薄膜晶体管及制备方法_2

文档序号:9922942阅读:来源:国知局
及氧化娃层的总厚度为280nm。运样有利于后续的氨化过程,及得到良好的电学性能。又 如,在本发明一实施例中,氮化娃层的厚度为50~lOOnm,氧化娃层的厚度为150~300nm。
[0043] 其中,形成SiNx膜层的反应气体为SiH4、畑3、化的混合气体,或者为Si此CI2、畑3、化 的混合气体;形成SiOx膜层的反应气体为SiH4、N2〇的混合气体,或者为Si化、娃酸乙醋 (TEOS)的混合气体。
[0044] S112、在缓冲层上沉积非晶娃层。
[0045] 例如,采用等离子体增强化学气相沉积(阳CVD)工艺在缓冲层上沉积非晶娃层。又 如,沉积溫度一般控制在500°C W下。
[0046] 在本实施例中,非晶娃层的厚度为40皿~60皿。当然,也可根据具体的工艺需要选 择合适的厚度。例如,非晶娃层的厚度为42nm~55加1,又如,非晶娃层的厚度为45nm、48nm、 50nm、52nm或54nm。
[0047] S113、将所述非晶娃层转化为多晶娃层,得到所述半导体层。
[0048] 例如,采用准分子激光退火的方法将所述非晶娃层转化为所述多晶娃层,形成所 述半导体层。具体的,采用氯化氣(XeCl)、氣化氯化rF)、氣化氣(ArF)等准分子激光器进行 激光退火,例如波长为308nm的氯化氣激光器,来进行准分子激光退火。激光光束经过光学 系统后为线性光源。
[0049] 又如,准分子激光退火的脉冲重复率(pulse repetition ratio)为300Hz~ 800Hz,又如,准分子激光退火的脉冲重复率为400Hz~600Hz ;又如,扫描间距(scan pitch) 为15皿~30皿。又如,激光能量密度为150~600mJ/cm2,又如,激光能量密度为350~500mJ/ cm2。又如,扫描速率优选为0.5mm/s~50mm/s,又如,扫描速率为0.5mm/s~50mm/s,又如,扫 描速率为1mm/s~30mm/s,又如,扫描速率为2mm/s~lOmm/s。又如,脉冲时间为20~30nm。又 如,重叠率为92 %~97 %。又如,激光能量密度为250~600mJ/cm2,又如,激光能量密度为 420~490mJ/cm 2;又如,脉冲之间能量波动6sigma值小于2.7%,光束截面能量均匀度 (Uniformity)Ssigma值长轴小于1.8%、短轴小于3%。
[0050] 优选地,在进行激光退火工艺之前,需要对非晶娃层进行去氨处理,使得氨含量 降至1% W下,防止氨爆现象的产生。例如,将基板置于高溫炉中,在溫度为400~500°C的条 件下进行高溫退火,W将氨从非晶娃层中排除。
[0051] 在本发明一实施例中,将所述非晶娃层转化为多晶娃层后,还包括:对所述多晶娃 层进行沟道渗杂,W调节薄膜晶体管的阔值电压。例如,当需要薄膜晶体管的阔值电压向正 的方向移动时,对多晶娃层进行棚元素渗杂;当需要薄膜晶体管的阔值电压向负的方向移 动时,对多晶娃层进行憐元素渗杂或神元素渗杂。
[0052] S113、在所述半导体层上形成第一栅极绝缘层。
[0053] 例如,采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺在所述半导体层上沉积第一 栅极绝缘层。又如,沉积溫度一般控制在500°C W下。又如,第一栅极绝缘层为氮化娃层、氧 化娃层或氮化娃、氧化娃叠层结构。进一步的,第一栅极绝缘层的厚度为40~l(K)nm。又如, 第一栅极绝缘层的厚度为60~80nm。
[0054] 又如,在本发明另一实施例中,步骤SllO包括如下步骤:在基板上依次形成缓冲 层、非晶娃层及第一栅极绝缘层;将所述非晶娃层转化为多晶娃层,形成半导体层。由于第 一栅极绝缘层与非晶娃层经连续沉积后得到,两者的接触界面紧密,与传统工艺相比,可W 避免非晶娃层裸露在空气中,防止环境对非晶娃层表面造成影响。
