專利名稱：薄膜晶體管及其制法、以及使用該薄膜晶體管的顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及薄膜晶體管的結構和制法、以及使用該薄膜晶體管的顯 示裝置。
背景技術：
作為以往的一般的薄型面板之一的液晶顯示裝置(LCD)有效利用 低功耗或小型輕量的優(yōu)點而被廣泛使用于個人計算機的監(jiān)視器或者便 攜信息終端設備的監(jiān)視器中。此外，近年來，作為TV用途，被廣泛使 用，陰極射線管是公知的。并且，消除在液晶顯示裝置中成為問題的視 角或者對比度的限制、或者針對動態(tài)圖像對應的高速響應的追隨困難的 問題的自發(fā)光型中有效利用寬視角、高對比度、高速響應等LCD中不顯示裝置也作為下一代的薄型面板用器件來使用。' ''在這樣的顯示裝置的像素區(qū)域上形成薄膜晶體管(TFT)等開關元 件。作為常用的TFT,可列舉出使用了半導體膜的MOS結構。在TFT 中，存在反堆疊型或頂柵型的種類，半導體膜也具有非晶半導體膜和多 晶半導體膜，但是，可根據(jù)顯示裝置的用途或性能適當?shù)剡x擇它們。在小型的面板中，在能夠提高顯示區(qū)域的開口率的這一點上，多使用能使 TFT的小型化的多晶半導體膜。將使用了多晶半導體膜的薄膜晶體管(LTPS-TFT )使用于顯示裝置 外圍的電路形成中，由此，減少IC以及IC安裝襯底，可簡化顯示裝置 的外圍，能實現(xiàn)窄邊緣高可靠性的顯示裝置。此外，在顯示裝置中，不 僅按照每個像素的開關Tr的電容變小，而且與漏極側連接的保持電容 的面積也縮小，所以，能夠實現(xiàn)高分辨率、高開口率的液晶顯示裝置。 因此，在以便攜電話用程度的小型面板QVGA (像素數(shù)240x320)或 VGA(像素數(shù)480x640)的高分辨率液晶顯示裝置中，LTPS-TFT起到 主導作用。這樣，LTPS-TFT與非晶硅TFT相比較，在性能方面，有很 大的優(yōu)點，可以預想到今后高精細化發(fā)展。作為LTPS-TFT中所使用的多晶半導體膜的制作方法，公知如下方法首先，作為村底上的基底膜而形成的氧化硅膜等的上層上形成非晶 半導體膜之后，照射激光，由此，使半導體膜多晶化。(例如，參照專利文獻1 )公知在制作這樣的多晶半導體膜之后來制造TFT的方法。具 體地說，首先，在多晶半導體膜上形成由氧化硅膜構成的柵極絕緣膜， 形成柵電極之后，隔著柵極絕緣膜在多晶半導體膜中51入磷或者硼等雜 質，由此，形成源極漏極區(qū)域。然后，以覆蓋柵電極或者柵極絕緣膜的 方式形成層間絕緣膜之后，在層間絕緣膜和柵極絕緣膜上開出到達源極 漏極的接觸孔。在層間絕緣膜上形成金屬膜，以與形成在多晶半導體膜 上的源極漏極區(qū)域連接的方式進行構圖來形成源極漏極電極。然后，以 與漏電極連接的方式形成像素電極或自發(fā)光元件，由此，形成頂柵型的 TFT。在LTPS-TFT中， 一般使用頂柵型的TFT。在該TFT中，作為柵極 絕緣膜，使用以100nm左右的非常薄的膜厚所形成的氧化硅膜，被柵電 極和多晶半導體夾持，形成MOS結構。并且，對于該氧化膜來說，被 引入雜質而低電阻化之后的多晶半導體膜和導電膜夾持，在形成保持電 容中使用，由于其膜厚較薄，能夠使保持電容面積較小，有助于高精細 化。但是，關于柵極絕緣膜，其膜厚非常薄，所以，特別是在形成在柵 極絕緣層的下層的多晶半導體膜的端部，存在柵極絕緣膜的電耐壓較低 的問題。對于該問題，以成為錐形形狀的方式對半導體膜的圖形端部進 行加工，提高柵極絕緣膜的覆蓋性，由此進行應對。(例如，參照專利 文獻2 )在錐形形狀的加工中，有時使用利用干法刻蝕的抗蝕劑后退法。 (例如，參照專利文獻3)并且，還公知利用抗蝕劑的體積的不同來形 成不同的錐形形狀的方法。