專利名稱：晶體管制造方法和電光裝置以及電子儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制造晶體管的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在用于制造半導(dǎo)體裝置的工藝過(guò)程中，為了防止形成在半導(dǎo)體裝置的薄膜表面上的布線等損壞和短路，使薄膜表面變平極其重要。特別是在晶體管中，柵極絕緣薄膜的薄膜厚度的一致性的程度對(duì)晶體管的電特性具有相當(dāng)?shù)挠绊?。因此，需要能夠使該柵極絕緣薄膜更平地形成的技術(shù)。
傳統(tǒng)上，晶體管的柵極絕緣薄膜主要利用CVD法形成(例如見(jiàn)日本專利申請(qǐng)未審查公開(kāi)No.8-181325和No.10-144929)。
然而，在傳統(tǒng)的晶體管中，出現(xiàn)諸如柵極壓力阻力不足或泄漏電流太大的問(wèn)題。這些問(wèn)題主要由CVD薄膜在襯底表面上的隆起或缺口形成覆蓋層的能力引起的。例如，在頂部柵極型晶體管中，由于柵極絕緣薄膜形成在圖案狀的硅薄膜的頂端上(即在半導(dǎo)體薄膜上)，因此，然后至少在襯底上形成由半導(dǎo)體薄膜自身的薄膜厚度產(chǎn)生的梯級(jí)部分(即高度差值)。此外，在半導(dǎo)體薄膜形成圖案的步驟中，由于也蝕刻作為其底部絕緣薄膜的二氧化硅或氮化硅的部分，因此另外的梯級(jí)部分對(duì)應(yīng)蝕刻量形成在襯底上。如果這些兩個(gè)步驟的部分重疊，則增加整個(gè)梯級(jí)部分的尺寸。如果柵極絕緣薄膜利用CVD法在這種梯級(jí)部分上形成，則柵極絕緣薄膜較薄的部分形成在半導(dǎo)體薄膜的頂端部分和側(cè)端上，從而引起諸如柵極壓力阻力惡化和泄漏電流增加等問(wèn)題。
此外，在CVD方法中，有時(shí)產(chǎn)生諸如顆粒等的異物。這往往進(jìn)一步導(dǎo)致柵極壓力阻力的更加惡化和泄漏電流的更大的增加，或引起在柵極電極和源極或漏極之間短路缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題提出了本發(fā)明并且本發(fā)明的目的是提供一種能夠制造優(yōu)良電特性的高可靠晶體管的晶體管制造方法，以及設(shè)有這種晶體管的電光裝置和電子儀器。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種制造晶體管的方法，所述制造晶體管的方法包括步驟在襯底之上形成半導(dǎo)體薄膜；以島狀結(jié)構(gòu)使所述半導(dǎo)體薄膜形成圖案；在所述半導(dǎo)體薄膜上形成柵極絕緣薄膜；以及在所述柵極絕緣薄膜上形成柵極電極，其中形成所述柵極絕緣薄膜包括由涂敷方法形成至少構(gòu)成所述部分柵極絕緣薄膜的第一絕緣薄膜。
在該方法中，由于第一絕緣薄膜是涂敷薄膜，因此通過(guò)絕緣薄膜平整了半導(dǎo)體薄膜自身的薄膜厚度引起的高度差值，以及當(dāng)在圖案形成步驟等切掉底部絕緣薄膜時(shí)產(chǎn)生的高度差值。結(jié)果，提高了柵極絕緣薄膜的薄膜厚度的均勻性，并且獲得具有高壓力阻力和很小電流泄漏的晶體管。此外，由于在涂敷方法中不產(chǎn)生諸如顆粒等的雜質(zhì)，因此提高了晶體管的可靠性。
請(qǐng)注意，在第一絕緣薄膜形成步驟中，可以使用各種方法，例如，旋涂法，浸漬涂布法，作用涂法(role coating method)，幕簾式淋涂法，噴霧法，或微滴排出法(諸如噴墨法)。尤其是在旋涂法中，由于液體薄膜由離心力擴(kuò)散在襯底表面的內(nèi)部之上，因此能夠容易形成更平的薄膜。
此外，作為涂敷材料可以利用絕緣薄膜的初始材料和其前體，或通過(guò)加熱處理能夠轉(zhuǎn)變成第一絕緣薄膜的各種液體材料。具體而言，通過(guò)在諸如二甲苯的溶劑中分解聚硅酸鹽或玻璃上的自旋(SOG/spin on glass)等獲得的材料用作涂敷材料。然后，該材料通過(guò)熱處理轉(zhuǎn)變成二氧化硅，以便能夠形成高質(zhì)量柵極絕緣薄膜。特別是與其它材料相比聚硅酸鹽具有更大的裂紋阻力并且形成具有更少殘留雜質(zhì)的絕緣薄膜。請(qǐng)注意，最好在WET O2氣氛(即在包含水蒸氣的氧氣氛)中進(jìn)行聚硅酸鹽熱處理。結(jié)果，可以降低絕緣薄膜中作為極化原因的氮組分，并且穩(wěn)定晶體管的電特性。
