專利名稱：薄膜晶體管元件及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種薄膜晶體管元件及其制作方法，尤指一種利用非離子注入工藝以及激光處理工藝來形成低阻抗摻雜層的薄膜晶體管及其制作方法。
背景技術(shù)：
多晶硅(poly silicon)薄膜晶體管通過多晶硅材料本身高電子移動率 (electrical mobility)的特性因而具有較一般廣泛使用的非晶硅薄膜晶體管更佳的電性表現(xiàn)。隨著低溫多晶硅(low temperature poly silicon, LTPS)工藝技術(shù)不斷精進(jìn)，一些主要問題例如大面積的薄膜均勻性不佳已逐漸獲得改善。因此，目前低溫多晶硅工藝亦朝著更大尺寸基板應(yīng)用上進(jìn)行發(fā)展。然而，于公知的低溫多晶硅工藝中，一般是利用離子注入 (ion implant)工藝來形成摻雜層以降低薄膜晶體管中的接觸阻抗，而用來進(jìn)行離子注入工藝的離子注入機(jī)要導(dǎo)入大尺寸基板工藝，除了許多技術(shù)問題還需克服的外，機(jī)臺制作成本亦是另一大問題。因此，如何以其他方式來形成低阻抗的摻雜層亦為目前業(yè)界致力發(fā)展的方向的一。另外，由于低溫多晶硅具有可搭配不同導(dǎo)電類型摻雜層以組成N型薄膜晶體管或 P型薄膜晶體管的特性，因此低溫多晶硅工藝一般亦可用來于一基板上同時(shí)形成N型薄膜晶體管以及P型薄膜晶體管。而于公知的低溫多晶硅工藝中，是在同一平面上分別形成圖案化N型摻雜層以及圖案化P型摻雜層，因此需增加許多額外的工藝步驟以避免各不同導(dǎo)電類型摻雜層形成時(shí)造成互相影響，但另一方面卻也因此使得整體工藝復(fù)雜化并相對地使成本增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的的一在于提供一種薄膜晶體管元件及其制作方法，利用非離子注入工藝以及激光處理工藝來形成低阻抗的摻雜層，同時(shí)搭配將不同導(dǎo)電類型的摻雜層設(shè)置于不同平面上的設(shè)計(jì)，達(dá)到工藝簡化、效能提升以及成本降低的效果。為達(dá)上述目的，本發(fā)明的一較佳實(shí)施例提供一種薄膜晶體管元件。此薄膜晶體管元件包括一第一導(dǎo)電類型晶體管以及一第二導(dǎo)電類型晶體管。第一導(dǎo)電類型晶體管包括一第一圖案化摻雜層、一第一柵極、一第一源極、一第一漏極以及一第一半導(dǎo)體圖案。第二導(dǎo)電類型晶體管包括一第二圖案化摻雜層、一第二柵極、一第二源極、一第二漏極以及一第二半導(dǎo)體圖案。第一源極以及第一漏極是與第一圖案化摻雜層電性連結(jié)，而第二源極以及第二漏極是與第二圖案化摻雜層電性連結(jié)。第一半導(dǎo)體圖案以及第二半導(dǎo)體圖案構(gòu)成一圖案化半導(dǎo)體層。第一圖案化摻雜層是設(shè)置于第一半導(dǎo)體圖案之下，且第二圖案化摻雜層是設(shè)置于第二半導(dǎo)體圖案之上。該第一圖案化摻雜層包括至少一 N型摻雜物，且該第二圖案化摻雜層包括至少一 P型摻雜物。該圖案化半導(dǎo)體層包括一多晶硅層。