(例如，參照專利文獻4)專利文獻1 特開2003-17505號乂^才艮(圖2 )專利文獻2 特開平8-255915號公報(圖2 )專利文獻3 特開2004-294805號公報(第9頁)專利文獻4 特開2006-128413號公報(圖3c )但是，在使用抗蝕劑后退法的方法中，多晶半導體膜全部的圖形端 部被加工成錐形形狀，所以，存在如下問題。即，在作成抗蝕劑的掩模 時，需要預先估計抗蝕劑后退量，對多晶半導體膜的圖形間的空間進行 測量，所以，對于細微化、高精細化是不利的。在需要是錐形形狀的部分、和為了使精細化優(yōu)先而不需要是錐形形狀的部分混合存在的情況 下，該問題更加嚴重。因此，需要提高柵極絕緣膜的電耐壓得到可靠性 較高的薄膜晶體管，并且，使圖形的版面面積較小并進行薄膜晶體管的 細微性，得到高精細的顯示裝置。發(fā)明內容本發(fā)明的薄膜晶體管的多晶半導體膜的圖形端部的錐形形狀具有 至少兩種錐角，在需要錐形加工之處錐角最低。并且，具體地說，多晶 半導體膜和柵電極交叉的區(qū)域的多晶半導體膜的錐角形成得比其以外的錐角低。在本發(fā)明的薄膜晶體管中，對于多晶半導體膜的圖形端部來說，至 少在和柵電極交叉的區(qū)域作成較低的錐角，由此，可充分保持形成在其 表面的柵極絕緣膜的覆蓋性，在不與柵電極交叉的區(qū)域，因為抑制抗蝕 劑后退的錐形形狀，所以，能夠使多晶半導體膜的版面面積的較小。因 此，提高薄膜晶體管的柵極絕緣膜的電耐壓，得到可靠性較高的薄膜晶 體管，并且，使版面面積較小，可進行薄膜晶體管的細微化，得到高精 細的顯示裝置。并且，本發(fā)明不僅可應用于液晶顯示裝置，也可應用于EL顯示裝置等有源矩陣型顯示裝置。


圖1是表示實施方式1的TFT襯底的結構的平面圖。 圖2是實施方式1的TFT的平面圖。 圖3是實施方式1的TFT的剖面圖。圖4是表示實施方式1的TFT的第一次照相制版的曝光的步驟剖面圖。圖5是表示實施方式1的TFT的第一次照相制版的顯影后的步驟剖 面圖。圖6是表示實施方式1的TFT的第一次刻蝕后的步驟剖面圖。圖7是表示實施方式1的TFT的離子摻雜后的步驟剖面圖。圖8是表示實施方式1的TFT的接觸孔開口后的剖面圖。圖9是表示形成與實施方式1的TFT連接的像素電極后的步驟剖面圖。圖IO是表示實施方式1的TFT的多晶半導體膜的錐角和絕緣耐壓 的關系的圖表。
具體實施方式
實施方式1首先，使用圖1對應用了本發(fā)明的TFT襯底的有源矩陣型的顯示裝 置進行說明。圖1是表示顯示裝置中所使用的TFT襯底的結構的正面圖。 對于本發(fā)明的顯示裝置來說，以液晶顯示裝置為例進行說明，但是，只 是例子，也可使用有機EL顯示裝置等平面型顯示裝置(平面顯示器)等。本發(fā)明的顯示裝置具有TFT襯底110。 TFT襯底110例如是TFT陣 列襯底。在TFT陣列襯底110中，設置顯示區(qū)域111和以包圍顯示區(qū)域 111的方式所設置的框架區(qū)域112。在該顯示區(qū)域111中，形成多個柵 極布線(掃描信號線)121和多個源極布線(顯示信號線)122。多個柵 極布線121平行地設置。同樣，多個源極布線122平行地設置。源極布 線121和源極布線122彼此交叉地形成。柵極布線121和源極布線122 正交。并且，由臨接的柵極布線121和源極布線122包圍的區(qū)域成為像 素117。因此，在TFT陣列襯底110中，像素117矩陣狀地排列。并且， 與柵極布線121平行地形成橫跨像素117的存儲電容布線123。并且，在TFT陣列襯底110的框架區(qū)域112設置掃描信號驅動電路 115和顯示信號驅動電路116。柵極布線121從顯示區(qū)域111延伸設置 到框架區(qū)域112。柵極布線121在TFT陣列襯底110的端部與掃描信號 驅動電路115連接。