專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件和一種添加具有促進結(jié)晶化功能的金屬元素到非晶半導(dǎo)體膜并進行熱處理以形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜、并利用該結(jié)晶半導(dǎo)體膜制造薄膜晶體管(TFT)的方法。
背景技術(shù)：
其中的像素部分和驅(qū)動器電路被提供于相同基片上的液晶顯示器件被用作個人計算機(PC)的監(jiān)視器，并進一步開始擴展到普通家庭。例如，取代CRT(陰極射線管)的液晶顯示器作為電視被引入普通家庭。此外，用于看電影或玩游戲的正向式投影儀被引入普通家庭作為娛樂。因此，液晶顯示器的市場規(guī)模正在迅速擴展。而且，面板上系統(tǒng)的研制正在向前推進，其中邏輯電路如存儲器電路和時鐘發(fā)生電路被組合在玻璃基片上。
當進行高分辨率圖象顯示時，寫入像素的信息量增加。而且如果信息沒有在短時間內(nèi)被寫入，就不可能對帶有大量用于高清晰度顯示的信息的圖象進行運動圖象顯示。因此要求用于驅(qū)動器電路的TFT能夠高速運行。為了能夠高速運行，要求使用具有滿意結(jié)晶度的結(jié)晶半導(dǎo)體膜制造TFT，由此可獲得高的場效應(yīng)遷移率。
作為在玻璃基片上獲得滿意結(jié)晶半導(dǎo)體膜的方法，本發(fā)明人等已研制了一種技術(shù)，該技術(shù)用于添加具有促進結(jié)晶化功能的金屬元素到非晶半導(dǎo)體膜中，然后對其進行熱處理以獲得其中結(jié)晶取向一致的滿意的半導(dǎo)體膜。
然而，對于將未經(jīng)處理的使用催化元素得到的結(jié)晶硅膜用作半導(dǎo)體層所制造的TFT，存在一個問題即關(guān)斷電流突然被增加。催化元素在半導(dǎo)體膜中無規(guī)則分離，并且更特別地，分離明顯發(fā)生在晶界中。因此，催化元素的分離被認為成為電流逃逸路徑(漏泄電流路徑)而這引起關(guān)斷電流的突然增加。由此，要求在結(jié)晶硅膜形成工藝之后，將催化元素從半導(dǎo)體膜中移走以減少半導(dǎo)體膜中催化元素的濃度。
為了減少半導(dǎo)體膜中殘余催化元素的濃度，考慮采用下列方法。即屬于元素周期表15族的雜質(zhì)元素(典型地，磷或砷用于給予n-型的雜質(zhì)元素)和屬于元素周期表13族的雜質(zhì)元素(典型地，硼或鋁用于給予p-型的雜質(zhì)元素)，它們各自都有使催化元素移動的功能，被以高濃度添加到成為n-溝道TFT和p-溝道TFT的半導(dǎo)體層的源區(qū)或漏區(qū)的區(qū)域，或被添加到催化元素被移動到的區(qū)(此后稱為吸雜區(qū))，并進行熱處理使催化元素移動。因此，特別是包含在溝道形成區(qū)的催化元素的濃度被減少。
然而根據(jù)使用源區(qū)或漏區(qū)作為吸雜區(qū)的方法，給予n-型且屬于周期表15族的雜質(zhì)元素(典型地，磷或砷)需要以比給予p-型且屬于周期表13族的雜質(zhì)元素(典型地，硼或鋁)更高的濃度被添加到以后成為n-溝道TFT的區(qū)域中。另一方面，對于p-溝道TFT的情況，給予p-型且屬于周期表13族的雜質(zhì)元素(典型地，硼或鋁)需要以比給予n-型且屬于周期表15族的雜質(zhì)元素(典型地，磷或砷)更高的濃度被添加。換言之，被添加的雜質(zhì)元素在具有不同導(dǎo)電性的半導(dǎo)體層中的吸雜區(qū)的濃度彼此不同。因此，存在一個問題，即就均勻包含于半導(dǎo)體膜中的催化元素向吸雜區(qū)的移動效率而言，n-溝道TFT和p-溝道TFT之間會產(chǎn)生差別。
注意本發(fā)明的發(fā)明人采用下述方法研究了催化元素移動到吸雜區(qū)的效率。
例如，當催化元素(鎳)受被添加到吸雜區(qū)的元素的影響移動到吸雜區(qū)時，認為催化元素(Ni)在催化元素從溝道形成區(qū)向吸雜區(qū)移動過程中，與Si鍵合形成NiSix(硅化鎳)。對于硅化鎳，通過包含7.13％的氟化氫銨(NH4HF2)和15.4％的氟化銨(NH4F)(它由StellaChemifa Corporation生產(chǎn)且其產(chǎn)品名為LAL500)的混合溶液去除氧化硅膜，然后將樣品基片浸入到以體積比HF(濃度50％)∶H2O2(濃度33％)∶H2O＝45∶72∶4500混合的化學(xué)溶液中(此后成為FPM溶液)40分鐘，由此可以有選擇地去除NiSix。
去除NiSix的部分成為孔。由去除NiSix而產(chǎn)生的孔在光學(xué)顯微鏡的透射模式下表現(xiàn)為黑點。當黑點數(shù)量很大時，估計有大量的催化元素(鎳)可被移動到吸雜區(qū)。也就是說，吸雜效率估計是好的。
在不增加工藝步驟數(shù)量的前提下將給予p-型的雜質(zhì)元素充分添加到n-溝道TFT的源區(qū)或漏區(qū)是很困難的。因此添加到n-溝道TFT和p-溝道TFT的半導(dǎo)體層中的雜質(zhì)元素濃度的不同與催化元素向吸雜區(qū)移動的效率不同有關(guān)，從而成為引起元件性能變化問題的原因。
至于另外一個問題，對于p-溝道TFT，還要求以高濃度添加給予n-型的雜質(zhì)元素用于吸雜催化元素的區(qū)被反相成為具有p-型(反摻雜)。當在p-溝道TFT的半導(dǎo)體層中，n-型被反相成為p-型時，必須以是n-型雜質(zhì)元素的濃度的1.5～3倍的濃度添加p-型雜質(zhì)元素，而且p-溝道TFT的源區(qū)或漏區(qū)的結(jié)晶度被反摻雜破壞。因此存在一個問題，在于可能產(chǎn)生有關(guān)TFT元件的不利之處，如電阻率增加和接通電流減少。

發(fā)明內(nèi)容
因此考慮到上述問題而提出了本發(fā)明。本發(fā)明的目的之一是解決這些問題，制造質(zhì)量良好的結(jié)晶半導(dǎo)體膜，并采用該結(jié)晶半導(dǎo)體膜獲得性能滿意的TFT(半導(dǎo)體器件)。此外，本發(fā)明的目的之一是提供一種不增加制造步驟的數(shù)量而獲得這樣的半導(dǎo)體器件的方法。
根據(jù)本發(fā)明，其特征在于半導(dǎo)體層包括一個區(qū)，該區(qū)包含濃度為1×1019/cm3～1×1021/cm3且屬于周期表15族的雜質(zhì)元素和濃度為1.5×1019/cm3～3×1021/cm3且屬于周期表13族的雜質(zhì)元素，并且該區(qū)是一個留在半導(dǎo)體膜(特別是溝道形成區(qū))中的催化元素向其移動的區(qū)。
其特征還在于半導(dǎo)體層中包含濃度為1×1019/cm3～1×1021/cm3且屬于周期表15族的雜質(zhì)元素和濃度為1.5×1019/cm3～3×1021/cm3且屬于周期表13族的雜質(zhì)元素的區(qū)是一個吸雜區(qū)，通過熱處理留在半導(dǎo)體膜中的催化元素向該區(qū)移動，并且該區(qū)不毗鄰溝道形成區(qū)而被形成。因此，對于溝道區(qū)和源區(qū)之間的結(jié)部分以及溝道區(qū)和漏區(qū)之間的結(jié)部分的吸雜是可能的，因此可抑制由催化元素在這些位置的分離和殘留所導(dǎo)致的TFT關(guān)斷操作時的漏泄電流的增加。
另外，根據(jù)本發(fā)明，其特征在于吸雜區(qū)在半導(dǎo)體層的外邊緣部分形成，并且半導(dǎo)體層和用于各TFT間電連接的布線之間的連接是在包含部分吸雜區(qū)的區(qū)域中和除吸雜區(qū)之外的區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)。因此當半導(dǎo)體層和布線間的連接通過至少除吸雜區(qū)之外的一部分區(qū)(源/漏區(qū))內(nèi)實現(xiàn)時，可確保TFT載流子(電子或空穴)的路徑不經(jīng)過吸雜區(qū)，因而TFT可獲得足夠的接通電流。
進一步，根據(jù)本發(fā)明，即使在其中多個TFT的半導(dǎo)體層被彼此連接的結(jié)構(gòu)中，在其中它們被連接的各個區(qū)中提供一個吸雜區(qū)，并且吸雜區(qū)位于TFT載流子(電子或空穴)向其移動的區(qū)域之外。因此可獲得與單結(jié)構(gòu)的TFT相同的吸雜效果。
對于對TFT溝道區(qū)中催化元素的吸雜效果，吸雜區(qū)的吸雜效率是最主要的。因此，當應(yīng)用本發(fā)明時，n-溝道TFT和p-溝道TFT各自包含一相同濃度的吸雜元素。因此，n-溝道TFT和p-溝道TFT中的各個吸雜區(qū)具有相同的吸雜能力，從而可使n-溝道TFT中的吸雜效率等于p-溝道TFT中的吸雜效率。相應(yīng)地，留在n-溝道TFT和p-溝道TFT二者中的催化元素的濃度基本上相同，從而由催化元素殘留濃度導(dǎo)致的元件性能改變可被減小。而且催化元素可被充分移動到吸雜區(qū)，從而不在溝道形成區(qū)和溝道形成區(qū)與源區(qū)或漏區(qū)之間的結(jié)部分中分離。
而且根據(jù)本發(fā)明，當n-溝道TFT和p-溝道TFT配對時，n-溝道TFT中的吸雜區(qū)的面積S與溝道形成區(qū)的寬度W的比值S/W基本上等于p-溝道TFT中的該比值。此外，在n-溝道TFT中，從源區(qū)或漏區(qū)和溝道形成區(qū)之間的結(jié)部分到吸雜區(qū)的距離基本上等于p-溝道TFT中的該距離。
至于對TFT溝道區(qū)中的催化元素的吸雜效果，吸雜區(qū)的吸雜效率是最主要的。對于另一個因素，(i)TFT溝道區(qū)中的吸雜區(qū)的面積S和非吸雜區(qū)的面積之比以及(ii)從TFT溝道區(qū)到吸雜區(qū)的距離L是重要參數(shù)。隨著吸雜區(qū)面積S增加，吸雜能力更加提高。因此，溝道區(qū)中的吸雜效率由吸雜區(qū)面積S和溝道形成區(qū)的寬度W的比值S/W決定。另外，從溝道區(qū)(源/漏區(qū)和溝道形成區(qū)之間的結(jié)部分)到吸雜區(qū)的距離L成為一個通過吸雜來移動催化元素所必須的吸雜距離，使得溝道形成區(qū)的吸雜效率因此大受影響。對于各參數(shù)，當吸雜區(qū)的面積S與溝道形成區(qū)的寬度W的比值S/W較大時，吸雜效果進一步提高。當從溝道區(qū)(源/漏區(qū)和溝道形成區(qū)之間的結(jié)部分)到吸雜區(qū)的距離L較短時，吸雜效果被提高。根據(jù)本發(fā)明，使這些參數(shù)在n-溝道TFT和p-溝道TFT中基本上相同，以使n-溝道TFT中的吸雜效率進一步等于p-溝道TFT是本發(fā)明的一個目的。因此，留在n溝道TFT和P-溝道TFT中的催化元素的濃度變得基本上相同，使得由催化元素的殘留物濃度導(dǎo)致的元件特性變化可被減小。
