薄膜晶體管及其制造方法技術

本發明專利技術提供一種薄膜晶體管及其制造方法，其中該晶體管的溝道的基本長度被縮短以微型化半導體裝置。此外，本發明專利技術提供一種半導體裝置及其制造方法，該半導體裝置實現了高速操作和高性能。而且，此外，本發明專利技術的一個目的是提供一種制造方法，其中制造工藝被簡化。本發明專利技術的半導體裝置具有：在具有絕緣表面的襯底上形成的島狀半導體薄膜以及在該島狀半導體薄膜上形成的柵電極，其中通過高密度等離子體氧化該柵電極的表面使該柵電極變細，且溝道的基本長度被縮短。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及，該薄膜晶體管的一個特點是柵電極的制造方法。更具體而言，本專利技術涉及諸如ID芯片、RFID、CPU(中央處理單元)、液晶顯示裝置以及有機EL顯示裝置的半導體裝置及其制造方法。
技術介紹
近年來，已經積極研發了諸如ID芯片、RFID、CPU、液晶顯示裝置以及有機EL顯示裝置的半導體裝置的電子設備。為了實現半導體裝置的高度集成和高速操作，需要在制造工藝中微型化半導體裝置。作為制造這種半導體裝置的方法，可以給出通過刻蝕微型化柵電極的方法、或通過陽極氧化方法氧化柵電極的表面以縮短溝道的基本長度的方法(見專利文件1)。公開的日本專利申請No.2002-217170
技術實現思路
當使用常規刻蝕方法時，微型化柵電極在精確度等方面存在限制。此外，當僅通過刻蝕實現微型化時存在一個難題，制造步驟的數目顯著增加(見專利文件1)。而且，此外，當使用陽極氧化使柵電極表面氧化而實現柵電極的微型化時，在制作能夠連接到相同電勢的所有柵電極之后，需要一個分割柵電極的步驟。因此，半導體裝置的制造步驟的數量顯著增加，而這是一個難題。考慮到上述難題，本專利技術提供了一種，其中，溝道的基本長度被縮短以微型化半導體裝置。此外，本專利技術提供一種，該薄膜晶體管通過縮短溝道的基本長度而實現半導體裝置的高速操作和高性能。而且，另外，本專利技術的一個目的是提供一種薄膜晶體管的制造方法，其中制造工藝被簡化。根據本專利技術的薄膜晶體管的一種制造方法包括在具有絕緣表面的襯底上形成非晶半導體薄膜；通過晶化該非晶半導體薄膜形成晶體半導體薄膜；通過刻蝕該晶體半導體薄膜形成島狀半導體薄膜；在該島狀半導體薄膜上形成柵極絕緣薄膜；在該柵極絕緣薄膜上形成導電薄膜；通過刻蝕該導電薄膜形成柵電極；以及通過使用高密度等離子體氧化該柵電極表面而使柵電極變細。根據本專利技術的薄膜晶體管的一種制造方法包括在具有絕緣表面的襯底上形成非晶半導體薄膜；通過晶化該非晶半導體薄膜形成晶體半導體薄膜；通過刻蝕該晶體半導體薄膜形成島狀半導體薄膜；在該島狀半導體薄膜上形成柵極絕緣薄膜；在該柵極絕緣薄膜上形成導電薄膜；通過刻蝕該導電薄膜形成柵電極；通過使用高密度等離子體氧化柵電極表面而使柵電極變細；以及去除該柵電極表面上形成的氧化物薄膜。根據本專利技術的薄膜晶體管的一種制造方法包括在具有絕緣表面的襯底上形成非晶半導體薄膜；通過晶化該非晶半導體薄膜形成晶體半導體薄膜；通過刻蝕該晶體半導體薄膜形成島狀半導體薄膜；在該島狀半導體薄膜上形成柵極絕緣薄膜；在該柵極絕緣薄膜上形成導電薄膜；通過刻蝕導電薄膜形成柵電極；通過使用高密度等離子體氧化柵電極表面而使柵電極變細；使用該柵電極作為掩模，向該島狀半導體薄膜摻雜第一雜質離子；在該柵電極側面上形成側壁；以及使用該柵電極和側壁作為掩模，向該島狀半導體薄膜摻雜第二雜質離子，以具有比第一雜質離子高的濃度。