專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有由薄膜晶體管(以下稱(chēng)為T(mén)FT)構(gòu)成的電路的半導(dǎo)體器件及其制造方法。本發(fā)明例如涉及以液晶顯示器件(其中其中安裝液晶組件)為代表的器件和其上安裝這種器件作為一部分的電子器件。
注意，本說(shuō)明書(shū)中的半導(dǎo)體器件表示通常通過(guò)利用半導(dǎo)體特性而起作用的器件，電光器件、發(fā)光器件、半導(dǎo)體電路和電子器件每種都是半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，已經(jīng)注意到了利用形成在具有絕緣表面的襯底上的半導(dǎo)體薄膜(約幾個(gè)到幾百nm厚)構(gòu)成薄膜晶體管(TFT)的技術(shù)。該薄膜晶體管廣泛地應(yīng)用于電子器件如IC或電光器件，并且特別要求其作為圖象顯示器件的開(kāi)關(guān)元件的發(fā)展。
通常，液晶顯示器件公知為圖象顯示器件。由于與無(wú)源液晶顯示器件相比，可獲得高分辨率圖象，因此在各種情況中采用有源矩陣液晶顯示器件。根據(jù)有源矩陣液晶顯示器件，當(dāng)驅(qū)動(dòng)排列成矩陣的象素電極時(shí)，在熒光屏上顯示圖形。更詳細(xì)地說(shuō)，當(dāng)在選擇象素電極和對(duì)應(yīng)選擇象素電極的對(duì)置電極之間施加電壓時(shí)，光學(xué)地調(diào)制位于象素電極和對(duì)置電極之間的液晶層，并且該光學(xué)調(diào)制被觀察者識(shí)別為顯示圖形。
這種有源矩陣液晶顯示器件的使用范圍擴(kuò)大了。對(duì)于更高分辨率、更高開(kāi)口比(opening ratio)、和高可靠性的要求隨著熒光屏尺寸的增加而增加。同時(shí)，對(duì)于生產(chǎn)率的提高和成本降低的要求也增加。
通常，當(dāng)采用鋁作為上述TFT的柵布線的材料而制造TFT時(shí)，通過(guò)熱處理形成突起如小丘或晶須，并且鋁原子擴(kuò)散到溝道形成區(qū)。這樣，就產(chǎn)生了TFT的工作故障和TFT特性的退化。為解決這個(gè)問(wèn)題，采用耐熱處理的金屬材料，通常為具有高熔點(diǎn)的金屬元素。但是，出現(xiàn)了由于熒光屏尺寸增加而使布線電阻增加的問(wèn)題，并引起功耗等的增加。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種即使在熒光屏尺寸增加時(shí)也能實(shí)現(xiàn)低功耗的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)及其制造方法。
根據(jù)本發(fā)明，柵極結(jié)構(gòu)被做成疊層結(jié)構(gòu)，其中主要含有TaN或W的材料膜用做防止向溝道形成區(qū)擴(kuò)散的第一層，主要含有Al或Cu的低電阻材料膜用做第二層，主要含有Ti的材料膜用做第三層。這樣，降低了布線的電阻。
根據(jù)在本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，包括由形成在絕緣表面上的半導(dǎo)體層、形成在半導(dǎo)體層上的絕緣膜和形成在絕緣膜上的柵極構(gòu)成的TFT的半導(dǎo)體器件的特征在于包括包括具有由與柵極相同材料制成的源布線的第一n溝道TFT的象素部分；包括由第二n溝道TFT和第三n溝道TFT構(gòu)成的電路的驅(qū)動(dòng)電路；和由與柵極相同的材料制成的端子部分。
在上述結(jié)構(gòu)中，柵極的特征在于具有主要含有TaN(第一層)的材料膜、主要含有Al(第二層)的材料膜和主要含有Ti(第三層)的材料膜的層結(jié)構(gòu)。而且，柵極的特征在于具有主要含有W(第一層)的材料膜、主要含有Al(第二層)的材料膜和主要含有Ti(第三層)的材料膜的疊層結(jié)構(gòu)。
根據(jù)這種柵極結(jié)構(gòu)，當(dāng)采用ICP(感應(yīng)耦合等離子體)刻蝕法時(shí)，柵極的端部可以形成為錐形。注意，本說(shuō)明書(shū)中的錐角產(chǎn)生由材料層的水平表面和側(cè)表面形成的角。而且，在本說(shuō)明書(shū)中，具有錐角的側(cè)表面稱(chēng)為錐形，具有錐形的部分成為錐部。
并且，在上述結(jié)構(gòu)中，本發(fā)明的特征在于第二n溝道TFT和第三n溝道TFT構(gòu)成EEMOS電路或EDMOS電路。本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路由NMOS電路構(gòu)成，該NMOS電路只由n溝道TFTsS構(gòu)成，并且象素部分的TFTs也由n溝道TFTs構(gòu)成。這樣，簡(jiǎn)化了工藝。一般的驅(qū)動(dòng)電路是在由互相補(bǔ)償組合的n溝道半導(dǎo)體元件和p溝道半導(dǎo)體元件構(gòu)成的CMOS電路基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的。但是，根據(jù)本發(fā)明，驅(qū)動(dòng)電路只由n溝道TFTs組合而成。
此外，為了實(shí)現(xiàn)上述結(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，提供制造半導(dǎo)體器件的方法，該半導(dǎo)體器件包括位于絕緣表面上的驅(qū)動(dòng)電路、象素部分和端子部分，該方法包括以下步驟在絕緣表面上形成半導(dǎo)體層；在半導(dǎo)體層上形成第一絕緣膜；在第一絕緣膜上形成柵極、象素部分的源布線、和端子部分的電極；周柵極做掩模，向半導(dǎo)體層中添加提供n型的雜質(zhì)元素，以便形成n型雜質(zhì)區(qū)；刻蝕柵極以形成錐部；形成覆蓋象素部分的源布線和端子部分的第二絕緣膜；和在第二絕緣膜上形成驅(qū)動(dòng)電路的柵布線和源布線。
在上述結(jié)構(gòu)中，其特征在于，在形成柵極、象素部分的源布線和端子部分的電極的步驟中，主要含有TaN的材料膜、主要含有Al的材料膜和主要含有Ti的材料膜形成為疊層，然后采用掩模進(jìn)行刻蝕，以便形成柵極、象素部分的源布線、和端子部分的電極。并且，在上述結(jié)構(gòu)中，其特征在于，在形成柵極、象素部分的源布線和端子部分的電極的步驟中，主要含有W的材料膜、主要含有Al的材料膜和主要含有Ti的材料膜形成為疊層，然后采用掩模進(jìn)行刻蝕，以便形成柵極、象素部分的源布線、和端子部分的電極。
而且，根據(jù)本發(fā)明，可以制造具有在上述結(jié)構(gòu)中所述的象素部分和驅(qū)動(dòng)電路的液晶顯示器件或帶有包括在上述結(jié)構(gòu)中所述的象素部分和驅(qū)動(dòng)電路的OLED的發(fā)光器件。
并且，根據(jù)本發(fā)明，由于省略了p溝道TFT的制造步驟，因此簡(jiǎn)化了液晶顯示器件或發(fā)光器件的制造步驟，并降低了制造成本。


圖1A-1C表示AM-LCD的制造步驟；圖2A和2B表示AM-LCD的制造步驟；圖3表示AM-LCD的制造步驟；圖4是象素的頂視圖；圖5表示液晶組件的外觀；圖6是透射型液晶顯示器件的剖面圖；圖7A和7B表示NMOS電路的結(jié)構(gòu)；圖8A和8B表示移位電阻器的結(jié)構(gòu)；圖9是本發(fā)明的象素部分的頂視圖；
圖10是本發(fā)明的象素部分的剖面圖；圖11A-11C表示電子裝置的例子；圖12A和12B表示電子裝置的例子；圖13是在刻蝕之后觀察的SEM圖象；圖14是在刻蝕之后觀察的SEM圖象；圖15表示可靠性(20小時(shí)安全電壓和10年安全電壓)和在驅(qū)動(dòng)電路的TFT中的Lov長(zhǎng)度之間的關(guān)系；圖16A和16B分別是EL組件的頂視圖和其剖面圖；圖17是EL組件的剖面圖；圖18表示柵側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)；圖19是解碼器輸入信號(hào)的時(shí)序圖；和圖20表示源側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
下面將介紹本發(fā)明的實(shí)施方式。
首先，在襯底上形成基底絕緣膜，然后通過(guò)第一光刻步驟形成具有預(yù)定形狀的半導(dǎo)體層。
接著，形成覆蓋半導(dǎo)體層的絕緣膜(包括柵絕緣膜)。在絕緣膜上疊置第一導(dǎo)電膜、第二導(dǎo)電膜和第三導(dǎo)電膜。利用第二光刻步驟對(duì)疊層膜進(jìn)行第一刻蝕處理，以便形成由第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層構(gòu)成的柵極、象素部分的源布線和端子部分的電極。注意，在本發(fā)明中，在形成柵極之后，在層間絕緣膜上形成柵布線。
接下來(lái)，在第二光刻步驟中形成的抗蝕劑掩模保留的狀態(tài)下，向半導(dǎo)體層添加提供n型的雜質(zhì)元素(磷等)，以便以自對(duì)準(zhǔn)方式形成n型雜質(zhì)區(qū)(具有高濃度)。
然后，在第二光刻步驟中形成的抗蝕劑掩模保留的狀態(tài)下，改變刻蝕條件，進(jìn)行第二刻蝕處理，形成具有錐部的第一導(dǎo)電層(第一寬度)、第二導(dǎo)電層(第二寬度)和第三導(dǎo)電層(第三寬度)。注意，第一寬度比第二寬度寬，第二寬度比第三寬度寬。這里，由第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層和第三導(dǎo)電層構(gòu)成的電極成為n溝道TFT的柵極(第一柵極)。
主要含有TaN或W的材料膜用做第一導(dǎo)電層，為防止向溝道形成區(qū)擴(kuò)散，該第一導(dǎo)電層與絕緣膜接觸。而且，主要含有Al或Cu的低電阻材料膜可用做第二導(dǎo)電層。此外，具有低接觸電阻的、主要含有Ti的材料膜可用做第三導(dǎo)電層。
接著，在去掉抗蝕劑掩模之后，用第一柵極做掩模，通過(guò)絕緣膜向半導(dǎo)體層中添加提供n型的雜質(zhì)元素。
之后，通過(guò)第三光刻法(步驟)形成抗蝕劑掩模，并且為了降低象素部分中的TFT的截止電流，添加提供n型的雜質(zhì)元素。
然后，形成層間絕緣膜并在其上形成透明導(dǎo)電膜。利用第四光刻法(步驟)構(gòu)圖透明導(dǎo)電膜，形成象素電極。然后，利用第五光刻步驟形成接觸孔。這里，形成到達(dá)雜質(zhì)區(qū)的接觸孔、到達(dá)柵極的接觸孔和到達(dá)源布線的接觸孔。