而且根據(jù)本發(fā)明，提供一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于包括以下步驟在絕緣體上形成非晶半導(dǎo)體膜；向該非晶半導(dǎo)體膜添加催化元素；進行第一熱處理，用于使非晶半導(dǎo)體膜形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜；刻蝕結(jié)晶半導(dǎo)體膜以形成半導(dǎo)體層；在半導(dǎo)體層上形成柵極絕緣膜；在以后成為n-溝道TFT和p-溝道TFT的各區(qū)中的柵極絕緣膜上形成柵電極；將給予n-型的雜質(zhì)元素添加到n-溝道TFT的半導(dǎo)體層中的源區(qū)、漏區(qū)和吸雜區(qū)以及p-溝道TFT的半導(dǎo)體層中的吸雜區(qū)；將給予p-型的雜質(zhì)元素添加到n-溝道TFT的半導(dǎo)體層中的吸雜區(qū)和p-溝道TFT的半導(dǎo)體層中的源區(qū)、漏區(qū)和吸雜區(qū)；然后進行第二熱處理以使半導(dǎo)體層中的催化元素移動到添加給予n-型的雜質(zhì)元素和給予p-型雜質(zhì)元素的吸雜區(qū)。
而且根據(jù)本發(fā)明，被添加到形成于n-溝道TFT和p-溝道TFT中的半導(dǎo)體層中的吸雜區(qū)的雜質(zhì)元素是用于給予n-型雜質(zhì)元素和用于給予p-型的雜質(zhì)元素，各雜質(zhì)元素的濃度為1×1019/cm3～1×1021/cm3和1.5×1019/cm3～3×1021/cm3。
為了不使制造工藝復(fù)雜化，在制造工藝期間產(chǎn)生的柵電極被用作防止用n型雜質(zhì)元素添加p-溝道TFT的半導(dǎo)體層的掩模。
當應(yīng)用本發(fā)明時，通過添加用于給予n-型的雜質(zhì)元素和用于給予p-型的雜質(zhì)元素的步驟產(chǎn)生形成于n-溝道TFT和p-溝道TFT的半導(dǎo)體層中的吸雜區(qū)。因此完全不需要附加的吸雜步驟，從而可簡化TFT的制造工藝并可減少制造成本。另外，關(guān)于在半導(dǎo)體膜結(jié)晶化步驟中使用的催化元素吸雜步驟，可使n-溝道TFT和p-溝道TFT中的吸雜效率相同。另外，催化元素可被充分移動到吸雜區(qū)，從而不在溝道形成區(qū)和溝道形成區(qū)與源區(qū)或漏區(qū)之間的結(jié)部分中分離。
因此，由催化元素分離導(dǎo)致的漏泄電流的產(chǎn)生可被抑制。特別地，當被用作像素部分中的開關(guān)元件時，可獲得具有滿意性能的TFT。
而且，使用催化元素對其進行結(jié)晶化的半導(dǎo)體膜呈現(xiàn)滿意的結(jié)晶度。因此，即使當被用作要求高場效應(yīng)遷移率的驅(qū)動器電路用元件時，根據(jù)本發(fā)明制造的TFT也能獲得滿意性能。


在附圖中圖1A～1E表示本發(fā)明的一個實施例模式；
圖2A～2C表示本發(fā)明的該實施例模式；圖3A和3B表示本發(fā)明的一個實施例；圖4A-4D表示本發(fā)明的該實施例；圖5A和5B表示本發(fā)明的該實施例；圖6表示本發(fā)明的該實施例；圖7A和7B表示本發(fā)明的該實施例；圖8表示本發(fā)明的一個實施例；圖9表示本發(fā)明的一個實施例；圖10A～10D表示本發(fā)明的一個實施例；圖11表示本發(fā)明的一個實施例；圖12A～12F表示電氣裝置的實例；圖13A～13D表示電氣裝置的實例；圖14A～14C表示電氣裝置的實例；圖15A～15D表示本發(fā)明的一個實施例；并且圖16表示本發(fā)明的該實施例。
具體實施例方式
將利用圖1A～1E和2A～2C描述本發(fā)明的一個實施例模式。此處，在同一基片上制造n-溝道TFT和p-溝道TFT的方法將被描述。
在玻璃基片10上形成包含氮化硅且膜厚為100nm的基底絕緣膜11，然后在其上形成膜厚20nm～100nm的非晶硅膜。
隨后，催化元素被添加到非晶硅膜12并對其進行熱處理。包含10ppm重量濃度的催化元素(在本實施例模式中為鎳)的水溶液(乙酸鎳溶液)通過旋涂法被施加到非晶硅膜上，以形成含催化元素的層13。此處可用的催化元素是一種或多種選自由鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈷(Co)、錫(Si)、鉛(Pb)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、鉑(Pt)、銅(Co)和金(Au)組成的組的元素(圖1A)。注意本實施例模式中采用通過旋涂法添加鎳的方法。然而，也可采用通過蒸發(fā)法、濺射法等在非晶硅膜12上形成由催化元素構(gòu)成的薄膜(在本實施例模式中為鎳膜)的方法。
其次，在結(jié)晶化步驟之前，進行400～500℃、約1小時的熱處理步驟，以脫附膜中的氫，然后進行500～650℃(優(yōu)選550～570℃)、4～12小時(優(yōu)選4～6小時)的熱處理。在本實施例模式中，進行500℃、4小時的熱處理以形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜(在本實施例模式中為結(jié)晶硅膜)14(圖1B)。注意在本例中，結(jié)晶化通過使用電爐的熱處理進行。但是，也可利用用燈等作熱源的RTA(快速熱退火)裝置進行結(jié)晶化。
隨后，激光被照射到通過熱處理獲得的結(jié)晶硅膜14以形成結(jié)晶度改善的結(jié)晶硅膜15(圖1C)。通過激光照射，結(jié)晶硅膜15的結(jié)晶度被大大改善。脈沖振蕩型KrF準分子激光器(波長248nm)可被用于激光。
隨后，結(jié)晶硅膜被刻蝕成預(yù)定形狀以形成半導(dǎo)體層16和17，然后形成覆蓋這些半導(dǎo)體層16和17的柵極絕緣膜18。注意，在本說明書中，已通過刻蝕被分開的半導(dǎo)體膜稱為半導(dǎo)體層。然后，通過使用濺射法、CVD法等在柵極絕緣膜18上形成導(dǎo)電膜19。對于導(dǎo)電膜，可使用高熔點金屬W、Ta、Ti或Mo，或這些材料的合金。
其次，在導(dǎo)電膜19上形成由抗蝕劑構(gòu)成的掩模20和21(圖1D)。注意，掩模20和21是用于形成柵電極的掩模。在本發(fā)明中，p-溝道TFT的柵電極被用作掩模，用于使一個區(qū)變窄，在該區(qū)中，當用于給予導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素被添加到半導(dǎo)體層時，給予n-型的雜質(zhì)元素(此后稱為n-型雜質(zhì)元素)被添加到p-溝道TFT的半導(dǎo)體層。這樣，用于p-溝道TFT的掩模21的寬度被設(shè)計成大于用于n-溝道TFT的掩模20的寬度。然后，導(dǎo)電膜19被刻蝕以形成第一形狀柵電極22和第二形狀柵電極23。
隨后，摻雜n-型雜質(zhì)元素以形成分別含有濃度為1×1017/cm3至1×1019/cm3的n-型雜質(zhì)元素的n-型雜質(zhì)區(qū)(圖1E)。注意，雜質(zhì)元素不添加到其中半導(dǎo)體層與第一形狀柵電極22和第二形狀柵電極23重疊的區(qū)域，并且該區(qū)域用作其中形成溝道的區(qū)域(此后稱作溝道形成區(qū))。
之后，形成覆蓋n-溝道TFT的半導(dǎo)體層的一部分并由抗蝕劑構(gòu)成的掩模26，并摻雜n-型雜質(zhì)元素(第二摻雜步驟)。通過第二摻雜步驟，n-型雜質(zhì)區(qū)27和28被形成，每個區(qū)都含有高濃度(1×1019/cm3～1×1021/cm3)的n-型雜質(zhì)元素(圖2A)。注意，在被掩模26覆蓋的n-溝道TFT的半導(dǎo)體層的區(qū)域中保持低濃度摻雜雜質(zhì)元素的狀態(tài)(1×1017/cm3～1×1019/cm3)，并且這些區(qū)用作低濃度雜質(zhì)(輕摻雜漏LDD)區(qū)。
隨后去除掩模26，然后形成由抗蝕劑構(gòu)成的掩模29，用于刻蝕預(yù)定形狀的p-溝道TFT的第二形狀柵電極23，以及由抗蝕劑構(gòu)成的掩模30，用于形成n-溝道TFT的半導(dǎo)體層中的吸雜區(qū)。之后，進行刻蝕以形成p-溝道TFT中具有預(yù)定形狀的第三形狀柵電極31。
其次，給予p-型的雜質(zhì)元素(此后稱為p-型雜質(zhì)元素)被摻雜以形成n-溝道TFT的半導(dǎo)體層中的吸雜區(qū)32以及p-溝道TFT的半導(dǎo)體層中的源區(qū)和漏區(qū)33和吸雜區(qū)34。
吸雜區(qū)32和34形成之后，進行熱處理，用于將留在半導(dǎo)體層中的催化元素移動到吸雜區(qū)32和34(圖2B)。
通過熱處理，留在半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)以及溝道形成區(qū)和源區(qū)或漏區(qū)之間的結(jié)部分中的催化元素可被移動到吸雜區(qū)，從而由催化元素分離導(dǎo)致的漏泄電流的出現(xiàn)可被抑制。
在n-溝道TFT和p-溝道TFT中，半導(dǎo)體層的吸雜區(qū)中的n-型雜質(zhì)元素的濃度和p-型雜質(zhì)元素的濃度彼此相等，從而可使吸雜效率相等。此外，對于成為p-溝道TFT的半導(dǎo)體層中的源區(qū)或漏區(qū)的區(qū)域不進行反摻雜。因此，p-溝道TFT的源區(qū)或漏區(qū)中的電阻增加問題可被解決。注意，通過吸雜工藝步驟，催化元素被移動到吸雜區(qū)，從而催化元素的濃度變?yōu)?×1019/cm3或更高。
