專利名稱：顯示裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種顯示裝置，尤其涉及一種有源矩陣型顯示裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
液晶顯示裝置被認(rèn)為是這種顯示裝置的典型例子，在液晶顯示裝置中，沿X方向延伸并沿Y方向平行排列的柵信號(hào)線和沿Y方向延伸并沿X方向平行排列的漏極信號(hào)線形成在一個(gè)透明基體的液晶側(cè)表面上，該透明基體沿液晶彼此以相對(duì)方式面對(duì)面排列。上述信號(hào)線所圍成的各區(qū)域限定了像素區(qū)。
在每個(gè)像素區(qū)上形成至少一個(gè)薄膜晶體管和一個(gè)像素電極，該薄膜晶體管響應(yīng)來自于單邊柵信號(hào)線的掃描信號(hào)而運(yùn)行，視頻信號(hào)通過薄膜晶體管從單邊漏極信號(hào)線提供給像素電極。
像素電極在該像素電極和一個(gè)反電極之間產(chǎn)生一電場(chǎng)，從而控制液晶的光透射率。
此外，作為薄膜晶體管，現(xiàn)有一種使用半導(dǎo)體層的晶體管，該半導(dǎo)體層被稱為是所謂的低溫多晶硅(p-Si)。
這種薄膜晶體管可以通過不高于約450℃的低溫工藝形成。
然后，現(xiàn)還有一已知的液晶顯示裝置，其中提供掃描信號(hào)給柵信號(hào)線的掃描驅(qū)動(dòng)電路和提供視頻信號(hào)給漏極信號(hào)線的視驅(qū)動(dòng)勵(lì)電路形成在上述一個(gè)基體上。
每一驅(qū)動(dòng)電路由多個(gè)互補(bǔ)的MIS晶體管組成。這是由于這些MIS晶體管可以和上述薄膜晶體管一起形成。
作為這種薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)，例如已有已知的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)公開在日本公開的專利申請(qǐng)163366/1999上。
關(guān)于具有這一結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管，所謂的LDD(輕摻雜漏)區(qū)域分別形成在其溝道區(qū)和漏極區(qū)及源區(qū)之間，漏極區(qū)和源區(qū)形成于溝道區(qū)的兩側(cè)，且各LDD區(qū)域的寬度制造成均勻一致以便使ON電流的大小均勻一致。
這些LDD區(qū)是摻雜有雜質(zhì)的區(qū)域，且其雜質(zhì)濃度低于摻于漏極區(qū)和源區(qū)的雜質(zhì)濃度。形成LDD區(qū)以便減輕電場(chǎng)在這些部分的集中。
然而，關(guān)于這種薄膜晶體管，一直沒有考慮覆蓋溝道區(qū)、LDD區(qū)及漏極區(qū)和其源區(qū)的絕緣膜(用作柵絕緣膜)的厚度。因而不能減小接觸孔的錐形表面的面積，這樣，數(shù)值孔徑不能增大，或由于該薄膜晶體管的柵電極周圍的階梯部分的形成而出現(xiàn)對(duì)中間層絕緣膜的附著能力差的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種顯示裝置，它能增加數(shù)值孔徑并能解決出現(xiàn)在薄膜晶體管柵電極周邊的缺陷。
此外，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制造顯示裝置的方法，該方法能降低在形成薄膜晶體管時(shí)雜質(zhì)的離子注入所需的電壓。
本發(fā)明提供了一種顯示裝置，包括絕緣基體；形成在上述基體上的半導(dǎo)體層，包括溝道區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)；形成在上述溝道區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)上的絕緣膜；和形成在上述絕緣膜上的柵電極，其中，在上述溝道區(qū)和上述源區(qū)之間、或者在上述溝道區(qū)和上述漏區(qū)之間至少形成有一個(gè)LDD區(qū)；并且上述絕緣膜在上述溝道區(qū)上具有第一厚度，在上述LDD區(qū)上具有第二厚度，在上述源區(qū)或漏區(qū)上具有第三厚度，且上述第一厚度大于上述第二厚度，上述第二厚度大于上述第三厚度。
在具有這種結(jié)構(gòu)的顯示裝置中，在漏極和源區(qū)上的絕緣膜的膜厚可以制得比溝道區(qū)上的絕緣膜的薄膜厚度小很多。
相應(yīng)地，用于形成漏極和源電極的絕緣膜接觸孔內(nèi)的錐形面積可以減小，這樣各電極的面積也可以減小。相應(yīng)地，數(shù)值孔徑可以增加。
此外，因?yàn)榻^緣膜可通過分部區(qū)域制成，它們?cè)谄鋸臏系绤^(qū)到達(dá)漏極和源區(qū)期間被分成兩個(gè)階段，所以能形成基本光滑的傾斜表面，從而由階梯部分所產(chǎn)生的弊端可以被消除。
本發(fā)明提供了一種顯示裝置的制造方法，包括第一步驟形成半導(dǎo)體層，在上述半導(dǎo)體層上形成絕緣膜，在上述絕緣膜上形成金屬層；第二步驟刻蝕上述金屬層和上述絕緣膜的表面；第三步驟對(duì)上述半導(dǎo)體層注入高濃度的離子；第四步驟刻蝕上述金屬層和上述絕緣膜的表面；第五步驟對(duì)上述半導(dǎo)體層注入低濃度的離子，以在上述半導(dǎo)體區(qū)中形成至少一個(gè)LDD區(qū)。
