專利名稱：薄膜晶體管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜和薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法，特別涉及薄膜晶體管的制造方法。
圖1A至1C是用于說明薄膜晶體管制造工藝的薄膜半導(dǎo)體器件的薄膜晶體管的剖面圖。例如，如圖1A所示，在玻璃襯底1上淀積Mo、Ta等金屬，制成柵電極2，并用陽極氧化法形成氧化膜3，使其覆蓋柵電極2。在整個襯底1上形成SiN絕緣底膜層4，阻擋來自該襯底的雜質(zhì)，其厚度約為50nm。用形成第1SiO2層的工藝在整個絕緣膜上形成柵絕緣膜5。在整個柵絕緣膜5表面上形成由本征或低雜質(zhì)濃度非晶硅構(gòu)成的第1半導(dǎo)體層6，該第1半導(dǎo)體層6最后要形成薄膜晶體管的溝道形成層。用激光輻照第1半導(dǎo)體層6進(jìn)行第1熱處理(退火)。用準(zhǔn)分子激光輻照使其結(jié)晶，由此，使第1半導(dǎo)體層6結(jié)晶。結(jié)果，第1半導(dǎo)體層6變成多晶半導(dǎo)體層。然后，用第2SiO2層形成工藝在整個第1半導(dǎo)體層6上形成SiO2絕緣層7，它在后續(xù)工藝中是腐蝕工藝停止層。
如圖1B所示，對SiO2絕緣層7用氟腐蝕液進(jìn)行光刻濕腐蝕刻圖。在最后要構(gòu)成溝通形成部分的第1半導(dǎo)體層6上的SiO2絕緣層7留下，而其它部分上的SiO2絕緣層7用腐蝕除去。然后，整個淀積用n型或p型雜質(zhì)重?fù)诫s的非晶硅半導(dǎo)體層形成的第2半導(dǎo)體層8。用準(zhǔn)分子激光輻照第2半導(dǎo)體層8進(jìn)行第2熱處理，例如，由此使第2半導(dǎo)體層8結(jié)晶化，制成該半導(dǎo)體層多晶。來自第2半導(dǎo)體層8的雜質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)位于用作掩模的絕緣層7下的第1半導(dǎo)體層6中，并激活該雜質(zhì)。
如圖1C所示，用光刻腐蝕法對第2半導(dǎo)體層8和位于下面的第1半導(dǎo)體層6刻圖，用腐蝕法除去兩層半導(dǎo)體層中上面的一層即第2半導(dǎo)體層8，只留下要形成源區(qū)和漏區(qū)部分，腐蝕除去兩層半導(dǎo)體層中下面一層即第1半導(dǎo)體層6，只留下位于源區(qū)和漏區(qū)形成部分上面的和源區(qū)與漏區(qū)之間形成其溝通的部分上面的第1半導(dǎo)體層6。
用光刻法對第2和第1半導(dǎo)體層8，6刻圖。具體地說，在絕緣層7上腐蝕以分開上面的第2半導(dǎo)體層8的源區(qū)和漏區(qū)，絕緣層7用作腐蝕停止層。即，用作第1半導(dǎo)體層6的腐蝕掩模。因而，如圖1C所示，腐蝕下面的第1半導(dǎo)體層6時，不會在絕緣層7下面進(jìn)行腐蝕。結(jié)果，只隔開了上面的第2半導(dǎo)體層8的源區(qū)和漏區(qū)。由于在第2半導(dǎo)體層8下面，除該分開部分，即，相對的源區(qū)和漏區(qū)部分淀積有絕緣膜7之外，外圍部分沒淀積絕緣膜7。因此，同時對上面的第2半導(dǎo)體層8和下面的第1半導(dǎo)體層6腐蝕刻圖。
這種情況下，為防止下面的第1半導(dǎo)體層6影響分開腐蝕上面的第2半導(dǎo)體層8的漏區(qū)和源區(qū)，必須在絕緣層7上可靠地進(jìn)行源區(qū)和漏區(qū)的分開腐蝕。因而，上述分開腐蝕的邊緣部分，應(yīng)位于從絕緣層7的邊緣部分向里移進(jìn)預(yù)定的寬度Ws處。考慮到位置誤差，即，考慮到腐蝕圖形的光刻引起的位移，即曝光掩模與光刻膠的相對位置誤差。
然后，至少對第1半導(dǎo)體層6的溝道形成部分用氫等離子輻照進(jìn)行氫化處理，以改善其特性。為了修復(fù)氫化處理中由等離子產(chǎn)生的離子注入而造成的半導(dǎo)體層表面的損傷，因而，用激光輻照進(jìn)行熱處理。熱處理中，整個淀積SiN膜(未畫出)，防止引入半導(dǎo)體層中的氫再擴(kuò)散，及由于SiN膜中含的氫引入半導(dǎo)體層中而增大了氫化作用。
如上所述，由腐蝕后留下的第1半導(dǎo)體層6和其雜質(zhì)向第1半導(dǎo)體層擴(kuò)散的第2半導(dǎo)體層8形成源區(qū)和漏區(qū)9s、9d。
在源區(qū)和漏區(qū)9s、9d上分別淀積源電極10s和漏電極10d，并形成歐姆接觸。這種情況下，如上所述，若整個形成SiN，形成電極接觸窗口通過該窗口淀積源電極10s和漏電極10d，并通過電極接觸窗口使電極分別與源區(qū)9s和漏區(qū)9d接觸，因此形成薄膜晶體管。
用上述的薄膜半導(dǎo)體器件的薄膜晶體管的制造方法存在各種問題。具體地說，按上述方法，由于在第1半導(dǎo)體層6的溝道形成區(qū)上淀積絕緣層7，通過絕緣層7將氫引入半導(dǎo)體層6。而且，由于形成源區(qū)和漏區(qū)的半導(dǎo)體層8形成在向內(nèi)延伸預(yù)定寬度Ws的絕緣層7上，當(dāng)氫引入位于延伸到絕緣層7預(yù)定寬度Ws的半導(dǎo)體層8的部分下面的半導(dǎo)體層6的部分中時。如圖1C箭頭所示，氫沿著絕緣層7的表面方向引入。而且要用長的時間周期進(jìn)行氫化處理，這降低了工作效率。
