專利名稱：薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法
本案是申請(qǐng)?zhí)枮?5118605.1的中國(guó)專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
本發(fā)明涉及用在薄膜集成電路中的一種電路元件的結(jié)構(gòu)，例如一個(gè)薄膜晶體管(TFT)，以及相應(yīng)的制造方法。利用本發(fā)明制成的薄膜晶體管可以形成在玻璃或其類似物制成的絕緣襯底上，也可以形成在單晶硅或其類似物制成的半導(dǎo)體襯底上的一個(gè)絕緣體上，并且被用做液晶顯示器的有源矩陣電路，圖象傳感器的驅(qū)動(dòng)電路等等。
近年來，需要在750℃或更低的溫度下產(chǎn)生薄膜晶體管。薄膜晶體管的制造過程是這樣的，即在對(duì)一個(gè)形成在用氧化硅、氮化硅或類似物制成的絕緣膜上的硅半導(dǎo)體薄膜利用蝕刻形成一個(gè)島狀的硅區(qū)域(有源層)之后，在其上形成一個(gè)柵絕緣膜和一個(gè)柵電極。然而，在慣用的半導(dǎo)體集成電路技術(shù)中，在這種低溫下不可能用熱氧化方法獲得柵絕緣膜。因此，到目前為止，這種絕緣膜主要是用化學(xué)汽相淀積法(CVD法)或物理汽相淀積法(PVD法)形成的。
然而，用CVD法或PVD法形成的絕緣膜的臺(tái)階覆蓋厚度較小，這會(huì)有損于絕緣膜的可靠性產(chǎn)量以及特性。換句話說，在邊沿部的截面基本上垂直的情況下，柵絕緣膜的覆蓋厚度會(huì)明顯地降低到這樣的程度，在典型的情況下，其邊沿部的厚度最多也只有平面部厚度的一半。
島狀硅區(qū)域按慣例都是通過對(duì)硅膜進(jìn)行干法蝕刻而獲得的。在通常的干法蝕刻技術(shù)中，由于需要改善硅與氧化硅或氮化硅的襯底之間的選擇比，采用了反應(yīng)離子蝕刻方法。在這種情況下，島狀硅區(qū)域的截面基本上是垂直的。
因此，柵電極的電場(chǎng)被集中地施加在薄膜半導(dǎo)體區(qū)域的邊沿部。換句話說，由于柵絕緣膜的邊沿部的厚度是其平面部厚度的一半，邊沿部的電場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)到平面部的二倍。結(jié)果，邊沿部的耐壓就會(huì)下降，從而在柵與源之間造成介電擊穿和泄漏電流，或是在柵與漏之間造成介電擊穿和泄漏電流。另外，由于臺(tái)階很陡，柵電極在島狀硅區(qū)域的邊沿部經(jīng)常是斷開的。
從上述角度來看，有人建議使島狀硅區(qū)域的邊沿部不是垂直的，而是具有傾斜截面的形成(錐形)，因此，即使是絕緣膜的臺(tái)階覆蓋厚度有所減少，也不會(huì)出現(xiàn)問題。
圖3是一個(gè)典型的TFT的示意圖，從頂部可看到其具有錐形邊沿，并且分別示出了沿A-A′和B-B′線看到的TFT的截面。形成在襯底上的TFT的薄膜硅半導(dǎo)體區(qū)域被分隔成雜質(zhì)區(qū)域(體現(xiàn)P型或N型導(dǎo)電性的源區(qū)和漏區(qū))24和25，以及一個(gè)溝道成形區(qū)域21，它基本上是本征的。并且位于柵電極23之下。另外還設(shè)有一柵絕緣膜22，用其蓋住硅半導(dǎo)體區(qū)域。盡管在圖中沒有示出，還有一個(gè)蓋住它們的層間絕緣體59，以及形成在其上的導(dǎo)線。導(dǎo)線通過形成在層間絕緣體內(nèi)的觸點(diǎn)孔連接到雜質(zhì)區(qū)域24和25。
從圖3中可見，由于采用了錐形邊沿部的硅半導(dǎo)體區(qū)域，可以使邊沿部和平面部的柵絕緣膜22的厚度相同，這樣就可以改善邊沿部的耐壓。從而能顯著地改善TFT的特性及其產(chǎn)量。
然而，這種措施并沒有從根本上解決上述問題。如果把硅半導(dǎo)體區(qū)域的邊沿部制成錐形，肯定能減少斷開現(xiàn)象。但是仍有許多不能解決的問題。其中最嚴(yán)重的問題就是源與漏之間的漏電流。即使在TFT的源與漏之間施加預(yù)定的漏極電壓，如果柵電極的電位與源極電位相同，就不能形成溝道。相應(yīng)地，在源與漏之間沒有電流流動(dòng)。換句話說，合乎邏輯的關(guān)斷電流應(yīng)該在0.1pA以下。
但在實(shí)際上可以發(fā)現(xiàn)10pA以上的漏電流(在下文中稱為“關(guān)斷電流(off-current)”)。此外，還發(fā)現(xiàn)漏電流竟然幾乎是均勻的，并且與TFT的溝道寬無(wú)關(guān)。這種關(guān)斷電流是一個(gè)致命的問題，特別是當(dāng)TFT被用做有源矩陣電路的開關(guān)晶體管時(shí)，此時(shí)所要求的關(guān)斷電流被設(shè)定為10pA以下，最好是2pA以下。
通過本發(fā)明人對(duì)關(guān)斷電流起因的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，電流27是在基本上本征的溝道形成區(qū)域21中沿著硅區(qū)域的邊沿部流過的。這樣就可以證明上述現(xiàn)象是由于邊沿部的損傷造成的，在利用干法蝕刻技術(shù)蝕刻硅膜從而形成島狀硅區(qū)域的過程中，由于過多的等離子體造成了這種損傷。
通過各種電學(xué)和物理測(cè)量證實(shí)以下事實(shí)。在干法蝕刻過程中受到損傷的部位26形成在邊沿部28處。在該部26出現(xiàn)一個(gè)不成對(duì)的鍵(懸空鍵)。另外，硅表面的氧化程度低，從而形成了特性低劣的硅氧化膜。懸空鍵和特性低劣的氧化硅膜不能提供半導(dǎo)體特性，并且其導(dǎo)電性接近于導(dǎo)體。這種由于等離子體造成的損傷不僅出現(xiàn)的錐形邊沿處，在采用于法蝕刻技術(shù)形成島狀硅區(qū)域的情況下，還會(huì)出現(xiàn)在所有的邊沿部位。
由于受損的部位26僅出現(xiàn)在與溝道寬度無(wú)關(guān)的幾乎相同的局部區(qū)域內(nèi)，關(guān)斷電流也具有幾乎相同的值與溝道寬度無(wú)關(guān)。因此，為了進(jìn)一步降低關(guān)斷電流，需要消除受損部位26。否則就需要采用一種特殊的蝕刻方法，要使邊沿部完全不受等離子體的損傷。
本發(fā)明就是針對(duì)上述問題提出的，其目的是提供一種方法，用于形成具有錐形邊沿部的島狀硅區(qū)域，并且完全不會(huì)由于等離子體損傷到邊沿部位。
為了解決上述問題，在按照本發(fā)明第一方面的一種制造薄膜半導(dǎo)體器件的方法中，具有錐形邊沿的島狀硅半導(dǎo)體器件是通過一種對(duì)硅進(jìn)行蝕刻的非等離子體工藝來形成的。
上述的結(jié)構(gòu)是本文中所述的本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)要素之一。在形成島狀硅區(qū)域時(shí)不使用等離子體，而是用濕法蝕刻技術(shù)來蝕刻硅膜，蝕刻劑包含液體(例如具有一個(gè)NH2組的聯(lián)氨(NH2NH2)或乙二胺(NH2(C2H4)NH2)，或是氫氟酸和硝酸的混合溶液)，液體對(duì)硅膜有蝕刻的作用，或是采用氣體蝕刻技術(shù)，這種氣體在非離子狀態(tài)下對(duì)硅有蝕刻作用(例如各種氯氟化物)。
按照本發(fā)明第二方面的薄膜半導(dǎo)體器件制造方法包括以下步驟(1)用等離子體蝕刻硅膜，形成一個(gè)島狀硅半導(dǎo)體區(qū)域；(2)用非等離子體工藝蝕刻掉上述硅半導(dǎo)體區(qū)域中已受到等離子體損傷的區(qū)域。
上述結(jié)構(gòu)是本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)要素之一。在利用等離子體蝕刻形成了具有錐形沿的島狀硅區(qū)域之后，就通過采用液體的濕法蝕刻技術(shù)或是采用非離子狀態(tài)的氣體的氣體蝕刻技術(shù)來蝕刻硅膜，從而除去在等離子體蝕刻時(shí)被損傷的那一部分。
另外，按照本發(fā)明第三方面的薄膜半導(dǎo)體器件制造方法包括以下步驟(1)在絕緣膜上形成厚度為100至1000的硅膜，在其上再形成一個(gè)掩模；(2)對(duì)采用上述掩模的硅膜進(jìn)行蝕刻，利用對(duì)硅具有蝕刻作用的液體或是非離子狀態(tài)的氣體形成一個(gè)具有錐形邊沿的島狀薄膜硅半導(dǎo)體區(qū)域。
再有，按照本發(fā)明第五方面的薄膜半導(dǎo)體器件制造方法，為了解決上述問題，是通過對(duì)硅膜進(jìn)行濕法蝕刻來形成島狀硅區(qū)域的，采用了包含一個(gè)NH2組(例如聯(lián)氨(NH2NH2)，乙二胺(NH2(C2H4)NH2)或類似物)的材料。換句話說，該方法包括(1)在絕緣膜上形成厚度為100至1000的硅膜，在其上再形成一個(gè)掩模；(2)對(duì)采用上述掩模的硅膜進(jìn)行蝕刻，利用包含一個(gè)NH2組的液體材料形成一個(gè)具有錐形邊沿的島狀薄膜硅半導(dǎo)體區(qū)域。
