專利名稱：薄膜半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜半導(dǎo)體裝置的制造方法，更具體地，涉及 一種底柵型薄膜半導(dǎo)體裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
諸如液晶顯示器和有4幾EL顯示器的平4反顯示器具有作為用于 驅(qū)動(dòng)像素電極的元件的薄膜晶體管(TFT)，在這些TFT中，其中 構(gòu)成有源層的半導(dǎo)體薄膜由多晶硅制成的多晶硅TFT正逐漸引起 關(guān)注，這是因?yàn)樗鼈冃纬闪蓑?qū)動(dòng)電路并能夠在面板中嵌入高性能電 3各，/人而4是供了所謂的玻璃上系統(tǒng)(system-on-glass )的結(jié)構(gòu)。已 嘗試通過(guò)在600°C以下執(zhí)行所謂的低溫多晶硅處理來(lái)在低成本的玻 璃基板上形成多晶硅TFT。通過(guò)低溫多晶硅處理制造多晶硅TFT會(huì)受到包含在絕緣基板 (例如，玻璃)中的雜質(zhì)(例如，金屬離子)的污染。通常，通過(guò) 氮化硅膜來(lái)避免這種雜質(zhì)污染，從而排除介于基板和多晶硅膜之間 的雜質(zhì)的擴(kuò)散。然而，與氮化硅膜直接接觸的多晶硅膜會(huì)由于氮化 石圭膜中的固定電荷和由多晶石圭膜的界面帶來(lái)的界面態(tài)而4吏元件的特性退化。
一般通過(guò)將氧化硅膜加到位于多晶硅膜下的氮化硅膜上來(lái)克JIl這種狀況(參考第2003-124469號(hào)的日本專利公開(kāi))。然而，上述的兩層結(jié)構(gòu)并不適用于底4冊(cè)型TFT (在底沖冊(cè)型TFT 中，柵電極作為有源層形成在多晶硅膜下)，其中，在多晶石圭膜下 的絕緣膜用作柵極絕緣膜。兩層的柵極絕緣膜不可避免的變厚，這 對(duì)高性能的底4冊(cè)型TFT來(lái)說(shuō)是不利的。目前提出的解決這個(gè)問(wèn)題的一種方式是將氮氧化硅(SiON )膜 用作柵極絕緣膜或多晶硅膜的下絕緣膜。由于氮氧化硅(SiON )具 有比氧化硅(Si02)更大的相對(duì)介電常凄丈，所以氮氧化硅(SiON) 膜能夠使較大的導(dǎo)通電流(ON current)流過(guò)相同的柵電極。另夕卜， 氮氧化石圭(SiON)還阻止流動(dòng)離子(例如，Na+)，這有助于4是高 TFT的可靠性。(參看第2003-209261號(hào)曰本專利7>開(kāi))以以下方式制造底4冊(cè)型TFT。首先，在基一反上形成4冊(cè)電才及，用 氮氧化硅的柵極絕緣膜覆蓋柵電極，并且用半導(dǎo)體薄膜覆蓋4冊(cè)極絕 緣膜。接下來(lái)，通過(guò)用于保護(hù)背柵側(cè)的界面的氧化硅保護(hù)膜來(lái)覆蓋 半導(dǎo)體薄膜。最后，通過(guò)保護(hù)膜來(lái)處理半導(dǎo)體薄膜。發(fā)明內(nèi)容如上所述，具有氮氧化硅(SiON )膜(作為多晶硅膜的下柵極 纟色緣月莫)的底才冊(cè)型TFT的缺點(diǎn)在于，雖然氮氧化石圭(SiON)膜具 有比氮化硅(SiN)膜更少的界面態(tài)，但氮氧化硅(SiON)膜仍具 有比氧化硅(Si02)膜更多的固定電荷和界面態(tài)。因此，氮氧化硅 (SiON )膜中的固定電荷4吏得TFT的Vth才及大地移向負(fù)側(cè)，同時(shí) 導(dǎo)通電流隨時(shí)間而退4匕。本發(fā)明的實(shí)施例提供了 一種薄膜半導(dǎo)體裝置或高可靠性的底柵型TFT的制造方法，在無(wú)需增加作為有源層的硅膜的下柵極絕緣 膜的厚度、也無(wú)需增加處理步驟數(shù)的情況下，不4旦減少了棚-才及絕緣 膜中的固定電荷，還減少了界面態(tài)。為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例， 一種薄膜半導(dǎo)體裝 置的制造方法包括以下的步驟。第一步，在基板上形成柵電極。