專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有由薄膜晶體管(后面稱(chēng)為T(mén)FT)組成的電路的半導(dǎo)體器件以及制造該器件的方法。例如，本發(fā)明涉及以液晶顯示板為特征的電光器件以及將這種電光器件安裝在其中作為一部分的電子設(shè)備。
需要注意的是，在這里貫穿本說(shuō)明書(shū)中采用的半導(dǎo)體器件表示的是其功能是利用了半導(dǎo)體特性的一般器件。電光器件、半導(dǎo)體電路和電子設(shè)備都是半導(dǎo)體器件。
近年來(lái)，利用形成在帶絕緣表面的襯底上的半導(dǎo)體薄膜(厚度大約在幾個(gè)到幾百納米)制作薄膜晶體管(TFT)的技術(shù)已經(jīng)成為熱門(mén)。薄膜晶體管廣泛地應(yīng)用于如IC的電子器件或電光器件上，特別地，作為液晶顯示器的開(kāi)關(guān)元件的TFT正在迅猛地發(fā)展。
為了在液晶顯示器中獲得高質(zhì)量的圖象，一種有源矩陣型液晶顯示器正引起更多注意，這種液晶顯示器利用作為開(kāi)關(guān)元件的TFT連接到布置成矩陣的相應(yīng)象素電極上。
在與TFT連接的每個(gè)象素電極中，需要保持圖象信號(hào)的電勢(shì)，直到下一個(gè)寫(xiě)入時(shí)刻，從而在有源矩陣型液晶顯示器中進(jìn)行高質(zhì)量的顯示。一般地，在每個(gè)象素電極中提供存儲(chǔ)電容器(Cs)來(lái)保持圖象信號(hào)的電勢(shì)。
對(duì)于上述存儲(chǔ)電容器(Cs)的結(jié)構(gòu)和形成方法已經(jīng)提出了各種建議。然而，從制造方法的可靠性和簡(jiǎn)單化的觀點(diǎn)來(lái)看，在用于制作象素的絕緣膜中，最好是利用具有高質(zhì)量的TFT柵絕緣膜作為存儲(chǔ)電容器(Cs)的電介質(zhì)。如

圖18所示，在傳統(tǒng)上，通過(guò)利用掃描線提供成為上電極的電容器引線，然后通過(guò)采用上電極(電容器引線)、介電層(柵絕緣膜)及下電極(半導(dǎo)體膜)形成存儲(chǔ)電容器(Cs)。
另外，從顯示性能的觀點(diǎn)來(lái)看，需要為象素提高較大電容，同時(shí)使孔徑率更高。如果每個(gè)象素具有較高的孔徑率，就可提高背光照明的有效利用率。因此，用于獲得預(yù)定顯示亮度的背光照明度可受到限制，這樣可獲得節(jié)能和小型化的顯示器。而且由于每個(gè)象素具有較大的存儲(chǔ)電容器，于是提高了保持顯示數(shù)據(jù)的每個(gè)象素的特性，進(jìn)而提高了顯示質(zhì)量。另外，在顯示器的點(diǎn)順序驅(qū)動(dòng)中，在每個(gè)信號(hào)線的驅(qū)動(dòng)器電路一側(cè)需要信號(hào)存儲(chǔ)電容器(取樣保持電容器)。然而，在每個(gè)象素中提供了較大存儲(chǔ)電容器后，由取樣保持電容器占據(jù)的表面面積變得更小，這樣就使顯示器更小。
隨著每個(gè)顯示象素間距的更加微觀化，伴隨著液晶顯示器更小型化和高清晰度(增加象素?cái)?shù)量)，上述需要就成為要解決的問(wèn)題。
還有另外的問(wèn)題是，在上面提到的傳統(tǒng)的象素結(jié)構(gòu)中，很難使高孔徑率和大存儲(chǔ)電容相互匹配。
圖18中示出了根據(jù)表1的設(shè)計(jì)規(guī)則而具有19.2μm象素尺寸的傳統(tǒng)象素結(jié)構(gòu)的實(shí)例。表1Si層最小尺寸=0.8μm，最小間隔=1.5μm柵電極最小尺寸=1.0μm，最小間隔=1.5μm掃描線最小尺寸=1.5μm，最小間隔=1.5μm信號(hào)線和Si層的接觸孔最小尺寸=1.0μm□接觸孔和Si層的邊緣=1.0μm接觸孔和掃描(柵電極)線的最小間隔=1.3μm信號(hào)線最小尺寸=1.5μm，最小間隔=1.5μm接觸孔和信號(hào)線的邊緣=1.3μm象素尺寸19.2μm□象素TFTL=1.5μm，W=0.8μm，單柵掃描線引線寬度的最小尺寸=1.0μm掃描線疊加在Si層部分的引線寬度的最小尺寸=1.5μm電容器引線最小尺寸=2.0μm傳統(tǒng)象素結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是，在兩條引線(掃描線和電容器引線)連續(xù)形成中，該兩條相應(yīng)的引線彼此平行布置。在圖18中，標(biāo)號(hào)10表示半導(dǎo)體膜，11表示掃描線，12表示信號(hào)線，13表示電極以及14表示電容器引線。注意圖18為象素的簡(jiǎn)化俯視圖，因此在該圖中沒(méi)有示出連接到電極13的象素電極和通往電極13的接觸孔。
于是，在用上電極(電容器引線)、介電層(柵絕緣膜)和下電極(半導(dǎo)體膜)制作存儲(chǔ)電容器時(shí)，所有用于制作象素的必要電路元件(象素TFT、存儲(chǔ)電容器、接觸孔等)成為與柵絕緣膜相關(guān)的元件。因此，構(gòu)成電路元件的這些元件在每個(gè)象素內(nèi)基本上以平面布置。
于是至關(guān)重要的是，有效地設(shè)計(jì)構(gòu)建象素電路必要的電路元件以在調(diào)整好的象素尺寸內(nèi)獲得每個(gè)象素的高孔徑率和大存儲(chǔ)電容器。換句話說(shuō)，根據(jù)所有電路元件與柵絕緣膜連接的情況，可以說(shuō)需要指出的是有必要提高柵絕緣膜的利用效率。
這樣，根據(jù)上述觀點(diǎn)，在圖19中示出了圖18中象素電路結(jié)構(gòu)實(shí)例的有效平面設(shè)計(jì)。在圖19中，標(biāo)號(hào)21表示單個(gè)象素區(qū)，22表示象素開(kāi)口區(qū)，23表示存儲(chǔ)電容器區(qū)，24表示A區(qū)以及25表示TFT和接觸區(qū)的一部分。
至于在圖19中示出的為216.7μm2(孔徑率為58.8％)的象素開(kāi)口區(qū)22的區(qū)域，是由64.2μm2的存儲(chǔ)電容器區(qū)23、42.2μm2的TFT和接觸區(qū)的一部分及34.1μm2的A區(qū)24組成。
A區(qū)24是掃描線和電容器引線的隔離區(qū)，該區(qū)是來(lái)自用于相互連接作為T(mén)FT柵電極的區(qū)域的引線部分，掃描線和電容器引線彼此平行布置。A區(qū)的柵絕緣膜沒(méi)有發(fā)揮本來(lái)的作用，而成為降低布線效率的因素。
上述結(jié)構(gòu)中還存在的問(wèn)題是對(duì)電容器引線電阻的要求很?chē)?yán)格。
在通常的液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)中，在掃描線方向可連續(xù)(在點(diǎn)順序驅(qū)動(dòng)情況下)或同時(shí)(在線順序驅(qū)動(dòng)下)把圖象信號(hào)的電勢(shì)寫(xiě)入到連接到掃描線的象素組。
如上所述，在象素結(jié)構(gòu)中電容器引線和掃描線相互平行布置的情況下，連接到相應(yīng)掃描線的象素組與共用電容器引線連接。這樣，用于對(duì)應(yīng)于象素寫(xiě)入電流的一組象素的相對(duì)電流可連續(xù)或同時(shí)流入到共用電容器引線中。為了避免由電容器引線的電勢(shì)變化引起的顯示質(zhì)量降低，需要盡量降低電容器引線電阻。
然而，為降低電容器引線電阻而增加引線寬度意味著存儲(chǔ)電容器的表面積擴(kuò)大，同時(shí)象素的孔徑率降低。
本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，提出了設(shè)計(jì)方面的技術(shù)方案，于是本發(fā)明的目的是通過(guò)在保證充足存儲(chǔ)電容器(Cs)的同時(shí)獲得較高孔徑率，同時(shí)通過(guò)以適時(shí)方式分散電容器引線的負(fù)載(象素寫(xiě)入電流)以有效地減少負(fù)載，從而提供一種液晶顯示器件。
在本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的發(fā)明結(jié)構(gòu)是一種半導(dǎo)體器件，特征是包括
在絕緣表面上的第一引線；在所述第一引線上的第一絕緣膜；在所述第一絕緣膜上的半導(dǎo)體膜；在所述半導(dǎo)體膜上的第二絕緣膜；在所述第二絕緣膜上與所述第一引線連接的第二引線和柵電極；在所述第二引線和所述柵電極上的第三絕緣膜；及在所述第三絕緣膜上與所述半導(dǎo)體膜連接的第三引線。