源極布線122也同樣地，從顯示區(qū)域lll延伸設置 到框架區(qū)域112。柵極布線122在TFT陣列襯底110的端部與顯示信號 驅動電路116連接。在掃描信號驅動電路115的附近，連接外部布線118。 此外，在顯示信號驅動電路116的附近，連接外部布線119。外部布線 118、 119例如是FPC (Flexible Printed Circuit:柔性印刷電路)等的布 線襯底。通過外部布線118、 119向掃描信號驅動電路U5以及顯示信號驅 動電路U6供給來自外部的各種信號。掃描信號驅動電路U5基于來自 外部的控制信號，將柵極信號(掃描信號)向柵極布線121供給?；?該柵極信號，依次選擇柵極布線121。顯示信號驅動電路116基于來自外部的控制信號或者顯示數(shù)據(jù)向源極布線122供給顯示信號。由此，可 將對應于顯示數(shù)據(jù)的顯示電壓向各像素117供給。在像素117內形成至少一個TFT120、與TFT120連接的存儲電容元 件130。 TFT120配置在源極布線122和柵極布線121的交叉點附近。例 如，該TFT120向像素電極供給顯示電壓。即，根椐來自柵極布線121 的柵極信號，作為開關元件的TFT120導通。由此，從源極布線122向 與TFT的漏電極連接的像素電極施加顯示電壓。并且，在像素電極和對 置電極之間產生對應于顯示電壓的電場。另一方面，存儲電容元件130 不僅與TFT120電連接，而且通過存儲電容布線123與對置電極電連接。 因此，存儲電容元件130與像素電極和對置電極之間的電容并聯(lián)連接。 此外，在TFT襯底IIO的表面形成取向膜(未圖示)。并且，與TFT襯底IIO對置地配置對置襯底。對置襯底例如是濾色 片村底，配置在可視側。在對置襯底上形成濾色片、黑矩陣(BM)、 對置電極以及取向膜等。并且，也存在對置電極配置在TFT襯底IIO側 的情況。并且，在TFT襯底110和對置襯底之間夾持液晶層。即，在 TFT襯底IIO和對置襯底之間注入液晶。并且，在TFT襯底110與對置 襯底的外側的面設置偏光板以及相位差板。此外，在液晶顯示面板的可 視側的相反側，配置背光燈等。利用像素電極和對置電極之間的電場來驅動液晶。即，襯底間的液 晶的取向方向改變。由此，通過液晶層的光的偏振狀態(tài)改變。即，由于 液晶層，通過偏光板而成為直線偏振光的光的偏振狀態(tài)改變。具體地說， 來自背光燈的光由于陣列襯底側的偏光板而變?yōu)橹本€偏振光。并且，該 直線偏振光通過液晶層，由此，偏振狀態(tài)改變。因此，根據(jù)偏振狀態(tài)，通過對置襯底側的偏光板的光量改變。即， 從背光燈透過液晶顯示面板的透過光中的通過可視側的偏光板的光的 光量改變。液晶的取向方向根據(jù)所施加的顯示電壓而改變。因此，對顯 示電壓進行控制，由此，能夠改變通過可視側的偏光板的光量。即，按 每個像素改變電壓，由此，能夠顯示所希望的圖像。即，在這一系列的 動作中，在存儲電容元件130中，與像素電極和對置電極之間的電場并 列地形成電場，由此，有助于顯示電壓的保持。然后，使用圖2、圖3 (a)、圖3 (b)對設置在TFT襯底110上 的TFT120的結構進行說明。圖2是TFT120的平面圖，圖3 ( a )是在圖2中以A-A表示之處的剖面圖，圖3 (b)是在圖2中以B-B表示之 處的剖面圖。以下，使用圖2、圖3 (a)、圖3 (b)對本發(fā)明的實施方 式進行說明。在玻璃襯底1上的SiN膜2和Si02膜3上形成由多晶硅 等構成的多晶半導體膜4，作為第一導電層，多晶半導體膜4分為源極 區(qū)域4a、溝道區(qū)域4b、漏極區(qū)域4b。在源極區(qū)域4a和漏極區(qū)域4b中 引入雜質，與溝道區(qū)域4c相比，成為低電阻。