一種低溫多晶硅薄膜晶體管及其制造方法
【專利摘要】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，該低溫多晶硅薄膜晶體管至少包括一柵極絕緣層，所述柵極絕緣層為復合絕緣層，該復合絕緣層包括至少三層介電層，其中，各層介電層的致密性按照制造過程中形成的順序依次增大。在本發(fā)明中，考慮了復合絕緣層中每一層的致密性關(guān)系，因此根據(jù)本發(fā)明的制造方法得到的低溫多晶硅薄膜晶體管的復合絕緣層能夠增強各層表面接觸特性和薄膜連續(xù)性。進一步又考慮了復合絕緣層中每一層的厚度，因此得到的低溫多晶硅薄膜晶體管能夠有效地降低寄生電容，進而增強晶體管的響應(yīng)速率。
【專利說明】一種低溫多晶硅薄膜晶體管及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于低溫多晶硅薄膜晶體管的制作工藝領(lǐng)域，尤其涉及一種可提供電氣特性以及可靠度的低溫多晶硅薄膜晶體管及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)今的平板顯示器技術(shù)中，液晶顯示器(Liquid Crystal Display,LCD)可以說是其中最為成熟的技術(shù)，例如，日常生活中常見的手機、數(shù)碼相機、攝影機、筆記本電腦以至于監(jiān)視器均是利用此項技術(shù)所制造的商品。
[0003]然而，隨著人們對于顯示器視覺要求提高，加上新技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴展，更高像質(zhì)、高清晰度、高亮度且具有低價位的平面顯示器已成為未來顯示技術(shù)發(fā)展的趨勢，也是新的顯示技術(shù)發(fā)展的原動力。而平面顯示器中的低溫多晶娃(Low TemperaturePoly-silicon,LTPS)薄膜晶體管除了具有符合有源驅(qū)動潮流的特性外，其技術(shù)也正是一個可以達到上述目標的重要技術(shù)突破。
[0004]傳統(tǒng)的LTPS TFT如圖1所示，包括玻璃基板101、置于玻璃基板101的緩沖層102，在該緩沖層102上形成多晶硅，其上包含有設(shè)置在源極區(qū)域103的源極電極和設(shè)置在漏極區(qū)域104的漏極電極以及設(shè)置在通道區(qū)域111上的柵極絕緣層GI。在該GI層上形成有柵極電極108和鈍化層109。GI層通常米用兩層復合結(jié)構(gòu):介電層105和介電層107,—般為Si02 和 SiNx0
[0005]但是，由SiNx與Si02組成的柵極絕緣層具有表面接觸特性與薄膜連續(xù)性不好，而且在GI形成通孔(VIA hole)時，容易產(chǎn)生二段角(undercut)，即Si02比SiNx的刻蝕速度大造成Si02孔大于SiNx，導致接觸性不好。
[0006]因此，如何解決上述問題，以提供一種低溫多晶硅薄膜晶體管的制造方法，使得所制造的晶體管具有較強的接觸連續(xù)性、有效降低寄生電容，進而增強晶體管的響應(yīng)速率，乃業(yè)界所致力的課題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是需要提供一種低溫多晶硅薄膜晶體管的制造方法，使得制造得到的晶體管具有較強的接觸連續(xù)性，能夠有效降低寄生電容，進而增強晶體管的響應(yīng)速率。另外，還提供了一種低溫多晶硅薄膜晶體管。
[0008]I)為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種低溫多晶硅薄膜晶體管的制造方法，包括:提供一絕緣基板；在所述絕緣基板的緩沖層上形成至少一多晶硅層，該多晶硅層的表面包含有所屬低溫多晶硅薄膜晶體管的一源極區(qū)域、一漏極區(qū)域以及一通道區(qū)域；依次進行至少三次PECVD工序以在所述通道區(qū)域上依序形成至少三層介電層，進而構(gòu)成一復合柵極絕緣層，其中，各層介電層的致密性按照制造過程中形成的順序依次增大；以及在該復合柵極絕緣層之上形成一柵極電極。
[0009]2 )在本發(fā)明的第I)項的一個優(yōu)選實施方式中，所述復合柵極絕緣層由一第一介電層、一第二介電層和一第三介電層組成，且第一介電層為Si02,第二介電層為SiON,第三介電層為SiNx。
[0010]3)在本發(fā)明的第I)項或第2)項中的一個優(yōu)選實施方式中，所述第一介電層的膜厚均大于所述第二介電層和所述第三介電層的膜厚。
[0011]4)在本發(fā)明的第I)項-第3)項中任一項的一個優(yōu)選實施方式中，所述第一介電層Si02膜厚的范圍為1000?1500埃，所述第二介電層SiON膜厚的范圍為100?1000埃，所述第三介電層SiNx膜厚的范圍為100?500埃。
[0012]5)在本發(fā)明的第I)項-第4)項中任一項的一個優(yōu)選實施方式中，形成所述多晶硅層的步驟包括:進行一濺射工序，以便在所述絕緣基板的表面上形成一非晶硅層，以及進行一退火工序，以使所述非晶硅層再結(jié)晶形成所述多晶硅層，其中，所述退火工序包括一準分子激光退火工序。
[0013]6 )在本發(fā)明的第I)項-第5 )項中任一項的一個優(yōu)選實施方式中，在形成所述柵極電極之后，再進行一利用所述柵極電極作為MASK的離子注入工序，以便在所述源極區(qū)域以及漏極區(qū)域內(nèi)的上述多晶硅之內(nèi)分別形成一源極電極以及一漏極電極，在所述離子注入工序之后，再進行一活化工序，以活化所述源極電極以及漏極電極內(nèi)的摻雜劑。