其特征在于，進(jìn)一步包括一柵極介電層，設(shè)置于該圖案化半導(dǎo)體層、該第一圖案化摻雜層以及該第二圖案化摻雜層之上，其中該第一柵極以及該第二柵極是設(shè)置于該柵極介電層之上。其特征在于，進(jìn)一步包括一層間介電層設(shè)置于該柵極介電層、該第一柵極以及該第二柵極之上，其中該第二源極以及該第二漏極是穿過該層間介電層以及該柵極介電層而與該第二圖案化摻雜層電性連結(jié)，且該第一源極以及該第一漏極是穿過該層間介電層、該柵極介電層以及該第一半導(dǎo)體圖案而與該第一圖案化摻雜層電性連結(jié)。其特征在于，進(jìn)一步包括一層間介電層設(shè)置于該柵極介電層、該第一柵極以及該第二柵極之上，其中該第二源極以及該第二漏極是穿過該層間介電層以及該柵極介電層而與該第二圖案化摻雜層電性連結(jié)，且該第一源極及該第一漏極是至少部分設(shè)置于該基板與該第一圖案化摻雜層之間。其特征在于，該第一導(dǎo)電類型晶體管進(jìn)一步包括一第一柵極介電層，設(shè)置于該基板與該第一圖案化摻雜層之間，且該第一柵極是設(shè)置于該第一柵極介電層與該基板之間； 以及該第二導(dǎo)電類型晶體管更包括一第二柵極介電層，設(shè)置于該圖案化半導(dǎo)體層、該第一圖案化摻雜層以及該第二圖案化摻雜層之上，且該第二柵極是設(shè)置于該第二柵極介電層之上。其特征在于，該第一漏極與該第二柵極電性連結(jié)。其特征在于該第一漏極是與該第二源極電性連接，該第一柵極是與該第二柵極電性連結(jié)。為達(dá)上述目的，本發(fā)明的一較佳實(shí)施例提供一種薄膜晶體管元件的制作方法。此制作方法包括提供一基板，基板具有一第一導(dǎo)電類型區(qū)以及一第二導(dǎo)電類型區(qū)；于基板的第一導(dǎo)電類型區(qū)形成一第一圖案化摻雜層；于基板的第一導(dǎo)電類型區(qū)與第二導(dǎo)電類型區(qū)形成一半導(dǎo)體層，其中第一導(dǎo)電類型區(qū)的半導(dǎo)體層是覆蓋第一圖案化摻雜層；于第二導(dǎo)電類型區(qū)的半導(dǎo)體層上形成一第二圖案化摻雜層；圖案化半導(dǎo)體層，以使第一導(dǎo)電類型區(qū)的半導(dǎo)體層與第二導(dǎo)電類型區(qū)的半導(dǎo)體層互相分離；以及對半導(dǎo)體層、第一圖案化摻雜層以及第二圖案化摻雜層進(jìn)行至少一次激光處理工藝。該激光處理工藝包括兩次激光處理工藝，分別于形成該第二圖案化摻雜層之前及之后進(jìn)行。該激光處理工藝是于形成該第二圖案化摻雜層之后進(jìn)行。該第一圖案化摻雜層與該第二圖案化摻雜層是分別利用一化學(xué)氣相沉積工藝所形成。該第一圖案化摻雜層包括至少一 N型摻雜物，且該第二圖案化摻雜層包括至少一 P型摻雜物。該激光處理工藝將該半導(dǎo)體層由一非晶硅層改質(zhì)為一多晶硅層。進(jìn)一步包括形成一柵極介電層，同時(shí)覆蓋該第一導(dǎo)電類型區(qū)的該半導(dǎo)體層以及該第二導(dǎo)電類型區(qū)的該半導(dǎo)體層與該第二圖案化摻雜層；于該第一導(dǎo)電類型區(qū)的該柵極介電層上形成一第一柵極，以及于該第二導(dǎo)電類型區(qū)的該柵極介電層上形成一第二柵極；于該第一導(dǎo)電類型區(qū)中形成一第一源極與一第一漏極，并使該第一源極以及該第一漏極與該第一圖案化摻雜層電性連結(jié)；以及于該第二導(dǎo)電類型區(qū)中形成一第二源極與一第二漏極，并使該第二源極以及該第二漏極與該第二圖案化摻雜層電性連結(jié)。進(jìn)一步包括于該柵極介電層、該第一柵極以及該第二柵極上形成一層間介電層； 以及于該層間介電層與該柵極介電層中形成復(fù)數(shù)個(gè)接觸孔洞，以暴露出部分的該第二圖案化摻雜層，其中該第二源極以及該第二漏極是透過該等接觸孔洞與該第二圖案化摻雜層電性連結(jié)。