此外，多晶半導體膜4 的圖形端部的剖面以成為錐形形狀的方式進行加工，作為錐角，示出圖 3(a)的01和圖3(b)的62這兩種。錐角的這樣的不同所帶來的效果 后述。以覆蓋多晶半導體膜4和Si02膜3上的方式形成作為由SiOz構成 的絕緣膜的柵極絕緣膜5，在柵極絕緣膜5上形成作為第二導電層的第 二柵電極6。作為第二導電層的第二柵電極6隔著形成在第一導電層即 多晶半導體膜4上的作為絕緣膜的柵極絕緣膜5，以具有與多晶半導體 膜4交叉的區(qū)域的方式配置。此處，在交叉的區(qū)域，由圖3(a)可知， 柵電極6隔著柵極絕緣膜5與溝道區(qū)域4c對置。并且，在以覆蓋柵電 極6的方式所形成的層間絕緣膜7和柵極絕緣膜5上開出接觸孔8，層 間絕緣膜7上的源電極9a、漏電極9b通過接觸孔8分別與源極區(qū)域4a 和漏極區(qū)域4b連接。此處未圖示，但是，源電極9a或者漏電極％與 像素電極連接，對液晶或者自發(fā)光材料等的光電材料施加電壓，由此， 進行顯示。此處，如作為剖面圖的圖3(a)、圖3(b)可知，作為多晶半導體膜 4的圖形端部的錐角，有與柵電極6交叉的區(qū)域的錐角02和不與柵電極 6交又地與鄰接的多晶半導體膜4對置的區(qū)域的錐角ei。在本發(fā)明的實施方式中，以e2比ei低為特征。因此，在多晶半導體膜4的圖形端部，因為以具有良好的覆蓋性的方式形成柵電極6，所以，能夠充分抑制在 柵電極6和多晶半導體膜4之間所產生的絕緣破壞等不良。此處，圖10 示出錐角和柵極絕緣膜5的絕緣耐壓的關系。由圖10可知，在錐角為 50。C以下的范圍，隨著錐角的減小，絕緣耐壓提高。從絕緣耐壓的觀點 看，看不到錐角的下限值，但是，實際上，在錐角小于20。的情況下， 在TFT特性中，因為出現(xiàn)所謂的峰特性，所以不優(yōu)選。因此，錐角優(yōu)選 在20。以上且50。以下的范圍。并且，在不與柵電需要較低的錐角，所以，能夠抑制多晶半導體膜4的構圖時的抗蝕劑后 退量，能夠有助于版面面積的縮小化或薄膜晶體管的細微化。使用圖4到圖8對本實施方式的TFT襯底的制造方法進行說明。圖 4到圖8是表示圖3 (a)或圖3 (b)所示的剖面圖的制造步驟的步驟剖 面圖。例如，圖4 (a)相當于圖3 (a)的步驟剖面圖，圖4 (b)相當 于圖3 (b)的步驟剖面圖。首先，在圖4 (a)、圖4 (b)中，在玻璃 襯底或者石英襯底等具有透過性的作為絕緣性襯底的玻璃襯底1上，使 用CVD法，形成作為透過性絕緣膜的SiN膜2或者Si02膜3，作為多 晶半導體膜4的基底膜。在本實施方式中，在玻璃襯底上，形成40 ~ 60nm 的膜厚的SiN膜，并且，作成以180 220nm的膜厚形成SiO2膜的層疊 結構。這些基底膜是以主要防止來自玻璃襯底1的Na等的可動離子向 多晶半導體膜4擴散為目的而設置的，并不限于所述的結構或者膜厚。在基底膜之上利用CVD法形成非晶半導體膜。在本實施方式中， 使用硅膜作為非晶半導體膜。硅膜形成為30~100nm的膜厚，優(yōu)選為 40~80nm的膜厚。這些基底膜以及非晶半導體膜優(yōu)選在同一裝置或者 同一室內連續(xù)地形成。由此，能夠防止存在于大氣氣氛中的硼等的污染 物質進入各膜的界面。并且，優(yōu)選在形成非晶半導體膜之后在高溫中進 行退火。這是為了降低利用CVD法所形成的非晶半導體膜的膜中含有 的很多的氫而進行的。在本實施方式中，將在氮氣氛的低真空狀態(tài)下所 保持的室內加熱到48(TC左右，將形成有非晶半導體膜的襯底保持45分 鐘。預先進行這樣的處理，由此，在將非晶半導體膜結晶化時，即使溫 度上升也不會引起氬的過激的脫離。并且，能夠抑制在非晶半導體膜結 晶化后產生的表面龜裂。并且，以緩沖氫氟酸酸等刻蝕除去形成在非晶半導體膜表面上的自 然氧化膜。