半导体器件及其制造方法技术

相应于各种电路的ＴＦＴｓ的制造使其结构复杂，其涉及大量的制造步骤。这种在制造步骤数量上的增加导致更高的制造成本和更低的产率。在本发明专利技术中，使用用于斜面形状栅电极制造的斜面形状抗蚀剂以及斜面形状的栅电极作为掩模，掺杂高浓度的杂质，然后使用抗蚀剂作为掩模在垂直方向上刻蚀斜面形状的栅电极。用低浓度的杂质掺杂如此去除了斜面部分的栅电极下方的半导体层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在具有绝缘表面的衬底上方形成包含薄膜晶体管的电路的。
技术介绍
通过设置有源元件(active elements)来构筑像素部分的显示装置被称作有源矩阵(active matrix)显示装置。其中，已经发展了液晶显示器和电致发光(下文中也称作EL)显示装置等。作为有源元件，典型地使用栅极绝缘晶体管，并且优选使用薄膜晶体管(下文中也称作TFT)。通过气相生长等方法在例如玻璃的衬底上方形成半导体薄膜，然后使用半导体薄膜形成沟道区、源极、漏区等来获得TFT。半导体薄膜优选由硅或例如含有硅作为其主要组分的硅锗材料形成。半导体薄膜可以分成非晶半导体薄膜和结晶相半导体薄膜。在有源层由非晶半导体薄膜形成的TFT中，因为非晶结构的电子性质，已经几乎不可能获得10cm2/V·sec或更大的场效应迁移率。因此，即便TFT可以用作开关元件(下文中也称作像素TFT)，在有源矩阵液晶显示器的像素部分中驱动液晶，但不可能使用这种TFT来构筑用于图像显示的驱动电路。因此，使用TAB(带式自动键合)或COG(玻璃上芯片)键合的驱动ICs的安装技术被用于驱动电路。另一方面，对于有源层由结晶相半导体薄膜形成的TFT，可以获得高的场效应效率，因此可以用于构造待驱动的各种功能电路。因此，在与像素TFTs相同的玻璃衬底上方可以形成包含移位寄存器电路、电平转移电路、缓冲电路、采样电路等驱动电路。驱动电路基本上由含有N-沟道的TFT和P-沟道的CMOS电路构成。基于这种驱动电路的安装技术，认为有源层由结晶相半导体薄膜形成，并能够在相同衬底上整体形成像素部分和驱动电路的TFT被适当地用来提高液晶显示装置或EL显示装置的重量减小和减轻。如上所述，为了在相同的衬底上形成形成像素部分和驱动电路，需要形成相应于每个不同电路的功能的TFTs。这是因为像素TFTs的操作条件不必与驱动电路中TFTs的条件相同，并且因此需要各个TFTs具有不同的性质。由N-沟道TFTs构成的TFTs作为向液晶施加电压的开关元件。因此，液晶由DC电压驱动，通常采用称作帧倒相驱动(frame inversion drive)的方法。为了储存在一帧期间内液晶层中积累的电荷，需要像素TFT具有足够小的截止电流。另一方面，驱动电路中的缓冲电路等被施加高的驱动电压，因此需要增加耐压，使得元件不会被施加的高压破坏。另外，为了获得高的导通电流驱动能力，需要保证足够大的导通电流。作为降低截止电流的TFT结构，有一种是具有低浓度漏区(下文也称作LDD区)的结构。这种结构在沟道区和每个用高浓度杂质元素掺杂的源和漏区之间具有用低浓度杂质元素掺杂的区。另外，有一种所谓的GOLD(栅-漏重叠LDD)结构，其中LDD区被形成与栅电极重叠，在两者之间栅电极具有插入栅绝缘膜，作为阻止导通电流由于热载流子而降低的装置。根据这种结构，减轻了漏区附近中的高电场，因而可以阻止导通电流由于热载流子而降低。注意与栅电极部分不重叠并在两者之间插入栅绝缘膜的LDD区被称作Loff区，而与栅电极重叠并在两者之间插入栅绝缘膜的LDD区被称作Lov区。此处，Loff区有效地抑制截止电流，而不会通过减轻漏极附近的电场有效地阻止导通电流由于热载流子而降低。另一方面，通过减轻漏极附近中的高电场，Lov区有效地阻止导通电流降低，但不会有效地抑制截止电流。因此，对于每个不同的电路，需要形成具有适当TFT特性的TFTs。