接著，形成由低電阻金屬材料制成的導(dǎo)電膜。通過(guò)第六光刻步驟形成柵布線、用于連接源布線和雜質(zhì)區(qū)的電極、和用于連接象素電極和雜質(zhì)區(qū)的電極。在本發(fā)明中，柵布線通過(guò)提供在層間絕緣膜中的接觸孔與第一柵極或第二柵極電連接。并且，源布線通過(guò)提供在層間絕緣膜中的接觸孔與雜質(zhì)區(qū)(源區(qū))電連接。此外，與象素電極連接的電極通過(guò)提供在層間絕緣膜中的接觸孔與雜質(zhì)區(qū)(漏區(qū))電連接。
這樣，通過(guò)總共進(jìn)行六次光刻步驟，即采用六個(gè)掩模，可以形成包括具有象素TFT(n溝道TFT)的象素部分和具有如圖7A所示的EEMOS電路(n溝道TFTs)的驅(qū)動(dòng)電路的元件襯底。注意，這里示出了制造透射型顯示器件的例子。但是，也可以采用具有高反射特性的材料用于象素電極而制造反射型顯示器件。當(dāng)制造反射型顯示器件時(shí)，由于象素電極可以與柵布線同時(shí)形成，因此可采用五個(gè)掩模形成元件襯底。
而且，可以制造具有OLED(有機(jī)發(fā)光器件)的有源矩陣發(fā)光器件。即使在發(fā)光器件的情況下，整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路由n溝道TFTs構(gòu)成，象素部分也由多個(gè)n溝道TFTs構(gòu)成。在采用OLED的發(fā)光器件中，至少用做開(kāi)關(guān)元件的TFT和用于給OLED輸送電流的TFT提供在每個(gè)象素中。不管象素的電路結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)方法怎樣，與OLED電連接并給其輸送電流的TFT可以做成n溝道TFT。
OLED具有包括通過(guò)給其施加電場(chǎng)(電致發(fā)光)實(shí)現(xiàn)發(fā)光的有機(jī)化合物(有機(jī)發(fā)光材料)的層(以下稱(chēng)為有機(jī)發(fā)光層)、陽(yáng)極和陰極。有機(jī)化合物的發(fā)光包括從單重激發(fā)態(tài)返回到基態(tài)時(shí)產(chǎn)生的光發(fā)射(熒光)和從三重激發(fā)態(tài)返回到基態(tài)時(shí)產(chǎn)生的光發(fā)射(磷光)。在本發(fā)明的發(fā)光器件的情況下，上述光發(fā)射中，可以采用其中一種光發(fā)射，也可以采用兩種光發(fā)射。
注意，在本說(shuō)明書(shū)中，形成在OLED中的陽(yáng)極和陰極之間的所有層定義為有機(jī)發(fā)光層。具體而言，有機(jī)發(fā)光層包括發(fā)光層、空穴注入層、電子注入層、空穴輸送層和電子輸送層?；旧?，OLED具有其中陽(yáng)極、發(fā)光層和陰極按順序疊置的結(jié)構(gòu)。除了這種結(jié)構(gòu)之外，還有以下情況OLED具有其中陽(yáng)極、空穴注入層、發(fā)光層和陰極按順序疊置的結(jié)構(gòu)或其中陽(yáng)極、空穴注入層、發(fā)光層、電子輸送層和陰極按順序疊置的結(jié)構(gòu)。
并且，在形成導(dǎo)電膜之前，通過(guò)組合增強(qiáng)型或耗盡型形成如圖7B所示的EDMOS電路時(shí)，預(yù)先形成掩模，并向?qū)⒊蔀闇系佬纬蓞^(qū)的半導(dǎo)體層中選擇添加屬于周期表的15族的元素(優(yōu)選為磷)或?qū)儆谥芷诒淼?3族元素(優(yōu)選為硼)。在這種情況下，可采用七個(gè)掩模形成元件襯底。
這里已經(jīng)采用n溝道TFT進(jìn)行了描述。但是，無(wú)須說(shuō)明，通過(guò)采用p型雜質(zhì)元素代替n型雜質(zhì)元素可形成p溝道TFT。在這種情況下，整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路由p溝道TFTs構(gòu)成，象素部分也由p溝道TFTs構(gòu)成。
下面在實(shí)施例的基礎(chǔ)上將更詳細(xì)地介紹利用上述結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明。
(實(shí)施例)[實(shí)施例1]下面用圖1A-1C到圖6介紹本發(fā)明的實(shí)施例。這里，將詳細(xì)介紹在同一襯底上同時(shí)制造構(gòu)成象素部分的TFTs和構(gòu)成提供在象素部分的外圍的驅(qū)動(dòng)電路的TFTs(只有n溝道TFTs)的方法。
在圖1A中，玻璃襯底、石英襯底、陶瓷襯底等可用做襯底100。也可采用在表面上形成絕緣膜的硅襯底、金屬襯底或不銹鋼襯底。而且，還可以采用具有耐本例中的處理溫度的耐熱性的塑料襯底。
然后，如圖1A所示，在襯底100上形成由絕緣膜如氧化硅膜、氮化硅膜、或氮氧化硅膜(SiOxNy)制成的基底絕緣膜101。作為典型例子，采用其中基底絕緣膜101采用兩層結(jié)構(gòu)的疊層結(jié)構(gòu)，采用SiH4、NH3和N2O作為反應(yīng)氣體，形成厚度為50nm-100nm的第一氮氧化硅膜101a，用SiH4和N2O做反應(yīng)氣體，形成厚度為100nm-150nm的第二氮氧化硅膜101b。并且，厚度為10nm或以下的氮化硅膜可用做基底絕緣膜101。當(dāng)采用氮化硅膜時(shí)，除了如作為阻擋層的效果之外，還具有在將在后面進(jìn)行的吸氣步驟中提高吸氣效率的效果。在吸氣時(shí)，鎳可以移動(dòng)到具有高氧濃度的區(qū)域。這樣，采用氮化硅膜作為與半導(dǎo)體膜接觸的基底絕緣膜是非常有效的。而且，可以采用其中按順序疊置第一氮氧化硅膜、第二氮化硅膜和氮化硅膜的三層結(jié)構(gòu)。
通過(guò)使形成在基底絕緣膜101上的非晶半導(dǎo)體膜結(jié)晶，獲得作為有源層的半導(dǎo)體膜。非晶半導(dǎo)體膜的厚度為30nm-60nm。之后，采用具有促進(jìn)結(jié)晶的催化作用的金屬元素(本例中為鎳)，用旋涂器在非晶半導(dǎo)體膜的表面上施加含有重量轉(zhuǎn)換的1ppm-100ppm鎳的乙酸鎳溶液，形成含催化劑層。
保持非晶半導(dǎo)體膜與含催化元素層接觸的狀態(tài)，進(jìn)行用于結(jié)晶的熱處理。在本例中，熱處理是通過(guò)RTA法進(jìn)行的。用于加熱的燈光源打開(kāi)1秒-60秒，優(yōu)選30秒-60秒，并重復(fù)這個(gè)操作1次-10次，優(yōu)選2次-6次。雖然燈光源的發(fā)光強(qiáng)度設(shè)定為任意強(qiáng)度，加熱半導(dǎo)體膜以便在600℃-1000℃、優(yōu)選約650℃-750℃瞬時(shí)加熱。即使獲得這個(gè)高溫，半導(dǎo)體膜立即被加熱并且沒(méi)有襯底100本身彎曲和變形的情況。通過(guò)這種方式，非晶半導(dǎo)體膜結(jié)晶，得到結(jié)晶半導(dǎo)體膜。
為了進(jìn)一步提高結(jié)晶比(結(jié)晶成分在膜中總體積的百分比)和修復(fù)留在晶粒中的缺陷，用激光照射結(jié)晶半導(dǎo)體膜。作為激光，可采用具有400nm或以下波長(zhǎng)的準(zhǔn)分子激光、YAG激光的二次諧波、或其三次諧波。在任何情況下，采用具有約10Hz-1000Hz的重復(fù)頻率的脈沖激光，利用光學(xué)系統(tǒng)將該激光聚光成100mJ/cm2-400mJ/cm2，用于結(jié)晶半導(dǎo)體膜的激光處理可以在90％-95％的重疊比下進(jìn)行。
注意，這里示出了采用脈沖激光的例子。但是，也可以采用連續(xù)振蕩激光。為了在非晶半導(dǎo)體膜結(jié)晶時(shí)得到具有大晶粒尺寸的晶體，優(yōu)選采用能產(chǎn)生連續(xù)振蕩的固體激光器，使用基波的二次諧波到四次諧波之一。通常，可采用NdYVO4激光(基波1064nm)的二次諧波(532nm)或三次諧波(355nm)。當(dāng)采用連續(xù)振蕩激光器時(shí)，從具有10W輸出的連續(xù)振蕩YVO4激光器發(fā)射的激光被非線形光學(xué)元件轉(zhuǎn)換成諧波。并且，有在諧振器中定位YVO4晶體和非線形光學(xué)元件及發(fā)射諧波的方法。然后，利用光學(xué)系統(tǒng)使激光優(yōu)選在照射表面上形成為矩形或橢圓形并照射到要處理的目標(biāo)上。此時(shí)，需要約0.01MW/cm2-100MW/cm2(優(yōu)選為0.1MW/cm2-10MW/cm2)的能量密度。然后，可以將半導(dǎo)體膜以約10cm/s-2000cm/s的速度相對(duì)于激光移動(dòng)，以便被照射。
注意，這里采用在用鎳作為促進(jìn)硅結(jié)晶的金屬元素的熱結(jié)晶之后照射激光的技術(shù)。但是，可以在不添加鎳的情況下，通過(guò)連續(xù)振蕩激光(YVO4激光的二次諧波)使非晶硅膜結(jié)晶。
接著，進(jìn)行吸氣處理，以便去掉包含在結(jié)晶半導(dǎo)體膜中的催化元素。在結(jié)晶半導(dǎo)體膜上形成阻擋層。作為阻擋層，形成多孔膜，通過(guò)熱處理使催化元素(鎳)可以移動(dòng)到吸氣部分(cite)，然后在去掉吸氣位置的步驟中使用的刻蝕液不滲透。例如，可以采用通過(guò)用臭氧水處理形成的化學(xué)氧化物膜或硅氧化物(SiOx)膜。在本說(shuō)明書(shū)中，具有這種特性的膜特別稱(chēng)為多孔膜。
接著，包含惰性氣體元素的半導(dǎo)體膜形成為吸氣部分。在本例中，在利用等離子體CVD法、濺射法等形成膜的階段或在膜形成之后在通過(guò)離子摻雜法或離子注入法添加的階段，形成包含濃度為1×1019-1×1022/cm3、優(yōu)選為1×1020-1×1021/cm3的惰性氣體元素的半導(dǎo)體膜。
之后，進(jìn)行采用燈光源的熱處理如RTA法或采用爐子的熱處理，使催化元素在縱向移動(dòng)到吸氣部分。這個(gè)熱處理還用做退火。關(guān)于加熱條件，用于加熱的燈光源打開(kāi)1秒-60秒，優(yōu)選30秒-60秒，這個(gè)操作重復(fù)1次-10次，優(yōu)選2次-6次。雖然燈光源的光發(fā)射強(qiáng)度設(shè)定為任意強(qiáng)度，半導(dǎo)體膜被加熱以便在600℃-1000℃、優(yōu)選約700℃-750℃瞬時(shí)加熱。
