專利名稱：形成cmos晶體管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種形成CMOS晶體管的制程方法，且特別是有關(guān)于一種利用兩次植入形成源極/漏極與輕摻雜的CMOS晶體管的制程方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今平面顯示器中的薄膜晶體管多以非晶硅(amorphous silicon)所制程，少數(shù)高端產(chǎn)品則以電子移動率高的多晶硅(poly silicon)制程。多晶硅技術(shù)可容許整合更多的電子電路，因而可以降低整體產(chǎn)品的復(fù)雜度及重量。但由于多晶硅制程中，最高溫度約為300℃以上，遠超過塑料開始軟化的溫度，故只能適用于玻璃基板。
請參照圖1A~1I，其顯示了一傳統(tǒng)低溫多晶硅薄膜晶體管的制作流程。首先，在圖1A中，一緩沖層102、一多晶硅層依序形成于一基板100上，其中，多晶硅層利用準(zhǔn)分子雷射對一非晶硅層進行結(jié)晶回火而形成；接著，再形成一具圖案的光阻層(未顯示于圖中)，并以光阻層為屏蔽進行蝕刻，而形成圖1A所示的多晶硅層104。
接著，參考圖1B，沉積一層閘極氧化層108于緩沖層102與多晶硅層104之上，并形成一導(dǎo)電層于閘極氧化層108之上，利用微影與蝕刻制程后，形成一閘極110。然后，在圖1C中，形成一光阻層112，光阻層112覆蓋整個PMOS晶體管區(qū)域以及NMOS晶體管區(qū)域的閘極與輕摻雜區(qū)域，并以光阻層112為屏蔽，植入重濃度的磷摻質(zhì)，而形成NMOS晶體管的源極/漏極104a、104b、104c與104d。
之后，在圖1D中，去除殘留的光阻層112，并直接以閘極110為屏蔽，對基板100植入輕濃度的磷摻質(zhì)，而形成NMOS晶體管的輕摻雜104m、104n、104x與104y。接著，在圖1E中，再次形成一光阻層114，光阻層114覆蓋整個NMOS晶體管區(qū)域，并以光阻層114為屏蔽，對基板100植入重濃度的硼摻質(zhì)，而形成P型晶體管的源極/漏極104i與104j。
在圖1F中，先去除光阻層114，再形成一內(nèi)層介電層116于閘極110與閘極氧化層108之上，并形成數(shù)個開口于內(nèi)層介電層116與閘極氧化層108之中。然后，在圖1G中，形成可以與源極/漏極104a、104b、104c、104d、104i與104j電性連接的電極118。
接著，在圖1H中，形成一保護層120于電極層118與內(nèi)層介電層116之上，并形成開口于畫素區(qū)的保護層120中，以暴露電極118。最后，于圖1I中，形成可以與畫素區(qū)的電極118電性連接的透明電極122，以完成具有低溫多晶硅薄膜晶體管的制程。
公知技術(shù)共需要八道光罩的制程以及三次離子植入的步驟，才可以完成整個低溫多晶硅薄膜晶體管的制程，其中，八道光罩的制程分別于圖1A～1C與圖1E～1I中進行，而三次離子植入的步驟分別于圖1C～1E中進行。然而，每一個制程步驟均會增加制程成本，因此，實有必要提出一個能夠減少制程步驟的方法。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的就是在提供一個以較少制程步驟形成CMOS晶體管的制程方法。
根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種于一基板上形成第一型晶體管與第二型晶體管的方法，其中該第一型晶體管具有一輕摻雜區(qū)域與第一重摻雜區(qū)域，該第二型晶體管具有第二重摻雜區(qū)域，該方法至少包括形成一厚度約為200～1000埃的第一多晶硅層與的第二多晶硅層于該基板上，其中該第一多晶硅層與該第二多晶硅層對應(yīng)于該第一型晶體管與該第二型晶體管；沉積一厚度約為500～1500埃的閘極氧化層于該第一多晶硅層與該第二多晶硅層上；形成一由鉬、鉻或鈦/鋁/鈦的其中之一所組成的第一閘極與第二閘極于該閘極氧化層上，并分別位于該第一多晶硅層與該第二多晶硅層的上方，該第一閘極外部依序圍繞該輕摻雜區(qū)域與該第一重摻雜區(qū)域，而該第二閘極外部圍繞該第二重摻雜區(qū)域；形成第一型晶體管的第一重摻雜于該第一型晶體管的第一重摻雜區(qū)域中，其利用一遮蓋該第二重摻雜區(qū)域的光阻層與該第二閘極為屏蔽，并植入第一摻質(zhì)而形成；以及形成第一型晶體管的輕摻雜與第二型晶體管的第二重摻雜分別于該第一型晶體管的輕摻雜區(qū)域與該第二型晶體管的第二重摻雜區(qū)域中，其利用遮蓋該第一型晶體管的第一重摻雜區(qū)域的光阻層與該第一閘極為屏蔽，并植入第二摻質(zhì)而形成，該第二摻質(zhì)的劑量小于該第一摻質(zhì)的劑量。本發(fā)明的第一摻質(zhì)的劑量約為3el3/cm2至5el5/cm2之間，第二摻質(zhì)的劑量約為3el3/cm2至5el5/cm2之間，該第一重摻雜與該第二重摻雜為源極與漏極。
