[发明专利]半导体设备及其制造方法

说明书

本申请为申请日为2006年5月19日、申请号为200610084061.6、发明名称为“半导体设备及其制造方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及具有由薄膜晶体管(后文中称为TFT)组成的电路的半导体设备及其制造方法，例如涉及配备以液晶显示屏或具有有机发光元件的发光显示设备为代表的电光设备作为组件的电子设备。

要注意，说明书中的半导体设备指的是一般可通过利用半导体特性来作用的设备，且电光设备、半导体电路和电子设备都是半导体设备。

背景技术

近年来，通过使用带有绝缘表面的衬底上形成的半导体薄膜(在厚度上大约几到几百纳米)来制造薄膜晶体管(TFT)的技术引起了注意。薄膜晶体管广泛地应用于诸如IC和电光设备的电子设备设备，尤其作为图像显示设备的开关元件迅速发展。

具体地，积极地开发了其中为按矩阵排列的每一显示像素提供TFT的开关元件的有源矩阵显示设备(诸如液晶显示设备或发光显示设备)。

在有源矩阵显示设备中，推进了扩充像素部分中的有效屏幕区的发展。为了使得有效屏幕区更大，确实有必要使得由排列在像素部分中的TFT(像素TFT)所占据的面积尽可能地小。此外，为了降低制造成本，也推进了在带有像素部分的同一衬底上形成驱动电路的发展。最重要的，使用多晶硅薄膜的TFT比使用非晶态硅薄膜的TFT具有更高的场效应迁移率，从而能以更高的速度操作。

在安装在显示设备上的模块中，在一个衬底上形成为每一功能块显示图像的像素部分以及用于控制该像素部分的驱动电路，诸如移位寄存器电路、电平移动器电路、缓冲电路和采样电路，它们在众多情况中是CMOS电路。

当在同一衬底上形成驱动电路和像素部分时，由除像素部分以外的区域占据的面积被称为边框部分，当与由TAB方法安装驱动电路相比时，该面积往往更大。为了使得边框部分的面积更小，也确实有必要减少构成驱动电路的电路的比例。

具体地，对具有按矩阵排列的有机发光元件(EL元件)的发光显示设备，每一像素需要具有不同角色的多个TFT。此外，也对液晶显示设备，进行了在一个像素中形成开关TFT和诸如SRAM等存储器元件的尝试。此外，在同一衬底上形成像素部分和驱动电路的情况中，期望尽可能的小型化。

在日本专利公开第2001-51622号中，描述了在EL显示设备中具有多栅结构(使用具有串联连接作为有源层的两个或多个沟道形成区的半导体层的结构)的TFT的使用。

此外，在日本专利公开第2002-151523号中，描述了TFT的一种制造过程，其中将配备由衍射光栅图案或半透明薄膜构成并具有降低光强度的功能的辅助图案的光掩膜或标线应用于形成栅电极的光刻过程。

此外，在日本专利公开第2002-203862号中，描述了TFT的一种制造过程，其中对于具有由不同的导电材料组成的两层结构的栅电极，作为栅电极的较低层的第一层具有比栅电极的第二层更大的电极宽度，并实现了通过第一层的一部分中掺杂半导体层。

发明内容

本发明的一个目的在于提供配备高操作性能和高可靠性的电路的半导体设备，且本发明的一个目的在于通过改进半导体设备的可靠性来改进配备半导体设备的电子设备的可靠性。此外，本发明的一个目的在于简化半导体设备的制造过程来降低制造成本。

此外，本发明的一个目的在于在有限的面积中形成多个元件来减少由用于集成的元件所占据的面积，使得可在以液晶显示设备、含有EL元件的发光设备和半导体设备为代表的电光设备中推进更高的分辨率(增加像素数量)、以小型化减少每一显示像素节距以及驱动像素部分的驱动电路的集成。此外，本发明的一个目的在于，通过集成各种电路以便减小尺寸来改进电光设备或发光设备的图像质量或配备这样的设备的电子设备的产品质量。

本发明提供具有多栅结构的新颖的TFT，它具有较低的截止电流值，并抑制了由于热载流子注入引起的降级。应注意，截止电流值是由于当晶态管为开关元件时在未选中期间(关闭状态期间)电荷漏泄引起流经该晶体管的电流的值。