在制造具有這種結(jié)構(gòu)的顯示裝置的方法中，在分別完成高濃度雜質(zhì)的離子注入和低濃度雜質(zhì)的離子注入時(shí)，使構(gòu)成通膜的絕緣膜的厚度小于形成在溝道區(qū)上的絕緣膜的厚度，因此，可以降低離子注入所需的電壓，這樣絕緣膜上的損傷可以被最小化。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明顯示裝置的薄膜晶體管的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，且其是沿圖3中I-I線的橫剖視圖；圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的一個(gè)實(shí)施例的平面示意圖；圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的一個(gè)實(shí)施例的像素平面圖；圖4A至圖4E是表示制造根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的方法的一個(gè)實(shí)施例工藝流程圖；圖5A至圖5D是表示制造根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的方法的另一實(shí)施例的工藝流程圖；圖6A至圖6F是表示制造根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的方法的另一實(shí)施例的工藝流程圖；圖7是一解釋圖，顯示了示于圖5A至圖5D中的一步驟制造的薄膜晶體管柵電極的一個(gè)模式；圖8A至圖8D是表示制造根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的方法的另一實(shí)施例的工藝流程圖；圖9A和圖9B是表示制造根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的方法的另一實(shí)施例的工藝流程圖；
圖10A和圖10B是表示制造根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的方法的另一具體實(shí)施例方式下面，參照

根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的實(shí)施例。
圖2是一整體結(jié)構(gòu)圖，表示了液晶顯示裝置的一個(gè)實(shí)施例，該液晶顯示裝置構(gòu)成據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的一個(gè)例子。
在此圖中，首先，液晶顯示裝置裝備一透明基體SUB1，該透明基體SUB1以相對(duì)方式面對(duì)透明基體SUB2安置，同時(shí)液晶夾在其間。
形成透明基體SUB2同時(shí)具有稍小于透明基體SUB1的面積，且在附圖中其下側(cè)表面與附圖中透明基體SUB1的下側(cè)表面共面。因此，相應(yīng)于附圖中除下側(cè)外的其它周邊部分，存在未形成透明基體SUB2的區(qū)域。
在這一區(qū)域透明基體SUB1的液晶側(cè)表面上，后面將要描述的掃描驅(qū)動(dòng)電路V和視頻驅(qū)動(dòng)電路He形成在該區(qū)域上。
在透明基體SUB1的液晶側(cè)表面上，形成有在附圖中沿X方向延伸并在Y方向平行排列的柵信號(hào)線GL，其中柵信號(hào)線GL的一些端部(安排在附圖中的左側(cè))被連接到掃描激勵(lì)電路V上。此外，在透明基體SUB1的液晶側(cè)表面上形成在附圖中沿Y方向延伸并在X方向平行排列的漏極信號(hào)線DL，其中漏極信號(hào)線DL的一些端部(安排在附圖中的上側(cè))被連接到視頻激勵(lì)電路He。
被各柵信號(hào)線GL和各漏極信號(hào)線DL圍繞的各個(gè)區(qū)域確定了像素區(qū)。每個(gè)像素區(qū)裝備一個(gè)薄膜晶體管TFT和一像素電極PX，該薄膜晶體管響應(yīng)單邊柵信號(hào)線GL提供的掃描信號(hào)而運(yùn)行，而視頻信號(hào)通過薄膜晶體管TFT從單邊漏極信號(hào)線DL提供給像素電極PX。
像素電極PX在像素電極PX和反電極CT之間產(chǎn)生一電場(chǎng)，該反電極與各像素區(qū)一樣成形在透明基體SUB2的液晶側(cè)表面上，從而借助于該電場(chǎng)控制液晶的光透射率。
此時(shí)，相對(duì)于薄膜晶體管TFT，例如，其半導(dǎo)體層由所謂的低溫多晶硅形成。
此外，掃描驅(qū)動(dòng)電路V和視頻驅(qū)動(dòng)電路He分別由多個(gè)晶體管組成，這些晶體管具有與上文所述薄膜晶體管TFT基本相同的結(jié)構(gòu)。
各晶體管也采用低溫多晶硅作為半導(dǎo)體層材料，并且與薄膜晶體管TFT一起形成。
此時(shí)，透明基體SUB2通過密封元件SL被牢固固定到透明基體SUB1上，密封元件SL還實(shí)現(xiàn)透明基體SUB1和SUB2之間的液晶的密封。