第 二步，在基板上形成覆蓋柵電極的氮氧化石圭膜或氧化硅膜中的至少 一個(gè)。第三步，在柵極絕緣膜上形成半導(dǎo)體膜。第四步，在含氧的 氧化性氣氛中執(zhí)行熱處理，從而將氧與構(gòu)成柵極絕緣膜的氮氧化硅 膜或氮化硅膜中的缺氧部分相結(jié)合來(lái)執(zhí)行改性。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上述方法包括用于在半導(dǎo)體薄膜覆蓋柵 才及絕纟彖膜時(shí)在含氧的氣氛中扭J亍熱處理的第四步駛《。這個(gè)步-驟〗吏氧 化性氣氛中的氧通過(guò)半導(dǎo)體薄膜到達(dá)柵極絕緣膜，從而將氧4是供給 柵極絕緣膜中的缺氧部分。這個(gè)過(guò)程使氮氧化硅的柵極絕緣膜中的 固定電荷和半導(dǎo)體膜與柵極絕緣膜之間的界面態(tài)得以消減。另外，上述的熱處理使氧化膜隨著半導(dǎo)體薄力莫表面的氧4b而生 長(zhǎng)。所得到的熱氧化膜保護(hù)了半導(dǎo)體薄膜的表面(或背柵面)。體薄膜下的氮氧化硅膜的改性。在無(wú)需使柵極絕緣膜變厚的情況 下，這種改性減少了氮氧化硅的柵極絕緣膜中的固定電荷并且也減 少了界面態(tài)。此外，這種改性還在半導(dǎo)體薄膜的表面上形成保護(hù)膜。 在沒(méi)有額外步驟的情況下，實(shí)現(xiàn)了柵極絕^彖膜中的固定電荷的減少 和界面態(tài)的減少。從而，得到了高可靠性的底柵型TFT。


圖1A~圖1C是示出了薄膜半導(dǎo)體裝置的制造方法的第一實(shí)施 例中的步驟的截面圖(部分l);圖1D~圖1G是示出了薄膜半導(dǎo)體裝置的制造方法的第一實(shí)施 例中的步驟的截面圖(部分2);圖1H 圖1J是示出了薄膜半導(dǎo)體裝置的制造方法的第一實(shí)施 例中的步驟的截面圖(部分3);圖2是示出了第 一 實(shí)施例在隨時(shí)間退化的TFT特性方面的效果 的曲線圖；圖3A~圖3C是示出了薄膜半導(dǎo)體裝置的制造方法的第二實(shí)施 例的步-腺的截面圖(部分l);圖3D~圖3F是示出了薄膜半導(dǎo)體裝置的制造方法的第二實(shí)施 例的步駛《的截面圖(部分2);圖4A和圖4B是示出了薄膜半導(dǎo)體裝置的制造方法的第三實(shí) 施例的步驟的截面圖(部分l);以及圖4C~圖4E是示出了薄膜半導(dǎo)體裝置的制造方法的第三實(shí)施 例的步艱《的截面圖(部分2)。
具體實(shí)施方式
下面，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。<第一實(shí)施例>圖1A 圖1J是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的薄膜半導(dǎo)體裝置的 制造方法的第一實(shí)施例中的步驟的截面圖。下述實(shí)施例適合于配置 有CMOS形式的平面底4冊(cè)型TFT的顯示單元的驅(qū)動(dòng)面板。圖1A所示的第一步-驟乂人準(zhǔn)備絕緣基^反1開(kāi)始。例如，該絕續(xù)^ 基4反可以是來(lái)自Asahi Glass CO. LMT.的"AN100，，或者來(lái)自Corning Incorporated的"Code 1737，，。在基板1上通過(guò)圖樣化形成有柵電極3。通過(guò)濺射然后圖樣化， 用Mo、 W、 Ta、或Cu月莫形成4冊(cè)電才及3。另夕卜，才冊(cè)電才及(*屬月莫)的，A應(yīng)為30~200nm。圖IB所示的下一步-驟意名欠通過(guò)等離子體CVD或LPCVD來(lái)在 柵電極3上形成氮氧化硅(SiOxNy )的柵極絕緣膜5 (下文中稱為 SiON柵極絕緣膜)。利用等離子體CVD形成SiON柵極絕緣膜5 可以采用無(wú)機(jī)硅烷氣、 一氧化二氮(N20)、以及氮?dú)?N2)來(lái)進(jìn)行 膜沉積。另外，在膜沉積期間，基^反應(yīng)優(yōu)選i也^f呆持約350。C~450。C。