或鋁配方。當(dāng)作摻雜玻璃蝕刻屏蔽的可印內(nèi)層介電質(zhì)為了暴露源極/汲極區(qū)域312及314，圖7A到圖7D以及圖8A到圖8D 的處理流程使用可印內(nèi)層介電圖案350/352/354當(dāng)作蝕刻摻雜玻璃330的屏
蔽。圖7A到圖7D以及圖8A到圖8D的流程主要的不同在于摻雜玻璃圖案 330的蝕刻選擇性跟第一內(nèi)層介電質(zhì)350/352/354 (如圖8A到圖8D所示，第 一內(nèi)層介電質(zhì)350'/352'/354')相關(guān)。圖7A到圖7D的流程中，蝕刻系選擇性 的，因此相對(duì)于圖8A到圖8D的流程，可產(chǎn)生較薄的可印內(nèi)層介電質(zhì)圖案 350/352/354。在圖8A到圖8D的過程中，蝕刻系非選擇性的，因此相對(duì)圖 7A到圖7D的過程，用以打印內(nèi)層介電質(zhì)圖案350V352V354'的材料有較廣的 變化性。請(qǐng)參閱圖7A以及圖8A，第一內(nèi)層介電質(zhì)350/352/354(或350'/352'/354') 可被打印致使可完全覆蓋閘極金屬340以及基材300上其它可曝光的區(qū)域， 以及部分(但未完全)覆蓋摻雜玻璃圖案330，如同半導(dǎo)體島緣(如316)。第一 內(nèi)層介電質(zhì)350/350'到354/354'的前驅(qū)物包含任何玻璃形成配方，如同氮化 物或硅及/或鋁的氧氮化物。內(nèi)層介電質(zhì)可被打印或可用以作圖。接著，如圖7B以及圖8B所示，暴露的摻雜玻璃圖案330以及熱氧化 物322/324被蝕刻，用以暴露未被第一內(nèi)層介電質(zhì)350/352/354(或 350'/352'/354')覆蓋的面積內(nèi)的源極/汲極區(qū)域312/314。摻雜玻璃圖案330被 蝕刻。在圖7B的過程中，選擇適當(dāng)蝕刻劑以致?lián)诫s玻璃330及熱氧化物 322/324的蝕刻率足夠大于第一內(nèi)層介電質(zhì)350/352/354及下面源極/汲極區(qū) 域312/314的蝕刻率，以致能完全移除摻雜玻璃330而不會(huì)移除任何第一介 電質(zhì)350/352/354或源極/汲極區(qū)域312/314。圖8B的處理中，選擇適當(dāng)蝕刻 劑以致?lián)诫s玻璃330及熱氧化物322/324的蝕刻率接近或相同于第一內(nèi)介電 質(zhì)350'/352V354'的蝕刻率，但相對(duì)高于下面源極/汲極區(qū)域312/314的蝕刻率。 根據(jù)內(nèi)層介電質(zhì)及其厚度的選擇，摻雜玻璃圖案的移除可導(dǎo)致浮雕結(jié)構(gòu) 332(圖7B)或332'(圖8B)。然而，當(dāng)摻雜玻璃相對(duì)第一內(nèi)層介電質(zhì)為低蝕刻 選擇性(如圖8B所示)，將有相當(dāng)薄的第一內(nèi)層介電質(zhì)(圖8B中蝕刻的第一 內(nèi)層介電質(zhì)356/357/358與圖8A的可印/已圖案化的第一內(nèi)層介電質(zhì) 350'/352V354'相比較)。在此例中，可印/已圖案化的第一 內(nèi)層介電質(zhì) 350V352V354'的厚度大于摻雜玻璃330的厚度(例如，Sl.5x、 ^2x、 ^3x、 ^5x、 210x)。如圖8B所示，此排列方式可避免浮雕結(jié)構(gòu)332的形成。在其中一例，選擇適當(dāng)蝕刻時(shí)間以致多數(shù)(但非全部)摻雜玻璃層可從源 極/汲極312/314上方移除。特別地，留下由第一內(nèi)層介電質(zhì)350或350所覆 蓋且鄰接于閘極金屬340與閘極介電薄膜320的一小部分摻雜玻璃332。蝕刻以及光潔凈(未顯示)步驟后，互連金屬360/362可被打印于暴露的 源極/汲極312/314上，如圖7C以及圖8C所示。進(jìn)一步地，互連金屬可與 閘極金屬(未顯示)接觸?？捎』ミB金屬可被用于連接同層內(nèi)的晶體管，及/ 或提供較低接觸面給管道結(jié)構(gòu)。如果內(nèi)層介電質(zhì)適用于接著的高溫處理(例 如硅酸鹽、氮化硅)，在沉積互連金屬360/362后，源極/汲極接點(diǎn)可能發(fā)生 硅化作用?；ミB金屬的電阻較佳為低于10歐姆/平方。打印以及形成互連金 屬的步驟如文中所述。打印互連金屬360/362后，如圖7D及圖8D所示，第二內(nèi)層介電質(zhì)370 可被打印用以覆蓋暴露的活化面積(例如閘極以及源極服極區(qū)域)，但留下管 道孔洞380在適當(dāng)面積內(nèi)。