專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
1．發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種具有包括薄膜晶體管(以后就稱為TFT)構(gòu)成的電子線路的半導(dǎo)體器件及其制造方法。例如，本發(fā)明涉及一種以液晶顯示板為代表的電光器件和其上安裝有這種電光器件作部件的電子設(shè)備。
注意，半導(dǎo)體器件，如象在通篇本說明中所使用的那樣，是表示利用半導(dǎo)體特性起作用的一般器件；而電光器件、半導(dǎo)體線路、及電子設(shè)備都是半導(dǎo)體器件。
2．相關(guān)技術(shù)利用在一具有絕緣表面的基片上形成一半導(dǎo)體薄膜(具有大約幾個到幾百納米的厚度)的方法來構(gòu)造薄膜晶體管的技術(shù)，近些年來已成為關(guān)注的亮點(diǎn)。薄膜晶體管被廣泛應(yīng)用于如象IC或電光器件之類的電子器件，特別是，作為液晶顯示器件的開關(guān)元件TFT的開發(fā)正迅速進(jìn)行中。
為了在液晶顯示器件中獲得高品質(zhì)的圖像，一種有源陣列液晶顯示器件正引起極大的注意，該器件使用TFT作開關(guān)元件來與按陣列安置的相應(yīng)的像素電極連接為了在該有源陣列液晶顯示器件中實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)顯示，必須在與TFT相連的每一像素電極中將圖像信號的電位保持到下一次寫入為止。一般來說，在每一像素中都提供有一存儲電容(Cs)來保持該圖像信號的電位。
對于上述存儲電容(Cs)的構(gòu)造和形成方法已提出了各種各樣的方案。但是，從制造過程的可靠性和簡易性的觀點(diǎn)來看，最好是，在用來構(gòu)造像素的那些絕緣膜之中，使用一種TFT的柵絕緣膜來作存儲電容(Cs)的介電質(zhì)，因?yàn)樗且环N具有最好質(zhì)量的絕緣膜。慣常來說，如圖9所示，成為上電極的電容導(dǎo)線首先利用掃描線來形成，然后利用這上電極(電容導(dǎo)線)，介電層(柵絕緣膜)，和下電極(半導(dǎo)體膜)來形成該存儲電容。
此外，從顯示性能的觀點(diǎn)來看，就需要提供具有較大存儲電容的像素，同時(shí)還需要使該像素的孔徑比較大。如果每一像素都具有一大的孔徑比，則背后照明光(backlight)的有效利用就會被改善。因此，用來獲得預(yù)定顯示照明的背后照明光的量可被限制，因而就可得到節(jié)省能源、尺寸又小的顯示器件。而且，通過在每一像素上提供一存儲電容的方法，將會使像素在保持顯示數(shù)據(jù)方面的特性得到改善，因此顯示品質(zhì)也會得到改善。此外，對于該顯示器件的點(diǎn)連續(xù)驅(qū)動情形，在每根信號線的驅(qū)動線路一側(cè)還需要一信號存儲電容(取樣保持電容)。但是，如果在每像素中提供有一大存儲電容，則就可使得被該取樣保持電容占據(jù)的表面面積變得較小，因而也就可使該顯示器件變得較小。
在將各顯示像素的間距做得微小的進(jìn)程中，這些要求就會成為問題，伴隨上述進(jìn)程的是將液晶顯示器件做得更小，清晰度更高(增加像素的數(shù)目)。
由于在上述慣常像素結(jié)構(gòu)中很難使大孔徑比和大存儲電容彼此相容，因而又會出現(xiàn)另外的問題。
一個例子示于圖9中，在該例子中慣常的像素結(jié)構(gòu)具有的像素尺寸，按照表1的設(shè)計(jì)規(guī)則為19．2μm。
表1Si層最小尺寸=0．8μm，最小間距=1．5μm柵電極最小尺寸=1．0μm，最小間距=1．5μm掃描線最小尺寸=1．5μm，最小間距=1．5μm信號線與Si層之間的接觸孔最小尺寸=1μm接觸孔與Si層之間的間距1．0μm接觸孔與掃描線(柵電極)之間的距離最小間距=1．3μm掃描線最小尺寸=1．5μm，最小間距=1．5μm接觸孔與信號線之間的間距1．3μm像素尺寸19．2μm□像素TFTL=1．5μm，W=0．8μm，單柵掃描線導(dǎo)線寬的最小尺寸=1．0μm掃描線在Si層重疊著的部分導(dǎo)線寬，最小尺寸=1．5μm電容線最小尺寸=2．0μm慣常像素結(jié)構(gòu)的特征是，使兩種導(dǎo)線(掃描線和電容線)彼此平行排列，以便連續(xù)地形成兩種導(dǎo)線，即掃描線和電容線的每一條。在圖9中，標(biāo)號10表示半導(dǎo)體薄膜，11表示掃描線，12表示信號線，13表示電極，14表示電容導(dǎo)線。注意，圖9是一簡化的像素頂視圖，因而與電極13連接的像素電極和伸到電極13的接觸孔在圖中均未畫出。
這樣，在構(gòu)造具有上電極(電容線)、介電層(柵絕緣膜)、和下電極(半導(dǎo)體薄膜)的存儲電容的情形中，構(gòu)造像素線路所需的所有線路元件(像素TFT、存儲電容、接觸孔等)都變成與柵絕緣膜相關(guān)的元件。因此這些元件基本上都是平面地安置在每一像素中。
因此，至關(guān)重要的是，對那些構(gòu)造像素線路所需要的線路元件進(jìn)行有效的平面布局，以便在規(guī)定的像素尺寸內(nèi)對每一像素都能獲得高孔徑比和大的存儲電容。換句話說，根據(jù)所有的線路元件都是與柵絕緣膜相連的事實(shí)，一般可認(rèn)為，必須改善柵絕緣膜的利用效率。
這樣，根據(jù)上面的觀點(diǎn)，圖9的像素線路結(jié)構(gòu)例子的有效平面布局表示在

圖10中。在圖10中，標(biāo)號21表示一單個的像素區(qū)，22表示一像素的開孔(pixel opening region)區(qū)，23表示一存儲電容區(qū)，24表示一A區(qū)，以及25表示該TFT和接觸區(qū)的一部分。
就圖10所示的面積為216．7μm2(開孔率為58．8％)的像素開孔區(qū)22來說，它包括大小為64．2μm2的存儲電容23的面積、面積為42．2μm2的TFT和接觸區(qū)的一部分25，以及面積為34．1μm2的A區(qū)24。