按照本發(fā)明第七方面的薄膜半導(dǎo)體器件制造方法包括以下步驟(1)在絕緣膜上形成一個(gè)厚度為100至1000的硅膜，在其上有選擇地形成一層主要包含氧化硅或氮化硅(還包含氧化的氮化硅)的掩模，或是形成一層主要包含有機(jī)物質(zhì)的掩模；(2)對(duì)采用上述掩模的硅膜進(jìn)行蝕刻，利用對(duì)硅有蝕刻作用的液體或氣體形成島狀薄膜硅半導(dǎo)體區(qū)域。
在按照本發(fā)明第三、五、七方面的具有上述結(jié)構(gòu)的薄膜半導(dǎo)體器件制造方法中，是通過利用液體的濕蝕刻技術(shù)蝕刻硅膜來形成島狀硅區(qū)域的，或是采用非離子狀態(tài)的氣體，用氣體蝕刻技術(shù)形成島狀硅區(qū)域。
在上述步驟(1)中，對(duì)硅膜的厚度做出了100至1000的限制，這是為了使邊沿部的截面足夠平滑。如果硅膜的厚度達(dá)到或超過1000，邊沿截面的形狀就接近垂直了，在這種情況下無(wú)法獲得本發(fā)明的這種島狀硅區(qū)域。
濕法蝕刻技術(shù)和采用非離子狀態(tài)的氣體的氣體蝕刻技術(shù)不會(huì)造成等離子體損傷，并且由于這兩種技術(shù)都是公知的各向同性蝕刻技術(shù)，如果硅膜具備了上述的厚度，蝕刻截面的形狀是極為平滑的。因此，柵電極不會(huì)被斷開，并足以減少關(guān)斷電流。為了改善階梯面積以便進(jìn)一步提高產(chǎn)量，形成在島狀硅區(qū)域上的柵絕緣膜的厚度最好能設(shè)定為硅膜厚度的2至10倍。
在上述方法中，作為濕法蝕刻中使用的一種適當(dāng)?shù)奈g刻液(對(duì)硅具有蝕刻作用的液體)，此處使用了酸溶液，例如氫氟酸和硝酸的混合溶液(氟代硝酸)，具有一個(gè)NH2組的例如聯(lián)氨或乙二胺(NH2(C2H4)NH2)的溶液，或是具有季銨氧化物溶液的堿性溶液。具體地說，在使用具有NH2組的溶液時(shí)，若使用與溶液按適當(dāng)比例混合的水(H2O)，則會(huì)更加有效，同時(shí)還一起使用丙醇，丁醇，異丙醇(CH3CHUOHCH3)，或鄰苯二酚(C6H4(OH)2)。
在上述方法中，如果采用氣體蝕刻技術(shù)，最好是采用氟和氯的化合物，例如具有強(qiáng)氟化作用的材料，諸如一氟化氯(ClF)，三氟化氯(ClF3)，或是五氟化氯(ClF5)。換句話說，當(dāng)硅接觸到這些氣體時(shí)，就會(huì)被氟化。其結(jié)果使硅變成氣體的氟化硅化合物，然后進(jìn)行蝕刻。特別是三氟化氯在化學(xué)上是穩(wěn)定的，并且易于存放和使用。另外，由于氯三氟化物很難蝕刻掉氧化硅，可以用氧化硅作為掩模。應(yīng)該注意的是，由于三氟化氯和氧化硅都不易與有機(jī)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，所以光刻劑一類的有機(jī)物質(zhì)不能用做掩模。
用三氟化氯對(duì)多晶硅的蝕刻速度在室溫和3.5乇(ClF3/N2＝300sccm/900sccm)的條件下為650/min左右。在同樣條件下，采用等離子體CVD制造技術(shù)對(duì)氧化硅和氮化硅的蝕刻速度分別為15/min和100/min左右。
以下參照附圖4A至4D和7A至7D說明上述過程(2)。
在圖4C和7C中所示的過程是形成島狀至區(qū)域36的過程。在這一過程中，使用掩模35，對(duì)硅膜32進(jìn)行蝕刻，形成島狀硅區(qū)域36。掩模35是按下述方法形成的。在主要包含氧化硅、氮化硅或是氧化的氮化硅(SiOxNy)的一個(gè)層33的整個(gè)表面上涂上光刻膠，從而按公知的光刻技術(shù)形成光刻膠的掩模34。利用掩模34對(duì)設(shè)在其下的層33進(jìn)行蝕刻(過程見圖4B和7B)。
然后，在圖4B所示的過程中，從掩模35上分離光刻膠的掩模34。這是因?yàn)樵趫D4C所示的過程中真正起到掩模的作用的只有主要包含氧化硅，氮化硅或氧化的氮化硅的掩模35，而有機(jī)光刻劑的掩模34被用于蝕刻硅的處理液或處理氣體明顯地?fù)p壞，例如聯(lián)氨或三氟化氯。
這樣，完成了對(duì)主要包含氧化硅或氮化硅的層33的蝕刻之后，光刻膠的掩模34就沒用了。然而，當(dāng)光刻膠被分開時(shí)，硅32的表面氧化可很薄，當(dāng)硅32和氧化硅的蝕刻速度區(qū)別很大時(shí)，其蝕刻作用很低。因此，在圖7C所示過程中，為了獲得足夠的蝕刻作用，在光刻膠的掩模34仍然附著在膜35上的條件下蝕刻硅膜32。
應(yīng)該注意到，主要包含氧化硅，氮化硅或氧化的氮化硅的層33是利用化學(xué)汽相淀積法(CVD法)制備的，例如采用等離子體CVD技術(shù)和低壓CVD技術(shù)，或是采用諸如濺射技術(shù)的物理汽相淀積法(PVD法)制備層33。如果允許加熱到500℃以上，也可以采用熱氧化技術(shù)。
按照本發(fā)明第四方面的薄膜半導(dǎo)體器件制造方法包括下述基本步驟(1)形成具有錐形邊沿部的島狀薄膜硅半導(dǎo)體區(qū)域，在其上形成掩模，利用干法蝕刻技術(shù)蝕刻硅膜；(2)用對(duì)硅膜具有蝕刻作用的液體(處理液)或是非離子狀態(tài)的氣體(處理氣體)處理薄膜硅半導(dǎo)體區(qū)域的邊沿部；以及(3)形成與薄膜半導(dǎo)體區(qū)域橫向的柵電極。
按照本發(fā)明第六方面的薄膜半導(dǎo)體器件制造方法包括以下步驟(1)形成具有錐形邊沿部的島狀薄膜硅半導(dǎo)體區(qū)域，在其上形成掩模，利用干法蝕刻技術(shù)蝕刻硅膜；(2)利用具有一個(gè)NH2組的材料處理薄膜硅半導(dǎo)體區(qū)域的邊沿部；以及(3)形成與薄膜半導(dǎo)體區(qū)域橫向的柵電極。
按照本發(fā)明第八方面的薄膜半導(dǎo)體器件制造方法，包括以下步驟(1)形成具有錐形邊沿部的島狀薄膜硅半導(dǎo)體區(qū)域，在其上形成由主要包含氧化硅或氮化硅的層構(gòu)成的掩模以及主要包含有機(jī)物質(zhì)的層，用干法蝕刻技術(shù)蝕刻硅膜；(2)采用對(duì)硅膜具有蝕刻作用的液體(例如聯(lián)氨(NH2NH2)，具有一個(gè)NH2組的乙二胺(NH2(C2H4)NH2，或是氫氟酸和硝酸的混合液(下文中稱為“處理液”)，或是采用對(duì)硅有蝕刻作用的非離子狀態(tài)的氣體(例如各種氟化氯氣，下文稱其為“處理氣體”)處理薄膜硅半導(dǎo)體區(qū)域的邊沿部；以及(3)形成與薄膜半導(dǎo)體區(qū)域橫向的柵電極。
在按照本發(fā)明第四、六和八的具有上述結(jié)構(gòu)的方法中，在采用干法蝕刻技術(shù)形成了具有錐形邊沿的島狀硅區(qū)域之后，使用對(duì)硅具有蝕刻作用的液體或是非離子狀態(tài)的氣體蝕刻掉在于法蝕刻過程中受到損傷的部位。
按照本發(fā)明第四、六、八方面的薄膜半導(dǎo)體的器件制造方法，對(duì)硅膜的厚度沒有特殊限制，并且這種干法蝕刻技術(shù)與本發(fā)明第一方面所采用的濕法蝕刻或氣體蝕刻相比可以獲得優(yōu)質(zhì)的錐形邊沿。顯而易見，在上述步驟(2)和(3)之間還可以增加一個(gè)用于形成柵絕緣膜的步驟。
作為一種對(duì)硅有蝕刻作用的液體，可以使用酸溶液，例如氫氟酸和硝酸的混合液(氫氟硝酸)，聯(lián)氨或乙二胺(NH2(CH2)2NH2)，或是具有季銨氧化物溶液的堿性溶液。具體地說，在后一種情況下若使用與溶液按適當(dāng)比例混合的水(H2O)則會(huì)更加有效，同時(shí)還一起使用丙醇，丁醇，異丙醇(CH3CHOHCH3)或鄰苯二酚(C6H4(OH)2)。
作為對(duì)硅有蝕刻作用的非離子態(tài)氣體，氟化氯是最好的，例如一氟化氯(CLF)，三氟化氯(ClF3)或五氟化氯(CHF5)。特別是三氟化氯具有化學(xué)穩(wěn)定性并且便于保存和使用。另外，由于三氟化氯很難蝕刻氧化硅，可以用氧化硅做掩模。
應(yīng)該指出，由于這些液體和氣體對(duì)硅的蝕刻作用，就需要有這樣一種結(jié)構(gòu)，即采用具有掩模作用的涂層(掩模)蓋住島狀硅區(qū)域，僅有邊沿部位是曝露的。否則，不僅是邊沿部，整個(gè)島狀硅區(qū)域都會(huì)受到蝕刻。
因此，按照本發(fā)明的第四方面，如果在蝕刻硅膜時(shí)使用了聯(lián)氨，乙二胺或氟化氯，由于不能用有機(jī)物質(zhì)做掩模，就使用了氧化硅，氮化硅或氧化的氮化硅(SiOxNy)做為涂層。這種涂層是通過諸如等離子體CVD技術(shù)和低壓CVD技術(shù)那樣的化學(xué)汽相淀積法(CVD法)或是諸如濺射技術(shù)那樣物理汽相淀積法(PVD法)獲得的。如果允許使用500℃以上的溫度，也可以采用熱氧化技術(shù)。
另外，在本發(fā)明的第六方面中，由于有了具有上述作用的掩膜，隨著具有一個(gè)NH2組的材料對(duì)例如光刻膠那樣的有機(jī)物的腐蝕，在拆掉光刻膠時(shí)，硅表面受到的氧化很薄。因此，具有上述NH2組的材料的蝕刻作用被降低了。所以要在用具有NH2組的材料蝕刻硅膜時(shí)在其上保留光刻膠的掩模。
