[发明专利]半导体显示器件及其制作方法

说明书

本发明涉及到使用半导体元件(半导体薄膜元件)的半导体显示器件，尤其是液晶显示器件。而且，本发明涉及到在显示部分使用半导体显示器件的电子学设备。

在具有绝缘表面的衬底上形成半导体薄膜(厚为几个至几百nm)以制作薄膜晶体管(TFT)的技术近些年来已受到关注。薄膜晶体管被广泛地用于电子器件如IC以及半导体显示器件，并得到了迅速的发展，尤其是用于液晶显示器件作为开关元件。

有源矩阵液晶显示器件的像素部分由多个像素组成，每个像素含有TFT和液晶盒。液晶盒具有像素电极、对电极(opposingelectrode)、以及形成在像素电极与对电极之间的液晶。控制由像素TFT供给像素电极的电压可在像素部分显示图像。

特别是，用晶体结构的半导体膜作为TFT的有源层(晶体TFT)可获得高迁移率，因此能够将功能电路集成在同一衬底上，从而实现高清晰度图像显示的液晶显示器件。

本说明书中具有晶体结构的半导体膜包括单晶半导体、多晶半导体和微晶半导体，还包括公开于日本专利公开Hei7-130652号、Hei8-78329号、Hei10-135468号和Hei10-135469号的半导体。

为构成有源矩阵液晶显示器件，仅像素部分就需要100万至200万个晶体TFT，而在其周围形成附加的功能电路则需更多的晶体TFT。液晶显示器件所需的规格是严格的，为了实现稳定的液晶显示，必须保证每个晶体TFT的可靠性。

TFT的特性可按开态和关态来考虑。一些特性参数如开态电流、迁移率、S值和阈值都是开态特性，而关态电流则是最重要的关态特性。

然而，有一个问题是晶体TFT的关态电流容易升高。

而且，从可靠性的观点出发，晶体TFT还没有用于LSI的MOS晶体管(在晶体半导体衬底上制作晶体管)。例如，已观察到晶体TFT被连续驱动时发生退化现象，其中迁移率和开态电流(TFT开态时流过的电流)下降，关态电流(TFT关态时流过的电流)上升。设想其原因是热载流子效应，即在漏极附近的高电场产生的热载流子导致了退化现象。

已经知道，使用轻掺杂漏区(LDD)结构来减轻漏极附近的高电场是降低MOS晶体管关态电流的方法。这种结构在沟道区外面形成低掺杂区，此低掺杂区称作LDD区。

特别是，有一种结构其LDD区经栅绝缘膜与栅电极重叠(栅-漏重叠LDD结构，GOLD结构)，漏极附近的高电场区被减弱，可防止热载流子效应，从而提高可靠性。注意，在本说明书中LDD区经栅绝缘膜与栅电极重叠的区域称作Lov区(第一LDD区)。

还要注意，已知的一些结构如LATID(大倾角注入漏区)结构和ITLDD(反型T LDD)结构都是GOLD结构。有一种GOLD结构，例如，据Hatano M.,Akimoto H.,and Sakai T.,IEDM97 Technical Digest,positive.523-6,1997报导，其侧壁是由硅形成的，已证实与其他的TFT结构相比可得到极优越的可靠性。

注意，在本说明书中，LDD区不与栅电极经栅绝缘膜而重叠的区域称作Loff区(第二LDD区)。

已提出了几种方法来制作具有Loff区和Lov区二者的TFT。一种方法只使用掩模而没有自对准，一种方法使用具有不同宽度的两层栅电极而栅绝缘膜是自对准的，这些都可作为形成Lov区和Loff区的方法。

然而，用掩模形成Lov区和Loff区时需用两个掩模，工序也增多了。另一方面，用自对准形成Lov区和Loff区时，不需增加掩模数，因而能够减少工序。然而，栅电极的宽度和栅绝缘膜的厚度会影响形成的Lov区和Loff区的位置。栅电极和栅绝缘膜的腐蚀速率常有很大的差异，很难精确控制Lov区和Loff区的位置对准。

鉴于上述，本发明的目的是在形成Lov区和Loff区时减少掩模数目，还要易于在所希望的位置形成Lov区和Loff区。而且，本发明的目的还在于实现具有良好的开态和关态特性的晶体TFT。本发明的另一个目的是实现高可靠性的半导体显示器件，其半导体电路是由这种类型的晶体TFT构成的。

利用栅电极的自对准以及掩模向半导体层中掺入杂质来形成Lov区和Loff区。栅电极由两层导电膜构成，更靠近半导体层的那一层(第一栅电极)沿沟道纵向要长于离半导体层较远的层(第二栅电极)。

注意，在本说明书中，沟道纵向一词指载流子在源区和漏区间移动的方向。