在第一絕緣薄膜形成步驟中，由于襯底中的隆起和缺口引起涂敷液體的流動(dòng)阻力的一些不均勻。例如，在形成半導(dǎo)體薄膜的區(qū)域的涂敷液體的流動(dòng)阻力相對(duì)大于其它區(qū)域的流動(dòng)阻力，并且可能存在在這些部分的薄膜表面中產(chǎn)生突起。這種突起尺寸的變化不僅取決于涂敷薄膜的薄膜厚度(即第一絕緣薄膜的薄膜厚度)，涂敷液體的特性(即黏度等)，以及涂敷條件，而且取決于其上形成該涂敷薄膜的半導(dǎo)體薄膜的尺寸。即，柵極絕緣薄膜的薄膜厚度均勻性與第一絕緣薄膜形成步驟以及在第一薄膜形成步驟之前的半導(dǎo)體薄膜圖案形成步驟具有密切的關(guān)系。為了獲得均勻的薄膜，優(yōu)選預(yù)先在半導(dǎo)體薄膜圖案形成步驟中將圖案尺寸設(shè)定到最優(yōu)尺寸，以對(duì)應(yīng)用于后續(xù)步驟中的涂敷液體的特性，以及其涂敷條件和第一絕緣薄膜中需要的薄膜厚度。
該具體步驟涉及首先，根據(jù)晶體管中需要的性能確定半導(dǎo)體薄膜的整體尺寸和柵極絕緣薄膜的薄膜厚度。然后，根據(jù)柵極絕緣薄膜的薄膜厚度，和涂敷液體的特性(即黏度等)和涂敷條件確定第一絕緣薄膜需要的薄膜厚度，以便能夠獲得該薄膜厚度。一旦這些條件已經(jīng)確定，半導(dǎo)體薄膜的最大尺寸由試驗(yàn)數(shù)據(jù)等確定，從而不發(fā)生涂敷液體的薄膜表面的突起，或即使發(fā)生，也在允許的范圍內(nèi)。因此，半導(dǎo)體薄膜的圖案尺寸可以設(shè)定在該尺寸范圍內(nèi)。例如，如果半導(dǎo)體薄膜的整體尺寸大于上述最大尺寸，則半導(dǎo)體薄膜分成多個(gè)部分。通過(guò)以這種晶體管具有多柵極結(jié)構(gòu)的方式使每一個(gè)半導(dǎo)體薄膜的尺寸較小(即小于或等于上述最大尺寸)，形成在半導(dǎo)體薄膜頂端上的柵極絕緣薄膜能夠進(jìn)一步被平整。
此外，在柵極絕緣薄膜形成步驟中，優(yōu)選提供通過(guò)在第一絕緣薄膜形成步驟之前氧化半導(dǎo)體薄膜的表面形成構(gòu)成部分柵極絕緣薄膜的第二絕緣薄膜。在晶體管中，除了柵極絕緣薄膜的薄膜質(zhì)量和薄膜厚度的均勻性之外，柵極絕緣薄膜的邊界面特性對(duì)晶體管的電特性具有顯著的影響。因此，通過(guò)在與半導(dǎo)體的邊界面處提供比作為涂敷薄膜的第一絕緣薄膜具有更好邊界面特性的表面氧化薄膜，能夠改進(jìn)晶體管的性能。
形成第二絕緣薄膜的方法的例子是利用例如作為處理氣體的包含氧氣的氣體等離子體處理半導(dǎo)體薄膜的表面的方法。代替這種方法，還可以在臭氧氣體氣氛中加熱半導(dǎo)體薄膜。在這種方法中，臭氧在加熱的半導(dǎo)體薄膜附近分解，從而產(chǎn)生氧基。半導(dǎo)體薄膜的表面由這些處于活性狀態(tài)的氧基氧化，從而形成氧化薄膜。因此，還可以以很小的薄膜表面損傷獲得高質(zhì)量的邊界面，并且通過(guò)采用利用等離子體的方法簡(jiǎn)化了裝置并且縮短了處理時(shí)間。
此外，在上述柵極絕緣薄膜形成步驟中，還可以提供如下步驟在與半導(dǎo)體薄膜的邊界面或在與柵極電極的邊界面由氣相淀積形成構(gòu)成柵極絕緣薄膜的部分的第三絕緣薄膜。通過(guò)提供該步驟還能夠獲得優(yōu)良的邊界面特性。請(qǐng)注意，第三絕緣薄膜可以形成在與半導(dǎo)體薄膜的邊界面和與柵極電極的邊界面中的僅僅一個(gè)，或可以形成在兩個(gè)邊界面。
本發(fā)明的電光裝置包括利用上述方法制造的晶體管。本發(fā)明的電子儀器包括該電光裝置。由此，能夠提供高性能的電光裝置和電子儀器。


圖1A和1B是描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液晶裝置的基本部分的結(jié)構(gòu)的視圖。
圖2是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的晶體管制造過(guò)程的流程圖。
圖3是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的晶體管制造方法的過(guò)程圖。
圖4A和4B是從圖3繼續(xù)的過(guò)程圖。
圖5A至5C是從圖4A和4B繼續(xù)的過(guò)程圖。
圖6A至6C是從圖5A至5C繼續(xù)的過(guò)程圖。
圖7是描述本發(fā)明的電子儀器的例子的視圖。
圖8A和8B是用于描述相對(duì)于柵極絕緣薄膜的薄膜厚度不均勻性半導(dǎo)體薄膜尺寸的效果的視圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖作為本發(fā)明的電光裝置的例子描述液晶裝置。請(qǐng)注意，在所有下述附圖中，為了便于理解附圖，對(duì)每一個(gè)元件等的薄膜厚度和尺寸的比例進(jìn)行了適當(dāng)改變。