下一步驟意欲通過(guò)等離子體CVD、反應(yīng)性熱CVD、或者減壓 CVD,用厚度為10 nm ~ 100 nm (優(yōu)選地，厚度為40 nm )的硅或 硅鍺的半導(dǎo)體薄膜7涂覆SiON柵極絕緣膜。半導(dǎo)體薄膜7可以是 非晶相、纟效晶相、或多晶相的。在下一步驟中，用脈沖準(zhǔn)分子激光或光束、或氱弧光燈輻射非 晶相的半導(dǎo)體薄膜7,或者用等離子體射流來(lái)噴鍍非晶相的半導(dǎo)體 薄膜7，從而使無(wú)晶相結(jié)晶。同樣，也可以才艮據(jù)需要以與上面相同 的方式用能量輻射晶相、或微晶或多晶相的半導(dǎo)體薄膜7。通過(guò)融化然后用于增大晶粒的再結(jié)晶、或者無(wú)需進(jìn)行融化的情況下，該步驟消除了構(gòu)成半導(dǎo)體薄膜7的多晶體的缺陷，并提升了構(gòu)成半導(dǎo)體 薄膜7的材料的結(jié)晶度。可以通過(guò)^f吏用發(fā)出具有波長(zhǎng)為308 nm和月永沖重復(fù)頻率約為 200Hz的直線光束的氯化氛(XeCl)準(zhǔn)分子激光器來(lái)實(shí)現(xiàn)能量輻射。 輻射的能量密度應(yīng)該為200 ~ 400 mJ/cm2。上述步驟之后是圖1C所示的步驟，其為本發(fā)明實(shí)施例的特征。 這個(gè)步驟在含氧的氧化性氣氛中進(jìn)行熱處理，旨在使SiON柵極絕 緣膜5改性以及在半導(dǎo)體薄膜7的表面上生長(zhǎng)熱氧化膜9。這個(gè)熱 處理采用以2MPa以上加壓的蒸汽，乂人而它產(chǎn)生"加壓蒸汽退火，， 的效果。應(yīng)在溫度為200。C 600。C(優(yōu)選地，450。C以上且600。C以下) 以及壓力大于1 MPa的條件下進(jìn)4于加壓蒸汽退火。對(duì)于在半導(dǎo)體薄 膜7下面的SiON柵極絕緣膜5的改性來(lái)說(shuō)，必需使溫度高于450°C 且壓力大于lMPa。對(duì)于^皮璃基才反1，加熱溫度應(yīng)^f氐于600°C。加壓蒸汽退火的目的是使氧與在半導(dǎo)體薄膜7下面的SiON柵 極絕緣膜5中的缺氧部分相結(jié)合，從而消除由于氧缺乏而產(chǎn)生的固 定電荷。另 一個(gè)目的是在半導(dǎo)體薄膜7的表面上生長(zhǎng)熱氧化膜9(具 有0.5納米至幾納米的厚度)。在蒸汽退火后，用B+離子(約0.1E12-4E12/cm2劑量)進(jìn)行任 意離子注入，從而所得到的薄膜晶體管具有完全受控的Vth。應(yīng)以 約20-200keV的電壓來(lái)加速離子束。圖1D所示的下一步驟意欲通過(guò)基板1的背面曝光來(lái)在熱氧化 月莫9上形成抗蝕圖(resist pattern ) 201 ，其中，4冊(cè)電才及3用作掩膜的。然后，執(zhí)行用于通過(guò)作為掩膜的抗蝕圖201導(dǎo)入雜質(zhì)的離子注 入，以在半導(dǎo)體薄膜7中形成用于n型MOS晶體管的LDD擴(kuò)散層 7-1。應(yīng)以約為20~200keV的加速電壓、6E12-5E13/cm2的P+離子 劑量來(lái)進(jìn)行離子注入，該離子注入可以是質(zhì)量分離型或非質(zhì)量分離 型的。在進(jìn)行離子注入后，剝離抗蝕圖201。圖1E所示的下一步驟意欲形成覆蓋p溝道區(qū)lp中的柵電極3 的頂部還完全覆蓋n溝道區(qū)ln的抗蝕圖203。然后，#^亍用于通過(guò) 作為掩膜的抗蝕圖203導(dǎo)入雜質(zhì)的離子注入，以形成p溝道薄膜晶 體管的源-漏才及7-2 。 應(yīng)以約為5 ~ 100keV的力口速電壓、 lE14-3E15/cn^的B+離子劑量來(lái)進(jìn)行離子注入，該離子注入可以是 質(zhì)量分離型或非質(zhì)量分離型。在進(jìn)行離子注入之后，剝離抗蝕圖 203。圖1F所示的下一步驟意欲形成完全覆蓋p溝道區(qū)lp還覆蓋n 溝道區(qū)i或ln中的4冊(cè)電才及3的頂部的4元蝕圖205。