TW480554B

Semiconductor device and manufacturing method thereof

Abstract

By providing appropriate TFT structures arranged in various circuits of the semiconductor device in response to the functions required by the circuits,it is made possible to improve the operating performances and the reliability of a semiconductor device,reduce power consumption as well as realizing reduced manufacturing cost and increase in yield by lessening the number of processing steps. An LDD region of a TFT is formed to have a concentration gradient of an impurity element for controlling conductivity which becomes higher as the distance from a drain region decreases. In order to form such an LDD region having a concentration radient of an impurity element,the present invention uses a method in which agate electrode having a taper portion is provided to thereby dope an ionized impurity element for controlling conductivity accelerated in the electric field so that it penetrates through the gate electrode and a gate insulating film into a semiconductor layer.

TW480554B, drawing sheet 1
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Term

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36 claims: 36 independent, 0 dependent

  1. 1
    一種設置一像素TFT及一驅動電路之半導體裝置,其中之像素TFT形成在一像素部份中,而驅動電路具一p-通道TFT與一n通道TFT形成在相同基底上像素部份之外圍中,其中:該驅動電路之n通道TFT具一含錐狀部份之閘極電極,一通道形成區,一用於形成一LDD區,並將LDD區提供成可重疊閘極電極且俾能與通道形成區接觸之第一雜質區,以及一用於形成提供在第一雜質區外之源極區或洩極區之第二雜質區;該驅動電路之n通道TFT具一含錐狀部份之閘極電極,一通道形成區,一用於形成一LDD區,並將LDD區提供成可重疊閘極電極且俾能與通道形成區接觸之第三雜質區,以及一用於形成提供在第三雜質區外之源極區或洩極區之第四雜質區;像素TFT具一含錐狀部之閘極電極,一通道形成區,一用於形成一LDD區,並將LDD區提供成可重疊閘極電極且俾能案通道形成區接觸之第一雜質區,以及一用於形成提供在第一雜質區外之源極區或洩極區之第二雜質區;當從通道形成區至各雜質區毗接至此之距離增加時,第一雜質區中一導電性之雜質元件濃度及第三雜質區中相對導電性之雜質元件濃度變高;以及該像素部份中所提供之像素電極具一光線反射表面,形成在由一有機絕緣材資製成之一第二中介層絕緣膜上,並經由設置在至少一第一中介層絕緣膜與第二中介層絕緣膜中所提供之開口,連接至像素TFT,其中之第一中介層絕緣膜由形成在像素TFT之閘極電極上方之非有機絕緣材質製成,而第二中介層絕緣膜形成與第一中介層絕緣膜上表面接觸。