然后， 一邊對非晶半導體膜吹氮等的氣體， 一邊從非晶半導 體膜之上照射激光。激光通過預定的光學系統(tǒng)，變換為線狀的光束后， 對非晶半導體膜進行照射。在本實施方式中，作為激光，使用YAG激 光器的二次諧波(振蕩波長532nm),但是，也可取代YAG激光器的 二次諧波而使用準分子激光器。此處， 一邊噴氮氣一邊對非晶半導體膜 照射激光，由此，能夠抑制在晶粒界面部分產生的隆起高度。在本實施 方式中，能夠使結晶表面的平均粗糙度減小到3nm以下。使用這樣形成 的多晶半導體膜4來形成TFT。在多晶半導體膜4上存在包括在后迷的離子摻雜步驟中所引入的雜質的導電性區(qū)域，該部分構成源極區(qū)域4a、 漏極區(qū)域4b。并且，被源極區(qū)域4a和漏極區(qū)域4b夾持的區(qū)域成為溝道 區(qū)域4c。然后，在多晶半導體膜4上利用旋涂來涂敷作為感光性樹脂的正型 抗蝕劑13，并對所涂敷的抗蝕劑13進行曝光、顯影。圖4 (a)以及圖 4 (b)示出該狀況。在進行曝光時，使用圖4 U)和圖4 (b)所示的 曝光掩膜14。在曝光掩膜14中包括使來自曝光的光源的光透過的透過 部14a、對光進行遮光的遮光部4b、光源的光的透過率比透過部14a 低且比遮光部14b高的半透過部14c。在圖4 (a)中，示出涂敷抗蝕劑 13后的曝光的狀況，但是，對于半透過部14c的配置來說，對應于在圖 2中包括與柵電極6交叉的區(qū)域的位置。此外，對于遮光部14的配置來 說，對應于在圖2中包括形成有接觸孔8的區(qū)域的位置。并且，對于透 過部14a的配置來說，對應于在圖2中未形成多晶半導體膜4的區(qū)域。 此外，關于圖4(b)，因為是與柵電極6交叉的區(qū)域，所以，在曝光掩 膜14上也與如上所述相同地形成半透過部14c，另一方面，以對應于未 形成多晶半導體膜4的區(qū)域的方式形成透過部14a。曝光掩膜14的這些 配置預先以與形成在玻璃襯底1上的多晶半導體膜4的圖形對準的方式 來決定。在圖4 (a)或圖4 (b)所示的曝光中，在以半透過部14c進行曝 光的區(qū)域，產生所照射的光的衍射光等的影響，所以，其周邊部的照射 光量也階段性地變化。在本實施方式中，在所使用的正型抗蝕劑中，存 在照射光量越大顯影后殘留的抗蝕劑膜厚越薄的性質，所以，顯影后的 抗蝕劑13的端部形狀也對應地階段性地變化，其結果是，在顯影后的 抗蝕劑的端部，可得到錐形形狀。在此次所使用的光掩膜14中，具有 減光到與柵電極6交叉的區(qū)域的抗蝕劑膜厚為700nm的曝光量的半透過 部14c。在進行圖4 (a)和圖4(b)所示的曝光處理之后，以堿顯影液進行顯 影的狀況在圖5 (a)和圖5(b)中示出。在圖5 (a)和圖5(b)的抗蝕劑 13中，將對應于光掩膜14的遮光部Mb、半透過部14c的區(qū)域分別作 為抗蝕劑13b、抗蝕劑13c進行顯示。并且，在透過部14a,照射充分的 光量，在顯影后除去抗蝕劑13,因為沒有存留，所以，不特別地進行顯 示。并且，在負型的抗蝕劑中，相反地，除去對應于遮光部14c的區(qū)域的抗蝕劑，沒有殘留。此外，在圖5 (a)中，將與圖4 (a)所示的透 過部14a和遮光部14b的邊界對應的區(qū)域的錐角設為93。同樣地，在圖 5(b)中，將與圖4(b)所示的透過部14a和半透過部14c的邊界對應 的區(qū)域的錐角設為64。此處，對抗蝕劑13b和抗蝕劑13c進行比較。首先，關于抗蝕劑的 厚度，半透過部14c的光透過率比遮光部14b高，所以，對于顯影后殘 留的抗蝕劑膜厚來說，抗蝕劑13c也比抗蝕劑13b薄。并且，如先前所 說明的那樣，在半透過部14c的周邊部，透過光量階段地變化。如圖6(b) 所示，錐角變低，其結果是，e4變?yōu)楸?3低的值。