在本發(fā)明的第八方面中，諸如光刻膠那樣的作為掩模的有機(jī)物受到上述處理液或處理氣體的腐蝕，而在以硅表面上拆掉光刻膠時(shí)該表面受到的氧化卻很薄，其結(jié)果是降低了上述處理液或處理氣體的蝕刻作用。相應(yīng)地，掩模是由多層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的，其中包括主要包含有機(jī)物質(zhì)的一個(gè)層，以及象光刻膠中一樣主要包含氧化硅和氮化硅的一個(gè)層，并且在帶有主要含有物質(zhì)的層的條件下進(jìn)行蝕刻。
在本發(fā)明的第四、六和第八方面中，如果在上述步驟(1)和(2)之間在400℃以上條件下執(zhí)行熱處理，硅膜中所含的重金屬一類物質(zhì)就會(huì)凝聚在已受到干法蝕刻損傷的那個(gè)部位。隨后，由于該凝聚部在后續(xù)的步驟(2)中受到蝕刻，就可以提高硅膜的純度。在熱處理中，為了防止與硅膜發(fā)生反應(yīng)，處理過程應(yīng)該在氫或氮的環(huán)境中進(jìn)行。
更具體地說，在使用促使非晶硅結(jié)晶的一種元素(觸媒元素)例如鎳(Ni)，鈷(Co)，鐵(Fe)，鉑(Pt)或鈀(Pd)使硅膜結(jié)晶的情況下，必須注意到剩余的觸媒元素對(duì)元件特性的有害影響。在使用這些觸媒元素時(shí)，可以降低結(jié)晶溫度，并可以縮短結(jié)晶時(shí)間。然而，需要在硅膜中添加密度至少為1×1017原子/cm3的觸媒元素。
通過上述熱處理過程降低這種觸媒元素在硅膜中的密度，并使其凝聚在邊沿部。然后通過蝕刻除去這一邊沿部。熱處理的溫度越高，這種作用越強(qiáng)。然而，必須考慮到溫度對(duì)其他材料的影響。在使用玻璃材料做襯底時(shí)，熱處理的溫度最好被定在其變形點(diǎn)以下。典型的最佳設(shè)定溫度為400至550℃。


圖1A至1E示出了按照本發(fā)明第四方面在步驟(2)的過程中出現(xiàn)的基本結(jié)構(gòu)。首先，在形成在絕緣面1上的晶體或非晶體硅膜2的表面上形成氧化硅或氮化硅材料的薄涂層3，涂層3不會(huì)被步驟(2)中使用的處理液蝕刻。然后在其上通過公知的光刻膠工藝用光刻膠形成一個(gè)掩模4(圖1A)。
接著，對(duì)使用掩模4的涂層3和硅膜2進(jìn)行蝕刻，采用干法蝕刻技術(shù)，通過蝕刻使掩模4變成具有錐形邊沿的掩模6，這樣就形成了島狀硅區(qū)域5。盡管島狀硅區(qū)域的邊沿是錐形的，但在其表面上存在已受到等離子體損傷的部位7(圖1B)。
然后除去光刻膠的掩模4。但是在島狀硅區(qū)域5上仍留有通過對(duì)涂層3的蝕刻新形成的掩模8(圖1C)。
由于處理液或處理氣體不能蝕刻掩模8，在使用上述處理液或氣體的蝕刻過程中，蝕刻是從硅膜的邊沿橫向進(jìn)行的，這樣就蝕刻了包括已受到等離子體損傷的部位7在內(nèi)的區(qū)域9。蝕刻進(jìn)度的距離X應(yīng)該能完全除去已受到等離子體損傷的部位7。為了大批量生產(chǎn)和便于控制，距離X應(yīng)為100至10000，最好是300至3000。在使用堿性溶液例如聯(lián)氨作為處理液，或是用氟化氯作為處理氣體時(shí)，在用處理液進(jìn)行處理之前，最好用具有氫氟酸一類的蝕刻劑(例如緩沖氫氟酸)除去氮化硅膜，因?yàn)榇嬖谟谶呇孛嫔系难趸枘ぷ璧K了蝕刻的進(jìn)行(圖1D)。
然后除去掩模8，并用PVD技術(shù)或CVD技術(shù)形成柵絕緣膜10。在形成柵絕緣膜10的過程中，可以通過用750℃以下的溫度使柵絕緣膜10受熱氧化，從而在柵絕緣膜10的表面上形成一個(gè)薄的熱氧化膜。
應(yīng)該注意到，在蝕刻掩模8的過程中，絕緣面1也會(huì)同時(shí)受到蝕刻，并且受蝕刻的深度1/2主要取決于掩模8的材料，掩模8的厚度Y1以及絕緣面1的材料(圖1E)。
如果在步驟(2)中使用的處理液或處理氣體不能腐蝕光刻膠一類的有機(jī)物，在蝕刻島狀硅區(qū)域時(shí)所用的那種光刻膠掩模仍可以在步驟(1)中充當(dāng)掩模。這種情況下的過程如圖1F至1H所示。在絕緣面11上形成錐形島狀硅區(qū)域12的方法與圖1中的方法相同。在島狀硅區(qū)域的表面上保留光刻膠的掩模13。在錐形邊沿的表面上也存在已受到等離子體損的部位14(圖1F)。
然后，在用處理液或處理氣體對(duì)島狀硅區(qū)域進(jìn)行處理之后，由于光刻膠掩模13的存在，此后的蝕刻是從錐形邊沿部位進(jìn)行的，并且蝕刻掉包括已受到等離子體損傷的部位14在內(nèi)的區(qū)域15(圖1G)。
然后除去光刻膠掩模13，從而形成柵絕緣膜16(圖1H)。
圖2A至2D示出了按照本發(fā)明第六和第八方面的步驟(2)中的基本結(jié)構(gòu)。首先在形成在絕緣面1上的晶體或非晶體硅膜2的表面上形成一個(gè)薄涂層3，它主要包含氧化硅或氮化硅，并且不會(huì)被步驟(2)中使用的處理液或處理氣體蝕刻。然后通過公知的光刻工藝用光刻膠形成光刻膠的掩模4(圖2A)。
接著對(duì)使用光刻膠掩模4的涂層3和硅膜2進(jìn)行蝕刻，利用干法蝕刻技術(shù)把掩模4蝕刻成具有錐形邊沿的光刻膠掩模6，從而形成島狀硅區(qū)域5。盡管島狀區(qū)域5的邊沿是錐形的，在其表面上仍存在已受到等離子體損傷的部位(圖2B)。
然后用處理液或處理氣體對(duì)曝露在其側(cè)面的部位進(jìn)行處理。在本例中，蝕刻從硅膜的邊沿橫向地進(jìn)行，從而蝕刻掉包括已受到等離子損傷的部位7的區(qū)域9。蝕刻的進(jìn)度距離X應(yīng)該能完全除去已受到等離子體損傷的部位7，為了大批量生產(chǎn)和便于控制，距離X應(yīng)為100至10000，最好是3000。在用具有一個(gè)NH2組的處理液進(jìn)行處理之前，應(yīng)該用具有氫氟酸一類的蝕刻劑(例如緩沖氫氟酸)除去氧化硅膜，因?yàn)榇嬖谟谶呇孛嫔系难趸枘ぷ璧K了蝕刻的進(jìn)行。盡管在圖中沒有示出光刻膠掩模6的任何變化，如果選擇適當(dāng)種類的處理液或處理氣體，可以完全熔化或氧化掉掩模6(圖2C)。
在仍留有光刻膠的情況下，就將其拆掉，并且在通過PVD技術(shù)或CVD技術(shù)形成柵絕緣膜10之前進(jìn)一步除在光刻膠下面形成的主要含氧化硅或氮化硅的膜8。在形成柵絕緣膜10的過程中，可以通過預(yù)先在750℃以下的溫度下使柵絕緣膜10加熱氧化，從而在柵絕膜10的面上形成一個(gè)薄的熱氧化膜。
應(yīng)該指出，在對(duì)主要含氧化硅和氮化硅的掩膜8進(jìn)行蝕刻的同時(shí)，絕緣面1也會(huì)受到蝕刻，并且其深度Y2主要取決于掩膜8的材料，厚度Y1，以及絕緣面1的材料(圖2D)。
為了減小深度Y2，必須把主要含氧化硅和氮化硅的上述膜3做得足夠薄。在這種情況下，由于光刻膠與硅膜彼此間是直接接觸的，硅膜可能受到污染。
附圖作為說明書的一個(gè)組成部分和文字一起說明了本發(fā)明的實(shí)施例，可用于解釋本發(fā)明的目的，優(yōu)點(diǎn)和原理。在圖中，
圖1A至1H示出了按照本發(fā)明第一實(shí)施例的TFT制造工藝的示意圖；圖2A至2D示出了按照本發(fā)明另一實(shí)施例的TFT制造工藝的示意圖；圖3是用于說明慣用的TFT所存在的問題的一個(gè)示意圖；圖4A至4D是按照本發(fā)明第一至第五實(shí)施例的TFT制造工藝的截面圖；圖5A至5E是按照本發(fā)明第六實(shí)施例的TFT制造工藝的截面圖；圖6A至圖6E是按照本發(fā)明第七實(shí)施例的TFT制造工藝的截面圖；圖7A至7D是按照本發(fā)明第八至第十一實(shí)施例的TFT制造工藝的截面圖；圖8A至8E是按照本發(fā)明第十二實(shí)施例的TFT制造工藝的截面圖；以及圖9A至9E是按照本發(fā)明第十三實(shí)施例的TFT制造工藝的截面圖。
以下參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。
(例1)第一實(shí)施例涉及一種用濕法蝕刻技術(shù)形成島狀硅區(qū)域的方法。圖4A至4D表示本實(shí)施例。首先用濺射技術(shù)在玻璃襯底(未示出)上形成厚度為2000的用氧化硅制成的墊層膜31。然后用等離子體CVD技術(shù)在其上沉積一個(gè)厚度為100至1000，例如500的非晶態(tài)硅膜32。通過在350至550C下對(duì)硅膜32退火0.5至8小時(shí)，排放出膜32內(nèi)所含的過量的氫。
此后，在硅膜32上照射KrF激發(fā)激光束(波長(zhǎng)248nm，脈寬20nsec)使其結(jié)晶，激光束的適用能量密度為250至400mJ/cm2。
在結(jié)晶處理后，用濺射技術(shù)在硅膜32上淀積一層作為保護(hù)膜的氧化硅膜33，厚度為200。然后在氧化硅膜33的整個(gè)面上涂上光刻膠，并用公知的光刻技術(shù)構(gòu)圖，從而形成由光刻膠構(gòu)成的掩模34(圖4A)。
