薄膜晶体管、液晶面板和它们的制造方法

专利名称：薄膜晶体管、液晶面板和它们的制造方法
技术领域：
本发明涉及薄膜晶体管，特别是涉及在液晶显示装置的象素切换器件或其驱动电路中使用的LDD型薄膜晶体管及其制造方法。
背景技术：
近些年来，使用在每一个象素电极内都具备薄膜晶体管(也可以记为‘TFT’，是Thin Film Transistor的缩写)的有源矩阵型显示基板的液晶显示装置或EL显示器等，由于与单纯矩阵型显示装置比较起来可以得到高的画质，故人们一直在积极地进行着研究。此外，着眼于多晶硅(也记为‘p-Si’)TFT的电子迁移率与非晶硅(也记为‘a-Si’)TFT比较，高一个到两个数量级，人们提出并正在研究在同一基板上边形成作为象素切换器件的TFT和驱动电路的所谓的内置驱动电路型的液晶显示装置的方案。
然而，在这种情况下，在作为在驱动电路中使用的半导体器件本身的TFT的性质和性能方面，还存在着若干技术上的课题。
首先，说起来是来自前者一方的课题，从半导体器件的性能这一方面来说，由于p-SiTFT与a-SiTFT或MOS型场效应晶体管比较起来OFF(截止)电流大，故为了减小该电流，在日本专利杂志特开平5-136417号公报中公开并提出了这样的薄膜晶体管的构造与TFT的源极区域或漏极区域中的至少一方相毗邻地设置低浓度的杂质区域(以下，也记为‘LDD’，是Lightly Doped Drain(轻掺杂漏极)的缩写)。
但是，若仅仅是作成为LDD构造的TFT，虽然减低OFF电流是可能的，但是，在使TFT的栅极电极下边的沟道反转的ON(导通)状态时，由于把作为比较高的电阻层的低浓度杂质区域串联地插入到沟道区域内，故ON电流降低。
于是，人们提出了抑制ON电流降低的种种的LDD构造的TFT。[SID96 DIGEST pp25Samsung电子(以下，称之为现有例1)、EuroDisplay'96 pp555、ASIA Display'95 pp335Philips(以下，称之为现有例2)]。


图1示出了现有例1的构成。在该图中，10是玻璃基板。150是由p-Si构成的半导体层的源极区域(n+层)。160是该半导体层的漏极区域(n+层)。170是该半导体层的沟道区域。
在本图中，作成为这样的构造把子栅极电极41设置为使得把栅极电极4覆盖起来，在其下方的源极一侧和漏极一侧的半导体层上形成LDD区域(低浓度杂质区域n-层)151、161。采用作成为这样的构造的办法，由于在OFF时，子栅极电极41下边的LDD区域的半导体层151、161将变成为载流子已枯竭的高电阻层，故在可以压低OFF电流的反面，在ON时，LDD区域151、161因积累构成载流子的电子而变成为低电阻区域，故不会形成ON电流的减少。
另外，实际上在基板上边，在与各个象素或象素部分周边的驱动电路相应的位置上，与象素的规格等对应起来，在纵横方向上涉及若干行若干列地形成该TFT。为此，栅极电极、源极电极和漏极电极中间存在着层间绝缘膜地变成为多层布线构造。但是，由于这些是不言自明的事情，故省略对其情况的特意的图示，此外，在以后的实施例的说明或图中，也把关于这方面的叙述减小到最小限度。
其次，图2示出了现有例2。在本图中，10是玻璃基板。150是由p-Si构成的半导体层的源极区域(n+层)。160是该半导体层的漏极区域(n+层)。170是该半导体层的沟道区域。本图是所谓的GOLD(gate-drain overlapped lightly-doped drain，栅-漏重叠式轻掺杂漏极，或栅极重叠)构造的TFT，具体地说，栅极电极4变成为把沟道区域170的两侧的，就是说源极一侧和漏极一侧的LDD区域(n-层)152、162覆盖起来的构造。即便是该构造，也与现有例1一样，在OFF时，由于栅极电极4下边的LDD区域的半导体层152、162将变成为载流子已枯竭的高电阻层，故可以压低OFF电流。另一方面，在ON时，低浓度杂质区域152、162也有时候位于栅极电极下边，因积累构成载流子的电子而变成为低电阻区域，故不会形成ON电流的减少。
但是，在实现这样的TFT构造的处理工序中，为了抑制ON电流的减少，在多晶硅半导体层区域内形成的LDD区域，可以用离子掺杂法注入特定的杂质的办法形成，这时，在注入(指的是(进行)‘掺杂’，也叫做‘注入’)特定的杂质(与其它的领域的杂质不同，是为了发挥半导体器件的功能，向多晶硅中积极地注入的物质。就是说，不是‘污染物质’)时，也可以同时注入必须的杂质以外的物质，例如氢原子等。这样一来，特别是当栅极电极的正下边的多晶硅的沟道部分内掺入了氢时，结果就变成为相互进行结合的多晶硅原子间存在着氢，由于可以捕获电子，故TFT的阈值电压提高，可靠性更为显著地降低。
为此，在p-Si型TFT中，为了解决电特性课题，与TFT的源极区域或漏极区域中的至少一方的区域相毗邻地设置微小的区域的LDD区域(Lightly Doped Drain，轻掺杂漏极)，是必不可少地。但是，与此相反，为了形成这些低浓度杂质区域，将产生以下的困难。
1)为了实现液晶显示装置等的高精细化，就必须使象素晶体管微细化来提高显示密度。但是，通常在液晶显示装置制造中使用的曝光机的主流是等倍曝光方式，要想使象素晶体管微细化，本身就将产生限制。因此，与象素晶体管的沟道宽度(大体上1到数微米)同等或更小(大体上0.1到2、3微米)的微小区域的低浓度杂质区域，其形成是极其困难的。
2)子栅极电极与低浓度杂质区域之间的套刻，由于借助于掩模对准进行，该低浓度杂质区域的尺寸将因掩模对准精度的偏差而发生变动，故不能自对准地(从杂质的注入方向来看，必然精度良好地重叠)形成这些的套刻。而且，为了用短时间进行制造等的工序的管理，掩模对准就必须要有一个容限，所以在象素TFT的微细化方面将产生一个界限。结果，象素TFT的占有面积将增大一个确保上述容限那么大的量。
3)象素TFT的占有面积增大，与此同时，源极区域、漏极区域间的寄生电容增大，结果，产生动作波形的延迟，因而液晶显示装置的显示特性降低。
4)在形成子栅极电极时，需要有作为与栅极电极不同的电极的金属膜的形成工序、光刻工序、刻蚀工序等等，此外还需要用来进行光刻的光掩模。就是说，在该GOLD构造中，不仅需要2次离子注入，还需要斜向旋转离子注入等的复杂的制造工序。因此，TFT制造工艺是复杂的，因工艺的长期化、造价的上升、成品率的降低引起的液晶显示装置的价格将显著地变成为高价。
其次，来自于要在液晶显示装置中使用这种用途的课题，如下所述，虽然有些方面与先前的课题多少有些重复。
在液晶显示装置中使用的TFT中，如果栅极线的电阻高，则随着变成为15英寸、20英寸这么大的画面，第1，栅极线的电阻将成为问题。
就是说，象素的应答的滞后开始引人注目，而再不能无视栅极信号的延迟。此外还将产生闪烁或画面的显示不均匀等的问题。
第2，TFT特性将成为问题。
在TFT特性中，迁移率的提高和离子电流的提高、阈值电压的降低和稳定化是重要的。为此，要想提高这些特性，界面的控制是最为重要的。特别是半导体层和栅极绝缘膜的界面所产生的影响大。因此，良好地形成该界面，结果就变成为会使特性改善。
使该界面变成为良好的界面的手段之一是进行热处理。借助于进行该热处理可以降低界面缺陷，除去在各层中积累的电荷，因而将改善界面。然而，该热处理的温度，理想的是接近于使形成半导体层的硅再结晶化的800～900℃。
但是，由于从经济性方面考虑在显示装置中采用的是玻璃基板，故在这方面会受到限制。就是说，归因于由热收缩等决定的玻璃的耐热性，最高也只能升温到600℃左右。
更为不好的是，为了解决上述的问题1，当作为使栅极电极低电阻化的手段，使用Al或Al合金系的低电阻金属时，即便是600℃这种可以说不大合意的温度下，也要产生小丘、断线和短路等。话随如此，当使用W、Mo、Ta等的高熔点金属时，由于这些高熔点金属电阻高，故将增大上述缺欠。
第3，漏泄电流将成为问题。
就是说，在薄膜晶体管中，当OFF区域中的漏泄电流增大时象素的保持性将劣化。为此，为要以高精度得到优良的象素，降低OFF的漏泄电流就是极其重要的。在现有的薄膜晶体管中，归因于漏极区域附近的电场强度将会产生OFF的漏泄电流。为此，当若对OFF一侧不断加大栅极电压，则电场强度将增大，因而OFF漏泄电流也将增大。作为对策，从现有技术开始就采用LDD(轻掺杂漏极)构造或补偿(offset)构造。但是，从尺寸方面来看，要形成恰到好处的LDD区域是困难的。
第4，虽然在一块基板上边形成象素部分和驱动电路等功能不同的部分，但是这些部分所要求的TFT的特性却各不相同。在这种情况下，器件的形状、沟道区域或漏极区域或源极区域的尺寸等，要形成可以与在光刻中使用的掩模的设计对应的那么微细的LDD部分是困难的。
第5，当在一块基板上边，形成象素用TFT、驱动电路用TFT以及其它的反射片等的功能不同的部分时，无论如何也要增加工序，如果不极力使这些的形成共通化，则非得增加造价不可。
为此，希望使用电阻小而且耐热性优良的栅极电极材料，作为其结果，希望尽管TFT特性优良、漏泄电流也小、且具有LDD构造，但却容易制造且造价不高的半导体器件的实用化。
此外，希望有以微细且高精度形成LDD构造，而且寄生电容小的薄膜晶体管，希望有该薄膜晶体管极其简单、容易的制造方法的开发。
此外，不管它是顶部栅极也罢底部栅极也罢，希望有能满足这些要求的LDD型TFT的开发。
此外，希望开发这样的基板在一块基板上边的各个部分上，形成具有该部分所要求的特性的LDD型TFT，作为其结果，希望开发象素的应答性迅速且没有闪烁等的大画面的液晶显示装置。
此外，还希望解决这样的问题即便不是LDD型，在p-Si的TFT中，在杂质注入时，为进行稀释而使用的氢，将侵入到栅极电极下部的沟道区域内，损害硅晶体，而这种损害将使p-Si的TFT的特性受到很大的损伤。
此外，还希望开发这样的技术或满足其要求的LDD型TFT在一块基板上边形成具有不同的特性的TFT，这时，可以极力削减TFT或基板上边的象素或反射片等的其它的要素的形成工序。
发明的公开本发明是以解决以上的课题为目的而发明的，为此，特别是从电阻、杂质注入等种种方面来看，要对栅极电极的材料和构造多下些工夫。此外，还要对源极电极或漏极电极的制作和构造下些工夫。还有，对液晶面板的制作也要下些工夫。
具体地说，形成了下述构思。
{第1发明群}本发明群，为了栅极电极的改良和形成LDD区域，在向漏极电极一侧的端部注入杂质时，在形成与中央部分比较起来掩模能力弱而且沟道方向长度短的、微小的部分时利用硅化物。
在本发明群1的发明中，在具备具有在基板上边形成的源极区域、漏极区域栅极区域的半导体层、栅极绝缘膜和在栅极绝缘膜上边形成的源极电极、漏极电极和栅极电极的(除此之外，当然还有在作为晶体管(器件)的功能的发挥方面所必须的层间绝缘膜等的别的部分)半导体器件中，栅极电极用由硅化物薄膜和金属薄膜构成的上下2层构成，此外，上方的层从要进行注入的杂质离子的飞来方向来看，要形成为使得把向下方的层完全覆盖起来，半导体层具有采用以该多层构造的栅极电极为注入掩模注入杂质离子的办法形成的LDD构造。