內(nèi)層介電質(zhì)370的前驅(qū)物包含相同玻璃形成配方 以及其它內(nèi)層介電質(zhì)的材料。本流程的特定實(shí)施例中(不受限于圖7A到圖8D)，激光制圖包含沉積防 蝕劑材料在全部沉積的含金屬層的次步驟，選擇性地用可被防蝕劑(防蝕劑 的吸收染料)吸收的預(yù)定激光(i)波寬及減(ii)波長(zhǎng)或波段的激光照射防蝕劑的 一部分，用顯影劑顯影選擇性照射后的防蝕劑用以留下對(duì)應(yīng)于被形成的結(jié)構(gòu) 的圖案(在圖7A到圖8D中，閘極金屬340及/或互連金屬360/362;注意這 些步驟應(yīng)用于正向或負(fù)向防蝕劑)，移除非對(duì)應(yīng)于需要或預(yù)定圖案的全部沉 積的材料的這些部分(通過干蝕刻或濕蝕刻)，移除剩下的防蝕劑材料。具有 紅外光波段的光是較佳的選擇，雖然也包含光譜中紫外或可見光的波長(zhǎng)或波 段。防蝕劑(或染料)吸收及/或?qū)獠ㄩL(zhǎng)或波段敏感，光束聚焦或直接照射在 需要或預(yù)定的防蝕劑部分。實(shí)施例揭露于美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?1/203,563，申請(qǐng)
日2005年8月11日。換言之，當(dāng)同時(shí)照射墨水/基材，半導(dǎo)體層(例如，具有晶體管溝道7、 17、 27、 116、 210或310的特性，如摻雜物程度或濃度)的形成可通過打印 或涂覆摻雜或未摻雜半導(dǎo)體墨水于基材上。在一實(shí)施例中，在旋轉(zhuǎn)涂覆步驟 的過程中，當(dāng)用紫外光照射墨水，過程包含旋轉(zhuǎn)涂覆含有半導(dǎo)體前驅(qū)物的墨 水于基材上。此技術(shù)(亦為紫外光旋轉(zhuǎn)涂覆(UV spin-coating))描述于申請(qǐng)中美 國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?0/789,274，申請(qǐng)日2004年2月27日。另一實(shí)施例中，打 印(包含同時(shí)或立即紫外光照射)包含噴墨或凹版印刷，彈性凸版印刷、網(wǎng)版 印刷或平版印刷摻雜或非摻雜半導(dǎo)體墨水于基材上對(duì)應(yīng)活化晶體管區(qū)域的 位置(或其它用以沉積材料于基材上選擇區(qū)域的沉積技藝)。其中一例，半導(dǎo) 體層，在照射同時(shí)的沉積后， 一般具有非結(jié)晶型態(tài)，進(jìn)一步處理之前， 一般 會(huì)結(jié)晶化(例如，通過加熱或激光照射；請(qǐng)參閱美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?0/950,373 以及10/949,013，申請(qǐng)日皆為2004年9月24日)。在許多例子中，結(jié)晶化將 會(huì)活化摻雜物中至少一部分。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供用以制造可信賴、商業(yè)上可接受的電性(例 如，開關(guān)(on/off)速度及比例、載子移動(dòng)性、Vt)的印刷式自對(duì)準(zhǔn)上閘極TFT 的低成本方法?？捎〖?或可照射的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(以及，選擇性地，可印及/或 可照射導(dǎo)體結(jié)構(gòu))提供(l)類似由更多傳統(tǒng)方法所形成結(jié)構(gòu)的結(jié)果，但比起傳 統(tǒng)流程具有較低成本以及較高生產(chǎn)力，以及(2)較高分辨率制圖能力，相較于 傳統(tǒng)制圖打印法(例如噴墨)，有相近或更高生產(chǎn)力。通過以上較佳實(shí)施例的詳述，希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精 神，而并非以上述所揭露的較佳實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明的范疇加以限制。相反地， 其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排在本發(fā)明權(quán)利要求所要求 保護(hù)的范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明權(quán)利要求所要求保護(hù)的范圍應(yīng)該根據(jù)上述的 說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。
