專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管及一種至少在像素部中使用薄膜晶 體管的顯示裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，使用形成在具有絕緣表面的襯底上的半導(dǎo)體薄膜(厚度
為幾十nm至幾百nm左右)構(gòu)成薄膜晶體管的技術(shù)引人注目。薄膜 晶體管在諸如IC和電光學(xué)裝置的電子裝置中獲得了廣泛應(yīng)用，特別 地，正在加快開(kāi)發(fā)作為顯示裝置的開(kāi)關(guān)元件的薄膜晶體管。
作為圖像顯示裝置的開(kāi)關(guān)元件，使用將非晶半導(dǎo)體膜用于溝道形 成區(qū)域的薄膜晶體管、將晶體粒徑為100nm以上的多晶半導(dǎo)體膜用于 溝道形成區(qū)域的薄膜晶體管等。作為形成多晶半導(dǎo)體膜的方法，已知 的是利用光學(xué)系統(tǒng)將脈沖振蕩的受激準(zhǔn)分子激光束加工成線形并在 將該加工后的線形激光束對(duì)非晶硅膜進(jìn)行掃描的同時(shí)照射該非晶硅 膜來(lái)使非晶硅膜結(jié)晶化的技術(shù)。
另外，作為圖像顯示裝置的開(kāi)關(guān)元件，使用將晶體粒徑為小于 100nm的微晶半導(dǎo)體膜用于溝道形成區(qū)域的薄膜晶體管(專利文獻(xiàn)1 及2)。日本專利申請(qǐng)公開(kāi)H4-242724號(hào)7>報(bào)日本專利申請(qǐng)7>開(kāi)加O549832號(hào)7>才艮
與將非晶半導(dǎo)體膜用于溝道形成區(qū)域的薄膜晶體管相比，將多晶
半導(dǎo)體膜用于溝道形成區(qū)域的薄膜晶體管的電場(chǎng)效應(yīng)遷移率高2數(shù) 位，并且具有可以在同一個(gè)襯底上集成地形成半導(dǎo)體顯示裝置的^^素 部和其外圍驅(qū)動(dòng)電路的優(yōu)點(diǎn)。然而，存在著以下問(wèn)題因?yàn)槭拱雽?dǎo)體膜結(jié)晶化，所以步驟比利用非晶半導(dǎo)體膜的情況復(fù)雜，因此，成品率 降低且成本增加。
另外，利用微晶半導(dǎo)體膜的反交錯(cuò)型薄膜晶體管具有柵極絕緣膜 及微晶半導(dǎo)體膜的界面區(qū)域的結(jié)晶性低且薄膜晶體管的電特性不好 的問(wèn)題。
另夕卜，與將非晶半導(dǎo)體膜用于溝道形成區(qū)域的反交錯(cuò)型薄膜晶體 管相比，將微晶半導(dǎo)體膜用于溝道形成區(qū)域的反交錯(cuò)型薄膜晶體管可 以提高導(dǎo)通電流，然而，截止電流也與此同時(shí)上升。利用截止電流高 的薄膜晶體管的顯示裝置具有隨著對(duì)比度的降低，功耗也增加的問(wèn) 題。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于降低薄膜晶體管的截止電流； 提高薄膜晶體管的電特性；提高利用薄膜晶體管的顯示裝置的圖像質(zhì) 量。
本發(fā)明的技術(shù)方案之一為一種薄膜晶體管，包括柵電極上的隔 著柵極絕緣膜設(shè)置在不到達(dá)該柵電極的端部的內(nèi)側(cè)區(qū)域的半導(dǎo)體膜； 至少覆蓋半導(dǎo)體膜的側(cè)面的膜；以及形成在覆蓋半導(dǎo)體膜的側(cè)面的膜 上的一對(duì)布線，其中，半導(dǎo)體膜中添加有用作供體的雜質(zhì)元素。覆蓋 半導(dǎo)體膜的側(cè)面的膜為非晶半導(dǎo)體膜或絕緣膜。另外，也可以以與覆 蓋半導(dǎo)體膜的側(cè)面的膜接觸的方式形成分別形成源區(qū)及漏區(qū)的添加 有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜。
本發(fā)明的技術(shù)方案之一為一種薄膜晶體管，包括柵電極上的隔 著柵極絕緣膜設(shè)置在不到達(dá)該柵電極的端部的內(nèi)側(cè)區(qū)域的半導(dǎo)體膜； 覆蓋半導(dǎo)體膜的頂面及側(cè)面的非晶半導(dǎo)體膜；以及非晶半導(dǎo)體膜上的 分別形成源區(qū)及漏區(qū)的添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半 導(dǎo)體膜，其中，半導(dǎo)體膜中添加有用作供體的雜質(zhì)元素。另外，半導(dǎo) 體膜的源區(qū)及漏區(qū) 一側(cè)的端部也可以與非晶半導(dǎo)體膜、雜質(zhì)半導(dǎo)體膜重疊。另外，非晶半導(dǎo)體膜的端部也可以超出源區(qū)及漏區(qū)外側(cè)。
而且，在上述發(fā)明中，也可以在半導(dǎo)體膜的頂面設(shè)置有與上述非 晶半導(dǎo)體膜不同的非晶半導(dǎo)體膜。
本發(fā)明的技術(shù)方案之一為一種薄膜晶體管，包括柵電極上的隔 著柵極絕緣膜設(shè)置在不到達(dá)該柵電極的端部的內(nèi)側(cè)區(qū)域的半導(dǎo)體膜； 形成在半導(dǎo)體膜上的非晶半導(dǎo)體膜；非晶半導(dǎo)體膜上的分別形成源區(qū) 及漏區(qū)的添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜；覆蓋半 導(dǎo)體膜、非晶半導(dǎo)體膜、以及雜質(zhì)半導(dǎo)體膜的側(cè)面的絕緣膜；以及形 成在絕緣膜上且與雜質(zhì)半導(dǎo)體膜接觸的一對(duì)布線，其中，半導(dǎo)體膜中 添加有用作供體的雜質(zhì)元素。
本發(fā)明的技術(shù)方案之一為一種薄膜晶體管，包括柵電極上的隔 著柵極絕緣膜設(shè)置在不到達(dá)該柵電極的端部的內(nèi)側(cè)區(qū)域的半導(dǎo)體膜； 形成在半導(dǎo)體膜上的非晶半導(dǎo)體膜；覆蓋半導(dǎo)體膜及非晶半導(dǎo)體膜的 側(cè)面的絕緣膜；絕緣膜上的分別形成源區(qū)及漏區(qū)的添加有給予 一導(dǎo)電 類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜；以及與雜質(zhì)半導(dǎo)體膜接觸的一對(duì)布 線，其中，半導(dǎo)體膜中添加有用作供體的雜質(zhì)元素。
另外，半導(dǎo)體膜的源區(qū)及漏區(qū) 一側(cè)的端部與絕緣膜重疊。
另外，上述半導(dǎo)體膜為非晶硅膜、非晶硅鍺膜、非晶鍺膜、微晶 硅膜、微晶鍺膜、微晶硅鍺膜、多晶硅膜、多晶硅鍺膜、或多晶鍺膜。 或者，上述半導(dǎo)體膜為添加有添加了用作供體的雜質(zhì)元素元素的晶粒 和覆蓋晶粒的鍺的半導(dǎo)體膜。
另外，用作供體的雜質(zhì)元素為磷、砷、或銻。
另外，在此，添加到半導(dǎo)體膜中的用作供體的雜質(zhì)元素的濃度為 1 x 1015atoms/cm3以上且3x 1018atoms/cm3以下，優(yōu)選為6x 1015atoms/cm3 以上且3xl018atoms/cm3以下，更優(yōu)選為lxl016atoms/cm3以上且 3xl018atoms/cm3以下，更優(yōu)選為 3xl016atoms/cm3以上且 3xl0"atoms/cmS以下。另外，用作供體的雜質(zhì)元素的濃度取決于采用 二次離子質(zhì)語(yǔ)法得到的濃度分布(濃度輪廓)的濃度。另外，若將添加到半導(dǎo)體膜中的用作供體的雜質(zhì)元素的峰濃度設(shè)
定為低于6xl0"atoms/cm3，尤其低于lxl015atoms/cm3，則因?yàn)橛米鞴?體的雜質(zhì)元素的數(shù)量不足夠，而不能期待電場(chǎng)效應(yīng)遷移率及導(dǎo)通電流 的上升。另外，若將添加到半導(dǎo)體膜中的用作供體的雜質(zhì)元素的峰濃 度設(shè)定為大于3xl018atoms/cm3，則閾值電壓向柵極電壓的負(fù)極側(cè)偏移 而不容易發(fā)揮薄膜晶體管的作用，因而，用作供體的雜質(zhì)元素的濃度 為 lxl015atoms/cm3以上且3xl018atoms/cm3以下，優(yōu)選為 6xl015atoms/cm3以上且 3xl018atoms/cm3以下，更優(yōu)選為 lxl016atoms/cm3以上且 3xl018atoms/cm3以下，更優(yōu)選為 3xl016atoms/cm3以上且3xl017atoms/cm3以下。
另外，本發(fā)明的技術(shù)方案之一為一種制造上述薄膜晶體管的方法。 另外，本發(fā)明的技術(shù)方案之一為一種具有連接到上述薄膜晶體管 的像素電極的顯示裝置。
另外，本發(fā)明的技術(shù)方案之一為一種將上述薄膜晶體管用于像素 部及驅(qū)動(dòng)電路的顯示裝置。在本發(fā)明的薄膜晶體管中，由于與柵極絕
緣膜接觸地形成添加有電阻率低的供體的半導(dǎo)體膜，所以其電場(chǎng)效應(yīng) 遷移率和導(dǎo)通電流比利用非晶半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管高，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來(lái)形 成系統(tǒng)型面》反(system on panel )。
另外，作為顯示裝置包括發(fā)光裝置或液晶顯示裝置。發(fā)光裝置包 括發(fā)光元件，液晶顯示裝置包括液晶元件。發(fā)光元件在其范疇內(nèi)包括 利用電流或電壓控制亮度的元件，具體而言，包括有機(jī)EL(電致發(fā) 光)及無(wú)機(jī)EL。
另外，顯示裝置包括處于密封有顯示元件的狀態(tài)的面板和處于在 該面板上安裝有包括控制器的IC等的狀態(tài)的模塊。而且，本發(fā)明的 技術(shù)方案之一涉及一種相當(dāng)于在制造該顯示裝置的過(guò)程中完成顯示 元件之前的一個(gè)方式的元件襯底，并且該元件襯底在多個(gè)l象素分別安 裝有向顯示元件供給電流或電壓的單元。元件襯底可以為任何方式，具體而言，可以為只形成有顯示元件的像素電極的狀態(tài)，也可以為形
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另外，本說(shuō)明書(shū)中的顯示裝置是指圖像顯示裝置、發(fā)光裝置、或 光源(包括照明裝置)。另外，顯示裝置還包括在顯示裝置中配備有
連接器諸如FPC (Flexible printed circuit:柔性印刷電路)、TAB ( Tape Automated Bonding:載帶自動(dòng)鍵合)膠帶或TCP( Tape Carrier Package: 載帶封裝)的模塊；在TAB膠帶或TCP的端部設(shè)置有印刷線路板的 模塊；以及以COG (Chip On Glass:玻璃上芯片)方式將IC (集成 電路)直接安裝到發(fā)光元件的模塊。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)在絕緣膜的表面上形成電阻率低的半導(dǎo)體膜， 形成覆蓋該半導(dǎo)體膜的側(cè)面的非晶半導(dǎo)體膜或絕緣膜，并且在該非晶 半導(dǎo)體膜或絕緣膜上設(shè)置一對(duì)布線，可以在降低薄膜晶體管的截止電 流的同時(shí)提高導(dǎo)通電流及電場(chǎng)效應(yīng)遷移率，因而，可以提高薄膜晶體 管的電特性。另外，通過(guò)制造具有該薄膜晶體管的顯示裝置，可以提 高顯示裝置的圖像質(zhì)量。
圖1A和IB為說(shuō)明本發(fā)明的薄膜晶體管的截面圖2為說(shuō)明本發(fā)明的薄膜晶體管的截面圖3為說(shuō)明本發(fā)明的薄膜晶體管的截面圖4為說(shuō)明本發(fā)明的薄膜晶體管的截面圖5為說(shuō)明本發(fā)明的薄膜晶體管的截面圖6為說(shuō)明本發(fā)明的薄膜晶體管的截面圖7為說(shuō)明本發(fā)明的薄膜晶體管的截面圖8A至8C為本發(fā)明的薄膜晶體管的能帶圖9A至9F為說(shuō)明本發(fā)明的薄膜晶體管的截面圖及等價(jià)電路圖;
圖IOA至IOC為說(shuō)明本發(fā)明的顯示裝置的制造方法的截面圖；圖IIA至IIC為說(shuō)明本發(fā)明的顯示裝置的制造方法的截面圖； 圖12A至12C為說(shuō)明本發(fā)明的顯示裝置的制造方法的截面圖； 圖13為說(shuō)明本發(fā)明的顯示裝置的制造方法的俯視圖； 圖14A至14C為說(shuō)明本發(fā)明的顯示裝置的制造方法的截面圖； 圖15A至15D為說(shuō)明可應(yīng)用于本發(fā)明的多級(jí)灰度掩模的圖； 圖16A至16C為說(shuō)明本發(fā)明的顯示裝置的制造方法的截面圖； 圖17為說(shuō)明本發(fā)明的顯示裝置的制造方法的俯視圖； 圖18A至18C為說(shuō)明本發(fā)明的顯示裝置的制造方法的截面圖； 圖19A和19B為說(shuō)明本發(fā)明的顯示裝置的制造方法的截面圖； 圖20A至20C為說(shuō)明本發(fā)明的顯示裝置的制造方法的截面圖； 圖21A至21C為說(shuō)明本發(fā)明的顯示裝置的制造方法的截面圖； 圖22A至22C為說(shuō)明本發(fā)明的薄膜晶體管的制造步驟的截面圖； 圖23A至23C為說(shuō)明本發(fā)明的薄膜晶體管的制造步驟的截面圖； 圖24A至24C為說(shuō)明本發(fā)明的薄膜晶體管的制造步驟的截面圖； 圖25A至25D為說(shuō)明本發(fā)明的薄膜晶體管的制造步驟的圖； 圖26為說(shuō)明本發(fā)明的薄膜晶體管的制造步驟的截面圖； 圖27A至27D為說(shuō)明可應(yīng)用于本發(fā)明的多級(jí)灰度掩模的圖； 圖28為示出可應(yīng)用于本發(fā)明的等離子體CVD裝置的結(jié)構(gòu)的圖； 圖29為示出可應(yīng)用于本發(fā)明的等離子體CVD裝置的結(jié)構(gòu)的圖； 圖30A至30C為示出可應(yīng)用于本發(fā)明的等離子體CVD裝置的結(jié)
構(gòu)及成膜順序的圖31A和31B為說(shuō)明本發(fā)明的薄膜晶體管的截面圖； 圖32為說(shuō)明本發(fā)明的顯示裝置的制造方法的截面圖； 圖33為說(shuō)明本發(fā)明的顯示裝置的制造方法的俯視圖； 圖34為說(shuō)明本發(fā)明的顯示裝置的制造方法的俯視圖； 圖35A和35B為說(shuō)明本發(fā)明的顯示裝置的制造方法的俯視圖及截
面圖36A至36C為說(shuō)明本發(fā)明的顯示裝置的立體圖；圖37A至37D為說(shuō)明使用本發(fā)明的顯示裝置的電子設(shè)備的立體
圖38為說(shuō)明使用本發(fā)明的顯示裝置的電子設(shè)備的框圖39A至39C為說(shuō)明使用本發(fā)明的顯示裝置的電子設(shè)備的立體
圖40A和40B為說(shuō)明本發(fā)明的薄膜晶體管的截面圖； 圖41A和41B為說(shuō)明本發(fā)明的薄膜晶體管的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
下面，將參照
本發(fā)明的實(shí)施方式。但是，本發(fā)明不局限 于以下說(shuō)明，所屬技術(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實(shí)施 方式所記載的內(nèi)容中。在不同附圖中共通使用相同附圖標(biāo)記來(lái)表示以 下說(shuō)明的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中的相同部分。
實(shí)施方式1
在此，使用圖1A至圖IOC說(shuō)明一種薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)，該薄膜 晶體管與在將微晶半導(dǎo)體膜用于溝道形成區(qū)域的通常薄膜晶體管相 比，電場(chǎng)效應(yīng)遷移率及導(dǎo)通電流高，并且截止電流低。
在圖1A所示的薄膜晶體管中，在襯底50上形成柵電極51,在柵 電極51上形成柵極絕緣膜52a、 52b,在柵極絕緣膜52b上形成添加 有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58，在添加有用作供體的雜質(zhì)元素 的半導(dǎo)體膜58上形成緩沖層42,在緩沖層42上形成添加有用作供體 的雜質(zhì)元素的一對(duì)源區(qū)及漏區(qū)72，在一對(duì)源區(qū)及漏區(qū)72上形成布線 71a至71c。
在添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58中以如下濃度添加 有用作供體的雜質(zhì)元素，lxl015atoms/cm3以上且3xl018atoms/cm3以 下，優(yōu)選為6xl015atoms/cm3以上且3xl018atoms/cm3以下，更優(yōu)選為lxl016atoms/cm3以上且 3xl018atoms/cm3以下，更優(yōu)選為 3xl016atoms/cm3以上且3xl017atoms/cm3以下。
作為添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜，有非晶硅膜、非晶 硅鍺膜、非晶鍺膜、微晶硅膜、微晶硅鍺膜、微晶鍺膜、多晶硅膜、 多晶硅鍺膜、多晶鍺膜等。另外，也可以使用硼作為成為受體的雜質(zhì) 元素，而代替用作供體的雜質(zhì)元素。
通過(guò)將添加到半導(dǎo)體膜58中的用作供體的雜質(zhì)元素的濃度設(shè)定 在上述范圍內(nèi)，可以降低柵極絕緣膜52b及添加有用作供體的雜質(zhì)元 素的半導(dǎo)體膜58的界面的電阻，而可以制造電場(chǎng)效應(yīng)遷移率高且導(dǎo) 通電流高的薄膜晶體管。注意，若將添加到半導(dǎo)體膜58中的用作供 體的雜質(zhì)元素的峰濃度設(shè)定為低于6xl015atoms/cm3，優(yōu)選低于 lxl015atoms/cm3,則因?yàn)橛米鞴w的雜質(zhì)元素的數(shù)量不足夠，所以不 能期待薄膜晶體管的電場(chǎng)效應(yīng)遷移率及導(dǎo)通電流的上升。另外，若將 添加到半導(dǎo)體膜58中的用作供體的雜質(zhì)元素的峰濃度設(shè)定為大于 3xl018atoms/cm3，則閾值電壓向柵極電壓的負(fù)極側(cè)偏移而不容易發(fā)揮 薄膜晶體管的作用。因此，用作供體的雜質(zhì)元素的濃度優(yōu)選為 lxl015atoms/cm3以上且 3xl018atoms/cm3以下，更優(yōu)選為 6xl015atoms/cm3以上且 3xl018atoms/cm3以下，更優(yōu)選為 lxl016atoms/cm3以上且 3xl018atoms/cm3以下，更優(yōu)選為 3xl016atoms/cm3以上且3xl017atoms/cm3以下。
這里的微晶半導(dǎo)體膜是指包含具有非晶和結(jié)晶結(jié)構(gòu)(包括單晶、 多晶)的中間結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的膜。該半導(dǎo)體是具有在自由能方面4艮穩(wěn) 定的第三狀態(tài)的半導(dǎo)體，并且是具有短程有序且具有晶格畸變的結(jié)晶 半導(dǎo)體，其中粒徑為0.5nm至20nm的柱狀或針狀結(jié)晶沿對(duì)于襯底表 面的法線方向成長(zhǎng)。另外，在多個(gè)微晶半導(dǎo)體之間存在非晶半導(dǎo)體。 對(duì)于作為微晶半導(dǎo)體的典型例子的微晶硅而言，其拉曼光譜向比表示 單晶硅的520cm"低波數(shù)一側(cè)偏移。亦即，微晶硅的拉曼光譜的峰值 位于表示單晶硅的520cm-1和表示非晶硅的480cm"之間。另夕卜，微晶
13硅包含至少1原子％的氫或卣，以終止懸空鍵。再者，通過(guò)添加稀有 氣體元素比如氦、氬、氪、氖等來(lái)進(jìn)一步促進(jìn)晶格畸變，可以獲得穩(wěn)
定性提高的優(yōu)良微晶半導(dǎo)體膜。例如在美國(guó)專利4,409,134號(hào)公開(kāi)關(guān) 于這種微晶半導(dǎo)體膜的記載。
以5nm以上且50nm以下，優(yōu)選以5nm以上且20nm以下的厚度 形成添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58。
另夕卜，優(yōu)選將添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58的氧濃度 或氮濃度設(shè)定為低于用作供體的雜質(zhì)元素的濃度的10倍，典型為低 于3xlO"atoms/cm3，更優(yōu)選為低于3xl018atoms/cm3，并且優(yōu)選將碳濃 度設(shè)定為3xl0"atoms/cn^以下。在半導(dǎo)體膜58為微晶半導(dǎo)體膜時(shí)， 通過(guò)降低混入到半導(dǎo)體膜58中的氧、氮或碳的濃度，可以抑制微晶 半導(dǎo)體膜中產(chǎn)生缺陷。再者，若在微晶半導(dǎo)體膜中有氧或氮，就不容
易結(jié)晶。由此，在半導(dǎo)體膜58為樣支晶半導(dǎo)體膜時(shí)，通過(guò)使微晶半導(dǎo) 體膜中的氧濃度或氮濃度成為較低并且添加用作供體的雜質(zhì)元素，可 以提高微晶半導(dǎo)體膜的結(jié)晶性。
另外，因?yàn)楸緦?shí)施方式的添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜 58中添加有用作供體的雜質(zhì)元素，所以通過(guò)在形成添加有用作供體的 雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58的同時(shí)或之后對(duì)添加有用作供體的雜質(zhì)元素 的半導(dǎo)體膜58添加成為受體的雜質(zhì)元素，可以控制閾值電壓。作為 成為受體的雜質(zhì)元素典型有硼，優(yōu)選的是，將B2He、 BF3等的雜質(zhì)氣 體以lppm至1000ppm，優(yōu)選以lppm至100ppm的比例混入氫化硅中。 并且，將硼的濃度優(yōu)選設(shè)定為用作供體的雜質(zhì)元素的十分之一左右， 例如為lxl()i4atoms/cm3至6xl016atoms/cm3。