然后，寺丸4亍用于通 過(guò)作為掩膜的抗蝕圖205導(dǎo)入雜質(zhì)的離子注入，以形成n溝道薄膜 晶體管的源-漏才及7-3。應(yīng)以約10 ~ 200 keV的力口速電壓、 1E15-3E15/cm2的P+離子劑量來(lái)進(jìn)行離子注入。因此，形成了n溝 道薄膜晶體管(nTFF)。在離子注入后，剝離抗蝕圖205。在離子注入后，活化導(dǎo)入半導(dǎo)體薄膜7中的雜質(zhì)。通過(guò)在600°C 以下的N2氣氛中進(jìn)行紅外燈加熱、RTA (燃爐中的快速熱退火)、 激光退火、或爐內(nèi)退火來(lái)實(shí)現(xiàn)活化。圖1G所示的下一步驟意欲同時(shí)熱氧化膜9和半導(dǎo)體薄膜7執(zhí) 4亍圖樣蝕刻。該圖樣化形成了分隔的薄膜晶體管(pTFT和nTFT)。在圖1D~ 1G所示的上述步驟中，熱氧化膜9用作半導(dǎo)體薄膜 7的表面(背柵面)上的保護(hù)膜。保護(hù)膜保護(hù)半導(dǎo)體薄膜7的背柵 面在處理期間不祐L損壞。圖1H所示的下一步驟意欲形成覆蓋單獨(dú)分隔的薄膜晶體管 pTFT和nTFT的層間絕》彖膜11 。層間絕緣層11應(yīng)是由以上述順序 向上排列的氧化硅薄膜以及含氫的氮化硅薄膜構(gòu)成的分層結(jié)構(gòu)。例 如，該處理可以通過(guò)等離子體CVD實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)階4殳，可選地，中間產(chǎn)品在惰性氣體或合成氣體中進(jìn)行 退火處理。為進(jìn)行氫化，該退火處理使層間絕緣膜11中的氫氣(具 體地，氮化硅中的氫氣)擴(kuò)散到半導(dǎo)體薄膜7中。優(yōu)選的退火條件 是400。C和2小時(shí)。該氫化處理除去了微晶硅的半導(dǎo)體薄膜7中的 自由鍵，從而提高了TFT特征。如果圖1C所示的加壓蒸汽退火產(chǎn) 生了令人滿意的氬化效果，則可以省略該退火處理。圖II所示的下一步-驟意名欠形成分別4妄觸層間絕纟彖膜11和熱氧 化膜9中的半導(dǎo)體薄膜7的源-漏極7-2和7-3的接觸孔13。然后， 在層間絕^彖膜11上形成通過(guò)4妄觸孔13連4妄至源-漏才及7-2和7-3的 配線電極15。通過(guò)濺射形成配線電才及的Al-Si膜然后圖樣化因而形 成的爿莫來(lái)實(shí)現(xiàn)該處理。圖1J所示的下一步驟意欲用丙烯酸有機(jī)樹(shù)脂來(lái)形成平坦絕緣 膜17 (約1 |um厚)。在該平坦絕緣膜17中形成接觸配線電極15 的才妻觸孑L 19。在該平坦絕纟彖月莫17上形成通過(guò)4妄觸孔19連4妄至配線 電極15的像素電極21。通過(guò)由透明導(dǎo)電材料的ITO (氧化銦錫) 進(jìn)行'減射來(lái)形成像素電極21,然后進(jìn)行圖樣化。在氮?dú)夥罩?，以約 220。C使由ITO形成的像素電極21退火30分鐘。因此，得到了用 于顯示的驅(qū)動(dòng)面片反。如圖1J所示，顯示單元的驅(qū)動(dòng)面板具有作為像素晶體管來(lái)驅(qū)動(dòng)4象素電才及的n溝道薄膜晶體管nTFT、 CMOS結(jié)構(gòu)的外圍電-各、 和構(gòu)成一部分外圍電if各的p溝道薄月莫晶體管pTFT。上述步驟得到了驅(qū)動(dòng)面板。隨后的步驟視將形成的顯示單元的 類型而變化。對(duì)于液晶顯示單元，用對(duì)準(zhǔn)層覆蓋^f象素電才及21。在對(duì) 準(zhǔn)層之上，；汶置具有電才及和以與如上所述相同的方式形成的對(duì)準(zhǔn)層 的另一個(gè)基板，其中，對(duì)準(zhǔn)層^f皮此面對(duì)，并且它們之間的間隙填充 有液晶。對(duì)于具有有4幾電致發(fā)光元件的有才幾EL顯示單元，用包含 發(fā)光層的有機(jī)層覆蓋像素電極21，然后，在有機(jī)層上形成電極。最 后，如果必要，用保護(hù)膜覆蓋電極，從而得到了顯示單元。