上述方法需要形成作為柵絕緣膜5和絕緣膜7的SiO2膜的兩種工藝，要求用光刻腐蝕構(gòu)圖法將絕緣層7構(gòu)成預(yù)定圖形，還要求用激光輻照對第1和第2半導(dǎo)體層6，8進(jìn)行第1和第2熱處理。這些要求使制造工藝復(fù)雜化。
而且，為形成絕緣層7而腐蝕SiO2層時，通常用含氟腐蝕劑。該腐蝕方法中，若用玻璃襯底作襯底1；該含氟腐蝕劑也會腐蝕襯底1，腐蝕掉的厚度相當(dāng)于絕緣層7的厚度。具體地說，例如，若絕緣層7的厚度是2000A，襯底1必然被腐蝕去2000A厚。這會使襯底中所含的諸如Na、K等雜質(zhì)，損害和影響晶體管的特性。襯底腐蝕使腐蝕劑受到污染，降低了腐劑的壽命。
由于柵電極2與絕緣層7、即柵電極2與半導(dǎo)體層6的溝道形成部分不能精確對準(zhǔn)，與源區(qū)和漏區(qū)相對的柵電極2的面積增大超過所需，因而，使柵與源和漏之間的寄生容量增大。結(jié)果，由于寄生容量增大而使開關(guān)速度和頻率特性降低。而且，導(dǎo)致最終獲得的薄膜晶體管特性不均勻，增大了次品制造比。
而且，用上述方法，難以制造有漂移結(jié)構(gòu)的晶體管，在這種結(jié)構(gòu)中，柵電極活動地離開源區(qū)和漏區(qū)。
本發(fā)明的目的是，提供制造薄膜和薄膜半導(dǎo)體器件的方法，它克服了上述缺陷。
而且，如果需要，按本發(fā)明能制造有漂移結(jié)構(gòu)的晶體管。
按本發(fā)明，薄膜的形成方法包括，在襯底表面上選擇形成光刻膠的第1步，在襯底表面和光刻膠圖形上形成薄膜的第2步，和除去光刻膠圖形以選擇地除去淀積在光刻膠圖形上的薄膜，即進(jìn)行剝離的第3步，由此進(jìn)行有所需圖形的薄膜制造工藝。
按本發(fā)明，制造薄膜半導(dǎo)體器件的方法包括在襯底上形成柵電極的步驟，在柵電極上形成柵絕緣膜的步驟。形成相當(dāng)于柵電極的光刻膠圖形的步驟，全部淀積含雜質(zhì)的材料層的步驟，去除光刻膠圖形然后選擇去除其上淀積的含雜質(zhì)材料層的步驟，即進(jìn)行剝離工藝，形成源區(qū)和漏區(qū)。由此，獲得薄膜半導(dǎo)體器件。
使用按本發(fā)明的上述方法時，能用簡單方法在圖形中可靠地形成薄膜，就制造薄膜半導(dǎo)體器件的薄膜晶體管而言，能批量生產(chǎn)有優(yōu)異性能和高可靠性的晶體管。
圖1A至1C是薄膜半導(dǎo)體器件的剖面圖，用于說明其制造工藝；圖2A至2D是薄膜半導(dǎo)體器件的剖面圖，用于說明按本發(fā)明第1實施例的制造方法；圖3A和3B是薄膜半導(dǎo)體器件的剖面圖，用于說明按本發(fā)明第1實施例的制造方法；圖4是用按本發(fā)明方法獲得的薄膜晶體管的特性曲線圖；圖5A至5D是薄膜半導(dǎo)體器件的剖面圖，用于說明按本發(fā)明第2實施例的制造方法；圖6A至6D是薄膜半導(dǎo)體器件的剖面圖，用于說明按本發(fā)明第3實施例的制造方法；圖7A和7B是薄膜半導(dǎo)體器件的剖面圖，用于說明按本發(fā)明第3實施例的制造方法；圖8A至8D是薄膜半導(dǎo)體器件的剖面圖，用于說明按本發(fā)明第4實施例的制造方法；圖9A至9D是薄膜半導(dǎo)體器件的剖面圖，用于說明按本發(fā)明第5實施例的制造方法；圖10A和10B是薄膜半導(dǎo)體器件的剖面圖，用于說明按本發(fā)明第5實施例的制造方法；以下將說明本發(fā)明實施例。
按本發(fā)明的薄膜制造方法，主要包括在襯底表面上選擇形成光刻膠圖形的第1步，在襯底表面和光刻膠圖形表面上形成薄膜的第2步，除去光刻膠圖形以選擇除去淀積在光刻膠圖形上的薄膜的第3步，即進(jìn)行剝離，由此形成有所要求圖形的薄膜。
以下將主要說明按本發(fā)明的制造漂移型薄膜晶體管的方法實施例。
圖2A至2D和3A和3B是第1實施例的工藝圖。
這種情況下，首先制造襯底21。用透明襯底，如玻璃襯度，石英襯底，塑料襯底等制成襯底21，該襯底有使以下將要說明的光刻膠曝光所用光的透光性。
如圖2A所示，在襯底21上淀積柵電極22。形成柵電極22時，用濺射、蒸發(fā)等方法全部形成諸如Al，Mo，Ti之類的金屬層，并用光刻腐蝕法構(gòu)圖，使其構(gòu)成預(yù)定圖形。盡管未示出，若需要，使柵電極22的表面進(jìn)行陽極氧化。
全部形成防止從襯底21來的雜質(zhì)的SiN絕緣底膜層23，其厚度為50nm。在底膜層23上淀積SiO2柵絕緣膜24。在用作襯底表面的柵絕緣膜24的整個表面上涂覆用有機(jī)材料，例如MicropositS1808(Shipley有限公司制造的產(chǎn)品商品名)構(gòu)成的正光刻膠膜25，該膜被曝光顯影的部分被除去。
如圖2A中用箭頭所指示的，用柵電極22作曝光掩膜，從襯底21的背面對光刻膠25曝光，然后顯影。
如圖2B所示，該工藝形成有與柵電極22的圖形對準(zhǔn)的光刻膠圖形35，即形成要剝離的圖形，這在以下會說明，然后，在140℃熱處理，使光刻膠圖形35軟化或熔化。結(jié)果，如圖2C所示，光刻膠圖形35流延伸在柵絕緣膜24上。并從柵電極22的邊緣延伸過預(yù)定寬度W0。用控制光刻膠圖形35的厚度，曝光時間，熱處理溫度等來選擇寬度W0。例如可規(guī)定寬度W0為大于1μm。
