專利名稱：晶體管、集成電路、電光裝置、電子設(shè)備及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于諸如液晶顯示裝置、電致發(fā)光顯示裝置和電泳顯示裝置之類電光裝置以及集成電路中的晶體管，并且涉及一種制造該晶體管的方法。本發(fā)明還涉及使用該晶體管的集成電路、電光裝置以及電子設(shè)備。
要求基于2002年12月3日提交的日本申請No.2002-351112的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容在此被整體參考。
背景技術(shù)：
通常，晶體管由源區(qū)、漏區(qū)和溝道區(qū)以及柵絕緣膜和柵電極組成，所述每個(gè)源區(qū)、漏區(qū)和溝道區(qū)由半導(dǎo)體膜形成。在典型的晶體管結(jié)構(gòu)中，通過在襯底上創(chuàng)建源區(qū)、漏區(qū)和溝道區(qū)來形成半導(dǎo)體膜，并按順序?qū)沤^緣膜和柵電極設(shè)置在半導(dǎo)體膜上(例如，參看公開號(JP-A)為No.10一32337的日本專利申請(參看圖6))。
在具有上述結(jié)構(gòu)的晶體管中，在襯底上形成島形半導(dǎo)體膜，并在該給出柵絕緣膜突起和凹坑表面的頂部形成柵絕緣膜。當(dāng)優(yōu)化布線結(jié)構(gòu)時(shí)，這些突起和凹坑是一種限制。
此外，在具有上述結(jié)構(gòu)的晶體管中，由于沿著柵絕緣膜的頂部延伸形成柵電極，會(huì)在柵電極及其布線之間產(chǎn)生級差(difference in level)，這種電極和布線之間的級差別會(huì)引起電流泄漏和其他的退化。
本發(fā)明從考慮上述環(huán)境的角度出發(fā)，目的是在設(shè)計(jì)布線結(jié)構(gòu)時(shí)，提供一種允許更大自由度的晶體管，還提供一種改進(jìn)的產(chǎn)品質(zhì)量以及一種制造該產(chǎn)品的方法。
本發(fā)明另一個(gè)目的是提供能夠?qū)崿F(xiàn)提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能的一種集成電路、一種電光裝置以及一種電子設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，這里提供一種包括源區(qū)、漏區(qū)和溝道區(qū)，以及柵絕緣膜和柵電極的晶體管，每個(gè)所述的源區(qū)、漏區(qū)和溝道區(qū)由半導(dǎo)體膜構(gòu)成，其中包含源區(qū)的半導(dǎo)體膜和包含漏區(qū)的半導(dǎo)體膜分別形成于絕緣部分的兩側(cè)，且包含溝道區(qū)的半導(dǎo)體膜形成于絕緣部分上。
根據(jù)這種晶體管，當(dāng)改進(jìn)布線結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，可以容易地實(shí)現(xiàn)包含溝道區(qū)的半導(dǎo)體膜的位置、結(jié)構(gòu)和自由度的優(yōu)化。
上述晶體管中，在其溝道區(qū)一側(cè)，絕緣部分、包含源區(qū)的半導(dǎo)體膜和包含漏區(qū)的半導(dǎo)體膜的末端表面位置優(yōu)選的是實(shí)質(zhì)上彼此高度相同。
在這種情況下，當(dāng)設(shè)計(jì)包含溝道區(qū)的半導(dǎo)體膜的位置和結(jié)構(gòu)時(shí)，可以使形成包含溝道區(qū)的半導(dǎo)體膜的表面變平，允許優(yōu)化以達(dá)到更大的靈活度。
上述晶體管優(yōu)選的是進(jìn)一步包括包含絕緣部分的第一絕緣層，該第一絕緣層隔開了形成包含源區(qū)的半導(dǎo)體膜和包含漏區(qū)的半導(dǎo)體膜的各個(gè)區(qū)域；層壓在第一絕緣層上的第二絕緣層，該第二絕緣層隔開了形成包含溝道區(qū)的半導(dǎo)體膜的區(qū)域，其中柵絕緣膜被層壓在溝道區(qū)和第二絕緣層之上。
利用這種類型的結(jié)構(gòu)，可以使形成柵絕緣層的表面變平。結(jié)果可以實(shí)現(xiàn)使柵絕緣層變平。通過使柵絕緣層變平，可以減小柵電極之間的級差、實(shí)現(xiàn)諸如減少漏電流之類產(chǎn)品質(zhì)量的提高并防止退化。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，這里提供了一種包括本發(fā)明晶體管的集成電路。
根據(jù)這種集成電路，當(dāng)設(shè)計(jì)該晶體管的布線結(jié)構(gòu)時(shí)，由于提高了自由度，可以實(shí)現(xiàn)性能和產(chǎn)品質(zhì)量的提高。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)目的，這里提供一種電光裝置，該電光裝置包括作為開關(guān)元件的晶體管以及由該晶體管驅(qū)動(dòng)的電光層(electro-opticlayer)，該晶體管包括源區(qū)、漏區(qū)和溝道區(qū)以及柵絕緣膜和柵電極，所述每個(gè)源區(qū)、漏區(qū)和溝道區(qū)由半導(dǎo)體膜形成，其中包含源區(qū)的半導(dǎo)體膜和包含漏區(qū)的半導(dǎo)體膜分別形成于絕緣部分的兩側(cè)，并將絕緣部分夾在中間，且包含溝道區(qū)的半導(dǎo)體膜形成于所述絕緣部分之上。
