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，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，正在加快開發(fā)作為顯示裝置的開關(guān)元件的薄膜晶體管。
作為圖像顯示裝置的開關(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非晶硅膜進(jìn)行掃描的同時照射該非晶硅 膜來使非晶硅膜結(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)。日本專利申請公開H4-242724號7>報日本專利申請7>開加O549832號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效應(yīng)遷移率高2數(shù) 位，并且具有可以在同一個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)動電路的優(yōu)點。然而，存在著以下問題因為使半導(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比度的降低，功耗也增加的問 題。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，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，則因為用作供 體的雜質(zhì)元素的數(shù)量不足夠，而不能期待電場效應(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
在與像素部同一個襯底上集成地形成驅(qū)動電路的一部分或整體來形 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EL(電致發(fā) 光)及無機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程中完成顯示 元件之前的一個方式的元件襯底，并且該元件襯底在多個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，本說明書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)置一對布線，可以在降低薄膜晶體管的截止電 流的同時提高導(dǎo)通電流及電場效應(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為說明本發(fā)明的薄膜晶體管的截面圖2為說明本發(fā)明的薄膜晶體管的截面圖3為說明本發(fā)明的薄膜晶體管的截面圖4為說明本發(fā)明的薄膜晶體管的截面圖5為說明本發(fā)明的薄膜晶體管的截面圖6為說明本發(fā)明的薄膜晶體管的截面圖7為說明本發(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為說明本發(fā)明的薄膜晶體管的截面圖及等價電路圖;
圖IOA至IOC為說明本發(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為說明本發(fā)明的顯示裝置的制造方法的截面圖； 圖13為說明本發(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為說明可應(yīng)用于本發(fā)明的多級灰度掩模的圖； 圖16A至16C為說明本發(fā)明的顯示裝置的制造方法的截面圖； 圖17為說明本發(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為說明本發(fā)明的薄膜晶體管的制造步驟的圖； 圖26為說明本發(fā)明的薄膜晶體管的制造步驟的截面圖； 圖27A至27D為說明可應(yīng)用于本發(fā)明的多級灰度掩模的圖； 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為說明本發(fā)明的薄膜晶體管的截面圖； 圖32為說明本發(fā)明的顯示裝置的制造方法的截面圖； 圖33為說明本發(fā)明的顯示裝置的制造方法的俯視圖； 圖34為說明本發(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為說明本發(fā)明的顯示裝置的立體圖；圖37A至37D為說明使用本發(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為說明本發(fā)明的薄膜晶體管的截面圖； 圖41A和41B為說明本發(fā)明的薄膜晶體管的俯視圖。
具體實施例方式
下面，將參照
本發(fā)明的實施方式。但是，本發(fā)明不局限 于以下說明，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事 實就是其方式和詳細(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)記來表示以 下說明的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中的相同部分。
實施方式1
在此，使用圖1A至圖IOC說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)元素的一對源區(qū)及漏區(qū)72，在一對源區(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,則因為用作供體的雜質(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)晶沿對于襯底表 面的法線方向成長。另外，在多個微晶半導(dǎo)體之間存在非晶半導(dǎo)體。 對于作為微晶半導(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，通過添加稀有 氣體元素比如氦、氬、氪、氖等來進(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。例如在美國專利4,409,134號公開關(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， 通過降低混入到半導(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，通過使微晶半導(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，因為本實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的同時或之后對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的周圍相接觸。
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/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， 通過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，晶粒被氧化而形成氧化硅。然而，通過在添加有用作 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除了可以使用通過利用熔化法或浮法制造的無堿玻 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，可以防止來自襯底50的雜質(zhì)擴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設(shè)定為100原子％時，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，對由添加有給予一導(dǎo)電類 型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜形成的一對源區(qū)及漏區(qū)72作為典型的 雜質(zhì)元素添加磷，即對氫化硅添加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 對氫化硅添加B2H6等的雜質(zhì)氣體即可。通過將磷或硼的濃度設(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。 一對源區(qū)及漏區(qū)72以2nm以上且 50nm以下的厚度形成。通過減少一對源區(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灰度掩模的光刻步驟來形成。在實施方式4中 對該步驟進(jìn)行詳細(xì)說明。
