專利名稱：結(jié)晶半導(dǎo)體膜的形成方法、晶體管及顯示裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管的制造方法。此外，本發(fā)明還涉及一 種具有該薄膜晶體管的顯示裝置。
背景技術(shù)：
近年來，由形成在具有絕緣表面的襯底(例如，玻璃襯底)上的
半導(dǎo)體薄膜(厚度為幾nm至幾百nm左右)構(gòu)成的薄膜晶體管引人 注目。薄膜晶體管廣泛地應(yīng)用于如IC (集成電路)及電光裝置那樣的 電子器件。尤其是正在加快開發(fā)作為以液晶顯示裝置或EL顯示裝置 等為代表的圖像顯示裝置的開光元件的薄膜晶體管。在采用通過以開 關(guān)元件控制配置為矩陣狀的像素電極的電位，來在屏幕上形成顯示圖 案的方式的液晶顯示裝置(有源矩陣型液晶顯示裝置)中，具體而言， 在選擇了的像素電極和相對于該像素電極的相對電極之間施加電壓， 來實(shí)現(xiàn)配置在像素電極和相對電極之間的液晶層的取向變化，并且進(jìn) 行光學(xué)調(diào)制，該光學(xué)調(diào)制祐:觀察者識別為顯示圖案。
這種有源矩陣型液晶顯示裝置的用途擴(kuò)大，屏幕尺寸的大面積 化、高清晰化以及高開口率化的要求越來越高。此外，高可靠性也被 要求。
作為顯示裝置的開關(guān)元件，廣泛地使用將非晶半導(dǎo)體膜或多晶半 導(dǎo)體膜使用于溝道形成區(qū)域的薄膜晶體管，除此以外還有使用微晶半 導(dǎo)體膜的薄膜晶體管。微晶半導(dǎo)體膜的載流子的遷移率高于非晶半導(dǎo) 體膜的載流子的遷移率，所以具有優(yōu)越的電特性。另外，與通過熱晶 化法或激光晶化法等進(jìn)行結(jié)晶化的多晶半導(dǎo)體膜的形成相比，微晶半 導(dǎo)體膜的形成的工序較簡化，并具有制造工序上的限制小的優(yōu)點(diǎn)。已知通過等離子體CVD法等在襯底上或絕緣膜上形成微晶半導(dǎo) 體膜，在離微晶半導(dǎo)體膜的被形成面有幾nm至100nm左右的區(qū)域中 形成IL (Incubation Layer;也稱為遷移層)。該遷移層的結(jié)晶性j氐， 因此遷移層的存在導(dǎo)致電特性降低的問題。尤其由于在反交錯(cuò)型薄膜 晶體管中，在遷移層或遷移層附近電流流過，所以^皮要求可以抑制遷 移層的發(fā)生地形成微晶半導(dǎo)體膜的技術(shù)。
作為如上述所說明那樣的抑制遷移層的發(fā)生地形成結(jié)晶半導(dǎo)體 膜的技術(shù)的一例，可以舉出專利文獻(xiàn)l所公開的技術(shù)。專利文獻(xiàn)l所 公開的技術(shù)是如下半導(dǎo)體薄膜的形成方法在襯底的表面或其附近形 成以構(gòu)成半導(dǎo)體的元素為主要成分的層或薄膜，對該以構(gòu)成半導(dǎo)體的 元素為主要成分的層或薄膜進(jìn)行蝕刻并產(chǎn)生晶核，使該晶核成而并使 半導(dǎo)體膜成長，來形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜。
專利文獻(xiàn)1日本專利申請公開2002-299235號公才艮
根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)，可以認(rèn)為能夠在一定的程度上抑制遷移層的發(fā) 生。然而，為了獲得電特性良好的薄膜晶體管，需要使遷移層盡可能 薄或形成沒有遷移層的半導(dǎo)體薄膜。此外， 一般而言，與非晶半導(dǎo)體 膜的成膜相比結(jié)晶半導(dǎo)體膜的成膜需要更長時(shí)間，高產(chǎn)率被要求。由 此，需要提高成膜速度。
此外，在結(jié)晶半導(dǎo)體膜中只抑制遷移層的發(fā)生是不夠的。若在結(jié) 晶半導(dǎo)體膜中具有懸空鍵，則由于起因于懸空4建的缺陷能級4皮形成， 而電特性降低。由此，需要終止結(jié)晶半導(dǎo)體膜中的懸空鍵。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供能夠抑制遷移層的發(fā)生， 并且其產(chǎn)率高，且抑制懸空鍵的發(fā)生的結(jié)晶半導(dǎo)體膜的成膜方法。
此外，本發(fā)明的目的在于提供所形成的結(jié)晶半導(dǎo)體膜不受到成膜 時(shí)的等離子體損害，并且對于所形成的結(jié)晶半導(dǎo)體膜的電荷不容易蓄 積的結(jié)晶半導(dǎo)體膜的形成方法。再者，提供適合于在大面積襯底上形成高均勻性的結(jié)晶半導(dǎo)體膜 的成膜方法。
再者，本發(fā)明的目的在于提供其中混入的降低電特性的雜質(zhì)元素 等少的結(jié)晶半導(dǎo)體膜的成膜方法。
本發(fā)明在襯底上或絕緣膜上等的被形成面形成半導(dǎo)體膜，對該半 導(dǎo)體膜進(jìn)行使用表面波等離子體的等離子體處理而產(chǎn)生晶核，使該晶 核成長來形成半導(dǎo)體膜。在此，通過使對形成在被形成面的半導(dǎo)體膜 包含氫，將在所形成的結(jié)晶半導(dǎo)體膜中存在的懸空鍵終止。為了該半 導(dǎo)體膜包含氫，優(yōu)選預(yù)先在形成時(shí)的氣體中包含氫，并且優(yōu)選在用于 等離子體處理的氣體中包含氫。
本發(fā)明之一是如下結(jié)晶半導(dǎo)體膜的形成方法形成包含氫的半導(dǎo) 體膜，對該包含氫的半導(dǎo)體膜上，在包含氫和稀有氣體的氣體中進(jìn)行 表面波等離子體處理來產(chǎn)生半導(dǎo)體的晶核，并使該晶核成長。
在上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明中，上述等離子體處理可以利用包含硅烷的 氫氣體或包含硅烷的稀有氣體來進(jìn)行。在對上述等離子體處理使用包 含硅烷的氫氣體的情況下，在形成的結(jié)晶半導(dǎo)體膜中進(jìn)一步包含氬。
在上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明中，表面波等離子體處理優(yōu)選在超高真空中 進(jìn)行。通#超高真空中進(jìn)行表面波等離子體處理，可以防止雜質(zhì)元 素混入到結(jié)晶半導(dǎo)體膜中。
在上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明中，利用表面波等離子體而形成的晶核優(yōu)選 使用等離子體CVD法來成長。通過對晶核的成長使用等離子體CVD 法，等離子體進(jìn)入到半導(dǎo)體膜中，可以向半導(dǎo)體膜的深度方向i^良結(jié) 晶成長。
本發(fā)明之一是如下薄膜晶體管的制造方法形成柵電極，覆蓋該 柵電極地形成絕緣膜，在該絕緣膜上形成包含氫的半導(dǎo)體膜，對該包 含氫的半導(dǎo)體膜上，在包含氫和稀有氣體的氣體中進(jìn)行表面波等離子 體處理來產(chǎn)生半導(dǎo)體的晶核，并使該晶核成長來形成半導(dǎo)體膜，在該 半導(dǎo)體膜上形成雜質(zhì)半導(dǎo)體膜、源電極及漏電極。上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的薄膜晶體管的結(jié)晶半導(dǎo)體層沒有遷移層，或 者即使具有遷移層也遷移層極薄，因此與4冊極絕緣層的界面附近的結(jié) 晶性高。由此，使用該結(jié)晶半導(dǎo)體層的薄膜晶體管的遷移率高，因此， 可以在與像素部同一個(gè)襯底上集成地形成驅(qū)動(dòng)電路的一部分或整體
以形成系統(tǒng)型面^反(system on panel )。
此外，在顯示裝置中包括發(fā)光裝置、液晶顯示裝置。發(fā)光元件設(shè) 置在發(fā)光裝置中，液晶元件設(shè)置在液晶顯示裝置中。發(fā)光元件具有由 電流或電壓控制亮度的元件，具體而言，該元件相當(dāng)于有機(jī)EL(電 致發(fā)光)及無機(jī)EL等。
此外，顯示裝置包括具有密封了顯示元件的面板,以及包括控制器 的IC等被安裝在該面板上的模塊。此外，本發(fā)明涉及相當(dāng)于在制造 顯示裝置的過程中顯示元件完成之前的一個(gè)方式的元件襯底，該元件 襯底的多個(gè)像素分別具備將電流供應(yīng)到顯示元件的元件。
此外，顯示裝置包括圖像顯示器件、發(fā)光器件、及光源(包括照 明裝置)。另外，安裝有連接器如FPC (柔性印刷電路)或TAB (帶 式自動(dòng)接合)膠帶或TCP (帶載封裝)的模塊、在TAB膠帶或TCP 的端部設(shè)置有印刷線路板的模塊、或者通過COG (玻璃上芯片安裝) 方式在顯示元件上直接安裝有IC (集成電路)的模塊都包括在顯示裝 置中。
此外，"膜"是指整個(gè)表面上形成而不形成圖案的。"層，，是指使用 抗蝕劑掩模等形成具有所希望的形狀的圖案的。然而，關(guān)于疊層膜的 各層，有時(shí)沒有特別地區(qū)別并使用膜和層。
通過采用本發(fā)明，可以不在結(jié)晶半導(dǎo)體膜中發(fā)生遷移層，或者可 以使發(fā)生的遷移層的厚度比現(xiàn)有的遷移層的厚度薄，并且可以高產(chǎn)率 地形成抑制了懸空鍵的產(chǎn)生的結(jié)晶半導(dǎo)體膜，而可以提高電特性。
此外，通過采用本發(fā)明，可以不受到等離子體損傷并形成結(jié)晶半 導(dǎo)體膜。另外，除了結(jié)晶半導(dǎo)體膜以外，可以防止已形成了的其他薄 膜(例如柵極絕緣層)受到等離子體損傷，還可以防止對襯底的等離子體損傷。再者，可以降^f氐當(dāng)形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜時(shí)的電荷的蓄積。由 此，可以防止柵極絕緣層的靜電破壞，并可以防止由于柵極絕緣層的 靜電破壞導(dǎo)致的缺陷。從而，可以提高薄膜晶體管的成品率，并可以 制造高可靠性的薄膜晶體管。
此外，即使使用大面積襯底也可以形成高均勻性的結(jié)晶半導(dǎo)體膜。
再者，通過釆用本發(fā)明，可以抑制P爭^氐電特性的雜質(zhì)元素等的混入。


圖1A-1至1B-4是說明本發(fā)明的結(jié)晶半導(dǎo)體膜的形成方法的一例
的圖2是表示可以應(yīng)用于本發(fā)明的高密度等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu) 的一例的圖3是表示可以應(yīng)用于本發(fā)明的等離子體CVD裝置的結(jié)構(gòu)的一 例的圖4是說明應(yīng)用本發(fā)明的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)的一例的圖； 圖5A至5C是說明本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法的一例的圖； 圖6A至6C是說明本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法的一例的圖； 圖7A和7B是說明本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法的 一例的圖； 圖8是表示可以應(yīng)用于本發(fā)明的等離子體CVD裝置的結(jié)構(gòu)的圖； 圖9A至9C是說明本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法的一例的圖； 圖IOA和10B是說明本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法的一例的
圖11是說明本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法的一例的圖12A至12C是說明本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法的一例的
圖13A至13C是說明本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法的一例的圖14A-1至14B-2是說明用于本發(fā)明的多級灰度掩模的圖15是iJt明可以應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的圖16是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的圖17是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的圖18是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的圖19是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的圖20是^L明可以應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的圖21是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的圖22是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的圖23是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的圖24是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的圖25是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的圖26是iJt明可以應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的圖27是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的圖28是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的圖29A和29B是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的發(fā)光裝置的圖30A至30C是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的發(fā)光裝置的圖31是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的顯示裝置的結(jié)構(gòu)的框圖32A和32B是說明本發(fā)明的液晶顯示面板的俯視圖及截面圖33A和33B是說明本發(fā)明的發(fā)光顯示面板的俯視圖及截面圖34A至34C是說明使用本發(fā)明的顯示裝置的電子設(shè)備的圖35A和35B是說明使用本發(fā)明的顯示裝置的電子設(shè)備的圖36是說明使用本發(fā)明的顯示裝置的電子設(shè)備的圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖而說明本發(fā)明的實(shí)施方式。但是，本發(fā)明不局限 于以下說明。這是因?yàn)槿缦戮壒仕鶎偌夹g(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地理解一個(gè)事實(shí)就是其方式和詳細(xì)內(nèi)容在不脫離本發(fā)明的宗 旨及其范圍下可以被變換為各種各樣的形式。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被 解釋為僅限定在以下所示的實(shí)施方式所記載的內(nèi)容中。注意，當(dāng)使用 附圖而說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)時(shí)，在不同附圖之間也共同使用表示相同部 分的附圖標(biāo)記。此外，當(dāng)表示同樣部分時(shí)，有時(shí)使陰影線圖案相同， 且不特別附上附圖標(biāo)記。 實(shí)施方式1
在本實(shí)施方式中，將參照

本發(fā)明的結(jié)晶半導(dǎo)體膜的形成 方法。
圖1A-1至1B-4是說明本發(fā)明的結(jié)晶半導(dǎo)體膜的形成方法的圖。 首先，在村底100上或絕緣膜101上形成包含氫的半導(dǎo)體膜102 (參 照圖1A漏1及1B-1 )。
絕緣膜101可以使用氧化硅、氮化硅、氧氮化硅或氮氧化硅來形 成。在將絕緣膜101用作薄膜晶體管的柵極絕緣膜的情況下，優(yōu)選使 用成為它們的原料的氣體，通過CVD法(包括等離子體CVD法)或 濺射法等形成其厚度為10nm以上且110nm以下的絕緣膜101。
此外，氧氮化硅是指如下在組成方面氧的含量比氮的含量多且 當(dāng)使用盧瑟福背散射光i普學(xué)法(RBS:Rutherford Backscattering Spectrometry)以及氫前方散射法(HFS:Hydrogen Forward Scattering)測 量時(shí)，作為濃度范圍，其優(yōu)選包含50原子％至70原子％的氧、0.5原 子％至15原子％的氮、25原子％至35原子％的石圭、0.1原子％至10 原子％的氫。另外，氮氧化硅是指如下在組成方面氮的含量比氧的 含量多且當(dāng)使用RBS及HFS測量時(shí)，作為濃度范圍，其優(yōu)選包含5 原子％至30原子％的氧、20原子％至55原子％的氮、25原子％至35 原子％的硅、10原子％至30原子％的氫。然而，當(dāng)將構(gòu)成氧氮化^ 圭或 氮氧化硅的原子的總計(jì)為100原子％時(shí)，氮、氧、硅及氬的含有比率 包含在上述范圍內(nèi)。