上述构成可以发挥以下的作用。
半导体器件的栅极电极，由1层是硅化物薄膜(由于未反应等的一种什么原因，也有时候多少含有原料硅等别的物质)，另外1层是金属薄膜的2层构成，此外，上方的层被形成为使得在从杂质飞来的方向(作为原则，为基板上表面)来看，把下方(栅极绝缘膜一侧)的层完全被覆起来，因此，在许多情况下，被形成为对漏极电极一侧或源极电极一侧中的至少一方，突出对LDD构造形成合适的1～4微米左右(取决于器件的大小等条件，根据具体情况决定)。
半导体层，采用使其上层突出出来，或以全体的剖面为未扩展的台形等的构造的栅极电极为注入掩模，从上方注入杂质的办法，具有向漏极电极一侧或源极电极一侧中的至少一方注入的杂质量自然比沟道区域少的LDD区域。
此外为此，就自然地在由在硅化物薄膜和金属薄膜的半导体层中所占的位置和杂质的注入方向决定的区域内形成源极区域、漏极区域和狭窄的LDD区域。
另外慎重地说，也有这样的情况为了之后的热处理，使杂质进行扩散，因而边界变成为多少有些不明了。此外，杂质注入方向也有时候多少向上斜。但是，这些也包括在本发明中。
于是，结果就变成为在该上部一侧的第2层的突出出来的部分的离子飞来方向下流一侧，形成LDD区域。另外，在这种情况下，如果向一方一侧突出出来，则杂散电容将减小。
在另外的发明中，具有这样的上下2层不用由硅化物薄膜和金属薄膜构成的2层，而代之以用是否为同一厚度另作别论，使硅化物薄膜和金属薄膜进行化学反应等，总之由硅化物薄膜和硅化物薄膜构成的(包括存在多少的未反应层部分)上下的2层。
倘采用上述的构成，对于LDD区域形成来说，可以起到与先前的发明同样的作用。(另外，慎重地说，用激光退火法形成的多晶硅，与粒子尺寸的大得多的说起来是结晶硅不同，即便是玻璃基板可以承受的那种程度的温度，在短时间内也可以形成硅化物)。
在另外的发明中，栅极电极由具有至少与硅化物薄膜和金属薄膜易于反应的无定形状的硅薄膜的多层构成，此外，作为杂质注入时的掩模，是多个台阶LDD形成掩模兼用栅极电极，其中央部分最厚，两端部分最薄，其中间部分的中间厚度或从两侧向着中央一侧逐渐变厚。
倘采用上述构成，结果就变成为具有多个台阶LDD区域。
在另外的发明中，栅极电极是含有中间绿层的栅极电极具有由钼、钨、钽、铌、TZM、TZC等的高熔点金属(包括合金)薄膜构成的层、由硅化物薄膜构成的层、由被高熔点金属薄膜和硅化物薄膜围起来的铝薄膜构成的层，半导体层是这样的LDD半导体器件具有采用以含有中间铝层栅极电极为注入掩模从上方注入杂质的办法形成的单个台阶或多个台阶的LDD区域。
倘采用上述构成，则可以起到以下的作用。
栅极电极是含有中间铝层栅极电极，为此，结果就变成为具有由在基板的热处理温度下事实上与铝难于进行反应、不变形等的高熔点金属膜构成的层、由具有同样的性质的硅化物薄膜构成的层、被高熔点金属薄膜层和硅化物薄膜层围起来的、且在基板的热处理时用两层进行保护的电阻低的铝薄膜构成的层，因而电阻低且耐热性也好。
在另外的发明中，硅化物层是由由下述硅化物群中选择出来的特定材料的硅化物层。这些群是钛硅化物、钴硅化物、镍硅化物、锆硅化物、钼硅化物、钯硅化物和铂硅化物。
倘采用上述构成，则硅化物层可以由下述群中选择。这些群是电阻低的钛硅化物(TiSi2、TiSi、Ti5Si3)、钴硅化物(CoSi2、Co2Si、CoSi、CoSi3)、镍硅化物(Ni2Si、NiSi、NiSi2)、锆硅化物(ZrSi2、ZrSi、Zr2Si)、钼硅化物(MoSi2、Mo3Si、Mo5Si3)、钯硅化物(Pd2Si、PdSi)和铂硅化物(Pt2Si、PtSi)。
另外，各个金属硅化物的分子式，是例示列举。
在另外的发明中，至少一个金属薄膜，构成薄膜的金属元素与构成硅化物的金属元素是同一的同一材料的金属薄膜。
倘采用上述构成，如果第1层的硅化物是钯硅化物，则结果就变成为作为材料可以使用与作为钯薄膜的等第1层同一的金属元素，对于硅化物层形成或材料的筹备是便利的。
在另外的发明中，是以上的LDD型TFT的制造方法。
{第2发明群}本发明群，为了制造LDD型TFT，为了兼做杂质注入时的掩模，在形成其厚度为多个台阶变化的栅极电极时，使用以已经在栅极绝缘膜上边形成的栅极电极构成材料层为基础的电镀、氧化、阳极氧化、除此之外还使用光刻和刻蚀等。
在本发明的第1发明中，与第1发明群的第1发明一样，由于把栅极电极兼用做杂质注入时的掩模而作成为LDD构造，故利用下部电极进行在其上部形成上部电极之类的事，但是这时，源极电极一侧或漏极电极一侧中的至少一方一侧，上部电极或下部电极的一方要从另一方多少突出出来，而且，该突出出来的部分的掩模能力是不完全的。
倘采用上述构成，则可以起到以下的作用。
半导体层，在栅极电极的中央部分的正下边形成沟道区域，在其至少一方的一侧的突出出来部分的正下边形成LDD区域，再在它们以外的区域上，形成各个源极区域和漏极区域。
在另外的发明中，上部栅极电极用下述方法形成作为已经形成了的原则，对于由密度大的材料构成的下部栅极电极，作为原则，电镀由密度小的材料构成的金属薄膜。(当然，取决于下部栅极电极膜厚或屏蔽、掩模能力和电镀厚度，以及材料如何，密度并不总是如此)。
倘采用上述构成，可以起到以下的作用。
由于是电镀，故可以非常薄、膜厚的精度也好，此外，对于上部栅极电极来说位置也正确地形成上部栅极电极。
在另外的发明中，电镀是电场电镀或无电场电镀。
借助于此，可以扩展材料选择等的范围，对于废弃物处理等也方便。
另外，在用电镀形成上部栅极电极的情况下，只要事前未进行任何处理，对下部栅极电极的突出部分，就可以在源极电极一侧和漏极电极一侧这两方上形成，此外，下部栅极电极的上表面当然也要进行电镀。
在另外的发明中，使上部栅极电极材料阳极氧化，形成LDD形成用掩模。
在另外的发明中，可以使Mo、Fe等的下部栅极电极，与规定的物体，例如氧气等的气体进行反应，利用在其上表面上和侧面上形成氧化物等的化学反应，形成上部的LDD形成用掩模。
倘采用上述构成，可以起到以下的作用。
在这种情况下，也对反应开始时的温度、流体压等进行控制，形成定位、厚度等也正确的上部栅极电极。
另外，在这种情况下，取决于下部栅极电极与反应物体的组合如何，由于电阻高，事实上，也有时候作为上部栅极电极不起作用，而仅仅具有掩模的功能。这时，原则的作法是在杂质注入之后，作为反应结果的上部栅极电极，或者是用刻蚀等除去，或者是起着绝缘膜的作用。
在另外的发明中，首先要形成具有充分的掩模功能的上部栅极电极，最初轻度地注入杂质，之后，用电镀等，在下部栅极电极上部，形成在其源极电极一侧、漏极电极一侧中的至少一方突出出来的而且具有充分的掩模功能上部栅极电极。
倘采用上述构成，则可以起到以下的作用。
借助于此，虽然需要用2次的杂质注入，但是却可以制造在突出出来的上部栅极电极的下部，具有LDD区域的TFT。
在另外在发明中，上部栅极电极在下部栅极电极一侧端部的突出，采用至少使用光刻和刻蚀的办法形成。
倘采用上述构成，则可以起到以下的作用。
可以形成用来形成下部栅极电极和上部栅极电极的位置偏离小的LDD构造的兼用做掩模的栅极电极。
另外，在有的情况下，可以与此一并采用阳极氧化等其它的手段。此外有时候光刻胶也可以构成掩模的一部分。
在另外的发明中，作成为在杂质注入之后，除去上下2个台阶且上部对于下部突出出来的构造的掩模兼栅极电极的突出部分。
倘采用上述构成，则可以起到以下的作用。
在一块基板上边，可以形成具有彼此不同的特性的LDD-TFT构造。特别是采用仅仅在与在同一基板上边器件所承担的作用、所要求的性能对应的一部分区域内，形成该LDD型TFT的办法，变成为对于各种用途最为合适的基板。除去以上之外，第1发明群和第2发明群的若干发明，作为上下的栅极电极材料，都使用下述材料密度在8以上，理想的是在10以上，更为理想的是在13以上，具体地说，由于由Ta、W等的密度大或特别是Ti或以Ti为主要成分的合金等的氢的吸附能力大的金属等(此外，还有硅化物)或者它们的合金或混合物(例如W和Ti)构成，结果变成为杂质注入时氢难于透过的材料，和电阻低的材料。
{第3发明群}本发明群，还要给第1发明群和第2发明群加上一点在杂质注入时，在此之前要先暂时除去掩模兼栅极电极正下边部分以外的区域的栅极绝缘膜，在杂质注入之后，再次形成该区域的栅极绝缘膜。
倘采用上述构成，则可以起到以下的作用。
由于不存在栅极绝缘膜，故杂质注入时的加速电压可以减少与之相应的量，因而不管是沟道区域、源极区域、漏极区域还是LDD区域，因在杂质稀释时使用的氢的高速注入而形成的多晶硅半导体的损伤，将减少与加速电压减少的量相应的量。
另外，与栅极绝缘膜除去所伴生的多晶硅半导体的损伤的极限、和用于恢复的热处理等，可以根据需要进行，这是不言而喻的。
{第4发明群}本发明群，特别是要给第3发明群加上一点为了极力防止杂质注入时杂质稀释用的氢侵入到多晶硅半导体内，要预先在暂时除去了栅极绝缘膜的多晶硅半导体上表面上形成氢吸收能力强的Ti或Zi的膜。
倘采用上述构成，则可以起到以下的作用。
物理性地、化学性地吸附、减速Ti等以及被Ti等所吸收的、与杂质并在一起注入进来的氢，防止氢以高速向多晶硅半导体内侵入。另外，这些金属，特别是Ti，由于密度小，故对于杂质的注入来说，当然不会成为那么大的障碍。
为此，将进一步提高LDD-TFT的性能。
在另外的发明中，在源极电极和漏极电极形成部分内残存有杂质注入时的氢停止层的Ti等，在以后的热处理中与晶体硅进行反应形成硅化物膜。
倘采用上述构成，则可以起到以下的作用。
源极电极、漏极电极与多晶硅之间的电接触，通过硅化物层而大大改善。
此外，为了形成源极电极、漏极电极而穿接触孔时，硅化物膜或在其是表面上剩下的未反应的Ti等的层起着刻蚀停止层的作用。
{第5发明群}本发明群是底部栅极型，这一点相对于以上的第1到第4发明群是顶部栅极型来说是不同的，除此之外大体上是相同的。
但是，由于要在与栅极电极正确地对应的位置上形成掩模，故也有从基板一侧照射光或X射线以使树脂曝光等特有的构成。
{第6发明群}本发明群，是非LDD型，这一点与以上的第1到第4发明群为LDD型是不同的。本发明的目的在于得到防止氢向沟道区域下部侵入，同时电阻低的栅极电极。
为此，在第1发明中，把栅极电极作成为2层，1层用电阻小的材料形成，另1层作成为高密度金属或氢吸附金属。
此外，在另外的发明中，在杂质注入时，要暂时除去栅极绝缘膜。
此外，在另外的发明中，为了防止氢侵入，在暂时除去了栅极绝缘膜之后，形成Ti膜。另外，该膜在杂质注入之后，作为原则要除去。
{第7发明群}相对于以上的发明群特别以LDD型TFT为对象，本发明群涉及使用这些TFT的基板。
在第1发明中，在一块的基板上边各个部分内形成与该部分的作用相应的特性的LDD型TFT。
