專利名稱:薄膜晶體管及其制造方法
本發(fā)明涉及一種新的薄膜晶體管和它的制造方法。本發(fā)明特別是涉及一種相對于溝道具有較厚源/漏電極的新型薄膜晶體管。
如
圖1所示，現(xiàn)有的薄膜晶體管包括一個形成于基底(未示出)上的多晶體硅(以下稱為“多晶硅”)的柵電極1，一形成于柵電極和基底上的柵絕緣層2，和一形成于柵絕緣層2上的多晶硅層3。如圖1所示，多晶硅層3分為形成于柵電極1兩側(cè)的源電極和漏電極3A和3B，和位于源電極和漏電極3A和3B之間的溝道區(qū)3C。從圖1中可以特別看到，由于源電極和漏電極3A和3B，以及溝道區(qū)3C是由僅有的一個多晶硅層構(gòu)成的，因此每個電極的厚度與溝道區(qū)相同。
在具有上述結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管(以下稱為“TFT”)中，溝道區(qū)3C必須盡可能的薄，以便減小TFT的截止電流。但是由于源和漏電極3A和3B包括在溝道區(qū)3C所在的同一多晶硅層中，因此只有減薄源和漏電極才能使溝道區(qū)變薄。這樣就會發(fā)生一個問題，由于每個源電極和漏電極中的電阻增加而使TFT的導(dǎo)通電流變小。
除此之外，后續(xù)工序中在源電極和漏電極上制造金屬接觸時，又會出現(xiàn)另一個問題，即由于源電極和漏電極是由很薄的多晶硅層構(gòu)成的，而使金屬層不能直接與源電極和漏電極相接觸。
在TFT作為SRAM(靜態(tài)隨機存取存儲器)的一個元件的情況下，必須進(jìn)行一個附加的制造漏極接觸的工序。因此當(dāng)進(jìn)行這樣的制造漏極接觸的附加工序時，又會出現(xiàn)另外一個問題，即使柵氧化物層遭到不可避免的損害。
有鑒于此，本發(fā)明的一個目的是提供一種薄膜晶體管，其中由多晶硅構(gòu)成的溝道區(qū)和源/漏極區(qū)是相互層疊在一起的，而且源/漏極區(qū)比溝道區(qū)制造得厚一些，以改善其響應(yīng)特性。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種制造薄膜晶體管的方法，在該薄膜晶體管中由多晶硅構(gòu)成的溝道區(qū)和源/漏極區(qū)是相互層疊在一起的，而且源/漏極區(qū)比溝道區(qū)制造得厚一些，以改善其響應(yīng)特性。
根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管包括一個形成于基底上刻成圖形的柵電極；一圍繞所述柵電極周圍的溝道層，在它們之間有一柵絕緣層；一形成于所述溝道層上的中間絕緣層；和形成于所述溝道層兩個側(cè)壁上以及所述中間絕緣層兩側(cè)部分的源電極和漏電極，它們之間是相互隔離的。
在該晶體管中，每個所述的源電極和漏電極制造得相對比所述溝道層厚。
根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法包括以下步驟在一個基底上沉積第一導(dǎo)電層并用柵極形成掩模刻制所述第一導(dǎo)電層形成柵電極；在所述柵電極和所述基底上相繼形成柵絕緣層，作為溝道的第二導(dǎo)電層和中間絕緣層；用溝道形成掩模選擇地腐蝕所述相繼形成的各層，直到露出所述基底的表面；在所述中間絕緣層和所述基底的所述裸露表面上，以及所述第二導(dǎo)電層的兩側(cè)壁上形成第三導(dǎo)電層，用源/漏極形成掩模選擇地腐蝕所述第三導(dǎo)電層，形成源電極和漏電極。
按照該方法，形成的每個所述源電極和漏電極相對比所述的溝道層要厚一些。
在該方法中，每個所述的第一，第二和第三導(dǎo)電層是由多晶硅構(gòu)成的。
在本方法中，所述中間絕緣層是由氧化物或氮化物構(gòu)成的。
根據(jù)本發(fā)明的另一薄膜晶化管包括一個形成于一基底上的第一導(dǎo)電層，所述第一導(dǎo)電層是用來構(gòu)成相互隔開的源電極和漏電極的；一形成于所述源電極和漏電極之間的和形成于所述源電極和漏電極上部并有一絕緣層位于其間的第二導(dǎo)電層，所述第二導(dǎo)電層是用來形成溝道層的；一形成于所述第二導(dǎo)電層上的柵絕緣層，和一形成于所述柵絕緣層上的第三導(dǎo)電層，所述第三導(dǎo)電層是用來形成柵電極的。
