TWI239041B - Manufacturing method of low-temperature poly-silicon device - Google Patents
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1239041 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種低溫多晶矽元件製造方法，尤指一 種製程簡化且能使多晶矽之結晶性較佳，以增進低溫多晶 石夕元件之元件特性的低溫多晶矽元件製造方法。 【先前技術】 如第4 A圖至4 E圖所示，為習用之低溫多晶矽（
Low Temperature Poly Silicon)元件以 bottom gate (下閘 極）方式之製作流程。其係於基板8 〇上濺鍍A1 (鋁）或 Mo (鉑）金屬，並以黃光蝕刻方式蝕刻形成閘極（gate electrode) 8 1、源極（source electrode) 8 2 及汲極（ drain electrode ) 8 3，如第4 A圖所示；接著使用化學氣 相沉積法（CVD)方式將閘極氧化層（gate 〇xide) 8 *與低 氫非晶矽（a-Si: Η)沉積上去，使用雷射將非晶矽融化使之 結晶成多晶矽（Poly-Si) 8 5，然後經由黃光蝕刻後使 多晶矽島（Poly-Si lsland)被定義出來，如第4 B圖所 示；接著採用背後曝光模式方式利用閘極8丄、源極8 2 及沒極8 3做為光罩，將N +離子植入，如第4 c圖所示 ;去掉光阻後再沉積-披覆層（passivati⑽）8 6，並將 接觸孔(contact hole) 8 7的區域蝕刻出來，如第4 D圖 所示；接著把透明導電材料（IT〇) 8 8填入接觸孔中即 完成S/D與data line的連接，最後再將pixel clectorde之pattern形成，如第d p闰私— 尺3弟4 h圖所不，即完成低 溫多晶矽元件之製作。 5 1239041 以前述bottom gate方式之製作之低溫多晶矽元件， 其結構形態是將多晶矽（Poly-Si )形成於閘極8 1上方 ’因此其製作過程係使非晶矽是沉積在金屬材質之閘極8 1上’以雷射照射使非晶石夕融化結晶，在此一過程中，會 因為金屬材質之閘極8 1熱傳導較佳，而會將熱能傳導散 開，使非晶矽融化結晶成多晶矽（p〇ly_Si )之粒徑 (grain size)較小，且移動率（Mobility)之速度較慢， 如此末，將會導致製成之低溫多晶石夕元件之元件特性較 差。 故而，現有之低溫多晶石夕製程實有加以改進之必要。 【發明内容】 本發明之主要目的，在於解決上述的問題而提供一種 製程簡化且能使多晶矽之結晶性較佳，以增進低溫多晶矽 元件之元件特性的低溫多晶矽元件製造方法。 為達前述之目的，本發明之低溫多晶矽元件製造方法 其包括下列步驟： 於基板上先形成一緩衝層，再於緩衝層上沉積一層心 Si (含氫非晶石夕），接著使用高溫烤箱供烤以將氣去除 ’然後再利用雷射融化a-Si (非料）使之結晶成多晶= i經過黃光與蝕刻之後，多晶矽島即可被定義出來，再接 著沉積出閘極氧化層； ，於閘極氧化層上鑛設金屬層，並將閘極之金屬層與資 料線金屬層的區域利用黃光蝕刻的方法定義出來； 貝 利用所形成之閘極當作光罩進行半導體N+離子之植入 1239041 ，便可以將源極/汲極之區域定義出來； 形成一披覆層，再將源極/汲極與資料線電極之區域 蝕刻出來而後形成接觸孔； 將低阻值透明導電材料填入接觸孔中，以完成源極/ 汲極與資料線的連接，最後再將畫素電極之圖樣形成，即 可製传低溫多晶碎元件。 藉此，使本發明之多晶矽（p〇ly_Si)形成於閘極（ gate)下方，因此在以雷射將a_Si融化使之結晶成多晶 矽（Poly-Si)之過程中，多晶矽之結晶性較佳，而能達 到增進製成之低溫多晶矽元件之元件特性的功效。 再者，本發明之製造方法僅需以四道光罩即可完成