  2. 2
    如申請專利範圍第1項之裝置,其中:驅動電路之p通道TFT與n通道TFT像素TFT之閘極電極由一抗熱傳導材質形成;以及從該驅動電路延伸,要連接至閘極電極之閘極接線由一低阻抗導電材質形成。
  3. 3
    如申請專利範圍第2項之裝置,其中之抗熱傳導材質為一選自含鉭(Ta),鈦(Ti),與鎢(W)群組之元素;或具以上元素為其成份之混合物;或組合以上元素之混合物;或具以上元素為其成份之氮化物;或具以上元素為其成份之矽化物。
  4. 4
    如申請專利範圍第1項之裝置,其中,閘極電極之錐狀部份角度為5°與35°之間。
  5. 5
    如申請專利範圍第1項之裝置,其中,該半導體裝置為選自一個人電腦,一視訊相機,一可攜式資訊終端機,一數位相機,一數位影音光碟機,一電子遊樂設備,及一投影機之裝置。
  6. 6
    一種設置一形成存一像素部份之像素TFT及一驅動電路之半導體裝置,該驅動電路具形成在相同基底上像素部份外圍中之一p通道TFT與一n通道TFT,其中:該驅動電路之n通道TFT具一含錐狀部份之閘極電極,一通道形成區,一用於形成一LDD區,並將LDD區提供成可重疊閘極電極且俾能與通道形成區接觸之第一雜質區,以及一用於形成提供在第一雜質區外之源極區或洩極區之第二雜質區;該驅動電路之p通道TFT具一含錐狀部份之閘極電極,一通道形成區,一用於形成一LDD區,並將LDD區提供成可重疊閘極電極且俾能與通道形成區接觸之第三雜質區,以及一用於形成提供在第三雜質區外之源極區或洩極區之第四雜質區;像素TFT具一含錐狀部份之閘極電極,一通道形成區,一用於形成一LDD區,並將LDD區提供成可重疊閘極電極且俾能與通道形成區接觸之第一雜質區,以及一用於形成提供在第一雜質區外之源極區或洩極區之第二雜質區;當從通道形成區至各雜質區毗接至此之距離增加時,第一雜質區中一導電性之雜質元件濃度及第三雜質區中相對導電性之雜質元件濃度變高;以及該像素部份中所提供之像素電極具光透射性,形成在由一有機絕緣材質製成之一第二中介層絕緣膜上,並連接至要接至像素TFT之導電金屬接線上,導電金屬接線經由設置在至少一第一中介層絕緣膜與第二中介層絕緣膜中所提供之開口加以形成,其中,第一中介層絕緣膜由形成在像素TFT之閘極電極上方之非有機絕緣材質製成,而第二中介層絕緣膜形成與第一中介層絕緣膜上表面接觸。
  7. 7
    如申請專利範圍第6項之裝置,其中驅動電路之p通道TFT與n通道TFT像素TFT之閘極電極由一抗熱傳導材質形成;以及從該驅動電路延伸,要連接至閘極電極之閘極接線由一低阻抗導電材質形成。
  8. 8
    如申請專利範圍第7項之裝置,其中之抗熱傳導材質為一選自含鉭(Ta),鈦(Ti),與鎢(W)群組之元素;或具以上元素為其成份之混合物;或組合以上元素之混合物;或具以上元素為其成份之氮化物;或具以上元素為其成份之矽化物。
  9. 9
    如申請專利範圍第6項之裝置,其中,閘極電極之錐狀部份角度為5°與35°之間。
  10. 10
    如申請專利範圍第6項之裝置,其中,該半導體裝置為選自一個人電腦,一視訊相機,一可攜式資訊終端機,一數位相機,一數位影音光碟機,一電子遊樂設備,及一投影機之裝置。
  11. 11