然后去除掩模29和30以形成層間絕緣膜35。其次，在層間絕緣膜35上形成層間絕緣膜36，然后形成被電連接到雜質(zhì)區(qū)的布線線路37～40(圖2C)。
注意，在本實施例模式中，n-型雜質(zhì)元素被首先摻雜到半導(dǎo)體層中。然而，操作步驟的順序并不限于本實施例模式中的順序，而是可由操作者適當決定。
將參考圖3～5和11描述本發(fā)明的一個實施例。此處，關(guān)于在同一基片上制造用于像素部分的像素TFT和用于在像素部分的周邊提供的驅(qū)動電路的TFT的制造方法將被逐步地詳細描述。
在圖3A中，低堿金屬玻璃基片或石英基片可被用作基片100。本實施例采用低堿金屬玻璃基片。在此情況下，基片應(yīng)在低于玻璃變形點10～20℃的溫度下進行熱處理。在其上將要形成TFT的基片100的表面上覆蓋基底膜101，以防止來自基片100的雜質(zhì)的擴散?；啄た梢允茄趸枘?、氮化硅膜、氧氮化硅膜等。例如，基底膜可以是通過等離子體CVD法由SiH4、NH3和N2O形成的厚度達100nm的氧氮化硅膜101a和通過等離子體CVD法由SiH4和N2O形成的厚度達200nm的氧氮化硅膜101b的疊層。
其次，通過已知方法如等離子體CVD法或濺射法形成厚度達20～150nm(優(yōu)選30～80nm)的具有非晶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜。在本實施例中，通過等離子體CVD法形成厚度55nm的非晶硅膜。其它具有非晶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜包括非晶半導(dǎo)體膜或微結(jié)晶半導(dǎo)體膜?；啄?01和非晶硅膜可用同樣的成膜方法形成，并且二者可以連續(xù)形成。如果在基底膜形成后避免將其暴露在空氣中，可以防止基底膜表面被污染。相應(yīng)地，可減小所制造的TFT性能和閾值電壓的波動。
然后根據(jù)在日本專利申請Laid-open No.Hei 7-130652中公開的技術(shù)形成具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜(在本實施例中為結(jié)晶硅膜)。公開物中描述的技術(shù)是一種結(jié)晶化方法，該法在使非晶硅膜結(jié)晶化時，采用催化元素(一種或多種選自由Ni、Co、Sn、Pb、Pd、Fe和Cu組成的組的元素，典型地為Ni)促進結(jié)晶化。
特別地，非晶硅膜被熱處理，而催化元素被保持在非晶硅膜表面以使其變成結(jié)晶硅膜。本實施例采用公開物中實施例1描述的方法，但是也可替代采用相同公開物中實施例2的方法。雖然結(jié)晶硅膜包括所謂的單晶硅膜和多晶硅膜，但在本實施例中形成的結(jié)晶硅膜是具有晶粒邊界的硅膜。
在向非晶硅膜中添加催化元素時，可采用氣相法如等離子體摻雜法、氣相沉積法和濺射法。作為替代，可采用涂敷含催化元素的溶液的方法。使用溶液的方法容易控制催化元素的劑量，從而可容易地進行微量催化元素的添加。
通過使用上述結(jié)晶化方法并結(jié)合激光結(jié)晶化法可進一步改善結(jié)晶半導(dǎo)體膜的結(jié)晶度。本例中可使用的激光器是脈沖振蕩型或連續(xù)發(fā)光型KrF準分子激光器、XeCl準分子激光器、YAG激光器或YVO4激光器。上面所給出的激光振蕩器發(fā)射的激光在照射半導(dǎo)體膜之前被光學(xué)系統(tǒng)會聚成線狀光束。結(jié)晶化條件由操作者適當設(shè)定。
當非晶硅膜被結(jié)晶化時，發(fā)生原子重排使膜致密化。因此，得到的結(jié)晶硅膜的厚度比非晶硅膜的原始厚度(本實施例中為55nm)小約1～15％。
然后，結(jié)晶硅膜被分成島狀半導(dǎo)體層102～105。
此時，用于形成n-溝道TFT的島狀半導(dǎo)體層102～105的整個表面可被添加濃度為1×1016/cm3～5×1017原子/cm3的硼(B)作為給予p-型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素，以控制閾值電壓?？梢酝ㄟ^離子摻雜進行硼(B)的添加，并且可以在形成非晶硅膜時進行添加。此時，并不總需要添加硼(B)，但是半導(dǎo)體層102～105優(yōu)選添加硼(B)，以使n-溝道TFT中的閾值電壓包含在預(yù)定范圍內(nèi)。
其次，通過等離子體CVD法或濺射法由含硅絕緣膜形成厚度10～150nm的柵極絕緣膜106。例如，形成厚度達120nm的氧氮化硅膜。柵極絕緣膜106可以是單層或其它含硅絕緣膜的疊層。
其次形成的是用于形成柵電極的導(dǎo)電膜(A)107和導(dǎo)電膜(B)108。在本實施例中，導(dǎo)電膜(A)107是一種導(dǎo)電的金屬氮化物膜，而導(dǎo)電膜(B)108是一種金屬膜。膜(B)被置于膜(A)之上形成疊層。導(dǎo)電膜(B)108包含一種選自由鉭(Ta)、鈦(Ti)、鉬(Mo)和鎢(W)組成的組的元素，或包含上述元素之一作為主成分的合金，或包含上述元素的組合的合金膜(典型地，Mo-W合金膜或Mo-Ta合金膜)。導(dǎo)電膜(A)107包含氮化鉭(TaN)、氮化鎢(WN)、氮化鈦(TiN)和氮化鉬(MoN)中的至少一種?；蛘撸瑢?dǎo)電膜(A)107可由硅化鎢、硅化鈦或硅化鉬形成。導(dǎo)電膜(B)108優(yōu)選包含低濃度雜質(zhì)以降低其電阻率。特別地，其中的氧濃度優(yōu)選為30ppm或更少。例如，含30ppm或更少氧的鎢(W)膜可以具有20μΩcm或更低的比電阻率。
導(dǎo)電膜(A)107的厚度被設(shè)定到10～50nm(優(yōu)選20～30nm)。而導(dǎo)電膜(B)108的厚度被設(shè)定到200～400nm(優(yōu)選250～350nm)。在本實施例中，厚度30nm的氮化鉭膜被用作導(dǎo)電膜(A)107，而厚度350nm的鉭膜被用作導(dǎo)電膜(B)108，并且兩種膜都用濺射法形成。在用濺射法形成膜時，添加到濺射氣體Ar中的適量的Xe和Kr可減少即將形成的膜的內(nèi)部應(yīng)力，并因此防止膜剝離(圖3A)。
然后，由抗蝕劑形成掩模109～112，并進行第一刻蝕處理，以形成柵電極和各TFT的電容布線線路。在本實施例中，第一刻蝕條件包括采用ICP(感應(yīng)耦合等離子體)刻蝕，選擇CF4、Cl2和O2作為刻蝕氣體，將它們的氣體流量比設(shè)定為25/25/10sccm，并且在1Pa壓力下為線圈狀電極提供500W的RF(13.56MHz)功率以產(chǎn)生等離子體?；粋?cè)(樣品臺)也獲取150W的RF(13.56MHz)功率，從而施加了一個基本上負的自偏壓。在這些第一刻蝕條件下W膜被刻蝕成邊緣呈錐形的第一導(dǎo)電層。
然后不去除掩模109～112而改變刻蝕條件。該刻蝕條件包括使用CF4和Cl2作為刻蝕氣體，設(shè)定其氣體流量比為30/30sccm，并且在1Pa壓力下為線圈狀電極提供500W的RF(13.56MHz)功率以產(chǎn)生等離子體用于三十秒刻蝕。基片一側(cè)(樣品臺)也獲取20W的RF(13.56MHz)功率，從而施加了基本上負的自偏壓。在使用CF4和Cl2混合氣體的刻蝕條件下，W膜和TaN膜被刻蝕到相同程度。通過上述步驟，由邊緣呈錐形的導(dǎo)電膜(A)和導(dǎo)電膜(B)形成柵電極113、114和115以及電容布線線路116。注意，在添加n-型雜質(zhì)元素步驟中，為了使尺寸大于p-溝道TFT的半導(dǎo)體層中添加n-型雜質(zhì)元素的區(qū)，p-溝道TFT114被用作掩模。因此，形成寬度大于n-溝道TFT的柵電極113和像素TFT的柵電極115的p-溝道TFT114是很重要的。而且使掩模110的寬度大于其它掩模是很重要的。
仍然保持掩模109～112在原位，進行n-型雜質(zhì)元素的添加步驟以形成雜質(zhì)區(qū)118(圖3B)。磷(P)或砷(As)可被用作n-型雜質(zhì)元素。此處，為了向該區(qū)中添加磷(P)，使用磷化氫(PH3)的離子摻雜被采用。
然后，不去除掩模109～112，進行第二刻蝕處理。在第二刻蝕處理中，CF4、Cl2和O2被用作刻蝕氣體，氣體流量比設(shè)定為20/20/20sccm，并且在1Pa壓力下為線圈狀電極提供500W的RF(13.56MHz)功率以施加基本上負的自偏壓。W膜在第二刻蝕處理中被有選擇地刻蝕。
通過第二刻蝕處理，導(dǎo)電膜(A)113a～116a和導(dǎo)電膜(B)113b～116B被刻蝕形成柵電極119、120和121以及電容布線線路122(圖4A)。形成將成為n-溝道TFT的區(qū)域的柵電極119和121，使其寬度小于p-溝道TFT的柵電極120的寬度。這是由于p-溝道TFT的柵電極120被用作掩模，用于使含高濃度n-型雜質(zhì)元素的區(qū)域尺寸小。因此，p-溝道TFT的柵電極120的寬度被制作得大于(其它柵電極119和121)的預(yù)定形狀。通過這一步，n-溝道TFT的柵電極119和121以及電容布線線路122可分別被稱作第一形狀柵電極和第一形狀電容布線線路。進一步，p-溝道TFT的柵電極120可被稱作第二形狀柵電極。
其次，用n-型雜質(zhì)元素添加半導(dǎo)體層。利用第二刻蝕處理形成的柵電極119、120和121作為掩模，導(dǎo)電膜(A)的錐形部分以下的半導(dǎo)體層也被添加n-型雜質(zhì)元素。結(jié)果，型形成了n-型雜質(zhì)區(qū)(A)123a～126a和n-型雜質(zhì)區(qū)(B)123b～126b。此處形成的雜質(zhì)區(qū)123a～126a的雜質(zhì)(磷(P))濃度被設(shè)定為1×1020～1×1021原子/cm3(在本說明書中，包含于n-型雜質(zhì)區(qū)123a～126a的n-型雜質(zhì)元素的濃度表示為(n+))。n-型雜質(zhì)區(qū)(B)123b～126b的雜質(zhì)濃度可被設(shè)定為5×1017～5×1019原子/cm3。在本說明書中，包含于n-型雜質(zhì)區(qū)123b～126b中的n-型雜質(zhì)元素的濃度表示為(n-)。與導(dǎo)電層(A)119a的錐形部分重疊的n-型雜質(zhì)區(qū)123c中的雜質(zhì)濃度略低，但是它具有和n-型雜質(zhì)區(qū)123b幾乎相同的濃度(圖4A)。