Top gate (上閘極）形態之TFT低溫多晶矽元件之製造， 具有製程簡化之功效。 本發明之上述及其他目的與優點，不難下述所選用 實施例之詳細說明與附圖中，獲得深入了解。 當然，本發明在某些另件上，或另件之安排上容許有 所不同，但所選用之實施例，則於本說明書中，予以咩細 說明，並於附圖中展示其構造。 【實施方式】 $請參閱第1A圖至第^圖，圖中所示者為本發明所 選用之第-實施例結構’此僅供說明之用，在專利申請上 並不受此種結構之限制。 本實施例之低溫多晶石夕元件製造方法，如第1 A圖至 1圖所示，其係以晴P型電晶體）或__型：晶 1239041 體）之製造方法為例說明，而包括下列步驟： 如弟1A圖所示’其係於基板1〇上全面沉積形成一 buffer layer(緩衝層）^，該 係由sl()2、SiNx，TE〇S()xide等材質製成，再於 buffer layerl丄上沉積一層a_sij丨（含氫非晶矽) :其沉積之厚度約為5。㈠5。"矣，接著使用高溫烤 相乂 400 C 500 C之溫度將a_Si :H (含氫非晶石夕）供 烤2〜如以將氫去除，然後再彻f射融化a-Si( 非晶石夕）使之結晶成多㈣’經過黃料㈣之後， P〇ly_Si Island (多晶矽島）12即可被定義出來， 再接著利用化學氣相沉積法（_沉積出gateoxlde( 間極氧化層）1 3厚度約5〇〇〜2〇〇〇埃，如第工A圖所 不 二、利用韻法將目鎢合金）沉積在gateQXidei 3上厚度1GGG〜3GGG埃，並將gate (開極金屬 層）1 4與data line lnetal (資料線金屬層）工5 的區域利用黃光飯刻的方法定義出來，如第1 B圖所 >Js ° 利用所^/成之gate (閑極）當作膽κ (光罩）進行 n或p植人’便可以將SQUrce (源極)1 6/d_ ( 沒極）1 7區域定義出來，如第丄c圖所示。 四、利用化學氣相沉積法（CVD)形成sili_⑽池⑴ silicon nitride or TE0S 〇xide 當作披覆層（ passivation) 1 8，其厚度為3〇〇〇〜5〇〇〇埃，並利 1239041 用黃光蚀刻的方法，將source/drain (源極/汲極） 與data line electrode (資料線電極）之區域蝕刻 出來形成接觸孔（contact hole) 1 9，如第1 D圖 戶斤示。 五、將低阻值透明導電材料（如丨T0、IZ〇..)A填入接觸孔 1 9，完成 source/drain (源極/汲極）與 data line (資料線）的連接，最後再將pixel electr〇de 之pattern形成，如第丄E圖所示，即可製得低溫多 晶秒元件。 由於本發明之結構形態係將多晶矽（p〇ly_Si)形成 於閘極（gate)下方而形成Top gate (上閉極）形態，因 此在以雷射將a—Si融化使之結晶成多晶矽（p〇b—之 H壬中不會叙生如先别技術般因為金屬材質之間極熱傳 導較佳，而將熱能料散開H而能使非晶砂融化結 晶成多晶石夕（PQly-Si)之粒徑（grain size)較大，且移 動率（Mobility)之速度較佳，而使結晶所得之多晶石夕的 結晶性較佳’而能達到增進製成之低溫多晶石夕元件之元件 特性的功效。 、邮上所述，本發明之製程能有效增進下列功效： 1 ·結晶成之多晶石夕（Poly—Si)的粒徑（grain size)較 大且私動率（MobUity)之速度較佳，而能使結晶 /寻之夕曰曰石夕的結晶性較佳’而能達到增進低溫多晶 矽元件之元件特性的功效。 2 ·僅需以四道光罩即可完成τ〇ρ邮（上間極）形態之 1239041 TFT低溫多晶矽元件之製造，具有製程簡化之功效。 當然，本發明仍存在許多例子，其間僅細節上之變 化。請參閱第2 A圖至第2 F圖，其係本發明之第二實施 例，其係以製造有LDD(低摻雜汲極）之CM〇s(金氧半導體） 為例說明，其包括下列步驟： -、如第2 A圖所示，首先在基板2 Q上沉積—層厚度為 2000〜5000埃的Si〇2當做緩衝層，接著使帛⑽法在 將Sl02上沉積500〜1500埃厚之a-Si:H (含氫非晶 矽）’再使用向溫烤箱將低氫非晶矽烘烤去氫，溫度 400 C〜500 C ’時間2〜4hrs，然後再利用雷射融化a_