在上述結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體器件的特征在于半導(dǎo)體膜和第二引線通過(guò)第二絕緣膜交迭在一起。
另外，在上述相應(yīng)結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體器件的特征在于在第二引線通過(guò)第二絕緣膜與半導(dǎo)體膜交迭的區(qū)域，以第二絕緣膜作為電介質(zhì)形成存儲(chǔ)電容器。
另外，在上述相應(yīng)結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體器件的特征在于一種導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素?fù)诫s到第二引線通過(guò)第二絕緣膜交迭的半導(dǎo)體膜的區(qū)域。
另外，在上述相應(yīng)結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體器件的特征在于還包括與半導(dǎo)體膜連接的電極和與在第三絕緣膜上的電極連接的象素。
另外，在上述相應(yīng)結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體器件的特征在于第一引線與第二引線在相互垂直的方向上布置。
另外，在上述相應(yīng)結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體器件的特征在于第一引線在與第三引線垂直的方向上布置。
另外，在上述相應(yīng)結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體器件的特征在于柵電極形成在與第一引線不同的層上。
另外，在上述相應(yīng)結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體器件的特征在于柵電極通過(guò)圖案制作成為島形。
另外，在上述相應(yīng)結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體器件的特征在于第一引線為掃描線。
另外，在上述相應(yīng)結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體器件的特征在于第二引線為電容器引線。
另外，在上述相應(yīng)結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體器件的特征在于第三引線為信號(hào)線。
另外，在上述相應(yīng)結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體器件的特征在于第二絕緣膜為柵絕緣膜。
另外，在上述相應(yīng)結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體器件的特征在于柵電極由具有從下面元素組中選擇作為其主要成分的元素的膜或這些元素結(jié)合的疊加膜組成，所述元素組包括多晶Si、W、WSix、Al、Ta、Cr或Mo，這些元素中被摻雜可呈現(xiàn)某種導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素。
另外，另一個(gè)發(fā)明的結(jié)構(gòu)為一種半導(dǎo)體器件，其特征在于包括一組以預(yù)定間隔相互平行布置并與信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路連接的信號(hào)線；一組以預(yù)定間隔相互平行布置并與掃描線驅(qū)動(dòng)器電路連接的掃描線；平行于信號(hào)線的電容器引線。
另外，在上述相應(yīng)結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體器件的特征在于掃描線和信號(hào)線垂直。
另外，在上述相應(yīng)結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體器件的特征在于還包括具有柵電極和象素電極的薄膜晶體管，柵電極與掃描線連接，掃描線與信號(hào)線垂直，象素電極連接于薄膜晶體管。
另外，在上述相應(yīng)結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體器件的特征在于柵電極形成在與掃描線不同的層上。
另外，在上述相應(yīng)結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體器件的特征在于柵電極通過(guò)制作圖案制成島形。
另外，為獲得上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的一個(gè)方面是一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于包括第一步驟，在具有絕緣表面的襯底上形成第一引線；第二步驟，在第一引線上形成第一絕緣膜；第三步驟，在第一引線上形成半導(dǎo)體膜；第四步驟，在半導(dǎo)體膜上形成第二絕緣膜；第五步驟，通過(guò)選擇性地刻蝕第一絕緣膜和第二絕緣膜形成通往第一引線的第一接觸孔；第六步驟，在第二絕緣膜上形成柵電極，所述柵電極覆蓋半導(dǎo)體膜的一部分并經(jīng)過(guò)第一接觸孔和第一引線連接；第七步驟，在柵電極上形成第三絕緣膜；第八步驟，通過(guò)選擇性地刻蝕第二絕緣膜和第三絕緣膜形成通往半導(dǎo)體膜的第二接觸孔；及第九步驟，在第三絕緣膜上形成第三引線，所述第三引線經(jīng)過(guò)第二接觸孔與半導(dǎo)體膜連接。
另外，在上述相應(yīng)結(jié)構(gòu)中，所述制造方法的特征在于在第二絕緣膜上形成第二引線，以與形成柵電極相同的步驟覆蓋半導(dǎo)體膜的一部分。
另外，在上述相應(yīng)結(jié)構(gòu)中，所述制造方法的特征在于還包括在半導(dǎo)體膜上形成第二絕緣膜的步驟之后，使覆蓋第二引線的第二絕緣膜部分變薄的步驟。
另外，在上述相應(yīng)結(jié)構(gòu)中，所述制造方法的特征在于第二絕緣膜為柵絕緣膜，第一引線為掃描線，第二引線為電容器引線以及第三引線為信號(hào)線。
在附圖中圖1為象素的俯視圖；圖2為T(mén)FT襯底的電路結(jié)構(gòu)框圖；圖3A和3B為T(mén)FT襯底的剖面圖；圖4為示出了有源矩陣型液晶顯示器剖面結(jié)構(gòu)的示意圖；圖5為AM-LCD的外觀圖；圖6A到6F為電子設(shè)備的實(shí)例圖；圖7A到7D為電子設(shè)備的實(shí)例圖；圖8A到8C(1)和圖8C(2)分別為示出了制造象素部分的過(guò)程的剖面圖和俯視圖；圖9A到9C(1)和圖9C(2)分別為示出了制造象素部分的過(guò)程的剖面圖和俯視圖；圖10A到10C(1)和圖10C(2)分別為示出了制造象素部分的過(guò)程的剖面圖和俯視圖；圖11A和圖11B(1)和圖11B(2)分別為示出了制造象素部分的過(guò)程的剖面圖和俯視圖；圖12A和圖12B分別為示出了制造象素部分的過(guò)程的剖面圖和俯視圖；圖13為描述TFT特性的圖表；圖14為象素的俯視圖；圖15A和15B為象素結(jié)構(gòu)的剖面圖16為象素結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖17A和17B為象素的俯視圖；圖18為常規(guī)象素的俯視圖；及圖19為常規(guī)象素開(kāi)口區(qū)域的俯視圖。
下面描述本發(fā)明的最佳實(shí)施例。
本發(fā)明的特征在于掃描線形成在與柵電極不同的層面上，從而增加了孔徑比，同時(shí)增加了存儲(chǔ)電容。圖1中示出了本發(fā)明的象素結(jié)構(gòu)的實(shí)例。
