[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00118809.7
• 申請日: 2000-04-12
• 公開（公告）號: CN1276628A
• 公開（公告）日: 2000-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 山崎舜平;小山潤;高山徹;浜谷敏次
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社半導(dǎo)體能源研究所
• 主分類號: H01L27/00
• 分類號: H01L27/00;H01L21/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 李亞非

本發(fā)明涉及設(shè)置有有源電路的半導(dǎo)體器件，該有源電路包括位于具有絕緣表面的襯底上的薄膜晶體管(以下稱為“TFT”)。本發(fā)明特別有利于用于光電器件，典型的一種是在同一襯底上形成有圖象顯示區(qū)及其驅(qū)動電路的液晶顯示器件，并且有利于用于安裝有光電器件的電子設(shè)備。在本說明書中，“半導(dǎo)體器件”將是指功能基于半導(dǎo)體特性的所有器件，其范圍包括上述光電器件和其上安裝有光電器件的電子器件。

具有形成了結(jié)晶硅膜的半導(dǎo)體層的TFT(以下稱為“結(jié)晶硅TFT”)，具有高的場效應(yīng)遷移率，因此能夠形成具有各種功能的電路。采用結(jié)晶硅TFT的有源矩陣型液晶顯示器件具有形成在同一襯底上的圖象顯示區(qū)和用于圖象顯示的驅(qū)動電路。在圖象顯示區(qū)中，設(shè)置有由n-溝道TFT形成的象素TFT，以及存儲電容器，而驅(qū)動電路由移位寄存器電路、電平漂移電路、緩沖電路、取樣電路等構(gòu)成，這是基于CMOS電路形成的。

但是，對于象素TFT和驅(qū)動電路TFT來說，其工作條件并不相同，所以常常要求TFT具有不同的性能。例如，象素TFT起開關(guān)元件的作用，通過對液晶施加電壓對其驅(qū)動。由于采用交變電流驅(qū)動液晶，所以最常見的是采用眾所周知的幀反轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，要求象素TFT具有足夠低的截止?fàn)顟B(tài)電流值(TFT截止時流過的漏電流)，以便使功耗最小。另一方面，由于對驅(qū)動電路的緩沖電路施加高的驅(qū)動電壓，所以必須提高電壓電阻，防止因施加高電壓產(chǎn)生擊穿。提高電流驅(qū)動容量要求導(dǎo)通狀態(tài)電流值(TFT導(dǎo)通時流過的漏電流)有足夠的保證。

輕微摻雜的漏結(jié)構(gòu)(LDD)是截止?fàn)顟B(tài)電流值呈現(xiàn)降低的TFT的公知結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)設(shè)置有添加低濃度雜質(zhì)元素的區(qū)，該區(qū)位于溝道形成區(qū)和通過添加高濃度雜質(zhì)元素形成的源區(qū)或漏區(qū)之間，這種區(qū)稱為“LDD區(qū)”。防止導(dǎo)通狀態(tài)電流值因熱載流子而變劣的一種公知措施，是眾所周知的GOLD結(jié)構(gòu)(柵-漏交疊LDD)，其中LDD區(qū)位于柵電極之上，其間具有柵絕緣膜。已知這種類型的結(jié)構(gòu)通過衰減靠近漏的高電壓能有效地防止含有熱載流子，從而避免變劣現(xiàn)象。

同時，對更大尺寸和更復(fù)雜屏幕的需求日益增大，使有源矩陣型液晶顯示器件有更大市場價值。但是，更大的尺寸和更復(fù)雜的屏幕增加了掃描線(柵布線)的數(shù)量和長度，從而提高了柵布線的低電阻的必要性。亦即，隨著掃描線數(shù)量的增加，對液晶的充電時間被縮短，以致對于柵布線的時間常數(shù)(電阻×容量)必須降低以便更快響應(yīng)。例如，如果形成柵布線的材料的電阻率是100μΩcm，則對屏幕尺寸的限制約是6英寸，但是對于3μΩcm的電阻率，可以實(shí)現(xiàn)對應(yīng)于27英寸的顯示。

而且，對象素矩陣電路的象素TFT和例如移位寄存器或緩沖器電路的驅(qū)動電路的TFT的性能要求并不總是相同的。例如，在象素TFT中，對柵極施加大的反向偏壓(在n-溝道TFT的情形是負(fù)電壓)，但是在反向偏壓狀態(tài)下驅(qū)動電路TFT基本上不能工作。象素TFT的工作速度小于驅(qū)動電路TFT工作速度的1/100也是足夠的。

此外，在GOLD結(jié)構(gòu)提供強(qiáng)有力的防止導(dǎo)通狀態(tài)電流值變劣的效應(yīng)的同時，還存在與通常的LDD結(jié)構(gòu)相比截止?fàn)顟B(tài)電流值大的問題。因此，這不是用于象素TFT的優(yōu)選結(jié)構(gòu)。相反，通常的LDD結(jié)構(gòu)具有使截止?fàn)顟B(tài)電流值最小化的強(qiáng)有力效應(yīng)，但是防止因漏區(qū)附近電場衰減而含有熱載流子產(chǎn)生的變劣的效應(yīng)低。因此，總是不能有效地在包括工作條件不同的多個集成電路的半導(dǎo)體器件、例如有源矩陣式液晶顯示器件中，用相同結(jié)構(gòu)來形成所有TFT。特別是在高性能的結(jié)晶硅TFT這些問題更為突出，并且有源矩陣式液晶顯示器件要求具有更高的性能。

為了實(shí)現(xiàn)大尺寸的有源矩陣式液晶顯示器件，已經(jīng)考慮使用鋁(Al)和銅(Cu)作為布線材料，但是這樣存在諸如耐蝕性和耐熱性差的缺點(diǎn)。因此，這些材料對于形成TFT柵電極并不是優(yōu)選的，而且不能容易地把這種材料引入TFT的制造工藝。當(dāng)然可以用其它導(dǎo)電材料形成布線，但是沒有什么材料具有象鋁(Al)和銅(Cu)這樣的低電阻，這就阻礙了大尺寸顯示器件的制造。

為了解決上述問題，本發(fā)明的構(gòu)成在于一種半導(dǎo)體器件，在同一襯底上具有顯示區(qū)中的象素TFT和圍繞顯示區(qū)設(shè)置的驅(qū)動電路TFT，其中象素TFT和驅(qū)動電路TFT具有由第一導(dǎo)體層形成的柵電極，柵電極通過連接器與由第二導(dǎo)體層形成的柵極布線電接觸，連接器設(shè)置在象素TFT和驅(qū)動電路TFT的溝道形成區(qū)之外。