圖3是一平面視圖，表示了取自各像素區(qū)中的一個(gè)像素區(qū)結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。此外，圖1是沿圖3中I-I線的橫截視圖。
由多晶硅制成的半導(dǎo)體層AS首先形成在透明基體SUB1的液晶側(cè)表面上。
該半導(dǎo)體層AS是構(gòu)成薄膜晶體管TFT的半導(dǎo)體層。半導(dǎo)體層AS，例如，在附圖中，以L型式樣形成。
半導(dǎo)體層AS有一端部，它位于像素區(qū)的內(nèi)側(cè)，該像素區(qū)被柵信號(hào)線GL和漏極信號(hào)線DL圍繞，這在后面會(huì)說明。此外，半導(dǎo)體層AS有另一端部，它疊置在漏極信號(hào)線DL上。形成半導(dǎo)體層AS的各個(gè)端部以確保一相對(duì)大的面積這樣構(gòu)成接觸部分。
由SiO2制成的絕緣膜GI，例如，形成在透明基體SUB1的表面上，這樣絕緣膜GI也覆蓋半導(dǎo)體層AS(見圖1)。絕緣膜GI主要用作薄膜晶體管TFT的柵絕緣膜，因此，作為絕緣膜其薄膜厚度被設(shè)為一適當(dāng)值(約100nm)。
此外，在附圖中沿X方向延伸并沿Y方向平行排列的柵信號(hào)線GL形成在絕緣膜GI的表面上。
柵信號(hào)線GL有一被成形的伸長(zhǎng)部分，使得該伸長(zhǎng)部分在鄰近薄膜晶體管TFT的位置上橫交并座跨半導(dǎo)體層AS的除其兩端外的部分。該伸長(zhǎng)部分用作薄膜晶體管TFT的柵電極GT。
在此實(shí)施例中，例如，鉬，鉬合金(MoW，MoCr)，鈦，鈦合金(TiW)可以用作柵電極GT(柵信號(hào)線GL)的材料。
平行于柵信號(hào)線GL的電容信號(hào)線CL在各柵信號(hào)線GL之間形成。電容信號(hào)線CL，例如，與柵信號(hào)線GL同時(shí)形成。相應(yīng)地，電容信號(hào)線CL由與柵信號(hào)線GL相同的材料制成。
由SiO2制成的第一夾層絕緣膜LGI1，例如，形成在透明基體SUB1的表面上，這樣第一夾層絕緣膜LGI1也覆蓋柵信號(hào)線GL和電容信號(hào)線CL(見圖1)。
接觸孔CH1，CH2形成于第一夾層絕緣膜LGI1內(nèi)，其中接觸孔CH1形成暴露的薄膜晶體管TFT的源區(qū)SD1(該區(qū)設(shè)置在和像素電極PX相連的一側(cè)，該像素電極將在下文說明)的一部分，接觸孔CH2形成暴露的薄膜晶體管TFT的漏極區(qū)SD2(該區(qū)設(shè)置在和漏極信號(hào)線DL相連的一側(cè)，該漏信號(hào)線這將在下文說明)的一部分。
在附圖中沿Y方向延伸且沿X方向平行排列的漏極信號(hào)線DL形成在第一夾層絕緣膜LGI1的的上表面上。形成漏極信號(hào)線DL被以使其在接觸孔CH2部分被連接到薄膜晶體管TFT的漏極電極SD2上。
此外，在形成漏極信號(hào)線DL時(shí)，薄膜晶體管TFT的源電極SD1形成在接觸孔CH1的部分。
然后，在透明基體SUB1的表面上形成，例如，由SiN制成的第二夾層絕緣膜LGI2，這樣第二夾層絕緣膜LGI2也覆蓋漏極信號(hào)線DL和源電極SD1。接觸孔CH3形成于第二夾層絕緣膜LGI2內(nèi)。接觸孔CH3形成暴露的薄膜晶體管TFT的源電極SD1的一部分。
此外，在第二夾層絕緣膜LGI2的上表面上形成，例如，由ITO(銦-錫氧化物)制成的像素電極PX被。
形成像素電極PX，這樣像素電極PX被置于鄰近柵信號(hào)線GL和漏極信號(hào)線DL，并占據(jù)該像素區(qū)的主要部分。
在上述實(shí)施例中，柵電極GT與柵信號(hào)線GL集成起來。然而，不必說柵信號(hào)線GL可以由不同于柵電極GT的材料制成，且它們彼此可以電連接。
圖1是一結(jié)構(gòu)圖，表示薄膜晶體管TFT的一個(gè)實(shí)施例，且圖1也是沿圖3中I-I線的橫剖視圖。
薄膜晶體管TFT具有由多晶硅制成的半導(dǎo)體層AS。
此處，半導(dǎo)體層AS由i-型層(本征層未摻雜有導(dǎo)電雜質(zhì)的層)該層置于柵電極GT的正下方，摻有相對(duì)低濃度的n型雜質(zhì)的層，該層置于i型層的兩側(cè)，摻有相對(duì)高濃度的n型雜質(zhì)的層，該層置于摻有相對(duì)低濃度的n型雜質(zhì)層的兩側(cè)這三層形成。
該i型半導(dǎo)體層AS用作薄膜晶體管TFT的溝道區(qū)，摻有相對(duì)高濃度n型雜質(zhì)的層分別用作漏極區(qū)(該區(qū)域位于連接到漏極信號(hào)線DL的一側(cè))和源區(qū)(該區(qū)域位于連接到像素電極PX的一側(cè))。
此外，摻雜有相對(duì)低濃度n型雜質(zhì)的層AS0用作防止所謂的漏極雪崩熱載流子(DAHC)的層且被稱作LDD(輕摻雜漏)區(qū)。在這些LDD區(qū)，電場(chǎng)減小，從而防止電流集中，由此薄膜晶體管TFT的可靠性可以被加強(qiáng)。
在此實(shí)施例中，由于這種結(jié)構(gòu)，從溝道區(qū)伸向漏極區(qū)的層AS0的寬度L和從溝道區(qū)伸向源區(qū)的層AS0的寬度L被設(shè)定成相同且精確的值。
即，當(dāng)寬度L被設(shè)定為過大的值時(shí)，半導(dǎo)體層AS的電阻增加，而當(dāng)寬度L被設(shè)定為過小的值時(shí)，發(fā)生電場(chǎng)的集中。
