專利名稱：半導(dǎo)體器件以及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，其具有由薄膜晶體管(下文中稱作TFT)組成的電路，本發(fā)明還涉及該半導(dǎo)體器件的制造方法。例如，本發(fā)明涉及一種電子器具，其中以液晶顯示面板為代表的電光器件或具有有機(jī)發(fā)光元件的發(fā)光顯示器件作為部件安裝在所述電子器具上。
注意，本說明書中，半導(dǎo)體器件意味著能夠使用半導(dǎo)體特性工作的所有器件，電光器件、半導(dǎo)體電路和電子器具都包括在半導(dǎo)體器件中。
背景技術(shù)：
近年來，使用形成在具有絕緣表面的襯底上的半導(dǎo)體薄膜(厚度大約從幾個(gè)nm到幾百nm)來構(gòu)成薄膜晶體管(TFT)的技術(shù)受到關(guān)注。薄膜晶體管廣泛應(yīng)用于電子裝置例如IC或電光器件，其中尤其對(duì)作為圖像顯示器件的開關(guān)元件進(jìn)行大力研發(fā)。
尤其是，大力研發(fā)在以矩陣方式配置的每個(gè)顯示像素中提供有由TFT構(gòu)成的開關(guān)元件的有源矩陣型顯示器件(液晶顯示器件和發(fā)光顯示器件)。
在有源矩陣型顯示器件中，對(duì)擴(kuò)大像素區(qū)域的有效屏幕區(qū)域進(jìn)行了研發(fā)。為了擴(kuò)大有效屏幕區(qū)域，需要使被放置在像素部分中的TFT(像素TFT)的占據(jù)區(qū)域盡可能小。而且，還展開了在相同襯底上形成驅(qū)動(dòng)電路和像素部分的研發(fā)，以減小制造成本。特別地，由于和使用非晶硅膜的TFT相比多晶硅膜的TFT具有高場(chǎng)效應(yīng)遷移率，所以使用多晶硅膜的TFT能夠高速工作。
在安裝在顯示器件的模塊中的各個(gè)功能的模塊中，顯示圖像的像素部分和控制像素部分的驅(qū)動(dòng)電路，包括移位寄存器電路、電平轉(zhuǎn)移電路、緩沖電路和取樣電路等，它們每個(gè)都是基于CMOS電路，在一個(gè)襯底上形成。
在相同襯底上形成驅(qū)動(dòng)電路和像素部分的情況和通過TAB方法安裝驅(qū)動(dòng)電路的情況相比，像素區(qū)域以外的區(qū)域占據(jù)的面積(稱為框架部分)，趨向于增大。為減小框架部分的面積，構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路的電路尺寸也必須減小。
特別地，在以矩陣方式配置有機(jī)發(fā)光元件(EL元件)的發(fā)光顯示器件中，每一個(gè)像素需要具有不同功能的多個(gè)TFT。另外，對(duì)于液晶顯示器件，正在努力嘗試在一個(gè)像素中形成開關(guān)用TFT和SRAM等存儲(chǔ)元件。此外，即使是在相同襯底上形成像素部分和驅(qū)動(dòng)電路的情況，也優(yōu)選使其盡可能小型化。
專利文件1公開了在其一邊具有厚度薄的柵電極的場(chǎng)致效應(yīng)晶體管。在專利文件1中，場(chǎng)致效應(yīng)晶體管的柵電極的截面形狀為L(zhǎng)形狀，沿著該L形的背面部分形成側(cè)壁間隔，并以提供有該側(cè)壁間隔的柵電極作為掩模添加高濃度離子，以形成只在漏極側(cè)具有低濃度漏極(LDDLightly Doped Drain)的結(jié)構(gòu)。另外，在柵電極的L形表面上形成硅化物層。
另外，專利文件2公開了在其一邊上具有LDD區(qū)域的薄膜晶體管。專利文件2所示的薄膜晶體管只在柵電極的一側(cè)提供有側(cè)壁間隔。專利文件2示出了，在添加離子時(shí)，用側(cè)壁間隔作為掩模，從而位于側(cè)壁間隔下方的高濃度漏區(qū)域具有傾斜連接結(jié)構(gòu)，并且該傾斜接觸結(jié)構(gòu)具有和LDD結(jié)構(gòu)相同的功能。
另外，專利文件3公開了一種半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，在源極側(cè)和漏極側(cè)分別形成具有不同的幅度的側(cè)壁，接著添加離子以形成高濃度雜質(zhì)擴(kuò)散層。
此外，本發(fā)明的申請(qǐng)人在專利文件4中提出了一種TFT制作工藝，其中，將提供有由衍射光柵圖案或半透明膜構(gòu)成的具有光強(qiáng)度降低功能的輔助圖案的光掩模或中間掩模(reticle)適用于柵電極形成用光蝕刻工藝中。
另外，本發(fā)明的申請(qǐng)人在專利文件5中提出了包括兩層?xùn)烹姌O且在其一邊設(shè)有LDD區(qū)域的薄膜晶體管。
專利文件1專利申請(qǐng)公開10-98189號(hào)專利文件2專利申請(qǐng)公開7-142734號(hào)專利文件3專利申請(qǐng)公開10-32327號(hào)專利文件4專利申請(qǐng)公開2002-151523號(hào)專利文件5專利申請(qǐng)公開2000-228527號(hào)發(fā)明內(nèi)容上述專利文件1至3的技術(shù)都需要有形成側(cè)壁間隔(也稱作側(cè)壁)的工藝。
本發(fā)明的目的是提供不通過形成側(cè)壁間隔并不增加工藝數(shù)量，而以自對(duì)準(zhǔn)方式提供至少具有一個(gè)LDD區(qū)域的TFT。
另外，本發(fā)明還提供不增加工藝數(shù)量而在同一襯底上形成各種TFT的制造方法，例如，形成在溝道形成區(qū)域的一邊上具有LDD區(qū)域的TFT和在溝道形成區(qū)域的兩邊具有LDD區(qū)域的TFT。
另外，側(cè)壁間隔的幅度(溝道長(zhǎng)方向的長(zhǎng)度)取決于在反復(fù)蝕刻(etching back)之前的絕緣膜的厚度，所以，形成例如0.5μm或更大幅度是很困難的。因此，根據(jù)專利文件1至3所示的技術(shù)，很難以自對(duì)準(zhǔn)方式形成具有0.5μm或更大幅度的LDD區(qū)域。本發(fā)明的另一個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)以自對(duì)準(zhǔn)方式形成具有0.5μm或更大幅度的LDD區(qū)域。
另外，本發(fā)明的目的是，對(duì)于以液晶顯示器件為代表的電光器件或包括EL元件的發(fā)光器件以及半導(dǎo)體器件，為了伴隨將來進(jìn)一步的高精細(xì)化(增加像素?cái)?shù)量)、小型化而來的每個(gè)顯示像素間距的微細(xì)化、以及驅(qū)動(dòng)像素部分的驅(qū)動(dòng)電路的集成化，將多個(gè)元件集成在一個(gè)有限的面積中，而減小元件所占據(jù)的面積。而且，本發(fā)明的目的是，通過提高電光器件或發(fā)光器件的圖像質(zhì)量，或者通過使各種電路集成來實(shí)現(xiàn)小型化，而改善安裝有這些器件的電子器具的質(zhì)量。
另外，本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體器件，其包括工作性能高且可靠性高的電路。而且，通過提高半導(dǎo)體器件的可靠性，來改善安裝有該器件的電子器具的可靠性。
本發(fā)明的制造方法之一，包括以下步驟將提供有由衍射光柵圖案或半透明膜構(gòu)成的具有光強(qiáng)度降低功能的輔助圖案的光掩?；蛑虚g掩模適用于柵電極形成用光蝕刻工藝中，形成包括厚度厚的區(qū)域和在其一邊上的比所述區(qū)域更薄的區(qū)域的左右不對(duì)稱的抗蝕劑圖案(抗蝕劑圖案的截面形狀相對(duì)柵電極的幅度方向或長(zhǎng)邊方向非對(duì)稱)；形成具有臺(tái)階結(jié)構(gòu)的柵電極；將雜質(zhì)元素經(jīng)過柵電極的厚度薄的區(qū)域添加到半導(dǎo)體層中，而以自對(duì)準(zhǔn)方式形成LDD區(qū)域。本發(fā)明的TFT結(jié)構(gòu)包括，在溝道形成區(qū)域和通過以高濃度添加雜質(zhì)元素而形成的漏區(qū)域之間提供有雜質(zhì)元素以低濃度添加的區(qū)域，該區(qū)域稱作LDD區(qū)域。
另外，本發(fā)明的特征之一還包括根據(jù)上述工藝而獲得的結(jié)構(gòu)，其中包括具有臺(tái)階結(jié)構(gòu)的柵電極，即包括厚度厚的區(qū)域和在一邊上的比所述區(qū)域更薄的區(qū)域的柵電極；以及，中間夾絕緣膜與柵電極的厚度薄的區(qū)域重疊的LDD區(qū)域。通過采用包括中間夾絕緣膜與柵電極的厚度薄的區(qū)域重疊的LDD區(qū)域的結(jié)構(gòu)，可以減輕漏極附近的電場(chǎng)強(qiáng)度，從而防止熱載流子注入，有效地防止產(chǎn)生退化現(xiàn)象。
另外，與柵電極重疊的LDD區(qū)域也稱作Lov區(qū)域。專利文件4公開了通過形成左右對(duì)稱的抗蝕劑圖案來在溝道形成區(qū)域的兩邊上形成Lov區(qū)域的結(jié)構(gòu)。另一方面，本發(fā)明提供通過形成左右不對(duì)稱的抗蝕劑圖案來在溝道形成區(qū)域的一邊上形成Lov區(qū)域的結(jié)構(gòu)。
在本說明書中提供的發(fā)明結(jié)構(gòu)是一種半導(dǎo)體器件，包括在具有絕緣表面的襯底上方的半導(dǎo)體層；在所述半導(dǎo)體層上方的柵絕緣層；以及在所述柵絕緣層上的由導(dǎo)電層的疊層構(gòu)成的柵電極，其中，所述半導(dǎo)體層包括溝道形成區(qū)域、在所述溝道形成區(qū)域兩邊的兩個(gè)第一雜質(zhì)區(qū)域、在一方的第一雜質(zhì)區(qū)域和所述溝道形成區(qū)域之間的第二雜質(zhì)區(qū)域，并且，構(gòu)成所述柵電極的疊層之一層的第一導(dǎo)電層至少與溝道形成區(qū)域以及第二雜質(zhì)區(qū)域重疊，并且，構(gòu)成柵電極的疊層之一層的第二導(dǎo)電層連接到第一導(dǎo)電層上，且與所述溝道形成區(qū)域重疊。
在上述結(jié)構(gòu)中，所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層可以由不同的材料構(gòu)成。通過將不同的材料用作所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層，可以取得蝕刻速率差，從而可容易形成上述結(jié)構(gòu)。
另外，在上述結(jié)構(gòu)中，所述第一導(dǎo)電層的厚度可以比第二導(dǎo)電層更薄。通過將所述第一導(dǎo)電層的厚度減薄，當(dāng)將雜質(zhì)元素經(jīng)過第一導(dǎo)電層添加到半導(dǎo)體層時(shí)，可以容易地形成第二雜質(zhì)區(qū)域。
另外，所述第二導(dǎo)電層的幅度可以等于所述溝道形成區(qū)域的幅度。第二導(dǎo)電層的幅度等于溝道形成區(qū)域的幅度，這意味著，第一雜質(zhì)區(qū)域和第二雜質(zhì)區(qū)域以自對(duì)準(zhǔn)方式形成。
另外，本發(fā)明可以在同一襯底上同時(shí)形成具有不同結(jié)構(gòu)的TFT。本發(fā)明的另一個(gè)結(jié)構(gòu)是一種在同一襯底上包括具有第一半導(dǎo)體層的第一薄膜晶體管和具有第二半導(dǎo)體層的第二薄膜晶體管的半導(dǎo)體器件，其包括具有絕緣表面的襯底上方的第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層；所述第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層上方的柵絕緣層；以及所述柵絕緣層上的由導(dǎo)電層的疊層構(gòu)成的第一柵電極和第二柵電極，其中，所述第一半導(dǎo)體層包括第一溝道形成區(qū)域、在所述第一溝道形成區(qū)域兩邊的兩個(gè)第一雜質(zhì)區(qū)域、在一方的第一雜質(zhì)區(qū)域和所述第一溝道形成區(qū)域之間的第二雜質(zhì)區(qū)域，并且，所述第一溝道形成區(qū)域中間夾柵絕緣層與第一柵電極重疊，并且，構(gòu)成所述第一柵電極的疊層之一層的第一導(dǎo)電層至少與第一溝道形成區(qū)域以及第二雜質(zhì)區(qū)域重疊，并且，構(gòu)成第一柵電極的疊層之一層的第二導(dǎo)電層接觸到第一導(dǎo)電層上，且與所述第一溝道形成區(qū)域重疊，而且，所述第二半導(dǎo)體層包括第二溝道形成區(qū)域、在所述第二溝道形成區(qū)域兩邊的兩個(gè)第一雜質(zhì)區(qū)域、在該第一雜質(zhì)區(qū)域和所述第二溝道形成區(qū)域之間的第二雜質(zhì)區(qū)域，并且，所述第二溝道形成區(qū)域中間夾柵絕緣層與第二柵電極重疊，并且，構(gòu)成所述第二柵電極的疊層之一層的第一導(dǎo)電層至少與第二溝道形成區(qū)域以及兩個(gè)第二雜質(zhì)區(qū)域重疊，并且，構(gòu)成第二柵電極的疊層之一層的第二導(dǎo)電層接觸到第一導(dǎo)電層上，且與所述第二溝道形成區(qū)域重疊。
通過采用上述結(jié)構(gòu)，可以在同一襯底上形成，在溝道形成區(qū)域的兩邊上具有兩個(gè)LDD區(qū)域的TFT以及在溝道形成區(qū)域的一邊上具有一個(gè)LDD區(qū)域的TFT，并將其分別用于適當(dāng)?shù)碾娐分小Ｔ谝贿吘哂蠰DD區(qū)域的晶體管可以適用于只將正電壓或負(fù)電壓施加到源電極和漏電極之間的晶體管。具體來說，可以適用于構(gòu)成諸如反相器電路、NAND電路、NOR電路、鎖存電路的邏輯電路的晶體管，或構(gòu)成諸如傳感放大器、恒定電壓產(chǎn)生電路、VCO等的模擬電路的晶體管。