[0014]7)根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種低溫多晶硅薄膜晶體管，其至少包括一柵極絕緣層，所述柵極絕緣層為復合絕緣層，該復合絕緣層包括至少三層介電層，其中，各層介電層的致密性按照制造過程中形成的順序依次增大。
[0015]8 )在本發(fā)明的第7 )項的優(yōu)選實施方式中，所述柵極絕緣層由一第一介電層、一第二介電層和一第三介電層組成，且第一介電層為Si02,第二介電層為SiON,第三介電層為SiNx。
[0016]9)在本發(fā)明的第7)項或第8)項的一個優(yōu)選實施方式中，所述第一介電層的膜厚均大于所述第二介電層和所述第三介電層的膜厚。
[0017]10)在本發(fā)明的第7)項-第9)項中任一項的一個優(yōu)選實施方式中所述第一介電層Si02膜厚的范圍為1000?1500埃，所述第二介電層SiON膜厚的范圍為100?1000埃，所述第三介電層SiNx膜厚的范圍為100?500埃。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一個或多個實施例可以具有如下優(yōu)點:
[0019]在本發(fā)明中，考慮了復合絕緣層中每一層的致密性關(guān)系，因此根據(jù)本發(fā)明的制造方法得到的低溫多晶硅薄膜晶體管的復合絕緣層能夠增強各層表面接觸特性和薄膜連續(xù)性。進一步又考慮了復合絕緣層中每一層的厚度，因此得到的低溫多晶硅薄膜晶體管能夠有效地降低寄生電容，進而增強晶體管的響應(yīng)速率。
[0020]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例共同用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0022]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中低溫多晶硅薄膜晶體管的部分結(jié)構(gòu)示例圖；[0023]圖2是根據(jù)本發(fā)明一實施例的低溫多晶硅薄膜晶體管的制造方法的流程示意圖；
[0024]圖3是根據(jù)本發(fā)明一實施例的一低溫多晶硅薄膜晶體管的部分結(jié)構(gòu)示例圖。
【具體實施方式】
[0025]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細說明。
[0026]圖2是根據(jù)本發(fā)明一實施例的低溫多晶硅薄膜晶體管的制造方法的流程示意圖，下面同時參考圖2和圖3來說明制造一 LTPS TFT的方法的各個步驟。
[0027]步驟S210，提供一絕緣基板101，在該絕緣基板101的緩沖(buffer)層102上形成至少一多晶硅(LTPS)層，其中，該多晶硅層的表面包含有所屬LTPS TFT的一源極區(qū)域103、一漏極區(qū)域104以及一通道區(qū)域111。
[0028]需要說明的是,上述絕緣基板101包括一玻璃基板或一石英基板,buffer層102是通過PECVD在絕緣基板101上形成的Si02。
[0029]另外，上述形成LTPS層的步驟還包括下列工序:
[0030]首先，進行一濺射工序，以便在上述絕緣基板101的表面上形成一非晶硅層(a-Si)，然后進行一退火工序，以使上述a-Si層再結(jié)晶形成上述多晶硅。其中上述退火工序包括一準分子激光退火工序。
[0031]步驟S220，依次進行一第一 PECVD工序、一第二 PECVD工序和一第三PECVD工序，以在上述通道區(qū)域111上依序形成第一介電層105、第二介電層106和第三介電層107,上述這三層介電層構(gòu)成一復合柵極絕緣(簡稱GI)層，其中，各層介電層的致密性按照制造過程中形成的順序依次增大，即第一介電層105〈第二介電層106〈第三介電層107。
[0032]具體地，首先在多晶硅層的表面上通過第一 PECVD工序沉淀第一介電層105，其次通過第二 PECVD工序在該第一介電層105上沉淀第二介電層106，再次通過第三PECVD工序在該第二介電層106上沉淀第三介電層107。
[0033]需要說明的是，上述復合GI層的PECVD工序在單一晶片式反應(yīng)器中連續(xù)進行。
[0034]并且優(yōu)選地,上述復合GI層的第一介電層105為Si02,第二介電層106為SiON,第三介電層107為SiNx。其中上述復合GI層中的第一介電層105和buffer層102的Si02用于改善與LTPS的界面特性，上述復合GI層中的第三介電層107的SiNx用于阻擋水氣以及金屬離子，第二介電層106的SiON主要起到改善第一介電層105和第三介電層107界面接觸連續(xù)性的作用(致密性:SiNx>Si0N>Si02)。
[0035]這樣，由上述三層介電層組成的復合柵絕緣層在改善其自身與低溫多晶硅之間的接觸特性并防止水氣和金屬離子進入到低溫多晶硅界面和內(nèi)部的同時，還能夠增強表面接觸特性和薄膜連續(xù)性。
[0036]當然，容易理解，本實施例僅是一個示例，該復合絕緣層可以為其它多層，例如四層或五層，即本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過例如四次或五次的PECVD形成四層或五層的多層介電層。需要注意的是，該復合絕緣層的各個介電層的致密性關(guān)系為:按照制造過程中形成的順序依次增大。