包含氫的半導(dǎo)體膜102可以通過CVD法(包括等離子體CVD法
10及熱CVD法等)使用曱硅烷或乙硅烷等的氫化硅來形成。由于不容 易通過賊射法使半導(dǎo)體膜102包含氫，所以優(yōu)選使用CVD法。優(yōu)選 使用等離子體CVD法。在使用等離子體CVD法時(shí)可以在低溫下形成 包含氫的半導(dǎo)體膜102。因此，可以在形成了的膜中包含多量的氬。 通過包含其流量為氫化硅的流量的1倍以上且20倍以下，優(yōu)選為1 倍以上且10倍以下，更優(yōu)選為1倍以上且5倍以下的氫，可以形成 包含氫的非晶半導(dǎo)體膜。另外，通過使用選自氦、氫、氪及氖中的一 種或多種稀有氣體元素稀釋上述氫化硅,可以使利用等離子體CVD法 來產(chǎn)生的等離子體穩(wěn)定，所以是優(yōu)選的。此外，可以使用熱CVD法 使包含氫的半導(dǎo)體膜102包含足夠的氫。包含氫的半導(dǎo)體膜102的厚 度為lnm以上且20nm以下，優(yōu)選為lnm以上且15nm以下，更優(yōu)選 為3nm以上且5nm以下。
接著，對包含氫的半導(dǎo)體膜102進(jìn)行等離子體處理(參照圖1A-2 及1B-2)。本發(fā)明的等離子體處理使用表面波等離子體來進(jìn)行。通過 使用表面波等離子體，可以防止絕緣膜101及包含氫的半導(dǎo)體膜102 受到損傷。另外，產(chǎn)生的等離子體優(yōu)選使用以微波激發(fā)了的高密度等 離子體。這是因?yàn)榭梢酝ㄟ^使用高密度等離子體容易產(chǎn)生晶核。
圖2表示用于本發(fā)明的等離子體處理的以微波激發(fā)了的高密度等 離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)的 一例。
圖2所示的高密度等離子體處理裝置具有為了產(chǎn)生等離子體的處 理室110。處理室110具有用來配置被處理物(在本發(fā)明中，相當(dāng)于 設(shè)置有包含氫的半導(dǎo)體膜102的襯底IOO)的載物臺111、為了給處理 室IIO排氣而連接到真空泵的排氣口 114。處理室IIO的上部具有天 線115、電介質(zhì)板116、連接于孩t波產(chǎn)生部117的同軸波導(dǎo)管118。另 外，在載物臺111中設(shè)置溫度控制部119,來可以控制被處理物的溫 度。此外，可以在電介質(zhì)板116和被處理物之間設(shè)置簇射盤(shower plate)?；蛘?，可以設(shè)置簇射管(showerpipe)代替簇射盤。
為了進(jìn)行高密度等離子體處理，從氣體供應(yīng)部112供應(yīng)預(yù)定的氣體，來將氣體引入到處理室110。使用微波產(chǎn)生部117產(chǎn)生頻率為 2.45GHz的微波，且將產(chǎn)生了的微波供應(yīng)到同軸波導(dǎo)管118。微波從 同軸波導(dǎo)管118及天線115穿過電介質(zhì)板116而供應(yīng)到處理室110內(nèi)。 通過使用微波將供應(yīng)到處理室110的氣體激發(fā)，來產(chǎn)生高密度等離子 體。另外，通過使用溫度控制部119,可以在加熱被處理物的同時(shí)進(jìn) 行等離子體處理。
例如，過使用圖2所示的高密度等離子體處理裝置，還可以對被 處理物表面進(jìn)行氧化處理。在此，使用圖2所示的高密度等離子體處 理裝置，對包含氫的半導(dǎo)體膜102進(jìn)行等離子體處理，來產(chǎn)生半導(dǎo)體 膜的晶核。
本發(fā)明的等離子體處理在氫和稀有氣體的混合氣體中進(jìn)行。相對 于引入到處理室110的氫的流量，將稀有氣體的流量設(shè)定為大約50 倍以上且IOO倍以下即可，例如氬的流量為500sccm，并且氬的流量 為10sccm。對本發(fā)明的包含氫的半導(dǎo)體膜102的等離子體處理主要使 用氫基來進(jìn)行。
此外，在本發(fā)明的上述等離子體處環(huán)中，實(shí)施者可以在上述范圍 中適當(dāng)?shù)卦O(shè)定稀有氣體的流量與氫的流量比。在相對于硅烷的流量將 氫的流量設(shè)定為50倍左右的情況下，產(chǎn)生的等離子體的均勻性降低， 但是成膜速度高。另一方面，在相對于硅烷的流量將氫的流量設(shè)定為 IOO倍左右的情況下，成膜速度低，但是產(chǎn)生的等離子體的均勻性高。
此外，當(dāng)孩史波產(chǎn)生時(shí)的電力例如為3800W即可。當(dāng)?shù)入x子體處理 時(shí)的處理室IIO的壓力例如為150Pa即可。
注意，"高密度等離子體"是指在載物臺111和電介質(zhì)板116之間 產(chǎn)生的等離子體中的電荷密度為lxl(Tcm-3以上，優(yōu)選為lxl(Tcm-3 以上且lxlO"cm-s以下，更優(yōu)選為lxlO"cn^以上且lxl()Ucm-s以下 的等離子體。此外，可以在離電介質(zhì)板116與被處理物相對的面有大 約70mm至90mm的位置配置朗繆爾探針(Langmuir probe)來測量 電荷密度。如上所述，對包含氫的半導(dǎo)體膜102進(jìn)行使用表面波等離子體來 產(chǎn)生的高密度等離子體的處理，在半導(dǎo)體中產(chǎn)生晶核，而形成包含晶 核的半導(dǎo)體膜104 (參照圖1A-3及1B-3 )。
此外，包含晶核的半導(dǎo)體膜104也可以不具有作為膜的形態(tài)，而 允許在包含晶核的半導(dǎo)體膜104的區(qū)域中村底IOO或絕緣膜101的一 部分被露出。此外，也可以使包含晶核的半導(dǎo)體膜104的一部分包含 非晶半導(dǎo)體，而不通過等離子體處理使包含晶核的半導(dǎo)體膜104的整 體成為結(jié)晶半導(dǎo)體膜。
接著，使包含晶核的半導(dǎo)體膜104的晶核成長，以形成半導(dǎo)體膜 106 (參照圖1A-4及1B-4)。為了使包含晶核的半導(dǎo)體膜104的晶核 成長來形成半導(dǎo)體膜106,優(yōu)選使用等離子體CVD法。這是因?yàn)橥ㄟ^ 使用等離子體CVD法，可以向半導(dǎo)體膜的深度方向成長晶核。
圖3表示平行平板型(電容耦合型)等離子體CVD裝置的結(jié)構(gòu)的一 例作為等離子體CVD裝置的一例。圖3所示的等離子體CVD裝置具 有處理室120、載物臺121、氣體供應(yīng)部122、簇射盤123、排氣口 124、 上部電極125、下部電極126、交流電源127、溫度控制部129。上部 電極125和下部電極126之間的距離有大約20mm至80mm。
在使用圖3所示的等離子體CVD裝置來進(jìn)行處理的情況下，從 氣體供應(yīng)部122供應(yīng)預(yù)定的氣體。氣體穿過蔟射盤123引入到處理室 120。通過使用連接于上部電才及125和下部電4及126的交流電源127 施加高頻電力，處理室120內(nèi)的氣體被激發(fā)，而產(chǎn)生等離子體。另夕卜， 使用連接于真空泵的排氣口 124排出處理室120內(nèi)的氣體。此外，通 過使用溫度控制部129，可以在加熱被處理物的同時(shí)進(jìn)行等離子體處 理。
在圖3所示的等離子體CVD裝置中進(jìn)行的成長結(jié)晶半導(dǎo)體膜的 工序在硅烷和氫的混合氣體中進(jìn)行。在此，相對于引入到處理室120 的硅烷的流量將氫的流量優(yōu)選設(shè)定為大約50倍，例如優(yōu)選氫的流量 為400sccm,石圭烷的流量為8sccm。更優(yōu)選相對于;圭烷的流量將氬的流量設(shè)定為大約100倍。與相對于硅烷的流量將氫的流量設(shè)定為大約 50倍的情況相比，在相對于硅烷的流量將氫的流量設(shè)定為大約100倍 的情況下進(jìn)一步提高形成的結(jié)晶半導(dǎo)體膜的結(jié)晶性。
此外，等離子體處理時(shí)的條件例如如下條件即可高頻的等離子 體產(chǎn)生時(shí)的頻率為60MHz、電力為20W，等離子體處理時(shí)的處理室 120的壓力為100Pa、襯底100的溫度為280°C。
此外，結(jié)晶半導(dǎo)體膜中的氧濃度為lxl02Gcm-3以下，優(yōu)選為 5xl018cm-3以下，更優(yōu)選為lxl016cm-3以下，氮濃度及碳濃度為 5xl018cm-3以下，優(yōu)選為lxl018cm-3以下。這是因?yàn)檫@些雜質(zhì)元素影 響到電特性的緣故。在元件之間這些雜質(zhì)元素混入的濃度不均勻，就 發(fā)生閾值電壓Vth的不均勻。由此，盡可能P爭低這些濃度，來可以將 襯底內(nèi)的閾值電壓Vth的不均勻變小。
此外，從形成絕緣膜101的工序到形成成長了的半導(dǎo)體膜106的 工序優(yōu)選在真空裝置內(nèi)連續(xù)進(jìn)行。
如上所述，可以形成本發(fā)明的結(jié)晶半導(dǎo)體膜。在應(yīng)用本發(fā)明而形 成的結(jié)晶半導(dǎo)體膜中，遷移層不發(fā)生，或者在遷移層發(fā)生的情況下也 可以使發(fā)生的遷移層比使用現(xiàn)有的技術(shù)形成的遷移層薄。
此外，應(yīng)用本發(fā)明來可以提高結(jié)晶半導(dǎo)體膜的形成的產(chǎn)率。
此外，通過應(yīng)用本發(fā)明，可以使在結(jié)晶半導(dǎo)體膜中形成的懸空4定 終止并減少，而可以提高電特性。
此外，由于在本發(fā)明中使用表面波等離子體，因此可以以不受到 損傷的方式形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜。另外，除了結(jié)晶半導(dǎo)體膜以外，可以 防止已形成了的其他薄膜(例如薄膜晶體管的柵極絕緣層)受到等離 子體損傷，還可以防止對襯底的等離子體損傷。再者，可以P爭低對結(jié) 晶半導(dǎo)體膜的電荷的蓄積。
此外，通過應(yīng)用本發(fā)明，即使使用大面積襯底也可以形成高均勻 性的結(jié)晶半導(dǎo)體膜。
再者，通過應(yīng)用本發(fā)明，可以抑制P爭低電特性的雜質(zhì)元素等的混入。
實(shí)施方式2
在本實(shí)施方式中，將參照

應(yīng)用實(shí)施方式1所說明的結(jié)晶 半導(dǎo)體膜的形成方法的薄膜晶體管的制造方法。
圖4表示本發(fā)明的薄膜晶體管的俯視圖及截面圖的一例。圖4所 示的薄膜晶體管在襯底200上具有柵電極層202,在柵電極層202上 具有柵極絕緣層204,在棚-極絕緣層204上具有結(jié)晶半導(dǎo)體層206， 在結(jié)晶半導(dǎo)體層206上具有非晶半導(dǎo)體層208，在非晶半導(dǎo)體層208 上的一部分具有源區(qū)及漏區(qū)210,在源區(qū)及漏區(qū)210上具有源電極及 漏電極層212，在源電極及漏電極層212上具有絕緣層214。對各層 進(jìn)行圖案形成為所希望的形狀。將非晶半導(dǎo)體層208用作提高耐壓并 防止對結(jié)晶半導(dǎo)體層的雜質(zhì)的進(jìn)入的緩沖層。將絕緣層214用作保護(hù) 層。
在圖4所示的薄膜晶體管的截面圖中，雖然未圖示，但是可以接 觸于絕緣層214的源區(qū)及漏區(qū)210的側(cè)面具有階梯結(jié)構(gòu)。換言之，也 可以采用源區(qū)及漏區(qū)210的整個(gè)側(cè)面和"J妄觸于絕緣層214的非晶半導(dǎo) 體層208的側(cè)面不位于同一平面上的結(jié)構(gòu)。
注意，圖4所示的薄膜晶體管是在液晶顯示裝置(液晶顯示面板) 中被設(shè)置為矩陣狀的像素晶體管。薄膜晶體管的源電極及漏電極中的 一方連接到源布線，而源電極及漏電極中的另 一方通過設(shè)置在絕緣層 214中的開口部216連接到4象素電極層218。
注意，源電極及漏電極中的一方形成為如下以U字形狀(日本 片假名"-"字型或者馬蹄型)圍繞源電極及漏電極中的另一方。通過 采用這種結(jié)構(gòu)，可以擴(kuò)大該薄膜晶體管的溝道寬度，并且可以確保足 夠的導(dǎo)通電流。此外，可以降低電特性的不均勻性。再者，提高可靠 性。然而，本發(fā)明不局限于此，薄膜晶體管不用必須是U字形狀(日 本片假名"3"字型或者馬蹄型)。
接著，對圖4所示的薄膜晶體管的制造方法參照附圖進(jìn)行說明。
15注意，具有結(jié)晶半導(dǎo)體的n型薄膜晶體管的載流子的遷移率高于具有 結(jié)晶半導(dǎo)體的p型薄膜晶體管的載流子的遷移率。使形成在同 一個(gè)襯 底上的所有薄膜晶體管的極性一致，以抑制工序數(shù)目，這是優(yōu)選的。 因此，在此將說明n型薄膜晶體管的制造方法。
首先，在襯底200上形成柵電極層202。作為襯底200，可以使 用通過熔化法、浮法(floatmethod)制造的無;咸玻璃襯底諸如鋇硼-圭 酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃、鋁硅酸鹽玻璃等、或者陶覺襯底，還可 以使用具有本制造工序的處理溫度以上的耐熱性的塑料村底等。此 外，還可以使用在不銹鋼合金等金屬襯底的表面上設(shè)置絕緣層的襯 底。換言之，作為襯底200，使用具有絕緣表面的襯底。在襯底200 是母體玻璃的情況下，采用第一代(例如，320mmx400mm)至笫十 代(例如，2950mmx3400mm)等的襯底，即可。
通過將表面波等離子體應(yīng)用于結(jié)晶半導(dǎo)體膜的形成，即使使用例 如第八代以上的大面積襯底，也可以進(jìn)行均勻的等離子體處理。使用 大面積村底來可以提高薄膜晶體管的處理量，而可以提高生產(chǎn)率。
柵電極層202可以通過使用鉬、鈦、鉻、鉭、鴒、鋁、銅、釹或 鈧等的金屬材料或以這些金屬材料為主要成分的合金材料來形成。在 使用鋁的情況下，當(dāng)使用添加鉭而合金化的Al-Ta合金時(shí)，可以抑制 小丘的發(fā)生。此外，當(dāng)使用添加釹而合金化的Al-Nd合金時(shí)，除了抑 制小丘的發(fā)生以外，還可以形成電阻〗氐的布線。此外，還可以4吏用以 摻雜磷等雜質(zhì)元素的多晶硅為代表的半導(dǎo)體層、AgPdCu合金膜。此 外，也可以以單層形成或者以疊層形成。例如，優(yōu)選采用在鋁層上 層疊鉬層的兩層的疊層結(jié)構(gòu)；在銅層上層疊鉬層的兩層的疊層結(jié)構(gòu)； 或者在銅層上層疊氮化鈦層或氮化鉭層的兩層的疊層結(jié)構(gòu)。通過在電 阻低的層上層疊用作阻擋層的金屬層，可以使電阻降低，并且防止金 屬元素從金屬層擴(kuò)散到半導(dǎo)體層?；蛘?，也可以采用由氮化鈦層和 鉬層構(gòu)成的兩層的疊層結(jié)構(gòu)；或者層疊鎢層(大約50nm的厚度)、鋁 和硅的合金層(大約500nm的厚度)、以及氮化鈦層(大約30nm的厚度)的三層的疊層結(jié)構(gòu)。此外，當(dāng)采用三層的疊層結(jié)構(gòu)時(shí)，可以使 用氮化鎢層而代替第一導(dǎo)電層的鎢，也可以使用鋁和鈦的合金層而代 替第二導(dǎo)電層的鋁和硅的合金層，也可以使用鈦層而代替第三導(dǎo)電層
的氮化鈦層。例如，當(dāng)在Al-Nd合金層上層疊形成鉬層時(shí)，可以形成 具有優(yōu)越的耐熱性且電阻低的導(dǎo)電層。
可以通過利用濺射法或真空蒸鍍法在襯底200上形成導(dǎo)電層，利 用光刻法或噴墨法在該導(dǎo)電層上形成掩模，并使用該掩模蝕刻導(dǎo)電 層，來形成柵電極層202。另外，也可以利用噴墨法將銀、金或銅等 導(dǎo)電納米膏噴射在襯底上，進(jìn)行焙燒來形成^f電極層202。另外，作 為用來提高柵電極層202和襯底200的密接性并且防止襯底200中包 含的雜質(zhì)元素?cái)U(kuò)散到絕緣層及半導(dǎo)體層的阻擋金屬，也可以將上述金 屬材料的氮化物層設(shè)置在村底200和柵電極層202之間。在此，在襯 底200上形成導(dǎo)電層，通過使用光掩模形成的抗蝕劑掩模進(jìn)行蝕刻， 來形成柵電4及層202。
另外，因?yàn)樵跂烹姌O層202上在以后的工序中形成半導(dǎo)體層以及 源布線(信號線)，所以優(yōu)選將其側(cè)面加工為錐形，以便防止在具有 水平差的部分發(fā)生的布線斷開。此外，可以通過該工序同時(shí)形成柵布 線(掃描線)。再者，也可以形成像素部具有的電容線。注意，掃描 線是指賦予選擇像素的信號電位的布線。