在該晶體管中，形成的所述第一導(dǎo)電層相對比所述第二導(dǎo)電層厚。
根據(jù)本發(fā)明的另一薄膜晶體管的制造方法包括以下步驟在一基底上相繼沉積一第一導(dǎo)電層和一中間絕緣層；用一腐蝕掩模選擇地腐蝕所述中間絕緣層如所述第一導(dǎo)電層，直到露出所述基底的一表面；形成源電極和漏電極；在所述腐蝕步驟后保留下的所述源電極和漏電極之間和所述中間絕緣層之上相繼形成一第二導(dǎo)電層，一柵極絕緣層和一第三導(dǎo)電層，所述第二導(dǎo)電層是用來形成溝道的，所述第三導(dǎo)電層是用來形成柵電極的；用一柵極形成掩模相繼腐蝕所述第三導(dǎo)電層、所述柵極絕緣層、所述第二導(dǎo)電層和所述中間絕緣層。
按照該方法，形成的所述第一導(dǎo)電層相對比第二導(dǎo)電層厚。
在該方法中，每個所述第一、第二和第三導(dǎo)電層是由多晶硅構(gòu)成的。
在該方法中，所述中間絕緣層是由氧化物或氮化物構(gòu)成的。
根據(jù)本發(fā)明，由于形成的每個源電極和漏電極可以相對比溝道厚，因此可以顯著降低電極的電阻。
通過結(jié)合實施例參考以下附圖對本發(fā)明的目的、特征及優(yōu)點進(jìn)行的詳細(xì)說明，可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明，并更清楚地了解本發(fā)明的目的。
附圖簡要說明圖1是現(xiàn)有薄膜晶體管結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的一個薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖3是一個靜態(tài)隨機存取存儲器的結(jié)構(gòu)的剖面圖，其中包括了圖2中的薄膜晶體管；圖4A至4D是通過一系列的剖面圖說明制造根據(jù)本發(fā)明圖2所示的薄膜晶體管的新方法的加工步驟的流程圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的一個薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖6A至6D是通過一系列的剖面圖說明制造根據(jù)本發(fā)明圖5所示的薄膜晶體管的新方法的加工步驟的流程圖。
參考圖2，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的新的TFT結(jié)構(gòu)具有一個基底(未示出)，一個在基底上刻成圖形的柵極層21，一個形成于柵極層21上的溝道層24，其間有一柵極絕緣層，一個形成于溝道層24上的中間絕緣層25，一個形成于溝道層24兩側(cè)壁上和中間絕緣層25的兩側(cè)部分的，并相互隔離的源極和漏極層26A和26B。每個柵極溝道和源/漏極層都是由具有導(dǎo)電性的多晶硅構(gòu)成的。重要的是，溝道層和源/漏極層是相互層疊在一起的，而且它們在鄰接溝道層兩側(cè)的部分是由中間絕緣層相互隔絕的。在溝道層的兩個邊緣部分是相互電連接的。
在該TFT中，如圖2所示，溝道層24和源/漏極層是分別形成的，因此可以使源/漏極層制造得比溝道層24厚一些。
圖3是顯示一個靜態(tài)隨機存取存儲器的剖面圖，其中包括圖2中的TFT。用相同的參考標(biāo)號指示那些與圖2中相同的部件，因此不再對它們進(jìn)行說明。
在圖3的靜態(tài)隨機存取存儲器中，例如，如果在柵極21上施加一個電壓，TFT導(dǎo)通。接著電流從源電極26A通過溝道24流到漏電極26B。施加于漏電極26B的電流通過一個連接多晶硅層27也施加于一個鄰接的TFT的柵電極上。連接多晶硅層27是在刻制柵極層21過程中形成的，并構(gòu)成了兩個鄰接TFT間的電連接。特別是由于該連接多晶硅層27是與漏電極26B直接接觸的，因此不需額外的加工來制造漏極接觸。