該A區(qū)24是一位于掃描線和電容線之間的間隔區(qū)，從下述事實(shí)，即將作為TFT的柵極、掃描線、以及電容線的區(qū)域互連起來的導(dǎo)線部分應(yīng)彼此平行安置來看，這間隔區(qū)是必須的。該A區(qū)的柵絕緣膜并沒表現(xiàn)出它的本來功能，反而成為減小平面敷設(shè)效率的原因。
另外，在上述結(jié)構(gòu)的情形中，還有一個問題，那是由于對電容電阻的要求已很精密而引起的。
在通常的液晶顯示器件的驅(qū)動中，將圖像信號電位寫入一些與掃描線相連的像素的過程是連續(xù)不斷的在該掃描線的方向(在點(diǎn)連續(xù)驅(qū)動的情形)或同時(shí)在所有掃描線的方向(在線連續(xù)驅(qū)動的情形)進(jìn)行的。
通過將電容線和掃描線彼此平行安置于上述像素結(jié)構(gòu)中，很多與相應(yīng)掃描線相連的像素就被連接到一公共的電容線上。因而，很多像素的與該像素寫入電流相應(yīng)的反向電流就順序地或同時(shí)地流進(jìn)該公共電容線。為了避免由該電容線的電位起伏所引起的顯示品質(zhì)的下降，就需充分降低該電容線的電阻。
但是，加寬該導(dǎo)線的寬度來降低該電容線的電阻就意味著存儲電容的表面積被加大，同時(shí)像素的孔徑比卻被減小。
發(fā)明概述鑒于上述問題提出了本發(fā)明來作為設(shè)計(jì)方面的一種解決方法，因而其目的是提供一種如液晶顯示器件那樣的具有高顯示品質(zhì)的顯示器件，具有高的孔徑比而又確保有一足夠的存儲電容(Cs)，同時(shí)還可通過將電容線的負(fù)荷(像素的寫入電流)及時(shí)地分散開以便有效地減小該負(fù)荷。
根據(jù)本發(fā)明公諸于本說明的一個方面來看，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件，它包括形成于一絕緣表面上的半導(dǎo)體膜；形成于該半導(dǎo)體膜上的第一絕緣膜(柵絕緣膜)；形成于該第一絕緣膜上的柵電極和第一導(dǎo)線(電容線)；形成于該柵電極和該第一導(dǎo)線上的第二絕緣膜；形成于該第二絕緣膜上并與該柵電極相連的第二導(dǎo)線(掃描線)；以及形成于該第二導(dǎo)線上的第三絕緣膜，其中該半導(dǎo)體器件的特征在于，該第一導(dǎo)線通過該第二絕緣膜和第二導(dǎo)線重疊，而且存儲電容是以該第二絕緣膜作為介電質(zhì)，形成于該第一導(dǎo)線通過第二絕緣膜和第二導(dǎo)線重疊的區(qū)域內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的另一結(jié)構(gòu)，又提供了一種半導(dǎo)體器件，它包括形成于一絕緣表面上的半導(dǎo)體膜；
形成于該半導(dǎo)體膜上的第一絕緣膜(柵絕緣膜)；形成于該第一絕緣膜上的柵電極和第一導(dǎo)線(電容線)；形成于該柵電極和第一導(dǎo)線上的第二絕緣膜；與該柵電極相連，形成于該第二絕緣膜上的第二導(dǎo)線(掃描線)；以及形成于該第二導(dǎo)線上的第三絕緣膜；其中該半導(dǎo)體器件的特征在于，該第一導(dǎo)線通過該第一絕緣膜和半導(dǎo)體膜重疊，而且具有該第二絕緣膜作為介電質(zhì)的存儲電容形成于該第一導(dǎo)線通過該第一絕緣膜和半導(dǎo)體膜重疊的區(qū)域內(nèi)。
而且，在本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)中，該半導(dǎo)體器件的特征在于，該第一導(dǎo)線通過該第二絕緣膜和第二導(dǎo)線重疊，而且存儲電容是用該第二絕緣膜作為介電質(zhì)，形成于該第一導(dǎo)線通過該第二絕緣膜和第二導(dǎo)線重疊的區(qū)域內(nèi)。
另外，在本發(fā)明的上述的各結(jié)構(gòu)中，該半導(dǎo)體器件的特征在于，在該半導(dǎo)體膜中產(chǎn)生p-型或n-型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素被摻入第一導(dǎo)線通過該第一絕緣膜與之重疊的區(qū)域中。
另外，在本發(fā)明的上述的各結(jié)構(gòu)中，該半導(dǎo)體器件的特征在于，該第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線都是排列在彼此相交的方向上。
另外，在本發(fā)明的上述的各結(jié)構(gòu)中，該半導(dǎo)體器件的特征在于，與該半導(dǎo)體膜相連的第三導(dǎo)線(信號線)被設(shè)置在第三絕緣膜上，特征還在于，在該半導(dǎo)體膜中與第三導(dǎo)線相連接的區(qū)域是一源區(qū)或一漏區(qū)。
另外，在本發(fā)明的上述的各結(jié)構(gòu)中，該半導(dǎo)體器件的特征在于，提供有用來與該半導(dǎo)體膜電連接的像素電極。
另外，在本發(fā)明的上述的各結(jié)構(gòu)中，該半導(dǎo)體器件的特征在于，該第一導(dǎo)線是安置在與第三導(dǎo)線平行的方向上。
另外，在本發(fā)明的上述的各結(jié)構(gòu)中，該半導(dǎo)體器件的特征在于，該柵電極是形成在一與掃描線不同的層上。
另外，在本發(fā)明的上述的各結(jié)構(gòu)中，該半導(dǎo)體器件的特征在于，該柵電極被做成一島形。
另外，本發(fā)明用來獲得上述半導(dǎo)體器件的一個方面是一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于它包括下述步驟