根據(jù)這種電光裝置，當(dāng)設(shè)計(jì)該晶體管的布線結(jié)構(gòu)時(shí)，由于提高了自由度，可以實(shí)現(xiàn)性能和產(chǎn)品質(zhì)量的提高。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，這里提供一種包括顯示單元的電子設(shè)備，該顯示單元包括本發(fā)明的電光裝置。
根據(jù)這種電子設(shè)備，通過提高電光裝置的性能和產(chǎn)品質(zhì)量，可以提高顯示性能和產(chǎn)品質(zhì)量。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，這里提供一種制造晶體管的方法，所述晶體管包括源區(qū)、漏區(qū)和溝道區(qū)以及柵絕緣膜和柵電極，所述源區(qū)、漏區(qū)和溝道區(qū)由半導(dǎo)體膜形成，所述方法包括步驟將包含源區(qū)的半導(dǎo)體膜和包含漏區(qū)的半導(dǎo)體膜分離地形成于絕緣部分的兩側(cè)，并將絕緣部分夾在中間；以及將包含溝道區(qū)的半導(dǎo)體膜形成于所述絕緣部分上。
根據(jù)這種制造晶體管的方法，在制造晶體管的過程中，分離地形成包含源區(qū)的半導(dǎo)體膜和包含漏區(qū)的半導(dǎo)體膜，并且將包含溝道區(qū)的半導(dǎo)體膜形成于絕緣部分上。所以，當(dāng)設(shè)計(jì)晶體管時(shí)，易于優(yōu)化包含溝道區(qū)的硅膜的位置和結(jié)構(gòu)，由此提高布線時(shí)的自由度。
在上述方法中，形成包含源區(qū)的半導(dǎo)體膜和包含漏區(qū)的半導(dǎo)體膜的步驟優(yōu)選的是包括以下步驟形成分隔預(yù)定區(qū)域的第一絕緣層；以及在由所述第一絕緣層分隔開的區(qū)域上放置包含了雜質(zhì)的半導(dǎo)體材料。
利用這種方法，在由第一絕緣層隔開的區(qū)域上形成了作為包含雜質(zhì)半導(dǎo)體膜的源區(qū)和漏區(qū)，所述源區(qū)和漏區(qū)將絕緣部分夾在中間。
在上述方法中，形成包含溝道區(qū)的半導(dǎo)體膜的步驟優(yōu)選的是包括以下步驟形成分隔了第一絕緣層上的預(yù)定區(qū)域的第二絕緣層；在由第二絕緣層隔開的區(qū)域放置半導(dǎo)體材料；以及在包含溝道區(qū)的半導(dǎo)體膜上形成柵絕緣膜。
利用這種方法，可以使形成柵絕緣層的表面變平。結(jié)果可以實(shí)現(xiàn)使柵絕緣層變平。通過使柵絕緣層變平，可以減小柵電極的任何級差，并實(shí)現(xiàn)諸如減小漏電流之類產(chǎn)品質(zhì)量的提高和防止退化。
在上述方法中，當(dāng)形成包含源區(qū)的半導(dǎo)體膜、包含漏區(qū)的半導(dǎo)體膜、包含溝道區(qū)的半導(dǎo)體膜及柵電極中的至少一個(gè)時(shí)，優(yōu)選的是使用以液滴形式排放形成材料的液滴排放法(稱為噴墨法)。
利用這種方法，材料的損耗很少，并且可以可靠地將預(yù)定量的材料放置在預(yù)定位置。


圖1所示為典型的根據(jù)本發(fā)明晶體管實(shí)施例例子的橫截面圖。
圖2A到2D所示為本發(fā)明晶體管的制造過程。
圖3A到3C所示為本發(fā)明晶體管的制造過程。
圖4A到4C所示為本發(fā)明晶體管的制造過程。
圖5A到5C所示為本發(fā)明晶體管的制造過程。
圖6所示為典型的根據(jù)本發(fā)明晶體管實(shí)施例另一個(gè)例子的橫截面圖。
圖7A到7C所示為本發(fā)明晶體管的制造過程。
圖8所示的俯視圖為用于本發(fā)明液晶顯示裝置的一個(gè)象素區(qū)域的放大部分，該象素區(qū)域形成于有源矩陣基板上。
圖9所示為本發(fā)明的電子設(shè)備包括的液晶顯示裝置的框圖。
圖10所示為一種個(gè)人計(jì)算機(jī)的說明示意圖，該個(gè)人計(jì)算機(jī)作為使用了本發(fā)明的液晶顯示裝置的電子設(shè)備的例子。
圖11所示為具有TCP的液晶顯示裝置的說明示意圖。
具體實(shí)施例方式
當(dāng)說明和演示本發(fā)明的上述優(yōu)選實(shí)施例時(shí)，應(yīng)該可以理解這些是本發(fā)明的例子且并不認(rèn)為這是限制。不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍，可以進(jìn)行添加、省略、刪減以及其他的修改。由此，不認(rèn)為本發(fā)明受到前述說明的限制而是受到所附的權(quán)利要求范圍的限制。
參考附圖，現(xiàn)在給出本發(fā)明實(shí)施例的說明。
圖1所示為典型的根據(jù)本發(fā)明晶體管實(shí)施例例子的橫截面圖。在圖1中，背襯絕緣膜12形成于襯底11上，且在襯底11上形成使用其他晶體硅的晶體管10。晶體管10具有由高密度擴(kuò)散雜質(zhì)的硅膜形成的源區(qū)20和漏區(qū)21、由硅膜形成的溝道區(qū)22、柵絕緣膜23以及柵電極24。注意到背襯絕緣膜12的目的是防止任何來自襯底11的污染并為可以形成硅膜20和21的表面狀態(tài)作準(zhǔn)備，不過，在某些情況下省略背襯絕緣膜12。