如圖1所示，本實(shí)施例的液晶裝置1由有源矩陣襯底10，相對(duì)襯底20，以及用作光調(diào)制層并且保持在襯底10和20之間的液晶層40構(gòu)成。
圖1A是描述有源矩陣襯底10的主要部分的結(jié)構(gòu)的平面圖。
在襯底10上，設(shè)置多個(gè)掃描線33和信號(hào)線34，掃描線33和信號(hào)線34在由玻璃或塑料等形成的襯底主體10A上分別沿X方向和Y方向延伸。像素電極14位于由線33和34形成邊界的每一個(gè)像素中。多個(gè)(本實(shí)施例中為兩個(gè))TFT(即薄膜晶體管)30設(shè)置在每一個(gè)像素中，以執(zhí)行像素電極14的帶電控制。即，橫靠信號(hào)線34延伸的兩個(gè)島狀半導(dǎo)體薄膜31，以及覆蓋兩個(gè)半導(dǎo)體薄膜31的公共柵極電極33a設(shè)置在掃描線33和信號(hào)線34之間相交部分的附近。柵極電極33a的結(jié)構(gòu)為它朝向前一掃描線從一個(gè)掃描線33分支出來(lái)。朝向柵極電極33a的半導(dǎo)體薄膜31的區(qū)域用作溝道部分，并且在溝道部分的每一側(cè)的左右側(cè)的相對(duì)的部分分別形成源極部分和漏極部分。每一個(gè)半導(dǎo)體薄膜31的源極部分經(jīng)接觸孔12a導(dǎo)電連接到信號(hào)線34。每一個(gè)半導(dǎo)體薄膜31的漏極部分經(jīng)接觸控12b和13a導(dǎo)電連接到像素電極14。
圖1B是描述沿圖1A中所示的截面A-A’的結(jié)構(gòu)的視圖。
本實(shí)施例的TFT30具有頂端柵極型結(jié)構(gòu)，并且由以從形成底部的襯底10A的底層側(cè)的順序堆疊的半導(dǎo)體薄膜31，柵極絕緣薄膜32，以及柵極33a形成。即，柵極絕緣薄膜32設(shè)置為覆蓋形成在底部絕緣薄膜11上的島狀結(jié)構(gòu)中的半導(dǎo)體薄膜31上的整個(gè)襯底表面，并且柵極電極33a設(shè)置在朝向半導(dǎo)體薄膜31的柵極絕緣薄膜32上。此外，層間絕緣薄膜12設(shè)置在襯底10A上，并且覆蓋柵極絕緣薄膜32和柵極電極33a。信號(hào)線34和中間層35設(shè)置在絕緣薄膜12上。與半導(dǎo)體薄膜31的源極部分31b連接的接觸孔12a，以及與半導(dǎo)體薄膜31的漏極部分31c連接的接觸孔12b設(shè)置在絕緣薄膜12中。信號(hào)線34和中間層35分別經(jīng)接觸孔12a和12b導(dǎo)電連接到上述源極部分31b和漏極部分31c。此外，層間絕緣薄膜13設(shè)置在襯底10A上并且覆蓋層間絕緣薄膜12、信號(hào)線34、以及中間層35。像素電極14設(shè)置在該絕緣薄膜13上。由聚酰亞胺等形成的定向薄膜15也設(shè)置在上述構(gòu)造的襯底上并且覆蓋像素電極14和層間絕緣薄膜13。
相反，在相對(duì)襯底20中，由ITO等形成的半透明公共電極24設(shè)置在由諸如玻璃或塑料的半透明襯底形成的襯底主體20A上。由聚酰亞胺等形成的定向薄膜25進(jìn)一步設(shè)置在電極24上。
上述柵極絕緣薄膜32具有兩層結(jié)構(gòu)，所述兩層結(jié)構(gòu)具有覆蓋島狀半導(dǎo)體薄膜31的表面的絕緣薄膜32a，以及堆疊在絕緣薄膜32a的頂端上的絕緣薄膜32b。絕緣薄膜32a可以定向，例如通過(guò)利用諸如PECVD法或?yàn)R射法的汽相淀積法形成二氧化硅或氮化硅等定向。作為選擇，還可以氧化半導(dǎo)體薄膜31的表面。該方法的例子包括方法1，即利用例如包含氧的氣體作為處理氣體在半導(dǎo)體薄膜31的表面上進(jìn)行等離子處理，以及方法2，即在含氧氣氛中將紫外線光輻射到半導(dǎo)體薄膜上。這些方法中的任意一種能夠形成與半導(dǎo)體31的優(yōu)良邊界表面，并且有助于晶體管性能的改進(jìn)。請(qǐng)注意，在本實(shí)施例中，利用紫外線輻射進(jìn)行表面氧化的方法用作形成絕緣薄膜32a的方法。
絕緣薄膜的初始材料和其前體，或通過(guò)在溶劑中溶解獲得的材料，能夠通過(guò)加熱處理能夠轉(zhuǎn)變成絕緣薄膜的材料用作覆蓋液體。絕緣薄膜32b通過(guò)將該覆蓋液體覆蓋在襯底上形成。