通過采用圖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、以及一對源區(qū)及漏區(qū)72 的側(cè)面，并且在一對源區(qū)及漏區(qū)72以及絕緣膜67a上形成一對布線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， 可以使用有機樹脂來形成。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上形成一對源 區(qū)及漏區(qū)72并且絕緣膜67a覆蓋一對源區(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上將一個接觸孔68a形成于絕緣膜67b的外圍 (參照圖41A )。在此情況下，絕緣膜67a和絕緣膜67b被分離。另夕卜， 也可以形成一對接觸孔68b、 68c (參照圖41B)。在此情況下，絕緣 膜67a及絕緣膜67b沒有分離而連接。另外，在絕緣膜67a上形成一 對源區(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， 在一對源區(qū)及漏區(qū)70上形成一對布線71a至71c。
如圖4所示，通過在絕緣膜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， 對緩沖層不進(jìn)行過蝕刻，而可以減少對于緩沖層的蝕刻損壞。另外， 當(dāng)形成一對接觸孔時，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，對緩沖層不進(jìn)行過蝕刻，而可以減少對于緩沖層的蝕刻損壞。在實施方式6說
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。也可以通過進(jìn)行利用高密度等離子 體的氮化處理，來獲得包含更高濃度的氮的氮化硅膜。通過利用高頻 率的微波，例如lGHz或2.45GHz來產(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能低，所以與利用現(xiàn) 有的等離子體處理時相比，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，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。由此獲得具有其電阻率比添加有用作供
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接下來，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的費密能級Ef和柵電極的費 密能級Efin相等的情況。
由于在作為本實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 密能級Ef近似于傳導(dǎo)帶能級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，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，并且對漏電才及26D施加正電壓時的漏電流及載流子的路 徑。即，示出此時流過漏電極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是指通過對柵電極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位于費密能級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)層開始形成時的正電壓與閾值電壓Vth 大致相等。在此，在實際上的裝置結(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 的移動距離為非晶硅膜中的移動距離的10倍至30倍。通過將微晶硅 膜的電阻R^設(shè)定為比非晶硅膜的電阻Rac極小，可以實現(xiàn)薄膜晶體 管的導(dǎo)通電流的上升及電場效應(yīng)遷移率的提高。由此，通過對微晶硅 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)對柵電極21施加負(fù)電壓，將源電極26S 作為接地電位，并且對漏電極26D施加正電壓時的漏電流及載流子的 路徑。即，示出此時流過漏電極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，其中對柵 電極21施加負(fù)電壓。若對柵電極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位于比費密能級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，在對柵電極21施加負(fù)電壓時，電子在非晶珪膜24中移動，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、多晶硅鍺膜時也通過同樣地添加用作 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，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，通過在對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區(qū)域， 并且在對柵電極施加負(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)通電流及電場效應(yīng)遷移率高且可以抑制截止電流的薄膜晶 體管。
通過在柵極絕緣膜上設(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)動頻率，而可以充分地對應(yīng)面板尺寸的大面積化或像素的高密度化。 另外，由于本實施方式的薄膜晶體管為反交錯型薄膜晶體管，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。
實施方式2
在本實施方式中，使用圖1A及圖40說明實施方式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)行說明，但是，可以將本 實施方式適當(dāng)?shù)貞?yīng)用于實施方式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。通過采用這種結(jié)構(gòu)，用作 源區(qū)及漏區(qū)的一對源區(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中的電場緩和，而可以 降低截止電流。
實施方式3
在本實施方式中示出電場效應(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效應(yīng)遷移率，因此更適合用于 驅(qū)動電路。優(yōu)選的是，在同一個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冊極絕緣膜52a、 52b。
柵電極51通過濺射法、CVD法、鍍敷法、印刷法、液滴噴射法 等且使用用于實施方式1所示的柵電極51的金屬材料形成。這里， 在襯底50上通過濺射法形成鉬膜作為導(dǎo)電膜，并利用通過^f吏用第一 光掩模形成的抗蝕劑掩^^來蝕刻形成在襯底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CVD法或濺射法等且利用氧 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通過等離子體 CVD法或'踐射法形成。而且，對通過等離子體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 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，可以通過利用氦、氬、氖等濺射硅靶、鍺靶、硅鍺靶等來 形成非晶硅膜、非晶硅鍺膜、非晶鍺膜等。此時，通過將包含用作供 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，通過對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 的氣體來形成絕緣膜即可。例如，可以通過利用硅烷、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。亦即，可以形成結(jié)晶性高 的微晶半導(dǎo)體膜。
