專利名稱：薄膜半導(dǎo)體裝置、電光學(xué)裝置、以及電子儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在同一基板上具備薄膜晶體管(以下稱為TFT)和電容元件的薄膜半導(dǎo)體裝置、以該薄膜半導(dǎo)體裝置作為電光學(xué)裝置用基板而使用的電光學(xué)裝置、以及具備該電光學(xué)裝置的電子儀器。更詳細(xì)地說，涉及提高電容元件的靜電電容和耐電壓的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在同一基板上形成TFT和電容元件的情況下，只要使與TFT的能動層同層的半導(dǎo)體膜導(dǎo)電化形成第1電極、用與柵絕緣膜同層的絕緣膜形成電介質(zhì)膜、用與柵電極同層的導(dǎo)電膜形成第2電極，就可以以少的工序數(shù)形成TFT和電容元件。這樣的結(jié)構(gòu)多在作為像素開關(guān)用的非線性元件使用的TFT的液晶裝置(電光學(xué)裝置)的元件基板和各種薄膜半導(dǎo)體裝置中使用。
但是，對于電容元件，如果電介質(zhì)膜的膜厚薄，可以得到大的靜電電容，而另一方面對于TFT，如果柵絕緣膜薄，耐電壓會降低。因此提出在電容元件側(cè)使與柵絕緣膜同時形成的絕緣膜薄型化而形成電介質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)(例如，參照特許文獻(xiàn)1)。
特許文獻(xiàn)1特開平6-130413號公報(bào)。
在液晶裝置中，伴隨圖像的高精細(xì)化，每1個像素的面積變得越來越小。因此，液晶容量成為更加小的部分卻要求電容元件有更大的靜電電容。但是使電容元件中的電介質(zhì)膜變薄而增大靜電電容時，耐電壓降低，存在液晶裝置的合格率和可靠性降低的問題。
看來，如果使電容元件的電介質(zhì)膜增厚而確保耐電壓的一方面，擴(kuò)大第1電極和第2電極的對向面積以增大靜電電容就可以解決這樣的問題。但是，不僅液晶裝置而且即使是任何薄膜半導(dǎo)體裝置，其擴(kuò)大元件的形成面積受空間的限制而是困難的。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上的問題點(diǎn)，本發(fā)明的課題在于，提供一種對于在同一基板上形成的TFT和電容元件可以確保高的耐電壓的同時，可以提高電容元件的靜電電容的薄膜半導(dǎo)體裝置、以該半導(dǎo)體裝置作為電光學(xué)裝置用基板的電光學(xué)裝置、以及具備該電光學(xué)裝置的電子儀器。
為了解決上述課題，本發(fā)明是在同一基板上具備層疊了能動層、柵絕緣膜及柵電極的薄膜晶體管；和層疊了使與所述能動層同層的半導(dǎo)體膜導(dǎo)電化而形成的第1電極、與所述柵絕緣膜同層的電介質(zhì)膜、以及與所述柵電極同層的第2電極的電容元件的薄膜半導(dǎo)體裝置，其特征在于，平面地看所述電容元件時，所述電介質(zhì)膜在比所述第1電極的外周邊和所述第2電極的外周邊內(nèi)側(cè)的區(qū)域內(nèi)備有比所述柵絕緣膜的膜厚薄的第1區(qū)域，在所述第1區(qū)域的外側(cè)區(qū)域備有比所述第1區(qū)域膜厚更厚的第2區(qū)域。
本說明書中的同層是指薄膜的一部分或者全部在基板上的相同層間同樣形成的結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明中，由于TFT和電容元件雙方的構(gòu)成要素作為同層形成，所以可以以較少的工序數(shù)形成TFT和電容元件。這里，電容元件的電介質(zhì)膜與TFT的柵絕緣膜同層，盡管電介質(zhì)膜形成得比柵絕緣膜的膜厚薄的第1區(qū)域，也不會大幅度地降低TFT的耐電壓，而可以提高電容元件的靜電電容。由于電介質(zhì)膜在第1電極的外周邊或者第2電極的外周邊的區(qū)域內(nèi)形成膜厚比第1區(qū)域更厚的第2區(qū)域，所以耐電壓高。也就是說，由于在第1電極和第2電極間之內(nèi)，第1電極端部中的電介質(zhì)膜的膜厚和第2電極端部中的電介質(zhì)膜的膜厚具有充分支配電容元件的耐電壓的傾向，所以本發(fā)明對于這樣支配的部分選擇地增厚電介質(zhì)膜的膜厚。從而，電容元件可以得到高的耐電壓，同時可以將為增高耐電壓而增厚電介質(zhì)膜的膜厚導(dǎo)致的靜電電容的降低限制在最小限度內(nèi)。這樣，對于在同一基板上形成的TFT和電容元件，可以確保高耐電壓，同時可以提高電容元件的靜電電容。