在本例中，包含源區(qū)的硅膜20和包含漏區(qū)的硅膜21分離地形成于絕緣部分30的兩側(cè)。更特別地，具有分隔了預(yù)定區(qū)域的堤壁(bank)的第一絕緣層31形成于背襯絕緣膜12上，而包含源區(qū)的硅膜20和包含漏區(qū)的硅膜21分別形成于被第一絕緣層31隔開的區(qū)域上。硅膜20和硅膜21都被第一絕緣層31的堤壁圍繞且分離地位于堤壁的各一側(cè)部分。注意到絕緣部分30是第一絕緣層31的堤壁的一部分。第一絕緣層31由例如氧化硅膜形成。
第一絕緣層31、包含源區(qū)的硅膜20和包含漏區(qū)的硅膜21在包含溝道區(qū)的硅膜22一側(cè)彼此表面末端(表面末端位置)的高度實(shí)質(zhì)上相同。
溝道區(qū)22位于絕緣部分30的頂部，而絕緣部分30位于包含源區(qū)的硅膜20和包含漏區(qū)的硅膜21之間。更特別地，具有分隔預(yù)定區(qū)域的堤壁的第二絕緣體形成于第一絕緣層之上，且包含溝道區(qū)的硅膜22形成于由第二絕緣體的堤壁分隔的區(qū)域。第二絕緣層32由例如氧化硅膜形成。
第二絕緣層32、包含溝道區(qū)的硅膜22在柵電極24一側(cè)高度實(shí)質(zhì)上是相同的。
柵電極23位于包含溝道區(qū)的硅膜22和第二絕緣層32的頂部，且位于溝道區(qū)22和柵電極24之間。
柵電極24位于柵絕緣膜23的頂部并面向夾住柵絕緣膜23的溝道區(qū)22。柵電極24的寬度與位于源區(qū)20和漏區(qū)21之間的絕緣部分30的寬度大致相同或比絕緣部分30稍寬一點(diǎn)。柵電極24形成于與所示附圖的紙頁表面正交的延伸方向上。
作為層間絕緣膜的第三絕緣膜33形成于柵電極24和第二絕緣層32的頂部，這樣就蓋住了柵電極24。在第二絕緣層32、第三絕緣層33和柵絕緣膜23內(nèi)部形成了接觸孔35和36。第三絕緣層33上分別形成了經(jīng)接觸孔35與源區(qū)20相連的源電極37和經(jīng)接觸孔36與漏區(qū)21相連的漏電極38。
注意到在圖1中，源區(qū)和漏區(qū)分別對應(yīng)著20和21，不過，通過在形成溝道區(qū)22之后執(zhí)行熱處理，諸如激光退火，也可以將硅膜20和21中的雜質(zhì)擴(kuò)散到與這些區(qū)域相鄰的硅膜22中。所以，廣義上講，源區(qū)包括硅膜20和直接位于硅膜20上的硅膜22，且漏區(qū)包括硅膜21和直接位于硅膜21上的硅膜22。
在具有上述結(jié)構(gòu)的晶體管10中，因?yàn)榘磪^(qū)的硅膜20和包含漏區(qū)的硅膜21分離地位于絕緣部分30的兩側(cè)并夾住了絕緣部分30，并因?yàn)榘瑴系绤^(qū)的硅膜22位于絕緣部分30的頂部，所以易于優(yōu)化包含溝道區(qū)的硅膜22的位置和結(jié)構(gòu)，由此當(dāng)設(shè)計(jì)布線結(jié)構(gòu)時(shí)，實(shí)現(xiàn)了高自由度。例如，可以靈活地確定硅膜22的寬度、厚度及其位置。
此外，在本例中，由于在溝道區(qū)22一側(cè)，絕緣部分30、包含源區(qū)的硅膜20和包含漏區(qū)的硅膜21的表面實(shí)質(zhì)上彼此的高度相同，所以可以使包括溝道區(qū)22的硅膜表面變平，這就可以更靈活地優(yōu)化包含溝道區(qū)的硅膜22的位置和結(jié)構(gòu)。
此外，由于在柵電極24一側(cè)，包含溝道區(qū)的硅膜22和第二絕緣層32實(shí)質(zhì)上高度相同，所以可以使形成柵絕緣膜23的表面變平，結(jié)果使柵絕緣膜23變平。通過使柵絕緣膜23變平，可以減小柵電極24和柵絕緣膜23頂部的其他布線之間級差，實(shí)現(xiàn)諸如減小漏電流之類產(chǎn)品質(zhì)量的提高并防止退化。
下面將參考圖2至圖5給出本發(fā)明晶體管的制造方法的例子，該方法應(yīng)用于制造上述晶體管10的過程。
首先，如圖2A所示，利用使用諸如四乙氧基硅烷(TEOS)或氧氣之類必要原料的等離子CVD方法，在襯底11上由氧化硅膜形成背襯絕緣膜12。可以提供氮化硅膜或氮氧化硅膜作為背襯絕緣膜來取代氧化硅膜。
接著，利用與背襯絕緣膜12所使用的相同的方法，在形成于襯底11上的背襯絕緣膜12之上，由氧化硅膜形成第一絕緣層31。
還可以利用旋轉(zhuǎn)涂層法、滴涂層法、滾動(dòng)涂層法、掩蔽涂層法、噴霧涂層法或液滴排放法及類似形成背襯絕緣膜12和第一絕緣層31。在這種情況下，例如在將聚硅氮烷(polysilazane)與溶劑混合得到的液體原料涂到基底上之后，利用熱處理可以將涂膜變?yōu)檠趸枘ぁ?br> 這里，術(shù)語聚硅氮烷是一個(gè)用于具有Si-N結(jié)合物的聚合體的上位術(shù)語。一個(gè)聚硅氮烷是[SiH2NH](n為正整數(shù))，即眾所周知的polyperhydrosilazane。如果對聚硅氮烷與溶劑混合得到的液體原料進(jìn)行熱處理，液體原料就變成了氧化硅。聚硅氮烷具有很好的抗龜裂性并能夠阻擋氧化等離子體，甚至單層都可用做比較厚的絕緣膜。