此外，在溝道區(qū)正上方覆蓋半導(dǎo)體層AS的絕緣膜GI的薄膜厚度被設(shè)定為約100nm(最好不超過100nm)，在摻有低濃度n型雜質(zhì)的層AS0正上方的厚度不超過90nm，且在漏極區(qū)和源區(qū)正上方的厚度不多于80nm，最好不多于60nm。
換言之，使絕緣膜GI成形使其薄膜厚度以階梯狀方式按如下各部分的順序減小，溝道區(qū)正上方部分，摻有低濃度n型雜質(zhì)的層AS0正上方部分，漏極區(qū)和源區(qū)正上方部分。
由于這種結(jié)構(gòu)，在漏極區(qū)和源區(qū)正上方絕緣膜GI的薄膜厚度變得薄于其在溝道區(qū)正上方的厚度不小于20nm，更優(yōu)選地不小于40nm。
這意味著被分別形成在漏區(qū)和源區(qū)內(nèi)的用于形成電極的接觸孔CH1，CH2內(nèi)表面的錐形所占據(jù)的面積增加可以被阻止。因此，可獲得像素?cái)?shù)值孔徑可以增大的有利效果。
通過設(shè)定，摻有低濃度n型雜質(zhì)的層AS0正上方的絕緣膜GI的薄膜厚度與漏極區(qū)和源區(qū)正上方的絕緣膜GI的薄膜厚度之間的差值大于溝道區(qū)正上方的絕緣膜的薄膜厚度與摻有低濃度n型雜質(zhì)的層AS0正上方的絕緣膜的薄膜厚度的差值，這一有益效果變得更顯著。
此外，隨著具有這一結(jié)構(gòu)絕緣膜GI的提供，鄰近柵電極GT處形成的階梯部分被分成兩段，這樣每個(gè)階梯部分的每一段變得更小，從而獲得可以增大夾層絕緣膜LGI1，LGI2的覆蓋范圍的有利效果。
更進(jìn)一步，這意味著絕緣膜LGI1，LGI2可以成形的相對(duì)平坦。因而，獲得由于階梯的存在而產(chǎn)生的成形在各個(gè)夾層絕緣膜LGI1，LGI2上的信號(hào)線或電極的斷開可以被避免的有利效果。
在本實(shí)施例中，此處，雖然溝道區(qū)正上方的絕緣膜GI的薄膜厚度被設(shè)定成不大于100nm，摻有低濃度n型雜質(zhì)的層AS0正上方的絕緣膜GI的薄膜厚度被設(shè)定成不大于90nm，漏極區(qū)和源區(qū)右上方的絕緣膜GI的薄膜厚度被設(shè)定成不大于60nm，但不必說，這些薄膜的厚度可以分別被設(shè)定為不大于80nm，不大于70nm，和不大于40nm。
制造薄膜晶體管的方法的一個(gè)例子結(jié)合圖4A至圖4E說明。
步驟1(圖4A)在透明基體SUB1的液晶側(cè)表面上，由多晶硅(p-Si)制成的的半導(dǎo)體層AS，由SiO2制成的絕緣膜，例如，及如由鉻或類似物制成的金屬層被順序疊置。
此處，絕緣膜由用作柵絕緣膜GI的材料形成，金屬層由用作柵電極GT的材料形成。
進(jìn)而，形成雖然有相當(dāng)厚度的絕緣膜，但是最好設(shè)定薄膜厚度不超過100nm。這是因?yàn)橛蓀-Si(多晶硅)制成的半導(dǎo)體層AS被成形為絕緣膜下的層，具有諸如單晶硅的良好性能的熱氧化膜不能被形成，這樣僅可形成在低溫下可以形成的絕緣膜，從而由于絕緣膜的特性難以使得薄膜厚度很薄。
于是，例如，光抗蝕膜RE通過涂敷形成在該金屬層的一表面。
步驟2(圖4B)使用光掩模MK可選擇性地曝光光抗蝕膜RE。
光屏蔽膜mk形成在與溝道區(qū)相應(yīng)的光掩膜MK的區(qū)域之上以及形成在位于薄膜晶體管TFT溝道區(qū)兩側(cè)部分之上。
在這一情形中形成與薄膜晶體管TFT的溝道區(qū)相應(yīng)的光屏蔽膜mk0，這樣光屏蔽膜mk0完全屏蔽光，以網(wǎng)形形成位于光屏蔽膜mk0兩側(cè)的光屏蔽膜mk1，例如，以便部分屏蔽光(以后，為方便起見，這種暴露被稱為“半曝光”)。
此處，光屏蔽膜mk1是相應(yīng)于形成在半導(dǎo)體層AS上的各LDD區(qū)的部分，且其成形寬度與各LDD區(qū)寬度相等。
通過使用這種光掩模MK對(duì)曝光了的光敏抗蝕膜RE顯影，該光抗蝕膜RE保留在溝道區(qū)和位于薄膜晶體管TFT兩側(cè)的區(qū)域上，同時(shí)其它區(qū)域上的光敏抗蝕膜RE被除去。
在這一情形中，殘留的光抗蝕膜RE顯示出溝道區(qū)上的薄膜厚度和與溝道區(qū)兩側(cè)相應(yīng)的區(qū)域上的薄膜厚度。
步驟3(圖4C)利用殘留的光敏抗蝕膜RE作為掩模，暴露于掩模外的金屬層有選擇地被蝕刻，于是絕緣膜GI暴露出來。
在這一情形中，絕緣膜GL的表面被輕微蝕刻，從而暴露的絕緣膜GI膜厚稍小于掩模下絕緣膜GI的膜厚。
進(jìn)而，高濃度n型雜質(zhì)的離子注入隨保留的掩模而完成。由于這一離子注入，高濃度離子被注入絕緣膜下的半導(dǎo)體層AS中除形成掩模的區(qū)域之外的區(qū)域中，這樣形成漏極和源區(qū)。
此處，由于在離子注入時(shí)用作離子通膜的絕緣膜GI具有不大于100nm的薄膜厚度，所以用于離子注入的加速電壓可以降低。相應(yīng)地，絕緣膜GI作為通膜得到的損傷被盡可能小的抑制，從而其后的激活更易于完成。
步驟4(圖4D)通過灰化余留的光敏抗蝕膜RE，余留的光抗蝕膜的表面被移走同時(shí)留下其抗蝕膜的一部分。即灰化工藝進(jìn)行到具有較大膜厚的光敏抗蝕膜RE保留在溝道區(qū)上且形成在具有較大膜厚的光敏抗蝕膜RE兩側(cè)的具有較小膜厚的光敏抗蝕膜RE被移走。
步驟5(圖4E)使用剩余的光敏抗蝕膜RE作為掩模，暴露于掩模外的金屬層被蝕刻，從而形成柵電極GT，同時(shí)，位于溝道區(qū)兩側(cè)絕緣膜GI暴露出來。