Si (非晶矽）使之結晶成多晶矽，經過黃光與蝕刻之 後，一個 poly-Si Isiand (多晶矽島）2 1 A、2 1 B即可被定義出來。 二、如第2 B圖所示為N+植入，將ph〇sph〇rus (磷）植入 M type 之 source (源極）2 2 A/drain (汲極）2 3 A區域内。 二、如第2 C圖所示利用化學氣相沉積法（CVD )沉積 gate oxide (閘極氧化層）2 4，其材料可為 silicon oxide or silicon nitride or TEOS oxide 〇 四、接著再利用濺鍍法將M〇w(1〇〇〇〜3〇〇〇幻沉積在 〇xide2 4上，接著將 gate Metal (閘極）2 5 a、 2 5 B 與 data line metal 2 6 a、2 6 B 的區域利 用黃光蝕刻的方法定義出來，然後利用所形成之gate 1239041
Metal 2 5 A 與 data 1 ine metal 2 6 A 當作 mask 進 行ΓΓ的植入，如此便可以將LDD (低搀雜没極）2 γ 區域形成。 五、 如第2D圖所示為Ρ1植入，將boron (石朋）植入ρ type 之 source (源極）2 2 A /drain (汲極）2 3 A區域内。 六、 如第2E圖所示為在gate electrode與data 1 ine electrode上利用化學氣相沉積法（（^0)形成 silicon oxide or silicon nitride or TEOS oxide 當作彼覆層（passivation ) 2 8 ，其厚度為 3000〜5000埃，並利用黃光餘刻的方法，將 source/drain 與 data line electrode 之區域蝕刻出 來形成contact hold (接觸孔）。 七、 如第2 F圖所示在將透明導電材料a (如no、IZ0· ·) 填入 Contact hole2 9 中，完成 s/D 與 data line 的 連接，最後再將pixel eiectrode (畫素電極）之 pattern (圖樣）形成。 此一實施例係將本發明之方法運用於製造 CM0S(金氧 半導體）之低溫多晶矽元件，於本實施例中同樣可以達到 前述第一實施例中「多晶矽的結晶性較佳」、Γ製程簡化」 等效用。 再請參閱第3 A圖至第3 f圖，其係本發明之第三實 施例，其係以製造有LDD(低摻雜汲極）之丽〇s(N型電晶體） 為例說明，其包括下列步驟： 1239041 四 五 如第3 A圖所示，在基板3 0的buffer layer3 1 ( 、友衝層，可由Si〇2、SiNx，/TEOS Oxide等製成）上 "Μ貝500〜looo埃厚的a—Si:H (低氫非晶石夕），再使用 鬲溫烤箱將低氫非晶矽烘烤去氫（溫度400°C〜500°C， 日守間2〜4hrs)，然後再利用雷射融化a—si (非晶矽） 使之結晶成多晶矽，經過黃光與蝕刻之後，P〇ly-Si
Island (多晶石夕島）3 2即可被定義出來，接著利用 化學氣相沉積法（CVD)沉積gate oxide3 3 (閘極 氧化層）厚度500〜2000埃。 _ 如第3 B圖所示，利用濺鍍法將依序沉積A1/Cr，
Cr/Al或Al/Mo在gate oxide上，於本實施例中係以 Μ貝Μ (銘）/M〇 (|目）為例說明，並將⑼仏Metai 3 4與data line metal 3 5的區域利用黃光蝕刻的 方法疋義出來’利用飯刻液對兩種金屬的名虫刻速率不 同，此時上層Mo與下層Λ1會有〇·5〜的間距 形成。 如第3 C圖所示，利用上層的mo當光罩（MASK )，植 入Phosphorus (磷）形成N1的區域。 如第3 D圖所示，緊接將Mo (鉬）蝕刻後，再利用 A1 (鋁）當MASK形成N—的LDD區域。 如第3 E圖所示，將passivati〇n iayer (披覆層） 3 6 沉積在 gate electrode 與 data line electrode，並將 contact hole (接觸孔）3 7 區域 定義出來。 