另外，本發(fā)明包括實(shí)現(xiàn)上述結(jié)構(gòu)的制造工藝。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)是一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下步驟在半導(dǎo)體層上形成絕緣膜；在所述絕緣膜上形成導(dǎo)電膜；通過使用具有衍射光柵圖案或半透明部分的光掩?；蛑虚g掩模(reticle)，在所述導(dǎo)電膜上形成包括厚度厚的區(qū)域和在其一邊的比所述區(qū)域更薄的區(qū)域的抗蝕劑圖案；選擇性地蝕刻所述導(dǎo)電膜來形成包括厚度厚的區(qū)域和在其一邊的比所述區(qū)域更薄的區(qū)域的柵電極；通過使用所述柵電極的厚度厚的區(qū)域以及厚度薄的區(qū)域作為掩模來將雜質(zhì)元素添加到所述半導(dǎo)體層中，以形成位于所述半導(dǎo)體層的與所述柵電極重疊的溝道形成區(qū)域的兩邊的第一雜質(zhì)區(qū)域；以及將雜質(zhì)元素經(jīng)過所述柵電極的厚度薄的區(qū)域來添加到所述半導(dǎo)體層中，以在所述半導(dǎo)體層的與所述柵電極的厚度薄的區(qū)域重疊的區(qū)域中形成第二雜質(zhì)區(qū)域。
注意，通過使用具有衍射光柵圖案或半透明部分的光掩模或中間掩模，使所述抗蝕劑圖案的截面形狀實(shí)質(zhì)上沿著柵電極的幅度或長(zhǎng)度方向不對(duì)稱。本說明書中，截面形狀是指沿著襯底平面的垂直表面的截面形狀。
另外，為了縮短工藝流程，可以采用一次摻雜處理來形成半導(dǎo)體器件。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)是一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下步驟在半導(dǎo)體層上形成絕緣膜；在所述絕緣膜上形成導(dǎo)電膜；通過使用具有衍射光柵圖案或半透明部分的光掩模或中間掩模，在所述導(dǎo)電膜上形成包括厚度厚的區(qū)域和在其一邊的比所述區(qū)域更薄的區(qū)域的抗蝕劑圖案；選擇性地蝕刻所述導(dǎo)電膜來形成包括厚度厚的區(qū)域和在其一邊的比所述區(qū)域更薄的區(qū)域的柵電極；將雜質(zhì)元素添加到所述半導(dǎo)體層中，以在所述半導(dǎo)體層的與所述柵電極重疊的溝道形成區(qū)域的兩邊上形成第一雜質(zhì)區(qū)域，并且在所述半導(dǎo)體層的與所述柵電極的厚度薄的區(qū)域重疊的區(qū)域中形成第二雜質(zhì)區(qū)域。
在上述各個(gè)制造方法中，所述半導(dǎo)體層中的與所述柵電極的厚度厚的區(qū)域重疊的區(qū)域可以用作溝道形成區(qū)域，該溝道形成區(qū)域接觸配置在所述第一雜質(zhì)區(qū)域和所述第二雜質(zhì)區(qū)域之間。通過采用這樣結(jié)構(gòu)，與在溝道形成區(qū)域兩邊上提供有LDD區(qū)域的TFT相比，可以實(shí)現(xiàn)高速驅(qū)動(dòng)且減小占據(jù)面積。
另外，在上述各個(gè)制造方法中，所述導(dǎo)電層可以是由不同的導(dǎo)電材料構(gòu)成的疊層。通過使用由不同的導(dǎo)電材料構(gòu)成的疊層，根據(jù)蝕刻速率差異，容易形成包括厚度厚的區(qū)域和在其一邊上的比所述區(qū)域更薄的區(qū)域的柵電極。
根據(jù)本發(fā)明，在不增加工藝數(shù)量的情況下，可以以自對(duì)準(zhǔn)方式至少在一邊上提供具有0.5μm或更大幅度，優(yōu)選為1μm-1.5μm，更有選為2μm或更大幅度(溝道長(zhǎng)L方向的長(zhǎng)度)的LDD區(qū)域。該LDD區(qū)域的幅度越長(zhǎng)，越減輕漏極附近的電場(chǎng)強(qiáng)度而防止熱載流子注入，從而有效地防止產(chǎn)生退化現(xiàn)象。
另外，該LDD區(qū)域可以與柵電極的厚度薄的區(qū)域重疊。與在其兩邊上包括和柵電極的厚度薄的區(qū)域重疊的LDD區(qū)域的TFT相比，本發(fā)明的在其一邊上包括和柵電極的厚度薄的區(qū)域重疊的LDD區(qū)域的TFT，由于和柵電極重疊的區(qū)域很小，因而能夠降低寄生電容且減小占據(jù)面積。
另外，根據(jù)本發(fā)明，通過使用由衍射光柵圖案或半透明膜構(gòu)成的具有光強(qiáng)度降低功能的輔助圖案的光掩?；蛑虚g掩模，可以自由設(shè)定柵電極的厚度薄的區(qū)域的幅度，從而，通過以該柵電極作為掩?？梢宰杂稍O(shè)定以自對(duì)準(zhǔn)方式形成的LDD區(qū)域的幅度。通過使用具有衍射光柵圖案或半透明部分的光掩?；蛑虚g掩模，可以在不增加工藝數(shù)量的情況下，將抗蝕劑圖案的形狀成為沿著柵電極的幅度或長(zhǎng)度方向不對(duì)稱，而且，通過調(diào)節(jié)曝光條件可以正確地控制該不對(duì)稱形狀。此外，通過使用選擇性地設(shè)有輔助圖案的光掩模或中間掩模，可以在同一曝光條件下，在相同平面上形成實(shí)質(zhì)上沿著柵電極的幅度或長(zhǎng)度方向?qū)ΨQ的第一抗蝕劑圖案和沿著柵電極的幅度或長(zhǎng)度方向不對(duì)稱的第二抗蝕劑圖案。當(dāng)使用該第一抗蝕劑圖案形成柵電極時(shí)，可以形成其截面形狀沿著溝道長(zhǎng)方向?qū)ΨQ的第一柵電極，而當(dāng)使用上述第二抗蝕劑圖案形成柵電極時(shí)，可以形成其截面形狀沿著溝道長(zhǎng)方向不對(duì)稱的第二柵電極。
此外，根據(jù)摻雜條件，有可能由于雜質(zhì)元素回繞到厚度厚的柵電極下方而添加在半導(dǎo)體層中，導(dǎo)致產(chǎn)生大約0.1μm的與厚度厚的柵電極重疊且具有濃度梯度的雜質(zhì)區(qū)域(也稱作低濃度雜質(zhì)區(qū)域)。從而，本發(fā)明也可以提供一種TFT結(jié)構(gòu)，其包括，在溝道形成區(qū)域的一側(cè)與厚度厚的柵電極重疊，具有濃度梯度的雜質(zhì)區(qū)域(0.1μm左右)，以及在溝道形成區(qū)域的另一側(cè)與厚度薄的柵電極重疊的LDD區(qū)域(0.5μm或更大)。
根據(jù)本發(fā)明，可以在不形成側(cè)壁間隔且不增加工藝數(shù)量的情況下，以自對(duì)準(zhǔn)方式提供，只在溝道形成區(qū)域的一邊上具有LDD區(qū)域的TFT。通過使用只在溝道形成區(qū)域的一邊上具有LDD區(qū)域的TFT，可以將多個(gè)元件集成在一個(gè)有限的面積中，而減小元件以及電路所占據(jù)的面積。
而且，通過使用只在溝道形成區(qū)域的一邊上具有LDD區(qū)域的TFT，可以降低寄生電容和寄生電阻。
此外，只在溝道形成區(qū)域的一邊上形成的LDD區(qū)域的幅度可以為0.5μm或更大，優(yōu)選為1.5μm-2μm，更有選為2μm或更大。從而，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)包括工作性能高且可靠性高的電路的半導(dǎo)體器件。


圖1A至1D是表示半導(dǎo)體器件的制作工藝的截面圖(實(shí)施方式1)；圖2A至2E是表示曝光掩模的俯視圖以及表示光強(qiáng)度分布的圖(實(shí)施方式2)；圖3A至3F是表示半導(dǎo)體器件的制作工藝的截面圖(實(shí)施方式3)；圖4A至4C是表示半導(dǎo)體器件的制作工藝的截面圖(實(shí)施方式4)；圖5是發(fā)光器件的截面圖(實(shí)施方式5)；圖6是像素部分的俯視圖(實(shí)施方式5)；圖7是表示像素部分的等效電路的圖(實(shí)施方式5)；圖8A至8E是多柵結(jié)構(gòu)的TFT的截面圖以及俯視圖(實(shí)施方式6)；圖9A和9B是表示模塊的實(shí)例的圖；圖10A至10E是表示電子器具的實(shí)例的圖；圖11是表示電子器具的實(shí)例的圖；具體實(shí)施方式
以下將參考附圖具體描述本發(fā)明的實(shí)施方式。應(yīng)該明白本發(fā)明不限于下列實(shí)施方式，并且在不背離本發(fā)明宗旨的情況下可作各種更改。
實(shí)施方式1本實(shí)施方式表示使用TFT的柵電極作為在離子摻雜時(shí)的掩模，而以自對(duì)準(zhǔn)方式只在溝道形成區(qū)域的一邊上形成低濃度雜質(zhì)區(qū)域的工藝。
首先，在具有絕緣表面的襯底101上形成第一絕緣膜(基底絕緣膜)102。作為具有絕緣表面的襯底101，可以使用例如玻璃襯底、晶體玻璃襯底或塑料襯底的透光襯底。當(dāng)將后面形成的薄膜晶體管適用于頂面發(fā)射型(上面發(fā)射型)發(fā)光顯示器件時(shí)或當(dāng)適用于反射型液晶顯示器件時(shí)，可以使用陶瓷襯底、半導(dǎo)體襯底、金屬襯底等。
作為第一絕緣膜102，使用例如氧化硅膜、氮化硅膜或氧氮化硅膜(SiOxNy)的絕緣膜。接著，在第一絕緣膜102上形成半導(dǎo)體層103。
通過已知的方法(濺射法、LPCVD法、或等離子CVD法等)形成具有非晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜，通過加熱處理形成被結(jié)晶化的晶體半導(dǎo)體膜，在該晶體半導(dǎo)體膜上形成抗蝕劑膜，然后，使用通過曝光和顯像而獲得的第一抗蝕劑掩模將其圖形化為預(yù)定的形狀，來形成半導(dǎo)體層103。
形成該半導(dǎo)體層103，使其具有25nm至80nm(優(yōu)選為30nm至70nm)的厚度。晶體半導(dǎo)體膜的材料沒有限制，但是，優(yōu)選使用硅或硅鍺(SiGe)合金來形成該晶體半導(dǎo)體膜。
通過使用加熱爐、激光照射、代替激光照射的從燈發(fā)出的光的照射(此后稱作燈退火)、或者它們的組合可以進(jìn)行上述加熱處理。
另外，也可以通過在摻雜鎳等催化劑之后進(jìn)行上述加熱處理的熱晶化法來形成晶體半導(dǎo)體膜。注意，當(dāng)通過利用鎳等催化劑的熱晶化法進(jìn)行結(jié)晶化來獲得晶體半導(dǎo)體膜時(shí)，優(yōu)選在結(jié)晶化后執(zhí)行吸除處理以去除鎳等催化劑。
此外，在采用激光結(jié)晶化法來制作晶體半導(dǎo)體膜的情況下，可以使用連續(xù)振蕩激光束(CW激光束)或者脈沖振蕩激光束(脈沖激光束)。此處，作為激光束可以采用由如下的一種或多種激光器振蕩的激光束，即氣體激光器諸如Ar激光器、Kr激光器、受激準(zhǔn)分子激光器；將在單晶的YAG、YVO4、鎂橄欖石(Mg2SiO4)、YAlO3、GdVO4、或者多晶(陶瓷)的YAG、Y2O3、YVO4、YAlO3、GdVO4中添加Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、Ta之中的一種或多種作為摻雜物而獲得的材料用作介質(zhì)的激光器；玻璃激光器；紅寶石激光器；變石激光器；Ti蘭寶石激光器；銅汽化激光器；和金蒸氣激光器。通過照射這種激光束的基波或者基波的二次到四次諧波，可以獲得大粒度尺寸的晶體。例如，可以采用NdYVO4激光器(基波1064nm)的二次諧波(532nm)或者三次諧波(355nm)。此時(shí)，需要大約0.01-100MW/cm2(優(yōu)選0.1-10MW/cm2)的激光能量密度。而且，以大約10-2000cm/sec的掃描速度來照射激光。
注意，將在單晶的YAG、YVO4、鎂橄欖石(Mg2SiO4)、YAlO3、GdVO4、或者多晶(陶瓷)的YAG、Y2O3、YVO4、YAlO3、GdVO4中添加Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、Ta之中的一種或多種作為摻雜物而獲得的材料用作介質(zhì)的激光器、Ar離子激光器、或Ti蘭寶石激光器可以進(jìn)行連續(xù)振蕩，而且，通過Q開關(guān)動(dòng)作或鎖模(mode locking)等可以以10MHz或更高的振蕩頻率進(jìn)行脈沖振蕩。當(dāng)使用10MHz或更高的振蕩頻率來產(chǎn)生激光束時(shí)，在用激光束熔化半導(dǎo)體膜之后并在凝固半導(dǎo)體膜之前向半導(dǎo)體膜發(fā)射下一個(gè)脈沖的激光束。因此，由于固相和液相之間的界面可以在半導(dǎo)體膜中連續(xù)地移動(dòng)，這不同于使用振蕩頻率低的脈沖激光的情況，可以獲得沿掃描方向連續(xù)生長(zhǎng)的晶粒。
通過使用陶瓷(多晶體)作為介質(zhì)，可以以短時(shí)間和低成本形成任何形狀的介質(zhì)。當(dāng)采用單晶體時(shí)，通常使用直徑為幾mm、長(zhǎng)度為幾十mm的圓柱形的介質(zhì)，但是，當(dāng)采用陶瓷時(shí)可以形成更大的介質(zhì)。
由于在直接有助于發(fā)光的介質(zhì)中的Nd、Yb等摻雜物的濃度，在單晶體中也好在多晶體中也好不能被大幅度地更改，因此，通過增加濃度而提高激光輸出就有一定的界限。然而，在用陶瓷的情況下，因?yàn)榕c單結(jié)晶相比，可以顯著增大介質(zhì)的尺寸，所以可以期待大幅度地提高輸出。
而且，在用陶瓷的情況下，可以容易地形成平行六面體形狀或長(zhǎng)方體形狀的介質(zhì)。通過使用這樣形狀的介質(zhì)使振蕩光在介質(zhì)內(nèi)部以之字型前進(jìn)，以可以增加振蕩光路的距離。因此，增加幅度變大，使以大輸出進(jìn)行振蕩成為可能。另外，由于從這樣形狀的介質(zhì)射放的激光束在射放時(shí)的斷面形狀是四角形狀，所以與圓形狀的激光束相比有利于將其整形為線狀激光。通過利用光學(xué)系統(tǒng)整形這樣被射放的激光束，可以容易地獲取短邊長(zhǎng)度為1mm以下(包括1mm)、長(zhǎng)邊長(zhǎng)度為幾mm到幾m的線狀激光。另外，通過將激發(fā)光均勻地照射在介質(zhì)上，線狀激光沿著長(zhǎng)邊方向具有均勻能量分布。
通過將上述線狀激光照射在半導(dǎo)體膜上，可以對(duì)整個(gè)半導(dǎo)體膜表面更均勻地進(jìn)行退火。當(dāng)需要對(duì)到線狀光束的兩端上均勻地進(jìn)行退火時(shí)，需要采用在光束的兩端布置狹縫(slit)以遮斷能量的衰變部分等的方法。