在圖1中，由制作圖案形成島形的柵電極106經(jīng)過(guò)形成在絕緣膜上的接觸孔100c連接到掃描線102上。同時(shí)，半導(dǎo)體膜104經(jīng)過(guò)接觸孔100a與信號(hào)線109連接。另外，半導(dǎo)體膜104也經(jīng)過(guò)接觸孔100b與電極110連接。和信號(hào)線109或電極110連接的半導(dǎo)體區(qū)域被稱(chēng)為源區(qū)或漏區(qū)。另外，溝道形成區(qū)形成在源區(qū)和漏區(qū)之間，以及柵電極106經(jīng)過(guò)柵絕緣膜存在于溝道形成區(qū)上。請(qǐng)注意，為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，在圖中沒(méi)有示出源區(qū)、漏區(qū)和溝道形成區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明，在如圖1所示的柵電極106下層形成掃描線102的情況中，掃描線102布置在半導(dǎo)體薄膜104的下層上，這樣可起到光屏蔽薄膜的作用。另外，隨著作為半導(dǎo)體薄膜的下電極、作為電介質(zhì)覆蓋半導(dǎo)體膜的絕緣膜和作為電容器引線107的上電極形成，形成了存儲(chǔ)電容器。需要注意的是，存儲(chǔ)電容器可通過(guò)使覆蓋半導(dǎo)體膜的絕緣膜部分變薄而使電容值增大。
另外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，每個(gè)象素的TFT可以是雙柵結(jié)構(gòu)，其中柵電極穿過(guò)絕緣膜布置在溝道形成區(qū)的上部和下部；通過(guò)恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定第一絕緣膜的薄膜厚度，可限制由掃描線和另一引線形成的存儲(chǔ)電容器，同時(shí)提高TFT的特性。
本發(fā)明不同于現(xiàn)有技術(shù)(電容器引線和掃描線平行布置)，其特征在于電容器引線和信號(hào)線平行。因此，即使在相應(yīng)驅(qū)動(dòng)方法下連續(xù)寫(xiě)入的圖象信號(hào)到達(dá)每個(gè)掃描線的象素上，由于每個(gè)象素連接由各自獨(dú)立電容器組成的存儲(chǔ)電容器，于是避免了相鄰象素的寫(xiě)入電流引起電容器引線的電勢(shì)的變化，因此可獲得高質(zhì)量顯示圖象。
傳統(tǒng)上取樣保持電容器設(shè)置在每個(gè)信號(hào)線中，以避免信號(hào)線電勢(shì)(寫(xiě)電勢(shì))在寫(xiě)入到每條掃描線的過(guò)程中減小。在本發(fā)明中，電容器引線平行并覆蓋信號(hào)線。這樣，由于信號(hào)線的寄生電容增加，提高了信號(hào)線電勢(shì)的保持特性，于是就不必在外圍電路部分中提供取樣保持電容器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，外圍電路更簡(jiǎn)單了。
另外，由于如上所述的相同原因，減少了對(duì)電容器引線電阻性能的要求，同時(shí)在設(shè)計(jì)電容器引線的布置、尺寸和薄膜厚度中有更大的自由度。而且，因?yàn)閿U(kuò)大了電容器引線材料的選擇范圍，所以減輕了設(shè)計(jì)和制造的復(fù)雜程度，于是可獲得較高的生產(chǎn)率。
根據(jù)由上述方面組成的本發(fā)明，現(xiàn)在對(duì)下面示出的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。下面以投射器型液晶顯示器的點(diǎn)順序驅(qū)動(dòng)作為例子來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例。
利用TFT作為開(kāi)關(guān)元件的有源矩陣型液晶顯示器是這樣構(gòu)成的，它包括帶有布置成矩陣的象素電極的襯底(TFT襯底)和帶有相對(duì)電極的相對(duì)襯底，該相對(duì)襯底借助于液晶層面對(duì)TFT襯底布置。在兩個(gè)襯底之間通過(guò)襯墊等控制成預(yù)定的間隔，在顯示區(qū)的外圍采用密封材料，以封閉液晶層。
圖4為本實(shí)施例的液晶顯示器剖面結(jié)構(gòu)示意圖。在圖4中，標(biāo)號(hào)101表示襯底(TFT襯底)，102表示掃描線，103表示第一絕緣膜，104表示半導(dǎo)體膜，105表示柵絕緣膜(第二絕緣膜)，106表示柵電極，107表示電容器引線，108表示第三絕緣膜以及109和111表示信號(hào)線或從信號(hào)線分出的電極。標(biāo)號(hào)110表示通過(guò)接觸孔(圖中未示出)與半導(dǎo)體膜相連的電極，接觸孔形成在第三絕緣膜上。另外，柵電極110是把TFT連接到象素電極上的電極。
注意在本說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“電極”有“引線”一部分的意思，是指引線和其它引線電連接之處，或者是指引線和半導(dǎo)體層接觸之處。這樣，為了解釋方便，術(shù)語(yǔ)“引線”和“電極”區(qū)別使用。然而，術(shù)語(yǔ)“電極”始終包含有“引線”的意思。
注意標(biāo)號(hào)101到110表示的部分在本說(shuō)明書(shū)中確定為T(mén)FT。另外，標(biāo)號(hào)109和110可以是從引線分出的電極或者就是引線。
另外，標(biāo)號(hào)112表示覆蓋在TFT上的第四絕緣膜，113表示防止TFT被光退化的光屏蔽層，114表示第五絕緣膜，115表示經(jīng)過(guò)接觸孔100d和電極110連接的象素電極，以及116表示使液晶層117定向的校準(zhǔn)膜。
再來(lái)參見(jiàn)圖4，在相對(duì)襯底120上設(shè)置有相對(duì)電極119和校準(zhǔn)膜118，除此之外，需要時(shí)也可設(shè)置光屏蔽膜和顏色過(guò)濾層。
如圖2所示，襯底(TFT襯底)101包括象素部分201、掃描線驅(qū)動(dòng)器電路202和形成在其外圍的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路203。
掃描線驅(qū)動(dòng)器電路202主要包括順序傳遞掃描信號(hào)的移位寄存器。信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路203主要包括取樣保持電路，該電路用于并且在根據(jù)移位寄存器的輸出對(duì)輸入的移位寄存器和圖象信號(hào)進(jìn)行采樣后保持圖象信號(hào)驅(qū)動(dòng)信號(hào)線。
在象素部分201中，一組掃描線(柵引線)207和掃描線驅(qū)動(dòng)器電路202連接，彼此以預(yù)定間隔平行布置，一組信號(hào)線208和帶輸入圖象信號(hào)端子205的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路203連接，彼此以預(yù)定間隔平行布置。掃描線207和信號(hào)線208垂直。在每個(gè)交叉點(diǎn)布置TFT(在圖中未示出)，同時(shí)，象素電極(在圖中未示出)布置在由掃描線和信號(hào)線劃分出的各自區(qū)域內(nèi)。這樣，每個(gè)象素電極根據(jù)該結(jié)構(gòu)布置成矩陣。另外，連接到GND(地)或固定電勢(shì)206的一組電容器引線209和信號(hào)線208平行。標(biāo)號(hào)204表示設(shè)在相對(duì)襯底上的驅(qū)動(dòng)器電路。需要注意的是，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，在圖2中只示出了幾根信號(hào)線、掃描線和電容器引線。
下面參照?qǐng)D1、3A和3B描述制造圖4中示出的半導(dǎo)體器件的簡(jiǎn)化過(guò)程。
首先，除了玻璃襯底作為襯底101外，還可采用石英襯底和塑料襯底。在使用玻璃襯底的情況下，預(yù)先在比玻璃變形點(diǎn)低約10到20度的溫度下進(jìn)行熱處理。而且，基膜形成在其上將形成TFT的襯底101表面上，以避免襯底101上的雜質(zhì)污染?；び衫缍趸枘?、氮化硅膜或氮氧化硅膜的絕緣膜制成。
接下來(lái)在襯底上形成導(dǎo)電膜，然后制成圖案以形成掃描線102。如多晶-Si、WSix(X=2.0到2.8)、Al、Ta、W和Cr等摻有可呈現(xiàn)一定導(dǎo)電性的雜質(zhì)的導(dǎo)電材料及其疊加結(jié)構(gòu)可用于掃描線102。在該實(shí)施例中，以一定間隔布置的掃描線102由WSix膜(膜厚100nm)和多晶硅膜(膜厚50nm)組成的疊加結(jié)構(gòu)形成，WSix膜和多晶硅膜是具有高效光阻斷特性的導(dǎo)電材料。