另外，也可以通過在硅烷等氣體中混合GeH4、 GeF4等的氫化鍺、 氟化鍺，來將能帶寬度調(diào)節(jié)為0.9eV至l.leV。當(dāng)對硅添加鍺時，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的能級中具有準(zhǔn)穩(wěn)定狀態(tài)，因此在維持放電時，離子化 的能量只需要其差值的大約4eV。因此，其放電開始電壓也示出在所 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，因為可以形成均勻的等離子體，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的一個方 式，示出通過等離子體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，形成第一緩沖層54。作為第一緩沖層54，可以通過使用 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?；蛘撸?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形成非晶半導(dǎo)體膜?；蛘撸梢允褂霉柰闅怏w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 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氫化時同等的效應(yīng)。換言之，通過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,可以將氫擴散到添加有用作供體 的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜45中，來使懸空鍵終止。
接下來，在第一緩沖層54上涂敷抗蝕劑，通過利用第二光掩模的 光刻步驟對該抗蝕劑進(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，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。此時的第二緩 沖層41有時在后面形成源區(qū)及漏區(qū)的工序中被部分地蝕刻，所以優(yōu) 選以此時其一部分留下的厚度形成第二緩沖層41。典型地說，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關(guān) 元件的情況下，可以提高顯示裝置的對比度。
30對于添加有給予一導(dǎo)電類型的雜質(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
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
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。通過減少添加 有給予一導(dǎo)電類型的雜質(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，在添加有給予一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜55 上形成抗蝕劑掩模。通過光刻技術(shù)形成抗蝕劑掩模。在此，使用第三 光掩模對涂敷在添加有給予一導(dǎo)電類型的雜質(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，通過使用抗蝕劑掩模對第二緩沖層41及添加有給予一導(dǎo) 電類型的雜質(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，如圖11B所示，在添加有給予一導(dǎo)電類型的雜質(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通過使用濺射法、CVD法、印刷法、液滴噴射法、蒸鍍法等來形成。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)厥褂脤嵤┓绞?所示的布線71a至 71c的金屬材料來形成。
接下來，通過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，通過使用抗蝕劑掩模對導(dǎo)電膜65a至65c進(jìn)行蝕刻，以 如圖11C所示那樣形成一對布線71a至71c (發(fā)揮源電極及漏電極的 作用)。
接下來，使用抗蝕劑掩模對添加有給予一導(dǎo)電類型的雜質(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。可以通過同一個步驟形成源區(qū)及漏區(qū)和緩沖層的凹部。通過將第 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，也可以在露出的第二緩沖層43不受到損傷且在對于該第 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上的蝕刻殘渣、抗蝕劑掩模的 殘渣、以及用來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。
通過上述步驟可以形成溝道蝕刻型薄膜晶體管74。接下來，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，在保護(hù)絕緣膜76上形成絕緣膜101。在此，使用光敏性 有機樹脂形成絕緣膜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 (參照圖12B)。
接下來，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，然后使用通過使用第六光掩模的光刻步 驟形成的抗蝕劑掩模對導(dǎo)電膜進(jìn)行蝕刻，以形成像素電極77。
A 主rt 4"ir "， "=r ,、i V± m曰-fc" i失.l丄丄A a 丄丄J;:L 二Jt丄—人S
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是通過如下步驟來形成的，即在通過濺射法形成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，通過將與信號線連接的布線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，雖然在本實施方式中示出溝道蝕刻型薄膜晶體管進(jìn)行說明， 但是，也可以將本實施方式應(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)置一對雜質(zhì)半導(dǎo)體膜。
根據(jù)本實施方式，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)動頻率，而可以充分對應(yīng)于面板尺寸的大面積化、像素的高密度化。
實施方式4
在本實施方式中示出電場效應(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施方式
1的圖2所示的薄膜晶體管的制造方法。
與實施方式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，使用通過使用第一光掩模的光刻步驟形成的 抗蝕劑掩模對導(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，作為第三光掩模使用多級灰度掩模，對抗蝕劑照射光， 使抗蝕劑曝光，以形成抗蝕劑掩模81。
在此，使用圖15A至15D說明使用多級灰度掩模的曝光。
多級灰度掩模是指能夠設(shè)定三個曝光水平的掩模，該三個曝光水 平為曝光部分、中間曝光部分、以及未曝光部分。通過進(jìn)行一次的曝 光及顯影步驟，可以形成具有多個(典型為兩種)厚度區(qū)域的抗蝕劑 掩模。由此，通過使用多級灰度掩模，可以減少光掩模的數(shù)量。
作為多級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 過率為0%。另一方面，衍射光柵165可以通過將狹縫、點、網(wǎng)眼等控制光的透過率。另外，周期性狹縫、點、網(wǎng)眼、以及非周期性狹縫、
點、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，光透過率166為100%。另外，在衍射光柵 165中，可以將光透過率調(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調(diào)整衍射光柵的狹縫、點、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 在其上的半透過部167及遮光部168構(gòu)成?？梢詫oSiN、 MoSi、 MoSiO、 MoSiON、 CrSi等用于半透過部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，光透過率169為0%，而在不設(shè)置有遮光部168及 半透過部167的區(qū)域中，光透過率169為100%。另外，在半透過部 167中，可以將光透過率調(diào)整為10%至70%的范圍內(nèi)。另外，半透過 部167中的光透光率可以通過調(diào)整半透過部167的材料來控制。