當(dāng)使用根據(jù)上述工藝而得到的具有均勻強(qiáng)度的線狀激光對(duì)半導(dǎo)體膜進(jìn)行退火，并使用該半導(dǎo)體膜制造電子器具時(shí)，該電子器具的特性良好且均勻。
接著，如果有必要，將少量的雜質(zhì)元素(硼或磷)添加到半導(dǎo)體層中，以便控制TFT的閾值。這里采用離子摻雜方法，在該方法中，將乙硼烷(B2H6)激發(fā)成等離子，并使之沒有質(zhì)量分離。
接下來，在去除第一抗蝕劑掩模之后，在使用包含氫氟酸的蝕刻劑來去除氧化膜的同時(shí)，清洗半導(dǎo)體層的表面，接著，形成覆蓋半導(dǎo)體層的第二絕緣膜(柵絕緣膜)104。通過采用等離子CVD法、濺射法或熱氧化法形成1nm-200nm厚，優(yōu)選為70nm-120nm厚的第二絕緣膜104。作為第二絕緣膜104，形成由氧化硅膜、氮化硅膜或氧氮化硅膜等的絕緣膜構(gòu)成的薄膜。在此，采用等離子CVD法來形成115nm厚的氧氮化硅膜(成分的比率為Si＝32％、O＝59％、N＝7％、H＝2％)。
另外，在形成襯底、用作基底膜的絕緣層、半導(dǎo)體層、柵絕緣層、層間絕緣層等之后，也可以通過等離子處理進(jìn)行氧化或氮化處理來使所述襯底、用作基底膜的絕緣層、半導(dǎo)體層、柵絕緣層、層間絕緣層的表面氧化或氮化。通過采用等離子處理對(duì)半導(dǎo)體層或絕緣層進(jìn)行氧化或氮化，而改變?cè)摪雽?dǎo)體層和絕緣層的表面特性，可以獲取與由CVD法或?yàn)R射法而形成的絕緣膜相比具有更精密結(jié)構(gòu)的絕緣膜。因此，能夠抑制針孔等的缺陷而提高半導(dǎo)體器件的特性等。此外，也可以對(duì)柵電極層、源電極層、漏電極層和布線層等進(jìn)行上述等離子處理。通過進(jìn)行氮化或氧化處理可以形成氮化膜或氧化膜。
注意，當(dāng)采用等離子處理對(duì)薄膜進(jìn)行氧化時(shí)，在氧氣氣氛中(例如氧(O2)和稀有氣體(含有He、Ne、Ar、Kr、Xe中的至少一種)的氣氛中、氧和氫(H2)和稀有氣體的氣氛中、或一氧化二氮和稀有氣體的氣氛中)進(jìn)行等離子處理。另一方面，當(dāng)采用等離子處理對(duì)薄膜進(jìn)行氮化時(shí)，在氮?dú)鈿夥罩?例如氮(N2)和稀有氣體(含有He、Ne、Ar、Kr、Xe中的至少一種)的氣氛中、氮和氫和稀有氣體的氣氛中、或NH3和稀有氣體的氣氛中)進(jìn)行等離子處理。作為稀有氣體，例如可以使用Ar。另外，也可以使用Ar和Kr的混合氣體。因此，由等離子處理來形成的絕緣膜含有等離子處理時(shí)所用的稀有氣體(含有He、Ne、Ar、Kr、Xe中的至少一種)，即，當(dāng)使用Ar時(shí)，在絕緣膜中含有Ar。
另外，當(dāng)對(duì)于第二絕緣膜104進(jìn)行等離子處理時(shí)，在上述氣體的氣氛中，并在電子密度為1×1011cm-3或更高、等離子的電子溫度為1.5eV或更低的條件下進(jìn)行等離子處理。具體地說，在電子密度為1×1011cm-3到1×1011cm-3、等離子的電子溫度為0.5eV到1.5eV的條件下進(jìn)行等離子處理。由于等離子的電子密度高，并且形成在襯底上的被處理物(這里，用作柵絕緣層的第二絕緣膜104)附近的電子溫度低，所以可以防止被處理物受到等離子帶來的損傷。另外，由于等離子的電子密度為高密度，1×1011cm-3或更高，所以，通過采用等離子處理對(duì)被照射物進(jìn)行氧化或氮化而形成的氧化物或氮化膜與由CVD法或?yàn)R射法而形成的薄膜相比具有更優(yōu)良的膜厚等的均勻性，并且可以形成具有精密結(jié)構(gòu)的薄膜。另外，由于等離子的電子溫度為1.5eV或更低的低溫度，所以與通常的等離子處理和熱氧化法相比，可以在更低溫度下進(jìn)行氧化或氮化處理。例如，在比玻璃襯底的變形點(diǎn)低100度以上的溫度下進(jìn)行等離子處理也可以充分地進(jìn)行氧化或氮化處理。注意，作為用于產(chǎn)生等離子的頻率，可以采用微波(2.45GHz)等的高頻率。注意，在沒有特別說明時(shí)，采用上述條件來進(jìn)行等離子處理。
然后，形成第一導(dǎo)電層105a和第二導(dǎo)電層106a的疊層。此外，該疊層不局限于第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層的兩層結(jié)構(gòu)，也可以采用三層或更多層結(jié)構(gòu)。
通過使用鎢(W)、鉻(Cr)、鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)、鉬(Mo)等的高熔點(diǎn)金屬或以高熔點(diǎn)金屬作為主要成分的合金或化合物形成30nm-50nm厚的第一導(dǎo)電層。而且，通過使用鎢(W)、鉻(Cr)、鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)、鉬(Mo)等的高熔點(diǎn)金屬或以高熔點(diǎn)金屬作為主要成分的合金或化合物形成300nm-600nm厚的第二導(dǎo)電層。
在此，作為第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層的兩層分別使用不同的導(dǎo)電材料，以便在后面進(jìn)行的蝕刻步驟中獲取蝕刻速率差。作為第一導(dǎo)電層使用TaN，作為第二導(dǎo)電層使用鎢膜。
接著，在整個(gè)第二導(dǎo)電層106a上涂敷抗蝕劑膜后，使用圖1A所示的掩模進(jìn)行曝光。這里，涂敷1.5μm厚的抗蝕劑膜，并使用分辨率為1.5μm的曝光器。在進(jìn)行曝光時(shí)使用i線(波長(zhǎng)365nm)，并將曝光能量設(shè)定為20至140mJ/cm2的范圍內(nèi)。另外，不局限于i線，也可以將i線、g線(波長(zhǎng)436nm)和h線(405nm)混合的光用于曝光處理。
在圖1A中，曝光掩模包括配置在襯底400上的由Cr等金屬膜構(gòu)成的遮光部分401和作為具有光強(qiáng)度降低功能的輔助圖案提供有半透明膜的部分(半透明部分)402。在曝光掩模的截面圖中，遮光部分401的幅度表示為t1，只設(shè)有半透明膜的部分402表示為t2。在此，雖然示出了將半透明膜用作曝光掩模的一部分的例子，但也可以使用衍射光柵圖案。
通過使用圖1A所示的曝光掩模來對(duì)抗蝕劑膜曝光，形成非曝光區(qū)域403a和曝光區(qū)域403b。當(dāng)進(jìn)行曝光時(shí)，由于光線返回遮光部分401并透過半透明膜，形成圖1A所示的曝光區(qū)域403b。
而且，通過進(jìn)行顯像處理來除去曝光區(qū)域403b，如圖1B所示那樣，可以在第二導(dǎo)電層106a上形成左右不對(duì)稱的抗蝕劑圖案107a，其包括厚度厚的區(qū)域和在其一邊的比該區(qū)域更薄的區(qū)域。在左右不對(duì)稱的抗蝕劑圖案107a中，通過控制曝光能量可以調(diào)整厚度薄的區(qū)域的抗蝕劑膜的厚度。
然后，用干式蝕刻對(duì)第二導(dǎo)電層106a和第一導(dǎo)電層105a進(jìn)行蝕刻。作為蝕刻氣體，采用CF4、SF6、Cl2、O2。為了提高蝕刻速率，采用ECR(電子回旋共振，ElecrtonCyclotron Resonance)或ICP(感應(yīng)耦合等離子，Inductively Coupled Plazma)等使用高密度等離子源的干式蝕刻裝置。注意，根據(jù)蝕刻條件，第二絕緣膜104可能也被蝕刻，而其一部分變薄。
這樣，如圖1C所示，在第二絕緣膜104上形成由第一導(dǎo)電層105b和第二導(dǎo)電層106b構(gòu)成的導(dǎo)電疊層圖案。用蝕刻處理露出第一導(dǎo)電層105b的兩邊側(cè)壁，而且露出不與第二導(dǎo)電層106b重疊的區(qū)域。另外，可以使第一導(dǎo)電層105b的兩邊側(cè)壁成為錐形。此外，也可以使第二導(dǎo)電層106b的兩邊側(cè)壁成為錐形。
然后，在去除抗蝕劑圖案107b之后，對(duì)半導(dǎo)體層103摻雜一導(dǎo)電型雜質(zhì)。此處，將磷(或As)用作一導(dǎo)電型雜質(zhì)的離子，而制作n溝道型TFT。如此，不需要形成側(cè)壁(side wall)，就可以用導(dǎo)電疊層圖案以自對(duì)準(zhǔn)方式形成LDD區(qū)域和源區(qū)域以及漏區(qū)域。
當(dāng)進(jìn)行摻雜處理以在柵電極外邊形成源區(qū)域和漏區(qū)域時(shí)，可以用導(dǎo)電疊層圖案作為掩模，并且將一導(dǎo)電型雜質(zhì)的離子摻雜到半導(dǎo)體層103中，以形成高濃度的一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)域110、111。高濃度的一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)域110、111中的雜質(zhì)濃度設(shè)定為1×1019-5×1021/cm3(用SIMS測(cè)定的峰值)。
另外，當(dāng)進(jìn)行摻雜處理以便形成和柵電極重疊的LDD區(qū)域時(shí)，可以將一導(dǎo)電型雜質(zhì)的離子經(jīng)過不與第二導(dǎo)電層重疊的區(qū)域中的第一導(dǎo)電層105b而摻雜到半導(dǎo)體層103中，以形成低濃度的一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)域109。這種情況下，根據(jù)第二導(dǎo)電層和第一導(dǎo)電層的厚度，需要以50kV或更高的加速電壓作為摻雜條件?？紤]到存在LDD區(qū)域，低濃度一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)域109中的雜質(zhì)濃度設(shè)定為1×1016-5×1018/cm3(用SIMS測(cè)定的峰值)。
注意，摻雜處理的順序沒有特別的限制，可以首先進(jìn)行用于形成源區(qū)域和漏區(qū)域的摻雜處理，然后進(jìn)行用于形成LDD區(qū)域的摻雜處理。另外，還可以首先進(jìn)行用于形成LDD區(qū)域的摻雜處理，然后進(jìn)行用于形成源區(qū)域和漏區(qū)域的摻雜處理。
此外，這里表示了由兩次摻雜處理形成具有不同濃度的雜質(zhì)區(qū)域的例子，但是，可以通過調(diào)整處理?xiàng)l件，由一次摻雜處理形成具有不同濃度的雜質(zhì)區(qū)域。
另外，這里表示了在摻雜處理之前去除抗蝕劑圖案的例子，但是，也可以在摻雜處理之后去除抗蝕劑圖案。通過留下抗蝕劑圖案來進(jìn)行摻雜處理，可以用抗蝕劑圖案保護(hù)第二導(dǎo)電層的表面而進(jìn)行摻雜處理。
注意，在上述摻雜處理中，位置與第二導(dǎo)電層重疊的半導(dǎo)體層成為不添加一導(dǎo)電型雜質(zhì)離子的區(qū)域，且用作后面形成的TFT的溝道形成區(qū)域。
此外，導(dǎo)電疊層圖案(第一導(dǎo)電層105b和第二導(dǎo)電層106b)的交叉于半導(dǎo)體層103的部分成為柵電極。另外，第一導(dǎo)電層105b的不與第二導(dǎo)電層106b重疊的區(qū)域成為L(zhǎng)ov區(qū)域的長(zhǎng)度。注意，Lov區(qū)域是指與柵電極重疊的低濃度雜質(zhì)區(qū)域。按包含TFT的電路的種類和用途，確定需要的Lov區(qū)域長(zhǎng)度，根據(jù)該長(zhǎng)度設(shè)定曝光掩模和蝕刻條件。
然后，用氮化硅形成第三絕緣膜112。接著，對(duì)于添加在半導(dǎo)體層中的雜質(zhì)元素進(jìn)行激活和氫化。
接下來，用具有透光性的無機(jī)材料(氧化硅、氮化硅、氧氮化硅等)或介電常數(shù)低的有機(jī)化合物材料(光敏性或非光敏性的有機(jī)樹脂材料)來形成第四絕緣膜113。另外，也可以用具有硅氧烷的材料來形成第四絕緣膜。注意，硅氧烷是由硅(Si)和氧(O)的結(jié)合形成其骨架結(jié)構(gòu)而構(gòu)成的材料。其中，使用至少包含氫的有機(jī)基(諸如烷基或芳烴)作為取代基。氟基也可以用作取代基。此外，至少含氫的有機(jī)基和氟基可以用作取代基。
然后，通過第三光掩模形成由抗蝕劑組成的掩模，且通過選擇性蝕刻用作層間絕緣膜的第三絕緣膜112和第四絕緣膜113以及用作柵絕緣膜的第二絕緣膜104形成接觸孔。此后，去除由抗蝕劑形成的掩模。
隨后，在用濺射法在第四絕緣膜113上層疊金屬疊層膜后，通過第四光掩模形成由抗蝕劑形成的掩模，且通過選擇性蝕刻金屬疊層膜形成接觸到半導(dǎo)體層的源電極114或漏電極115。
此外，可以在形成TFT的源電極114或漏電極115的同時(shí)將連接電極(電連接多個(gè)TFT之間的電極)和端子電極(和外部電源連接的電極)形成在第四絕緣膜113上。然后，去除由抗蝕劑形成的掩模。另外，該金屬疊層膜是具有100nm厚的Ti膜、含有小量Si的具有350nm厚的Al膜和具有100nm厚的Ti膜的三層疊層。優(yōu)選的是，在同一金屬濺射裝置中連續(xù)形成金屬疊層膜。
根據(jù)上述工藝，完成如圖1D所示的只在溝道形成區(qū)域的一邊上提供有低濃度雜質(zhì)區(qū)域的頂柵型TFT。另外，圖1D表示溝道長(zhǎng)度L。
如上所述，本實(shí)施方式通過采用提供有由衍射光柵圖案或半透明膜構(gòu)成的具有光強(qiáng)度降低功能的輔助圖案的光掩模來進(jìn)行曝光，形成左右不對(duì)稱的抗蝕劑圖案107a，并使用該抗蝕劑圖案來獲得左右不對(duì)稱的柵電極。
從而，通過控制抗蝕劑圖案107a的厚度薄的部分的長(zhǎng)度，可以以自對(duì)準(zhǔn)方式控制Lov區(qū)域的長(zhǎng)度。