在這一情形中，絕緣膜GI的表面被稍微蝕刻，且暴露的絕緣膜GI的膜厚被制作得小于掩模下的絕緣膜GI的膜厚。在這一情形中，漏極和源區(qū)上的絕緣膜GI也具有被用同樣方式稍微蝕刻的表面。
此外，進(jìn)行低濃度n型雜質(zhì)的離子注入，掩膜保留。由于這種離子注入，低濃度離子被注入到絕緣膜下的半導(dǎo)體層除形成掩模的區(qū)域以外的區(qū)域內(nèi)，這樣形成LDD區(qū)。
這里，由于用作離子通膜的絕緣膜GI在離子注入時(shí)其薄膜厚度不大于100nm，所以可以降低用于離子注入的加速電壓。相應(yīng)地，絕緣膜GI作為通膜得到的損傷被盡可能小的抑制，從而其后的激活更易于完成。
圖5A至圖5D是顯示如圖4A至圖4E所示的薄膜晶體管制造方法的另一實(shí)施例的工藝流程圖。
在此附圖中，除了在形成用作柵電極GT的金屬層時(shí)，所用的光敏抗蝕膜RE的形成不同之外，這種制造方法的其它步驟與圖4A至圖4E中所示的制造方法相同。
首先，如圖5B所示，雖然金屬層被保留在溝道區(qū)和放置在薄膜晶體管TFT溝道區(qū)兩側(cè)的部分的區(qū)域上，形成作為掩模的光敏抗蝕膜RE作為有均勻厚度的膜。
關(guān)于以這種方式使其保留的光敏抗蝕膜RE，暴露于光敏抗蝕膜RE外的金屬層被蝕刻，且半導(dǎo)體層AS摻有高濃度n型雜質(zhì)，從而形成漏極和源區(qū)。
然后，使用光敏抗蝕膜RE作為掩模，暴露于掩模外的金屬膜被蝕刻，其后，光敏抗蝕膜RE經(jīng)受灰化處理。
相應(yīng)地，使光敏抗蝕膜RE保留在溝道區(qū)，同時(shí)，光敏抗蝕膜RE位于溝道區(qū)兩側(cè)的部分被移走。在這一情形中，殘留的光敏抗蝕膜RE顯示圖7中實(shí)線表示的模式(該模式類似于柵電極GT的模式)。在圖7中，虛線表示的模式是光敏抗蝕膜經(jīng)受灰化處理前的模式。如此，據(jù)本實(shí)施例形成的薄膜晶體管TFT的柵電極GT最終在其端部以圓形形成。
至于以這種方式使其殘留的光敏抗蝕膜RE，暴露于光敏提供膜RE外的金屬層被蝕刻，且半導(dǎo)體層AS摻有低濃度n型雜質(zhì)。
上述實(shí)施例中的薄膜晶體管TFT指得是形成在像素區(qū)內(nèi)的薄膜晶體管TFT。
但是，如圖2所示，形成于液晶顯示裝置部分周邊的掃描驅(qū)動(dòng)電路V或視頻驅(qū)動(dòng)電路He也由多個(gè)薄膜晶體管TFT形成。因而，不必說本發(fā)明也適用于這種薄膜晶體管TFT。
在這一情形中，作為形成每一驅(qū)動(dòng)電路的薄膜晶體管TFT，包括p溝道型晶體管和n溝道型晶體管的互補(bǔ)型薄膜晶體管被廣泛使用，因此，互補(bǔ)型薄膜晶體管TFT的制造方法的一個(gè)實(shí)施例結(jié)合附圖6A至6F被說明。
步驟1(圖6A)首先，由于構(gòu)成一個(gè)互補(bǔ)型薄膜晶體管TFT的p型薄膜晶體管TFT并不是必須的，該互補(bǔ)型薄膜晶體管TFT彼此鄰近排列以形成LDD區(qū)，在形成柵電極后，使用柵電極作為掩模高濃度p型雜質(zhì)被注入到半導(dǎo)體層AS中。
在這一情形中，形成n型薄膜晶體管TFT的區(qū)域是這樣的區(qū)域，該區(qū)域通過從基體SUB1側(cè)面上順次疊置多晶硅制成的半導(dǎo)體層AS，絕緣膜GI和金屬層GT形成。
步驟2(圖6B)光敏抗蝕膜RE例如經(jīng)涂敷形成在透明基體SUB1的整個(gè)表面上。
步驟3(圖6C)利用光掩膜光敏抗蝕膜RE有選擇地進(jìn)行曝光。
在這一情形中，形成p型薄膜晶體管TFT區(qū)域的整個(gè)面積完全屏蔽光線，這樣光敏抗蝕膜保留在形成p型薄膜晶體管TFT區(qū)域的整個(gè)面積上，同時(shí)形成n型薄膜晶體管TFT的區(qū)域有選擇地進(jìn)行曝光。
在形成n型薄膜晶體管TFT的區(qū)域上進(jìn)行的曝光是上述的半曝光。相應(yīng)地，通過顯影光敏抗蝕膜RE，隨后，形成光敏抗蝕膜RE，從而光敏抗蝕膜RE在溝道區(qū)上有較大的薄膜厚度，而在位于溝道區(qū)兩側(cè)有較小的薄膜厚度。
步驟4(圖6D)利用殘留的光敏抗蝕膜RE作為掩模，暴露于掩模外的金屬層GT被有選擇地蝕刻，從而絕緣膜GI暴露出來。
在這一情形中，暴露的絕緣膜GI有一稍微蝕刻的表面并有小于掩模下的絕緣膜的薄膜厚度。
步驟5(圖6E)進(jìn)而，高濃度n型雜質(zhì)的離子注入在掩模保留的狀態(tài)下進(jìn)行。相應(yīng)地，在除了掩模形成的區(qū)域以外的部分上，高濃度n型雜質(zhì)離子被注入到絕緣膜GI下的半導(dǎo)體層中，從而形成漏極和源區(qū)。
通過灰化殘留的光敏抗蝕膜，光敏抗蝕膜的表面被移走，同時(shí)使表面的一部分被保留。即，進(jìn)行灰化處理直至現(xiàn)存在溝道區(qū)上的具有較大薄膜厚度的光敏抗蝕膜被保留，而現(xiàn)存在溝道區(qū)兩側(cè)部分上的具有較小薄膜厚度的光敏抗蝕膜被移走。
使用殘留的光敏抗蝕膜作為掩模，暴露于掩模之外的金屬層被蝕刻以形成柵電極GT。相應(yīng)地，絕緣膜GI被暴露出來，且絕緣膜GI暴露出來的表面被輕微蝕刻，使其具有小于掩模下的絕緣膜GI的薄膜厚度的膜厚。
步驟6(圖6F)進(jìn)而，低濃度n型雜質(zhì)的離子注入在掩模保留的狀態(tài)下進(jìn)行。相應(yīng)地，在除了形成掩模的區(qū)域之外的部分上，低濃度P型雜質(zhì)注入到絕緣膜GI下的半導(dǎo)體層AS中。