根據本專利技術的薄膜晶體管的一種制造方法包括在具有絕緣表面的襯底上形成非晶半導體薄膜；通過晶化該非晶半導體薄膜形成晶體半導體薄膜；通過刻蝕該晶體半導體薄膜形成島狀半導體薄膜；在該島狀半導體薄膜上形成柵極絕緣薄膜；在該柵極絕緣薄膜上形成導電薄膜；通過刻蝕導電薄膜形成柵電極；通過使用高密度等離子體氧化柵電極表面而使柵電極變細；去除柵電極表面上形成的氧化物薄膜；使用該柵電極作為掩模，向該島狀半導體薄膜摻雜第一雜質離子；在該柵電極側面上形成側壁；以及使用該柵電極和側壁作為掩模，向該島狀半導體薄膜摻雜第二雜質離子，以具有比第一雜質離子高的濃度。本專利技術的高密度等離子體具有1.0×1011cm-3到1.0×1013cm-3的電子密度和0.5到1.5eV的電子溫度。根據本專利技術的薄膜晶體管包括具有絕緣表面的襯底和在該襯底上形成的島狀半導體裝置，其中通過使用高密度等離子體在柵電極表面上形成氧化物薄膜，且該氧化物薄膜包含稀有氣體元素。根據本專利技術的薄膜晶體管包括具有絕緣表面的襯底和在該襯底上形成的具有LDD區域的島狀半導體裝置，其中通過使用高密度等離子體在柵電極表面上形成氧化物薄膜，且該氧化物薄膜包含稀有氣體元素。根據本專利技術，通過氧化柵電極表面可以縮短溝道的基本長度。因此，可以實現半導體裝置的微型化和柵電勢的降低。因此，可以實現半導體裝置的高速操作和高性能。此外，根據本專利技術，和常規技術相比較，可以在柵電極表面上形成精確的氧化物薄膜，所以可以簡化制造工藝。附圖說明圖1的剖面圖用于示出本專利技術的薄膜晶體管的制造工藝；圖2A到2D的剖面圖用于示出本專利技術的薄膜晶體管的制造工藝；圖3A到3C的剖面圖用于示出本專利技術的薄膜晶體管的制造工藝；圖4是在本專利技術中使用的等離子體設備的剖面圖；圖5A和5B的剖面圖用于示出本專利技術的半導體裝置的制造工藝；圖6A到6F的剖面圖用于示出本專利技術的半導體裝置的制造工藝；圖7是在本專利技術中使用的等離子體設備的頂視圖；圖8A到8D的剖面圖用于示出本專利技術的半導體裝置的制造工藝；圖9A和9B的剖面圖用于示出本專利技術的半導體裝置的制造工藝；圖10A到10E示出了本專利技術的半導體裝置；圖11是使用本專利技術的半導體裝置的CPU的框圖；圖12的剖面圖用于示出本專利技術的顯示裝置的制造工藝；圖13的頂視圖用于示出本專利技術的顯示裝置；圖14A和14B的剖面圖用于示出本專利技術的液晶顯示裝置的制造工藝；圖15的剖面圖用于示出本專利技術的液晶顯示裝置的制造工藝；圖16A到16D是使用本專利技術的半導體裝置的電子設備的視圖；圖17A和17B的剖面圖用于示出本專利技術的薄膜晶體管的制造工藝； 圖18A和18B的剖面圖用于示出本專利技術的薄膜晶體管的制造工藝；圖19A到19D的視圖用于示出本專利技術的半導體裝置的制造工藝；以及圖20A到20C的視圖用于示出本專利技術的半導體裝置的制造工藝。具體實施例方式實施例模式此后，將參考附圖描述本專利技術的實施例模式。本專利技術可以以很多不同模式實施，且本領域技術人員易于理解的是這里公開的模式和細節可以以各種方式修改而不偏離本專利技術的目的和范圍。應當指出本專利技術不應理解成限制于下面給出的實施例模式的描述。注意在附圖中，相同的附圖標記用于相同部分或具有相同功能的部分，沒有重復關于它的描述。此外，下面描述的實施例模式1到7可以在實際范圍任意組合。(實施例模式1)該實施例模式中，參考圖1A到1F、2A到2D以及3A到3C，解釋了一種薄膜晶體管的制造工藝，該晶體管中柵電極在具有絕緣表面的襯底上形成，且柵電極變細(此后，簡稱為薄膜晶體管)。應當指出本說明書中，變細和微型化被認為具有相同的意義。