通過在使用多級灰度掩模進(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，使用抗蝕劑掩模81對第二緩沖層41、添加有給予一導(dǎo) 電類型的雜質(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，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，使用抗蝕劑掩才莫86對導(dǎo)電膜85a至85c進(jìn)行蝕刻而分離。 結(jié)果，可以形成如圖16A所示的一對布線92a至92c。當(dāng)^f吏用抗蝕劑 掩模86對導(dǎo)電膜85a至85c進(jìn)行濕蝕刻時，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，如圖16B所示，使用抗蝕劑掩模86對添加有給予一導(dǎo) 電類型的雜質(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^同一個步驟形成源區(qū)及漏區(qū)和第二緩沖 層的凹部。在此，因為使用其面積小于抗蝕劑掩模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 部不一致而彼此錯開，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，也可以在露出的緩沖層不受到損傷且對于該緩沖層的蝕 刻速度低的條件下進(jìn)行干蝕刻。通過該步驟，可以去除源區(qū)及漏區(qū)之 間的緩沖層上的蝕刻殘渣、抗蝕劑掩模的殘渣、以及用來去除抗蝕劑 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 以使用兩個光掩模來形成薄膜晶體管。
之后，經(jīng)過與實施方式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，并且通過使用第四光掩模的光刻步 驟形成接觸孔。
接下來，在絕緣膜102上通過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。
通過上述步驟，通過可以將其光掩^f莫減少到比實施方式3少一個 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。
實施方式5
在本實施方式中，以下示出電場效應(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，對添加有給予一導(dǎo)電 類型的雜質(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 型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜63。
接下來，如圖18B所示，在添加有給予一導(dǎo)電類型的雜質(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相同的材料來形成。
接下來，在絕緣膜67上形成抗蝕劑掩模68。抗蝕劑掩模68是為 了如下理由而"i殳置的，即對絕桑彖膜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)電類型的雜質(zhì)元 素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜63的頂面面積的開口部的形狀。接下來，使用抗蝕劑掩模68對絕緣膜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，如圖19A所示，在絕緣膜67a及添加有給予一導(dǎo)電類型
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，如圖19B所示，使用抗蝕劑掩模66對導(dǎo)電膜65a至65c 進(jìn)行蝕刻來形成布線71a至71c。
接下來，使用抗蝕劑掩模66對添加有給予一導(dǎo)電類型的雜質(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。
通過上述步驟，可以形成溝道蝕刻型薄膜晶體管31。因為有絕緣 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，如圖20B所示，在布線71c及柵極絕緣膜52b上與實施 方式3同樣地形成保護(hù)絕緣膜76。接著，對保護(hù)絕緣膜76的一部分 進(jìn)行蝕刻來形成接觸孔，同時使布線71c的一部分露出。接著，如圖 20C所示，與實施方式3同樣地在接觸孔中形成像素電極77。通過上 述步驟，可以制造元件襯底。
通過上述步驟，可以制造具有截止電流低的薄膜晶體管的元件襯 底。另外，通過使用該元件襯底，可以制造對比度高的顯示裝置。
實施方式6
接下來，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)過與實施方式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，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的周圍形成一個接觸孔。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，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)電類型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜69可以與實 施方式3所示的添加有給予一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜55 同樣地形成。
接下來，在添加有給予一導(dǎo)電類型的雜質(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對添加 有給予一導(dǎo)電類型的雜質(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。通過上述步驟，可以形成溝道保護(hù)型薄膜晶體管32。因為有絕緣 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，可以與形成用來降低泄漏電流 的絕緣膜67a的同時形成溝道保護(hù)膜67c。
接下來，如圖21C所示，通過形成保護(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，通過使用該元件襯底，可以制造對比度高的顯示裝置。
實施方式7
接下來，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。
在形成實施方式3所示的圖11C的布線71a至71c、實施方式4 所示的圖16B的布線92a至92c、實施方式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為掩模對添加有給予一導(dǎo)電類型的雜質(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。
實施方式8
接下來，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而代替實施方式1至實施方式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。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產(chǎn)生等離子體。
通過引入氟、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，對反應(yīng)室中引入氫 來產(chǎn)生等離子體。作為氟等離子體，對反應(yīng)室中引入氟或氟化物氣體 來產(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，還可以對反應(yīng)室中引入稀有氣體來產(chǎn)生 稀有氣體等離子體。
通過使用氫等離子體、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 且對非晶成分進(jìn)行蝕刻。另外，氟自由基對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，對非晶成分進(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，因為位于與柵極絕緣 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，通過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，通過以晶粒作為晶核進(jìn)行結(jié) 晶成長，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 個方式，可以在反應(yīng)室中通過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，通過輝光放電等離子體形 成非晶鍺膜?；蛘?，可以通過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，通過與實施方式3相同的步驟，可以制 造如圖7所示的薄膜晶體管。另外，通過與實施方式4至實施方式7 相同的步驟，可以形成薄膜晶體管。 實施方式9