在本發(fā)明中，所述電介質(zhì)膜，例如所述第2區(qū)域中的膜厚與所述柵絕緣膜的膜厚大體相同。
在本發(fā)明中，平面地看所述電容元件時，所述第2電極可以采用在所述第1電極的內(nèi)側(cè)區(qū)域形成的構(gòu)成，該情況下，所述第1區(qū)域在所述第2電極的內(nèi)側(cè)區(qū)域形成。另外，平面地看所述電容元件時，所述第1電極也可以采用在所述第2電極的內(nèi)側(cè)區(qū)域形成的構(gòu)成，該情況下，所述第1區(qū)域在所述第1電極的內(nèi)側(cè)區(qū)域形成。
本發(fā)明的薄膜半導(dǎo)體裝置，例如被作為在電光學(xué)裝置中保持電光學(xué)物質(zhì)的電光學(xué)裝置用基板使用。這里，所述電光學(xué)物質(zhì)，例如是保持在所述電光學(xué)裝置用基板和與該電光學(xué)裝置用基板對向配置的對向基板之間的液晶，所述薄膜晶體管和所述電容元件分別構(gòu)成矩陣狀配置的多個像素。另外，所述電光學(xué)物質(zhì)也可以是在所述電光學(xué)裝置用基板上構(gòu)成的有機(jī)電致發(fā)光材料，即使在該情況下，所述薄膜晶體管和所述電容元件也可以分別構(gòu)成矩陣狀配置的多個像素。
本發(fā)明的電光學(xué)裝置用于構(gòu)成便攜式計(jì)算機(jī)和移動電話機(jī)等的電子儀器的顯示部等。


圖1(A)、(B)分別是與在其上形成的各構(gòu)成要素一起從對向的基板側(cè)看本發(fā)明實(shí)施方式1的液晶裝置的平面圖、和包括對向基板表示的圖1(A)的H-H′的剖面圖。
圖2是表示液晶裝置的電構(gòu)成的方塊圖。
圖3是圖1所示的液晶裝置的TFT陣列基板中相鄰接的像素的平面圖。
圖4是與圖3的A-A′線相當(dāng)?shù)奈恢玫钠拭鎴D。
圖5是表示構(gòu)成圖1所示的液晶裝置的周邊電路的TFT構(gòu)成的剖面圖。
圖6是表示適用本發(fā)明的TFT陣列基板的制造方法的工序的剖面圖。
圖7是表示適用本發(fā)明的TFT陣列基板的制造方法的工序的剖面圖。
圖8是本發(fā)明實(shí)施方式2的液晶裝置的TFT陣列基板中相鄰接的像素的平面圖。
圖9是圖8的TFT陣列基板的剖面圖。
圖10是表示有機(jī)EL顯示裝置的電構(gòu)成的方塊圖。
圖11(A)、(B)分別是表示用本發(fā)明的電光學(xué)裝置的移動型個人計(jì)算機(jī)的說明圖、以及移動電話機(jī)的說明圖。
圖中1a、1g、160-半導(dǎo)體膜，1f-存儲電容的第1電極，2a-柵絕緣膜，2c-存儲電容的電介質(zhì)膜，3a-掃描線，3b-電容線，3c-存儲電容的第2電極，6a-數(shù)據(jù)線，10-TFT陣列基板(薄膜半導(dǎo)體裝置)，30-像素開關(guān)用的TFT，70-存儲電容(電容元件)，100-液晶裝置(電光學(xué)裝置)，201c-電介質(zhì)膜的第1區(qū)域，202c-電介質(zhì)膜的第2區(qū)域，具體實(shí)施方式
參照

作為代表性的電光學(xué)裝置的液晶裝置中適用本發(fā)明的例子。另外，在各圖中，為了使各層和各構(gòu)件成為在圖面上可辨認(rèn)程度的大小，各層和各構(gòu)件采用不同的縮尺。
(實(shí)施方式1)(液晶裝置的整體構(gòu)成)圖1(A)、(B)分別是與在其上形成的各構(gòu)成要素一起從對向的基板側(cè)看液晶裝置的平面圖，以及包括對向基板表示的圖1(A)的H-H′的剖面圖。
在圖1(A)、(B)中，液晶裝置100(電光學(xué)裝置)的TFT陣列基板10(薄膜半導(dǎo)體裝置)和對向的基板20，通過沿對向基板20的邊緣涂布的密封材料107(圖1(A)的右下降斜線區(qū)域)而貼合著。另外，在TFT陣列基板10和對向基板20之間保持著作為電光學(xué)物質(zhì)的液晶50。在TFT陣列基板10的外周側(cè)按照在基板邊111側(cè)與密封材料107重合一部分那樣形成數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路101，在基板邊113、114側(cè)形成著掃描線驅(qū)動電路104。在TFT陣列基板10中從對向基板20伸出的區(qū)域10c上形成著多個端子102。在TFT陣列基板10中與基板邊111對向的基板邊112上形成著用于連接設(shè)在圖像顯示區(qū)域10a兩側(cè)上的掃描線驅(qū)動電路104彼此的多個配線105。另外，在對向基板20的4個角部形成用于使TFT陣列基板10和對向基板20間電導(dǎo)通的基板間導(dǎo)通材106，該基板間導(dǎo)通材106是在環(huán)氧樹脂系的粘接劑成分中配入銀粉或鍍金纖維等的導(dǎo)電粒子。另外，密封材料107是由光固化樹脂或熱固化樹脂構(gòu)成的粘接劑，配入用于使兩基板問的距離成為規(guī)定值的玻璃纖維或者玻璃珠等的間隙材料。