但是，相当于每个不同电路功能的TFTs的制造使其结构复杂，其涉及大量的制造步骤。这种制造步骤数量的增加导致更高的制造成本和更低的制造产率。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种半导体器件，其特征在于使用TFTs制造的有源矩阵显示装置，其中设置在每个电路中的TFTs具有适当的电路功能结构，从而提高半导体器件的操作特性和可靠性，并且减少制造步骤数量，目的是降低制造成本和提高产率。根据本专利技术，在岛状半导体层上方形成待形成栅电极的导电膜，在两者之间插入栅绝缘膜，并且在所述导电膜上方形成斜面形状的抗蚀剂。通过同时刻蚀导电膜和抗蚀剂，形成具有斜面形状的栅电极。此时，抗蚀剂也被刻蚀减少。然后，使用斜面形状的栅电极作为掩模掺杂高浓度的杂质，从而形成源区和漏区。此后，使用为形成斜面形状的栅电极而提供的抗蚀剂作为掩模，在垂直方向上刻蚀斜面形状的栅电极。按照这种方法，可以形成斜面部分能通过刻蚀除去的栅电极。然后，使用栅电极作为掩模向半导体层掺入低浓度的杂质，从而形成LDD区。另外，通过经如下步骤形成LDD区可以获得具有Lov区或Loff区，或者Lov区和Loff区的良好TFT干法刻蚀栅电极多次；沉积氧化硅膜或氮化硅膜作为侧壁；通过干法刻蚀氧化硅膜或者深刻蚀(etch back)氮化硅膜形成侧壁，以及向半导体层多次掺入杂质。本专利技术的第一种结构是一种半导体器件的制造方法，其包括在岛状半导体层上方形成栅绝缘膜的第一个步骤；在栅绝缘膜上方形成待形成第一栅电极的第一导电膜的第二个步骤；在第一导电膜上方形成待形成第二栅电极的第二导电膜的第三个步骤；在第二导电膜上方形成斜面形状的抗蚀剂的第四个步骤；通过刻蚀抗蚀剂和第二导电膜，形成具有斜面形状的第二栅电极的第五个步骤；向半导体层中掺入一种导电类型的杂质元素的第六个步骤；使用抗蚀剂作为掩模，垂直地刻蚀第二栅电极的第七个步骤；向半导体层中掺入一种导电类型的杂质元素的第八个步骤；去除抗蚀剂的第九个步骤；在第二栅电极上方形成硅化合物膜的第十个步骤；通过刻蚀硅化合物膜，在第二栅电极的相对侧上形成侧壁的第十一个步骤；以及通过使用第二栅电极和侧壁作为掩模刻蚀第一导电膜，形成第一栅电极的第十二个步骤，其中在第八个步骤中掺入的一种导电类型的杂质元素比第六个步骤中掺入的一种导电类型的杂质元素具有更低的浓度。当使用这种制造方法制造半导体器件时，与薄膜晶体管的栅电极重叠的Lov区以及与薄膜晶体管的栅电极不重叠的Loff区都在半导体层的低浓度杂质区(轻掺杂的漏区下文中也称作LDD区)中形成。Lov区具有所谓的GOLD结构。本专利技术的第二种结构是一种半导体器件的制造方法，其包括在岛状半导体层上方形成栅绝缘膜的第一个步骤；在栅绝缘膜上方形成待形成第一栅电极的第一导电膜的第二个步骤；在第一导电膜上方形成待形成第二栅电极的第二导电膜的第三个步骤；在第二导电膜上方形成斜面形状的抗蚀剂的第四个步骤；通过刻蚀抗蚀剂和第二导电膜，形成具有斜面形状的第二栅电极的第五个步骤；向半导体层中掺入一种导电类型的杂质元素的第六个步骤；使用抗蚀剂作为掩模，垂直地刻蚀第二栅电极的第七个步骤；去除抗蚀剂的第八个步骤；向半导体层中掺入一种导电类型的杂质元素的第九个步骤；在第二栅电极上方形成硅化合物膜的第十个步骤；通过刻蚀硅化合物膜，在第二栅电极的相对侧上形成侧壁的第十一个步骤；以及通过使用第二栅电极和侧壁作为掩模刻蚀第一导电膜，形成第一栅电极的第十二个步骤，其中在第九个步骤中掺入的一种导电类型的杂质元素比第六个步骤中掺入的一种导电类型的杂质元素具有更低的浓度。上述结构在通过刻蚀去除斜面形状抗蚀剂的步骤顺序上与第一种结构不同。