在本實施方式中， 得到63為70~80°、 64為30~40°的值。此外，抗蝕劑13c的厚度是 700nm，抗蝕劑13b的厚度是1.5nm。將這樣形成的抗蝕劑13作為掩膜， 在本實施方式中，由使用混合了 CF4和02的氣體的千法刻蝕對多晶半導 體膜進行加工。在圖6(a)、圖6 (b)示出從圖5 (a)、圖5(b)對多晶半導體 膜4進行刻蝕后的狀況。在本實施方式的干法刻蝕時，使用由在形狀加 工的控制性上優(yōu)良的各向異性刻蝕使抗蝕劑后退的刻蝕。在這樣的刻蝕 中，先前所說明的抗蝕劑13的錐角03與94的大小關系也基本上由多 晶半導體膜4的錐角的大小關系反映，所以，能夠得到如下的多晶半導 體膜4:與和柵電極6交叉的區(qū)域的多晶半導體膜4的錐角e2相比，在 其以外的區(qū)域的錐角ei較高。由此，在與柵電極6交叉的區(qū)域，得到 覆蓋性上有利的錐角較低的形狀，另一方面，在圖5 (a)的93表示的 區(qū)域，能夠抑制使用抗蝕劑后退法的刻蝕中的抗蝕劑后退量，所以，能 夠使鄰接的TFT間的距離較窄，可有助于高精細化。在本實施方式中， 可得到如下的形狀具有在與柵電極6交叉的區(qū)域為25。、在其以外的 區(qū)域為70°左右的錐角。并且，在圖6 (a)、圖6 (b)中的刻蝕完成 后，以公知的方法除去抗蝕劑13。然后，參照本實施方式的TFT的步驟剖面圖即圖7(a)和圖7(b), 以覆蓋襯底表面整體的方式形成柵極絕緣膜5。即，在多晶半導體膜4 上形成柵極絕緣膜5。作為柵極絕緣膜5，使用SiN膜、Si02膜等。在 本實施方式中，使用SiOJ菱作為柵極絕緣膜5,由CVD法以80~100nm 的膜厚進行成膜。此外，使多晶半導體膜4的表面粗糙度為3nm以下、 使與柵電極6交叉的圖形的端部為錐形狀，所以，柵極絕緣膜5的覆蓋性較高，能夠大幅度地降低初始故障。并且，在形成用于形成柵電極6以及布線的導電膜之后，使用公知 的照相制版法構圖為所希望的形狀，形成柵電極6或者布線(未圖示)。 在本實施方式中，由使用DC磁控管的濺射法以膜厚為200~400nm的 膜厚形成Mo膜。此外，導電膜的刻蝕是由使用混合了硝酸和磷酸的藥 液的濕法刻蝕法來進行的。此處，使用Mo膜作為導電膜，但是，也可 以使用Cr、 W、 Ta或者以這些為主要成分的合金膜。然后，將所形成的柵電極6作為掩膜通過柵極絕緣膜5在多晶半導 體膜4中引入雜質。此處作為所引入的雜質，可使用P、 B。若引入P, 則可形成n型的TFT。此外，雖然未圖示，但是，將柵電極6的加工分 為n型TFT用4冊電極和p型TFT用4冊電4及的兩次，則能夠在相同的碎于 底上分開制作n型和p型的TFT。此處，在P或B的雜質的引入中使用 離子摻雜法來進行。通過以上的步驟，如圖7(a)所示，在形成源極區(qū) 域4a、漏極區(qū)域4b的同時，利用柵電極6進行掩膜，形成未引入雜質 的溝道區(qū);或4c。然后，參照作為本實施方式的TFT的步驟剖面圖的圖8 (a)、圖8 (b)，以覆蓋襯底表面整體的方式形成層間絕緣膜7。即，在柵電極6 上，形成層間絕緣膜7。在本實施方式中，利用CVD法形成膜厚為500-700nm的SiO2膜，作為層間絕緣膜7。并且，在氮氣氣氛中，在加熱到 45CTC的退火爐中保持1小時左右。這是為了使引入到多晶半導體膜4 的源極區(qū)域4a、漏極區(qū)域4b中的雜質元素活性化而進行的。并且，使用公知的照相制版法將所形成的柵極絕緣膜5和層間絕緣 膜7構圖為所希望的形狀。此處，形成到達多晶半導體膜4的源極區(qū)域 4a以及漏極區(qū)域4b的接觸孔8。即，在接觸孔8中，除去柵極絕緣膜5 和層間絕緣膜7,多晶半導體膜4的源極區(qū)域4a和漏極區(qū)域4b露出。 在本實施方式中，接觸孔8的刻蝕是由使用混合CHF3、 02、 Ar的氣體 的干法刻蝕法來進行的。