    一種半導體裝置,具有液晶保持在一對基底間,其中:像素部份外圍中所形成之一像素部份與一驅動電路是形成在一基底上;該驅動電路之一n通道TFT具一含錐狀部份之閘極電極,一通道形成區,一用於形成一LDD區,並將LDD區提供成可重疊閘極電極且俾能與通道形成區接觸之第一雜質區,以及一用於形成提供在第一雜質區外之源極區或洩極區之第二雜質區;該驅動電路之一p通道TFT具一含錐狀部份之閘極電極,一通道形成區,一用於形成一LDD區,並將LDD區提供成可重疊閘極電極且俾能與通道形成區接觸之第三雜質區,以及一用於形成提供在第三雜質區外之源極區或洩極區之第四雜質區;像素TFT具一含錐狀部份之閘極電極,一通道形成區,一用於形成一LDD區,並將LDD區提供成可重疊閘極電極且俾能與通道形成區接觸之第一雜質區,以及一用於形成提供在第一雜質區外之源極區或洩極區之第二雜質區;當從通道形成區至各雜質區毗接至此之距離增加時,第一雜質區中一導電性之雜質元件濃度及第三雜質區中相對導電性之雜質元件濃度變高;以及該像素部份字所提供之像素電極具一光線反射表面,形成在由一有機絕緣材質製成之一第二中介層絕緣膜上,並經由設置在至少一第一中介層絕緣膜與第二中介層絕緣膜中所提供之開口,連接至像素TFT,其中之第一中介層絕緣膜由形成在像素TFT之閘極電極上方之非有機絕緣材質製成,而第二中介層絕緣膜形成與第一中介層絕緣膜上表面接觸,該一基底經由至少一位狀間隔器搭接至上面形成一透明導電膜之另一基底,該柱狀間隔器形成重疊在第二中介層絕緣膜中所提供之開口。
  12. 12
    如申請專利範圍第11項之裝置,其中驅動電路之p通道TFT與n通道TFT像素TFT之閘極電極由一抗熱傳導材質形成;以及從該驅動電路延伸,要連接至閘極電極之閘極接線由一低阻抗導電材質形成。
  13. 13
    如申請專利範圍第12項之裝置,其中之抗熱傳導材質為一選自含鉭(Ta),鈦(Ti),與鎢(W)群組之元素;或具以上元素為其成份之混合物,或組合以上元素之混合物;或具以上元素為其成份之氮化物;或具以上元素為其成份之矽化物。
  14. 14
    如申請專利範圍第11項之裝置,其中,閘極電極之錐狀部份角度為5°與35°之間。
  15. 15
    如申請專利範圍第11項之裝置,其中,該半導體裝置為選自一個人電腦,一視訊相機,一可攜式資訊終端機,一數位相機,一數位影音光碟機,一電子遊樂設備,及一段影機之裝置。
  16. 16
    一種半導體裝置,具有液晶保持在一封基底間,其中:該像素部份外圍中所形成之一像素部份與一驅動電路是形成在一基底上;該驅動電路之一n通道TFT具一含錐狀部份之閘極電極,一通道形成區,一用於形成一LDD區,並將LDD區提供成可重疊閘極電極且俾能與通道形成區接觸之第一雜質區,以及一用於形成提供在第一雜質區外之源極區或洩極區之第二雜質區;該驅動電路之一p通道TFT具一含錐狀部份之閘極電極,一通道形成區,一用於形成一LDD區,並將LDD區提供成可重疊閘極電極且俾能與通道形成區接觸之第三雜質區,以及一用於形成提供在第三雜質區外之源極區或洩極區之第四雜質區;像素TFT具一含錐狀部份之閘極電極,一通道形成區,一用於形戊一LDD區,並將LDD區提供成可重疊閘極電極且俾能與通道形成區接觸之第一雜質區,以及一用於形成提供在第一雜質區外之源極區或洩極區之第二雜質區;當從通道形成區至各雜質區毗接至此之距離增加時,第一雜質區中一導電性之雜質元件濃度及第三雜質區中相對導電性之雜質元件濃度變高;該像素部份中所提供之像素電極具光線透射性,形成在由一有機絕緣材質製成一第一中介層絕緣膜上,並經由設置在至少一第一中介層絕緣膜與第二中介層絕緣膜中所供之開口,連接至像素TFT,其中之第一中介層絕緣膜由形成在像素TFT之閘極電極上方之非有機絕緣材質製成,而第二中介層絕緣膜形成與第一中介層絕緣膜上表面接觸;以及該一基底經由至少一柱狀間隔器搭接至上面形成一透明導電膜之另一基底,該柱狀間隔器形成重疊在第二中介層絕緣膜中所提供之開口。