接著，覆蓋柵電極層202地形成絕緣層，在該絕緣層上按順序?qū)?疊形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜、非晶半導(dǎo)體膜以及雜質(zhì)半導(dǎo)體膜。將該絕緣層 用作柵極絕緣膜，成為附圖所示的柵極絕緣層204。優(yōu)選至少連續(xù)形 成柵極絕緣膜、結(jié)晶半導(dǎo)體膜以及非晶半導(dǎo)體膜。更優(yōu)選地，直到雜 質(zhì)半導(dǎo)體膜為止連續(xù)形成。通過不接觸于大氣地至少連續(xù)形成柵極絕 緣膜、結(jié)晶半導(dǎo)體膜以及非晶半導(dǎo)體膜，可以不受到大氣成分或漂浮 在大氣中的雜質(zhì)元素的污染地形成疊層膜的各層的界面。因此，可以 降低薄膜晶體管的電特性的不均勻性，而可以高成品率地制造可靠性 高的薄膜晶體管。柵極絕緣層204可以通過利用CVD法或'踐射法等且使用氧化硅、 氮化硅、氧氮化硅或氮氧化硅形成。此外，柵極絕緣層204既可以以 單層形成，又可以層疊這些來形成。作為柵極絕緣層204,優(yōu)選從村 底一側(cè)按順序?qū)盈B氮化硅層或氮氧化硅層、氧化硅層或氧氮化硅層， 來形成。這是因?yàn)槿缦戮壒实鑼蛹暗趸鑼赢?dāng)村底200包含 雜質(zhì)元素時(shí)防止這些雜質(zhì)元素進(jìn)入結(jié)晶半導(dǎo)體層206的效果高，尤其 是，氧化硅層及氧氮化硅層與結(jié)晶半導(dǎo)體層206的界面特性良好?；?者，作為柵極絕緣層204,也可以從襯底一側(cè)按順序?qū)盈B氧化硅層或 氧氮化硅層、氮化硅層或氮氧化硅層、氧化硅層或氧氮化硅層，來形 成。此外，也可以利用氧化硅層、氮化硅層、氧氮化硅層、或者氮氧 化硅層的單層來形成柵極絕緣層204。再者，優(yōu)選通過利用頻率為 lGHz以上的微波等離子體CVD裝置來形成柵極絕緣層204。通過微 波等離子體CVD裝置形成的氧氮化硅層及氮氧化硅層因?yàn)槟べ|(zhì)細(xì)致 所以絕緣耐壓性高，而可以提高薄膜晶體管的可靠性。
柵極絕緣層204優(yōu)選具有兩層結(jié)構(gòu)，其中在氮氧化硅層上層疊形 成氧氮化硅層。將柵極絕緣層204形成得使其厚度為50nm以上、優(yōu) 選為50nm以上且400nm以下、更優(yōu)選為150nm以上且300nm以下。 當(dāng)使用氮氧化硅層時(shí)，可以防止包含在襯底200中的堿金屬等混入到 結(jié)晶半導(dǎo)體層206。此外，通過使用氧氮化硅層，可以防止當(dāng)使用鋁 作為柵電極層202時(shí)會發(fā)生的小丘，還可以防止柵電極層202的氧化。
此外，在形成柵極絕緣層204之后，在形成成為結(jié)晶半導(dǎo)體層206 的結(jié)晶半導(dǎo)體膜之前可以在柵極絕緣層204上形成為了提高結(jié)晶半導(dǎo) 體膜的密接性且防止氧化的層。作為這種防止氧化的層，可以舉出如 以氮化硅層夾有氧氮化硅層的疊層結(jié)構(gòu)的層。
將結(jié)晶半導(dǎo)體層206用作薄膜晶體管的溝道形成區(qū)域。結(jié)晶半導(dǎo) 體膜的形成方法按照實(shí)施方式1所說明的方法。
此外，使用本發(fā)明的結(jié)晶半導(dǎo)體膜來形成的薄膜晶體管的場效應(yīng) 遷移率大致為lcm2/V' sec以上且20cn^/V. sec以下，它是^f吏用非晶
18半導(dǎo)體層的薄膜晶體管的場效應(yīng)遷移率的大約2倍以上且20倍以下。 因此，與由非晶半導(dǎo)體層形成的薄膜晶體管相比，在由結(jié)晶半導(dǎo)體層 形成的薄膜晶體管中，示出漏電流(Id)的柵電壓(Vg)依賴性的 Vg-Id曲線的上升的傾斜變得陡峭。在此，柵電壓是指源電極的電位 與才冊電極的電位的電位差，而漏電流是指流過源電極及漏電極之間的 電流。從而，對將結(jié)晶半導(dǎo)體層用于溝道形成區(qū)的薄膜晶體管來說， 作為開關(guān)元件的響應(yīng)性優(yōu)越，且可以進(jìn)行高速工作。當(dāng)使用其溝道形 成區(qū)由結(jié)晶半導(dǎo)體層形成的薄膜晶體管作為顯示裝置的開關(guān)元件時(shí)， 可以縮小溝道形成區(qū)域的面積，即薄膜晶體管的面積。此外，也可以 在與^^素部同一個(gè)襯底上集成地形成驅(qū)動(dòng)電路的一部分或整體，以形 成系統(tǒng)型面板(system on panel )。
另外，本發(fā)明的結(jié)晶半導(dǎo)體層在4艮多情況下即使不添加以導(dǎo)電率 控制為目的的雜質(zhì)元素也顯示較弱的n型導(dǎo)電性。因此，可以在與成 膜同時(shí)或成膜之后將賦予p型的雜質(zhì)元素(例如，硼)添加到用作薄 膜晶體管的溝道形成區(qū)的結(jié)晶半導(dǎo)體層，來控制閾值電壓Vth。作為 賦予p型的雜質(zhì)元素，代表有硼，并且通過以lppm至1000ppm、優(yōu) 選為lppm至100ppm的比例將B2H6、 BF3等雜質(zhì)氣體混入到氫化硅 來形成，即可。并且，將結(jié)晶半導(dǎo)體層中的硼的濃度例如設(shè)定為 lxl014atoms/cm3至6xl016atoms/cm3，即可。
結(jié)晶半導(dǎo)體層206以2nm以上且60nm以下、優(yōu)選為10nm以上 且30nm以下的厚度形成。通過將結(jié)晶半導(dǎo)體層206的厚度設(shè)定為2nm 以上且60ran以下，可以取得完全耗盡型薄膜晶體管。此外，例如可 以以實(shí)施方式1所說明的形成成長了的半導(dǎo)體膜106的工序中的硅烷 的流量和成膜時(shí)間來控制結(jié)晶半導(dǎo)體層206的厚度。
非晶半導(dǎo)體層208可以與實(shí)施方式1中的包含氫的半導(dǎo)體膜102 同樣地形成。此外，該非晶半導(dǎo)體層208的厚度為80nm以上且500nm 以下，優(yōu)選為150nm以上且400nm以下，更優(yōu)選為200nm以上且 300ran以下。此外，與包含氫的半導(dǎo)體膜102不同，非晶半導(dǎo)體層208可以在 氫或稀有氣體中濺射非晶半導(dǎo)體來形成。
此外，關(guān)于非晶半導(dǎo)體層208，可以在對結(jié)晶半導(dǎo)體層206的表 面通過等離子體CVD法或?yàn)R射法形成非晶半導(dǎo)體膜之后，對非晶半 導(dǎo)體膜的表面在包含氫的氣體中進(jìn)行等離子體處理，使非晶半導(dǎo)體膜 的表面氫化。
注意，以不包含賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素諸如磷、硼等的方式 形成非晶半導(dǎo)體層208。尤其是，為了控制閾值電壓而添加到結(jié)晶半 導(dǎo)體層206的硼、或者包含在源區(qū)及漏區(qū)210中的磷優(yōu)選不混入到非 晶半導(dǎo)體層208。或者，在非晶半導(dǎo)體層208中包含磷、硼等的情況 下，進(jìn)行調(diào)整以使磷、硼等的濃度為二次離子質(zhì)譜分析技術(shù)(SIMS)中 的檢測下限以下。例如，在結(jié)晶半導(dǎo)體層206包含硼并且非晶半導(dǎo)體 層208包含磷的情況下，在結(jié)晶半導(dǎo)體層206和非晶半導(dǎo)體層208之 間形成PN結(jié)。此外，在非晶半導(dǎo)體層208包含硼并且源區(qū)及漏區(qū)210 包含磷的情況下，導(dǎo)致在非晶半導(dǎo)體層208和源區(qū)及漏區(qū)210之間形 成PN結(jié)。或者，通過硼和磷都混入到非晶半導(dǎo)體層208,發(fā)生復(fù)合 中心，而成為發(fā)生漏電流的原因。通過使非晶半導(dǎo)體層208不包含這 些雜質(zhì)元素，可以降^^漏電流。此外，通過在源區(qū)及漏區(qū)210和結(jié)晶 半導(dǎo)體層206之間具有不包含雜質(zhì)元素諸如磷及硼等的非晶半導(dǎo)體層 208,可以防止雜質(zhì)元素侵入到成為溝道形成區(qū)的結(jié)晶半導(dǎo)體層206、 以及源區(qū)及漏區(qū)210。
此外，非晶半導(dǎo)體層208由包含氫的非晶半導(dǎo)體形成，即可。非 晶半導(dǎo)體的能隙大于結(jié)晶半導(dǎo)體，并電阻高，且遷移率低。因此，優(yōu)
選的是，在形成的薄膜晶體管中，將形成在源區(qū)及漏區(qū)210和結(jié)晶半 導(dǎo)體層206之間的非晶半導(dǎo)體層208用作高電阻區(qū)，而將結(jié)晶半導(dǎo)體 層206用作溝道形成區(qū)域。由此，可以降低薄膜晶體管的截止電流。 當(dāng)將這種薄膜晶體管用于液晶顯示裝置的開關(guān)元件時(shí)，可以提高液晶 顯示裝置的對比度。當(dāng)結(jié)晶半導(dǎo)體層206氧化時(shí)，該薄膜晶體管的遷移率降低，而亞 閾值增大，所以薄膜晶體管的電特性降低(具體地，開關(guān)特性降低)。 然而，通過覆蓋結(jié)晶半導(dǎo)體層206的表面地形成非晶半導(dǎo)體層208， 可以防止結(jié)晶半導(dǎo)體層具有的晶粒(尤其是表面)的氧化，并且可以 防止薄膜晶體管的電特性降低。當(dāng)非晶半導(dǎo)體層208與包含氫的半導(dǎo) 體膜102相同地包含氫(更優(yōu)選也包含氟)時(shí)，有效地防止氧穿過非 晶半導(dǎo)體層208,而可以進(jìn)一步提高防止結(jié)晶半導(dǎo)體層206的氧化的 效果。
源區(qū)及漏區(qū)210可以通過形成雜質(zhì)半導(dǎo)體層并且對該雜質(zhì)半導(dǎo)體 層進(jìn)行蝕刻來形成。在形成其導(dǎo)電型為n型的薄膜晶體管作為源區(qū)及 漏區(qū)210的情況下，典型地添加磷作為雜質(zhì)元素即可，即可以對氫化 硅添加PH3等包含賦予n型的導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的氣體來形成。此外， 在形成p型薄膜晶體管的情況下，典型地添加硼作為雜質(zhì)元素即可， 即可以對氫化硅添加B2H6等包含賦予p型的導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的氣 體。源區(qū)及漏區(qū)210可以由結(jié)晶半導(dǎo)體或非晶半導(dǎo)體形成。源區(qū)及漏 區(qū)210以2nm以上且60nm以下的厚度形成。就是說，將其厚度設(shè)定 為與結(jié)晶半導(dǎo)體層206相同程度的厚度，即可。當(dāng)使源區(qū)及漏區(qū)210 形成得薄時(shí)，可以提高處理量。
此外，在本發(fā)明中，如上所述，優(yōu)選從柵極絕緣層到雜質(zhì)半導(dǎo)體 層連續(xù)形成。通過使用多室CVD裝置，可以根據(jù)每個(gè)堆積的膜的種 類配置反應(yīng)室，并且以不接觸于大氣的方式連續(xù)形成多個(gè)種類不同的 膜。下面說明可以應(yīng)用于本發(fā)明的多室CVD裝置的結(jié)構(gòu)的一例。
圖8是表示具備多個(gè)反應(yīng)室的多室等離子體CVD裝置的一例的 上截面的示意圖。該裝置具備7>共室273、裝栽/卸載室272、第一反 應(yīng)室250a、第二反應(yīng)室250b、第三反應(yīng)室250c及第四反應(yīng)室250d。 在裝載/卸載室272的盒子中嵌裝襯底，來以公共室273的傳送才^ 276將襯底傳送到各反應(yīng)室。在公共室273和各反應(yīng)室以及裝載/卸載 室272之間設(shè)置有閘閥275，以在各反應(yīng)室中進(jìn)行的處理互不干涉的方式構(gòu)成。根據(jù)成膜的薄膜的種類可以分別使用各反應(yīng)室。例如，在
第一反應(yīng)室250a中形成柵極絕緣膜等的絕緣膜，在第二反應(yīng)室250b 中形成包含氫的半導(dǎo)體膜而產(chǎn)生溝道形成區(qū)用的結(jié)晶半導(dǎo)體膜的晶 核，在第四反應(yīng)室250d中使結(jié)晶半導(dǎo)體膜的晶核成長而形成保護(hù)溝 道形成區(qū)域用的結(jié)晶半導(dǎo)體膜的非晶半導(dǎo)體膜，在第三反應(yīng)室250c 中形成添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜，該半導(dǎo)體膜是形 成源區(qū)及漏區(qū)的。各薄膜的最適成膜溫度不同，因此分別使用反應(yīng)室， 而容易管理成膜溫度。再者，可以反復(fù)形成同樣種類的膜，因此可以 避免根據(jù)成膜履歷的殘留雜質(zhì)的影響。
注意，既可以采用在一個(gè)反應(yīng)室中形成一個(gè)膜的結(jié)構(gòu)，又可以采 用在一個(gè)反應(yīng)室中形成多個(gè)膜如結(jié)晶半導(dǎo)體膜和非晶半導(dǎo)體膜的結(jié) 構(gòu)。
渦輪分子泵269和干燥泵270作為排氣單元連接到各反應(yīng)室。排 氣單元不局限于這些真空泵的組合，可以使用其它真空泵，只要是可 以排氣到大約1(^Pa至10"Pa的真空度的泵。但是，低溫泵271連接 到第二反應(yīng)室250b,以便在反應(yīng)室內(nèi)的壓力達(dá)到大約10,a以下。在 這些排氣單元和各反應(yīng)室之間設(shè)置有蝶閥267和導(dǎo)電閥(conductance valve) 268中的一方或雙方。使用蝶岡267來可以遮斷排氣單元和反 應(yīng)室之間。并且，使用導(dǎo)電閥268來可以控制排氣速度并且調(diào)節(jié)各反 應(yīng)室的壓力。
此外，通過使用連接于第二反應(yīng)室250b的低溫泵271,可以將反 應(yīng)室內(nèi)的壓力設(shè)定為低于10-5Pa的壓力(優(yōu)選為超高真空)。在本實(shí) 施方式中，通過將反應(yīng)室內(nèi)的壓力設(shè)定為低于l(T5Pa，可以有效地防 止在結(jié)晶半導(dǎo)體膜中混入氧等的大氣成分。其結(jié)果，在結(jié)晶半導(dǎo)體膜 中包含的氧濃度可以為lxlO"cm-s以下。通過降低結(jié)晶半導(dǎo)體膜中的 氧濃度，可以提高結(jié)晶性，并可以提高膜中的載流子的遷移率。
氣體供應(yīng)單元258由填充有用于成膜工序的氣體的汽缸、截止閥 以及質(zhì)量流量控制器等構(gòu)成。氣體供應(yīng)單元258g連接到第一反應(yīng)室250a,供應(yīng)用來形成柵極絕緣膜的氣體。氣體供應(yīng)單元258i連接到第 二反應(yīng)室250b,供應(yīng)結(jié)晶半導(dǎo)體膜及非晶半導(dǎo)體膜用的氣體。氣體供 應(yīng)單元258n連接到第三反應(yīng)室250c,例如供應(yīng)n型的導(dǎo)電型^皮賦予 的半導(dǎo)體膜用的氣體。氣體供應(yīng)單元258b連接到第四反應(yīng)室250d， 供應(yīng)結(jié)晶半導(dǎo)體膜及非晶半導(dǎo)體膜用的氣體。氣體供應(yīng)單元258a供應(yīng) 氬。氣體供應(yīng)單元258f供應(yīng)用于反應(yīng)室內(nèi)的清洗的蝕刻氣體(這里 NF3氣體)。這些連接到所有反應(yīng)室。
用來形成等離子體的高頻電力供應(yīng)單元連4妻到各反應(yīng)室。此外， 高頻電力供應(yīng)單元包括高頻電源254和匹配器256。另外，微波產(chǎn)生 部117連接到第二反應(yīng)室250b。這是因?yàn)槿鐚?shí)施方式1所說明那樣， 對包含氫的半導(dǎo)體膜進(jìn)行等離子體處理的緣故。
此外，在同一個(gè)反應(yīng)室內(nèi)，可以連續(xù)形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜、非晶半 導(dǎo)體膜、以及添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜。具體 而言，將形成有柵極絕緣膜的襯底搬入反應(yīng)室內(nèi)，在此連續(xù)形成結(jié)晶 半導(dǎo)體膜、非晶半導(dǎo)體膜、以及添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的半
導(dǎo)體膜(雜質(zhì)半導(dǎo)體膜)。通過在同一個(gè)反應(yīng)室內(nèi)連續(xù)形成結(jié)晶半導(dǎo) 體膜及非晶半導(dǎo)體膜，可以形成結(jié)晶畸變少的界面。由此，可以防止 在界面形成非意圖的缺陷能級。另外，可以減少會混入到界面的大氣 成分(氮或氧等)。
此外，裝置也可以連接有準(zhǔn)備室。通過在準(zhǔn)備室中預(yù)先加熱襯底， 可以縮短在各反應(yīng)室中的直到形成膜的加熱時(shí)間，而可以提高處理量。
此外，如上所述,通過連續(xù)成膜，可以形成各疊層膜的界面而不 被有時(shí)成為污染源的雜質(zhì)元素污染。由此，可以降低薄膜晶體管的電 特性的不均勻性。
由于當(dāng)使用上述的微波等離子體CVD裝置時(shí)，可以在各反應(yīng)室 中形成一種膜或其組成類似的多種膜，并且可以在不暴露于大氣的狀 態(tài)下連續(xù)成膜。因此，可以在界面不被已形成的膜的殘留物及漂浮在大氣中的雜質(zhì)元素污染的狀態(tài)下形成疊層膜。
利用氟基對微波等離子體CVD裝置的反應(yīng)室內(nèi)部進(jìn)行清洗。此 外，通過將氟化碳、氟化氮、或氟引入到設(shè)置在反應(yīng)室外側(cè)的等離子 體產(chǎn)生器中，進(jìn)行離解，產(chǎn)生氟自由基，將其引入到反應(yīng)室內(nèi)，來進(jìn) 行氟自由基的引入。通過引入氟自由基，可以去除附著到反應(yīng)室內(nèi)墻 等上的元素。