例如，在形成用于緩沖器電路的n溝道型TFT的情形中，可以使溝道長(zhǎng)度L為10μm，并使Lov區(qū)域的長(zhǎng)度為1μm-1.5μm。在此情況下，柵電極的幅度，即導(dǎo)電疊層圖案的幅度(沿溝道長(zhǎng)度方向的幅度)為11μm-11.5μm。
本實(shí)施方式中，用n溝道型TFT進(jìn)行了說明，但是，也可以通過用p型雜質(zhì)元素代替n型雜質(zhì)元素來形成p溝道型TFT。
此外，可以在同一襯底上形成n溝道型TFT和p溝道型TFT，而且可以通過互補(bǔ)性地組合這些TFT來構(gòu)成CMOS電路。CMOS電路是指包括至少一個(gè)n溝道型TFT和一個(gè)p溝道型TFT的電路(反相器電路、NAND電路、AND電路、NOR電路、OR電路、移位寄存器電路、取樣電路、D/A轉(zhuǎn)換器電路、A/D轉(zhuǎn)換器電路、鎖存電路、緩沖器電路等)。而且，通過組合這樣的CMOS電路，可以在襯底上形成存儲(chǔ)元件諸如SRAM和DRAM或其他元件。另外，也可以集成各種各樣的元件和電路而在襯底上形成CPU。
此外，只通過變更曝光掩模，不需增加工藝數(shù)量就可以在同一襯底上形成具有上述結(jié)構(gòu)(只在溝道形成區(qū)域的一邊上具有Lov區(qū)域的結(jié)構(gòu))的頂柵型TFT和在溝道形成區(qū)域的兩邊上具有Lov區(qū)域的結(jié)構(gòu)的頂柵型TFT。
另外，在本實(shí)施方式中采用單柵極結(jié)構(gòu)的頂柵型TFT進(jìn)行了說明，但是，也可以形成具有多個(gè)溝道形成區(qū)域的多柵極結(jié)構(gòu)的頂柵型TFT。另外，只通過變更曝光掩模，不需增加工藝步驟亦可在同一襯底上形成單柵極結(jié)構(gòu)的頂柵型TFT和多柵極結(jié)構(gòu)的頂柵型TFT。
從而，不需增加工藝步驟就可以在同一襯底上配置最佳結(jié)構(gòu)的晶體管以形成各種各樣的電路。
實(shí)施方式2在本實(shí)施方式中，將用圖2說明在實(shí)施方式1中使用的提供有由衍射光柵圖案或半透明膜構(gòu)成的具有光強(qiáng)度降低功能的輔助圖案的曝光掩模。
注意，圖1A表示曝光掩模的截面圖，同樣，在圖2中的t1表示遮光部分的幅度，t2表示提供有輔助圖案的部分的幅度。
作為輔助圖案的具體例子，在圖2A和2B中示出了具有衍射光柵圖案的曝光掩模的俯視圖的一部分，其中，衍射光柵圖案具有由比曝光裝置的分辨極限更窄的線或空間構(gòu)成的狹縫部分。所述狹縫部分的狹縫方向可以如狹縫部分203那樣平行于主圖案(遮光部分202)的方向，也可以如狹縫部分207那樣垂直于主圖案(遮光部分206)的方向。注意，由于該光刻步驟中所使用的抗蝕劑難以采用負(fù)性抗蝕劑，所以該柵電極形成用光掩?；蛑虚g掩模的圖案結(jié)構(gòu)以正性抗蝕劑為前提。
在對(duì)于所述柵電極形成用光掩?；蛑虚g掩模201、205照射曝光光線時(shí)，遮光部分202、206的光強(qiáng)度為0，透光部分204、208的光強(qiáng)度為100％。另一方面，通過具有由比曝光裝置的分辨極限更窄的線或空間構(gòu)成的衍射光柵圖案的狹縫部分203、207而形成的具有光強(qiáng)度降低功能的輔助圖案的光強(qiáng)度可以設(shè)定為10-70％的范圍內(nèi)。在圖2C中的光強(qiáng)度分布209示出了其代表性的光強(qiáng)度分布的例子。通過調(diào)節(jié)狹縫部分203、207的間距和狹縫幅度來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)衍射光柵圖案的所述狹縫部分203、207的光強(qiáng)度。
此外，作為輔助圖案的具體例子，在圖2D中表示了提供有半透明部分的曝光掩模的俯視圖的一部分，其中，半透明部分由具有使曝光光線的光強(qiáng)度減少的功能的半透明膜構(gòu)成。作為半透明膜，除了MoSiN之外，可以使用MoSi、MoSiO、MoSiON、CrSi等。用具有半透明部分的曝光掩模而進(jìn)行的曝光方法也稱作半色調(diào)曝光法。
在柵電極形成用光掩?；蛑虚g掩模210中，柵電極形成用掩模圖案的主圖案的區(qū)域是遮光部分211，有光強(qiáng)度降低功能的輔助圖案的區(qū)域是由半透明膜構(gòu)成的半透光部分212，此外面的區(qū)域是透光部分213。
另外，當(dāng)對(duì)于所述柵電極形成用光掩?；蛑虚g掩模210曝光時(shí)，遮光部分211的光強(qiáng)度為0，透光部分213的光強(qiáng)度為100％。通過由半透明膜構(gòu)成的半透光部分212而形成的輔助圖案區(qū)域的光強(qiáng)度可以設(shè)定為10-70％的范圍內(nèi)。在圖2E中的光強(qiáng)度分布214示出了其代表性的光強(qiáng)度分布的例子。
另外，本實(shí)施方式可以與實(shí)施方式1自由組合。
實(shí)施方式3實(shí)施方式1所示的導(dǎo)電疊層圖案的形成方法沒有特別的限制。在此，用圖3表示在蝕刻處理中幾次改變蝕刻條件來形成導(dǎo)電疊層圖案的例子。
首先，以和實(shí)施方式1同樣的方式，在第二導(dǎo)電層306a上形成抗蝕劑圖案307a。圖3A相當(dāng)于圖1B。
此外，圖3A的襯底301上形成有第一絕緣膜(基底絕緣膜)302、半導(dǎo)體層303、第二絕緣膜(柵絕緣膜)304，并在其上形成有第一導(dǎo)電層305a、第二導(dǎo)電層306a。
然后，如圖3B所示，用抗蝕劑圖案307a作為掩模并在第一蝕刻條件下進(jìn)行蝕刻，以去除第二導(dǎo)電層的一部分來形成第二導(dǎo)電層306b。注意，這時(shí)的第二導(dǎo)電層306b被形成在整個(gè)表面上。
接著，如圖3C所示，在第二蝕刻條件下對(duì)抗蝕劑圖案進(jìn)行整形處理，以形成抗蝕劑圖案307b。注意，在通過第一蝕刻處理蝕刻抗蝕劑圖案來獲取幾乎與抗蝕劑圖案307b相同形狀的情況下，不需要特別進(jìn)行整形處理。另外，可以將用涂敷法而形成的抗蝕劑的厚度在最初形成時(shí)形成得很薄，以便不需進(jìn)行整形處理。這里所謂的整形處理是指，蝕刻抗蝕劑圖案而加工抗蝕劑圖案的大小。
然后，如圖3D所示，用抗蝕劑圖案307b作為掩模，在第三蝕刻條件下去除第二導(dǎo)電層的一部分以露出第一導(dǎo)電層的一部分。這時(shí)的第二導(dǎo)電層306c的截面成為L(zhǎng)形狀。
隨后，如圖3E所示，用第二導(dǎo)電層306c作為掩模，在第四蝕刻條件下去除第一導(dǎo)電層的一部分以露出第二絕緣膜304的一部分。這時(shí)的第一導(dǎo)電層305b具有與第二導(dǎo)電層306c相同的幅度。到該第四蝕刻條件，第二絕緣膜被第一導(dǎo)電層覆蓋而保護(hù)。
然后，如圖3F所示，在第五蝕刻條件下進(jìn)行各向異性蝕刻以形成第二導(dǎo)電層306d。該各向異性蝕刻中，第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層在蝕刻速率方面具有很大的差異是重要的。所以優(yōu)選使用不同的導(dǎo)電材料作為第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層的材料。另外，通過調(diào)節(jié)第五蝕刻條件，可以防止第二絕緣膜由該各向異性蝕刻部分變薄。
如此，通過多次改變蝕刻條件而形成導(dǎo)電疊層圖案，可以抑制導(dǎo)電疊層圖案的形狀不均勻。
隨后的步驟與實(shí)施方式1中的那些相同，因此，在此省略其詳細(xì)描述。
另外，本實(shí)施方式可以與實(shí)施方式1或2自由組合。
實(shí)施方式4在此，將用圖4說明一個(gè)實(shí)例，其中，只通過變更曝光掩模，不需增加工藝步驟就可以在同一襯底上形成具有上述結(jié)構(gòu)(只在溝道形成區(qū)域的一邊上具有Lov區(qū)域的結(jié)構(gòu))的頂柵型TFT和在溝道形成區(qū)域的兩邊上具有Lov區(qū)域的結(jié)構(gòu)的頂柵型TFT。
在圖4A中，在襯底500和絕緣層508上形成有半導(dǎo)體層502和半導(dǎo)體層503。柵絕緣層504、第一導(dǎo)電膜505、第二導(dǎo)電膜506被形成為覆蓋半導(dǎo)體層502和半導(dǎo)體層503。而且，形成有具有不同形狀的抗蝕劑圖案529、抗蝕劑圖案539、抗蝕劑圖案549。通過使用實(shí)施方式1或?qū)嵤┓绞?描述的曝光掩模，可以形成這些抗蝕劑圖案。
抗蝕劑圖案529表示在其兩邊上具有坡度小的臺(tái)階形狀，抗蝕劑圖案539表示其突出部分位于從中心錯(cuò)開的部分的形狀，而且，抗蝕劑圖案549表示沒有臺(tái)階和凹凸等的形狀。
用抗蝕劑圖案529、抗蝕劑圖案539、以及抗蝕劑圖案549通過蝕刻處理進(jìn)行圖案化，以形成第一柵電極層521、第二柵電極層522、第一柵電極層531、第二柵電極層532、第一布線層541和第二布線層542。在形成這些電極層時(shí)，少量蝕刻?hào)沤^緣層504而形成柵絕緣層507。通過少量蝕刻?hào)沤^緣層504，可以不在柵絕緣層上留下導(dǎo)電膜的蝕刻殘留物，并且由于在后面步驟中形成達(dá)到半導(dǎo)體層的接觸孔時(shí)，能夠?qū)⑿纬山佑|孔的位置的柵絕緣層減薄，所以可以縮短蝕刻時(shí)間。
用第二柵電極層522和第二柵電極層532作為掩模，給半導(dǎo)體層502和半導(dǎo)體層503添加有一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素，以形成低濃度雜質(zhì)區(qū)域524a、低濃度雜質(zhì)區(qū)域524b、低濃度雜質(zhì)區(qū)域534a、低濃度雜質(zhì)區(qū)域534b(參照?qǐng)D4B)。
而且，用第一柵電極層521、第二柵電極層522、第一柵電極層531和第二柵電極層532作為掩模，給半導(dǎo)體層502和半導(dǎo)體層503添加有一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素，以形成高濃度雜質(zhì)區(qū)域525a、高濃度雜質(zhì)區(qū)域525b、低濃度雜質(zhì)區(qū)域526a、低濃度雜質(zhì)區(qū)域526b、高濃度雜質(zhì)區(qū)域535a、高濃度雜質(zhì)區(qū)域535b、低濃度雜質(zhì)區(qū)域536。
然后，去除抗蝕劑圖案523、抗蝕劑圖案533、抗蝕劑圖案543。
如此，可以在同一襯底上形成第一TFT部分530、第二TFT部分520、布線部分540。在第一TFT部分530中形成有只在溝道形成區(qū)域的一邊上具有低濃度雜質(zhì)區(qū)域536的TFT。另外，在第二TFT部分520中形成有在溝道形成區(qū)域的兩邊上具有低濃度雜質(zhì)區(qū)域526a、526b的TFT(參照?qǐng)D4C)。而且，在布線部分540中可以取得具有相同的端面位置的疊層，即，第一布線層541和第二布線層542的疊層。
并且，通過使用相同的抗蝕劑圖案，可以形成和第一TFT部分530相同的結(jié)構(gòu)，以在同一襯底上形成電容器和TFT。另外，還可以形成通過將柵絕緣層504用作電介質(zhì)，并將低濃度雜質(zhì)區(qū)域536、第一柵電極層531和第二柵電極層532作為成對(duì)電極來構(gòu)成的電容器。
另外，本實(shí)施方式可以與實(shí)施方式1、2或3自由組合。
實(shí)施方式5本實(shí)施方式中將用圖5和圖6說明有源矩陣型發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)和其制造方法。
首先，在具有絕緣表面的襯底610上形成基底絕緣膜。在將襯底610一側(cè)作為顯示面而提取發(fā)光的情況下，透光性玻璃襯底或石英襯底可以用作襯底610。此外，可以使用能夠承受處理溫度的耐熱性和透光性的塑料襯底。在將相反于襯底610一側(cè)的面作為顯示面而抽取發(fā)光的情況下，除了使用上述的襯底之外，還可以使用表面上具有絕緣膜的硅襯底、金屬襯底、或者不銹鋼襯底。這里，使用玻璃襯底作為襯底610。注意，玻璃襯底的折射系數(shù)約是1.55。
作為基底絕緣膜611，形成由絕緣膜如氧化硅膜、氮化硅膜或氧氮化硅膜等構(gòu)成的基底膜。雖然這里描述了使用單層結(jié)構(gòu)作為基底膜的例子，但是可以使用上述絕緣膜的兩層或更多層的層疊結(jié)構(gòu)。但是，在襯底的凹凸和雜質(zhì)擴(kuò)散不成問題的情況下，不需要特別形成基底絕緣膜。
然后，在基底絕緣膜上形成半導(dǎo)體層。在通過已知方法(例如，濺射法、LPCVD法或等離子CVD法)形成具有非晶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜之后，進(jìn)行已知的結(jié)晶處理(激光結(jié)晶法、熱結(jié)晶法、使用諸如鎳的催化劑的熱結(jié)晶法等)以得到晶體半導(dǎo)體膜，并通過第一光掩模對(duì)該晶體半導(dǎo)體膜進(jìn)行圖案化以形成具有所需形狀的半導(dǎo)體層。如果采用等離子CVD法，可以在不與大氣接觸的情況下連續(xù)層疊基底絕緣膜和具有非晶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜。半導(dǎo)體膜的厚度為25nm至80nm(優(yōu)選，30nm至70nm)。晶體半導(dǎo)體膜的材料沒有特別限制，然而，優(yōu)選采用硅、硅鍺(SiGe)合金等。