接著形成第一絕緣膜103，該膜覆蓋在掃描線102上，其厚度大約為500nm。含有硅的絕緣膜可通過(guò)如等離子體CVD(化學(xué)汽相沉積)或?yàn)R射的公知方法形成，該膜可用作第一絕緣膜103。另外，第一絕緣膜103可由有機(jī)絕緣材料、氧化硅膜、氮氧化硅膜或氮化硅膜的薄膜制成，或者由這些薄膜結(jié)合的疊加膜制成。
接下來(lái)通過(guò)如等離子體CVD(化學(xué)汽相沉積)或?yàn)R射的公知方法形成厚度在25和80nm(最好在30和60nm)之間的半導(dǎo)體膜，然后構(gòu)圖成需要的形狀。在該實(shí)施例中，通過(guò)等離子體化學(xué)汽相沉積形成厚度大約50nm的非晶硅。通過(guò)公知的結(jié)晶化方法，進(jìn)行結(jié)晶化過(guò)程把非晶硅膜形成晶體硅(多晶硅)膜。然后在晶體硅膜上形成圖案，把該膜制成島形。雖然本實(shí)施例采用晶體硅膜(多晶硅)，但不特別限制，只要是半導(dǎo)體膜就行。
注意通過(guò)本說(shuō)明書(shū)，術(shù)語(yǔ)“半導(dǎo)體膜”是指單晶半導(dǎo)體膜、晶體半導(dǎo)體膜(如多晶硅)、非晶半導(dǎo)體膜(如α-Si)或者微晶半導(dǎo)體膜。另外，如硅鍺膜的組合半導(dǎo)體膜也包括在“半導(dǎo)體膜”中。
通過(guò)如等離子體CVD或?yàn)R射方法形成的含硅絕緣膜，或者由已經(jīng)被熱氧化的半導(dǎo)體膜形成的氧化膜用于制作第二絕緣膜(柵絕緣膜)105，第二絕緣膜105可以是由一組層片的疊加結(jié)構(gòu)，例如需要時(shí)由兩層或三層層片組成。
為了構(gòu)造用作圖象信號(hào)寫(xiě)入開(kāi)關(guān)的TFT，利用相應(yīng)島形的半導(dǎo)體膜，采用公知技術(shù)有選擇地?fù)诫s雜質(zhì)元素(如磷或硼)，該雜質(zhì)元素可把p-型或n-型導(dǎo)電性引入到島形半導(dǎo)體膜中，這樣形成了低電阻源區(qū)和漏區(qū)，進(jìn)而形成低電阻區(qū)。該低電阻區(qū)和漏區(qū)相似，均摻雜有雜質(zhì)元素(一般地為磷或硼)，作為已經(jīng)制成低電阻的半導(dǎo)體膜一部分。注意選擇性地?fù)诫s雜質(zhì)元素工藝的順序不是特別地限制。例如，雜質(zhì)元素可在第一絕緣膜和柵電極形成之前摻雜，或者在柵電極形成之后摻雜。另外，LDD區(qū)和補(bǔ)償區(qū)可根據(jù)電路結(jié)構(gòu)形成。需要注意的是，為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，在圖中沒(méi)有示出相應(yīng)的區(qū)域。
這樣，在半導(dǎo)體膜104的源區(qū)和漏區(qū)之間形成溝道形成區(qū)。
接下來(lái)在第一絕緣膜103和第二絕緣膜105上進(jìn)行選擇性刻蝕，這樣就可形成如圖3B所示通往掃描線102的第一接觸孔100c。
接著在第二絕緣膜105上形成導(dǎo)電膜。然后制作圖案形成柵電極106和電容器引線107。柵電極106和電容器引線107以大約300nm厚度的導(dǎo)電材料形成，導(dǎo)電材料例如為多晶-Si、WSix(X=2.0到2.8)、Al、Ta、W、Cr和Mo以及其疊加結(jié)構(gòu)，該材料已經(jīng)摻雜有呈現(xiàn)一定導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素的導(dǎo)電材料。另外，單層可用于形成柵電極106和電容器引線107，但是在需要時(shí)也可形成由例如兩層或三層的一組層片組成的疊加結(jié)構(gòu)。在這種情況下，形成島形的每個(gè)柵電極通過(guò)第一接觸孔100c與掃描線102進(jìn)行電連接，該接觸孔100c和第一絕緣膜103和第二絕緣膜105一起形成。
島形的柵電極106經(jīng)過(guò)第二絕緣膜105布置在每個(gè)象素的溝道形成區(qū)上。另外，電容器引線107經(jīng)過(guò)第二絕緣膜105布置在低電阻區(qū)。注意存儲(chǔ)電容器可通過(guò)增加一個(gè)工藝而變大，在該工藝中，把電容器引線107與第二絕緣膜105重疊區(qū)域的膜部分地變薄。電容器引線107在信號(hào)線方向上連續(xù)布置到每個(gè)象素上，并在顯示區(qū)外圍與地或者與固定電位進(jìn)行電連接。
接著形成覆蓋柵電極106和電容器107的第三絕緣膜108。通過(guò)如等離子體CVD或?yàn)R射方法形成的含硅絕緣膜可用于第三絕緣膜108。另外，第三絕緣膜108可由氧化硅膜、氮氧化硅膜或氮化硅膜制成，或者由這些薄膜結(jié)合的疊加膜制成。
接著在第二絕緣膜105和第三絕緣膜108上進(jìn)行選擇性刻蝕，從而分別形成在圖3A和圖3B中示出的第二接觸孔100a和100b，以通往半導(dǎo)體膜(源區(qū)或漏區(qū))。
接下來(lái)在第三絕緣膜108上形成以Al、W、Ti和TiN作為主要成分的膜或這些元素疊加結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電膜(膜厚度500μm)。然后制作引線圖案，這樣形成信號(hào)線109和111以及連接象素電極的島狀電極110，象素電極在之后形成。信號(hào)線109和111經(jīng)過(guò)接觸半導(dǎo)體膜的第二接觸孔110a和100b，或與源區(qū)連接，或與漏區(qū)連接。同樣，島狀電極110經(jīng)過(guò)通往半導(dǎo)體膜的第二接觸孔110a，或與源區(qū)連接，或與漏區(qū)連接。而且，信號(hào)線109和111與電容器引線107平行布置。
島狀電極110布置成和信號(hào)線109分開(kāi)。然而，信號(hào)線109和島狀電極110均不與源區(qū)連在一起。同樣，信號(hào)線109和島狀電極110與漏區(qū)也不連在一起。
該階段的象素的俯視圖對(duì)應(yīng)于圖1，其中沿圖中1A-A線和B-B線剖開(kāi)的剖面結(jié)構(gòu)的示意圖分別對(duì)應(yīng)于圖3A和圖3B。
接下來(lái)形成覆蓋信號(hào)線109和島狀電極110的第四絕緣膜112。第四絕緣膜112可由有機(jī)絕緣材料膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜或氮化硅膜制成，或者由這些薄膜結(jié)合的疊加膜制成。
接著，在第四絕緣膜112上形成具有高效屏蔽光特性的膜，該膜由如Ti、Al、W、Cr或黑色樹(shù)脂的材料制成，然后把該膜制作成需要的圖案，這樣可形成光屏蔽膜113。光屏蔽膜113布置成網(wǎng)孔狀，于是除了象素的開(kāi)口部分外的其它區(qū)域可把光屏蔽掉。
在實(shí)施例1中，雖然光屏蔽膜113是電浮置的，但是如果選擇低電阻膜作為光屏蔽膜，那么就可能在顯示區(qū)外圍把光屏蔽膜控制在可選擇的電勢(shì)。
接著在光屏蔽膜113上形成第五絕緣膜114。用有機(jī)絕緣材料制成的膜很合適形成第五絕緣膜114。通過(guò)利用有機(jī)絕緣材料形成第五絕緣膜114，表面可足夠平整。另外，由于有機(jī)樹(shù)脂材料一般介電常數(shù)較低，于是可減少寄生電容。然而，因?yàn)橛袡C(jī)樹(shù)脂材料是吸收劑，所以不適合作保護(hù)膜。這樣，第五絕緣膜114可以是氧化硅膜、氮氧化硅膜或氮化硅膜結(jié)合的疊加結(jié)構(gòu)。
接下來(lái)，在第四絕緣膜112和第五絕緣膜114上進(jìn)行有選擇地刻蝕，這樣形成第三接觸孔100d通往島狀電極。為方便起見(jiàn)，第三接觸孔100d由圖4中的虛線示出。
接著形成如ITO膜的透明導(dǎo)電膜，然后制作圖案以形成象素電極115。象素電極115經(jīng)過(guò)第三接觸孔100d與島狀電極110連接。每個(gè)相應(yīng)的象素電極單獨(dú)布置，于是可覆蓋每個(gè)象素電極的開(kāi)口部分。
用于對(duì)液晶層117進(jìn)行導(dǎo)向的校準(zhǔn)膜116形成在制作好的TFT襯底上。然后TFT襯底和相對(duì)襯底120通過(guò)公知的單元結(jié)構(gòu)技術(shù)結(jié)合在一起。然后，液晶材料注入到兩個(gè)襯底之間并封閉在其中。這樣就完成了液晶盒，其中液晶層容納在兩個(gè)襯底之間。