在另外的发明中，在一块的基板上边各个部分内，形成与该部分的作用相应的各种各样的部件、膜、层，但这些的形成与上述个发明群的LDD型TFT的形成，尽可能地共通化。
附图的简单说明图1示出了现有技术的LDD构造的薄膜晶体管的剖面。
图2是现有技术的GLD型的LDD构造的薄膜晶体管的剖面。
图3是本发明的实施例1-1的半导体器件的剖面图。
图4示出了上述实施例的半导体器件的形成工序所伴随的剖面的变化的图的前半部分。
图5示出了接在上述图4的后边的形成工序所伴随的剖面的变化。
图6示出了本发明的实施例1-2的半导体器件的形成工序所伴随的剖面的变化。
图7是本发明的实施例1-3的半导体器件的剖面图。
图8示出了本发明的实施例1-4的半导体器件的剖面及其原理。
图9是本发明的实施例1-5的半导体器件的剖面图。
图10示出了本发明的实施例1-6的半导体器件的原理和剖面。
图11是本发明的实施例2-1的薄膜晶体管的剖面图。
图12示出了上述实施例的薄膜晶体管的制造工序的前半。
图13示出了上述实施例的薄膜晶体管的制造工序的后半。
图14示出了本发明的实施例2-2的薄膜晶体管的制造工序的主要部分。
图15示出了本发明的实施例2-3的薄膜晶体管的制造工序的主要部分。
图16示出了使用本发明的薄膜晶体管的液晶面板的象素TFT的平面和剖面。
图17示出了使用本发明的薄膜晶体管的液晶面板的象素TFT的平面和剖面。
图18模式性地示出了本发明的实施例2-5的TFT的剖面。
图19模式性地示出了上述实施例的TFT的制造方法。
图20示出了上述实施例的TFT的电压/电流特性。
图21模式性地示出了使用上述实施例的TFT阵列的象素电极。
图22模式性地示出了使用上述实施例的TFT阵列的象素电极的制造方法的主要部分。
图23模式性地示出了本发明的实施例2-7的TFT的制造方法。
图24模式性地示出了本发明的实施例2-8的TFT的制造方法。
图25模式性地示出了上述实施例的TFT电压/电流特性。
图26模式性地示出了本发明的实施例2-9的TFT阵列。
图27模式性地示出了上述实施例的TFT阵列的制造方法。
图28模式性地示出了本发明的实施例2-10的TFT阵列的制造方法。
图29模式性地示出了本发明的实施例2-11的TFT阵列的制造方法。
图30模式性地示出了本发明的实施例3-1的TFT阵列的制造方法。
图31模式性地示出了本发明的实施例3-2的TFT阵列的制造方法。
图32模式性地示出了本发明的实施例4-1的TFT阵列的制造方法。
图33模式性地示出了本发明的实施例5-1的TFT阵列的制造方法。
图34模式性地示出了本发明的实施例5-2的TFT阵列的制造方法。
图35模式性地示出了本发明的实施例7-1的TFT阵列的制造方法。
图36模式性地示出了本发明的实施例7-2的TFT阵列的制造方法。
(标号的说明)1p-Si半导体(层)100 a-Si半导体(层)150 同上 (源极区域)151、152 同上 (源极一侧LDD部分)156 同上 (多个台阶LDD部分)1562 同上 (LDD部分)160 同上 (漏极区域)161、162 同上 (漏极一侧LDD部分)170 同上 (沟道区域)175 同上 (源极电极一侧)176 同上 (漏极电极一侧)2栅极绝缘膜25 栅极绝缘膜(源极电极一侧)26 栅极绝缘膜(漏极电极一侧)3层间绝缘膜4栅极电极41 子栅极电极、上部栅极电极413 下部硅化物栅极电极4130 非晶硅栅极电极414 上部金属栅极电极4141 上部金属栅极电极的突出出来的部分415 硅氧化栅极电极416 下部金属栅极电极417 中部金属栅极电极42 下部栅极电极
431第1下部栅极电极432第2下部栅极电极43 上部栅极电极431第1上部栅极电极432第2上部栅极电极435上部栅极电极源极一侧突出出来的部分436子栅极电极漏极一侧突出出来的部分47 下部注入掩模48 上部注入掩模49 感光性树脂5 源极电极51 源极电极上部52 源极电极下部(硅化物)6 漏极电极61 漏极电极上部62 漏极电极下部(硅化物)9 接触孔95 接触孔(源极电极一侧)96 接触孔(漏极电极一侧)10 玻璃基板11 象素电极12 基底涂层膜13 光刻胶膜14 配向膜18 钛膜19 曝光用掩模发明的实施例以下，根据其优选实施例说明本发明。
{第1发明群}(实施例1-1，构造方面)(注所谓实施例1-1特别指的是第1发明群的实施例1。此外为此，有时候其它的发明群的构成也包括在内)。
本实施例是利用硅化物的实施例。
图3是作为本第1发明群的实施例1的TFT的剖面图。如本图所示，该TFT采用在绝缘性基板10上边形成半导体层1，在栅极绝缘膜2上边形成栅极电极4，再以该栅极电极为注入掩模向半导体层注入杂质离子的办法，在图中，在其下部的左右两侧的部分的半导体层上，形成源极区域150和漏极区域160。此外，形成层间绝缘膜3，利用在源极区域和漏极区域的上部的层间绝缘膜上形成的接触孔内的接触部分，形成源极电极5和漏极电极6。为此，基本的构成与图1所示的构成是一样的。
但是，栅极电极是由把含有在栅极绝缘膜上边形成的硅化物层的下部硅层413和把该层形成为使得从上部覆盖起来的金属层414构成的多层(大致上为2层)构造，应进一步对其源极电极和漏极电极一侧的端部4141的构造下些工夫，同时在图中，其下部的沟道区域的半导体层已变成为LDD构造这一点不同。以下，以这些不同点为中心进行说明。
首先，栅极电极部分硅层的硅化物，用钛硅化物、钴硅化物、镍硅化物、锆硅化物、钯硅化物和铂硅化物等形成。这样，采用使用这些硅化物的办法，就可以降低栅极电极的电阻。
例如，在使用钛硅化物的情况下，电极的表面电阻为13μΩ/□，如果是钴硅化物，则为20μΩ/□，如果是镍硅化物，则为40μΩ/□，如果是锆硅化物，则为35μΩ/□，如果是钯硅化物，则为35μΩ/□，如果是铂硅化物，则为30μΩ/□，与现有技术的使用高熔点金属的情况比，可以减小电阻。
其次，金属层414变成为这样的构造4141金属层414被形成为把该硅层完全被覆起来，此外，在该栅极绝缘膜2上边，与硅化物层比，金属层414向源极电极一侧、漏极电极一侧，在单侧突出数微米左右。
另外，该金属层从电阻小这一方面来看，理想的是铝合金。从热处理时的耐热性来看，理想地是钨、钼等的高熔点金属。但是，并不一定要限于这些金属，只要能满意地完成满足作为掩模兼用栅极电极的作用、和高度等其它的要求，基本上什么样的金属都可以。
其厚度，虽然会因金属的种类、特别是影响杂质离子注入时的屏蔽效果的密度和原子量而异，但是大体上约为100～数千左右。例如，在使用钛(Titan)的情况下，其厚度虽然因加速电压和注入离子种类而异，但大约为500～100左右是合适的。
接着，就可以以采取这样的构造的栅极电极为注入掩模(屏蔽)，从其上方进行P、B等的杂质离子的注入。
因此电极下部的半导体层自然地变成为LDD构造与现有技术的半导体层也是不同的。以下，稍微详细地对之进行说明。
在这种情况下的离子注入条件，加速电压为50～70KeV、注入量为1.0E15(10的15次方)～8.0E15/cm2是适当的。这时，栅极绝缘膜2的厚度约为800～1200左右。
该注入的结果，例如，在n沟晶体管的情况下，注入P离子。因此，在杂质离子的飞来方向(原则上为上方)上，向无栅极电极的区域内充分地注入P离子，形成n+层，形成源极区域150和漏极区域160。
另一方面，在硅化物层和金属层进行叠层的部分，这些层变成为P离子的屏蔽膜，P离子完全不能注入。因此，该区域就变成为本来的沟道区域170。
在栅极绝缘膜2上边硅层突出出来仅仅形成金属层的部分4141的离子飞来方向正下边部分的区域中，由于金属层不能完全地屏蔽注入离子，故可以少许注入杂质离子。例如，若把上述Ti膜用做金属层，在上述条件下进行注入，则可以注入大约1.0E14～5.0E14/cm2的离子。
以上的结果，使该部分形成n-层151、152。其结果是，作为整体，可以用一次的注入容易地形成精度高的LDD构造。
另外，作为本实施例的变形例，当然也可以取代上部的金属薄膜，再次形成硅化物薄膜，使得在下方的硅化物薄膜在沟道方向上多少突出出来。
(实施例1-1，制造方法方面)其次，参看图4和图5，对图3所示的构造的LDD型TFT的制造方法进行说明。
首先，用图4进行说明。另外，图4和图5，本来应当是一个图面(图号)，由于画在纸上的空间方面的原因，把它画成了2页(2个图面)。
(a)在无碱玻璃基板10上边，形成SiO2膜，作为基底(底部涂层)膜12。
(b)在SiO2膜整个面上，形成非晶硅(a-Si)100，再借助于用准分子激光的照射进行的退火(熔融、再次结晶化)，使该非晶硅多晶硅化(由单一或大的粒子构成的硅)。然后，仅仅在基板上边的形成由象素部分或其周边的驱动电路的配置决定的晶体管(器件)的区域上，剩下该多晶硅膜100，除去别的部分的多晶硅膜。就是说，进行所谓的弧立化、图形化。另外，由于上述的理由，在本图4和图5中，示出了该孤立化后的多晶硅膜，进而示出了关于一个半导体器件的各个部分等。
(c)在整个面上形成栅极绝缘膜2。这时的栅极绝缘膜的厚度，虽然依赖于膜质和晶体管的大小，但在这里，使用用APCVD法或TEOS等离子体CVD法形成的800～1200左右的SiO2。
(d)在已图形化的各个栅极绝缘膜上边整个面上，形成栅极电极形成用硅化物膜，仅仅在与栅极电极对应的位置上剩下该已形成的硅化物膜413，除去其它的部分的硅化物膜。另外，在本实施例中，虽然使用的是钛硅化物膜，但不言而喻也可以用其它的硅化物膜。另外，形成方法使用的是溅射法。
(e)为了形成在其次的图4所示的那种形状的栅极电极，在已图形化的硅化物膜上边整个面上，形成金属膜414，再作成为使得源极电极一侧和漏极电极一侧的端部，从硅化物膜突出约1～4微米左右。就是说，进行图形化。
其结果是，变成为下方的硅化物层完全被上方的金属层被覆起来的构造。作为在这种情况下的金属膜，使用Ti膜。其厚度约为500～1000左右。
其次，转移到图5。
(f)在该状态下，为了形成n沟薄膜晶体管，从上表面注入P离子。注入条件为加速电压60～70KeV，注入量为1.0E15～5.0E15/cm2。这时，未形成2层构造的栅极电极的区域的多晶硅，因注入上述数量的P而形成n+层，形成源极区域150和漏极区域160。
另一方面，在栅极绝缘膜上边，在栅极电极下边，仅仅形成了金属层的区域，就是说在金属层的漏极电极一侧和源极电极一侧的端部4141处，被注入进来的P离子，虽然一部分在该金属层的端部被屏蔽，但剩下的一部分则被注入到多晶硅层中去。借助于此，结果就变成为可以容易地用一次离子注入，自然地形成精度高的LDD构造。
(g)其次，在基板的整个面上形成层间绝缘膜3。该膜，例如使用由APCVD或TEOS等离子体CVD形成的SiO2，厚度作成为大约6000～9000左右。
(h)最后，在相当于源极区域和漏极区域的部分上形成接触孔，再形成金属膜并把金属埋起来，除去不要的部分，形成源极电极5和漏极电极6，然后形成必要的连接布线(未画出来)等。这样，就完成了薄膜晶体管。