12 1239041 六、如第3 F圖所示，將低阻值透明導電材料A (如IT〇、 〇··)填入 Contact hole，完成 S/D 與 data line 的連接，最後再將pixel electr〇de之形 成。 此貝轭例，與前述第一實施例同樣可達到r多晶矽 的結晶性較佳」、「製程簡化」等效用。 以上所述實施例之揭示係用以說明本發明，並非用以 限制本發明，故舉凡數值之變更或等效元件之置換仍應隸 屬本發明之範傳。 ' 由以上詳細說明，可使熟知本項技藝者明瞭本發明的 確可達成前述目的，實已符合專利法之規定，爰提_ 申請。 13 1239041 【圖式簡單說明】 第1A圖至第1E圖係本發明第一實施例之製程示意圖 第2A圖至第2F圖係本發明第二實施例之製程示意圖 第3 A圖至第3 F圖係本發明第三實施例之製程示意圖 第4 A圖至第4 E圖係習用低溫多晶矽製程之示意圖 【圖號說明】 (習用部分） 基板 8 0 閘極（gate electrode ) 8 1 源極（source ckctn)de) 8 2 汲極（drain electrode) 8 3 閘極氧化層（gate oxide) 8 4多晶石夕島8 5 彼覆層（passivation) 8. 6 接觸孔（contact hole) 8 7 透明導電材料（ITO) 8 8 (本發明部分） 基板1 0 buffer layer (緩衝層）1 1 P〇ly-Si Island (多晶矽島）12 gate oxide(閘極氧化層）1 3 gate Metal (閘極金屬層）1 4 data line metal (資料線金屬層）1 5
source (源極）1 6 drain (汲極）1 7 披覆層（passivation) 1 8 接觸孔（contact hole) 1 9 透明導電材料A 14 1239041 基板2〇
poly-Si Island (多晶石夕島）21A、21B
source (源極）2 2 A
drain (汲極）2 3 A gate oxide (閘極氧化層）2 4
gate Metal (閘極）2 5 A、2 5 B
data line metal 2 6 A、2 6 B LDD (低摻雜汲極）2 7
source (源極）2 2 B
drain (没極）2 3 B 彼覆層（passivation) 2 8 contact hold (接觸孔）2 9 基板3 0 buffer layer 3 1 poly-Si Island (多晶石夕島）3 2 gate oxide 3 3 gate Metal 3 4 data line metal 3 5 passivation layer (彼覆層）3 6 contact hole (接觸孔）3 7 15
Claims (1)
1239041 拾、申請專利範圍： 1 . 一種低溫多晶石夕元件製造方法，其包括下列步驟： 於基板上先形成-緩衝層，再於緩衝層上沉積— "ι.Η ( 3氫非曰曰矽）’接著使用高溫烤箱烘烤以 將氳去除，然後再利用雷射融化心（非晶石夕）使之 結晶成多晶石夕，經過黃光與钮刻之後，多晶石夕島即可 被定義出來，再接著沉積出閘極氧化層； 於間極氧化層上鑛設金屬層，並將閘極之金屬層 與貧料線金屬層的區域利用黃光钮刻的方法定義出纟 · ， 利用所形成之閘極當作光罩進行半導體離子之植 入，便可以將源極/汲極之區域定義出來； 形成一披覆層’再將源極/沒極與資料線電極之 區域蝕刻出來而後形成接觸孔； 將透明導電材料填入接觸孔中，以完成源極/没 極與資料線的連接，最後再將畫素電極之圖樣形成， 即可製得低溫多晶石夕元件。 琴 2.依申請專利範圍第1項所述之低溫多晶石夕元件製造方 法’其中該緩衝層（bL1ffer layer)係由Si〇2、siNx ，TEOS Oxide等材質製成。 3 ·依中請專利範圍第1項所述之低溫多㈣元件製造;r 法，其中該低氫非晶矽沉積之厚度約為500〜1000埃 〇 4.依申請專利範圍第丄項所述之低溫多晶石夕元件製造方 16 1239041 法’其中在高溫烤箱中 趣…。 尤、烤以將虱去除之製程係於 彻C〜5〇GC之溫度區間供烤2〜如以將氫去除。 •依申請專利範圍第1項所述之低溫多晶以件事造方 ^其中該閘極氧化層係以化學氣相沉積法（_沉 和形成厚度约500〜2000埃。 •依申請專利範圍第1項所述之低溫多晶⑪元件製造方 法’其中該閘極氧化層上鑛設金屬層之製程係利用錢