以下通過參考圖4A至4D對本發(fā)明的TFT的制造方法進(jìn)行說明。
參考圖4A，在一個例如玻璃片之類的絕緣材料的基底(未示出)的主表面上沉積一個多晶硅層。把雜質(zhì)離子注入到多晶硅層中，使多晶硅層具有某一導(dǎo)電性。在多晶硅層注入雜質(zhì)離子后，用一個柵極形成掩模刻制多晶硅層，形成一個柵電極41。在本實施例中，可以使用一個刻成預(yù)定圖形的光致抗蝕劑層作為柵極形成掩模。作為選擇，是在一個多晶硅沉積設(shè)備中提供雜質(zhì)離子的條件下，柵電極41可以僅由在基底上沉積多晶硅層的一道工序完成。
接著在柵電極41和基底上相繼形成一個柵氧化層42，一個多晶硅溝道層44和一個中間絕緣層45，如圖4B中所示，然后在中間絕緣層45上沉積一層刻成預(yù)定圖形的光致抗蝕劑層47，用作進(jìn)行在本領(lǐng)域中公知的輕摻雜偏移所需的掩模。通過輕摻雜偏移，用刻成預(yù)定圖形的光致抗蝕劑層47作為離子注入掩模將雜質(zhì)離子48注入到溝道層44中。在隨后的工序中在溝道層44和源/漏電極層之間生成一個中間絕緣層45?？梢灾饕褂醚趸锘虻镒鳛橹虚g絕緣層45的絕緣材料。
如圖4C所示，在除去光致抗蝕劑層47之后，再一次在中間絕緣層45上沉積一層刻成預(yù)定圖形的光致抗蝕劑層49，并進(jìn)行腐蝕加工直到露出基底的主表面。使用刻成預(yù)定圖形的光致抗蝕劑層49作為腐蝕掩模，結(jié)果使中間絕緣層45，溝道層44和柵絕緣層42被相繼除去，這樣溝道層44的兩側(cè)部分就被露出來，使其能夠與源電極和漏電極進(jìn)行電連接。
接下來在除去光致抗蝕劑層49后，在中間絕緣層45和基底露出的表面上沉積一層比溝道層44厚的多晶硅層，并在該厚的多晶硅層上沉積一層光致抗蝕劑層(未示出)，隨后進(jìn)行刻圖工藝以形成具有預(yù)定圖形的光致抗蝕劑層。用刻成預(yù)定圖形的光致抗蝕劑層作為源/漏極形成掩模，對厚的多晶硅層實行選擇腐蝕加工。于是如圖4D所示形成了源電極和漏電極46A和46B。
在形成源電極和漏電極46A和46B的工藝中，在一個多晶硅沉積設(shè)備中供給雜質(zhì)離子的條件下，它們可以僅由在中間絕緣層45和基底的裸露表面上沉積多晶硅層的一道工序中完成。作為選擇，它們可以通過在進(jìn)行選擇腐蝕加工之前沉積多晶硅層和向多晶硅層注入雜質(zhì)離子的工序制造。
圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的第二個實施例的新TFT的結(jié)構(gòu)。TFT有一個絕緣材料制成的基底51，一個形成于基底51上、用于制造源電極和漏電極52A和52B的刻成預(yù)定圖形的多晶硅層，一個溝道層54形成于源電極和漏電極之間以及兩個電極的上部，有絕緣層53夾在其間，一個形成于溝道層54上的柵氧化層55，和一個形成于柵氧化層55上的多晶硅的柵電極56。
如圖5所示，與根據(jù)第一實施例的TFT結(jié)構(gòu)相同，溝道層54和源/漏電極是相互層疊在一起的，并在源/漏電極的頂部被絕緣層53相互隔離。它們也是由注入雜質(zhì)離子的多晶硅構(gòu)成的，它們的側(cè)壁與溝道層電連接。
此外，如圖5所示，由于溝道層54和源/漏電極是分別制造的，因此使得源/漏電極可以制造得比溝道層54厚一些。在本實施例中，在溝道層54上相繼形成柵氧化層55和柵電極56。
以下參考圖6A至6D說明根據(jù)第二實施例制造TFT的方法。
參考圖6A，在如玻璃片一類的絕緣材料的基底61上相繼形成一多晶硅層62和一中間絕緣層63。利用已知的離子注入技術(shù)給多晶硅層62注入雜質(zhì)離子，用來形成源/漏電極。使用一種氧化物層或氮化物層作為中間絕緣層63。
接著在中間絕緣層63上沉積一刻成預(yù)定圖形的光致抗蝕劑層(未示出)，并進(jìn)行腐蝕加工。然后利用該刻成預(yù)定圖形的光致抗蝕劑層作為腐蝕掩模相繼除去中間絕緣層63和多晶硅層62，直到露出基底61的表面，如圖6B所示。通過有選擇地除去多晶硅層62，未被除去的部分分別確定了源電極62A和漏電極62B。