(实施例1-2)其次，用图6说明本发明群的实施例2(制造方法)。
本实施例的薄膜晶体管，一直到栅极绝缘膜形成为止(图4的(c))，与先前的实施例1是一样的。从栅极电极的形成开始不一样。因此，从该部分开始用图6进行说明。
(a)首先，为了在栅极电极形成中使用，采用在基板10的整个面上形成非晶硅层，然后除去不需要的部分的办法，形成使中心与本来的栅极电极的位置对准的已图形化的非晶硅层4130。
(b)在已经形成了非晶硅层的基板的整个面上形成金属膜414，然后，从已图形化的非晶硅层上表面和该层的源极电极一侧、漏极电极一侧的端部，作成为使得仅仅剩下大约1～4微米左右的突出出来的部分4141(除此之外，严密地说，还有已图形化的多晶硅的上部之外的半导体器件的电连所必须的部分)地除去其它的部分。就是说，进行所谓的图形化。
其结果是，变成为使金属层414完全叠层到非晶硅层4130上边的构造。另外在这种情况下，非晶硅层例如用等离子体CVD法或溅射法形成，厚度约为500～2000左右。金属膜使用Ti膜。其厚度约为2000～5000左右。
(c)接着，在该状态下，进行热处理，以使非晶硅层与作为金属膜的Ti进行反应，在中间形成硅化物膜415。该热处理在550～650℃进行大约30分钟。
另外，该金属硅化物的形成，不言而喻也可以使用别的金属。
此外，在图中，虽然存在着金属的未反应部分，但是当然即便是完全进行反应也没问题。
再有，非晶硅和金属，上层也可以维持从下层的源极电极一侧、漏极电极一侧的端部突出大约1～4微米左右的形状的同时完全地进行反应，这是不言而喻的。
以下，接着进行形成晶体管器件的工序，但是从此开始，要进行与先前的实施例1(示于图5的(f)以下)的晶体管器件形成工序同样的处理。
经以上那样地进行处理，就形成了具有与实施例1同样的高精度的LDD构造的薄膜晶体管。
(实施例1-3)图7示出了本发明群的实施例3。
本实施例是图3所示的实施例1的变形例。为了减少杂散电容，仅仅把漏极电极一侧作成为LDD构造。
(实施例1-4)图8示出了本发明群的实施例4。
本实施例，是边参看图6边进行说明的实施例1-2的发展例。
在本实施例中，如图8(c)所示。从下边开始按照金属膜和硅化物膜和非晶硅层的顺序，在栅极绝缘膜上边形成为3层，再采用从其上部注入杂质的办法，作成为2个台阶构造的LDD。
以下，边参看本图边对该半导体器件的制造方法进行说明。
(a)在基板10的栅极绝缘膜2上边，形成已图形化的金属薄膜416。
(b)使非晶硅膜4130图形化并形成为把该金属膜完全覆盖起来。另外在这种情况下，把该非晶硅膜形成为使金属膜对源极电极一侧和漏极电极一侧多少突出出来。因此，到这里为止，除去上下膜层的材质颠倒过来之外，与实施例1-2是一样的。
(c)与实施例1-2一样，借助于加热使该金属膜与非晶硅进行反应，在两层中间形成硅化物层415。然而这时，调整加热温度和时间，作成为使得金属薄膜在沟道区域方向上仅仅剩下规定的长度，当然也仅仅剩下一定的厚度。
此外，同样还要使非晶硅的至少是突出出来的部分也变成为未反应状态。
借助于此，沟道区域上部的栅极电极，结果就变成为在仅仅由栅极电极两端的非晶硅构成的厚度薄的部分41301，和栅极电极中央部分的上下层的未反应的金属薄膜416及其上层的硅化物层415或者除此之外还有其上层的未反应的非晶硅层4130构成的厚度厚的部分的中间、由硅化物层或者除此之外还有其上层的未反应的非晶硅构成的中间部分。
一般地说，硅化物的密度将变成为构成它的金属与硅化物的密度的中间值(但是，并不限于中央的值)。为此，在该中间部分处，即便是厚度本身与沟道区域中央的厚度厚的部分相等(当然有时候不相等)，结果也会变成为作为杂质注入时的掩模(屏蔽)的能力变坏。
因此，如果在该状态下从上方注入杂质，则如用本图(c)的161、162所示，结果就变成为自然地形成2个台阶构造的LDD。
在平板(基板)上边形成膜厚时，就能够容易地控制其厚度和平面尺寸。此外，由于金属和硅的化学反应的速度，也是仅仅注意温度和时间即可，故这也是容易的。因而，结果就变成为在基板上边排列有多个小的半导体器件的2个台阶构造的LDD这种原本需要极其微细的尺寸控制的处理变得极其容易。
(实施例1-5)本实施例也是图6所示的实施例1-2的发展例。
在本实施例中，如图9(c)所示，采用使栅极电极变成为3层构造，再以之为掩模注入杂质的办法，作成为2个台阶构造的LDD。
以下，边参看图9边说明本实施例。
(a)在基板10的栅极绝缘膜2上边形成图形化的硅化物层413。
(b)以在对其源极电极一侧、漏极电极一侧多少突出出来的形状，把硅化物层413完全覆盖起来。然后，形成图形化的铝薄膜层417。
(c)把该铝薄膜层417完全覆盖起来，以对于源极电极一侧、漏极电极一侧多少突出出来的形状，形成图形化的钨或钼的薄膜414。
在以上的基础上，从上部注入杂质。为此，如本图(c)所示，形成2个台阶构造161、162的LDD。
其次，进行p-Si的热处理，但是，由于中央的铝膜417被由作为高熔点金属钨等构成的膜414和作为其下部的高温且稳定的化合物的硅化物413围了起来，故即便是一直升温到接近其熔点的温度，也不会发生变形和小丘等的缺欠。此外，例如即便是产生了上述缺欠，由于在该部分的上下存在着导电体层，该缺欠发生部分本身的长度短，故该部分对整体的电阻的不良影响也小。
因此，该半导体器件，不仅使用了硅化物，还使用了电阻低的铝，所以结果变成为将大幅度地降低栅极电极的电阻。
(实施例1-6)本实施例也是对先前的实施例1-4的进一步的发展。
如图10(a)所示，在本实施例中，在栅极绝缘膜上边，从上方开始，按照顺序形成图形化的金属膜416、非晶硅膜4130、上部的金属膜414，而且这时，上部的膜被形成为使得不仅完全地覆盖下部的膜，还要在源极电极方向和漏极电极方向上多少突出出来。在此基础上，每一块基板都在550℃～660℃的温度下晾晒10～20分钟。然后，借助于此如图22(b)所示，栅极电极变成为从下方开始为未反应的第1金属层4160、第1金属的硅化物层、未反应的非晶硅层4130、第2金属的硅化物层、未反应的第2金属层4140这么5层。因而，在以该栅极电极为掩模注入杂质的情况下，几何学上的厚度和密度的变化结合起来，LDD构造的杂质浓度变成为可以说是多个台阶156，结果变成为可以发挥优良的性能。
{第2发明群}(实施例2-1)本实施例，作为掩模兼2个台阶构造的栅极电极，使用电镀等方法。
图11示出了本实施例的薄膜晶体管的剖面。在本图中，10是玻璃基板，150、152、170、162、160是具有LDD构造的多晶硅层。2是栅极绝缘膜。42是下部的栅极电极。43是上部的栅极电极。3是层间绝缘膜。5是源极电极。6是漏极电极。
在作为TFT的基板的玻璃基板10上边，形成由膜厚从500到1000的SiO2(二氧化硅)构成的栅极绝缘膜2，再依次形成由铝等的金属材料构成的2个台阶构造的栅极电极42、43和由SiO2构成的层间绝缘膜3。
这样，该栅极电极由下部的栅极电极42、形成为把该栅极电极的上表面覆盖起来的上部的栅极电极43构成。此外，上部栅极电极43，其源极电极一侧和漏极电极一侧的端部，比下部的栅极电极42多少突出出来。
其次，该2个台阶的栅极电极的材料，从栅极电极的高度(如果太高，将会产生栅极绝缘膜的必要的厚度将增大等的缺点)和屏蔽效果方面来看，上部的栅极电极42比下部的栅极电极43密度还高的材料是理想的。具体地说，例如下部的栅极电极42是Al、Al/Ti、Al/Zr/Ti等，作为上部的栅极电极43是Ta、Cr、Mo等。
采用以该栅极电极为掩模进行离子注入的办法，如本图所示，多晶硅层形成了位于下部的栅极电极42的正下边的沟道区域170、在其源极电极一侧和漏极电极一侧，而且在上部的栅极电极从下部的栅极电极突出出来的部分435、436的正下边的杂质浓度低的区域152、162以及在这些的源极电极一侧和漏极电极一侧而且在上部不存在栅极电极的杂质浓度高的区域150、160。
此外，源极电极一侧的LDD区域和源极区域150之间的接合面，与上部的栅极电极43的端面大体上是一致的，LDD区域152和沟道区域170之间的接合面，与下部的栅极电极42的端面大体上是一致的。此外，漏极电极一侧的LDD区域162与漏极区域162之间的接合面与上部的栅极电极43的端面大体上是一致的，LDD区域162与沟道区域170之间的接合面，与下部的栅极电极42的端面大体上是一致的。(注由于杂质注入时的栅极绝缘膜形成的散射和热处理时的扩散，多少会产生一些不一致。)除去以上之外，在TFT中，例如，还设有上部由铝，下部由钛构成的源极电极51、52和漏极电极61、62。这样，这些源极电极5就通过在栅极绝缘膜2和层间绝缘膜3上形成的接触孔95，连接到半导体的源极区域150上，同样，漏极电极6通过接触孔96连接到漏极区域160上。
其次，用图12和图13说明该TFT的制造方法。两图本来应当是一个图，但是为了空间上的便利，画成了两个图。
首先，根据图12进行说明。
(a)用等离子体CVD法或减压CVD法，向玻璃基板10上边淀积500到1000的膜厚的a-Si层1，在后边的由激光照射所产生的多晶化时，为了防止因内部的氢的脱离而在a-Si膜100上发生磨蚀(abrasion)，要在400℃下进行脱氢处理。
(b)借助于使用波长308nm的准分子激光的激光退火，使a-Si层1暂时熔融，保持原状不变地进行多晶化，(p-Si化)，形成多晶硅层1。
(c)借助于所谓的光刻，使多晶硅层变成为遵从基板上边的半导体器件的排列的形状。就是所谓的孤立化、图形化。
(d)在玻璃基板上边形成厚度为1000的SiO2(二氧化硅)层2，使得把图形化的多晶硅1完全地覆盖起来。另外，该层将变成为半导体器件的栅极绝缘层。
(e)在基板上边整个面上形成铝层420。另外，该层将变成为半导体器件的下部的栅极电极。
(f)用光刻使铝层420图形化为规定的形状，形成下部的栅极电极42。
(g)以该栅极电极42为掩模，从上部用电压加速并注入用H2气稀释后的第1杂质离子，就是说，进行所谓的掺杂。另外这时，作为杂质使用磷，注入浓度规定为低浓度。借助于此，位于下部的栅极电极42的正下边的沟道区域170，将变成为完全未掺进杂质的区域，除去该区域之外的左右的区域175、176则变成为轻度掺杂的n-层。
(h)形成Mo层430，使得把下部的栅极电极42完全地覆盖起来。另外，该层将变成为半导体器件的上部栅极电极。
这时，如上所述，作为上部栅极电极使用的材料，使用密度比作为下部的栅极电极所用的材料还高的材料。这是因为要考虑到第2次掺杂时完全的掩模能力的必要性的缘故。
其次，用图13进行说明。
(i)使上部的金属层图形化形成上部的栅极电极43。
(j)以上部的栅极电极43为掩模主要进行第2次的杂质注入。这时，作为杂质使用磷离子。另外，在这种情况下的掺杂量，当然要比第1次要多得多。