緩沖層42優(yōu)選覆蓋添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58的 側(cè)面及頂面。而且，柵極絕緣膜52b和緩沖層42優(yōu)選在添加有用作 供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58的周?chē)嘟佑|。
另外，如圖1B所示，也可以形成覆蓋添加有用作供體的雜質(zhì)元 素的半導(dǎo)體膜58的頂面的第一緩沖層62和覆蓋第一緩沖層62的頂面及側(cè)面以及添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58的側(cè)面的第 二緩沖層42a,而代替圖1A中的緩沖層42。
作為緩沖層42、第一緩沖層62、第二緩沖層42a,使用非晶半導(dǎo) 體膜?；蛘?，使用添加有氟或氯的卣的非晶半導(dǎo)體膜。將緩沖層42、 "^sl,t^" w"/子厭-隊(duì)/c力Jumii 土 zuwmiio 'rp力弓卜曰曰千矛,朕,
非晶硅膜或包含鍺的非晶硅膜等。
由于在添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58及布線71a至 71c之間有緩沖層42、第一緩沖層42a,因此添加有用作供體的雜質(zhì) 元素的半導(dǎo)體膜58及布線71a至71c不接觸。而且，由于緩沖層42、 第二緩沖層42a由非晶半導(dǎo)體膜形成，所以與添加有用作供體的雜質(zhì) 元素的半導(dǎo)體膜58相比，其能隙大，電阻率高，并且載流子遷移率 低，即為添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58的五分之一至十 分之一。由此，在后面形成的薄膜晶體管中，緩沖層42、第二緩沖層 42a用作高電阻區(qū)域，可以降低源區(qū)及漏區(qū)72和添加有用作供體的雜 質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58之間產(chǎn)生的泄漏電流。另外，可以降低截止電
流o
在添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58為微晶半導(dǎo)體膜時(shí)， 通過(guò)在添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58的表面上作為緩沖 層42、第二緩沖層42a形成非晶半導(dǎo)體膜，進(jìn)而，形成包含氫、氮或 卣的非晶半導(dǎo)體膜，可以防止包含在添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半 導(dǎo)體膜58中的晶粒的表面自然氧化。尤其，在微晶半導(dǎo)體膜中，在 非晶半導(dǎo)體和微晶粒接觸的區(qū)域中容易因局部應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。當(dāng)該
裂縫接觸氧時(shí)，晶粒被氧化而形成氧化硅。然而，通過(guò)在添加有用作 供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58的表面上形成緩沖層42、第一緩沖層 62,可以防止微晶粒氧化。由此，可以減少載流子被捕捉的缺陷或阻 礙載流子行進(jìn)的區(qū)域。
作為襯底50除了可以使用通過(guò)利用熔化法或浮法制造的無(wú)堿玻 璃襯底如鋇硼硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃、鋁硅酸鹽玻璃等；或陶瓷襯底以外，還可以使用具有可耐受本制造步驟中的處理溫度的耐熱 性的塑料襯底等。另外，也可以使用在不銹鋼合金等的金屬襯底表面
上設(shè)置絕緣膜的襯底。在襯底50為母玻璃的情況下，可以采用如下 尺寸的襯底第一代(320mmx400mm)、第二代(400mmx500mm)、 矛二 rx^ 、 "ummxo;)umm 乂 、 矛 q 1 、ooummxssumm 我 730mmx920mm )、第五代(1000mmxl200mm或1100mmxl250mm)、 第六代(1500mmxl800mm)、第七代(1900mmx2200mm )、第八代 (2160匪x2460mm )、 第九代 (2400腿x2800mm 或 2450mmx3050mm )、第十代(2950mmx3400mm)等。
柵電極51由金屬材料形成。作為金屬材料應(yīng)用鋁、鉻、鈦、鉭、 鉬、銅等。例如，柵電極51優(yōu)選由鋁或鋁和阻擋金屬的疊層結(jié)構(gòu)體 形成。作為阻擋金屬應(yīng)用鈦、鉬、鉻等的高熔點(diǎn)金屬。優(yōu)選設(shè)置阻擋 金屬，以便防止鋁的小丘及氧化。
柵電極51以50nm以上且300nm以下的厚度形成。通過(guò)將柵電極 51的厚度i殳定為50nm以上且100nm以下，可以防止后面形成的半導(dǎo) 體膜、絕緣膜或布線破裂。另外，通過(guò)將柵電極51的厚度設(shè)定為150nm 以上且300nm以下，可以降低柵電極51的電阻，而可以實(shí)現(xiàn)大面積 化。
另外，由于在柵電極51上形成半導(dǎo)體膜或布線，所以為了防止破 裂，優(yōu)選將其端部加工為錐形。另外，雖然未圖示，但是在該步驟中 還可以同時(shí)形成連接到柵電極的布線或電容布線。
柵極絕緣膜52a及52b可以分別由厚度為50nm至150nm的氧化 硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜或氮氧化硅膜形成。在此示出形成氮化 硅膜或氮氧化硅膜作為柵極絕緣膜52a并且形成氧化硅膜或氧氮化硅 膜作為柵極絕緣膜52b而層疊它們的方式。另外，不使柵極絕緣膜具 有兩層結(jié)構(gòu)，而可以采用氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、或者氮 氧化硅膜的單層形成柵極絕緣膜。
通過(guò)使用氮化硅膜或氮氧化硅膜形成柵極絕緣膜52a,襯底50和柵極絕緣膜52a的緊密力提高，因而，在使用玻璃襯底作為襯底50 時(shí)，可以防止來(lái)自襯底50的雜質(zhì)擴(kuò)散到添加有用作供體的雜質(zhì)元素 的半導(dǎo)體膜58、緩沖層42、以及第二緩沖層42a中，并且可以防止柵 電極51氧化。亦即，可以防止膜的剝離，并且可以提高后面形成的 薄膜晶體管的電特性。另外，若沖冊(cè)極絕緣膜52a、 52b的厚度分別為 50nm以上，則可以緩和由柵電極51的凹凸導(dǎo)致的覆蓋率的降低，因 此是優(yōu)選的。
在此，氧氮化硅膜是指其組成中的氧含量高于氮含量的膜，并且 在使用盧瑟福背散射光i普學(xué)法(RBS:Rutherford Backscattering Spectrometry)及氫前方散射法(HFS:Hydrogen Forward Scattering)進(jìn) 行測(cè)量的情況下，作為組成范圍包含55原子％至65原子％的氧、1 原子％至20原子％的氮、25原子％至35原子％的硅、以及0.1原子％ 至10原子％的氫。另外，氮氧化硅膜是指其組成中的氮含量高于氧含 量的膜，并且在使用RBS、 HFS進(jìn)行測(cè)量的情況下，作為組成范圍包 含15原子％至30原子％的氧、20原子％至35原子％的氮、25原子％ 至35原子％的硅、15原子％至25原子％的氫。但是，在將構(gòu)成氧氮 化硅或氮氧化硅的原子的總計(jì)設(shè)定為100原子％時(shí)，氮、氧、硅及氫 的含有比率包括在上述范圍內(nèi)。
在形成n溝道型薄膜晶體管的情況下，對(duì)由添加有給予一導(dǎo)電類(lèi) 型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜形成的一對(duì)源區(qū)及漏區(qū)72作為典型的 雜質(zhì)元素添加磷，即對(duì)氫化硅添加PH3等的雜質(zhì)氣體即可。另外，在 形成p溝道型薄膜晶體管的情況下，作為典型的雜質(zhì)元素添加硼，即 對(duì)氫化硅添加B2H6等的雜質(zhì)氣體即可。通過(guò)將磷或硼的濃度設(shè)定為 lxl019atoms/cm3至lx1021 atoms/cm3，可以獲得與布線71a至71c的歐 姆接觸，而發(fā)揮源區(qū)及漏區(qū)的作用。 一對(duì)源區(qū)及漏區(qū)72可以由微晶 半導(dǎo)體膜或非晶半導(dǎo)體膜形成。 一對(duì)源區(qū)及漏區(qū)72以2nm以上且 50nm以下的厚度形成。通過(guò)減少一對(duì)源區(qū)及漏區(qū)72的厚度，可以提 高生產(chǎn)率。
17布線71a至71c優(yōu)選由鋁；銅；或添加有耐熱性提高元素如銅、 硅、鈦、釹、鍶、鉬等或小丘防止元素的鋁合金的單層或疊層形成。 另外，也可以采用如下疊層結(jié)構(gòu)，即使用鈥、鉭、鉬、鴒或這些元素 的氮化物形成與添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜 接觸一側(cè)的膜，并在其上形成鋁或鋁合金。而且，也可以采用使用鈦、 鉭、鉬、鴒或這些元素的氮化物夾住鋁或鋁合金的上面及下面的疊層 結(jié)構(gòu)。在此，作為導(dǎo)電膜示出具有布線71a至71c的三層層疊的結(jié)構(gòu) 的導(dǎo)電膜作為布線71a、 71c使用鉬膜并且作為布線71b使用鋁膜的 疊層結(jié)構(gòu)；作為布線71a、 71c使用鈦膜并且作為布線71b使用鋁膜的 疊層結(jié)構(gòu)。
另外，雖然圖1A和1B所示的薄膜晶體管具有緩沖層42及第二 緩沖層42a的側(cè)面與布線71a至71c接觸的結(jié)構(gòu)，然而也可以釆用如 圖2所示的結(jié)構(gòu)，即緩沖層87不與布線71a至71c接觸，并且布線 71a至71c隔著一對(duì)源區(qū)及漏區(qū)88形成在緩沖層87上。這種薄膜晶 體管可以使用利用多級(jí)灰度掩模的光刻步驟來(lái)形成。在實(shí)施方式4中 對(duì)該步驟進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
通過(guò)采用圖2所示的結(jié)構(gòu)，添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體 膜58不與一對(duì)源區(qū)及漏區(qū)88以及布線71a至71c直接接觸，因而可 以降低薄膜晶體管的泄漏電流及截止電流。
另夕卜，使用圖3說(shuō)明具有與圖1A和1B及圖2不同結(jié)構(gòu)的薄膜晶 體管。
在圖3所示的薄膜晶體管中，在襯底50上形成柵電極51，在柵 電極51上形成柵極絕緣膜52a、 52b,在柵極絕緣膜52b上形成添加 有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58,在添加有用作供體的雜質(zhì)元素 的半導(dǎo)體膜58上形成緩沖層42，在緩沖層42上形成添加有用作供體 的雜質(zhì)元素的一對(duì)源區(qū)及漏區(qū)72。另外，絕緣膜67a覆蓋添加有用作 供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58、緩沖層42、以及一對(duì)源區(qū)及漏區(qū)72 的側(cè)面，并且在一對(duì)源區(qū)及漏區(qū)72以及絕緣膜67a上形成一對(duì)布線71a至71c。
可以使用與柵極絕緣膜52a、 52b相同的膜形成絕緣膜67a。另夕卜， 可以使用有機(jī)樹(shù)脂來(lái)形成。由于絕緣膜67a至少覆蓋添加有用作供體 的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58的側(cè)面，所以添加有用作供體的雜質(zhì)元素 白、Jt矛譯/疾5g巧，線〃a土 〃i;個(gè)喪卿,a mv -j ka中i"/iM:順t /厄久戰(zhàn) 止電流。另外，由于位于添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58 及一對(duì)源區(qū)及漏區(qū)72之間的緩沖層42由非晶半導(dǎo)體膜形成，所以與 添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58相比，緩沖層42的能隙大， 電阻高，并且載流子遷移率低，即為添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半 導(dǎo)體膜58的五分之一至十分之一。由此，在后面形成的薄膜晶體管 中，緩沖層42用作高電阻區(qū)域，可以降低源區(qū)及漏區(qū)72和添加有用 作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58之間產(chǎn)生的泄漏電流。另外，可以 降低截止電流。
另外，雖然圖3所示的薄膜晶體管具有在緩沖層42上形成一對(duì)源 區(qū)及漏區(qū)72并且絕緣膜67a覆蓋一對(duì)源區(qū)及漏區(qū)72的頂面的一部分 及側(cè)面的結(jié)構(gòu)，但還可以采用圖4及圖41A和41B所示的結(jié)構(gòu)。絕緣 膜67a覆蓋添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58及緩沖層42的 側(cè)面，并且在緩沖層42上將一個(gè)接觸孔68a形成于絕緣膜67b的外圍 (參照?qǐng)D41A )。在此情況下，絕緣膜67a和絕緣膜67b被分離。另夕卜， 也可以形成一對(duì)接觸孔68b、 68c (參照?qǐng)D41B)。在此情況下，絕緣 膜67a及絕緣膜67b沒(méi)有分離而連接。另外，在絕緣膜67a上形成一 對(duì)源區(qū)及漏區(qū)70,并且在接觸孔68b、 68c中與緩沖層42接觸。另夕卜， 在一對(duì)源區(qū)及漏區(qū)70上形成一對(duì)布線71a至71c。
如圖4所示，通過(guò)在絕緣膜67b的外圍形成接觸孔，被接觸孔圍 繞的絕緣膜67b用作溝道保護(hù)膜，因而在使源區(qū)及漏區(qū)70分離時(shí)， 對(duì)緩沖層不進(jìn)行過(guò)蝕刻，而可以減少對(duì)于緩沖層的蝕刻損壞。另外， 當(dāng)形成一對(duì)接觸孔時(shí)，絕緣膜67a及絕緣膜67b連接，并且絕緣膜67b 的區(qū)域用作溝道保護(hù)膜，因而在使源區(qū)及漏區(qū)70分離時(shí)，對(duì)緩沖層不進(jìn)行過(guò)蝕刻，而可以減少對(duì)于緩沖層的蝕刻損壞。在實(shí)施方式6說(shuō)
明這種薄膜晶體管的制造。
根據(jù)圖4所示的結(jié)構(gòu)，添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58
不與一對(duì)源區(qū)及漏區(qū)70以及布線71a至71c直接接觸，因而可以降低 -籠瞎且"太芬aa 、;nf ;昆由.-:右7 裁止電；荒
另外，雖然在此示出了布線71a至71c的端部和一對(duì)源區(qū)及漏區(qū) 70的端部不一致的方式，但可以代替采用如圖5所示那樣布線71a至 71c的端部和一對(duì)源區(qū)及漏區(qū)72的端部一致的結(jié)構(gòu)。
另外，使用圖6示出柵極絕緣膜的層結(jié)構(gòu)與上述薄膜晶體管不同 的薄膜晶體管。
如圖6所示，也可以形成三層?xùn)艠O絕緣膜52a、 52b、 52c,而代 替圖1A至圖5所示的薄膜晶體管的柵極絕緣膜52a、 52b。作為第三 層的柵極絕緣膜52c，可以形成厚度為lnm至5nm左右的氮化硅膜或 氮氧化硅膜。
作為第三層的柵極絕緣膜形成的厚度為lnm至5nm左右的氮化硅 膜或氮氧化硅膜的形成方法，可以采用等離子體CVD法。另外，利 用高密度等離子體對(duì)柵極絕緣膜52b進(jìn)行氮化處理，而可以在柵極絕 緣膜52b的表面上形成氮化珪膜。也可以通過(guò)進(jìn)行利用高密度等離子 體的氮化處理，來(lái)獲得包含更高濃度的氮的氮化硅膜。通過(guò)利用高頻 率的微波，例如lGHz或2.45GHz來(lái)產(chǎn)生高密度等離子體。由于以低 電子溫度為特征的高密度等離子體的活性種的動(dòng)能低，所以與利用現(xiàn) 有的等離子體處理時(shí)相比，可以形成等離子體損壞少且缺陷少的層。 另外，由于可以減少柵極絕緣膜52b的表面上的粗度，所以可以提高 載流子遷移率。
另外，可以如圖7所示那樣形成在柵極絕緣膜52b上^t添加有 用作供體的雜質(zhì)元素的晶粒60并且在添加有用作供體的雜質(zhì)元素的 晶粒60柵極絕緣膜52b上形成包含鍺作為其主要成分的半導(dǎo)體膜61 來(lái)代替圖1A至圖6所示的薄膜晶體管的添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58。
在使用硅形成添加有用作供體的雜質(zhì)元素的晶粒60時(shí)，由于以鍺 為主要成分的半導(dǎo)體膜61的電阻率較低，所以載流子在以鍺為主要 成分的半導(dǎo)體膜61中移動(dòng)。由此獲得具有其電阻率比添加有用作供
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接下來(lái)，在下文中示出如圖1A至圖7所示的在柵極絕緣膜上層 疊添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜和緩沖層而形成的薄膜晶 體管的工作機(jī)理。在此，作為添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜 使用添加有磷的微晶硅膜并且作為緩沖層使用非晶硅膜進(jìn)行說(shuō)明。
圖8A至8C示出本發(fā)明的薄膜晶體管的能帶圖，圖9A、 9C及9E 示出薄膜晶體管的截面圖，圖9B、 9D及9F示出等效電路。
圖9A示出一種薄膜晶體管，其中層疊襯底20、柵電極21、柵極 絕緣膜22、作為添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜的添加有磷的 微晶硅膜23、作為緩沖層的非晶硅膜24、源區(qū)25S、漏區(qū)25D、源電 極26S、漏電極26D。
圖9B示出此時(shí)的等效電路。在此，電阻Rsa主要表示源區(qū)25S及 非晶硅膜24的電阻值，電阻R&主要表示漏區(qū)25D及非晶硅膜24的 電阻值，電阻Rac主要表示非晶硅膜24的電阻值，電阻R^主要表示 添加有磷的微晶硅膜23的電阻值。
另外，圖8A為圖9A所示的柵電極21不被施加電壓的狀態(tài)的薄 膜晶體管的帶圖，并且示出非晶硅膜24的費(fèi)密能級(jí)Ef和柵電極的費(fèi) 密能級(jí)Efin相等的情況。
由于在作為本實(shí)施方式的添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜 的添加有磷的微晶硅膜23中包含作為用作供體的雜質(zhì)元素之一的磷， 所以微晶硅膜為N型半導(dǎo)體，并且在添加有磷的微晶硅膜23中，費(fèi) 密能級(jí)Ef近似于傳導(dǎo)帶能級(jí)Ec。另外，添加有磷的微晶硅膜23為N 型，非晶硅膜24為I型。另外，若將微晶硅膜的帶隙(傳導(dǎo)帶的下端 Ec和價(jià)電子帶的上端Ev的能差)例如設(shè)定為1.4eV，并且將非晶硅
21的帶隙例如設(shè)定為1.7eV,則在添加有磷的微晶硅膜23及非晶硅膜24 的界面上形成NI接合，而在能帶在添加有磷的微晶硅膜23及非晶硅 膜24的界面附近彎曲的同時(shí)，添加有磷的微晶硅膜23的傳導(dǎo)帶的下 端Ec位于非晶;圭膜24的傳導(dǎo)帶的下端Ec的下方。
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沖妄地電位，并且對(duì)漏電才及26D施加正電壓時(shí)的漏電流及載流子的路 徑。即，示出此時(shí)流過(guò)漏電極26D及源電極26S之間的載流子的路徑。 如圖9C的虛線所示，漏電流的路徑為漏電極26D、漏區(qū)25D、非晶 硅膜24、添加有磷的微晶硅膜23中的柵極絕緣膜22的界面附近、非 晶硅膜24、源區(qū)25S、源電極26S。亦即，流過(guò)漏電極26D及源電極 26S之間的載流子的路徑為源電極26S、源區(qū)25S、非晶硅膜24、微 晶硅膜23中的柵極絕緣膜22的界面附近、非晶硅膜24、漏區(qū)25D、 漏電極26D。
圖9D示出此時(shí)的等效電路。在此，由于向源區(qū)25S及非晶硅膜 24的界面施加正向偏壓，所以電阻Rsa為源區(qū)25S及非晶硅膜24的 正向連接的電阻值，并且電阻低。另外，由于向漏區(qū)25D及非晶硅膜 24的界面施加反向偏壓并產(chǎn)生耗盡層，所以電阻Roa的電阻高。電阻 R^為反轉(zhuǎn)的添加有磷的微晶硅膜23的電阻值。在此，反轉(zhuǎn)的添加有 磷的微晶硅膜23是指通過(guò)對(duì)柵電極21施加電位，在與柵極絕緣膜22 的界面產(chǎn)生傳導(dǎo)電子的狀態(tài)的添加有磷的微晶硅膜23。電阻R&比電
阻RDa及R^極小。