本發(fā)明在該形成第一型晶體管的輕摻雜與第二型晶體管的第二重摻雜步驟之后，還包括形成一厚度約為500～7000埃的內(nèi)層介電層于該閘極氧化層、該第一閘極與該第二閘極上；選擇性地暴露該第一重摻雜、該第二重摻雜、第一閘極與第二閘極；以及形成由鉬、鉻或鈦/鋁/鈦的其中之一所組成的電極，以電性連接被暴露的該第一重摻雜、該第二重摻雜、第一閘極與第二閘極。
本發(fā)明在該形成電極步驟之后，還包括形成一具圖案的保護層于該內(nèi)層介電層與該電極之上，該具圖案的保護層暴露一位于畫素區(qū)的第一型晶體管的部分電極；以及形成由銦錫氧化物(ITO)所組成的透明電極，以電性連接第一型晶體管的被暴露的部分電極。
本發(fā)明的第一型晶體管為NMOS晶體管，第二型晶體管為PMOS晶體管，其中，第一摻質(zhì)為磷摻質(zhì)，第二摻質(zhì)為硼摻質(zhì)；或是第一型晶體管為PMOS晶體管，第二型晶體管為NMOS晶體管，其中，第一摻質(zhì)為硼摻質(zhì)，第二摻質(zhì)為磷摻質(zhì)。
為進一步說明本發(fā)明的上述目的、結(jié)構(gòu)特點和效果，以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細的描述。


圖1A~1I，其顯示了一傳統(tǒng)低溫多晶硅薄膜晶體管的制作流程。
圖2A~2H，其顯示了本發(fā)明的低溫多晶硅薄膜晶體管的制作流程。
具體實施例方式
本發(fā)明提供一能夠減少低溫多晶硅薄膜晶體管的制程步驟的方法。
請參照圖2A~2J，其顯示了本發(fā)明的低溫多晶硅薄膜晶體管的制作流程。
首先，在圖2A中，一緩沖層202、一多晶硅層204，依序形成于一基板200上，接著，再形成一具圖案的光阻層(未顯示于圖中)，并以光阻層為屏蔽進行蝕刻，而形成圖2A所示的多晶硅層204。
本發(fā)明的基板200可為玻璃或塑料材質(zhì)，而多晶硅層204的厚度約為200~1000埃，且利用準(zhǔn)分子雷射，對一形成于緩沖層202上的非晶硅層進行結(jié)晶回火而形成。左方兩個多晶硅層204是用以形成一CMOS晶體管，而右方的多晶硅層204是用以形成一畫素區(qū)中的NMOS晶體管。
緩沖層202可為氧化硅或氮化硅所構(gòu)成，其是在準(zhǔn)分子雷射回火的過程，作為一絕熱層，例如，即使上層的多晶硅層204于回火的過程中溫度高達約1500℃，則一塑料基板的局部溫度也不會超過約250℃，且局部溫度升高的時間極短，因此，塑料基板的形狀不致于改變。
然后，參考圖2B，一閘極氧化層208形成于緩沖層202與多晶硅層204之上，閘極氧化層208的厚度約為500~1500埃之間，且其材質(zhì)可為二氧化硅。接著，沉積一導(dǎo)電層于整個基板200之上，并利用微影與蝕刻制程，形成閘極層210，閘極層210可由鉬(Mo)、鉻(Cr)與鈦/鋁/鈦(Ti/Al/Ti)所組成。
之后，在圖2C中，藉由微影制程，形成一具圖案的光阻層212于基板210之上，光阻層212完全覆蓋欲形成CMOS晶體管的PMOS晶體管區(qū)域。并以光阻層212為屏蔽，對基板200植入重濃度的磷摻質(zhì)，其劑量約為3el3dose/cm2至5el5dose/cm2之間，以形成重摻雜204A、204B、204C與204D于NMOS晶體管的源極/漏極區(qū)域與輕摻雜區(qū)域中。此時，重摻雜204A、204B、204C與204D形成于NMOS晶體管的源極/漏極區(qū)域中的部分，即為NMOS晶體管的源極/漏極，此部分將于圖2D中的步驟完成后，再做說明。
之后，在圖2D中，去除殘留的光阻層212，并再次藉由微影制程，形成一具圖案的光阻層214于閘極氧化層208之上，光阻層214覆蓋CMOS晶體管的NMOS晶體管的源極/漏極區(qū)域，以及畫素區(qū)域的NMOS晶體管的源極/漏極區(qū)域，且不覆蓋CMOS晶體管的PMOS晶體管區(qū)域。并以光阻層214為屏蔽，對基板200植入重濃度的硼摻質(zhì)，其劑量約為3el3dose/cm2~5el5dose/cm2之間，以形成PMOS晶體管的源極/漏極204i與204j，以及NMOS晶體管的輕摻雜204m、204n、204x與204y。在重摻雜204A、204B、204C與204D中，除了輕摻雜204m、204n、204x與204y，其余的即為NMOS晶體管之源極/漏極204a、204b、204c與204d。
