專利名稱：低溫多晶硅薄膜晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管及其制造方法，尤其涉及一種低溫多晶硅薄膜晶體管及其制造方法。
背景技術(shù)：
有機(jī)發(fā)光顯示器件(OLED )是主動發(fā)光器件。相比現(xiàn)在的主流平板顯示技術(shù)薄膜晶體管液晶顯示器(TFT -IXD )，0LED具有高對比度，廣視角，低功耗，體積更薄等優(yōu)點(diǎn)，有望成為繼LCD之后的下一代平板顯示技術(shù)，是目前平板顯示技術(shù)中受到關(guān)注最多的技術(shù)之
ο目前主要使用低溫多晶硅薄膜晶體管(LTPS-TFT)驅(qū)動OLED發(fā)光，圖1是一種現(xiàn)有技術(shù)薄膜晶體管的平面圖，圖2是按照圖1中A-A線所形成的截面圖。如圖1和圖2所示，先在玻璃襯底上使用化學(xué)氣相沉積的方法沉積緩沖層，然后在緩沖層上沉積非晶硅；將非晶硅層使用固相結(jié)晶或者準(zhǔn)分子激光晶化的方法轉(zhuǎn)化為多晶硅；最后將多晶硅刻蝕成硅島形狀并依次在上面形成絕緣層、柵極金屬層、介電層和源漏金屬層圖案，并最終形成驅(qū)動薄膜晶體管。因?yàn)轵?qū)動OLED發(fā)光需要較大的電流，所以驅(qū)動TFT需要有較寬的溝道寬度和較短的溝道長度以使寬度和長度的比值足夠大，從而驅(qū)動TFT能為OLED提供足夠的電流以控制和驅(qū)動有機(jī)電致發(fā)光二極管發(fā)光。為了保證顯示屏的分辨率，像素區(qū)的面積需要盡可能的小，開口率需要盡可能的大，因此驅(qū)動薄膜晶體管以及外圍電路不能超過一定的面積，這就決定了薄膜晶體管的溝道寬度不能做的太寬，在這種情況下需要增大薄膜晶體管溝道的寬長比就只能通過減小長度來解決，但是薄膜晶體管溝道長度降低到一定程度會引起漏電流和溝道擊穿等現(xiàn)象，造成薄膜晶體管無法工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種低溫多晶硅薄膜晶體管及其制造方法，能夠有效增大溝道寬度，從而增大薄膜晶體管的寬長比和開口率，且結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)施。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種低溫多晶硅薄膜晶體管，包括柵極、源極和漏極，所述源極和漏極之間有溝道隔開，所述柵極和源極、漏極之間形成有多晶硅硅島圖案，其中，所述溝道處的多晶硅硅島圖案上至少有一個凹槽從而形成立體溝道，所述凹槽的深度小于溝道的深度。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題還提供一種低溫多晶硅薄膜晶體管制造方法，如下步驟首先在玻璃基板上使用化學(xué)氣相沉積方法依次沉積一層緩沖層和一非晶硅層，采用準(zhǔn)分子激光退火或固相結(jié)晶方法將非晶硅層晶化為多晶硅層；用第一掩模板，通過光刻在多晶硅層上形成光刻膠圖案，所述第一掩模板為多灰階掩模板，在溝道區(qū)域形成第一高度光刻膠層和第二高度光刻膠層，所述第一高度小于第二高度；使用光刻膠圖案，通過第一次化學(xué)干法刻蝕工序形成包括溝道、源/漏極接觸區(qū)在內(nèi)的多晶硅硅島圖案；去除具有第一高度的光刻膠；然后通過第二次化學(xué)干法刻蝕工序形成立體溝道圖案；在具有硅島圖案的玻璃基板上繼續(xù)沉積柵極絕緣層和第一金屬層，然后經(jīng)過光刻以及刻蝕工序形成柵極金屬圖案；在具有柵極金屬圖案的玻璃基板表面上，再沉積一介電層；接著利用光刻和蝕刻工序在源/漏極接觸區(qū)上方形成接觸孔；最后在玻璃基板表面上沉積第二金屬層，接著利用光刻及刻蝕工序，形成源極和漏極。上述的低溫多晶硅薄膜晶體管制造方法，其中，所述柵極絕緣層為氧化硅層、氮化硅層或復(fù)合絕緣層。上述的低溫多晶硅薄膜晶體管制造方法，其中，所述第一金屬層和第二金屬層為一鋁層、一鎢層、一鉻層或金屬化合物導(dǎo)電層。上述的低溫多晶硅薄膜晶體管制造方法，其中，所述介電層為氧化硅或氮化硅。本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果本發(fā)明提供的低溫多晶硅薄膜晶體管及其制造方法，通過衍射曝光在溝道處的多晶硅硅島圖案上形成立體溝道，有效增大溝道寬度，從而增大薄膜晶體管的寬長比和開口率，且結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)施。