在基片上形成一島形的半導(dǎo)體膜；在該島形的半導(dǎo)體膜上形成第一絕緣膜(柵絕緣膜)；形成島形的柵電極和電容線；形成覆蓋該柵電極和電容線的第二絕緣膜；用對該第二絕緣膜進(jìn)行選擇性蝕刻的方法形成一伸到柵電極的第一接觸孔；在該第二絕緣膜上形成與柵電極相連的掃描線；在該掃描線上形成第三絕緣膜；用對該第三絕緣膜進(jìn)行選擇性蝕刻的方法形成一伸到該半導(dǎo)體膜的第二接觸孔；形成與該半導(dǎo)體膜電連接的信號線。
在本發(fā)明的上述制造方法中，最好是，在該半導(dǎo)體膜上形成第一絕緣膜后，再將覆蓋該掃描線的第二絕緣膜部分地減薄。
另外，本發(fā)明的另一方面是，形成存儲電容的那些導(dǎo)線都沿與數(shù)據(jù)信號線平行的方向和沿與該柵(掃描)線垂直的方向伸展。這種特點(diǎn)是有益的，因?yàn)橛蛇@些掃描線的電位變化所引起的影響可以被抑制。
附圖簡述在附圖中圖1是一說明有源陣列液晶顯示器件的橫截面結(jié)構(gòu)圖解；圖2是一表示TFT的線路結(jié)構(gòu)的圖；圖3A和圖3B分別是表示像素和像素開孔區(qū)的頂視圖；圖4A和圖4B是表示該像素的橫切面視圖；圖5A和圖5B分別是表示像素的頂視圖和像素的橫截面視圖(實(shí)施例2)；圖6是表示一AM-LCD的外貌的視圖；圖7A-7F是表示電子設(shè)備的一些例子的圖解；圖8A-8D是表示電子設(shè)備的一些例子的圖解；圖9是常規(guī)像素的頂視圖；以及圖10是表示常規(guī)的像素開孔區(qū)的視圖。
優(yōu)選實(shí)施例詳述下面就來描述本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施例。
本發(fā)明的特征在于，掃描線是形成于一與柵電極不同的層上，其特征還在于，為了增大孔徑比和增大存儲電容，存儲電容是用掃描線作上電極形成的。
按照本發(fā)明的這個優(yōu)選實(shí)施例，通過形成于該第二絕緣膜中的接觸孔，將按布局圖案做成小島形狀的柵電極與形成于第二絕緣膜上的掃描線連接起來。
在本發(fā)明中，存儲電容由包括作為下電極的半導(dǎo)體膜，作為介電質(zhì)的第一絕緣膜(柵絕緣膜)，以及作為上電極的電容線等構(gòu)成。與源區(qū)或漏區(qū)類似，最好是，將電容線通過第一絕緣膜與之重疊的區(qū)域做成低電阻。此外，可通過局部減薄第一絕緣膜上與電容線接觸并與之重疊的部分來增大該存儲電容。
另外，按照本發(fā)明，如圖1所示，掃描線107形成于柵電極104之上的上層中，因此就可由與該柵電極接觸并作為介電質(zhì)的第二絕緣膜106形成電容。這種電容是由當(dāng)作下電極的電容線105、當(dāng)作介電質(zhì)的第二絕緣膜106、和當(dāng)作上電極的掃描線107構(gòu)成。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)是不同的(在現(xiàn)有技術(shù)中該電容線與掃描線平行安置)，因?yàn)楸景l(fā)明的電容線105安置成與信號線109和111平行，如圖3A所示。于是，由于避免了由于鄰近像素的寫入電流所引起的電容線的電位起伏，因而可以獲得良好的圖像顯示，這是因?yàn)槊總€像素都是與每個獨(dú)立的電容線相連的結(jié)果，即使對于與每條掃描線相應(yīng)的像素在該驅(qū)動方法下連續(xù)寫入圖像信號也是如此。
此外，由于與上述相同的原因，電容線的電阻性能要求也被減輕，因而在設(shè)計(jì)該布局上、尺寸上、以及電容線的膜厚上都有較多的自由度。而且，因?yàn)樵鰧捔穗娙菥€的材料選擇范圍，因而涉及和制造的復(fù)雜程度就變小了，這就導(dǎo)致了高生產(chǎn)率的實(shí)現(xiàn)。
關(guān)于包括上述方面的本發(fā)明，將就下面的一些實(shí)施例來進(jìn)行詳細(xì)描述。
一種利用TFT作開關(guān)元件的有源陣列液晶顯示器件是由一基片(TFT基片)和一對置的基片構(gòu)成，前一基片具有一些按陣列安置的像素電極，后一基片通過液晶層正對著該TFT基片并具有一些形成于該基片上的對置電極(opposing electrode)。兩基片的間距通過隔離層等被控制在預(yù)定的間隔，而且在圍繞該顯示區(qū)的外圍部分使用密封材料，將該液晶層封閉起來。
圖1是一示意表示本發(fā)明的液晶顯示器件的橫截面結(jié)構(gòu)視圖。在圖1中，標(biāo)號101表示基片(TFT的基片)，102表示半導(dǎo)體膜，103表示柵絕緣膜(第一絕緣膜)，104表示柵電極，105表示電容線，106表示第二絕緣膜，107表示掃描線，108表示第三絕緣膜，以及109和111表示信號線或從該信號線分出的電極。標(biāo)號110表示一種與像素電極相連的電極。
值得注意的是，在整篇說明中，術(shù)語電極都是指該導(dǎo)線的一部分，而且它表示與其它導(dǎo)線進(jìn)行電連接的地方和表示與半導(dǎo)體層相交的地方。這樣，使用術(shù)語導(dǎo)線和電極都是為了說明方便，但術(shù)語導(dǎo)線總是被包括在電極的意義中。
注意，由標(biāo)號102到110所表示的部分在通篇說明中都被定義為TFT(開關(guān)元件)。此外，標(biāo)號109和110可以是從一條導(dǎo)線分出的一電極，也可就是一條導(dǎo)線。
此外，標(biāo)號112表示覆蓋TFT的第四絕緣膜，113表示一種用來使TFT免受光的損害的遮光膜，114表示一第五絕緣膜，115表示一與該上述像素電極連接的一像素電極，以及116表示一種取向薄膜，用來使液晶層117取向。
而且在圖1中，對置電極119和取向膜118都設(shè)置在對置的基片120上，此外，當(dāng)需要時(shí)還可設(shè)置遮光膜和濾色器。雖然在圖中未畫出，但是，把驅(qū)動線路的薄膜晶體管同時(shí)制得象像素的薄膜晶體管一樣將是有益的。
