[发明专利]薄膜晶体管及其制造方法

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明涉及薄膜晶体管和用于制造薄膜晶体管的方法，以及使用薄膜晶体管的显示设备。

2.相关技术描述

作为一种类型的场效应晶体管，其沟道区利用在具有绝缘表面的衬底上形成的半导体膜形成的薄膜晶体管是已知的。已公开了其中非晶硅、微晶硅或多晶硅被用作半导体膜，而半导体膜被用作薄膜晶体管的沟道区的技术(参见专利文献1-5)。薄膜晶体管的典型应用是其中薄膜晶体管各自被实际用作显示屏中每个像素的开关晶体管的液晶显示电视设备。

对比文献

专利文献1：日本已公开专利申请No.2001-053283

专利文献2：日本已公开专利申请No.H5-129608

专利文献3：日本已公开专利申请No.2005-049832

专利文献4：日本已公开专利申请No.H7-131030

专利文献5：日本已公开专利申请No.2005-191546

发明内容

其中沟道区利用非晶硅膜形成的薄膜晶体管具有低场效应迁移率和低导通状态电流的问题。另一方面，其中利用微晶硅膜形成沟道区的薄膜晶体管的问题在于尽管改进了场效应迁移率，但截止状态电流比其沟道区利用非晶硅膜形成的薄膜晶体管的截止状态电流高，因而不能获得足够的开关特性。

其沟道区利用多晶硅膜形成的薄膜晶体管的特征在于场效应迁移率远高于上述两类薄膜晶体管的场效应迁移率，且导通状态电流高。这些特征使得此类薄膜晶体管不仅能被用作像素中的开关晶体管，而且能被用作需要高速驱动的驱动电路的元件。

然而，其沟道区利用多晶硅膜形成的薄膜晶体管的形成涉及半导体膜的结晶步骤，并且与其沟道区利用非晶硅膜形成的薄膜晶体管的形成相比，具有制造成本更高的问题。例如，在用于形成多晶硅膜的工艺中的激光退火技术的问题在于，因为能够用激光束照射的区域小，所以不能有效地制造大屏幕液晶面板。

用于制造显示面板的玻璃衬底在尺寸上逐年递增：第3代(550mm×650mm)、第3.5代(600mm×720mm或620mm×750mm)、第4代(680mm×880mm或730mm×920mm)、第5代(1100mm×1300mm)、第6代(1500mm×1850mm)、第7代(1870mm×2200mm)、以及第8代(2200mm×2400mm)。从现在起，尺寸有望增至第9代(2400mm×2800mm或2450mm×3050mm)，然后增至第10代(2950mm×3400mm)。玻璃衬底尺寸的增大基于最低成本设计的概念。

另一方面，尚未建立能在像第10代(2950mm×3400mm)母玻璃衬底的大尺寸母玻璃衬底上高生产率地制造能高速操作的薄膜晶体管的技术，这是本行业的一个难题。

鉴于以上讨论，本发明一实施例的一个目的是提供一种具有高电特性的薄膜晶体管。本发明一实施例的一个目的是提供一种用于高生产率地制造具有高电特性的薄膜晶体管的方法。

本发明的一个实施例是一种用于形成双栅薄膜晶体管的沟道区的方法，该双栅薄膜晶体管包括第一栅电极和面向该第一栅电极的第二栅电极，且沟道区设置于两者之间。根据前述方法，第一微晶半导体膜在用于形成其中用非晶半导体填充晶粒之间的空隙的微晶半导体膜的第一条件下形成，并且第二微晶半导体膜在用于促进晶体生长的第二条件下在第一微晶半导体膜之上形成。

根据作为本发明一实施例的用于制造薄膜晶体管的方法，第一栅电极在衬底上形成；第一栅绝缘膜在衬底和第一栅电极上形成；第一微晶半导体膜在第一条件下在第一栅绝缘膜之上形成；第二微晶半导体膜在第二条件下在第一微晶半导体膜之上形成；包括微晶半导体区和非晶半导体区的半导体膜在第二微晶半导体膜之上形成；第一杂质半导体膜在半导体膜上形成；第一杂质半导体膜的部分被蚀刻以形成岛状第二杂质半导体膜；第一微晶半导体膜、第二微晶半导体膜、以及半导体膜的部分被蚀刻以形成岛状第一半导体叠层；用作源/漏电极的布线在岛状第二杂质半导体膜上形成；岛状第二杂质半导体膜被蚀刻以形成用作源极区和漏极区的一对杂质半导体膜；第一半导体叠层的部分被蚀刻以形成其中堆叠有微晶半导体区和一对非晶半导体区的第二半导体叠层；第二栅绝缘膜在布线、该对杂质半导体膜、第二半导体叠层和第一栅绝缘膜之上形成；以及第二栅电极在第二栅绝缘膜之上形成。第一条件是用于形成其中用非晶半导体填充晶粒之间的空隙的微晶半导体膜的条件，并且第二条件是用于促进晶体生长的条件。