上述制造方法的特征在于，如圖1C所示，在SiON柵極絕緣 膜5上形成半導(dǎo)體薄膜7之后進(jìn)行加壓蒸汽退火。以這種方式的退 火使蒸汽透過(guò)半導(dǎo)體薄膜7并到達(dá)下層的SiON柵極絕緣膜5，使 得氧與SiON柵極絕緣膜5中的缺氧部分相結(jié)合。氧的結(jié)合消除了 SiON柵極絕緣膜5中的固定電荷以及半導(dǎo)體薄膜與柵極絕緣膜之 間的界面態(tài)。這防止了閾〗直電壓的偏移。另外，以這種方式的加壓蒸汽退火還氧化了半導(dǎo)體薄膜7的表 面，從而形成了用作半導(dǎo)體薄膜7的頂部(背柵面)的保護(hù)膜的熱 氧化膜9。在才冊(cè)極絕纟彖膜沒(méi)有變厚的情況下，上述處理在作為有源層的半 導(dǎo)體薄膜7下面形成了柵極絕緣膜，并且還在使SiON柵極絕緣膜 改性的同時(shí)，在半導(dǎo)體薄膜7的表面上形成了用作保護(hù)膜的熱氧化 膜9。因此，在無(wú)需增加步驟數(shù)的情況下，得到了高可靠性的底柵 型TFT。因此，底柵型TFT (相對(duì)介電常數(shù)大于SiCb的SiON柵極絕緣 膜)提供了良好的可靠性、穩(wěn)定特性、以及增大的導(dǎo)通電流。圖2是示出了在根據(jù)第 一 實(shí)施例制造的n溝道型薄膜晶體管的 情況下和在省略了柵極絕緣膜的改性的比較實(shí)例中制造的薄膜晶 體管(n溝道型)的情況下，特性如何隨著時(shí)間退化的曲線圖。前 者用"Ref，表示，而后者用"本發(fā)明的實(shí)施例，，表示。在圖2中， 橫軸表示時(shí)間，以及縱軸表示比率Id力。方面的電流，其中，I()是橫 軸上的時(shí)間0秒處的初始電流。通過(guò)〗吏斥冊(cè)才及電壓和漏才及電壓^f呆持 15V來(lái)施壓。在這種條件下的壓力的施加使n溝道型(pTFT)薄膜 晶體管由于注入到柵極絕緣膜中的熱電子而退化。從圖2中顯而易見(jiàn)，比較實(shí)例在施壓之后的 一秒內(nèi)就開(kāi)始退化， 但是才艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)例在施壓后1000秒的時(shí)期內(nèi)電流都幾 乎沒(méi)有變化。這就證明根據(jù)第一實(shí)施例的步驟使氧與SiON柵極絕 緣膜中的缺氧部分相結(jié)合，從而形成了緊密層(compact layer)并 使SiON 4冊(cè)極絕緣膜對(duì)正被注入的熱電子有^氐抗力。也可以確信，就標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)i兌，才艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)例的在 基才反表面中的閾值(Vth)變化上比比4交實(shí)例少30%以上。還可以 進(jìn)一步確信，當(dāng)受到具有大電流的壓力作用時(shí)，如上所述準(zhǔn)備的實(shí) 例不容易退化。<第二實(shí)施例>圖3A~圖3F是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的薄膜半導(dǎo)體裝置的 制造方法的第二實(shí)施例中的步驟的截面圖。下述實(shí)施例適用于設(shè)置 有僅具有n溝道的溝道截止(channel stop )型的底柵TFT的顯示單 元的驅(qū)動(dòng)面板。重復(fù)如上所述與參考圖1A~ 1C的第一實(shí)施例相同的過(guò)程，從 而在絕緣基板1上覆蓋柵電極3，然后再以SiON柵極絕緣膜5及 半導(dǎo)體薄膜7覆蓋，然后執(zhí)行加壓蒸汽退火，以使SiON柵極絕緣 膜5改性并在半導(dǎo)體薄膜7的表面上生長(zhǎng)熱氧化膜9。圖3A所示的下一步驟意名大形成通過(guò)穿過(guò)基^反1的背面曝光來(lái) 重疊熱氧化膜9上的斥冊(cè)電極3的抗蝕圖207,其中，柵電4及3用作 掩膜。然后，通過(guò)作為掩膜的抗蝕圖207蝕刻熱氧化膜9,從而圖 樣化與柵電極3重疊的熱氧化膜9。