詳細(xì)的內(nèi)容將在后述，但在TFT陣列基板10上像素電極9a以矩陣狀形成。與此相對應(yīng)，在對向基板20上形成在密封材料107的內(nèi)側(cè)區(qū)域由遮光性材料構(gòu)成的周邊分離用遮光膜108。另外，對向基板20在與TFT陣列基板10上形成的像素電極9a的縱橫邊界區(qū)域?qū)ο虻膮^(qū)域上形成稱為黑底(black matrix)或者黑條紋等的遮光膜23，在其上層側(cè)形成由ITO膜構(gòu)成的對向電極21。
對于由這樣構(gòu)成的液晶裝置100，如后述那樣，在作為移動型計(jì)算機(jī)、移動電話機(jī)、液晶電視等電子儀器的彩色顯示裝置使用的情況下，對向基板20中與像素電極9a對向的區(qū)域上形成RGB的濾色片(未圖示)等。
(液晶裝置100的構(gòu)成和動作)圖2是表示液晶裝置的電構(gòu)成的方塊圖。如圖2所示，在驅(qū)動電路內(nèi)置型的TFT陣列基板10中，與互相交叉的多個數(shù)據(jù)線6a和多個掃描線3a交叉的部分相對應(yīng)，以矩陣狀構(gòu)成多個像素100a。在各多個像素100a中形成著像素電極9a和用于控制像素電極9a的像素開關(guān)用TFT30，供給像素信號的數(shù)據(jù)線6a與該TFT30的源極電連接。寫入數(shù)據(jù)線6a的像素信號S1、S2…Sn以該順序順次供給線。另外，掃描線3a與TFT30的柵極電連接，并構(gòu)成為在所定的時間內(nèi)使掃描信號G1、G2…Gm以該順序脈沖地施加到掃描線3a。像素電極9a與TFT30的漏極電連接，通過使作為開關(guān)元件的TFT30僅在一定期間內(nèi)呈接通狀態(tài)，將由數(shù)據(jù)線6a供給的像素信號S1、S2…Sn在所定時間內(nèi)寫入各像素中。按照這樣進(jìn)行，借助于像素電極9a，寫入液晶的所定電平的像素信號S1、S2…Sn，在圖1(B)所示的與對向基板20的對向電極21之間被保持一定期間。
這里，以防止保持的像素信號泄漏為目的，在TFT陣列基板10上與像素電極9a和對向電極21之間形成的液晶容量并列而附加存儲電容70(電容元件)。僅由該存儲電容70就可以使像素電極9a的電壓，被長時間保持例如比源電壓施加的時間長3位數(shù)。藉此，改善電荷的保持特性，可以實(shí)現(xiàn)能夠進(jìn)行反差比高的顯示的液晶顯示裝置100。另外，對于存儲電容70，除了如本實(shí)施方式那樣在與電容線3b之間形成以外，有時也可以在與前段的掃描線3a之間形成。
(TFT陣列基板的構(gòu)成)圖3是TFT陣列基板相鄰接的像素的平面圖。圖4是與圖3A-A′線相當(dāng)?shù)奈恢玫钠拭鎴D。
圖3中，在TFT陣列基板10上以矩陣狀形成由多個透明的ITO(IndiumTin Oxide)膜構(gòu)成的像素電極9a，相對于這些像素電極分別連接著像素開關(guān)用TFT30。另外，沿著像素電極9a的縱橫邊界形成數(shù)據(jù)線6a、掃描線3a和電容線3b，TFT30相對于數(shù)據(jù)線6a和掃描線3a連接著。也就是說，數(shù)據(jù)線6a借助于接觸孔與TFT30的高濃度源區(qū)域1d電連接，掃描線3a的突出部分構(gòu)成著TFT30的柵電極。存儲電容70以將用于形成像素開關(guān)用的TFT30的半導(dǎo)體膜1a的延設(shè)部分進(jìn)行導(dǎo)電化的部分作為第1電極1f(下電極)，以與該第1電極1f重合的電容線3b的矩形部分作為第2電極3c(上電極)。
如圖4所示，在TFT陣列基板10上，作為其基體使用透明基板10b，在該透明基板10b的表面上，形成由厚度為300nm～500nm的硅氧化膜(絕緣膜)構(gòu)成的基底保護(hù)膜11，在該基底保護(hù)膜11的表面上形成著由厚度為30nm～100nm的島狀的半導(dǎo)體膜1a。在半導(dǎo)體膜1a的表面上形成由厚度約為50nm～150nm的硅氧化膜等的絕緣膜2構(gòu)成的柵絕緣膜2a，在該柵絕緣膜2a的表面上形成著厚度300nm～800nm的掃描線3a。在半導(dǎo)體膜1a內(nèi)，借助于柵絕緣膜2a與掃描線3a相對而對屹的區(qū)域成為溝道區(qū)域1a′(能動層)。在相對于該溝道區(qū)域1a′的一側(cè)，形成著具備低濃度源區(qū)域1b和高濃度源區(qū)域1d的源區(qū)域，另一側(cè)形成著具備低濃度漏區(qū)域1c和高濃度漏區(qū)域1e的漏區(qū)域。