例如，聚硅酸鹽(具有Si-N鍵的高聚物的通稱)能夠用作這種覆蓋液體。聚硅酸鹽通過(guò)混合在諸如二甲苯的液體中轉(zhuǎn)變成二氧化硅，然后涂敷在襯底上，然后，該襯底在包含水蒸氣或氧的氣氛中進(jìn)行熱處理。一個(gè)聚硅酸鹽是稱作聚全氫硅氮烷(polyperhydrosilazane)的[SiH2NH]n(其中n是正整數(shù))。該產(chǎn)品由“Tonen Kabushikikaisha”以商品名“TonenPolysilazane”營(yíng)銷。請(qǐng)注意，如果在[SiH2NH]n中的H由烷基(例如，甲基或乙基)代替，它變成與無(wú)機(jī)聚硅酸鹽的有機(jī)聚硅酸鹽。
在玻璃上的自旋(SOG)能夠用作液體材料，該液體材料在涂敷后通過(guò)進(jìn)行熱處理形成絕緣薄膜。該SOG是具有作為其基本結(jié)構(gòu)的硅氧烷鍵的聚合體，并且存在具有烷基的有機(jī)SOG和不具有烷基的無(wú)機(jī)SOG。酒精等用作SOG的溶劑。SOG薄膜用作用于變平目的的用于LSI的層間絕緣薄膜。有機(jī)SOG薄膜容易由氧等離子體處理蝕刻，而無(wú)機(jī)SOG薄膜的缺點(diǎn)是即使薄膜具有幾百nm的薄膜厚度也容易在其中產(chǎn)生裂紋。因此，作為單個(gè)層，它幾乎從不用于層間絕緣薄膜，并且用作CVD絕緣薄膜之上的變平層。相反，聚硅酸鹽高度抵抗裂紋并且抵抗氧等離子體，并且即使作為單個(gè)層，也能夠用作合理厚度的絕緣層。此外，聚硅酸鹽能夠形成與其它材料相比殘留很少殘留雜質(zhì)的優(yōu)良質(zhì)量的絕緣薄膜。因此，在該例子中，通過(guò)將聚硅酸鹽混合在二甲苯中的獲得的材料用作涂敷液體。
作為涂敷方法可以使用各種方法，例如，旋涂法，浸漬涂布法，作用涂法(role coating method)，幕簾式淋涂法，噴霧法，或微滴排出法(諸如噴墨法)。尤其是在旋涂法中，由于涂敷的液體在形成時(shí)由離心力吸在襯底表面的內(nèi)部之上，因此能夠容易形成更均勻的薄膜。從而，在本例子中，旋涂法用作涂敷方法。
以這種方式，如果例如涂敷方法形成柵極絕緣薄膜32的部分，由于涂敷溶液的流動(dòng)性，絕緣薄膜32b以使襯底表面中的隆起和缺口平坦的方式水平形成。結(jié)果，在形成半導(dǎo)體薄膜31的區(qū)域中的柵極絕緣薄膜32的薄膜厚度一致性比由CVD法形成的傳統(tǒng)薄膜更大。
然而，在涂敷方法中，由于襯底表面中的隆起和缺口改變涂敷液體的流動(dòng)阻力，因此存在產(chǎn)生薄膜厚度微量的不均勻性的情況。即，如圖8A中所示，由于絕緣薄膜32b形成為使半導(dǎo)體薄膜31的圖案引起的梯級(jí)(高度差值)平坦，因此，在形成該梯級(jí)的半導(dǎo)體薄膜31形成區(qū)域E1中，涂敷薄膜M的薄膜厚度L2比半導(dǎo)體薄膜31非形成區(qū)域E2中的涂敷薄膜M的薄膜厚度L1更薄。在該部分，涂敷溶液的流動(dòng)阻力相對(duì)增加。因此，如圖8B所示，如果兩個(gè)區(qū)域E1和E2的流動(dòng)阻力差值較大，或如果具有較寬的梯級(jí)表面，則在半導(dǎo)體薄膜31形成區(qū)域E1中的絕緣薄膜32b的薄膜表面中產(chǎn)生較大的突起，由此產(chǎn)生操作晶體管的障礙。從而，需要將絕緣薄膜32b中的這種薄膜厚度不均勻性抑制在固定的范圍。然而，在薄膜表面中的這種突起的尺寸的改變不僅取決于由涂敷液體的組分(黏度等)以及由涂敷條件在兩個(gè)區(qū)域E1和E2中形成的涂敷薄膜M的薄膜厚度差值(即L1-L2)，而且還取決于半導(dǎo)體薄膜31的尺寸W。因此，在半導(dǎo)體薄膜31的圖案形成步驟中，需要根據(jù)用于隨后的絕緣薄膜32b形成步驟中的涂敷液體的組分，其涂敷條件，以及絕緣薄膜32b中需要的薄膜厚度將圖案尺寸設(shè)定為最優(yōu)值。
如圖2中所示，具體制造過(guò)程包括首先在襯底的整個(gè)表面上形成半導(dǎo)體薄膜(步驟S1，半導(dǎo)體薄膜形成步驟)。然后，使該半導(dǎo)體薄膜形成圖案，以在每一個(gè)像素中形成島狀半導(dǎo)體薄膜(半導(dǎo)體薄膜圖案形成步驟)。