借助于此，向多晶硅层之内除去位于上部的栅极电极43的正下边的区域之外的区域内高浓度地掺进离子。因而，结果变成为借助于先前的掺杂轻度掺杂的区域175、176之内，未被上部的栅极电极覆盖起来的部分，再次进行掺杂，变成为杂质浓度高的区域(n+层)，就是说变成为源极区域150和漏极区域160。
另一方面，在这些区域175、176之内，在已被上部的栅极电极43覆盖起来区域中，不借助于该第2次的离子掺杂而进行掺杂，仍保持低浓度掺杂的状态不变，结果将变成为LDD区域(n-层)。
这样一来，在源极区域150(n+层)和沟道区域170之间，形成LDD区域152(n-层)，此外，在漏极区域160(n+层)和沟道区域170之间，形成LDD区域(n-层)。而且这时，由于以下部的栅极电极42为掩模进行第一次的离子掺杂，再以在其上部形成的第2栅极电极43为掩模进行第2次的离子掺杂，故源极区域、漏极区域和2个低浓度杂质区域，可以自对准地(位置的精度自然地良好地)形成。而且，上部的栅极电极43和源极区域150的重叠部分以及上部的栅极电极43与漏极区域160的重叠部分都可以减小。借助于此，结果就变成为在可以压低寄生电容，降低OFF电流的同时，还可以达到抑制ON电流的降低。
(k)形成层间绝缘膜(SiOx)3。
(l)在层间绝缘膜3和栅极绝缘膜2的形成源极电极、漏极电极的位置上，形成接触孔95、96的开孔。
(e)用溅射法形成Al等的金属层，使所形成的金属层图形化为规定的形状以形成源极电极5和漏极电极6。然后最终形成SiN等的保护膜(未画出来)制作成TFT。
以上，虽然说的是n沟TFT的情况，但是对于p沟TFT理所当然地也可以用同样的工艺进行制造。
(实施例2-2)以下，对本发明群的实施例2进行说明。本实施例对下部的栅极电极进行电镀处理形成上部的栅极电极。
图14示出了本实施例的薄膜晶体管的制造方法。以下，边参看本图，边说明该制造方法。
从(a)到(e)的步骤、处理，与图12的从(a)到(g)是一样的。为此，省略具体的内容的讲述。
(i)把整个玻璃基板浸泡到Au电镀液(未画出来)中，使下部的栅极电极42变成为负极那样地加上电场，用电镀形成Au层43，使得变成为上部的栅极。借助于此当然也要在下部的栅极电极的侧面上，也形成同时已变成为电镀用条件的Au膜43。另外这时，作为为了电镀用而加上电压的电线，使用栅极电极线(未画出来)。
然而，该Au膜采用对所加电压或电流、电镀时间、电镀液的浓度等进行控制的办法可以形成正确的厚度。而且，电镀时间、电镀液浓度等的控制，也是容易的。为此，该Au膜的膜厚，形成位置和厚度也都是极其正确的。在(h’)中示出了该电镀时的样子。
(j)以下部的栅极电极42和已电镀到该栅极电极上的Au膜为掩模，进行第2次的杂质注入。另外这时，要进行掺杂的杂质是磷离子，此外，掺杂浓度与第1次比是高浓度的。借助于此，与先前的实施例一样，多晶硅层形成下部的栅极电极42的正下边的沟道区域170、位于电镀到下部的栅极电极的侧面上的Au膜的正下边的杂质低浓度区域152、162、在除去这2种的区域之外的区域内形成高浓度地掺杂的源极区域150和漏极区域160。
以后，进行图13的(k)～(m)的处理。
在本实施例中，作为上部栅极电极的电镀材料，并不限定于Au电镀。即，只要能进行精度优良的电场电镀，而且对杂质掺杂起到离子屏蔽效果就可以。而且电镀不限定于电场电镀法，选择电镀液、电镀材料使用无电解电镀法也是可以的。
(实施例2-3)本实施例是除去已电镀到先前的实施例2的GOLD(栅漏覆盖轻掺杂漏)构造的薄膜晶体管的下部栅极电极上的金属膜的实施例。
以下，边参看图15，边说明本实施例的LDD(Lightly Doped Drain，轻掺杂漏极)构造的薄膜晶体管的制造方法。
本图的(j)与图14的(j)是一样的。但是，下部的栅极电极是Au，上部则是W。
(j')在杂质注入后，除去电镀在下部栅极电极42的上部和侧面上的W43。
之后，进行从图13的(k)到(m)所示的工序，制作已设置有LDD(Lightly Doped Drain，轻掺杂漏极)的薄膜晶体管。
在该薄膜晶体管中，仅仅剩下的下部栅极电极42变成为栅极电极，在其正下边的多晶硅层仅仅是沟道区域170，在其两侧形成低浓度杂质区域(n-层)151、161，再在其两侧分别形成源极区域150和漏极区域160。
(实施例2-4)本实施例涉及使用先前的3个实施例的薄膜晶体管的象素电极。
图16示出了本实施例的液晶显示装置的象素。本图的(a)是平面图，(b)是(a)的A-A剖面。在两图中，10是玻璃基板，2是栅极绝缘膜。421是第1下部栅极电极，422是第2下部栅极电极。3是层间绝缘膜。5是源极电极。6是漏极电极。11是象素电极。
下部的栅极电极跨越多晶硅层上边多个区域形成，该下部的栅极电极421、422的整个上表面已经用上部的栅极电极43覆盖起来。
倘采用该栅极电极构造，则多晶硅层形成位于图上2个下部的栅极电极421、422的正下边的2个沟道区域170、杂质浓度高的源极区域150(n+层)和漏极区域160(n+层)，再在2个下部的栅极电极的侧部而且上部的栅极电极43突出出来的部分435的正下边形成杂质浓度低的区域(LDD区域，n-层)152、162、1562。
倘采用以上的构造，就可以压低象素TFT11的寄生电容，可以降低OFF电流，同时，还可以达到抑制ON电流的降低。
图17示出了另外构造的象素TFT。
在本图中，也是(a)为象素TFT的平面图，(b)为其A-A剖面图。
在该象素TFT中，在分别对于把多晶硅层横断成多个区域的下部的2个栅极电极42个别地覆盖上表面的状态下形成上部的栅极电极431、432。
使用这样的构造，也同样可以压低象素TFT的寄生电容，可以降低OFF电流，同时，还可以达到抑制ON电流的降低。
(实施例2-5)本实施例，是比之上部栅极电极，下部栅极电极的沟道方向长度大的实施例。
图18模式性地示出了本实施例的薄膜晶体管的平面(a)及其剖面(b)。另外(b)是(a)的A-A线剖面图。
在该TFT中，基本构造也与图13等所示的先前的实施例2-1的TFT是一样的。但是，栅极电极4下部42的栅极电极的沟道长度方向长度比上部的栅极电极沟道长度方向长度长这一点是不同的。为此，下部的栅极电极42，上部的栅极电极41的两端，具有在源极电极5一侧和漏极电极6一侧突出出来部分425、426。这样一来，由于已以该栅极电极为掩模，从基板上表面注入杂质，故在其下部形成了具有LDD构造的p-Si膜。
在本图中，170，由于位于上下电极的下方，因而是杂质完全没有注入的沟道区域。152、162，由于仅仅下部的栅极电极的突出出来的部分425、426将变成为掩模，故是已少许注入了杂质的LDD区域。150和160由于没有掩模，故是杂质注入得很多的源极区域和漏极区域。
以下，边参看图19边对该薄膜晶体管的制造方法进行说明。
(a)在玻璃基板10上边，淀积厚度约4000左右的基底涂层SiO2膜12，用来防止在a-Si退火时玻璃基板中的物质向半导体层中扩散。在其上边，用CVD法或减压CVD法，淀积膜厚为500的非晶硅膜1。
接着，借助于使用波长308nm的准分子激光的激光退火，进行a-Si膜的熔融再结晶化(多晶化)，变成为多晶硅膜。
然后，为了形成TFT，把p-Si膜的规定的区域加工成岛状。就是所谓的图形化。
在基板上边整个面地形成栅极绝缘膜2，使得把图形化的p-Si膜覆盖起来。具体地说，使用借助于以TEOS为原料气体的等离子体CVD法把SiO2膜淀积成大约1000厚度的绝缘膜。因此，到此为止，与迄今为止的实施例是一样的。
(b)在SiO2膜的上边淀积上部栅极电极膜420。在本实施例中，使用用溅射法成膜的ITO膜，其膜厚作成为大约500，但是，除此之外，也可以使用铝、钽、钛、钼、钨、锆等的各种金属膜或它们的合金膜、ITO等的导电性氧化物膜。但是，在这些的情况下，在后工序中，由于要以该下部电极为掩模进行LDD区域的掺杂，故结果变成为最佳膜厚要在考虑到这些之后个别地决定。此外，由于进行掺杂的离子的阻止能(妨碍加速后的离子通过的能力)取决于膜材料而异，所以当然其最佳的膜厚也取决于膜的材料组成而异。
(c)在下部栅极电极420的上部，作为上部栅极电极410，用溅射法形成膜厚2000的钽膜。
另外，该上部电极膜的材料，必须考虑到在后工序中可以进行与下部栅极电极膜之间的选择刻蚀这一情况后再进行选择。
(d)使上部栅极电极的钽膜410图形化为规定的形状，形成上部栅极电极41。另外，图形化使用感光性树脂用干蚀法除去不需要的部分的钽膜，使得仅仅在剩下钽膜的部分上边才存在光刻胶13。
(e)使应当形成下部栅极电极42的ITO膜图形化为规定的形状，形成下部栅极电极42。
(f)以在上下有台阶的栅极电极4为掩模，作为杂质从上部注入磷离子。借助于此，得到图18所示的那样的构造的LDD-TFT。
另外，以后的工序，与实施例2-1等是一样的，故省略特意的说明。
此外，在上述例子中，虽然是n沟型TFT，但是，对于p沟型TFT也可以同样地制造。
在图20中，示出了用以上的方法制造的TFT的电压/电流特性。在本图中，曲线L1是现有构造(非LDD构造)的TFT的特性，曲线L2是现有的LDD构造的特性。曲线L3示出的是用本实施例制作的TFT的电压/电流特性。由曲线L1、L2可知，在现有构造的TFT中，采用作成为LDD构造的办法，ON电流就降低了。另一方面，在本实施例中可知，不但可以降低OFF电流，而且不会降低ON电流。就是说，在本实施例的TFT中，由于作为高电阻的LDD区域位于栅极电极下边，故在饱和区域和不饱和区域中，LDD区域和沟道区域都积累作为载流子的电子，故ON电流不会降低。
(实施例2-6)(TFT阵列的构成)图21模式性地示出了把本实施例的TFT阵列用做液晶显示装置的象素切换用TFT的象素电极区域的剖面。实际上，它们在玻璃基板上边纵横若干列、若干个台阶地排列成所谓的矩阵状。本图用n沟型制作切换用TFT。
该切换用TFT，基本构造与图16、图17的构造是一样的，在玻璃基板10上边，按照顺序叠层由多晶硅构成的多晶硅半导体膜1、由SiO2构成的栅极绝缘膜2、栅极电极4和由SiO2构成的层间绝缘膜3。
在这里，栅极电极4由透明导电膜构成的下部电极42和由宽度比下部电极42狭窄且已固定到该电极42上表面上的金属构成的上部电极41构成。此外，中间存在着层间绝缘膜2地位于其下部的多晶硅半导体膜1，由位于上部栅极电极41的正下边的沟道区域170，在其两侧下部在栅极电极的突出出来部分425、426正下边的杂质浓度低的LDD区域(n-层)152、162，杂质浓度高的源极区域(n+层)150和漏极区域(n+层)160构成。
此外，在象素区域内设有图形化为规定的形状的由透明导电膜构成的象素电极11，该象素电极11通过接触孔连接到漏极电极6上。
然而，下部电极42和象素电极11由同一透明导电膜构成。就是说，使同一层的透明导电膜图形化后，把其一部分用做下部的栅极电极，把一部分用做象素电极11。为此，与使两膜单独成膜比较，可以减少一个工序。
以下，边参看图22边说明该薄膜晶体管的制造方法。
本图模式性地示出了该TFT阵列的制造工序，基本上与图11是一样的。另外，右侧是象素部分。
以下，对于与图19不同的部分进行说明。
(c’)同时形成下部电极膜和象素电极膜。
在栅极绝缘膜2的上部，淀积下部栅极电极和象素电极膜形成用的透明导电膜420。用溅射法使之成膜。ITO膜的膜厚约500。另外，作为该透明导电膜也可以使用ITO以外的导电性氧化物膜。此外，在其上部形成上部栅极电极膜410。
(d’)用图形化形成上部栅极电极41。
(e’)用图形化形成下部栅极电极42和象素电极11。
以下，用与别的实施例同样的工序制造LDD型TFT。
另外，在本实施例中，虽然是在玻璃基板上边制作象素切换用TFT，但也可以在玻璃基板上边制作用同样的TFT构成的C-MOS反相器电路等以制作液晶面板驱动电路。这时，由于要制作p沟型TFT，故例如可以以硼离子作为杂质进行注入。
(实施例2-7)本实施例的薄膜晶体管本身，基本上与图18(a)、(b)所示的薄膜晶体管是一样的。
图23模式性地示出了本实施例的薄膜晶体管的制造方法。以下边参看本图边说明本实施例的TFT的制造方法。
(a)最初，向玻璃基板10上边淀积厚度约3000～7000左右的防止来自玻璃的杂质溶出的基底涂层SiO2膜12。在其上边形成非晶硅膜，并加工成用来使之形成薄膜晶体管的岛状。
此外，用利用准分子激光进行的退火处理。使非晶硅膜多晶硅化得到多晶硅膜1。然后，利用作为原料气体使用TEOS的等离子体CVD法，作为栅极绝缘膜成膜厚度约为1000左右的SiO2膜。本图的(a)就是该状态。因此，到此为止，与现有的实施例是一样的。
(b)在作为下部的栅极电极形成用膜420成膜200nm的钽膜后，作为上部的栅极电极形成用膜410成膜150nm的铝合金。
(c)在铝合金膜410上边形成用来形成上部的栅极电极的光硬化性树脂的光刻胶膜13，通过掩模14照射紫外线(UV)。
(d)变成为仅仅在上部栅极电极41的上表面上剩下光刻胶膜13的状态。
(e)刻蚀上部栅极电极膜的不需要的部分形成上部栅极电极41。另外，该刻蚀，使用与湿法刻蚀比较利用可以提高精度的氯系气体的干法刻蚀进行。
(f)在上部的栅极电极41的上表面上，保持剩下光刻胶13不变地仅仅使上部栅极电极膜的铝合金的侧面阳极氧化，在侧面上形成阳极氧化膜4105、4106。作为阳极氧化液，可以使用0.1M草酸水溶液等。作为氧化电压，以15V、30分钟左右从栅极两端形成宽度约500nm的氧化膜。此外，在下层栅极电极膜表面上，也形成30～50nm的氧化膜。
(g)在除去了光刻胶之后，以阳极氧化膜为掩模用化学干法刻蚀自对准地除去下部的栅极电极膜的不需要的部分和在其上表面上的阳极氧化膜。接着，用含有乙二醇的氟硝酸液仅仅除去阳极氧化膜。借助于此，形成下部向源极电极和漏极电极一侧少许突出出来的2个台阶构造的栅极电极。
(h)以上部栅极电极41和下部的栅极电极42为掩模，从其上部用离子掺杂法，作为杂质注入磷离子。借助于此，在被下部的栅极电极42覆盖的区域152、162中，由于磷离子的大半部分被下部的栅极电极42捕获，故对于磷离子来说，只进行了低浓度注入，为此，将变成为LDD区域(n-层)。未被下部的栅极电极42覆盖的区域150、160将变成为高浓度地注入了磷离子的n+层。此外，被上部的栅极电极41和下部的栅极电极覆盖的区域170，完全不能注入磷离子，将变成为沟道区域。结果，就自然地形成LDD型TFT。
以下，作为层间绝缘膜淀积膜厚400nm的SiO2膜2。接着，在层间绝缘膜和栅极绝缘膜上形成接触孔的开口。接着，用溅射法良好地覆盖接触孔区域地淀积上Al膜之后，使之图形化为规定的形状，形成源极电极和漏极电极。但是，这些与先前的实施例是一样的，故图示等予以省略。
(实施例2-8)本实施例是使先前的实施例的栅极电极的形成方法更为简化的实施例。
以下，参看图24说明本实施例。
(d’)一直到向基板上边淀积半导体层栅极绝缘膜、上下的栅极电极膜410、420，向其上部涂敷光刻胶13以及用该光刻胶的曝光实施的图形化为止，与先前的实施例是一样的。另外，下部的栅极电极形成用膜420是200nm的钽膜，上部的栅极电极形成用膜是150nm的铝合金。
(e’)借助于使用氟系气体刻蚀上下栅极电极膜，形成上部的栅极电极41和下部的栅极电极42。另外，在该状态下，在上下的栅极电极间没有突出出来的部分。
(f)在剩下光刻胶13的状态下，形成阳极氧化膜4105、4106。作为阳极氧化液，使用0.1M草酸水溶液等。电压为15V，用一个小时左右，在下部的栅极电极侧面上形成30nm的氧化膜，在上部的栅极电极侧面上形成1微米左右的氧化膜。
(g)仅仅对上部的栅极电极侧面，用0.1M酒石酸乙二醇液等，在氧化电压为15V的条件下，氧化5分钟左右，使栅极电极宽度变得整齐。
以后，用与先前的实施例同样的方法，形成LDD-TFT。
图25示出了用以上的方法制作的TFT的电压/电流特性。在本图中，曲线L1是现有构造的LDD的TFT的特性，曲线L2是现有构造(非LDD构造)的特性。曲线L3是本实施例的TFT的电压/电流特性。由曲线L1和L2可知，在现有构造的TFT中，采用作成为LDD构造的办法，就可以降低OFF电流。但是采用作成为LDD构造的办法，ON电流也将降低。
另一方面，在本实施例的情况下，却可以减少OFF电流，而且不会使ON电流降低。即，在本实施例的TFT中，由于高电阻的LDD区域位于栅极电极的正下边，故在饱和区域和不饱和区域中LDD区域和沟道区域都积累作为载流子的电子，所以ON电流不会降低。
(实施例2-9)图26示出了使用本实施例的TFT的液晶显示装置。象素切换用TFT和象素电极区域的部分的剖面、本实施例的象素切换用TFT和象素，基本上与图21所示的是一样的。
但是，源极电极和漏极电极的下部52、62，为了形成硅和硅化物，是减小了表面电阻的Ti，上部51、61是电阻小的铝，此外，由于是反射式的显示装置，故象素电极11是铝制象素电极，这些是不同的。此外，在实际的状态下，兼用做源极电极5、漏极电极6和象素电极11的绝缘和液晶的配向的配向膜，可以在它们的上部形成。
边参看图27，边说明该液晶显示装置的制造方法。另外，由于基本上与图23等所示的方法是一样的，故仅对主要部分进行说明。
一直到形成下部栅极电极420和上部栅极电极410的(c)为止，是一样的。
(d-1)用使用光刻胶13进行的图形化形成上部栅极电极41。
(d-2)也使用光刻胶13使上部栅极电极41进行阳极氧化。
(d-3)把具有阳极氧化部分4105、4106的上部栅极电极41和光刻胶13用做刻蚀停止层，形成具有突出出来的部分的下部栅极电极42。
(e)以上下的栅极电极为注入掩模注入杂质。
在本实施例中，也可以制作用同样的TFT构成的C-MOS反相器电路等以在玻璃基板上边制作液晶面板驱动电路。这时，虽然需要制作p沟型TFT，但是用与上述制造方法同样的工序，注入硼离子等，就可以制作p沟型TFT。
(实施例2-10)本实施例仅仅把源极区域一侧或漏极区域一侧中的一方作成为LDD构造。
作为液晶显示装置的象素部分的半导体器件，有时候也可以使两侧都不是LDD构造。此外，如果仅仅一方作成为LDD，由于半导体器件的杂散电容将减小，故对于有的用途来说，也有时候这样做是理想的。于是，在本实施例中，如图28(a)所示，用光刻使上部43变成为仅仅向下部42的栅极电极的源极电极一侧突出1～2微米的构造。然后，如图28(b)所示，在其下边从基板上表面注入杂质离子。借助于此，可以得到仅仅单侧为LDD的半导体器件。
(实施例2-11)本实施例利用栅极电极金属的氧化。
有的情况下，除去爆发性地进行燃烧的镁或变成为不起作用状态的金属之外，铁等许多的金属，通常在温度、压力等恒定的情况下，将以恒定的速度进行氧化(例如，用完扔掉的カイロ等就利用了该现象或法则)。此外，一般地说，当金属氧化后，密度将降低，而体积则与该密度降低的量对应地增加。
为此，栅极电极因金属氧化而向沟道方向膨胀的部分，作为对被注入进来的杂质离子的掩模的效果会降低。本实施例，就利用了这一现象。
以下，边参看图29，边说明本实施例。
(a)用铁等为材料形成栅极电极4。
(b)在真空下使基板全体升温至恒定温度。
(c)供给具有由用做栅极电极的铁的氧化量决定的氧气的低压空气。在这里之所以作成为低压，是为了防止局部性的氧化，也可以是用氩气等稀释后的氧气。
(d)使栅极电极的上表面、侧面恒定量氧化，作为上部栅极电极43(正确地说，仅仅作为上部注入用掩模)，形成厚度约0.5微米左右的氧化金属膜。伴随着该氧化金属膜的形成，氧化金属膜向栅极电极的源极电极一侧和漏极电极一侧突出出来。
(e)在该状态下，从基板上面注入杂质。
(f)以因根据需要进行的氧化膜的除去，和除此之外兼做氢的赶出或悬空键的结合等的热处理而形成的氧化金属粒子的不一致等为基础，对LDD区域的杂质注入的不一致进行补偿。
以下，用与先前的实施例同样的步骤制造LDD型TFT。
在本实施例中，栅极金属材料虽然定为铁，但也可以是铝、铬或它们的合金。在这些金属材料的情况下，虽然形成不起作用状态的金属多，但是在这种情况下氧化膜厚度必然是恒定的。此外，在有的情况下大多不需要除去氧化物。
此外，在使用铁的情况下，在注入了杂质后，也可以再在其上表面上设置铝层等。
此外，栅极电极也可以上部用W等的高密度金属，下部用铝等的低电阻金属形成，用液体或电，使两者同时或单独地氧化。在这种情况下，上部的W等的高密度金属阻止氢等透过，借助于下部的铝等的低电阻金属可以得到低电阻。另外在这种情况下，如果在杂质注入后除去氧化膜，则可以得到非GOLD构造的LDD型TFT。
{第3发明群}(实施例3-1)本实施例在先前的第1发明群和第2发明群的用来形成LDD型TFT的杂质注入之前，暂时除去除栅极电极下部之外的栅极绝缘膜。
就是说，如果存在栅极绝缘膜，就必须使杂质注入时的加速电压提高与栅极绝缘膜存在相对应的那么大的量，借助于此，可以使杂质稀释用的氢过度地加速，作为掩模一直要透过到重厚的栅极电极为止，甚至会对其下部的沟道区域的半导体带来不好的影响。
此外，在栅极绝缘膜内杂质向横向散射，为此，特别是沟道区域和LDD区域的边界会变成为不明了。因而，在沟道区域为1微米、LDD区域为0.2微米左右的小的半导体器件中，在有的用途中就会产生不方便。
此外，要把栅极绝缘膜作成为完全均一的厚度是困难的，这也将变成为杂质的均一的注入的妨碍，不管是高浓度区域还是LDD区域。
于是，在本实施例中，在杂质注入时，要预先除去除栅极电极正下边之外的栅极绝缘膜。以下，边参看图30，边说明本实施例。
(a)形成栅极电极，使上部的电极向下部电极的源极电极一侧和漏极电极一侧突出出来很少一点，或反过来如图所示，下部的电极42从上部电极43的两侧突出出来很少一点。
(b)除去除栅极电极正下边部分之外的栅极绝缘膜25、26。此外，还要根据需要，进行用来使因刻蚀而遭受折磨的p-Si膜表面进行恢复的热处理，或进行对表面实施的极薄的绝缘膜的形成。
(c)从上部注入杂质。
(d)再次形成已经除去了的部分的栅极绝缘膜。
以下，用与别的实施例同样的步骤，制造LDD型TFT。
借助于此，虽然麻烦一点，但却可以得到非常优秀的LDD型TFT。
(实施例3-2)本实施例与先前的实施例3-2相似，但在LDD区域的形成中，利用栅极绝缘膜。
以下，边参看图31，边说明本实施例。
(a)在栅极绝缘膜2上边形成栅极电极4。
(b)在栅极电极的源极电极一侧和漏极电极一侧，虽然因器件的尺寸而异，除去除0.3～1微米左右突出出来的部分之外的栅极绝缘膜254、264。此外，根据需要，对露了出来的p-Si膜进行热处理。
另外这时的除去除0.3～1微米左右突出出来的部分之外的栅极绝缘膜，是采用下述方法得到的使栅极电极氧化，或进行金属电镀，使之变成为例如图29(d)或图23(f)所示的状态，以该状态的栅极电极为刻蚀掩模，刻蚀除去绝缘膜，然后再除去附着于栅极电极上的氧化物或电镀膜。
(c)从上部注入杂质。
(d)再次形成栅极绝缘膜2。
以下，就可以用与别的实施例同样的步骤制造LDD型TFT。
借助于此，虽然麻烦一点但却可以得到非常优良的LDD型TFT。
{第4发明群}(实施例4-1)本实施例，在实施例3-1中的杂质注入之前，为了防止氢的侵入，在裸露的p-Si膜上边预先形成了Ti膜。
就是说，在杂质注入时，为了对之进行稀释可以使用H2。由于质量小故结果变成为被高度加速后的氢离子以高速向半导体层内注入得深，而这将给半导体的性能带来不好的影响。作为其对策，在已除去了栅极绝缘膜的状态下，在半导体上表面上形成吸氢性质优良，而且由于密度小不会成为杂质注入的障碍的Ti层，以防止氢向半导体层内的侵入，同时，在源极电极和漏极电极形成时，由于都是与半导体层相同的硅系材料，故在以正确的深度进行刻蚀非常困难的栅极绝缘膜和层间绝缘膜的打孔时，使之承担刻蚀停止层的作用，此外，还使之对于漏极电极与半导体层的良好的电接触作出贡献。
以下，边参看图32，边说明本实施例。
(a)形成上部或下部的一方的栅极电极的源极电极一侧和漏极电极一侧的端部从别的部分的栅极电极的端部突出出来的栅极电极42、43。
(b)暂时除去除栅极电极下部之外的栅极绝缘膜25、26。
(c)在整个面上，形成Ti膜18。
(d)从上部注入杂质离子。
(e)除去将成为源极电极和漏极电极的下部(包括多少的周边部分)的部分52、62之外，除去Ti膜。
(f)再次形成栅极绝缘膜2，然后，形成层间绝缘膜3。
(g)在要形成源极电极、漏极电极的位置上，形成接触孔9。这时，在(e)中剩下的Ti膜或在该Ti被注入进来后的热处理中与硅进行反应形成的p-Si表面部分的钛硅化物膜或其上部的未反应的Ti，将成为刻蚀停止层。
(h)把Al填充到接触孔内，形成源极电极5和漏极电极6。
在本实施例中，采用使源极电极和漏极电极，在其下端与p-Si之间进行反应的办法，形成Ti硅化物，因而硅层和Ti硅化物层的界面的电接触良好。此外，Ti硅化物与Ti界面的电接触也是良好的，Ti层上部和铝之间的界面，由于彼此都是金属，故电接触也是良好的。此外，由于加速电压没有与栅极绝缘膜的那么大的量相应地降低，另一方面Ti层吸收氢，故高速的氢离子对p-Si层的冲击、氢向p-Si层的侵入也少。
除此之外，由于Ti或其硅化物化学性质与硅系物质不同，所以在绝缘膜上打接触孔时不必特别注意，由于打孔也会在那里停止，故将变成为正确的深度。因而，在p-Si层的厚度方面不再需要对刻蚀深度的余量，p-Si层与源极电极等之间的接触也消除了不均一性。为此，变成为非常优良的LDD型TFT。
{第5发明群}(实施例5-1)本实施例涉及底部栅极型的LDD构造的半导体器件。
对于底部栅极型的LDD构造的半导体器件，也可以使用上边所说的各个发明群的思想，尽管具有以顶部栅极型之间的构造的差异为依据的制约。
以下，边参看图33，边说明本实施例。
(a)在基板10上边形成栅极电极、栅极绝缘膜2、p-Si层1。
(b)在P-Si层上直接或者在形成了层间绝缘膜之后，再在其上部而且在栅极电极正上边，形成由密度大的金属构成的图形化的下部金属掩模47。
(c)在下部金属掩模47的上边，用电镀或氧化，形成在源极电极一侧、漏极电极一侧端部多少突出出来的上部金属掩模48。
(d)从基板上表面注入杂质。
(e)除去上部和下部的金属掩模。
以下，在形成了根据需要形成的层间绝缘膜后，进行接触孔的形成、源极电极和漏极电极的形成。
另外，在本实施例中，也在不形成层间绝缘膜地形成了上部和下部的掩模的状态下，再形成Ti膜，在杂质注入后，源极电极和漏极电极的下端部也可以把Ti膜用做接触孔形成时的刻蚀停止层，而不必除去。借助于此，与先前的实施例4-1一样，也可以确保在两电极部分处的良好的电接触。
(实施例5-2)本实施例，在先前的实施例5-1中，为了要精度良好地形成掩模，利用在玻璃基板上已经形成的栅极电极。
以下，边参看图34，边说明本实施例。
(a)在基板上边，依次形成由Ta或Ag等的高密度金属构成的栅极电极4、栅极绝缘膜2、p-Si层。
(b)在基板上边，形成感光性树脂层49。
(c)从基板的背面，以栅极电极为掩模，照射光或紫外线或X射线，使感光性树脂曝光。
另外这时，由于是p-Si，故光或紫外线将保持原状地易于透过而不会散射。此外，在照射X射线的情况下，由于在现如今透镜的制作等是困难的，故与紫外线比较起来，理想的是放在距基板多少有一些距离的地方进行照射(设置紫外线源)。另外，各个电磁波的强度或波长，当然要考虑因吸收而衰减有大的影响的基板的材质或厚度和树脂的感光性等因素。
该状态下的基板，大约为48cm见方，其厚度顶多为1mm。为此，仅仅位于基板上边栅极电极正上边的部分的树脂才会曝光，与基板上边的栅极电极位置无关。
(d)在利用加热进行的显影等之后，除去已曝光部分的树脂491，在基板上表面上形成下部掩模金属膜470。
(e)一起除去未曝光的部分的树脂膜49和其上部的下部掩模金属膜470。借助于此，结果就变成为仅仅具有已曝光的部分的树脂的部分，还剩下下部掩模金属膜47。
(f)借助于电镀，在已曝光的部分的树脂后的下部掩模金属膜47的侧面和上表面上，形成规定材料、厚度的上部掩模金属膜48。
(g)从基板上表面注入杂质。
(h)除去上部和下部的金属掩模。
以后，进行层间绝缘膜的形成，接触孔的形成、源极电极和漏极电极的形成。
另外，作为本实施例的变形例，使用导电性感光性树脂(在现如今使用两树脂的混合物)仅仅栅极电极上部的未感光的部分的树脂作为注入掩模剩下来，此外，在其侧部虽然多少要花一些时间，也可以进行金属电镀，作成为LDD形成用的掩模。
(实施例5-3)本实施例，用具有硅化物或至少1层的硅化物层的多层来形成栅极电极。
但是，由于制造方法本身与已经说明的方法基本上没什么不同，故省略其说明。此外，由于构造也不特别复杂，故省略专用图，而沿用其它的实施例的图。图33(a)是硅化物的栅极电极的情况，图33(e)是在上部是金属电极414和下部的硅化物电极的情况。
另外，作为该变形例，为了防止发生小丘，也可以作成为使得用凹坑的上部栅极电极和玻璃基板，朝下地把下部铝电极包围起来。
{第6发明群}本发明群，除去不是LDD，因此上下的栅极电极的一方对于另一方不具有突出出来的部分之外，与第1到第4发明群是一样的。为此，省略用特意画成的专用图进行的说明。
(实施例6-1)在图30(a)～(e)中的上部的栅极金属43和下部的栅极金属42，与本图不同，沟道方向长度相等，因而，正好如图23(b)中的13和41那样，可以用干法刻蚀一次地形成，使得没有突出出来的部分。这时，上部的栅极金属43和下部的栅极金属42的一方，是电阻小的铝合金，另一方是对氢的掩模效果大的钨。
在本实施例中，由于没有栅极绝缘膜，所以注入电压会低一个相应的量，变成为优良的TFT。
{第7发明群}(实施例7-1)本实施例在基板上边形成特性不同的多种的LDD型TFT。
在液晶显示装置的驱动电路和象素等中，由于对LDD型TFT要求的特性不同等，取决于用途，需要在基板上边的不同位置上形成具有特定的性质的LDD型TFT。在这种情况下，半导体器件的尺寸、沟道区域的长度等，只要作成为使光刻中的掩模的孔的尺寸变成为与场所对应的尺寸和长度即可。
其次，说的是LDD部分，在本实施例中，在下部的栅极电极上用电镀形成上部的栅极电极的情况下，要使电镀的时间或电压、进行电镀的金属的种类与基板上边的场所对应地变化。
在本实施例中，在控制的容易性的基础、上部的栅极电极形成的厚度大的情况下，采用加长电镀时间的办法，就可以得到所希望的LDD区域长度的TFT。
把这些样子的一部分，概念性地示于图35。本图的(a)是电压因场所而变化的情况，(b)使用定时器-开关根据场所改变时间的情况。
另外，作为本实施例的变形例，虽然多少麻烦一点，也可以对每一个场所改变电镀液的浓度或金属的种类。在这种情况下，LDD部分的长度虽然会不同，作为杂质注入时的掩模的能力也可以作成为大体上相同。
(实施例7-2)本实施例之所以形成与基板上边的形成位置对应的特性的LDD型TFT，虽然与先前的实施例是一样的，但是作为其手段，在杂质注入后，却要除去LDD部分正上边的部分的栅极电极。
以下，边参看图36，边说明本实施例。
(a)先在基板10上边形成LDD半导体TFT。
(b)在注入杂质后，仅仅在未除去突出出来的部分的部分上，形成光刻胶层1310。
(c)用使用氧、氟的干法刻蚀除去形成突出出来的部分的金属。因此，在该部分中，如果下部的栅极电极突出了出来，则上部的栅极电极将保护下部的栅极电极免受刻蚀。
此外，如果上部的栅极电极对于下部的栅极电极已突出出来，则结果就变成为完全地除去上部的栅极电极。在本图中，结果变成为仅仅液晶显示装置的象素部分和栅极电极的一部分被除去。
以下，可以进行层间绝缘膜的形成、接触孔的形成和源极电极、漏极电极的形成。
(实施例7-3)本实施例是这样的实施例为了使上部或下部的栅极电极的规定量的突出量相应与场所而变化，使上部或下部的电极对于另一方的电极突出出来地形成所使用光刻用的掩模的孔的尺寸，因场所而变化。
为此，光刻的掩模的孔，从一开始就已经变成为与基板上边的场所对应的LDD型TFT的形成相吻合的孔。但是，由于这样的掩模或使用这样的掩模的器件的制造方法本身，与已经说明过的方法，基本上没有什么不同，故省略其说明。此外，由于构造也不特别复杂，故图示被省略。
以上虽然根据若干个实施例对本发明进行了说明，但本发明当然不受限于他们当中的任何一个。就是说，例如也可以作成为以下那样。
1)用途，除液晶式电视机、文字处理器等的液晶显示装置以外，例如是EL显示器。
2)作为半导体材料，除Si以外，还使用Si-Ge、Si-Ge-C等。