在蝕刻后，剝離抗蝕圖207。圖3B所示的下一步驟意欲通過(guò)將硅烷(SiH4 )和磷化氫(PH3) 用作摻雜劑的等離子體CVD或熱反應(yīng)CVD形成包含活化n型雜質(zhì) 的硅的n型半導(dǎo)體薄膜23 (厚度為10-500 nm )。如果用乙硼烷 (B2H6 )代替摻雜劑，則所得到的n型半導(dǎo)體薄膜將包含p型雜質(zhì)?，F(xiàn)在，將之前形成的半導(dǎo)體薄膜7用作溝道層7，以及將已在 該步艱《中形成的含雜質(zhì)的n型半導(dǎo)體薄力莫23用作源-漏一及層23。圖3C所示的下一步驟意欲才艮據(jù)源-漏極層23上的圖樣來(lái)對(duì)源-漏極層23和溝道層7進(jìn)行蝕刻，從而將薄膜晶體管分成單獨(dú)的區(qū) 域。源-漏極層23的蝕刻將熱氧化膜9用作蝕刻阻擋層(etching stopper)來(lái)保護(hù)溝道層(半導(dǎo)體薄膜)7,從而在熱氧化膜9上分 割源-漏極層23。以這種方式，形成與溝道層(半導(dǎo)體薄膜)7接觸 的源-漏極23a以使其開(kāi)口與柵電極3—致。在上述步驟之后，形成 溝道截止型的n型薄膜晶體管nTFT,其中，熱氧化膜9保護(hù)在溝 道層7中和在4冊(cè)電才及3之上的溝道部分。圖3D-圖3F所示的后續(xù)步-驟與以上參照?qǐng)D1H 圖1J所述的 第 一實(shí)施例中的步驟相同。圖3D所示的步驟意欲形成覆蓋前一步驟中形成的薄膜晶體管 nTFT的層間絕緣膜11。在這個(gè)步驟之后進(jìn)行氫化。圖3E所示的下一步驟意欲對(duì)層間絕緣膜11進(jìn)行處理以在其中 形成接觸源-漏才及23a的接觸孔13。然后，用配線電才及15插入4妄觸 孑匕13, 乂人而4妄觸〉源、一漏才及23a。圖3F所示的下一步驟是用平坦絕緣膜17進(jìn)行涂覆，接著，對(duì) 其進(jìn)行處理以在其中形成接觸作為像素晶體管的薄膜晶體管nTFT 的配線電極15的接觸孔19。然后，用像素電才及21插入接觸孑L 19， 以連4妄至配線電才及15。因此，上述步驟得到了驅(qū)動(dòng)面板。然后，以與第一實(shí)施例中所 l吏用的方式相同的方式，在驅(qū)動(dòng)面4反上形成顯示單元。第二實(shí)施例與第一實(shí)施例一樣有效，這是因?yàn)槿绾竺娴谝粚?shí)施 例中的圖1C所示，第二實(shí)施例也包括在SiON柵極絕緣膜5上形 成半導(dǎo)體薄膜7的情況下執(zhí)行的加壓蒸汽退火。雖然第二實(shí)施例示出了只具有一個(gè)n溝道的溝道截止型底部柵-極TFT，但是如果對(duì)于n型和p型兩次形成微晶硅薄膜23，仍然可 以得到CMOS結(jié)構(gòu)的晶體管。此外，可以使該晶體管與4壬何其他類 型的p溝道薄膜晶體管相結(jié)合。<第三實(shí)施例>圖4A ~圖4E是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的薄膜半導(dǎo)體裝置的 制造方法的第三實(shí)施例中的步驟的截面圖。以下所述的實(shí)施例適用 于設(shè)置有CMOS型的乂又對(duì)冊(cè)TFT的顯示單元的馬區(qū)動(dòng)面4反。重復(fù)如上所述與參考圖1A至圖1C的于第一實(shí)施例相同的過(guò) 程，從而在絕纟彖基板1上覆蓋柵電極3,然后再以SiON柵極絕纟彖 膜5及半導(dǎo)體薄膜7覆蓋，然后執(zhí)行用于使SiON柵極絕緣膜5改 性并在半導(dǎo)體薄膜7的表面上生長(zhǎng)熱氧化膜9的加壓蒸汽退火。雜 技上述步驟后，在與如上參考圖1D~ 1G所述相同的過(guò)程，通過(guò)該 過(guò)程來(lái)使熱氧化膜9和半導(dǎo)體薄膜7經(jīng)過(guò)圖樣蝕刻，從而將它們分 成單獨(dú)的薄力莫晶體管pTFT和nTFT。圖4A所示的下一步"驟意名夂通過(guò)等離子體CVD形成氧化石圭、氮 氧化硅、或氮化硅的絕緣膜31。絕緣膜31結(jié)合先前形成的熱氧化 膜9構(gòu)成了上絕緣膜33。