[發明專利]半導體顯示器件及其制作方法

有效

• 申請號: 01112073.8
• 申請日: 2001-03-27
• 公開（公告）號: CN1319781A
• 公開（公告）日: 2001-10-31
• 發明（設計）人: 山崎舜平;小山潤;須澤英臣;小野幸治;荒尾達也
• 申請（專利權）人: 株式會社半導體能源研究所
• 主分類號: G02F1/136
• 分類號: G02F1/136
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 王勇,梁永

本發明涉及到使用半導體元件(半導體薄膜元件)的半導體顯示器件，尤其是液晶顯示器件。而且，本發明涉及到在顯示部分使用半導體顯示器件的電子學設備。

在具有絕緣表面的襯底上形成半導體薄膜(厚為幾個至幾百nm)以制作薄膜晶體管(TFT)的技術近些年來已受到關注。薄膜晶體管被廣泛地用于電子器件如IC以及半導體顯示器件，并得到了迅速的發展，尤其是用于液晶顯示器件作為開關元件。

有源矩陣液晶顯示器件的像素部分由多個像素組成，每個像素含有TFT和液晶盒。液晶盒具有像素電極、對電極(opposingelectrode)、以及形成在像素電極與對電極之間的液晶。控制由像素TFT供給像素電極的電壓可在像素部分顯示圖像。

特別是，用晶體結構的半導體膜作為TFT的有源層(晶體TFT)可獲得高遷移率，因此能夠將功能電路集成在同一襯底上，從而實現高清晰度圖像顯示的液晶顯示器件。

本說明書中具有晶體結構的半導體膜包括單晶半導體、多晶半導體和微晶半導體，還包括公開于日本專利公開Hei7-130652號、Hei8-78329號、Hei10-135468號和Hei10-135469號的半導體。

為構成有源矩陣液晶顯示器件，僅像素部分就需要100萬至200萬個晶體TFT，而在其周圍形成附加的功能電路則需更多的晶體TFT。液晶顯示器件所需的規格是嚴格的，為了實現穩定的液晶顯示，必須保證每個晶體TFT的可靠性。

TFT的特性可按開態和關態來考慮。一些特性參數如開態電流、遷移率、S值和閾值都是開態特性，而關態電流則是最重要的關態特性。

然而，有一個問題是晶體TFT的關態電流容易升高。

而且，從可靠性的觀點出發，晶體TFT還沒有用于LSI的MOS晶體管(在晶體半導體襯底上制作晶體管)。例如，已觀察到晶體TFT被連續驅動時發生退化現象，其中遷移率和開態電流(TFT開態時流過的電流)下降，關態電流(TFT關態時流過的電流)上升。設想其原因是熱載流子效應，即在漏極附近的高電場產生的熱載流子導致了退化現象。

已經知道，使用輕摻雜漏區(LDD)結構來減輕漏極附近的高電場是降低MOS晶體管關態電流的方法。這種結構在溝道區外面形成低摻雜區，此低摻雜區稱作LDD區。

特別是，有一種結構其LDD區經柵絕緣膜與柵電極重疊(柵-漏重疊LDD結構，GOLD結構)，漏極附近的高電場區被減弱，可防止熱載流子效應，從而提高可靠性。注意，在本說明書中LDD區經柵絕緣膜與柵電極重疊的區域稱作Lov區(第一LDD區)。

還要注意，已知的一些結構如LATID(大傾角注入漏區)結構和ITLDD(反型T?LDD)結構都是GOLD結構。有一種GOLD結構，例如，據Hatano?M.,Akimoto?H.,and?Sakai?T.,IEDM97?Technical?Digest,positive.523-6,1997報導，其側壁是由硅形成的，已證實與其他的TFT結構相比可得到極優越的可靠性。

注意，在本說明書中，LDD區不與柵電極經柵絕緣膜而重疊的區域稱作Loff區(第二LDD區)。

已提出了幾種方法來制作具有Loff區和Lov區二者的TFT。一種方法只使用掩模而沒有自對準，一種方法使用具有不同寬度的兩層柵電極而柵絕緣膜是自對準的，這些都可作為形成Lov區和Loff區的方法。

然而，用掩模形成Lov區和Loff區時需用兩個掩模，工序也增多了。另一方面，用自對準形成Lov區和Loff區時，不需增加掩模數，因而能夠減少工序。然而，柵電極的寬度和柵絕緣膜的厚度會影響形成的Lov區和Loff區的位置。柵電極和柵絕緣膜的腐蝕速率常有很大的差異，很難精確控制Lov區和Loff區的位置對準。

鑒于上述，本發明的目的是在形成Lov區和Loff區時減少掩模數目，還要易于在所希望的位置形成Lov區和Loff區。而且，本發明的目的還在于實現具有良好的開態和關態特性的晶體TFT。本發明的另一個目的是實現高可靠性的半導體顯示器件，其半導體電路是由這種類型的晶體TFT構成的。

利用柵電極的自對準以及掩模向半導體層中摻入雜質來形成Lov區和Loff區。柵電極由兩層導電膜構成，更靠近半導體層的那一層(第一柵電極)沿溝道縱向要長于離半導體層較遠的層(第二柵電極)。

注意，在本說明書中，溝道縱向一詞指載流子在源區和漏區間移動的方向。