通過在利用氟自由基進(jìn)行清洗之后，將大量的氫引入到反應(yīng)室的 內(nèi)部，來使反應(yīng)室內(nèi)的殘留的氟和氫起反應(yīng)，從而可以降低殘留氟的 濃度。由此，可以減少對于后面在反應(yīng)室的內(nèi)墻上形成的保護(hù)膜的氟 的混入量，并可以減薄保護(hù)膜的厚度。
接著，在第一反應(yīng)室250a的內(nèi)墻等上堆積氧氮化硅膜作為保護(hù) 膜。在此，將第一反應(yīng)室250a內(nèi)的壓力i殳定為1Pa以上且200Pa以下、 優(yōu)選為1Pa以上且100Pa以下，并且引入氦、氬、氙及氪等的稀有氣 體中的任何一種或多種氣體作為等離子體點(diǎn)燃用氣體。再者，除了上 述稀有氣體以外，還引入氫。尤其是，優(yōu)選使用氦氣體作為等離子體 點(diǎn)燃用氣體，更優(yōu)選使用氦和氫的混合氣體。
氦的離子化能量較高，即24.5eV。但是，由于準(zhǔn)穩(wěn)定狀態(tài)位于大 約20eV,因此在放電中可以以大約4eV進(jìn)行離子化。由此，放電開 始電壓低，且容易維持放電。從而，可以均勻地維持所產(chǎn)生的等離子 體且可以節(jié)省電力。
此外，也可以進(jìn)一步引入氧氣體作為等離子體點(diǎn)燃用氣體。通過 將氧氣體與稀有氣體一起引入到反應(yīng)室內(nèi)，可以容易進(jìn)行等離子體的 點(diǎn)燃。
接著，使連接到第一反應(yīng)室250a的高頻電源254的電源導(dǎo)通，并 且在其輸出為500W以上且6000W以下，優(yōu)選為4000W以上且6000W 以下的情況下產(chǎn)生等離子體。接著，將原料氣體經(jīng)過氣體管引入到反 應(yīng)室內(nèi)。具體而言，通過引入硅烷、 一氧化二氮以及氨作為原料氣體， 在反應(yīng)室的內(nèi)墻、氣體管、電介質(zhì)板、以及支撐臺的表面上形成氮氧化硅膜作為保護(hù)膜。注意，也可以引入氮作為原料氣體，而代替氨。
將保護(hù)膜形成為具有500nm以上且2000nm以下的厚度。
接著，在停止原料氣體的供應(yīng)，降低反應(yīng)室內(nèi)的壓力，并使高頻 電源254的電源截止之后，將襯底;^文在反應(yīng)室內(nèi)的支撐臺上。
接著，通過與上述保護(hù)膜相同的工序，在襯底上堆積氮氧化珪層 作為柵極絕緣層204。
在將氮氧化硅層堆積得成為所希望的厚度之后，停止原料氣體的 供應(yīng)，并降低反應(yīng)室內(nèi)的壓力，而《吏高頻電源254的電源截止。
接著，將反應(yīng)室內(nèi)的壓力設(shè)定為1Pa以上且200Pa以下、優(yōu)選為 lPa以上且100Pa以下，并且作為等離子體點(diǎn)燃用氣體，引入氦、氬、 氮以及氪等的稀有氣體中的任何一種以上、作為原料氣體的一氧化二 氮、稀有氣體以及硅烷。接著，使微波產(chǎn)生裝置的電源導(dǎo)通，并且在 」敞波產(chǎn)生裝置的輸出為500W以上且6000W以下，優(yōu)選為4000W以 上且6000W以下的情況下產(chǎn)生等離子體。接著，將原料氣體經(jīng)過氣體 管引入到反應(yīng)室內(nèi)，在襯底的氮氧化硅層上形成氧氮化硅層。
然后，停止原料氣體的供應(yīng)，降低反應(yīng)室內(nèi)的壓力，并使高頻電 源254的電源截止，來結(jié)束成膜工序。
根據(jù)上述工序，可以以反應(yīng)室的內(nèi)墻的保護(hù)膜為氮氧化硅膜，并 在襯底上連續(xù)形成氮氧化硅膜和氧氮化硅膜，而可以防止雜質(zhì)元素混 入到上層一側(cè)的氧氮化石圭膜中。通過采用利用能夠產(chǎn)生孩b皮的電源裝 置的微波等離子體CVD法形成這些膜，等離子體密度提高而形成細(xì) 致的膜。由此，可以形成絕緣耐壓性高的膜。當(dāng)將這些膜用作薄膜晶 體管的柵極絕緣層時(shí)，可以降低該薄膜晶體管的閾值電壓的不均勻 性。此夕卜，可以減少在BT (Bias Temperature;偏壓溫度)試—險(xiǎn)中發(fā) 生的故障的數(shù)量，而提高成品率。另外，對于靜電的耐性提高，從而 可以制造即使柵電壓過度高也不容易破壞的薄膜晶體管。此外，在本 發(fā)明中當(dāng)產(chǎn)生半導(dǎo)體晶核時(shí)使用表面波等離子體，因此可以降低對結(jié) 晶半導(dǎo)體膜的電荷的蓄積。由此，當(dāng)形成柵極絕緣層時(shí)使用等離子體
25CVD法，并且當(dāng)產(chǎn)生半導(dǎo)體晶核時(shí)使用表面波等離子體，來可以獲得 可靠性極高的薄膜晶體管。此外，可以制造隨時(shí)間破壞少的薄膜晶體 管。此外，也可以制造熱載流子損傷少的薄膜晶體管。
在柵極絕緣層204是通過微波等離子體CVD裝置形成的由氧氮 化硅層構(gòu)成的單層膜的情況下，采用上述保護(hù)膜的形成方法及氧氮化 硅膜的形成方法。尤其是，當(dāng)將相對于硅烷的一氧化二氮的流量比設(shè) 定為100倍以上且300倍以下，優(yōu)選為150倍以上且250倍以下時(shí)， 可以形成絕緣耐壓性高的氧氮化硅層。
接著，將說明通過微波等離子體CVD法形成的結(jié)晶半導(dǎo)體膜的 成膜方法。首先，與上述絕緣層的形成同樣，進(jìn)行第二反應(yīng)室250b 內(nèi)的清洗。接著，在第二反應(yīng)室250b內(nèi)堆積硅膜作為保護(hù)膜。作為 硅膜，優(yōu)選以大約0.2|im以上且0.4pm以下的厚度形成非晶半導(dǎo)體膜。 在此，將反應(yīng)室內(nèi)的壓力i殳定為1Pa以上且200Pa以下，優(yōu)選為1Pa 以上且100Pa以下，并且引入氦、氬、氙以及氪等的稀有氣體中的任 何一種或多種氣體作為等離子體點(diǎn)燃用氣體。此外，也可以與稀有氣 體一起引入氫。
接著，使微波產(chǎn)生裝置的電源導(dǎo)通，并且在微波產(chǎn)生裝置的輸出 為500W以上且6000W以下、優(yōu)選為4000W以上且6000W以下的情 況下產(chǎn)生等離子體。接著，將原料氣體經(jīng)過氣體管引入到反應(yīng)室內(nèi)。 具體而言，通過引入氫化硅氣體和氫氣體的混合氣體作為原料氣體， 在反應(yīng)室的內(nèi)墻、氣體管、電介質(zhì)板以及支撐臺的表面上形成硅膜作 為保護(hù)膜。此外，可以通過利用選自氦、氬、氪以及氖中的一種或多 種稀有氣體稀釋氫化硅氣體以及氫氣體。在此，將相對于氫化硅的氫
的流量^L定為l倍以上且200倍以下，優(yōu)選為l倍以上且IOO倍以下， 更優(yōu)選為l倍以上且50倍以下。另外，將此時(shí)的保護(hù)膜的厚度設(shè)定 為500nm以上且2000nm以下。注意，也可以在佳J效波產(chǎn)生裝置的電 源導(dǎo)通之前，對第二反應(yīng)室250b內(nèi)，除了上述稀有氣體之外，還可 以引入氫化硅氣體以及氫氣體。接著，在停止原料氣體的供應(yīng)，降低反應(yīng)室內(nèi)的壓力，并使卩微波
產(chǎn)生裝置的電源截止之后，將村底引入到在第二反應(yīng)室250b內(nèi)的支 撐臺上。
接著，在襯底上(嚴(yán)格說在襯底上設(shè)置的絕緣膜上)形成包含氫 的半導(dǎo)體膜。作為包含氫的半導(dǎo)體膜，使用非晶半導(dǎo)體膜。首先，相 對于氫化硅的流量將氫氣體的流量設(shè)定為l倍以上且20倍以下，優(yōu) 選為1倍以上且IO倍以下，更優(yōu)選為1倍以上且5倍以下。像這樣， 可以形成包含氫的半導(dǎo)體膜?；蛘撸ㄟ^使用選自氦、氬、氪以及氖 中的 一種或多種稀有氣體元素稀釋氫化硅氣體。通過由稀有氣體稀 釋，可以使等離子體的產(chǎn)生穩(wěn)定。
在將包含氫的半導(dǎo)體膜堆積得成為所希望的厚度之后，停止原料 氣體的供應(yīng)，并降低第二反應(yīng)室250b內(nèi)的壓力，而使微波產(chǎn)生裝置 的電源截止，來結(jié)束成膜工序。
接著，為了使半導(dǎo)體膜的晶核產(chǎn)生，進(jìn)行表面波等離子體的等離 子體處理。在此，表面波等離子體的等離子體處理在硅烷和氬的混合 氣體或硅烷和稀有氣體的混合氣體中進(jìn)行。例如，相對于引入到第二 反應(yīng)室250b的硅烷的流量將氫和稀有氣體的流量設(shè)定為大約50倍以 上且100倍以下。例如，氬的流量為500sccm,并且石圭烷的流量為 10sccm。因此，在本發(fā)明中，對包含氫的半導(dǎo)體膜的等離子體處理主 要使用氫基和稀有氣體基來進(jìn)行。包含氫的半導(dǎo)體膜的厚度為5nm以 上且1 OOnrn以下，優(yōu)選為5nm以上且20nm以下。
此外，在上述等離子體處理中，實(shí)施者可以在上述范圍中適當(dāng)?shù)?設(shè)定氫和稀有氣體的流量與硅烷的流量比。在相對于硅烷的流量將氫 和稀有氣體的流量設(shè)定為50倍左右的情況下，所產(chǎn)生的等離子體的 均勻性降低，但是成膜速度提高。另一方面，在相對于硅烷的流量將 氫和稀有氣體的流量設(shè)定為IOO倍左右的情況下，成膜速度P爭低，但 是所產(chǎn)生的等離子體的均勻性提高。
如上所述，可以在包含氫的半導(dǎo)體膜中產(chǎn)生半導(dǎo)體的晶核。接著，將上述所產(chǎn)生的晶核作為中心使結(jié)晶成長。
首先，與上述第二反應(yīng)室250b同樣，進(jìn)行第四反應(yīng)室250d內(nèi)的 清洗。接著，在第四反應(yīng)室250d內(nèi)堆積硅膜作為保護(hù)膜。作為硅膜， 以大約0.2pm以上且0.4iim以下的厚度形成非晶半導(dǎo)體膜，即可。在 此，將反應(yīng)室內(nèi)的壓力i殳定為1Pa以上且200Pa以下，優(yōu)選為1Pa以 上且100Pa以下，并且引入氦、氬、氙以及氪等的稀有氣體中的任何 一種或多種氣體作為等離子體點(diǎn)燃用氣體。此外，也可以與稀有氣體 一起引入氫。
接著，使高頻電源254的電源導(dǎo)通，并且在其輸出為500W以上 且6000W以下，優(yōu)選為4000W以上且6000W以下的情況下產(chǎn)生等離 子體。接著，將原料氣體經(jīng)過氣體管引入到反應(yīng)室內(nèi)。具體而言，通 過引入氬化硅氣體以及氫氣體作為原料氣體，在反應(yīng)室的內(nèi)墻、氣體 管、電介質(zhì)板以及支撐臺的表面上形成硅膜作為保護(hù)膜。此外，可以 通過利用選自氦、氬、氪以及氖中的一種或多種稀有氣體元素稀釋氫 化硅氣體以及氫氣體，來形成硅膜。在此，將相對于氫化硅將氫的流 量設(shè)定為5倍以上且200倍以下，優(yōu)選為50倍以上且150倍以下， 更優(yōu)選為100倍。另外，將此時(shí)的保護(hù)膜的厚度設(shè)定為500nm以上且 2000nm以下。注意，也可以在使高頻電源254的電源導(dǎo)通之前，對 反應(yīng)室內(nèi)，除了上述稀有氣體之外，還可以引入氫化硅氣體以及氫氣 體。
在成膜之后，停止原料氣體的供應(yīng)，降低反應(yīng)室內(nèi)的壓力，并使 高頻電源254的電源截止，然后將襯底》文在反應(yīng)室內(nèi)的支撐臺上。
成長結(jié)晶半導(dǎo)體層的工序在硅烷和氫的混合氣體中進(jìn)行。例如， 相對于引入到反應(yīng)室的硅烷的流量將氫的流量設(shè)定為大約50倍。例 如，氫的流量為400sccm,娃烷的流量為8sccm。更優(yōu)選相對于硅烷 的流量將氫的流量設(shè)定為大約100倍。與相對于硅烷的流量將氫的流 量設(shè)定為大約50倍的情況相比，相對于硅烷的流量將氫的流量設(shè)定 為大約IOO倍的情況下提高進(jìn)一步形成的結(jié)晶半導(dǎo)體層的結(jié)晶性。在此，使結(jié)晶半導(dǎo)體層成長為2nm以上且50nm以下的厚度，優(yōu) 選為lOnm以上且30nrn以下的厚度。
在將結(jié)晶半導(dǎo)體層成長得成為所希望的厚度之后，停止原料氣體 的供應(yīng)，并降低反應(yīng)室內(nèi)的壓力，并使高頻電源254的電源截止，來 結(jié)束結(jié)晶半導(dǎo)體層的成膜工序。
在形成結(jié)晶半導(dǎo)體層之后，利用等離子體CVD法以280。C以上且 400。C以下的溫度形成非晶半導(dǎo)體層。通過該成膜處理進(jìn)一步將氫供 應(yīng)到結(jié)晶半導(dǎo)體層。換言之，通過在結(jié)晶半導(dǎo)體層上堆積非晶半導(dǎo)體 層，可以將氬擴(kuò)散到結(jié)晶半導(dǎo)體層而終結(jié)懸空鍵。
首先，降低反應(yīng)室內(nèi)的壓力并調(diào)整原料氣體的流量。具體而言， 使氫氣體的流量比結(jié)晶半導(dǎo)體層的成長條件低。代表地，引入其流量 為氫化硅的流量的1倍以上且200倍以下、優(yōu)選為1倍以上且100倍 以下、更優(yōu)選為1倍以上且50倍以下的氫氣體?；蛘撸部梢圆粚?氫氣體引入到反應(yīng)室內(nèi)而引入氫化硅氣體。像這樣，通過減少相對于 氬化硅的氫的流量，可以提高非晶半導(dǎo)體層的成膜速度。或者，利用 選自氦、氬、氪以及氖中的一種或多種稀有氣體元素稀釋氫化硅氣體。 接著，通過使微波產(chǎn)生裝置的電源導(dǎo)通并在微波產(chǎn)生裝置的輸出為 500W以上且6000W以下、優(yōu)選為4000W以上且6000W以下的情況 下產(chǎn)生等離子體，從而可以形成非晶半導(dǎo)體層。由于非晶半導(dǎo)體層的 成膜速度比結(jié)晶半導(dǎo)體層高，因此可以將反應(yīng)室內(nèi)的壓力設(shè)定得低。 將此時(shí)的非晶半導(dǎo)體層的厚度設(shè)定為100nm以上且400nm以下。
在將非晶半導(dǎo)體層堆積為所希望的厚度之后，停止原料氣體的供
應(yīng)，降j氐反應(yīng)室內(nèi)的壓力，并使;微波產(chǎn)生裝置的電源截止，來結(jié)束非 晶半導(dǎo)體層的成膜工序。
通過上述步驟，可以連續(xù)進(jìn)行從柵極絕緣層到結(jié)晶半導(dǎo)體層上的 非晶半導(dǎo)體層的成膜。
然后，在非晶半導(dǎo)體層上同樣地形成雜質(zhì)半導(dǎo)體層。
接著，在雜質(zhì)半導(dǎo)體層上形成抗蝕劑掩模221 (參照圖5A)?？?br> 29蝕劑掩才莫221可以使用光刻法來形成。或者，也可以使用噴墨法來形 成。
接著，通過利用抗蝕劑掩模221蝕刻結(jié)晶半導(dǎo)體層、非晶半導(dǎo)體 層以及雜質(zhì)半導(dǎo)體層。通過該處理，將結(jié)晶半導(dǎo)體層、非晶半導(dǎo)體層 以及雜質(zhì)半導(dǎo)體層根據(jù)每個(gè)元件分離(參照圖5B)。然后，去除抗蝕 劑掩模221。
注意，在該蝕刻處理中，優(yōu)選進(jìn)行蝕刻，以便使層疊有結(jié)晶半導(dǎo) 體層、非晶半導(dǎo)體層以及雜質(zhì)半導(dǎo)體層的疊層膜的側(cè)面具有錐形形 狀。將錐形角"^殳定為30。以上且90。以下，優(yōu)選為40。以上且80。以下。 通過使側(cè)面具有錐形形狀，也可以提高在后面的工序中形成在這些上 的層(例如，布線層)的覆蓋性。從而，可以防止在具有水平差的部 分發(fā)生的布線斷開等。
接著，在雜質(zhì)半導(dǎo)體層以及柵極絕緣層204上形成導(dǎo)電層(參照 圖5C )。
這里形成的導(dǎo)電層可以通過利用鋁、銅、鈦、釹、鈧、鉬、鉻、 鉭或鴒等以單層或疊層形成?；蛘撸部梢允褂锰砑佑蟹乐剐∏鸬脑?素的鋁合金(可以用于柵電極層202的Al-Nd合金等)來形成。也可 以使用添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的結(jié)晶硅。也可以采用如下疊 層結(jié)構(gòu)利用鈦、鉭、鉬、鎢或這些元素的氮化物形成與雜質(zhì)半導(dǎo)體 層接觸一側(cè)的層，并且在其上形成鋁或鋁合金。再者，也可以采用如 下疊層結(jié)構(gòu)利用鈥、鉭、鉬、鴒或這些元素的氮化物夾住鋁或鋁合 金的上面以及下面。例如，作為導(dǎo)電層，優(yōu)選采用利用鉬層夾住鋁層 的三層的疊層結(jié)構(gòu)。
導(dǎo)電層通過濺射法或真空蒸鍍法等形成。此外，導(dǎo)電層也可以通 過絲網(wǎng)印刷法或噴墨法等噴出4艮、金或銅等導(dǎo)電納米膏且進(jìn)行焙燒來 形成。
接著，在該導(dǎo)電層上形成抗蝕劑掩才莫222 (參照圖6A)?？刮g劑 掩模222通過與抗蝕劑掩模221同樣地利用光刻法或噴墨法形成。在
30此，也可以進(jìn)行利用氧等離子體的灰化處理，以便調(diào)節(jié)抗蝕劑掩才莫的 尺寸。
接著，利用抗蝕劑掩模222蝕刻導(dǎo)電層，來對導(dǎo)電層進(jìn)行圖案形 成(參照圖6B)。形成了圖案的導(dǎo)電層被用作源電極及漏電極。當(dāng)進(jìn) 行蝕刻時(shí)，優(yōu)選利用濕蝕刻。通過濕蝕刻，這些導(dǎo)電層中的不凈皮抗蝕 劑掩模222覆蓋的部分被各向同性地蝕刻。其結(jié)果，導(dǎo)電層后退，而 形成源電極及漏電極層212。在該階段中的源電極及漏電極層212的 側(cè)面與雜質(zhì)半導(dǎo)體層的側(cè)面不一致，而在源電極及漏電極層212的側(cè) 面的外側(cè)形成雜質(zhì)半導(dǎo)體層的側(cè)面。通過上述步驟，除了源電極及漏 電極層212以外，還形成信號線。