上述每個(gè)薄膜晶體管TFT內(nèi)，LDD區(qū)形成在溝道區(qū)的兩側(cè)，這樣溝道區(qū)被LDD區(qū)夾在中間。
但是，不必說LDD區(qū)可以在電流流入的區(qū)域側(cè)(例如漏極區(qū)側(cè))構(gòu)成。
還是在這一情形中，這一點(diǎn)從附圖8A至附圖8D所示的工藝流程圖中可以易于理解，上述有益效果可通過在柵電極形成過程中采用半曝光而獲得。
圖9A和圖9B示出了接序上述TFT制造工藝的后序步驟。移走以溝道形式保留的抗蝕膜后，由二氧化硅或類似物制成的夾層絕緣膜形成在源/漏極區(qū)和柵電極上。雖然沒有限制，但是最好夾層絕緣膜的薄膜厚度不小于400nm。形成夾層絕緣膜后，首先，進(jìn)行干法蝕刻(各向異性蝕刻)以便形成深度可直達(dá)夾層絕緣膜中間部分的孔。
然后，進(jìn)行濕法蝕刻(各向同性蝕刻)以使孔增長(zhǎng)至源/漏極區(qū)以形成接觸孔。相應(yīng)地，接觸孔下部的傾斜變得比其上部的傾斜更柔緩。其后，諸如金屬的導(dǎo)電材料通過沉積或類似工藝被填充于接觸孔內(nèi)，這樣建立與源/漏極區(qū)的接觸。相應(yīng)地，有可能將源/漏區(qū)域連到視頻信號(hào)線或像素電極上。
此時(shí)，通過首先進(jìn)行干蝕刻進(jìn)而進(jìn)行濕蝕刻后形成接觸孔，這樣形成接觸孔的區(qū)域相較僅通過濕蝕刻而形成的接觸孔的區(qū)域要狹窄。從而有可能提高液晶顯示裝置顯示區(qū)域內(nèi)的數(shù)值孔徑，也有可能增加薄膜晶體管TFT相對(duì)于液晶顯示裝置或除液晶顯示裝置外的其它顯示裝置的周邊區(qū)域的整體性。
在上述說明中，所述的孔首先通過干法蝕刻形成至一深度，該深度直達(dá)夾層絕緣膜的中間部分。但是，在通過干法蝕刻成形孔的過程中，該孔可以到達(dá)夾層絕緣膜與柵絕緣膜GI之間界線的附近位置或柵絕緣膜中部的附近位置。即，接觸孔側(cè)表面的傾斜度在夾層絕緣膜和柵絕緣膜之間的界線的附近位置是變化的。
通過使用干蝕刻進(jìn)行上述孔的成形，使得上述孔到達(dá)源/漏極區(qū)附近位置，形成接觸孔的區(qū)域可以被進(jìn)一步變窄。但是，干蝕刻的控制變得很嚴(yán)格。于是，考慮到對(duì)接觸區(qū)面積進(jìn)行的限制及干蝕刻的精確度，改變干蝕刻和濕蝕刻的比例是有利的。
圖10A和圖10B示出了僅使用干蝕刻使接觸孔成形的結(jié)構(gòu)。由于這一結(jié)構(gòu)，相較于圖9A和圖9B所示的結(jié)構(gòu)有可能使接觸孔區(qū)域進(jìn)一步變狹。但是當(dāng)僅使用干蝕刻形成接觸孔時(shí)，由多晶硅制成的源/漏極區(qū)也被干蝕刻法蝕刻。相應(yīng)地，在形成夾層絕緣膜前，源/漏極區(qū)上的柵絕緣膜部分被移去，且金屬膜形成在除被移去部分之外的部分上。形成金屬膜后，形成夾層膜，其后，位于金屬膜形成區(qū)域上的夾層膜通過干蝕刻被移去。于是，金屬膜形成用于干蝕刻的阻隔層以防止源/漏極區(qū)被蝕刻。
在圖11所示的結(jié)構(gòu)中，在上述系列步驟完成前，金屬膜形成在源/漏極區(qū)形成的部分上。即，金屬膜形成在基體上，多晶硅膜形成在金屬膜上部上，其后，通過完成上述步驟形成源/漏極區(qū)以形成夾層絕緣膜。隨后，位于源/漏極區(qū)上的夾層絕緣膜和柵絕緣膜通過干蝕刻法被蝕刻。此時(shí)，位于源/漏極區(qū)上的多晶硅膜通過干蝕刻法被同時(shí)蝕刻，最后，孔形成在夾層絕緣膜，柵絕緣膜和多晶硅膜內(nèi)。在這種狀態(tài)下，通過將諸如金屬的導(dǎo)電材料填充到接觸孔內(nèi)，使得源/漏極區(qū)通過位于多晶硅膜下形成的金屬層在接觸孔內(nèi)與導(dǎo)電材料電連接。
在圖10A，圖10B和圖11所示的上述結(jié)構(gòu)中，有必要在源/漏極區(qū)的上表面或下表面上形成金屬層，因而，步驟數(shù)目增加。但是，由于僅通過干蝕刻法可形成接觸孔，所以接觸區(qū)可以進(jìn)一步變狹。
圖12A至圖12G示出了另一實(shí)施例，其中源/漏極的接觸孔僅通過干蝕刻法形成。LDD結(jié)構(gòu)通過在柵電極的側(cè)表面上形成側(cè)壁而形成，且其后，金屬膜和夾層絕緣膜形成在源/漏極區(qū)和柵電極上，然后，夾層絕緣膜通過干蝕刻法被蝕刻，從而與源/漏極區(qū)建立接觸。
在這一結(jié)構(gòu)中，構(gòu)成蝕刻阻隔層的金屬膜在源/漏極區(qū)上形成，這樣可以防止形成源/漏極區(qū)的多晶硅被蝕刻。
在將這種技術(shù)概念應(yīng)用到結(jié)合附圖4A至4E已說明的薄膜晶體管的制造方法中，在通過蝕刻移走除溝道區(qū)之外的柵電極以注入低濃度離子時(shí)，已注入了高濃度離子區(qū)域上的柵絕緣膜也被移走。其后，在注入低濃度離子之后，金屬膜形成在源/漏極區(qū)和柵電極上。然后，夾層絕緣膜形成在源/漏極電極的整個(gè)表面上，且通過干蝕刻法形成接觸孔。
在這一結(jié)構(gòu)中，由于金屬膜形成在源/漏極區(qū)上，所以源/漏極區(qū)的多晶硅不可能也通過干蝕刻法被蝕刻。但是，此處，有必要沉積一定厚度的金屬膜，該金屬膜可以防止柵電極和源/漏極區(qū)通過金屬膜形成的矩路。進(jìn)而，在注入低濃度離子時(shí)，由于構(gòu)成通膜的柵絕緣膜未存在于源/漏極區(qū)上，所以仍存在雜質(zhì)也被引入多晶硅的可能性。相應(yīng)地，只要柵電極和源/漏極區(qū)彼此之間不短路，雜質(zhì)引入多晶硅的可能性很低或使其變得很低，通過采用這種結(jié)構(gòu)，可以簡(jiǎn)化步驟，同時(shí)，接觸區(qū)域可以變狹。不必說上述結(jié)構(gòu)也適用于圖5A至圖5D，圖6A至圖6F和圖8A至圖8D所示的結(jié)構(gòu)。