在此，作為用于結(jié)晶具有非晶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜的技術(shù)，將在日本專利申請(qǐng)公開8-78329號(hào)描述的技術(shù)用于結(jié)晶。在該公開的技術(shù)中，用于促進(jìn)結(jié)晶的金屬元素選擇性地加入到非晶硅膜，通過進(jìn)行熱處理形成具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜，該結(jié)晶結(jié)構(gòu)以添加有金屬元素的區(qū)域作為起點(diǎn)而擴(kuò)展。
下文中，將詳細(xì)說明晶體半導(dǎo)體膜的形成方法的一個(gè)實(shí)例。
首先，用旋轉(zhuǎn)器將包括重量比為1至100ppm的金屬元素(這里是鎳)的醋酸鎳溶液涂敷到具有非晶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜的表面上以形成含鎳的層，其中金屬元素具有促進(jìn)結(jié)晶的催化作用。作為除了通過涂敷而形成包含鎳的層的方法之外的另一方法，可以采用通過濺射法、蒸發(fā)淀積法、或者等離子處理形成極薄的膜的方法。雖然這里示出了在整個(gè)半導(dǎo)體膜上涂敷的例子，然而也可以形成掩模以選擇性地形成包含鎳的層。
然后，進(jìn)行用于結(jié)晶的熱處理。在這種情況下，在半導(dǎo)體膜的與促進(jìn)半導(dǎo)體結(jié)晶的金屬元素接觸部分中形成硅化物，并以其作為核而進(jìn)行結(jié)晶。這樣，形成了具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜。注意，優(yōu)選使在結(jié)晶后包括在半導(dǎo)體膜中的氧密度為5×1018原子/cm3或更小。此處，在用于脫氫的熱處理(在450℃下1小時(shí))后，進(jìn)行用于結(jié)晶的熱處理(在550℃至650℃下4至24小時(shí))。在通過強(qiáng)光照射進(jìn)行結(jié)晶的情況下，可以使用紅外光、可見光和紫外光的任何一種，或者它們的組合。如果必要，在強(qiáng)光輻照之前，可以進(jìn)行熱處理以釋放包含在具有非晶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜中的氫。另外，可以同時(shí)進(jìn)行熱處理和強(qiáng)光照射以進(jìn)行結(jié)晶。如果考慮到生產(chǎn)率，則優(yōu)選通過強(qiáng)光照射進(jìn)行結(jié)晶。
在這樣得到的晶體半導(dǎo)體膜中殘留有金屬元素(這里指鎳)。即使金屬元素在膜中不均勻地分布，金屬元素也以1×1019原子/cm3以上的平均濃度殘留。當(dāng)然，即使在這種情況下，也能夠形成以TFT為代表的各種半導(dǎo)體元件。然而，通過隨后描述的吸除方法去除上述元素。
在進(jìn)行激光照射之前，去除在結(jié)晶步驟中形成的自然氧化膜。因?yàn)樽匀谎趸ぐ邼舛鹊逆?，所以?yōu)選去除自然氧化膜。
然后，為了提高結(jié)晶的程度(結(jié)晶成分的體積和整個(gè)膜的體積的比率)和修復(fù)在晶粒中保留的缺陷，用激光照射晶體半導(dǎo)體膜。通過激光照射，在半導(dǎo)體膜中形成應(yīng)變和脊，并且在其表面處形成薄的表面氧化膜(未示出)。作為激光，可以使用從脈沖振蕩激光器光源發(fā)射的具有400nm或更小波長(zhǎng)的準(zhǔn)分子激光或者YAG激光器的二次或三次諧波。另外，也可以使用能夠連續(xù)振蕩的固體激光器的基波的二次至四次諧波作為激光。典型的，可以采用NdYVO4激光器(基波1064nm)的二次諧波(532nm)或三次諧波(355nm)。
然后，在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行用于減小晶體半導(dǎo)體膜的應(yīng)變的第一熱處理(瞬間加熱半導(dǎo)體膜到大約400至1000℃)以得到平坦的半導(dǎo)體膜。對(duì)于瞬間加熱的熱處理，可以采用強(qiáng)光照射或?qū)⒁r底放入加熱氣體并且停留幾分鐘后將襯底取出的熱處理。依靠熱處理的條件，能夠在減小應(yīng)變的同時(shí)修復(fù)留在晶粒中的缺陷，即能夠改善結(jié)晶度。另外，該熱處理減小應(yīng)變以致于鎳在隨后的吸除步驟中很容易被吸除。注意，當(dāng)該熱處理的溫度低于用于結(jié)晶的溫度時(shí)，鎳將移動(dòng)到固相狀態(tài)的硅膜中。
然后，在晶體半導(dǎo)體膜上形成含有稀有氣體元素的半導(dǎo)體膜?？梢栽谛纬珊邢∮袣怏w元素的半導(dǎo)體膜之前，形成1nm-10nm厚的氧化膜(稱作阻擋層)作為蝕刻停止膜。也可以通過用于減小半導(dǎo)體膜的應(yīng)變的熱處理來同時(shí)形成阻擋層。
包含稀有氣體元素的半導(dǎo)體膜通過等離子CVD法或?yàn)R射法形成，以形成膜厚為10nm至300nm的吸除位置。作為稀有氣體元素，采用選自氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)和氙(Xe)中的一種或多種。總之，優(yōu)選便宜的氣體氬(Ar)。
在此使用等離子CVD法用甲硅烷和氬作為材料氣體以0.1∶99.9至1∶9，優(yōu)選1∶99至5∶95的比率(甲硅烷氬)形成半導(dǎo)體膜。優(yōu)選將沉積時(shí)的RF功率密度控制為0.0017至0.48W/cm2。優(yōu)選RF功率密度盡可能地高，因?yàn)镽F功率密度越高得到的膜就越能獲得吸除效果，且沉積速率也得到改善。另外，優(yōu)選將沉積時(shí)的壓力控制為1.333Pa(0.01托)至133.322Pa(1托)。由于可以改善沉積速率，所以優(yōu)選壓力盡可能地大。并且，優(yōu)選將沉積溫度控制在300至500℃。這樣，半導(dǎo)體膜可以通過等離子CVD形成，其包括濃度為1×1018至1×1022原子/cm3的氬，優(yōu)選1×1020至1×1021原子/cm3。通過在上述的范圍內(nèi)控制半導(dǎo)體膜的沉積條件，能夠減小在沉積期間對(duì)阻擋層的損傷以致于能夠抑制半導(dǎo)體膜的膜厚的不均勻和形成在半導(dǎo)體膜中的孔缺陷。
在膜中包含惰性氣體的稀有氣體元素離子具有兩個(gè)含義。一個(gè)是形成懸掛鍵以使半導(dǎo)體膜應(yīng)變，另一個(gè)是在半導(dǎo)體膜的晶格之中施加應(yīng)變。為了在半導(dǎo)體膜的晶格中施加應(yīng)變，使用比硅的原子半徑更大的元素是非常有效的，如氬(Ar)、氪(Kr)或氙(Xe)。另外，通過在膜中包含稀有氣體元素，不僅形成晶格應(yīng)變而且形成懸空鍵(dangling bond)以有助于吸除作用。
然后，進(jìn)行用于吸除的熱處理以便減小在晶體半導(dǎo)體膜中的金屬元素(鎳)的濃度或者去除金屬元素。對(duì)于用于吸除的熱處理，可以采用強(qiáng)光照射的熱處理、使用爐子的熱處理、或者將襯底放入加熱氣體并在停留幾分鐘后取出的熱處理。這里，在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行用于吸除的第二熱處理(瞬間加熱半導(dǎo)體膜到大約400至1000℃的熱處理)。
該第二熱處理使得金屬元素移動(dòng)到含有稀有氣體元素的半導(dǎo)體膜中，以便去除包括在被阻擋層覆蓋的晶體半導(dǎo)體膜中的金屬元素或者減小金屬元素的濃度。包括在晶體半導(dǎo)體膜中的金屬元素向垂直于襯底表面的方向且向含有稀有氣體元素的半導(dǎo)體膜的方向移動(dòng)。
在吸除中的金屬元素的移動(dòng)距離可以是與晶體半導(dǎo)體膜的厚度基本一樣的距離，吸除可以在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)完成。這里，將鎳移動(dòng)到含有稀有氣體元素的半導(dǎo)體膜中以防止偏析到晶體半導(dǎo)體膜中而進(jìn)行充分的吸除，以致于幾乎沒有鎳包含在晶體半導(dǎo)體膜中，即在膜中的鎳的濃度為1×1018原子/cm3或更小，優(yōu)選為1×1017原子/cm3或更小。注意，不僅是含有稀有氣體元素的半導(dǎo)體膜，阻擋層也用作吸除位置。
然后，用阻擋層作為蝕刻停止層，僅僅選擇性地去除含有稀有氣體元素的半導(dǎo)體膜。作為用于選擇性地僅僅蝕刻含有稀有氣體元素的半導(dǎo)體膜的方法，可以采用不使用ClF3的等離子的干式蝕刻或利用堿溶液如包含聯(lián)氨或氫氧化四甲基銨(化學(xué)式(CH3)4NOH；縮寫TMAH)的水溶液的濕式蝕刻。在這里的蝕刻中，花更少的時(shí)間過蝕刻以防止在晶體半導(dǎo)體膜中形成針孔。
然后，通過使用包含氫氟酸的蝕刻劑去除阻擋層。
另外，在進(jìn)行用于減小晶體半導(dǎo)體膜的應(yīng)變的第一熱處理之后，可以通過使用沖洗材料進(jìn)行沖洗處理，以去除F等雜質(zhì)。例如，通過等離子CVD裝置使用甲硅烷作為沖洗材料，在8-10SLM的氣體流量且5-20分鐘(優(yōu)選為10-15分鐘)的條件下將甲硅烷引入到反應(yīng)室中，以對(duì)于襯底表面進(jìn)行沖洗(也稱作硅烷沖洗)。注意，1SLM相當(dāng)于1000sccm，即是0.06m3/h。另外，通過使用等離子CVD裝置，可以連續(xù)進(jìn)行沖洗處理和形成含有稀有氣體元素的半導(dǎo)體膜的步驟，這是優(yōu)選的。
根據(jù)上述工藝，可以獲取良好的晶體半導(dǎo)體膜。
在通過第一光掩模對(duì)晶體半導(dǎo)體膜執(zhí)行圖案化而形成所希望的形狀之后，去除抗蝕劑掩模。接著，如果必要，將少量的雜質(zhì)元素(硼或磷)添加到半導(dǎo)體層中，以便控制TFT的閾值。這里采用離子摻雜方法，在該方法中，將乙硼烷(B2H6)激發(fā)成等離子，并使之沒有質(zhì)量分離。
隨后，在使用包含氫氟酸的蝕刻劑來去除在半導(dǎo)體層表面上的氧化膜的同時(shí)，清洗半導(dǎo)體層的表面。
接著，形成覆蓋半導(dǎo)體層的絕緣膜。用等離子CVD法或?yàn)R射法形成厚1nm-200nm的絕緣膜。優(yōu)選用包含硅的絕緣膜的單層或疊層形成薄至10nm-50nm的絕緣膜后，執(zhí)行使用根據(jù)微波的等離子的表面氮化處理。該絕緣膜用作后面形成的TFT的柵絕緣膜。
接著，在緣膜上層疊而形成厚20nm-100nm的第一導(dǎo)電膜和厚100nm-400nm的第二導(dǎo)電膜。在本實(shí)施方式中，在絕緣膜613上依次層疊50nm厚的氮化鉭膜和370nm厚的鎢膜，并且根據(jù)實(shí)施方式1所示的圖形化來形成各個(gè)柵電極和布線。本實(shí)施方式中，通過采用提供有由衍射光柵圖案或半透明膜構(gòu)成的具有光強(qiáng)度降低功能的輔助圖案的光掩?；蛑虚g掩模來形成各個(gè)電極和布線。
注意，雖然這里使用了TaN膜和W膜的疊層，但是導(dǎo)電膜并不局限于此，選自Ta、W、Ti、Mo、Al和Cu的元素或包含上述元素作為其主要成分的合金材料或化合物材料的疊層可以被用作導(dǎo)電膜的材料。而且，以摻有諸如磷的雜質(zhì)元素的多晶硅膜為典型的半導(dǎo)體膜也可以作為導(dǎo)電膜。另外，該導(dǎo)電膜不限定于兩層結(jié)構(gòu)，例如亦可做成依序?qū)盈B厚50nm的鎢膜、厚500nm的鋁和硅的合金(Al-Si)膜、厚30nm的氮化鈦膜的三層結(jié)構(gòu)。
可以使用ICP(感應(yīng)耦合等離子)蝕刻法來蝕刻第一和第二導(dǎo)電膜(第一和第二蝕刻處理)。通過使用ICP蝕刻法以及通過適當(dāng)?shù)馗淖兾g刻條件(施加在線圈電極上的電量、施加在襯底一側(cè)的電極上的電量、襯底一側(cè)的電極的溫度等)，可以將薄膜蝕刻成所需的形狀。
接著，為了將賦予n型的雜質(zhì)元素添加在半導(dǎo)體層中，使用柵電極作為掩模進(jìn)行對(duì)整個(gè)表面進(jìn)行摻雜的第一摻雜處理。第一摻雜處理可以采用離子摻雜法或者離子注入法來進(jìn)行。采用離子摻雜法的條件是劑量為1.5×1013atoms/cm2；加速電壓為50至100keV。作為賦予n型的雜質(zhì)元素，典型的是使用磷(P)或砷(As)。
接著，在形成由抗蝕劑構(gòu)成的掩模之后，進(jìn)行以高濃度摻雜賦予半導(dǎo)體n型的雜質(zhì)元素的第二摻雜工藝。該掩模保護(hù)形成像素部分的p溝道型TFT的半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)域和其附近區(qū)域、像素部分的n溝道型TFT的一部分、以及形成驅(qū)動(dòng)電路的p溝道型TFT的半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)域和其附近區(qū)域。
執(zhí)行第二摻雜工藝中的離子摻雜法的條件是劑量為1×1013/cm2至5×1015/cm2；加速電壓為60至100keV。
接著，在去除掩模后，形成新的由抗蝕劑構(gòu)成的掩模，進(jìn)行以高濃度摻雜賦予半導(dǎo)體p型的雜質(zhì)元素(典型為硼)的第三摻雜工藝。該掩模保護(hù)形成像素部分的n溝道型TFT的半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)域和其附近區(qū)域以及形成驅(qū)動(dòng)電路的n溝道型TFT的半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)域和其附近區(qū)域。
然后，去除抗蝕劑掩模。根據(jù)上述工藝，在各個(gè)半導(dǎo)體層中形成具有n型或p型導(dǎo)電型的雜質(zhì)區(qū)域。
接下來，在用濺射法、LPCVD法或等離子CVD法等形成含有氫的絕緣膜之后，對(duì)添加在半導(dǎo)體層中的雜質(zhì)元素進(jìn)行激活和氫化。通過PCVD法制成的氮氧化硅膜(SiNO膜)用作含有氫的絕緣膜。這里，含有氫的絕緣膜的厚度為50nm至200nm。另外，在使用用于促進(jìn)結(jié)晶的金屬元素通常為鎳來結(jié)晶半導(dǎo)體膜的情況下，在激活的同時(shí)也能進(jìn)行用于減少溝道形成區(qū)域中的鎳的吸除。注意，含有氫的絕緣膜是層間絕緣膜的第一層，并包含氧化硅。