接著，如圖2B所示，通過使用照相平版印刷法來形成圖案，可以去除第一絕緣層31中不必要的部分，這樣就建立了形成用于源區(qū)和漏區(qū)的硅膜區(qū)域(凹形部分)。即在第一絕緣膜31上形成了抗蝕膜50之后，通過形成圖案去除抗蝕膜50中不必要的部分。進(jìn)一步利用蝕刻去除第一絕緣層31中不必要的部分。結(jié)果，在第一絕緣層31上形成了用于形成上述硅膜的分隔區(qū)域的堤壁。
注意到，如果通過諸如使用含氟氣體使抗蝕膜50的表面暴露給等離子體之類不相容的方法來生成抗蝕膜50的表面，則后續(xù)利用液滴排放法形成薄膜的步驟會(huì)更為簡單。
接著，如圖2C所示，將用于形成源區(qū)和漏區(qū)的硅膜的材料放置在由第一絕緣層31的堤壁分隔開的區(qū)域(凹形部分)。此時(shí)，在本實(shí)施例中用于形成硅膜的材料使用了液體材料且利用液滴排放法將這種液體材料放在合適的位置上。即當(dāng)將提供的排放噴嘴的噴頭51移動(dòng)到接近襯底11時(shí)，將液體材料以液滴形式排放到襯底11上。結(jié)果，液體材料被放在第一絕緣層31的凹形部分上，該部分是用于形成硅膜的區(qū)域。
液滴排放法的液滴排放技術(shù)的例子包括電荷控制法、壓力振動(dòng)法、機(jī)電轉(zhuǎn)換法、熱電轉(zhuǎn)換法、靜電吸附法及類似。在電荷控制法中，利用電荷電極將電荷傳給材料，并且當(dāng)材料的排放方向由偏轉(zhuǎn)電極控制時(shí)，從噴嘴排放出材料。在壓力振動(dòng)法中，對材料施加以超高壓力(大約30kg/cm2)，這樣就可以向噴嘴的遠(yuǎn)端排放出材料。當(dāng)沒有施加控制電壓時(shí)，直接從噴嘴排放出材料。如果施加了控制電壓，當(dāng)材料向所有方向滴下時(shí)，在該材料和沒有從噴嘴中排放出的材料之間會(huì)產(chǎn)生靜電排斥。在機(jī)電轉(zhuǎn)換法(一種壓電式方法)中，應(yīng)用了當(dāng)壓電元件接收到脈沖模式的電信號時(shí)會(huì)變形的能力。壓電元件變形的結(jié)果是經(jīng)過彈性物質(zhì)對存儲(chǔ)材料的空間施加了壓力。這樣將材料從這個(gè)空間推出并從噴嘴中排放出去。在熱電轉(zhuǎn)換法中，通過在存儲(chǔ)材料的空間中使用加熱器迅速地使材料蒸發(fā)來產(chǎn)生氣泡。接著氣泡的壓力將空間中的材料排放出去。在靜電吸附法中，向存儲(chǔ)材料的空間施加以微小的壓力以在噴嘴形成材料的凹凸面。這種狀態(tài)下，在加了靜電吸引之后就會(huì)將材料拖出。除了這些之外，還可以使用諸如改變電場建立的流動(dòng)粘稠度的方法和利用電火花排放材料的方法之類的技術(shù)。在這些方法中，機(jī)電轉(zhuǎn)換法(壓電法)的優(yōu)點(diǎn)在于由于不對材料進(jìn)行加熱，不會(huì)影響材料的成分。
液滴排放法的優(yōu)點(diǎn)在于材料的損耗很小，并且可以將預(yù)定量的材料可靠地放置在預(yù)定位置上。注意到利用液滴排放法，排放的一滴液體材料(即一次流出)的量為例如1到300毫微克。
除硅原子外，將預(yù)先包含其他雜質(zhì)的液體材料用做用于源區(qū)和漏區(qū)硅膜的液體材料?？梢酝ㄟ^將硅化合物和作為雜質(zhì)的含硼物質(zhì)(例如十環(huán)硼烷)溶解于諸如甲苯之類的有機(jī)溶劑中得到一種化合物的例子。
典型的硅化合物有由SinXm(這里，n為整數(shù)5或更大，m為整數(shù)n或2n-2或2n，X為氫原子和/或氦原子)表示的環(huán)系(ring system)。如上所述的典型SinXm硅化合物，一種優(yōu)選的是n大于等于5且小于等于20，另一種更優(yōu)選的是n等于5或6。如果n小于5，由環(huán)結(jié)構(gòu)引起變形的結(jié)果會(huì)造成硅化合物變得不穩(wěn)定，這樣處理會(huì)很困難。如果n大于20，由于硅化合物的粘結(jié)力，會(huì)降低硅化合物在溶劑中的溶解性。這就減少了供選擇的用于活性使用的溶劑數(shù)目。此外，溶劑中可以包括諸如n-戊硅烷、n-己硅烷及n-庚硅烷之類的硅化合物，該溶劑需要上述具有由SinXm表示的環(huán)系統(tǒng)的典型硅化合物作為必要成分。
調(diào)整化合物成分中十環(huán)硼烷的含量，這樣在十環(huán)硼烷中B原子相對于硅化合物中Si原子的比率近似為0.001％到1％。
接著，如圖2D所示，通過剝離抗蝕膜50并通過熱處理凝固用于源區(qū)和漏區(qū)的硅膜中的液體材料，可以形成具有高密度雜質(zhì)區(qū)的硅膜。結(jié)果，分別在夾住第一絕緣層31的兩側(cè)部分形成了包含源區(qū)的硅膜20和包含漏區(qū)的硅膜21。
這里，在本實(shí)施例中，利用這種硅膜的凝固，第一絕緣層31、包含源區(qū)的硅膜20和包含漏區(qū)的硅膜21的每一個(gè)的頂部表面位置實(shí)質(zhì)上彼此高度相同。當(dāng)放置各個(gè)成形材料時(shí)，通過控制排放在各個(gè)成形區(qū)域上材料的總排放量來調(diào)整硅膜20和硅膜21的高度。即在本例中，在形成硅膜20的區(qū)域和硅膜22的區(qū)域，判斷各個(gè)液體材料的總排放量，這樣硅膜20和硅膜21的頂部表面的位置就與第一絕緣層31的相同。