接著通過光刻膠制成的掩模34用1/10BHF蝕刻由氧化硅制成的保護(hù)膜33，形成由氧化硅制成的掩膜35。1/10BHF是一種氟氫酸和氟化氨的含量比率為1∶10的溶液。
然后從保護(hù)膜35上剝?nèi)ス饪棠z掩模34，使氧化硅制成的掩膜35曝露出來(圖4B)。
此后用聯(lián)氨的水溶液蝕刻硅膜。聯(lián)氨與水的比例(克分子比)被定為36∶74。存在由氧化硅制成的掩膜35的區(qū)域不會(huì)被蝕刻，而其他區(qū)域則被逐漸蝕刻。結(jié)果就形成了具有接近錐形的邊沿的島狀硅區(qū)域36(圖4C)。
接著用1/10BHF蝕刻氧化硅制成的掩膜35。在本例中，墊層的氧化硅膜402和掩膜407也是用濺射技術(shù)形成的。由于1/10BHF(23℃)的蝕刻速度是900至1000/min，即使考慮到過度蝕刻的問題，在蝕刻時(shí)，熱層氧化膜被蝕刻的深度是250至350，與掩膜407的程度相同。
然后用等離子體CVD技術(shù)在其上形成一層厚度為1000至1500，例如1200的氧化硅膜37。TEOS(四乙氧硅烷，Si(OC2H5)4)和氧氣(O2)被用做原料氣體，膜的形成溫度被定為250至400℃，例如350℃。由此形成的氧化硅膜37就構(gòu)成了柵絕緣膜(圖4D)。
(例2)第二實(shí)施例涉及用濕法蝕刻技術(shù)形成島狀硅區(qū)域的方法。圖4A至4D表示本實(shí)施例。首先用濺射技術(shù)在玻璃襯底(未示出)上形成厚度為2000的氧化硅熱層膜31。然后用等離子體CVD技術(shù)在其上淀積厚度為100至1000，例如500的非晶態(tài)硅膜32。利用350至550℃對(duì)硅膜32退火0.5至8小時(shí)，排放出膜32中所含的過量氫氣。
此后用KrF激活激光(波長(zhǎng)248mm，脈寬20nsec)照射硅膜使其結(jié)晶。激光束的適當(dāng)能量密度為250至400mJ/cm2。
與此不同，本實(shí)施例中的結(jié)晶處理也可以采用550至950℃的溫度對(duì)硅膜32進(jìn)行熱退火。在通過熱退火使硅膜32結(jié)晶之后，也可用上述激光束照射硅膜32。
在結(jié)晶處理之后，用濺射技術(shù)在硅膜32上淀積一層厚度為200的氧化硅膜33作為保護(hù)膜。再在氧化硅膜33的整個(gè)面上涂上光刻膠，并用公知的光刻技術(shù)構(gòu)圖，從而形成光刻膠制成的掩模34(圖4A)。
接著通過光刻膠制成的掩模34用1/10BHF蝕刻氧化硅制成的保護(hù)膜33，從而形成氧化硅制成的掩膜35。1/10BHF是一種氟氫酸和氟化氨的含量比為1∶10的溶液。
此后從保護(hù)膜35上剝掉掩膜34，使氧化硅制成的掩膜35曝露出來。然后用氫氟酸，硝酸及醛酸的混合液蝕刻硅膜。在本例中使用了氫氟酸、硝酸及醋酸的比例為1∶5∶10-20的溶液。在蝕刻過程中，存在氧化硅掩膜35的區(qū)域不會(huì)被蝕刻，而其它區(qū)域逐漸被蝕刻。雖然蝕刻速度取決于溫度，仍可以在10秒至1分鐘內(nèi)蝕刻掉500的硅膜。結(jié)果就形成了具有近似錐形邊沿的島狀硅區(qū)域(圖4C)。
接著用1/10BHF蝕刻氧化硅制成的掩膜35。在本例中，墊層氧化硅膜402和掩膜407也是用濺射技術(shù)形成的。即使考慮到過度蝕刻的問題，由于1/10BHF(23℃)的蝕刻速度是900至1000/min，在蝕刻過程中，熱層氧化膜受蝕刻的深度為250至350，與掩膜407的蝕刻程度相同。
然后用等離子體CVD技術(shù)在其上形成厚度為1000至1500，例如1200的氧化硅膜37。TEOS(四乙氧硅烷)，Si(OC2H5)4))和氧氣被用做原料氣體，膜的形成溫度被定為250至400℃，例如350℃。由此形成的氧化硅膜37就構(gòu)成了一個(gè)柵絕緣膜(圖4D)。
(例3)第三實(shí)施例涉及用濕法蝕刻技術(shù)形成島狀硅區(qū)域的方法，圖4A至4D表示本實(shí)施例。首先用濺射技術(shù)在玻璃襯底(未示出)上淀積一個(gè)2000厚的氧化硅制成的墊膜31。以及一個(gè)500厚的非晶態(tài)硅膜32。然后在氧環(huán)境中用550℃對(duì)硅膜32進(jìn)行1小時(shí)的熱退火，從而在硅膜面上形成一層極薄的氧化硅保護(hù)膜33。再用旋轉(zhuǎn)涂覆技術(shù)在保護(hù)膜33上涂上濃度為1至100ppm的鎳醋酸鹽水溶液。
此后，在550℃下對(duì)硅膜32退火5至8小時(shí)，使其結(jié)晶。在結(jié)晶處理之后，用公知的光刻技術(shù)形成光刻膠掩模34(圖4A)。
然后，使用光刻膠制成的掩模34，用1/10BHF蝕刻由氧化硅制成的保護(hù)膜33，從而形成氧化硅掩膜35(圖4B)。
接著從保護(hù)膜35上剝?nèi)パ谀?4，使氧化硅制成的掩膜35暴露出來。然后用氫氟酸，硝酸和醋酸的混合液蝕刻硅膜。在本例中，使用的溶液中氫氟酸，硝酸及醋酸的比例為1∶5∶10-20。結(jié)果就形成了具有近似錐形的邊沿的島狀硅區(qū)域36(圖4C)。
然后再用1/10BHF蝕刻氧化硅制成的掩膜35。在本例中，墊層氧化硅膜402和掩膜407也是用濺射技術(shù)形成的。即使考慮到過渡蝕刻的因素，由于1/10BHF(23℃)的蝕刻速度是900至1000/min，墊層氧化膜的蝕刻深度為250至350，掩膜407的蝕刻程度也一樣。
接著用等離子體CVD技術(shù)在上面形成1200厚的氧化硅膜37。單硅烷(SiH4)和一氧化二氮(N2O)被用做原料氣體，膜的形成溫度被定為350至500℃，例如430℃。如此形成的氧化硅膜37被作為柵絕緣膜(圖4D)。
(例4)第四實(shí)施例涉及使用非離子狀態(tài)的氣體通過氣體蝕刻技術(shù)形成島狀硅區(qū)域的方法。圖4A至4D表示了本實(shí)施例。首先用氣體蝕刻技術(shù)在玻璃襯底(未示出)上淀積厚度為2000的氧化硅墊膜31，以及厚度為1000的非晶態(tài)硅膜32。
然后在600至750℃的溫度下對(duì)硅膜32進(jìn)行熱退火，使其結(jié)晶。在結(jié)晶處理之后，淀積一層200厚的氧化硅膜33作為保護(hù)層。然后用公知的光刻技術(shù)形成光刻膠制成的掩模(圖4A)。
接著采用光刻膠制成的掩模34用1/10BHF蝕刻氧化硅制成的保護(hù)膜33，從而形成氧化硅的掩膜35(圖4B)。
隨后從保護(hù)膜35上剝掉光刻膠的掩模34，使氧化硅制成的掩膜35暴露出來。然后把襯底置于減壓到1至100托的一個(gè)二氧化硅管的內(nèi)部，管內(nèi)氣壓例如為3.5托，并且把三氟化氯(ClF3)和氮?dú)獾幕旌蠚怏w導(dǎo)入二氧化硅管。在本例中，三氟化氯的流速被定為300sccm，氮?dú)獾牧魉俦欢?00sccm。在襯底被置于這一狀態(tài)下經(jīng)過2至5分鐘之后，停止供應(yīng)三氟化氯。結(jié)果就形成了具有近似錐形邊沿的島狀硅區(qū)域36(圖4C)。
隨后用1/10BHF蝕刻氧化硅制成的掩膜35。在本例中，墊層氧化硅膜402和掩膜407也是用濺射技術(shù)形成的。即使考慮到過渡蝕刻的問題，由于1/10BHF(23℃)的蝕刻速度是900至1000/min，在蝕刻時(shí)，墊層氧化膜受蝕刻的深度為250至350，掩膜407的蝕刻程度也一樣。
接著用等離子體CVD技術(shù)在上面形成厚度為1000至1500，例如1200的氧化硅膜37。用單硅烷(SiH4)和氧氣(O2)作原料氣體。并且膜的形成溫度定為350至500℃，例如400℃。由此形成的氧化硅膜37被作為柵絕緣膜(圖4D)。
(第五實(shí)施例)第五實(shí)施例涉及一種通過使用非離子狀態(tài)氣體的氣體蝕刻技術(shù)形成島狀硅區(qū)域的方法。圖4A至4D表示該實(shí)施例。首先，通過氣體蝕刻技術(shù)在玻璃襯底(未示出)上淀積由氧化硅制成的墊膜31和硅膜32，前者的厚度為2000，后者厚度為500。并處于非晶狀態(tài)。然后，借助于在氧氣環(huán)境中在550℃下對(duì)硅膜32進(jìn)行一小時(shí)的熱退火，在硅膜的表面上形成極薄的氫化硅保護(hù)膜33。然后通過旋轉(zhuǎn)涂覆技術(shù)在保護(hù)膜33上涂上濃度為1到100ppm的鎳醋酸鹽水溶液。
在此之后，硅膜32在550℃下進(jìn)行退火5至8小時(shí)，從而被晶體化。在晶體化處理之后，通過公知的光刻技術(shù)形成光刻膠掩模34(圖4A)。
然后，使用由光刻膠制成的掩模34，用1/10BHF對(duì)氧化硅制成的保護(hù)膜33進(jìn)行蝕刻，從而形成氧化硅的掩模35(圖4B)。