如圖2所示，該基片(TFT的基片)101包括顯示區(qū)201和做在顯示區(qū)周圍的掃描線驅(qū)動線路202與信號線驅(qū)動線路203。
該掃描線驅(qū)動線路202主要由一些移位寄存器構(gòu)成，該寄存器用于連續(xù)地傳遞掃描信號。該信號線驅(qū)動線路203主要由一些取樣保持線路構(gòu)成，該線路在對移位寄存器和圖像信號取樣后用來保持圖像信號和驅(qū)動信號線，該圖像信號是根據(jù)該移位寄存器的輸出來輸入的。
在上述顯示區(qū)201中，有一些與上述掃描線驅(qū)動線路202相連并彼此以預(yù)定間隔平行安置的掃描線(柵線)207和一些與信號線驅(qū)動線路203相連并以預(yù)定間隔彼此平行安置的信號線208。這些掃描線207與這些信號線208彼此相交。與安置在每一交叉點(diǎn)上的TFT一起，將一些像素電極安置在由那些掃描線和信號線劃分的各個區(qū)域內(nèi)。這樣每個像素電極都被安置在從這種結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的陣列中。此外，設(shè)置一些與GND(地)或固定電位相連接并與信號線208平行的電容線209。值得注意的是，為了簡化，在圖2中只畫出了這些信號線，掃描線和電容線中的幾條。
下面，參考圖3A和3B以及圖4來對圖1中的半導(dǎo)體器件的簡化制作過程加以描述。
首先，除了玻璃基片可用作基片101外，還可使用石英基片和塑料基片。在利用玻璃基片的情形中，可預(yù)先在比玻璃的扭變點(diǎn)低大約10-20℃的溫度上進(jìn)行熱處理。而且，一種帶基薄膜(base film)形成于該基片101的表面，該TFT將形成于該帶基薄膜上以便防止來自基片101的雜質(zhì)擴(kuò)散。該帶基薄膜是用絕緣膜，如氧化硅膜、氮化硅膜、或硅氮氧膜制成。
隨后用已知的方法，如等離子體CVD或?yàn)R射的方法形成半導(dǎo)體膜103，并使其達(dá)到25～80nm的厚度(最好為30～60nm)，然后做成希望的形狀。在這個實(shí)施例中，用等離子體CVD將無定形硅膜做成大約50nm的厚度。用已知的結(jié)晶方法完成結(jié)晶過程，以便從該無定形硅膜形成結(jié)晶硅膜[多晶Si(poly-Si)]。然后在這結(jié)晶硅膜上繪制布局圖案，以便將該膜做成島形。盡管本實(shí)施例使用的是結(jié)晶硅膜(多晶Si)，但只要它是半導(dǎo)體膜就行了，不會再設(shè)特別的限制。
注意，在通篇說明中，術(shù)語半導(dǎo)體膜表示的是單晶半導(dǎo)體膜、結(jié)晶半導(dǎo)體膜(如多晶Si)、無定形半導(dǎo)體膜(如α-Si)、或微晶半導(dǎo)體膜。此外，作為半導(dǎo)體膜，還包括如象硅鍺膜之類的化合物半導(dǎo)體膜。
一種用等離子體CVD或?yàn)R射之類的方法形成的含硅的絕緣膜，或用加熱氧化的方法由一半導(dǎo)體膜(如硅膜)形成的氧化物膜都可被用來形成上述第一絕緣膜(柵絕緣膜)柵絕緣膜103。需要時(shí)，該第一絕緣膜103可以是一由幾層，如兩層或三層構(gòu)成的層狀結(jié)構(gòu)。
緊接著在該第一絕緣膜103上形成一導(dǎo)電膜。然后設(shè)計(jì)布線圖案以便形成柵電極104和電容線105。該柵電極104和電容線105是用如多晶硅之類的導(dǎo)電材料和該導(dǎo)電材料的層狀結(jié)構(gòu)形成，厚度大約為300nm，在這導(dǎo)電材料中摻入了產(chǎn)生導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素，Wsix(x=2．0～2．8)，Al，Ta，W，Cr，Mo。另外，對于柵電極104和電容線105來說，可做成單層，但在需要時(shí)，也可做成由幾層，如兩層或三層構(gòu)成的層狀結(jié)構(gòu)。
此后，為了構(gòu)造用作圖像信號寫入開關(guān)的TFT，如果利用相應(yīng)的島形半導(dǎo)體膜104，就可使用已知的技術(shù)來選擇性地在島形半導(dǎo)體膜104中摻入一種產(chǎn)生p-型或n-型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素(如磷或硼)，由此形成一低電阻的源區(qū)和漏區(qū)，并進(jìn)而形成一低電阻區(qū)。這種低電阻區(qū)與漏區(qū)類似，因?yàn)樗鼡饺肓穗s質(zhì)元素(典型地是磷和硼)而且是被制成的低電阻的該半導(dǎo)體膜的一部分。注意，選擇性地?fù)饺腚s質(zhì)元素的過程順序并沒有特別的限制。例如，這雜質(zhì)元素的摻入可以是在第一絕緣膜和柵電極形成之前，也可是在該柵電極形成之后。此外，還可以形成一種LDD區(qū)或偏移區(qū)(offset region)來反應(yīng)該線路結(jié)構(gòu)。值得注意的是，為了簡化在圖中并沒畫出該相應(yīng)區(qū)域。
這樣，通道形成區(qū)形成在該半導(dǎo)體膜104的源區(qū)和漏區(qū)之間。該島形柵電極104就設(shè)置在遍及第一絕緣膜102的各像素的通道形成區(qū)上。另外，那些電容線被設(shè)置在該低電阻區(qū)上。這些電容線還沿信號線的方向連續(xù)設(shè)置到各像素上，并在該顯示區(qū)之外與地或與固定電位相連接。注意，該存儲電容可以通過增加下述一下述過程而增大將電容線與第一絕緣膜102重疊的區(qū)域的膜局部減薄。
接著形成第二絕緣膜106，以覆蓋柵電極和電容線。采用如等離子體CVD或?yàn)R射之類的方法形成的含硅絕緣膜就被用做第二絕緣膜106。此外，該第二絕緣膜106可由氧化硅膜、氮氧化硅膜、氮化硅膜、或由這些膜的組合構(gòu)成的分層膜來形成。
接著，在該第二絕緣膜上進(jìn)行選擇性蝕刻，以便由此形成伸到島形柵電極的第一接觸孔。