此時(shí)，首先，根據(jù)晶體管中需要的特性確定放置在單個(gè)像素中的半導(dǎo)體薄膜的整個(gè)尺寸以及柵極絕緣薄膜的薄膜厚度(步驟S2)。然后，根據(jù)該柵極絕緣薄膜的薄膜厚度確定絕緣薄膜32b中需要的薄膜厚度，并且設(shè)定涂敷液體的組分和涂敷條件以獲得該薄膜厚度(步驟S3)。一旦已經(jīng)設(shè)定這些條件，例如由試驗(yàn)數(shù)據(jù)等確定半導(dǎo)體薄膜的最大尺寸，以在涂敷薄膜的薄膜表面中不發(fā)生突起，或者，如果發(fā)生突起，該突起保持在允許的極限內(nèi)。例如，如果半導(dǎo)體薄膜的整個(gè)尺寸小于最大尺寸，則就以它作為半導(dǎo)體薄膜的圖案尺寸使用該整個(gè)尺寸。如果整個(gè)尺寸大于上述最大尺寸，則在單個(gè)像素內(nèi)將半導(dǎo)體薄膜分成幾個(gè)部分，從而使每一個(gè)半導(dǎo)體薄膜的圖案尺寸較小。一旦以這種方式確定了放置在單個(gè)像素內(nèi)部的半導(dǎo)體薄膜的數(shù)量和圖案尺寸(步驟S5)，然后在步驟S1中形成的半導(dǎo)體薄膜上進(jìn)行實(shí)際圖案形成(步驟S6)。
然后，氧化步驟S6中形成圖案的半導(dǎo)體薄膜31的表面，以形成絕緣薄膜32a(步驟S7，第二絕緣薄膜形成步驟)。此外，在絕緣薄膜32a的頂端上通過(guò)涂敷方法形成絕緣薄膜32b(步驟S8，第一絕緣薄膜形成步驟)。然后，通過(guò)在以上述方式形成的柵極絕緣薄膜32的頂端上形成圖案形成柵極電極33a(步驟S9，柵極電極形成步驟)。結(jié)果，制造了晶體管。
下面將參照?qǐng)D3至6c詳細(xì)描述這些步驟。
首先，如圖3中所示，在由玻璃等形成的襯底主體10A上形成利用等離子體CVD法和利用四乙氧基甲硅烷(TEOS)和氧氣等通過(guò)二氧化硅薄膜作為底部材料形成的底部絕緣薄膜11。請(qǐng)注意，除了二氧化硅薄膜之外，作為底部絕緣薄膜，還可以提供氮化硅薄膜或氮氧化硅薄膜。為了調(diào)整襯底10A的表面條件，并且防止半導(dǎo)體薄膜31被襯底10A內(nèi)的雜質(zhì)污染提供該底部絕緣薄膜11，然而，也可以省去該底部絕緣薄膜11。
然后，利用等離子體CVD法等，在底部絕緣薄膜11上形成由非晶硅薄膜形成的半導(dǎo)體薄膜。該半導(dǎo)體薄膜不限于非晶硅薄膜并且可以使用包含諸如微晶半導(dǎo)體薄膜的非晶結(jié)構(gòu)的任何半導(dǎo)體薄膜。此外，可以使用包含諸如非晶硅鍺薄膜等的非晶結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體薄膜。然后，在半導(dǎo)體薄膜上進(jìn)行諸如激光退火法或迅速加熱法的結(jié)晶步驟(即，燈加熱退火或加熱退火法等)。結(jié)果，半導(dǎo)體薄膜結(jié)晶成多晶硅薄膜(即，半導(dǎo)體薄膜形成步驟)。在激光退火方法中，例如，利用受激準(zhǔn)分子激光器提供的光束波長(zhǎng)為400 mm的線束，其輸出強(qiáng)度設(shè)定為例如400mJ/cm2。請(qǐng)注意，還可以使用YAG激光的第二諧波或第三諧波。還可以掃描線束，以便對(duì)應(yīng)沿其橫向方向的激光強(qiáng)度的峰值的90％的部分在每一個(gè)區(qū)域重疊。
接著，如圖4A和4B中所示，半導(dǎo)體薄膜310以預(yù)定的尺寸形成圖案(半導(dǎo)體薄膜圖案形成步驟)。此時(shí)，為了根據(jù)上述過(guò)程在隨后的絕緣薄膜32b形成步驟中形成具有優(yōu)良平面度的薄膜，半導(dǎo)體薄膜310的圖案尺寸限制在一定的范圍內(nèi)。例如，在該例子中，為了在絕緣薄膜32b中獲得期望的薄膜厚度，設(shè)定涂敷溶液的黏度和表面張力，以及旋涂的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)的長(zhǎng)度，并且基于這些條件，確定半導(dǎo)體薄膜的最大允許尺寸。具體而言，半導(dǎo)體薄膜31的側(cè)面的尺寸W1和W2每一個(gè)都設(shè)定在50μm或更小。根據(jù)該設(shè)定值，兩個(gè)半導(dǎo)體薄膜31通過(guò)在一個(gè)像素內(nèi)形成圖案而形成。通過(guò)分開(kāi)半導(dǎo)體薄膜以便其多個(gè)部分能夠以這種方式在單個(gè)像素內(nèi)形成，可以提供晶體管中整體需要的性能，同時(shí)降低每一個(gè)單獨(dú)的半導(dǎo)體薄膜31的尺寸。
接著，將基于圖5A至6C描述利用圖4A和4B中所示的一個(gè)半導(dǎo)體薄膜31制造晶體管的方法。請(qǐng)注意，圖5A至圖6C是圖4A和4B的部分已經(jīng)取出并且以不同的比例示出的視圖。在每一個(gè)步驟中示出了圖1B中所示的液晶顯示裝置的剖視圖。