在此之后，抗蝕劑掩模34從保護(hù)膜35脫皮，從而使氧化硅制成的掩膜35被暴露出來。然后，襯底被置于被減壓到1到100托，例如5托的二氧化硅管的內(nèi)部，并使三氟化氯(ClF3)和氮?dú)獾幕旌蠚怏w流進(jìn)二氧化硅管。在本實(shí)施例中，三氟化氯的流量被設(shè)為100sccm，氮的流量被設(shè)為900sccm。在使襯底保留在這種狀態(tài)2至5分鐘之后，停止三氟化氯的供給。結(jié)果，形成具有近似錐形邊緣的島狀硅區(qū)域36(圖4C)。
接著，由氧化硅制成的掩膜35用1/10BHF進(jìn)行蝕刻。然后，通過等離子CVD技術(shù)在其上形成氧化硅膜37，其厚度為1000至1500，例如1200。使用單硅烷(SiH4)和一氧化二氮(N2O)作為原料氣體，并把膜形成溫度設(shè)定為350至500℃，例如430℃。這樣形成的氧化硅膜37作為柵極絕緣膜(圖4D)。
(第六實(shí)施例)圖5A至5E，是表示制造TFT過程的截面圖，在其中按照本發(fā)明形成島狀硅區(qū)域，并被用作使用島狀硅區(qū)域的有源矩陣電路的開關(guān)晶體管。首先，通過濺射技術(shù)在玻璃襯底401上形成厚度為2000的氧化硅墊層402。再通過等離子CVD技術(shù)在墊層402上淀積硅膜403，其厚度為300至1500，例如1000，并呈非晶狀態(tài)。接著，通過濺射技術(shù)淀積厚度為200的氧化硅膜404作為保護(hù)膜。
然后，在減少的大氣中通過在600℃下退火48小時(shí)使硅膜403晶體化?？梢越柚谑褂脧?qiáng)光例如激光束的系統(tǒng)進(jìn)行晶體化處理。此后，在氧化硅膜404的整個(gè)表面上涂上光刻膠，并通過已知的光刻技術(shù)成形，形成光刻膠掩模405(圖5A)。
接著，使用由光刻膠制成的掩模405，用1/10BHF對(duì)氧化硅制成的保護(hù)膜404進(jìn)行蝕刻。被使用的1/10BHF是一種溶液(含比例為1∶10的氟化氫和氟化銨)。
然后，硅膜403被蝕刻，從而形成具有錐形邊緣的島狀硅區(qū)域406。使用干法蝕刻進(jìn)行蝕刻。這時(shí)的蝕刻條件如下RF功率500W壓力 100m托氣體流量CF4 50sccmO245sccm結(jié)果，如5B所示，獲得了島狀硅區(qū)域406。不過，其邊緣部分是錐形的，如圖所示。錐形部分的角度為20至60°。在蝕刻時(shí)當(dāng)氣體流量比CF4/O2(上例中為40/45)增加時(shí)，則不能獲得具有前述錐形部分的邊緣。應(yīng)當(dāng)說明，光刻膠的端面被蝕刻成錐形。呈錐形的已被處理過的邊緣的表面被等離子體大大地破壞了。
然后，為了除去已被等離子體破壞的錐形部分的表面上形成的極薄的氧化膜，把氧化膜由1/10BHF進(jìn)行蝕刻5至30秒鐘。此時(shí)，因?yàn)榇嬖诠饪棠z掩模405，在島狀硅區(qū)域406上延伸的硅氧化膜407不會(huì)被蝕刻(圖5(B))。
此后，光刻膠掩模405從硅氧化膜407脫皮，使得已保留在島狀硅區(qū)域406上的硅氧化膜被暴露出來。
然后，用聯(lián)氨的水合物(N2H4·H2O)蝕刻硅膜。此時(shí)，因?yàn)樵趰u狀硅區(qū)域上存在氧化硅的保護(hù)膜407，蝕刻只從其邊緣進(jìn)行。在本實(shí)施例中，蝕刻被進(jìn)行到X＝1000為止(圖5C)。
此后，用1/10BHF蝕刻由氧化硅制成的保護(hù)膜407。在本實(shí)施例中，同樣通過濺射技術(shù)形成墊層氧化硅膜402和保護(hù)膜407。因?yàn)橛?/10BHF的蝕刻速率(23℃)為900至1000/min，即使考慮過蝕刻，在蝕刻時(shí)墊層氧化膜的蝕刻深度也只有250至350，和保護(hù)膜407的蝕刻深度相同。
接著，通過等離子CVD技術(shù)在其上形成厚度為1000至1500，例如1200的氧化硅膜408。用單硅烷(SiH4)和一氧化二氮(N2O)作為原料氣體，并把膜形成溫度設(shè)為380至500℃，例如430℃。這樣形成的氧化硅膜408被作為柵極絕緣膜。
此外，通過低壓CVD技術(shù)借助于攙磷形成增加導(dǎo)電性的多晶硅膜，并進(jìn)行蝕刻，從而形成柵極409。然后，使用柵極409作為掩模，通過離子攙雜技術(shù)以自調(diào)整方式在島狀硅區(qū)域中引入n型雜質(zhì)(磷)，借以形成n型雜質(zhì)區(qū)410。然后，在500至550℃下退火，借以激活n型雜質(zhì)(圖5D)。
接著，通過等離子CVD技術(shù)淀積厚度為4000的中間絕緣層(氧化硅)412，并在其上選擇地形成厚度為500的透明導(dǎo)電膜，借以形成象素電極413。
這樣，在中間絕緣層412上形成接觸孔，并通過濺射技術(shù)淀積厚度為500的鈦膜和厚度為4000的鋁膜，并被蝕刻，從而形成TFT的源極414和漏極415。用這種方式，可以制成有源矩陣電路(圖5E)。
(第七實(shí)施例)圖6A至6E表示制造TFT的過程的截面圖，其中按照本發(fā)明的第七實(shí)施例形成島狀區(qū)域。和第一實(shí)施例一樣，在玻璃襯底501上淀積厚度為2000的墊層氧化硅膜502以及厚度為300至1000，例如500的硅膜503，并呈非晶狀態(tài)。然后，它們被在氧氣環(huán)境中在500至600℃，例如550℃下進(jìn)行熱處理1小時(shí)，從而在其表面形成極薄的氧化硅保護(hù)膜504。假定氧化硅膜的厚度為100或更小，但為簡(jiǎn)化起見圖中所示較厚。
然后，硅膜被選擇性地?cái)v雜磷，借以形成n型雜質(zhì)區(qū)505。然后在n型雜質(zhì)區(qū)域505之間的本征區(qū)域506形成TFT的溝道形成區(qū)域。
此后，通過旋轉(zhuǎn)涂覆技術(shù)借助于在襯底表面上涂覆濃度為1至100ppm的鎳醋酸鹽水溶液在其上形成極薄的鎳醋酸鹽膜。然后，在500至580℃下進(jìn)行熱退火2至12小時(shí)，例如在550℃下退火4小時(shí)，使得鎳被擴(kuò)散進(jìn)入非晶硅膜中，借以使硅膜晶體化。在晶體化過程中，已被預(yù)先攙入的n型雜質(zhì)(磷)可被同時(shí)激活。
在進(jìn)行上述處理之后，通過公知的光刻技術(shù)形成光刻膠掩模507(圖6A)。
接著，使用光刻膠掩模507，用1/10BHF蝕刻氧化硅膜504。此外，如第一實(shí)施例一樣，通過干法蝕刻對(duì)硅膜503進(jìn)行蝕刻，從而形成具有錐形邊緣的島狀硅區(qū)域508。象第三實(shí)施例中一樣，已被加工成錐形的邊緣的表面被等離子體大大地破壞了(圖6B)。
此后，光刻膠的掩膜507在氮?dú)庵袕难趸枘?04脫皮，從而暴露出已保留在島狀硅區(qū)域508上的氧化硅膜509。熱退火在400至500℃下，例如450℃下進(jìn)行。在這一過程中，假定在硅膜中含的鎳在由先前進(jìn)行的干法蝕刻處理所破壞的部分中被凝結(jié)。
然后，襯底被置于二氧化硅管的內(nèi)部，并在室溫和6托的壓力下使三氟化氯(ClF3)和氮的混合氣體流進(jìn)二氧化硅管。在本實(shí)施例中，每種氣體的流量設(shè)為50sccm。因?yàn)樵趰u狀硅區(qū)域上存在氧化硅保護(hù)膜509，所以蝕刻只從其邊緣進(jìn)行。在本實(shí)施例中假定，因?yàn)槿缺惶峁?至2秒鐘，所以進(jìn)行的蝕刻X＝1000(圖6C)。
此后，用1/10BHF對(duì)氧化硅保護(hù)膜509進(jìn)行蝕刻。在此實(shí)施例中，因?yàn)檠趸枘?09非常薄，大約為100，因而墊層硅氧化膜502幾乎不被蝕刻。
然后，通過等離子CVD技術(shù)，在其上形成厚度為1000至1500例如1200的氧化硅膜510。用單硅烷(SiH4)和氧(O2)作為原料氣體，并把襯底溫度設(shè)定為350至530℃例如430℃。這樣形成的氧化硅膜510被作為柵極絕緣膜。
接著，通過濺射技術(shù)在其上淀積厚度為3000至6000，例如5000的鋁膜并進(jìn)行蝕刻，從而形成柵極511。當(dāng)在鋁膜中含有少量的硅或鈧(Sc)時(shí)，熱阻會(huì)被改善。此外，柵極被這樣形成，使得和漏極離開一距離Z，從而使柵極和源極重迭，如圖所示。這樣作是為了減少漏電流(圖6D)。
接著，通過等離子CVD技術(shù)形成厚度為4000的氮化硅膜，作為第一層間絕緣511。然后，在第一層間絕緣511內(nèi)形成接觸孔。此時(shí)，不僅在源極形成接觸孔512，而且也在漏極。然后，通過濺射技術(shù)淀積厚度為4500的鋁膜，并被蝕刻以形成源極513。此時(shí)，在漏極側(cè)沒有電極形成。
此外，通過等離子CVD技術(shù)形成厚度為2000的氧化硅膜作為第二層間絕緣514。然后，在先前形成的接觸孔512的內(nèi)部形成接觸孔。接著，通過濺射技術(shù)淀積厚度為500的透明導(dǎo)電膜并被蝕刻，從而形成象素電極515。利用前述處理，可以形成有源矩陣電路的開關(guān)晶體管和附加在其上的象素電極(圖6E)。