另外，圖8B為圖9C所示的狀態(tài)的薄膜晶體管的帶圖，其中對(duì)柵 電極21施加正電壓，典型地施加以形成反轉(zhuǎn)層的程度大的正電壓。 若對(duì)柵電極21施加正電壓，則添加有磷的微晶硅膜23的能帶彎曲， 以形成傳導(dǎo)帶的下端Ec位于費(fèi)密能級(jí)Ef下方的區(qū)域即反轉(zhuǎn)層，并且 在與柵極絕緣膜22的界面附近的添加有磷的微晶硅膜23中引起電子 而提高傳導(dǎo)電子密度。該反轉(zhuǎn)層開(kāi)始形成時(shí)的正電壓與閾值電壓Vth 大致相等。在此，在實(shí)際上的裝置結(jié)構(gòu)中，電阻Roa典型地由厚度為0.1pm 至0.3inm左右的非晶硅膜形成。另一方面，電阻R^典型地由長(zhǎng)度為 3ium至6nm左右的添加有磷的微晶硅膜形成。因此，溝道中的載流子 的移動(dòng)距離為非晶硅膜中的移動(dòng)距離的10倍至30倍。通過(guò)將微晶硅 膜的電阻R^設(shè)定為比非晶硅膜的電阻Rac極小，可以實(shí)現(xiàn)薄膜晶體 管的導(dǎo)通電流的上升及電場(chǎng)效應(yīng)遷移率的提高。由此，通過(guò)對(duì)微晶硅 膜添加用作供體的雜質(zhì)元素，在此為磷，可以提高載流子濃度，而可 以提高微晶珪膜的傳導(dǎo)率。結(jié)果，可以提高導(dǎo)通電流。
另一方面，圖9E示出當(dāng)對(duì)柵電極21施加負(fù)電壓，將源電極26S 作為接地電位，并且對(duì)漏電極26D施加正電壓時(shí)的漏電流及載流子的 路徑。即，示出此時(shí)流過(guò)漏電極26D及源電極26S之間的載流子的路 徑。如圖9E的虛線所示，漏電流的路徑為漏電極26D、漏區(qū)25D、 非晶硅膜24的表面附近、源區(qū)25S、源電極26S。亦即，流過(guò)漏電極 26D及源電極26S之間的載流子的路徑為源電極26S、源區(qū)25S、非 晶硅膜24的表面附近、漏區(qū)25D、漏電極26D。
圖9F示出此時(shí)的等效電路。在此，由于向源區(qū)25S及非晶硅膜 24的界面施加正向偏壓，所以電阻RSa為源區(qū)25及非晶硅膜24的正 向連接的電阻值，并且電阻低。另外，由于向漏區(qū)25D及非晶硅膜 24的界面施加反向偏壓并產(chǎn)生耗盡層，所以電阻Roa的電阻高。電阻 Rae為非晶硅膜24的電阻值。電阻RSa比電阻Roa及極小。
另外，圖8C為圖9E所示的狀態(tài)的薄膜晶體管的帶圖，其中對(duì)柵 電極21施加負(fù)電壓。若對(duì)柵電極21施加負(fù)電壓，則從柵極絕緣膜22 及添加有磷的微晶硅膜23的界面附近排斥電子，電子密度降低，而 形成耗盡層。在此情況下，由于從傳導(dǎo)帶驅(qū)逐傳導(dǎo)電子，所以在添加 有磷的微晶硅膜23的與柵極絕緣膜22的界面，添加有用作供體的雜 質(zhì)元素的微晶硅膜23的傳導(dǎo)帶的下端Ec位于比費(fèi)密能級(jí)Ef更上方， 添加有磷的微晶硅膜23的表面被高電阻化而其電阻變成高于非晶硅 膜24的電阻。由此，在對(duì)柵電極21施加負(fù)電壓時(shí)，電子在非晶珪膜24中移動(dòng)，而產(chǎn)生電流。在非晶硅膜24及漏區(qū)25D的界面附近，施 加反偏壓，形成耗盡層，而電阻Roa提高。然而，若在非晶硅膜24中 包含缺陷、雜質(zhì)元素或復(fù)合中心，則缺陷、雜質(zhì)元素或復(fù)合中心成為 泄漏路徑(leakpath )，耗盡層不擴(kuò)大，而產(chǎn)生截止電流。由此，非晶 硅膜24與漏區(qū)25D的界面的接合完全，并且非晶硅膜24由雜質(zhì)元素 少、缺陷少而且復(fù)合中心少的膜形成。亦即，通過(guò)使用光電流值大且 暗電流值小的非晶硅膜24形成薄膜晶體管，可以降低薄膜晶體管的 泄漏電流。
另夕卜，雖然在此使用添加有磷的微晶硅膜23作為添加有用作供體 的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜進(jìn)行說(shuō)明，但是，在使用其他的添加有用作供 體的雜質(zhì)元素的非晶硅膜、非晶鍺膜、非晶硅鍺膜、微晶鍺膜、微晶 硅鍺膜、多晶硅膜、多晶鍺膜、多晶硅鍺膜時(shí)也通過(guò)同樣地添加用作 供體的雜質(zhì)元素如磷、砷或銻等，其帶隙比構(gòu)成緩沖層的非晶硅小。 由此，在添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜及緩沖層的界面形成 NI接合，而在能帶彎曲的同時(shí)，添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體 膜的傳導(dǎo)帶的下端Ec位于緩沖層的傳導(dǎo)帶的下端Ec的下方。因此具 有與上述同樣的薄膜晶體管特性。
如本方式所示，通過(guò)在對(duì)柵電極施加正電壓的情況下，將添加有 用作供體的雜質(zhì)元素的導(dǎo)電性高的半導(dǎo)體膜作為載流子的移動(dòng)區(qū)域， 并且在對(duì)柵電極施加負(fù)電壓的情況下，將導(dǎo)電性低的非晶半導(dǎo)體膜作 為載流子的移動(dòng)區(qū)域，而獲得ON/OFF比高的薄膜晶體管。亦即，可 以獲得導(dǎo)通電流及電場(chǎng)效應(yīng)遷移率高且可以抑制截止電流的薄膜晶 體管。
通過(guò)在柵極絕緣膜上設(shè)置電阻率低的膜，在此為添加有用作供體 的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜，可以提高薄膜晶體管的導(dǎo)通電流及電場(chǎng)效應(yīng) 遷移率，并且通it^蓋添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜的側(cè)面 地設(shè)置非晶半導(dǎo)體膜或絕緣膜，可以降低薄膜晶體管的截止電流。亦 即，可以實(shí)現(xiàn)薄膜晶體管的高性能化。由此，可以提高顯示裝置的驅(qū)動(dòng)頻率，而可以充分地對(duì)應(yīng)面板尺寸的大面積化或像素的高密度化。 另外，由于本實(shí)施方式的薄膜晶體管為反交錯(cuò)型薄膜晶體管，所以其 步驟數(shù)量少，而可以在大面積襯底上制造該薄膜晶體管。
實(shí)施方式2
在本實(shí)施方式中，使用圖1A及圖40說(shuō)明實(shí)施方式1所示的薄膜 晶體管的另一結(jié)構(gòu)。在此雖然使用圖1A進(jìn)行說(shuō)明，但是，可以將本 實(shí)施方式適當(dāng)?shù)貞?yīng)用于實(shí)施方式1的其他附圖所示的薄膜晶體管中。
在圖1A中，用作源區(qū)及漏區(qū)的一對(duì)源區(qū)及漏區(qū)72的端部與添加 有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58的端部重疊。
另外，不僅該結(jié)構(gòu)以外，還有如圖40A所示的結(jié)構(gòu)，其中用作源 區(qū)及漏區(qū)的一對(duì)源區(qū)及漏區(qū)72的端部與添加有用作供體的雜質(zhì)元素 的半導(dǎo)體膜58大致一致。若圖1A和圖40A的虛線所示那樣源區(qū)及漏 區(qū)72的端部和添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58的端部重疊 或大致一致，則載流子的移動(dòng)距離變短，因此可以提高導(dǎo)通電流。
另外，也可以采用如圖40B所示的所謂的偏置(off-set)結(jié)構(gòu)， 其中用作源區(qū)及漏區(qū)的一對(duì)源區(qū)及漏區(qū)72的端部不與添加有用作供 體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58的端部重疊。通過(guò)采用這種結(jié)構(gòu)，用作 源區(qū)及漏區(qū)的一對(duì)源區(qū)及漏區(qū)72和添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半 導(dǎo)體膜58的距離遠(yuǎn)離，因此形成在緩沖層42中的電場(chǎng)緩和，而可以 降低截止電流。
實(shí)施方式3
在本實(shí)施方式中示出電場(chǎng)效應(yīng)遷移率及導(dǎo)通電流高且截止電流低 的薄膜晶體管的制造步驟。在此，作為代表例子示出實(shí)施方式1的圖
1B所示的薄膜晶體管的制造方法。
關(guān)于具有非晶半導(dǎo)體膜或微晶半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管，n型薄膜 晶體管具有比p型薄膜晶體管高的電場(chǎng)效應(yīng)遷移率，因此更適合用于 驅(qū)動(dòng)電路。優(yōu)選的是，在同一個(gè)襯底上形成同一極性的薄膜晶體管， 以抑制制造步驟的數(shù)量。這里，使用n溝道型薄膜晶體管進(jìn)行說(shuō)明。如圖IOA所示，在襯底50上形成柵電極51，并且在柵電極51 上形成4冊(cè)極絕緣膜52a、 52b。
柵電極51通過(guò)濺射法、CVD法、鍍敷法、印刷法、液滴噴射法 等且使用用于實(shí)施方式1所示的柵電極51的金屬材料形成。這里， 在襯底50上通過(guò)濺射法形成鉬膜作為導(dǎo)電膜，并利用通過(guò)^f吏用第一 光掩模形成的抗蝕劑掩^^來(lái)蝕刻形成在襯底50上的導(dǎo)電膜，以形成 柵電極51。
柵極絕緣膜52a、 52b可以分別通過(guò)CVD法或?yàn)R射法等且利用氧 化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、或氮氧化硅膜形成。在此，示出形 成氮化硅膜或氮氧化硅膜作為柵極絕緣膜52a并且形成氧化硅膜或氧 氮化硅膜作為柵極絕緣膜52b來(lái)層疊它們的方式。
接著，在柵極絕緣膜52b上形成添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半 導(dǎo)體膜45。添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜45通過(guò)等離子體 CVD法或'踐射法形成。而且，對(duì)通過(guò)等離子體CVD法或'減射法形成 的半導(dǎo)體膜進(jìn)行熱處理來(lái)形成。作為熱處理，有加熱處理、激光束照
射、燈光照射等。
在通過(guò)等離子體CVD法形成添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo) 體膜45的情況下，在等離子體CVD裝置的反應(yīng)室內(nèi)混合包含硅或鍺 的沉積氣體、氬、包含用作供體的雜質(zhì)元素的氣體，并且利用輝光放 電等離子體形成非晶半導(dǎo)體膜或微晶半導(dǎo)體膜。另外，在形成非晶半 導(dǎo)體膜的情況下，可以通過(guò)混合包含硅或鍺的沉積氣體和包含用作供 體的雜質(zhì)元素的氣體而不使用氫，并且利用輝光放電等離子體來(lái)形成 非晶半導(dǎo)體膜。
在添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜45的制造步驟中，通過(guò) 施加lMHz至30MHz，典型為13.56MHz、 27.12MHz的高頻電力； 或者大于30MHz且小于300MHz左右的VHF帶的高頻電力，典型為 60MHz來(lái)產(chǎn)生輝光放電等離子體。
作為包含硅或鍺的沉積氣體的代表例子，有SiH" Si2H6、 GeH4、Ge2He等。作為包含用作供體的雜質(zhì)元素的氣體，可以使用包含磷、 砷、銻等的氣體。
另外，可以通過(guò)利用氦、氬、氖等濺射硅靶、鍺靶、硅鍺靶等來(lái) 形成非晶硅膜、非晶硅鍺膜、非晶鍺膜等。此時(shí)，通過(guò)將包含用作供 體的雜質(zhì)元素的氣體引入成膜室中，可以形成添加有用作供體的雜質(zhì) 元素的半導(dǎo)體膜。
另外，通過(guò)對(duì)上述添加有用作供體的雜質(zhì)元素的非晶半導(dǎo)體膜或 -敞晶半導(dǎo)體膜進(jìn)行加熱處理，可以形成添加有用作供體的雜質(zhì)元素的 晶體半導(dǎo)體膜。
另外，也可以形成不包含用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜并且形 成添加有用作供體的雜質(zhì)元素的絕緣膜作為柵極絕緣膜52b，而代替 添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜45。例如，可以使用添加有用 作供體的雜質(zhì)元素(磷、砷、或銻)的氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化 硅膜、或氮氧化硅膜等來(lái)形成。另外，在以疊層結(jié)構(gòu)形成柵極絕緣膜 52b的情況下，對(duì)與半導(dǎo)體膜45接觸的層或與棚-極絕緣膜52a接觸的 層添加用作供體的雜質(zhì)元素。
作為形成添加有用作供體的雜質(zhì)元素的絕緣膜作為柵極絕緣膜 52b的方法，與絕緣膜的原料氣體一起使用包含用作供體的雜質(zhì)元素 的氣體來(lái)形成絕緣膜即可。例如，可以通過(guò)利用硅烷、臭氧水、以及 磷化氫的等離子體CVD法形成添加有磷的氮化硅膜。另外，可以通 過(guò)利用硅烷、 一氧化二氮、臭氧水、以及磷化氫的等離子體CVD法 形成添加有磷的氧氮化硅膜。
另外，也可以在形成柵極絕緣膜52b之前將包含用作供體的雜質(zhì) 元素的氣體流入成膜裝置的反應(yīng)室中，以使雜質(zhì)元素吸附到襯底50 表面及反應(yīng)室內(nèi)壁。之后，通過(guò)在形成柵極絕緣膜52b之后形成半導(dǎo) 體膜，半導(dǎo)體膜一邊獲取用作供體的雜質(zhì)元素一邊沉積，因此，可以 形成添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜45。
另外，也可以在形成添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜45之前，將包含用作供體的雜質(zhì)元素的氣體流入成膜裝置的反應(yīng)室中，
以使用作供體的雜質(zhì)元素吸附到柵極絕緣膜52b及反應(yīng)室內(nèi)壁。之后， 通過(guò)沉積半導(dǎo)體膜，半導(dǎo)體膜一邊獲取用作供體的雜質(zhì)元素一邊沉 積，因此，可以形成添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜45。
另外，在作為添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜45形成微晶 半導(dǎo)體膜的情況下，為了形成添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜 45，也可以與包含硅或鍺的沉積氣體一起使用包含硅或鍺的氟化氣 體。在此情況下，將氟化硅烷的流量設(shè)定為相對(duì)于硅烷的流量的0.1 倍至50倍，優(yōu)選為1倍至10倍。為了形成添加有用作供體的雜質(zhì)元 素的半導(dǎo)體膜45,若與包含硅或鍺的沉積氣體一起使用包含硅或鍺的 氟化氣體，則氟自由基蝕刻微晶半導(dǎo)體膜的結(jié)晶成長(zhǎng)地方的非晶半導(dǎo) 體膜成分，因而產(chǎn)生結(jié)晶性高的結(jié)晶成長(zhǎng)。亦即，可以形成結(jié)晶性高 的微晶半導(dǎo)體膜。
另外，也可以通過(guò)在硅烷等氣體中混合GeH4、 GeF4等的氫化鍺、 氟化鍺，來(lái)將能帶寬度調(diào)節(jié)為0.9eV至l.leV。當(dāng)對(duì)硅添加鍺時(shí)，可 以改變薄膜晶體管的溫度特性。
此外，在添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜45的成膜處理 中，除了硅烷及氫之外，還可以將氦添加到反應(yīng)氣體中。氦具有在所 有的氣體中最高的離子化能量即24.5eV，并且在稍低于該離子化能量 的大約20eV的能級(jí)中具有準(zhǔn)穩(wěn)定狀態(tài)，因此在維持放電時(shí)，離子化 的能量只需要其差值的大約4eV。因此，其放電開(kāi)始電壓也示出在所 有的氣體中最低的值。根據(jù)如上所述的特性，氦可以穩(wěn)定地維持等離 子體。另外，因?yàn)榭梢孕纬删鶆虻牡入x子體，所以即使堆積添加有用 作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜的襯底的面積增大，也可以發(fā)揮實(shí)現(xiàn)等 離子體密度的均勻化的效果。
在此，作為添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜45的一個(gè)方 式，示出通過(guò)等離子體CVD法形成添加有磷的微晶硅膜的方式。
在等離子體CVD裝置的反應(yīng)室中混合包含硅或鍺的沉積氣體，
28這里為硅烷、氫力或稀有氣體，并且利用輝光放電等離子體形成微晶
硅膜。將氫的流量相對(duì)于硅烷的流量稀釋10倍至2000倍，優(yōu)選為50 倍至200倍，以形成微晶硅膜。襯底的加熱溫度為100。C至30(TC、 優(yōu)選為12(TC至22(TC。另外，通過(guò)與上述原料氣體一起使用磷化氫， 可以形成添加有用作供體的雜質(zhì)元素的微晶硅膜。在此，通過(guò)使用 0.01%至5%的磷化氳(硅烷稀釋或氫稀釋)氣體、硅烷、氫形成添加 有磷的微晶硅膜。
接下來(lái)，形成第一緩沖層54。作為第一緩沖層54，可以通過(guò)使用 包含硅或鍺的沉積氣體的等離子體CVD法形成非晶半導(dǎo)體膜。或者， 可以使用選自氦、氬、氪、氖中的一種或多種稀有氣體元素稀釋包含 硅或鍺的沉積氣體來(lái)形成非晶半導(dǎo)體膜?；蛘?，可以使用硅烷氣體的 流量的1倍以上且10倍以下，更優(yōu)選為1倍以上且5倍以下的流量 的氫形成包含氫的非晶半導(dǎo)體膜。另外，也可以對(duì)上述氫化半導(dǎo)體膜 或包含氫的非晶半導(dǎo)體膜添加氟或氯等的鹵。
另外，第一緩沖層54可以使用硅靶、硅鍺靶、鍺靶等的半導(dǎo)體靶
利用氫或稀有氣體進(jìn)行濺射來(lái)形成非晶半導(dǎo)體膜。 作為非晶半導(dǎo)體膜有非晶硅膜、非晶硅鍺膜等。
第一緩沖層54的厚度為10nm至100nm，優(yōu)選為30nm至50nm。 通過(guò)在添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜45的表面上作為 第一緩沖層54形成非晶半導(dǎo)體膜，進(jìn)而，形成包含氫、氮或囟的非 晶半導(dǎo)體膜，在添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜45為^f效晶半 導(dǎo)體膜的情況下，可以防止包含在微晶半導(dǎo)體膜中的晶粒的表面自然 氧化。尤其在非晶半導(dǎo)體和微晶粒接觸的區(qū)域容易因局部應(yīng)力而產(chǎn)生 裂縫。若該裂縫與氧接觸，則晶粒被氧化而形成氧化硅。然而，通過(guò) 在添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜45的表面上形成第一緩沖 層54，可以防止微晶粒氧化。
另夕卜，在形成添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜45之后，優(yōu) 選通過(guò)等離子體CVD法以300。C至400。C的溫度形成第一緩沖層54。借助于該成膜處理，氫供給到半導(dǎo)體膜45中，而獲得與使半導(dǎo)體膜 45氫化時(shí)同等的效應(yīng)。換言之，通過(guò)在添加有用作供體的雜質(zhì)元素的 半導(dǎo)體膜45上沉積第一緩沖層54,可以將氫擴(kuò)散到添加有用作供體 的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜45中，來(lái)使懸空鍵終止。
接下來(lái)，在第一緩沖層54上涂敷抗蝕劑，通過(guò)利用第二光掩模的 光刻步驟對(duì)該抗蝕劑進(jìn)行曝光和顯影，以形成抗蝕劑掩模。接著，使 用該抗蝕劑掩模，如圖10B所示那樣對(duì)第一緩沖層54及添加有用作 供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜45進(jìn)行蝕刻，來(lái)形成第一緩沖層62及添 加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58。
接下來(lái)，如圖IOC所示，在第一緩沖層62及柵極絕緣膜52b上 形成第二緩沖層41及添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo) 體膜55。
第二緩沖層41可以與第一緩沖層54同樣地形成。此時(shí)的第二緩 沖層41有時(shí)在后面形成源區(qū)及漏區(qū)的工序中被部分地蝕刻，所以優(yōu) 選以此時(shí)其一部分留下的厚度形成第二緩沖層41。典型地說(shuō)，優(yōu)選以 30nm以上且500nm以下，更優(yōu)選為50nm以上且200nm以下的厚度 形成。
在薄膜晶體管的外加電壓高(例如15V左右)的顯示裝置中，典 型為液晶顯示裝置，若將第一緩沖層54及第二緩沖層41形成為較厚， 則漏極耐壓提高，因此即便對(duì)薄膜晶體管施加高電壓，也可以抑制薄 膜晶體管退化。
第 一緩沖層54及第二緩沖層41由非晶半導(dǎo)體膜形成或由包含氫 或卣的非晶半導(dǎo)體膜形成，所以與添加有雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58相 比，其能隙大，電阻率高，并且遷移率低。由此，在后面形成的薄膜 晶體管中，形成在源區(qū)及漏區(qū)和添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體 膜58之間的第一緩沖層及第二緩沖層用作高電阻區(qū)域。由此，可以 降低薄膜晶體管的截止電流。在將該薄膜晶體管用作顯示裝置的開(kāi)關(guān) 元件的情況下，可以提高顯示裝置的對(duì)比度。