然后，參照本實施方式的TFT的剖面圖即圖3 (a),在層間絕緣 膜7上以覆蓋接觸孔8的方式形成導電膜9，使用公知的照相制版法構 圖為所希望的形狀，形成源電極9a、漏電極9b以及布線(未圖示)。 作為本實施方式的導電膜，使用Mo/Al/Mo層疊結構，該Mo/Al/Mo層 疊結構是由使用了 DC磁控管的濺射法連續(xù)地形成Mo膜、Al膜、Mo膜而形成。對于膜厚來說，使A1膜為200~400nm，使Mo膜為50-150nm。此外，對于導電膜的刻蝕來說，利用使用SFs和02的混合氣體 以及Ch和Ar的混合氣體的干法刻蝕法來進行。通過以上的步驟，如圖 2或者圖3(a)所示，在源極區(qū)域4a上形成與多晶半導體膜4連接的源 電極9a。在漏極區(qū)域4b上形成與多晶半導體膜4連接的漏電極9b。經 過這些一系列的步驟，能夠形成TFT。將以如上方式形成的TFT應用于有源矩陣型的顯示裝置時，在漏電 極9b上附加像素電極。以下，參照表示從圖3 (a)進一步形成像素電 極后的情況的剖面圖即圖9進行說明。首先，以覆蓋襯底表面整體的方 式形成第二層間絕緣膜。即，在源電極9a和漏電極9b上形成第二層間 絕緣膜10。然后，使用公知的照相制版法在第二層間絕緣膜10上開出 到達漏電極9b的第二接觸孔II。在本實施方式中，利用CVD法形成膜 厚為200一00nm的SiN膜，作為第二層間絕緣膜10。第二接觸孔11的 開口是由使用CF4和02混合后的氣體的干法刻蝕進行的。然后，形成ITO或IZO等具有透明性的導電膜，利用公知的照相制 版法構圖為所希望的形狀，由此，形成通過接觸孔11與漏電極9b連接 的像素電極12。在本實施方式中，由使用將Ar氣、02氣、HzO氣混合 后氣體并使用DC磁控管的濺射法形成在加工性上優(yōu)良的非晶透明導電 膜作為導電膜。此外，導電膜的刻蝕是由使用了以草酸為主要成分的藥 液的濕法刻蝕來進行的。然后，在除去無用的抗蝕劑后進行退火，由此，使由非晶導電膜構 成的像素電極12結晶化，完成用于顯示裝置的TFT襯底110。使用這 樣完成的TFT襯底110,由此，能夠得到沒有多晶半導體膜和柵電極的 電絕緣破壞引起的顯示不良、在版面設計性上優(yōu)良并且高精細的顯示裝 置。此外，在本實施方式的薄膜晶體管的多晶半導體膜4上，與接觸孔 8的區(qū)域附近相比，將與柵電極6交叉的區(qū)域的錐角度形成得較低，但 是，相反地，以使與柵電極6交叉的區(qū)域的錐角度比接觸孔8的區(qū)域附 近的錐角度高的方式形成也可以。在本實施方式中，對同時具有用于提高與柵電極交叉的區(qū)域時的覆 蓋性的較低的錐角度和用于高密度地配置薄膜晶體管等元件的較高的 錐角度的多晶半導體膜圖形和其形成方法進行了說明，但是，例如，即使目的或者效果不同，在相同的圖形內以最優(yōu)化的方式形成不同的錐角 度的情況下同樣可使用。并且，在本實施方式中，對在相同的圖形中具有不同的錐角度的多 晶半導體膜進行了說明，但是，也可應用于離散的多個圖形。即，按照 每個應該形成的圖形來形成抗蝕劑的圖形時，能夠以將要使錐角度較低 的圖形的抗蝕劑膜厚變薄的方式形成。一般地，在以抗蝕劑形成離散的圖形的時候，根據(jù)各個圖形尺寸， 抗蝕劑端部的錐角度受到影響。特別是，在圖形的大小是抗蝕劑的膜厚 的幾倍以下的情況下，抗蝕劑的體積本身變小，形成較低的錐角度是困 難的。另一方面，在本實施方式中，只在想使錐角度較低之處局部地使 抗蝕劑的膜厚變薄，由此，能夠減小所述的抗蝕劑的體積效果。因此，可在如與柵電極6的交叉部那樣細的圖形區(qū)域形成較低的錐角度。這在 離散的圖形中也是相同的。相反地，在需要較高的錐角度的情況下，不 需要本實施方式中所示那樣使抗蝕劑的膜厚較薄。在本實施方式中，對應用于頂柵型LTPS-TFT的多晶半導體膜的情 況進行了說明，但是，并不限于此。