[发明专利]薄膜晶体管元件及其制造方法

说明书

【技术领域】

本发明是有关于半导体制作工艺，特别是有关于一种薄膜晶 体管元件及其制造方法。

【背景技术】

低温多晶硅(low-temperaturepolysilicontechnology,简称 LTPS)薄膜晶体管液晶显示器具有容易实现薄型化、轻量、高可 靠性、高分辨率显示等优点，已逐渐成为市场上的主流。

在LTPS薄膜晶体管元件制作中，因沟道长度越来越短，短 沟道效应愈发明显。短沟道效应造成N型薄膜晶体管(NTFT)元 件特性异常，如临界电压(Vth)偏大、关态电流(offcurrent)偏高， 为了避免此类异常，一般NTFT元件制作均会在N+半导体层和 沟道之间增加一段轻掺杂区域N-(LDD,LightlyDopedDrain)， 进而避免薄膜晶体管元件特性异常，但此元件信赖性与稳定性不 佳。

在传统的LTPS薄膜晶体管元件制作工艺的流程中，首先会 于玻璃基板上沉积缓冲层，接着沉积非晶硅(a-Si)层，经过准分 子激光退火(ExcimerLaserAnnealing，简称为ELA)制程将非晶 硅层转变成多晶硅(poly-Si)层，进行有源岛(activeisland)的成 形，即形成TFT元件的有源层(第1道掩膜)，进行沟道掺杂 (channeldoping)形成沟道，之后再通过两道掩膜定义高浓度掺杂 N+区域和低浓度掺杂N-区域(第2道和第3道掩膜)，再形成栅 绝缘层和栅电极层，再通过光刻胶定义栅电极图形(第4道掩膜)， 经过蚀刻形成栅电极，之后再进行层间电介质(ILD)层、接触孔 (第5道掩膜)、漏/源电极的成形(第6道掩膜)，进而完成LTPS 薄膜晶体管元件的整个制程。从有源层到漏/源电极的成形的过 程共需6道掩膜。

上述的LTPS薄膜晶体管元件的半导体层制备工艺复杂，需 要增加掩膜(Mask)工艺的数量，这使得薄膜晶体管阵列基板的制 造成本过高。

故，有必要提供一种薄膜晶体管元件及其制造方法，以解决 现有技术所存在的问题。

【发明内容】

有鉴于现有技术的缺点，本发明的主要目的在于提供一种薄 膜晶体管元件及其制造方法，以解决现有的LTPS薄膜晶体管元 件的半导体层制备工艺复杂的问题。

为达成本发明的前述目的，本发明提供一种薄膜晶体管元件 的制造方法，其包含下列步骤：在基板上形成一有源层；对有源 层进行通道掺杂；形成一图案化光阻层于该有源层上，其中该图 案化光阻层具有一第一部分、一第二部分及镂空部分，且第一部 分的厚度大于第二部分的厚度，其中第一部分覆盖有源层的中央 位置；第二部分覆盖于有源层的两侧；镂空部分位于第一部分与 第二部分之间以将第一部分与第二部分隔开，且所述镂空部分露 出有源层的一部分；通过蚀刻使露出于所述镂空部分的有源层厚 度变薄；移除图案化光阻层的第二部分，以裸露出对应的有源层 部分；对有源层的裸露部分进行高剂量离子掺杂，使较厚的有源 层形成高浓度掺杂区，较薄的有源层形成低掺杂区；移除剩余的 图案化光阻层，并形成一栅极绝缘层；于栅极绝缘层上形成一金 属层，并(通过第4道掩膜)图案化所述金属层以定义出栅极；于 栅极绝缘层上形成一层间电介质层以覆盖所述栅极；于所述层间 电介质层上形成位置对应高浓度掺杂区的接触孔；以及于接触孔 内形成漏/源极金属层。

在本发明的一实施例中，所述形成图案化光阻层于该有源层 上的步骤是采用半色调掩膜工艺、灰色调掩模工艺或单狭缝掩膜 工艺。

在本发明的一实施例中，所述在基板上形成一有源层的步骤 是在基板上沉积一非晶硅层，并使非晶硅层结晶化成为多晶硅 层，再通过掩膜工艺将多晶硅层图案化，从而定义出所述有源层。

在本发明的一实施例中，所述使非晶硅层结晶化成为多晶硅 层的方式为准分子激光退火工艺。

在本发明的一实施例中，所述移除图案化光阻层的第二部分 的步骤是采用干法灰化工艺。

本发明另提供一种薄膜晶体管元件，其包括一基板；一有源 层，形成于所述基板，所述有源层包含高浓度掺杂部分与低浓度 掺杂部分，其中所述低浓度掺杂部分的厚度小于所述高浓度掺杂 部分。