[0055] 又如,在本发明一实施例中,在将所述非晶娃层转化为多晶娃层后,经所述第一栅 极绝缘层,对所述多晶娃层进行沟道渗杂,虽然经第一栅极绝缘层,但是离子依然能够注入 到多晶娃层内,而且注入离子通过第一栅极绝缘层后,由于第一栅极绝缘层为非晶材料,注 入在第一栅极绝缘层中与娃氧原子产生碰撞及散射,使得进入多晶娃层的离子角度分布较 广,从而减小沟道效应发生的几率。
[0056] S120、在所述第一栅极绝缘层上形成光刻胶图案,所述光刻胶图案包括第一光刻 胶层及第二光刻胶层,所述第一光刻胶层对应所述半导体层中待形成驱动薄膜晶体管的区 域,所述第二光刻胶层对应所述半导体层中待形成开关薄膜晶体管的区域,所述第一光刻 胶层的厚度大于所述第二光刻胶层的厚度。
[0057] 具体地,在所述第一栅极绝缘层上形成光刻胶薄膜,采用半色调掩模板 化alftone)对所述光刻胶薄膜进行曝光和显影,形成光刻胶图案,所述光刻胶图案包括光 刻胶完全保留区域和光刻胶半保留区域,其中,所述光刻胶完全保留区域对应所述半导体 层的图案中待形成驱动薄膜晶体管的区域,即,第一光刻胶层,所述光刻胶半保留区域对应 所述半导体层的图案中待形成开关薄膜晶体管的区域,即,第二光刻胶层。
[0058] S130、W所述光刻胶图案为掩模,对所述半导体层及所述第一栅极绝缘层进行第 一次刻蚀处理,W除去所述半导体层及所述第一栅极绝缘层未被光刻胶图案覆盖的区域。
[0059] 例如,第一次刻蚀处理为干法刻蚀,如,利用等离子轰击技术对所述半导体层及所 述第一栅极绝缘层进行第一次刻蚀。可W理解,由于光刻胶层直接形成与第一栅极绝缘层 的表面,可W避免对多晶娃层的表面造成污染,影响多晶娃层性能。
[0060] S140、除去所述第二光刻胶层。
[0061] 具体地,对所述光刻胶图案进行灰化处理,W除去第二光刻胶层并减薄第一光刻 胶层。例如,利用等离子轰击技术对所述光刻胶图案进行灰化处理,W除去第二光刻胶层并 减薄第一光刻胶层。
[0062] S150、对所述第一栅极绝缘层进行第二次刻蚀处理,W除去至少部分所述第一栅 极绝缘层未被第一光刻胶层覆盖的区域的厚度。
[0063] 例如,第二次刻蚀处理为干法刻蚀,如,利用等离子轰击技术对所述第一栅极绝缘 层进行第二次刻蚀,根据设计需要,除去或减薄所述第一栅极绝缘层未被第一光刻胶层覆 盖的区域,从而使得对应于开关薄膜晶体管的第一栅极绝缘层的厚度小于对应于驱动薄膜 晶体管的第一栅极绝缘层的厚度。
[0064] S160、除去所述第一光刻胶层。
[0065] 例如,采用干法刻蚀技术W除去所述第一光刻胶层。具体地,采用化等离子体等气 体对第一光刻胶层进行轰击W除去第一栅极绝缘层上的第一光刻胶层。
[0066] S170、在所述第一栅极绝缘层上形成第二栅极绝缘层。
[0067] 例如,通过等离子化学气相沉积工艺在第一栅极绝缘层上形成第二栅极绝缘层。 又如,沉积溫度一般控制在500°C W下。又如,第二栅极绝缘层的厚度为20~60nm。又如,第 二栅极绝缘层的厚度为30~50nm。又如,第二栅极绝缘层的厚度为40~45nm。需要说明的 是,第二栅极绝缘层的厚度需要根据具体的情况进行选择,例如,根据薄膜晶体管中栅极绝 缘层所需要达到的介电系数调整第二栅极绝缘层的厚度。
[0068] S180、在所述第二栅极绝缘层上形成栅极。
[0069] 例如,在第二栅极绝缘层上形成栅极金属层的过程可W采用本领域技术人员熟知 的形成栅极的步骤,如先在第二栅极绝缘层形成栅极金属层,然后对栅极金属层进行光刻 和湿法刻蚀等操作最终在第二栅极绝缘层上形成栅极,在此不做限定。
[0070] 在本发明一实施例中,在所述第二栅极绝缘层上形成栅极之后,还包括如下步骤:
[0071] S181、W所述栅极作为掩膜,对所述半导体层进行离子注入,形成源极重渗杂区及 漏极重渗杂区;
[0072] 例如,在本实施例中采用具
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