在本實施方式中，以下示出電場效應(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，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的一個方式形成包含磷的微晶硅膜的方式。
接下來，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氫化時同等的效應(yīng)。換言之，通過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，可以將氫擴散到添加有用作供體 的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜45中，來使懸空鍵終止。
接下來，在第一緩沖層54上涂敷抗蝕劑，通過利用第二光掩沖莫的 光刻步驟對該抗蝕劑進(jìn)行曝光和顯影來形成抗蝕劑掩模。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，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。由于此時的第二 緩沖層41有時在后面形成源區(qū)及漏區(qū)的工序中被部分地蝕刻，所以 優(yōu)選以此時其一部分留下的厚度形成緩沖層54。典型地說，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關(guān)元件的情況下，可以提高顯示 裝置的對比度。
添加有給予一導(dǎo)電類型的雜質(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，在添加有給予一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜55 上形成抗蝕劑掩模?？刮g劑掩模通過光刻技術(shù)而形成。在此，使用第 三光掩模對涂敷在添加有給予一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體 膜55上的抗蝕劑進(jìn)行曝光及顯影來形成抗蝕劑掩模。
接下來，使用抗蝕劑掩模對第二緩沖層41及添加有給予一導(dǎo)電類 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，如圖23B所示，在添加有給予一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素的 雜質(zhì)半導(dǎo)體膜63及4冊極絕緣膜52b上形成導(dǎo)電膜65a至65c。導(dǎo)電膜65a至65c可以適當(dāng)?shù)厥褂米鳛樯鲜鰧嵤┓绞剿镜牟季€ 71a至71c舉出的金屬材料來形成。
接下來，通過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，使用抗蝕劑掩模對導(dǎo)電膜65a至65c進(jìn)行蝕刻，如圖23C 所示那樣形成一對布線7la至7ic (用作源電極及漏電極)。
接下來，使用抗蝕劑對添加有給予一導(dǎo)電類型的雜質(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 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^同一個步驟形成源區(qū)及漏區(qū)和緩沖層上的凹部。通過 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，也可以在露出的第二緩沖層43不受到損傷且對于該第二 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上的蝕刻殘渣、抗蝕劑掩模的殘 渣、以及用來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
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通過上述步驟，可以形成溝道蝕刻型的薄膜晶體管74。
接下來，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，在保護(hù)絕緣膜76上形成絕緣膜101。在此，使用光敏有 機樹脂形成絕緣膜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 (參照圖24B)。
接下來，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，然后使用通過使用第六光掩模的光刻步驟形成的抗蝕劑掩模對導(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)動頻率，并且可以充分對應(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。 實施方式10
本實施方式示出上述實施方式中的半導(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 述實施方式同樣進(jìn)行，從而省略對與上述實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)說明。
圖26示出本實施方式的半導(dǎo)體裝置。在圖26中，薄膜晶體管的 柵電極51a及電容布線57a的的端部具有臺階。像這樣，若柵電極51a 及電容布線57a的端部具有臺階，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。
本實施方式示出使用多級灰度(高灰度)掩模進(jìn)行曝光來形成用 來形成柵電極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。
多級灰度掩模是指能夠設(shè)定三個曝光水平的掩模，該三個曝光水 平為曝光部分、中間曝光部分、以及未曝光部分。通過進(jìn)行一次的曝 光及顯影步驟，可以形成具有多個(典型為兩種)厚度區(qū)域的抗蝕劑 掩模。由此，通過使用多級灰度掩模，可以減少曝光掩模的數(shù)量。
作為多級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中的光透過率為0%,而在沒有 遮光部265b、 266b、 267b及衍射光柵部265a、 266a、 267a的區(qū)域中 的光透過率為100%。另一方面，書f射光柵部265a、 266a、 267a可以通過將狹縫、點、網(wǎng)眼等的光透過部的間隔設(shè)定為用于曝光的光的分 辨率限度以下的間隔來控制光的透過率。周期性狹縫、點、網(wǎng)眼、以 及非周期性狹縫、點、網(wǎng)眼都可以用于衍射光柵部。在衍射光柵部中，
可以將光透過率調(diào)整為10%至70%的范圍內(nèi)。衍射光柵部中的光透過 率可以通過調(diào)整衍射光柵的狹縫、點、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形成。
通過在使用多級灰度掩模如灰色調(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。
通過使用具有厚度不同的區(qū)域的抗蝕劑掩模231對導(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 膜因為柵電極51a及電容布線57a的陡峭的臺階而破裂。
另外，本實施方式雖然示出具有兩段臺階的柵電極的例子，但是 也可以有多段臺階如三段、四段。另外，本實施方式示出當(dāng)形成柵電 極及電容布線時使用多級灰度掩模的例子，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)。
本實施方式可以與上述實施方式適當(dāng)?shù)亟M合。
作為光掩模使用多級灰度掩模形成的抗蝕劑掩模成為具有多個厚 度的形狀，從而可以減少光掩模數(shù)量，并且減少對應(yīng)的光刻步驟，因 此，可以簡化步驟。
實施方式11
在本實施方式中，^使用圖31A和31B示出實施方式1至實施方式 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。這是因為當(dāng)對添加有給予一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體膜進(jìn)行蝕刻來形成一對源區(qū)
及漏區(qū)72時，緩沖層的一部分也被蝕刻的緣故。在形成一對源區(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)對柵電極51施加正電壓及負(fù) 電壓時載流子流過的區(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)對柵電極51施加正電壓時，載流子不容易在缺陷中捕 捉而容易移動。因此，可以提高導(dǎo)通電流和電場效應(yīng)遷移率，從而很 優(yōu)選。