30對(duì)于添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜55而言， 在形成n溝道型薄膜晶體管的情況下，作為典型的雜質(zhì)元素添加磷， 即對(duì)包含硅或鍺的沉積氣體添加PH3等的雜質(zhì)氣體即可。另外，在形 成p溝道型薄膜晶體管的情況下，作為典型的雜質(zhì)元素添加硼，即對(duì)
包含硅或鍺的沉積氣體添加包含B2H6等的雜質(zhì)元素的氣體即可。通過(guò)
將磷或硼的濃度設(shè)定為lxl0"atoms/cm3至lxl021atoms/cm3,可以與后 面形成的布線71a至71c進(jìn)行歐姆接觸，而發(fā)揮源區(qū)及漏區(qū)的作用。 添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜55可以由微晶半 導(dǎo)體膜或非晶半導(dǎo)體膜形成。添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜 質(zhì)半導(dǎo)體膜55以2nm以上且50nm以下的厚度形成。通過(guò)減少添加 有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜的厚度，可以提高生產(chǎn) 率。
接下來(lái)，在添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜55 上形成抗蝕劑掩模。通過(guò)光刻技術(shù)形成抗蝕劑掩模。在此，使用第三 光掩模對(duì)涂敷在添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜 55上的抗蝕劑進(jìn)行曝光及顯影，以形成抗蝕劑掩模。
接下來(lái)，通過(guò)使用抗蝕劑掩模對(duì)第二緩沖層41及添加有給予一導(dǎo) 電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜55進(jìn)行蝕刻而分離，以如圖11A 所示那樣形成第二緩沖層42及添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的 雜質(zhì)半導(dǎo)體膜63。之后，去除抗蝕劑掩模。
由于第二緩沖層42覆蓋添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜 58，所以可以防止在形成于第二緩沖層42上的源區(qū)及漏區(qū)和添加有 用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58之間產(chǎn)生的泄漏電流。另外，可 以防止在布線和添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58之間產(chǎn)生 的泄漏電流。
接下來(lái)，如圖11B所示，在添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的 雜質(zhì)半導(dǎo)體膜63及柵極絕緣膜52b上形成導(dǎo)電膜65a至65c。導(dǎo)電膜 65a至65c通過(guò)使用濺射法、CVD法、印刷法、液滴噴射法、蒸鍍法等來(lái)形成。在此，作為導(dǎo)電膜示出具有導(dǎo)電膜65a至65c的三層層疊 的結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電膜，即使用鉬膜作為導(dǎo)電膜65a、 65c,使用鋁膜作為導(dǎo) 電膜65b的疊層結(jié)構(gòu)；或使用鈦膜作為導(dǎo)電膜65a、 65c，使用鋁膜作 為導(dǎo)電膜65b的疊層結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電膜65a至65c通過(guò)濺射法或真空蒸鍍 法形成。
導(dǎo)電膜65a至65c可以適當(dāng)?shù)厥褂脤?shí)施方式1所示的布線71a至 71c的金屬材料來(lái)形成。
接下來(lái)，通過(guò)使用第四光掩才莫的光刻步驟在導(dǎo)電膜65c上形成抗 蝕劑掩模。
接下來(lái)，通過(guò)使用抗蝕劑掩模對(duì)導(dǎo)電膜65a至65c進(jìn)行蝕刻，以 如圖11C所示那樣形成一對(duì)布線71a至71c (發(fā)揮源電極及漏電極的 作用)。
接下來(lái)，使用抗蝕劑掩模對(duì)添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的 雜質(zhì)半導(dǎo)體膜63進(jìn)行蝕刻而分離。結(jié)果，可以形成如圖IIC所示的 一對(duì)源區(qū)及漏區(qū)72。另外，在該蝕刻步驟中，還蝕刻第二緩沖層42 的一部分。將一部分被蝕刻而形成凹部的第二緩沖層示為第二緩沖層 43?？梢酝ㄟ^(guò)同一個(gè)步驟形成源區(qū)及漏區(qū)和緩沖層的凹部。通過(guò)將第 二緩沖層43的凹部的深度設(shè)定為第二緩沖層43中的厚度最大的區(qū)域 的二分之一至三分之一，可以使源區(qū)及漏區(qū)的距離遠(yuǎn)離，因此，可以
降低源區(qū)及漏區(qū)之間的泄漏電流。之后，去除抗蝕劑掩模。
接下來(lái)，也可以在露出的第二緩沖層43不受到損傷且在對(duì)于該第 二緩沖層43的蝕刻速度低的條件下進(jìn)行干蝕刻。通過(guò)該步驟，可以 去除源區(qū)及漏區(qū)之間的第二緩沖層43上的蝕刻殘?jiān)⒖刮g劑掩模的 殘?jiān)?、以及用?lái)去除抗蝕劑掩模的裝置內(nèi)的污染源，而可以使源區(qū)和 漏區(qū)之間可靠地絕緣。結(jié)果，可以降低薄膜晶體管的泄漏電流，而可 以制造截止電流小且耐壓高的薄膜晶體管。另外，使用氯氣體作為蝕 刻氣體即可。
通過(guò)上述步驟可以形成溝道蝕刻型薄膜晶體管74。接下來(lái)，如圖12A所示，在布線71a至71c、源區(qū)及漏區(qū)72、第 二緩沖層43、以及柵極絕緣膜52b上形成保護(hù)絕緣膜76。保護(hù)絕緣 膜76可以與柵極絕緣膜52a、 52b同樣地形成。另外，保護(hù)絕緣膜76 是為了防止懸浮在大氣中的有機(jī)物、金屬物、水蒸氣等污染雜質(zhì)的侵 入而設(shè)置的，從而優(yōu)選為致密的膜。另外，通過(guò)使用氮化硅膜作為保 護(hù)絕緣膜76，可以將第二緩沖層43中的氧濃度抑制為5xl019atoms/cm3 以下，優(yōu)選為lxl019atoms/cm3以下，因此，可以防止第二緩沖層43 氧化。
接下來(lái)，在保護(hù)絕緣膜76上形成絕緣膜101。在此，使用光敏性 有機(jī)樹(shù)脂形成絕緣膜101。接著，在使用第五光掩模使絕緣膜101感 光之后進(jìn)行顯影，形成使保護(hù)絕緣膜76露出的絕緣膜102。接著，使 用絕緣膜102對(duì)保護(hù)絕緣膜76進(jìn)行蝕刻，形成使布線71c的一部分露 出的接觸孔lll (參照?qǐng)D12B)。
接下來(lái)，如圖12C所示，在接觸孔111中形成像素電極77。在此， 在絕緣膜102上形成導(dǎo)電膜，然后使用通過(guò)使用第六光掩模的光刻步 驟形成的抗蝕劑掩模對(duì)導(dǎo)電膜進(jìn)行蝕刻，以形成像素電極77。
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t f'i* ,于、力《久/ / 一j ka 'i疋乂tj六嚇j近7u'i;t w、j " r L h ^h"，閑。'g-年、'iu 鎢的銦氧化物、包含氧化鎢的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、 包含氧化鈥的銦錫氧化物、ITO、銦鋅氧化物、添加有氧化硅的銦錫 氧化物等。
另外，可以使用包含導(dǎo)電高分子(也稱為導(dǎo)電聚合物)的導(dǎo)電組 成物形成像素電極77。使用導(dǎo)電組成物形成的像素電極的薄層電阻優(yōu) 選為10000Q/口以下，波長(zhǎng)550nm處的透光率優(yōu)選為70%以上。另夕卜， 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0.1 Q.cm以下。
作為導(dǎo)電高分子可以使用所謂的7U電子共軛類(lèi)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、聚瘞吩或其衍生物、 或由上述物質(zhì)中的兩種以上構(gòu)成的共聚物等。
在此，像素電極77是通過(guò)如下步驟來(lái)形成的，即在通過(guò)濺射法形成ITO膜之后在ITO上涂敷抗蝕劑，然后使用第六光掩模對(duì)抗蝕劑進(jìn) 行曝光及顯影以形成抗蝕劑掩模，并且使用抗蝕劑掩模對(duì)ITO進(jìn)行蝕 刻。
另外，圖12C相當(dāng)于沿圖13的Q-R切割的截面圖。在圖13中， 省略源區(qū)及漏區(qū)72的端部露出到布線71c的端部的外側(cè)的描述。另外， 一方布線具有圍繞另一方布線的形狀(具體而言，U字型、C字型)。 因此，由于可以增加載流子移動(dòng)的區(qū)域的面積，所以可以增加電流量， 而可以縮小薄膜晶體管的面積。另外，由于添加有用作供體的雜質(zhì)元 素的半導(dǎo)體膜58、柵極絕緣膜52a、 52b、布線71a至71c重疊在柵電 極上，所以柵電極的凹凸所引起的負(fù)面影響少，從而可以抑制覆蓋度 的降低及泄漏電流的產(chǎn)生。
再者，在液晶顯示裝置中，通過(guò)將與信號(hào)線連接的布線71a至71c 用作源極，將與像素電極連接的布線71a至71c用作漏極，并且采用
型、C字型結(jié)構(gòu)(即，俯視形狀為源極隔著絕緣膜以曲線狀圍繞漏極 的形狀)，可以降低在柵電極(柵極布線)和漏極之間產(chǎn)生的寄生電 容。因此，可以實(shí)現(xiàn)抑制漏電極側(cè)的電壓降的薄膜晶體管。另外，使 用該結(jié)構(gòu)的顯示裝置可以提高像素的響應(yīng)速度。尤其是，形成于液晶 顯示裝置的像素中的薄膜晶體管可以抑制漏電壓的電壓降，因此，可 以上升液晶材料的響應(yīng)速度。
通過(guò)上述步驟，可以形成可用于薄膜晶體管及顯示裝置的元件襯底。
另夕卜，雖然在本實(shí)施方式中示出溝道蝕刻型薄膜晶體管進(jìn)行說(shuō)明， 但是，也可以將本實(shí)施方式應(yīng)用于溝道保護(hù)型薄膜晶體管。具體而言， 可以在第二緩沖層上形成溝道保護(hù)膜，并且在溝道保護(hù)膜及第二緩沖 層上設(shè)置一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體膜。
根據(jù)本實(shí)施方式，可以制造高性能的薄膜晶體管。由此，可以提 高顯示裝置的驅(qū)動(dòng)頻率，而可以充分對(duì)應(yīng)于面板尺寸的大面積化、像素的高密度化。
實(shí)施方式4
在本實(shí)施方式中示出電場(chǎng)效應(yīng)遷移率及導(dǎo)通電流高且截止電流低 的薄膜晶體管的制造步驟。另外，示出采用其光掩模數(shù)比實(shí)施方式3 少的工序制造薄膜晶體管的步驟。在此，作為代表例子示出實(shí)施方式
1的圖2所示的薄膜晶體管的制造方法。
與實(shí)施方式3同樣地，如圖14A所示，在村底50上形成導(dǎo)電膜， 在導(dǎo)電膜上涂敷抗蝕劑，使用通過(guò)使用第一光掩模的光刻步驟形成的 抗蝕劑掩模對(duì)導(dǎo)電膜的一部分進(jìn)行蝕刻，以形成柵電極51。接著，在 柵電極51上形成柵極絕緣膜52a、 52b。接著，通過(guò)使用第二光掩模 的光刻步驟在柵極絕緣膜52b上形成添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半 導(dǎo)體膜58及第一緩沖層62。接著，在該第一緩沖層62上按順序形成 第二緩沖層41、添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜 55、以及導(dǎo)電膜65a至65c。接著，在導(dǎo)電膜65c上涂敷抗蝕劑。
作為抗蝕劑可以使用正型抗蝕劑或負(fù)型抗蝕劑。在此，使用正型 抗蝕劑。
接下來(lái)，作為第三光掩模使用多級(jí)灰度掩模，對(duì)抗蝕劑照射光， 使抗蝕劑曝光，以形成抗蝕劑掩模81。
在此，使用圖15A至15D說(shuō)明使用多級(jí)灰度掩模的曝光。
多級(jí)灰度掩模是指能夠設(shè)定三個(gè)曝光水平的掩模，該三個(gè)曝光水 平為曝光部分、中間曝光部分、以及未曝光部分。通過(guò)進(jìn)行一次的曝 光及顯影步驟，可以形成具有多個(gè)(典型為兩種)厚度區(qū)域的抗蝕劑 掩模。由此，通過(guò)使用多級(jí)灰度掩模，可以減少光掩模的數(shù)量。
作為多級(jí)灰度掩模的代表例子，有如圖15A所示的灰色調(diào)掩模 159a、如圖15C所示的半色調(diào)掩模159b。
如圖15A所示，灰色調(diào)掩才莫159a由具有透光性的襯底163、形成 在其上的遮光部164及衍射光柵165構(gòu)成。在遮光部164中，光的透 過(guò)率為0%。另一方面，衍射光柵165可以通過(guò)將狹縫、點(diǎn)、網(wǎng)眼等控制光的透過(guò)率。另外，周期性狹縫、點(diǎn)、網(wǎng)眼、以及非周期性狹縫、
點(diǎn)、網(wǎng)眼都可以用于衍射光柵165 。
作為具有透光性的襯底163,可以使用石英等的具有透光性的襯 底。遮光部164及衍射光柵165可以使用鉻、氧化鉻等的吸收光的遮 光材料形成。
在對(duì)灰色調(diào)掩模159a照射曝光光線的情況下，如圖15B所示， 在遮光部164中，光透過(guò)率166為0%,而在不設(shè)置有遮光部164及 衍射光柵165的區(qū)域中，光透過(guò)率166為100%。另外，在衍射光柵 165中，可以將光透過(guò)率調(diào)整為10%至70%的范圍內(nèi)。另外，4汙射光 柵165中的光透光率可以通過(guò)調(diào)整衍射光柵的狹縫、點(diǎn)、或網(wǎng)眼的間 隔及柵距而控制。
如圖15C所示，半色調(diào)掩模159b由具有透光性的襯底163、形成 在其上的半透過(guò)部167及遮光部168構(gòu)成。可以將MoSiN、 MoSi、 MoSiO、 MoSiON、 CrSi等用于半透過(guò)部167。遮光部168可以使用4各 或氡化鉻等的吸收光的遮光材料形成。
在對(duì)半色調(diào)掩模159b照射曝光光線的情況下，如圖15D所示， 在遮光部168中，光透過(guò)率169為0%，而在不設(shè)置有遮光部168及 半透過(guò)部167的區(qū)域中，光透過(guò)率169為100%。另外，在半透過(guò)部 167中，可以將光透過(guò)率調(diào)整為10%至70%的范圍內(nèi)。另外，半透過(guò) 部167中的光透光率可以通過(guò)調(diào)整半透過(guò)部167的材料來(lái)控制。
通過(guò)在使用多級(jí)灰度掩模進(jìn)行曝光之后進(jìn)行顯影，可以如圖14A 所示那樣形成具有不同厚度的區(qū)域的抗蝕劑掩模81。
接下來(lái)，使用抗蝕劑掩模81對(duì)第二緩沖層41、添加有給予一導(dǎo) 電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜55、以及導(dǎo)電膜65a至65c進(jìn)行蝕 刻而分離。結(jié)果，可以形成如圖14B所示的第二緩沖層42、添加有給 予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜63、以及導(dǎo)電膜85a至85c。
接著，對(duì)抗蝕劑掩模81進(jìn)行灰化處理。結(jié)果，抗蝕劑的面積縮小，
36其厚度變薄。此時(shí)，厚度薄的區(qū)域的抗蝕劑(與柵電極51的一部分 重疊的區(qū)域)被去除，以如圖14C所示，可以形成分離的抗蝕劑掩模 86。
接下來(lái)，使用抗蝕劑掩才莫86對(duì)導(dǎo)電膜85a至85c進(jìn)行蝕刻而分離。 結(jié)果，可以形成如圖16A所示的一對(duì)布線92a至92c。當(dāng)^f吏用抗蝕劑 掩模86對(duì)導(dǎo)電膜85a至85c進(jìn)行濕蝕刻時(shí)，導(dǎo)電膜85a至85c被各向 同性地蝕刻。結(jié)果，可以形成其面積比抗蝕劑掩才莫86小的布線92a 至92c。
接下來(lái)，如圖16B所示，使用抗蝕劑掩模86對(duì)添加有給予一導(dǎo) 電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜63進(jìn)行蝕刻，以形成一對(duì)源區(qū)及 漏區(qū)88。另外，在該蝕刻步驟中，第二緩沖層42的一部分也被蝕刻。 將一部分被蝕刻的第二緩沖層示為第二緩沖層87。另外，在第二緩沖 層87上形成凹部?？梢酝ㄟ^(guò)同一個(gè)步驟形成源區(qū)及漏區(qū)和第二緩沖 層的凹部。在此，因?yàn)槭褂闷涿娣e小于抗蝕劑掩模81的抗蝕劑掩模 86蝕刻第二緩沖層87的一部分，所以第二緩沖層87向源區(qū)及漏區(qū) 88的外側(cè)突出。另外，布線92a至92c的端部與源區(qū)及漏區(qū)88的端 部不一致而彼此錯(cuò)開(kāi)，并在布線92a至92c的端部的外側(cè)形成源區(qū)及 漏區(qū)88的端部。之后，去除抗蝕劑掩才莫86。
接下來(lái)，也可以在露出的緩沖層不受到損傷且對(duì)于該緩沖層的蝕 刻速度低的條件下進(jìn)行干蝕刻。通過(guò)該步驟，可以去除源區(qū)及漏區(qū)之 間的緩沖層上的蝕刻殘?jiān)?、抗蝕劑掩模的殘?jiān)?、以及用?lái)去除抗蝕劑 掩模的裝置內(nèi)的污染源，而可以使源區(qū)和漏區(qū)之間可靠地絕緣。結(jié)果， 可以降低薄膜晶體管的泄漏電流，而可以制造截止電流小且耐壓高的 薄膜晶體管。另外，使用氯氣體作為蝕刻氣體即可。
根據(jù)上述步驟，可以形成溝道蝕刻型的薄膜晶體管83。另外，可 以使用兩個(gè)光掩模來(lái)形成薄膜晶體管。
之后，經(jīng)過(guò)與實(shí)施方式3相同的步驟，如圖16C所示那樣在布線 92a至92c、源區(qū)及漏區(qū)88、第二緩沖層87、以及柵極絕緣膜52b上形成保護(hù)絕緣膜76、絕緣膜102，并且通過(guò)使用第四光掩模的光刻步 驟形成接觸孔。
接下來(lái)，在絕緣膜102上通過(guò)使用第五光掩模的光刻步驟形成像 素電極77。另外，圖16C相當(dāng)于沿圖17的U-V切割的截面圖。
通過(guò)上述步驟，通過(guò)可以將其光掩^f莫減少到比實(shí)施方式3少一個(gè) 的步驟可以形成具有薄膜晶體管且可用于顯示裝置的元件襯底。
實(shí)施方式5
在本實(shí)施方式中，以下示出電場(chǎng)效應(yīng)遷移率及導(dǎo)通電流高且截止
電流低的薄膜晶體管的制造步驟。在此，示出實(shí)施方式1的圖3所示 的薄膜晶體管的制造方法作為代表例子。
與實(shí)施方式3相同，在襯底50上形成柵電極51及柵極絕緣膜52a、 52b。接著，在柵極絕緣膜52b上形成添加有用作供體的雜質(zhì)元素的 半導(dǎo)體膜，在該半導(dǎo)體膜上按順序?qū)盈B緩沖層以及添加有給予一導(dǎo)電 類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜。接著，在添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的 雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜上形成抗蝕劑掩才莫56，對(duì)添加有給予一導(dǎo)電 類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜、緩沖層、以及添加有用作供體的雜 質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜進(jìn)行蝕刻，以如圖18A所示那樣形成添加有用作供 體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58、緩沖層42、以及添加有給予一導(dǎo)電類(lèi) 型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜63。
接下來(lái)，如圖18B所示，在添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的 雜質(zhì)半導(dǎo)體膜63以及柵極絕緣膜52b上形成絕緣膜67。絕緣膜67可 以適當(dāng)?shù)厥褂门c柵極絕緣膜52a、 52b相同的材料來(lái)形成。
接下來(lái)，在絕緣膜67上形成抗蝕劑掩模68?？刮g劑掩模68是為 了如下理由而"i殳置的，即對(duì)絕桑彖膜67的一部分進(jìn)^f亍蝕刻，以防止后 面形成的布線與添加有用作供體的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜58接觸， 并且形成與添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜63接 觸的絕緣膜。其形狀優(yōu)選為具有小于添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元 素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜63的頂面面積的開(kāi)口部的形狀。接下來(lái)，使用抗蝕劑掩模68對(duì)絕緣膜67進(jìn)行蝕刻，以如圖18C 所示那樣形成覆蓋添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體 膜63的端部的絕緣膜67a。