圖4B所示的下一步驟意欲在上柵極絕緣膜33上形成上柵電極 35，從而使其疊蓋柵電極3。上柵電極35是通過(guò)濺射以及隨后圖樣 4匕而由Mo、 W、 Ta或Cu形成的金屬月莫(30nm 200nm厚)。上述步-驟得到了雙4冊(cè)結(jié)構(gòu)的薄月莫晶體管pTFT和nTFT,其中， 在柵電極3和35之間保持具有半導(dǎo)體薄膜7。圖4C~圖4E所示的后續(xù)步^^與已參考圖1H~圖1J所述的第 一實(shí)施例中的步驟相同。圖4C所示的步驟意名爻形成覆蓋已在之前步驟中形成的雙4冊(cè)結(jié) 構(gòu)的薄膜晶體管pTFT和nTFT的層間絕緣膜11。圖4D所示下一步驟意欲對(duì)層間絕緣膜11進(jìn)行處理以在其中形 成4妻觸源-漏才及7-2和7-3或半導(dǎo)體薄力莫7的4妄觸孔13。然后，用配 線電才及15插入4妄觸孑L 13,該配線電才及15 4妄觸源-漏才及7-2和7-3 。圖4E所示的下一步驟為用平坦絕纟彖膜17進(jìn)行涂覆，隨后對(duì)其 進(jìn)行處理以在其中形成接觸作為像素晶體管的薄膜晶體管nTFT的配線電沖及15的4妄觸孑L 19。然后，用《象素電才及21插入4妾觸孑L 19， 從而使其連接至配線電極15。因此，上述步驟得到了驅(qū)動(dòng)面板。隨后以與第一實(shí)施例中所使 用的相同方式，在驅(qū)動(dòng)面板上形成顯示單元。第三實(shí)施例與第 一 實(shí)施例 一樣有效，這是因?yàn)槿绲?一 實(shí)施例中 的圖1C所示，它包括在SiON 4冊(cè)才及絕緣膜5上形成半導(dǎo)體薄膜7 的情況下進(jìn)4于的加壓蒸汽退火。由于第三實(shí)施例中所述的雙斥冊(cè)結(jié)構(gòu)的pTFT和nTFT在溝道層7 的兩側(cè)上都具有溝道，所以在相同的柵極電壓下，它們產(chǎn)生比單柵 結(jié)構(gòu)的TFT更大的導(dǎo)通電流。另外，它們具有與由熱氧化膜9形成 的半導(dǎo)體薄膜7接觸的上絕緣膜33部分，從而即使作為上柵極絕 緣膜33的組分的上絕緣膜31由易于引起缺陷能級(jí)的氮氧化硅或氮 化硅形成，它們?nèi)阅苁股蠈訓(xùn)艠O絕緣膜33和半導(dǎo)體薄膜7之間的 界面態(tài)保持較低。上述的所有實(shí)施例都是關(guān)于其中在半導(dǎo)體薄膜7下面的柵極絕 緣膜是單層結(jié)構(gòu)的SiON柵極絕緣膜5的TFT的。然而，本發(fā)明的 實(shí)施例并不限于這種結(jié)構(gòu)的那些TFT,而是包括SiON 4冊(cè)極絕纟彖膜 5為層壓結(jié)構(gòu)的那些TFT。甚至在這種情況下，本發(fā)明的實(shí)施例的 方法包括在使構(gòu)成一部分柵極絕緣膜的SiON膜改性的同時(shí)在半導(dǎo) 體薄膜的表面上生長(zhǎng)熱氧化膜作為保護(hù)膜的步驟，因此，本發(fā)明實(shí) 施例的方法提供了無(wú)需增加步驟數(shù)的高可靠性的底柵型薄膜半導(dǎo) 體裝置。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其他因素，可以有 多種修改、組合、子組合和改進(jìn)，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求或 等同物的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種薄膜半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括第一步驟，在基板上形成柵電極；第二步驟，以覆蓋所述柵電極的方式，在所述基板上形成氮氧化硅的柵極絕緣膜；第三步驟，在所述柵極絕緣膜上形成半導(dǎo)體薄膜；以及第四步驟，在含氧的氧化性氣氛中執(zhí)行熱處理，從而通過(guò)使氧與構(gòu)成所述柵極絕緣膜的氮氧化硅膜中的缺氧部分相結(jié)合來(lái)進(jìn)行改性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，在 所述第二步驟中形成的所述柵極絕纟U莫是氮氧化硅月莫。