在像素開關(guān)用TFT30的表面?zhèn)刃纬捎珊穸葹?00nm～800nm的硅氧化膜構(gòu)成的層間絕緣膜4，在該層間絕緣膜4的表面上形成著由厚度100nm～300nm的硅氮化膜構(gòu)成的層間絕緣膜5。在層間絕緣膜4的表面上形成厚度為300nm～800nm的數(shù)據(jù)線6a，該數(shù)據(jù)線6a借助于在層間絕緣膜4上形成的接觸孔與高濃度源區(qū)域1d電連接。在層間絕緣膜4的表面上形成與數(shù)據(jù)線6a同時形成的漏電極6b，該漏電極6b借助于在層間絕緣膜4上形成的接觸孔與高濃度漏區(qū)域1e電連接。
在層間絕緣膜5的上層以所定的圖案形成著由透光性的感光性樹脂構(gòu)成的凹凸形成層13a。在凹凸形成層13a的表面上形成由透光性的感光性樹脂構(gòu)成的上層絕緣膜7a，在該上層絕緣膜7a的表面上由鋁膜等形成著能夠以反射模式顯示圖像的光反射膜8a。在該光反射膜8a的表面上反映凹凸形成層13a的凹凸而形成凹凸圖案8g，該凹凸圖案8g成為沒有邊緣的起伏平緩的形狀。在光反射膜8a的上層形成著像素電極9a。像素電極9a也可以直接層疊在光反射膜8a的表面上。另外，像素電極9a借助于在上層絕緣膜7a、凹凸形成層13a、層間絕緣膜5上形成的接觸孔與漏電極6b電連接。在像素電極9a的表面?zhèn)刃纬芍删埘啺纺?gòu)成的取向膜12。該取向膜12是對聚酰亞胺膜實(shí)施摩擦處理的膜。另外，在圖3中對于凹凸形成層13a的平面形狀用六邊形表示，但是對于其形狀也可以采用圓形和八邊形等各種形狀。
對于光反射膜8a，在與像素電極9a平面地重合的區(qū)域的一部分上，形成能夠以透過模式顯示圖像的矩形的光透過孔8d，在與該光透過孔8d相當(dāng)?shù)牟糠稚洗嬖谟蒊TO構(gòu)成的像素電極9a，但不存在光反射膜8a。
對于從高濃度漏區(qū)域1e的延設(shè)部分(第1電極1f)，通過與借助于與柵絕緣膜2a同時形成的絕緣膜(電介質(zhì)膜2c)使電容線3b的矩形部分作為第2電極3c對向而構(gòu)成存儲電容70。
另外，優(yōu)選TFT30具有所述那樣的LDD結(jié)構(gòu)，但也可以具有在與低濃度源區(qū)域1b和低濃度漏區(qū)域1c相當(dāng)?shù)膮^(qū)域內(nèi)不打入雜質(zhì)離子的偏置結(jié)構(gòu)。另外，TFT30也可以是以柵電極(掃描線3a的一部分)作為掩模、以高濃度打入雜質(zhì)離子、自匹配地形成高濃度的源區(qū)域和漏區(qū)域的自調(diào)整型TFT。
另外，本實(shí)施方式采取在源-漏區(qū)域之間僅配置1個TFT30的柵電極(掃描線3a)的單柵結(jié)構(gòu)，但是也可以在它們之間配置2個或其以上的柵電極。這時，以將同一信號施加到各個柵電極上那樣進(jìn)行。如果這樣以二柵(雙柵)或者三柵或其以上構(gòu)成TFT30，就可以防止在溝道和源-漏區(qū)域的接合部漏電流，從而可以降低開通時的電流。如果將它們的至少1個柵電極取為LDD結(jié)構(gòu)或者偏置結(jié)構(gòu)，就可以進(jìn)一步降低開通電流，得到穩(wěn)定的開關(guān)元件。
(存儲電容70的詳細(xì)構(gòu)成)如圖3和圖4所示，平面地看TFT陣列基板10和存儲電容70時，電介質(zhì)膜2c在比第1電極1f的外周邊和第2電極3c的外周邊內(nèi)側(cè)的區(qū)域內(nèi)備有比柵絕緣膜2a膜厚薄的第1區(qū)域201c，在第1區(qū)域1c的外側(cè)區(qū)域具備比第1區(qū)域201c膜厚更厚的第2區(qū)域202c。在本實(shí)施方式中，由于第2電極3c具有比第1電極1f更窄的面積而在第1電極1f的內(nèi)側(cè)區(qū)域形成的，所以第1區(qū)域201c處于在第2電極3c的內(nèi)側(cè)區(qū)域形成的狀態(tài)。另外，電介質(zhì)膜2c的第2區(qū)域202c備有與柵絕緣膜2a大體相同的膜厚。
在這樣構(gòu)成的TFT陣列基板10中，由于TFT30和存儲電容70的雙方的構(gòu)成要素處于同層，所以如后述的制造方法那樣，以較少的工序數(shù)就可以形成TFT30和存儲電容。這里，存儲電容70的電介質(zhì)膜2c與TFT30的柵絕緣膜2a同層，但由于電介質(zhì)膜2c形成著比柵絕緣膜2a膜厚薄的第1區(qū)域201c，所以可以提高存儲電容70的靜電電容。