然后，按要求圖形來形成薄膜，例如，在該實施例中，全部形成用n型雜質(zhì)或p型雜質(zhì)重?fù)诫s的含雜質(zhì)的非晶硅半導(dǎo)體層41，其厚度為30nm。這種情況下，可用在90℃等離子增強(qiáng)的化學(xué)汽相淀積(PECVD)，例如，在低于光刻膠圖形35的耐熱溫度(通常是150℃以下)形成含雜質(zhì)層41。
因此，如圖2D所示，除去光刻膠圖形35。同時，選擇除去光刻膠圖形35上淀積的含雜質(zhì)層41，即剝離41。例如用濕法，例如在丙酮中給半導(dǎo)體器件加超聲波振動來除去光刻膠圖形。
如圖2D所示，該濕法工藝可以使柵電極22處的含雜質(zhì)層41分離和留下，每個柵電極22有一偏移寬度W1，它相當(dāng)于上述的偏移寬度W0并滿足W1＞W(wǎng)0，它從柵電極22的每個溝道寬度方向末端向外位移W1。
因此，如圖3A所示，用PECVD法全部形成本征或低濃度非晶硅半導(dǎo)體層42，該低濃度半導(dǎo)體層與含雜質(zhì)層41相比，所含雜質(zhì)濃度很低。
然后，用準(zhǔn)分子激光射線的相同熱處理工藝同時熱處理用非晶半導(dǎo)體層構(gòu)成的含雜質(zhì)層41和本征或低濃度半導(dǎo)體層42。例如，由此使含雜質(zhì)層41和本征或低濃度半導(dǎo)體層42結(jié)晶成多晶半導(dǎo)體層。此時，進(jìn)行熱處理，使含雜質(zhì)層41中雜質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)在含雜質(zhì)層41上形成的與之相接觸的本征或低雜質(zhì)濃度半導(dǎo)體層42中，并使雜質(zhì)活化。因此，如圖3B所示，形成源區(qū)26s和漏區(qū)26d。
這種情況下，用激光輻照加熱，使硅半導(dǎo)體層熔化，使雜質(zhì)擴(kuò)散，隨后將雜質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)要形成偏移部分的部分。但由于激光輻照后Si的熔化時間約100ns，在熔融Si中P(磷)的擴(kuò)散系數(shù)已知是5.1×10-4(cm2·sec-1)一次激光輻照的擴(kuò)散長度約為30nm，按擴(kuò)散長度等式L=(DT)]]>，式中T是熔化時間。因此，能保持足夠的漂移量。
然后，對露出的半導(dǎo)體層42進(jìn)行氫化處理，例如，用氫等離子輻照引入氫。然后對半導(dǎo)體層42加熱處理，以修復(fù)因等離子輻照損壞的半導(dǎo)體層42的晶體。盡管未畫出，在該處理中在半導(dǎo)體層42的表面上淀積SiN時，如上所述，氫能防止再次擴(kuò)散，并可靠地改善從SiN引入的氫，使半導(dǎo)體層42的特性穩(wěn)定。
如上所述，如圖3B所示，能獲得要求的薄膜晶體管，其中，通過柵絕緣層24在柵電極22上形成本征或低雜質(zhì)濃度半導(dǎo)體層42構(gòu)成的溝道形成部分，并在其兩邊形成源區(qū)26s和漏區(qū)26d。若在源區(qū)26s和漏區(qū)26d上形成SiN之類的覆蓋層。然后，通過覆蓋層形成電極接觸窗口，并通過它在源區(qū)26s和漏區(qū)26d上形成各自的源電極27s和漏電極27d，并使其歐姆接觸。用全部蒸發(fā)金屬并接著用光刻腐蝕構(gòu)圖同時形成這些電極27s和27d。因此形成要求的薄膜晶體管。
圖4是用本發(fā)明方法獲得的薄膜晶體管的漏電流-柵電壓特性曲線圖。通過研究該曲線圖來揭示用本發(fā)明方法獲得的晶體管(場效應(yīng)晶體管)的優(yōu)異特性。本實施例中，按氫化處理而進(jìn)行的退火不用SiN覆蓋源區(qū)26s和漏區(qū)26d，對用SiN覆蓋的源區(qū)26s和漏區(qū)26d退火后，具有優(yōu)異特性，曲線顯示出急劇上升。
上述實施例中，最初形成用摻雜半導(dǎo)體層構(gòu)成的含雜質(zhì)層41，對其構(gòu)圖，即剝離光刻膠圖形35分別形成源和漏，然后，形成本征或低雜質(zhì)濃度半導(dǎo)體層42。反之，也可在形成本征或低雜質(zhì)濃度半導(dǎo)體層42后，隨著形成光刻膠圖形35和第1含雜質(zhì)41，進(jìn)行剝離使源區(qū)和漏區(qū)分開。
以下將說明第2實施例。
圖5A至5D展示出本實施例的工藝。
如圖5A所示，該例中也首先制備襯底21。用透明襯底，如玻璃襯底，石英襯底，塑料襯底等構(gòu)成襯底21，它有透光性，與第1實施例相同，通過它對光刻膠曝光，這在以后會用到。
用與第1實施例相同的方法在襯底21上形成柵電極22。若需要，用陽極氧化法在柵電極22的表面上形成絕緣層。整個地形成例如厚約50nm的SiN絕緣底膜層23，用于覆蓋柵電極22，阻擋來自襯底21的雜質(zhì)等。底層23上淀積SiO2柵絕緣膜24。第2實施例中，在整個柵絕緣膜24的表面上形成與第1實施例所述的相同的本征或低雜質(zhì)濃度非晶硅半導(dǎo)體層42，與第1實施例相同，在整個半導(dǎo)體層42的表面上覆蓋正光刻膠25。
