[发明专利]金属氧化物半导体晶体管的制造方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种金属氧化物半导体晶体管的制造方法。

背景技术

金属氧化物半导体晶体管(Metal Oxide Semiconductor Transistor)是利用金属氧化物为半导体层的晶体管。相较于非晶硅薄膜晶体管，金属氧化物半导体晶体管具有较高的载子迁移率(Mobility)，因此金属氧化物半导体晶体管拥有较佳的电性表现。此外，金属氧化物半导体晶体管的制造方法也比低温多晶硅薄膜晶体管简单，所以金属氧化物半导体晶体管亦具有较高的生产效能。

在制造金属氧化物半导体的方法中，未经退火(Unannealed)的金属氧化物层所制作的晶体管的电性表现并不稳定。图1绘示在漏极电压为20V的条件下，连续测量六次上述晶体管的栅极电压与漏极电流的关系曲线图。如图1所示，每次测量的栅极电压与漏极电流的关系曲线都不相同，且明显有临界电压偏移的现象。临界电压的差异高达9.36V。为改善上述问题，业界利用温度高达350℃以上的退火制程来改善晶体管的稳定性。但是，在高温下进行退火制程，容易造成热应力效应，导致金属氧化物半导体晶体管变形。

因此，目前极需要一种改良的制造方法，期能降低退火制程的温度，并且能使金属氧化物半导体晶体管具有稳定的电性性能。

发明内容

因此，本发明提供一种金属氧化物半导体晶体管的制造方法，以能在低于350℃的温度下制造出电性稳定的金属氧化物半导体晶体管。

依据本发明一实施方式，上述金属氧化物半导体晶体管的制造方法包括下列步骤。形成一栅极于一基板上。形成一栅极绝缘层覆盖栅极。形成一图案化金属氧化物半导体层于栅极绝缘层上，此图案化金属氧化物半导体层具有一通道区。形成一源极及一漏极于图案化金属氧化物半导体层上，源极与漏极间的一间隙露出该通道区。形成一迁移率增强层于通道区上，使迁移率增强层与金属氧化物半导体层中的氧产生氧化反应，迁移率增强层不接触源极及漏极。在温度为约200℃至约350℃的环境中，对金属氧化物半导体层及迁移率增强层进行一退火制程。

依据本发明另一实施方式，金属氧化物半导体晶体管的制造方法包括下列步骤。形成一栅极于一基板上。形成一栅极绝缘层覆盖栅极。形成一图案化金属氧化物半导体层于栅极绝缘层上，此图案化金属氧化物半导体层具有一通道区。形成一源极及一漏极于图案化金属氧化物半导体层上，源极与漏极间的一间隙露出通道区。以一迁移率增强介质对通道区进行表面处理，使迁移率增强介质与金属氧化物半导体层的氧产生氧化反应。在温度为约200℃至约350℃的环境中，对已进行表面处理的金属氧化物半导体层进行一退火制程。

在已知技术中，通常必须在高于350℃的温度才能制造电性稳定的金属氧化物半导体晶体管。但是，在高温下进行退火制程，容易造成热应力效应，导致金属氧化物半导体晶体管变形。根据本发明的实施方式，可在低于350℃的温度下制造出电性稳定的金属氧化物半导体晶体管。因此，可以有效改善已知技术中金属氧化物半导体晶体管变形的问题。另一方面，本发明的实施方式可在较低的制程温度下进行，具有节省能源的优点。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施方式能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1绘示已知技术的未退火的同一金属氧化物半导体晶体管连续六次测量的栅极电压与漏极电流的关系曲线图；

图2绘示本发明一实施方式的金属氧化物半导体晶体管的制造方法的流程图；

图3-图8B绘示本发明一实施方式的制造方法的各制程阶段剖面示意图；

图9是绘示本发明另一实施方式的金属氧化物半导体晶体管的制造方法的流程图；

图10A、图10B绘示本发明另一实施方式的制造方法的制程阶段剖面示意图；

图11绘示根据本发明一实施方式的金属氧化物半导体晶体管的栅极电压与漏极电流的关系图；

图12绘示根据本发明一实施方式的金属氧化物半导体晶体管在不同栅极电压下的漏极电流与漏极电压的关系曲线图。

【主要元件符号说明】

100、400：方法

102、104、106、108、110、112、402、404、406、408、410、412：步骤

210：基板

220：栅极

230：栅极绝缘层

240：金属氧化物半导体层

242：通道区

250a：源极

250b：漏极

252：间隙

262：开口