接著，在該第二絕緣膜106上形成一導(dǎo)電膜，然后進(jìn)行布線圖案設(shè)計(jì)，以便由此形成掃描線107。該掃描線107通過第一接觸孔與每個島形柵電極相連接，該第一接觸孔形成于第二絕緣膜106上，而且布置得使通道形成區(qū)的四周是能遮光的。該掃描線107可利用具有遮光特性的導(dǎo)電材料膜，如Wsix、W、Cr、Al等，或由100nm厚的Wsix／多晶Si的分層結(jié)構(gòu)來形成。該掃描線107與該掃描線的驅(qū)動線路相連接。
接著形成該第三絕緣膜108以覆蓋上述掃描線。該第三絕緣膜可用如象有機(jī)絕緣材料膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜、氮化硅膜之類的膜、或由這些膜的組合構(gòu)成的分層膜來形成。
接著在該第一絕緣膜103、第二絕緣膜106和第三絕緣膜上進(jìn)行選擇性蝕刻，以便由此形成伸到半導(dǎo)體膜(源區(qū)或漏區(qū))的第二接觸孔。
具有Al、W、Ti、和TiN作它的主成分的膜，或具有由這些元素構(gòu)成的分層結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電膜(膜厚500μm)，緊接著形成在該第三絕緣膜108上。然后繪制布線圖案，由此形成信號線109、111和島形電極110，用來與后來形成的像素電極連接。通過伸到半導(dǎo)體膜的第二接觸孔，這些信號線109不是與上述源區(qū)相連就是與上述漏區(qū)相連。同樣，通過伸到半導(dǎo)體膜的第二接觸孔，該島形電極110不是與上述源區(qū)相連就是與上述漏區(qū)相連。而且，該島形電極110與信號線109和111隔離設(shè)置。但是，該信號線109與該島形電極兩者都不與源區(qū)連在一起。同樣，該信號線109與該島形電極兩者都不與漏區(qū)連在一起。
這一階段的像素頂視圖與圖3相當(dāng)，而沿圖3A的A-A剖線截取的橫截面結(jié)構(gòu)和沿B-B剖線截取的橫截面結(jié)構(gòu)的示意圖分別與圖4圖A和圖4B相應(yīng)。各圖中的相同部分都用同一標(biāo)記表示。
緊接著形成第四絕緣膜，以覆蓋該信號線和島形電極。該第四絕緣膜112可用如象有機(jī)絕緣材料膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜、氮化硅膜、或由這些膜的組合構(gòu)成的分層膜來形成。
隨后，由如Ti，Al，W，Cr或黑色樹脂之類材料構(gòu)成的具有遮光特性的膜形成在上述第四絕緣膜112上，然后將其做成希望的布線圖案，由此形成遮光膜(light shielding film)113。將這遮光膜安置成網(wǎng)狀，使得除了像素的開孔部分外，其它的面積都是遮光的。
在實(shí)施例1中，雖然該遮光膜113變成電浮動的，但如果選擇低電阻膜來作遮光膜的材料，則就可能在該顯示區(qū)的外面將這遮光膜控制到一可任選的電位上。
接著在該遮光膜113上形成第五絕緣膜114。用有機(jī)絕緣材料膜來形成該第五絕緣膜114是適宜的。采用有機(jī)材料來形成第五絕緣膜就可使表面變得充分平坦。此外，由于有機(jī)樹脂材料一般來說電解常數(shù)都很低所以還可使寄生電容減小。但是，因?yàn)橛袡C(jī)樹脂材料是吸濕的，它們不能很好地用作保護(hù)膜。這樣，該第五絕緣膜114可以是一種用氧化硅膜、氮氧化硅膜、和氮化硅膜的組合構(gòu)成的分層膜。
接著，在第四絕緣膜112上和第五絕緣膜114上進(jìn)行選擇性蝕刻，以便由此形成伸到島形電極110的第三接觸孔。
接著形成一透明的導(dǎo)電膜，如ITO膜，然后作出布線圖案以便由此形成該像素電極115。通過該第三接觸孔將該像素電極115與該島形電極連接起來。各像素電極被獨(dú)立安置，使得能將每個像素的開孔部分覆蓋起來。
通過使用上述制造步驟和按照表1所列之設(shè)計(jì)規(guī)則與像素規(guī)則，安排各種導(dǎo)線，半導(dǎo)體膜以及接觸孔等，就可獲得表面積為226．8μm2的像素開孔區(qū)(開孔率61．5％)和表面積為83．4μm2的存儲電容區(qū)301a和301b。像素電極和第三接觸孔的配置表示在圖3B中。
該TFT部分和該接觸區(qū)302的表面積與慣常例子的情形是很相同的。通常被無益地用作掃描／信號線的分隔區(qū)或TFT的柵連接導(dǎo)線區(qū)的表面積(A區(qū))可被轉(zhuǎn)變成這種構(gòu)造的像素開孔部分和存儲電容部分。
這樣有效地利用該有限的像素部分就使得有可能將高開孔率與寬的存儲電容面積兼容起來。
因此可獲得良好的顯示圖像，這是由于避免了由鄰近像素的寫入電流所引起的電容線的電位變化的結(jié)果，之所以這樣是因?yàn)槊總€像素都與由相應(yīng)的獨(dú)立電容線構(gòu)成的存儲電容相連的原故，即使在該驅(qū)動方法下連續(xù)地將圖像信號寫入這些與各掃描線相應(yīng)的像素，情況也是如此。
此外，因?yàn)榕c上述同樣的理由，對該電容線的電阻特性要求已被降低，因而在設(shè)計(jì)布置，尺寸，以及電容線的膜厚上都有較多的自由度。而且，由于電容線材料的選擇范圍變寬了，涉及和制造方面的復(fù)雜程度就減小了，因而可能獲得較高的產(chǎn)率。
在實(shí)施例1中，盡管為了方便起見提供了遮光膜，但卻可將制造步驟簡化成沒有該遮光膜的結(jié)構(gòu)那樣，因?yàn)槌讼袼氐拈_孔區(qū)或島形Si膜的通道形成區(qū)需要遮光外，其它的區(qū)域都被掃描線和信號線及具有高遮避效果的涂敷材料完全將光遮住。
如圖5A和5B所示，第二電極501是通過開在該第一絕緣膜上的接觸孔與形成在島形Si膜102中的源區(qū)電連接的。而且，該第二電極501被如此安置使得它能與電容線重疊。