權(quán)利要求
1.一種形成薄膜晶體管的方法，其特征在于，包含下列步驟形成一半導(dǎo)體薄膜層；將一摻雜的玻璃圖案印于該半導(dǎo)體薄膜層上，所述摻雜的玻璃圖案中的一間隙定義所述薄膜晶體管的一溝道區(qū)域；將一閘電極形成于所述溝道區(qū)域上或上方，所述閘電極包含一閘極介電薄膜以及位于所述閘極介電薄膜上的一閘極導(dǎo)體；以及將一摻雜物從所述摻雜的玻璃圖案擴(kuò)散至所述半導(dǎo)體薄膜層內(nèi)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于形成所述半導(dǎo)體薄膜層的步驟 包含將一液態(tài)墨水印于一基材上，所述液態(tài)墨水包含一含有半導(dǎo)體的前驅(qū) 物。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述摻雜的玻璃圖案印于對(duì)應(yīng) 所述薄膜晶體管的源極以及汲極終端的所述半導(dǎo)體薄膜層的區(qū)域上或上方。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包含下列步驟-將所述閘極介電薄膜形成于所述半導(dǎo)體薄膜層的全部表面，接著將一摻 雜的玻璃圖案印于所述閘極介電薄膜上；以及通過包含一閘極導(dǎo)體前驅(qū)物的一墨水印于所述閘極介電薄膜上來形成 閘極導(dǎo)體，且至少形成于所述間隙內(nèi)。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包含移除所述摻雜的玻 璃圖案的至少一部分，以充分地暴露包含擴(kuò)散的摻雜物的所述半導(dǎo)體薄膜層 的表面，以及將一導(dǎo)電互連結(jié)構(gòu)形成于包含擴(kuò)散的摻雜物的所述半導(dǎo)體薄膜 層的所述暴露的表面上。
6. —種薄膜晶體管，其特征在于，包含 一半導(dǎo)體薄膜層；一摻雜的玻璃圖案的至少一部分，位于所述半導(dǎo)體薄膜層上，其中所述 摻雜的玻璃圖案的至少兩部分定義一間隙于所述薄膜晶體管的一溝道區(qū)域上方；一閘電極，位于所述半導(dǎo)體薄膜層的一溝道區(qū)域上或上方，所述閘電極包含一閘極介電薄膜以及位于所述閘極介電薄膜上的一閘極導(dǎo)體；以及所述半導(dǎo)體薄膜層內(nèi)的含有f雜物的數(shù)個(gè)區(qū)域，位于所述溝道區(qū)域的兩
7. 如權(quán)利要求6所述的薄膜晶體管，其特征在于所述摻雜的玻璃圖案位 于所述半導(dǎo)體薄膜層的源極及汲極區(qū)域上或上方。
8. 如權(quán)利要求6所述的薄膜晶體管，其特征在于所述閘電極填滿所述間隙。
9. 如權(quán)利要求6所述的薄膜晶體管，其特征在于所述含有摻雜物的區(qū)域的所述摻雜物與所述滲雜的玻璃圖案的所述摻雜物相同。
10. 如權(quán)利要求項(xiàng)所述的薄膜晶體管，其特征在于進(jìn)一步包含位于所述摻雜的玻璃圖案內(nèi)的數(shù)個(gè)開口，暴露所述半導(dǎo)體薄膜層的所述含有摻雜物的區(qū) 域的表面，以及一導(dǎo)電互連結(jié)構(gòu)，位于所述半導(dǎo)體薄膜層的所述含有摻雜物 的區(qū)域的暴露的表面。
全文摘要
本發(fā)明揭露一種自對(duì)準(zhǔn)上閘極薄膜晶體管以及形成該晶體管的方法。首先形成半導(dǎo)體薄膜層；接著，將摻雜的玻璃圖案打印于半導(dǎo)體薄膜層上，摻雜的玻璃圖案中的間隙定義薄膜晶體管的溝道區(qū)域；接著，將閘電極形成于溝道區(qū)域上或上方，閘電極包含閘極介電薄膜以及位于閘極介電薄膜上的閘極導(dǎo)體；以及將摻雜物從摻雜的玻璃圖案擴(kuò)散至半導(dǎo)體薄膜層內(nèi)。
文檔編號(hào)H01L29/786GK101101878SQ20071011194
公開日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2007年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月12日
發(fā)明者喬格·洛肯貝爾格, 姆斯·蒙太古·科倫拜恩, 阿爾溫德·卡馬斯 申請(qǐng)人:高菲歐股份有限公司