進(jìn)一步包括于該第一圖案化摻雜層形成之前，于該基板的該第一導(dǎo)電類型區(qū)形成一第一柵極；于該第一圖案化摻雜層形成之前，于該基板上形成一第一柵極介電層以覆蓋該第一柵極；于該基板上形成一第二柵極介電層，覆蓋該第二導(dǎo)電類型區(qū)的半導(dǎo)體層與該第二圖案化摻雜層；于該第二導(dǎo)電類型區(qū)的該第二柵極介電層上形成一第二柵極；于該第一導(dǎo)電類型區(qū)形成一第一源極與一第一漏極，并使該第一源極以及該第一漏極與該第一圖案化摻雜層電性連結(jié)；以及于該第二導(dǎo)電類型區(qū)形成一第二源極以及一第二漏極，并使該第二源極以及該第二漏極與該第二圖案化摻雜層電性連結(jié)。進(jìn)一步包括于該第二柵極介電層以及該第二柵極上形成一層間介電層；以及于該層間介電層與該第二柵極介電層中形成復(fù)數(shù)個(gè)接觸孔洞，以暴露出部分的該第二圖案化摻雜層，其中該第二源極以及該第二漏極是通過該等接觸孔洞與該第二圖案化摻雜層電性連結(jié)。該第一圖案化摻雜層與該第二圖案化摻雜層是分別利用一非離子注入 (non-implant)工藝所形成。本發(fā)明是利用非離子注入工藝于不同表面上形成不同導(dǎo)電類型的圖案化摻雜層， 并搭配激光處理工藝來降低摻雜層的阻抗，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)由簡化的工藝來同時(shí)制作具有高效能的不同導(dǎo)電類型的薄膜晶體管。


圖1是本發(fā)明的一第一較佳實(shí)施例的薄膜晶體管元件的示意圖。圖2A至圖2H是本發(fā)明的一第一較佳實(shí)施例的薄膜晶體管元件的制作方法示意圖。圖3是本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例的薄膜晶體管元件的示意圖。圖4是本發(fā)明的一第二較佳實(shí)施例的薄膜晶體管元件的示意圖。圖5A至圖5J是本發(fā)明的一第二較佳實(shí)施例的薄膜晶體管元件的制作方法示意圖。圖6是本發(fā)明的又一較佳實(shí)施例的薄膜晶體管元件的示意圖。圖7是本發(fā)明的一第三較佳實(shí)施例的薄膜晶體管元件的示意圖。圖8是本發(fā)明的一第四較佳實(shí)施例的薄膜晶體管元件的示意圖。附圖標(biāo)記說明
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管元件，設(shè)置于一基板上，該薄膜晶體管元件包括一第一導(dǎo)電類型晶體管，包括一第一圖案化摻雜層、一第一柵極、一第一源極、一第一漏極以及一第一半導(dǎo)體圖案，其中該第一源極以及該第一漏極是與該第一圖案化摻雜層電性連結(jié)；以及一第二導(dǎo)電類型晶體管，包括一第二圖案化摻雜層、一第二柵極、一第二源極、一第二漏極以及一第二半導(dǎo)體圖案，其中該第二源極以及該第二漏極是與該第二圖案化摻雜層電性連結(jié)；其中該第一半導(dǎo)體圖案以及該第二半導(dǎo)體圖案構(gòu)成一圖案化半導(dǎo)體層，該第一圖案化摻雜層是設(shè)置于該第一半導(dǎo)體圖案之下，且該第二圖案化摻雜層是設(shè)置于該第二半導(dǎo)體圖t ο
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管元件，其特征在于，該第一圖案化摻雜層包括至少一 N型摻雜物，且該第二圖案化摻雜層包括至少一 P型摻雜物。
3.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管元件，其特征在于，該圖案化半導(dǎo)體層包括一多晶硅層。
4.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管元件，其特征在于，進(jìn)一步包括一柵極介電層，設(shè)置于該圖案化半導(dǎo)體層、該第一圖案化摻雜層以及該第二圖案化摻雜層之上，其中該第一柵極以及該第二柵極是設(shè)置于該柵極介電層之上。