通過形成這樣的結(jié)構(gòu)，就可形成第二存儲電容，該第二電極501可用作上電極、該第一絕緣膜用作介電質(zhì)、以及該電容線用作下電極，由此形成上述的第二電容。這樣，圖像的保持特性可以得到改善。此外，制作較小的顯示器件也可取得進(jìn)展。
另外，按照實(shí)施例2形成的該第二電極501和該電容線重疊的區(qū)域又與在平表面上的該第一電容電極重疊。因?yàn)樯斓綅u形Si膜的接觸孔區(qū)可以如此設(shè)置，使得在該平表面上它和將像素電極線與該源區(qū)連接起來的接觸孔區(qū)相重疊，在開孔率上沒有減小。
對于這樣的結(jié)構(gòu)來說，與實(shí)施例1類似，可以獲得面積為226．8μm2的像素開孔部分(開孔率為61．5％)和面積為83．4μm2的第一存儲電容，實(shí)施例2中的第二存儲電容的附加面積為45．0μm2。
在圖6中，陣列基片是由像素部分801、掃描線驅(qū)動線路802、信號線驅(qū)動線路803、以及形成在基片101上的其它的信號處理線路組成。像素TFT 800、第一存儲電容200、和連接在像素電極115上的第二存儲電容201都被提供在該像素部分中，而且提供在像素部分四周的上述驅(qū)動線路都是以CMOS線路為基礎(chǔ)構(gòu)造的。
再有，該電容線是朝與信號線平行的方向敷設(shè)的，它起著第一存儲電容200的上電極的作用或第二存儲電容201的下電極的作用。該電容線還被接地，也可與一固定電位相連。
該掃描線102和該信號線109分別是從該掃描線驅(qū)動線路802和信號線驅(qū)動線路803延伸到該像素部分并與該像素的TFT 800相連接。另外，一FPC(軟性印刷電路)804被連接到外面的輸入端子805上以便用來輸入信號，如圖像信號。該FPC 804用增強(qiáng)型樹脂牢固地固定。然后將連接線806和807連接到相應(yīng)的驅(qū)動線路上。雖然在圖中沒有畫出，但在對置的基片808上卻提供有一種遮光膜和一種透明電極。
再有，實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)可以與實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)相組合。
象這樣的電子設(shè)備可以列舉于下攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、投影儀(后型或前型)、頭戴式顯示器(head mount display)[眼鏡式顯示器(goggle type display)]、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、個人計(jì)算機(jī)、便攜式信息終端(如便攜式計(jì)算機(jī)、移動電話、和電子圖書)等。這些例子中的一些以表示于圖7A-7F和圖8A-8D中。
圖7A表示一個個人計(jì)算機(jī)，它包括有一主體2001、一圖像輸入部分2002、一顯示部分2003、和一鍵盤2004。本發(fā)明可應(yīng)用于該顯示部分2003。
圖7B表示一攝像機(jī)，它包括一主體2101、一顯示部分2102、一音頻輸入部分2103、幾個操作開關(guān)2104、一個電池2105、以及一圖像接收部分2106。本發(fā)明可應(yīng)用于該顯示部分2102。
圖7C表示一便攜式計(jì)算機(jī)(mobile computer)，它包括一主體2201、一攝像機(jī)部分2202、一圖像接收部分2203，操作開關(guān)2204、以及顯示部分2205。本發(fā)明可應(yīng)用于該顯示部分2205。
圖7D表示一眼鏡式顯示器，它包括一主體2301、顯示部分2302，以及臂部分2303。本發(fā)明可應(yīng)用于該顯示部分2302。
圖7E表示一種視頻播放機(jī)(player)，它利用一種其中存儲有節(jié)目的記錄介質(zhì)(以下就稱為記錄介質(zhì))，該機(jī)包括一主體2401、一顯示部分2402、揚(yáng)聲器部分2403、記錄介質(zhì)2404、以及幾個操作開關(guān)2405。DVD(數(shù)字化視頻光盤)、光盤(CD)等等都被用作該記錄介質(zhì)來使該機(jī)運(yùn)行以便欣賞音樂和電影，玩視頻游戲或互連網(wǎng)。本發(fā)明可應(yīng)用于該顯示部分2402。
圖7F表示一數(shù)碼相機(jī)，它包括一主體2501、一顯示部分2502、目視鏡部分2503、幾個操作開關(guān)2504、以及圖像接收部分(圖中未畫出)。本發(fā)明可應(yīng)用于該顯示部分2502。
圖8A表示一前式投影儀，它包括一投影單元2601、一個屏幕2602等。本發(fā)明可應(yīng)用于該投影單元的液晶顯示器件，該液晶顯示器件是構(gòu)成該單元的一個部件。
圖8B表示一后式投影儀，它包括一主體2701、一投影單元2702、一反射鏡2703、一屏幕2704等等。本發(fā)明可應(yīng)用于該投影單元的液晶顯示器件，該液晶顯示器件是構(gòu)成該單元的一個部件。
在圖8C中表示的是分別示于圖8A和8B的投影單元2601和2702的結(jié)構(gòu)例子。投影單元2601和2702每個都包含有一個光源的光學(xué)系統(tǒng)2801、反射鏡2802和2804-2806、分光鏡2803、一個棱鏡2807、和液晶顯示器件2808、一些相差板2809、以及投影光學(xué)系統(tǒng)2810。該投影光學(xué)系統(tǒng)2810是由包含一些透鏡的光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成。在實(shí)施例4中表示一個三片系統(tǒng)的例子，但卻并沒有特別的限制。例如單片的光學(xué)系統(tǒng)也是可接受的。另外，在圖8C中箭頭表示的光程之內(nèi)，操作者還可適當(dāng)設(shè)定一些光學(xué)系統(tǒng)，如象一些光學(xué)透鏡，偏振片、相差調(diào)節(jié)膜片、以及IR膜片等。