隨后，通過濺射法、LPCVD法或等離子CVD法等形成無機(jī)絕緣膜作為層間絕緣膜的第二層。氧化硅膜、氮化硅膜或氧氮化硅膜等的絕緣膜的單層或疊層用作無機(jī)絕緣膜。這里，無機(jī)絕緣膜的厚度為600nm至800nm。
然后，用光掩模形成由抗蝕劑構(gòu)成的掩模，選擇性地對(duì)絕緣膜進(jìn)行蝕刻以形成接觸孔。接著，去除由抗蝕劑構(gòu)成的掩模。
接下來，在通過濺射法層疊金屬膜后，用光掩模形成由抗蝕劑構(gòu)成的掩模，選擇性地對(duì)金屬疊層膜進(jìn)行蝕刻以形成作為TFT的源電極或漏電極發(fā)揮作用的電極。注意，金屬疊層膜在同一金屬濺射裝置中連續(xù)形成。然后，去除由抗蝕劑構(gòu)成的掩模。
根據(jù)上述工藝，可以在同一襯底上制作以多晶硅膜作為激活層的頂柵型TFT636、637、638、639。
注意，配置在像素部分中的TFT638是在每個(gè)TFT中具有多個(gè)溝道形成區(qū)域的n溝道型TFT。TFT638是雙柵型TFT。另外，在像素部分中提供有和后面形成的發(fā)光元件電連接的TFT639。這里，為了降低截止電流，示出了雙柵型的p溝道型TFT作為TFT639，但TFT639并不局限于此，也可以采用單柵型TFT。
另外，配置在驅(qū)動(dòng)電路部分的TFT636是只在漏極側(cè)具有與柵電極重疊的低濃度雜質(zhì)區(qū)域(也稱作Lov區(qū)域)的n溝道型TFT。此外，TFT637是在源極和漏極兩側(cè)上具有與柵電極重疊的低濃度雜質(zhì)區(qū)域(Lov區(qū)域)的p溝道型TFT。該兩種TFT都是單柵結(jié)構(gòu)的TFT。在驅(qū)動(dòng)電路部分中，可以將TFT636和TFT637彼此互補(bǔ)連接形成CMOS電路，而獲得各種各樣的電路。如果必要，也可以采用多柵結(jié)構(gòu)的TFT。
然后，形成第一電極623，即有機(jī)發(fā)光元件的陽極(或陰極)。作為第一電極623，可以使用功函數(shù)大的材料，例如選自Ni、W、Cr、Pt、Zn、Sn、In或Mo的元素或以這些元素作為其主要成分的合金材料，例如使用TiN、TiSiXNY、WSiX、WNX、WSiXNY、NbN來形成單層或疊層膜，其總厚度在100nm-800nm的范圍內(nèi)。
具體來說，第一電極623可以采用由具有透光性的導(dǎo)電材料構(gòu)成的透明導(dǎo)電膜，即可以使用含有氧化鎢的銦氧化物、含有氧化鎢的銦鋅氧化物、含有氧化鈦的銦氧化物、含有氧化鈦的銦錫氧化物等。當(dāng)然，也可以使用銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、添加有氧化硅的銦錫氧化物(ITSO)等。
以下說明各種具有透光性的導(dǎo)電材料的組成比。含有氧化鎢的銦氧化物的組成比可以為1.0wt％的氧化鎢和99.0wt％的銦氧化物。含有氧化鎢的銦鋅氧化物的組成比可以為1.0wt％的氧化鎢、0.5wt％的氧化鋅和98.5wt％的銦氧化物。含有氧化鈦的銦氧化物的組成比可以為1.0wt％-5.0wt％的氧化鈦和99.0wt％-95.0wt％的銦氧化物。銦錫氧化物(ITO)的組成比可以為10.0wt％的氧化錫和90.0wt％的銦氧化物。銦鋅氧化物(IZO)的組成比可以為10.7wt％的氧化鋅和89.3wt％的銦氧化物。含有氧化鈦的銦錫氧化物的組成比可以為5.0wt％的氧化鈦、10.0wt％的氧化錫和85.0wt％的銦氧化物。上述組成比只是例子，可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定該組成比。
然后，對(duì)于根據(jù)涂敷法而獲得的絕緣膜(例如有機(jī)樹脂膜)進(jìn)行圖案化，以形成覆蓋第一電極623的邊沿部分的絕緣體629(也稱為堤壩、隔離物、障礙物、勢(shì)壘等)。注意，絕緣體629的形成方法不限制于利用掩模的圖案化處理，也可以只通過用光敏性材料進(jìn)行曝光和顯像而形成。
然后，用蒸發(fā)淀積法或涂敷法形成包含有機(jī)化合物的層624。
含有有機(jī)化合物的層624是疊層，可以使用緩沖層作為含有有機(jī)化合物的層624的一層。緩沖層是含有有機(jī)化合物和無機(jī)化合物的復(fù)合材料，并所述無機(jī)化合物對(duì)于所述有機(jī)化合物具有電子受體性。該無機(jī)化合物是選自氧化鈦、氧化鋯、氧化鉿、氧化釩、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉻、氧化鉬、氧化鎢、氧化錳和氧化錸中的一種或多種。緩沖層是包含具有空穴傳輸性的有機(jī)化合物和無機(jī)化合物的復(fù)合材料。
例如，在第一電極623和第二電極之間優(yōu)選提供包含有機(jī)化合物的疊層(緩沖層和有機(jī)化合物層的疊層)。緩沖層是復(fù)合層，其中包含金屬氧化物(氧化鉬、氧化鎢或氧化錸等)和有機(jī)化合物(具有空穴傳輸性的材料(如4，4’-雙[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(簡(jiǎn)稱TPD)、4，4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(簡(jiǎn)稱α-NPD)、或4，4’-雙{N-[4-(N，N-二-m-甲苯基氨基)苯基]-N-苯基氨基]聯(lián)苯(簡(jiǎn)稱DNTPD)等))。另外，有機(jī)化合物層可以使用例如三(8-喹啉醇合)鋁(簡(jiǎn)稱Alq3)、三(4-甲基-8-喹啉醇合)鋁(簡(jiǎn)稱Almq3)或α-NPD等。此外，有機(jī)化合物層還可以含有摻雜物，例如可以使用N，N’-二甲基喹吖啶酮(簡(jiǎn)稱DMQd)、香豆素6或紅熒烯等。在第一電極和第二電極之間形成的含有機(jī)化合物的疊層可以由電阻加熱法等的蒸發(fā)淀積法形成。
通過調(diào)節(jié)緩沖層的厚度，可以控制第一電極和有機(jī)化合物層的間距來提高發(fā)光效率。通過調(diào)節(jié)緩沖層的厚度，可以顯示將從每個(gè)發(fā)光元件發(fā)出的發(fā)光顏色清晰顯示出來的高質(zhì)量圖像，并可以獲得低功耗的發(fā)光器件。
然后，形成第二電極625，即有機(jī)發(fā)光元件的陰極(或陽極)。MgAg、MgIn、AlLi等的合金或透明導(dǎo)電膜(ITO等)用作第二電極625。
隨后，通過蒸發(fā)淀積法或?yàn)R射法形成保護(hù)層626。保護(hù)層626保護(hù)第二電極625。當(dāng)透過保護(hù)層626而從發(fā)光元件獲取發(fā)光時(shí)，保護(hù)層626優(yōu)選使用透明性材料。注意，如果沒有必要，也可以不提供保護(hù)層626。
然后，用密封材料628鍵合密封襯底633從而密封發(fā)光元件。換言之，發(fā)光顯示器件的顯示區(qū)域外圍被密封材料包圍，被密封在一對(duì)襯底之間。TFT的層間絕緣膜提供在整個(gè)襯底上，當(dāng)密封材料的圖案被描畫在層間絕緣膜外邊緣的內(nèi)側(cè)時(shí)，位于密封材料的圖案的外側(cè)的層間絕緣膜的一部分有侵入水分和雜質(zhì)的擔(dān)憂。所以，用密封材料覆蓋作為TFT的層間絕緣膜而使用的絕緣膜的邊緣并使該絕緣膜的外周重疊密封材料的圖案的內(nèi)側(cè)，優(yōu)選重疊密封材料的圖案。注意，在被密封材料628包圍的區(qū)域填充填充材料627?；蛘?，在被密封材料628包圍的區(qū)域填充干燥的惰性氣體。
最后，用各向異性導(dǎo)電膜631通過已知的方法將FPC632粘貼到端子電極上。圖5表示這時(shí)的截面圖。注意，端子電極優(yōu)選使用由和第一電極623相同工序而得到的透明導(dǎo)電膜作為其最上層，并且，在和柵布線同時(shí)形成的端子電極上形成。
另外，圖6表示像素部分的俯視圖，并且，沿圖6中的虛線E-F切割的截面對(duì)應(yīng)于圖5的像素部分的p溝道型TFT639的截面結(jié)構(gòu)。此外，沿圖6中的虛線M-L切割的截面對(duì)應(yīng)于圖5的像素部分的n溝道型TFT638的截面結(jié)構(gòu)。注意，圖6中的參考數(shù)字680所示的實(shí)線表示出絕緣體629的外邊緣。然而，圖6上只表示了第二導(dǎo)電層，而第一導(dǎo)電層沒有圖示出。
根據(jù)上述工藝，在同一襯底上形成像素部分、驅(qū)動(dòng)電路和端子部分。
在本實(shí)施方式中，為了降低截止電流使像素部分的TFT具有雙柵結(jié)構(gòu)，并且將本實(shí)施方式1的TFT用作驅(qū)動(dòng)電路的n溝道型TFT。
另外，在發(fā)光器件中，發(fā)光器件的發(fā)光顯示表面可以是單面或雙面。當(dāng)用透明導(dǎo)電膜形成第一電極623和第二電極625的情況下，發(fā)光元件的光經(jīng)過襯底610和密封襯底633而從雙面發(fā)射。在此情況下，優(yōu)選使用透明材料作為密封襯底633和填充材料627。
在使用金屬膜形成第二電極625，并使用透明導(dǎo)電膜形成第一電極623時(shí)，成為來自發(fā)光元件的光只透過襯底610而從那一側(cè)被獲取的結(jié)構(gòu)，也就是底面發(fā)射型結(jié)構(gòu)。在此情況下，密封襯底633和填充材料627不需要使用透明材料。
在使用金屬膜形成第一電極623，并使用透明導(dǎo)電膜形成第二電極625時(shí)，成為來自發(fā)光元件的光只透過密封襯底633而從那一側(cè)被獲取的結(jié)構(gòu)，也就是頂面發(fā)射型結(jié)構(gòu)。在此情況下，襯底610不需要使用透明材料。
對(duì)于第一電極623以及第二電極625，需要根據(jù)功函數(shù)選擇它們的材料。注意，根據(jù)像素結(jié)構(gòu)，第一電極和第二電極可以為陽極或陰極。優(yōu)選地，當(dāng)驅(qū)動(dòng)TFT的極性為p溝道型時(shí)，第一電極為陽極，第二電極為陰極。優(yōu)選地，當(dāng)驅(qū)動(dòng)TFT的極性為n溝道型時(shí)，第一電極為陰極，第二電極為陽極。
圖7表示在進(jìn)行全色顯示時(shí)的本實(shí)施方式的像素部分的等效電路圖。圖7的TFT638對(duì)應(yīng)于圖5的開關(guān)TFT638，TFT639對(duì)應(yīng)于電流控制TFT639。在顯示紅色的像素中，電流控制TFT639的漏區(qū)連接到發(fā)紅色光的OLED703R，并其源區(qū)提供有陽極側(cè)電源線(R)706R。OLED703R提供有陰極側(cè)電源線700。在顯示綠色的像素中，電流控制TFT的漏區(qū)連接到發(fā)綠色光的OLED703G，并其源區(qū)提供有陽極側(cè)電源線(G)706G。在顯示藍(lán)色的像素中，電流控制TFT的漏區(qū)連接到發(fā)藍(lán)色光的OLED703B，并其源區(qū)提供有陽極側(cè)電源線(B)706B。根據(jù)EL材料對(duì)每個(gè)不同顏色的像素分別施加不同的電壓。
而且，對(duì)發(fā)光器件中驅(qū)動(dòng)屏幕顯示的方法沒有特別的限制。例如，可以采用逐點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方法、逐行驅(qū)動(dòng)方法、逐面驅(qū)動(dòng)方法等。典型采用逐行驅(qū)動(dòng)方法，也可以適當(dāng)?shù)夭捎脮r(shí)分灰度驅(qū)動(dòng)方法或面積灰度驅(qū)動(dòng)方法。而且，輸入到發(fā)光器件源線的圖像信號(hào)可以是模擬信號(hào)，也可以是數(shù)字信號(hào)?？梢愿鶕?jù)圖像信號(hào)來適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路等。
而且，在視頻信號(hào)為數(shù)字式的發(fā)光器件中，輸入到像素的視頻信號(hào)包括恒壓(CV)視頻信號(hào)和恒流(CC)視頻信號(hào)。視頻信號(hào)為恒壓(CV)視頻信號(hào)時(shí)，其包括施加到發(fā)光元件的信號(hào)的電壓為一定的信號(hào)(CVCV)和施加到發(fā)光元件的信號(hào)的電流為一定的信號(hào)(CVCC)。另外，視頻信號(hào)為恒流(CC)視頻信號(hào)時(shí)，其包括施加到發(fā)光元件的信號(hào)的電壓為一定的信號(hào)(CCCV)和施加到發(fā)光元件的信號(hào)的電流為一定的信號(hào)(CCCC)。
此外，發(fā)光器件可以提供有用于防止靜電損壞的保護(hù)電路(保護(hù)二極管等)。
這里，作為顯示器件，描述了有源矩陣型發(fā)光器件的例子，但是，也可以適用于有源矩陣型液晶顯示器件。
另外，本實(shí)施方式可以與實(shí)施方式1、2、3或4自由組合。
實(shí)施方式6本實(shí)施方式示出了與實(shí)施方式5的晶體半導(dǎo)體膜的形成方法部分不同的例子。而且，將用圖8以多柵結(jié)構(gòu)的TFT的制造作為例子進(jìn)行說明。
首先，與實(shí)施方式5同樣，在具有絕緣表面的襯底上形成基底絕緣膜和具有非晶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜。
隨后，與實(shí)施方式5同樣，用旋轉(zhuǎn)器將包含促進(jìn)晶化的具有催化劑作用的重量比為1至100ppm的金屬元素(這里是鎳)的醋酸鎳溶液涂敷到具有非晶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜的表面上以形成含鎳的層。