完成吸氣步驟之后，選擇刻蝕由非晶半導(dǎo)體構(gòu)成的吸氣部分，以便去掉該部分。作為刻蝕方法，可采用在不用等離子體的情況下利用ClF3的干刻蝕，或通過(guò)堿溶液如包含肼或氫氧化四乙銨(化學(xué)式(CH3)4NOH)的水溶液的濕刻蝕。此時(shí)，阻擋層106用做刻蝕停止層。而且，可以在后面步驟中利用氫氟酸去掉阻擋層106。為了提高結(jié)晶，在結(jié)晶步驟之后可以照射激光。
隨后，通過(guò)刻蝕成預(yù)定形狀，處理得到的結(jié)晶半導(dǎo)體膜，形成以島形分開(kāi)的半導(dǎo)體層102-106。
形成半導(dǎo)體層102-106之后，為了控制n溝道TFT的閾值(Vth)，給其添加提供p型的雜質(zhì)元素。屬于周期表13族的元素，如硼(B)、鋁(Al)或鎵(Ga)公知為給半導(dǎo)體提供p型的雜質(zhì)元素。
接下來(lái)，形成覆蓋以島狀分開(kāi)的半導(dǎo)體層102-106的柵絕緣膜107。柵絕緣膜107是利用等離子體CVD法或?yàn)R射法并由包含硅的絕緣膜形成的，其厚度設(shè)定為40nm-150nm。。當(dāng)然，柵絕緣膜107還可以用做包含硅的單層絕緣膜或其疊層結(jié)構(gòu)。
當(dāng)采用氧化硅膜時(shí)，利用等離子體CVD法混合TEOS(原硅酸四乙酯)和O2，反應(yīng)壓力設(shè)定為40Pa，襯底溫度設(shè)定為300℃-400℃。然后，在0.5W/cm2-0.8W/cm2的高頻(13.56MHz)功率密度下進(jìn)行放電，形成氧化硅膜。之后，當(dāng)對(duì)如此形成的氧化硅膜在400℃-500℃下進(jìn)行熱處理時(shí)，可以得到作為柵絕緣膜的最佳性能。
在柵絕緣膜107上疊加膜厚為20nm-100nm的作為第一導(dǎo)電膜的鎢(W)膜108a、膜厚為100nm-500nm的作為第二導(dǎo)電膜的鋁(Al)膜108b、和膜厚為20nm-100nm的鈦(Ti)膜108c。這里，在柵絕緣膜上按順序疊加膜厚為50nm的鎢膜、膜厚為500nm的鋁和鈦的合金(Al-Ti)膜、和膜厚為30nm的鈦膜。
用于形成柵極的導(dǎo)電材料是由選自由Ta、W、Ti、Mo、Al、和Cu構(gòu)成的組的元素、主要包含上述元素的合金材料、或主要包含上述元素的化合物材料構(gòu)成。以用雜質(zhì)元素如磷摻雜的多晶硅膜為代表的半導(dǎo)體膜還可以用做第一導(dǎo)電膜。另外，還可以采用其中第一導(dǎo)電膜由鎢(W)膜構(gòu)成、第二導(dǎo)電膜由Cu膜構(gòu)成和第三導(dǎo)電膜由鈦(Ti)膜構(gòu)成的組合，其中第一導(dǎo)電膜由氮化鉭(TaN)膜構(gòu)成、第二導(dǎo)電膜由鋁(Al)膜構(gòu)成和第三導(dǎo)電膜由鈦(Ti)膜構(gòu)成的組合，其中第一導(dǎo)電膜由氮化鉭(TaN)膜構(gòu)成、第二導(dǎo)電膜由Al膜構(gòu)成的組合，以及其中第一導(dǎo)電膜由氮化鉭(TaN)膜構(gòu)成、第二導(dǎo)電膜由Cu膜構(gòu)成、和第三導(dǎo)電膜由鈦(Ti)膜構(gòu)成的組合。
接著，如圖1B所示，通過(guò)光源曝光步驟形成由抗蝕劑構(gòu)成的掩模110-115，進(jìn)行刻蝕處理，用于形成柵極和布線。在第一刻蝕條件和第二刻蝕條件下進(jìn)行第一刻蝕處理。對(duì)于這個(gè)刻蝕，優(yōu)選采用ICP(感應(yīng)耦合等離子體)刻蝕法。當(dāng)采用ICP刻蝕法和適當(dāng)控制刻蝕條件(施加給線圈型電極的功率的量、施加給位于襯底側(cè)的電極的功率的量、位于襯底側(cè)的電極的溫度等)時(shí)，膜可以被刻蝕成預(yù)定錐形。注意，以Cl2、BCl3、SiCl4、CCl4等為代表的氯化物體系氣體，以CF4、SF6、NF3等為代表的氟系氣體，或O2可用做合適的刻蝕氣體。
雖然使用的刻蝕氣體不限，但是這里采用BCl3、Cl2和O2是合適的。它們的反應(yīng)氣體流速的比設(shè)定為65∶10∶5(sccm)。在1.2Pa壓力下給線圈型電極施加具有450W和13.56MHz的RF功率，產(chǎn)生等離子體，并進(jìn)行刻蝕117秒。而且，給襯底側(cè)(樣品階段)輸送具有300W和13.56MHz的RF功率，以便基本上施加負(fù)的自偏壓。注意，位于襯底側(cè)的電極的面積尺寸為12.5cM×12.5cm。而且，線圈型電極(這里為其中提供線圈的石英盤(pán))為圓盤(pán)，其面積尺寸為25cm直徑。在第一刻蝕條件下刻蝕W膜，將第一導(dǎo)電層的端部形成為錐形。
此后，第一刻蝕條件改變?yōu)榈诙涛g條件。CF4、Cl2和O2用做刻蝕氣體，它們各自的氣體流速比為25∶25∶10(sccm)。在1Pa壓力下將具有500W和13.56MHz的RF功率輸送給線圈型電極，以便產(chǎn)生等離子體，由此進(jìn)行刻蝕約30秒。并且，給襯底側(cè)(樣品階段)輸送具有20W和13.56MHz的RF功率，以便基本上施加負(fù)的自偏壓。在其中混合了CF4和Cl2的第二刻蝕條件中，W膜和TaN膜被刻蝕到相同程度。注意，為了在不在柵絕緣膜上留下任何殘余物的情況下進(jìn)行刻蝕，刻蝕時(shí)間優(yōu)選以約10％-20％的速度增加。
在第一刻蝕處理中，當(dāng)由抗蝕劑構(gòu)成的掩模的形狀合適時(shí)，第一和第二導(dǎo)電層的端部由于施加給襯底側(cè)的偏壓的效果而成為錐形。錐部的角度為15°-45°。通過(guò)這種方式，通過(guò)第一刻蝕處理形成由第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層和第三導(dǎo)電層(第一導(dǎo)電層117a-122a、第二導(dǎo)電層117b-122b、和第三導(dǎo)電層117c-122c)構(gòu)成的第一成形導(dǎo)電層117-122。參考標(biāo)記116表示柵絕緣膜。沒(méi)有用第一成形導(dǎo)電層117-122覆蓋的區(qū)域被刻蝕約20-50nm，以便形成較薄區(qū)。
這里，制備樣品，并對(duì)刻蝕條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。關(guān)于該樣品，與在本例中的情況下一樣，按順序在石英襯底上疊置膜厚為50nm的鎢膜、膜厚為500nm的鋁和鈦的合金(Al-Ti)膜、和膜厚為30nm的鈦膜。圖13是在與上述第一刻蝕處理相同條件下進(jìn)行刻蝕之后立即通過(guò)用SEM觀察樣品得到的圖象。這樣，圖13中所示的導(dǎo)電層的形狀可假設(shè)為第一成形導(dǎo)電層。
在不去掉由抗蝕劑構(gòu)成的掩模110-115的情況下，進(jìn)行第二刻蝕處理，如圖1C所示。BCl3和Cl2用做刻蝕氣體，它們各自的氣體流速比設(shè)定為20/60(sccm)。在1.2Pa壓力下將具有600W和13.56MHz的RF功率輸送給線圈型電極，由此進(jìn)行刻蝕。并且，給襯底側(cè)(樣品階段)輸送具有100W和13.56MHz的RF功率。在第二刻蝕處理中進(jìn)行的第三刻蝕條件下刻蝕第二導(dǎo)電層。通過(guò)這種方式，在上述第三刻蝕條件下各向異性地刻蝕含有很少量鈦的鋁膜，以便形成第二成形導(dǎo)電層124-129(第一導(dǎo)電層124a-129a、第二導(dǎo)電層124b-129b、和第三導(dǎo)電層124c-129c)。參考標(biāo)記123表示柵絕緣膜。沒(méi)有用第一成形導(dǎo)電層124-129覆蓋的區(qū)域被輕微刻蝕，以便形成較薄區(qū)。而且，如圖1B和1C所示，假設(shè)第一導(dǎo)電層的錐部具有相同的長(zhǎng)度。但是，實(shí)際上，由于布線寬度的相關(guān)性，第一導(dǎo)電層的錐部長(zhǎng)度可以根據(jù)布線寬度而改變。
這里，如在上述情況那樣，制備樣品并對(duì)刻蝕條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。作為樣品，與在本例中的情況下一樣，按順序在石英襯底上疊置膜厚為50nm的鎢膜、膜厚為500nm的鋁和鈦的合金(Al-Ti)膜、和膜厚為30nm的鈦膜。圖14是在與上述第一刻蝕處理相同條件下進(jìn)行刻蝕然后進(jìn)行第二刻蝕處理之后立即通過(guò)用SEM觀察樣品得到的圖象。這樣，圖14中所示的導(dǎo)電層的形狀可假設(shè)為第二成形導(dǎo)電層。
然后，在不去掉由抗蝕劑構(gòu)成的掩模的情況下進(jìn)行第一摻雜處理，以便給半導(dǎo)體層添加提供n型的雜質(zhì)元素。該摻雜處理可以通過(guò)離子摻雜法或離子注入法進(jìn)行。關(guān)于離子摻雜法的條件，劑量設(shè)定為1.5×1014atoms/cm2，加速電壓設(shè)定為60keV-100keV。屬于周期表15族的元素、通常為磷(P)或砷(As)用做提供n型的雜質(zhì)元素。在這種情況下，導(dǎo)電層124-128成為提供n型的雜質(zhì)元素的掩模，因此以自對(duì)準(zhǔn)方式形成第一雜質(zhì)區(qū)123-127。給第一雜質(zhì)區(qū)130-134以1×1016/cm3-1×1017/cm3的濃度范圍添加提供n型的雜質(zhì)元素。
接著，如圖2A所示，形成由抗蝕劑制成的掩模135和136，并進(jìn)行第二摻雜處理。掩模135是用于保護(hù)構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路中的n溝道TFTs的半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)和其外圍區(qū)的掩模。掩模136是用于保護(hù)構(gòu)成象素部分中的TFT的半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)和其外圍區(qū)的掩模。而且，在圖2A中，為方便起見(jiàn)，假設(shè)第一導(dǎo)電層的錐部具有相同長(zhǎng)度。但是，實(shí)際上，第一導(dǎo)電層的錐部長(zhǎng)度可以根據(jù)布線寬度而改變。這樣，當(dāng)在同一襯底上提供具有不同布線寬度的多個(gè)布線時(shí)，要摻雜的區(qū)域的寬度彼此不同。