去除抗蝕劑掩模109～112，然后抗蝕劑形成新掩模127以覆蓋n-溝道TFT，用于第三刻蝕處理。在第三刻蝕處理中，SF6和Cl2被用作刻蝕氣體，其氣體流量比設(shè)定為50/10sccm，并且在1.3Pa壓力下為線圈狀電極提供500W的RF(13.56MHz)功率以產(chǎn)生等離子體刻蝕30秒?；粋?cè)(樣品臺)也獲取10W的RF(13.56MHz)功率，從而施加了一個基本上負的自偏壓。通過上述步驟，導(dǎo)電膜(A)120a和121a被刻蝕成p-溝道TFT的柵電極128和像素TFT的柵電極129(圖4B)。
其次形成的是由抗蝕劑制成的掩模130，用于刻蝕預(yù)定形狀的p-溝道TFT的柵電極128，以及包含使像素TFT的半導(dǎo)體層部分暴露的抗蝕劑的掩模131，以及包含覆蓋電容布線線路的抗蝕劑的掩模132。p-溝道TFT的柵電極128被刻蝕，由此形獲得p-溝道TFT的柵電極133(圖4C)。通過此步驟形成的柵電極133也被稱作第三形狀柵電極。而且在像素部分中的TFT(像素TFT)的柵電極129也可被稱作第四形狀柵電極。
然后。向半導(dǎo)體層中添加p-型雜質(zhì)元素(本實施例中為硼(B))以形成p-型雜質(zhì)區(qū)134～139。在p-型雜質(zhì)區(qū)134、135、137和138中，p-型雜質(zhì)元素分別以1×1020～1×1021原子/cm3的濃度被添加。并且p-型雜質(zhì)區(qū)136和139各自包含濃度為1×1017～1×1019原子/cm3的p-型雜質(zhì)元素。由于驅(qū)動器電路中的p-溝道TFT的半導(dǎo)體層包括區(qū)124a，其中添加高濃度的n-型雜質(zhì)元素，因此，在p-溝道TFT的半導(dǎo)體層中形成添加高濃度n-型雜質(zhì)元素和p-型雜質(zhì)元素的區(qū)135a和僅添加高濃度p-型雜質(zhì)元素的區(qū)135b。在本實施例中，硼(B)被添加在其中在對p-溝道TFT的半導(dǎo)體層上進行硼(B)添加之前已去除TaN膜的區(qū)中。因而半導(dǎo)體層可以被添加低濃度的硼(B)，以減少添加時對層的損害。
通過以上步驟，在相關(guān)的半導(dǎo)體區(qū)中形成了n-型雜質(zhì)區(qū)和p-型雜質(zhì)區(qū)(圖4D)。
然后，去除掩模130～132以形成無機層間絕緣膜140(圖5A)。厚度為50～500nm(典型地100～300nm)的氮化硅膜、氧化硅膜或氧氮化硅膜被使用。在本實施例中，通過等離子體CVD法形成厚150nm的氧氮化硅膜。無機層間絕緣膜不限于氧氮化硅膜，當然，它可以是單層或由其它含硅絕緣膜的疊層。
其次，已被用來添加半導(dǎo)體層的雜質(zhì)元素被激活。這種激活步驟采用退火爐。熱退火在氧濃度設(shè)定到1ppm或更少，優(yōu)選0.1ppm或更少的氮氣氛中于400～700℃，典型地500～550℃下進行。在本實施例中，雜質(zhì)元素通過550℃、4小時的熱處理被激活。除熱退火之外，激光退火活快速熱退火(RTA)也可被采用。
注意，包含于吸雜區(qū)中的催化元素濃度為1×1019原子/cm3或更大，因為催化元素通過吸雜處理步驟被移動到吸雜區(qū)。
在進行上述激活處理的同時，本實施例進行用作結(jié)晶化催化劑的催化元素的吸雜，從而催化元素移動到含高濃度磷的n-型雜質(zhì)區(qū)，并且剩余催化元素的量被減少。吸雜所要求的磷(P)的濃度大約與圖4B中形成的雜質(zhì)區(qū)濃度(n+)的濃度相同。用于激活步驟的熱處理也能夠吸雜催化元素而將它們從n-溝道TFT和p-溝道TFT的溝道形成區(qū)去除。最主要地，所得到的TFT具有減小的關(guān)斷電流值和優(yōu)良的結(jié)晶度，并且因此獲得高的場效應(yīng)遷移率和優(yōu)良性能。
替代地，激活處理可在形成無機層間絕緣膜140前進行。然而，如果用于柵電極的材料耐熱性差，在本實施例中，理想的是在形成用于保護布線線路等的層間絕緣膜(例如主要含硅的絕緣膜、氮化硅膜)之后再進行激活處理。
另一個激活處理在含氫3～100％的氣氛中，于300～550℃、1～12小時下進行，由此使半導(dǎo)體層氫化。在本實施例中，基片在含約3％氫的氮氣氛中，于410℃、1小時下進行熱處理。該步驟將通過包含在層間絕緣膜中的氫終止半導(dǎo)體層中的懸掛鍵。其它氫化方法包括等離子體氫化(利用被等離子體激發(fā)的氫)。
如果激光退火處理被用于激活處理，理想的是首先進行氫化，然后用來自準分子激光器、YAG激光器等的激光進行照射。
其次，在無機層間絕緣膜140上由有機絕緣材料形成有機層間絕緣膜141。在本實施例中，形成厚1.6μm的丙烯酸樹脂膜。然后通過圖形化形成到達各雜質(zhì)區(qū)的接觸孔。
此后，形成厚80～120nm的透明導(dǎo)電膜并進行圖形化以形成像素電極142。適合于作透明導(dǎo)電膜的材料的例子包括氧化銦-氧化鋅合金(In2O3-ZnO)和氧化鋅(ZnO)。為了增強可見光透過率或?qū)щ娐?，也可使用添加?Ga)的氧化鋅(ZnO:Ga)作透明導(dǎo)電膜。
在驅(qū)動電路部分205，電連接到雜質(zhì)區(qū)的布線線路143和144被形成。這些電極通過對50nm厚的Ti膜和500nm厚的合金膜(Al和Ti的合金)的疊層膜進行圖形化而被形成。
在像素部分206中，形成布線線路146～149，并使之與雜質(zhì)區(qū)接觸。
像素電極142通過布線148被電連接到用作存儲電容器的電極之一的半導(dǎo)體層105。(圖5B)。
雖然本實施例所示的像素電極142包含透明導(dǎo)電膜，但也可用具有反射性的導(dǎo)電材料形成像素電極。然后獲得反射顯示器件。在此情況下，像素電極可與其它電極同時被形成。用于像素電極的像素電極理想的材料是高反射材料，如主要含Al或Ag的膜或Al膜和Ag膜的疊層膜。
這樣，用于驅(qū)動電路的TFT和用于像素部分的像素TFT可在同一基片上形成。驅(qū)動電路具有n-溝道TFT201和p-溝道TFT202。像素部分具有像素TFT203和存儲電容器204。為方便起見，這樣的基片此后被稱為有源矩陣基片。
有源矩陣基片的頂視圖被示于圖11。注意，圖11中的A-A’線對應(yīng)于圖5B中的A-A’線，并且其上形成了半導(dǎo)體層104、柵電極121、布線146、柵極布線和源極布線。類似地，圖11中的B-B’線對應(yīng)于圖5B中的B-B’線，并且其上形成了半導(dǎo)體層105、像素電極142和布線148。
驅(qū)動電路的n-溝道TFT201在島狀半導(dǎo)體層102中具有溝道形成區(qū)、源區(qū)或漏區(qū)123a、雜質(zhì)區(qū)123b、與第二形狀柵電極119重疊的雜質(zhì)區(qū)123c(此后與柵電極重疊的雜質(zhì)區(qū)用Lov表示)，以及將成為添加高濃度n-型雜質(zhì)元素和p-型雜質(zhì)元素的吸雜區(qū)的雜質(zhì)區(qū)134。Lov區(qū)在溝道長度方向上的長度被設(shè)定為0.5～3.0μm，優(yōu)選1.0～1.5μm。n-溝道TFT201也具有由導(dǎo)電膜(A)119a和導(dǎo)電膜(B)119b的疊層形成的第一形狀柵電極119。
驅(qū)動電路的p-溝道TFT202在島狀半導(dǎo)體層103中具有溝道形成區(qū)、源區(qū)或漏區(qū)135b、雜質(zhì)區(qū)136，以及將成為添加高濃度n-型雜質(zhì)元素和p-型雜質(zhì)元素的吸雜區(qū)的雜質(zhì)區(qū)135a。p-溝道TFT202也具有由導(dǎo)電膜(A)1303a和導(dǎo)電膜(B)133b的疊層形成的第三形狀柵電極133。
像素部分像素TFT203在島狀半導(dǎo)體層104中具有溝道形成區(qū)、源區(qū)或漏區(qū)125a以及雜質(zhì)區(qū)125b和125c。像素TFT203也具有由導(dǎo)電膜(A)129a和導(dǎo)電膜(B)129b的疊層形成的第四形狀柵電極129。
存儲電容器204由電容布線線路122、由與柵極絕緣膜同樣材料形成的絕緣膜以及添加p-型雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層105構(gòu)成。圖5A和5B中的像素TFT203具有雙柵極結(jié)構(gòu)，但也可采用單柵極結(jié)構(gòu)或其中提供多個柵電極的多柵極結(jié)構(gòu)。
如上所描述的，本發(fā)明可通過按照這些電路所要求的性能參數(shù)對構(gòu)成像素TFT和驅(qū)動電路的TFT的結(jié)構(gòu)進行個別優(yōu)化，而改善半導(dǎo)體器件的操作性能和可靠性。而且由耐熱導(dǎo)電材料形成的柵電極使LDD區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)的激活更容易，而由低電阻率材料形成布線線路令人滿意地降低了布線電阻。因此，本發(fā)明也可被應(yīng)用到具有4英寸活更大像素部分(屏幕尺寸)的顯示器件。
在本實施例中，以下將描述由實施例1制造的有源矩陣基片制造有源矩陣液晶顯示器件(也稱為液晶顯示面板)的工藝。圖6作說明用。
首先，根據(jù)實施例1，獲得圖5B所示狀態(tài)的有源矩陣基片，并隨后在圖5B的有源矩陣基片上形成對準膜180，并對其進行摩擦處理。注意，在本實施例中，在對準膜180形成之前，通過對有機樹脂膜如丙烯酸樹脂膜進行圖形化，在所需位置形成用于保持基片間間隙的柱狀襯墊181。另外，球形襯墊可取代柱狀襯墊被分散在基片的整個表面上。
