薄膜晶体管及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种薄膜晶体管及其制造方法，其中该晶体管的沟道的基本长度被缩短以微型化半导体装置。此外，本发明专利技术提供一种半导体装置及其制造方法，该半导体装置实现了高速操作和高性能。而且，此外，本发明专利技术的一个目的是提供一种制造方法，其中制造工艺被简化。本发明专利技术的半导体装置具有：在具有绝缘表面的衬底上形成的岛状半导体薄膜以及在该岛状半导体薄膜上形成的栅电极，其中通过高密度等离子体氧化该栅电极的表面使该栅电极变细，且沟道的基本长度被缩短。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，该薄膜晶体管的一个特点是栅电极的制造方法。更具体而言，本专利技术涉及诸如ID芯片、RFID、CPU(中央处理单元)、液晶显示装置以及有机EL显示装置的半导体装置及其制造方法。
技术介绍
近年来，已经积极研发了诸如ID芯片、RFID、CPU、液晶显示装置以及有机EL显示装置的半导体装置的电子设备。为了实现半导体装置的高度集成和高速操作，需要在制造工艺中微型化半导体装置。作为制造这种半导体装置的方法，可以给出通过刻蚀微型化栅电极的方法、或通过阳极氧化方法氧化栅电极的表面以缩短沟道的基本长度的方法(见专利文件1)。公开的日本专利申请No.2002-217170
技术实现思路
当使用常规刻蚀方法时，微型化栅电极在精确度等方面存在限制。此外，当仅通过刻蚀实现微型化时存在一个难题，制造步骤的数目显著增加(见专利文件1)。而且，此外，当使用阳极氧化使栅电极表面氧化而实现栅电极的微型化时，在制作能够连接到相同电势的所有栅电极之后，需要一个分割栅电极的步骤。因此，半导体装置的制造步骤的数量显著增加，而这是一个难题。考虑到上述难题，本专利技术提供了一种，其中，沟道的基本长度被缩短以微型化半导体装置。此外，本专利技术提供一种，该薄膜晶体管通过缩短沟道的基本长度而实现半导体装置的高速操作和高性能。而且，另外，本专利技术的一个目的是提供一种薄膜晶体管的制造方法，其中制造工艺被简化。根据本专利技术的薄膜晶体管的一种制造方法包括在具有绝缘表面的衬底上形成非晶半导体薄膜；通过晶化该非晶半导体薄膜形成晶体半导体薄膜；通过刻蚀该晶体半导体薄膜形成岛状半导体薄膜；在该岛状半导体薄膜上形成栅极绝缘薄膜；在该栅极绝缘薄膜上形成导电薄膜；通过刻蚀该导电薄膜形成栅电极；以及通过使用高密度等离子体氧化该栅电极表面而使栅电极变细。根据本专利技术的薄膜晶体管的一种制造方法包括在具有绝缘表面的衬底上形成非晶半导体薄膜；通过晶化该非晶半导体薄膜形成晶体半导体薄膜；通过刻蚀该晶体半导体薄膜形成岛状半导体薄膜；在该岛状半导体薄膜上形成栅极绝缘薄膜；在该栅极绝缘薄膜上形成导电薄膜；通过刻蚀该导电薄膜形成栅电极；通过使用高密度等离子体氧化栅电极表面而使栅电极变细；以及去除该栅电极表面上形成的氧化物薄膜。根据本专利技术的薄膜晶体管的一种制造方法包括在具有绝缘表面的衬底上形成非晶半导体薄膜；通过晶化该非晶半导体薄膜形成晶体半导体薄膜；通过刻蚀该晶体半导体薄膜形成岛状半导体薄膜；在该岛状半导体薄膜上形成栅极绝缘薄膜；在该栅极绝缘薄膜上形成导电薄膜；通过刻蚀导电薄膜形成栅电极；通过使用高密度等离子体氧化栅电极表面而使栅电极变细；使用该栅电极作为掩模，向该岛状半导体薄膜掺杂第一杂质离子；在该栅电极侧面上形成侧壁；以及使用该栅电极和侧壁作为掩模，向该岛状半导体薄膜掺杂第二杂质离子，以具有比第一杂质离子高的浓度。