當(dāng)形成包含高密度雜質(zhì)區(qū)的硅膜時(shí)，也可以首先形成硅膜，隨后將雜質(zhì)原子引入硅膜，而不是在形成硅膜之前就將雜質(zhì)引入到液體材料中。
為了引入雜質(zhì)離子，可以使用例如離子摻雜法，該方法利用不可分離的聚集離子注入裝置，將氫化物和注入了雜質(zhì)元素的氫注入?？晒┻x擇地，可以使用離子植入法，該方法利用可分離的聚集離子注入裝置，只注入希望的雜質(zhì)離子?？梢詫⒆⑷肓穗s質(zhì)的氫化物，諸如，例如用氫稀釋到濃度約為0.1％(分別為PH3和B2H6)的三氫化磷或乙硼烷作為用于離子摻雜的原料氣體使用。還可以在形成包含高密度雜質(zhì)區(qū)的硅膜時(shí)，在硅膜上形成BSG或PSG膜-SOG膜，接著執(zhí)行諸如退火處理之類的熱處理。熱處理優(yōu)選的是包括在300到500℃執(zhí)行熱處理并接著執(zhí)行高溫—短時(shí)熱處理，諸如燈光退火或激光退火。這促使SOG中的雜質(zhì)在硅膜中經(jīng)歷固相擴(kuò)散，并用于形成具有高密度雜質(zhì)區(qū)的硅膜。
接著，如圖3A到3B所示，在包含源區(qū)的硅膜20、包含漏區(qū)的硅膜21以及第一絕緣層31的頂部形成包含溝道區(qū)的硅膜22。在本例中，硅膜22的形成與上述硅膜20和硅膜21的形成相同，且包括形成分隔了形成硅膜22的區(qū)域的絕緣層(第二絕緣層32)、在由絕緣層32隔開的區(qū)域(凹形部分)上放置液體形成材料，并接著在其上利用執(zhí)行熱處理來凝固液體材料。
即如圖3A所示，首先將第二絕緣層32層壓在硅膜20、硅膜21和第一絕緣層31的頂部。利用等離子CVD法、SOG法或利用將聚硅氮烷與溶劑混合得到的液體材料涂膜的熱交換由氧化硅膜形成第二絕緣層的方式，與形成背襯絕緣膜12的方式相同。
接著，通過使用照相平版印刷法形成圖案，可以去除第二絕緣層32中不必要的部分，這樣就形成了用于形成硅膜的區(qū)域(即凹形部分)，該硅膜用于溝道。即在第二絕緣膜32上形成了抗蝕膜52之后，通過形成圖案去除抗蝕膜52中不必要的部分。進(jìn)一步利用蝕刻去除第二絕緣層32中不必要的部分。結(jié)果，在第二絕緣層32上形成分隔了用于形成硅膜的區(qū)域的堤壁，該硅膜用于溝道。注意到優(yōu)選的是通過諸如使用含氟氣體使抗蝕膜52的表面暴露給等離子體之類不相容的方法來生成抗蝕膜52的表面。
接著，將用于形成硅膜的材料放置于用于形成硅膜的、由第二絕緣層32的堤壁分隔開的區(qū)域中。此時(shí)，在本例中，將液體材料用作形成硅膜的材料，且利用上述液滴排放法將這種材料放在適當(dāng)?shù)奈恢蒙稀?br> 例如，將包括上述硅化合物的溶液用做用于硅膜的液體材料，該硅膜用于溝道。這種硅化合物溶液的重量濃度約為百分之1到80，并可以根據(jù)所希望的硅膜厚度進(jìn)行調(diào)整。如果濃度超過了80％，則可能會(huì)發(fā)生凝結(jié)而不能得到均勻的涂膜。根據(jù)必要性并且不消弱目的功能，硅化合物溶液還可以含有微量的表面張力改性劑添加物，諸如氟系、硅系及非離子系。基于非離子的表面張力改性劑可以提高在溶液對涂層物體的潤濕性、提高涂膜的級別并且還可以用于防止涂膜產(chǎn)生的微小不規(guī)則。
一般地，硅化合物溶液的粘度在1到100mPas范圍內(nèi)，并可以根據(jù)涂層位置及所希望的涂層厚度適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行選擇。如果粘度超過了100mPas，想要獲得均勻的涂膜是困難的。
此外，上述溶液中使用的溶劑在室溫下一般氣壓為0.001到100mmHg。如果氣壓大于100mmHg，如果利用涂層形成涂膜，則溶劑蒸發(fā)得太快，很難形成優(yōu)良的涂膜。不過，如果溶劑的氣壓小于0.001mmHg，則干燥過程過長，溶劑會(huì)在涂膜上殘留硅化合物。這樣使在隨后的熱處理中很難得到優(yōu)良的硅膜。此外，根據(jù)硅化合物溶解性的靜態(tài)點(diǎn)和溶液的穩(wěn)定性，優(yōu)選的是溶劑為烴基溶劑或乙烷基溶劑。更優(yōu)選的是溶劑為烴基溶劑。
接著，如圖3B所示，在剝離了抗蝕膜52之后，利用熱處理凝固用于溝道22的硅膜的液體材料。當(dāng)凝固上述硅化合物時(shí)，熱處理的溫度為例如100到500℃。熱處理去除了涂膜中的溶劑并打開了環(huán)形硅化合物的環(huán)。除此之外，硅化合物分解，并形成了固體硅膜。接著通過執(zhí)行進(jìn)一步的高溫—短時(shí)熱處理，諸如再一次燈光退火、激光退火或閃爍退火(flashannealing)，改善了晶體性質(zhì)、緊密度及與其他膜的粘合性質(zhì)。在使用激光退火的情況下。這種第二次熱處理的處理溫度希望可以上升到至少能使硅膜熔化的溫度，而加熱時(shí)間優(yōu)選的是大約10到80ns。在使用燈光退火的情況下，溫度優(yōu)選的是上升到大約500到1000℃，加熱時(shí)間為大約幾秒到幾十秒。在閃爍退火的情況下，溫度優(yōu)選的是可以上升到能使硅膜熔化的溫度且加熱幾微妙。這種處理的結(jié)果是形成了包含溝道區(qū)的硅膜22并具有優(yōu)良的結(jié)晶性質(zhì)。