鑛法將_(_合金）沉積在閘極氧化層上厚度 1000〜3000 埃。 7 .依申請專利範圍第1項所述之低溫多晶石夕元件製造方 法’其中該披覆層之形成係利用化學氣相沉積法（ CVD)所形成，而以 silic〇n oxide or silicon mtnde or聰〇xide為材料，沉積厚度為3刪~ 5000 埃。 8 ·依中請專利範㈣！項所述之低溫多料元件製造方
法’其中該透明導電材料可為ITQ、IZ〇等材料。 9 ·依中請專利顧第丄項所述之低溫多⑼元件製造方 法’其中該閘極氧化層上鍍設金屬層之製程係利用濺 鍍法依序鍍設歸餐1或A1/Mo上、下兩層金 屬’俾以利用兩層金屬的㈣速率不同，而使上層與 下層之間形成間距’而後利用上層作為光罩來植入 Phosphorus (鱗）形成①丨的區域，緊接將上層兹刻 後’再利用下層當MASK (光罩）形成N-的⑽區域。 〇 .依申請專利範圍第i項所述之低溫多晶矽元件製造 17 1239041 方法，其中係先將phosphorus (鱗）植入N type之 source/drain區域内，然後利用所形成之gate Metal 與 data line metal 當作 MASK 進行 fT的植入， 以將LDD (低摻雜汲極）區域形成，而後再將boron (硼）植入P type之source/drain區域内，即可 製成有LDD(低摻雜汲極）之CMOS(金氧半導體）。
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Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW93116008A TWI239041B (en) | 2004-06-03 | 2004-06-03 | Manufacturing method of low-temperature poly-silicon device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW93116008A TWI239041B (en) | 2004-06-03 | 2004-06-03 | Manufacturing method of low-temperature poly-silicon device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWI239041B true TWI239041B (en) | 2005-09-01 |
| TW200540951A TW200540951A (en) | 2005-12-16 |
Family
ID=37001170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW93116008A TWI239041B (en) | 2004-06-03 | 2004-06-03 | Manufacturing method of low-temperature poly-silicon device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWI239041B (zh) |
-
2004
- 2004-06-03 TW TW93116008A patent/TWI239041B/zh not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW200540951A (en) | 2005-12-16 |
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