如圖5A中所示，當(dāng)半導(dǎo)體薄膜310的圖案形成結(jié)束時(shí)，在含氧氣體的氣氛中將UV光輻射到襯底上，從而襯底表面上存在的污染物(例如，有機(jī)物質(zhì)等)分解和除去。在這種情況下，峰值強(qiáng)度在波長(zhǎng)254nm的低壓汞燈，或峰值強(qiáng)度在波長(zhǎng)172nm的受激子燈用于輻射UV光。由于該波長(zhǎng)范圍的光將氧分子(O2)分解成臭氧(O3)，然后進(jìn)一步將該臭氧分解為氧基(O*)，通過(guò)利用以這種方式產(chǎn)生的高活性臭氧和氧基，能夠有效地除去附在襯底表面上的有機(jī)材料。
然后，如圖5B中所示，襯底被加熱到200℃至500℃。此外，在含氧氣體氣氛中用UV光輻射襯底，從而在襯底上產(chǎn)生氧基(O*)。半導(dǎo)體薄膜31的表面被這些氧基氧化并且二氧化硅薄膜(即第二絕緣薄膜)32a形成(第二絕緣薄膜形成步驟)。峰值在波長(zhǎng)254 nm或更小的UV光用于輻射UV光。如上所述，該波長(zhǎng)范圍的光將氧分子(O2)分解成臭氧(O3)，然后進(jìn)一步將該臭氧分解為氧基(O*)。此外，波長(zhǎng)是175nm或更小的光直接將氧分子(O2)分解成氧基(O*)。由于在已經(jīng)加熱到高溫的襯底上正產(chǎn)生的這種活性狀態(tài)的氧基的結(jié)果，半導(dǎo)體薄膜31的表面被氧化并且形成絕緣薄膜32a。
在這種情況下，作為用于產(chǎn)生上述UV光的光源，可以使用任何光源，只要它能產(chǎn)生具有上述光波分量的光。例如，可以使用諸如低壓汞燈的具有多譜線的光源，諸如受激準(zhǔn)分子燈和受激準(zhǔn)分子激光的具有單色光譜的光源，以及諸如氙氣閃光燈等的具有連續(xù)光譜的光源。受激準(zhǔn)分子激光的例子包括中心波長(zhǎng)為248nm的氟化氪激光，以及中心波長(zhǎng)為193nm的氟化氬激光。
為了加熱襯底，可以使用諸如利用電爐的方法的電阻加熱法，或可以利用采用輻射光的能量的加熱。當(dāng)襯底利用熱能加熱時(shí)，優(yōu)選具有適合于加熱襯底的光波分量的光。通過(guò)利用輻射光的能量加熱襯底，實(shí)現(xiàn)能量利用效率的改進(jìn)。即，能夠有效地利用沒(méi)有用于產(chǎn)生氧基的光的能量加熱襯底。此外，不再需要利用電阻加熱等的其它加熱裝置，從而能夠進(jìn)一步簡(jiǎn)化裝置。請(qǐng)注意，還可以利用電阻加熱法與光能加熱法結(jié)合加熱襯底。
在該過(guò)程中，由于沒(méi)有使用等離子體產(chǎn)生氧基，因此對(duì)薄膜表面具有很小的損傷并且在薄膜表面和半導(dǎo)體薄膜31之間能夠形成高質(zhì)量的邊界面。此外，以這種方法，不僅與利用等離子體產(chǎn)生氧基時(shí)相比可以簡(jiǎn)化裝置結(jié)構(gòu)，而且消除了對(duì)于放置襯底處于真空壓力狀態(tài)的空間的需要，由此提供了縮短處理時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)。
然后，如圖5C中所示，二氧化硅薄膜(即第一絕緣薄膜)32b形成在絕緣薄膜32a上(第一絕緣薄膜形成步驟)。該絕緣薄膜32b如下形成首先將通過(guò)將聚硅酸鹽混合在二甲苯中獲得的涂敷液體旋涂在襯底上，然后熱處理襯底。此時(shí)，使用的涂敷液體物理特性(即黏度和表面張力)以及旋涂條件是先前在上述圖案形成步驟中確定的數(shù)值。例如，通過(guò)將10％的聚硅酸鹽混合在二甲苯中獲得的涂敷溶液以轉(zhuǎn)速150rpm旋涂，然后在處理溫度100℃進(jìn)行5分鐘的預(yù)烘干。隨后，在處理溫度350℃在WET O2氣氛中進(jìn)行進(jìn)一步的熱處理260分鐘。通過(guò)以這種方式在WET O2氣氛中進(jìn)行熱處理，可以降低是極化原因的絕緣薄膜中的氮成分。
然后，如圖6A中所示，在絕緣薄膜32b上形成用于形成柵極電極的導(dǎo)電薄膜，該導(dǎo)電薄膜由摻雜質(zhì)的硅或硅化物形成，或由諸如鋁(Al)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鎢(W)、銅(Cu)、鉻(Cr)等的金屬形成，或由包含這些金屬的合金形成。然后，通過(guò)使這些導(dǎo)電薄膜形成圖案形成掃描線33和柵極電極33a(柵極電極形成步驟)。請(qǐng)注意，柵極電極33a可以通過(guò)單層導(dǎo)電薄膜或通過(guò)層疊結(jié)構(gòu)形成。