(第八實(shí)施例)第八實(shí)施例涉及一種通過濕刻技術(shù)形成島狀硅區(qū)域的方法。圖7表示該實(shí)施例。首先，通過濺射技術(shù)在玻璃襯底上(未示出)形成厚度為2000的氧化硅墊膜31。此外，通過等離子CVD技術(shù)淀積呈非晶狀態(tài)的厚度為100至1000例如500的硅膜32。借助于使硅膜在350至550℃下退火0.5至8小時(shí)使其排出膜中所含的過量氫氣。
然后，借助于照射KrF激發(fā)物激光束(波長(zhǎng)為248nm，脈寬為20nsec)使硅膜32晶體化。激光束的合適的能量密度為250至400mJ/cm2。
此外，對(duì)本實(shí)施例可以應(yīng)用在550至950℃的溫度下對(duì)硅膜32進(jìn)行熱退火的方法作為晶體化處理方法。此外，在由熱退火對(duì)硅膜32進(jìn)行過晶體化處理之后，可對(duì)硅膜32照射前述的激光束。
在晶體化處理之后，通過濺射技術(shù)在硅膜32上淀積厚度為200的氧化硅膜33作為保護(hù)膜。然后，在氧化硅膜33的整個(gè)表面上涂上光刻膠并通過已知的光刻技術(shù)成形，借以形成光刻膠制成的掩模34(圖7A)。
接著，使用由光刻膠制成的掩模34，用1/10BHF蝕刻由氧化硅制成的保護(hù)膜33，從而形成由氧化硅制成的掩膜35。所用的1/10BHF是一種含有比率為1∶10的氟化氫和氟化銨的溶液。
此后，用聯(lián)氨的水溶液蝕刻硅膜，同時(shí)把光刻膠的掩膜34附著在其上。聯(lián)氨對(duì)水的比(摩爾比)設(shè)定為36∶74。由光刻膠制成的掩模34存在的區(qū)域不被蝕刻，而其它區(qū)域被逐漸蝕刻。結(jié)果，形成了具有近似錐形邊緣的島狀硅區(qū)域36(圖7C)。
然后，光刻膠的掩模34從掩膜35脫皮，并用1/10BHF蝕刻氧化硅制成的掩膜35。在前述蝕刻過程中，光刻膠的掩模34根據(jù)所用處理溶液的種類被脫皮或完全溶化。在本實(shí)施例中，墊層氧化硅膜402和掩膜407同樣通過濺射技術(shù)形成。圖為1/10BHF的蝕刻速率(23℃)為900至1000/min，所以當(dāng)蝕刻時(shí)，墊層氧化的蝕刻深度，即使考慮過蝕刻也和掩膜407的蝕刻深度相同，為250至350。
然后，通過等離子CVD技術(shù)在其上形成厚度為1000至1500例如1200的氧化硅膜37。TEOS(四乙氧硅烷，Si(OC2H5)4)和氧(O2)被用作原料氣體，膜形成溫度設(shè)為250至400℃，例如350℃。這樣形成的氧化硅膜37被作為柵極絕緣膜(圖7D)。
(第九實(shí)施例)第九實(shí)施例涉及通過濕法蝕刻技術(shù)形成島狀硅區(qū)域的方法。圖7表示該實(shí)施例。首先，在玻璃襯底上(未示出)形成呈非晶狀態(tài)的厚度為500的硅膜32和厚度為2000的氧化硅墊膜31。然后，借助于在氧氣中對(duì)硅膜32在550℃下熱退火1小時(shí)，在硅膜表面上形成極薄的氧化硅保護(hù)膜33。然后，通過旋轉(zhuǎn)涂覆技術(shù)在保護(hù)膜33上涂以濃度為1至100ppm的鎳醋酸鹽水溶液。
鎳(Ni)是一種用來促進(jìn)非晶硅的晶體化的元素(觸媒元素)，借助于對(duì)硅膜添加密度為1×1017原子/cm3或更多的觸媒元素，可以降低晶體化溫度，結(jié)果使晶體化時(shí)間縮短。其它觸媒元素可以是鈷(Co)、鐵(Fe)、鉑(Pt)、鈀(Pd)及其類似物。在本實(shí)施例中，硅膜32在550℃下退火0.5至8小時(shí)以便晶體化。在晶體化處理之后，通過公知的光刻技術(shù)形成光刻膠掩模34(圖7A)。
接著，使用光刻膠掩模34，用1/10BHF蝕刻氧化硅的保護(hù)膜33，從而形成氧化硅的掩膜35(圖7B)。
此后，用聯(lián)氨的水溶液蝕刻硅膜，同時(shí)在其上附著光刻膠的掩模34。聯(lián)氨對(duì)水的比(摩爾比)設(shè)定為36∶74。存在由光刻膠制成的掩模34的區(qū)域不被蝕刻，而其它區(qū)域被逐漸蝕刻。結(jié)果，形成了具有近似錐形邊緣的島狀硅區(qū)域36。由于這一蝕刻作用，光刻膠掩模34被剝落并溶化(圖7C)。
接著，光刻膠掩模34從保護(hù)膜35脫皮，并用1/10BHF蝕刻由氧化硅制成的掩膜35。在前述蝕刻處理中，光刻胱掩模34根據(jù)所用的處理溶液的種類脫皮或溶化。在本實(shí)施例中，通過相同的濺射技術(shù)形成墊層氧化硅膜402和掩膜407。因?yàn)锽HF(23℃)的蝕刻速率為900至1000/min，在蝕刻時(shí)，即使考慮過蝕刻，墊層氧化膜的蝕刻深度和掩膜407的也相同，為250至350，然后，通過等離子CVD技術(shù)在其上形成厚度為1200的氧化硅膜37。用單硅烷和一氧化二氮(N2O)作為原料氣體，并把膜形成溫度設(shè)為350至500℃，例如430℃。這樣形成的氧化硅膜37作為柵極絕緣膜(圖7D)。
(第十實(shí)施例)第十實(shí)施例涉及一種通過使用非離子狀態(tài)的氣體的氣體蝕刻技術(shù)形成島狀硅區(qū)域的方法。圖7表示這一實(shí)施例。首先，在玻璃襯底(未示出)上淀積厚度為2000的氧化硅墊膜31和呈非晶狀態(tài)的厚度為1000的硅膜32。
此后，在氮?dú)庵性?00至750℃的溫度下使硅膜32熱退火，以便使其晶體化。在晶體化處理之后，淀積一厚度為200的氧化硅膜33作為保護(hù)層。然后，通過已知的光刻技術(shù)形成光刻膠制成的掩模(圖7A)。
然后，使用光刻膠制成的掩模34，用1/10BHF蝕刻由氧化硅制成的保護(hù)膜33，從而形成氧化硅掩膜35(圖7B)。
此后，把襯底置于壓力降低為1至100托例如3.5托溫度為室溫的二氧化硅管內(nèi)，并使三氟化氯(ClF3)和氮的混合氣體流進(jìn)二氧化硅管。在本實(shí)施例中，三氟化氯的流量設(shè)定為300sccm，氮的流量設(shè)定為900sccm。把襯底在這種狀態(tài)下保留2至5分鐘，停止三氟化氯的供給。結(jié)果，形成了具有近似錐形邊緣的島狀硅區(qū)域36(圖7C)。
然后，光刻膠掩模34被剝落。應(yīng)當(dāng)說明，根據(jù)在前述氣體蝕刻中使用的處理氣體的種類，在處理氣體的作用下，光刻膠掩模34被氧化或消失。用1/10BHF蝕刻氧化硅制成的掩膜35。在該實(shí)施例中，通過相同的濺射技術(shù)形成墊層氧化硅膜402和掩膜407。因?yàn)?/10BHF的蝕刻速率(23℃)為900至1000/min，所以即使考慮過蝕刻，在蝕刻時(shí)，墊層氧化物膜的蝕刻深度也和掩膜407的蝕刻深度相同，為250至350。
然后，通過等離子CVD技術(shù)在其上形成厚度為1000至1500例如1200的氧化硅膜37。用單硅烷(SiH4)和氧作為原料氣體，并把膜形成溫度設(shè)定為350至500℃，例如400℃。這樣形成的氧化硅膜37作為柵極絕緣膜(圖7D)。
(第十一實(shí)施例)第十一實(shí)施例涉及通過使用呈非離子狀態(tài)的氣體的氣體蝕刻技術(shù)形成島狀硅區(qū)域的方法。圖7表示這個(gè)實(shí)施例。首先，在玻璃襯底(未示出)上淀積厚度為2000的墊層氧化硅膜31和呈非晶狀態(tài)的厚度為500的硅膜32。然后，在氧氣中在550℃下對(duì)硅膜表面上形成的極薄的氧化硅保護(hù)膜33進(jìn)行熱退火1小時(shí)。然后，通過旋轉(zhuǎn)涂覆技術(shù)在保護(hù)膜33上涂上濃度為1至100ppm的鎳醋酸鹽水溶液。
然后，在550℃下使硅膜32退火0.5至8小時(shí)，以便使其晶體化。在晶體化處理之后，通過公知的光刻技術(shù)形成抗蝕劑掩模34(圖(7A)。
接著，使用光刻膠掩模34，用1/10BHF蝕刻氧化硅保護(hù)膜33，從而形成氧化硅掩膜35(圖7B)。
此后，把襯底置于降壓為1至100托例如5托的處于室溫下的二氧化硅管的內(nèi)部，同時(shí)光刻膠掩模34被附著在其上，并使三氟化氯(ClF3)和氮?dú)獾幕旌蠚怏w流進(jìn)二氧化硅管。在此實(shí)施例中，三氟化氯的流量設(shè)定為100sccm，氮的流量設(shè)定為900sccm。在這種狀態(tài)下使襯底保留2至5分鐘之后，停止三氟化氯的供給。結(jié)果，形成具有近似錐形邊緣的島狀硅區(qū)域36(圖7C)。
接著，光刻膠掩模34被剝落，并用1/10BHF蝕刻由氧化硅制成的掩膜35。應(yīng)當(dāng)說明，光刻膠掩模34根據(jù)在上述氣體蝕刻中使用的處理氣體的種類，借助于處理氣體的作用被氧化或消失。然后，通過等離子CVD技術(shù)在其上形成厚度為1000至1500的氧化硅膜37。用單烷(SiH4)和一氧化二氮作為原料氣體，并把膜形成溫度設(shè)定為350至500℃例如430℃。這樣制成的氧化硅膜37被用作柵極絕緣膜(圖7D)。
(第十二實(shí)施例)圖8A至8E是表示制造TFT的過程的截面圖，它具有按照本發(fā)明形成的島狀區(qū)域并被用作使用該島狀區(qū)域的有源矩陣電路的開關(guān)晶體管。首先，通過濺射技術(shù)在玻璃襯底401上形成厚度為2000的氧化硅墊層402。然后通過等離子CVD技術(shù)在墊膜402上淀積上厚度為300至1500，例如1000的并處于非晶狀態(tài)的硅膜403。接著，通過濺射技術(shù)淀積厚度為200的氧化硅膜404作為保護(hù)膜。