此外，本說明書中，認為電極細化是從電極表面氧化電極3到50nm的厚度。本說明書中，形成柵電極使其具有50nm到1μm的寬度，形成的柵電極的寬度通過細化而減小10％或更多。即，柵電極被氧化。在襯底100上形成厚度為100到300nm的基薄膜(base film)101。可以使用諸如玻璃襯底、石英襯底、塑料襯底、陶瓷襯底等之類的絕緣襯底；金屬襯底；半導體襯底等作為襯底100。可以采用諸如氧化硅、氮化硅、包含氮的氧化硅和包含氧的氮化硅之類的包含氧或氮的絕緣薄膜的單層結構；或通過這些材料的組合薄膜形成的疊層結構作為基薄膜101。這里，使用氧化硅作為基薄膜。提供基薄膜101以防止包含在襯底100中的堿金屬(例如Na)和堿土金屬擴散到半導體，并防止對半導體元件的特本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種制造薄膜晶體管的方法，包括以下步驟：　　　　在具有絕緣表面的襯底上形成非晶半導體薄膜；　　　　通過晶化該非晶半導體薄膜形成晶體半導體薄膜；　　　　通過刻蝕該晶體半導體薄膜形成島狀半導體薄膜；　　　　在該島狀半導體薄膜上形成柵極絕緣薄膜；　　　　在該柵極絕緣薄膜上形成導電薄膜；　　　　通過刻蝕該導電薄膜形成柵電極；以及　　　　通過使用高密度等離子體氧化該柵電極表面而使柵電極變細。

【技術特征摘要】
JP 2005-4-28 2005-1336611.一種制造薄膜晶體管的方法，包括以下步驟在具有絕緣表面的襯底上形成非晶半導體薄膜；通過晶化該非晶半導體薄膜形成晶體半導體薄膜；通過刻蝕該晶體半導體薄膜形成島狀半導體薄膜；在該島狀半導體薄膜上形成柵極絕緣薄膜；在該柵極絕緣薄膜上形成導電薄膜；通過刻蝕該導電薄膜形成柵電極；以及通過使用高密度等離子體氧化該柵電極表面而使柵電極變細。2.一種制造薄膜晶體管的方法，包括以下步驟在具有絕緣表面的襯底上形成非晶半導體薄膜；通過晶化該非晶半導體薄膜形成晶體半導體薄膜；通過刻蝕該晶體半導體薄膜形成島狀半導體薄膜；在該島狀半導體薄膜上形成柵極絕緣薄膜；在該柵極絕緣薄膜上形成導電薄膜；通過刻蝕該導電薄膜形成柵電極；通過使用高密度等離子體氧化柵電極表面而使柵電極變細；以及去除該柵電極表面上形成的氧化物薄膜。3.一種制造薄膜晶體管的方法，包括以下步驟在具有絕緣表面的襯底上形成非晶半導體薄膜；通過晶化該非晶半導體薄膜形成晶體半導體薄膜；通過刻蝕該晶體半導體薄膜形成島狀半導體薄膜；在該島狀半導體薄膜上形成柵極絕緣薄膜；在該柵極絕緣薄膜上形成導電薄膜；通過刻蝕導電薄膜形成柵電極；通過使用高密度等離子體氧化柵電極表面而使柵電極變細；使用該柵電極作為掩模，向該島狀半導體薄膜摻雜第一雜質離子；在該柵電極側面上形成側壁；以及使用該柵電極和側壁作為掩模，向該島狀半導體薄膜摻雜第二雜質離子，以具有比第一雜質離子高的濃度。4.一種制造薄膜晶體管的方法，包括以下步驟在具有絕緣表面的襯底上形成非晶半導體薄膜；通過晶化該非晶半導體薄膜形成晶體半導體薄膜；通過刻蝕該晶體半導體薄膜形成島狀半導體薄膜；在該島狀半導體薄膜上形成柵極絕緣薄膜；在該柵極絕緣薄膜上形成導電薄膜；通過刻蝕導電薄膜形成柵電極；通過使用高密度等離子體氧化柵電極表面而使柵電極變細；去除柵電極表面上形成的氧化物薄膜；使用該柵電極作為掩模，向該島狀半導體薄膜摻雜第一雜質離子；在該柵電極側面上形成側壁；以及使用該柵電極和側壁作為掩模，向該島...

【專利技術屬性】
技術研發人員：磯部敦生，山崎舜平，
申請(專利權)人：株式會社半導體能源研究所，
類型：發明
國別省市：JP[日本]