專利名稱：半導(dǎo)體裝置以及其制造方法、集成電路、電光學(xué)裝置、電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及MOS晶體管等的場(chǎng)效應(yīng)型半導(dǎo)體裝置的改進(jìn)技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年，使用通過(guò)低溫過(guò)程形成的晶體半導(dǎo)體膜(例如，多晶硅膜)形成電流驅(qū)動(dòng)力高的薄膜晶體管的技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)不斷進(jìn)展。一般地，多晶硅膜是通過(guò)激光照射非晶硅膜進(jìn)行結(jié)晶而形成的。但是，這樣形成的多晶硅膜在結(jié)晶時(shí)存在各處成長(zhǎng)的結(jié)晶粒子之間的邊界(晶粒間界)隆起、變?yōu)橥黄馉?，具有表面的凸凹變大的傾向。在此多晶硅膜的上部形成了柵絕緣膜以及柵極的場(chǎng)效應(yīng)型薄膜晶體管中，在多晶硅膜表面的突起部分，電場(chǎng)集中，容易產(chǎn)生對(duì)柵絕緣膜的絕緣破壞。對(duì)于這樣的問(wèn)題，在專利2000-40828號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)中，記載了通過(guò)在多晶硅膜成膜之后，對(duì)其表面進(jìn)行研磨，使其平坦化，避免在薄膜晶體管中柵絕緣膜的絕緣破壞的技術(shù)。
但是，為推進(jìn)薄膜晶體管的微細(xì)化而使柵絕緣膜的膜厚變得更薄的情況下，在半導(dǎo)體膜的邊緣部分，柵絕緣膜容易變薄。特別是，當(dāng)采用濺射法和CVD法等的階梯復(fù)蓋性(step coverage)低的成膜法形成柵絕緣膜的情況下，此傾向變得顯著。如果以橫切相關(guān)的邊緣部分方式形成柵極，在此部分會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)集中，導(dǎo)致絕緣破壞的情況較多。由此，產(chǎn)生薄膜晶體管的可靠性下降這樣不良情況的發(fā)生。在上述的以往的技術(shù)中，使在這樣的半導(dǎo)體膜的邊緣部分上的電場(chǎng)集中減輕比較困難，期望更好的改進(jìn)技術(shù)。
專利文獻(xiàn)1特開(kāi)2000-40828號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種在薄膜晶體管等的半導(dǎo)體裝置中，避免在半導(dǎo)體膜的邊緣部分的電場(chǎng)集中，以使可靠性提高的技術(shù)。
第1方式的本發(fā)明是使用層疊了半導(dǎo)體膜、絕緣膜以及電極的構(gòu)造(MIS構(gòu)造、MOS構(gòu)造等)的場(chǎng)效應(yīng)型的半導(dǎo)體裝置的制造方法，是包括了在至少一面為絕緣性的基板的該面上形成島狀的半導(dǎo)體膜的第1工序；在上述基板的一面上，形成第1絕緣膜，以覆蓋上述半導(dǎo)體膜并且在上述半導(dǎo)體膜的上部以外部分的膜厚為和該半導(dǎo)體膜的膜厚大致相同或者大于該膜厚的第2工序；使上述第1絕緣膜中的至少在上述半導(dǎo)體膜的上部的區(qū)域的膜厚減小的第3工序；和形成電極以使其在使膜厚減小之后的上述第1絕緣膜的上部并貫通上述半導(dǎo)體膜規(guī)定位置的上部的第4工序的制造方法。
在相關(guān)的制造方法中，在半導(dǎo)體膜的周圍，進(jìn)行第1絕緣膜的成膜為充分確保在半導(dǎo)體膜的周圍的那一部分的膜厚的厚膜，其后，對(duì)于在半導(dǎo)體膜的上部部分的絕緣膜，配合器件特性上的情況調(diào)整為所期望的膜厚。因此，不損失作為半導(dǎo)體裝置必要的特性，避免在半導(dǎo)體膜的邊緣部分的電場(chǎng)集中，使可靠性得到提高成為可能。
優(yōu)選上述第2工序是通過(guò)涂敷液體材料并使其固化，形成上述第1絕緣膜。
通過(guò)采用使用了液體材料的成膜方法，使容易實(shí)現(xiàn)第1絕緣膜成膜為厚膜。
優(yōu)選在上述第4工序之前，還包括在上述第1絕緣膜上形成第2絕緣膜的第5工序，上述第4工序在上述第2絕緣膜的上部形成上述電極。
由此，能夠?yàn)榱诉_(dá)到必要的器件特性，進(jìn)行功能分離為第2絕緣膜主要承擔(dān)必要的絕緣膜特性，第1絕緣膜主要承擔(dān)在半導(dǎo)體絕緣膜的邊緣部分與電極相互間絕緣的功能。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于第1絕緣膜，為了成膜為厚膜而選擇較為合適的成膜條件，對(duì)于第2絕緣膜，為確保必要的特性而選擇較為合適的成膜條件，從而具有制造工序過(guò)程的選擇范圍大的優(yōu)點(diǎn)。
優(yōu)選上述第3工序直到上述半導(dǎo)體膜的上表面露出為止進(jìn)行使上述第1絕緣膜的膜厚減小的處理，上述第5工序以覆蓋露出的上述半導(dǎo)體膜的上表面的方式形成上述第2絕緣膜。
由此，因?yàn)樵诎雽?dǎo)體膜的上表面形成的絕緣膜，即特別關(guān)系到器件特性的絕緣膜只是第2絕緣膜，所以用于確保必要特性的制造條件的設(shè)定變得更加容易。
優(yōu)選上述第3工序進(jìn)行以使上述半導(dǎo)體膜的上表面的凸凹平坦化的方式使上述第1絕緣膜的膜厚減小的處理。
由此，容易避免由于在半導(dǎo)體膜的上表面的電場(chǎng)集中帶來(lái)的耐絕緣性的降低。另外，通過(guò)使凸凹平坦化，能使其后成膜的第2絕緣膜的膜厚更薄。
優(yōu)選上述第3工序通過(guò)化學(xué)性機(jī)械性研磨法進(jìn)行。
由此，能容易進(jìn)行使膜厚減小的工序。特別是當(dāng)半導(dǎo)體膜的上表面凸凹進(jìn)行平坦化處理時(shí)，情況更好。
優(yōu)選上述半導(dǎo)體膜是多晶半導(dǎo)體膜(例如，多晶硅膜)。
關(guān)于本發(fā)明的制造方法，特別在作為半導(dǎo)體膜采用多晶半導(dǎo)體膜時(shí)效果良好，能夠得到可靠性良好的半導(dǎo)體裝置。
第2方式的本發(fā)明是使用層疊了半導(dǎo)體膜、絕緣膜以及電極的構(gòu)造的場(chǎng)效應(yīng)型的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其是包括了在至少一面為絕緣性的基板的該面上，形成在應(yīng)當(dāng)形成半導(dǎo)體膜的區(qū)域開(kāi)口的第1絕緣膜的第1工序；在上述基板的一面上，形成半導(dǎo)體膜使其至少埋入上述第1絕緣膜的開(kāi)口部的第2工序；至少使該半導(dǎo)體膜的膜厚減小以使上述第1絕緣膜的上表面和上述半導(dǎo)體膜的上表面為同一平面的第3工序的制造方法。
在相關(guān)的制造方法中，是使半導(dǎo)體膜的上表面和(元件分離的)絕緣膜的表面為同一平面這樣形成的。或者是使半導(dǎo)體膜和(元件分離的)絕緣膜形成為同一膜厚。因此，在此后的工程中，能夠使半導(dǎo)體膜的上表面以及邊緣部分的柵絕緣膜等的膜形成平坦地進(jìn)行，能夠避免在以往半導(dǎo)體膜的邊緣部分中的階梯復(fù)蓋降低。能避免在半導(dǎo)體膜的邊緣部分的電場(chǎng)集中，從而使可靠性提高成為可能。
優(yōu)選還包括在上述半導(dǎo)體膜上形成第2絕緣膜的第4工序和形成電極以使其在上述第2絕緣膜上部并貫通上述半導(dǎo)體膜規(guī)定位置的上部的第5工序。
由此，由于能在半導(dǎo)體膜以及元件分離絕緣膜上，平坦地形成柵絕緣膜(第2絕緣膜)，并能消除半導(dǎo)體膜中以及柵絕緣膜中的電場(chǎng)的集中部分成為可，所以晶體管特性提高，柵絕緣膜的可靠性也提高。另外，還具有作為柵絕緣膜的形成方法能適用濺射或ECR-CVD等的階梯復(fù)蓋率低的工程的優(yōu)點(diǎn)。
優(yōu)選通過(guò)化學(xué)性機(jī)械性研磨法進(jìn)行上述第3工序。
由此，能容易地進(jìn)行使膜厚減小的工序。特別是，當(dāng)對(duì)半導(dǎo)體膜的表面凸凹進(jìn)行平坦化處理時(shí)，情況更好。
本發(fā)明的第2方式是關(guān)于由上述發(fā)明相關(guān)的制造方法制造的半導(dǎo)體裝置，具有以下這樣的構(gòu)造。
即，第3方式的本發(fā)明是使用層疊了半導(dǎo)體膜、絕緣膜以及電極的構(gòu)造的場(chǎng)效應(yīng)型的半導(dǎo)體裝置，是包括了在至少一面為絕緣性的基板上形成的島狀的半導(dǎo)體膜；在上述基板一面上，以包圍上述半導(dǎo)體膜的周圍并使該半導(dǎo)體的上表面露出的方式形成的第1絕緣膜；以覆蓋上述半導(dǎo)體膜的上表面的方式在上述第1絕緣膜上形成的第2絕緣膜；在上述第1絕緣膜的上部并以貫通上述半導(dǎo)體膜的規(guī)定位置的上部的方式形成的電極的裝置。
根據(jù)相關(guān)的構(gòu)成，不損失作為半導(dǎo)體裝置必要的特性，避免在半導(dǎo)體膜的邊緣部分電場(chǎng)集中，使可靠性提高成為可能。另外，還具有能夠進(jìn)行功能分離為了達(dá)到必要的器件特性由第2絕緣膜主要承擔(dān)必要的絕緣膜特性，對(duì)于第1絕緣膜主要承擔(dān)在半導(dǎo)體絕緣膜的邊緣部分與電極相互間絕緣的功能這樣的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)相關(guān)的功能分離，因?yàn)樵诎雽?dǎo)體膜上表面上形成的絕緣膜，即和器件特性特別相關(guān)的絕緣膜只是第2絕緣膜，所以用于確保必要的特性的器件設(shè)計(jì)變得更容易。
優(yōu)選上述第1絕緣膜和上述半導(dǎo)體膜形成為大致相同的膜厚。
由此，能在平坦面上形成第2絕緣膜，使第2絕緣膜的薄膜化變得更容易。
優(yōu)選使上述第1絕緣膜的上表面和前述半導(dǎo)體膜的上表面形成為幾乎是同一平面。
由此，能在平坦面上形成第2絕緣膜，使第2絕緣膜的薄膜化變得更容易。
優(yōu)選上述第1絕緣膜和上述第2絕緣膜的材質(zhì)不同。
由此，能選擇分別適應(yīng)所要求的特性的材料，形成并得到各絕緣膜。
優(yōu)選上述半導(dǎo)體膜為多晶半導(dǎo)體膜。
本發(fā)明的第4方式是關(guān)于由關(guān)于上述發(fā)明的制造方法制造的半導(dǎo)體裝置，包括以下這樣的構(gòu)造。
即，第4方式的本發(fā)明是使用層疊了半導(dǎo)體膜、絕緣膜以及電極的構(gòu)造的場(chǎng)效應(yīng)型的半導(dǎo)體裝置，是包括了在至少一面為絕緣性的基板上形成的島狀的半導(dǎo)體膜；在上述基板的一面上，以覆蓋上述半導(dǎo)體膜并且使對(duì)應(yīng)上述半導(dǎo)體膜的上部區(qū)域以外部分的第1膜厚和該半導(dǎo)體膜的膜厚相同或者大于其膜厚，并使在上述半導(dǎo)體上部區(qū)域部分的第2膜厚比上述第1膜厚還要小的方式形成的第1絕緣膜；在上述第1絕緣膜的上部并以貫通上述半導(dǎo)體膜的規(guī)定位置的上部的方式形成的電極的裝置。
根據(jù)相關(guān)的構(gòu)成，不損失作為半導(dǎo)體裝置必要的特性，避免在半導(dǎo)體膜的邊緣部分的電場(chǎng)集中，使可靠性提高成為可能。
優(yōu)選還包括在上述第1絕緣膜上形成的第2絕緣膜，上述電極在上述第2絕緣膜的上部形成。
由此，使半導(dǎo)體膜和電極之間的絕緣性更加提高成為可能。
優(yōu)選上述第1絕緣膜和上述第2絕緣膜材質(zhì)不同。
由此，能選擇分別適應(yīng)所要求的特性的材料，形成并得到各絕緣膜。
優(yōu)選上述半導(dǎo)體膜為多晶半導(dǎo)體膜。
第5方式的本發(fā)明是具有關(guān)于上述發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的集成電路。此處所謂的“集成電路”是指將半導(dǎo)體裝置以及相關(guān)的布線等集成、布線的電路(芯片)以發(fā)揮一定的功能。還有，在本發(fā)明中，也能提供將此電路(芯片)配置在基板上的規(guī)定的一處或者多處的電路基板。
第6方式的本發(fā)明是具有關(guān)于上述發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的電光學(xué)裝置。此處所謂的“電光學(xué)裝置”一般是指具有關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的、包括了根據(jù)電作用發(fā)光或者使來(lái)自外部的光的狀態(tài)變化的電光學(xué)元件的裝置，包括自身發(fā)光的裝置和控制來(lái)自外部的光的通過(guò)的裝置兩方面。例如，指具有將液晶元件、有分散了電泳粒子的分散介質(zhì)的電泳元件、EL(電致發(fā)光)元件、通過(guò)施加電場(chǎng)產(chǎn)生的電子碰撞發(fā)光板使其發(fā)光的電子放射元件作為電光學(xué)元件的有源矩陣型的顯示裝置等。
第7方式的本發(fā)明是具有關(guān)于上述發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的電子設(shè)備。此處所謂的“電子設(shè)備”一般是指包括了關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的、發(fā)揮一定功能的設(shè)備。例如是包括電光學(xué)裝置和存儲(chǔ)器而構(gòu)成的。對(duì)于其構(gòu)成沒(méi)有特別限定。例如，包括IC卡、攜帶電話機(jī)、攝像機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、頭部置式顯示器、背投或者正投投影機(jī)、還包括帶有顯示功能的傳真機(jī)裝置、數(shù)字照相機(jī)的取景器、便攜式電視機(jī)、PDA、電子記事本、電光揭示板、宣傳布告用顯示器等。


圖1是說(shuō)明本實(shí)施方式的薄膜晶體管的構(gòu)造的俯視圖。
圖2是薄膜晶體管的圖1所示的II-II線方向(溝道寬方向)的剖面圖。
圖3是薄膜晶體管的圖1所示的III-III線方向(溝道長(zhǎng)方向)的剖面圖。
圖4是說(shuō)明不露出半導(dǎo)體膜的上表面的情況下的薄膜晶體管的構(gòu)造的剖面圖。
圖5是說(shuō)明不露出半導(dǎo)體膜的上表面的情況下的薄膜晶體管的構(gòu)造的剖面圖。
圖6是說(shuō)明薄膜晶體管的制造方法的圖。
圖7是說(shuō)明薄膜晶體管的制造方法的圖。
圖8是說(shuō)明薄膜晶體管的制造方法的圖。
圖9是包括半導(dǎo)體裝置構(gòu)成的電光學(xué)裝置的電路圖。
圖10是說(shuō)明電子設(shè)備具體例子的圖。
圖中1—薄膜晶體管，10—基板，12—半導(dǎo)體膜，14—第1絕緣膜，16—第2絕緣膜(柵絕緣膜)，18—柵極，20—源極，22—漏極。
具體實(shí)施例方式
以下，對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
圖1是說(shuō)明本實(shí)施方式的薄膜晶體管的構(gòu)造的俯視圖。圖2是薄膜晶體管的圖1所示的II-II線方向(溝道寬方向)的剖面圖。圖3是薄膜晶體管的圖1所示的III-III線方向(溝道長(zhǎng)方向)的剖面圖。各圖中所示的薄膜晶體管是作為例如有機(jī)EL顯示裝置或液晶顯示裝置等的象素驅(qū)動(dòng)元件使用的。
如圖1～3所示，薄膜晶體管1是在至少一面為絕緣性的基板(例如，玻璃基板)10上形成的晶體管，包括島狀的半導(dǎo)體膜12、絕緣膜(第1絕緣膜)14、柵絕緣膜(第2絕緣膜)16、柵極18、源極20、漏極22、絕緣膜24構(gòu)成的。本實(shí)施方式的薄膜晶體管1是使用層疊了半導(dǎo)體膜、絕緣膜以及電極的構(gòu)造(MOS構(gòu)造)的場(chǎng)效應(yīng)型晶體管。
半導(dǎo)體膜12是擔(dān)當(dāng)薄膜晶體管有源區(qū)域的部分，采用了晶體半導(dǎo)體膜。在本實(shí)施方式中，作為半導(dǎo)體膜12采用多晶硅膜(polysilicon膜)。
絕緣膜14是在基板10的一面上，包圍半導(dǎo)體膜12周圍并形成為使該半導(dǎo)體膜12的上表面露出。此絕緣膜14是以與半導(dǎo)體膜12幾乎相同的膜厚形成的。另外，以絕緣膜14的上表面和半導(dǎo)體膜12的上表面幾乎為同一平面形成單一面。作為絕緣膜14適合于采用例如氧化硅(SiO2)膜、硅氮化物(Si3N4)膜、硅酸磷玻璃(PSG)膜等。詳細(xì)方面后面敘述，在本實(shí)施方式中，由于該絕緣膜14有必要以較厚膜形成，但相反，不要求象柵絕緣膜16那樣具有絕緣耐壓、固定電荷密度等的特性，所以能采用適于高速成膜的制造條件形成。
使柵絕緣膜16覆蓋以半導(dǎo)體膜12的上表面的方式形成在絕緣膜14上。作為柵絕緣膜16也適合于采用例如氧化硅(SiO2)膜、硅氮化物(Si3N4)膜、硅酸磷玻璃(PSG)膜等。詳細(xì)方面后面敘述，柵絕緣膜16雖然形成為厚膜的必要性小，但對(duì)于絕緣耐壓、固定電荷密度等要求了較高的特性，所以采用能得到更良好的膜質(zhì)量的制造條件(一般是低速成膜)形成。
柵極18是在絕緣膜14以及柵絕緣膜16的上部，以貫通半導(dǎo)體膜12的規(guī)定位置的上部的方式形成。詳細(xì)地說(shuō)，柵極18如圖1或者圖2所示，形成為橫切半導(dǎo)體膜12的平行的兩邊。此柵極18由例如鉭、鉻、鋁等的導(dǎo)電體膜構(gòu)成。
源極20以及漏極22分別同時(shí)貫穿絕緣膜24、柵絕緣膜16，與半導(dǎo)體膜12相連。這些源極20等由例如鋁等的導(dǎo)電體膜構(gòu)成。
絕緣膜24以覆蓋柵極18等的上表面的方式形成在柵絕緣膜16上。作為此絕緣膜24也適合于采用例如氧化硅(SiO2)膜、硅氮化物(Si3N4)膜、硅酸磷玻璃(PSG)膜等。
還有，在圖1～圖3所示的薄膜晶體管中，是以露出半導(dǎo)體膜12的上表面的方式形成第1絕緣膜(絕緣膜14)，但也可以以不使半導(dǎo)體膜12的上表面露出的方式形成第1絕緣膜。
圖4以及圖5是說(shuō)明不使半導(dǎo)體膜12的上表面露出的情況下的薄膜晶體管的構(gòu)造的剖面圖。圖4表示和上述圖2同方向的剖面、圖5表示和上述圖3同方向的剖面。還有，對(duì)于薄膜晶體管的平面配置和上述圖1相同，省略其圖示。
圖4以及圖5所示的薄膜晶體管1a基本包括和上述的薄膜晶體管1同樣的構(gòu)成，但作為第1絕緣膜發(fā)揮功能的絕緣膜14a的構(gòu)成不同。在本例中的絕緣膜14a是以覆蓋半導(dǎo)體膜12而且使對(duì)應(yīng)于半導(dǎo)體膜12的上部區(qū)域以外的第1膜厚和該半導(dǎo)體膜12的膜厚相同或者大于此膜厚，且使對(duì)應(yīng)于半導(dǎo)體膜12的上部區(qū)域的第2膜厚比第1膜厚還要小的方式形成的。換言之，絕緣膜14a是形成為在半導(dǎo)體膜12的周圍厚，在半導(dǎo)體膜12的上表面薄。然后，在此絕緣膜14a上形成作為第2絕緣膜的柵絕緣膜16。柵極在該絕緣膜16的上部形成。還有，在原理上可以以省略作為此第2絕緣膜的柵絕緣膜16，使作為第1絕緣膜的絕緣膜14a同時(shí)承擔(dān)作為柵絕緣膜的功能的方式構(gòu)成。
本實(shí)施方式的薄膜晶體管包括這樣的構(gòu)成，接著，對(duì)于該薄膜晶體管的制造方法的較好的一例進(jìn)行說(shuō)明。
圖6以及圖7是說(shuō)明薄膜晶體管1的制造方法的圖。圖6表示和上述圖2相同方向的剖面圖，圖7表示和上述圖3相同方向的剖面圖。
(半導(dǎo)體膜形成工序)首先，如圖6(A)以及圖7(A)所示，在基板10上形成島狀的半導(dǎo)體膜12。例如，在基板10的幾乎全部上表面上通過(guò)PECVD法、LPCVD法、常壓化學(xué)氣相堆積法(APCVD)法、濺射法等的成膜方法使非晶硅膜成膜。接著，對(duì)此非晶硅膜通過(guò)進(jìn)行準(zhǔn)分子激光器等照射的處理(激光退火處理)，將非晶硅膜變換為多晶硅膜。其后，通過(guò)進(jìn)行由光刻以及蝕刻的圖案形成處理，得到由多晶硅膜構(gòu)成的島狀的半導(dǎo)體膜12。此時(shí)，在進(jìn)行由激光照射的結(jié)晶化處理得到的多晶硅膜的表面上，多產(chǎn)生由于各結(jié)晶粒子的邊界(晶粒間界)隆起產(chǎn)生的凸凹30。
(第1絕緣膜形成工序)接著，如圖6(B)以及圖7(B)所示，在基板10的一面上，以覆蓋半導(dǎo)體膜12而且使在半導(dǎo)體膜12上部以外部分的膜厚和該半導(dǎo)體膜12的膜厚大致相同或者大于此膜厚的方式形成絕緣膜14。在上述這樣的本實(shí)施方式中，采用能在比較短的時(shí)間內(nèi)較厚地成膜的條件形成絕緣膜14。作為有關(guān)的高速成膜的方法，例如能采用由自旋涂敷法在基板10的幾乎全部表面上涂敷液體材料，其后烘焙此涂敷的液體材料使其固化的方法。例如，作為液體材料使用將聚硅氨烷(例如，全氫聚硅氨烷)溶解于有機(jī)溶劑(例如，20％二甲苯溶液)中的液體材料，將該液體材料用自旋涂敷法(例如，2000rpm、20秒鐘)涂敷之后，通過(guò)在450°左右的溫度下，在空氣中烘焙，得到厚膜的氧化硅膜。此處，上述的“全氫聚硅氨烷”是無(wú)機(jī)聚硅氨烷的一種，是通過(guò)在空氣中烘焙轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸枘さ奈镔|(zhì)。另外，在基板1 0上適量地滴下作為液體材料的感光性聚硅氨烷之后，由自旋涂敷法(例如，1000rpm、20秒鐘)涂敷，通過(guò)在100°左右烘焙也能得到氧化硅膜。
還有，通過(guò)使用上述的液體材料方法以外的方法使絕緣膜高速成膜也是可能的，例如能適用CVD法進(jìn)行成膜。當(dāng)采用CVD法的情況下，特別是等離子增強(qiáng)CVD法(PECVD法)很適合，也能采用以下這樣的成膜條件。例如，可以是作為原料氣體使用四乙氧基硅烷(TEOS)以及氧(O2)，通過(guò)在各自的流量為200sccm、5slm，氣體氛圍溫度為350°、RF功率為1.3kW，壓力為200Pa這樣的條件下，以大約300nm/min這樣的高速成膜速度使氧化硅膜成膜。另外，可以是作為原料氣體使用硅烷(SiH4)、一氧化氮(N2O)以及氬(Ar)，使各自的流量為160sccm、3slm、5slm，通過(guò)在氣體氛圍溫度為400°、RF功率為800W，壓力為170Pa這樣的條件下，以大約300nm/min這樣的高速成膜速度使氧化硅膜成膜。作為絕緣膜也可以使用氮化硅膜(SiN)。
(膜厚減小工序)
接著，如圖6(C)以及圖7(C)所示，直到半導(dǎo)體膜12的上表面露出、上表面的凸凹30變平坦為止研磨絕緣膜14，使膜厚減小。在本實(shí)施方式中，采用CMP法(化學(xué)性機(jī)械性研磨法)進(jìn)行本工序。由此，如圖所示，絕緣膜14的上表面和半導(dǎo)體膜12的上表面的高度一致，得到了平坦性高的上表面。作為根據(jù)CMP法研磨的適當(dāng)條件，能采用例如組合使用軟聚氨酯制的焊盤(pán)和使二氧化硅粒子分散在氨系或者胺系的堿溶液中的研磨劑(懸浮體)，壓力為30000Pa、旋轉(zhuǎn)數(shù)為50轉(zhuǎn)/分、研磨劑的流量為200secm這樣的條件。
還有，當(dāng)制造上述圖4以及圖5中表示的薄膜晶體管1a時(shí)，在本工序中，使膜厚不斷減小以使絕緣膜14的至少在半導(dǎo)體膜12上部的區(qū)域?yàn)樗谕哪ず?作為柵絕緣膜適當(dāng)?shù)暮穸?，研磨絕緣膜14直至使半導(dǎo)體膜12的上表面不露出即可。
(第2絕緣膜形成工序)接著，如圖6(D)以及圖7(D)所示，以覆蓋露出的半導(dǎo)體膜12的上表面的方式形成柵絕緣膜16。例如，通過(guò)PECVD法形成由氧化硅膜構(gòu)成的柵絕緣膜16。例如，作為原料氣體使用四乙氧基硅烷(TEOS)以及氧(O2)，使各自的流量為50sccm、5slm，在氣體氛圍溫度為350°、RF功率為1.3kW、壓力為200Pa這樣的條件使氧化硅膜成膜。此種情況下，成膜速度為30nm/min左右，能得到具有適于柵絕緣膜的耐壓特性等的良好的氧化硅膜。
(電極形成工序)接著，如圖6(E)以及圖7(E)所示，通過(guò)濺射法形成了鉭、鋁等的金屬薄膜之后，通過(guò)圖案形成，在柵絕緣膜16上的規(guī)定位置上形成柵極18。
還有，在上述圖4以及圖5表示的薄膜晶體管1a中，在省略作為第2絕緣膜的柵絕緣膜的情況下，還在作為第1絕緣膜的絕緣膜14a上規(guī)定的位置形成柵極18。
(源極/漏極形成工序)接著，將柵極18作為掩模，對(duì)于半導(dǎo)體膜12注入成為施子或者受子的雜質(zhì)離子。由此，在柵極18的下方形成溝道形成區(qū)域，在其以外的部分(被離子注入的部分)形成源/漏區(qū)。制作NMOS晶體管的情況下，例如作為雜質(zhì)元素將磷(P)以1×1016cm-2的濃度注入源/漏區(qū)域。其后，以照射能量密度為200～400mJ/cm2左右照射XeCI準(zhǔn)分子激光器，在250℃～450℃左右的溫度下，通過(guò)進(jìn)行熱處理，進(jìn)行雜質(zhì)元素的激活。其后，如圖6(F)以及圖7(F)所示，在絕緣膜16以及柵極18的上表面形成絕緣膜24。作為絕緣膜24，例如由PECVD法形成約500nm的氧化硅膜。然后，形成貫穿絕緣膜16、24直到達(dá)到半導(dǎo)體膜12的源/漏區(qū)域的接觸孔，在該接觸孔內(nèi)以及絕緣膜24上形成源極20以及漏極22。源極20以及漏極22可以例如通過(guò)濺射法堆積鋁，并通過(guò)進(jìn)行圖案形成來(lái)形成。
通過(guò)以上的工序，能得到采用層疊了半導(dǎo)體膜、絕緣膜以及電極的MOS構(gòu)造的場(chǎng)效應(yīng)型的薄膜晶體管1(或者1a)。
這樣，根據(jù)本實(shí)施方式，不損失作為場(chǎng)效應(yīng)型薄膜晶體管必要的特性，可以避免在半導(dǎo)體膜的邊緣部分電場(chǎng)集中，使可靠性提高。
下面，對(duì)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的其他實(shí)施例(晶體管的制造方法)，參照附圖8進(jìn)行說(shuō)明。在圖8中和圖6對(duì)應(yīng)的部分采用同一符號(hào)。
在此實(shí)施例中，在絕緣基板上由絕緣膜形成了元件分離區(qū)域之后，形成半導(dǎo)體膜。通過(guò)蝕回(etchback)此半導(dǎo)體膜，使半導(dǎo)體膜的上表面和元件分離區(qū)的絕緣膜的上表面幾乎形成為同一平面(單獨(dú)平面)。由此，消除了半導(dǎo)體膜邊緣部分的露出，使柵絕緣膜形成為在半導(dǎo)體膜的邊緣部分沒(méi)有彎曲(平坦)。
(絕緣膜形成工序)首先，如圖8(A)所示，在基板10上形成絕緣膜14。如前述這樣，當(dāng)采用能在短時(shí)間內(nèi)較厚地成膜的條件的情況下，例如能采用通過(guò)自旋涂敷法在基板10的幾乎全部上表面上將液體材料涂敷，其后將此涂敷的液體材料烘焙使其固化的方法。例如，作為液體材料使用將聚硅氨烷(例如，全氫聚硅氨烷)溶解于有機(jī)溶劑(例如，20％二甲苯溶液)中的液體材料，將該液體材料通過(guò)自旋涂敷法(例如，2000rpm、20秒鐘)涂敷之后，通過(guò)在450°左右的溫度下，在空氣中烘焙，能得到厚膜的氧化硅膜。此處，上述的“全氫聚硅氨烷”是無(wú)機(jī)聚硅氨烷的一種，是通過(guò)在空氣中烘焙轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸枘さ奈镔|(zhì)。另外，在基板10上適量地滴下作為液體材料的感光性聚硅氨烷之后，由自旋涂敷法(例如，1000rpm、20秒鐘)涂敷，通過(guò)在100°左右烘焙也能得到氧化硅膜。
還有，通過(guò)使用上述液體材料的方法之外的方法也能將絕緣膜高速成膜。例如采用CVD法能夠進(jìn)行成膜。當(dāng)采用CVD法時(shí)，特別是等離子激勵(lì)CVD法(PECVD法)較為合適，能適用以下這樣的成膜條件。例如，可以是通過(guò)作為原料氣體使用四乙氧基硅烷(TEOS)以及氧(O2)，使各自的流量為200sccm、5slm，環(huán)境溫度為350°、RF功率為1.3kW、壓力為200Pa這樣的條件以大約30nm/min這樣的高速成膜速度使氧化硅膜成膜。另外，也可以通過(guò)作為原料氣體使用硅烷(SiH4)、一氧化氮(N2O)以及氬(Ar)，使各自的流量為160sccm、3slm、5slm，使環(huán)境溫度為400°、RF功率為800W，壓力為170Pa這樣的條件，以大約300nm/min這樣的高速成膜速度使氧化硅膜成膜。作為絕緣膜也可以使用氮化硅膜(SiN)。
接著，如圖8(B)所示，將在基板10上形成的絕緣膜14使用將半導(dǎo)體形成區(qū)域開(kāi)口的掩模進(jìn)行蝕刻，使絕緣膜14開(kāi)口，在基板10上使半導(dǎo)體形成區(qū)域(元件形成區(qū)域)露出。絕緣膜14成為元件分離膜。
(半導(dǎo)體膜形成工序)接著，如圖8(C)所示，在基板10上的絕緣膜14的上表面以及在絕緣膜14上開(kāi)口的半導(dǎo)體形成區(qū)上形成半導(dǎo)體膜12，將在絕緣膜14上開(kāi)口的半導(dǎo)體形成區(qū)用半導(dǎo)體膜12埋入。如前述這樣，例如，在基板10的幾乎全部上表面上通過(guò)PECVD法、LPCVD法、常壓化學(xué)氣相沉積法(APCVD法)、濺射法等成膜法使非晶硅膜成膜。接著，對(duì)此非晶硅膜通過(guò)進(jìn)行照射準(zhǔn)分子激光器等的處理(激光退火處理)，將非晶硅膜變換為多晶硅膜。在通過(guò)激光照射進(jìn)行結(jié)晶處理得到的多晶硅膜的表面上，多產(chǎn)生由于各結(jié)晶粒子的邊界(晶粒間界)隆起產(chǎn)生的凸凹30。
(膜厚減小工序)接著，如圖8(D)所示，直到半導(dǎo)體膜12的上表面露出、上表面的凸凹30變平坦為止研磨絕緣膜14，使膜厚減小。在本實(shí)施方式中，采用CMP法(化學(xué)性機(jī)械性研磨法)進(jìn)行本工序。由此，如圖所示，絕緣膜14的上表面和半導(dǎo)體膜12的上表面的高度一致，能得到平坦性高的面。作為根據(jù)CMP法研磨的合適條件，能采用例如組合使用軟聚氨酯制的焊盤(pán)和使二氧化硅粒子分散在氨系或者胺系的堿溶液中的研磨劑(懸浮體)，壓力為30000Pa、旋轉(zhuǎn)數(shù)為50轉(zhuǎn)/分、研磨劑的流量為200secm這樣的條件。
此后，如前述的圖6(D)～同圖(F)所示，通過(guò)進(jìn)行第2絕緣膜(柵絕緣膜)形成工序、柵極形成工序、源極/漏極形成工序、保護(hù)膜(絕緣膜)形成工序，制造半導(dǎo)體裝置(晶體管)。
還有，作為半導(dǎo)體膜并非限定于硅膜。另外，也可以是使用了液體硅的半導(dǎo)體膜形成工程。
這樣，根據(jù)本實(shí)施方式，由于能進(jìn)行半導(dǎo)體膜12和柵絕緣膜16的平坦化處理，能消除半導(dǎo)體膜以及柵絕緣膜中的電場(chǎng)的集中部分，所以晶體管特性提高。另外，在柵絕緣膜的形成過(guò)程中，也可以使用階梯復(fù)蓋性低的工程，情況良好。
下面，對(duì)于包括上述的半導(dǎo)體裝置構(gòu)成的集成電路、電光學(xué)裝置、電子設(shè)備的具體例進(jìn)行說(shuō)明。
圖9是包括半導(dǎo)體裝置構(gòu)成的電光學(xué)裝置100的電路圖。本實(shí)施方式的電光學(xué)裝置(顯示裝置)100是由包括在各象素區(qū)能通過(guò)電場(chǎng)發(fā)光效果發(fā)光的發(fā)光層OLED和存儲(chǔ)用于驅(qū)動(dòng)其的電流的保持電容，還包括關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置(薄膜晶體管T1～T4)構(gòu)成的。從驅(qū)動(dòng)器101為各象素區(qū)提供掃描線Vsel以及發(fā)光控制線Vgp。從驅(qū)動(dòng)器102為各象素區(qū)提供數(shù)據(jù)線Idata以及電源線Vdd。通過(guò)控制掃描線Vsel和數(shù)據(jù)線Idata，執(zhí)行對(duì)各象素區(qū)的電流程序，可以控制由發(fā)光部OLED的發(fā)光。
還有，上述驅(qū)動(dòng)電路只是在發(fā)光要素方面使用電場(chǎng)發(fā)光元件時(shí)的電路的一例，也可以為其他的電路構(gòu)成。另外，構(gòu)成各個(gè)驅(qū)動(dòng)器101、102的集成電路也適合由有關(guān)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置形成。
圖10是說(shuō)明包括上述的電光學(xué)裝置構(gòu)成的電子設(shè)備的具體例的圖。圖10(A)是適用于攜帶電話機(jī)的適用例，該攜帶電話極530包括天線部531、語(yǔ)音輸出部532、語(yǔ)音輸入部533、操作部534以及本發(fā)明的電光學(xué)裝置100。如這樣有關(guān)本發(fā)明的電光學(xué)裝置可以作為顯示部使用。圖10(B)是適用于攝像機(jī)的適用例，該攝像機(jī)540包括顯像部541、操作部542、語(yǔ)音輸入部543以及本發(fā)明的電光學(xué)裝置100。圖10(C)是適用于電視機(jī)的適用例，該電視機(jī)550包括本發(fā)明的電光學(xué)裝置100。還有，對(duì)于用于個(gè)人計(jì)算機(jī)等的監(jiān)視器裝置，也能適用有關(guān)本發(fā)明的電光學(xué)裝置。圖10(D)是適用于卷合式電視機(jī)(roll-up televison)的適用例，該卷合式電視機(jī)560包括本發(fā)明的電光學(xué)裝置100。另外，電子設(shè)備并非限定于這些設(shè)備，適用于具有顯示功能的各種電子設(shè)備都是可能的。例如除了這些，還包括帶有顯示功能的傳真機(jī)、數(shù)字照相機(jī)的取景器、攜帶式電視機(jī)、電子記事本、電光揭示板、宣傳公告用的顯示器等。還有，關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置作為電光學(xué)裝置的構(gòu)成部件除了包括在上述這樣的電子設(shè)備中，也能適用于單獨(dú)作為電子設(shè)備的構(gòu)成部件。
另外，并非限定于上述例子，有關(guān)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，也能適用于所有電子設(shè)備的制造。例如，除此之外，也能適用于帶有顯示功能的傳真機(jī)、數(shù)字照相機(jī)的取景器、攜帶式電視機(jī)、PDA、電子記事本、電光揭示板、宣傳公告用的顯示器、IC卡等。
還有，本發(fā)明不限定于上述的各種實(shí)施方式，在本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)可以有各種變形實(shí)施方式。
例如，在上述的實(shí)施方式中，作為半導(dǎo)體膜的一例采用多晶硅膜進(jìn)行了說(shuō)明，但半導(dǎo)體膜并非限定于這些物質(zhì)。
另外，在上述的實(shí)施方式中，作為場(chǎng)效應(yīng)型的半導(dǎo)體元件的一例采用了薄膜晶體管，其它的、對(duì)于單晶SOI(silicon on insulator)晶體管中，對(duì)在各晶體管相互間通過(guò)蝕刻等進(jìn)行元件分離的構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置同樣地也能適用本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，是使用層疊了半導(dǎo)體膜、絕緣膜以及電極的構(gòu)造的場(chǎng)效應(yīng)型半導(dǎo)體裝置的制造方法；其特征在于，包括第1工序，在至少一面為絕緣性的基板的該面上形成島狀半導(dǎo)體膜；第2工序，在所述基板的一面上，形成第1絕緣膜，以覆蓋所述半導(dǎo)體膜而且在所述半導(dǎo)體膜的上部以外部分的膜厚和該半導(dǎo)體膜的膜厚大致相同或者大于此膜厚；第3工序，使所述第1絕緣膜的至少在所述半導(dǎo)體膜的上部的區(qū)域的膜厚減??；和第4工序，形成電極，使其在使膜厚減小之后的所述第1絕緣膜的上部并貫通所述半導(dǎo)體膜規(guī)定位置的上部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述第2工序通過(guò)將液體材料涂敷、使其固化，形成所述第1絕緣膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在所述第4工序之前，還包括在所述第1絕緣膜上形成第2絕緣膜的第5工序；所述第4工序在所述第2絕緣膜的上部形成所述電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述第3工序直到所述半導(dǎo)體膜的上表面露出為止進(jìn)行使所述第1絕緣膜的膜厚減小的處理；所述第5工序以覆蓋露出的所述半導(dǎo)體膜的上表面的方式形成所述第2絕緣膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述第3工序進(jìn)行以使所述半導(dǎo)體膜的上表面的凸凹平坦化的方式，使所述第1絕緣膜的膜厚減小的處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，通過(guò)化學(xué)性機(jī)械性研磨法進(jìn)行所述第3工序。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體膜是多晶半導(dǎo)體膜。