接著，通過在形成抗蝕劑掩4莫222的狀態(tài)下，蝕刻雜質(zhì)半導(dǎo)體層 以及非晶半導(dǎo)體層，來形成"背溝道"部(參照圖6C)。注意，以殘存 其一部分的方式蝕刻非晶半導(dǎo)體層，并且結(jié)晶半導(dǎo)體層206的表面由 非晶半導(dǎo)體層覆蓋。像這樣，形成非晶半導(dǎo)體層208。
在此，優(yōu)選蝕刻采用使用包含氧的氣體的干蝕刻。由于使用包含 氧的氣體，可以一邊使抗蝕劑后退一邊蝕刻雜質(zhì)半導(dǎo)體層和非晶半導(dǎo) 體層，而可以將雜質(zhì)半導(dǎo)體層的側(cè)面和非晶半^體層的側(cè)面形成為錐 形形狀。作為蝕刻氣體，例如使用CF4中包含氧的蝕刻氣體或氯中包 含氧的蝕刻氣體。將雜質(zhì)半導(dǎo)體層的側(cè)面和非晶半導(dǎo)體層的側(cè)面形成 為錐形形狀來防止電場的集中，而可以降#<截止電流。作為一例，在 CF4氣體和氧氣體的流量比為45:55( sccm)、處理室內(nèi)的壓力為2.5Pa、 處理室側(cè)壁的溫度為70°C 、對線圏型電極施加500W的RF (13.56MHz)電力的條件下產(chǎn)生等離子體，對襯底一側(cè)施加200W的 RF(13.56MHz)電力，實(shí)際上施加負(fù)偏壓，產(chǎn)生自偏壓，來可以進(jìn) 行蝕刻。
由于形成源區(qū)及漏區(qū)，非晶半導(dǎo)體層208的一部分被蝕刻而具有 凹部(背溝道部)，優(yōu)選以重疊于凹部的區(qū)域中殘存非晶半導(dǎo)體層208。 在形成源區(qū)及漏區(qū)的工序中重疊于源區(qū)及漏區(qū)210的部分的非晶半導(dǎo)體層208 不4皮蝕刻，該部分的厚度為大約80nm以上且500nm以下， 優(yōu)選為150nm以上且400ran以下，更優(yōu)選為200nm以上且300nm以 下。如上所述，通過使非晶半導(dǎo)體層208十分厚，可以防止對結(jié)晶半 導(dǎo)體層206雜質(zhì)物的混入等。如此，非晶半導(dǎo)體層208也用作結(jié)晶半 導(dǎo)體層206的保護(hù)層。
接著，去除抗蝕劑掩模222 (參照圖7A)。
如上所述，通過在由結(jié)晶半導(dǎo)體層形成的薄膜晶體管中設(shè)置非晶 半導(dǎo)體層208，可以防止蝕刻渣滓混入到結(jié)晶半導(dǎo)體層206。但是， 在很多情況下，有如下問題在源區(qū)及漏區(qū)之間的非晶半導(dǎo)體層208 上附著或者堆積在蝕刻工序中發(fā)生的副生成物、抗蝕劑掩模的渣滓、 以及會成為用于去除抗蝕劑掩模222的裝置內(nèi)的污染源的物質(zhì)、剝離 液的成分物質(zhì)等，并且，由于通過這些的導(dǎo)通而在^f艮多元件中截止電 流增高，結(jié)果在同一個(gè)襯底上的元件之間的電特性變不均勻。
因此，以上述問題的解決為目的，進(jìn)行干蝕刻。通過干蝕刻，可 以使源區(qū)和漏區(qū)之間確保絕緣。作為蝕刻條件，使用在露出的非晶半 導(dǎo)體層不發(fā)生損傷，并且對于該非晶半導(dǎo)體層的蝕刻速度低的條件。 就是說，使用如下條件，即對露出的非晶半導(dǎo)體層的表面幾乎不給 予損傷，并且非晶半導(dǎo)體層的厚度不減薄。作為蝕刻氣體，使用形成 背溝道部時(shí)所使用的氣體(例如，氯氣體)，即可。作為條件的一例， 將氣體的流量比設(shè)定為30sccm,將處理室內(nèi)的壓力設(shè)定為0.67Pa,將 下部電極的溫度設(shè)定為-10。C，將處理室側(cè)壁的溫度設(shè)定為大約80°C, 對線圈型電極施加2000W的RF (13.56MHz)電力來產(chǎn)生等離子體， 而對襯底一側(cè)不施加電力(就是說OW)，進(jìn)行三十秒鐘的蝕刻，即可。 此外，這里對蝕刻方法沒有特別的限制，除了電感耦合型等離子體 (ICP: Inductively Coupled Plasma)方式以外，還可以使用電容耦合 型等離子體(CCP: Capacitively Coupled Plasma)方式、電子回旋共 振等離子體(ECR: Electron Cyclotron Resonance)方式、反應(yīng)離子蝕 刻(RIE: Reactive Ion Etching)方式等。注意，溫度是指下部電極溫/夂。
通過如上所述進(jìn)行蝕刻，可以去除存在于源區(qū)及漏區(qū)之間的非晶
半導(dǎo)體層208上的渣滓等。在此，尤其是在剝離液中包含的烷基^t酸鹽被認(rèn)為增大漏電流。由此，優(yōu)選使用可以去除烷基笨璜酸鹽的蝕刻氣體，例如可以舉出氮?dú)怏w或CF4氣體。此外，該蝕刻工序根據(jù)需要來進(jìn)行即可。
此外，如上所述，因?yàn)樵措姌O及漏電極層212的側(cè)面與源區(qū)及漏區(qū)210的側(cè)面不一致，所以源電極和漏電極之間的距離充分大。從而，可以減少漏電流，而防止短路。此外，因?yàn)樵措姴偶凹奥╇奮 l層212的側(cè)面與源區(qū)及漏區(qū)210的側(cè)面不一致，所以在源電極及漏電極層212的側(cè)面、以及源區(qū)及漏區(qū)210的側(cè)面不容易發(fā)生電場的集中。再者，通過具有高電阻區(qū)的非晶半導(dǎo)體層208,使柵極電極層202和源電極及漏電極層212之間的距離充分大。由此，可以抑制寄生電容的發(fā)生，并減少漏電流。因此，可以制造可靠性高、截止電流小、絕緣耐壓性高的薄膜晶體管。
通過上述工序，可以形成本發(fā)明的溝道蝕刻型薄膜晶體管。
接著，覆蓋源電極及漏電極層212、源區(qū)及漏區(qū)210、結(jié)晶半導(dǎo)體層206以及柵極絕緣層204地形成絕緣層214 (參照圖7B )。絕緣層214可以與柵極絕緣層204同樣地形成。另外，絕緣層214優(yōu)選是細(xì)致的氮化硅層，以防止漂浮在大氣中的有機(jī)物、金屬以及水蒸氣等的有可能成為污染源的雜質(zhì)的侵入。此外，優(yōu)選將非晶半導(dǎo)體層208中的碳、氮以及氧的濃度設(shè)定為lxl019atoms/cm3以下、更優(yōu)選為5xl018atoms/cm3以下。
注意，因?yàn)閷D4所示的薄膜晶體管用作像素晶體管，所以源電極及漏電極中的一方連接到像素電極。在圖4所示的薄膜晶體管中，源電極及漏電極中的一方通過設(shè)置在絕緣層214中的開口部216連接到1象素電極218。
可以通過使用具有透光性的包含導(dǎo)電高分子(也稱為導(dǎo)電聚合人/.厶&山/,n丄、AL TI/; J-、 主rtt J"ir 1 oS/J; OH & >+ Ao A、 《U C JW J>、丄厶
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像素電極218優(yōu)選具有如下條件薄層電阻為10000Q/cn^以下，當(dāng)波長為550nm時(shí)的透光率為70%以上。另外，包含在導(dǎo)電組成物中的導(dǎo)電高分子的電阻率優(yōu)選為O.lQ'cm以下。
另外，作為導(dǎo)電高分子，可以使用所謂的7u電子共軛類導(dǎo)電高分
子。例如，可以舉出聚苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、或者由上述物質(zhì)中的兩種以上構(gòu)成的共聚物等。
像素電極218可以使用例如包含氧化鴿的銦氧化物、包含氧化鎢的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、包含氧化鈦的銦錫氧化物、銦錫氧化物(以下，稱為ITO)、銦鋅氧化物、添加有氧化硅的銦錫氧化物等來形成。
像素電極218與源電極及漏電極212等同樣，也可以在整個(gè)表面上形成之后使用抗蝕劑掩模等進(jìn)行蝕刻，來形成圖案。
此外，雖然未圖示，但是也可以在絕緣層214和像素電極218之間具有通過旋涂法等形成的由有才幾樹脂形成的絕緣層。
注意，雖然在上述說明中，表示了以同一個(gè)工序形成柵電才及和掃描線，并且以同一個(gè)工序形成源電極及漏電極和信號線的情況，但是本發(fā)明不局限于此。也可以以不同工序形成電極和連接到該電極的布線。
如上本實(shí)施方式所說明，通過應(yīng)用本發(fā)明，可以制造具有結(jié)晶半導(dǎo)體層的薄膜晶體管，該結(jié)晶半導(dǎo)體層是使懸空健終止、等離子體損傷不混入、雜質(zhì)濃度低、具有良好的電特性的。此外，通過應(yīng)用本發(fā)明，可以提高形成結(jié)晶半導(dǎo)體層的產(chǎn)率，.由此可以提高形成薄膜晶體管的產(chǎn)率。再者，通過應(yīng)用本發(fā)明，可以降低對結(jié)晶半導(dǎo)體層的電荷的蓄積，由此可以防止柵極絕緣層的絕纟4^皮壞。此外，即使使用大面積襯底也可以形成高均勻性的結(jié)晶半導(dǎo)體層，由此可以降低襯底內(nèi)的薄膜晶體管的不均勻性。
實(shí)施方式3
34在本實(shí)施方式中，對應(yīng)用實(shí)施方式1所說明的結(jié)晶半導(dǎo)體層的形
成方法的薄膜晶體管的制造方法，并且與實(shí)施方式2不同的薄膜晶體管的制造方法進(jìn)行說明。具體而言，將說明使用多級灰度掩模的薄膜晶體管的制造方法。
在此，多級灰度掩模是指可以以曝光區(qū)域、半曝光區(qū)域以及非曝光區(qū)域的三個(gè)階段進(jìn)行曝光的掩模。通過使用多級灰度掩模，可以以進(jìn)行一次的曝光及顯影的工序形成具有多個(gè)(代表為兩種)厚度的抗蝕劑掩模。由此，通過使用多級灰度掩模，可以減少光掩模的數(shù)量。
圖14A-1及圖14B-1是示出典型的多級灰度掩模的截面圖。圖14A-1表示灰度掩模300，圖14B-1表示半色調(diào)掩模305。
圖14A-1所示的灰度掩模300由在具有透光性的襯底301上使用遮光膜形成的遮光部302、以及根據(jù)遮光膜的圖案設(shè)置的衍射光柵部303構(gòu)成。
衍射光柵部303具有以用于曝光的光的分辨極限以下的間隔設(shè)置的槽縫、點(diǎn)或網(wǎng)眼等，來控制光的透光量。此外，設(shè)置在書于射光柵部303的槽縫、點(diǎn)或網(wǎng)眼既可以為周期性的，又可以為非周期性的。
具有透光性的襯底301可以使用石英等。構(gòu)成遮光部302及衍射光柵部303的遮光膜使用金屬膜來形成即可，優(yōu)選使用鉻或氧化鉻等來設(shè)置。
在對灰度掩模300照射用于曝光的光的情況下，如圖14A-2所示，重疊于遮光部302的區(qū)域的透光率為0%,不設(shè)置遮光部302及書亍射光柵部303的區(qū)域的透光率為100%。此外，根據(jù)衍射光柵的槽縫、點(diǎn)或網(wǎng)眼的間隔等衍射光柵部303的透光率可以調(diào)整大約10%至70%的范圍內(nèi)。
圖14B-1所示的半色調(diào)掩模305由在具有透光性的襯底306上使用半透光膜來形成的半透光部307、以及使用遮光部來形成的遮光部308構(gòu)成。
半透光部307可以4吏用MoSiN、 MoSi、 MoSiO、 MoSiON、 CrSi等來形成。遮光部308使用與灰度掩模的遮光部同樣的金屬膜來形成即可，優(yōu)選使用鉻或氧化鉻等。
在對半色調(diào)掩沖莫305照射用于曝光的光的情況下，如圖14B-2所示，重疊于遮光部308的區(qū)域的透光率為0%，不設(shè)置遮光部308及半透光部307的區(qū)域的透光率為100%。此外，才艮據(jù)形成的材料等半透光部307的透光率可以調(diào)整為大約10%至70%的范圍內(nèi)。
通過使用多級灰度掩模進(jìn)行曝光及顯影，可以形成具有厚度不同的區(qū)域的第一抗蝕劑掩膜310。
首先，使用與實(shí)施方式2同樣的方法取得直到雜質(zhì)半導(dǎo)體層上的導(dǎo)電層形成的疊層體，而在雜質(zhì)半導(dǎo)體層的形成之后不進(jìn)行蝕刻。并且，在該疊層體上形成在所希望的地方具有凹部的抗蝕劑掩沖莫310(參照圖9A )。這種抗蝕劑掩模通過使用多級灰度掩模來形成。
接著，通過使用該抗蝕劑掩才莫310蝕刻結(jié)晶半導(dǎo)體層、非晶半導(dǎo)體層以及雜質(zhì)半導(dǎo)體層。通過該處理，可以根據(jù)每個(gè)元件分離結(jié)晶半導(dǎo)體層、非晶半導(dǎo)體層以及雜質(zhì)半導(dǎo)體層，并且使抗蝕劑掩模的凹部到達(dá)抗蝕劑掩模正下面的導(dǎo)電層。蝕刻可以利用干蝕刻或者濕蝕刻(參照圖9B )。通過該處理形成抗蝕劑掩模331。
接著，通過利用該抗蝕劑掩模311蝕刻導(dǎo)電層，來對導(dǎo)電層進(jìn)行圖案形成(參照圖9C)。形成了圖案的導(dǎo)電層用作源電極或漏電極。這里，蝕刻利用濕蝕刻。
接著，蝕刻雜質(zhì)半導(dǎo)體層及非晶半導(dǎo)體層的一部分，來分離源區(qū)和漏區(qū)。通過該工序，形成源區(qū)及漏區(qū)(參照圖IOA)。
在此，蝕刻采用使用包含氧的氣體的干蝕刻。由于使用包含氧的氣體，可以一邊使抗蝕劑后退一邊蝕刻雜質(zhì)半導(dǎo)體層和非晶半導(dǎo)體層，而可以將雜質(zhì)半導(dǎo)體層的側(cè)面和非晶半導(dǎo)體層的側(cè)面形成為錐形形狀。作為蝕刻氣體，例如使用CF4中包含氧的蝕刻氣體或氯中包含氧的蝕刻氣體。將雜質(zhì)半導(dǎo)體層的側(cè)面和非晶半導(dǎo)體層的側(cè)面形成為錐形形狀來防止電場集中，而可以降^f氐截止電流。接著，去除抗蝕劑掩模311 (參照圖IOB)。
與實(shí)施方式2的制造方法同樣在本實(shí)施方式的制造方法中，在抗蝕劑掩模311的去除之后優(yōu)選進(jìn)行干蝕刻，以便降低漏電流。
此外，雖然未圖示，之后與上述其他制造方法同樣，也可以覆蓋源電極及漏電極層、源區(qū)及漏區(qū)、非晶半導(dǎo)體層、結(jié)晶半導(dǎo)體層、以及柵極絕緣層地形成絕緣層。再者，在該絕緣層中形成開口部，通過該開口部將源電極及漏電極的一方連接到像素電極即可。
此外，與圖4同樣，圖ll表示如上述那樣制造的像素晶體管。與圖4所示的像素晶體管不同，圖11所示的像素晶體管在源電極及漏電極層下具有結(jié)晶半導(dǎo)體層、非晶半導(dǎo)體層以及雜質(zhì)半導(dǎo)體層。
如本實(shí)施方式所說明，在應(yīng)用利用多級灰度掩模的制造方法的情況下，如圖ll所示，成為在源電極及漏電極層下具有結(jié)晶半導(dǎo)體層、非晶半導(dǎo)體層以及雜質(zhì)半導(dǎo)體層的結(jié)構(gòu)。
如上所述，即使在利用多級灰度掩模的情況下，也可以應(yīng)用本發(fā)明。通過利用多級灰度掩模，可以削減工序數(shù)量，并且通過應(yīng)用本發(fā)明，可以以高成品率地制造電特性良好且可靠性高的薄膜晶體管。此外，制造的薄膜晶體管的電特性的不均勻性小。從而，將本發(fā)明應(yīng)用于利用多級灰度掩模的薄膜晶體管的制造方法是非常有效的。
此外，以下也說明利用多級灰度掩模的另 一個(gè)制造方法。
首先，與圖9A同樣，形成層疊到導(dǎo)電層的疊層體。并且，在該疊層體上形成抗蝕劑掩模320 (參照圖12A)。
接著,通過利用該抗蝕劑掩模蝕刻導(dǎo)電層、結(jié)晶半導(dǎo)體層、非晶半導(dǎo)體層以及雜質(zhì)半導(dǎo)體層。通過該處理，這些疊層才艮據(jù)每個(gè)元件而分離。蝕刻可以采用干蝕刻或者濕蝕刻(參照圖12B)。
接著，形成像素電極層321 (參照圖12C),并且在該像素電極層321上形成抗蝕劑掩模322 (參照圖13A)。在此，典型地由銦錫氧化物(ITO)形成像素電極層321。通過利用該抗蝕劑掩模進(jìn)行用來對像素電極層形成圖案的蝕刻，并且蝕刻雜質(zhì)半導(dǎo)體層及非晶半導(dǎo)體層的一部分，來分離源區(qū)和漏區(qū)(參照圖13B)。然后，去除抗蝕劑掩模322。
在上述制造方法中與實(shí)施方式2的制造方法同樣，在抗蝕劑掩才莫322的去除之后優(yōu)選進(jìn)行干蝕刻，以便降低漏電流。實(shí)施方式4
本發(fā)明的薄膜晶體管可以應(yīng)用于各種各樣的方式的液晶顯示裝置。在本實(shí)施方式中，將說明應(yīng)用如上述實(shí)施方式所說明的制造的薄膜晶體管的液晶顯示裝置。
首先，將說明VA (VerticalAlignment;垂直定向)方式的液晶顯示裝置。VA方式是當(dāng)不施加電壓時(shí)液晶分子的長軸垂直于面板表面的方式。在本實(shí)施方式中，尤其設(shè)法將像素分割為幾個(gè)區(qū)域(亞像素)，使分子分別放倒向不同的方向。這種方法稱為多疇(multi-domain)化或多疇設(shè)計(jì)。在下面的說明中，將說明進(jìn)行了多疇設(shè)計(jì)的液晶顯示裝置。
圖15是形成像素電極的襯底一側(cè)的俯視圖，而圖16表示對應(yīng)于圖15中的切斷線A-B的截面圖。此外，圖17是形成相對電極的襯底一側(cè)的俯視圖。