關(guān)于第二摻雜處理中的離子摻雜法的條件，劑量設(shè)定為1.5×1015atoms/cm2，加速電壓設(shè)定為60keV-100keV。摻雜磷(P)。這里，采用在第二成形導(dǎo)電層124-128和柵絕緣膜123之間的膜厚差在各個(gè)半導(dǎo)體層中形成雜質(zhì)區(qū)。當(dāng)然，不給用掩模135和136覆蓋的區(qū)域添加磷(P)。通過(guò)這種方式，形成第二雜質(zhì)區(qū)180-182和第三雜質(zhì)區(qū)137-141。給第三雜質(zhì)區(qū)137-141以1×1020/cm3-1×1021/cm3的濃度范圍添加提供n型的雜質(zhì)元素。而且，通過(guò)柵絕緣膜的膜厚差，以比第三雜質(zhì)區(qū)低的濃度形成第二雜質(zhì)區(qū)。這樣，給第二雜質(zhì)區(qū)以1×1018/cm3-1×1019/cm3的濃度范圍添加提供n型的雜質(zhì)元素。
通過(guò)上述步驟，在各個(gè)半導(dǎo)體層中形成具有n型導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)區(qū)。第二成形導(dǎo)電層124-127成為柵極。而且，第二成形導(dǎo)電層128成為構(gòu)成象素部分中的存儲(chǔ)電容器的一個(gè)電極。此外，第二成形導(dǎo)電層129構(gòu)成象素部分中的源布線。
接著，形成基本上覆蓋整個(gè)表面的第一層間絕緣膜151。第一層間絕緣膜151是通過(guò)等離子體CVD法或?yàn)R射法形成的，并由含有硅和氫的絕緣膜構(gòu)成，厚度為100-200nm。其一個(gè)優(yōu)選例子是通過(guò)等離子體CVD法形成的膜厚為150nm的氮氧化硅膜。當(dāng)然，第一層間絕緣膜不限于氮氧化硅膜，可以采用含有硅的其它絕緣膜的單層或其疊層結(jié)構(gòu)。
之后，進(jìn)行添加到各個(gè)半導(dǎo)體層中的雜質(zhì)元素的激活步驟。激活是通過(guò)采用爐退火或潔凈爐的熱處理實(shí)現(xiàn)的。熱處理是在氮?dú)夥罩性?00-700℃、通常為410-500℃下進(jìn)行的。注意，此外，可以采用激光退火法或快速熱退火法(RTO法)。
同時(shí)利用上述激活處理，在以高濃度含有磷的第三雜質(zhì)區(qū)137-141進(jìn)行用做催化劑的鎳的吸氣，以便降低主要成為溝道形成區(qū)的半導(dǎo)體層中的鎳的濃度。結(jié)果是，關(guān)于具有溝道形成區(qū)的TFTs，降低截止電流值。而且，由于其高的結(jié)晶度而得到高電場(chǎng)效應(yīng)遷移率，并且可以實(shí)現(xiàn)較好特性。
接下來(lái)，如圖3所示，在第一層間絕緣膜151上形成由有機(jī)絕緣材料制成的第二層間絕緣膜152。然后，形成到達(dá)源布線127的接觸孔和到達(dá)各個(gè)雜質(zhì)區(qū)的接觸孔。
之后，形成由Al、Ti、Mo、W等構(gòu)成的布線和象素電極。例如，采用膜厚為50nm-250nm的Ti膜和膜厚為300nm-500nm的合金膜(Al和Ti的合金膜)的層疊膜。通過(guò)這種方式，形成布線(源布線和漏布線)153-158、柵布線160、連接布線159、象素電極161和電容器布線162。
通過(guò)這種方式，可以在同一襯底上形成具有n溝道TFTs401、402和403的驅(qū)動(dòng)電路406及具有n溝道TFT404和存儲(chǔ)電容器405的象素部分407。在本說(shuō)明書(shū)中，為方便起見(jiàn)，這種襯底稱(chēng)為有源矩陣襯底。注意，n溝道TFT401和n溝道TFT403具有相同的結(jié)構(gòu)。
而且，根據(jù)常規(guī)方法，有以下情況其中雜質(zhì)元素根據(jù)摻雜條件移動(dòng)到柵極下面的區(qū)域中，并形成寬度約為0.1μm的與柵極疊加并具有濃度梯度的雜質(zhì)區(qū)。但是，在本例中，寬度設(shè)定為0.5μm或以上，優(yōu)選1μm或以上。這樣，TFT結(jié)構(gòu)不同于常規(guī)結(jié)構(gòu)。
N溝道TFT402具有溝道形成區(qū)165、不與構(gòu)成柵極的一部分第二成形導(dǎo)電層125疊加的第二雜質(zhì)區(qū)166、和各用做源區(qū)或漏區(qū)的第三雜質(zhì)區(qū)167。
n溝道TFT403具有溝道形成區(qū)168、不與構(gòu)成柵極的一部分第二成形導(dǎo)電層126疊加的第二雜質(zhì)區(qū)169、和各用做源區(qū)或漏區(qū)的第三雜質(zhì)區(qū)170。
采用這些n溝道TFTs形成移位寄存器電路、緩沖器電路、電平移位電路、鎖存電路等。特別是，在具有高驅(qū)動(dòng)電壓的緩沖器電路的情況下，為了防止由于熱載流子效應(yīng)引起的退化，n溝道TFT401或403的結(jié)構(gòu)適合。
象素部分407中的的象素TFT404具有溝道形成區(qū)171、形成在構(gòu)成柵極的第二成形導(dǎo)電層128外面的第一雜質(zhì)區(qū)172、和各用做源區(qū)或漏區(qū)的第三雜質(zhì)區(qū)173。此外，在用做存儲(chǔ)電容器405的一個(gè)電極的半導(dǎo)體層中形成第三雜質(zhì)區(qū)176和第二雜質(zhì)區(qū)177。存儲(chǔ)電容器405由通過(guò)用絕緣膜(與柵絕緣膜相同的膜)作為介質(zhì)、電容器布線162和半導(dǎo)體層106構(gòu)成。
圖4是這種象素部分407的頂視圖。圖4是基本上一個(gè)象素的頂視圖，采用與圖3的相同的參考標(biāo)記。而且，沿著線A-A’和B-B’的截面結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)圖3。在圖4所示的象素結(jié)構(gòu)中，當(dāng)在不同層上形成柵布線和柵極時(shí)，柵布線和半導(dǎo)體層可以疊加。這樣，給柵布線施加作為光屏蔽膜的功能。而且，為了屏蔽象素電極之間的間隙不被光照射，象素電極定位成使其端部與源布線疊加。這樣，得到能省略光屏蔽膜(黑體)的結(jié)構(gòu)。結(jié)果，與常規(guī)象素部分相比，提高了開(kāi)口比。
在本例中，將介紹制造由在實(shí)施例1中得到的有源矩陣襯底制成的液晶組件的步驟。
在圖3所示的有源矩陣襯底上形成定向膜，然后進(jìn)行磨光處理。在本例中，在形成定向膜之前，構(gòu)圖有機(jī)樹(shù)脂膜如丙烯酸樹(shù)脂膜，在預(yù)定位置形成柱狀間隔物，以便保持襯底間隙。代替柱狀間隔物，在襯底整個(gè)表面上分散球狀間隔物。
然后，制備對(duì)置襯底。在對(duì)置襯底上形成濾色器，其中以對(duì)應(yīng)每個(gè)象素的方式提供帶色層和光屏蔽層。此外，在驅(qū)動(dòng)電路上形成光屏蔽層。并且，形成覆蓋濾色器和光屏蔽層的整平膜。然后，至少在象素部分的整平膜上形成由透明導(dǎo)電膜制成的對(duì)置電極。在對(duì)置襯底的整個(gè)表面上形成定向膜，然后進(jìn)行磨光。
用密封劑將帶有形成在其上的象素部分和驅(qū)動(dòng)電路的有源矩陣襯底固定到對(duì)置襯底上。在密封劑中混合填充劑。兩個(gè)襯底被互相粘接到一起，同時(shí)其間用填充劑和柱狀間隔物保持均勻間隙。此后，在襯底之間注入液晶材料，并用密封劑完全密封。作為液晶材料，可采用公知液晶材料。然后，如上所述，完成液晶組件。此外，需要時(shí)，將有源矩陣襯底或?qū)χ靡r底分割成所需要的形狀。此外，采用公知方法粘接極化板等。然后，采用公知方法固定FPC。
下面參照?qǐng)D5的頂視圖介紹通過(guò)這種方式得到的液晶組件的結(jié)構(gòu)。
如圖5的頂視圖所示，用密封劑207將有源矩陣襯底固定到對(duì)置襯底200上。有源矩陣襯底提供有象素部分、驅(qū)動(dòng)電路、FPC(柔性印刷電路)211固定其上的外部輸入端子209、和將外部輸入端子連接到每個(gè)電路的輸入部分的布線210。對(duì)置襯底200提供有濾色器等。
在對(duì)置襯底側(cè)提供與柵側(cè)驅(qū)動(dòng)電路201a疊加的光屏蔽層203，在對(duì)置襯底側(cè)提供與源側(cè)驅(qū)動(dòng)電路201b疊加的光屏蔽層803b。以如下方式提供設(shè)置在對(duì)置襯底上的象素部分205上的濾色器202光屏蔽層和每種顏色(紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B))的帶色層對(duì)應(yīng)每個(gè)象素。實(shí)際上，以紅(R)的帶色層、綠(G)的帶色層和藍(lán)(B)的帶色層的三種顏色進(jìn)行彩色顯示。各種顏色的帶色層任意排列。
這里，為了進(jìn)行彩色顯示，在對(duì)置襯底上提供濾色器202。但是，本發(fā)明不限于于此。當(dāng)制造有源矩陣襯底時(shí)，可以在有源矩陣襯底上形成濾色器。
在濾色器中，光屏蔽層提供在相鄰象素之間的區(qū)域中，由此在除了顯示區(qū)域以外的區(qū)域中阻擋光。此外，提供覆蓋驅(qū)動(dòng)電路的光屏蔽層203a和203b。然而，當(dāng)液晶顯示裝置作為顯示部分安裝到電子設(shè)備中時(shí)，在驅(qū)動(dòng)電路的區(qū)域上放置蓋子。因此，驅(qū)動(dòng)電路的區(qū)域不用光屏蔽層覆蓋。此外，當(dāng)制造有源矩陣襯底時(shí)，可在有源矩陣襯底上形成光屏蔽層。
此外，還可以如下那樣。代替提供上述光屏蔽層，在對(duì)置襯底和對(duì)置電極之間適當(dāng)設(shè)置構(gòu)成濾色器的多個(gè)疊置帶色層，由此在除了顯示區(qū)域和驅(qū)動(dòng)電路以外的區(qū)域(各個(gè)象素電極之間的間隙)中阻擋光。
此外，用各向異性導(dǎo)電樹(shù)脂將由基底膜和布線構(gòu)成的FPC211粘接到外部輸入端子上。另外，用強(qiáng)化板增強(qiáng)該裝置的機(jī)械強(qiáng)度。
用如上所述的方式制造的液晶組件可用于各種電子設(shè)備的顯示部分。
實(shí)施例1示出了其中象素電極由具有反射性的金屬材料制成的反射型顯示裝置的例子。在本例中，示意透射型顯示裝置示于圖6中，其中象素電極由具有透光度的導(dǎo)電膜制成。當(dāng)用透明導(dǎo)電膜形成象素電極時(shí)，盡管增加了一個(gè)光掩模，但是可以形成透明型顯示器件。
在根據(jù)實(shí)施例1形成層間絕緣膜之后，形成由具有透光度的導(dǎo)電膜制成的象素電極。作為具有透光度的導(dǎo)電膜，可采用ITO(氧化銦錫合金)、氧化銦鋅合金(In2O3ZnO)、氧化鋅(ZnO)等。