通過采用上述結(jié)構(gòu)，可以制造導(dǎo)通電流及電場效應(yīng)遷移率提高了 的薄膜晶體管。 實施方式12
在本實施方式中，以下示出在形成實施方式3至實施方式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 然典型使用實施方式3來說明，但是可以適當(dāng)?shù)貞?yīng)用于實施方式4至 實施方式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，對柵極絕緣膜52b的表面進(jìn)行等離子體處理。典型地說， 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，可以使柵極絕緣膜52b的表面的懸空 鍵終止。之后，通過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，可以減少因為有缺陷而產(chǎn)生的載流子的捕捉，而可 以提高導(dǎo)通電流。
實施方式13
在本實施方式中，以下示出可以用于上述實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。
接下來，作為應(yīng)用于本實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和每個室之 間具備有閘閥425，以便防止在每個反應(yīng)室中進(jìn)行的處理彼此干擾。
每個反應(yīng)室根據(jù)要形成的薄膜種類被區(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。在排氣單元和每個反應(yīng)室之間
設(shè)置有蝶閥417，通過其可以遮斷真空排氣，并且通過導(dǎo)電閥418可 以控制排氣速度來調(diào)節(jié)每個反應(yīng)室的壓力。
另外，也可以將低溫泵421與用來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。在本實施方式中，通過使反應(yīng)室內(nèi) 成為低于10^Pa的壓力的超高真空，對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P爭低微晶半導(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。
每個反應(yīng)室聯(lián)結(jié)有用來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而區(qū)別使用。每個薄膜具 有最合適的成膜溫度，因此可以通過分別使用各反應(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，使用圖29示出在同一個反應(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和每個室之間具備有閘閥425,以便防止在每個反應(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 個反應(yīng)室之間設(shè)置有蝶閥417，通過其可以遮斷真空排氣，并且通過 導(dǎo)電閥418可以控制排氣速度來調(diào)節(jié)每個反應(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，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，而實線箭頭表示成膜步驟的過程。
如圖30B所示，使用氟自由基等對反應(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，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，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的搬送機構(gòu)426搬入準(zhǔn)備室401中使襯底待機(S464 )。之后，在 使用氟自由基等對反應(yīng)室400a的內(nèi)壁進(jìn)行清洗(S465)來去除反應(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形成添加有磷的微晶硅膜。
接下來，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的搬送機構(gòu)426搬入準(zhǔn)備室401而待 機(S470)。之后，在使用氟自由基等對反應(yīng)室400a的內(nèi)壁進(jìn)行清洗 (S468)來去除反應(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，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的搬送機構(gòu)426設(shè)置在裝載/卸載室422的盒子。通過上述步驟， 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 對反應(yīng)室400a的內(nèi)壁進(jìn)行清洗(S472)來去除反應(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，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極絕緣膜(S463)開始連續(xù)形成4冊極 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，但是也可以在裝載/卸載室422中使其待機。通過這樣 做，可以實現(xiàn)等離子體CVD裝置的簡化，而可以實現(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，來在取入吸附在 反應(yīng)室內(nèi)的磷的同時進(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，通過在將磷化氫混入原料 氣體中來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，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，而實線箭頭表示成膜步驟的過程。
如圖30C所示，使用氟自由基等對反應(yīng)室400a的內(nèi)壁進(jìn)行清洗 (S481)來去除反應(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，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，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 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，將形成有n+a-Si膜的襯底如箭頭a4所示那樣由公共室 423的搬送機構(gòu)426設(shè)置在裝載/卸載室422的盒子。通過上述步驟， 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 反應(yīng)室400a的內(nèi)壁進(jìn)行清洗(S485 )來去除反應(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)入下一個步驟。
通過上述步驟，可以不暴露大氣中地連續(xù)形成多個膜。另外，可 以不混入污染物質(zhì)地形成膜。 實施方式14
在本實施方式中，以下示出包括上述實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方式。在此，參照圖32至圖34 說明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) 不施加電壓時液晶分子朝向垂直于面板的方向的方式。在本實施方式 中，特別設(shè)法將像素分為幾個區(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。在以下說明中，將 說明考慮了多疇設(shè)計的液晶顯示裝置。
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示出對應(yīng)于圖33中的切斷線Y-Z的截面結(jié)構(gòu)。在 以下說明中，參照這兩個附圖進(jìn)行說明。
在該像素結(jié)構(gòu)中， 一個像素具有多個像素電極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由不同的柵極信號驅(qū)動。就是說，在多疇設(shè) 計的像素中，獨立控制施加到各像素電極624、 626的信號。