如圖5A中箭頭所示，用柵電極22作曝光掩模，從襯底21的背面對光刻膠25曝光，然后顯影。
因此，如圖5B所示，該工藝使光刻膠圖形35與對應(yīng)柵電極22的圖形對準(zhǔn)并在柵電極22上形成。
如圖5C所示，加熱光刻膠圖形35，使其從柵電極22的邊緣部分起流延預(yù)定寬度W0。用控制光刻膠圖形35的厚度，曝光時間，加熱溫度等來選擇寬度W0，寬度W0例如可規(guī)定為1μm以上。因此，形成要除去的掩模，這在下面會說到。
本實施例中，然后整個地形成用n型雜質(zhì)或p型雜質(zhì)重?fù)诫s的非晶硅半導(dǎo)體層構(gòu)成的含雜質(zhì)層41。即，在光刻膠圖形35的表面和其上沒形成光刻膠圖形35因而露在外面的半導(dǎo)體層42的表面上形成雜質(zhì)層41，例如，其厚度為30nm。這種情況下，用PECVD法在90℃ ，例如在低于光刻膠圖形35的耐熱溫度(通常為150℃以下)形成含雜質(zhì)半導(dǎo)體41。
如圖5D所示，用在丙酮中對半導(dǎo)體加超聲波振動的濕法除去光刻膠圖形35，例如，與第1實施例相同，由此，在要選擇除去即剝離的光刻膠圖形35上淀積含雜質(zhì)層41。
這種排列使一對含雜質(zhì)層41分開，并位于柵電極22的兩端，每個柵電極22只從柵電極22的每個溝道寬度方向末端偏移寬度W1，W1相當(dāng)于上述的偏移寬度W。
然后，對含雜質(zhì)層41和本征或低濃度非晶硅半導(dǎo)體層42用準(zhǔn)分子激光束輻照以相同的熱處理工藝同時進(jìn)行熱處理使其結(jié)晶，例如，由此使含雜質(zhì)層41和半導(dǎo)體層42結(jié)晶化，成為多晶半導(dǎo)體層。此時，含雜質(zhì)層41中的雜質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)含雜質(zhì)層41下面的半導(dǎo)體層42中，并激活雜質(zhì)。如圖5D所示，形成源區(qū)26s和漏區(qū)26d。
然后，用氫等離子輻照暴露在外面的半導(dǎo)體層42，對其進(jìn)行氫化處理。然后，對半導(dǎo)體層42加熱處理，以恢復(fù)因等離子輻照損壞的半導(dǎo)體層的晶體。盡管未畫出，當(dāng)本處理中，如上述的在半導(dǎo)體層42的表面上淀積SiN時，可防止氫再次擴(kuò)散，并更可靠地引入氫。
如上所述，可獲得要求的薄膜晶體管，其中，在通過柵絕緣層24在柵電極22上形成的第2本征或低濃度半導(dǎo)體層42中形成溝道形成部分，并在其兩邊形成源區(qū)26s和漏區(qū)26d。若在源區(qū)26s和漏區(qū)26d上形成SiN之類的覆蓋層，然后，通過覆蓋層形成電極接觸窗口，通過它在源區(qū)26s和漏區(qū)26d上淀積各源電極27s和漏電極27d，使其歐姆接觸?？赏ㄟ^整個蒸發(fā)金屬，隨后用光刻腐蝕構(gòu)圖，同時形成這些電極27s和27d。由此排列要求的薄膜晶體管。
在第1和第2實施例中，形成光刻膠圖形35，在其上形成薄膜，除去光刻膠圖形35，用濕法去除光刻膠圖形35上形成的薄膜。但是，這種濕法不可避免的問題是，要處理處理溶液，而且，由于處理溶液的疲勞使得可控性不能令人滿意，隨后的水洗工藝比較復(fù)雜，而且，當(dāng)用塑料襯底等作襯底21時，會使襯底21受到損壞。
用于式工藝除去光刻膠圖形35時，可避免這種復(fù)雜的加工和缺陷。干式工藝中，用能量束例如準(zhǔn)分子激光束輻照除去光刻膠圖形35。
下面將接著說明用干式工藝去掉光刻膠的實施例。
本實施例中，用干式工藝進(jìn)行第1實施例中除去光刻膠圖形35的工作。
本實施例中，參考圖2A，2B說明該工藝。具體地說，如圖6A所示，首先制備諸如玻璃襯底，石英襯底，塑料襯底等透明襯底構(gòu)成的襯底21，它有透光性，通過它對光刻膠曝光，這在以后會說明。該襯底21上淀積由Al、Mo、Ti這類的金屬層構(gòu)成的柵電極22。盡管未畫出，若需要，陽極氧化柵電極22的表面。
在襯底21上整個形成SiN絕緣底層23，以阻擋來自襯底21的雜質(zhì)，其厚度例如是約50nm。在底層23上淀積SiO2柵絕緣膜24。在用作底表面的柵絕緣膜24的整個表面上用與第1實施例相同的方法涂覆正光刻膠25。
然后，如圖6A中箭頭所示，用柵電極22作曝光掩膜，從襯底21的背面對光刻膠25曝光，然后顯影。
因此，如圖6B所示，與柵電極22對準(zhǔn)在柵電極22上形成對應(yīng)于柵電極22的圖形的光刻膠圖形35，即以后要剝離的光刻膠圖形35。
然后，象第1實施例那樣，進(jìn)行相同的熱處理，如圖6C所示，光刻膠圖形35流延超過柵絕緣膜24。然后，按規(guī)定圖形形成薄膜，例如，用PECVD法，在該例中，整個形成用n型或p型雜質(zhì)重?fù)诫s的非晶硅半導(dǎo)體層構(gòu)成的含雜質(zhì)層41，其厚度例如為30nm。