之后，在層間絕緣膜中形成接觸孔。然后，形成疊加象素電極的連接電極。連接電極通過(guò)接觸孔連接到漏區(qū)。此外，還與連接電極同時(shí)形成另一TFT的源電極或漏電極。
這里，示出了其中所有驅(qū)動(dòng)電路都形成在襯底上的實(shí)施例。然而，幾個(gè)ICs可用在一部分驅(qū)動(dòng)電路中。
如上所述那樣形成有源矩陣襯底。采用有源矩陣襯底根據(jù)實(shí)施例2制造液晶組件，并提供背景光310和光引導(dǎo)板311，然后設(shè)置蓋件312，由此完成圖6中所示的有源矩陣型液晶顯示裝置。蓋件312和液晶組件用粘接劑或有機(jī)樹(shù)脂互相粘接在一起。此外，可以通過(guò)在框架和襯底之間填充有機(jī)樹(shù)脂以便圍繞框架，將襯底固定到對(duì)置襯底上。由于該裝置是透射型的，因此極化板309固定到有源矩陣襯底和對(duì)置襯底上。
在實(shí)施例1所示的n溝道型TFT的情況下，可以向溝道形成區(qū)中的半導(dǎo)體中添加屬于周期表的15族的元素(優(yōu)選磷)或?qū)儆谥芷诒淼?3族的元素(優(yōu)選硼)，以便選擇性地制造增強(qiáng)型和耗盡型。
在通過(guò)組合n溝道TFTs形成NMOS電路的情況下，形成為增強(qiáng)型TFTs的組合(以下稱(chēng)做“EEMOS電路”)或耗盡型和增強(qiáng)型TFTs的組合(以下稱(chēng)做“EDMOS電路”)。
圖7A表示EEMOS電路的例子，圖7B表示EDMOS電路的例子。圖7A中所示的每個(gè)部件31和32是增強(qiáng)型n溝道TFT(以下稱(chēng)為“E型NTFT”)。圖7B中所示的部件33是E型NTFT，34是耗盡型n溝道TFT(以下稱(chēng)為“D型NTFT”)。
在圖7A和7B中，VDH表示施加正電壓的電源線(正電源線)，VDL表示施加負(fù)電壓的電源線(負(fù)電源線)。負(fù)電源線可以是地電位電源線(接地電源線)。
圖8表示采用圖7A所示的EEMOS電路或圖7B所示的EDMOS電路形成的移位寄存器的例子。圖8的部分40和41是觸發(fā)電路。部件42和43是E型NTFTs。時(shí)鐘信號(hào)(CL)輸入E型NTFT42的柵，相反極性的時(shí)鐘信號(hào)(CL)輸入到E型NTFT43的柵。由44表示的標(biāo)號(hào)是反相電路。為形成這個(gè)反相電路，采用圖7A所示的EEMOS或圖7B所示的EDMOS，如圖8B所示。因此，顯示器件的所有驅(qū)動(dòng)電路可以用n溝道型TFT構(gòu)成。
本實(shí)施例可以與實(shí)施例1-3的任何一個(gè)組合。
在本例中，不同于實(shí)施例1的象素結(jié)構(gòu)(IPS系統(tǒng))示于圖9中，截面結(jié)構(gòu)示于圖10中。示出了線A-A’的截面圖和線H-H’的截面圖。
本例展示了IPS(面內(nèi)開(kāi)關(guān))系統(tǒng)(還稱(chēng)為橫向電場(chǎng)系統(tǒng))的有源矩陣液晶顯示器件。IPS系統(tǒng)的特征在于象素電極和公用布線都形成在一個(gè)襯底上，并且在橫向施加電場(chǎng)?？刂迫∠颍员阋壕ЫM件的縱軸對(duì)準(zhǔn)基本上平行于襯底表面的方向。當(dāng)使用IPS系統(tǒng)時(shí)，可擴(kuò)大視角。
在圖9中，參考標(biāo)記1101表示第一半導(dǎo)體層，1102和1103表示第二半導(dǎo)體層，1104表示第一電極，1105表示第二電極，1106表示源布線，1107表示柵布線，1108和1109表示公用布線，1110表示連接電極，1111表示象素電極。注意，象素電極和公用布線可以如此設(shè)置即產(chǎn)生與襯底表面平行的電場(chǎng)。而且，公用布線可以設(shè)置成與源布線疊加。這樣，提高了象素部分的開(kāi)口比。
另外，如圖10所示，第一電極1104、第二電極1105和源布線1106同時(shí)形成在覆蓋第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層的絕緣膜上。并且，象素電極1111、連接電極1110、柵布線1107和公用布線1109同時(shí)形成在覆蓋源布線的層間絕緣膜上。
而且，第一電極與柵布線電連接。與第一半導(dǎo)體層疊加的第一電極用做柵極。
在本例中，示出了具有矩形形狀的象素電極。但是，象素電極和公用電極可以形成為角度電極結(jié)構(gòu)，并且可進(jìn)一步擴(kuò)大視角。
另外，存儲(chǔ)電容器由第二半導(dǎo)體層、覆蓋第二半導(dǎo)體層的絕緣膜、和第二電極構(gòu)成。第二電極與相鄰象素的柵布線電連接。此外，向第二半導(dǎo)體層中添加提供n型的雜質(zhì)元素。
注意，在本例中，當(dāng)改變實(shí)施例1中所用的掩模圖形時(shí)，通過(guò)與實(shí)施例1相同的步驟可得到象素結(jié)構(gòu)。
利用實(shí)施例1得到圖9和10所示的狀態(tài)之后，利用實(shí)施例2中所述的方法獲得液晶器件。如實(shí)施例2的情況那樣，利用提供在對(duì)置襯底中的濾色器光屏蔽象素間的間隙。注意，由于使用了IPS系統(tǒng)，因此需要改變定向處理等。
在本例中，關(guān)于在實(shí)施例1中獲得的驅(qū)動(dòng)電路的TFT(溝道長(zhǎng)度L/溝道寬度W＝10μm/8μm)，示出了在與柵極疊加的雜質(zhì)區(qū)(還稱(chēng)為L(zhǎng)ov區(qū))的溝道長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度與可靠性之間的關(guān)系。
這里，假設(shè)在Lov區(qū)的長(zhǎng)度是預(yù)定長(zhǎng)度的情況下，直到TFT的遷移率的最大值(μFE(max))以10％變化的時(shí)間是TFT的壽命。然后，將漏電壓的反向數(shù)量繪制在半對(duì)數(shù)曲線上，在從這個(gè)曲線得到的線形關(guān)系基礎(chǔ)上，在壽命為10年時(shí)漏電壓的值引入作為10年安全電壓。
在本例中，當(dāng)在Lov區(qū)的溝道長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度(還稱(chēng)為L(zhǎng)ov長(zhǎng)度)設(shè)定為0.5μm、0.78μm、1.5μm和1.7μm時(shí)，假設(shè)直到TFT的導(dǎo)通電流以10％變化的時(shí)間是TFT的壽命。然后，漏電極的反向數(shù)量繪制到半對(duì)數(shù)曲線上，在從這個(gè)曲線得到的線形關(guān)系基礎(chǔ)上，在壽命為10年時(shí)漏電壓的值引入作為10年安全電壓。如此得到的結(jié)果示于圖15中。
注意，當(dāng)在直到TFT的導(dǎo)通電流值改變10％時(shí)的時(shí)間變?yōu)?0小時(shí)的情況下，假設(shè)漏電極的值為20年安全電壓，通過(guò)瞬時(shí)應(yīng)力測(cè)試得到的結(jié)果也示于圖15中。
如圖15所示，當(dāng)假設(shè)用在16V系統(tǒng)器件和考慮20％的余量時(shí)，在20年安全電壓的情況下，希望具有19.2V(16×1.2)或更高的n溝道TFT的Lov區(qū)長(zhǎng)度為1μm或更長(zhǎng)。而且，在10年安全電壓的情況下，希望該長(zhǎng)度為1.5μm或更長(zhǎng)。
在本例中，制造包括有機(jī)發(fā)光器件(OLED)的發(fā)光器件的例子示于圖16A和16B中。
圖16A是具有OLED、所謂EL組件的組件頂視圖，圖16B是通過(guò)沿著線A-A’截取圖16得到的截面圖。在具有絕緣表面的襯底(例如，玻璃襯底、結(jié)晶玻璃襯底、塑料襯底等)900上形成象素部分902、源側(cè)驅(qū)動(dòng)電路901、和柵側(cè)驅(qū)動(dòng)電路903。象素部分和驅(qū)動(dòng)電路可根據(jù)上述實(shí)施例1獲得。
而且，參考標(biāo)記918表示密封部件，919表示由氮氧化鋁、氮化鋁或DLC膜構(gòu)成的保護(hù)膜。象素部分和驅(qū)動(dòng)電路部分用密封部件918覆蓋，并且密封部件918用保護(hù)膜919覆蓋。此外，象素部分和驅(qū)動(dòng)電路部分采用粘接劑用蓋件920覆蓋。蓋件920可以是由任何混合介質(zhì)制成，如塑料、玻璃、金屬或陶瓷。而且，蓋件920的形狀和支架的形狀不特別限制，這些部件可包括具有平坦表面的形狀或具有彎曲表面的形狀。而且，這些部件可以是柔性的。此外，這些部件還可以形成為膜狀。為了抵制由于熱量、外力等產(chǎn)生的變形，希望具有與襯底900例如玻璃襯底相同材料的部件用做蓋件920。在本例中，蓋件是通過(guò)噴沙法等方法被處理成如圖16B所示的凹部形狀(深度為3μm-10μm)。此外，希望處理形成能使干燥劑921定位的凹部(深度為50μm-200μm)。當(dāng)通過(guò)多次斜切(multiple beveling)制造EL組件時(shí)，粘接襯底和蓋件，然后采用CO2激光器等對(duì)準(zhǔn)端面切割。
另外，雖然這里未示出，為了防止由于來(lái)自使用的金屬層(這里只陰極等)的光反射造成的背景反射，可以在襯底900上提供由相差板(λ/4板)和極化板制成的所謂的圓極化板的圓極化裝置。
注意，參考標(biāo)記908表示用于輸送輸入到源側(cè)驅(qū)動(dòng)電路901和柵側(cè)驅(qū)動(dòng)電路903的信號(hào)的布線。該布線從作為外部輸入端的FPC(柔性印刷電路)909接收視頻信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)。而且，本例的發(fā)光器件可以用數(shù)字驅(qū)動(dòng)工作或者可以用模擬驅(qū)動(dòng)工作。視頻信號(hào)可以好似數(shù)字信號(hào)，或者可以是模擬信號(hào)。注意，雖然這里只示出FPC，但是印刷布線板(PWB)可以粘接到FPC上。本說(shuō)明書(shū)中的發(fā)光器件不僅包括發(fā)光器件主體，而且包括FPC或PWB固定其上的發(fā)光器件。而且，復(fù)雜的集成電路(存儲(chǔ)器、CPU、控制器、D/A轉(zhuǎn)換器等)可以在同一襯底上與象素部分一起形成。然而，很難采用少量掩模制造它們。這樣，優(yōu)選通過(guò)COG(玻璃上芯片)法、TAB(帶式自動(dòng)鍵合)法或布線鍵合法安裝包括存儲(chǔ)器、CPU、控制器、D/A轉(zhuǎn)換器等的IC芯片。