通過(guò)進(jìn)行上述制作步驟，進(jìn)而布置引線和半導(dǎo)體膜等，根據(jù)表2的設(shè)計(jì)規(guī)范，可獲得表面積為236.9μm2象素開(kāi)口區(qū)(孔徑比64.3％)和表面積為62.8μm2存儲(chǔ)電容區(qū)。
表2
Si層最小尺寸=0.8μm，最小間隔=1.5μm柵電極最小尺寸=1.0μm，最小間隔=1.5μm掃描線和柵電極的接觸孔最小尺寸=1.0μm接觸孔和柵電極的邊緣=1.0μm掃描線最小尺寸=1.5μm信號(hào)線和Si層的接觸孔最小尺寸=1.0μm□接觸孔和Si層的邊緣=1.0μm接觸孔和掃描(柵電極)線的最小間隔=1.3μm信號(hào)線最小尺寸=1.5μm接觸孔和信號(hào)線的邊緣=1.3μm象素尺寸19.2μm□象素TFTL=1.5μm，W=0.8μm，單柵掃描線引線寬度的最小尺寸=1.0μm掃描線疊加在Si層部分的引線寬度=1.5μm電容器引線最小尺寸=2.0μm在實(shí)施例1中，在重建的象素區(qū)中，需要預(yù)備連接?xùn)烹姌O106和掃描線102的接觸孔100c的區(qū)域。而且，在實(shí)施例1中，上部光屏蔽膜僅僅屏蔽島狀Si膜的溝道形成區(qū)外圍部分的光。因此，需要提供帶上部光屏蔽膜的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，因?yàn)閽呙杈€102對(duì)溝道形成區(qū)及其外圍部分起到下部光屏蔽膜的作用，所以從液晶層117射來(lái)的光在TFT的下部交界面被反射，接著射在溝道形成區(qū)及其外圍部分上。因此，避免了來(lái)自TFT的光泄漏的發(fā)生，可獲得更好的顯示效果。在實(shí)施例2中，參照?qǐng)D5的透視圖來(lái)描述實(shí)施例1所示的有源矩陣型液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)。需要注意的是，對(duì)應(yīng)于實(shí)施例1的部分用相同的標(biāo)號(hào)表示。
在圖5中，矩陣襯底包括象素部分、掃描線驅(qū)動(dòng)器電路802、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路803和其它形成在襯底101上的信號(hào)處理電路。在象素部分設(shè)有象素TFT800和存儲(chǔ)電容器200，在其外圍區(qū)設(shè)置的驅(qū)動(dòng)器電路根據(jù)CMOS電路來(lái)構(gòu)造。
另外，電容器引線107與信號(hào)線109的方向平行設(shè)置，作為存儲(chǔ)電容器200的上電極。電容器引線107同時(shí)也接地或與固定電勢(shì)端連接。
分別來(lái)自掃描線驅(qū)動(dòng)器電路802和信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路803的掃描線102和信號(hào)線109延伸到象素部分，并與象素TFT800連接。而且，F(xiàn)PC(柔性印制電路)804連接到外部輸入端子805，利用該端子輸入如圖象信號(hào)的信號(hào)。FPC804牢固地固定有加強(qiáng)樹(shù)脂。接著連接引線806和807連接到相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器電路。在相對(duì)襯底808上設(shè)置有光屏蔽膜和透明電極，在圖中并未示出。通過(guò)實(shí)施本發(fā)明形成的象素矩陣電路可用于各種電光器件(有源矩陣型液晶顯示器件，有源矩陣EL顯示器和有源矩陣EC顯示器)中。也就是說(shuō)，本發(fā)明可應(yīng)用在帶有作為顯示部分的電光器件的所有電子設(shè)備中。
下面列出這些電子設(shè)備攝象機(jī)、數(shù)字照相機(jī)、投影儀(背投型或前投型)、頭戴顯示器(護(hù)目鏡型顯示器)、汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、便攜式信息終端(如可移動(dòng)計(jì)算機(jī)、蜂窩電話和電子筆記本)等。在圖6A到6F和圖7A到7D中示出了上述中的一些例子。
圖6A示出了個(gè)人計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)由主機(jī)2001、圖象輸入部分2002、顯示部分2003和鍵盤(pán)2004組成。本發(fā)明可用于顯示部分2003。
圖6B示出了攝象機(jī)，該攝象機(jī)由主機(jī)2101、顯示部分2102、聲頻輸入部分2103、操作開(kāi)關(guān)2104、電池2105和圖象接收部分2106組成。本發(fā)明可用在顯示部分2102中。
圖6C示出了可移動(dòng)計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)由主機(jī)2201、照相機(jī)部分2202、圖象接收部分2203、操作開(kāi)關(guān)2204和顯示部分2205組成。本發(fā)明可用在顯示部分2205中。
圖6D示出了護(hù)目型顯示器，該護(hù)目型顯示器由主體2301、顯示部分2302和鏡腿部2303組成。本發(fā)明可用在顯示部分2302中。
圖6E示出了使用其中存儲(chǔ)有程序的記錄媒介的游戲機(jī)(后面稱(chēng)為記錄媒介)，該游戲機(jī)由主機(jī)2401、顯示部分2402、揚(yáng)聲器部分2403、記錄媒介2404和操作開(kāi)關(guān)2405。DVD(數(shù)字化視頻光盤(pán))、壓縮光盤(pán)(CD)等可作為記錄媒介使操作者欣賞到音樂(lè)和電影，并可進(jìn)行圖象游戲或上網(wǎng)。本發(fā)明可用在顯示部分2402中。
圖6F示出了數(shù)字照相機(jī)，該照相機(jī)由主體2501、顯示部分2502、目鏡部分2503、操作開(kāi)關(guān)2504和圖象接收部分(圖中未示出)組成。本發(fā)明可用于顯示部分2502。
圖7A示出了前投型投影儀，該投影儀由投影單元2601、屏幕2602等組成。本發(fā)明可用于作為投影單元2601一部分的液晶顯示器2808。
圖7B示出了背投型投影儀，該投影儀由主體2701、投影單元2702、鏡子2703、屏幕2704等組成。本發(fā)明可用于作為投影單元2702一部分的液晶顯示器2808。
圖7C中示出了在圖7A和圖7B分別示出的投影單元2601和2702結(jié)構(gòu)的實(shí)例。兩個(gè)投影單元2601和2702均由光源光學(xué)系統(tǒng)2801、鏡子2802和2804到2806、二向色鏡2803、棱鏡2807、液晶顯示器2808、相差板2809和投影光學(xué)系統(tǒng)2810組成。投影光學(xué)系統(tǒng)2810由包括投射鏡在內(nèi)的光學(xué)系統(tǒng)組成。在實(shí)施例3中示出了三個(gè)板的系統(tǒng)，但并不特別地限定。例如，也可采用單板的光學(xué)系統(tǒng)。另外，操作者可在圖7C中箭頭示出的光學(xué)路徑上適當(dāng)?shù)卦O(shè)置如光學(xué)透鏡、偏振膜、調(diào)整相差的膜和IR膜等光學(xué)系統(tǒng)。
另外，圖7D示出了圖7C的光源光學(xué)系統(tǒng)2801結(jié)構(gòu)的實(shí)例。在該實(shí)施例中，光源光學(xué)系統(tǒng)2801由反射器2811、光源2812、透鏡組2813和2814、偏振變換元件2815和聚光鏡2816組成。注意圖7D中示出的光源光學(xué)系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)例，并不限于示出的結(jié)構(gòu)。例如，操作者可適當(dāng)?shù)卦O(shè)定如光學(xué)透鏡、偏振膜、調(diào)整相差的膜和IR膜。
綜上所述，本發(fā)明的應(yīng)用范圍非常寬，可用于所有領(lǐng)域的電子設(shè)備中。而且本實(shí)施例的電子設(shè)備可利用實(shí)施例1和2任何結(jié)合的組合物來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)施例1中描述了單柵TFT的實(shí)例，而在實(shí)施例4中將描述雙柵TFT的實(shí)例。雖然如此，但它們的結(jié)構(gòu)基本上相同。