圖1為一種低溫多晶硅薄膜晶體管平面示意圖2為現(xiàn)有一種低溫多晶硅薄膜晶體管沿A-A線截面圖； 圖3為本發(fā)明低溫多晶硅薄膜晶體管沿A-A線截面圖； 圖4A為現(xiàn)有低溫多晶硅薄膜晶體管溝道寬度示意圖； 圖4B為本發(fā)明低溫多晶硅薄膜晶體管溝道寬度示意圖； 圖5A為本發(fā)明形成緩沖層示意圖； 圖5B為本發(fā)明形成非晶硅層示意圖； 圖5C為本發(fā)明形成多晶硅半導(dǎo)體層示意圖； 圖5D為本發(fā)明多晶硅光刻膠圖案形成示意圖； 圖5E為本發(fā)明多晶硅圖案形成示意圖； 圖5F為本發(fā)明灰化工藝后光刻膠形狀示意圖； 圖5G為本發(fā)明立體溝道形成示意圖； 圖5H為本發(fā)明形成柵極絕緣層示意圖； 圖51為本發(fā)明形成柵極金屬層示意圖； 圖5J為本發(fā)明形成柵極圖案示意圖； 圖漲為本發(fā)明形成介電層和源/漏接觸孔示意圖； 圖5L為本發(fā)明形成源/漏金屬圖案示意圖。
圖中
1緩沖層2’非晶硅層2多晶硅層
3柵絕緣層4介電層5光刻膠圖案
6掩膜板21凹槽31柵極
41源極42漏極。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。圖3為本發(fā)明低溫多晶硅薄膜晶體管沿A-A線截面圖；圖4為本發(fā)明與現(xiàn)有一種低溫多晶硅薄膜晶體管溝道寬度對比示意圖。請參見圖3、圖4A和圖4B，本發(fā)明提供的低溫多晶硅薄膜晶體管包括柵極31、源極 41和漏極42，所述源極41和漏極42之間有溝道隔開，所述柵極31和源極41、漏極42之間形成有多晶硅硅島圖案，其中，所述溝道處的多晶硅硅島圖案上至少有一個凹槽21從而形成立體溝道，所述凹槽21的深度小于溝道的深度。本發(fā)明形成的立體薄膜晶體管，溝道寬度增加了立體溝道側(cè)壁的高度(L2+L4)，長度L1+L3+L5仍等于現(xiàn)有的長度L ；當(dāng)采用N個凹槽/突起形狀時，增加的溝道寬度即為N* (L2+L4)，N為自然數(shù)，從而明顯增大寬長比。凹槽/突起的數(shù)目最少為一個，上限由溝道寬度、曝光機(jī)分辨率和MASK的制作精度共同決定； 凹槽/突起的深度/高度由溝道的深度決定，可以略小于溝道的深度。下面詳細(xì)介紹本發(fā)明提供的低溫多晶硅薄膜晶體管制造方法
如圖5A所示，首先在陣列基板(玻璃)上使用化學(xué)氣相沉積(CVD)方法沉積一層緩沖層 1 ；如圖5B所示，在緩沖層1上使用化學(xué)氣相沉積(CVD)方法沉積非晶硅層2’ ；如圖5C所示，采用準(zhǔn)分子激光退火(ELA)或固相結(jié)晶(SPC)方法將非晶硅晶化為多晶硅層2。如圖5D所示，用第一掩模板6，通過光刻在多晶硅層2上形成光刻膠圖案5。第一掩模板為多灰階光掩膜板，可分為Gray-tone mask禾口 Half tone mask兩種。Gray-tone mask是制作出曝光機(jī)解析度以下的微縫，再藉由此微縫部位遮住一部份的光源，以達(dá)成半曝光的效果。另一方面，Half tone mask是利用「半透過」的膜，來進(jìn)行半曝光。因?yàn)橐陨蟽煞N方式皆是在1次的曝光過程后即可呈現(xiàn)出「曝光部分」「半曝光部分」及「未曝光部分」 的3種的曝光層次，故在顯影后能夠形成2種厚度的光刻膠(感光劑)；本發(fā)明在溝道區(qū)域形成第一高度光刻膠層和第二高度光刻膠層，所述第一高度小于第二高度。如圖5E所示，使用光刻膠圖案，通過化學(xué)干法刻蝕(⑶E)工序形成包括溝道、源/ 漏極接觸區(qū)在內(nèi)的多晶硅硅島圖案。如圖5F所示，刻蝕完成后，對多晶硅硅島上部的光刻膠進(jìn)行灰化工序，具有第一高度的光刻膠被去除，得到如圖所示的光刻膠圖案，形成至少一個溝道凹槽21。如圖5G所示通過第二次化學(xué)干法刻蝕(⑶E)工序形成本發(fā)明所需要的立體溝道圖案。如圖5H所示，通過化學(xué)氣相沉積(CVD)方法在具有硅島圖案的玻璃基板上沉積柵極絕緣層3，如氧化硅層、氮化硅層或復(fù)合絕緣層；