[0037]另外，第一介電層105的膜厚遠大于第二介電層106和第三介電層107的膜厚，這樣可以有效降低寄生電容。優(yōu)選地，第一介電層Si02膜厚約為1000?1500埃，第二介電層SiON膜厚約為100?1000埃，第三介電層SiNx膜厚約為100?500埃。
[0038]步驟S230，在該復合GI層之上形成一柵極電極(Gate) 108。
[0039]需要說明的是，上述柵極電極的材料優(yōu)選包括:鶴、鉻、招、鑰和銅。
[0040]步驟S240，進行一利用上述柵極電極108作為MASK的離子注入工序，通過過孔110以在上述源極區(qū)域103以及漏極區(qū)域104內(nèi)的上述多晶硅之內(nèi)分別形成一源極電極以及一漏極電極。
[0041]步驟S250，進行一活化工序，以活化上述源極電極以及漏極電極內(nèi)的摻雜劑。
[0042]最后，再進行一 PECVD工序，形成一鈍化層，該鈍化層可以為SiO或SiNx。
[0043]那么，根據(jù)上述的制造流程最終會形成如圖3所示的低溫多晶硅薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)。
[0044]綜上所述，由于本發(fā)明考慮了復合絕緣層中每一層的致密性關(guān)系，因此根據(jù)本發(fā)明的制造方法所制出的低溫多晶硅薄膜晶體管能夠增強各層表面接觸特性和薄膜連續(xù)性。進一步又考慮了復合絕緣層中每一層的厚度，因此還能夠有效地降低寄生電容，進而增強晶體管的響應(yīng)速率。即通過改善GI成膜質(zhì)量，提高了低溫多晶硅薄膜晶體管的電氣特性以及可靠度。
[0045]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準。
【權(quán)利要求】
1.一種低溫多晶硅薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，包括: 提供一絕緣基板； 在所述絕緣基板的緩沖層上形成至少一多晶硅層，該多晶硅層的表面包含有所屬低溫多晶硅薄膜晶體管的一源極區(qū)域、一漏極區(qū)域以及一通道區(qū)域； 依次進行至少三次PECVD工序以在所述通道區(qū)域上依序形成至少三層介電層，進而構(gòu)成一復合柵極絕緣層，其中，各層介電層的致密性按照制造過程中形成的順序依次增大；以及 在該復合柵極絕緣層之上形成一柵極電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于， 所述復合柵極絕緣層由一第一介電層、一第二介電層和一第三介電層組成，且第一介電層為Si02，第二介電層為SiON，第三介電層為SiNx。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造方法，其特征在于， 所述第一介電層的膜厚均大于所述第二介電層和所述第三介電層的膜厚。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造方法，其特征在于， 所述第一介電層Si02膜厚的范圍為1000?1500埃，所述第二介電層SiON膜厚的范圍為100?1000埃，所述第三介電層SiNx膜厚的范圍為100?500埃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，形成所述多晶硅層的步驟包括: 進行一濺射工序，以便在所述絕緣基板的表面上形成一非晶硅層，以及 進行一退火工序，以使所述非晶硅層再結(jié)晶形成所述多晶硅層，其中，所述退火工序包括一準分子激光退火工序。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于， 在形成所述柵極電極之后，再進行一利用所述柵極電極作為MASK的離子注入工序，以便在所述源極區(qū)域以及漏極區(qū)域內(nèi)的上述多晶硅之內(nèi)分別形成一源極電極以及一漏極電極，在所述離子注入工序之后，再進行一活化工序，以活化所述源極電極以及漏極電極內(nèi)的摻雜劑。
7.—種低溫多晶硅薄膜晶體管，其特征在于， 至少包括一柵極絕緣層， 所述柵極絕緣層為復合絕緣層，該復合絕緣層包括至少三層介電層，其中，各層介電層的致密性按照制造過程中形成的順序依次增大。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低溫多晶硅薄膜晶體管，其特征在于， 所述柵極絕緣層由一第一介電層、一第二介電層和一第三介電層組成，且第一介電層為Si02，第二介電層為SiON，第三介電層為SiNx。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的低溫多晶硅薄膜晶體管，其特征在于， 所述第一介電層的膜厚均大于所述第二介電層和所述第三介電層的膜厚。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的低溫多晶硅薄膜晶體管，其特征在于， 所述第一介電層Si02膜厚的范圍為1000?1500埃，所述第二介電層SiON膜厚的范圍為100?1000埃，所述第三介電層SiNx膜厚的范圍為100?500埃。
【文檔編號】H01L29/423GK103762178SQ201310727131
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】徐向陽 申請人:深圳市華星光電技術(shù)有限公司