  17. 17
    如申請專利範圍第16項之裝置,其中:驅動電路之p通道TFT與n通道TFT像素TFT之閘極電極由一抗熱傳導材質形成;以及從該驅動電路延伸,要連接至閘極電極之閘極接線由一低阻抗導電材質形成。
  18. 18
    如申請專利範圍第17項之裝置,其中之抗熱傳導材質為一選自含鉭(Ta),鈦(Ti),與鎢(W)群組之元素;或具以上元素為其成份之混合物;或組合以上元素之混合物;或具以上元素為其成份之氮化物;或具以上元素為其成份之矽化物。
  19. 19
    如申請專利範圍第16項之裝置,其中,閘極電極之錐狀部份角度為5°與35°之間。
  20. 20
    如申請專利範圍第16項之裝置,其中,該半導體裝置為選自一個人電腦,一視訊相機,一可攜式資訊終端機,一數位相機,一數位影音光碟機,一電子遊樂設備,及一投影機之裝置。
  21. 21
    一種半導體裝置之製法,該半導體裝置設置一形成在一像素部份之像素TFT及一驅動電路,該驅動電路具形成在相同基底上該像素部份外圍中之一p通道TFT與n通道TFT,該方法包含:在該基底上形成一包含一晶石結構之半導體層之一第一步驟;選擇性地對包含一晶石結構之半導體層加以蝕刻,形成許多孤島似半導體層之一第二形成步驟;與孤島似半導體層接觸,形成一閘極絕緣膜之一第三步驟;在閘極絕緣膜上形成一由抗熱傳導材質製成之導電層之一第四步驟;選擇性地對導電層加以蝕刻,形成一具有錐狀部份之閘極電極之一第五步驟;將賦予n型導電性之雜質元素經由閘極電極之錐狀部份及經由閘極絕緣膜至少摻入形成該驅動電路與像素TFT之n通道TFT之孤島似半導體層內,形成一第一雜質區之一第六步驟,其中,該第一雜質區在平行於該基底方向具一賦予n型導電性雜質元素之濃度梯度;使用閘極電極為一遮罩,將賦予n型導電性之雜質元素摻入形成該驅動電路之n通道TFT與p通道TFT之孤島似半導體膜內,形成一第二雜質區之一第七步驟;將賦予p型導電性之雜質元素經由閘極電極之錐狀部份及經由閘極絕緣膜至少摻入形成該驅動電路之p通道TFT之孤島似半導體層內,形成一第三雜質區,以及非經由閘極電極之錐狀部份,摻入賦予p型導電性之雜質元素,同時形成一第四雜質區之一第八步驟;在該驅動電路之n通道TFT,像素TFT與p通道TFT之上形成由一非有機絕緣材質製成之一第一中介層絕緣膜之第九步驟;與第一中介層絕緣膜接觸,形成一由有機絕緣材質製成之一第二中介層絕緣膜之第十步驟;以及在第二中介層絕緣膜上,形成一具有一光反射表面連接至像素TFT之像素電極之第十一步驟。
  22. 22
    如申請專利範圍第21項之製法,進而包含步驟:從抗熱傳導材質,在該像素部份之外圍中形成像素TFT及p通道TFT與n通道TFT之閘極電極;以及從一低阻抗導電材質形成一閘極接線,閘極接線從該驅動電路延伸,連接至閘極電極。
  23. 23
    如申請專利範圍第22項之製法,其中之抗熱材質由選自含鉭(Ta),鈦(Ti),鉬(Mo)及鎢(W)辟組之一元素製成;或具以上元素為其成份之混合物;或組合以上元素之混合物;或具以上元素為其成份之氮化物;或具以上元素為其成份之矽化物。
  24. 24
    如申請專利範圍第21項之製法,其中,該半導體裝置為選自一個人電腦,一視訊相機,一可攜式資訊終端機,一數位相機,一數位影音光碟機,一電子遊樂設備,及一投影機。
  25. 25