圖16表示將襯底400和相對襯底的襯底401重疊，且注入液晶的情況。在襯底400上具有薄膜晶體管413、連接到薄膜晶體管413的源電極或漏電極層的像素電極410以及保持電容部415。在襯底401上具有相對電4及419。
在襯底401中的隔離物420被形成的位置中具有遮光層417、第一著色層418A、第二著色層418B、第三著色層418C、相對電極419。通過采用在隔離物420被形成的位置中層疊形成著色層的結(jié)構(gòu)，使用來控制液晶的定向的突起421的高度和隔離物420被形成的位置的高度不同。在像素電極410上具有定向膜423,在相對電極419上具有定向膜422。液晶層424設(shè)置在定向膜422和定向膜423之間。
在圖16中，作為隔離物420，使用支柱間隔物(柱狀間隔物)，但是本發(fā)明不局限于此，也可以4吏用珠狀隔離物(球狀間隔物)。此
外，間隔物420也可以設(shè)置在襯底400具有的像素電極410上。
在襯底400上具有薄膜晶體管413、連接到薄膜晶體管413的像素電極410、保持電容部415。像素電極410和布線406在設(shè)置在絕緣層407以及絕緣層408中的開口部409中連接。絕緣層407覆蓋薄膜晶體管413、布線406以及保持電容部415地設(shè)置。絕緣層408覆蓋絕緣層407地設(shè)置。薄膜晶體管413可以應(yīng)用上述實(shí)施方式所說明的制造方法來制造。此外，保持電容部415由以與薄膜晶體管413的柵電極及掃描線同一個(gè)工序形成的導(dǎo)電層、以與薄膜晶體管413的源電極及漏電極同一個(gè)工序同樣地形成的導(dǎo)電層、以及夾在這些之間的薄膜晶體管413的柵極絕緣層構(gòu)成。
通過使具有定向膜423的像素電極410、具有定向膜422的相對電極419以及夾在這些之間的液晶層424彼此重疊地設(shè)置，構(gòu)成液晶元件。
圖15表示襯底400 —側(cè)的俯—見圖。像素電極410通過^f吏用與實(shí)施方式2中的像素電極層同樣的材料來設(shè)置。像素電極410具有槽縫411。槽縫411用于液晶的定向的控制。
圖15所示的薄膜晶體管414可以與薄膜晶體管413同樣地形成。此夕卜，連接到薄膜晶體管414的像素電極412可以使用與像素電極410同樣的材料及方法來形成。此外，保持電容部416可以與保持電容部415同樣地形成。薄膜晶體管413的源電極或漏電極及薄膜晶體管414的源電極或漏電極與布線405連接。該液晶面板的一個(gè)像素由像素電極410和像素電極412構(gòu)成。像素電極410和像素電極412構(gòu)成亞像素。
圖17表示襯底401 —側(cè)的俯碎見圖。在遮光層417上設(shè)置有相對電極419。相對電極419優(yōu)選通過使用與像素電極410同樣的材料形成。在相對電極419上設(shè)置有控制液晶的定向的突起421。此外，在重疊于遮光層417的預(yù)定位置中設(shè)置有隔離物420。注意，在圖17中，
39只對遮光層417、間隔物420以及突起421進(jìn)行陰線處理。
圖18表示前面說明了的像素結(jié)構(gòu)的等效電路圖。薄膜晶體管413和薄膜晶體管414的棚4及都連接到用作掃描線的布線402，它們的源極及漏極中的一方連接到布線405,它們的源極及漏極中的另一方通過保持電容部415或保持電容部416連接到布線403及布線404。在圖18中，通過使用作電容線的布線403的電位和同樣地用作電容線的布線404的電位不同，可以〗吏液晶元件425和液晶元件426的工作不同。就是說，通過分別控制布線403和布線404的電位，可以擴(kuò)大視野角。
當(dāng)對設(shè)置有槽縫411的像素電極410施加電壓(使像素電極410的電位和相對電極419的電位不同)時(shí)，在槽縫411的近旁產(chǎn)生電場應(yīng)變，而產(chǎn)生傾斜電場。通過將該槽縫411和襯底401 —側(cè)的突起421交替配置，可以有效地產(chǎn)生傾斜電場，且控制液晶的定向，因此，根據(jù)位置使液晶定向的方向不同。就是說，通過進(jìn)行多疇化可以擴(kuò)大液晶面板的視野角。
接著，對于與上述不同方式的VA方式液晶顯示裝置，參照圖19至圖22進(jìn)行說明。
圖21是形成像素電極的襯底一側(cè)的俯視圖，而圖19表示對應(yīng)于圖21所示的切斷線C-D的截面結(jié)構(gòu)。此外，圖22是形成相對電極的襯底一側(cè)的俯視圖。在下面的說明中，將參照這些附圖進(jìn)行說明。
在圖19至22所示的液晶顯示裝置的像素中， 一個(gè)像素包括多個(gè)像素電極，并且每個(gè)像素電極與薄膜晶體管連接。就是說，是進(jìn)行了多疇設(shè)計(jì)的像素。各薄膜晶體管以不同的柵極信號驅(qū)動(dòng)。就是說，可以獨(dú)立控制施加到各像素電極的信號(參照圖20)。
像素電極434在開口部433中通過布線431連接到薄膜晶體管438。此外，像素電極436在開口部437中通過布線432連接到薄膜晶體管439。連接到薄膜晶體管438的柵電極的用作掃描線的布線428和連接到薄膜晶體管439的柵電極的用作掃描線的布線429彼此分離，以可以將不同的柵極信號提供到它們。另一方面，關(guān)于信號線，
薄膜晶體管438和薄膜晶體管439共同使用布線430。薄膜晶體管438 和薄膜晶體管439可以使用應(yīng)用了上述實(shí)施方式的制造方法的薄膜晶 體管。
此外，薄膜晶體管438連接有保持電容部440。薄膜晶體管439 連接有保持電容部441。保持電容部440由布線391、布線431、夾在 這些之間的絕緣層392構(gòu)成。保持電容部441由布線391、布線432、 夾在這些之間的絕緣層392構(gòu)成。絕緣層392是用作薄膜晶體管438 和薄膜晶體管439的柵極絕緣層的。
此外，開口部433及開口部437以貫穿覆蓋薄膜晶體管438及薄 膜晶體管439地設(shè)置的絕緣層392及絕緣層393的方式設(shè)置。
此外，布線391用作電容線，保持為一定電位(共同電位)。
像素電極434和像素電極436的形狀不同(參照圖21)，并且由 槽縫435分離。具體地，以圍繞V字型像素電極434的外側(cè)的方式設(shè) 置有像素電極436。通過使用薄膜晶體管438及薄膜晶體管439使施 加到像素電極434和像素電極436的電壓的時(shí)序不同，可以控制液晶 的定向。圖20表示該像素結(jié)構(gòu)的等效電路圖。通過將不同的棚-才及信 號提供到布線428和布線429，可以使薄膜晶體管438和薄膜晶體管 439的工作時(shí)序不同。
在相對于襯底390的襯底427上設(shè)置有遮光層442、著色層443、 相對電極445。此外，在著色層443和相對電極445之間設(shè)置有平坦 化層444，以防止液晶的定向無序。圖22表示相對襯底一側(cè)的俯視圖。 相對電極445是在不同的像素之間共同使用的，并且它設(shè)置有槽縫 446。通過將該槽縫446和像素電極434及像素電極436 —側(cè)的槽縫 435以互相咬合的方式配置，可以有效地產(chǎn)生傾名牛電場，且控制液晶 的定向。因此，可以才艮據(jù)第一液晶元件450和第二液晶元件4514吏液 晶定向的方向不同，而可以擴(kuò)大碎見野角。
通過使具有定向膜448的像素電極434、液晶層449、以及具有定向膜447的相對電極445重疊，設(shè)置第一液晶元件450。此外，通 過使具有定向膜448的像素電極436、液晶層449、以及具有定向膜 447的相對電極445重疊，設(shè)置第二液晶元件451。從而，在圖19至 22所示的像素結(jié)構(gòu)中，采用在一個(gè)像素中設(shè)置有第一液晶元件450和 第二液晶元件451的多疇結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明也可以應(yīng)用于水平電場方式的液晶顯示裝置。水平電場方 式是通過對于單元內(nèi)的液晶分子在水平方向上施加電場驅(qū)動(dòng)液晶元 件來表現(xiàn)灰度的方式。通過水平電場方式，可以將視野角擴(kuò)大為大約 180度。在此，將參照圖23及圖24以下說明應(yīng)用本發(fā)明的水平電場 方式的液晶顯示裝置。
圖23表示使形成有薄膜晶體管464以及與該薄膜晶體管464連 接的像素電極462的襯底452和作為相對襯底的襯底453重疊并注入 液晶的狀態(tài)。襯底453包括遮光層465、著色層466以及平坦化層467。 襯底452包括像素電極，而襯底453不包括像素電極。在襯底452和 襯底453之間由于注入的液晶而設(shè)置有液晶層468。注意，襯底452 具有定向膜395，襯底453具有定向膜396,定向膜395及定向膜396 接觸于液晶層468地設(shè)置。
襯底452具有共同電極456以及連接到共同電極456的用作電容 線的布線454以及薄膜晶體管464。薄膜晶體管464可以使用應(yīng)用上 述實(shí)施方式(例如實(shí)施方式2)的制造方法的薄膜晶體管。共同電極 456可以使用與實(shí)施方式2所示的像素電極層同樣的材料。此外，共 同電極456以區(qū)劃為與像素形狀大致相同的形狀而設(shè)置。注意，在共 同電極456及布線454上具有絕緣層455。絕緣層455設(shè)置在用作薄 膜晶體管464的柵電極的布線457上，而用作薄膜晶體管464的柵極 絕緣層。
在絕緣層455上形成薄膜晶體管464的源電極及漏電極、與它們 連接的布線458以及布線459。布線458是在液晶顯示裝置中輸入4見 頻信號的信號線。布線458是在一個(gè)方向上延伸的布線，與此同時(shí)連接到薄膜晶體管464的源區(qū)及漏區(qū)中的一方，也用作薄膜晶體管464 的源電極或漏電極。布線459連接到源電極及漏電極中的另一方，并 且連接到像素電4及462。
在布線458及布線459上設(shè)置有第二絕緣層460。此外，在第二 絕緣層460上設(shè)置有像素電才及462，該像素電極462在設(shè)置在第二絕 緣層460中的開口部461中連接到布線459。像素電極462通過4吏用 與實(shí)施方式2所示的像素電極層同樣的材料來形成。
如上所述，在襯底452上設(shè)置有薄膜晶體管464、連接到薄膜晶 體管464的像素電極462。此外，保持電容形成在共同電極456和像 素電極462之間。
圖24是表示像素電極的結(jié)構(gòu)的平面圖。在像素電極462中設(shè)置 有槽縫463。通過利用槽縫463,可以控制液晶的定向。在此情況下， 電場在共同電極456和像素電極462之間發(fā)生。在共同電極456和傳_ 素電極462之間具有絕緣層455，該絕緣層455的厚度大約為50nm 以上且200nm以下，十分薄于其厚度大約為2pm以上且10pm以下的 液晶層，所以在與襯底452平行的方向上(水平方向)發(fā)生電場。通 過利用該電場，可以改變液晶的定向。通過利用該與襯底大體平行的 方向上的電場，使液晶分子在水平方向上旋轉(zhuǎn)。在此情況下，因?yàn)橐?晶分子在哪個(gè)狀態(tài)下都水平，所以幾乎沒有根據(jù)看到的角度而引起的 對比度等的變化，而可以實(shí)現(xiàn)廣視野角。此外，因?yàn)楣餐姌O456及 像素電極462都是具有透光性的電極，所以可以提高開口率。
接著，將參照圖25及26說明具有與上述不同的方式的水平電場 方式的液晶顯示裝置。
圖25和圖26表示水平電場方式的液晶顯示裝置的像素結(jié)構(gòu)的一 例。圖26是俯一見圖，而圖25表示對應(yīng)于圖26所示的切斷線G-H的 截面結(jié)構(gòu)。
圖25表示使包括薄膜晶體管482及連接到薄膜晶體管482的像 素電極481的襯底469和與襯底469相對的襯底470重疊并注入液晶的狀態(tài)。在襯底470上設(shè)置有遮光層483、著色層485以及平坦化層 486等。襯底469包括像素電極，而襯底470不包括像素電極。在襯 底469和襯底470之間由于注入的液晶而設(shè)置有液晶層487。注意， 襯底469包括定向膜473，襯底470包括定向膜475,定向膜473及 定向膜475接觸于液晶層487地設(shè)置。
襯底469包括保持為共同電位的布線474及應(yīng)用上述實(shí)施方式 (例如實(shí)施方式2)的制造方法的薄膜晶體管482。布線474可以在 形成薄膜晶體管482的掃描線471的同時(shí)以相同的工序形成。此外，
致相同的形狀而設(shè)置。
在絕緣層472上設(shè)置有連接到薄膜晶體管482的源電極及漏電極 中的一方的布線477、布線478。此外，絕緣層472是用作薄膜晶體 管482的柵極絕緣層的。布線477是在液晶顯示裝置中輸入視頻信號 的信號線，在一個(gè)方向上延伸的布線，與此同時(shí)連接到薄膜晶體管482 具有的源區(qū)及漏區(qū)中的一方，布線477也構(gòu)成源電極及漏電極中的一 方。布線478連接到源電極及漏電極中的另一方，并且連接到像素電 極481。另外，薄膜晶體管482可以使用應(yīng)用上述實(shí)施方式的制造方 法的薄膜晶體管。
在布線477及布線478上設(shè)置第二絕緣層479。此外，在第二絕 緣層479上形成像素電極481,該像素電極481在形成在第二絕緣層 479中的開口部480中連接到布線478。像素電極481通過4吏用與實(shí) 施方式2所說明的像素電極層同樣的材料來形成。另外，如圖26所 示，設(shè)置像素電極481，以使水平電場發(fā)生在與梳子形電極之間，該 梳子形電極與布線474同時(shí)形成。此外,設(shè)置像素電極481，以使其 才危齒部分和與布線474同時(shí)形成的梳子形電極互相咬合。
當(dāng)電位差發(fā)生在像素電極481的電位和布線474的電位之間時(shí)， 在與襯底大致平行的方向上發(fā)生電場，并且可以通過利用該電場來控 制液晶的定向。通過利用該電場使液晶分子在水平方向上旋轉(zhuǎn)，可以
44控制液晶的定向。此時(shí)，因?yàn)橐壕Х肿拥拈L軸在哪個(gè)狀態(tài)下都大致平 行于襯底面，所以幾乎沒有根據(jù)看到的角度而引起的對比度等的變 化。因此，可以實(shí)現(xiàn)廣^f見野角。
通過上述工序，在襯底469上設(shè)置薄膜晶體管482以及與該薄膜 晶體管482連接的像素電極481。保持電容通過設(shè)置布線474、電容 電極476以及夾在這些之間的絕緣層472而形成。以與布線477等相 同的層設(shè)置的電容電極476和像素電極481在開口部484中彼此連接。
此外，本發(fā)明也可以應(yīng)用于TN方式的液晶顯示裝置。接著，將 參照圖27及圖28以下說明應(yīng)用本發(fā)明的TN型的液晶顯示裝置的方 式。
圖27和圖28表示TN型的液晶顯示裝置的像素結(jié)構(gòu)。圖28是平 面圖，而圖27表示對應(yīng)于圖28所示的切斷線I-J的截面結(jié)構(gòu)。在下 面的說明中，參照圖27及圖28進(jìn)行說明。
在襯底488上，像素電極493在開口部492中利用布線491與薄 膜晶體管494連接。用作信號線的布線490與薄膜晶體管494連接。 布線512用作掃描線。作為薄膜晶體管494，可以使用應(yīng)用上述實(shí)施 方式(例如實(shí)施方式2)的制造方法的薄膜晶體管。
像素電極493通過使用與實(shí)施方式2所示的像素電極層同樣的材 料來形成。
相對于襯底488的襯底489具有遮光層495、著色層496以及相 對電極498。此外，在著色層496和相對電才及498之間具有平坦化層 497，以防止液晶的定向無序。液晶層499設(shè)置在像素電極493和相 對電極498之間。另外，在液晶層499和像素電極493之間具有定向 膜513，并且在液晶層499和相對電極498之間具有定向膜514。
通過使4象素電極493、液晶層499以及相對電才及498重疊，來形 成液晶元件。
此外，也可以在襯底488上設(shè)置成為顏色濾光片的著色層、或者 遮光層(黑矩陣)。此外，將偏振片貼到襯底488的與設(shè)置有薄膜晶200810183703.7
體管等的表面相反的表面(背面)，而將偏振片貼到襯底489的與設(shè)
置有相對電極498等的表面相反的表面(背面)。
相對電極498可以適當(dāng)?shù)厥褂门c像素電極493同樣的材料。 保持電容由布線515、布線516以及夾在這些之間的絕緣層517構(gòu)成。
注意，在當(dāng)前面說明時(shí)參照了的附圖中，柵電極和掃描線以相同 的層形成，所以附上相同的附圖標(biāo)記。同樣地，對源電極或漏電極和 信號線附上相同的附圖標(biāo)記。
通過上述工序，可以制造液晶顯示裝置。本實(shí)施方式的液晶顯示 裝置包括的薄膜晶體管通過應(yīng)用上述實(shí)施方式所說明的制造方法而 制造。因此，可以得到上述實(shí)施方式所說明的薄膜晶體管的效果。再 者，可以使液晶顯示裝置能夠進(jìn)行高速工作。
實(shí)施方式5
本發(fā)明不但可以應(yīng)用于液晶顯示裝置，而且可以應(yīng)用于發(fā)光裝 置。在本實(shí)施方式中，將參照圖29A和29B及圖30A至30C來說明 應(yīng)用了本發(fā)明的發(fā)光裝置的制造工序。作為發(fā)光裝置，使用利用電致 發(fā)光的發(fā)光元件。利用電致發(fā)光的發(fā)光元件根據(jù)其發(fā)光材料是有機(jī)化 合物還是無機(jī)化合物來進(jìn)行區(qū)別， 一般來說，前者被稱為有機(jī)EL元 件，而后者被稱為無機(jī)EL元件。