值得注意的是，本發(fā)明于植入硼摻質(zhì)所使用的劑量，必須小于植入磷摻質(zhì)所使用的劑量，如此，則進行了硼摻質(zhì)與磷摻質(zhì)兩次植入的NMOS晶體管的輕摻雜區(qū)域，才可以具有輕摻雜204m、204n、204x與204y。當(dāng)然，本發(fā)明的實施例并不限于形成具有輕摻雜的NMOS晶體管，形成具有輕摻雜的PMOS晶體管亦可為本發(fā)明的另一實施例，此時，利用光阻層212為屏蔽所進行的植入步驟，是植入硼摻質(zhì)，利用光阻層214為屏蔽所進行的植入步驟，是植入磷摻質(zhì)，且植入硼摻質(zhì)所使用的劑量，必須大于植入磷摻質(zhì)所使用的劑量。
接著，在圖2E中，先去除光阻層214，再形成一內(nèi)層介電層216于整個基板200之上，并利用微影與蝕刻制程，形成數(shù)個開口，于內(nèi)層介電層216與閘極氧化層208之中，內(nèi)層介電層216可由二氧化硅組成，其厚度約為500~7000埃。然后，在圖2F中，形成一導(dǎo)電層于內(nèi)層介電層216之上，并填滿位于內(nèi)層介電層216與閘極氧化層208之中的開口，再利用微影與蝕刻制程，形成可以與閘極210以及源極/漏極204a、204b、204c、204d、204i與204j的部分，電性連接的電極218。此實施例所顯示為電極218與源極/漏極204a、204b、204c、204d、204i與204j電性連接的情形。
接著，在圖2G中，形成一保護層220于電極218與內(nèi)層介電層216之上，并利用微影與蝕刻制程，形成開口于畫素區(qū)的保護層220中。最后，在圖2H中，形成由銦錫氧化物(ITO)所組成的導(dǎo)電層于保護層220之上，并填滿保護層220之中的開口，再利用微影與蝕刻制程，形成可以與畫素區(qū)的電極218電性連接的透明電極222，以完成具有低溫多晶硅薄膜晶體管的制程。
本發(fā)明上述實施例所揭示的制程方法，總共只需要八道光罩的制程以及兩次離子植入的步驟，就可以完成整個低溫多晶硅薄膜晶體管的制程，其中，八道光罩的制程分別在圖v中進行，而兩次離子植入的步驟分別d圖2C與圖2D中進行。綜觀本發(fā)明的方法，是比公知技術(shù)少一個離子植入的步驟，因此，可以大大地減少制程的成本。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以一較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當(dāng)視后附的申請專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
雖然本發(fā)明已參照當(dāng)前的具體實施例來描述，但是本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，在沒有脫離本發(fā)明精神的情況下還可作出各種等效的變化和修改，因此，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)對上述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在一基板上形成第一型晶體管與第二型晶體管的方法，其中該第一型晶體管具有一輕摻雜區(qū)域與第一重摻雜區(qū)域，該第二型晶體管具有第二重摻雜區(qū)域，該方法至少包括形成第一多晶硅層與第二多晶硅層于該基板上，其中該第一多晶硅層與該第二多晶硅層對應(yīng)于該第一型晶體管與該第二型晶體管；沉積一閘極氧化層于該第一多晶硅層與該第二多晶硅層上；形成第一閘極與第二閘極于該閘極氧化層上，并分別位于該第一多晶硅層與該第二多晶硅層的上方，該第一閘極外部依序圍繞該輕摻雜區(qū)域與該第一重摻雜區(qū)域，而該第二閘極外部圍繞該第二重摻雜區(qū)域；形成第一型晶體管的第一重摻雜于該第一型晶體管的第一重摻雜區(qū)域中，其是利用一遮蓋該第二重摻雜區(qū)域的光阻層與該第二閘極為屏蔽，并植入一第一摻質(zhì)而形成；以及形成第一型晶體管的輕摻雜與第二型晶體管的第二重摻雜分別于該第一型晶體管的輕摻雜區(qū)域與該第二型晶體管的第二重摻雜區(qū)域中，其是利用遮蓋該第一型晶體管的第一重摻雜區(qū)域的光阻層與該第一閘極為屏蔽，并植入第二摻質(zhì)而形成，該第二摻質(zhì)的劑量是小于該第一摻質(zhì)的劑量。