接著，如圖3C所示，柵絕緣膜23層壓在包含溝道區(qū)的硅膜22和第二絕緣層32的頂部。與形成背襯絕緣膜12的方式相同，利用如氧化硅膜，并通過等離子CVD法或?qū)νㄟ^聚硅氮烷與溶劑混合得到的液體材料的涂膜進(jìn)行熱轉(zhuǎn)換來形成柵絕緣膜23。
接著，如圖4A和4B所示，在柵絕緣膜23上形成柵電極24，所述柵電極包括摻雜硅、硅化物膜以及諸如鋁、鉭、鉬、鈦、鎢、銅、銀或類似的金屬。
即如圖4A所示，在抗蝕膜53形成于柵絕緣膜23上之后，通過形成圖案去除抗蝕膜53中不必要的部分，以形成用于形成柵電極的區(qū)域(即凹形部分)。隨后，將用于形成柵電極的材料放置于該形成區(qū)域中。在本例中，將液體材料用作形成柵電極的材料并利用上述液滴排放法將這種液體材料放在適當(dāng)?shù)奈恢蒙?。在將液體材料放在位置上之后，通過熱處理去除包含在液體材料中的溶劑以形成固體的柵電極膜。注意到利用在有機(jī)溶劑中擴(kuò)散金屬材料微粒得到的液體材料可用作上述液體材料。例如，可以使用在諸如萜品醇(terpineol)或甲苯之類的有機(jī)溶劑中擴(kuò)散微粒直徑為8到10nm的銀微粒得到的液體材料。除了上述的銀(Ag)之外，還可以使用Au、Al、Cu、Ni、Co、Cr、ITO及類似作為導(dǎo)電微粒。
接著，如圖4B所示，在上述熱處理之后，剝離了抗蝕膜53。此后，利用執(zhí)行進(jìn)一步熱處理，壓實(shí)了柵電極膜。結(jié)果，在柵絕緣膜23上形成了柵電極24。
接著，如圖4C所示，第三絕緣層33形成于柵絕緣膜23和柵電極24之上。與形成背襯絕緣膜12的方式相同，利用等離子CVD法或?qū)σ后w材料的涂膜進(jìn)行熱轉(zhuǎn)換，由例如氧化硅膜形成第三絕緣層33，利用將聚硅氮烷與溶劑混合得到該液體材料。通過執(zhí)行進(jìn)一步熱處理，可以進(jìn)一步壓實(shí)各個(gè)絕緣膜。
接著，如圖5A所示，通過使用照相平版印刷法或類似來形成圖案，將第二絕緣層32和第三絕緣層33中不必要的部分去除以形成接觸孔35和36。
即在第三絕緣層33上形成抗蝕膜54之后，通過形成圖案去除抗蝕膜54不必要的部分，并利用蝕刻進(jìn)一步去除第二絕緣層32、第三絕緣層33不必要的部分。
接著，如圖5B所示，在形成上述接觸孔之后，進(jìn)一步通過形成圖案去除抗蝕膜53不必要的部分以形成用于形成源電極和漏電極的區(qū)域(即凹形部分)。隨后，將用于形成源電極和漏電極的材料放置于該形成區(qū)域中。在本例中，將液體材料用作形成源電極和漏電極的材料，并利用上述液滴排放法將這種液體材料放在位置上。
利用在液體(例如有機(jī)溶劑)中擴(kuò)散諸如金屬的導(dǎo)電物質(zhì)微粒得到的液體材料可用作用于源電極和漏電極的液體材料。例如，可以使用在諸如萜品醇或甲苯之類的有機(jī)溶劑中擴(kuò)散微粒直徑為8到10nm的銀微粒得到的液體材料。除了上述的銀(Ag)之外，還可以使用Au、Al、Cu、Ni、Co、Cr、ITO及類似作為導(dǎo)電微粒。
在將液體材料放在適當(dāng)位置上時(shí)候，利用熱處理去除了包含在液體材料中的溶劑以形成固體的導(dǎo)電膜。這種熱處理的溫度優(yōu)選的是大約為溶劑的沸點(diǎn)，可以設(shè)為例如80到150℃。注意到此時(shí)得到的導(dǎo)電膜是導(dǎo)電微粒的聚合，且活性非常強(qiáng)。所以該熱處理優(yōu)選的是在由惰性氣體大氣形成的處理空間中進(jìn)行。
接著，如圖5C所示，熱處理之后剝離了抗蝕膜54。隨后，通過執(zhí)行進(jìn)一步的熱處理烘烤導(dǎo)電膜。烘烤的溫度為例如300到500℃。通過進(jìn)行這種烘烤，不僅可以降低導(dǎo)電膜自身的電阻值，還可以降低導(dǎo)體(包括半導(dǎo)體)之間的接觸電阻。結(jié)果，形成了低電阻源電極37和漏電極38，并完成了前面如圖1所示的晶體管10。
注意到由多層其他類型的金屬形成的電極也可以用作源電極37和漏電極38。例如，因?yàn)橹T如Al和Cu之類的賤金屬(base metal)在空氣中比較容易被氧化，所以可以將諸如Ag或類似的在空氣中不易被氧化的貴重金屬形成電極頂部。除此之外，在上述電極形成之后，可以在最頂部一層形成一個(gè)保護(hù)層(即保護(hù)絕緣層)。
圖6所示為典型的根據(jù)本發(fā)明晶體管實(shí)施例另一個(gè)例子的橫截面圖。在圖6中，背襯底62形成于襯底61上，而利用其他晶體硅把晶體管60形成于背襯底62上。
本例中的晶體管60的成分和結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上與前面圖1所示的晶體管10的相同。與圖1中所示晶體管10的區(qū)別在于本例中晶體管60每一個(gè)包含源區(qū)的硅膜70和包含漏區(qū)的硅膜71在包含溝道區(qū)的硅膜72一側(cè)的表面比第一絕緣層81的表面稍微低一點(diǎn)。
作為這種不同結(jié)構(gòu)的結(jié)果，本例中的晶體管60具有清楚地分離了與源區(qū)70相連的溝道區(qū)72的接觸部分和與漏區(qū)71相連的溝道區(qū)72的接觸部分的特性。這樣，可以達(dá)到更穩(wěn)定的特性。
