[发明专利]薄膜晶体管及其制法、以及使用该薄膜晶体管的显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管的结构和制法、以及使用该薄膜晶体管的显示装置。

背景技术

作为以往的一般的薄型面板之一的液晶显示装置(LCD)有效利用低功耗或小型轻量的优点而被广泛使用于个人计算机的监视器或者便携信息终端设备的监视器中。此外，近年来，作为TV用途，被广泛使用，阴极射线管是公知的。并且，消除在液晶显示装置中成为问题的视角或者对比度的限制、或者针对动态图像对应的高速响应的追随困难的问题的自发光型中有效利用宽视角、高对比度、高速响应等LCD中不存在的特长的EL元件这样的发光体使用于像素显示部的电场发光型EL显示装置也作为下一代的薄型面板用器件来使用。

在这样的显示装置的像素区域上形成薄膜晶体管(TFT)等开关元件。作为常用的TFT，可列举出使用了半导体膜的MOS结构。在TFT中，存在反堆叠型或顶栅型的种类，半导体膜也具有非晶半导体膜和多晶半导体膜，但是，可根据显示装置的用途或性能适当地选择它们。在小型的面板中，在能够提高显示区域的开口率的这一点上，多使用能使TFT的小型化的多晶半导体膜。

将使用了多晶半导体膜的薄膜晶体管(LTPS-TFT)使用于显示装置外围的电路形成中，由此，减少IC以及IC安装衬底，可简化显示装置的外围，能实现窄边缘高可靠性的显示装置。此外，在显示装置中，不仅按照每个像素的开关Tr的电容变小，而且与漏极侧连接的保持电容的面积也缩小，所以，能够实现高分辨率、高开口率的液晶显示装置。因此，在以便携电话用程度的小型面板QVGA(像素数：240×320)或VGA(像素数：480×640)的高分辨率液晶显示装置中，LTPS-TFT起到主导作用。这样，LTPS-TFT与非晶硅TFT相比较，在性能方面，有很大的优点，可以预想到今后高精细化发展。

作为LTPS-TFT中所使用的多晶半导体膜的制作方法，公知如下方法：首先，作为衬底上的基底膜而形成的氧化硅膜等的上层上形成非晶半导体膜之后，照射激光，由此，使半导体膜多晶化。(例如，参照专利文献1)公知在制作这样的多晶半导体膜之后来制造TFT的方法。具体地说，首先，在多晶半导体膜上形成由氧化硅膜构成的栅极绝缘膜，形成栅电极之后，隔着栅极绝缘膜在多晶半导体膜中引入磷或者硼等杂质，由此，形成源极漏极区域。然后，以覆盖栅电极或者栅极绝缘膜的方式形成层间绝缘膜之后，在层间绝缘膜和栅极绝缘膜上开出到达源极漏极的接触孔。在层间绝缘膜上形成金属膜，以与形成在多晶半导体膜上的源极漏极区域连接的方式进行构图来形成源极漏极电极。然后，以与漏电极连接的方式形成像素电极或自发光元件，由此，形成顶栅型的TFT。

在LTPS-TFT中，一般使用顶栅型的TFT。在该TFT中，作为栅极绝缘膜，使用以100nm左右的非常薄的膜厚所形成的氧化硅膜，被栅电极和多晶半导体夹持，形成MOS结构。并且，对于该氧化膜来说，被引入杂质而低电阻化之后的多晶半导体膜和导电膜夹持，在形成保持电容中使用，由于其膜厚较薄，能够使保持电容面积较小，有助于高精细化。

但是，关于栅极绝缘膜，其膜厚非常薄，所以，特别是在形成在栅极绝缘层的下层的多晶半导体膜的端部，存在栅极绝缘膜的电耐压较低的问题。对于该问题，以成为锥形形状的方式对半导体膜的图形端部进行加工，提高栅极绝缘膜的覆盖性，由此进行应对。(例如，参照专利文献2)在锥形形状的加工中，有时使用利用干法刻蚀的抗蚀剂后退法。(例如，参照专利文献3)并且，还公知利用抗蚀剂的体积的不同来形成不同的锥形形状的方法。(例如，参照专利文献4)

专利文献1  特开2003-17505号公报(图2)

专利文献2  特开平8-255915号公报(图2)

专利文献3  特开2004-294805号公报(第9页)

专利文献4  特开2006-128413号公报(图3c)

但是，在使用抗蚀剂后退法的方法中，多晶半导体膜全部的图形端部被加工成锥形形状，所以，存在如下问题。即，在作成抗蚀剂的掩模时，需要预先估计抗蚀剂后退量，对多晶半导体膜的图形间的空间进行测量，所以，对于细微化、高精细化是不利的。在需要是锥形形状的部分、和为了使精细化优先而不需要是锥形形状的部分混合存在的情况下，该问题更加严重。因此，需要提高栅极绝缘膜的电耐压得到可靠性较高的薄膜晶体管，并且，使图形的版面面积较小并进行薄膜晶体管的细微性，得到高精细的显示装置。

发明内容