如圖6C所示，除去刻成預(yù)定圖形的光致抗蝕劑層(采示出)后，在源電極和漏電極62A和62B之間以及保留下來的中間絕緣層63上沉積一多晶硅層64，并接著利用離子注入法注入雜質(zhì)離子。該多晶硅層用于形成溝道層64。
接下來在溝道層64上相繼形成一柵氧化層65和一多晶硅層。在柵氧化層65上形成的多晶硅層中利用離子注入法注入雜質(zhì)離子，用于形成柵電極66。
最后，如圖6D所示，在帶有雜質(zhì)離子的多晶硅層66上沉積一個刻成預(yù)定圖形的光致抗蝕劑層(未示出)。用這個刻成預(yù)定圖形的光致抗蝕劑層作為柵極形成掩模，有選擇地除去帶有雜質(zhì)離子的多晶硅層66、這樣就形成了柵電極66。如圖6D所示，還利用柵極形成掩模使柵氧化層65，溝道層64和中間絕緣層被相繼除去。
如上所述的本發(fā)明，由于用于源/漏電極的多晶硅層可以制備得比溝道層厚，因此源/漏電極的電阻顯著降低。這樣本發(fā)明的TFT的導(dǎo)通電流可以得到明顯的改善。
此外，例如假定把本發(fā)明的TFT應(yīng)用于一個隨機存取存儲器單元，可以在制造隨機存取存儲器的加工中省去一道形成漏極接觸的工序。因此可以防止由于制造漏極接觸工藝而造成的對柵氧化層的損害，TFT的特性也能得到改善。
應(yīng)當(dāng)理解對于那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說可以很容易地進(jìn)行各種其它的改進(jìn)而不脫離本發(fā)明的范圍和構(gòu)思。因此本發(fā)明并不局限于上述的說明，而是包括本發(fā)明權(quán)利要求
中的全部特征并包括那些本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為是等同物的全部特征。
權(quán)利要求
1.一種形成于一個基底上的薄膜晶體管，所述晶體管包括一個形成于所述基底上的刻成預(yù)定圖形的柵電極；其特征在于一個在所述柵電極周圍形成的溝道層，它們之間有一柵絕緣層；一個形成于所述溝道層上的中間絕緣層；和在所述溝道層的兩側(cè)壁上和所述中間絕緣層的兩側(cè)部分形成的，并且相互隔離的源電極和漏電極。
2.如權(quán)利要求
1所述的晶體管，其特征在于，所述的每個源電極和漏電極制造得比所述溝道層厚。
3.一種形成于一個基底上的薄膜晶體管，其特征在于一形成于所述基底上的第一導(dǎo)電層，所述第一導(dǎo)電層是用來形成相互隔離的源電極和漏電極的；一形成于所述源電極和漏電極之間；以及形成于所述源電極和漏電極上部并有一絕緣層間隔其間的第二導(dǎo)電層；一形成于所述第二導(dǎo)電層上的柵絕緣層；和一形成于所述柵絕緣層上的第三導(dǎo)電層，所述第三導(dǎo)電層是用于形成柵電極的。
4.如權(quán)利要求
3所述的晶體管，其特征在于，形成的所述第一導(dǎo)電層比所述第二導(dǎo)電層厚。
專利摘要
一種形成于一個基底上的薄膜晶體管，包括一形成于所述基底上的刻成預(yù)定圖形的柵電極；一在所述柵電極圍繞形成的溝道層，有一柵絕緣層間隔其間；一個形成于所述溝道層上的中間絕緣層；和形成于所述溝道層兩側(cè)壁及所述中間絕緣層兩側(cè)部分上的、相互隔離的源電極和漏電極；每個溝道層和源/漏電極層是由帶有摻雜離子的多晶硅構(gòu)成的，在薄膜晶體管中，由于每個源電極和漏電極制造得比溝道層厚，因此它們的電阻顯著降低。
文檔編號H01L29/417GKCN1041472SQ95109168
公開日1998年12月30日 申請日期1995年7月13日
發(fā)明者權(quán)性佑 申請人:現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)株式會社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan