[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

本发明涉及采用半导体元件的半导体器件(一种由半导体膜形成的元件)，尤其涉及液晶显示器。本发明还涉及利用液晶显示器做显示单元的电子设备。

近几年，引人注意的技术是采用在有绝缘表面的衬底上形成的半导体膜(其厚度在几纳米到几百纳米)制造薄膜晶体管(TFT)。薄膜晶体管应用到包括ICs和半导体器件的广泛的电子器件中。其在液晶显示器的开关元件的应用是尤其希望快速发展的。

有源矩阵液晶显示器具有包括多个像素的像素部分，每一个像素具有TFT(像素TFT)和液晶单元。液晶单元有像素电极、相对电极、以及插入在像素电极和相对电极之间的液晶。像素TFT控制提供到像素电极的电压，由此在像素部分显示图像。

其有源层由具有晶体结构(晶体TFT)的半导体膜形成的TFT具有高的迁移率。因此，晶体TFT可以在同样的衬底上与功能性电路一体化，以使由此构造的液晶显示器可以高清晰度地显示图形。

具体来说，具有晶体结构的半导体膜包括单晶半导体、多晶半导体、微晶半导体以及在未审号为Hei7-130652、Hei8-78329、Hei10-135468和Hei10-135469的日本专利申请中所公开的半导体。

在制造有源矩阵液晶显示器中，在单独的像素部分需要一百万到两百万的晶体TFTs。另外，提供在像素部分外围中的功能电路也包括晶体TFTs以增加所需晶体TFTs的总数。为了获得稳定的图像显示，液晶显示器必须满足严格的标准，每个晶体TFT必须可靠。

TFT的性能可以分成在ON状态中的性能和在OFF状态中的性能。在ON状态中的性能包括ON电流、迁移率、S值以及阈值。在OFF状态中的特性中，OFF电流值是重要特性。

采用薄膜晶体管(TFT)的液晶显示器经常用作液晶投射器等中的发光球。

通常在投射器中射出的光具有约百万勒克斯的强度。尽管一部分射出光进入到有源矩阵衬底上的TFT的有源层中，但大部分射出光辐射到像素电极。尤其当射出光进入到有源层的沟道形成区时，由于光电效应在该区中产生了光电流，因此增加了所不希望的TFT的OFF电流。

因此设置能够遮蔽光(黑矩阵)的遮蔽膜是必不可少的，以阻止外部光进入TFT的有源层。通常遮蔽膜提供在相对衬底或有源矩阵衬底上。

但是，当在相对衬底上提供遮蔽膜的情况下，目前所采用的连接技术耗费了太大的范围以在相对衬底上放置遮蔽膜，结果宽高比降低。因此，考虑到所希望的半导体元件最小化的趋势，遮蔽膜的这种设置不可能合适。

另一方面，在有源矩阵衬底上提供遮蔽膜的情况下，遮蔽膜通常在晶体管和不需要透射可见光的布线之上形成，将中间层绝缘膜放置在遮蔽膜和晶体管及布线之间。这种结构仅花费了有限的范围来放置遮蔽膜，因此改善了宽高比。

如果当射出的光经过液晶显示器时有反射光在有源矩阵衬底的表面反射，或为了获得彩色显示而采用多个液晶显示器并有光线经过其它液晶显示器，光仍可以从有源矩阵衬底一侧进入TFT的有源层。在那些情况下上述构造的遮蔽膜在抑制TFT的OFF电流方面有困难。

发明概述

考虑到上述原因设计本发明，因此本发明的一个目的是提供一种具有遮蔽膜的半导体器件，上述遮蔽膜能够阻止TFT由于来自有源矩阵衬底一侧的入射光而增加其OFF电流。

为了阻止来自有源矩阵衬底一侧的光进入到TFT的有源层中，本发明的发明者们考虑在有源矩阵衬底和TFT的有源层之间形成遮蔽膜。据此，用绝缘膜覆盖遮蔽膜，TFT的有源层形成在绝缘膜上。

然而如果遮蔽膜引起绝缘膜表面不均匀，不均匀性依次使TFT的有源层变形，形成在不均匀绝缘膜上的TFT的性能差。特别是，迁移率不希望地增加了。

虽然如果绝缘膜足够厚绝缘膜的表面可以是平坦的，但形成厚绝缘膜花费时间，这对缩短制造液晶显示器整个过程所需的时间是没有帮助的。进一步说，增加厚度伴随着衬底被弯曲的危险的增加以及由于绝缘膜的应力使绝缘膜自身脱离衬底。

那时，本发明的发明者想出了在有源矩阵衬底上形成遮蔽膜，通过形成绝缘膜覆盖遮蔽膜，然后通过CMP、即化学机械抛光以抛光绝缘膜。

CMP是一种化学和机械地使表面与设置为参照物的抛光物体表面水平的方法。通常，方法采用台板或抛光板以及粘接到台板顶表面上的抛光布或抛光衬垫(在本说明书的下文中通常是指衬垫)。在浆液供应到抛光物体和衬垫间的同时，台板和抛光物体分别地旋转或摇摆，以使抛光物体的表面通过化学和机械结合作用而抛光。