其次，準備相對基片182。在相對基片182上，形成彩色層183、184和整平膜185。另外，通過使紅色層183的一部分與藍色層184重疊形成第二光屏蔽部分。并且通過使紅色層的一部分與綠色層重疊形成第一光屏蔽部分，圖6中未示出。
其次，在像素部分中形成相對電極186，在相對基片的整個表面上形成對準膜187，并在其上進行摩擦處理。
然后將其上形成像素部分和驅(qū)動電路的有源矩陣基片通過密封劑188與相對基片粘接。填充劑被混在密封劑188中，并且兩塊基片通過這些填充劑和柱狀襯墊保持均勻間隙而被彼此粘接。此后，在兩塊基片間注入液晶材料189以使基片完全被封裝物(未示出)封裝。已知的液晶材料可被用作液晶材料189。這樣，完成了圖6所示的有源矩陣液晶顯示器件。然后，如有必要，有源矩陣基片及相對基片被劃分成所需形狀。此外，通過利用已知技術(shù)，可適當提供起偏振片等，然后，利用已知技術(shù)將FPC和基片粘接。
利用圖7A的頂視圖描述如此獲得的液晶顯示面板結(jié)構(gòu)。在圖7A和7B中，相同符號被用于與圖6中部分相對應(yīng)的部分。
在圖7A所示的頂視圖中，有源矩陣基片具有基片100、像素部分206、驅(qū)動電路205a和205b、用于連接FPC(柔性印刷電路)213的外部輸入端210、將外部輸入端連接到各電路的輸入部分的連接布線211等，并且配有濾色器等的相對基片182被密封劑粘附。
圖7B是圖7A所示外部輸入端210沿e-e’線的橫截面圖。并且在外部輸入端中，由基底膜213形成的FPC和布線214通過各向異性導(dǎo)電樹脂215被粘附。而且機械強度通過增強板被增加。參考數(shù)字217是一個來自被淀積形成像素電極140的導(dǎo)電膜的布線。由于導(dǎo)電顆粒216的外徑小于布線217的間距，如果適量的導(dǎo)電顆粒216被分散于粘附劑215中，不會發(fā)生與相鄰布線的短路，并且與FPC側(cè)上相應(yīng)布線的電連接可被形成。
如上描述所形成的液晶顯示面板可被用作各種電氣設(shè)備的顯示部分。
圖8是按照本發(fā)明制造的半導(dǎo)體器件的方?jīng)Q圖。圖8所示的是用于模擬驅(qū)動的電路結(jié)構(gòu)。本實施例描述了具有源極側(cè)驅(qū)動電路90、像素部分91和柵極側(cè)驅(qū)動電路92的半導(dǎo)體器件。在本說明書中，術(shù)語驅(qū)動電路一般指源極側(cè)驅(qū)動電路和柵極側(cè)驅(qū)動電路。
源極側(cè)驅(qū)動電路90提供有移位寄存器90a、緩沖器90b和取樣電路(傳輸柵極(transfer gate))90c。柵極側(cè)驅(qū)動電路92提供有移位寄存器92a、電平移位器92b和緩沖器92c。如果必要，可在取樣電路和移位寄存器間提供電平移位器電路。
在本實施例中，像素部分91由多個像素構(gòu)成且多個像素中的每個都具有TFT元件。
盡管圖紙中未示出，可從柵極側(cè)驅(qū)動電路92橫穿像素部分91提供另一個柵極側(cè)驅(qū)動電路。
如果半導(dǎo)體器件是數(shù)字驅(qū)動的，取樣電路可被圖9所示的鎖存器(A)93b和鎖存器(B)93c取代。源極側(cè)驅(qū)動電路93具有移位寄存器93a、鎖存器(A)93b、鎖存器(B)93c、D/A轉(zhuǎn)換器93d和緩沖器93e。柵極側(cè)驅(qū)動電路95具有移位寄存器95a、電平移位器95b和緩沖器95c。如果必要，可在鎖存器(B)93c和D/A轉(zhuǎn)換器93d間提供電平移位器電路。
上述結(jié)構(gòu)可通過實施例1所示的制造工藝獲得。雖然本實施例中只描述了像素部分和驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)，但根據(jù)本發(fā)明的制造工藝也可形成存儲器和微處理器。
在實施例4中，將描述不同于實施例模式和實施例1的結(jié)晶化方法。
首先，在基片(在實施例4中為玻璃基片)50上，形成由氧氮化硅膜構(gòu)成的厚200nm絕緣基底膜51和厚200nm的非晶半導(dǎo)體膜(在實施例4中為非晶硅膜)52被形成。該工藝在基底絕緣膜和非晶半導(dǎo)體膜被不暴露于空氣中連續(xù)形成的情況下是可變動的。
其次，形成厚200nm的氧化硅膜的絕緣掩模膜53。絕緣掩模膜具有一個開口部分用于將催化元素添加到半導(dǎo)體膜(圖10A)。
其次，含100ppm重量濃度的催化元素(在實施例4中為鎳)的水溶液(乙酸鎳水溶液)被通過旋涂法施加以形成含催化元素層54。此時，含催化元素層54被有選擇地與絕緣掩模膜53的開口部分中的非晶硅膜52接觸，由此形成催化元素添加區(qū)55。此處可用的催化元素的例子是單個或多個選自鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈷(Co)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、鉑(Pt)、銅(Cu)和金(Au)的元素(圖10B)。
雖然在實施例4中使用了通過旋涂法添加鎳的方法，但是也可采用蒸發(fā)或濺射法的手段在非晶半導(dǎo)體膜上形成含催化元素的薄膜(在實施例4情況下為鎳膜)。
其次，在結(jié)晶化過程實施之前，進行400～500℃、約1小時的熱處理以脫附來自薄膜內(nèi)的氫，以及500～650℃(優(yōu)選550～600℃)、6～16小時(優(yōu)選8～14小時)的熱處理，在實施例4中為570℃、14小時熱處理。結(jié)果，在含催化元素區(qū)55中產(chǎn)生了晶核56，并且結(jié)晶化以晶核56為起點沿大致平行基片的方向(箭頭所示方向)生長，由此形成了宏觀晶體生長方向?qū)实慕Y(jié)晶半導(dǎo)體膜(在實施例4中為結(jié)晶硅膜)(圖10C和10D)。
此外，通過用激光照射圖10D所示的如此獲得的結(jié)晶硅膜可使結(jié)晶度得到恢復(fù)。
通過把實施例4中所描述的結(jié)晶化方法應(yīng)用到實施例模式和實施例1中的結(jié)晶化工藝，得到結(jié)晶半導(dǎo)體膜，并且結(jié)晶半導(dǎo)體膜中的催化元素的濃度可通過實施本發(fā)明而被減少，由此獲得優(yōu)良的半導(dǎo)體器件。
在本實施例中，將利用圖15A～15D和16描述半導(dǎo)體層中吸雜區(qū)的布置實例，吸雜區(qū)中包含高濃度的n-型雜質(zhì)元素和p-型雜質(zhì)元素，并且用于半導(dǎo)體膜結(jié)晶化的催化元素移動到該區(qū)。
當本實施例被應(yīng)用到實施例1的TFT制造工藝中(圖4D所示步驟)時，可在n-溝道TFT的半導(dǎo)體層中形成各種形狀的吸雜區(qū)。注意，當具有如本實施例中柵電極刻蝕步驟中所描述形狀的掩模也被用于n-溝道TFT的半導(dǎo)體層中的吸雜區(qū)時，可獲得具有本實施例所描述形狀的吸雜區(qū)。此外，當使n-溝道TFT的半導(dǎo)體層中吸雜區(qū)的面積基本上等于p-溝道TFT的半導(dǎo)體層中吸雜區(qū)的面積時，可進一步改善其中使對催化元素的吸雜效率在n-溝道TFT和p-溝道TFT之間相等的效果。此后，將描述在半導(dǎo)體層中形成的吸雜區(qū)的形狀的例子。
注意，使n-溝道TFT的半導(dǎo)體層中吸雜區(qū)的面積基本上等于p-溝道TFT的半導(dǎo)體層中吸雜區(qū)的面積是指如下意思。即當各TFT中溝道形成區(qū)的寬度給定為W，而吸雜區(qū)面積給定為S，使n-溝道TFT中吸雜區(qū)面積S與溝道形成區(qū)寬度W的比值S/W基本上與p-溝道TFT中的比值相等。
圖15A表示一個實例，在該例中，包含高濃度n-型雜質(zhì)元素和p-型雜質(zhì)元素的吸雜區(qū)1203a和1204a被布置在遠離在柵電極1205a下的半導(dǎo)體層區(qū)中形成的溝道形成區(qū)的位置(被布置在半導(dǎo)體層的外邊緣部分)，每個吸雜區(qū)具有矩形形狀，矩形的長邊沿平行于柵電極1205a的方向延伸，并且矩形形狀的角部分與半導(dǎo)體層的角部分重疊。此處，吸雜區(qū)1203a和1204a的面積總和為總吸雜區(qū)面積S。
圖15B也表示一個實例，在該例中，吸雜區(qū)1203b和1204b被布置在遠離在柵電極1205b下的半導(dǎo)體層區(qū)中形成的溝道形成區(qū)的位置(被布置在半導(dǎo)體層的外邊緣部分)，從而每個吸雜區(qū)具有矩形形狀，矩形的長邊沿垂直于柵電極1205b的方向延伸，并且上述矩形形狀的角部分與半導(dǎo)體層的角部分重疊。此處，吸雜區(qū)1203b和1204b的面積總和為總吸雜區(qū)面積S。
圖15C也表示一個實例，在該例中，吸雜區(qū)1203c和1204c被布置在遠離在柵電極1205c下的半導(dǎo)體層區(qū)中形成的溝道形成區(qū)的位置(被布置在半導(dǎo)體層的外邊緣部分)，從而每個吸雜區(qū)具有一個由長邊沿和柵電極1205c平行的方向延伸的矩形和長邊沿和柵電極1205c垂直的方向延伸的矩形組合得到的復(fù)合形狀，并且上述形狀的角部分與半導(dǎo)體層的角部分重疊。在此情況下，與上面所示圖15A或15B相比，吸雜區(qū)面積也可被增加。此處，吸雜區(qū)1203c和1204c的面積總和為總吸雜區(qū)面積S。
在上面所描述的任何一種布置實例中，吸雜區(qū)被布置在它們不妨礙形成在源區(qū)或漏區(qū)中的接觸部分(在本說明書中，其中用于電連接各TFT的布線和半導(dǎo)體層連接的部分稱為接觸部分)間電流流動的位置上。換言之，圖15A所示的吸雜區(qū)1203a和1204a被布置在不妨礙在源區(qū)1201a中形成的接觸部分1206a和在漏區(qū)1202a中形成的接觸部分1207a之間電流流動的位置上。
進一步，圖15B所示的吸雜區(qū)1203b和1204b位于它們不妨礙被連接到源區(qū)1201b的接觸部分1206b和在漏區(qū)1202b中形成的接觸部分1207b之間電流流動的位置上。