另外，由于電介質(zhì)膜2c形成為比第1區(qū)域201c膜厚厚的第2區(qū)域202c，所以存儲電容70的耐電壓高。也就是說，由于在第1電極1f和第2電極3c間之內(nèi)第1電極1f端部的電介質(zhì)膜2c的膜厚或者第2電極3c端部的電介質(zhì)膜2c的膜厚具有充分支配電容元件的耐電壓的傾向，所以本實(shí)施方式對這樣支配的部分選擇地增厚電介質(zhì)膜的膜厚。從而，電容元件70可以得到高的耐電壓，同時可以將為增高耐電壓而增厚電介質(zhì)膜2c的膜厚導(dǎo)致的靜電電容的降低限制在最小限度內(nèi)。這樣，對于在同一基板上形成的TFT30和電容元件70，可以確保高耐電壓，同時可以提高電容元件70的靜電電容。
(對向基板20的構(gòu)成)對向基板20在與TFT陣列基板10上形成的像素電極9a的縱橫邊界區(qū)域?qū)ο虻膮^(qū)域上形成稱為黑底或者黑條紋等的遮光膜23，在其上層側(cè)形成著由ITO膜構(gòu)成的對向電極21。另外，在對向電極21的上層側(cè)形成由聚酰亞胺膜構(gòu)成的取向膜22，該取向膜22是對聚酰亞胺膜實(shí)施摩擦處理的膜。
(驅(qū)動電路的構(gòu)成)
再返回圖1，本實(shí)施方式的液晶裝置100在TFT陣列基板10的表面?zhèn)戎畠?nèi)利用圖像顯示區(qū)域10a的周邊區(qū)域形成著數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路101和掃描線驅(qū)動電路104等的周邊電路。數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路101和掃描線驅(qū)動電路104基本上由圖5所示的N溝道型的TFT和P溝道型的TFT構(gòu)成。
圖5是表示構(gòu)成掃描驅(qū)動電路104和數(shù)據(jù)驅(qū)動電路101等的周邊電路的TFT構(gòu)成的剖面圖。圖5中，構(gòu)成周邊電路的TFT，作為由P溝道型的TFT180和N溝道型的TFT190構(gòu)成的互補(bǔ)型TFT而構(gòu)成。構(gòu)成這些驅(qū)動電路用的TFT180、190的半導(dǎo)體膜160，在透明基板10b的基底保護(hù)膜11的表面上形成為島狀。在TFT180、190上，高電位線171和低電位線172借助于接觸孔163、164分別與半導(dǎo)體膜160的源區(qū)域電連接。另外，輸入配線166分別連接于共同的柵電極165，輸出配線167借助于接觸孔168、169分別與半導(dǎo)體膜160的漏區(qū)域電連接。
由于這樣的周邊電路區(qū)域經(jīng)過與圖像顯示區(qū)域10a同樣的過程而形成，所以在周邊電路區(qū)域上也形成著層間絕緣膜4、5和絕緣膜2(柵絕緣膜)。另外，驅(qū)動電路用N型的TFT190也與像素開關(guān)用的TFT30同樣具有LDD結(jié)構(gòu)，在溝道形成區(qū)域191的兩側(cè)備有由高濃度源區(qū)域192和低濃度源區(qū)域193構(gòu)成的源區(qū)域、由高濃度漏區(qū)域194和低濃度漏區(qū)域195構(gòu)成的漏區(qū)域。驅(qū)動電路用的P型的TFT180與N型的TFT190同樣也可以是LDD結(jié)構(gòu)，但是在本實(shí)施方式中具有自調(diào)整型結(jié)構(gòu)，在溝道形成區(qū)域181的兩側(cè)備有高濃度的源區(qū)域182和高濃度的漏區(qū)域184。
(TFT陣列基板的制造方法)圖6和圖7都是表示本實(shí)施方式的TFT陣列基板10的制造方法的工序的剖面圖。另外，圖6和圖7都與對應(yīng)于圖4和圖5的剖面相當(dāng)。
首先，如圖6(A)所示那樣，準(zhǔn)備由超聲波洗滌等清潔化的玻璃制等的透明基板10后，在其表面上形成基底保護(hù)膜11，然后形成島狀的半導(dǎo)體膜1a、160。為了形成這樣的半導(dǎo)體膜1a、160，例如在基板溫度是150℃～450℃的溫度條件下，用等離子CVD法形成30nm～100nm厚度的由非結(jié)晶形的硅膜構(gòu)成的半導(dǎo)體膜后，對半導(dǎo)體膜照射激光、實(shí)施激光退火后，用光刻技術(shù)使半導(dǎo)體膜圖案形成。
然后，如圖6(B)所示，在350℃或其以下的溫度條件下，在透明基板10的全部面上形成厚度50nm～150nm的硅氧化膜等的絕緣膜2(柵絕緣膜2a和電介質(zhì)膜2c)。此時的原料氣體例如可以使用TEOS和氧氣的混合氣體。這里形成的絕緣膜2a也可以是代替硅氧化膜的硅氮化膜。