然后，利用柵極電極33a作為掩膜摻雜質(zhì)元素。結(jié)果，源極部分31b和漏極部分31c形成在半導(dǎo)體薄膜31中，并且相對(duì)于柵極電極33a自對(duì)準(zhǔn)。被柵極電極33a覆蓋但是沒(méi)有摻雜質(zhì)的區(qū)域形成溝道部分31a。
然后，如圖6B中所示，形成層間絕緣薄膜12，以便覆蓋柵極絕緣薄膜32和柵極電極33a。可以利用包含硅的絕緣薄膜作為層間絕緣薄膜12，例如，氮氧化硅薄膜或二氧化硅薄膜。
然后，如圖6C中所示，層間絕緣薄膜12的部分被開(kāi)啟，并且接觸孔12a和12b分別形成在對(duì)應(yīng)于半導(dǎo)體薄膜31的源極部分31b和漏極部分31c的位置。然后，形成諸如鋁薄膜、鉻薄膜或鉭薄膜的金屬薄膜，以覆蓋接觸孔12a和12b的內(nèi)壁。通過(guò)此時(shí)使該金屬薄膜形成圖案，形成源極電極(即信號(hào)線)34和漏極電極(即中間層)35。
通過(guò)遵循上述步驟能夠形成晶體管30。
如上所述，在本實(shí)施例中，由于絕緣薄膜32b是涂敷薄膜，因此由半導(dǎo)體薄膜圖案形成步驟產(chǎn)生的襯底上的隆起和缺口能夠由絕緣薄膜32b變平。結(jié)果，改進(jìn)了柵極絕緣薄膜32的薄膜厚度的一致性，并且獲得具有高壓力阻力和很小電流泄漏的晶體管。特別是在本實(shí)施例中，在考慮到半導(dǎo)體薄膜31的尺寸對(duì)涂敷薄膜的平面度的影響后，由于圖案尺寸在半導(dǎo)體薄膜圖案形成步驟中預(yù)先限制在一定范圍內(nèi)，因此能夠使絕緣薄膜32b的薄膜厚度更均勻。
此外，在本實(shí)施例中，由于柵極絕緣電極32形成為包括作為涂敷薄膜的絕緣薄膜32b和作為半導(dǎo)體薄膜31的表面氧化薄膜的絕緣薄膜32a的堆疊薄膜，因此半導(dǎo)體薄膜31和柵極絕緣電極32之間的邊界面特性優(yōu)良。
(電子儀器)下面將描述設(shè)有本發(fā)明的液晶顯示裝置的電子儀器的例子。
圖7是描述諸如文字處理器或個(gè)人計(jì)算機(jī)的便攜式信息處理裝置的粒子的透視圖。在圖7中，標(biāo)記1200代表信息處理裝置，標(biāo)記1202代表諸如鍵盤(pán)的輸入單元，標(biāo)記1204代表信息處理裝置主體，以及標(biāo)記1206代表利用上述液晶裝置的顯示單元。
由于圖7中所示的電子儀器設(shè)有利用上述實(shí)施例的液晶裝置的顯示單元，因此通過(guò)利用可靠的切換可以獲得高質(zhì)量的顯示。
請(qǐng)注意，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例并且在不偏離本發(fā)明的目的的情況下可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行各種變更。
例如，在上述實(shí)施例中，柵極絕緣薄膜32具有由半導(dǎo)體薄膜31的表面氧化薄膜32a和作為涂敷薄膜的絕緣薄膜32b形成的兩層結(jié)構(gòu)，然而，柵極絕緣薄膜也可以形成為具有三層或多層的多層結(jié)構(gòu)。例如，通過(guò)利用汽相淀積法等在柵極絕緣薄膜32和柵極電極33a之間的邊界面形成三層絕緣薄膜，可以更加穩(wěn)定晶體管的電特性。自然，如果僅僅利用第一絕緣薄膜32b能夠獲得優(yōu)良的邊界面特性，則可以省去第二絕緣薄膜32a和上述第三絕緣薄膜，并且利用僅僅由絕緣薄膜32b形成的單層結(jié)構(gòu)形成柵極絕緣薄膜32。
此外，在圖4A和4B所示的例子中，半導(dǎo)體薄膜通過(guò)在單個(gè)像素內(nèi)分成兩個(gè)形成，然而，代替這種方式，好可以將半導(dǎo)體薄膜分成三個(gè)或更多部分。自然，如果在圖2中所示的步驟S2中確定的半導(dǎo)體薄膜的整體尺寸充分小，則半導(dǎo)體薄膜能夠以非分開(kāi)的方式整體設(shè)置。
此外，在上述實(shí)施例中，作為電光裝置的例子描述了液晶裝置，然而，除了這種液晶裝置之外，本發(fā)明能夠用于各種裝置，例如，有機(jī)EL顯示裝置和電泳顯示裝置。
盡管上面已經(jīng)描述和示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解這些是本發(fā)明的示例而不應(yīng)認(rèn)為是限制。在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以做出添加，省去，替換和其它變更。因此，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為本發(fā)明不限于上述說(shuō)明并且僅僅由權(quán)利要求的范圍限制。