首先，絕緣膜形成在具有絕緣表面的襯底401上，然后制作引線圖案，于是形成掃描線402(見(jiàn)圖8A)。掃描線402還起到光屏蔽膜的作用，以保護(hù)有源層不受光照射，該有源層將在后面形成。石英襯底作為襯底401，多晶硅膜(具有50nm的膜厚度)和鎢硅(W-Si)膜(具有100nm的厚度)的疊加結(jié)構(gòu)用于掃描線402。另外，多晶硅膜使襯底免受鎢硅膜的污染。
接下來(lái)使覆蓋掃描線402的絕緣膜403a和403b形成在100和1000nm(一般在300和500nm之間)之間的膜厚度(參見(jiàn)圖8b)。在這里，通過(guò)采用CVD方法形成的100nm厚的氧化硅和采用LPCVD方法形成的280nm厚的氧化硅膜疊加在一起。
接著形成厚度為10到100nm的非晶半導(dǎo)體膜。在這里通過(guò)采用LPCVD方法形成69nm厚的非晶硅膜。接下來(lái)，采用在公開(kāi)號(hào)為8-78329的日本專(zhuān)利申請(qǐng)(特開(kāi)平8-78293)中公開(kāi)的結(jié)晶技術(shù)，作為使非晶半導(dǎo)體膜結(jié)晶化的結(jié)晶技術(shù)，進(jìn)行非晶半導(dǎo)體膜的結(jié)晶化。在上述出版物中公開(kāi)的技術(shù)是其中促進(jìn)結(jié)晶化的金屬元素有選擇地?fù)诫s到非晶硅膜中，然后進(jìn)行熱處理。通過(guò)進(jìn)行熱處理，形成了其結(jié)構(gòu)從摻雜區(qū)開(kāi)始的晶體硅。在這里采用鎳作為促使結(jié)晶化的金屬元素。用于結(jié)晶化的熱處理(600℃，12小時(shí))在釋放氫的熱處理(450℃，1小時(shí))之后進(jìn)行。接著Ni從作為T(mén)FT的有源層區(qū)域中獲得。作為T(mén)FT的有源層區(qū)域覆蓋有掩膜(氧化硅膜)，然后磷(P)摻雜到部分晶體硅中。接下來(lái)在600℃的氮?dú)庀逻M(jìn)行12小時(shí)的熱處理。
在去掉掩膜后，制作布線圖案，以去除晶體硅膜的不需要部分，這樣形成了半導(dǎo)體層404(參見(jiàn)圖8C(1))。注意在圖8C(2)中示出了在形成半導(dǎo)體層404后的象素的俯視圖。沿圖8C(2)中的虛線A-A’剖開(kāi)的剖面圖對(duì)應(yīng)于圖8C(1)。
接下來(lái)形成掩膜405，然后磷摻雜到半導(dǎo)體層的一部分406(作為存儲(chǔ)電容器的區(qū)域)，以形成存儲(chǔ)電容器(參見(jiàn)圖9A)。
接著去掉掩膜405，在形成覆蓋半導(dǎo)體層的絕緣膜后，形成掩膜407。然后去除在區(qū)域406上作為存儲(chǔ)電容器的絕緣膜(參見(jiàn)圖9B)。
之后去掉掩膜407，進(jìn)行熱氧化以形成絕緣膜408a(柵絕緣膜)。經(jīng)過(guò)熱氧化后，柵絕緣膜的最后膜厚度變成80nm。注意絕緣膜408b比作為存儲(chǔ)電容器區(qū)域上的其它區(qū)域要稍薄(參見(jiàn)圖9C(1))。圖9C(2)中示出了該階段的象素的俯視圖。在圖9(2)中，沿虛線B-B’剖開(kāi)的剖面圖對(duì)應(yīng)于圖9C(1)。另外，在圖9C(1)和(2)中虛線內(nèi)示出的區(qū)域是薄絕緣膜408b形成的區(qū)域。
溝道摻雜過(guò)程可在整個(gè)表面上或可選擇地進(jìn)行。該過(guò)程可把呈現(xiàn)P-型或N-型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素以低含量摻雜到將成為T(mén)FT的溝道形成區(qū)中。溝道摻雜過(guò)程是用于控制TFT閾值電壓的過(guò)程。注意乙硼烷(B2H6)沒(méi)有進(jìn)行質(zhì)量分離，但是硼通過(guò)等離子體受激離子摻雜方法摻雜。當(dāng)然，也可采用離子注入技術(shù)進(jìn)行質(zhì)量分離。
接著，在絕緣膜408a和絕緣膜403a與403b上形成掩膜409，以形成通往掃描線402的接觸孔(參見(jiàn)圖10A)。然后在接觸孔形成后去掉掩膜。
接下來(lái)形成導(dǎo)電膜，然后制作布線圖案，以形成柵電極410和電容器引線411(參見(jiàn)圖10B)。在這里采用摻雜有磷的硅膜(具有150nm的膜厚度)和鎢硅膜(具有150nm的膜厚度)的疊加結(jié)構(gòu)，需要注意的是，帶有作為電介質(zhì)的絕緣膜408b的存儲(chǔ)電容器包括電容器引線411和半導(dǎo)體層部分406。
然后，較低含量的磷利用柵電極410和電容器引線411作掩膜以自對(duì)準(zhǔn)的方式進(jìn)行摻雜(參見(jiàn)圖10C(1))。在圖10C(2)中示出了該階段象素的俯視圖。在圖10C(2)中，沿虛線C-C’剖開(kāi)的剖面圖對(duì)應(yīng)于圖10C(1)。對(duì)低含量摻雜的該區(qū)域的磷含量進(jìn)行調(diào)整，可使含量變成1×1016到5×1018原子/cm3，一般為3×1017到3×1018原子/cm3。
接下來(lái)形成掩膜412，以較高含量摻雜磷，這樣就形成了將成為源區(qū)或漏區(qū)的較高含量雜質(zhì)區(qū)4B(參見(jiàn)圖11A)。該較高含量雜質(zhì)的磷含量可進(jìn)行調(diào)整，變成1×1020到1×1021個(gè)原子/cm3(一般為2×1020到5×1020個(gè)原子/cm3)。與柵電極410交迭的半導(dǎo)體層404的區(qū)域變成溝道形成區(qū)414，由掩膜412覆蓋的半導(dǎo)體層404的區(qū)域變成作為L(zhǎng)DD區(qū)的較低含量雜質(zhì)區(qū)415。在摻雜雜質(zhì)元素后去掉掩膜412。
在圖中沒(méi)有示出的是，形成在相同襯底作為象素的驅(qū)動(dòng)器電路中利用了P-型溝道TFT，為了形成該P(yáng)-型溝道TFT，將成為N-型溝道TFT的區(qū)域覆蓋有掩膜，然后摻雜有硼，以形成源區(qū)或漏區(qū)。
在去掉掩膜412后，鈍化膜416接著形成，以覆蓋柵電極410和電容器引線411。在這里鈍化膜采用厚度為70nm的氧化硅膜。接著進(jìn)行熱處理以激活雜質(zhì)元素，該雜質(zhì)元素以相應(yīng)的含量摻雜到半導(dǎo)體層中可呈現(xiàn)P-型導(dǎo)電性或N-型導(dǎo)電性。熱處理在850℃進(jìn)行30分鐘。
接下來(lái)形成由有機(jī)樹(shù)脂材料制成的夾層絕緣膜417。在這里采用厚度為400nm的丙烯酸樹(shù)脂膜。然后在形成通往半導(dǎo)體層的接觸孔后，形成電極418和電源引線419。在實(shí)施例4中，電極418和電源引線419用于三層結(jié)構(gòu)的疊加膜，該疊加膜由依次通過(guò)濺射形成的100nm的Ti膜、300nm含Ti的Al膜和150nm的Ti膜(圖11B(1))。在圖11B(2)中，沿虛線D-D’剖開(kāi)的剖面圖對(duì)應(yīng)于圖11B(1)。
然后進(jìn)行氫化過(guò)程，形成由丙烯酸制成的夾層絕緣膜420(圖12A(1))。具有高效光屏蔽特性的100nm的導(dǎo)電膜形成在夾層絕緣膜420上，于是形成光屏蔽層421。之后，形成夾層絕緣膜422，然后形成通往柵電極418的接觸孔。形成100nm的透明導(dǎo)電膜(在這里為氧化錫銦(ITO)膜)，并對(duì)其進(jìn)行構(gòu)圖，以形成象素電極423和424。在圖12A(2)中，沿虛線E-E’剖開(kāi)的剖面圖對(duì)應(yīng)于圖12A(1)。
因此，在象素區(qū)，顯示區(qū)的表面區(qū)域(象素尺寸為26μm×26μm)(孔徑率為76.5％)可得到保護(hù)，同時(shí)由N-型TFT形成的象素TFT可形成，并且可獲得足夠的存儲(chǔ)電容值(51.5fF)。