然后，如圖6(C)所示，在絕緣膜2的表面上形成保護(hù)掩模401后，借助于該保護(hù)掩模401以約0.1×1013/cm2～約10×1013/cm2的劑量向半導(dǎo)體膜1a的延設(shè)部分打入低濃度N型的雜質(zhì)離子(磷離子)，形成用于構(gòu)成存儲電容70的第1電極1f。此時，也可以由打入高濃度N型的雜質(zhì)離子形成第1電極1f。
然后，如圖6(D)所示，形成用于形成參照圖3和圖4說明的電介質(zhì)膜2c的第1區(qū)域201c的保護(hù)掩模402后，借助于該保護(hù)掩模401使電介質(zhì)膜2c的一部分進(jìn)行蝕刻而變薄，如圖6(E)所示，在電介質(zhì)膜2c上形成第1區(qū)域201c。此時，電介質(zhì)膜2c中由保護(hù)掩模401覆蓋的部分沒有被蝕刻，成為第2區(qū)域202c。另外，圖6(C)表示的工序和圖6(D)、(E)表示的工序也可以更換其順序。
然后，如圖7(F)所示，用濺射法在透明基板10的全部面上形成300nm～800nm厚度的由鋁膜、鉭膜、鉬膜或者以這些金屬的任一種作為主成分的合金膜構(gòu)成的導(dǎo)電膜3后，用光刻技術(shù)形成保護(hù)掩模403，借助于該保護(hù)掩模403使導(dǎo)電膜3進(jìn)行干蝕刻。其結(jié)果，如圖7(G)所示，形成掃描線3a、柵電極165和電容線3b(存儲電容70的第2電極3c)。
然后，如圖7(H)所示，在用保護(hù)掩模411覆蓋用于形成P溝道型TFT180的半導(dǎo)體膜160的狀態(tài)下，以掃描線3a或柵電極165作為掩模，以約0.1×1013/cm2～約10×1013/cm2的劑量，對于構(gòu)成像素開關(guān)用的TFT30的半導(dǎo)體膜1a、和構(gòu)成驅(qū)動電路用的N溝道型的TFT190的半導(dǎo)體膜160，打入低濃度N型的雜質(zhì)離子(磷離子)，與掃描線3a和柵電極165相對而自匹配地形成低濃度源區(qū)域1b、193和低濃度漏區(qū)域1c、195。這里，由于位于掃描線3a或柵電極165的正下方，所以不導(dǎo)入雜質(zhì)離子的部分成為半導(dǎo)體膜1a、160的原樣的溝道區(qū)域1a′、191。
然后，如圖7(I)所示，形成寬度比掃描線3a和柵電極165寬而且覆蓋用于形成P溝道型的TFT180的半導(dǎo)體膜160的保護(hù)掩模412，在該狀態(tài)下，以約0.1×1015/cm2～約10×1015/cm2的劑量，打入高濃度N型的雜質(zhì)離子(磷離子)，形成高濃度源區(qū)域1d、192和漏區(qū)域1e、194。
然后，如圖7(J)所示，在用保護(hù)掩模413覆蓋用于形成N溝道型的TFT30、190的半導(dǎo)體膜1a、160的狀態(tài)下，以柵電極165作為掩模，以約0.1×1015/cm2～約10×1015/cm2的劑量，對于構(gòu)成驅(qū)動電路用的P溝道型的驅(qū)動電路用的TFT180的半導(dǎo)體膜160，打入高濃度P型的雜質(zhì)離子(硼離子)，形成高濃度源區(qū)域182和漏區(qū)域184。
在此以后，如圖4和圖5所示，在透明基板10b的全部表面上形成由硅氧化膜構(gòu)成的層間絕緣膜4后，在層間絕緣膜4上分別形成接觸孔163、164、168、169，這樣以后，進(jìn)行形成鋁膜、鉭膜、鉬膜等的數(shù)據(jù)線6a和漏電極6b等多個工序，成為圖4和圖5所示結(jié)構(gòu)的TFT陣列基板10，但是由于這樣的工序可以利用周知的工序，所以省略其說明。
(實(shí)施例2)圖8是本發(fā)明實(shí)施方式2的電光學(xué)裝置的TFT陣列基板中相鄰接的像素的平面圖。圖9是表示與圖3和圖8的A-A′線相當(dāng)?shù)奈恢玫钠拭娴恼f明圖。另外，由于本實(shí)施方式的電光學(xué)裝置的基本的構(gòu)成與實(shí)施方式1是同樣的，所以對于共同的部分賦予相同的符號而省略其說明。
如圖8和圖9所示，在本實(shí)施方式中，平面地看TFT陣列基板10和存儲電容70時，電介質(zhì)膜2c在比第1電極1f的外周邊和第2電極3c的外周邊內(nèi)側(cè)的區(qū)域內(nèi)備有比柵絕緣膜2a膜厚薄的第1區(qū)域201c，在與第1電極1f的外周邊和第2電極3c重合的區(qū)域內(nèi)備有比第1區(qū)域201c膜厚更厚的第2區(qū)域202c。在本實(shí)施方式中，與第1實(shí)施方式相反，由于第1電極1f，具有比第2電極3c更窄的面積而在第2電極3c的內(nèi)側(cè)區(qū)域形成的，所以第1區(qū)域201c處于在第1電極1f的內(nèi)側(cè)區(qū)域形成的狀態(tài)。另外，電介質(zhì)膜2c的第2區(qū)域202c備有與柵絕緣膜2a大體相同的膜厚。