接下來(lái)，如圖19A所示，在絕緣膜67a及添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型
至65c，并且在導(dǎo)電膜65a至65c上形成抗蝕劑掩才莫66。
接下來(lái)，如圖19B所示，使用抗蝕劑掩模66對(duì)導(dǎo)電膜65a至65c 進(jìn)行蝕刻來(lái)形成布線71a至71c。
接下來(lái)，使用抗蝕劑掩模66對(duì)添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素 的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜63進(jìn)行蝕刻而分離。結(jié)果，可以形成如圖20A所示 那樣的一對(duì)源區(qū)及漏區(qū)72。另外，在該蝕刻步驟中，還蝕刻緩沖層 42的一部分。將其一部分被蝕刻的形成有凹部的緩沖層示為緩沖層 73。
通過(guò)上述步驟，可以形成溝道蝕刻型薄膜晶體管31。因?yàn)橛薪^緣 膜67a，所以添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58和布線71a至 71c彼此絕緣，因而可以降低在添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體 膜58和布線71a至71c之間產(chǎn)生的泄漏電流。因此，可以形成截止電 流低的薄膜晶體管。
接下來(lái)，如圖20B所示，在布線71c及柵極絕緣膜52b上與實(shí)施 方式3同樣地形成保護(hù)絕緣膜76。接著，對(duì)保護(hù)絕緣膜76的一部分 進(jìn)行蝕刻來(lái)形成接觸孔，同時(shí)使布線71c的一部分露出。接著，如圖 20C所示，與實(shí)施方式3同樣地在接觸孔中形成像素電極77。通過(guò)上 述步驟，可以制造元件襯底。
通過(guò)上述步驟，可以制造具有截止電流低的薄膜晶體管的元件襯 底。另外，通過(guò)使用該元件襯底，可以制造對(duì)比度高的顯示裝置。
實(shí)施方式6
接下來(lái)，以下示出如圖4所示的可以降低泄漏電流的溝道保護(hù)型 薄膜晶體管的制造步驟。與實(shí)施方式3同樣地在襯底50上形成柵電極51及柵極絕緣膜 52a、 52b。接著，經(jīng)過(guò)與實(shí)施方式5相同的步驟，在柵極絕緣膜52b 上形成添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜。接著，在該半導(dǎo)體膜
上形成緩沖層。接著，在緩沖層上形成抗蝕劑掩模，對(duì)緩沖層及添加 有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜進(jìn)行蝕刻，以形成添加有用作供體
的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58、緩沖層42。
接下來(lái)，在緩沖層42及柵極絕緣膜52b上形成如圖18B所示的 絕緣膜67。接著，在絕緣膜67上形成抗蝕劑掩模，并且使用抗蝕劑 掩模對(duì)絕緣膜67進(jìn)行蝕刻，以形成如圖21A所示的絕緣膜67a、 67b。 另外，也可以在絕緣膜67b的周?chē)纬梢粋€(gè)接觸孔。在此情況下，絕 緣膜67a和絕緣膜67b被分離。另外，也可以形成一對(duì)接觸孔。在此 情況下，絕緣膜67a及絕緣膜67b彼此連接。結(jié)果，可以在緩沖層42 上與覆蓋緩沖層的端部的絕緣膜67a同樣地形成用作后面的薄膜晶體 管的溝道保護(hù)膜的絕緣膜67b。
接下來(lái)，在柵極絕緣膜52b、緩沖層42的露出部分、以及絕緣膜 67a、 67b上形成添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜 69。添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜69可以與實(shí) 施方式3所示的添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜55 同樣地形成。
接下來(lái)，在添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜69上形 成導(dǎo)電膜65a至65c。接著，在導(dǎo)電膜65a至65c上形成抗蝕劑掩模 66。
接著，如圖21B所示，使用抗蝕劑掩模66對(duì)導(dǎo)電膜65a至65c 進(jìn)行蝕刻，以形成布線71a至71c。接著，使用抗蝕劑掩模66對(duì)添加 有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜69進(jìn)行蝕刻而分離。 結(jié)果，可以形成如圖21B所示的一對(duì)源區(qū)及漏區(qū)70。另外，在該蝕刻 步驟中，還蝕刻絕緣膜67b的一部分。將一部分被蝕刻的形成有凹部 的絕緣膜示為溝道保護(hù)膜67c。通過(guò)上述步驟，可以形成溝道保護(hù)型薄膜晶體管32。因?yàn)橛薪^緣 膜67a，所以添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58和一對(duì)源區(qū)及 漏區(qū)70彼此絕緣，因而，可以降低在添加有用作供體的雜質(zhì)元素的 半導(dǎo)體膜58和一對(duì)源區(qū)及漏區(qū)70之間產(chǎn)生的泄漏電流。因此，可以 形成截止電流低的薄膜晶體管。另外，可以與形成用來(lái)降低泄漏電流 的絕緣膜67a的同時(shí)形成溝道保護(hù)膜67c。
接下來(lái)，如圖21C所示，通過(guò)形成保護(hù)絕緣膜76及隔著該保護(hù) 絕緣膜76與布線71c接觸的像素電極77，可以制造元件襯底。
通過(guò)上述步驟，可以制造具有截止電流低的薄膜晶體管的元件村 底。另外，通過(guò)使用該元件襯底，可以制造對(duì)比度高的顯示裝置。
實(shí)施方式7
接下來(lái)，以下示出如圖5所示的可以降低泄漏電流的薄膜晶體管 的制造步驟。
在形成實(shí)施方式3所示的圖11C的布線71a至71c、實(shí)施方式4 所示的圖16B的布線92a至92c、實(shí)施方式5所示的圖19B的布線71a 至71c、或?qū)嵤┓绞?所示的圖4所示的布線71a至71c之后，去除 抗蝕劑掩才莫66或86。接著，也可以以布線71a至71c或布線92a至 92c為掩模對(duì)添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜進(jìn)行 蝕刻。結(jié)果，可以形成如圖5所示的布線71a至71c或布線92a至92c 與源區(qū)及漏區(qū)70、 72、 88的端部一致的薄膜晶體管。
實(shí)施方式8
接下來(lái)，以下示出如圖7所示的可以降低泄漏電流的薄膜晶體管 的制造步驟。
圖7示出一種薄膜晶體管的方式，其中在柵極絕緣膜52b上^i: 添加有用作供體的雜質(zhì)元素的晶粒60，并且在添加有用作供體的雜質(zhì) 元素的晶粒60及柵極絕緣膜52b上形成以鍺為主要成分的半導(dǎo)體膜 61而代替實(shí)施方式1至實(shí)施方式7所示的薄膜晶體管的添加有用作供 體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58。另外，形成覆蓋以鍺為主要成分的半導(dǎo)
41體膜61的頂面及側(cè)面的緩沖層42a。與添加有用作供體的雜質(zhì)元素且 以硅為主要成分的晶粒相比，以鍺為主要成分的半導(dǎo)體膜的遷移率 高，因此，載流子在以鍺為主要成分的半導(dǎo)體膜中移動(dòng)。由此，可以 在柵極絕緣膜52b上形成電阻率低的膜。
添加有用作供體的雜質(zhì)元素的晶粒60是以如下步驟制造的，即與 實(shí)施方式3同樣地在柵極絕緣膜52b上形成添加有用作供體的雜質(zhì)元 素的微晶半導(dǎo)體膜或非晶半導(dǎo)體膜，接著將添加有用作供體的雜質(zhì)元 素的微晶半導(dǎo)體膜或非晶半導(dǎo)體膜暴露于等離子體。作為等離子體， 對(duì)等離子體CVD裝置的反應(yīng)室中引入氫、氟、氟化物氣體中的任一 種以上并且施加高頻電源來(lái)產(chǎn)生等離子體。
通過(guò)引入氟、氟化物氣體、氳中的至少一種以上并施加高頻電源， 產(chǎn)生氫等離子體、氟等離子體。作為氫等離子體，對(duì)反應(yīng)室中引入氫 來(lái)產(chǎn)生等離子體。作為氟等離子體，對(duì)反應(yīng)室中引入氟或氟化物氣體 來(lái)產(chǎn)生等離子體。作為氟化物氣體，有HF、 SiF4、 SiHF3、 SiH2F2、 SiH3F、 Si2F6、 GeF4、 GeHF3、 GeH2F2、 GeH3F、 Ge2F6等。另外，除 了氟、氟化物氣體、氫以外，還可以對(duì)反應(yīng)室中引入稀有氣體來(lái)產(chǎn)生 稀有氣體等離子體。
通過(guò)使用氫等離子體、氟等離子體等，在等離子體中產(chǎn)生氬自由 基、氟自由基。氫自由基與添加有用作供體的雜質(zhì)元素的微晶半導(dǎo)體 膜或非晶半導(dǎo)體膜的非晶成分起反應(yīng)，使半導(dǎo)體膜的一部分晶化，并 且對(duì)非晶成分進(jìn)行蝕刻。另外，氟自由基對(duì)添加有用作供體的雜質(zhì)元 素的微晶半導(dǎo)體膜或非晶半導(dǎo)體膜的非晶成分進(jìn)行蝕刻。由此，可以 殘留結(jié)晶性高的晶粒。另外，當(dāng)在柵極絕緣層52b上形成添加有用作 供體的雜質(zhì)元素的非晶半導(dǎo)體膜時(shí)，對(duì)非晶成分進(jìn)行蝕刻，并且使半 導(dǎo)體膜的一部分晶化，而可以形成晶粒。因此，因?yàn)槲挥谂c柵極絕緣 膜的界面的非晶成分也被等離子體蝕刻，所以在沖冊(cè)極絕緣膜上可以形 成晶粒。
作為等離子體的產(chǎn)生方法，優(yōu)選使用HF頻帶(3MHz至30MHz,典型為13.56MHz、 27.12MHz )，或大于30MHz至300MHz左右的VHF 頻帶的高頻電力，典型為60MHz。另外，例如可以使用頻率為1GHz 或2.45GHz的高頻等離子體。尤其通過(guò)4吏用13.56MHz的高頻電力， 可以提高等離子體的均勻性，而即使在第六代至第十代的大面積襯底 上也可以將鍺膜暴露于均勻性高的等離子體，因此適于大量生產(chǎn)。
接下來(lái)，通過(guò)在晶粒上形成以鍺為主要成分的膜，可以提高以鍺 為主要成分的膜和晶粒的緊密性。再者，通過(guò)以晶粒作為晶核進(jìn)行結(jié) 晶成長(zhǎng)，可以形成微晶鍺膜作為以鍺為主要成分的半導(dǎo)體膜61。
等離子體CVD裝置的反應(yīng)室中與包含鍺的沉積氣體一起引入氫并且 施加高頻電力，而產(chǎn)生等離子體，以形成非晶鍺膜或微晶鍺膜作為以 鍺為主要成分的半導(dǎo)體膜61。另外，通過(guò)與包含鍺的沉積氣體和氫一 起使用包含硅的沉積氣體，形成非晶硅鍺膜或微晶硅鍺膜。
另外，作為形成非晶鍺膜作為以鍺為主要成分的半導(dǎo)體膜61的一 個(gè)方式，可以在反應(yīng)室中通過(guò)使用包含鍺的沉積氣體的輝光放電等離 子體形成非晶鍺膜?；蛘?，可以使用選自氦、氬、氪、氖的一種或多 種的稀有氣體元素稀釋包含鍺的沉積氣體，通過(guò)輝光放電等離子體形 成非晶鍺膜。或者，可以通過(guò)使用包含鍺的沉積氣體的I倍以上且IO 倍以下，更優(yōu)選為l倍以上且5倍以下的流量的氳的輝光放電等離子 體，形成非晶鍺膜。進(jìn)而，通過(guò)與包含鍺的沉積氣體、氫一起使用包 含硅的沉積氣體，可以形成非晶硅鍺膜作為以鍺為主要成分的半導(dǎo)體 膜61。
另外，作為形成微晶鍺膜用作以鍺為主要成分的半導(dǎo)體膜61的一 個(gè)方式，在反應(yīng)室中混合包含鍺的沉積氣體，在此為鍺烷和氫^/或稀 有氣體，通過(guò)輝光放電等離子體形成微晶鍺膜。鍺烷被氫A/或稀有氣 體稀釋為10倍至2000倍。由此，需要多量的氫^或稀有氣體。陳地 的加熱溫度為10(TC至40(TC,優(yōu)選為250。C至35(TC。再者，通過(guò)與 包含鍺的沉積氣體、氫一起使用包含硅的沉積氣體，可以形成微晶硅鍺膜作為以鍺為主要成分的半導(dǎo)體膜61 。
在以鍺為主要成分的半導(dǎo)體膜61的形成步驟中，通過(guò)施加lMHz 至30MHz,典型為13.56MHz、 27.12MHz的高頻電力，或大于30MHz 至300MHz左右的VHF頻帶的高頻電力，典型為60MHz來(lái)產(chǎn)生輝光 放電等離子體?；蛘?，例如可以使用頻率為lGHz或2.45GHz的高頻 等離子體。
在上述添加有用作供體的雜質(zhì)元素的晶粒及以鍺為主要成分的半
膜45及第一緩沖層54之后，通過(guò)與實(shí)施方式3相同的步驟，可以制 造如圖7所示的薄膜晶體管。另外，通過(guò)與實(shí)施方式4至實(shí)施方式7 相同的步驟，可以形成薄膜晶體管。 實(shí)施方式9
在本實(shí)施方式中，以下示出電場(chǎng)效應(yīng)遷移率及導(dǎo)通電流高并且截 止電流低的薄膜晶體管的制造步驟。在此，以下示出圖1B所示的薄 膜晶體管的制造步驟。
如圖22A所示，在襯底50上形成柵電極51、電容布線57，并且 在柵電極51和電容布線57上形成柵極絕緣膜52a、 52b。
接下來(lái)，在柵極絕緣膜52b上形成添加有用作供體的雜質(zhì)元素的 半導(dǎo)體膜45。在此，示出作為添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜 45的一個(gè)方式形成包含磷的微晶硅膜的方式。
接下來(lái)，形成第一緩沖層54。作為第一緩沖層54可以形成非晶 半導(dǎo)體膜。作為非晶半導(dǎo)體膜有非晶硅膜、非晶硅鍺膜等。
將第一緩沖層54的厚度設(shè)定為10nm至100nm，優(yōu)選為30nm至 50nm。
通過(guò)在添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜45的表面上形成 非晶半導(dǎo)體膜，進(jìn)而，形成包含氫、氮或鹵的非晶半導(dǎo)體膜作為第一 緩沖層54，可以防止添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜45所包 含的晶粒的表面的自然氧化。尤其是，在非晶半導(dǎo)體和微晶粒相接觸的區(qū)域容易因局部應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。若該裂縫與氧接觸，則晶粒被氧 化而形成氧化硅。然而，通過(guò)在添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體
膜45的表面形成第一緩沖層54,可以防止微晶粒的氧化。
另外，在形成添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜45之后，優(yōu) 選通過(guò)等離子體CVD法以300。C至400。C的溫度形成第一緩沖層54。 借助于該成膜處理，氫供給到半導(dǎo)體膜45中，而獲得與使半導(dǎo)體膜 45氫化時(shí)同等的效應(yīng)。換言之，通過(guò)在添加有用作供體的雜質(zhì)元素的 半導(dǎo)體膜45上沉積第一緩沖層54，可以將氫擴(kuò)散到添加有用作供體 的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜45中，來(lái)使懸空鍵終止。
接下來(lái)，在第一緩沖層54上涂敷抗蝕劑，通過(guò)利用第二光掩沖莫的 光刻步驟對(duì)該抗蝕劑進(jìn)行曝光和顯影來(lái)形成抗蝕劑掩模。接著，使用 該抗蝕劑掩模，如圖22B所示那樣對(duì)第一緩沖層54及添加有用作供 體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜45進(jìn)行蝕刻，來(lái)形成第一緩沖層62及添加 有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜58。之后，去除抗蝕劑掩模(參照 圖22B)。另外，圖22B相當(dāng)于沿圖25A的Q-R切割的截面圖。
接下來(lái)，如圖22C所示，在第一緩沖層62及柵極絕緣膜52b上 形成第二緩沖層41及添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo) 體膜55。
第二緩沖層41可以與第一緩沖層54同樣形成。由于此時(shí)的第二 緩沖層41有時(shí)在后面形成源區(qū)及漏區(qū)的工序中被部分地蝕刻，所以 優(yōu)選以此時(shí)其一部分留下的厚度形成緩沖層54。典型地說(shuō)，優(yōu)選以 30nm以上且500nm以下的厚度，更優(yōu)選為50nm以上且200nm以下 的厚度形成。
在薄膜晶體管的外加電壓高(例如15V左右)的顯示裝置，典型 為液晶顯示裝置中，若將第一緩沖層54及第二緩沖層41形成為較厚， 則耐壓性提高，因此即便對(duì)薄膜晶體管施加高電壓，也可以避免薄膜 晶體管退化。
由于使用非晶半導(dǎo)體膜或包含氫或卣的非晶半導(dǎo)體膜形成第 一緩沖層54及第二緩沖層41 ，所以與添加有雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜45相比， 其能隙大，電阻率高，并且遷移率低，即為半導(dǎo)體膜45的五分之一 至十分之一。由此，在后面形成的薄膜晶體管中，形成在源區(qū)及漏區(qū) 和添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜45之間的第一緩沖層及第 二緩沖層用作高電阻區(qū)域，并且添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體 膜45用作溝道形成區(qū)域。因此，可以降低薄膜晶體管的截止電流。 在將該薄膜晶體管用作顯示裝置的開(kāi)關(guān)元件的情況下，可以提高顯示 裝置的對(duì)比度。
添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜55在形成n 溝道型的薄膜晶體管的情況下，作為典型的雜質(zhì)元素添加磷，即在包 含硅或鍺的沉積氣體中添加PH3等的雜質(zhì)氣體即可。另外，在形成p 溝道型薄膜晶體管的情況下，作為典型的雜質(zhì)元素添加硼，即在包含 硅或鍺的沉積氣體中添加B2H6等的雜質(zhì)元素的氣體即可。
接下來(lái)，在添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜55 上形成抗蝕劑掩模?？刮g劑掩模通過(guò)光刻技術(shù)而形成。在此，使用第 三光掩模對(duì)涂敷在添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體 膜55上的抗蝕劑進(jìn)行曝光及顯影來(lái)形成抗蝕劑掩模。
接下來(lái)，使用抗蝕劑掩模對(duì)第二緩沖層41及添加有給予一導(dǎo)電類(lèi) 型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜55進(jìn)行蝕刻而分離，如圖23A所示那 樣形成第二緩沖層42及添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半 導(dǎo)體膜63。之后，去除抗蝕劑掩模。另外，圖23A相當(dāng)于沿圖25B 的Q-R切割的截面圖。
通過(guò)第二緩沖層42覆蓋添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜 58,可以防止在形成于第二緩沖層42上的源區(qū)及漏區(qū)和半導(dǎo)體膜58 之間產(chǎn)生泄漏電流。另外，可以防止在布線和半導(dǎo)體膜58之間產(chǎn)生 泄漏電流。
接下來(lái)，如圖23B所示，在添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的 雜質(zhì)半導(dǎo)體膜63及4冊(cè)極絕緣膜52b上形成導(dǎo)電膜65a至65c。導(dǎo)電膜65a至65c可以適當(dāng)?shù)厥褂米鳛樯鲜鰧?shí)施方式所示的布線 71a至71c舉出的金屬材料來(lái)形成。
接下來(lái)，通過(guò)使用第四光掩模的光刻步驟在導(dǎo)電膜65c上形成抗 蝕劑掩模。
接下來(lái)，使用抗蝕劑掩模對(duì)導(dǎo)電膜65a至65c進(jìn)行蝕刻，如圖23C 所示那樣形成一對(duì)布線7la至7ic (用作源電極及漏電極)。
接下來(lái)，使用抗蝕劑對(duì)添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì) 半導(dǎo)體膜63進(jìn)行蝕刻而分離。結(jié)果，可以形成如圖23C所示的一對(duì) 源區(qū)及漏區(qū)72。另外，在該蝕刻步驟中，第二緩沖層42的一部分也 被蝕刻。將其一部分被蝕刻的形成有凹部的第二緩沖層示為第二緩沖 層43?？梢酝ㄟ^(guò)同一個(gè)步驟形成源區(qū)及漏區(qū)和緩沖層上的凹部。通過(guò) 將第二緩沖層43上的凹部的深度設(shè)定為第二緩沖層43的厚度最大的 區(qū)域的二分之一至三分之一，可以使源區(qū)及漏區(qū)的距離遠(yuǎn)離，因此， 可以降低源區(qū)及漏區(qū)之間的泄漏電流。之后，去除抗蝕劑掩模。
接下來(lái)，也可以在露出的第二緩沖層43不受到損傷且對(duì)于該第二 緩沖層43的蝕刻速度低的條件下進(jìn)行干蝕刻。通過(guò)該步驟，可以去 除源區(qū)及漏區(qū)之間的第二緩沖層43上的蝕刻殘?jiān)?、抗蝕劑掩模的殘 渣、以及用來(lái)去除抗蝕劑掩模的裝置內(nèi)的污染源，而可以使源區(qū)和漏 區(qū)之間可靠地絕緣。結(jié)果，可以降低薄膜晶體管的泄漏電流，而可以 制造截止電流小且耐壓性高的薄膜晶體管。另外，使用氯氣體作為蝕 刻氣體即可。