并且圖15C所示的吸雜區(qū)1203c和1204c位于它們不妨礙在源區(qū)1201c中形成的接觸部分1206c和在漏區(qū)1202c中形成的接觸部分1207c之間電流流動的位置上。
并且圖15D表示與圖15C所示基本相同的布置例。根據(jù)本實例，為了通過吸雜區(qū)1203d和1204d改善吸雜效率，吸雜區(qū)1203d和1204d的面積被進一步增加，從而使吸雜區(qū)1203d與接觸部分1206d的一部分重疊，并且使吸雜區(qū)1204d與接觸部分1207d的一部分重疊。此處，吸雜區(qū)1203d和1204d的面積總和為總吸雜區(qū)面積S。即使吸雜區(qū)1203d和1204d與接觸部分1206d和1207d的一部分重疊，也基本上不存在問題。然而，需要注意使重疊面積最大為接觸部分1206d和1207d面積的一半或更少。因此，關(guān)于接觸部分1206d和1207d與吸雜區(qū)1203d和1204d之間的設(shè)計距離，考慮到在用于形成各區(qū)的光刻蝕步驟中所使用的曝光裝置的對準精度，有必要確定一個合適的設(shè)計距離。注意其中，提供高效吸雜區(qū)的位置不限于本實施例所描述的那些位置?？稍诓挥绊懺磪^(qū)和漏區(qū)間電流流動的任意位置提供吸雜區(qū)。
另外，在圖16所示實例中，多個柵電極1205e橫穿半導(dǎo)體層，并且其下形成多個溝道形成區(qū)。此外，在多個柵電極間形成源區(qū)1201e(或漏區(qū)1202e)、吸雜區(qū)1208e和接觸部分1209e。注意，如在圖15A～15D中一樣，吸雜區(qū)1203e和1204e形成在半導(dǎo)體層的外邊緣中，而源區(qū)1201e或漏區(qū)1202e和接觸部分1206e和1207e形成在半導(dǎo)體層內(nèi)部。此處，吸雜區(qū)1203e、1204e和1208e的面積總和為總吸雜區(qū)面積S。并且在圖6所示情況下，吸雜區(qū)1203e可與接觸部分1206e的一部分重疊。然而，基本地要求注意使重疊面積至多為接觸部分1206e和1207e面積的一半或更少。注意，即使當在其中TFT被連接在時鐘反相器、鎖存電路等中(圖16中夾在1202e中的區(qū))中不形成接觸部分1209e時，本發(fā)明也可被應(yīng)用。
注意，無論將要采用的吸雜區(qū)的形狀如何，由于催化元素通過熱處理移動到吸雜區(qū)用于吸雜，因此催化元素的濃度變?yōu)?×1019/cm3或更高。
實施例5可與實施例模式和實施例1～4結(jié)合應(yīng)用。
通過實施本發(fā)明而形成的CMOS電路和像素部分可被用于有源矩陣液晶顯示器件中。即本發(fā)明可被應(yīng)用到所有電氣器件，每個電氣器件在其顯示部分安裝有液晶顯示器件。
這樣的電氣器件例子可包括視頻攝像機、數(shù)字照相機、投影儀(背投式或正投式)、頭置顯示器(護目鏡型顯示器)、個人計算機和便攜式信息終端(移動計算機、便攜式電話、電子圖書等)。這樣的器件的例子示于圖12A～12F、13A～13D以及14A～14C中。
圖12A表示個人計算機，它由主體2001、圖象輸入部分2002、顯示部分2003、鍵盤2004等構(gòu)成。
圖12B表示視頻攝像機，它由主體2101、顯示部分2102、聲頻輸入部分2103、操作開關(guān)2104、電池2105、圖象接收部分2106等構(gòu)成。
圖12C表示移動計算機，它由主體2201、照相機部分2202、圖象接收部分2203、操作開關(guān)2204、顯示部分2205等構(gòu)成。
圖12D表示護目鏡型顯示器，它由主體2301、顯示部分2302、鏡臂部分2303等構(gòu)成。
圖12E表示使用其上記錄有程序的記錄媒介(此后稱為記錄媒介)的播放機，它由主體2401、顯示部分2402、揚聲器部分2403、記錄媒介2404、操作開關(guān)2405等構(gòu)成。注意播放機使用諸如DVD(數(shù)字多用途視盤)或CD作為記錄媒介，并且可被用于音樂欣賞、電影欣賞、游戲和進入互聯(lián)網(wǎng)。
圖12F表示數(shù)字照相機，它由主體2501、顯示部分2502、目鏡部分2503、操作開關(guān)2504、圖象接收部分(圖中未表示出)等構(gòu)成。
當應(yīng)用本發(fā)明時，可形成使用催化元素具有滿意結(jié)晶度的半導(dǎo)體層，可使成為n-溝道TFT和p-溝道TFT的區(qū)的吸雜效率相等。這樣，n-溝道TFT的性能和p-溝道TFT的性能被改善，從而可實現(xiàn)滿意的CMOS驅(qū)動器電路。此外，催化元素可被充分吸雜。因而，在像素的開關(guān)TFT中，被認為是由催化元素的分離所導(dǎo)致的漏泄電流的出現(xiàn)可被抑制。因此，可實現(xiàn)能滿意顯示且具有不顯示均勻性(DIAPLAYUNIFORMITY)的電氣器件(個人計算機、視頻攝像機、移動計算機、護目鏡型顯示器、使用記錄媒介的播放機和數(shù)字照相機)?？蓪崿F(xiàn)移動電話、便攜式圖書和顯示器。
圖13A表示正投型投影儀，它由投影器件2601、屏幕2602等構(gòu)成。
圖13B表示背投型投影儀，它由主體2701、投影器件2702、平面鏡2703、屏幕2704等構(gòu)成。
注意，圖13C是一個圖13A和13B的投影器件2601和2702的結(jié)構(gòu)實例的視圖。投影器件2601和2702各自由光源光學(xué)系統(tǒng)2801、平面鏡2802和2804～2806、二向色鏡2803、棱鏡2807液晶顯示器件2808、相差片2809和投影光學(xué)系統(tǒng)2810構(gòu)成。投影光學(xué)系統(tǒng)2810由包含投影透鏡的光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成。在本實施例中，3-CCD型被作為實例示出，但是對其不做特別限制。例如，可采用單-CCD型。并且，在圖17C的箭頭所示的光學(xué)路徑的中點，實施者可適當提供一個光學(xué)系統(tǒng)如光學(xué)透鏡、具有偏振功能的薄膜、用于調(diào)節(jié)相差的薄膜或IR膜等。
另外，圖13D是表示圖13C所示光源光學(xué)系統(tǒng)2801的結(jié)構(gòu)的例子的視圖。在本實施例中，光源光學(xué)系統(tǒng)2801由反射器2811、光源2812、透鏡陣列2813、2814、偏振轉(zhuǎn)換元件2815和聚光透鏡2816構(gòu)成。注意，圖13D所示的光源光學(xué)系統(tǒng)只作為例子，對其不做特別限制。例如，實施者可在光源光學(xué)系統(tǒng)中適當提供光學(xué)系統(tǒng)如光學(xué)透鏡、具有偏振功能的薄膜、用于調(diào)節(jié)相差的薄膜或IR膜等。
但是，在圖13A～13D所示的投影儀中，使用透射型光電器件，圖中沒有表示出其中使用反射型液晶顯示器件的例子。
當應(yīng)用本發(fā)明時，可形成使用催化元素而具有滿意結(jié)晶度的半導(dǎo)體層。此外，催化元素可被充分吸雜。因此，在像素的開關(guān)TFT中，被認為是由催化元素的分離所導(dǎo)致的漏泄電流的出現(xiàn)可被抑制。因此，可得到能滿意顯示且具有不顯示均勻性(DIAPLAY UNIFORMITY)的投影儀。另外，由于沒有顯示均勻性，光源變得容易控制，由此減少功率消耗。
圖14A表示便攜式電話，它由顯示面板3001和操作面板3002構(gòu)成。顯示面板3001和操作面板3002通過連接部分3003被連接，在連接部分3003，其中形成顯示面板3001的顯示部分3004的平面和其中形成操作面板3002的操作鍵3006的平面之間的角θ可任意改變。
進一步，便攜式電話包括聲頻輸出部分3005、操作鍵3006、電源開關(guān)3007和聲頻輸入部分3008。
圖14B表示便攜式圖書(電子書)，它由主體3101、顯示部分3102、3103、記錄媒介3104、操作開關(guān)3105、天線3106等構(gòu)成。
圖14C表示顯示器(顯示器件)，它由主體3201、支撐座3202、顯示部分3203等構(gòu)成。
當應(yīng)用本發(fā)明時，可形成使用催化元素具有滿意結(jié)晶度的半導(dǎo)體層，可使成為n-溝道TFT和p-溝道TFT的區(qū)的吸雜效率相等。這樣，n-溝道TFT的性能和p-溝道TFT的性能被改善，從而可實現(xiàn)滿意的CMOS驅(qū)動器電路。此外，催化元素可被充分吸雜。因而，在像素的開關(guān)TFT中，被認為是由催化元素的分離所導(dǎo)致的漏泄電流的出現(xiàn)可被抑制，結(jié)果，可得到?jīng)]有顯示均勻性的滿意顯示。此外，因為沒有顯示均勻性的滿意顯示，不必過度使用光源以便可以減少浪費的功耗。因此可得到其中功耗可被減少的電氣器件(移動電話、便攜式電子圖書和顯示器)。
如上所描述的，本發(fā)明的應(yīng)用范圍非常廣泛，從而本發(fā)明可被應(yīng)用于各領(lǐng)域的電氣器件。此外，本發(fā)明的電氣器件可使用通過結(jié)合本實施例模式和實施例1～5而制造的顯示器件獲得。