注意實(shí)施例4是一個(gè)實(shí)例，因此，不言而喻，本發(fā)明不限于該實(shí)施例的過(guò)程。例如，從下面一組元素中選擇的元素可制造膜。該元素包括鉭(Ta)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鎢(W)、鉻(Cr)和硅(Si)，或者從這些元素組合的合金膜(一般為Mo-W合金及Mo-Ti合金)中選擇作為相應(yīng)的導(dǎo)電膜。另外，氧化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜以及有機(jī)樹(shù)脂材料(如聚酰亞胺、丙烯、聚酰胺、聚酰亞胺酰胺和BCB(苯并環(huán)丁烯))制成的膜可作為相應(yīng)的絕緣膜。
于是獲得的TFT特性表現(xiàn)出滿(mǎn)意值。在圖13中示出了TFT的特性(V-I特性)。特別地是，由于本發(fā)明是雙柵結(jié)構(gòu)，S-值呈現(xiàn)出105.8(mV/dec)的滿(mǎn)意值。另外，通過(guò)制造本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，在V-I特性圖象中，表示起始點(diǎn)處的電壓值的閾值(Vth)當(dāng)Vd=0.1V時(shí)為0.964V，當(dāng)Vd=5V時(shí)為0.886V。這樣，存在了特別小的的差值0.06。可以說(shuō)差值越小，就越抑制了短溝效應(yīng)。而且，遷移率(μFF)呈現(xiàn)出220(cm2/Vs)的滿(mǎn)意值。實(shí)施例5的特征在于掃描線502a形成在與柵電極不同的層上，另外，電容器電極502b形成在和掃描線相同的層上，以增加孔徑率以及擴(kuò)大存儲(chǔ)電容器。本發(fā)明的象素結(jié)構(gòu)的實(shí)例在圖14和圖15A和圖15B中示出。
注意在圖14中沿虛線A-A’和B-B’剖開(kāi)的剖面結(jié)構(gòu)圖分別和圖15A和15B對(duì)應(yīng)。
在圖14中，制成島形的柵電極506經(jīng)過(guò)形成在絕緣膜上的接觸孔500c與掃描線502a連接。另外，半導(dǎo)體膜504經(jīng)過(guò)接觸孔500b連接到電極510上。連接到信號(hào)線509或連接到電極510上半導(dǎo)體膜的區(qū)域稱(chēng)為源區(qū)或漏區(qū)。另外，在源區(qū)和漏區(qū)之間形成溝道形成區(qū)，同時(shí)柵電極506經(jīng)過(guò)柵絕緣膜存在于溝道形成區(qū)上。注意為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，在圖中沒(méi)有示出源區(qū)和漏區(qū)以及溝道形成區(qū)。
在實(shí)施例5中，如圖14所示，當(dāng)在柵電極506的下層形成掃描線502a時(shí)，掃描線502a將形成在半導(dǎo)體膜504的下層，于是就起到光屏蔽膜的作用。另外，存儲(chǔ)電容器與作為半導(dǎo)體膜的下電極、覆蓋半導(dǎo)體膜作為電介質(zhì)的絕緣膜和作為電容器引線507的上電極一起形成。需要注意的是存儲(chǔ)電容可通過(guò)使覆蓋半導(dǎo)體膜的絕緣膜部分變薄而增大。
再有，如圖15A和15B所示，實(shí)施例5的存儲(chǔ)電容器還可與連接到電容器引線507的電容器電極502b、作為電介質(zhì)的絕緣膜503一起形成。因此，存儲(chǔ)電容可有效地得到保證，并可提高利用該象素結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置的對(duì)比度。需要注意，標(biāo)號(hào)501表示襯底，502表示柵絕緣膜(第二絕緣膜)，508表示第三絕緣膜及511表示信號(hào)線。
根據(jù)實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)，每個(gè)象素的TFT可以是雙柵結(jié)構(gòu)，其中柵電極經(jīng)過(guò)絕緣膜布置在溝道形成區(qū)的上部和下部，當(dāng)適當(dāng)調(diào)整第一絕緣膜的厚度以改進(jìn)TFT的特性時(shí)，可抑制由掃描線形成的寄生電容。
實(shí)施例5中描述的象素結(jié)構(gòu)的制造方法基本上與實(shí)施例1或4中的相同，因此在這里對(duì)其描述省略。
需要注意的是，實(shí)施例5可與實(shí)施例1到4中描述結(jié)構(gòu)的任何一個(gè)進(jìn)行隨意組合。實(shí)施例6公開(kāi)了在減小象素尺寸的情況下提高孔徑率并增大存儲(chǔ)電容器。特別地，本發(fā)明的特征在于存儲(chǔ)電容器由光屏蔽膜和象素電極形成。
圖16為示出了本實(shí)施例的液晶顯示裝置的剖面圖。標(biāo)號(hào)601表示襯底(TFT襯底)，602表示掃描線，603表示第一絕緣膜，604表示半導(dǎo)體膜，605表示柵絕緣膜(第二絕緣膜)，606b表示柵電極，606c表示柵引線，606a表示電容器引線，607表示第三絕緣膜，608表示經(jīng)過(guò)形成在第三絕緣膜上的接觸孔與象素電極612連接的電極。
標(biāo)號(hào)609表示覆蓋TFT的第四絕緣膜，610表示避免TFT由于光照造成的失真的光屏蔽膜，611表示第五絕緣膜，612表示經(jīng)過(guò)接觸孔與電極608連接的象素電極，以及613表示對(duì)液晶層614進(jìn)行導(dǎo)向的校準(zhǔn)膜。
在圖16中，相對(duì)電極616和校準(zhǔn)膜615布置在相對(duì)襯底617上。光屏蔽膜或顏色過(guò)濾層也可設(shè)置在相對(duì)襯底617上。
如圖16所示，本實(shí)施例的存儲(chǔ)電容器由第一存儲(chǔ)電容器和第二存儲(chǔ)電容器構(gòu)成，第一存儲(chǔ)電容器由電容器引線606a、半導(dǎo)體膜604和作為電介質(zhì)的絕緣膜605組成；第二存儲(chǔ)電容器由光屏蔽膜610、象素電極612和作為電介質(zhì)的絕緣膜611組成。需要注意的是絕緣膜611可以是有機(jī)樹(shù)脂膜或者是如氮氧化硅和氧化硅等的無(wú)機(jī)絕緣膜。絕緣膜的厚度可由操作者適當(dāng)?shù)卮_定。
例如，既使象素尺寸設(shè)定為14μm×14μm，通過(guò)構(gòu)建圖17B示出的象素電極也可保證存儲(chǔ)電容值(大約100fF)和48．8％的孔徑率。
圖17A為形成電極608的步驟的俯視圖，圖17B為形成光屏蔽膜610和象素電極612的步驟的俯視圖。與圖16對(duì)應(yīng)的部分用相同標(biāo)號(hào)。
圖需要注意的是，實(shí)施例6可與實(shí)施例1到5中描述結(jié)構(gòu)的任何一種隨意地組合。
根據(jù)本發(fā)明，在掃描線和掃描線/電容器引線隔離區(qū)內(nèi)傳統(tǒng)上作為引線區(qū)的區(qū)域(與圖19中A區(qū)對(duì)應(yīng)的區(qū)域)可用作為存儲(chǔ)電容器。另外，通過(guò)構(gòu)建與相應(yīng)掃描線連接的象素組而使其各自連接到獨(dú)立的電容器引線上，可連續(xù)地對(duì)每個(gè)象素進(jìn)行信號(hào)寫(xiě)入，既使在進(jìn)行上述信號(hào)寫(xiě)入時(shí)，每個(gè)象素也不會(huì)受到相鄰象素寫(xiě)入電流的影響。另外，相應(yīng)電容器引線的電負(fù)載以適時(shí)的方式被分散，于是減少了有效負(fù)載。這樣，電容器引線電阻的需要就減少了。因此，根據(jù)采用本發(fā)明的液晶顯示裝置，可獲得這樣的液晶顯示元件，該元件具有較高孔徑率、其中帶有保持充足顯示信號(hào)電勢(shì)的存儲(chǔ)電容器的相應(yīng)象素。所以在得到小型化及節(jié)電裝置同時(shí)，可獲得滿(mǎn)意的圖象顯示。
權(quán)利要求
1．一種半導(dǎo)體器件，包括在絕緣表面上的第一引線；在所述第一引線上的第一絕緣膜；在所述第一絕緣膜上的半導(dǎo)體膜；在所述半導(dǎo)體膜上的第二絕緣膜；在所述第二絕緣膜上與所述第一引線連接的第二引線和柵電極；在所述第二引線和所述柵電極上的第三絕緣膜；及在所述第三絕緣膜上的與所述半導(dǎo)體膜連接的第三引線。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述半導(dǎo)體膜和第二引線通過(guò)第二絕緣膜交迭在一起。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于在第二引線通過(guò)第二絕緣膜與半導(dǎo)體膜交迭的區(qū)域，以第二絕緣膜作為電介質(zhì)形成存儲(chǔ)電容器。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于可呈現(xiàn)一種導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素?fù)诫s到其中第二引線通過(guò)第二絕緣膜交迭的半導(dǎo)體膜的區(qū)域。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，還包括與半導(dǎo)體膜連接的電極和與在第三絕緣膜上的電極連接的象素電極。