另外，圖23C相當(dāng)于沿圖25C的Q-R切割的截面圖。從圖25C 可知，源區(qū)及漏區(qū)72的端部位于布線71c的端部的外側(cè)。另外，布線 的一方具有圍繞布線的另一方的形狀(具體而言，U字型、C字型)。 由此，可以增加載流子移動(dòng)的區(qū)域的面積，而可以增加電流量并且可 以縮小薄膜晶體管的面積。另外，由于在柵電極上重疊有微晶半導(dǎo)體 膜和布線，所以柵電極的凹凸所引起的負(fù)面影響少，/人而可以抑制覆 蓋度的降低及泄漏電流的產(chǎn)生。200810183704.1
說(shuō)明書(shū)第43/63頁(yè)
通過(guò)上述步驟，可以形成溝道蝕刻型的薄膜晶體管74。
接下來(lái)，如圖24A所示，在布線71a至71c、源區(qū)及漏區(qū)72、第 二緩沖層43、以及柵極絕緣膜52b上形成保護(hù)絕緣膜76。
接下來(lái)，在保護(hù)絕緣膜76上形成絕緣膜101。在此，使用光敏有 機(jī)樹(shù)脂形成絕緣膜101。接著，在使用第五光掩模使絕緣膜101感光 之后進(jìn)行顯影，以形成使保護(hù)絕緣膜76露出的絕緣膜102。接著，使 用絕緣膜102對(duì)保護(hù)絕緣膜76進(jìn)行蝕刻，形成使布線71c的一部分露 出的接觸孔111、使電容布線57上的柵極絕緣膜52b的一部分露出的 接觸孔112 (參照?qǐng)D24B)。
接下來(lái)，如圖24C所示，在接觸孔lll、 112中形成像素電極77。 另外，也可以由電容布線57、柵極絕緣膜52a、 52b、保護(hù)絕緣膜76、 以及像素電極77形成電容元件105。在此，在絕緣膜102上形成導(dǎo)電 膜，然后使用通過(guò)使用第六光掩模的光刻步驟形成的抗蝕劑掩模對(duì)導(dǎo) 電膜進(jìn)行蝕刻，以形成像素電極77。另外，圖24C相當(dāng)于沿圖25D 的Q-R切割的截面圖。
通過(guò)上述步驟可以形成可以用于薄膜晶體管及顯示裝置的元件襯底。
由于在本實(shí)施方式中制造的薄膜晶體管的溝道形成區(qū)域由微晶半 導(dǎo)體膜形成，所以可以提高顯示裝置的驅(qū)動(dòng)頻率，并且可以充分對(duì)應(yīng) 面板尺寸的大面積化和像素的高密度化。另外，可以在大面積襯底上 制造該薄膜晶體管。
另外，在本實(shí)施方式中雖然示出溝道蝕刻型薄膜晶體管，但是也 可以將本實(shí)施方式應(yīng)用于溝道保護(hù)型薄膜晶體管中，具體而言，可以
設(shè)置覆蓋添加有用作供體的雜質(zhì)元素的微晶半導(dǎo)體膜的緩沖層。 實(shí)施方式10
本實(shí)施方式示出上述實(shí)施方式中的半導(dǎo)體裝置所包括的薄膜晶體 管的柵電極及電容布線的形狀不同的方式。由此，其他部分可以與上 述實(shí)施方式同樣進(jìn)行，從而省略對(duì)與上述實(shí)施方式相同的部分及步驟或具有相同功能的部分及步驟的重復(fù)說(shuō)明。
圖26示出本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置。在圖26中，薄膜晶體管的 柵電極51a及電容布線57a的的端部具有臺(tái)階。像這樣，若柵電極51a 及電容布線57a的端部具有臺(tái)階，柵極絕緣膜及添加有用作供體的雜 質(zhì)元素的微晶半導(dǎo)體膜的覆蓋率則提高。另外，還可以減少破裂，而 可以提高成品率。
本實(shí)施方式示出使用多級(jí)灰度(高灰度)掩模進(jìn)行曝光來(lái)形成用 來(lái)形成柵電極51a及電容布線57a的抗蝕劑掩模的例子。作為抗蝕劑， 可以使用正型抗蝕劑或負(fù)型抗蝕劑。在此，使用正型抗蝕劑。
多級(jí)灰度掩模是指能夠設(shè)定三個(gè)曝光水平的掩模，該三個(gè)曝光水 平為曝光部分、中間曝光部分、以及未曝光部分。通過(guò)進(jìn)行一次的曝 光及顯影步驟，可以形成具有多個(gè)(典型為兩種)厚度區(qū)域的抗蝕劑 掩模。由此，通過(guò)使用多級(jí)灰度掩模，可以減少曝光掩模的數(shù)量。
作為多級(jí)灰度掩模的代表例子，有灰色調(diào)掩模和半色調(diào)掩模等。 圖27A至27C示出可應(yīng)用于本發(fā)明的灰色調(diào)掩才莫265、 266、 267的例 子。
圖27A的灰色調(diào)掩模265具有衍射光柵部265a和遮光部265b, 在遮光部265b的兩側(cè)以鋸齒形設(shè)置有衍射光柵部265a。
圖27B的灰色調(diào)掩模266具有衍射光柵部266a和遮光部266b， 在遮光部266b的兩側(cè)以矩形從遮光部266b分支地設(shè)置有衍射光柵部 266a。
圖27C的灰色調(diào)掩模267具有衍射光柵部267a和遮光部267b, 在遮光部267b的兩側(cè)以矩形與遮光部267b平行地設(shè)置有衍射光柵部 267a。
灰色調(diào)掩模由形成在透光襯底(未圖示)上的遮光部及衍射光柵 部構(gòu)成。在遮光部265b、 266b、 267b中的光透過(guò)率為0%,而在沒(méi)有 遮光部265b、 266b、 267b及衍射光柵部265a、 266a、 267a的區(qū)域中 的光透過(guò)率為100%。另一方面，書(shū)f射光柵部265a、 266a、 267a可以通過(guò)將狹縫、點(diǎn)、網(wǎng)眼等的光透過(guò)部的間隔設(shè)定為用于曝光的光的分 辨率限度以下的間隔來(lái)控制光的透過(guò)率。周期性狹縫、點(diǎn)、網(wǎng)眼、以 及非周期性狹縫、點(diǎn)、網(wǎng)眼都可以用于衍射光柵部。在衍射光柵部中，
可以將光透過(guò)率調(diào)整為10%至70%的范圍內(nèi)。衍射光柵部中的光透過(guò) 率可以通過(guò)調(diào)整衍射光柵的狹縫、點(diǎn)、或網(wǎng)眼的間隔及柵距而控制。
作為透光襯底可以使用石英等的透光村底。遮光部及衍射光柵部 可以使用鉻或氧化鉻等的吸收光的遮光材料來(lái)形成。
通過(guò)在使用多級(jí)灰度掩模如灰色調(diào)掩模265、 266、 267進(jìn)行曝光 之后進(jìn)行顯影，可以如圖27D所示那樣形成具有不相同的厚度區(qū)域的 抗蝕劑掩模231。
通過(guò)使用具有厚度不同的區(qū)域的抗蝕劑掩模231對(duì)導(dǎo)電膜進(jìn)行蝕 刻，可以形成如圖26所示的其端部具有臺(tái)階的^)t電才及51a及電容布線 57a。由此，可以防止形成于柵電極51a及電容布線57a上的柵極絕緣 膜因?yàn)闁烹姌O51a及電容布線57a的陡峭的臺(tái)階而破裂。
另外，本實(shí)施方式雖然示出具有兩段臺(tái)階的柵電極的例子，但是 也可以有多段臺(tái)階如三段、四段。另外，本實(shí)施方式示出當(dāng)形成柵電 極及電容布線時(shí)使用多級(jí)灰度掩模的例子，但是，也可以應(yīng)用于半導(dǎo) 體裝置的其他結(jié)構(gòu)部分(半導(dǎo)體膜或其他布線等)。
本實(shí)施方式可以與上述實(shí)施方式適當(dāng)?shù)亟M合。
作為光掩模使用多級(jí)灰度掩模形成的抗蝕劑掩模成為具有多個(gè)厚 度的形狀，從而可以減少光掩模數(shù)量，并且減少對(duì)應(yīng)的光刻步驟，因 此，可以簡(jiǎn)化步驟。
實(shí)施方式11
在本實(shí)施方式中，^使用圖31A和31B示出實(shí)施方式1至實(shí)施方式 8中的優(yōu)選方式。
圖31A為示出本發(fā)明的薄膜晶體管的一個(gè)方式的圖，而圖31B示 出緩沖層42上方的放大圖44。
在本發(fā)明中，在緩沖層42的上方有凹部。這是因?yàn)楫?dāng)對(duì)添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜進(jìn)行蝕刻來(lái)形成一對(duì)源區(qū)
及漏區(qū)72時(shí)，緩沖層的一部分也被蝕刻的緣故。在形成一對(duì)源區(qū)及 漏區(qū)72的蝕刻步驟中，優(yōu)選進(jìn)行各向異性蝕刻。作為各向異性蝕刻， 使用利用電子回旋共振(ECR)等離子體的反應(yīng)離子束蝕刻(RIBE) 或電感耦合型等離子體(ICP)蝕刻等即可。結(jié)果，緩沖層42的凹部 的側(cè)面42c相對(duì)于襯底表面的角度成為70°以上且90。以下，優(yōu)選為 80。以上且90°以下，而可以降^f氐側(cè)面42c受到的蝕刻損壞。
緩沖層42的凹部中的側(cè)面42c為當(dāng)對(duì)柵電極51施加正電壓及負(fù) 電壓時(shí)載流子流過(guò)的區(qū)域。在該區(qū)域中，若因受蝕刻損壞而形成的缺 陷較少，則當(dāng)對(duì)柵電極51施加正電壓時(shí)，載流子不容易在缺陷中捕 捉而容易移動(dòng)。因此，可以提高導(dǎo)通電流和電場(chǎng)效應(yīng)遷移率，從而很 優(yōu)選。
通過(guò)采用上述結(jié)構(gòu)，可以制造導(dǎo)通電流及電場(chǎng)效應(yīng)遷移率提高了 的薄膜晶體管。 實(shí)施方式12
在本實(shí)施方式中，以下示出在形成實(shí)施方式3至實(shí)施方式11所示 的添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜45之前的步驟。在此，雖 然典型使用實(shí)施方式3來(lái)說(shuō)明，但是可以適當(dāng)?shù)貞?yīng)用于實(shí)施方式4至 實(shí)施方式11。
如圖IOA所示，在襯底50上形成柵電極51，在柵電極51上形成 柵極絕緣膜52a、 52b。
接下來(lái)，對(duì)柵極絕緣膜52b的表面進(jìn)行等離子體處理。典型地說(shuō)， 將柵極絕緣膜52b的表面暴露于氫等離子體、氨等離子體、氦等離子 體、氬等離子體、氖等離子體等的等離子體。作為等離子體處理，在 反應(yīng)室中設(shè)置形成有柵極絕緣膜52b的襯底。另夕卜，通過(guò)在將氫、氨、 氦、氬、氖等的氣體引入到反應(yīng)室中，然后進(jìn)行輝光放電，而產(chǎn)生氫 等離子體、氨等離子體、氦等離子體、氬等離子體、氖等離子體等的 等離子體，并且可以將柵極絕緣膜表面暴露于該等離子體。通過(guò)將柵極絕緣膜52b的表面暴露于氫等離子體、氨等離子體、 氦等離子體、氬等離子體、氖等離子體等的等離子體，可以減少柵極 絕緣膜表面的缺陷。典型地說(shuō)，可以使柵極絕緣膜52b的表面的懸空 鍵終止。之后，通過(guò)形成添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜，可 以減少柵極絕緣膜52b和添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜的界 面的缺陷。結(jié)果，可以減少因?yàn)橛腥毕荻a(chǎn)生的載流子的捕捉，而可 以提高導(dǎo)通電流。
實(shí)施方式13
在本實(shí)施方式中，以下示出可以用于上述實(shí)施方式中的成膜步驟 的成膜裝置及其中進(jìn)行的襯底移動(dòng)。
接下來(lái)，作為應(yīng)用于本實(shí)施方式的成膜步驟的等離子體CVD裝 置的一例，示出適于形成柵極絕緣膜、添加有用作供體的雜質(zhì)元素的 半導(dǎo)體膜、緩沖層、添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體 膜的結(jié)構(gòu)的一例。
圖28示出具備多個(gè)反應(yīng)室的多室等離子體CVD裝置的一例。該 裝置具有具備公共室423、裝載/卸載室422、第一反應(yīng)室400a、第二 反應(yīng)室400b、第三反應(yīng)室400c、以及第四反應(yīng)室400d的結(jié)構(gòu)。設(shè)置 在裝載/卸載室422的盒子(cassette)的襯底由公共室423的搬送機(jī)構(gòu) 426搬入/搬出于各反應(yīng)室，這是單片方式。在公共室423和每個(gè)室之 間具備有閘閥425，以便防止在每個(gè)反應(yīng)室中進(jìn)行的處理彼此干擾。
每個(gè)反應(yīng)室根據(jù)要形成的薄膜種類(lèi)被區(qū)分。例如，在第一反應(yīng)室 400a中形成絕緣膜如柵極絕緣膜等，在第二反應(yīng)室400b中形成添加 有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜，在第三反應(yīng)室400c中形成成為薄 膜晶體管的高電阻區(qū)域的緩沖層，并且在第四反應(yīng)室400d中形成要 形成源極及漏極的添加有給予一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體 膜。當(dāng)然，反應(yīng)室的數(shù)量不局限于此，可以根據(jù)需要任意增減。
每個(gè)反應(yīng)室連接有渦輪分子泵419和干燥泵420作為排氣單元。 排氣單元不局限于這些真空泵的組合，只要能夠排氣到10"Pa至10-5Pa左右的壓力，就可以應(yīng)用其它真空泵。在排氣單元和每個(gè)反應(yīng)室之間
設(shè)置有蝶閥417，通過(guò)其可以遮斷真空排氣，并且通過(guò)導(dǎo)電閥418可 以控制排氣速度來(lái)調(diào)節(jié)每個(gè)反應(yīng)室的壓力。
另外，也可以將低溫泵421與用來(lái)形成添加有用作供體的雜質(zhì)元 素的半導(dǎo)體膜的第二反應(yīng)室400b聯(lián)結(jié)，以在第二反應(yīng)室400b中進(jìn)行 真空排氣到超高真空。通過(guò)使用低溫泵421，可以使反應(yīng)室的壓力成 為低于10-Spa的壓力的超高真空。在本實(shí)施方式中，通過(guò)使反應(yīng)室內(nèi) 成為低于10^Pa的壓力的超高真空，對(duì)降低添加有用作供體的雜質(zhì)元 素的半導(dǎo)體膜中的氧濃度及氮濃度很有效。結(jié)果，可以使包含在添加 有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜45的氧濃度成為lxl016atoms/cm3 以下。在添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜為微晶半導(dǎo)體膜的情 況下，通過(guò)P爭(zhēng)低微晶半導(dǎo)體膜中的氧濃度及氮濃度，可以降低膜中的 缺陷而提高結(jié)晶性，因此，可以提高載流子的遷移率。
氣體供給單元408由填充用于工序的氣體例如以硅烷或鍺烷為代 表的半導(dǎo)體材料氣體或稀有氣體等的氣缸410、停止閥411、 412、質(zhì) 量流量控制器413等構(gòu)成。氣體供給單元408g連接到第一反應(yīng)室 400a，并且供給用來(lái)形成柵極絕緣膜的氣體。氣體供給單元408i連接 到第二反應(yīng)室400b，并且供給添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜 用的氣體。氣體供給單元408b連接到第三反應(yīng)室400c,供給緩沖層 用的氣體。氣體供給單元408n連接到第四反應(yīng)室400d,例如供給n 型半導(dǎo)體膜用的氣體。另外，作為包含用作供體的雜質(zhì)元素的氣體之 一的磷化氫還可以供給到第一反應(yīng)室400a和第二反應(yīng)室400b中。氣 體供給單元408a供給氫，而氣體供給單元408f供給用于反應(yīng)室內(nèi)的 清洗的蝕刻氣體，并且這些單元作為各反應(yīng)室的公共管線而構(gòu)成。
每個(gè)反應(yīng)室聯(lián)結(jié)有用來(lái)形成等離子體的高頻電力供給單元。高頻 電力供給單元包括高頻電源404和匹配器406 。
各反應(yīng)室可以根據(jù)要形成的薄膜的種類(lèi)而區(qū)別使用。每個(gè)薄膜具 有最合適的成膜溫度，因此可以通過(guò)分別使用各反應(yīng)室容易管理成膜溫度。而且，由于可以反復(fù)形成相同種類(lèi)的膜，因此可以消除涉及成 膜履歷的殘留雜質(zhì)導(dǎo)致的影響。尤其，在釆用添加有用作供體的雜質(zhì) 元素的半導(dǎo)體膜的情況下，可以避免該用作供體的雜質(zhì)元素混入緩沖 層中。結(jié)果，可以降低緩沖層中的雜質(zhì)元素的濃度，并且可以降低薄 膜晶體管的截止電流。
接下來(lái)，使用圖29示出在同一個(gè)反應(yīng)室內(nèi)連續(xù)形成柵極絕緣膜、 添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜、緩沖層、添加有給予一導(dǎo)電 類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜的等離子體CVD裝置的一個(gè)方式。
該裝置具有具備公共室423、裝載/卸載室422、準(zhǔn)備室401、以及 反應(yīng)室400a的結(jié)構(gòu)。設(shè)置在裝栽/卸載室422的盒子的襯底由公共室 423的搬送機(jī)構(gòu)426搬入/搬出于各反應(yīng)室，這是單片方式。在公共室 423和每個(gè)室之間具備有閘閥425,以便防止在每個(gè)反應(yīng)室中進(jìn)行的 處理4皮此干擾。
反應(yīng)室400a連接有渦輪分子泵419和干燥泵420作為排氣單元 430。排氣單元430不局限于這些真空泵的組合，只要能夠排氣到10"Pa 至10-Spa左右的壓力，就可以應(yīng)用其它真空泵。在排氣單元430和每 個(gè)反應(yīng)室之間設(shè)置有蝶閥417，通過(guò)其可以遮斷真空排氣，并且通過(guò) 導(dǎo)電閥418可以控制排氣速度來(lái)調(diào)節(jié)每個(gè)反應(yīng)室的壓力。另外，也可 以將低溫泵421與反應(yīng)室400a聯(lián)結(jié)。
氣體供給單元408由填充用于工序的氣體例如以硅烷或鍺烷為代 表的半導(dǎo)體材料氣體或氫等的氣缸410、停止閥411、 412、質(zhì)量流量 控制器413等構(gòu)成。氣體供給單元408g、 408i、 408a、 408n、 408f連 4矣到反應(yīng)室400a。
反應(yīng)室聯(lián)結(jié)有用來(lái)形成等離子體的高頻電力供給單元403。高頻 電力供給單元403包括高頻電源404和匹配器406。
接下來(lái)，使用圖30A至30C示出使用圖29所示的等離子體CVD 裝置連續(xù)形成多個(gè)膜的工序。
圖30A為筒單示出圖29所示的等離子體CVD裝置的圖，圖30B為示出在形成有柵電極的襯底上連續(xù)形成柵極絕緣膜、添加有用作供
體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜(在此示為iVnc-Si膜)的步驟的模式圖。虛 線剪頭表示襯底的移動(dòng)，而實(shí)線箭頭表示成膜步驟的過(guò)程。
如圖30B所示，使用氟自由基等對(duì)反應(yīng)室400a的內(nèi)壁進(jìn)行清洗 (S461),去除反應(yīng)室400a的殘留雜質(zhì)。接著，將與柵極絕緣膜相同 的膜涂敷在反應(yīng)室400a的內(nèi)壁上(S462)。借助于該涂敷步驟，可以 防止構(gòu)成反應(yīng)室400a的金屬作為雜質(zhì)混入柵極絕緣膜中。
接下來(lái)，將設(shè)置在裝載/卸載室422的盒子的襯底如箭頭al所示 那樣由公共室423的搬送機(jī)構(gòu)426搬入各反應(yīng)室400a中。接著，在反 應(yīng)室400a中，在襯底上形成柵極絕緣膜，在此形成氧氮化硅膜(S463 )。
接下來(lái)，將形成有柵極絕緣膜的襯底如箭頭a2所示那樣由公共室 423的搬送機(jī)構(gòu)426搬入準(zhǔn)備室401中使襯底待機(jī)(S464 )。之后，在 使用氟自由基等對(duì)反應(yīng)室400a的內(nèi)壁進(jìn)行清洗(S465)來(lái)去除反應(yīng) 室400a的殘留雜質(zhì)后，將非晶半導(dǎo)體膜涂敷在反應(yīng)室400a的內(nèi)壁上 (S466)。借助于該清洗及涂敷，可以防止形成在反應(yīng)室400a的內(nèi)壁 上的柵極絕緣膜的成分(氧、氮等)或構(gòu)成反應(yīng)室的金屬作為雜質(zhì)混 入后面形成的添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜中。并且在添加 有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜為微晶半導(dǎo)體膜的情況下，可以提 高微晶半導(dǎo)體膜的結(jié)晶性。接著，將形成有柵極絕緣膜的襯底如箭頭 a3所示那樣由公共室423的搬送機(jī)構(gòu)426搬入反應(yīng)室400a中，在反 應(yīng)室400a中形成添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜(S467)。在 此，作為添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜，使用硅烷、氫、磷 化氫作為原料氣體來(lái)形成添加有磷的微晶硅膜。