注意到在本例中的晶體管60中，第二絕緣層82和包含溝道區(qū)的硅膜72在柵電極74一側(cè)的表面高度實(shí)質(zhì)上是相同的，利用與圖1所示晶體管10相同的方式，實(shí)現(xiàn)了形成平的柵絕緣膜73表面。結(jié)果，柵絕緣膜73變平了。通過將柵絕緣膜73變平，防止了柵電極74和形成于柵絕緣膜73頂部任意其他布線之間的任何級差，由此減小了漏電流，防止了退化并提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
圖7A到7C所示為制造上述晶體管60過程的一部分。特別地，這里將對與圖2到圖5解釋的晶體管10制造方法的例子不同的步驟進(jìn)行說明。
如圖7B所示，在本例的制造方法中，與前面的例子相比，減少了在形成包含源區(qū)的硅膜70和包含漏區(qū)的硅膜71的區(qū)域分別放置的材料量，即減少了在第一絕緣層81的凹形部分液體材料總的排放量。結(jié)果，如圖7C所示，在隨后的熱處理中，凝固的硅膜70和71的高度比第一絕緣層81的高度稍微低一點(diǎn)。
圖8所示的放大俯視圖為用于本發(fā)明的液晶顯示裝置的一個(gè)象素區(qū)域的部分，該象素區(qū)域在有源矩陣基板上被分隔。
圖8中，在用于液晶顯示裝置的有源矩陣基板400上，數(shù)據(jù)線Sn、Sn+1、...以及掃描線Gm、Gm+1、...將絕緣基板410的頂部分成多個(gè)象素區(qū)域402。本發(fā)明中的晶體管404用于構(gòu)成各個(gè)象素區(qū)域402。所以，利用基板400，在液晶顯示裝置中當(dāng)設(shè)計(jì)晶體管布線結(jié)構(gòu)時(shí)，可以提高自由度并可實(shí)現(xiàn)允許性能和產(chǎn)品質(zhì)量的提高。
如圖9所示，一種由上述液晶顯示裝置構(gòu)成的電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)包括顯示信息輸出源1000、顯示信息處理電路1002、顯示驅(qū)動(dòng)電路1004、諸如液晶面板之類的顯示面板1006、時(shí)鐘產(chǎn)生電路1008以及電源電路1010。
顯示信息輸出源1000的結(jié)構(gòu)包括諸如ROM或RAM之類的存儲(chǔ)器、調(diào)諧并輸出電視信號的調(diào)諧電路及類似。顯示信息輸出源1000基于時(shí)鐘產(chǎn)生電路1008產(chǎn)生的時(shí)鐘輸出諸如視頻信號之類的顯示信息。顯示信息處理電路1002基于時(shí)鐘產(chǎn)生電路1008產(chǎn)生的時(shí)鐘處理并輸出顯示信息。顯示信息處理電路1002可以包括例如放大—極化倒置電路、相位擴(kuò)展電路、輪轉(zhuǎn)電路、伽馬校正電路或箝位電路或類似。顯示驅(qū)動(dòng)電路1004驅(qū)動(dòng)液晶顯示面板1006的顯示，其結(jié)構(gòu)包括掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路和數(shù)據(jù)側(cè)驅(qū)動(dòng)電路。電源電路向這些電路中的每一個(gè)提供電源。
具有這種結(jié)構(gòu)的電子設(shè)備的例子包括如圖10所示的為多媒體應(yīng)用設(shè)計(jì)的個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)、工程工作站(EWS)以及液晶投影儀、尋呼機(jī)、移動(dòng)電話、文字處理器、電視、反光類型或直接監(jiān)視類型的視頻磁帶錄像機(jī)、電子記事薄、電子桌面計(jì)算器、汽車導(dǎo)航裝置、POS終端以及安裝了觸摸面板的裝置。
圖10所示的個(gè)人計(jì)算機(jī)1200由主體部分1204構(gòu)成，該主體部分包括鍵盤1202和包括了上述液晶顯示裝置的液晶顯示屏1206。由于使用了上述液晶顯示裝置，實(shí)現(xiàn)了顯示性能和產(chǎn)品質(zhì)量的提高。
注意到，如圖11所示，還可以將一個(gè)載帶封裝(tape carrier package-TCP)1320與兩個(gè)構(gòu)成液晶顯示基底1304的透明基底1304a和1304b中的一個(gè)相連，其中在TCP中由金屬導(dǎo)電膜形成的聚酰亞胺帶1322上封裝了一個(gè)IC芯片1324。這樣就可以用作構(gòu)成電子設(shè)備一部分的液晶顯示裝置。通過構(gòu)造使用本發(fā)明晶體管的集成電路運(yùn)行的IC芯片，當(dāng)設(shè)計(jì)晶體管布線結(jié)構(gòu)時(shí)，可以提高自由度并可實(shí)現(xiàn)允許性能和產(chǎn)品質(zhì)量的提高。
上述例子中是將TFT基板作為有源矩陣基板進(jìn)行說明，不過，本發(fā)明還可以應(yīng)用于其他使用兩個(gè)終端或三個(gè)終端元件作為象素開關(guān)元件的裝置，例如MIM(金屬—絕緣體—金屬)和MIS(金屬—絕緣體—硅)。例如，可以只由導(dǎo)電層和絕緣層來構(gòu)造使用MIM有源矩陣基板的層壓薄膜結(jié)構(gòu)，而不包括半導(dǎo)體層，不過本發(fā)明也可以應(yīng)用于這種情況。此外，本發(fā)明并不局限于有源矩陣基板并且還可以應(yīng)用于不依賴液晶作為顯示元件的裝置，例如，那些使用電致發(fā)光(EL)的裝置。本發(fā)明還可以應(yīng)用于具有不同層壓薄膜結(jié)構(gòu)的諸如帶有TFT的半導(dǎo)體裝置、數(shù)字反射裝置(DMD)及類似的薄膜裝置中，該薄膜結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)電層、絕緣層并且還包括半導(dǎo)體層。