    一種半導體裝置之製法,該半導體裝置設置一形成在一像素部份之像素TFT及一驅動電路,該驅動電路具形成在相同基底上該像素部份外圍中之一p通道TFT與n通道TFT,該方法包含:在該基底上形成一包含一晶石結構之半導體層之一第一步驟;選擇性地對包含一晶石結構之半導體層加以蝕刻,形成許多孤島似半導體層之一第二形成步驟;與該孤島似半導體層接觸,形成一閘極絕緣膜之一第三步驟;在閘極絕緣膜上形成一由抗熱傳導材質製成之導電層之一第四步驟;選擇性地對導電層加以蝕刻,形成一具有錐形部份之閘極電極之一第五步驟;將賦予n型導電性之雜質元素經由閘極電極之錐狀部份及經由閘極絕緣膜至少摻入形成該驅動電路與像素TFT之n通道TFT之孤島似半導體層內,形成一第一雜質區之一第六步驟,其中,該第一雜質區在平行於該基底方向具一賦予n型導電性雜質元素之濃度梯度;使用閘極電極為一遮罩,將賦予n型導電性之雜質元素摻入形成該驅動電路之n通道TFT與像素TFT之孤島似半導體膜內,形成一第二雜質區之一第七步驟;將賦予p型導電性之雜質元素經由閘極電極之錐狀部份及經由閘極絕緣膜至少摻入形成該驅動電路之p通道TFT之孤島似半導體層內,形成一第三雜質區,以及非經由閘極電極之錐狀部份,摻入賦予p型導電性之雜質元素,同時形成一第四雜質區之第八步驟;在該驅動電路之n通道TFT,像素TFT與p通道TFT之上形成由一非有機絕緣材質製成之一第一中介層絕緣膜之一第九步驟;與第一中介層絕緣膜接觸,形成一由有機絕緣材質製成之一第二中介層絕緩膜之一第十步驟;形成一要連接至像素TFT之導電金屬接線之第十一步驟;以及在第二中介層絕緣膜上,形成一由透明導電膜製成,連接至導電金屬接線之像素電極的一第十二步驟。
  26. 26
    如申請專利範圍第25項之製法,進而包含步驟:從抗熱傳導材質,在該像素部份之外圍中形成像素TFT及p通道TFT與n通道TFT之閘極電極;以及從一低阻抗導電材質形成一閘極接線,閘極接線從該驅動電路延伸,連接至閘極電極。
  27. 27
    如申請專利範圍第26項之製法,其中之抗熱材質由選自含鉭(Ta),鈦(Ti),鉬(Mo)及鎢(W)群組之一元素製成;或具以上元素為其成份之混合物;或組合以上元素之混合物;或具以上元素為其成份之氮化物;或具以上元素為其成份之矽化物。
  28. 28
    如申請專利範圍第25項之製法,其中,該半導體裝置為選自一個人電腦,一視訊相機,一可攜式資訊終端機,一數位相機,一數位影音光碟機,一電子遊樂設備,及一投影機。
  29. 29
    一種半導體裝置之製法,該半導體裝置具保持在一對基底間之液晶並具一形成在一像素部份中該基底之一上之像素TFT以及一驅動電路,該驅動電路具形成在該像素部份外圍中該基底之一上之一n通道TFT與一p通道TFT,該方法包含:在該基底之一上形成一包含一晶石結構之半導體層之一第一步驟;選擇性地對包含一晶石結構之半導體層加以蝕刻,形成許多孤島似半導體層之一第二形成步驟;與孤島似半導體層接觸,形成一閘極絕緣膜之一第三步驟;在閘極絕緣膜上形成一由抗熱傳導材質製成之導電層之一第四步驟;選擇性地對導電層加以蝕刻,形成一具有錐狀部份之閘極電極之一第五步驟;將賦予n型導電性之雜質元素經由閘極電極之錐狀部份及經由閘極絕緣膜至少摻入形成該驅動電路與像素TFT之n通道TFT之孤島似半導體層內,形成一第一雜質區之一第六步驟,其中,該第一雜質區在平行於該基底之一之方向具一賦予n型導電性雜質元素之濃度梯度;使用閘極電極為一遮罩,將賦予n型導電性之雜質元素摻入形成該驅動電路之n通道TFT與像素TFT之孤島似半導體膜內,形成一第二雜質區之一第七步驟;將賦予p型導電性之雜質元素經由閘極電極之錐狀部份及經由閘極絕緣膜至少摻入形成該驅動電路之p通道TFT之孤島似半導體層內,形成一第三雜質區,以及非經由閘極電極之錐狀部份,摻入賦予p型導電性之雜質元素,同時形成一第四雜質區之一第八步驟;在該驅動電路之n通道TFT,像素TFT與p通道TFT之上形成由一非有機絕緣材質製成之一第一中介層絕緣膜之一第九步驟;與第一中介層絕緣膜接觸,形成一由有機絕緣材質製成之一第二中介層絕緣膜之第十步驟;在第二中介層絕緣膜上形成一具有一光反射表面之像素電極之一第十一步驟,該像素電極經由第一中介層絕緣膜第二中介層絕緣膜中所提供之一開口連接至像素TFT;在另一基底上形成至少一透明導電膜之一第十二步驟;以及經由至少一形成重疊在開口之柱狀間隔器將該一基底搭接至該其它基底之一第十三步驟。