接下來(lái)，將形成有添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜的襯底 如箭頭a2所示那樣由公共室423的搬送機(jī)構(gòu)426搬入準(zhǔn)備室401而待 機(jī)(S470)。之后，在使用氟自由基等對(duì)反應(yīng)室400a的內(nèi)壁進(jìn)行清洗 (S468)來(lái)去除反應(yīng)室400a的殘留雜質(zhì)后，將非晶半導(dǎo)體膜涂敷在 反應(yīng)室400a的內(nèi)壁上(S469)。借助于該清洗及涂敷，可以防止形成在反應(yīng)室400a的內(nèi)壁上的添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜的 成分(磷)或構(gòu)成反應(yīng)室的金屬作為雜質(zhì)混入后面形成的非晶半導(dǎo)體 膜中。由此，可以將非晶半導(dǎo)體膜用作高電阻區(qū)域。接著，將形成有 柵極絕緣膜的襯底如箭頭a3所示那樣由公共室423的搬送機(jī)構(gòu)426 搬入反應(yīng)室400a中，在反應(yīng)室400a中作為第一緩沖層形成非晶半導(dǎo) 體膜(S471)。在此，作為非晶半導(dǎo)體膜，使用硅烷、氫作為原料氣 體形成非晶硅膜。
接下來(lái)，將形成有第一緩沖層的襯底如箭頭a4所示那樣由公共室 423的搬送機(jī)構(gòu)426設(shè)置在裝載/卸載室422的盒子。通過(guò)上述步驟， 可以在形成有柵電極的襯底上連續(xù)形成柵極絕緣膜、添力。有用作供體 的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜、以及第一緩沖層。接著，在使用氟自由基等 對(duì)反應(yīng)室400a的內(nèi)壁進(jìn)行清洗(S472)來(lái)去除反應(yīng)室400a的殘留雜 質(zhì)后，將與柵極絕緣膜相同的膜涂敷在反應(yīng)室400a的內(nèi)壁上(S473 )。 接下來(lái)，將設(shè)置在裝載/卸載室422的盒子的另一襯底搬入反應(yīng)室400a 中，與上述步驟同樣地從形成沖冊(cè)極絕緣膜(S463)開(kāi)始連續(xù)形成4冊(cè)極 絕緣膜、添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜、以及第一緩沖層。
在將柵極絕緣膜、添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜、以及 第一緩沖層形成在設(shè)置于裝載/卸載室422的盒子的所有襯底上之后， 將盒子從裝載/卸載室422搬出并進(jìn)入下一個(gè)步驟。
另外，在此，雖然在準(zhǔn)備室401中使形成有柵極絕緣膜、n>c-Si 膜的襯底待機(jī)，但是也可以在裝載/卸載室422中使其待機(jī)。通過(guò)這樣 做，可以實(shí)現(xiàn)等離子體CVD裝置的簡(jiǎn)化，而可以實(shí)現(xiàn)成本的降低。
另外，作為n^c-Si膜的形成方法，在此雖然在S467中使用磷化 氫作為原料氣體，但是通過(guò)代替在進(jìn)行涂敷S466之后將磷化氫流入 反應(yīng)室內(nèi)，使反應(yīng)室的內(nèi)壁吸附磷，然后將在準(zhǔn)備室401中待機(jī)的村 底搬入反應(yīng)室400a中并使用原料氣體形成半導(dǎo)體膜，來(lái)在取入吸附在 反應(yīng)室內(nèi)的磷的同時(shí)進(jìn)行成膜，因此，可以形成添加有用作供體的雜 質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜。另外，當(dāng)在S463中形成柵極絕緣膜時(shí)，通過(guò)在將磷化氫混入原料 氣體中來(lái)形成添加有磷的柵極絕緣膜之后，在S467中使用原料氣體 淀積半導(dǎo)體膜，來(lái)可以形成添加有用作供體的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜。
接下來(lái)，使用圖30C示出在形成為島狀的添加有用作供體的雜質(zhì) 元素的半導(dǎo)體膜及第 一緩沖層上連續(xù)形成第二緩沖層及添加有給予 一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜(在此，示為n+a-Si膜)的步 驟。虛線箭頭表示村底的移動(dòng)，而實(shí)線箭頭表示成膜步驟的過(guò)程。
如圖30C所示，使用氟自由基等對(duì)反應(yīng)室400a的內(nèi)壁進(jìn)行清洗 (S481)來(lái)去除反應(yīng)室400a中的殘留雜質(zhì)。接著，將與第二緩沖層 相同的膜涂敷在反應(yīng)室400a的內(nèi)壁上(S482 )。在此，形成非晶硅膜。 通過(guò)該涂敷步驟，可以防止構(gòu)成反應(yīng)室400a的金屬作為雜質(zhì)混入柵極 絕緣膜中。
接下來(lái)，將設(shè)置在裝載/卸載室422中的盒子的襯底如箭頭al所 示那樣由公共室423的搬送機(jī)構(gòu)426搬入反應(yīng)室400a中。接著，在反 應(yīng)室400a中，在襯底上形成第二緩沖層，在此形成非晶硅膜(S483)。
接下來(lái)，在形成有第二緩沖層的襯底上形成添加有給予一導(dǎo)電類(lèi) 型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜(在此，示為n+a-Si膜)(S484)。在此， 由于非晶硅膜和n+a-Si膜的主要成分相同，并且在非晶硅中沒(méi)有污染 n+a-Si膜的物質(zhì)，所以也可以在形成n+a-Si膜之前不進(jìn)行涂敷步驟。
接下來(lái)，將形成有n+a-Si膜的襯底如箭頭a4所示那樣由公共室 423的搬送機(jī)構(gòu)426設(shè)置在裝載/卸載室422的盒子。通過(guò)上述步驟， 在形成有添加有用作供體的雜質(zhì)元素的島狀半導(dǎo)體膜及第一緩沖層 的襯底上連續(xù)形成第二緩沖層及n+a-Si膜。接著，使用氟自由基等對(duì) 反應(yīng)室400a的內(nèi)壁進(jìn)行清洗(S485 )來(lái)去除反應(yīng)室400a中的殘留雜 質(zhì)，然后在反應(yīng)室400a的內(nèi)壁上涂敷與第二緩沖層相同的膜(S486 )。 接著，將設(shè)置在裝載/卸載室422的盒子的另一襯底i^v反應(yīng)室400a 中，在形成第二緩沖層(S483 )之后與上述步驟同樣地連續(xù)形成第二 緩沖層及n+a-Si膜。將第二緩沖層及n+a-Si膜形成在設(shè)置于裝載/卸載室422的盒子的 所有襯底上，然后將盒子從裝載/卸載室422中搬出并進(jìn)入下一個(gè)步驟。
通過(guò)上述步驟，可以不暴露大氣中地連續(xù)形成多個(gè)膜。另外，可 以不混入污染物質(zhì)地形成膜。 實(shí)施方式14
在本實(shí)施方式中，以下示出包括上述實(shí)施方式所示的薄膜晶體管 的液晶顯示裝置作為顯示裝置的一個(gè)方式。在此，參照?qǐng)D32至圖34 說(shuō)明VA (垂直取向)型液晶顯示裝置。VA型液晶顯示裝置是指控制 液晶面板的液晶分子的排列的方式之一。VA型液晶顯示裝置是指當(dāng) 不施加電壓時(shí)液晶分子朝向垂直于面板的方向的方式。在本實(shí)施方式 中，特別設(shè)法將像素分為幾個(gè)區(qū)域(子像素)，并且將分子分別放倒 于不同方向上。將此稱為多疇化、或者多疇設(shè)計(jì)。在以下說(shuō)明中，將 說(shuō)明考慮了多疇設(shè)計(jì)的液晶顯示裝置。
圖32及圖33示出VA型液晶面板的像素結(jié)構(gòu)。圖33是襯底600 的平面圖，而圖32示出對(duì)應(yīng)于圖33中的切斷線Y-Z的截面結(jié)構(gòu)。在 以下說(shuō)明中，參照這兩個(gè)附圖進(jìn)行說(shuō)明。
在該像素結(jié)構(gòu)中， 一個(gè)像素具有多個(gè)像素電極624、 626,并且各 像素電極624、 626隔著平坦化膜622連接到薄膜晶體管628、 629。 各薄膜晶體管628、 629由不同的柵極信號(hào)驅(qū)動(dòng)。就是說(shuō)，在多疇設(shè) 計(jì)的像素中，獨(dú)立控制施加到各像素電極624、 626的信號(hào)。
像素電極624在接觸孔623中通過(guò)布線618與薄膜晶體管628連 接。此外，像素電極626在接觸孔627中通過(guò)布線619與薄膜晶體管 629連接。薄膜晶體管628的柵極布線602和薄膜晶體管629的柵極 布線603彼此分離，以便能夠提供不同的柵極信號(hào)。另一方面，薄膜 晶體管628和薄膜晶體管629共同使用用作數(shù)據(jù)線的布線616。可以 通過(guò)使用上述實(shí)施方式所示的方法，來(lái)制造薄膜晶體管628及薄膜晶 體管629。像素電極624和像素電極626具有不同的形狀，并且被狹縫625 彼此分離。像素電極626形成為圍繞擴(kuò)展為V字型的像素電極624的 外側(cè)。通過(guò)根據(jù)薄膜晶體管628及薄膜晶體管629使施加到像素電極 624和像素電極626的電壓時(shí)序不同，來(lái)控制液晶的取向。通過(guò)對(duì)柵 極布線602和柵極布線603施加不同的柵極信號(hào)，可以使薄膜晶體管 628及薄膜晶體管629的工作時(shí)序互不相同。此外，在像素電極624、 626上形成有取向膜648。
在相對(duì)襯底601上形成有遮光膜632、著色膜636、相對(duì)電極640。 此外，在著色膜636和相對(duì)電極640之間形成平坦化膜637,以便防 止液晶取向的錯(cuò)亂。此外，在相對(duì)電極640上形成取向膜646。圖34 示出相對(duì)襯底一側(cè)的結(jié)構(gòu)。相對(duì)電極640是在不同的像素之間共同使 用的電極并形成有狹縫641。通過(guò)互相咬合地配置該狹縫641和在像 素電極624及像素電極626 —側(cè)的狹縫625，可以有效地產(chǎn)生傾斜電 場(chǎng)來(lái)控制液晶的取向。由此，可以使液晶的取向方向根據(jù)位置不同， 從而擴(kuò)大^L角。
這里，利用村底、著色膜、遮光膜以及平坦化膜構(gòu)成顏色濾光片。 注意，也可以在村底上不形成遮光膜以及平坦化膜中的任一方或者雙 方。
此外，著色膜具有使可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍中的任意波長(zhǎng)范圍的光的 成分優(yōu)先透過(guò)的功能。通常，在很多情況下，組合使紅色波長(zhǎng)范圍的 光、藍(lán)色波長(zhǎng)范圍的光、以及綠色波長(zhǎng)范圍的光分別優(yōu)先透過(guò)的著色 膜，用于顏色濾光片。然而，著色膜的組合不局限于這些。
通過(guò)使像素電極624、液晶層650、以及相對(duì)電極640重疊，形成 第一液晶元件。此外，通過(guò)使像素電極626、液晶層650、以及相對(duì) 電極640重疊，形成第二液晶元件。此外，采用在一個(gè)像素中設(shè)置有 第一液晶元件和第二液晶元件的多疇結(jié)構(gòu)。
注意，雖然在此示出VA型液晶顯示裝置作為液晶顯示裝置，但 是可以將通過(guò)上述實(shí)施方式形成的元件襯底用于FFS型液晶顯示裝置、IPS型液晶顯示裝置、TN型液晶顯示裝置、以及其他液晶顯示裝 置。
通過(guò)上述步驟，可以制造液晶顯示裝置。因?yàn)楸緦?shí)施方式的液晶 顯示裝置利用截止電流小且電特性優(yōu)良的反交錯(cuò)型薄膜晶體管，所以 可以制造對(duì)比度高且可見(jiàn)度高的液晶顯示裝置。
實(shí)施方式15
在本實(shí)施方式中，以下示出包括上述實(shí)施方式所示的薄膜晶體管 的發(fā)光裝置作為顯示裝置的一個(gè)方式。在此，說(shuō)明發(fā)光裝置所包括的 像素的結(jié)構(gòu)。圖35A表示像素的俯視圖的一個(gè)方式，而圖35B表示對(duì) 應(yīng)于圖35A中的A-B的像素的截面結(jié)構(gòu)的一個(gè)方式。
作為發(fā)光裝置，在此使用包括利用電致發(fā)光的發(fā)光元件的顯示裝 置來(lái)表示。利用電致發(fā)光的發(fā)光元件根據(jù)發(fā)光材料是有機(jī)化合物還是 無(wú)機(jī)化合物被區(qū)分。 一般地，前者被稱為有機(jī)EL元件，而后者被稱為 無(wú)機(jī)EL元件。另外，這里，作為薄膜晶體管的制造步驟，可以使用 上述實(shí)施方式。
關(guān)于有機(jī)EL元件，通過(guò)將電壓施加到發(fā)光元件，電子及空穴從 一對(duì)電極分別注入到包含發(fā)光有機(jī)化合物的層中，而產(chǎn)生電流。并且， 通過(guò)這些載流子(電子及空穴)復(fù)合，發(fā)光有機(jī)化合物形成激發(fā)態(tài)， 并且當(dāng)該激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時(shí)發(fā)光。由于這種4幾理，這種發(fā)光元件:帔稱 為電流激發(fā)型發(fā)光元件。
無(wú)機(jī)EL元件根據(jù)其元件結(jié)構(gòu)，被分類(lèi)為分歉型無(wú)機(jī)EL元件和薄 膜型無(wú)機(jī)EL元件。M型無(wú)機(jī)EL元件是具有將發(fā)光材料的粒子M 在粘結(jié)劑中的發(fā)光層的，其發(fā)光機(jī)理為利用供體能級(jí)和受體能級(jí)的供 體-受體復(fù)合型發(fā)光。薄膜型無(wú)機(jī)EL元件具有以電介質(zhì)層夾住發(fā)光層 并且它被電極夾住的結(jié)構(gòu)，其發(fā)光機(jī)理為利用金屬離子的內(nèi)殼層電子 躍遷的定域型發(fā)光。注意，這里，使用有機(jī)EL元件作為發(fā)光元件進(jìn) 行說(shuō)明。另外，雖然使用溝道蝕刻型薄膜晶體管作為用來(lái)控制對(duì)于第 一電極的信號(hào)的輸入的開(kāi)關(guān)用薄膜晶體管、以及用來(lái)控制發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)用薄膜晶體管，但是可以適當(dāng)?shù)厥褂脺系辣Ｗo(hù)型薄膜晶體管。
在圖35A及35B中，第一薄膜晶體管74a是用來(lái)控制對(duì)于第一電 極的信號(hào)的輸入的開(kāi)關(guān)用薄膜晶體管，而第二薄膜晶體管74b相當(dāng)于 用來(lái)控制對(duì)于發(fā)光元件94的電流或電壓的供給的驅(qū)動(dòng)用薄膜晶體管。
第一薄膜晶體管74a的柵電極51a連接到掃描線，源極及漏極中 的一方連接到用作信號(hào)線的布線71a至71c,并且源極及漏極中的另 一方連接到第二薄膜晶體管74b的柵電極51b。第二薄膜晶體管74b 的源極及漏極中的一方連接到電源線93a至93c，并且源極及漏極中 的另一方連接到顯示裝置的第一電極79。通過(guò)利用第二薄膜晶體管 74b的柵電極、柵極絕緣膜、以及電源線93a構(gòu)成電容元件96，并且 第一薄膜晶體管74a的源極及漏極中的另一方連接到電容元件96。
注意，電容元件96相當(dāng)于在第一薄膜晶體管74a截止時(shí)保持第二 薄膜晶體管74b的柵極-源極間電壓或柵極-漏極間電壓(以下稱為柵 極電壓)的電容元件，并不一定需要設(shè)置。
在本實(shí)施方式中，可以通過(guò)使用上述實(shí)施方式所示的薄膜晶體管 來(lái)形成第一薄膜晶體管74a及第二薄膜晶體管74b。此外，雖然在此 第一薄膜晶體管74a及第二薄膜晶體管74b由n溝道型薄膜晶體管形 成，也可以使用n溝道型薄膜晶體管形成第一薄膜晶體管74a且使用 p溝道型薄膜晶體管形成第二薄膜晶體管74b。再者，還可以使用p 溝道型薄膜晶體管形成第一薄膜晶體管74a及第二薄膜晶體管74b。
在第一薄膜晶體管74a及第二薄膜晶體管74b上形成保護(hù)絕緣膜 76，在保護(hù)絕緣膜76上形成平坦化膜78，并且形成第一電極79，該 第一電極79在形成于平坦化膜78以及保護(hù)絕緣膜76中的接觸孔處 連接到布線93f。平坦化膜78優(yōu)選使用有機(jī)樹(shù)脂如丙烯酸、聚酰亞胺、 聚酰胺等、或者硅氧烷聚合物來(lái)形成。在接觸孔中，由于第一電極79 具有凹凸，所以設(shè)置覆蓋該區(qū)域且具有開(kāi)口部的分隔壁91。以在分隔 壁91的開(kāi)口部中與第一電極79接觸的方式形成EL層92，以覆蓋EL層92的方式形成第二電極93,并且以覆蓋第二電極93及分隔壁91 的方式形成保護(hù)絕緣膜95。
在此，示出頂部發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件94作為發(fā)光元件。因?yàn)轫敳?發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件94在第一薄膜晶體管74a、第二薄膜晶體管74b 上也可以發(fā)光，所以可以增大發(fā)光面積。然而，如果EL層92的基底 膜具有凹凸，在該凹凸上的膜厚度的分布不均勻，第二電極93及第 一電極79短路而導(dǎo)致顯示缺陷。因此，優(yōu)選設(shè)置平坦化膜78。
由第 一電極79及第二電極93夾住EL層92的區(qū)域相當(dāng)于發(fā)光元 件94。在采用圖35B所示的像素的情況下，來(lái)自發(fā)光元件94的光如 空心箭頭所示那樣發(fā)射到第二電極93 —側(cè)。
用作陰極的第 一電極79只要是其功函數(shù)小且反射光的導(dǎo)電膜，就 可以使用已知的材料。例如，優(yōu)選使用Ca、 Al、 MgAg、 AlLi等。EL 層92既可以由單個(gè)層構(gòu)成，又可以由多個(gè)層的疊層構(gòu)成。在由多個(gè) 層構(gòu)成的情況下，在第一電極79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、空穴注入層。注意，不一定需要設(shè)置這 些層的全部。用作陽(yáng)極的第二電極93使用透過(guò)光的透光導(dǎo)電材料形 成，例如也可以使用具有透光性的導(dǎo)電膜如含有氧化鴒的銦氧化物、 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、ITO、銦鋅氧化物、添加有氧化硅的銦錫氧化物等。
在此，示出從與襯底相反一側(cè)的面取出發(fā)光的頂部發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā) 光元件，但是可以適當(dāng)?shù)貞?yīng)用從襯底一側(cè)的面取出發(fā)光的底部發(fā)射結(jié) 構(gòu)的發(fā)光元件、從襯底一側(cè)及與襯底相反一側(cè)的面取出發(fā)光的雙面發(fā) 射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。
此外，雖然在此說(shuō)明了有機(jī)EL元件作為發(fā)光元件，但是也可以 設(shè)置無(wú)機(jī)EL元件作為發(fā)光元件。
注意，雖然在本實(shí)施方式中示出控制發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)的薄膜晶體 管(驅(qū)動(dòng)用薄膜晶體管)和發(fā)光元件電連接的一例，但是也可以采用 在驅(qū)動(dòng)用薄膜晶體管和發(fā)光元件之間連接有電流控制用薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)。
通過(guò)上述步驟，可以制造發(fā)光裝置。本實(shí)施方式的發(fā)光裝置使用 截止電流小且電特性優(yōu)良的反交錯(cuò)型薄膜晶體管，所以可以制造對(duì)比 度高且可見(jiàn)度高的發(fā)光裝置。
實(shí)施方式16
接著，以下示出本發(fā)明的顯示裝置的一個(gè)方式的顯示面板的結(jié)構(gòu)。
在圖36A中示出另外僅形成信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路6013且與形成在襯 底6011上的像素部6012連接的顯示面板的方式。像素部6012及掃描 線驅(qū)動(dòng)電路6014使用將微晶半導(dǎo)體膜用于溝道形成區(qū)域的薄膜晶體 管而形成。通過(guò)由其電場(chǎng)效應(yīng)遷移率高于將微晶半導(dǎo)體膜用于溝道形 成區(qū)域的薄膜晶體管的晶體管形成信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路，可以使信號(hào)線驅(qū) 動(dòng)電路的工作穩(wěn)定，該信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)頻率需要高于掃描線驅(qū) 動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)頻率。注意，信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路6013可以為將單晶半導(dǎo) 體用于溝道形成區(qū)域的晶體管、將多晶半導(dǎo)體用于溝道形成區(qū)域的薄 膜晶體管、或?qū)OI用于溝道形成區(qū)域的晶體管。電源的電位、各種 信號(hào)等通過(guò)FPC6015分別供給給像素部6012、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路6013、 掃描線驅(qū)動(dòng)電路6014。再者，還可以在信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路6013及 FPC6015之間、或者在信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路6013及像素部6012之間設(shè)置 保護(hù)電路。保護(hù)電路由選自薄膜晶體管、二極管、電阻元件以及電容 元件等中的一種或多種元件構(gòu)成。