權(quán)利要求
1.一種包括源區(qū)、漏區(qū)和溝道區(qū)以及柵絕緣膜和柵電極的晶體管，每個(gè)所述的源區(qū)、漏區(qū)和溝道區(qū)由半導(dǎo)體膜形成，其中包含源區(qū)的半導(dǎo)體膜和包含漏區(qū)的半導(dǎo)體膜分別形成于絕緣部分的兩側(cè)，以及包含溝道區(qū)的半導(dǎo)體膜形成于絕緣部分上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管，其特征在于在其溝道區(qū)一側(cè)，絕緣部分、包含源區(qū)的半導(dǎo)體膜和包含漏區(qū)的半導(dǎo)體膜的末端表面的位置實(shí)質(zhì)上彼此高度相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的晶體管，進(jìn)一步包括包含絕緣部分的第一絕緣層，該第一絕緣層隔開了形成包含源區(qū)的半導(dǎo)體膜和包含漏區(qū)的半導(dǎo)體膜的各個(gè)區(qū)域；以及層壓在第一絕緣層上的第二絕緣層，該第二絕緣層隔開了形成包含溝道區(qū)的半導(dǎo)體膜的區(qū)域，其中柵絕緣膜被層壓在溝道區(qū)和第二絕緣層之上。
4.一種包括根據(jù)權(quán)利要求1所述晶體管的集成電路。
5.一種包括根據(jù)權(quán)利要求2所述晶體管的集成電路。
6.一種包括根據(jù)權(quán)利要求3所述晶體管的集成電路。
7.一種包括作為開關(guān)元件的晶體管及由該晶體管驅(qū)動(dòng)的電光層的電光裝置，該晶體管包括源區(qū)、漏區(qū)和溝道區(qū)，以及柵絕緣膜和柵電極，其中包含源區(qū)的半導(dǎo)體膜和包含漏區(qū)的半導(dǎo)體膜分別形成于絕緣部分的兩側(cè)并且將絕緣部分夾在中間，以及包含溝道區(qū)的半導(dǎo)體膜形成于該絕緣部分上。
8.一種包括顯示單元的電子設(shè)備，該顯示單元包括根據(jù)權(quán)利要求7所述的電光裝置。
9.一種制造晶體管的方法，所述晶體管包括源區(qū)、漏區(qū)和溝道區(qū)以及柵絕緣膜和柵電極，每個(gè)所述的源區(qū)、漏區(qū)和溝道區(qū)由半導(dǎo)體膜形成，所述方法包括步驟將包含源區(qū)的半導(dǎo)體膜和包含漏區(qū)的半導(dǎo)體膜分別形成于絕緣部分的兩側(cè)并將絕緣部分夾在中間，以及將包含溝道區(qū)的半導(dǎo)體膜形成于所述絕緣部分上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的晶體管制造方法，其特征在于形成包含源區(qū)的半導(dǎo)體膜和包含漏區(qū)的半導(dǎo)體膜的步驟包括步驟形成隔開預(yù)定區(qū)域的第一絕緣層；以及在由所述第一絕緣層隔開的區(qū)域上放置包含雜質(zhì)的半導(dǎo)體材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的晶體管制造方法，其特征在于形成包含溝道區(qū)的半導(dǎo)體膜的步驟包括步驟在第一絕緣層上形成隔開預(yù)定區(qū)域的第二絕緣層；在由第二絕緣層隔開的區(qū)域放置半導(dǎo)體材料；以及在包含溝道區(qū)的半導(dǎo)體膜上形成柵絕緣膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求9到11任意一個(gè)所述的晶體管制造方法，其特征在于當(dāng)形成包含源區(qū)的半導(dǎo)體膜、包含漏區(qū)的半導(dǎo)體膜、包含溝道區(qū)的半導(dǎo)體膜及柵電極中的至少一個(gè)時(shí)，使用以液滴形式排放形成材料的液滴排放法。
全文摘要
一種晶體管及這種晶體管的制造方法，當(dāng)設(shè)計(jì)布線結(jié)構(gòu)時(shí)，該晶體管允許高自由度并且還可以允許實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的提高。該晶體管包括源區(qū)、漏區(qū)、溝道區(qū)以及柵絕緣膜和柵電極，每個(gè)所述的源區(qū)、漏區(qū)、溝道區(qū)由半導(dǎo)體膜形成。包含源區(qū)的半導(dǎo)體膜和包含漏區(qū)的半導(dǎo)體膜分離地形成，夾住了絕緣部分的兩側(cè)。包含溝道區(qū)的半導(dǎo)體膜形成于絕緣部分的頂部。
文檔編號G02F1/1368GK1505172SQ200310119520
公開日2004年6月16日 申請日期2003年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月3日
發(fā)明者湯田坂一夫, 古沢昌宏, 青木敬, 宏 申請人:精工愛普生株式會(huì)社