5.如權(quán)利要求4所述的薄膜晶體管元件，其特征在于，進(jìn)一步包括一層間介電層設(shè)置于該柵極介電層、該第一柵極以及該第二柵極之上，其中該第二源極以及該第二漏極是穿過該層間介電層以及該柵極介電層而與該第二圖案化摻雜層電性連結(jié)，且該第一源極以及該第一漏極是穿過該層間介電層、該柵極介電層以及該第一半導(dǎo)體圖案而與該第一圖案化摻雜層電性連結(jié)。
6.如權(quán)利要求4所述的薄膜晶體管元件，其特征在于，進(jìn)一步包括一層間介電層設(shè)置于該柵極介電層、該第一柵極以及該第二柵極之上，其中該第二源極以及該第二漏極是穿過該層間介電層以及該柵極介電層而與該第二圖案化摻雜層電性連結(jié)，且該第一源極及該第一漏極是至少部分設(shè)置于該基板與該第一圖案化摻雜層之間。
7.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管元件，其特征在于，該第一導(dǎo)電類型晶體管進(jìn)一步包括一第一柵極介電層，設(shè)置于該基板與該第一圖案化摻雜層之間，且該第一柵極是設(shè)置于該第一柵極介電層與該基板之間；以及該第二導(dǎo)電類型晶體管更包括一第二柵極介電層，設(shè)置于該圖案化半導(dǎo)體層、該第一圖案化摻雜層以及該第二圖案化摻雜層之上，且該第二柵極是設(shè)置于該第二柵極介電層之上。
8.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管元件，其特征在于，該第一漏極與該第二柵極電性連結(jié)。
9.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管元件，其特征在于該第一漏極是與該第二源極電性連接，該第一柵極是與該第二柵極電性連結(jié)。
10.一種薄膜晶體管元件的制作方法，包括提供一基板，該基板具有一第一導(dǎo)電類型區(qū)以及一第二導(dǎo)電類型區(qū)；于該基板的該第一導(dǎo)電類型區(qū)形成一第一圖案化摻雜層；于該基板的該第一導(dǎo)電類型區(qū)與該第二導(dǎo)電類型區(qū)形成一半導(dǎo)體層，其中該第一導(dǎo)電類型區(qū)的該半導(dǎo)體層是覆蓋該第一圖案化摻雜層；于該第二導(dǎo)電類型區(qū)的該半導(dǎo)體層上形成一第二圖案化摻雜層； 圖案化該半導(dǎo)體層，使該第一導(dǎo)電類型區(qū)的該半導(dǎo)體層與該第二導(dǎo)電類型區(qū)的該半導(dǎo)體層互相分離；以及對該半導(dǎo)體層、該第一圖案化摻雜層與該第二圖案化摻雜層進(jìn)行至少一次激光處理工藝。
11.如權(quán)利要求10所述的薄膜晶體管元件的制作方法，其特征在于，該激光處理工藝包括兩次激光處理工藝，分別于形成該第二圖案化摻雜層之前及之后進(jìn)行。
12.如權(quán)利要求10所述的薄膜晶體管元件的制作方法，其特征在于，該激光處理工藝是于形成該第二圖案化摻雜層之后進(jìn)行。
13.如權(quán)利要求10所述的薄膜晶體管元件的制作方法，其特征在于，該第一圖案化摻雜層與該第二圖案化摻雜層是分別利用一化學(xué)氣相沉積工藝所形成。
14.如權(quán)利要求10所述的薄膜晶體管元件的制作方法，其特征在于，該第一圖案化摻雜層包括至少一 N型摻雜物，且該第二圖案化摻雜層包括至少一 P型摻雜物。