接著，采用圖16B介紹橫截面結(jié)構(gòu)。絕緣膜910提供在襯底900上。象素部分902和柵側(cè)驅(qū)動(dòng)電路903形成在絕緣膜910上。象素部分902由電流控制TFT911和包括與其漏電連接的象素電極912的多個(gè)象素構(gòu)成。實(shí)際上，在一個(gè)象素中形成多個(gè)TFTs。然而，為簡(jiǎn)便說(shuō)明，這里只示出電流控制TFT911。柵側(cè)驅(qū)動(dòng)電路903由n溝道TFTs913和914構(gòu)成。
這些TFTs(包括TFTs911、913和914)可以根據(jù)上述實(shí)施例1中的n溝道TFT制造。
而且，關(guān)于具有OLED的顯示器件，有以下幾種方法具有其中給OLED施加恒定電壓以便給它輸送電流的電路設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)方法，具有其中給OLED施加恒定電流以便控制施加于OLED的電壓的電路設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)方法，具有其中給OLED輸送恒定電流的電路設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)方法，等等。但是，不管驅(qū)動(dòng)方法怎樣，象素的亮度是由與OLED電連接并給OLED輸送電流的TFT(本說(shuō)明書(shū)中，這個(gè)TFT稱(chēng)為電流控制TFT并對(duì)應(yīng)圖16B中的電流控制TFT911)的導(dǎo)通電流(Ion)確定的。
注意，在本例中，n溝道TFTs用做開(kāi)關(guān)TFT和電流控制TFT911。但是，本發(fā)明不限于這種結(jié)構(gòu)。一個(gè)象素中提供的TFTs的數(shù)量可以是3、4、5、6或更多個(gè)。開(kāi)關(guān)TFT和電流控制TFT可以由p溝道TFTs構(gòu)成。注意，當(dāng)OLED的陰極用做象素電極時(shí)，希望電流控制TFT是n溝道TFT。而且，當(dāng)OLED的陽(yáng)極用做象素電極時(shí)，希望電流控制TFT是p溝道TFT。
并且，希望具有高平面性和高透光性的絕緣膜用做提供在TFT的有源層和OLED之間的絕緣膜。具體而言，優(yōu)選分別通過(guò)涂敷(application)方法和濺射方法疊加有機(jī)樹(shù)脂膜和氮化硅膜?；蛘撸瑑?yōu)選在形成絕緣膜之后進(jìn)行整平處理。用于提高平面性的公知技術(shù)，例如被稱(chēng)為化學(xué)-機(jī)械拋光(以下稱(chēng)為CMP)的拋光步驟可用做整平處理。當(dāng)使用CMP時(shí)，例如，其中通過(guò)熱分解氯化硅氣體得到的發(fā)煙硅石顆粒分散到添加KOH的水溶液中的拋光劑優(yōu)選用做對(duì)絕緣膜進(jìn)行的CMP的拋光劑(漿料)。通過(guò)CMP將絕緣膜去掉約0.1μm-0.5μm，以便整平表面。關(guān)于OLED，當(dāng)有機(jī)化合物層的膜厚不均勻時(shí)，產(chǎn)生不均勻的光發(fā)射。因此，希望膜厚盡可能的均勻。
用于阻擋雜質(zhì)離子如堿金屬離子或堿土金屬離子的擴(kuò)散和確實(shí)吸收雜質(zhì)離子如堿金屬離子或堿土金屬離子的材料優(yōu)選作為提供在TFT的有源層和OLED之間的絕緣膜。此外，耐后面步驟中的處理溫度的材料適合。作為適合于這種條件的材料的例子，有含有大量氟的氮化硅膜。氮化硅膜中含有的氟的濃度為1×1019/cm3或更高，優(yōu)選，包含在氮化硅膜中的氟的成分比設(shè)定為1％-5％。包含在氮化硅膜中的氟鍵合到堿金屬離子、堿土金屬離子等上，并被吸收在膜中。而且，作為另一例子，有含有由銻(Sb)化合物、錫(Sn)化合物、或銦化合物構(gòu)成的顆粒的有機(jī)樹(shù)脂膜，它吸收堿金屬離子、堿土金屬離子等，例如含有五氧化銻顆粒(Sb2O5·nH2O)的有機(jī)樹(shù)脂膜。注意，這個(gè)有機(jī)樹(shù)脂膜含有平均粒徑為10nm-20nm的顆粒并具有非常高的透光特性。由五氧化銻顆粒代表的銻化合物很容易吸收雜質(zhì)離子，如堿金屬離子、堿土金屬離子等。
而且，由AlNxOy表示的層可以用做提供在TFT的有源層和OLED之間的絕緣膜的另一材料。采用例如氮化鋁(AlN)靶進(jìn)行濺射法，通過(guò)在其中混合了氬氣、氮?dú)夂脱鯕獾臍夥罩械哪ば纬傻玫降暮袖X的氮氧化物層(由AlNxOy表示的的層是含有2.5原子％-47.5原子％的氮的膜。除了能阻擋潮氣和氧的效果之外，該膜的特征還在于高導(dǎo)熱性、熱輻射效果和極高的透光特性。另外，可以防止雜質(zhì)如堿金屬或堿土金屬進(jìn)入TFT的有源層。
與電極809電連接的象素電極912用做OLED的陽(yáng)極，其中電極809與電流控制TFT911的一個(gè)雜質(zhì)區(qū)806電連接。具有大功函數(shù)的導(dǎo)電膜、通常為導(dǎo)電氧化物膜用做陽(yáng)極。氧化銦、氧化錫、氧化鋅、或其混合物優(yōu)選用做導(dǎo)電氧化物膜。在象素電極912的兩端形成由無(wú)機(jī)絕緣體或有機(jī)絕緣體構(gòu)成的堤915。在象素電極912上形成OLED的EL層916和陰極917。
EL層916(用于產(chǎn)生光發(fā)射和移動(dòng)載流子的層)優(yōu)選是通過(guò)自由組合發(fā)光層、電荷輸送層、和電荷注入層形成的。例如，優(yōu)選采用低分子體系有機(jī)EL材料或聚合物體系有機(jī)EL材料。并且，由通過(guò)單重激發(fā)產(chǎn)生光發(fā)射(熒光)的發(fā)光材料(單重化合物)構(gòu)成的薄膜或由通過(guò)三重激發(fā)產(chǎn)生光發(fā)射(磷光)的發(fā)光材料(三重化合物)構(gòu)成的薄膜可周做EL層。而且，有機(jī)材料如碳化硅可用做電荷輸送層或電荷注入層。公知材料可用做有機(jī)EL材料和無(wú)機(jī)EL材料。
陰極917還用做公用于所有象素的布線，并通過(guò)連接布線908與FPC909電連接。優(yōu)選采用具有小功函數(shù)的金屬(通常，屬于周期表的1族或2族的金屬元素)或含有這些金屬的合金作陰極917的材料。由于隨著功函數(shù)降低，發(fā)光效率提高，因此希望含有作為堿金屬的一種的Li(鋰)的合金材料用做陰極材料。此外，包含在象素部分902和柵側(cè)驅(qū)動(dòng)電路903中的所有元件都用陰極917、密封部件918、和保護(hù)膜919覆蓋。
注意，優(yōu)選對(duì)可見(jiàn)光是透明的或半透明的材料用于密封部件918。而且，希望不允許潮氣和氧傳輸?shù)牟牧嫌糜诿芊獠考?18。
并且，在用密封部件918完全覆蓋OLOED之后，如圖16B所示，優(yōu)選在密封部件918的表面(暴露表面)上至少提供由選自由AlNO膜、AlN膜、Al2O3膜和DLC膜構(gòu)成的組的單層或疊層構(gòu)成的保護(hù)膜919。而且，可以在包括襯底背面的整個(gè)表面上提供保護(hù)膜。這里，需要注意到，在提供外部輸入端(FPC)的部分中不形成保護(hù)膜。進(jìn)行處理，以便利用掩模形成保護(hù)膜。并且，進(jìn)行處理，以便通過(guò)利用如用在CVD設(shè)備中的掩模膠帶的膠帶覆蓋外部輸入端部分不形成保護(hù)膜。
利用上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)用密封部件918和保護(hù)膜919密封OLED時(shí)，OLED完全與外部隔離，并且可以防止由于EL層的氧化而促進(jìn)退化的物質(zhì)如水或氧從外部進(jìn)入。此外，當(dāng)具有導(dǎo)熱性的膜(AlON、AlN、等)用做保護(hù)膜時(shí)，在驅(qū)動(dòng)OLED時(shí)產(chǎn)生的熱可以擴(kuò)散。因此，可以獲得具有高可靠性的發(fā)光器件。
此外，可以采用其中象素電極用做陰極且EL層和陽(yáng)極疊加成在與圖16B的情況相反的方向產(chǎn)生光發(fā)射的結(jié)構(gòu)。一個(gè)例子示于圖17中。注意到，由于相同，因此這里省略了頂視圖。
下面將介紹圖17中所示的橫截面結(jié)構(gòu)。除了玻璃襯底和石英襯底之外，半導(dǎo)體襯底或金屬襯底也可以用做襯底1000。絕緣膜1010提供在襯底1000上。象素部分1002和柵側(cè)驅(qū)動(dòng)電路1003形成在絕緣膜1010上。象素部分1002由電流控制TFT 1011和包括與電流控制TFT1011的漏電連接的象素電極1012的多個(gè)象素構(gòu)成。而且，柵側(cè)驅(qū)動(dòng)電路1003由n溝道TFTs1013和1014的組合構(gòu)成。
象素電極1012用做OLED的陰極。而且，在象素電極1012的兩端形成堤1015。在象素電極1012上形成OLED的EL層1016和陽(yáng)極1017。
陽(yáng)極1017還用做公用于所有象素的布線并通過(guò)連接布線1008與FPC1009電連接。此外，包含在象素部分1002和柵側(cè)驅(qū)動(dòng)電路1003中的所有元件用陽(yáng)極1017、密封部件1018和保護(hù)膜1019覆蓋。蓋件1021和襯底1000通過(guò)粘接劑粘接。在蓋件中提供凹部，并且干燥劑1021位于其中。
優(yōu)選對(duì)可見(jiàn)光是透明的或半透明的材料用于密封部件1018。而且，希望盡可能不允許潮氣和氧透過(guò)的材料用于密封部件1018。
并且，在圖17的情況下，由于象素電極用做陰極，并且EL層和陽(yáng)極疊加，因此光發(fā)射的方向變?yōu)橛蓤D17中的箭頭所示的方向。
此外，雖然這里未示出，為了防止由于從使用的金屬層(這里為要成為陰極等的象素電極)反射光引起的背景反射，可以在蓋件1020上提供稱(chēng)為由相差板(λ/4)和極化板構(gòu)成的圓極化板的圓極化裝置。
本例可以與實(shí)施例1、4和6自由組合。
驅(qū)動(dòng)電路可以由實(shí)施例4中所述的移位寄存器構(gòu)成。然而，下面將利用圖18-20介紹使用由n溝道TFTs構(gòu)成的解碼器代替移位寄存器以及整個(gè)源側(cè)驅(qū)動(dòng)電路和整個(gè)柵側(cè)驅(qū)動(dòng)電路由E型TFTs構(gòu)成的情況。