如圖51所示，通過物理氣相沉積(PVD)方法在絕緣層上形成一金屬層，該金屬層可以是一鋁層、一鎢層、一鉻層或其他金屬及金屬化合物導(dǎo)電層，所述第一金屬層經(jīng)過光刻以及刻蝕工序后形成柵極31金屬圖案。圖5J 圖5L為圖1中沿B-B線所形成的截面圖，圖51形成的第一金屬層經(jīng)過光刻以及刻蝕工序后形成柵極31金屬圖案。如圖漲所示，在具有柵極金屬圖案的玻璃基板表面上，再沉積一介電層4，該介電層4的材料可以為氧化硅或氮化硅；接著利用光刻和蝕刻工序在源極歐姆接觸區(qū)域以及漏極歐姆區(qū)域的上方的介電層以及絕緣層之內(nèi)分別形成一直達(dá)源極的接觸孔以及漏極的接觸孔。如圖5L所示，最后在玻璃基板表面上沉積第二金屬層，如一鋁層、一鎢層、一鉻層或其他金屬單層或復(fù)合多層導(dǎo)電層；接著利用光刻及刻蝕工序，形成源極41和漏極42，這樣就可以把信號從源極電連接至漏極，完成整個低溫多晶硅薄膜晶體管的制造過程。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種低溫多晶硅薄膜晶體管，包括柵極、源極和漏極，所述源極和漏極之間有溝道隔開，所述柵極和源極、漏極之間形成有多晶硅硅島圖案，其特征在于，所述溝道處的多晶硅硅島圖案上至少有一個凹槽從而形成立體溝道，所述凹槽的深度小于溝道的深度。
2.一種如權(quán)利要求1所述的低溫多晶硅薄膜晶體管制造方法，其特征在于，包括如下步驟首先在玻璃基板上使用化學(xué)氣相沉積方法依次沉積一層緩沖層和一非晶硅層，采用準(zhǔn)分子激光退火或固相結(jié)晶方法將非晶硅層晶化為多晶硅層；用第一掩模板，通過光刻在多晶硅層上形成光刻膠圖案，所述第一掩模板為多灰階掩模板，在溝道區(qū)域形成第一高度光刻膠層和第二高度光刻膠層，所述第一高度小于第二高度；使用光刻膠圖案，通過第一次化學(xué)干法刻蝕工序形成包括溝道、源/漏極接觸區(qū)在內(nèi)的多晶硅硅島圖案；去除具有第一高度的光刻膠；然后通過第二次化學(xué)干法刻蝕工序形成立體溝道圖案；在具有硅島圖案的玻璃基板上繼續(xù)沉積柵極絕緣層和第一金屬層，然后經(jīng)過光刻以及刻蝕工序形成柵極金屬圖案；在具有柵極金屬圖案的玻璃基板表面上，再沉積一介電層；接著利用光刻和蝕刻工序在源/漏極接觸區(qū)上方形成接觸孔；最后在玻璃基板表面上沉積第二金屬層，接著利用光刻及刻蝕工序，形成源極和漏極。
3.如權(quán)利要求2所述的低溫多晶硅薄膜晶體管制造方法，其特征在于，所述柵極絕緣層為氧化硅層、氮化硅層或復(fù)合絕緣層。
4.如權(quán)利要求2所述的低溫多晶硅薄膜晶體管制造方法，其特征在于，所述第一金屬層和第二金屬層為一鋁層、一鎢層、一鉻層或金屬化合物導(dǎo)電層。
5.如權(quán)利要求2所述的低溫多晶硅薄膜晶體管制造方法，其特征在于，所述介電層為氧化硅或氮化硅。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低溫多晶硅薄膜晶體管及其制造方法，所述低溫多晶硅薄膜晶體管包括柵極、源極和漏極，所述源極和漏極之間有溝道隔開，所述柵極和源極、漏極之間形成有多晶硅硅島圖案，其中，所述溝道處的多晶硅硅島圖案上至少有一個凹槽從而形成立體溝道，所述凹槽的深度小于溝道的深度。本發(fā)明提供的低溫多晶硅薄膜晶體管，通過衍射曝光在溝道處的多晶硅硅島圖案上形成立體溝道，有效增大溝道寬度，從而增大薄膜晶體管的寬長比和開口率，且結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)施。
文檔編號H01L29/06GK102437196SQ20111041903
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者劉玉成, 朱濤, 葛泳, 邱勇, 黃秀頎 申請人:昆山工研院新型平板顯示技術(shù)中心有限公司