權(quán)利要求
1.一種制造晶體管的方法，包括步驟在襯底之上形成半導(dǎo)體薄膜；以島狀結(jié)構(gòu)使所述半導(dǎo)體薄膜形成圖案；在所述半導(dǎo)體薄膜上形成柵極絕緣薄膜；以及在所述柵極絕緣薄膜上形成柵極電極，其中形成所述柵極絕緣薄膜包括由涂敷方法形成至少構(gòu)成部分所述柵極絕緣薄膜的第一絕緣薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造晶體管的方法，其中使所述半導(dǎo)體薄膜形成圖案包括根據(jù)在形成所述第一絕緣薄膜中利用的涂敷液體的特性、涂敷條件、以及所述第一絕緣薄膜需要的薄膜厚度設(shè)定所述半導(dǎo)體薄膜的圖案尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造晶體管的方法，其中使所述半導(dǎo)體薄膜形成圖案的步驟包括根據(jù)在形成所述第一絕緣薄膜中利用的所述涂敷液體的特性、所述涂敷條件、以及所述第一絕緣薄膜需要的所述薄膜厚度設(shè)定所述半導(dǎo)體薄膜的最大允許尺寸；基于晶體管中需要的特性確定所述半導(dǎo)體薄膜的整個(gè)尺寸；以及如果所述整個(gè)尺寸大于所述最大尺寸，則將所述半導(dǎo)體薄膜分成多個(gè)部分，從而所述半導(dǎo)體薄膜的每一個(gè)部分的尺寸都小于或等于最大尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造晶體管的方法，其中形成所述第一薄膜是通過(guò)旋涂法。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造晶體管的方法，其中形成所述第一薄膜包括在所述半導(dǎo)體薄膜上涂敷聚硅酸鹽，并且然后通過(guò)熱處理將所述聚硅酸鹽轉(zhuǎn)變成二氧化硅。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造晶體管的方法，其中所述熱處理在WETO2氣氛中進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造晶體管的方法，其中形成所述柵極絕緣薄膜包括在形成所述第一絕緣薄膜之前，通過(guò)氧化所述半導(dǎo)體薄膜的表面形成構(gòu)成所述部分柵極絕緣薄膜的第二絕緣薄膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造晶體管的方法，其中形成所述第二絕緣薄膜是通過(guò)利用包含氧的氣體在所述半導(dǎo)體薄膜的所述表面上進(jìn)行等離子體處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造晶體管的方法，其中形成所述第二絕緣薄膜是通過(guò)在含氧氣氛中將紫外線輻射到所述半導(dǎo)體薄膜上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造晶體管的方法，其中形成所述柵極絕緣薄膜包括通過(guò)汽相淀積法在與所述半導(dǎo)體薄膜的邊界面或與所述柵極電極的邊界面形成構(gòu)成所述部分柵極絕緣薄膜的第二絕緣薄膜。
11.一種電光裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法制造的晶體管。
12.一種電子儀器，包括權(quán)利要求11所述的電光裝置。
13.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法制造的晶體管。
全文摘要
在具有頂端柵極結(jié)構(gòu)的晶體管中，利用涂敷法形成柵極絕緣薄膜的一部分。此時(shí)，適當(dāng)設(shè)定其上形成涂敷薄膜的半導(dǎo)體薄膜的尺寸，以對(duì)應(yīng)于涂敷液體，涂敷條件，以及涂敷薄膜中需要的薄膜厚度的特性。改進(jìn)了晶體管的電特性和可靠性。
文檔編號(hào)H01L29/49GK1577894SQ20041005926
公開(kāi)日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2004年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月9日
發(fā)明者湯田坂一夫 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社