15.如權(quán)利要求10所述的薄膜晶體管元件的制作方法，其特征在于，該激光處理工藝將該半導(dǎo)體層由一非晶硅層改質(zhì)為一多晶硅層。
16.如權(quán)利要求10所述的薄膜晶體管元件的制作方法，其特征在于進(jìn)一步包括形成一柵極介電層，同時(shí)覆蓋該第一導(dǎo)電類型區(qū)的該半導(dǎo)體層以及該第二導(dǎo)電類型區(qū)的該半導(dǎo)體層與該第二圖案化摻雜層；于該第一導(dǎo)電類型區(qū)的該柵極介電層上形成一第一柵極，以及于該第二導(dǎo)電類型區(qū)的該柵極介電層上形成一第二柵極；于該第一導(dǎo)電類型區(qū)中形成一第一源極與一第一漏極，并使該第一源極以及該第一漏極與該第一圖案化摻雜層電性連結(jié)；以及于該第二導(dǎo)電類型區(qū)中形成一第二源極與一第二漏極，并使該第二源極以及該第二漏極與該第二圖案化摻雜層電性連結(jié)。
17.如權(quán)利要求16所述的互補(bǔ)式薄膜晶體管的制作方法，其特征在于進(jìn)一步包括 于該柵極介電層、該第一柵極以及該第二柵極上形成一層間介電層；以及于該層間介電層與該柵極介電層中形成復(fù)數(shù)個(gè)接觸孔洞，以暴露出部分的該第二圖案化摻雜層，其中該第二源極以及該第二漏極是透過該等接觸孔洞與該第二圖案化摻雜層電性連結(jié)。
18.如權(quán)利要求10所述的薄膜晶體管元件的制作方法，其特征在于進(jìn)一步包括 于該第一圖案化摻雜層形成之前，于該基板的該第一導(dǎo)電類型區(qū)形成一第一柵極；于該第一圖案化摻雜層形成之前，于該基板上形成一第一柵極介電層以覆蓋該第一柵極；于該基板上形成一第二柵極介電層，覆蓋該第二導(dǎo)電類型區(qū)的半導(dǎo)體層與該第二圖案化摻雜層；于該第二導(dǎo)電類型區(qū)的該第二柵極介電層上形成一第二柵極； 于該第一導(dǎo)電類型區(qū)形成一第一源極與一第一漏極，并使該第一源極以及該第一漏極與該第一圖案化摻雜層電性連結(jié)；以及于該第二導(dǎo)電類型區(qū)形成一第二源極以及一第二漏極，并使該第二源極以及該第二漏極與該第二圖案化摻雜層電性連結(jié)。
19.如權(quán)利要求18所述的薄膜晶體管元件的制作方法，其特征在于進(jìn)一步包括 于該第二柵極介電層以及該第二柵極上形成一層間介電層；以及于該層間介電層與該第二柵極介電層中形成復(fù)數(shù)個(gè)接觸孔洞，以暴露出部分的該第二圖案化摻雜層，其中該第二源極以及該第二漏極是通過該等接觸孔洞與該第二圖案化摻雜層電性連結(jié)。
20.如權(quán)利要求10所述的薄膜晶體管元件的制作方法，其特征在于該第一圖案化摻雜層與該第二圖案化摻雜層是分別利用一非離子注入工藝所形成。
全文摘要
一薄膜晶體管元件包括一第一導(dǎo)電類型晶體管與一第二導(dǎo)電類型晶體管。第一導(dǎo)電類型晶體管包括一第一圖案化摻雜層、一第一柵極、一第一源極、一第一漏極以及一第一半導(dǎo)體圖案。第二導(dǎo)電類型晶體管包括一第二圖案化摻雜層、一第二柵極、一第二源極、一第二漏極以及一第二半導(dǎo)體圖案。第一半導(dǎo)體圖案與第二半導(dǎo)體圖案構(gòu)成一圖案化半導(dǎo)體層。第一圖案化摻雜層設(shè)置于第一半導(dǎo)體圖案之下，且第二圖案化摻雜層設(shè)置于第二半導(dǎo)體圖案之上。
文檔編號H01L29/06GK102222700SQ20111018476
公開日2011年10月19日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月11日
發(fā)明者徐偉倫, 翁守朋, 高嘉駿 申請人:友達(dá)光電股份有限公司