如同在第一种结构中一样，与薄膜晶体管的栅电极重叠的Lov区以及与薄膜晶体管的栅电极不重叠的Loff区都在半导体层的LD本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的制造方法，包括以下步骤：在岛状半导体层上方形成栅绝缘膜；在栅绝缘膜上方形成待形成第一栅电极的第一导电膜；在第一导电膜上方形成待形成第二栅电极的第二导电膜；在第二导电膜上方形成斜面形状的抗蚀剂； 通过刻蚀抗蚀剂和第二导电膜，形成具有斜面形状的第二栅电极；按第一浓度向半导体层中掺入一种导电类型的杂质元素；使用抗蚀剂作为掩模，垂直地刻蚀第二栅电极；按比第一浓度低的浓度，向半导体层中掺入一种导电类型的杂质元 素；去除抗蚀剂；在第二栅电极上方形成硅化合物膜；　通过刻蚀硅化合物膜，在第二栅电极的相对侧上形成侧壁；以及通过使用第二栅电极和侧壁作为掩模刻蚀第一导电膜，形成第一栅电极。

【技术特征摘要】
JP 2004-4-8 2004-1137241.一种半导体器件的制造方法，包括以下步骤在岛状半导体层上方形成栅绝缘膜；在栅绝缘膜上方形成待形成第一栅电极的第一导电膜；在第一导电膜上方形成待形成第二栅电极的第二导电膜；在第二导电膜上方形成斜面形状的抗蚀剂；通过刻蚀抗蚀剂和第二导电膜，形成具有斜面形状的第二栅电极；按第一浓度向半导体层中掺入一种导电类型的杂质元素；使用抗蚀剂作为掩模，垂直地刻蚀第二栅电极；按比第一浓度低的浓度，向半导体层中掺入一种导电类型的杂质元素；去除抗蚀剂；在第二栅电极上方形成硅化合物膜；通过刻蚀硅化合物膜，在第二栅电极的相对侧上形成侧壁；以及通过使用第二栅电极和侧壁作为掩模刻蚀第一导电膜，形成第一栅电极。2.一种半导体器件的制造方法，包括以下步骤在岛状半导体层上方形成栅绝缘膜；在栅绝缘膜上方形成待形成第一栅电极的第一导电膜；在第一导电膜上方形成待形成第二栅电极的第二导电膜；在第二导电膜上方形成斜面形状的抗蚀剂；通过刻蚀抗蚀剂和第二导电膜，形成具有斜面形状的第二栅电极；按第一浓度向半导体层中掺入一种导电类型的杂质元素；使用抗蚀剂作为掩模，垂直地刻蚀第二栅电极；去除抗蚀剂；按比第一浓度低的浓度，向半导体层中掺入一种导电类型的杂质元素；在第二栅电极上方形成硅化合物膜；通过刻蚀硅化合物膜，在第二栅电极的相对侧面上形成侧壁；以及通过使用第二栅电极和侧壁作为掩模刻蚀第一导电膜，形成第一栅电极。3.一种半导体器件的制造方法，包括以下步骤在岛状半导体层上方形成栅绝缘膜；在栅绝缘膜上方形成待形成第一栅电极的第一导电膜；在第一导电膜上方形成待形成第二栅电极的第二导电膜；在第二导电膜上方形成斜面形状的抗蚀剂；通过刻蚀抗蚀剂、第一导电膜和第二导电膜，形成具有斜面形状的第一和第二栅电极；按第一浓度向半导体层中掺入一种导电类型的杂质元素；使用抗蚀剂作为掩模，垂直地刻蚀第二栅电极；按比第一浓度低的浓度，向半导体层中掺入一种导电类型的杂质元素；去除抗蚀剂；在第二栅电极上方形成硅化合物膜；通过刻蚀硅化合物膜，在第二栅电极的相对侧面上形成侧壁；以及使用第二栅电极和侧壁作为掩模，刻蚀第一栅电极。4.一种半导体器件的制造方法，包括以下步骤在岛状半导体层上方形成栅绝缘膜；在栅绝缘膜上方形成待形成第一栅电极的第一导电膜；在第一导电膜上方形成待形成第二栅电极的第二导电膜；在第二导电膜上方形成斜面形状的抗蚀剂；通过刻蚀抗蚀剂、第一导电膜和第二导电膜，形成具有斜面形状的第一和第二栅电极；按第一浓度向半导体层中掺入一种导电类型的杂质元素；使用抗蚀剂作为掩模，垂直地刻蚀第二栅电极；去除抗蚀剂；按比第一浓度低的浓度，向半导体层中掺入一种导电类型的杂质元素；在第二栅电极上方形成硅化合物膜；通过刻蚀硅化合物膜，在第二栅电极的相对侧面上形成侧壁；以及使用第二栅电极和侧壁作为掩模，刻蚀第一栅电极。5.根据权利要求1的半导体器件的制造方法，其中所述侧壁沿沟道长度方向的宽度比垂直地刻蚀的所述第二栅电极的斜面部分沿沟道长度方向的宽度小。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈本悟，
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]