然后，與實(shí)施方式5同樣，進(jìn)行用于結(jié)晶的熱處理。在此，在用于脫氫的熱處理(在450℃下1小時(shí))后，進(jìn)行用于結(jié)晶的熱處理(在550℃至650℃下4至24小時(shí))來獲得晶體半導(dǎo)體膜。
然后，與實(shí)施方式5同樣，為了提高結(jié)晶的程度和修復(fù)在晶粒中保留的缺陷，對(duì)晶體半導(dǎo)體膜照射激光。
然后，用光掩模對(duì)晶體半導(dǎo)體膜進(jìn)行圖案化。這里，在形成島狀半導(dǎo)體層801的同時(shí)，在該島狀半導(dǎo)體層中形成幾個(gè)開口803。
然后，在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行用于減小晶體半導(dǎo)體膜的應(yīng)變的第一熱處理(瞬間加熱半導(dǎo)體膜到大約400至1000℃的熱處理)，以得到平坦的半導(dǎo)體膜。注意，可以在晶體半導(dǎo)體膜的圖案化步驟之前進(jìn)行該第一熱處理。
然后，在通過使用沖洗材料進(jìn)行沖洗處理以去除F等雜質(zhì)后，在晶體半導(dǎo)體膜之上形成含有稀有氣體元素的半導(dǎo)體膜802。這里，通過包括20個(gè)反應(yīng)室的等離子CVD裝置使用甲硅烷氣體作為沖洗材料，在8SLM-10SLM的氣體流量且5-20分鐘的條件下將甲硅烷氣體引入到反應(yīng)室中，以對(duì)于襯底表面進(jìn)行沖洗，接著，連續(xù)地形成含有稀有氣體元素的半導(dǎo)體膜。注意，當(dāng)將氣體流量設(shè)定為10SLM時(shí)，每個(gè)反應(yīng)室的氣體流量為0.5SLM，即1.2×10-7m3/h。
在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行用于吸除的第二熱處理(瞬間加熱半導(dǎo)體膜到大約400至1000℃的熱處理)。該第二熱處理使得金屬元素移動(dòng)到含有稀有氣體元素的半導(dǎo)體膜中，以便去除包括在被阻擋層覆蓋的晶體半導(dǎo)體膜中的金屬元素或者減小金屬元素的濃度。
在吸除處理之前，晶體半導(dǎo)體膜被圖案化，并且由晶體半導(dǎo)體膜構(gòu)成的島狀半導(dǎo)體層801的端面也被含有稀有氣體元素的半導(dǎo)體膜802覆蓋。因此，如圖8A所示，包含在晶體半導(dǎo)體膜中的金屬元素不僅向含有稀有氣體元素的半導(dǎo)體膜802，即沿垂直于襯底表面的方向移動(dòng)，而且在端面附近沿平行于襯底表面的方向移動(dòng)。圖8A所示的箭形符號(hào)模式地表示金屬元素由第二熱處理移動(dòng)的方向。此外，圖8B是俯視圖，沿虛線A-B切割的截面對(duì)應(yīng)于圖8A。
另外，因?yàn)樵谟删w半導(dǎo)體膜構(gòu)成的島狀半導(dǎo)體層801的圖案里面提供有開口803，所以也在開口803附近金屬元素沿平行于襯底表面的方向移動(dòng)。圖8B中示出了晶體半導(dǎo)體膜的圖案具有三個(gè)開口的實(shí)例，但開口的數(shù)量沒有特別限制，可以提供兩個(gè)、一個(gè)、四個(gè)或更多個(gè)開口。
通過在由晶體半導(dǎo)體膜構(gòu)成的島狀半導(dǎo)體層801的圖案里面提供開口803，可以有效地去除島狀半導(dǎo)體層801中的金屬元素。
然后，選擇性地只去除含有稀有氣體元素的半導(dǎo)體膜。
隨后，在使用包含氫氟酸的蝕刻劑來去除在半導(dǎo)體層表面上的氧化膜的同時(shí)，清洗半導(dǎo)體層的表面。
而且，形成覆蓋半導(dǎo)體層的絕緣膜806。該絕緣膜806用作后面形成的TFT的柵絕緣膜。
接著，在絕緣膜806上層疊形成厚20nm-100nm的第一導(dǎo)電膜和厚100nm-400nm的第二導(dǎo)電膜。在本實(shí)施方式中，在絕緣膜上依次層疊50nm厚的氮化鉭膜和370nm厚的鎢膜，并且根據(jù)實(shí)施方式1所表示的圖形化來形成各個(gè)柵電極和布線。本實(shí)施方式中，通過采用提供有由衍射光柵圖案或半透明膜構(gòu)成的具有光強(qiáng)度降低功能的輔助圖案的光掩?；蛑虚g掩模來形成各個(gè)柵電極和布線。
在以下的步驟中，根據(jù)實(shí)施方式1或?qū)嵤┓绞?進(jìn)行給半導(dǎo)體層添加雜質(zhì)元素的處理、使添加的雜質(zhì)元素激活的處理、層間絕緣膜808的形成、源布線809或漏布線810的形成，以形成圖8C到8E所示的多柵結(jié)構(gòu)的TFT。在此描述了具有兩個(gè)溝道形成區(qū)域的TFT，但也可以采用具有三個(gè)或更多個(gè)溝道形成區(qū)域的TFT。
圖8E是俯視圖，沿虛線C-D切割的截面對(duì)應(yīng)于圖8C，且沿虛線G-H切割的截面對(duì)應(yīng)于圖8D。
圖8C所示的TFT是在源極側(cè)的高濃度雜質(zhì)區(qū)域807a和漏極側(cè)高濃度雜質(zhì)區(qū)域807c之間具有兩個(gè)溝道形成區(qū)域的TFT，并在兩個(gè)溝道形成區(qū)域之間具有一個(gè)低濃度雜質(zhì)區(qū)域800a。而且，漏極側(cè)的溝道形成區(qū)域和高濃度雜質(zhì)區(qū)域807c之間具有另一個(gè)低濃度雜質(zhì)區(qū)域800b。低濃度雜質(zhì)區(qū)域800a和低濃度雜質(zhì)區(qū)域800b彼此分開。低濃度雜質(zhì)區(qū)域800a和800b與第一導(dǎo)電層804重疊。并且，兩個(gè)溝道形成區(qū)域與第二導(dǎo)電層805重疊。
由于兩個(gè)溝道形成區(qū)域之間的高濃度雜質(zhì)區(qū)域807b形成有開口803，所以在圖8C中高濃度雜質(zhì)區(qū)域807b分開表示。在高濃度雜質(zhì)區(qū)域807b的沒有開口的部分中，如圖8D所示那樣彼此連接。即使該多柵結(jié)構(gòu)的TFT具有開口803，也沒有驅(qū)動(dòng)工作的問題本實(shí)施方式中，可以只在漏極側(cè)提供低濃度雜質(zhì)區(qū)域800a和800b，從而能夠提高具有本實(shí)施方式所示的TFT的整個(gè)電路的可靠性。此外，與在源極側(cè)和漏極側(cè)兩邊上形成低濃度雜質(zhì)區(qū)域的情況相比，本實(shí)施方式所示的TFT能夠縮小整個(gè)電路的占用面積。此外，與在源極側(cè)和漏極側(cè)兩邊上形成與柵電極重疊的低濃度雜質(zhì)區(qū)域的情況相比，本實(shí)施方式所示的TFT能夠降低寄生電容。
此外，與在源極側(cè)和漏極側(cè)兩邊上形成低濃度雜質(zhì)區(qū)域的情況相比，本實(shí)施方式所示的TFT能夠降低寄生電阻。在源極側(cè)和漏極側(cè)兩邊上形成低濃度雜質(zhì)區(qū)域的TFT時(shí)，由于附加上源極側(cè)的電阻，而使寄生電阻增大。
另外，本實(shí)施方式可以與實(shí)施方式1、2、3、4或5自由組合。
實(shí)施方式7在此，將用圖9說明FPC或用于驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)IC安裝在發(fā)光顯示面板上的實(shí)例。
圖9A顯示了發(fā)光器件的俯視圖的一個(gè)例子，其中FPC1209粘貼到四個(gè)端子部分1208上。在襯底1210上，形成有包括發(fā)光元件和TFT的像素部分1202、包括TFT的柵極側(cè)驅(qū)動(dòng)電路1203、以及包括TFT的源極側(cè)驅(qū)動(dòng)電路1201。TFT的激活層由具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜構(gòu)成，并這些電路形成在相同襯底上。因此，可以制作實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)位于面板上(system on panel)的EL顯示面板。
注意，除了接觸部分之外的襯底1210被保護(hù)膜覆蓋，在保護(hù)膜上設(shè)置含有光催化材料的基底層。
設(shè)置兩個(gè)連接區(qū)域1207以?shī)A住像素部分，從而使發(fā)光元件的第二電極與底部布線相接觸。注意，發(fā)光元件的第一電極與設(shè)置在像素部分中的TFT電連接。
將密封襯底1204通過環(huán)繞像素部分和驅(qū)動(dòng)電路的密封材料1205以及被密封材料環(huán)繞的填充材料固定于襯底1210上。另外，可以充填包含透明干燥劑的填充材料。另外，干燥劑可以位于與像素部分不重疊的區(qū)域。
圖9A所示的結(jié)構(gòu)適合于具有相對(duì)較大尺寸(例如，對(duì)角4.3英寸)的XGA類發(fā)光器件。圖9B中采用了適合于實(shí)現(xiàn)了窄小框架的較小尺寸(例如，對(duì)角1.5英寸)的發(fā)光器件的COG方式。
在圖9B中，驅(qū)動(dòng)IC 1301安裝在襯底1310上，F(xiàn)PC 1309安裝于設(shè)置在驅(qū)動(dòng)IC一端的端子部分1308上。從提高生產(chǎn)率方面考慮，優(yōu)選地，要安裝的多個(gè)驅(qū)動(dòng)IC 1301形成在矩形襯底上，該襯底的一側(cè)為300mm至1000mm或更大。換言之，將多個(gè)具有驅(qū)動(dòng)電路部分和輸入/輸出端子作為一個(gè)單元的電路圖案形成在襯底上，最后，其可以被分割而分別取出驅(qū)動(dòng)IC。根據(jù)像素部分一個(gè)邊的長(zhǎng)度和像素間隔，驅(qū)動(dòng)IC可以為矩形，其長(zhǎng)邊為15至80mm，短邊為1至6mm，或其長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度為像素區(qū)域一個(gè)邊的長(zhǎng)度，或者像素部分一個(gè)邊和每個(gè)驅(qū)動(dòng)電路的一個(gè)邊的長(zhǎng)度之和。
與IC芯片相比，驅(qū)動(dòng)IC的外部尺寸的優(yōu)勢(shì)在于其長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度。當(dāng)驅(qū)動(dòng)IC的長(zhǎng)邊為15至80mm時(shí)，與采用IC芯片的情況相比，需要安裝于像素部分的驅(qū)動(dòng)IC的數(shù)量減少了，從而可以提高制造時(shí)的成品率。另外，當(dāng)在玻璃襯底上形成驅(qū)動(dòng)IC時(shí)，由于不受母體所使用襯底形狀的限制，生產(chǎn)率不會(huì)受到影響。與從圓形硅晶片所獲得的IC芯片情況相比，這是一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)。
另外，可以采用TAB方式，在該情況下，粘附多個(gè)帶子，然后將驅(qū)動(dòng)IC安裝在這些帶子上。和COG方式同樣，一個(gè)驅(qū)動(dòng)IC可以安裝于一個(gè)帶子上，在這種情況下，考慮到強(qiáng)度的問題，優(yōu)選同時(shí)粘附金屬片等以固定驅(qū)動(dòng)IC。
設(shè)置位于像素部分1302和驅(qū)動(dòng)IC1301之間的連接區(qū)域1307以使發(fā)光元件的第二電極與底部布線接觸。注意，發(fā)光元件的第一電極與提供在像素部分中的TFT電連接。
將密封襯底1304通過環(huán)繞像素部分1302的密封材料1305和被密封材料環(huán)繞的填充材料固定于襯底1310上。
當(dāng)采用非晶半導(dǎo)體膜作為像素部分的TFT的激活層時(shí)，即使具有較大尺寸也采用圖9B所示的結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)楹茈y在同一襯底上形成驅(qū)動(dòng)電路。
這里，作為顯示器件示出了有源矩陣型發(fā)光器件的例子，但是，當(dāng)然可以適用于有源矩陣型液晶顯示器件。在有源矩陣型液晶顯示器件中，通過驅(qū)動(dòng)以矩陣形式排列的像素電極，從而在顯示屏幕上形成顯示圖案。更具體地說，在選擇的像素電極和相應(yīng)于這一選擇的像素電極的對(duì)面電極之間施加電壓，因此提供在元件襯底的像素電極和提供在相對(duì)襯底的對(duì)面電極之間排列的液晶層被光學(xué)調(diào)制，而這一光調(diào)制作為顯示圖案被觀看者看到。該相對(duì)襯底和元件襯底以規(guī)則間距被排列，并充填有液晶材料。作為液晶材料的形成方法，可以采用通過具有封閉圖案的密封材料在減壓下滴加液晶以防止氣泡進(jìn)入并使兩塊襯底彼此貼合，也可以采用在提供具有開口部分的密封圖案并將TFT襯底連接到相對(duì)襯底后，利用毛細(xì)現(xiàn)象注入液晶的浸漬涂布法(管吸(piping up)法)。
本發(fā)明還可以適用于采用場(chǎng)序制方式的驅(qū)動(dòng)方法的液晶顯示器件，其中場(chǎng)序制方式是不使用濾色片而用光學(xué)快門使RGB三色的背光源高速閃爍的方式。
如上所述，通過實(shí)施本發(fā)明，即，使用實(shí)施方式1至6的任何一種制造方法或結(jié)構(gòu)能夠完成各種電子器具。
實(shí)施方式8作為本發(fā)明的半導(dǎo)體器件以及電子器具可舉出攝像機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)、護(hù)目鏡式顯示器(頭盔式顯示器)、導(dǎo)航系統(tǒng)、音頻播放裝置(例如，汽車放音設(shè)備或放音組件)、筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)、游戲機(jī)、便攜式信息終端(例如，移動(dòng)計(jì)算機(jī)、手提式電話、便攜式游戲機(jī)和電子圖書)以及配備記錄介質(zhì)的放像設(shè)備(具體來說是具有可重放諸如數(shù)字通用盤(DVD)之類的存儲(chǔ)介質(zhì)并能夠顯示重放的圖像的顯示器的裝置)的例子。這些電子器具的具體例子示于圖10和圖11。