在有才幾EL元件中，通過對發(fā)光元件施加電壓，載流子(電子及 空穴)從一對電極分別注入到包含發(fā)光性的有機(jī)化合物的層中，而流 過電流。而且，通過使這些載流子(電子及空穴)重新組合，發(fā)光性 的有機(jī)化合物形成激發(fā)態(tài)，并且該載流子從激發(fā)態(tài)遷移基底態(tài)時(shí)發(fā) 光。這種發(fā)光元件根據(jù)其機(jī)理而被稱為電流激發(fā)型發(fā)光元件。
根據(jù)其元件結(jié)構(gòu)，將無機(jī)EL元件分類為分散型無機(jī)EL元件和薄 膜型無機(jī)EL元件。分散型無機(jī)EL元件具有將發(fā)光材料的粒子分散在 粘合劑中的發(fā)光層，并且其發(fā)光機(jī)理是利用施主能級和受主能級的施 主-受主復(fù)合發(fā)光。薄膜型無機(jī)EL元件具有由電介質(zhì)層夾住發(fā)光層并且由一對電極夾住其的結(jié)構(gòu)，并且其發(fā)光機(jī)理是利用金屬原子的內(nèi)層 電子躍遷的局部發(fā)光。
此外，在此，使用有機(jī)EL元件作為發(fā)光元件來說明。另外，使
作為控制發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)的薄膜晶體管來進(jìn)行說明。
如圖29A所示，在襯底500上形成薄膜晶體管501及薄膜晶體管 502。在圖29A中，在薄膜晶體管501及薄膜晶體管502上具有用作 保護(hù)層的絕緣層503,并且在絕緣層503上具有絕緣層504。絕緣層 504是為了使上表面平坦化而設(shè)置的。絕緣層504優(yōu)選通過使用丙烯、 聚酰亞胺、或者聚酰胺等的有機(jī)樹脂或者硅氧烷來形成。
在絕緣層504上具有導(dǎo)電層505。將導(dǎo)電層505用作像素電極。 當(dāng)驅(qū)動(dòng)像素的薄膜晶體管是n型薄膜晶體管時(shí)，優(yōu)選形成陰極作為像 素電極，然而當(dāng)驅(qū)動(dòng)像素的薄膜晶體管是p型薄膜晶體管時(shí)，優(yōu)選形 成陽極。當(dāng)作為像素電極形成陰極時(shí)，使用功函數(shù)小的材料例如Ca、 Al、 CaF、 MgAg、 AlLi等，即可。
接著，如圖29B所示，在導(dǎo)電層505的側(cè)面(端部)及絕緣層504 上形成分隔壁506。分隔壁506具有開口部，并且在該開口部中，導(dǎo) 電層505露出。分隔壁506通過使用有機(jī)樹脂層、無機(jī)絕緣層或有機(jī) 聚硅氧烷層來形成。特別優(yōu)選的是，通過使用感光性的材料形成分隔 壁506，并對導(dǎo)電層505上的分隔壁506進(jìn)行曝光來形成開口部，以 使該開口部的側(cè)壁形成為具有連續(xù)曲率的傾斜面。
接著，形成發(fā)光層507，以使其在分隔壁506的開口部中與導(dǎo)電 層505接觸。發(fā)光層507既可以由單層構(gòu)成，又可以由多層的疊層構(gòu) 成。
接著，覆蓋發(fā)光層507地形成導(dǎo)電層508。導(dǎo)電層508被稱為共 同電極。在由形成陰極的材料形成導(dǎo)電層505的情況下，由形成陽極 的材料形成導(dǎo)電層508。導(dǎo)電層508可以通過利用使用在實(shí)施方式2 中作為像素電極層列舉了的具有透光性的導(dǎo)電材料的透光導(dǎo)電層來形成。作為導(dǎo)電層508,也可以使用氮化鈦層或者鈦層。在圖29B中， 使用銦錫氧化物(ITO)作為導(dǎo)電層508。通過在分隔壁506的開口部 中使導(dǎo)電層505、發(fā)光層507和導(dǎo)電層508重疊，來形成發(fā)光元件509。 此后，優(yōu)選在分隔壁506及導(dǎo)電層508上形成保護(hù)層510，以防止氧、 氬、水分、或二氧化碳等侵入發(fā)光元件509。作為保護(hù)層510，可以 使用氮化硅、氮氧化硅以及DLC等。
更優(yōu)選的是，完成到圖29B之后，利用氣密性高且漏氣少的保護(hù) 薄膜(層壓薄膜、紫外線固化樹脂薄膜等)或者覆蓋材料進(jìn)一步進(jìn)行 封裝(封入)，以防止暴露于空氣。
接著，參照圖30A至30C說明發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)。在此，舉出驅(qū)動(dòng) 晶體管是n型薄膜晶體管的情況作為實(shí)例，將說明像素的截面結(jié)構(gòu)。
對發(fā)光元件來說，為了取出發(fā)光，其陽極及陰極中的至少一方是 透明即可。并且，在村底上形成薄膜晶體管以及發(fā)光元件。例如發(fā)光 元件有如下結(jié)構(gòu)從形成有薄膜晶體管及發(fā)光元件的襯底面取出發(fā)光 的頂部發(fā)射結(jié)構(gòu)；從與其相反一側(cè)取出發(fā)光的底部發(fā)射結(jié)構(gòu)；以及從 襯底的雙面取出發(fā)光的雙面發(fā)射結(jié)構(gòu)。本發(fā)明可以應(yīng)用于上述發(fā)射結(jié) 構(gòu)中的哪一個(gè)。
圖30A表示頂部發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。圖30A是在驅(qū)動(dòng)晶體管 521是n型薄膜晶體管且從發(fā)光元件522發(fā)射的光穿過陽極525 —側(cè) 的情況下的像素的截面圖。在圖30A中，發(fā)光元件522的陰極523和 驅(qū)動(dòng)晶體管521電連接，并且在陰極523上按順序?qū)盈B有發(fā)光層524 以及陽極525。陰極523由功函數(shù)小且反射光的導(dǎo)電材料(例如Ca、 Al、 CaF、 MgAg、 AlLi等)形成，即可。并且，發(fā)光層524既可以由 單層構(gòu)成，又可以由多層的疊層構(gòu)成。在由多層構(gòu)成的情況下，例如， 在陰極523上按順序?qū)盈B電子注入層、電子傳輸層、發(fā)光層、空穴傳 輸層、或者空穴注入層來形成。注意，不必須設(shè)置所有的這些層。陽 極525由透過光的具有透光性的導(dǎo)電材料形成，例如也可以使用包含 氧化鴒的銦氧化物、包含氧化鎢的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、包含氧化鈦的銦錫氧化物、銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物或者 添加有氧化硅的銦錫氧化物等具有透光性的導(dǎo)電層。
由陰極523和陽極525夾住發(fā)光層524的區(qū)域相當(dāng)于發(fā)光元件 522。在圖30A所示的像素的情況下，從發(fā)光元件522發(fā)射的光如空 心箭頭所示發(fā)射到陽極525 —側(cè)。
圖30B表示底部發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。它是在驅(qū)動(dòng)晶體管531是 n型薄膜晶體管且從發(fā)光元件532發(fā)射的光發(fā)射到陰極533 —側(cè)的情 況下的像素的截面圖。在圖30B中，在電連接到驅(qū)動(dòng)晶體管531的具 有透光性的導(dǎo)電層537上形成有發(fā)光元件532的陰極533，并且在陰 極533上按順序?qū)盈B有發(fā)光層534及陽極535。此外，在陽才及535具 有透光性的情況下，優(yōu)選覆蓋陽極535地形成有用來反射或遮蔽光的 遮光層536。陰極533是與圖30A的情況同樣地由功函數(shù)小的材料形 成的導(dǎo)電層即可，并且可以使用已知材料。但是，將其厚度設(shè)定為透 過光的程度(優(yōu)選為5nm以上且30nm以下左右)。例如，可以使用 具有20nm的厚度的鋁作為陰極533。并且，發(fā)光層534與圖30A同 樣既可以由單層構(gòu)成，又可以由多層的疊層構(gòu)成。陽極535無需透過 光，但是也可以與圖30A同樣地利用透光導(dǎo)電材料來形成。并且，作 為遮光層536，例如可以使用反射光的金屬膜等，但是不局限于此。 例如，也可以使用添加有黑色顏料的樹脂等。
.由陰極533和陽極535夾住發(fā)光層534的區(qū)域相當(dāng)于發(fā)光元件 532。在圖30B所示的像素中，從發(fā)光元件532發(fā)射的光如空心箭頭 所示發(fā)射到陰極533 —側(cè)。
圖30C表示雙面發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。在圖30C中，在電連接到 驅(qū)動(dòng)晶體管541且具有透光性的導(dǎo)電層547上形成有發(fā)光元件542的 陰極543,并且在陰極543上按順序?qū)盈B有發(fā)光層544及陽極545。 陰極543與圖30A的情況同樣只要是功函數(shù)小的導(dǎo)電層就可以，并且 可以使用已知材料。但是，將其厚度設(shè)定為透過光的程度。例如，可 以使用以大約20nm的厚度形成的鋁層作為陰極543。并且，發(fā)光層344與閨JUA PH千P兀PJ "田平辰^J力&,入可以由多層的疊層才勾成。陽 極545可以與圖30A同樣地利用透光導(dǎo)電材料來形成。
陰極543、發(fā)光層544和陽極545彼此重疊的部分相當(dāng)于發(fā)光元 件542。在圖30C所示的像素中，從發(fā)光元件542發(fā)射的光如空心箭 頭所示發(fā)射到陽極545 —側(cè)和陰4及543 —側(cè)的雙方。
注意，雖然在此說明了使用有機(jī)EL元件作為發(fā)光元件的情況， 但是也可以使用無機(jī)EL元件作為發(fā)光元件。
注意，雖然在本實(shí)施方式中表示了控制發(fā)光元件的發(fā)光的薄膜晶 體管(驅(qū)動(dòng)晶體管)和發(fā)光元件電連接的實(shí)例，但是也可以在驅(qū)動(dòng)晶 體管和發(fā)光元件之間連接有電流控制晶體管。
注意，本實(shí)施方式所說明的發(fā)光裝置不局限于圖30A至30C所示 的結(jié)構(gòu)，而可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)思想進(jìn)行各種變形。
通過上述工序，可以制造發(fā)光裝置。作為本實(shí)施方式的發(fā)光裝置 包括的薄膜晶體管，使用應(yīng)用上述實(shí)施方式的制造方法的薄膜晶體 管。因此，可以得到上述實(shí)施方式所說明的薄膜晶體管的效果。再者， 可以使發(fā)光裝置能夠進(jìn)行高速工作。
實(shí)施方式6
下面，參照附圖而說明安裝在實(shí)施方式4所說明的顯示裝置或?qū)?施方式5所說明的發(fā)光裝置中的發(fā)光顯示面板的一個(gè)方式。
在本發(fā)聽的液晶顯示裝置或發(fā)光裝置中，優(yōu)選將連接到像素部的 信號線驅(qū)動(dòng)電路及掃描線驅(qū)動(dòng)電路設(shè)置在另外的襯底(例如，半導(dǎo)體 襯底或者SOI襯底等)上且連接。然而，也可以不另行設(shè)置而在與像 素電路相同的襯底上形成。
注意，對于另行形成的襯底的連接方法沒有特別的限制，可以使 用已知的COG方法、引線4建合方法、或TAB方法等。此外，若是可 以實(shí)現(xiàn)電連接，對于連接位置沒有特別的限制。另外，也可以另行形 成控制器、CPU、及存儲器等而連接到像素電路。
圖31表示本發(fā)明的顯示裝置的框圖。圖31所示的顯示裝置包括具有多個(gè)具備顯示元件的像素的像素部600、選擇各像素的掃描線驅(qū) 動(dòng)電路602、控制對被選擇的像素的視頻信號的輸入的信號線驅(qū)動(dòng)電 路603。
注意，本發(fā)明的顯示裝置不局限于圖31所示的方式。換言之， 在本發(fā)明中使用的信號線驅(qū)動(dòng)電路不局限于只具有移位寄存器和模 擬開關(guān)的方式。除了移位寄存器和模擬開關(guān)以外，還可以具有緩沖器、 電平轉(zhuǎn)移器、源極跟隨器等其他電路。此外，不一定要設(shè)置移位寄存
器及才莫擬開關(guān)，例如既可以具有如譯碼電路的能夠選4H言號線的其他 電路而代替移位寄存器，又可以具有鎖存器等而代替模擬開關(guān)。
圖31所示的信號線驅(qū)動(dòng)電路603包括移位寄存器604以及模擬 開關(guān)605。在移位寄存器604中輸入有時(shí)鐘信號(CLK)和起始脈沖 信號(SP)。當(dāng)輸入時(shí)鐘信號(CLK)和起始脈沖信號(SP)時(shí)，在 移位寄存器604中產(chǎn)生時(shí)序信號，而輸入到模擬開關(guān)605。
此外，對模擬開關(guān)605供應(yīng)視頻信號(video signal )。模擬開關(guān) 605根據(jù)被輸入的時(shí)序信號對視頻信號進(jìn)行取樣，然后供應(yīng)給后級的 信號線。
圖31所示的掃描線驅(qū)動(dòng)電路602包括移位寄存器606以及緩沖 器607。此外，也可以包括電平轉(zhuǎn)移器。在掃描線驅(qū)動(dòng)電路602中， 對移位寄存器606輸入時(shí)鐘信號(CLK)及起始脈沖信號(SP)，而 產(chǎn)生選擇信號。產(chǎn)生了的選擇信號在緩沖器607中被緩沖放大，并被 供應(yīng)給對應(yīng)的掃描線。設(shè)置在一條線的像素中的所有晶體管的柵極連 接到一個(gè)掃描線。并且，由于當(dāng)工作時(shí)需要使一條線的像素的晶體管 同時(shí)導(dǎo)通，因此使緩沖器607具有能夠流過大電流的結(jié)構(gòu)。
在全彩色的顯示裝置中，在對對應(yīng)于R(紅)、G(綠)、B(藍(lán)) 的視頻信號按順序進(jìn)行取樣而供應(yīng)給對應(yīng)的信號線的情況下，用來連 接移位寄存器604和模擬開關(guān)605的端子數(shù)相當(dāng)于用來連接模擬開關(guān) 605和像素部600的信號線的端子數(shù)的1/3左右。因此，通過將模擬 開關(guān)605形成在與像素部600相同的襯底上，與將模擬開關(guān)605形成
51在與像素部600不同的襯底上的情況相比，可以抑制用來連接另行形 成的襯底的端子數(shù)，并且抑制連接缺陷的發(fā)生幾率，來可以提高成品 率。
此外，雖然圖31的掃描線驅(qū)動(dòng)電路602包括移位寄存器606以 及緩沖器607,但是本發(fā)明不局限于此，也可以只利用移位寄存器606 構(gòu)成掃描線驅(qū)動(dòng)電3各602。
注意，圖31所示的結(jié)構(gòu)只表示本發(fā)明的顯示裝置的一個(gè)方式， 信號線驅(qū)動(dòng)電路和掃描線驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)不局限于此。
接著，將參照圖32A和圖32B以及圖33A和圖33B而說明相當(dāng) 于本發(fā)明的一個(gè)方式的液晶顯示面板及發(fā)光顯示面板的外觀及截面。 圖32A表示如下面板的俯視圖利用密封材料645將形成在第一襯底 641上的具有結(jié)晶半導(dǎo)體層的晶體管650及液晶元件653密封在與第 二襯底646之間。圖32B相當(dāng)于圖32A的M-N的截面圖。圖33A和 33B表示發(fā)光裝置的情況。注意，在圖33A和33B中，只對不同于圖 32A和32B的部分附上附圖標(biāo)記。
以圍繞形成在第一襯底641上的4象素部642和掃描線驅(qū)動(dòng)電路 644的方式設(shè)置有密封材料645。此外，在像素部642及掃描線驅(qū)動(dòng) 電路644上設(shè)置有第二襯底646。因此，使用第一襯底641、密封材 料645以及第二襯底646將像素部642及掃描線驅(qū)動(dòng)電路644與液晶 層648或填充材料661—起密封。另外，在與第一襯底641上的由密 封材料645圍繞的區(qū)域不同的區(qū)域中安裝有信號線驅(qū)動(dòng)電路643。此 外，信號線驅(qū)動(dòng)電路643是在另行準(zhǔn)備的襯底上利用具有多晶半導(dǎo)體 層的晶體管而設(shè)置的。注意，雖然在本實(shí)施方式中說明將使用具有多 晶半導(dǎo)體層的晶體管的信號線驅(qū)動(dòng)電路643貼到第一襯底641的情 況，但是也可以采用使用單晶半導(dǎo)體的晶體管形成信號線驅(qū)動(dòng)電路并 貼合。圖32B例示包括在信號線驅(qū)動(dòng)電路643中的由多晶半導(dǎo)體層形 成的晶體管649。
設(shè)置在第一襯底641上的像素部642包括多個(gè)晶體管，圖32B例示包括在像素部642中的晶體管650。此外，掃描線驅(qū)動(dòng)電路644也 包括多個(gè)晶體管，圖32B例示包括在掃描線驅(qū)動(dòng)電路644中的晶體管 649。注意，雖然在本實(shí)施方式中，說明在發(fā)光裝置中晶體管650是 驅(qū)動(dòng)晶體管的情況，但是晶體管650既可以是電流控制晶體管，又可 以是擦除晶體管。晶體管650相當(dāng)于使用結(jié)晶半導(dǎo)體層的晶體管。
