[发明专利]半导体器件、液晶显示板、电子设备及制造器件的方法

说明书

本申请是申请日为2006年5月22日的中国专利申请200610084797.3(半导体器件、液晶显示板、电子设备及制造器件的方法)的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种具有多个晶体管的半导体器件、一种液晶显示板和一种具有所述半导体器件的电子设备、以及一种制造半导体器件的方法。

背景技术

传统上，通过用于在硅晶片的表面上形成精细晶体管的公知工艺(此后，称为LSI工艺)，来制造包括存储器、CPU(中央处理单元)等的LSI(大规模集成电路)。

在LSI中，为了促进存储器容量的增加以及CPU速度的增加和功率消耗的降低，与已有技术相比，将晶体管制造得更小，且降低其工作电压。

另一方面，近来，为了提供具有更大屏幕、更高分辨率和更低功率消耗的液晶显示板，对薄膜晶体管进行了积极的开发。在液晶显示板中，通常，在形成了基底的绝缘衬底上形成半导体层，并将半导体层用作薄膜晶体管的有源层。

将非晶硅氢化物作为有源层或将多晶化硅(多晶硅)用作有源层的薄膜晶体管已经投入使用。

使用多晶硅作为有源层的薄膜晶体管包括高温多晶硅薄膜晶体管和低温多晶硅薄膜晶体管。高温多晶硅薄膜晶体管使用石英作为基底，并通过大约1000℃的热处理工艺(类似于上述LSI工艺)来制造。此外，作为高温多晶硅薄膜晶体管，还存在一种叠压在硅晶片上的多晶硅薄膜晶体管，类似于TFT(薄膜晶体管)加载型SRAM(静态随机存取存储器)。

另一方面，低温多晶硅薄膜晶体管使用低熔点且不含碱金属的玻璃作为基底，并通过大约500℃的热处理工艺来制造。例如，如日本专利申请未审公开No.9-116159和10-242471中所公开，低温多晶硅薄膜晶体管具有形成在绝缘衬底上的源极/漏极电极、作为沟道的多晶硅层、栅极绝缘膜和栅极电极。

在制造低温多晶硅薄膜晶体管时，执行用于激活源极/漏极区中的杂质的大约500℃的激活处理、用于氢钝化的大约300℃的氢等离子体处理、以及用于修复在干法刻蚀处理等中引起的等离子体损伤的从200℃到300℃的热处理。这种低温多晶硅薄膜晶体管实际上还用作液晶显示板的驱动器件。

但是，在上述现有技术中存在以下问题。

在低温多晶硅薄膜晶体管中，已知的是倾向于发生目前尚未理解的现象，例如，已知的是与通过传统LSI工艺制造的晶体管相比，当低温多晶硅薄膜晶体管工作较长的时间段时，其特性退化。

究其原因，可以考虑低温多晶硅薄膜晶体管与通过LSI工艺制造的晶体管在确定了元件特性的MOS(金属氧化物半导体)界面(尤其是OS(氧化物半导体)界面)上的差异。

通过LSI工艺制造的晶体管在OS界面上具有单晶硅且质量较好的热氧化物膜。另一方面，低温多晶硅薄膜晶体管在OS界面上具有其朝向随机的多晶硅和包括较多水(尤其是OH基)的二氧化硅膜。

多晶硅比单晶硅包括更多的非键合(悬空键)Si原子，而悬空键表现为载流子的收集器(trap for carrier)。

为了减少这种载流子收集器，在制造低温多晶硅薄膜晶体管时，采用以氢端接悬空键的等离子体氢处理。但是，通过等离子体氢处理形成的氢-硅键并不总是稳定的，当施加电场时，有时会发生离解或重组。

另一方面，因为OH基的存在，二氧化硅膜引起了固定电荷密度的增加。同样，当施加电场时，有时会发生Si-OH组合的离解或重组。

因此，低温多晶硅薄膜晶体管的问题在于当施加电场时，其OS界面倾向于发生退化。因此，当包括低温多晶硅薄膜晶体管在内的电路工作较长的时间段时，则存在低温薄膜晶体管的特性偏离初始特性并且电路操作变得不稳定的可能性。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种半导体器件，即使工作较长的时间段，仍然稳定地进行操作；一种具有所述半导体器件的液晶显示板；以及一种制造半导体器件的方法。

为了获得上述目的，在电路设计所要求的阈值相等的多个晶体管中，将初始阈值为所需阈值的可接受范围内的下限的晶体管设置在随着晶体管的操作、阈值电压的绝对值增加的电路位置处，以及将初始阈值为所需阈值的可接受范围内的上限的晶体管设置在随着晶体管的操作、阈值电压的绝对值减小的电路位置处。