圖6A至圖6F示出步驟其中p型薄膜晶體管和n型薄膜晶體管的柵電極首先形成，然后，p型薄膜晶體管的源/漏極區(qū)形成，然后n型薄膜晶體管也形成。但是，本發(fā)明并不限于這些步驟。例如，也可能采用下述步驟，其中在先形成具有LDD結(jié)構(gòu)的n型薄膜晶體管的柵電極時(shí)，p型薄膜晶體管的柵電極被同時(shí)形成，其后，p型薄膜晶體管可通過掩膜n型薄膜晶體管區(qū)域而形成，其中源/漏極區(qū)通過離子注入而形成。在這一情形中，雖然磷也被注入到構(gòu)成p型薄膜晶體管的源/漏極區(qū)的區(qū)域，在形成n型薄膜晶體管和將兩倍于磷的硼注入p型薄膜晶體管的源/漏極區(qū)之后，通過掩膜n型薄膜晶體管，也可得到p型薄膜晶體管。此時(shí)，雖然形成n型薄膜晶體管和p型薄膜晶體管的順序可以顛倒，但由于注入的硼的量大于磷的量的源極/漏極易于被激活，所以最好還是在n型薄膜晶體管形成之后形成p型薄膜晶體管。
上述對(duì)半曝光的解釋中，雖然形成于光掩膜上的光屏蔽膜以網(wǎng)格形形成，但是光屏蔽膜的形狀并沒有專柵限定。相應(yīng)地，可使用帶形光屏蔽膜，且只要光屏蔽膜構(gòu)成如下光掩模，該光掩?？尚纬杀┞兜酵耆毓馑胶屯耆黄毓馑街g的中間水平的區(qū)域，那么任何結(jié)構(gòu)的光屏蔽膜都可用。
進(jìn)而，薄膜晶體管的上述制造步驟中，還公開了一種情況，其中在源/漏極區(qū)內(nèi)注入用高濃度離子的區(qū)域形成后，使具有較大薄膜厚度的抗蝕膜保留在溝道形成區(qū)上，而具有較小薄膜厚度位于溝道形成區(qū)兩側(cè)的抗蝕膜經(jīng)受灰化處理。但是，也有可能在灰化處理完成后注入離子。在這一情形中，由于抗蝕膜在通過離子注入硬化前經(jīng)受灰化處理，因而有可能增加抗蝕膜回縮的精確度。
至于圖5A至圖5D所示步驟的上述說明，下面的解釋恰恰符合附圖。即，在圖5B所示狀態(tài)下注入高濃度離子，其后，抗蝕膜經(jīng)受灰化處理，于是抗蝕膜的寬度變得與圖5C所示薄膜晶體管溝道區(qū)的寬度一樣，利用殘留的抗蝕膜作為掩模對(duì)金屬膜進(jìn)行蝕刻，如圖5D所示金屬膜被蝕刻后，注入低濃度離子。不必說高濃度離子的注入和允許溝道區(qū)保留的抗蝕膜的灰化順序可以被顛倒。
至此，雖然本發(fā)明已在本說明書中被解釋，該說明書是基于普通液晶顯示裝置的薄膜晶體管，該顯示裝置具有如下結(jié)構(gòu)，其中像素電極形成在一基體上，而反電極形成于另一基體上，但是本發(fā)明也適用于橫向電場(chǎng)型(IPS)液晶顯示裝置的薄膜晶體管，該橫向電場(chǎng)在一個(gè)基體上形成像素電極和反電極，且在平行于基體的方向激勵(lì)液晶。不必說本發(fā)明也適用于采用有機(jī)EL顯示裝置或使用電子發(fā)光器的類似裝置的薄膜晶體管。此外，在上述顯示裝置中，有可能僅提供給本發(fā)明一組薄膜晶體管，而不是一組提供給該顯示區(qū)域的薄膜晶體管以及一組提供給圍繞顯示區(qū)域的外圍區(qū)域的薄膜晶體管。此外，雖然在上述說明的顯示裝置中，外圍電路區(qū)由互補(bǔ)薄膜晶體管構(gòu)成，像素區(qū)由單導(dǎo)電型薄膜晶體管構(gòu)成，但是本發(fā)明并不專限于這種顯示裝置。即，本發(fā)明適用于這種顯示裝置，其中該顯示裝置的外圍區(qū)域僅由p型或n型薄膜晶體管構(gòu)成。此外，本發(fā)明適用于另一種顯示裝置，該顯示裝置的顯示區(qū)域由p型和n型導(dǎo)電薄膜晶體管構(gòu)成。
從上述解釋中可以清楚地理解，根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置，數(shù)值孔徑可以增加，且由形成在薄膜晶體管柵電極周邊內(nèi)的階梯部分所引起的缺陷可以被消除解決。
此外，根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的制造方法，用于進(jìn)行雜質(zhì)離子注入的電壓在形成薄膜晶體管時(shí)可以降低。
權(quán)利要求
1.一種顯示裝置，包括絕緣基體；形成在上述基體上的半導(dǎo)體層，包括溝道區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)；形成在上述溝道區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)上的絕緣膜；和形成在上述絕緣膜上的柵電極，其中，在上述溝道區(qū)和上述源區(qū)之間、或者在上述溝道區(qū)和上述漏區(qū)之間至少形成有一個(gè)LDD區(qū)；并且上述絕緣膜在上述溝道區(qū)上具有第一厚度，在上述LDD區(qū)上具有第二厚度，在上述源區(qū)或漏區(qū)上具有第三厚度，且上述第一厚度大于上述第二厚度，上述第二厚度大于上述第三厚度。
2.權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中，上述LDD區(qū)形成在上述溝道區(qū)和上述源區(qū)之間、以及上述溝道區(qū)和上述漏區(qū)之間。