注意，也可以將信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路及掃描線驅(qū)動(dòng)電路都形成在與像 素部相同的襯底上。
此外，在另外形成驅(qū)動(dòng)電路的情況下，不一定需要將形成有驅(qū)動(dòng) 電路的襯底貼合到形成有像素部的襯底上，也可以如貼合到FPC上。 在圖36B中表示另外僅形成信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路6023且與形成在襯底 6021上的像素部6022及掃描線驅(qū)動(dòng)電路6024連接的顯示裝置面板的 方式。像素部6022及掃描線驅(qū)動(dòng)電路6024通過(guò)使用將微晶半導(dǎo)體膜 用于溝道形成區(qū)域的薄膜晶體管而形成。信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路6023通過(guò)FPC6025與像素部6022連接。電源的電位、各種信號(hào)等通過(guò)FPC6025 分別供給給像素部6022、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路6023、掃描線驅(qū)動(dòng)電路6024。 再者，也可以在信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路6023及FPC6025之間、或者在信號(hào) 線驅(qū)動(dòng)電路6023及像素部6022之間設(shè)置保護(hù)電路。
另外，也可以使用將微晶半導(dǎo)體膜用于溝道形成區(qū)域的薄膜晶體 管在與像素部相同的襯底上僅形成信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的一部分或掃描 線驅(qū)動(dòng)電路的一部分，另外形成其他部分且使它與像素部電連接。在 圖36C中表示將信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路所具有的模擬開(kāi)關(guān)6033a形成在與像 素部6032、掃描線驅(qū)動(dòng)電路6034相同的襯底6031上，并且將信號(hào)線 驅(qū)動(dòng)電路所具有的移位寄存器6033b另外形成在不同的村底上，而彼 此貼合的顯示裝置面板的方式。像素部6032及掃描線驅(qū)動(dòng)電路6034 使用將微晶半導(dǎo)體膜用于溝道形成區(qū)域的薄膜晶體管形成。信號(hào)線驅(qū) 動(dòng)電路所具有的移位寄存器6033b通過(guò)FPC6035與像素部6032連接。 電源的電位、各種信號(hào)等通過(guò)FPC6035分別供給給像素部6032、信 號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路、掃描線驅(qū)動(dòng)電路6034。再者，也可以在信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電 路6033及FPC6035之間、或者在信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路6033及像素部6032 之間設(shè)置保護(hù)電路。
如圖36A至36C所示，可以在與像素部相同的襯底上使用將微晶 半導(dǎo)體膜用于溝道形成區(qū)域的薄膜晶體管形成本實(shí)施方式的顯示裝 置的驅(qū)動(dòng)電路的一部分或全部。
注意，對(duì)另外形成的襯底的連接方法沒(méi)有特別的限制，可以使用 已知的COG方法、引線鍵合方法、或TAB方法等。此外，連接的位 置只要能夠電連接，就不限于圖36A至36C所示的位置。另外，也可 以另外形成控制器、CPU、存儲(chǔ)器等而連接。
注意，在本發(fā)明中使用的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路包括移位寄存器和模擬 開(kāi)關(guān)?；蛘?，除了移位寄存器和模擬開(kāi)關(guān)之外，還可以包括緩沖器、 電平轉(zhuǎn)移器、源極跟隨器等其他電路。另外，不需要一定設(shè)置移位寄 存器和模擬開(kāi)關(guān)，例如既可以使用像譯碼器電路那樣的可以選擇信號(hào)線的其他電路代替移位寄存器，又可以使用鎖存器等代替模擬開(kāi)關(guān)。
實(shí)施方式17
可以將根據(jù)本發(fā)明而得到的顯示裝置等用于有源矩陣型顯示裝置面板。就是說(shuō)，可以在將這些組裝到顯示部的所有的電子設(shè)備中實(shí)施本發(fā)明。
作為這種電子設(shè)備，可以舉出影像拍攝裝置如攝像機(jī)和數(shù)字照相機(jī)等、頭戴式顯示器(護(hù)目鏡型顯示器)、汽車(chē)導(dǎo)航、投影機(jī)、汽車(chē)音響、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(shū)籍等)等。圖37A至37D示出其一例。
圖37A表示電視裝置。如圖37A所示，可以將顯示面板組裝在框體中來(lái)完成電視裝置。由顯示面板形成主畫(huà)面2003，作為其他附屬器件還具有揚(yáng)聲器部分2009、操作開(kāi)關(guān)等。如上所述，可以完成電視裝置。
如圖37A所示，在框體2001中組裝利用顯示元件的顯示用面板2002,并且可以由接收機(jī)2005接收普通的電視廣播，而且通過(guò)調(diào)制解調(diào)器2004連接到有線或無(wú)線方式的通訊網(wǎng)絡(luò)，從而還可以進(jìn)行單向(從發(fā)送者到接收者)或雙向(在發(fā)送者和接收者之間，或者在接收者之間)的信息通訊。電視裝置的操作可以由組裝在框體中的開(kāi)關(guān)或另外形成的遙控裝置2006進(jìn)行，并且該遙控裝置也可以設(shè)置有顯示輸出的信息的顯示部2007。
另外，電視裝置還可以附加有如下結(jié)構(gòu)除了主畫(huà)面2003以外，使用第二顯示面板形成子畫(huà)面2008，并顯示頻道或音量等。在這種結(jié)構(gòu)中，也可以利用液晶顯示面板形成主畫(huà)面2003，并且利用發(fā)光顯示面板形成子畫(huà)面2008。另外，也可以采用如下結(jié)構(gòu)利用發(fā)光顯示面板形成主畫(huà)面2003，利用發(fā)光顯示面4反形成子畫(huà)面2008,并且子畫(huà)面能夠點(diǎn)亮和熄滅。
圖38示出電視裝置的主要結(jié)構(gòu)的框圖。像素部921形成在顯示面板900上。也可以采用COG方式將信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路922和掃描線驅(qū)動(dòng)電路923安裝在顯示面板900上。
作為其它外部電路的結(jié)構(gòu)，在圖像信號(hào)的輸入一側(cè)具有圖像信號(hào)放大電路925、圖像信號(hào)處理電路926、控制電路927等。其中，圖像信號(hào)放大電路925放大調(diào)諧器924所接收的信號(hào)中的圖像信號(hào)，圖像信號(hào)處理電路926將從圖像信號(hào)放大電路925輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)于紅、綠和藍(lán)各種顏色的色信號(hào)，控制電路927將該圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)器IC輸入規(guī)格?？刂齐娐?27將信號(hào)分別輸出到掃描線一側(cè)和信號(hào)線一側(cè)。在進(jìn)行數(shù)字驅(qū)動(dòng)的情況下，可以采用如下結(jié)構(gòu)在信號(hào)線一側(cè)設(shè)置信號(hào)分割電路928，并將輸入數(shù)字信號(hào)劃分成m個(gè)而供給。
由調(diào)諧器924接收的信號(hào)中的音頻信號(hào)被發(fā)送到音頻信號(hào)放大電路929,并其輸出經(jīng)過(guò)音頻信號(hào)處理電路930供給到揚(yáng)聲器933?？刂齐娐?31從輸入部932接收接收站(接收頻率)或音量的控制信息，并將信號(hào)傳送到調(diào)諧器924、音頻信號(hào)處理電路930。
當(dāng)然，本發(fā)明不局限于電—見(jiàn)裝置，還可以應(yīng)用于各種用途如個(gè)人計(jì)算機(jī)的監(jiān)視器、火車(chē)站或機(jī)場(chǎng)等中的信息顯示屏或街頭上的廣告顯示屏等的大面積顯示介質(zhì)。
通過(guò)在主畫(huà)面2003、子畫(huà)面2008中應(yīng)用上述實(shí)施方式所說(shuō)明的顯示裝置，可以提高對(duì)比度等的圖像質(zhì)量提高了的電視裝置的量產(chǎn)性。
圖37B表示移動(dòng)電話機(jī)2301的一例。該移動(dòng)電話機(jī)2301包括顯示部2302、操作部2303等而構(gòu)成。通過(guò)在顯示部2302中應(yīng)用上述實(shí)施方式所說(shuō)明的顯示裝置，可以提高對(duì)比度等的圖像質(zhì)量提高了的便攜式電話機(jī)的量產(chǎn)性。
另外，圖37C所示的移動(dòng)計(jì)算機(jī)包括主體2401、顯示部2402等。通過(guò)在顯示部2402中應(yīng)用上述實(shí)施方式所示的顯示裝置，可以提高對(duì)比度等的圖像質(zhì)量提高了的計(jì)算機(jī)的量產(chǎn)性。
圖37D是桌上照明器具，包括照明部分2501、燈罩2502、可變臂2503、支柱2504、臺(tái)2505和電源2506。通過(guò)對(duì)照明部分2501使用本發(fā)明的發(fā)光裝置來(lái)制造桌上照明器具。注意，照明器具包括固定到天花板上的照明器具、掛在墻上的照明器具等。通過(guò)應(yīng)用上述實(shí)施方式所示的顯示裝置，可以提高量產(chǎn)性，可以提供廉價(jià)的桌上照明器具。
圖39A至39C為應(yīng)用本發(fā)明的智能手機(jī)的結(jié)構(gòu)的一例。圖39A為正視圖，圖39B為后視圖，圖39C為展開(kāi)圖。智能手機(jī)由框體1001及1002的兩個(gè)框體構(gòu)成。智能手機(jī)是指除了進(jìn)行聲音通話以外還可以進(jìn)行各種各樣的數(shù)據(jù)處理的所謂的智能電話，其具有移動(dòng)電話和便攜式信息終端雙方的功能并且安裝有計(jì)算機(jī)。
智能手機(jī)有框體1001及1002的兩個(gè)框體構(gòu)成?？蝮w1001具備顯示部IIOI、揚(yáng)聲器1102、麥克風(fēng)1103、操作鍵1104、定位裝置1105、前面照相用透鏡1106、外部連接端子插孔1107、耳機(jī)端子1008等，框體1002具備建盤(pán)1201、外部存儲(chǔ)槽1202、后禍i聶像頭1203、光燈1204等。另外，在框體1001中安裝有天線。
另外，除了上述結(jié)構(gòu)以外，還可以安裝有非接觸IC芯片、小型記錄裝置等。
彼此重疊的框體1001和框體1002 (圖39A)在滑動(dòng)而如圖39C那樣展開(kāi)。作為顯示部1101可以組裝上述實(shí)施方式所示的顯示裝置，其顯示方向才艮據(jù)^使用方式而適當(dāng)?shù)刈兓Ｓ捎谠谂c顯示部1101同一個(gè)表面上設(shè)置前面照相用透鏡1106，所以可以進(jìn)行電視電話。另外，使用顯示部1101作為取景器，使用后視攝像頭1203及光燈1204拍攝靜態(tài)圖像及動(dòng)態(tài)圖像。
揚(yáng)聲器1102及麥克風(fēng)1103不局限于聲音通話，還可以用于電一見(jiàn)電話、錄音、再現(xiàn)等的用途。操作鍵1104可以進(jìn)行電話的發(fā)送和接受、電子郵件等的簡(jiǎn)單的信息輸入、屏幕的蝸旋、指針移動(dòng)等。
另外，在制造文件或作為便攜式信息終端而使用等要處理的信息多時(shí)，若使用鍵盤(pán)1201就方便。再者，彼此重疊的框體1001和框體1002 (圖39A)在滑動(dòng)而如圖39C那樣展開(kāi)并可以用作便攜式信息終端時(shí)，可以使用鍵盤(pán)1201和定位裝置1105進(jìn)行順利的操作。外部連接端子插孔1107可以與AC整流器及各種各樣的電纜如USB電纜等連接，并且可以與充電器及個(gè)人計(jì)算機(jī)等進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。另外，通過(guò)將記錄介質(zhì)插入外部存儲(chǔ)槽1202,可以對(duì)應(yīng)大量數(shù)據(jù)的保存及移動(dòng)。
框體1002的背面(圖39B )具備后視攝像頭1203及光燈1204,并且使用顯示部1101作為取景器來(lái)拍攝靜態(tài)圖像及動(dòng)態(tài)圖像。
另外，除了上述功能結(jié)構(gòu)以外，還可以具備紅外線通訊功能、USB接口、接收電視one-segment功能、非接觸IC芯片、耳機(jī)插孔等。
通過(guò)應(yīng)用上述實(shí)施方式所示的顯示裝置，可以提高量產(chǎn)性。
本說(shuō)明書(shū)根據(jù)2007年12月3日在日本專利局受理的日本專利申請(qǐng)編號(hào)2007-312933和2007年12月28日在日本專利局受理的日本專利申請(qǐng)編號(hào)3007-339412而制作，所述申請(qǐng)內(nèi)容包括在本說(shuō)明書(shū)中。
權(quán)利要求
1.一種包括薄膜晶體管的半導(dǎo)體裝置，包括包括內(nèi)側(cè)區(qū)域和端部的柵電極；形成在所述柵電極上的柵極絕緣膜；形成在所述柵極絕緣膜上的半導(dǎo)體膜，該半導(dǎo)體膜重疊于所述內(nèi)側(cè)區(qū)域，并且不重疊于所述端部；以覆蓋所述半導(dǎo)體膜的側(cè)面的方式形成的膜；形成在所述膜上的源極布線；以及形成在所述膜上的漏極布線，其中，所述側(cè)面中間夾著所述膜與所述源極布線及所述漏極布線中的一個(gè)面對(duì)，并且，所述膜不是導(dǎo)電膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述半導(dǎo)體膜包含 用作供體的雜質(zhì)元素。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述半導(dǎo)體膜為選 自以下組中的一種，即非晶硅膜、非晶硅鍺膜、非晶鍺膜、微晶硅膜、 微晶硅鍺膜、微晶鍺膜、多晶硅膜、多晶硅鍺膜、以及多晶鍺膜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述半導(dǎo)體膜包括: 添加有所述雜質(zhì)元素的晶粒；以及以覆蓋所述晶粒的方式形成的添加 有鍺的第一半導(dǎo)體膜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述雜質(zhì)元素為磷、 砷、或銻中的任一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述半導(dǎo)體裝置為 顯示裝置。
7. —種包括薄膜晶體管的半導(dǎo)體裝置，包括 包括內(nèi)側(cè)區(qū)域和端部的柵電極； 形成在所述柵電極上的柵極絕緣膜；形成在所述柵極絕緣膜上的半導(dǎo)體膜，該半導(dǎo)體膜重疊于所述內(nèi)側(cè)區(qū)域，并且不重疊于所述端部；以覆蓋所述半導(dǎo)體膜的頂面及側(cè)面的方式形成的膜； 形成在所述膜上的源極布線；以及 形成在所述膜上的漏極布線，其中，所述側(cè)面中間夾著所述膜與所述源極布線及所述漏極布線 中的一個(gè)面對(duì)，并且，所述膜為非晶半導(dǎo)體膜。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述半導(dǎo)體膜包含 用作供體的雜質(zhì)元素。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述半導(dǎo)體膜為選 自以下組中的一種，即非晶硅膜、非晶硅鍺膜、非晶鍺膜、微晶硅膜、 微晶硅鍺膜、微晶鍺膜、多晶硅膜、多晶硅鍺膜、以及多晶鍺膜。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述半導(dǎo)體膜包括 添加有所述雜質(zhì)元素的晶粒；以及以覆蓋所述晶粒的方式形成的添加 有鍺的第一半導(dǎo)體膜。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述雜質(zhì)元素為磷、 砷、或銻中的任一種。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述半導(dǎo)體裝置為 顯示裝置。
13. —種包括薄膜晶體管的半導(dǎo)體裝置，包括 包括內(nèi)側(cè)區(qū)域和端部的柵電極； 形成在所述柵電極上的柵極絕緣膜；形成在所述柵極絕緣膜上的半導(dǎo)體膜，該半導(dǎo)體膜重疊于所述內(nèi) 側(cè)區(qū)域，并且不重疊于所述端部； 形成在所述半導(dǎo)體膜上的緩沖層； 形成在所述緩沖層上的源區(qū)； 形成在所述緩沖層上的漏區(qū)；以覆蓋所述半導(dǎo)體膜的側(cè)面、所述緩沖層的側(cè)面、以及所述源區(qū)或所述漏區(qū)的膜的側(cè)面的方式形成的膜；形成在所述膜上的連接到所述源區(qū)的源極布線；以及 形成在所述膜上的連接到所述漏區(qū)的漏極布線， 其中，所述緩沖層為非晶半導(dǎo)體膜，并且，所述側(cè)面中間夾著所述膜與所述源極布線及所述漏極布線 中的一個(gè)面對(duì)，并且，所述膜為絕緣膜。
14. 才艮據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述半導(dǎo)體膜包 含用作供體的雜質(zhì)元素。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述半導(dǎo)體膜為 選自以下組中的一種，即非晶硅膜、非晶硅鍺膜、非晶鍺膜、微晶硅 膜、微晶硅鍺膜、微晶鍺膜、多晶硅膜、多晶硅鍺膜、以及多晶鍺膜。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述半導(dǎo)體膜包 括添加有所述雜質(zhì)元素的晶粒；以及以覆蓋所述晶粒的方式形成的 添加有鍺的第一半導(dǎo)體膜。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述雜質(zhì)元素為 磷、砷、或銻中的任一種。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述半導(dǎo)體裝置 為顯示裝置。
19. 一種包括薄膜晶體管的半導(dǎo)體裝置，包括 包括內(nèi)側(cè)區(qū)域和端部的柵電極；形成在所述柵電極上的柵極絕緣膜；形成在所述柵極絕緣膜上的半導(dǎo)體膜，該半導(dǎo)體膜重疊于所述內(nèi) 側(cè)區(qū)域，并且不重疊于所述端部； 形成在所述半導(dǎo)體膜上的緩沖層； 以覆蓋所述半導(dǎo)體膜的側(cè)面及所述緩沖層的側(cè)面的膜； 形成在所述膜上的連接到所述緩沖層的源區(qū)；形成在所述膜上的連接到所述緩沖層的漏區(qū)； 形成在所述源區(qū)上的源極布線；以及 形成在所述漏區(qū)上的漏極布線， 其中，所述緩沖層為非晶半導(dǎo)體膜，并且，所述側(cè)面中間夾著所述膜與所述源極布線及所述漏極布線 中的一個(gè)面對(duì)，并且，所述膜為絕緣膜。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述半導(dǎo)體膜包 含用作供體的雜質(zhì)元素。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述半導(dǎo)體膜為 選自以下組中的一種，即非晶硅膜、非晶硅鍺膜、非晶鍺膜、微晶硅 膜、微晶硅鍺膜、微晶鍺膜、多晶硅膜、多晶硅鍺膜、以及多晶鍺膜。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述半導(dǎo)體膜包 括添加有所述雜質(zhì)元素的晶粒；以及以覆蓋所述晶粒的方式形成的 添加有鍺的第一半導(dǎo)體膜。
23. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述雜質(zhì)元素為 磷、砷、或銻中的任一種。
24. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述半導(dǎo)體裝置 為顯示裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置。本發(fā)明的目的在于降低薄膜晶體管的截止電流；提高薄膜晶體管的電特性；提高使用薄膜晶體管的顯示裝置的圖像質(zhì)量。本發(fā)明提供一種薄膜晶體管，包括在柵電極上隔著柵極絕緣膜設(shè)置在不到達(dá)該柵電極的端部的內(nèi)側(cè)區(qū)域的半導(dǎo)體膜；至少覆蓋半導(dǎo)體膜的側(cè)面的膜；以及形成在覆蓋半導(dǎo)體膜的側(cè)面的膜上的一對(duì)布線，其中，半導(dǎo)體膜中添加有用作供體的雜質(zhì)元素。
文檔編號(hào)H01L29/786GK101527320SQ20081018370
公開(kāi)日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月3日
發(fā)明者宮入秀和, 山崎舜平, 神保安弘 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所