[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及具备薄膜晶体管(Thin Film Transistor：TFT)和薄膜二极管(Thin Film Diode：TFD)的半导体装置及其制造方法。

背景技术

近年来，具备在同一基板上形成有薄膜晶体管(TFT)和薄膜二极管(TFD)的半导体装置、具有这种半导体装置的电子设备的开发正在推进。该半导体装置可利用在基板上形成的同一结晶质半导体膜形成TFT和TFD的半导体层来制造。

在同一基板上形成的TFT和TFD的器件特性最受成为其活性区域的半导体层的结晶性的影响。一般使用如下方法作为在玻璃基板上得到良好的结晶质半导体层的方法：对非晶质半导体膜照射激光，使其结晶化。另外，也存在如下方法：对非晶质半导体膜添加具有促进结晶化作用的催化剂元素，其后，实施加热处理，进行结晶化。并且，也可以用该方法使非晶质半导体膜结晶化后，对所得到的结晶质半导体膜，为了进一步提高结晶性而照射激光。由此，与通过低温、短时间加热处理且仅照射激光而结晶化的以往的结晶质半导体膜相比，可以得到结晶取向性一致的良好的半导体膜。

在专利文献1中，公开了图像传感器，其在同一基板上具备利用TFD的光传感器部以及利用TFT的驱动电路。根据专利文献1，使在基板上所形成的非晶质半导体膜结晶化来形成TFT以及TFD的半导体层。

这样，当在同一基板上一体地形成TFT和TFD时，不仅可以使半导体装置小型化，而且可以得到能够减少部件件数等较大的成本优势。并且，还可以实现附加了在以往部件组合中得不到的新功能的商品。

另一方面，专利文献2公开了如下内容：使用同一半导体膜(硅膜)，将使用了结晶质硅的TFT(结晶性硅TFT)和使用了非晶硅的TFD(非晶硅TFD)在同一基板上形成。具体地说，仅对在基板上所形成的非晶硅膜中的要形成TFT的活性区域的区域，添加促进非晶硅的结晶化的催化剂元素。其后，通过进行加热处理，形成仅要形成TFT的活性区域的区域被结晶化，成为TFD的区域是非晶状态的硅膜。当使用该硅膜时，可以在同一基板上简便地制造结晶性硅TFT以及非晶硅TFD。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-275808号公报

专利文献2：日本特开平6-275807号公报

发明内容

发明要解决的问题

如专利文献1所示，存在如下问题：当使同一非晶质半导体膜结晶化来形成TFT和TFD的半导体层时，难以同时满足TFT和TFD分别要求的器件特性。在TFT和TFD中，根据各自的用途，所要求的器件特性不同，但是根据专利文献1，对非晶质半导体膜追加催化剂元素后，进行加热处理，由此使其结晶化。即，使用同一结晶质半导体膜，来形成TFT的半导体层和TFD的半导体层两者。但是，本发明的发明者们进行后述试验以及讨论的结果是：发现用在专利文献1中记载的方法所得到的TFT和TFD都难以满足对各个元件所要求的器件特性。

另外，如专利文献2所示，当使同一结晶质半导体膜的一部分结晶化，从结晶化的部分形成结晶质硅TFT，从原样保持的非晶质部分形成非晶硅TFD时，可以通过控制结晶化条件来提高结晶质硅TFT的特性，但是不能充分地提高非晶硅TFD的特性。因为根据专利文献2，在制造非晶硅TFD的情况下，在将非晶硅膜的一部分向结晶质硅进行结晶化的工序中，原来的非晶硅所包含的氢跑掉，由此不能制造电性能良好的非晶硅TFD。即，在刚成膜后的非晶硅中，硅原子是与氢结合着的，埋盖住了其结合键，但在用于结晶化的退火工序中，该键断开，氢跑掉，成为满是硅的不成对结合键(悬空键)的劣质非晶硅。在后来的氢化工序中，一部分与氢再次结合，但是不能得到刚成膜后的良好的结合状态。其结果是：其器件特性变得低于使用了结晶质半导体层的结晶质硅TFD。另外，即使可以形成良好状态的非晶硅TFD，其光灵敏度虽然也高于结晶质硅TFD，但是为了用于某种光传感器，正向的电流值不足。在实时图像传感等中，在对图像扫描1次的期间，进行光传感后，需要对应下一扫瞄而一下重置TFD的电位，但是在迁移率低的非晶硅TFD中，出现该重置扫描无法追上的情况。即，作为整体的器件特性，使用了结晶质半导体层的结晶质硅TFD更有优势。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于：使由同一非晶质半导体膜结晶化而形成的TFT和TFD的半导体层对应各自的器件特性实现最适化。

用于解决问题的方案