根据本专利技术的薄膜晶体管的一种制造方法包括在具有绝缘表面的衬底上形成非晶半导体薄膜；通过晶化该非晶半导体薄膜形成晶体半导体薄膜；通过刻蚀该晶体半导体薄膜形成岛状半导体薄膜；在该岛状半导体薄膜上形成栅极绝缘薄膜；在该栅极绝缘薄膜上形成导电薄膜；通过刻蚀导电薄膜形成栅电极；通过使用高密度等离子体氧化栅电极表面而使栅电极变细；去除栅电极表面上形成的氧化物薄膜；使用该栅电极作为掩模，向该岛状半导体薄膜掺杂第一杂质离子；在该栅电极侧面上形成侧壁；以及使用该栅电极和侧壁作为掩模，向该岛状半导体薄膜掺杂第二杂质离子，以具有比第一杂质离子高的浓度。本专利技术的高密度等离子体具有1.0×1011cm-3到1.0×1013cm-3的电子密度和0.5到1.5eV的电子温度。根据本专利技术的薄膜晶体管包括具有绝缘表面的衬底和在该衬底上形成的岛状半导体装置，其中通过使用高密度等离子体在栅电极表面上形成氧化物薄膜，且该氧化物薄膜包含稀有气体元素。根据本专利技术的薄膜晶体管包括具有绝缘表面的衬底和在该衬底上形成的具有LDD区域的岛状半导体装置，其中通过使用高密度等离子体在栅电极表面上形成氧化物薄膜，且该氧化物薄膜包含稀有气体元素。根据本专利技术，通过氧化栅电极表面可以缩短沟道的基本长度。因此，可以实现半导体装置的微型化和栅电势的降低。因此，可以实现半导体装置的高速操作和高性能。此外，根据本专利技术，和常规技术相比较，可以在栅电极表面上形成精确的氧化物薄膜，所以可以简化制造工艺。附图说明图1的剖面图用于示出本专利技术的薄膜晶体管的制造工艺；图2A到2D的剖面图用于示出本专利技术的薄膜晶体管的制造工艺；图3A到3C的剖面图用于示出本专利技术的薄膜晶体管的制造工艺；图4是在本专利技术中使用的等离子体设备的剖面图；图5A和5B的剖面图用于示出本专利技术的半导体装置的制造工艺；图6A到6F的剖面图用于示出本专利技术的半导体装置的制造工艺；图7是在本专利技术中使用的等离子体设备的顶视图；图8A到8D的剖面图用于示出本专利技术的半导体装置的制造工艺；图9A和9B的剖面图用于示出本专利技术的半导体装置的制造工艺；图10A到10E示出了本专利技术的半导体装置；图11是使用本专利技术的半导体装置的CPU的框图；图12的剖面图用于示出本专利技术的显示装置的制造工艺；图13的顶视图用于示出本专利技术的显示装置；图14A和14B的剖面图用于示出本专利技术的液晶显示装置的制造工艺；图15的剖面图用于示出本专利技术的液晶显示装置的制造工艺；图16A到16D是使用本专利技术的半导体装置的电子设备的视图；图17A和17B的剖面图用于示出本专利技术的薄膜晶体管的制造工艺； 图18A和18B的剖面图用于示出本专利技术的薄膜晶体管的制造工艺；图19A到19D的视图用于示出本专利技术的半导体装置的制造工艺；以及图20A到20C的视图用于示出本专利技术的半导体装置的制造工艺。具体实施例方式实施例模式此后，将参考附图描述本专利技术的实施例模式。本专利技术可以以很多不同模式实施，且本领域技术人员易于理解的是这里公开的模式和细节可以以各种方式修改而不偏离本专利技术的目的和范围。应当指出本专利技术不应理解成限制于下面给出的实施例模式的描述。注意在附图中，相同的附图标记用于相同部分或具有相同功能的部分，没有重复关于它的描述。此外，下面描述的实施例模式1到7可以在实际范围任意组合。(实施例模式1)该实施例模式中，参考图1A到1F、2A到2D以及3A到3C，解释了一种薄膜晶体管的制造工艺，该晶体管中栅电极在具有绝缘表面的衬底上形成，且栅电极变细(此后，简称为薄膜晶体管)。应当指出本说明书中，变细和微型化被认为具有相同的意义。