在這樣構(gòu)成的TFT陣列基板10中，由于存儲電容70的電介質(zhì)膜2c與TFT30的柵絕緣膜2a同層而且在電介質(zhì)膜2c上形成著比柵絕緣膜2a膜厚薄的第1區(qū)域201c，所以可以提高存儲電容70的靜電電容。另外，由于電介質(zhì)膜2c在與第1電極1f的外周邊和第2電極3c重合的區(qū)域內(nèi)成為比第1區(qū)域201c膜厚更厚的第2區(qū)域202c，所以存儲電容70的耐電壓高。從而，電容元件70可以得到高的耐電壓，同時可以將為增高耐電壓而增厚電介質(zhì)膜2c的膜厚導(dǎo)致的靜電電容的降低限制在最小限度內(nèi)。這樣，對于在同一基板上形成的TFT30和電容元件70，可以確保高耐電壓，同時可以提高電容元件70的靜電電容。
(其它的實(shí)施方式)在所述實(shí)施方式1、2中，構(gòu)成柵絕緣膜2a和電介質(zhì)膜2c的絕緣膜2是1層的例，但是也可以使用硅氧化膜和硅氮化膜的層疊膜等。該情況下，也可以完全除去電介質(zhì)膜2c的一部分區(qū)域的2層絕緣膜中的一方而形成膜厚薄的第1區(qū)域201c。
另外，所述實(shí)施方式1、2是具備頂柵型的TFT的薄膜半導(dǎo)體裝置的例，但是具備底柵型的TFT的薄膜半導(dǎo)體裝置也可以適用本發(fā)明。
另外，作為薄膜半導(dǎo)體裝置，除了液晶裝置的電光學(xué)裝置用基板以外，以下說明的有機(jī)EL顯示裝置、另外所謂電永動型的顯示裝置等的電光學(xué)裝置也可以適用于本發(fā)明。
圖10所示的有機(jī)EL顯示裝置500p是用EFT驅(qū)動控制通過驅(qū)動電流流過有機(jī)半導(dǎo)體膜而發(fā)光的EL元件的顯示裝置，由于這種類型的顯示裝置所用的發(fā)光元件都自己發(fā)光，所以不必有背照光，另外，具有對視場角依存性小的優(yōu)點(diǎn)。這里，在所示的電光學(xué)裝置500p中構(gòu)成多個掃描線563p、在對于該掃描線563p的延設(shè)方向交叉的方向上延設(shè)的多個數(shù)據(jù)線564、與這些數(shù)據(jù)線564并列的多個共同給電線565、與數(shù)據(jù)線564和掃描線563p的交叉點(diǎn)對應(yīng)的像素515p，像素515p使像素顯示區(qū)域100配置成矩陣狀。相對于數(shù)據(jù)線564構(gòu)成備有移位寄存器、電平轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、視頻線路、模擬開關(guān)的數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路551p。另外，在各像素515p上構(gòu)成著借助于掃描線563p將掃描信號供給柵電極的開關(guān)用TFT509、借助于該開關(guān)用TFT509保持由數(shù)據(jù)線564供給的圖像信號的保持電容533p、將由該保持電容533p保持的圖像信號供給柵電極的電流TFT510、借助于電流TFT510與共同給電線565電連接時從共同給電線565流入驅(qū)動電流的發(fā)光元件513。發(fā)光元件513是在像素電極的上層側(cè)由作為空穴注入層、有機(jī)EL材料層的有機(jī)半導(dǎo)體膜、含有鋰的鋁、鈣等的金屬膜構(gòu)成的對向電極層疊而構(gòu)成，對向電極由跨越數(shù)據(jù)線564等遍及多個像素515p而形成。
由于這樣的有機(jī)EL顯示裝置500p也是在同一基板上形成TFT和電容元件的薄膜半導(dǎo)體裝置，所以也可以適用本發(fā)明。
(對于液晶裝置的電子儀器的適用)適用本發(fā)明的液晶裝置100等的電光學(xué)裝置可以作為各種電子儀器的顯示部使用，參照圖11(A)、(B)說明其一例。
圖11(A)表示作為本發(fā)明電子儀器的一實(shí)施方式的移動型個人計(jì)算機(jī)。這里所示的個人計(jì)算機(jī)80具有具備鍵盤81的主體部82和液晶顯示單元83。液晶顯示單元83由含有所述的液晶裝置100構(gòu)成。