本例中，隨后用干式工藝去掉光刻膠圖形35，與光刻膠圖形35一起選擇去掉淀積在光刻膠圖形35上的含雜質(zhì)層41。具體地說是進(jìn)行去除。如圖6C中箭頭所示，用能量來輻照除去光刻膠圖形35。在本例中用波長為308nm的準(zhǔn)分子激光束輻照除去光刻膠圖形35，特別是從非晶Si構(gòu)成的含雜質(zhì)層41的側(cè)邊除去不刻膠圖形35。用脈沖準(zhǔn)分子激光束輻照4次，消除有機(jī)材料制成的光刻膠圖形35，與此同時，選擇性地除去淀積在光刻膠圖形35上的非晶硅半導(dǎo)體層形成的含雜質(zhì)層41，即去掉含雜質(zhì)層41。光刻膠圖形35的這種消失和選擇地去除含雜質(zhì)層41的結(jié)果，被認(rèn)為是由于非晶Si制成的含雜質(zhì)層41部分吸收準(zhǔn)分子激光束并將其轉(zhuǎn)換成熱，以加熱含雜質(zhì)層41和光刻膠圖形35，因而使其中分子或原子鍵被切斷的光刻膠圖形35和含雜質(zhì)層41剝落。觀察半導(dǎo)體器件發(fā)現(xiàn)，用去掉這種選擇去除法形成的圖形變成了有清晰邊緣部分的圖形，該圖形具有平滑曲線，直線和優(yōu)異的清晰度。
然后，按縱向分開含雜質(zhì)層41，并使之位于柵電極22的兩個邊緣部分上，中間隔著柵電極22。
要求構(gòu)圖處理后清潔按圖形構(gòu)成的薄膜，即，清潔含雜質(zhì)層41的表面和底表面，即清潔除去光刻膠圖形35而露出的柵絕緣層24表面?？梢栽诔粞鯕夥罩杏米贤饩€輻照進(jìn)行清潔。
然后，與第1實施例相同，如圖7A所示，用PECVD在其上整個形成雜質(zhì)濃度比含雜質(zhì)層41中的雜質(zhì)濃度低得多的非晶硅半導(dǎo)體層構(gòu)成的本征或低濃度半導(dǎo)體層42。
然后，用準(zhǔn)分子激光輻射線在同一熱處理工藝中對含雜質(zhì)層41和用非晶半導(dǎo)體層制成的本征或低濃度半導(dǎo)體層同時進(jìn)行熱處理。例如，由此使含雜質(zhì)層41和本征或低濃度半導(dǎo)體層42結(jié)晶化，變成多晶半導(dǎo)體層。此時，熱處理，使含雜質(zhì)層41中的雜質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)在含雜質(zhì)層41上形成的與其接觸的本征或低濃度半導(dǎo)體層42中，并激活雜質(zhì)。如圖7B所示，形成源區(qū)26s和漏區(qū)26d。
然后，對露在外邊的半導(dǎo)體層42進(jìn)行氫化處理，例如，用氫等離子輻照引入氫。然后，熱處理半導(dǎo)體層42，以修復(fù)因等離子輻照而損壞的半導(dǎo)體層42的晶體。盡管未畫出，如上所述，在本例中在半導(dǎo)體層42的表面上淀積SiN層以防止氫再擴(kuò)散，并可靠地改進(jìn)從SiN引入氫，使半導(dǎo)體層42的特性穩(wěn)定。
如上所述，能獲得要求的薄膜晶體管，其中，如圖7B所示，在通過柵絕緣層24在柵電極22上形成的本征或低濃度半導(dǎo)體層42中形成溝道形成部分，在其兩邊形成源區(qū)26s和漏區(qū)26d。在源區(qū)26s和漏區(qū)26d上形成SiN之類構(gòu)成的覆蓋層時。通過覆蓋層形成電極接觸窗口，并由此在源區(qū)26s和漏區(qū)26d上淀積各個源電極27s和漏電極27d，使其歐姆接觸。可全部蒸發(fā)金屬并隨后光刻腐蝕刻圖來同時構(gòu)成這些電極27s和27d。因此，形成要求的薄膜晶體管。第4實施例本實施例中，用干式工藝進(jìn)行第2實施例中的光刻膠圖形35的去除。
本實施例中，如圖8A所示，與參考圖5A所描述的實施例相同，用透明襯底如玻璃襯底，石英襯底，塑料襯底等首先制成襯底21，它有透光性，使發(fā)射光對光刻膠曝光，這在以后會說到。在該襯底21上形成柵電極22，若需要在其表面上例如用陽極氧化形成絕緣層。在襯底21上整個地形成SiN絕緣底膜層23，以覆蓋柵電極22，用于阻擋來自襯底21的雜質(zhì)。基厚度約為50nm。在底膜層24上淀積SiO2柵絕緣膜24。
本實施例中，與第2實施例相同，在柵絕級層24的整個表面上形成與上述相同的非晶Si制成的本征或低濃度半導(dǎo)體層42。與上述相同，在半導(dǎo)體層42的整個表面上涂覆正光刻膠25。
然后，如圖8A中箭頭所示，用柵電極22作曝光掩膜，從襯底21的背面對光刻膠25曝光，然后顯影。
因此，如圖8B所示，在柵電極22上形成對應(yīng)于柵電極22的圖形的光刻膠圖形35，它與柵電極22對準(zhǔn)。
如圖8C所示，加熱光刻膠圖形35，與上述實施例相同，只從柵電極22的邊緣部分流延預(yù)定寬度。然后，用與第2實施例相同的方法，在光刻膠圖形35和因為沒形成光刻膠圖形35而露在外面的第2半導(dǎo)體層42的表面上整個地形成薄膜，在本例中即是用n型或p型雜質(zhì)重?fù)诫s的非晶硅半導(dǎo)體層構(gòu)成的含雜質(zhì)層41。
第4實施例中，隨后用干式處理去除光刻膠圖形35，與光刻膠圖形35一起選擇地除去淀積在光刻膠圖形35上的含雜質(zhì)層41。具體地說，進(jìn)行去掉。如圖8C中箭頭所示，用能量束輻照，在本例中是用波長為308nm的準(zhǔn)分子激光輻照，除去光刻膠圖形35。特別是從非晶硅制成的含雜質(zhì)層41的側(cè)邊除去光刻膠圖形35。當(dāng)用脈沖準(zhǔn)分子激光束輻照4次時，與第3實施例一樣，有機(jī)材料制成的光刻膠圖形35消失，結(jié)果，選擇地除去了光刻膠圖形35上非晶硅半導(dǎo)體層制成的含雜質(zhì)層41，即如圖8D中所示的去掉。