圖10A顯示了一種數(shù)碼照相機(jī)，其包括主體2101、顯示部分2102、成像部分、操作鍵2104、快門2106等。注意，圖10A是從顯示部分2102側(cè)所看到的視圖，因此不顯示成像部分。根據(jù)本發(fā)明，可以獲得具有高精細(xì)度的顯示部分并且可靠性高的數(shù)碼照相機(jī)。
圖10B顯示了一種筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)，其包括主體2201、機(jī)殼2202、顯示部分2203、鍵盤2204、外部接口2205、鼠標(biāo)2206等。根據(jù)本發(fā)明，可以獲得具有高精細(xì)度的顯示部分并且可靠性高的筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)。
圖10C顯示了一種配備有記錄媒質(zhì)的便攜式放像設(shè)備(具體地說是DVD播放器)。此設(shè)備包含主體2401、機(jī)殼2402、顯示部分A 2403、顯示部分B 2404、記錄媒質(zhì)(例如DVD)讀出單元2405、操作鍵2406、揚(yáng)聲器單元2407等。顯示部分A 2403主要顯示圖像信息，而顯示部分B 2404主要顯示文本信息。注意，配備有記錄媒質(zhì)的放像設(shè)備包括家用游戲機(jī)等。根據(jù)本發(fā)明，可以獲得具有高精細(xì)度的顯示部分并且可靠性高的放像設(shè)備。
圖10D顯示了一種顯示器件，其包括機(jī)殼1901、支撐臺(tái)1902、顯示部分1903、揚(yáng)聲器單元1904、圖像輸入端子1905等。該顯示器件是通過將采用上述實(shí)施方式所示的制造方法形成的薄膜晶體管用于其顯示部分1903和驅(qū)動(dòng)電路中而制造的。注意，該顯示器件包括液晶顯示器件和發(fā)光器件等，具體地，用于顯示信息的所有顯示器件，包括用于個(gè)人計(jì)算機(jī)、用于電視廣播接收和用于顯示廣告的顯示器件。根據(jù)本發(fā)明，可以獲得具有高精細(xì)度的顯示部分并且可靠性高的顯示器件，特別是具有22英寸至50英寸大屏幕的大型顯示器件。
通過除了形成具有本發(fā)明的TFT的薄膜集成電路之外還形成天線等，可以用作非接觸薄膜集成電路裝置(也稱為無線IC標(biāo)簽或RFID(射頻標(biāo)識(shí)，Radio FrequencyIdentification))。另外，通過將IC標(biāo)簽粘貼到各種電子器具上，可以明確電子器具的傳輸路線等。
此外，圖10E示出了將無線IC標(biāo)簽1942粘貼到護(hù)照1941的狀態(tài)?？梢栽谧o(hù)照1941中嵌入無線IC標(biāo)簽。按照相同方式，能夠?qū)o線IC標(biāo)簽粘貼到或嵌入到駕照、信用卡、紙幣、硬幣、債券、禮品贈(zèng)券、票、旅行支票(T/C)、健康保險(xiǎn)、居住卡、戶口簿等。在此情況下，只有顯示真實(shí)的信息才被輸入到無線IC標(biāo)簽中，并設(shè)置訪問權(quán)限以防止不當(dāng)讀取或?qū)懭胄畔?。這通過采用在其它實(shí)施方式中所描述的存儲(chǔ)器，就能夠?qū)崿F(xiàn)。在這種方式下，通過采用IC芯片作為標(biāo)簽，就能夠識(shí)別出假冒品。除了上述方式之外，還可以采用無線IC標(biāo)簽作為存儲(chǔ)器。另外，通過給包裝容器、記錄媒質(zhì)、商品、食品、服裝、生活用品、電子器具等提供該無線IC標(biāo)簽，能夠提高系統(tǒng)諸如檢查系統(tǒng)的效率。
在圖11所示的一種手機(jī)中，包括操作開關(guān)904和擴(kuò)音器905等的主體(A)901與包括顯示盤(A)908、顯示盤(B)909、揚(yáng)聲器906等的主體(B)902在鉸鏈910處能夠開關(guān)地連接。顯示盤(A)908和顯示盤(B)909和電路襯底907一起被收容在主體(B)902的機(jī)殼903中。顯示盤(A)908和顯示盤(B)909的像素部分布置得可以從形成在機(jī)殼903的窗口被視覺確認(rèn)。
顯示盤(A)908與顯示盤(B)909可以按照其手機(jī)900的功能適當(dāng)?shù)卦O(shè)定像素?cái)?shù)量等規(guī)格。例如，可以將顯示盤(A)908作為主屏、將顯示盤(B)909作為副屏而組合。
根據(jù)本發(fā)明，可以獲得具有高精細(xì)度的顯示部分并且可靠性高的便攜式信息終端。
根據(jù)本實(shí)施方式的手機(jī)可以根據(jù)其功能或用途而被改變成各種各樣的樣式。例如，可以將攝像元件組合在鉸鏈910部分而制造帶照相機(jī)功能的手機(jī)。此外，即使通過將操作開關(guān)904、顯示盤(A)908以及顯示盤(B)909安裝在一個(gè)機(jī)殼中而使它們成一體的結(jié)構(gòu)時(shí)，也可以獲得上述效果。另外，當(dāng)在具有多個(gè)顯示部分的信息顯示終端適用本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)時(shí)，也可以獲得相同的效果。
如上所述，通過實(shí)施本發(fā)明，即，使用實(shí)施方式1至7的任何一種制造方法或結(jié)構(gòu)能夠完成各種電子器具。
根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，即，只在漏極側(cè)提供有與柵電極重疊的LDD區(qū)域的TFT，可以減輕漏極附近的電場(chǎng)強(qiáng)度，從而可以抑制電路退化。而且，由于可以減小寄生電容，因此能夠降低電路的功耗。
本說明書根據(jù)2005年6月10日在日本專利局受理的日本專利申請(qǐng)編號(hào)2005-171565而制作，所述申請(qǐng)內(nèi)容包括在本說明書中。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下步驟在半導(dǎo)體層上形成絕緣膜；在所述絕緣膜上形成導(dǎo)電膜；通過使用具有衍射光柵圖案或半透明部分的光掩?；蛑虚g掩模(reticle)，在所述導(dǎo)電膜上形成包括厚度厚的第一區(qū)域和在其一邊的比所述第一區(qū)域薄的第二區(qū)域的抗蝕劑圖案；選擇性地蝕刻所述導(dǎo)電膜來形成包括厚度厚的第一區(qū)域和在其一邊的比所述第一區(qū)域薄的第二區(qū)域的柵電極；通過使用所述柵電極的厚度厚的第一區(qū)域和厚度薄的第二區(qū)域作為掩模來將雜質(zhì)元素添加到所述半導(dǎo)體層中，以在所述半導(dǎo)體層的與所述柵電極重疊的溝道形成區(qū)域兩邊上形成第一雜質(zhì)區(qū)域；將雜質(zhì)元素經(jīng)過所述柵電極的厚度薄的第二區(qū)域來添加到所述半導(dǎo)體層中，以在所述半導(dǎo)體層的與所述柵電極的厚度薄的第二區(qū)域重疊的區(qū)域中形成第二雜質(zhì)區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中所述半導(dǎo)體層的與所述柵電極的厚度厚的第一區(qū)域重疊的區(qū)域用作溝道形成區(qū)域，該溝道形成區(qū)域連接地配置在所述第一雜質(zhì)區(qū)域和所述第二雜質(zhì)區(qū)域之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中所述導(dǎo)電膜是由不同的導(dǎo)電材料構(gòu)成的疊層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中所述抗蝕劑圖案的截面形狀沿著柵電極的寬度或長(zhǎng)度方向不對(duì)稱。
5.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下步驟在半導(dǎo)體層上形成絕緣膜；在所述絕緣膜上形成導(dǎo)電膜；通過使用具有衍射光柵圖案或半透明部分的光掩?；蛑虚g掩模，在所述導(dǎo)電膜上形成包括厚度厚的第一區(qū)域和在其一邊的比所述第一區(qū)域薄的第二區(qū)域的抗蝕劑圖案；選擇性地蝕刻所述導(dǎo)電膜來形成包括厚度厚的第一區(qū)域和在其一邊的比所述第一區(qū)域薄的第二區(qū)域的柵電極；通過將雜質(zhì)元素添加到半導(dǎo)體層中，以在所述半導(dǎo)體層的與所述柵電極重疊的溝道形成區(qū)域兩邊上形成第一雜質(zhì)區(qū)域，并且在所述半導(dǎo)體層的與所述柵電極的厚度薄的第二區(qū)域重疊的區(qū)域中形成第二雜質(zhì)區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中所述半導(dǎo)體層的與所述柵電極的厚度厚的第一區(qū)域重疊的區(qū)域用作溝道形成區(qū)域，該溝道形成區(qū)域連接地配置在所述第一雜質(zhì)區(qū)域和所述第二雜質(zhì)區(qū)域之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中所述導(dǎo)電膜是由不同的導(dǎo)電材料構(gòu)成的疊層。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中所述抗蝕劑圖案的截面形狀沿著柵電極的寬度或長(zhǎng)度方向不對(duì)稱。
9.一種在相同襯底上包括具有第一半導(dǎo)體層的第一薄膜晶體管和具有第二半導(dǎo)體層的第二薄膜晶體管的半導(dǎo)體器件，包括在具有絕緣表面的襯底上的第一半導(dǎo)體層和與該第一半導(dǎo)體層分開配置的第二半導(dǎo)體層；在所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層上的柵絕緣層；以及在所述柵絕緣層上的由導(dǎo)電層的疊層構(gòu)成的第一柵電極和第二柵電極，其中，所述第一半導(dǎo)體層包括第一溝道形成區(qū)域、在該第一溝道形成區(qū)域兩邊的兩個(gè)第一雜質(zhì)區(qū)域、以及在該第一雜質(zhì)區(qū)域的一方和所述第一溝道形成區(qū)域之間的一個(gè)第二雜質(zhì)區(qū)域，并且，所述第一溝道形成區(qū)域中間夾所述柵絕緣層重疊于所述第一柵電極，并且，構(gòu)成所述第一柵電極的疊層之一的第一導(dǎo)電層至少重疊于所述第一溝道形成區(qū)域和所述第二雜質(zhì)區(qū)域，并且，構(gòu)成所述第一柵電極的疊層的另一層的第二導(dǎo)電層被提供為接觸于第一導(dǎo)電層上，且重疊于所述第一溝道形成區(qū)域，并且，所述第二半導(dǎo)體層包括第二溝道形成區(qū)域、在該第二溝道形成區(qū)域兩邊的兩個(gè)第一雜質(zhì)區(qū)域、以及分別在該第一雜質(zhì)區(qū)域和所述第二溝道形成區(qū)域之間的每一個(gè)第二雜質(zhì)區(qū)域，并且，所述第二溝道形成區(qū)域中間夾所述柵絕緣層重疊于所述第二柵電極，并且，構(gòu)成所述第二柵電極的疊層之一的第一導(dǎo)電層至少重疊于所述第二溝道形成區(qū)域和所述兩個(gè)第二雜質(zhì)區(qū)域，并且，構(gòu)成所述第二柵電極的疊層另一層的第二導(dǎo)電層被提供為接觸于第一導(dǎo)電層上，且重疊于所述第二溝道形成區(qū)域。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的半導(dǎo)體器件，其中所述第一薄膜晶體管電連接到像素電極，并且，所述第一薄膜晶體管包括像素部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的半導(dǎo)體器件，其中所述第一薄膜晶體管包括像素部分，并且，所述第二薄膜晶體管包括控制所述像素部分的驅(qū)動(dòng)電路。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的半導(dǎo)體器件，其中所述半導(dǎo)體器件還包括布線部分，且該布線部分所包括的第一和第二布線層的端部一致，并且，所述第一和第二布線層由與所述導(dǎo)電層的疊層相同的材料構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明的目的是不通過形成側(cè)壁間隔并不增加工藝數(shù)量，而以自對(duì)準(zhǔn)方式提供至少具有一個(gè)LDD區(qū)域的TFT。在本發(fā)明中，將提供有由衍射光柵圖案或半透明膜構(gòu)成的具有光強(qiáng)度降低功能的輔助圖案的光掩?；蛑虚g掩模適用于柵電極形成用光蝕刻工藝中，形成包括厚度厚的區(qū)域和在其一邊上的比所述區(qū)域更薄的區(qū)域的左右不對(duì)稱的抗蝕劑圖案；形成具有臺(tái)階結(jié)構(gòu)的柵電極；將雜質(zhì)元素經(jīng)過柵電極的厚度薄的區(qū)域添加到半導(dǎo)體層，而以自對(duì)準(zhǔn)方式形成LDD區(qū)域。
文檔編號(hào)H01L29/78GK1877799SQ20061009154
公開日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2006年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月10日
發(fā)明者大沼英人, 物江滋春, 山崎舜平 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所