此外，圖8D表示出圖8C的一個光源光學(xué)系統(tǒng)2801的結(jié)構(gòu)例子。在這實(shí)施例中，該光源光學(xué)系統(tǒng)2801包括一反射器2811、一個光源2812、2813、和2814、一個偏振變換元件2815、以及一聚光透鏡2816。注意，圖8D中表示的光源光學(xué)系統(tǒng)只是一個例子，它并不限制于這種圖示的結(jié)構(gòu)上。例如，操作者可適當(dāng)設(shè)定一些光學(xué)系統(tǒng)，如象一些光學(xué)透鏡，偏振片、相差調(diào)節(jié)膜片、以及IR膜等。
這樣本發(fā)明的應(yīng)用范圍是非常寬闊的，它可應(yīng)用到一切領(lǐng)域的電子設(shè)備中。另外，這個實(shí)施例的電子設(shè)備還可由使用實(shí)施例1-3的組合結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。
如上所述，本發(fā)明的應(yīng)用范圍是非常寬闊的，它可應(yīng)用到一切領(lǐng)域的電子設(shè)備中。另外，實(shí)施例4的電子設(shè)備也可由使用實(shí)施例1-3的組合結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。
按照本發(fā)明，在掃描線和掃描線／電容線的分隔區(qū)內(nèi)，慣常被用作導(dǎo)線區(qū)的區(qū)域(與圖10中A區(qū)相應(yīng)的那個區(qū)域)可以被用作該存儲電容。另外，由于該結(jié)構(gòu)的很多像素與相應(yīng)掃描線這樣相連，以致使得它們與各獨(dú)立的電容線相連，因而在對各個像素和相鄰像素連續(xù)或同時(shí)進(jìn)行信號寫入時(shí)，各個像素并不會受相鄰像素的寫入電流的影響。此外，各電容線的電負(fù)載還可及時(shí)被分散，因此減小了有效荷載。
因此，按照使用本發(fā)明的液晶顯示器件，就可獲得具有高開孔率和相應(yīng)像素的液晶顯示基元，該基元中具有一些能保持充分顯示信號電位的存儲電容。從而，在獲得小尺寸和節(jié)能的器件的同時(shí)還可獲得滿意的圖像顯示。
權(quán)利要求
1．一種半導(dǎo)體器件，它包括形成于一絕緣表面上的半導(dǎo)體膜；形成于該半導(dǎo)體膜上的第一絕緣膜；形成于該第一絕緣膜上的柵電極和第一導(dǎo)線；形成于該柵電極和該第一導(dǎo)線上的第二絕緣膜；形成于該第二絕緣膜上并與該柵電極相連的第二導(dǎo)線；以及形成于該第二導(dǎo)線上的第三絕緣膜；其中，該第一導(dǎo)線和該第二導(dǎo)線通過兩導(dǎo)線間的第二絕緣膜而重疊。
2．一種半導(dǎo)體器件，它包括形成于一絕緣表面上的半導(dǎo)體膜；形成于該半導(dǎo)體膜上的第一絕緣膜；形成于該第一絕緣膜上的柵電極和第一導(dǎo)線；形成于該柵電極和該第一導(dǎo)線上的第二絕緣膜；形成于該第二絕緣膜上并與該柵電極相連的第二導(dǎo)線；以及形成于該第二導(dǎo)線上的第三絕緣膜；其中，該第一導(dǎo)線和該第二導(dǎo)線通過兩導(dǎo)線間的第二絕緣膜而重疊。
3．按照權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于一存儲電容形成在上述第一導(dǎo)線和半導(dǎo)體膜的重疊區(qū)內(nèi)，該第一絕緣膜作為該電容的介電膜置于二者之間。
4．按照權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線重疊，所說的第二絕緣膜就置于二者之間。
5．按照權(quán)利要求1或4所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于一存儲電容形成在該第一導(dǎo)線和該第二導(dǎo)線的重疊區(qū)內(nèi)，該第二絕緣膜作為電容的介電層置于其間。
6．按照權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于在與所說的第一導(dǎo)線重疊的半導(dǎo)體膜部分摻入有決定它的導(dǎo)電類型的雜質(zhì)。
7．按照權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所說的第一導(dǎo)線沿與該第二導(dǎo)線正交的方向延伸。
8．按照權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于它還包括一與所說半導(dǎo)體膜相連并形成在所說第三絕緣膜上的第三導(dǎo)線。
9．按照權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所說的第三導(dǎo)線與所說的半導(dǎo)體膜的源區(qū)或漏區(qū)接觸。
10．按照權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于它還包括一種與所說半導(dǎo)體膜電連接的像素電極。
11．按照權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所說第一導(dǎo)線沿與所說第三導(dǎo)線平行的方向延伸。
12．按照權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所說的第一導(dǎo)線就是電容線。
13．按照權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所說的第二導(dǎo)線就是掃描線。