像素電極624在接觸孔623中通過布線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。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?？梢?通過使用上述實施方式所示的方法，來制造薄膜晶體管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形成為圍繞擴展為V字型的像素電極624的 外側(cè)。通過根據(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的電壓時序不同，來控制液晶的取向。通過對柵 極布線602和柵極布線603施加不同的柵極信號，可以使薄膜晶體管 628及薄膜晶體管629的工作時序互不相同。此外，在像素電極624、 626上形成有取向膜648。
在相對襯底601上形成有遮光膜632、著色膜636、相對電極640。 此外，在著色膜636和相對電極640之間形成平坦化膜637,以便防 止液晶取向的錯亂。此外，在相對電極640上形成取向膜646。圖34 示出相對襯底一側(cè)的結(jié)構(gòu)。相對電極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 場來控制液晶的取向。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，著色膜具有使可見光的波長范圍中的任意波長范圍的光的 成分優(yōu)先透過的功能。通常，在很多情況下，組合使紅色波長范圍的 光、藍(lán)色波長范圍的光、以及綠色波長范圍的光分別優(yōu)先透過的著色 膜，用于顏色濾光片。然而，著色膜的組合不局限于這些。
通過使像素電極624、液晶層650、以及相對電極640重疊，形成 第一液晶元件。此外，通過使像素電極626、液晶層650、以及相對 電極640重疊，形成第二液晶元件。此外，采用在一個像素中設(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 是可以將通過上述實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。
通過上述步驟，可以制造液晶顯示裝置。因為本實施方式的液晶 顯示裝置利用截止電流小且電特性優(yōu)良的反交錯型薄膜晶體管，所以 可以制造對比度高且可見度高的液晶顯示裝置。
實施方式15
在本實施方式中，以下示出包括上述實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方式。在此，說明發(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方式，而圖35B表示對 應(yīng)于圖35A中的A-B的像素的截面結(jié)構(gòu)的一個方式。
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)光材料是有機化合物還是 無機化合物被區(qū)分。 一般地，前者被稱為有機EL元件，而后者被稱為 無機EL元件。另外，這里，作為薄膜晶體管的制造步驟，可以使用 上述實施方式。
關(guān)于有機EL元件，通過將電壓施加到發(fā)光元件，電子及空穴從 一對電極分別注入到包含發(fā)光有機化合物的層中，而產(chǎn)生電流。并且， 通過這些載流子(電子及空穴)復(fù)合，發(fā)光有機化合物形成激發(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。
無機EL元件根據(jù)其元件結(jié)構(gòu)，被分類為分歉型無機EL元件和薄 膜型無機EL元件。M型無機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)光機理為利用供體能級和受體能級的供 體-受體復(fù)合型發(fā)光。薄膜型無機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EL元件作為發(fā)光元件進(jìn) 行說明。另外，雖然使用溝道蝕刻型薄膜晶體管作為用來控制對于第 一電極的信號的輸入的開關(guān)用薄膜晶體管、以及用來控制發(fā)光元件的驅(qū)動的驅(qū)動用薄膜晶體管，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是用來控制對于第一電 極的信號的輸入的開關(guān)用薄膜晶體管，而第二薄膜晶體管74b相當(dāng)于 用來控制對于發(fā)光元件94的電流或電壓的供給的驅(qū)動用薄膜晶體管。
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。
在本實施方式中，可以通過使用上述實施方式所示的薄膜晶體管 來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)選使用有機樹脂如丙烯酸、聚酰亞胺、 聚酰胺等、或者硅氧烷聚合物來形成。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)域且具有開口部的分隔壁91。以在分隔 壁91的開口部中與第一電極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。因為頂部 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既可以由單個層構(gòu)成，又可以由多個層的疊層構(gòu)成。在由多個 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。用作陽極的第二電極93使用透過光的透光導(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，雖然在此說明了有機EL元件作為發(fā)光元件，但是也可以 設(shè)置無機EL元件作為發(fā)光元件。
注意，雖然在本實施方式中示出控制發(fā)光元件的驅(qū)動的薄膜晶體 管(驅(qū)動用薄膜晶體管)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)。
通過上述步驟，可以制造發(fā)光裝置。本實施方式的發(fā)光裝置使用 截止電流小且電特性優(yōu)良的反交錯型薄膜晶體管，所以可以制造對比 度高且可見度高的發(fā)光裝置。
實施方式16
接著，以下示出本發(fā)明的顯示裝置的一個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線驅(qū)動電路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。通過由其電場效應(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線驅(qū)動電路，可以使信號線驅(qū) 動電路的工作穩(wěn)定，該信號線驅(qū)動電路的驅(qū)動頻率需要高于掃描線驅(qū) 動電路的驅(qū)動頻率。注意，信號線驅(qū)動電路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 信號等通過FPC6015分別供給給像素部6012、信號線驅(qū)動電路6013、 掃描線驅(qū)動電路6014。再者，還可以在信號線驅(qū)動電路6013及 FPC6015之間、或者在信號線驅(qū)動電路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，也可以將信號線驅(qū)動電路及掃描線驅(qū)動電路都形成在與像 素部相同的襯底上。
此外，在另外形成驅(qū)動電路的情況下，不一定需要將形成有驅(qū)動 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線驅(qū)動電路6023且與形成在襯底 6021上的像素部6022及掃描線驅(qū)動電路6024連接的顯示裝置面板的 方式。像素部6022及掃描線驅(qū)動電路6024通過使用將微晶半導(dǎo)體膜 用于溝道形成區(qū)域的薄膜晶體管而形成。信號線驅(qū)動電路6023通過FPC6025與像素部6022連接。電源的電位、各種信號等通過FPC6025 分別供給給像素部6022、信號線驅(qū)動電路6023、掃描線驅(qū)動電路6024。 再者，也可以在信號線驅(qū)動電路6023及FPC6025之間、或者在信號 線驅(qū)動電路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線驅(qū)動電路的一部分或掃描 線驅(qū)動電路的一部分，另外形成其他部分且使它與像素部電連接。在 圖36C中表示將信號線驅(qū)動電路所具有的模擬開關(guān)6033a形成在與像 素部6032、掃描線驅(qū)動電路6034相同的襯底6031上，并且將信號線 驅(qū)動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。信號線驅(qū) 動電路所具有的移位寄存器6033b通過FPC6035與像素部6032連接。 電源的電位、各種信號等通過FPC6035分別供給給像素部6032、信 號線驅(qū)動電路、掃描線驅(qū)動電路6034。再者，也可以在信號線驅(qū)動電 路6033及FPC6035之間、或者在信號線驅(qū)動電路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施方式的顯示裝 置的驅(qū)動電路的一部分或全部。
