[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

本发明涉及一种半导体器件及其制造方法。本发明特别涉及一种在绝缘表面，例如，在玻璃之类的绝缘衬底或形成于硅片上的氧化硅之类的绝缘膜的表面上形成的绝缘栅场效应晶体管(1GFET)。再有，本发明有利于绝缘栅场效应晶体管，特别是以较高电压驱动的N沟型场效应晶体管的形成。还应理解到，本发明对在转变温度(即扭变点)低于750℃的玻璃衬底上形成TFT特别有利。

此外，本发明还涉及液晶器件的有源矩阵、图象传感器的驱动电路或使用前述半导体器件的三维集成电路(混合集成电路)。

在已有技术中，已知TFT用来驱动矩阵式液晶器件或图象传感器或类似器件。特别是，在使用非晶硅作有源层的非晶TFT的场合下，为了提高驱动速度，现正在开发高迁移率的晶体TFT。此外，为了进一步改善器件特性，并提高高压驱动能力，已提出在有源区内形成具有高阻区(高阻漏区)的TFT。本发明中的“高阻区”或“高阻漏区”包括具有高电阻率的杂质区(漏区)，轻掺杂漏区(LDD)及栅电极与杂质区不重叠的偏移区。

然而，在N沟型TFT中由热载流子所引起的负电荷易于被靠近漏区的那部分栅绝缘膜所俘获，因而高阻区的导电类型变换成P型。其结果，阻碍了源/漏电流。

再有，还必须使用光刻技术来形成高阻区。这就意味着，不可能改善所得到的TFT的成品率和特性的均匀性。

本发明的目的在于，通过解决前述问题来改善TFT的质量和提高产量。特别是，本发明的目的在于防止由热载流子所引起的性能下降，不用光刻工艺以自对准方式产生高阻区。

本发明的又一个目的在于使用本发明的TFT来制造液晶器件。

本发明的再一个目的在于制作具有高度防水性的TFT，这种水份特别是包含在用TEOS气体形成的层间绝缘体内。

本发明的再一个目的在于，利用层间绝缘膜中存在的电荷来稳定TFT的特性。

根据本发明，一种TFT包括至少含有源、漏和沟道区的有源半导体层，还包括源区和沟道区和/或漏区和沟道区之间的高阻区，其中在邻近高阻区形成一层能俘获正电荷的膜。图1表示了这种结构的典型例子。

在图1中，一个N区介于N型源区110与沟道区3之间。一个栅绝缘膜104位于N区111之上。另外，一层能俘获膜内正离子的氮化硅膜114形成在源区和栅绝缘膜104之上。应理解到，即使热电子从靠近源区的有源层注入到栅绝缘膜，也能被存在于氮化硅膜内的正电荷所中和。所以，高阻区能适当地发挥作用。另外，图1所示的TFT还包括位于沟道区3和高阻区111之间的偏移区。该偏移区是沟道区的延伸部分，它的导电类型与沟道区相同(本征的)。

以本发明的优选实施方案并参照附图来描述本发明的前述目的及特点。

图1表示依本发明的TFT的部分剖面图；

图2A～2D表示依本发明的优选实施方案的剖面图；

图3A～3H表示依本发明第一实施例的TFT制作工艺过程；

图4A～4C表示依本发明第二实施例的TFT的制作工艺过程；

图5A～5C表示采用了本发明的TFT的单片电路的例子；

图6A～6F表示依本发明第三实施例的TFT的制作工艺过程；

图7A～7F表示依本发明第四实施例的TFT的制作工艺过程；

图8A～8F表示依本发明第五实施例的TFT的制作工艺过程；

图9A～9G表示依本发明第六实施例的TFT的制作工艺过程；

图10是表示依本发明的液晶器件的原理图；

图11A～11D表示依本发明第七实施例的TFT的制作工艺过程。

在本发明的优选实施方案中，在高阻区上形成一层能俘获正电荷的膜，例如氮化硅膜，直接与高阻区或与位于其间的栅绝缘氧化硅膜接触。正电荷俘获层的厚度例如是200～2000。被膜所俘获的正电荷使邻近俘获层的高阻区的导电类型变为轻掺杂的N型，或中和注入到栅绝缘膜中的负电荷，从而避免了由热载流所引起的性能下降。例如，在高阻区上若未设置氧化硅膜，为给漏区施加+15V，给栅施加-20V电压时，由碰撞离化所引起的负电荷不能被氧化硅膜所俘获。当在高阻区上设有氧化硅膜时，负电荷即被氧化硅膜俘获，该电荷将被正电荷所中和。因而可以防止高阻区变为P型。

图2A～2D表示各实施例正电荷俘获层与栅绝缘膜之间的局部关系图。在图2A中，TFT具有一个沟道区3，源区和漏区1和5，一层栅绝缘膜6，一个栅电极7及环绕栅电极的阳极氧化膜12，还有一对高阻区2和4。另外，在TFT上表面上形成一层间绝缘体8，并通过该绝缘体设置源、漏电极9和10。再有如图所示设置了电荷俘获膜11。