然后，在減低的氣壓下在600℃對(duì)硅膜403通過退火使其晶體化?？梢允褂貌捎脧?qiáng)光例如激光束的系統(tǒng)進(jìn)行晶體化過程。此后，在氧化硅膜404的整個(gè)表面上涂上光刻膠，并通過已知的光刻技術(shù)成形，從而形成光刻膠的掩膜405(圖8A)。
接著，使用光刻膠制成的掩模405，用1/10BHF蝕刻氧化硅制成的保護(hù)膜404。所用的1/10BHF是含有比例為1∶10的氟化氫和氟化銨的溶液。
然后，硅膜403被蝕刻，從而形成具有錐形邊緣的島狀硅區(qū)域406。使用干蝕刻法進(jìn)行蝕刻。此次的蝕刻條件如下RF功率500W壓力 100m托氣體流量CF4 50sccmO2 45sccm結(jié)果，如圖8B所示，得到了島狀硅區(qū)域406。不過，其邊緣部分是如圖所示的錐形。錐角為20℃至60°。當(dāng)在蝕刻期間氣流量比率CF4/O2(在上例中為50/45)增加時(shí)，將不能獲得具有前述錐形部分的邊緣。應(yīng)當(dāng)說明，光刻膠的端面被蝕刻成錐形。已被加工成錐形部分的邊緣表面被等離子大大地破壞了。
然后，為了除去在已被等離子體破壞的錐形部分的表面上形成的極薄的氧化膜，用1/10BHF對(duì)氧化膜蝕刻5至30秒鐘。此時(shí)，因?yàn)榇嬖诠饪棠z掩模405，在島狀硅區(qū)域406上存在的氧化硅膜407沒有被蝕刻(圖8(B))。
然后，用聯(lián)氨的水合物(N2H4·H2O)蝕刻硅膜，同時(shí)在其上附著光刻膠的掩模405。此時(shí)，因?yàn)樵趰u狀硅區(qū)域上存在氧化硅的保護(hù)膜47，蝕刻僅從其邊緣進(jìn)行。在本實(shí)施例中，蝕刻程度X＝1000(圖8C)。
然后，在光刻膠掩模405被剝落之后，用1/10BHF蝕刻由氧化硅制成的保護(hù)膜407。在該實(shí)施例中，通過相同的濺射技術(shù)形成墊層氧化硅膜402和保持膜407。因?yàn)?/10BHF(23℃)的蝕刻速率為900至1000/min，所以即使考慮過蝕刻，當(dāng)蝕刻時(shí)墊層氧化膜的蝕刻深度也和保持膜407的相同，為250至350。
接著，通過等離子CVD技術(shù)，在其上形成厚度為1000至1500例如1200的氧化硅膜408。用單硅烷(SiH4)和一氧化二氮為原料氣體，并把膜形成溫度設(shè)定為380至500℃例如430℃。這樣形成的氧化硅膜408作為棚極絕緣膜。
此外，借助于低壓CVD技術(shù)，形成由于攙雜磷而增加導(dǎo)電性的多晶硅膜，并被蝕刻，以便形成柵極409。然后，使用柵極作為掩模，通過攙雜技術(shù)，以自調(diào)整方式在島狀硅區(qū)域中引入n型雜質(zhì)(磷)，從而形成n型雜質(zhì)區(qū)域410。此后，在500至550℃下進(jìn)行退火，從而激光n型雜質(zhì)(圖8D)。
接著，通過等離子CVD技術(shù)淀積厚度為4000的中間絕緣層(氧化硅)；并在其上選擇性地形成透明導(dǎo)電膜，其厚度為500，從而形成象素電極413。
這樣，在層間絕緣層412中形成了接觸孔，并通過濺射技術(shù)淀積厚度為500的鈦膜和厚度為4000的鋁膜，然后進(jìn)行蝕刻，使得TFT的源極和漏極上形成電極414和415。用這種方式，可以制成的有源矩陣電路(圖8E)。
(第十三實(shí)施例)圖9是表示制造TFT的過程的截面圖，其中按照本發(fā)明的這一實(shí)施例形成了島狀的硅區(qū)域。如第一實(shí)施例一樣，在玻璃襯底501上淀積厚度為2000的墊層氧化硅膜502和厚度為300到1000例如500的并呈非晶狀態(tài)的硅膜503。然后它們被在氧氣中經(jīng)受一小時(shí)的500至600℃例如550℃的熱處理，從而在其表面上形成極薄的氧化硅保護(hù)膜504。據(jù)估計(jì)氧化硅膜的厚度為100?；蚋伲趫D中為了簡(jiǎn)單起見畫得較厚。
然后，硅膜被選擇性地?cái)v雜磷，從而形成n型雜質(zhì)區(qū)505。然后，把位于n型雜質(zhì)區(qū)505之間的基本上本征的區(qū)域506制成TFT的溝道形成區(qū)域。
然后，通過旋轉(zhuǎn)涂覆技術(shù)在襯鍍表面上涂以濃度為1至100ppm的鎳醛酸鹽水溶液，使得在其上形成極薄的鎳醋酸鹽膜。然后，在500至580℃下進(jìn)行熱退火2至12小時(shí)例如在550℃下4小時(shí)，使得鎳擴(kuò)散進(jìn)非晶硅中，從而使硅膜晶體化。
已經(jīng)知道鎳(Ni)具有觸媒作用，在把其擴(kuò)散進(jìn)非晶硅膜的過程中能促進(jìn)非晶硅的晶體化。還知道鉑、鈀、鐵和鈷也有相同的作用。結(jié)果和第一實(shí)施例相比，本實(shí)施例可以在較低的溫度和較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)非晶硅的晶體化。而且，在晶體化過程中，預(yù)先攙雜n型雜質(zhì)可以被同時(shí)激活。
經(jīng)過上述處理之后，通過已知的光刻技術(shù)借助于光刻膠成形形成光刻膠掩模507(圖9A)。
接著，使用光刻膠掩模507，用1/10BHF蝕刻氧化硅膜。此外，如第二實(shí)施例一樣，通過干蝕刻技術(shù)蝕刻硅膜503，從而形成具有錐形邊緣的島狀硅區(qū)域508。已被加工成錐形的邊緣表面已被等離子體大大地破壞了(圖9B)。
接著，在掩模507附著在硅膜上的同時(shí)，使用乙二胺的鄰苯二酚水溶液蝕刻硅膜。在這一蝕刻過程中，因?yàn)樵趰u狀硅區(qū)域上存在氧化硅的保護(hù)膜509，所以蝕刻只從其邊緣進(jìn)行。在本實(shí)施例中，蝕刻程度X＝1000(圖9C)。
此后，光刻膠的掩模507被剝落，并用1/10BHF蝕刻氧化硅的保護(hù)膜509。在本實(shí)施例中，因?yàn)檠趸枘?09非常薄，大約100，所以墊層氧化硅膜502幾乎沒有被蝕刻。
然后，通過使用ECR等離子體的CVD技術(shù)在其上形成厚度為1000至1500例如1200的氧化硅膜510。用單硅烷(SiH4)和氧(O2)作為原料氣體，因而襯底不必經(jīng)過有意的加熱。這樣形成的氧化硅膜作為棚極絕緣膜。
接著，通過濺射技術(shù)在其上淀積厚度為3000至6000例如500的鋁膜并被蝕刻，從而形成柵極511。當(dāng)在鋁膜中含有少量的硅或鈧(Sc)時(shí)，可以改善熱阻。此外，柵極被這樣形成，使其和漏極分開Z的距離，從而使柵極和源重迭，如圖所示。這樣做是為了減少漏電流(圖9D)。
接著，通過等離子CVD技術(shù)形成厚度為4000的氧化硅膜，作為第一層間絕緣層511。然后在第一層間絕緣層511中形成接觸孔。此時(shí)，接觸孔512不僅在源中形成而且也在漏中形成。然后，通過濺射技術(shù)，淀積厚度為4500的鋁膜并被蝕刻以便形成源極513。此時(shí)，沒有電極在漏側(cè)形成。
此外，通過等離子CVD技術(shù)形成厚度為2000的氧化硅膜，作為第二層間絕緣514。然后，在先前形成的接觸孔512內(nèi)部形成接觸孔。接著，通過濺射技術(shù)淀積厚度為500的透明導(dǎo)電膜，并被蝕刻形成象素電極515。通過前述處理，可以制成有源矩陣電路的開關(guān)晶體管和附連于晶體管上的象素電極(圖9E)。
如上所述，本發(fā)明可以改善薄膜半導(dǎo)體器件的產(chǎn)量，增加其可靠性，最大程度地表現(xiàn)其特性。按照本發(fā)明的薄膜半導(dǎo)體器件最好作為液晶顯示的有源矩陣電路中的象素控制晶體管，因?yàn)樵春吐┲g的漏電流小。
本發(fā)明以n型溝道TFT為例進(jìn)行了說明，顯然，在P型溝道TFT的情況下，或在同一襯底上混合地淀積n型溝道TFT和P型溝道TFT的互補(bǔ)電路的情況下，可以同樣地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，此外，本發(fā)明不僅可應(yīng)用于前述實(shí)施例中的簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，而且也可以應(yīng)用于例如在未審日本專利申請(qǐng)Hei 6-124962中披露的在源和漏具有硅化物結(jié)構(gòu)和TFT。本發(fā)明的上述說明主要針對(duì)TFT。然而，顯然本發(fā)明也可應(yīng)用于其它的電路器件，例如在一個(gè)島狀半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)具有幾個(gè)柵極的薄膜集成電路，多層?xùn)艠O型TFT，二極管，電阻和電容。因而本發(fā)明可廣泛地應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例的上述說明是出于解釋和說明目的。并不是為了把發(fā)明限制于所披露的確定的形式，根據(jù)上述教導(dǎo)可作出各種改變或由本發(fā)明的實(shí)施例中可得到各種改型。實(shí)施例的選擇和說明是為了解釋本發(fā)明的原理及其應(yīng)用，使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)具體應(yīng)用來實(shí)施例和利用本發(fā)明。本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種制造薄膜半導(dǎo)體器件的方法，包括通過對(duì)硅具有蝕刻作用的非等離子處理形成具有錐形邊緣的島狀硅半導(dǎo)體區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中把采用含聯(lián)氨的溶液的濕法蝕刻用作非等離子處理。