注意，對另外形成的襯底的連接方法沒有特別的限制，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、存儲器等而連接。
注意，在本發(fā)明中使用的信號線驅(qū)動電路包括移位寄存器和模擬 開關(guān)?；蛘撸艘莆患拇嫫骱湍M開關(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 存器和模擬開關(guān)，例如既可以使用像譯碼器電路那樣的可以選擇信號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關(guān)。
實施方式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，可以在將這些組裝到顯示部的所有的電子設(shè)備中實施本發(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和數(shù)字照相機等、頭戴式顯示器(護(hù)目鏡型顯示器)、汽車導(dǎo)航、投影機、汽車音響、個人計算機、便攜式信息終端(移動計算機、移動電話或電子書籍等)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完成電視裝置。由顯示面板形成主畫面2003，作為其他附屬器件還具有揚聲器部分2009、操作開關(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2005接收普通的電視廣播，而且通過調(diào)制解調(diào)器2004連接到有線或無線方式的通訊網(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)除了主畫面2003以外，使用第二顯示面板形成子畫面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面2003，并且利用發(fā)光顯示面板形成子畫面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面2003，利用發(fā)光顯示面4反形成子畫面2008,并且子畫面能夠點亮和熄滅。
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方式將信號線驅(qū)動電路922和掃描線驅(qū)動電路923安裝在顯示面板900上。
作為其它外部電路的結(jié)構(gòu)，在圖像信號的輸入一側(cè)具有圖像信號放大電路925、圖像信號處理電路926、控制電路927等。其中，圖像信號放大電路925放大調(diào)諧器924所接收的信號中的圖像信號，圖像信號處理電路926將從圖像信號放大電路925輸出的信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)于紅、綠和藍(lán)各種顏色的色信號，控制電路927將該圖像信號轉(zhuǎn)換成驅(qū)動器IC輸入規(guī)格?？刂齐娐?27將信號分別輸出到掃描線一側(cè)和信號線一側(cè)。在進(jìn)行數(shù)字驅(qū)動的情況下，可以采用如下結(jié)構(gòu)在信號線一側(cè)設(shè)置信號分割電路928，并將輸入數(shù)字信號劃分成m個而供給。
由調(diào)諧器924接收的信號中的音頻信號被發(fā)送到音頻信號放大電路929,并其輸出經(jīng)過音頻信號處理電路930供給到揚聲器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，并將信號傳送到調(diào)諧器924、音頻信號處理電路930。
當(dāng)然，本發(fā)明不局限于電—見裝置，還可以應(yīng)用于各種用途如個人計算機的監(jiān)視器、火車站或機場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)。
通過在主畫面2003、子畫面2008中應(yīng)用上述實施方式所說明的顯示裝置，可以提高對比度等的圖像質(zhì)量提高了的電視裝置的量產(chǎn)性。
圖37B表示移動電話機2301的一例。該移動電話機2301包括顯示部2302、操作部2303等而構(gòu)成。通過在顯示部2302中應(yīng)用上述實施方式所說明的顯示裝置，可以提高對比度等的圖像質(zhì)量提高了的便攜式電話機的量產(chǎn)性。
另外，圖37C所示的移動計算機包括主體2401、顯示部2402等。通過在顯示部2402中應(yīng)用上述實施方式所示的顯示裝置，可以提高對比度等的圖像質(zhì)量提高了的計算機的量產(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2505和電源2506。通過對照明部分2501使用本發(fā)明的發(fā)光裝置來制造桌上照明器具。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。通過應(yīng)用上述實施方式所示的顯示裝置，可以提高量產(chǎn)性，可以提供廉價的桌上照明器具。
圖39A至39C為應(yīng)用本發(fā)明的智能手機的結(jié)構(gòu)的一例。圖39A為正視圖，圖39B為后視圖，圖39C為展開圖。智能手機由框體1001及1002的兩個框體構(gòu)成。智能手機是指除了進(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，其具有移動電話和便攜式信息終端雙方的功能并且安裝有計算機。
智能手機有框體1001及1002的兩個框體構(gòu)成。框體1001具備顯示部IIOI、揚聲器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、耳機端子1008等，框體1002具備建盤1201、外部存儲槽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)在滑動而如圖39C那樣展開。作為顯示部1101可以組裝上述實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?。由于在與顯示部1101同一個表面上設(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)圖像及動態(tài)圖像。
揚聲器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、電子郵件等的簡單的信息輸入、屏幕的蝸旋、指針移動等。
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，若使用鍵盤1201就方便。再者，彼此重疊的框體1001和框體1002 (圖39A)在滑動而如圖39C那樣展開并可以用作便攜式信息終端時，可以使用鍵盤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人計算機等進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。另外，通過將記錄介質(zhì)插入外部存儲槽1202,可以對應(yīng)大量數(shù)據(jù)的保存及移動。
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作為取景器來拍攝靜態(tài)圖像及動態(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、耳機插孔等。
通過應(yīng)用上述實施方式所示的顯示裝置，可以提高量產(chǎn)性。
本說明書根據(jù)2007年12月3日在日本專利局受理的日本專利申請編號2007-312933和2007年12月28日在日本專利局受理的日本專利申請編號3007-339412而制作，所述申請內(nèi)容包括在本說明書中。
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面對，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 中的一個面對，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 中的一個面對，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 中的一個面對，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H01L29/786GK101527320SQ20081018370
公開日2009年9月9日 申請日期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 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所