如上所述，按縱向在由柵電極22各邊緣部分偏離的柵電極22兩端外分離并保留一對含雜質(zhì)層41。
然后，用準(zhǔn)分子激光輻照，在同一工藝中，例如在加熱含雜質(zhì)層41和半導(dǎo)體層42的同一晶化工藝中，同時對含雜質(zhì)層41和非晶硅形成的本征或低濃度半導(dǎo)體層42進(jìn)行熱處理，使含雜質(zhì)層41和本征或低濃度半導(dǎo)體層42變成多晶半導(dǎo)體層。此時，含雜質(zhì)層41中的雜質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)在含雜質(zhì)層41下面形成的本征或低濃度半導(dǎo)體層42中，并激活雜質(zhì)。如圖8D所示，形成源區(qū)26s和漏區(qū)26d。
然后，對露在外面的半導(dǎo)體層41，42用氫等離子輻照進(jìn)行氫化處理。然后，對半導(dǎo)體層41，42加熱處理，修復(fù)因等離子輻照而損壞的半導(dǎo)體層的晶體。盡管沒畫出，如上所述，該處理中在半導(dǎo)體層的表面上淀積SiN，以防止氫再擴(kuò)散，并可靠地改善從SiN的氫引入，并穩(wěn)定半導(dǎo)體層的特性。
如上所述，可獲得要求的薄膜晶體管，其中，通過柵絕緣層24在柵電極22上形成的第2本征或低濃度半導(dǎo)體層42中形成溝道形成部分，并在其兩邊形成源區(qū)26s和漏區(qū)26d。若在源區(qū)26s和漏區(qū)26d上形成SiN之類制成的覆蓋層，然后通過覆蓋層形成電極接觸窗口，通過它在源區(qū)26s和漏區(qū)26d上淀積各源電極27s和漏電極27d，使其歐姆接觸。整個蒸發(fā)金屬然后用光刻腐蝕構(gòu)圖，能同時形成這些電極27s，27d。由此形成所要求的薄膜晶體管。
如上所述，用干法除去光刻膠圖形，即去掉光刻膠圖形時，不需要濕法中所用的處理溶液。因而，可簡化操作，并有令人滿意的控制性。
上述的第1至第4實施例中，含雜質(zhì)層41是半導(dǎo)體層，可用通過光刻膠圖形35用等離子摻雜等方法，用摻雜的薄膜形成的含雜質(zhì)層來構(gòu)成含雜質(zhì)層41，隨后，將說明實施例。第5實施例圖9A至9D和10A和10B是本實施例的工藝說明圖。
本例中，用與結(jié)合圖2A和2B所述的第1實施例相同的方法。具體地說，如圖9A所示，首先制備襯底21，用透明襯底如玻璃襯底，石英襯底，塑料襯底等制備襯底21，它有透光性，可通過它對光刻膠曝光，這在以后會說到。在襯底21上淀積Al、Mo、Ti等金屬的金屬層形成的柵電極22。盡管未畫出，若需要，對柵電極22的表面陽極氧化。
在襯底21上整個形成SiN底膜層23，以阻擋來自襯底21的雜質(zhì)，底膜厚約50nm。底膜層23上淀積SiO2柵絕緣膜24。與第1實施例相同，在柵絕緣膜24的作為底表面的整個表面上涂覆正光刻膠25。
然后，如圖9A中箭頭所示，用柵電極22作曝光掩模，從襯底21的背面對光刻膠25曝光，然后顯影。
因此，如圖9B所示，在柵電極22上形成對應(yīng)于柵電極22的圖形的光刻膠圖形35，即，以后將說明的要去掉的光刻膠圖形35，并與柵電極22對準(zhǔn)。
然后，用與第1實施例相同的方法進(jìn)行同樣的熱處理。如圖9C所示，光刻膠圖形35流延過柵絕緣膜24。然后，形成含雜質(zhì)層41。本例中，是經(jīng)過對光刻膠圖形35和露在外面的底表面，即本例中柵絕緣膜24的整個表面進(jìn)行p型或n型雜質(zhì)摻雜而制成含雜質(zhì)層41。用n型雜質(zhì)源PH3通過等離子摻雜而實現(xiàn)該摻雜。
隨后，用干式或濕式工藝去除光刻膠圖形35，與光刻膠圖形35一起選擇除去淀積在光刻膠圖形35上的含雜質(zhì)層41。具體地說，是去掉。如圖9C中箭頭所示，用能量來輻照，本例中是用波長為308nm的準(zhǔn)分子激光束輻照，除去光刻膠圖形35，從含雜質(zhì)層41的側(cè)邊除去光刻膠圖形35。
按這種排列，如圖9D所示，與上述實施例相同，由于含雜質(zhì)層41適當(dāng)吸收或轉(zhuǎn)換準(zhǔn)分子激光束，因此，有機(jī)材料制成的光刻膠圖形35能脫落并去除。因而，可選擇地除去光刻膠圖形35上的含雜質(zhì)層41。具體地說，也是在本例中，剝離含雜質(zhì)層41，但留下柵電極22兩個邊緣部分位于柵電極上的含雜質(zhì)層41。
然后，與第1實施例相同，如圖10A所示，例如，用PECVD法，在含雜質(zhì)層41上整個形成用比含雜質(zhì)層41中的雜質(zhì)濃度低得多的非晶半導(dǎo)體層制成的本征和低濃度半導(dǎo)體層42。
然后，如圖10A中箭頭所示，用準(zhǔn)分子激光射線進(jìn)行多次熱處理，由此，使半導(dǎo)體層結(jié)晶化，變成多晶半導(dǎo)體層。此時，含雜質(zhì)層41中的雜質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)形在其上面的與其接觸的本征或低濃度半導(dǎo)體層42中，并激化雜質(zhì)。如圖10B所示，形成源區(qū)26s和漏區(qū)26d。
