[发明专利]薄膜晶体管及其制造方法

说明书

本发明涉及薄膜晶体管，特别是涉及在液晶显示器等中使用的基板上以规定的排列形成的薄膜晶体管及其制造方法。

现在，在多媒体机器和便携、通信机器中，使用了许多液晶显示装置。而且，在这些电子机器中使用的液晶显示装置日益要求高精细化，即日益要求像素的微细化高性能化。

特别是在薄膜晶体管(以下，也记为TFT)中使用的液晶显示部分中，一直在推进构成像素部分及其驱动电路的TFT的尺寸的缩小化。

以下，在图1中示出了以前一直使用的像素部分TFT之内被人们叫做顶部栅极(top gate)式的构造的一个例子。

如本图所示，在玻璃基板1上边形成了作为底层涂敷层的SiO₂膜2，在其上边形成了由用激光退火法使非晶硅多晶化后的硅构成的半导体层(材料)3。然后，在将要形成栅极电极的部分上形成栅极绝缘膜5，在其上边形成栅极电极6，再在其上边形成层间绝缘膜7。另外，该层间绝缘膜的作用在于防止在基板上边形成了多个晶体管器件时其源极电极线、漏极电极线和半导体层接触，防止像素电极等的短路等。

此外，在作为被源极电极和漏极电极夹持的区域的沟道的两端部的层间绝缘膜上，形成有达到半导体层3的接触孔9，在该部分上形成有由金属构成的源极电极10和漏极电极11。

接着，用离子掺杂等向与源极电极和漏极电极接触的部分的半导体层31、32中掺入3价或5价的杂质原子，使其表面低电阻化。

这样做的目的是大大地缓和在半导体层和金属层接触时产生的电势垒以减小接触电阻。

但是，在本图所示的构造中，在今后还要进一步向使TFT微细化和显示屏尺寸大型化发展时，会产生以下要说明的那种问题。

首先是构造方面的问题。当向微细化前进时，由于器件整体的尺寸变小，故半导体层和金属层的接触面积也将变小。因此，接触电阻与此相反地将变大。然而，该接触电阻受薄膜晶体管的驱动能力的影响很大，当该值变大时驱动能力将降低。

于是，当在将来的TFT的日益小型化的情况下这种倾向增大时，在基板上边排列TFT的情况下，处于离供给信号的一侧远的位置的晶体管就不动作，因此，像素就不能充分地充上电荷，就会出现图象模糊的现象。

其次，从制造方面来看，难于形成接触孔。

以下，边参照图2边说明这一情况。

(a)在多晶化半导体薄膜3上边形成栅极绝缘膜5，再在其上边形成栅极电极6和层间绝缘膜7。

(b)为了形成源极电极和漏极电极就要形成接触孔，但是随着TFT的尺寸的变小，该接触孔的直径也将变得小于10微米，可以预料近几年内目标将指向数微米，而将来会变成1微米。因此，若用湿法刻蚀形成接触孔，从形成该直径的尺寸等方面来看是困难的(在现如今自然是困难的，即便是不远的将来，无论如何也会产生2、3微米左右的误差)，结果将变成为用干法刻蚀进行。

为此，首先在将要形成各个电极的区域上形成具有开口80的光刻胶图形8。

(C)结果变成为用干蚀气体来除去该开口下的层间绝缘膜和栅极绝缘膜。另外，这时使用的气体21，例如，是CF₄和CHF₃和O₂的混合气体，进行反应性离子刻蚀(RIE)。

然而，在该刻蚀中所使用的气体是刻蚀Si系及Si-Ge、Si-Ge-C等材料时使用的气体，对层间绝缘膜或栅极氧化膜等的氧化膜和Si这两方都进行刻蚀。因此，在制作用来形成源极电极或漏极电极的接触孔时，必须设定提高氧化膜与Si的选择比的条件(易于刻蚀前者的条件)。

但是，要设定完全地仅仅刻蚀氧化膜不刻蚀Si这样的条件，由于两种物质的化学性质相近，故在申请本专利时自不待言，即便是在将来，设定仅仅完全地刻蚀氧化膜不刻蚀硅这样的条件，也是困难的。

其结果是，要想在整个基板的范围内，完全干净地刻蚀掉在接触孔底部作为层间绝缘膜和栅极绝缘膜形成的氧化膜5、71，就必须多少刻蚀到其下边的半导体层(Si)。

但是，不仅仅是从近些年来对TFT的小型化的要求，从在玻璃基板上边用激光照射使非晶硅熔融、再结晶以及从这时的TFT的电场效应迁移率的提高等的性能方面来看，也要求尽可能大的晶体、而且理想的是用单晶的要求来看，该硅层应该薄膜化为1000埃以下，理想的是300～600埃，特别理想的是500埃前后。

因此，在进行这种刻蚀之际，若氧化膜的厚度的不均一性或刻蚀速率不均一性大，则半导体层会因过刻蚀而如图2的(d)所示的那样变薄，在严重的情况下，甚至会发生完全消失了的部位30。