3.權(quán)利要求2所述的顯示裝置，其中，上述第三厚度小于等于80nm。
4.權(quán)利要求3所述的顯示裝置，其中，上述第二厚度小于等于90nm。
5.權(quán)利要求4所述的顯示裝置，其中，上述第一厚度小于等于100nm。
6.權(quán)利要求2所述的顯示裝置，其中，上述第三厚度至少比上述第一厚度薄20nm。
7.權(quán)利要求2所述的顯示裝置，其中，上述第二厚度與上述第三厚度之差大于上述第一厚度與上述第二厚度之差。
8.權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中，所述半導(dǎo)體是多晶硅。
9.權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其中，其中，上述LDD區(qū)形成在上述溝道區(qū)和上述源區(qū)之間、以及上述溝道區(qū)和上述漏區(qū)之間。
10.權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其中，上述第三厚度小于等于80nm。
11.權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其中，上述第二厚度小于等于90nm。
12.權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其中，上述第一厚度小于等于100nm。
13.權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其中，上述第三厚度至少比上述第一厚度薄20nm。
14.權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其中，上述第二厚度與上述第三厚度之差大于上述第一厚度與上述第二厚度之差。
15.一種顯示裝置的制造方法，包括第一步驟形成半導(dǎo)體層，在上述半導(dǎo)體層上形成絕緣膜，在上述絕緣膜上形成金屬層；第二步驟刻蝕上述金屬層和上述絕緣膜的表面；第三步驟對(duì)上述半導(dǎo)體層注入高濃度的離子；第四步驟刻蝕上述金屬層和上述絕緣膜的表面；第五步驟對(duì)上述半導(dǎo)體層注入低濃度的離子，以在上述半導(dǎo)體區(qū)中形成至少一個(gè)LDD區(qū)。
16.權(quán)利要求15所述的制造方法，其中，上述第二步驟中的刻蝕使用第一殘留光抗蝕膜，上述第四步驟中的刻蝕使用第二殘留光抗蝕膜。
17.權(quán)利要求16所述的制造方法，其中，上述第二殘留光抗蝕膜形成自上述第一殘留光抗蝕膜。
18.權(quán)利要求17所述的制造方法，其中，上述第一殘留光抗蝕膜包括具有第一厚度的第一部分和具有第二厚度的第二部分，且上述第二厚度小于上述第一厚度；并且在上述第二步驟之后，去除上述第二部分和上述第一部分的表面，上述第一殘留光抗蝕膜的上述第一部分的殘留部分為上述第二殘留光抗蝕膜。
19.權(quán)利要求18所述的制造方法，其中，上述第一殘留光抗蝕膜是通過半曝光光掩模來形成的。
20.一種顯示裝置的制造方法，包括第一步驟形成半導(dǎo)體層，在上述半導(dǎo)體層上形成絕緣膜，在上述絕緣膜上形成金屬層；第二步驟利用第一殘留光抗蝕膜來刻蝕上述金屬層和上述絕緣膜的表面；第三步驟對(duì)上述半導(dǎo)體層注入高濃度的離子；第四步驟利用第二殘留光抗蝕膜來刻蝕上述金屬層和上述絕緣膜的表面；第五步驟對(duì)上述半導(dǎo)體層注入低濃度的離子，以在上述半導(dǎo)體區(qū)中形成至少一個(gè)LDD區(qū)，其中，上述第一殘留光抗蝕膜包括具有第一厚度的第一部分和具有第二厚度的第二部分，且上述第二厚度小于上述第一厚度；并且在上述第二步驟之后，去除上述第二部分和上述第一部分的表面，上述第一殘留光抗蝕膜的上述第一部分的殘留部分為上述第二殘留光抗蝕膜。
全文摘要
一種顯示裝置及其制造方法，該顯示裝置包括絕緣基體；形成在上述基體上的半導(dǎo)體層，包括溝道區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)；形成在上述溝道區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)上的絕緣膜；和形成在上述絕緣膜上的柵電極，其中，在上述溝道區(qū)和上述源區(qū)之間、或者在上述溝道區(qū)和上述漏區(qū)之間至少形成有一個(gè)LDD區(qū)；并且上述絕緣膜在上述溝道區(qū)上具有第一厚度，在上述LDD區(qū)上具有第二厚度，在上述源區(qū)或漏區(qū)上具有第三厚度，且上述第一厚度大于上述第二厚度，上述第二厚度大于上述第三厚度。
文檔編號(hào)H01L21/70GK1881617SQ20061009438
公開日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2002年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月6日
發(fā)明者田邊英夫, 下村繁雄, 大倉(cāng)理, 栗田雅章, 木村泰一, 中村孝雄 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所