然后，對露在外邊的半導(dǎo)體層42進(jìn)行氫化處理，例如，用氫等離子輻照，引入氫處理。然后，對半導(dǎo)體層42加熱處理，修復(fù)因等離子輻照而損壞的半導(dǎo)體層42的晶體。盡管未畫出，在該處理中，在半導(dǎo)體42的表面上淀積SiN，如上所述，能防止氫再擴(kuò)散，可靠地改善從SiN中引入氫，穩(wěn)定半導(dǎo)體層42的特性。
如上所述，可獲得所要求的薄膜晶體管，其中，如圖10B所示，通過柵絕緣層24在柵電極22上形成的本征或低濃度半導(dǎo)體層42中形成溝道形成部分，并在其兩邊形成源區(qū)26s和漏區(qū)26d。若在源區(qū)26s和漏區(qū)26d上形成SiN等覆蓋層。然后通過覆蓋層形成電極接觸窗口，通過它在源區(qū)26s和漏區(qū)26d上形成各個源電極和漏電極27s，27d，使其歐姆接觸。整個蒸發(fā)金屬然后光刻腐蝕構(gòu)圖，能同時形成這些電極27s，27d。由此，制成所要求的薄膜晶體管。
盡管只在上述第1至第5實施例中的第3實施例中有清潔工藝，即，在臭氧氣氛中用紫外線輻照進(jìn)行清潔的工藝，該工藝?yán)缭诔ス饪棠z圖形35后進(jìn)行，即在去掉光刻膠后進(jìn)行，在其它實施例中，也要求在去掉光刻膠圖形后進(jìn)行清潔工藝。
第1至第5的每個實施例中，對含雜質(zhì)層41和半導(dǎo)體層42退火時，即，用激光射線輻照其上使其晶化并激活雜質(zhì)時，若用脈沖激光射線，例如準(zhǔn)分子激光射線多次照射層含雜質(zhì)層41和半導(dǎo)體層42時，可獲得源和漏區(qū)的雜質(zhì)濃度分布，其中，雜質(zhì)濃度朝溝道形成部分逐漸下降，因此可排列所稱的輕摻雜的漏型(LDD)晶體管。
按本發(fā)明的第1至第5的每個實施例，由于用柵電極22作曝光掩膜形成光刻膠圖形35，用光刻膠圖形35作去除的掩模，按圖形形成摻雜的半導(dǎo)體層41或42，使源與漏對準(zhǔn)，即，溝道形成部分與柵電極相互自對準(zhǔn)。因而，可減少漏與源與柵之間的寄生電容量，可排列有優(yōu)異開關(guān)特性和優(yōu)異高頻特性的晶體管。由于獲得了這種自對準(zhǔn)，可用令人滿意的生產(chǎn)重復(fù)性和合格率制造有所要求特性的晶體管。
而且，如上所述，按本發(fā)明的實施例，可排列漂移型晶體管。
按本發(fā)明的實施例，由于對半導(dǎo)體層進(jìn)行氫化處理，圖1所示排列中不用絕緣層，特別是對溝道形成部分進(jìn)行可靠的氫化處理，在短時間周期氫可靠地引入半導(dǎo)體層中，因而使半導(dǎo)體層具有穩(wěn)定而均勻的特性，并提高了可加工性。
由于對含雜質(zhì)層41和半導(dǎo)體層42進(jìn)行熱處理，即對這些半導(dǎo)體層41，42用例如準(zhǔn)分子激光輻照進(jìn)行熱(退火)處理，使其同時結(jié)晶化，并擴(kuò)散雜質(zhì)和激光雜質(zhì)，可以減少復(fù)雜的制造工藝的步驟。
可避免形成柵絕緣層5和形成圖1A至1C所示排列中的用作隔開半導(dǎo)體層的源和漏的腐蝕停止層的絕緣層7兩層SiO2形成工藝。由于不需用復(fù)雜工藝用光刻腐蝕構(gòu)圖法按預(yù)定圖形形成的作為腐蝕停止層的絕緣層，因而可簡化制造方法。而且，由于不需形成用作腐蝕停止層的絕緣層，因而，能消除對絕緣層的圖形腐蝕而造成襯底腐蝕的缺陷。
第1至第5實施例中晶體管有漂移型排列，但，不用說本發(fā)明也能用于沒有漂移型排列的晶體管。這種情況下，可以不用加熱光刻膠圖形使其流延寬度W0的加工。
盡管結(jié)合


了實施例中所示的僅一個薄膜晶體管形成部分，但是，也能通過在公共襯底21上同時形成多個薄膜晶體管形成有多個薄膜晶體管的集成電路。不用說，也可以分割這樣形成的多個薄膜晶體管，而同時構(gòu)成許多單個薄膜晶體管。
如上所述，按本發(fā)明，能實現(xiàn)穩(wěn)定而優(yōu)異的薄膜方法，按上述方法制造薄膜半導(dǎo)體器件時，可使其特性穩(wěn)定，并改善其生產(chǎn)重復(fù)性，能獲得高可靠性薄膜半導(dǎo)體器件。因而，由于合格率提高，制造方法簡化，可加工性改善。因而，有可能進(jìn)行極好的批量生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本。而且，本發(fā)明還帶來了諸如容易制造漂移型晶體管和LDD晶體管的顯著工業(yè)優(yōu)點。
上面已結(jié)合

了本發(fā)明優(yōu)選實施例，但應(yīng)該明白，本發(fā)明并不限于上述實施例，對本行業(yè)技術(shù)人員而言，還有各種改變，改型，但這些均不脫離本發(fā)明的精神和要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1薄膜制造方法，包括下列各步驟襯底表面上選擇地形成光刻膠圖形；在所述襯底表面和所述光刻膠圖形表面上形成薄膜；和除去所述光刻膠圖形，以選擇除去其上的所述薄膜。
2按權(quán)利要求1的薄膜制造方法，其特征是，用濕法進(jìn)行所述光刻膠圖形的所述除去步驟。
3按權(quán)利要求1的薄膜制造方法，其特征是，用能量來輻照進(jìn)行所述光刻膠圖形的所述除去步驟。