當使用本發(fā)明時，在減少留在使用催化元素所產(chǎn)生的具有滿意結(jié)晶性的結(jié)晶半導(dǎo)體膜中的元件區(qū)、特別是溝道形成區(qū)和溝道形成區(qū)與源區(qū)或漏區(qū)之間的結(jié)部分中的催化元素濃度的吸雜步驟中，可使n-溝道TFT和p-溝道TFT的吸雜效率相等。這樣，可對n-溝道TFT和p-溝道TFT進行充分吸雜工藝，從而可獲得滿意的半導(dǎo)體膜。此外，當使用這樣的半導(dǎo)體膜的TFT被應(yīng)用時，可抑制漏泄電流的發(fā)生，從而可得到滿意的半導(dǎo)體器件。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包含形成于基片上的n-溝道TFT和p-溝道TFT，n-溝道TFT和p-溝道TFT之中的每一個都具有一個半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體層包括位于絕緣膜之上的溝道形成區(qū)、源區(qū)、漏區(qū)和吸雜區(qū)，位于半導(dǎo)體層上的柵極絕緣膜，以及位于柵極絕緣膜上的柵電極，其中吸雜區(qū)在一個區(qū)域之外形成，在源區(qū)和漏區(qū)中的電子和空穴中的任何一種都向該區(qū)域移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中n-溝道TFT中的吸雜區(qū)的面積(S)與溝道形成區(qū)的寬度(W)的比值(S/W)基本上等于p-溝道TFT中的比值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中當n-溝道TFT和p-溝道TFT成對時，n-溝道TFT中從溝道形成區(qū)和源區(qū)和漏區(qū)其中之一之間的結(jié)部分到的吸雜區(qū)的距離基本上等于p-溝道TFT中的該距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中吸雜區(qū)包含n-型雜質(zhì)元素和p-型雜質(zhì)元素。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中吸雜區(qū)包含濃度為1×1019/cm3～1×1021/cm3的n-型雜質(zhì)元素和濃度為1.5×1019/cm3～3×1021/cm3的p-型雜質(zhì)元素。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中在吸雜區(qū)中，存在濃度為1×1019/cm3或以上的催化元素。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中濃度是n-型雜質(zhì)元素的1.5～3倍的p-型雜質(zhì)元素被添加到吸雜區(qū)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中柵電極至少包含一種選自由W、Ta、Ti和Mo組成的組的元素，以及一種該元素的合金材料。
9.一種半導(dǎo)體器件，其中像素部分和驅(qū)動器電路在同一基片上形成，該半導(dǎo)體器件包含至少由根據(jù)權(quán)利要求1的n-溝道TFT和p-溝道TFT構(gòu)成的源極側(cè)驅(qū)動器電路中的取樣電路。
10.一種半導(dǎo)體器件，包含形成于基片上的n-溝道TFT和p-溝道TFT，n-溝道TFT和p-溝道TFT之中的每一個都具有一個半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體層包括位于絕緣膜之上的溝道形成區(qū)、源區(qū)、漏區(qū)和吸雜區(qū)，位于半導(dǎo)體層上的柵極絕緣膜，以及位于柵極絕緣膜上的柵電極，其中形成吸雜區(qū)以便毗鄰源區(qū)和漏區(qū)并至少不毗鄰溝道形成區(qū)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的器件，其中在n-溝道TFT中的吸雜區(qū)的面積(S)與溝道形成區(qū)的寬度(W)的比值(S/W)基本上等于p-溝道TFT中的該比值。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的器件，其中當n-溝道TFT和p-溝道TFT成對時，在n-溝道TFT中，從溝道形成區(qū)和源區(qū)及漏區(qū)其中之一之間的結(jié)部分到吸雜區(qū)的距離基本上等于p-溝道TFT中的該距離。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的器件，其中吸雜區(qū)包含n-型雜質(zhì)元素和p-型雜質(zhì)元素。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的器件，其中吸雜區(qū)包含濃度為1×1019/cm3～1×1021/cm3的n-型雜質(zhì)元素和濃度為1.5×1019/cm3～3×1021/cm3的p-型雜質(zhì)元素。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的器件，其中在吸雜區(qū)中，存在濃度為1×1019/cm3或以上的催化元素。
16.根據(jù)權(quán)利要求10的器件，其中濃度是n-型雜質(zhì)元素的1.5～3倍的p-型雜質(zhì)元素被添加到吸雜區(qū)。
17.根據(jù)權(quán)利要求10的器件，其中柵電極包含至少一種選自由W、Ta、Ti和Mo組成的組的元素，以及該元素的合金材料。
18.一種半導(dǎo)體器件，其中像素部分和驅(qū)動器電路在同一基片上形成，該半導(dǎo)體器件包含至少由根據(jù)權(quán)利要求10的n-溝道TFT和p-溝道TFT構(gòu)成的源極側(cè)驅(qū)動器電路中的取樣電路。
19.一種半導(dǎo)體器件，包含形成于基片上的n-溝道TFT和p-溝道TFT，n-溝道TFT和p-溝道TFT之中的每一個都具有一個半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體層包括位于絕緣膜之上的溝道形成區(qū)、源區(qū)、漏區(qū)和吸雜區(qū)，位于半導(dǎo)體層上的柵極絕緣膜，以及位于柵極絕緣膜上的柵電極，其中吸雜區(qū)被形成于區(qū)域的外邊緣部分中，連接到該區(qū)域的用于各TFT之間電連接的布線在源區(qū)和漏區(qū)中。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的器件，其中在n-溝道TFT中的吸雜區(qū)的面積(S)與溝道形成區(qū)的寬度(W)的比值(S/W)基本上等于p-溝道TFT中的該比值。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的器件，其中當n-溝道TFT和p-溝道TFT成對時，在n-溝道TFT中，從溝道形成區(qū)與源區(qū)和漏區(qū)其中之一之間的結(jié)部分到吸雜區(qū)的距離基本上等于p-溝道TFT中的該距離。
22.根據(jù)權(quán)利要求19的器件，其中吸雜區(qū)包含n-型雜質(zhì)元素和p-型雜質(zhì)元素。
23.根據(jù)權(quán)利要求19的器件，其中吸雜區(qū)包含濃度為1×1019/cm3～1×1021/cm3的n-型雜質(zhì)元素和濃度為1.5×1019/cm3～3×1021/cm3的p-型雜質(zhì)元素。
24.根據(jù)權(quán)利要求19的器件，其中在吸雜區(qū)中，存在濃度為1×1019/cm3或以上的催化元素。
25.根據(jù)權(quán)利要求19的器件，其中濃度是n-型雜質(zhì)元素的1.5～3倍的p-型雜質(zhì)元素被添加到吸雜區(qū)。
26.根據(jù)權(quán)利要求19的器件，其中柵電極包含至少一種選自由W、Ta、Ti和Mo組成的組的元素，以及該元素的合金材料。
27.一種半導(dǎo)體器件，其中像素部分和驅(qū)動器電路在同一基片上形成，該半導(dǎo)體器件包含至少由根據(jù)權(quán)利要求19的n-溝道TFT和p-溝道TFT構(gòu)成的源極側(cè)驅(qū)動器電路中的取樣電路。
28.一種半導(dǎo)體器件，包含形成于基片上的n-溝道TFT和p-溝道TFT，n-溝道TFT和p-溝道TFT之中的每一個都具有一個半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體層包括位于絕緣膜之上的溝道形成區(qū)、源區(qū)、漏區(qū)和吸雜區(qū)，位于半導(dǎo)體層上的柵極絕緣膜，以及位于柵極絕緣膜上的柵電極，其中吸雜區(qū)形成于半導(dǎo)體層的外邊緣部分中，并且其中在包括一部分吸雜區(qū)的區(qū)域中和除吸雜區(qū)之外的區(qū)域中實現(xiàn)半導(dǎo)體層和用于各TFT之間電連接的布線之間的連接。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的器件，其中在n-溝道TFT中的吸雜區(qū)的面積(S)與溝道形成區(qū)的寬度(W)的比值(S/W)基本上等于p-溝道TFT中的該比值。
30.根據(jù)權(quán)利要求28的器件，其中當n-溝道TFT和p-溝道TFT成對時，在n-溝道TFT中，從溝道形成區(qū)與源區(qū)和漏區(qū)其中之一之間的結(jié)部分到吸雜區(qū)的距離基本上等于p-溝道TFT中的該距離。
31.根據(jù)權(quán)利要求28的器件，其中吸雜區(qū)包含n-型雜質(zhì)元素和p-型雜質(zhì)元素。
32.根據(jù)權(quán)利要求28的器件，其中吸雜區(qū)包含濃度為1×1019/cm3～1×1021/cm3的n-型雜質(zhì)元素和濃度為1.5×1019/cm3～3×1021/cm3的p-型雜質(zhì)元素。
33根據(jù)權(quán)利要求28的器件，其中在吸雜區(qū)中，存在濃度為1×1019/cm3或以上的催化元素。
34.根據(jù)權(quán)利要求28的器件，其中濃度為n-型雜質(zhì)元素的1.5～3倍的p-型雜質(zhì)元素被添加到吸雜區(qū)。
35.根據(jù)權(quán)利要求28的器件，其中柵電極包含至少一種選自由W、Ta、Ti和Mo組成的組的元素，以及該元素的合金材料。
36.一種半導(dǎo)體器件，其中像素部分和驅(qū)動器電路在同一基片上形成，該半導(dǎo)體器件包含至少由根據(jù)權(quán)利要求28的n-溝道TFT和p-溝道TFT構(gòu)成的源極側(cè)驅(qū)動器電路中的取樣電路。