3.如權(quán)利要求1的方法，其中把采用含氫氟酸的溶液的濕法蝕刻作為非等離子處理。
4.如權(quán)利要求1的方法，其中把采用含乙二胺的溶液的濕法蝕刻作為非等離子處理。
5.如權(quán)利要求1的方法，其中把采用呈非離子狀態(tài)的氟和氯的化合物氣體的氣體蝕刻作為非等離子處理。
6.一種制造薄膜半導(dǎo)體器件的方法，包括下列步驟(a)在形成在絕緣涂層上的厚度為100至1000的硅膜上形成掩膜；以及(b)使用所述掩膜，用呈非離子狀態(tài)的對(duì)硅具有蝕刻作用的液體或氣體蝕刻所述硅膜，從而形成具有錐形邊緣的島狀薄膜硅半導(dǎo)體區(qū)域。
7.如權(quán)利要求6的方法，其中在所述步驟(a)中的所述掩膜主要含有氧化硅或氮化硅。
8.如權(quán)利要求6的方法，其中在所述步驟(b)中的具有蝕刻硅膜作用的液體是含有聯(lián)氨的溶液。
9.如權(quán)利要求6的方法，其中在所述步驟(b)中的具有蝕刻硅膜作用的液體是氫氟酸和硝酸的混合溶液。
10.如權(quán)利要求6的方法，其中在所述步驟(a)中的在其上形成有硅膜的絕緣涂層主要含有氧化硅或氮化硅。
11.如權(quán)利要求6的方法，其中在所述步驟(b)中的呈非離子狀態(tài)的具有蝕刻硅膜作用的氣體是氟和氯的化合物。
12.一種制造薄膜半導(dǎo)體器件的方法，包括下列步驟(a)通過干法蝕刻技術(shù)蝕刻在一個(gè)絕緣涂層上形成的硅膜，從而形成具有錐形邊緣的島狀薄膜硅半導(dǎo)體區(qū)域。在其上形成有掩膜；(b)用呈非離子狀態(tài)的并具有蝕刻硅膜作用的液體或氣體處理所述薄膜半導(dǎo)體區(qū)域的邊緣部分；以及(c)形成一橫截所述薄膜半導(dǎo)體區(qū)域的柵極。
13.如權(quán)利要求12的方法，其中在所述步驟(a)中的所述掩膜主要含有氧化硅或氮硅。
14.如權(quán)利要求12的方法，其中在所述步驟(b)中的具有蝕刻硅膜作用的液體是含有聯(lián)氮的溶液。
15.如權(quán)利要求12的方法，其中在所述步驟(b)中的具有蝕刻硅膜作用的液體是氫氟酸和氮酸的混合溶液。
16.如權(quán)利要求12的方法，其中在所述步驟(a)中的在其上形成有硅膜的絕緣涂層主要含有氧化硅或氮化硅。
17.如權(quán)利要求12的方法，其中在所述步驟(b)中的呈非離子狀態(tài)的并具有蝕刻硅膜作用的氣體是氟和氯的化合物。
18.如權(quán)利要求12的方法，其中在所述步驟(a)中的獲得的硅膜含有1×1017原子/cm3或更多的促進(jìn)非晶硅晶體化的觸媒元素。
19.如權(quán)利要求12的方法，在所述步驟(a)和步驟(b)之間還包括在400至550℃下熱退火步驟。
20.一種制造薄膜半導(dǎo)體器件的方法包括下列步驟(a)在形成在一個(gè)絕緣涂層上的厚度為100至1000的硅膜上形成掩膜；以及(b)用含有NH2類的液體使用所述掩膜蝕刻硅膜，形成具有錐形邊緣的島狀薄膜硅半導(dǎo)體區(qū)域。
21.如權(quán)利要求20的方法，其中在所述步驟(a)中的所述掩膜基本上是光刻膠。
22.如權(quán)利要求20的方法，其中在所述步驟(b)中的具有NH2類的液體是含有聯(lián)氨的溶液。
23.如權(quán)利要求20的方法，其中在所述步驟(b)中的含有NH2類的液體是乙二胺。
24.如權(quán)利要求20的方法，其中形成在硅膜下面的絕緣涂層主要含有氧化硅或氮化硅。
25.一種制造薄膜半導(dǎo)體器件的方法，包括下列步驟(a)通過干法蝕刻技術(shù)蝕刻形成在絕緣涂層上的硅膜，從而形成具有錐形邊緣的島狀薄膜膜硅半導(dǎo)體區(qū)域，在其上形成有掩膜；(b)由含有NH2類的液體處理所述薄膜硅半導(dǎo)體區(qū)域的邊緣部分；以及(c)形成橫截所述薄膜半導(dǎo)體區(qū)域的柵極。
26.如權(quán)利要求25的方法，其中在所述步驟(a)中的所述掩膜基本上是光刻膠。
27.如權(quán)利要求25的方法，其中在所述步驟(b)中的含有NH2類的液體是含有聯(lián)氨的溶液。
28.如權(quán)利要求25的方法，其中在所述步驟(b)中含有NH2類的液體是乙二胺。
29.如權(quán)利要求25的方法，其中在硅膜下形成的絕緣涂層主要含有氧化硅或氮化硅。
30.一種制造薄膜半導(dǎo)體器件的方法，包括下列步驟(a)在形成在絕緣涂層上的厚度為100至1000的硅膜上，分別選擇性地形成由主要含氧化硅或氮化硅的層以及主要含有機(jī)物的層構(gòu)成的掩膜；以及(b)使用所述掩膜由處于非離子狀態(tài)下的并具有蝕刻硅作用的液體或氣體蝕刻硅膜，從而形成具有錐形邊緣的島狀的薄膜硅半導(dǎo)體區(qū)域。
31.如權(quán)利要求30的方法，其中在步驟(a)中的所述主要含有有機(jī)物的層基本上是光刻膠。
32.如權(quán)利要求30的方法，其中在所述步驟(b)中的具有蝕刻所述硅的作用的液體是含有NH2類的溶液。
33.如權(quán)利要求30的方法，其中在所述步驟(b)中的具有蝕刻所述硅的作用的液體是氫氟酸和氮酸的混合溶液。
34.如權(quán)利要求30的方法，其中在所述步驟(b)中具有蝕刻所述硅作用的液體是含聯(lián)氨溶液。
35.如權(quán)利要求30的方法，其中在所述步驟(b)中的具有蝕刻所述硅作用的液體是含有乙二胺的溶液。
36.如權(quán)利要求30的方法，其中在所述步驟(b)中具有蝕刻所述硅作用的氣體含有氯氟化物。
37.如權(quán)利要求30的方法，其中在所述硅膜下面形成的絕緣涂層主要含有氧化硅或氮化硅。
38.一種制造薄膜半導(dǎo)體器件的方法，包括下列步驟(a)通過干法蝕刻技術(shù)蝕刻形成在絕緣涂層上的硅膜，從而形成具有錐形邊緣的島狀薄膜硅半導(dǎo)體區(qū)域，在其上分別形成由主要含有氧化硅或氮化硅的層構(gòu)成的掩膜和由主要含有有機(jī)物的層構(gòu)成的掩膜；(b)用處于非離子狀態(tài)的具有蝕刻硅膜作用的液體或氣體處理所述薄膜硅半導(dǎo)體區(qū)域的邊緣部分；以及(c)形成橫截所述薄膜半導(dǎo)體區(qū)域的柵極。
39.如權(quán)利要求38的方法，其中在所述步驟(a)中的主要含有有機(jī)物的層基本上是光刻膠。
40.如權(quán)利要求38的方法，其中在所述步驟(b)中的具有蝕刻所述硅作用的液體是含有NH2類的溶液。
41.如權(quán)利要求38的方法，其中在所述步驟(b)中具有蝕刻所述硅作用的液體是氫氟酸和氮酸的混合溶液。
42.如權(quán)利要求38的方法，其中在所述步驟(b)中的具有蝕刻所述硅作用的液體是含有聯(lián)氨的溶液。
43.如權(quán)利要求38的方法，其中在所述步驟(b)中的具有蝕刻所述硅作用的液體是含有乙二胺的溶液。
44.如權(quán)利要求38的方法，其中在所述步驟(b)中具有蝕刻所述硅作用的氣體含有氯氟化物。
45.如權(quán)利要求38的方法，其中在所述硅膜下面形成的絕緣涂層主要含有氧化硅。
全文摘要
一種薄膜晶體管，可減少源極和漏極之間的漏電流。用濕法蝕刻技術(shù)蝕刻硅膜以獲得具有錐形邊緣的島狀硅半導(dǎo)體區(qū)域。另外，用干法蝕刻技術(shù)形成具有錐形邊緣部分的島狀半導(dǎo)體區(qū)域，并用蝕刻例如氫或氫氟氮酸蝕刻邊緣部分。結(jié)果，在島狀半導(dǎo)體區(qū)域中，可除去干法蝕刻時(shí)已被等離子體破壞的部分。減少由這一部分引起的源極和漏極之間的漏電流和減少當(dāng)柵極橫斷島狀硅區(qū)域時(shí)發(fā)生斷開的缺陷。
文檔編號(hào)H01L21/306GK1545135SQ200410047429
公開日2004年11月10日 申請(qǐng)日期1995年9月16日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月16日
發(fā)明者須澤英臣, 竹村保彥, 山崎舜平, 平, 彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所