此外，液晶元件653所具有的像素電極652通過布線658電連接 到晶體管650。而且，液晶元件653的相對電極657設(shè)置在第二襯底 646上。像素電極652、相對電極657以及液晶層648重疊的部分相 當(dāng)于液晶元件653。
此外，發(fā)光元件660所具有的像素電極通過布線電連接到晶體管。 而且，在本實(shí)施方式中，發(fā)光元件660的共同電極和具有透光性的導(dǎo) 電材料層電連接。注意，發(fā)光元件660的結(jié)構(gòu)不局限于本實(shí)施方式所 示的結(jié)構(gòu)?？梢愿鶕?jù)從發(fā)光元件660取出的光的方向、晶體管650的 極性等，適當(dāng)?shù)馗淖儼l(fā)光元件660的結(jié)構(gòu)。
此外，作為第一襯底641以及第二襯底646的材料，可以使用玻 璃、金屬(典型地是不銹鋼)、陶瓷或者塑料等。作為塑料，可以使 用FRP (纖維增強(qiáng)塑料)板、PVF (聚氟乙烯)薄膜、聚酯薄膜或丙 烯酸樹脂薄膜等。另外，也可以使用具有使用PVF薄膜、聚酯薄膜夾 住鋁箔的結(jié)構(gòu)的薄片。
另外，隔離物651是珠狀隔離物，為控制像素電極652和相對電 極657之間的距離(單元間隙)而設(shè)置。此外，也可以使用通過選擇 性地蝕刻絕緣層來獲得的隔離物(支柱間隔物)。
此外，供應(yīng)到另行形成的信號線驅(qū)動(dòng)電路643、掃描線驅(qū)動(dòng)電路 644以及像素部642的各種信號(電位)從FPC647 (柔性印刷電路) 通過引導(dǎo)布線654以及引導(dǎo)布線655供給。
在本實(shí)施方式中，連接端子656由與液晶元件653所具有的像素 電極652相同的導(dǎo)電層形成。此外，引導(dǎo)布線654以及引導(dǎo)布線655 由與布線658相同的導(dǎo)電層形成。連接端子656通過各向異性導(dǎo)電層659電連接到FPC647所具有 的端子。
注意，雖然未圖示，但是本實(shí)施方式所示的液晶顯示裝置具有定 向膜以及偏振片，還可以具有顏色濾光片、遮光層等。
在本實(shí)施方式中，連接端子656使用與發(fā)光元件660所具有的像 素電極相同的導(dǎo)電層而設(shè)置。此外，引導(dǎo)布線655使用與布線658相 同的導(dǎo)電層而設(shè)置。但是，不局限于此。
注意，位于從發(fā)光元件660取出光的方向上的襯底的第二襯底應(yīng) 該是透光村底。在此情況下，使用由玻璃板、塑料板、聚酯薄膜或丙 烯薄膜等具有透光性的材料構(gòu)成的襯底。
此外，作為填充材料661，可以使用氮、氬等惰性氣體，還可以 使用紫外線固化樹脂或熱固化樹脂等，而可以使用PVC (聚氯乙烯)、 丙烯、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、PVB (聚乙烯醇縮丁醛)、或 者EVA (乙烯-醋酸乙烯酯)等。在此，例如使用氮即可。
此外，也可以在發(fā)光元件的發(fā)射表面上適當(dāng)?shù)卦O(shè)置偏振片、圓偏 振片(包括橢圓偏振片)、相位差板(X/4板、X72板)或者顏色濾光 片等光學(xué)薄膜。此外，也可以在 偏振片或圓偏振片上設(shè)置反射防止層。
本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式所記載的結(jié)構(gòu)組合而實(shí)施。
實(shí)施方式7
如上述實(shí)施方式所說明，根據(jù)本發(fā)明可以制造有源矩陣型顯示模 塊。注意，還安裝有FPC的顯示面板稱為顯示模塊。在本實(shí)施方式中， 說明將根據(jù)上述實(shí)施方式所說明的方法來制造的顯示模塊安裝到顯 示部中的電子設(shè)備。作為這種電子設(shè)備，可以舉出影像拍攝裝置諸 如攝像機(jī)、數(shù)字相機(jī)等；頭盔顯示器(護(hù)目鏡型顯示器)；汽車導(dǎo)航 系統(tǒng)；投影機(jī)；汽車立體聲；個(gè)人計(jì)算機(jī)；便攜式信息終端(移動(dòng)計(jì) 算機(jī)、移動(dòng)電話、或電子書籍等)；等。圖35A和35B表示它們的一 例。
圖35A表示電視裝置。將應(yīng)用本發(fā)明而制造的顯示模塊組裝框體中來可以完成如圖35A所示的電^L裝置。由應(yīng)用實(shí)施方式2及實(shí)施方 式3所說明的制造方法的顯示面板形成主畫面723，并且作為其他附 屬設(shè)備具備揚(yáng)聲器部729 、操作開關(guān)等。
如圖35A所示，將顯示用面板722組裝框體721中，可以由接收 器725接收普通的電視廣播。而且，也可以通過調(diào)制解調(diào)器724連接 到采用有線或無線方式的通信網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行單方向或雙方向的信息通 信?？梢允褂媒M裝框體中的開關(guān)或遙控操作機(jī)726來操作電視裝置。 并且，也可以在該遙控操作機(jī)726中設(shè)置有顯示輸出信息的顯示部 727。
另外，也可以在電視裝置中，除了主畫面723之外，還4吏用第二 顯示用面板形成子畫面728，而附加顯示頻道、音量等的結(jié)構(gòu)。在該 結(jié)構(gòu)中，也可以使用視角良好的液晶顯示面板形成主畫面723，而使 用能夠以低耗電量來顯示的發(fā)光顯示面板形成子畫面728。另外，當(dāng) 利用液晶顯示面板形成子畫面時(shí)，具有能夠一亮一滅的結(jié)構(gòu)，而可以 實(shí)現(xiàn)低耗電量化。
圖36表示電視裝置的結(jié)構(gòu)的框圖，該結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于圖35A所 示的電視裝置。在顯示面板750中形成有像素部751。如其他實(shí)施方 式所說明地使信號線驅(qū)動(dòng)電路752和掃描線驅(qū)動(dòng)電路753連接即可。
作為其他外部電路的結(jié)構(gòu)，在圖像信號的輸入一側(cè)包括圖像信號 放大電路755、圖像信號處理電路756、以及控制電路757等。該圖 像信號放大電路755放大由調(diào)諧器754接收的信號中的圖像信號，并 圖像信號處理電路756將從圖像信號放大電路755輸出的信號轉(zhuǎn)換為 對應(yīng)于紅、綠、藍(lán)各種顏色的顏色信號，且控制電路757將該圖像信 號轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)器IC的輸入規(guī)格。控制電路757將信號分別輸出到掃 描線一側(cè)和信號線一側(cè)。在進(jìn)行數(shù)字驅(qū)動(dòng)的情況下，也可以具有如下 結(jié)構(gòu)，即在信號線一側(cè)設(shè)置信號分割電路758，并且將輸入數(shù)字信號 分割成m個(gè)(m是任意的整數(shù))來供應(yīng)。
由調(diào)諧器754接收的信號中的音頻信號被傳送到音頻信號放大電
55路759，并且經(jīng)過音頻信號處理電路760從揚(yáng)聲器763輸出。控制電 路761從輸入部762接收接收站(接收頻率)、音量的控制信息，并 且將信號傳送到調(diào)諧器754以及音頻信號處理電路760。
通過將本發(fā)明應(yīng)用于上述所說明的電視裝置，可以獲得對比度 高，顯示不均勻性低，耗電量低的電視裝置。
當(dāng)然，本發(fā)明不局限于電視裝置，而可以應(yīng)用于各種各樣的用途， 諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)的監(jiān)視器；大面積的顯示媒體如火車站、機(jī)場等的信 息顯示板或者街頭上的廣告顯示板等。通過將本發(fā)明應(yīng)用于這些，可 以提高這些顯示媒體的顯示特性以及生產(chǎn)率等。
對主畫面723、子畫面728〗吏用應(yīng)用實(shí)施方式2及實(shí)施方式3所 說明的薄膜晶體管的制造方法的顯示面板或顯示裝置，可以提高電視 裝置的顯示特性以及生產(chǎn)率。
此外，圖35B所示的便攜型的計(jì)算機(jī)具有主體731及顯示部732
膜晶體管的制造方法的顯示面板或顯示裝置，可以提高計(jì)算機(jī)的生產(chǎn) 率。
圖34A至34C表示應(yīng)用本發(fā)明的移動(dòng)電話的一例，圖34A是正 面圖，圖34B是背面圖，圖34C是使兩個(gè)框體滑動(dòng)時(shí)的正面圖。圖 34A至34C所示的移動(dòng)電話由框體701及框體702的兩個(gè)框體構(gòu)成。 移動(dòng)電話圖34A至34C所示的是具有移動(dòng)電話和便攜式信息終端的雙 方的功能，內(nèi)置有計(jì)算機(jī)，除了聲音通話以外還可以進(jìn)行各種數(shù)據(jù)處 理的所謂智能手機(jī)。
圖34A至34C所示的移動(dòng)電話由框體701及框體702構(gòu)成。在框 體701中具備顯示部703、揚(yáng)聲器704、麥克風(fēng)705、操作鍵706、定 位裝置707、表面相機(jī)用鏡頭708、外部連接端子插口 709以及耳機(jī) 端子710等，在框體702中具備睫盤711、外部存儲槽712、背面相機(jī) 713、光燈714等。另外，天線內(nèi)置在框體701中。
此外，除了上述結(jié)構(gòu)以外，圖34A至34C所示的移動(dòng)電話還可以內(nèi)置非接觸IC芯片、小型存儲器等。
互相重疊的框體701和框體702 (示出于圖34A)可以滑動(dòng)，使 它滑動(dòng)如圖34C所示那樣展開。在顯示部703中可以組裝應(yīng)用實(shí)施方 式2及實(shí)施方式3所說明的薄膜晶體管的制造方法的顯示面板或顯示 裝置。因?yàn)樵谕粋€(gè)面上具備顯示部703和表面相機(jī)用鏡頭708,所 以可以進(jìn)行電視電話。此外，可以將顯示部703用作取景器，且利用 背面相機(jī)713及光燈714拍攝靜態(tài)圖像及動(dòng)態(tài)圖像。
通過使用揚(yáng)聲器704及麥克風(fēng)705，可以作為聲音記錄器(錄音 器)或聲音再現(xiàn)器使用圖34A至34C所示的移動(dòng)電話。此外，通過利 用操作鍵706，可以進(jìn)行電話的發(fā)送/接收操作、電子郵件等的簡單的 信息輸入操作、顯示在顯示部的圖像的巻動(dòng)(scroll)操作、用來進(jìn)行 顯示在顯示部的信息的選擇等的光標(biāo)移動(dòng)操作等。
此外，在諸如文件的制造、作為便攜式信息終端的使用等要處理 的信息很多的情況下，使用鍵盤711是很方便的。再者，互相重疊的 框體701和框體702 (圖34A)滑動(dòng)，如圖34C所示那樣展開。在作 為便攜式信息終端而使用的情況下，可以使用鍵盤711及定位裝置707 而進(jìn)行順利的光標(biāo)操作。外部連接端子插口 709可以連接到各種電纜 如AC適配器及USB電纜等，并且可以充電以及進(jìn)行與個(gè)人計(jì)算機(jī)等 的數(shù)據(jù)通信。此外，對外部存儲狹孔712插入記錄4某質(zhì)，因此可以對 應(yīng)于更大量的數(shù)據(jù)存儲及移動(dòng)。
框體702的背面(圖34B )具備背面相機(jī)713及光燈714,將顯 示部703用作取景器，可以拍攝靜態(tài)圖像及動(dòng)態(tài)圖像。
此外，除了上述功能結(jié)構(gòu)以外，還可以具備紅外線通信功能、USB 端口 、地面數(shù)字電4見廣4番(one segment television broadcast)接收功能、 非接觸IC芯片或耳機(jī)插口等。
式3所說明的薄膜晶體管的制造方法而制造，應(yīng)用本發(fā)明來可以提高 這些電子設(shè)備的顯示特性及生產(chǎn)率等。本說明書根據(jù)2007年12月3日在日本專利局受理的日本專利 申請編號2007-312872而制作，所述申請內(nèi)容包括在本說明書中。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)晶半導(dǎo)體膜的形成方法，包括如下步驟形成包含氫的半導(dǎo)體膜；對所述包含氫的半導(dǎo)體膜在包含氫和稀有氣體的氣體中進(jìn)行表面波等離子體處理，以在所述包含氫的半導(dǎo)體膜中產(chǎn)生晶核；以及使所述晶核成長。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的結(jié)晶半導(dǎo)體膜的形成方法，其中所述表 面波等離子體處理在超高真空中進(jìn)行。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的結(jié)晶半導(dǎo)體膜的形成方法，其中使用等 離子體CVD法，以使所述晶核成長。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的結(jié)晶半導(dǎo)體膜的形成方法，其中所述結(jié) 晶半導(dǎo)體膜不包括遷移層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的結(jié)晶半導(dǎo)體膜的形成方法，其中所述結(jié) 晶半導(dǎo)體膜的厚度為2nm至60nm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的結(jié)晶半導(dǎo)體膜的形成方法，其中所述表 面波等離子體處理使用電荷密度為lxl(^cm-s以上的等離子體。
7. —種薄膜晶體管的制造方法，包括如下步驟 形成柵電才及；在所述柵電極上形成絕緣膜； 在所述絕緣膜上形成包含氫的半導(dǎo)體膜；對所述包含氫的半導(dǎo)體膜在包含氫和稀有氣體的氣體中進(jìn)行表 面波等離子體處理，以在所述包含氫的半導(dǎo)體膜中產(chǎn)生晶核； 使所述晶核成長來形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜； 在所述結(jié)晶半導(dǎo)體膜上形成包含雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜；以及 在所述包含雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜上形成源電極及漏電極。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管的制造方法,其中所述表面 波等離子體處理在超高真空中進(jìn)行。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管的制造方法，其中使用等離 子體CVD法，以4吏所述晶核成長。
10. —種顯示裝置的制造方法，包括如下步驟將像素電極連接 到根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法制造的薄膜晶體管的源電極或漏電極。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管的制造方法，其中所述結(jié) 晶半導(dǎo)體膜不包括遷移層。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管的制造方法，其中所述結(jié) 晶半導(dǎo)體膜的厚度為2nm至60nm。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管的制造方法，其中所述表 面波等離子體處理使用電荷密度為lxl(Tcm-s以上的等離子體。
14. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管的制造方法，其中使用包 含PH3的氫化硅氣體或包含B2H6的氫化硅氣體形成所述包含雜質(zhì)元 素的半導(dǎo)體膜。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供不形成遷移層，或者可以使遷移層薄于現(xiàn)有的遷移層的結(jié)晶半導(dǎo)體膜的形成方法及應(yīng)用該形成方法的薄膜晶體管的制造方法。其中在襯底上或在襯底上的絕緣膜上形成包含氫的半導(dǎo)體膜，對該包含氫的半導(dǎo)體膜在氫和/或稀有氣體中進(jìn)行表面波等離子體處理，以在該包含氫的半導(dǎo)體膜中產(chǎn)生晶核。通過使用等離子體CVD法使該晶核成長來形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜。
文檔編號H01L21/20GK101527260SQ20081018370
公開日2009年9月9日 申請日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月3日
發(fā)明者鳥海聰志 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所