此外，本说明书中，认为电极细化是从电极表面氧化电极3到50nm的厚度。本说明书中，形成栅电极使其具有50nm到1μm的宽度，形成的栅电极的宽度通过细化而减小10％或更多。即，栅电极被氧化。在衬底100上形成厚度为100到300nm的基薄膜(base film)101。可以使用诸如玻璃衬底、石英衬底、塑料衬底、陶瓷衬底等之类的绝缘衬底；金属衬底；半导体衬底等作为衬底100。可以采用诸如氧化硅、氮化硅、包含氮的氧化硅和包含氧的氮化硅之类的包含氧或氮的绝缘薄膜的单层结构；或通过这些材料的组合薄膜形成的叠层结构作为基薄膜101。这里，使用氧化硅作为基薄膜。提供基薄膜101以防止包含在衬底100中的碱金属(例如Na)和碱土金属扩散到半导体，并防止对半导体元件的特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造薄膜晶体管的方法，包括以下步骤：　　　　在具有绝缘表面的衬底上形成非晶半导体薄膜；　　　　通过晶化该非晶半导体薄膜形成晶体半导体薄膜；　　　　通过刻蚀该晶体半导体薄膜形成岛状半导体薄膜；　　　　在该岛状半导体薄膜上形成栅极绝缘薄膜；　　　　在该栅极绝缘薄膜上形成导电薄膜；　　　　通过刻蚀该导电薄膜形成栅电极；以及　　　　通过使用高密度等离子体氧化该栅电极表面而使栅电极变细。

【技术特征摘要】
JP 2005-4-28 2005-1336611.一种制造薄膜晶体管的方法，包括以下步骤在具有绝缘表面的衬底上形成非晶半导体薄膜；通过晶化该非晶半导体薄膜形成晶体半导体薄膜；通过刻蚀该晶体半导体薄膜形成岛状半导体薄膜；在该岛状半导体薄膜上形成栅极绝缘薄膜；在该栅极绝缘薄膜上形成导电薄膜；通过刻蚀该导电薄膜形成栅电极；以及通过使用高密度等离子体氧化该栅电极表面而使栅电极变细。2.一种制造薄膜晶体管的方法，包括以下步骤在具有绝缘表面的衬底上形成非晶半导体薄膜；通过晶化该非晶半导体薄膜形成晶体半导体薄膜；通过刻蚀该晶体半导体薄膜形成岛状半导体薄膜；在该岛状半导体薄膜上形成栅极绝缘薄膜；在该栅极绝缘薄膜上形成导电薄膜；通过刻蚀该导电薄膜形成栅电极；通过使用高密度等离子体氧化栅电极表面而使栅电极变细；以及去除该栅电极表面上形成的氧化物薄膜。3.一种制造薄膜晶体管的方法，包括以下步骤在具有绝缘表面的衬底上形成非晶半导体薄膜；通过晶化该非晶半导体薄膜形成晶体半导体薄膜；通过刻蚀该晶体半导体薄膜形成岛状半导体薄膜；在该岛状半导体薄膜上形成栅极绝缘薄膜；在该栅极绝缘薄膜上形成导电薄膜；通过刻蚀导电薄膜形成栅电极；通过使用高密度等离子体氧化栅电极表面而使栅电极变细；使用该栅电极作为掩模，向该岛状半导体薄膜掺杂第一杂质离子；在该栅电极侧面上形成侧壁；以及使用该栅电极和侧壁作为掩模，向该岛状半导体薄膜掺杂第二杂质离子，以具有比第一杂质离子高的浓度。4.一种制造薄膜晶体管的方法，包括以下步骤在具有绝缘表面的衬底上形成非晶半导体薄膜；通过晶化该非晶半导体薄膜形成晶体半导体薄膜；通过刻蚀该晶体半导体薄膜形成岛状半导体薄膜；在该岛状半导体薄膜上形成栅极绝缘薄膜；在该栅极绝缘薄膜上形成导电薄膜；通过刻蚀导电薄膜形成栅电极；通过使用高密度等离子体氧化栅电极表面而使栅电极变细；去除栅电极表面上形成的氧化物薄膜；使用该栅电极作为掩模，向该岛状半导体薄膜掺杂第一杂质离子；在该栅电极侧面上形成侧壁；以及使用该栅电极和侧壁作为掩模，向该岛...

【专利技术属性】
技术研发人员：矶部敦生，山崎舜平，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]