4按權(quán)利要求3的薄膜制造方法，其特征是，所述能量束是準(zhǔn)分子激光束。
5按權(quán)利要求1的薄膜制造方法，其特征是，所述薄膜是能轉(zhuǎn)換或吸收能量束的薄膜。
6按權(quán)利要求1的薄膜制造方法，其特征是，用能量束輻照剝落進(jìn)行所述光刻膠圖形的去除步驟。
7按權(quán)利要求1的薄膜制造方法，其特征是，所述光刻膠圖形是用有機(jī)材料制造的。
8按權(quán)利要求1的薄膜制造方法，其特征是，所述薄膜是用半導(dǎo)體材料制造的。
9按權(quán)利要求1的薄膜制造方法，其特征是，所述薄膜是用硅(Si)制造的。
10按權(quán)利要求1的薄膜制造方法，其特征是，所述薄膜是用含雜質(zhì)層形成的。
11按權(quán)利要求1的薄膜制造方法，其特征是，所述光刻膠圖形除去和所述薄膜的所述選擇去除后，還用清潔所述襯底表面和所述薄膜表面的步驟。
12按權(quán)利要求11的薄膜制造方法，其特征是，用紫外線臭氧處理進(jìn)行所述清潔步驟。
13按權(quán)利要求1的薄膜制造方法，其特征是，形成光刻膠圖形后，進(jìn)行熱處理，使所述光刻膠圖形流延。
14薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法，包括下列各步驟襯底上形成柵電極；在所述柵電極上形成柵絕緣膜；所述柵絕緣膜上形成對應(yīng)于所述柵電極的光刻膠圖形；淀積含雜質(zhì)層以覆蓋所述光刻膠圖形；和除去所述光刻膠圖形，然后，選擇除去其上的所述含雜質(zhì)層，形成源區(qū)和漏區(qū)。
15按權(quán)利要求14的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征是，所述含雜質(zhì)層是含雜質(zhì)的半導(dǎo)體層。
16按權(quán)利要求14的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征是，所述源區(qū)和漏區(qū)形成后，整個地形成本征或低濃度半導(dǎo)體層。
17按權(quán)利要求14的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征是，所述柵絕緣膜形成之后，所述光刻膠圖形形成之前，形成本征或低濃度半導(dǎo)體層。
18按權(quán)利要求16的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征是，用熱處理所述本征或低濃度半導(dǎo)體層使其結(jié)晶化的步驟。
19按權(quán)利要求17的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征是，用熱處理所述本征或低濃度半導(dǎo)體層使其結(jié)晶化的步驟。
20按權(quán)利要求14的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征是，用濕法進(jìn)行所述光刻膠圖形的去除步驟。
21按權(quán)利要求14的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征是，用能量束輻照進(jìn)行所述光刻膠圖形的去除步驟。
22按權(quán)利要求21的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征是，所述能量束是準(zhǔn)分子激光束。
23按權(quán)利要求14的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征是，所述含雜質(zhì)層是能轉(zhuǎn)換或吸收能量束的薄膜。
24按權(quán)利要求14的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征是，用能量束輻照脫落進(jìn)行所述光刻膠圖形的除去步驟。
25按權(quán)利要求14的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征是，所述光刻膠圖形是用有機(jī)材料制造的。
26按權(quán)利要求14的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征是，在所述光刻膠圖形形成后，進(jìn)行熱處理，使所述光刻膠圖形流延到所述柵絕緣膜上。
全文摘要
一種簡化而且可靠性提高了的制造方法。一種薄膜制造方法，包括在襯底表面上選擇地形成光刻膠圖形的第1步、在襯底表面和光刻膠圖形表面形成薄膜的第2步、除去光刻膠圖形以選擇地除去其上淀積的薄膜即去掉的第3步，由此制成有所要求圖形的薄膜。
文檔編號H01L21/306GK1159072SQ9612115
公開日1997年9月10日 申請日期1996年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月29日
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