6．根根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于第一引線在與第二引線垂直的方向上布置。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于第一引線在與第三引線垂直的方向上布置。
8．根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于柵電極形成在與第一引線不同的層上。
9．根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于柵電極通過(guò)構(gòu)圖制作成島形。
10．根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于第一引線為掃描線。
11．根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于第二引線為電容器引線。
12．根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于第三引線為信號(hào)線。
13．根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于第二絕緣膜為柵絕緣膜。
14．根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于柵電極由具有從下面元素組中選擇作為其主要成分的元素的膜或這些膜結(jié)合的疊加膜組成，所述元素組包括多晶Si、W、WSix、Al、Ta、Cr或Mo，這些元素中被摻雜可呈現(xiàn)一種導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素。
15．根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述半導(dǎo)體器件是下面器件組中選擇的一種，該器件組包括攝象機(jī)、數(shù)字照相機(jī)、投影儀、頭戴顯示器、汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)、個(gè)人計(jì)算機(jī)及信息處理終端組成。
16．根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述半導(dǎo)體器件為EL顯示器。
17．一種半導(dǎo)體器件，包括一組以預(yù)定間隔相互平行布置并與信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路連接的信號(hào)線；一組以預(yù)定間隔相互平行布置并與掃描線驅(qū)動(dòng)器電路連接的掃描線；平行于所述信號(hào)線的電容器引線。
18．根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于掃描線和信號(hào)線相交。
19．根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體器件，還包括具有柵電極的薄膜晶體管，所述柵電極與掃描線連接，所述掃描線與信號(hào)線及連接于薄膜晶體管的象素電極相交。
20．根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于柵電極形成在與掃描線不同的層面上。
21．根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于柵電極通過(guò)構(gòu)圖制作成島形。
22．根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述半導(dǎo)體器件是下面器件組中選擇的一種，該器件組包括攝象機(jī)、數(shù)字照相機(jī)、投影儀、頭戴顯示器、汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)、個(gè)人計(jì)算機(jī)及信息處理終端組成。
23．根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述半導(dǎo)體器件為EL顯示器。
24．一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括下面步驟在具有絕緣表面的襯底上形成第一引線；在第一引線上形成第一絕緣膜；在第一引線上形成半導(dǎo)體膜；在半導(dǎo)體膜上形成第二絕緣膜；通過(guò)可選擇地刻蝕第一絕緣膜和第二絕緣膜形成通往第一引線的第一接觸孔；在第二絕緣膜上形成柵電極，所述柵電極覆蓋半導(dǎo)體膜的一部分并經(jīng)過(guò)第一接觸孔和第一引線連接；在柵電極上形成第三絕緣膜；通過(guò)可選擇地刻蝕第二絕緣膜和第三絕緣膜形成通往半導(dǎo)體膜的第二接觸孔；及在第三絕緣膜上形成第三引線，所述第三引線經(jīng)過(guò)第二接觸孔與半導(dǎo)體膜連接。
25．根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于以與形成柵電極相同的步驟，在第二絕緣膜上形成第二引線，覆蓋半導(dǎo)體膜的一部分。
26．根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，還包括使覆蓋第二引線的第二絕緣膜變薄的步驟，該步驟在半導(dǎo)體膜上形成第二絕緣膜的步驟之后。
27．根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于第二絕緣膜為柵絕緣膜。
28．根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于第一引線為掃描線。
29．根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其特征在于第二引線為電容器引線。
30．根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于第三引線為信號(hào)線。
31．根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于所述半導(dǎo)體器件是下面器件組中選擇的一種，該器件組包括攝象機(jī)、數(shù)字照相機(jī)、投影儀、頭戴顯示器、汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)、個(gè)人計(jì)算機(jī)及信息處理終端組成。
32．根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于所述半導(dǎo)體器件為EL顯示器。
全文摘要
通過(guò)保證充足存儲(chǔ)電容值(Cs)時(shí)獲得較高孔徑率,同時(shí)通過(guò)以適時(shí)方式分散電容器引線的負(fù)載(象素寫(xiě)入電流)以有效地減少負(fù)載,從而提供一種液晶顯示裝置。掃描線形成在與柵電極不同的層面上,電容器布置成與信號(hào)線平行。每個(gè)象素通過(guò)電介質(zhì)與各自獨(dú)立的電容器引線連接。這樣,可避免由相鄰象素的寫(xiě)入電流產(chǎn)生的電容器引線的電勢(shì)變化,進(jìn)而獲得了滿(mǎn)意的顯示圖象。
文檔編號(hào)G09G3/36GK1286493SQ00126319
公開(kāi)日2001年3月7日 申請(qǐng)日期2000年8月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月31日
發(fā)明者柴田寬, 磯部敦生 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所