8.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，是使用層疊了半導(dǎo)體膜、絕緣膜以及電極的構(gòu)造的場(chǎng)效應(yīng)型半導(dǎo)體裝置的制造方法；其特征在于，包括第1工序，在至少一面為絕緣性的基板的該面上，形成在應(yīng)當(dāng)形成半導(dǎo)體膜的區(qū)域開(kāi)口的第1絕緣膜；第2工序，在所述基板的一面上，形成半導(dǎo)體膜，使其至少埋入所述第1絕緣膜的開(kāi)口部；和第3工序，至少使該半導(dǎo)體膜的膜厚減小，以使所述第1絕緣膜的表面和所述半導(dǎo)體膜的表面為同一平面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，還包括第4工序，在所述半導(dǎo)體膜上形成第2絕緣膜；和第5工序，形成電極，以使其在所述第2絕緣膜的上部并貫通所述半導(dǎo)體膜規(guī)定位置的上部。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或者9所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，通過(guò)化學(xué)性機(jī)械性研磨法進(jìn)行所述第3工序。
11.一種半導(dǎo)體裝置，是使用層疊了半導(dǎo)體膜、絕緣膜以及電極的構(gòu)造的場(chǎng)效應(yīng)型的半導(dǎo)體裝置；其特征在于，包括在至少一面為絕緣性的基板上形成的島狀半導(dǎo)體膜；在所述基板的一面上，以包圍所述半導(dǎo)體膜的周圍并使該半導(dǎo)體的上表面露出的方式形成的第1絕緣膜；以覆蓋所述半導(dǎo)體膜的上表面的方式在所述第1絕緣膜上形成的第2絕緣膜；在所述第2絕緣膜的上部并以貫通所述半導(dǎo)體膜的規(guī)定位置的上部的方式形成的電極。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第1絕緣膜和所述半導(dǎo)體膜形成為大致相同的膜厚。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，使所述第1絕緣膜的上表面和所述半導(dǎo)體膜的上表面形成為幾乎是同一平面。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第1絕緣膜和所述第2絕緣膜的材質(zhì)不同。
15.根據(jù)權(quán)利要求11～14中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體膜是多晶半導(dǎo)體膜。
16.一種半導(dǎo)體裝置，是使用層疊了半導(dǎo)體膜、絕緣膜以及電極的構(gòu)造的場(chǎng)效應(yīng)型的半導(dǎo)體裝置；其特征在于，包括在至少一面為絕緣性的基板上形成的島狀半導(dǎo)體膜；在所述基板的一面上，以覆蓋所述半導(dǎo)體膜而且使對(duì)應(yīng)于所述半導(dǎo)體膜的上部區(qū)域以外部分的第1膜厚和該半導(dǎo)體膜的膜厚大致相同或者大于此膜厚，并使在所述半導(dǎo)體的上部區(qū)域部分的第2膜厚比所述第1膜厚還要小的方式形成的第1絕緣膜；在所述第1絕緣膜的上部并以貫通所述半導(dǎo)體膜的規(guī)定位置的上部的方式形成的電極。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，還包括在所述第1絕緣膜上形成的第2絕緣膜，所述電極形成在所述第2絕緣膜的上部。
18.一種集成電路，其特征在于，包括權(quán)利要求11～17中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置。
19.一種電光學(xué)裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求11～17中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置。
20.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括權(quán)利要求11～17中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供在薄膜晶體管等的半導(dǎo)體裝置中，可以避免在半導(dǎo)體膜的邊緣部分的電場(chǎng)集中，使可靠性提高的技術(shù)。其是使用層疊了半導(dǎo)體膜、絕緣膜以及電極的構(gòu)造的場(chǎng)效應(yīng)型半導(dǎo)體裝置的制造方法。包括第1工序，在至少一面為絕緣性的基板(10)的該面上，形成島狀半導(dǎo)體膜(12)的；第2工序，在基板的一面上，形成第1絕緣膜(14)，以覆蓋半導(dǎo)體膜而且使在半導(dǎo)體膜的上部以外的部分的膜厚和該半導(dǎo)體膜的膜厚大致相同或者大于此膜厚；第3工序，使第1絕緣膜的至少在半導(dǎo)體膜上部區(qū)域的膜厚減?。坏?工序，形成電極(18)，以使其在使膜厚減小之后的第1絕緣膜的上部并貫通半導(dǎo)體膜的規(guī)定位置的上部。
文檔編號(hào)H01L51/50GK1684230SQ20051006731
公開(kāi)日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2005年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月16日
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