37.一種半導(dǎo)體器件，包含形成于基片上的n-溝道TFT和p-溝道TFT，n-溝道TFT和p-溝道TFT之中的每一個都具有一個半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體層包括位于絕緣膜之上的溝道形成區(qū)、源區(qū)、漏區(qū)和吸雜區(qū)，位于半導(dǎo)體層上的柵極絕緣膜，以及位于柵極絕緣膜上的柵電極，其中吸雜區(qū)形成于半導(dǎo)體層的外邊緣部分中，并且其中半導(dǎo)體層和用于各TFT之間電連接的布線之間的連接在除吸雜區(qū)之外的區(qū)域中實現(xiàn)。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的器件，其中在n-溝道TFT中的吸雜區(qū)的面積(S)與溝道形成區(qū)的寬度(W)的比值(S/W)基本上等于p-溝道TFT中的該比值。
39.根據(jù)權(quán)利要求37的器件，其中當n-溝道TFT和p-溝道TFT成對時，在n-溝道TFT中，從溝道形成區(qū)與源區(qū)和漏區(qū)其中之一之間的結(jié)部分到吸雜區(qū)的距離基本上等于p-溝道TFT中的該距離。
40.根據(jù)權(quán)利要求37的器件，其中吸雜區(qū)包含n-型雜質(zhì)元素和p-型雜質(zhì)元素。
41.根據(jù)權(quán)利要求37的器件，其中吸雜區(qū)包含濃度為1×1019/cm3～1×1021/cm3的n-型雜質(zhì)元素和濃度為1.5×1019/cm3～3×1021/cm3的p-型雜質(zhì)元素。
42.根據(jù)權(quán)利要求37的器件，其中在吸雜區(qū)中，存在濃度為1×1019/cm3或以上的催化元素。
43.根據(jù)權(quán)利要求37的器件，其中濃度是n-型雜質(zhì)元素的1.5～3倍的p-型雜質(zhì)元素被添加到吸雜區(qū)。
44.根據(jù)權(quán)利要求37的器件，其中柵電極包含至少一種選自由W、Ta、Ti和Mo組成的組的元素，以及該元素的合金材料。
45.一種半導(dǎo)體器件，其中像素部分和驅(qū)動器電路在同一基片上形成，該半導(dǎo)體器件包含至少由根據(jù)權(quán)利要求37的n-溝道TFT和p-溝道TFT構(gòu)成的源極側(cè)驅(qū)動器電路中的取樣電路。
46.一種半導(dǎo)體器件，包含形成于基片上的n-溝道TFT和p-溝道TFT，n-溝道TFT和p-溝道TFT之中的每一個都具有一個半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體層包括位于絕緣膜之上的溝道形成區(qū)、源區(qū)、漏區(qū)和吸雜區(qū)，位于半導(dǎo)體層上的柵極絕緣膜，以及位于柵極絕緣膜上的柵電極，其中在源區(qū)和漏區(qū)其中之一中，多個半導(dǎo)體層被彼此連接；并且其中吸雜區(qū)形成于半導(dǎo)體層彼此連接的區(qū)中的電子和空穴之一向其遷移的區(qū)以外。
47.根據(jù)權(quán)利要求46的器件，其中在n-溝道TFT中的吸雜區(qū)的面積(S)與溝道形成區(qū)的寬度(W)的比值(S/W)基本上等于p-溝道TFT中的該比值。
48.根據(jù)權(quán)利要求46的器件，其中當n-溝道TFT和p-溝道TFT成對時，在n-溝道TFT中，從溝道形成區(qū)與源區(qū)和漏區(qū)其中之一之間的結(jié)部分到吸雜區(qū)的距離基本上等于p-溝道TFT中的該距離。
49.根據(jù)權(quán)利要求46的器件，其中吸雜區(qū)包含n-型雜質(zhì)元素和p-型雜質(zhì)元素。
50.根據(jù)權(quán)利要求46的器件，其中吸雜區(qū)包含濃度為1×1019/cm3～1×1021/cm3的n-型雜質(zhì)元素和濃度為1.5×1019/cm3～3×1021/cm3的p-型雜質(zhì)元素。
51.根據(jù)權(quán)利要求46的器件，其中在吸雜區(qū)中，存在濃度為1×1019/cm3或以上的催化元素。
52.根據(jù)權(quán)利要求46的器件，其中濃度是n-型雜質(zhì)元素的1.5～3倍的p-型雜質(zhì)元素被添加到吸雜區(qū)。
53.根據(jù)權(quán)利要求46的器件，其中柵電極包含至少一種選自由W、Ta、Ti和Mo組成的組的元素，以及該元素的合金材料。
54.一種半導(dǎo)體器件，其中像素部分和驅(qū)動器電路在同一基片上形成，該半導(dǎo)體器件包含至少由根據(jù)權(quán)利要求46的n-溝道TFT和p-溝道TFT構(gòu)成的源極側(cè)驅(qū)動器電路中的取樣電路。
55.一種半導(dǎo)體器件，包含形成于基片上的至少一個n-溝道TFT和至少一個p-溝道TFT，n-溝道TFT和p-溝道TFT之中的每一個都具有一個半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體層包括位于絕緣膜之上的溝道形成區(qū)、多個源區(qū)、多個漏區(qū)和吸雜區(qū)，位于半導(dǎo)體層上的柵極絕緣膜，以及位于柵極絕緣膜上的柵電極，其中n-溝道TFT和p-溝道TFT之中的至少一個包含多個彼此連接的TFT，其中在半導(dǎo)體層的外邊緣部分中和夾在該多個源區(qū)和該多個漏區(qū)中任何一個中間的區(qū)中形成吸雜區(qū)，并且其中在半導(dǎo)體層中，半導(dǎo)體層和布線間的連接實現(xiàn)在包括部分吸雜區(qū)的區(qū)域中和除吸雜區(qū)之外的區(qū)域中。
56.根據(jù)權(quán)利要求55的器件，其中在n-溝道TFT中的吸雜區(qū)的面積(S)與溝道形成區(qū)的寬度(W)的比值(S/W)基本上等于p-溝道TFT中的該比值。
57.根據(jù)權(quán)利要求55的器件，其中當n-溝道TFT和p-溝道TFT成對時，在n-溝道TFT中，從溝道形成區(qū)與源區(qū)和漏區(qū)其中之一之間的結(jié)部分到吸雜區(qū)的距離基本上等于p-溝道TFT中的該距離。
58.根據(jù)權(quán)利要求55的器件，其中吸雜區(qū)包含n-型雜質(zhì)元素和p-型雜質(zhì)元素。
59.根據(jù)權(quán)利要求55的器件，其中吸雜區(qū)包含濃度為1×1019/cm3～1×1021/cm3的n-型雜質(zhì)元素和濃度為1.5×1019/cm3～3×1021/cm3的p-型雜質(zhì)元素。
60.根據(jù)權(quán)利要求55的器件，其中在吸雜區(qū)中，存在濃度為1×1019/cm3或以上的催化元素。
61.根據(jù)權(quán)利要求55的器件，其中濃度是n-型雜質(zhì)元素的1.5～3倍的p-型雜質(zhì)元素被添加到吸雜區(qū)。
62.根據(jù)權(quán)利要求55的器件，其中柵電極包含至少一種選自由W、Ta、Ti和Mo組成的組的元素，以及該元素的合金材料。
63.一種半導(dǎo)體器件，其中像素部分和驅(qū)動器電路在同一基片上形成，該半導(dǎo)體器件包含至少由根據(jù)權(quán)利要求55的n-溝道TFT和p-溝道TFT構(gòu)成的源極側(cè)驅(qū)動器電路中的取樣電路。
64.一種半導(dǎo)體器件，包含形成于基片上的至少一個n-溝道TFT和至少一個p-溝道TFT，n-溝道TFT和p-溝道TFT之中的每一個都具有一個半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體層包括位于絕緣膜之上的溝道形成區(qū)、多個源區(qū)、多個漏區(qū)和吸雜區(qū)，位于半導(dǎo)體層上的柵極絕緣膜，以及位于柵極絕緣膜上的柵電極，其中n-溝道TFT和p-溝道TFT之中至少一個包含多個彼此連接的TFT，其中在半導(dǎo)體層的外邊緣部分中和夾在該多個源區(qū)和該多個漏區(qū)中任何之一中間的區(qū)中形成吸雜區(qū)，并且其中，在半導(dǎo)體層中，接觸部分被連接到吸雜區(qū)之外的區(qū)域中。
65.根據(jù)權(quán)利要求64的器件，其中在n-溝道TFT中的吸雜區(qū)的面積(S)與溝道形成區(qū)的寬度(W)的比值(S/W)基本上等于p-溝道TFT中的該比值。
66.根據(jù)權(quán)利要求64的器件，其中當n-溝道TFT和p-溝道TFT成對時，在n-溝道TFT中，從溝道形成區(qū)與源區(qū)和漏區(qū)其中之一之間的結(jié)部分到吸雜區(qū)的距離基本上等于p-溝道TFT中的該距離。
67.根據(jù)權(quán)利要求64的器件，其中吸雜區(qū)包含n-型雜質(zhì)元素和p-型雜質(zhì)元素。
68.根據(jù)權(quán)利要求64的器件，其中吸雜區(qū)包含濃度為1×1019/cm3～1×1021/cm3的n-型雜質(zhì)元素和濃度為1.5×1019/cm3～3×1021/cm3的p-型雜質(zhì)元素。
69.根據(jù)權(quán)利要求64的器件，其中在吸雜區(qū)中，存在濃度為1×1019/cm3或以上的催化元素。
70.根據(jù)權(quán)利要求64的器件，其中濃度是n-型雜質(zhì)元素的1.5～3倍的p-型雜質(zhì)元素被添加到吸雜區(qū)。
71.根據(jù)權(quán)利要求64的器件，其中柵電極包含至少一種選自由W、Ta、Ti和Mo組成的組的元素，以及該元素的合金材料。
全文摘要
催化元素被添加到非晶半導(dǎo)體膜中并對其進行熱處理，從而產(chǎn)生具有良好質(zhì)量的結(jié)晶半導(dǎo)體膜，使用該結(jié)晶半導(dǎo)體膜獲得具有滿意特性的TFT(半導(dǎo)體器件)。半導(dǎo)體層包括含有濃度為1×10
文檔編號H01L29/786GK101075622SQ200710109270
公開日2007年11月21日 申請日期2003年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月21日
發(fā)明者仲澤美佐子, 牧田直樹 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所, 夏普株式會社