14．按照權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所說的第三導(dǎo)線就是信號線。
15．按照權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所說的第一絕緣膜就是柵絕緣膜。
16．按照權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所說的半導(dǎo)體器件是有源陣列液晶顯示器件。
17．按照權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所說的半導(dǎo)體膜被做成島形圖案。
18．一種制造半導(dǎo)體器件的方法，它包括下述步驟在基片上形成島形半導(dǎo)體膜；在該島形半導(dǎo)體膜上形成第一絕緣膜；形成島形柵電極和電容線；形成一覆蓋上述柵電極和電容線的第二絕緣膜；通過對上述第二絕緣膜進(jìn)行選擇性蝕刻，形成伸到柵電極的第一接觸孔；在第二絕緣膜上形成與該柵電極相連的掃描線；在該掃描線上形成第三絕緣膜；通過對上述第三絕緣膜進(jìn)行選擇性蝕刻，形成伸到半導(dǎo)體膜的第二接觸孔；形成與該半導(dǎo)體膜電連接的信號線。
19．按照權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于在該半導(dǎo)體膜上形成第一絕緣膜后，與掃描線重疊的第二絕緣膜就被局部減薄。
20．按照權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于所說的第一絕緣膜就是柵絕緣膜。
21．按照權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所說的半導(dǎo)體器件是一有源陣列型電致發(fā)光顯示器件。
22．具有按照權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件的電子器件，其特征在于所說的電子器件是從包括攝像機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)、投影儀、頭戴式顯示器、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、個人計(jì)算機(jī)、便攜式信息終端的組群中選出的。
23．一種半導(dǎo)體器件，它包括多條形成在基片之上的掃描線；多條形成在基片之上并與上述那些掃描線正交的信號線；多個的設(shè)置于上述掃描線和信號線的交點(diǎn)的薄膜晶體管；每個上述薄膜晶體管都包含有一具有通道形成區(qū)的半導(dǎo)體層和一形成在該通道形成區(qū)之上的柵電極，在通道形成區(qū)和柵電極之間插有一柵絕緣膜；多條形成在上述半導(dǎo)體層之上的電容線，所說柵絕緣膜就夾在半導(dǎo)體層與電容線之間；在所說的多個薄膜晶體管和電容線之上形成的第一夾層絕緣膜，其中上述的掃描線就形成在所說第一夾層絕緣膜上，并通過該第一夾層絕緣膜上的接觸孔與所說薄膜晶體管電連接；在所說掃描線之上形成的第二夾層絕緣膜；以及在所說第二夾層絕緣膜之上形成的多個像素電極，其中，上述掃描線與上述電容線重疊，并在兩者之間插入上述第一夾層絕緣膜，以便在其間形成多個存儲電容。
24．一種半導(dǎo)體器件，它包括多條形成在基片之上的掃描線；多條形成在基片之上并與上述那些掃描線正交的信號線；多個設(shè)置于上述掃描線和信號線的交點(diǎn)的薄膜晶體管；每個上述薄膜晶體管都包含有一具有通道形成區(qū)的半導(dǎo)體層和一形成在該通道形成區(qū)之上的柵電極，在通道形成區(qū)和柵電極之間插有一柵絕緣膜；多條形成在上述半導(dǎo)體層之上的電容線，所說柵絕緣膜就夾在半導(dǎo)體層與電容線之間；多個形成在上述基片之上并與上述那些薄膜晶體管有工作關(guān)聯(lián)的像素電極，其中上述電容線是沿與上述信號線平行的方向延伸。
25．按照權(quán)利要求23或24所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所說半導(dǎo)體器件是一有源陣列型電致發(fā)光的顯示器件。
26．按照權(quán)利要求23或24所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所說半導(dǎo)體器件是一有源陣列型液晶顯示器件。
27．具有按照權(quán)利要求23或24所述的半導(dǎo)體器件的電子裝置，其特征在于所說的電子裝置是從包括攝像機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)、投影儀、頭戴式顯示器、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、個人計(jì)算機(jī)、便攜式信息終端的組群中選出的。
全文摘要
提供一種具有高顯示品質(zhì)的液晶顯示器件,它具有高的孔徑比而又確保有足夠的存儲電容(Cs),同時(shí)還可通過將電容線的負(fù)荷(像素的寫入電流)及時(shí)地分散開以便有效地減小該負(fù)荷。掃描線形成在與柵電極不同的層上,以便將電容線安置得與信號線平行。每個像素都通過介電質(zhì)與各獨(dú)立的電容線相連接。因而,由鄰近像素的寫入電流所引起的電容線的電位變化就可避免,由此可獲得滿意的顯示圖像。
文檔編號G02F1/136GK1290039SQ0012886
公開日2001年4月4日 申請日期2000年9月26日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月27日
發(fā)明者柴田寬, 磯部敦生 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所