圖18表示柵側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的例子。在圖18中，參考標(biāo)記400表示柵側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的解碼器，401表示柵側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的緩沖部分。注意，術(shù)語(yǔ)緩沖部分指的是其中集成多個(gè)緩沖器(緩沖放大器)的部分。而且，術(shù)語(yǔ)緩沖器指的是用于在后置級(jí)不對(duì)前置級(jí)提供影響的情況下進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電路。
首先，將介紹柵側(cè)解碼器400。參考標(biāo)記402表示解碼器400的輸入信號(hào)線(以下稱(chēng)為選擇線)。這里示出了A1、A1(通過(guò)使A1的極性相反得到的信號(hào))，A2、A2(通過(guò)使A2的極性相反得到的信號(hào))，...，An，和An(通過(guò)使An的極性相反得到的信號(hào))。即，可以認(rèn)為排列“2n”選擇線。
選擇線的數(shù)量由從柵側(cè)驅(qū)動(dòng)電路輸出的柵布線的列的數(shù)量確定。例如，當(dāng)提供用于VGA顯示的象素部分時(shí)，柵布線的數(shù)量為480。這樣，在9位(對(duì)應(yīng)n＝9)的情況下需要使用18條選擇線。選擇線402傳輸在圖19中所示的時(shí)序圖中表示的信號(hào)。如圖19所示，當(dāng)使A1的頻率為1時(shí)，A2的頻率為2-1倍，A3的頻率為2-2倍，An的頻率為2-(n-1)倍。
而且，參考標(biāo)記403a表示第一級(jí)NAND電路(還稱(chēng)為NAND單元)，403b表示第二級(jí)NAND電路，403c表示第n級(jí)NAND電路。要求NAND電路的數(shù)量對(duì)應(yīng)柵布線的數(shù)量，并且這里需要“n”個(gè)NAND電路。就是說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明，解碼器400由多個(gè)NAND電路構(gòu)成。
并且，NAND403a-403c由n溝道TFTs404-409組合而成。注意，實(shí)際上，2n個(gè)TFTs用于NAND電路403。N溝道TFTs404-409的各個(gè)柵與選擇線402(A1，Al，A2，A2，...，An，和An)的任一個(gè)連接。
此時(shí)，在NAND電路403a中，具有與任何一個(gè)A1、A2、...、和An(這些被稱(chēng)為正選擇線)連接的柵的n溝道TFTs404-406互相并聯(lián)連接，并與作為公用源的負(fù)電源線(VDL)410連接，還與作為公用漏的輸出線71連接。而且，具有與任何一個(gè)Al、A2、...、和An(這些被稱(chēng)為負(fù)選擇線)連接的柵的n溝道TFTs407-409互相串聯(lián)連接。位于電路端部的n溝道TFT409的源與正電源線(VDH)41 2連接。位于另一電路端部的n溝道TFT407的漏與輸出線411連接。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，NAND電路包括串聯(lián)連接的“n”個(gè)n溝道TFTs，和并聯(lián)連接的“n”個(gè)n溝道TFTs。注意，關(guān)于“n”個(gè)NAND電路403a-403c，n溝道TFTs與選擇線的組合彼此不同。即，它被構(gòu)成為以便只選擇一個(gè)輸出線411，并且按照從一端的順序用于選擇輸出線411的信號(hào)被輸入到選擇線402。
接著，緩沖部分401由分別對(duì)應(yīng)NAND電路403a-403c的多個(gè)緩沖器413a-413c構(gòu)成。注意緩沖器413a-413c可采用相同結(jié)構(gòu)。
而且，緩沖器413a-413c由n溝道TFTs 414-416構(gòu)成。來(lái)自解碼器的輸出線411被輸入作為n溝道TFT 414(第一n溝道TFT)的柵。關(guān)于n溝道TFT 414，提供正電源線(VDH)417作為源，提供引向象素部分的柵布線418作為漏。關(guān)于n溝道TFT415(第二n溝道TFT)，提供正電源線(VDH)417作為柵，提供負(fù)電源線(VDL)419作為源，并提供柵布線418作為漏。TFT415總是處于導(dǎo)通狀態(tài)。
即，在本發(fā)明中，緩沖器413a-413c包括第一n溝道TFT(n溝道TFT414)以及與第一n溝道TFT串聯(lián)連接和其中第一n溝道TFT的漏用做柵的第二n溝道TFT(n溝道TFT415)。
而且，關(guān)于n溝道TFT416(第三n溝道TFT)，提供復(fù)位信號(hào)線(Reset)作為柵，提供負(fù)電源線(VDL)419作為源，提供柵布線418作為漏。注意，負(fù)電源線(VDL)419可以提供作為接地電源線(GND)。
此時(shí)，n溝道TFT415的溝道寬度(由W1表示的)和n溝道TFT415的溝道寬度(由W2表示的)之間的關(guān)系為W1＜W2。注意，溝道寬度是在垂直于溝道長(zhǎng)度方向的溝道形成區(qū)的長(zhǎng)度。
緩沖器413a的操作如下。首先，當(dāng)負(fù)電壓施加于輸出線411時(shí)，n溝道TFT414變成截止?fàn)顟B(tài)(不產(chǎn)生溝道的狀態(tài))。另一方面，由于n溝道TFT 415總是處于導(dǎo)通狀態(tài)(產(chǎn)生溝道的狀態(tài))，因此負(fù)電源線419的電壓施加于柵布線418。
然而，當(dāng)正電壓施加于輸出線411時(shí)，n溝道TFT414變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。此時(shí)，由于n溝道TFT414的溝道寬度比n溝道TFT415的大，因此柵布線418的電位受n溝道TFT414的輸出的影響。結(jié)果是，正電源線417的電壓施加于柵布線418。
這樣，當(dāng)正電壓施加于輸出線411時(shí)，柵布線418輸出正電壓(用做象素的開(kāi)關(guān)元件的n溝道TFT變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)的電壓)。另一方面，當(dāng)負(fù)電壓施加于輸出線411時(shí)，柵布線418總是輸出負(fù)電壓(用做象素的開(kāi)關(guān)元件的n溝道TFT變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)的電壓)。
注意，n溝道TFT416用做用于強(qiáng)制將施加正電壓的柵布線418的電壓降低到負(fù)電壓的復(fù)位開(kāi)關(guān)。即，柵布線418的選擇周期過(guò)去之后，輸入復(fù)位信號(hào)以給柵布線418施加負(fù)電壓。注意n溝道TFT416可以省略。
利用上述操作的柵側(cè)驅(qū)動(dòng)電路選擇柵布線。接著，源側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)示于圖20中。圖20中所示的源側(cè)驅(qū)動(dòng)電路包括解碼器421、鎖存器422和緩沖部分423。注意，解碼器421和緩沖部分423具有與柵側(cè)驅(qū)動(dòng)電路相同的結(jié)構(gòu)，這里省略了其說(shuō)明。
在圖20所示的源側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的情況下，鎖存器422由第一級(jí)鎖存器424和第二級(jí)鎖存器425構(gòu)成。而且，第一級(jí)鎖存器424和第二級(jí)鎖存器425各具有由“m”個(gè)n溝道TFTs426a-426c構(gòu)成的多個(gè)單元427。來(lái)自解碼器421的輸出線428輸入到構(gòu)成單元427的“m”個(gè)n溝道TFTs426a-426c的柵。
例如，在VGA顯示的情況下，源布線的數(shù)量為640。當(dāng)“m”＝1時(shí)，需要640個(gè)NAND電路和20個(gè)選擇線(對(duì)應(yīng)10位)。然而，當(dāng)“m”＝8時(shí)，需要的NAND電路的數(shù)量為80，需要的選擇線的數(shù)量為14(對(duì)應(yīng)7位)。即，當(dāng)源布線的數(shù)量為“M”時(shí)，所需要的NAND電路的數(shù)量為(M/m)。
然后，n溝道TFTs426a-426c的源與各個(gè)視頻信號(hào)線(V1，V2，…，Vk)429連接。即，當(dāng)給輸出線428施加正電壓時(shí)，n溝道TFTs 426a-426c同時(shí)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，以便在其中捕獲相應(yīng)視頻信號(hào)。此外，如此捕獲的視頻信號(hào)保存在分別與n溝道TFTs 426a-426c連接的電容器430a-430c中。
而且，第二級(jí)鎖存器425具有多個(gè)單元427b。單元427b由“m”個(gè)n溝道TFTs431a-431c構(gòu)成。n溝道TFTs431a-431c的所有柵都與鎖存信號(hào)線432連接。當(dāng)負(fù)電壓施加于鎖存信號(hào)線432時(shí)，n溝道TFTs431a-431c同時(shí)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。
結(jié)果是，保存在電容器430a-430c中的信號(hào)被保存在分別與n溝道TFTs431a-431c連接的電容器433a-433c中并將該保存的內(nèi)容輸出到緩沖部分423。然后，如圖20所述，通過(guò)緩沖部分將信號(hào)輸出到源布線434。通過(guò)如上所述操作的源側(cè)驅(qū)動(dòng)電路，按順序選擇源布線。
這樣，當(dāng)柵側(cè)驅(qū)動(dòng)電路和源側(cè)驅(qū)動(dòng)電路只由n溝道TFTs構(gòu)成時(shí)，整個(gè)象素部分和整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路都可以由n溝道TFTs構(gòu)成。注意，即使源側(cè)驅(qū)動(dòng)電路或柵側(cè)驅(qū)動(dòng)電路用做外部IC芯片，也能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