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該形成第一多晶硅層與第二多晶硅層步驟之前，還包括形成一緩沖層于該基板上的步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在該形成第一型晶體管的輕摻雜與第二型晶體管的第二重摻雜步驟之后，還包括形成一內(nèi)層介電層于該閘極氧化層、該第一閘極與該第二閘極上；選擇性地暴露該第一重摻雜、該第二重摻雜、第一閘極與第二閘極；以及形成電極以電性連接被暴露的該第一重摻雜、該第二重摻雜、第一閘極與第二閘極。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，該內(nèi)層介電層的厚度約為500～7000埃。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，該電極為鉬、鉻或鈦/鋁/鈦的其中之一所組成。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在該形成電極步驟之后，還包括形成一具圖案的保護層于該內(nèi)層介電層與該電極之上，該具圖案的保護層暴露一位于畫素區(qū)的第一型晶體管的部分電極；以及形成透明電極以電性連接第一型晶體管的被暴露的部分電極。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，該透明電極為銦錫氧化物所組成。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該第一多晶硅層與第二多晶硅層的厚度約為200～1000埃。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該閘極氧化層的厚度約為500～1500埃。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該第一閘極于該第二閘極為鉬、鉻或鈦/鋁/鈦的其中之一所組成。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該第一型晶體管為NMOS晶體管，該第二型晶體管為PMOS晶體管。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，該第一摻質(zhì)即為磷摻質(zhì)。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，該第二摻質(zhì)即為硼摻質(zhì)。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該第一型晶體管為PMOS晶體管，該第二型晶體管為NMOS晶體管。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，該第一摻質(zhì)即為硼摻質(zhì)。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，該第二摻質(zhì)即為磷摻質(zhì)。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該第一重摻雜為源極與漏極。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該第二重摻雜為源極與漏極。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該第一摻質(zhì)的劑量約為3e13dose/cm2至5e15dose/cm2之間。
20.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該第二摻質(zhì)的劑量約為3e13dose/cm2至5e15dose/cm2之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在一基板上形成一CMOS晶體管的方法，其中僅需兩道植入步驟，即可形成所有源極與漏極與輕摻雜，首先，是形成一NMOS晶體管的源極與漏極，其利用一遮蓋PMOS晶體管的源極與漏極的光阻層為屏蔽，并植入一磷摻質(zhì)；接著形成一NMOS晶體管的輕摻雜與一PMOS晶體管的源極與漏極，其利用遮蓋NMOS晶體管的源極與漏極的光阻層與閘極為屏蔽，并植入一硼摻質(zhì)，其中，硼摻質(zhì)的劑量小于磷摻質(zhì)的劑量。
文檔編號H01L21/70GK1542948SQ20031011422
公開日2004年11月3日 申請日期2003年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月7日
發(fā)明者陳坤宏, 陳明炎 申請人:友達光電股份有限公司