反堆疊型或者使用非晶半導體膜的 薄膜晶體管中若存在相同的問題，也可應用。例如，在公知的反堆疊型TFT中，形成在非晶半導體層的上層的源極布線、漏電極、像素電極中 若存在相同的問題，也可應用。并且，不僅薄膜晶體管，具有第一導電 層和第二導電層隔著絕緣膜交叉的區(qū)域并且要求第一導電層至少具有兩種錐角的電子器件中也可應用。如，在對多晶^導體^4上^抗蝕劑;3進行曝光時，對具有透過部Ma 和遮光部14b的光掩膜14進行了說明，但是，也可以分開進行形成有 透過部14a和遮光部14b的第一光掩膜的曝光和形成有半透過部14c和 遮光部14b的第二光掩膜的曝光。此時，第一光掩膜的遮光部14b至少 需要包括相當于第二光掩膜的半透過部14c的區(qū)域。這樣，使用包括透 過部14a、遮光部14b、半透過部14c中的至少兩種的光掩膜，在柵電極 6與多晶半導體膜4交叉的區(qū)域利用透過半透過部14c的光進行抗蝕劑 13的曝光即可。并且，換言之，在正型抗蝕劑的情況下對柵電極6與多 晶半導體膜4交叉的區(qū)域照射的光量比其以外的區(qū)域的多晶半導體膜4 上所照射的光量大即可。并且，在實施方式中對具有兩種錐角度的情況進行了說明，但是，也可以上三種以上。即，使對多晶半導體膜4的抗蝕劑13進行曝光時 的光掩膜14的半透過部14c的透過率至少兩種以上不同即可。按每個 所希望的部位使透過率不同，由此，不僅曝光的光量，在顯影后存留的 抗蝕劑的膜厚也可多階段地形成，所以，多晶半導體膜4的錐角度也按 照每個所希望的部位多階段地形成。
權利要求
1.一種薄膜晶體管，具有形成在絕緣性襯底上的第一導電層；形成在所述第一導電層上的絕緣膜；第二導電層，形成在所述絕緣膜上，具有隔著所述絕緣膜與所述第一導電層交叉的區(qū)域，其特征在于，所述第一導電層至少具有兩種錐角。
2. 如權利要求1的薄膜晶體管，其特征在于， 在所述第一導電層上，與所述第二導電層交叉的區(qū)域的錐角比與所述第二導電層交叉的區(qū)域以外的區(qū)域的錐角小。
3. 如權利要求1的薄膜晶體管，其特征在于， 在所述第一導電層上，與所述第二導電層交叉的區(qū)域的錐角為20°以上且50°以下。
4. 如權利要求1的薄膜晶體管，其特征在于， 所述第一導電層是多晶半導體膜，所述第二導電層是柵電極。
5. —種薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，具有如下步驟在絕緣性襯底上形成半導體層；在所述半導體層上 形成抗蝕劑；使用包括透過部、半透過部、遮光部的至少兩種的光掩膜， 對所述抗蝕劑進行曝光；在所述曝光后進行顯影；在所述顯影后對所述 半導體層進行刻蝕之后，除去所述抗蝕劑；以覆蓋所述半導體層的方式 形成柵極絕緣膜；形成具有隔著所述柵極絕緣膜與所述半導體層交叉的 區(qū)域的柵電極；形成與所述半導體層連接的源電極和漏電極，所述顯影中殘留的抗蝕劑的膜厚在所述半導體層和柵電極交叉的 區(qū)域比其他區(qū)域薄。
6. —種顯示裝置，其特征在于， 使用權利要求1的薄膜晶體管形成。
全文摘要
在具有使用半導體膜的薄膜晶體管的顯示裝置中，得到初始故障較少并且能夠進行薄膜晶體管的小型化引起的高精細的顯示的顯示裝置。在多晶半導體膜(4)的上層隔著柵極絕緣膜(5)形成柵電極(6)的薄膜晶體管中，多晶半導體膜(4)和柵電極(6)交叉的區(qū)域的多晶半導體膜(4)的圖形端部剖面的錐角θ2形成得比其以外的區(qū)域的錐角度θ1低。
文檔編號H01L29/786GK101236993SQ200810009260
公開日2008年8月6日 申請日期2008年1月31日 優(yōu)先權日2007年1月31日
發(fā)明者竹口徹 申請人:三菱電機株式會社