圖11(B)表示作為本發(fā)明電子儀器的另一實(shí)施方式的移動電話機(jī)。這里所示的移動電話機(jī)90具有多個操作按鈕91和由所述的液晶裝置100構(gòu)成的顯示部。
權(quán)利要求
1.一種薄膜半導(dǎo)體裝置，是在同一基板上具備層疊了能動層、柵絕緣膜及柵電極的薄膜晶體管；和層疊了使與所述能動層同層的半導(dǎo)體膜導(dǎo)電化而形成的第1電極、與所述柵絕緣膜同層的電介質(zhì)膜、及與所述柵電極同層的第2電極的電容元件的薄膜半導(dǎo)體裝置，其特征在于，平面地看所述電容元件時，所述電介質(zhì)膜，在比所述第1電極的外周邊和所述第2電極的外周邊內(nèi)側(cè)的區(qū)域內(nèi)備有比所述柵絕緣膜的膜厚薄的第1區(qū)域，在所述第1區(qū)域的外側(cè)區(qū)域備有比所述第1區(qū)域膜厚更厚的第2區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述電介質(zhì)膜在所述第2區(qū)域中的膜厚與所述柵絕緣膜的膜厚大體相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄膜半導(dǎo)體裝置，其特征在于，平面地看所述電容元件時，所述第2電極形成在所述第1電極的內(nèi)側(cè)區(qū)域，所述第1區(qū)域形成在所述第2電極的內(nèi)側(cè)區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄膜半導(dǎo)體裝置，其特征在于，平面地看所述電容元件時，所述第1電極形成在所述第2電極的內(nèi)側(cè)區(qū)域，所述第1區(qū)域形成在所述第1電極的內(nèi)側(cè)區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4的任一項(xiàng)所述的薄膜半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述薄膜晶體管從所述基板側(cè)順序地層疊了所述能動層、所述柵絕緣膜和所述柵電極，所述電容元件從所述基板側(cè)順序地層疊了所述第1電極、所述電介質(zhì)膜和所述第2電極。
6.一種電光學(xué)裝置，是以權(quán)利要求1～5的任一項(xiàng)中所規(guī)定的薄膜半導(dǎo)體裝置作為電光學(xué)裝置用基板而使用的電光學(xué)裝置，其特征在于，在所述電光學(xué)裝置用基板內(nèi)保持著電光學(xué)物質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電光學(xué)裝置，其特征在于，所述電光學(xué)物質(zhì)是保持在所述電光學(xué)裝置用基板和與該電光學(xué)裝置用基板對向配置的對向基板之間的液晶，所述薄膜晶體管和所述電容元件構(gòu)成為各矩陣狀配置的多個像素。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電光學(xué)裝置，其特征在于，所述電光學(xué)物質(zhì)是在所述電光學(xué)裝置用基板上構(gòu)成的有機(jī)電致發(fā)光材料，所述薄膜晶體管和所述電容元件構(gòu)成為各矩陣狀配置的多個像素。
9.一種電子儀器，其特征在于，使用權(quán)利要求6～8的任一項(xiàng)中所規(guī)定的電光學(xué)裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供對于在同一基板上形成的TFT和電容元件，可以確保高的耐電壓的同時可以提高電容元件的靜電電容的薄膜半導(dǎo)體裝置、電光學(xué)裝置和電子儀器。在TFT陣列基板(10)中，由于電介質(zhì)膜(2c)在第1區(qū)域(1c)的外側(cè)區(qū)域備有比第1區(qū)域(201c)膜厚更厚的第2區(qū)域(202c)，所以存儲電容(70)的耐電壓高。從而，電容元件(70)可以得到高的耐電壓，同時可以將為增高耐電壓而增厚電介質(zhì)膜(2c)的膜厚導(dǎo)致的靜電電容的降低限制在最小限度內(nèi)。這樣，對于在同一基板上形成的TFT(30)和電容元件(70)，可以確保高的耐電壓，同時可以提高電容元件(70)的靜電電容。
文檔編號H01L29/786GK1755468SQ20051010636
公開日2006年4月5日 申請日期2005年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月29日
發(fā)明者江口司, 世良博 申請人:精工愛普生株式會社