當(dāng)采用通過(guò)實(shí)施本發(fā)明形成的驅(qū)動(dòng)電路和象素部分時(shí)，可完成各種組件(有源矩陣液晶組件、有源矩陣EL組件、和有源矩陣EC組件)。即，結(jié)合這些組件的所有電子設(shè)備都可以通過(guò)實(shí)施本發(fā)明來(lái)完成。
作為這種電子設(shè)備，有視頻攝象機(jī)、數(shù)字?jǐn)z象機(jī)、頭部安裝顯示器(護(hù)目鏡型顯示器)、汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)、投影儀、汽車(chē)立體音向設(shè)備、個(gè)人計(jì)算機(jī)、便攜式信息終端(便攜式計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話、電子筆記本等)、等等。圖11A-11C和圖12A-12B表示電子設(shè)備的例子。
圖11A表示個(gè)人計(jì)算機(jī)，包括主體2001、圖象輸入部分2002、顯示部分2003、和鍵盤(pán)2004、圖11B表示便攜式計(jì)算機(jī)(便攜式計(jì)算機(jī))，包括主體2201、攝像部分2202、圖象接收部分2203、操作開(kāi)關(guān)2204、和顯示部分2205。
圖11C表示使用其中記錄程序的記錄介質(zhì)(以下稱(chēng)為記錄介質(zhì))的播放機(jī)。該播放機(jī)包括主體2401、顯示部分2402、揚(yáng)聲器部分2403、記錄介質(zhì)2404、操作開(kāi)關(guān)2405等。注意，關(guān)于這個(gè)播放機(jī)，DVD(數(shù)字通用盤(pán))、CD等用做記錄介質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)音樂(lè)欣賞、電影欣賞、游戲和互連網(wǎng)。
圖12A表示便攜式筆記本(電子筆記本)，包括主體3001、顯示部分3002和3003、記錄介質(zhì)3004、操作開(kāi)關(guān)3005、天線3006等。
圖12B表示顯示器，包括主體3101、支架3102、顯示部分3103等。根據(jù)本發(fā)明，可完成具有10英寸-50英寸對(duì)角線的顯示器。
如上所述，本發(fā)明的應(yīng)用范圍極寬，本發(fā)明可以應(yīng)用到制造所有領(lǐng)域中的電子設(shè)備的方法。而且，甚至可以在采用由實(shí)施例1-7的任何組合構(gòu)成的結(jié)構(gòu)的情況下實(shí)現(xiàn)本例中的電子設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明，甚至在象素部分的面積增加和由此在以有源矩陣液晶顯示器件或具有OLED的有源矩陣發(fā)光器件為代表的半導(dǎo)體器件中得到大尺寸熒光屏?xí)r，可實(shí)現(xiàn)最佳顯示。由于大大降低了象素部分的源布線的電阻，因此本發(fā)明還可以應(yīng)用于具有例如40英寸或50英寸對(duì)角線的大尺寸熒光屏。
權(quán)利要求
1.一種包括多個(gè)薄膜晶體管的半導(dǎo)體器件，每個(gè)薄膜晶體管包括形成在絕緣表面上的半導(dǎo)體層；形成在半導(dǎo)體層上的絕緣膜；形成在絕緣膜上的柵電極；和形成在絕緣膜上的源布線；其中所述源布線包括第一薄膜和形成在第一薄膜上的第二薄膜以及形成在第二薄膜上的第三薄膜的疊層結(jié)構(gòu)；其中所述第一薄膜包括選自Ta、W、Ti、Al、Cu和Mo中的至少一個(gè)；和所述源布線包括錐形部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中所述第二薄膜包括選自Ta、W、Ti、Al、Cu和Mo中的至少一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中所述第二薄膜包括Al和Ti的合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中所述第二薄膜包括Al和Si的合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中所述第三薄膜包括選自Ta、W、Ti、Al、Cu和Mo中的至少一個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中所述第三薄膜包括Ti合金的氮化物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中所述源布線通過(guò)在感應(yīng)耦合的等離子體中腐蝕導(dǎo)電膜而形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中所述源布線通過(guò)對(duì)與柵電極相同的導(dǎo)電膜進(jìn)行構(gòu)圖而形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中該半導(dǎo)體器件是透射型和反射型之一的液晶組件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中該半導(dǎo)體器件是具有OLED的發(fā)光器件。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中該半導(dǎo)體器件是選自由視頻攝象機(jī)、數(shù)字?jǐn)z象機(jī)、汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、便攜式信息終端和電子游戲裝置構(gòu)成的組中的一個(gè)。
12.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在絕緣表面上形成半導(dǎo)體層；在半導(dǎo)體層上形成絕緣膜；通過(guò)在感應(yīng)耦合的等離子體中腐蝕導(dǎo)電膜而在絕緣膜上形成源布線；電連接所述源布線和所述半導(dǎo)體層；其中所述源布線包括第一薄膜、第二薄膜和第三薄膜的疊層結(jié)構(gòu)；和所述源布線包括錐形部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中所述半導(dǎo)體層包括晶體硅。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中柵電極在與源布線相同的步驟中形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中所述柵電極包括選自Ta、W、Ti、Al、Cu和Mo中的至少一個(gè)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中所述導(dǎo)電膜包括W膜和Al膜和TiN膜的疊層、W膜和AlN膜和Ti膜的疊層或TaN膜和Al膜和Ti膜的疊層。
17.根據(jù)權(quán)利要求12的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中所述第一薄膜包括含Ta合金的氮化物。
18.根據(jù)權(quán)利要求12的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中第一薄膜編號(hào)W。
19.根據(jù)權(quán)利要求12的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中第二薄膜包含Al和Ti的合金。
20.根據(jù)權(quán)利要求12的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中第二薄膜包含Al和Si的合金。
21.根據(jù)權(quán)利要求12的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中所述第三薄膜包括含Ti合金的氮化物。
22.根據(jù)權(quán)利要求12的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中所述腐蝕是在BCl3和Cl2的混合氣體中進(jìn)行的。
23.根據(jù)權(quán)利要求12的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中所述腐蝕是在BCl3、Cl2和O2的混合氣體中進(jìn)行的。
24.根據(jù)權(quán)利要求12的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中所述腐蝕是在CF4、Cl2和O2的混合氣體中進(jìn)行的。
25.根據(jù)權(quán)利要求12的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中該半導(dǎo)體膜是選自由個(gè)人計(jì)算機(jī)、視頻攝象機(jī)、便攜式計(jì)算機(jī)、頭戴式顯示器、使用存儲(chǔ)介質(zhì)的播放器、數(shù)字?jǐn)z象機(jī)和投影儀組成的組中的一個(gè)。
全文摘要
提供一種半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)及其制造方法，其中即使在顯示部分的尺寸增加到大尺寸熒光屏的情況下也能實(shí)現(xiàn)低功耗。象素部分中的柵極形成為主要含有W的材料膜、主要含有Al的材料膜、和主要含有Ti的材料膜的三層結(jié)構(gòu)，以便降低布線電阻。采用IPC刻蝕裝置刻蝕布線。柵極具有錐形，并且成為錐形的區(qū)域的寬度設(shè)定為1μm或以上。
文檔編號(hào)H01L23/522GK101026172SQ200710085810
公開(kāi)日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2002年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月28日
發(fā)明者山崎舜平, 須澤英臣, 楠山義弘, 小野幸治, 小山潤(rùn) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所