  30. 30
    如申請專利範圍第29項之製法,進而包含步驟:從抗熱傳導材質,在該像素部份之外圍中形成像素TFT及p通道TFT與n通道TFT之閘極電極;以及從一低阻抗導電材質形成一閘極接線,閘極接線從該驅動電路延伸,連接至閘極電極。
  31. 31
    如申請專利範圍第30項之製法,其中之抗熱材質由選自含鉭(Ta),鈦(Ti),鉬(Mo)及鎢(W)群組之一元素製成;或具以上元素為其成份之混合物;或組合以上元素之混合物;或具以上元素為其成份之氮化物;或具以上元素為其成份之矽化物。
  32. 32
    如申請專利範圍第30項之製法,其中,該半導體裝置為選自一個人電腦,一視訊相機,一可攜式資訊終端機,一數位相機,一數位影音光碟機,一電子遊樂設備,及一投影機。
  33. 33
    一種半導體裝置之製法,該半導體裝置具保持在一對基底間之液晶並具一形成在一像素部份中該基底之一上之像素TFT以及一驅動電路,該驅動電路具形成在該像素部份外圍中該基底之一上之一n通道TFT與一p通道TFT,該方法包含:在該基底之一上形成一包含一晶石結構之半導體層之一第一步驟;選擇性地對包含一晶石結構之半導體層加以蝕刻,形成許多孤島似半導體層之一第二形成步驟;與孤島似半導體層接觸,形成一閘極絕緣膜之一第三步驟;在閘極絕緣膜上形成一由抗熱傳導材質製成之導電層之一第四步驟;選擇性地對導電層加以蝕刻,形成一具有錐形部份之閘極電極之一第五步驟;將賦予n型導電性之雜質元素經由閘極電極之一錐狀部份及經由閘極絕緣膜至少摻入形成該驅動電路與像素TFT之n通道TFT之孤島似半導體層內,形成一第一雜質區之一第六步驟,其中,該第一雜質區在平行於該基底之一之方向具一賦予n型導電性雜質元素之濃度梯度;使用閘極電極為一遮罩,將賦予n型導電性之雜質元素摻入形成該驅動電路之n通道TFT與像素TFT之孤島似半導體膜內,形成一第二雜質區之一第七步驟;將賦予p型導電性之雜質元素經由閘極電極之錐狀部份及經由閘極絕緣膜至少摻入形成該驅動電路之p通道TFT之孤島似半導體層內,形成一第三雜質區,以及非經由閘極電極之錐狀部份,摻入賦予p型導電性之雜質元素,同時形成一第四雜質區之一第八步驟;在該驅動電路之n通道TFT,像素TFT與p通道TFT之上形成由一非有機絕緣材質製成之一第一中介層絕緣膜之一第九步驟;與第一中介層絕緣膜接觸,形成一由有機絕緣材質製成之第二中介層絕緣膜之第十步驟;經由第一中介層絕緣膜與第二中介層絕緣膜中所提供之一開口,形成一導電金屬接線,連接到像素TFT之一第十一步驟;在第二中介層絕緣膜上,形成一由透明導電膜製成,連接至導電金屬接線之像素電極的一第十二步驟;在另一基底上形成至少一透明導電膜之一第十三步驟;以及經由至少一形成重疊在開口之柱狀間隔器將該一基底搭接至該其它基底之一第十四步驟。
  34. 34
    如申請專利範圍第33項之製法,進而包含步驟:從抗熱傳導材質,在該像素部份之外圍中形成像素TFT及p通道TFT與n通道TFT之閘極電極;以及從一低阻抗導電材質形成一閘極接線,閘極接線從該驅動電路延伸,連接至閘極電極。
  35. 35
    如申請專利範圍第34項之製法,其中之抗熱材質由選自含鉭(Ta),鈦(Ti),鉬(Mo)及鎢(W)群組之一元素製成;或具以上元素為其成份之混合物,或組合以上元素之混合物;或具以上元素為其成份之氮化物;或具以上元素為其成份之矽化物。
  36. 36
    如申請專利範圍第33項之製法,其中,該半導體裝置為選自一個人電腦,一視訊相機,一可攜式資訊終端機,一數位相機,一數位影音光碟機,一電子遊樂設備,及一投影機。
Independent claims36