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所 述第四步驟是在加壓的蒸汽氣氛中執(zhí)行的熱處理。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，在 所述第四步驟之后執(zhí)行另外的步驟，通過(guò)對(duì)含有雜質(zhì)的半導(dǎo)體 薄膜進(jìn)行圖樣化來(lái)形成源-漏極，所述源-漏極與所述半導(dǎo)體薄 膜接觸，并且在所述半導(dǎo)體薄膜上其下存在有所述柵電極的位 置處4丸4亍所述圖樣化。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，在 所述第四步驟之后執(zhí)行另外的步驟，在所述半導(dǎo)體薄膜上形成 上柵極絕緣膜，然后在所述柵電極之上形成上柵電極，其中， 所述上沖冊(cè)極絕緣膜介于所述上柵電才及和所述4冊(cè)電極之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所 述第四步驟在已通過(guò)所述熱處理在所述第三步驟中形成的所 述半導(dǎo)體薄膜的表面上生長(zhǎng)熱氧化膜。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的薄膜半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，在 所述第四步驟之后執(zhí)行另外的步驟，通過(guò)將所述熱氧化膜作為 保護(hù)膜，對(duì)所述半導(dǎo)體薄膜執(zhí)行圖樣化。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的薄膜半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，在 所述第四步驟之后執(zhí)行另外的步驟，通過(guò)以與所述柵電才及重疊 的形狀對(duì)所述熱氧化膜進(jìn)行圖樣化、并通過(guò)進(jìn)一步對(duì)含有雜質(zhì) 的半導(dǎo)體薄膜進(jìn)行圖樣化來(lái)形成源-漏極，所述源-漏極與所述 半導(dǎo)體薄膜接觸，并且在所述半導(dǎo)體薄膜上其下存在有所述柵 電極的位置處執(zhí)行所述圖樣化。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的薄膜半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，在 所述第四步驟之后執(zhí)行另外的步驟，在所述4冊(cè)電極之上以及在 作為上柵極絕緣膜的所述熱氧化膜上形成上柵電極。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種薄膜半導(dǎo)體裝置的制造方法，該方法包括第一步驟，在基板上形成柵電極；第二步驟，以覆蓋柵電極的方式，在基板上形成氮氧化硅的柵極絕緣膜；第三步驟，在柵極絕緣膜上形成半導(dǎo)體薄膜；以及第四步驟，在含氧的氧化性氣氛中進(jìn)行熱處理，從而通過(guò)使氧與構(gòu)成柵極絕緣膜的氮氧化硅膜中的缺氧部分相結(jié)合來(lái)進(jìn)行改性。
文檔編號(hào)H01L27/092GK101236900SQ200810000259
公開(kāi)日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2008年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月31日
發(fā)明者國(guó)井正文 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社