3)在实施例1-3中，作成为在(b)的图形化的非晶硅层的上部，把金属薄膜形成为使得沟道区域方向的长度长的阶段，注入杂质离子，然后兼做利用非晶硅与金属薄膜之间的化学反应进行的硅化物层的形成和多晶硅的热处理，对于每一块基板，在550℃～650℃下，进行大约20分钟左右的加热。
4)在实施例1-3中，取代(a)的非晶硅形成硅化物膜。此外，与(b)同样地图形化，除此之外，多少突出出来地形成金属膜，使得把硅化物完全地覆盖起来。然后进行杂质注入而无须经过(c)的工序。
5)图3或图4所示的栅极电极的沟道方向剖面，不是下面扩展的台形，而变成为长方形。
6)在面板的形成中，不论哪一个栅极电极用膜的形成，都兼用做反射片、象素电极等的形成。
7)在底部栅极的情况下，在从基板一侧进行树脂的曝光时，要作成为使得半导体层极力地薄，此外，使绝缘膜变成为感光性树脂，同时，不使用波长太短的电磁波。
8)LDD型的TFT，为了使其特性变化，把上下的电极在沟道方向上作成为相同的长度，为此，变成为非GOLD构造。
工业上利用的可能性由以上的说明可知，倘采用本发明则可以实现具有LDD构造，而且，可以自对准地形成源极区域、低浓度杂质区域、沟道区域、漏极区域的薄膜晶体管。因此，可以降低OFF电流，且可以抑制ON电流的降低。此外由于是自对准的构造，故可以减小寄生电容，因而可以微细化。
此外，也可以应用于底部栅极型的半导体器件。
此外，即便是不具有LDD构造，也可以得到优良的半导体器件。
此外，可以在一块基板的各个部位上形成具有与场所对应的特性的LDD型TFT。
权利要求
1．一种具备具有在基板上边形成的源极区域、漏极区域栅极区域的半导体层、栅极绝缘膜、源极电极、漏极电极、在栅极绝缘膜上边形成的栅极电极的半导体器件，其特征是上述栅极电极，是用由硅化物薄膜和金属薄膜构成的上下2层构成，此外，一方的薄膜形成为向另一方薄膜的源极电极一侧和漏极电极一侧的至少一方多少突出出来的LDD形成掩模兼用栅极电极，上述半导体层，由于以上述LDD形成掩模兼用栅极电极为注入掩模注入杂质离子，故具有在上述硅化物膜和上述金属薄膜的位置和杂质离子的注入方向决定的栅极电极位置对应区域上形成的LDD区域。
2．一种具备具有在基板上边形成的源极区域、漏极区域栅极区域的半导体层、栅极绝缘膜、源极电极、漏极电极、在栅极绝缘膜上边形成的栅极电极的半导体器件，其特征是上述栅极电极，是上下的硅化物薄膜构成，此外，一方的薄膜形成为向另一方薄膜的源极电极一侧和漏极电极一侧的至少一方稍微突出出来的LDD形成掩模兼用栅极电极，上述半导体层，由于以上述LDD形成掩模兼用栅极电极为注入掩模注入杂质离子，故具有在上述硅化物膜和上述金属薄膜的位置和杂质离子的注入方向决定的栅极电极位置对应区域上形成的LDD区域。
3．一种具备具有在基板上边形成的源极区域、漏极区域栅极区域的半导体层、栅极绝缘膜、源极电极、漏极电极、在栅极绝缘膜上边形成的栅极电极的半导体器件，其特征是上述栅极电极，是至少具有硅化物薄膜、金属薄膜和硅薄膜的多层构成，此外，作为杂质注入时的掩模，中央部分最厚、两端部分最薄，其中间部分，中间的厚度或从两侧向着中央一侧慢慢地变厚的多台阶LDD形成掩模兼用栅极电极，上述半导体层，由于以上述多台阶LDD形成掩模兼用栅极电极为注入掩模从上方注入杂质离子，故具有在上述掩模厚度和杂质离子的注入方向决定的位置形成的多台阶LDD区域。
4．一种具备具有在基板上边形成的源极区域、漏极区域栅极区域的半导体层、栅极绝缘膜、源极电极、漏极电极、在栅极绝缘膜上边形成的栅极电极的半导体器件，其特征是上述栅极电极，具有由高熔点金属构成的层，由硅化物薄膜构成的层，由被上述高熔点金属薄膜层和上述硅化物薄膜层围起来的铝薄膜构成的层，此外，作为掩模厚度，是中央部分最厚、两端部分最薄的LDD掩模兼用含有中间铝层栅极电极，上述半导体层，由于以上述LDD形成掩模兼用含有中间铝层栅极电极为注入掩模从上方注入杂质离子，故是具有在由上述掩模厚度和杂质注入方向决定的位置上形成的单个台阶或多个台阶的LDD区域的LDD半导体器件。
5．权利要求1、2、3或4所述的半导体器件，其特征是上述硅化物薄膜，是由下述硅化物群中选择出来的特定材料硅化物薄膜，这些硅化物群是钛硅化物、钴硅化物、镍硅化物、锆硅化物、钼硅化物、钯硅化物和铂硅化物。
6．权利要求5所述的半导体器件，其特征是上述至少1个金属薄膜或高熔点金属薄膜，其构成金属是与构成上述硅化物的金属元素相同的同一材料金属薄膜。
7．权利要求1、2、3或4所述的半导体器件，其特征是上述半导体器件，在上述源极电极与上述源极区域的接触部分和上述漏极电极与上述漏极区域的接触部分处，具有与上述栅极电极的硅化物薄膜相同材质的硅化物薄膜层。
8．权利要求5所述的半导体器件，其特征是上述半导体器件，在上述源极电极与上述源极区域的接触部分和上述漏极电极与上述漏极区域的接触部分处，具有与上述栅极电极的硅化物薄膜相同的材质的硅化物薄膜层。
9．权利要求6所述的半导体器件，其特征是上述半导体器件，在上述源极电极与上述源极区域的接触部分和上述漏极电极与上述漏极区域的接触部分处，具有与上述栅极电极的硅化物薄膜相同的材质的硅化物薄膜层。
10．一种半导体器件的制造方法，其特征是具备下述步骤基本形成步骤，在基板上边规定的位置上形成半导体层，再在所形成的该半导体层上边形成栅极绝缘膜；栅极电极形成步骤，用来形成兼用做杂质注入时的掩模的栅极电极，其构造为在上述所形成的栅极绝缘膜上边，至少具有含有一层硅化物薄膜层的多层，至少一层向别的层的源极电极、漏极电极的至少一个方向上突出出来，为此，作为杂质注入时的掩模，中央部分最厚，在源极电极、漏极电极的至少一个方向上，按照突出出来的方向的顺序变薄。注入步骤，用来形成半导体层，该半导体层，以上述所形成的栅极电极为注入掩模，向上述半导体层进行杂质离子注入，由于掩模完全不存在，仅仅杂质离子的注入量多的源极区域和漏极区域、突出出来的部分变成为掩模，故具有由杂质离子注入少的LDD区域和由于整个薄膜层都变成为掩模因而杂质离子不能注入的沟道区域构成的LDD构造。
11．一种半导体器件的制造方法，其特征是具备下述步骤基本形成步骤，在基板上边规定的位置上形成半导体层，再在所形成的该半导体层上边形成栅极绝缘膜；下部薄膜形成步骤，在上述所形成的栅极绝缘膜上部，形成作为多层构造的栅极电极的下部层的硅薄膜或金属薄膜；栅极电极形成步骤，形成作为上部层的金属薄膜或硅薄膜，使得不仅把上述所形成的下部薄膜完全覆盖起来，还在沟道区域方向上具有突出出来的部分，在上下层中一次形成材料不同的栅极电极；硅化物层形成步骤，采用把形成了上述栅极电极的基板晾晒在规定的温度下，使上述硅薄膜与上述金属薄膜进行反应的办法，在两层的界面部分上形成硅化物层；注入步骤，用来形成半导体层，该半导体层，以含有在上述栅极电极形成步骤中一次形成的栅极电极或在上述硅化物层形成步骤中形成的硅化物层的栅极电极为掩模，进行杂质离子的注入，由于掩模完全不存在，仅仅杂质离子的注入量多的源极区域和漏极区域、突出出来的部分变成为掩模，故具有由杂质离子注入量少的LDD区域和由于上述上下的2层重叠因而杂质离子不能注入的沟道区域构成的LDD构造。
12．权利要求10或11所述的半导体器件的制造方法，其特征是在上述注入步骤之前，具有暂时除去位于上述栅极电极下部的部分之外的上述栅极绝缘膜的除去一部分栅极绝缘膜的步骤；在上述注入步骤结束后，在暂时除去了栅极绝缘膜的部分上再次形成栅极绝缘膜的步骤。
13．一种具有在基板上边图形化后排列起来的顶部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是具有下述步骤下部栅极电极形成步骤，在基板上边的图形化的半导体层的上部形成的栅极绝缘膜上边，形成规定形状的下部栅极电极；上部栅极电极形成步骤，利用上述形成的下部栅极电极，与下部的栅极电极紧密接连地形成上部的栅极电极，使得栅极电极变成为在其源极电极一侧和漏极电极一侧的至少一方一端，具有与中央比较起来在杂质注入时掩模能力差的侧部的形状。杂质注入步骤，借助于上述两个步骤，把在上述源极电极一侧、漏极电极一侧的至少一方一侧，与中央部分比较起来具有掩模能力差的侧部的栅极电极用做掩模，向上述半导体层内注入杂质。
14．一种具有在基板上边图形化后排列起来的顶部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是具有下述步骤下部栅极电极形成步骤，在基板上边的图形化的半导体层的上部形成的栅极绝缘膜上边，形成规定形状的下部栅极电极；杂质轻掺杂步骤，以上述所形成的下部栅极电极为掩模，向上述半导体层内轻度地注入杂质；上部栅极电极形成步骤，在上述杂质轻注入步骤结束后，利用上述下部栅极电极，在其上部紧密接连地形成在其源极电极一侧和漏极电极一侧的至少一方一侧具有突出出来的部分的上部栅极电极；杂质注入步骤，把用上述下部栅极电极形成步骤和上部栅极电极形成步骤形成的、上下2个台阶构造的栅极电极用做掩模，向上述半导体层内注入杂质。
15．权利要求13或14所述的顶部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是上述上部栅极电极形成步骤，是把下部栅极电极作为一方的电极借助于电镀附着规定的金属的利用电镀的LDD部分用掩模形成步骤。
16．权利要求15所述的顶部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是上述利用电镀的LDD部分用掩模形成步骤，是作为电镀，用电场电镀或无电场电镀进行的利用规定电镀的LDD部分用掩模形成步骤。
17．权利要求13所述的顶部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是上述上部栅极电极形成步骤，具有下述小步骤刻蚀小步骤，把上下的紧密接连地形成的上部栅极电极形成用膜和下部栅极电极形成用膜同时刻蚀成下部栅极电极的形状；阳极氧化小步骤，使刻蚀后的上部的栅极电极形成用膜阳极氧化。
18．权利要求13或14所述的顶部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是上述上部栅极电极形成步骤，是使下部栅极电极暴露于规定的物体中使之进行反应，在其源极电极一侧、漏极电极一侧的至少一方，形成由借助于反应产生的密度低的化合物构成的侧部的利用反应的LDD部分用掩模形成步骤。
19．一种具有在基板上边图形化后排列起来的顶部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是具有下述步骤；下部栅极电极形成步骤，在基板上边的图形化的半导体层的上部形成的栅极绝缘膜上边，形成规定形状的下部栅极电极；上部栅极电极形成步骤，在上述所形成的下部栅极电极上边，采用至少使用光刻和刻蚀的办法，紧密接连地形成下部栅极电极的源极电极一侧和漏极电极一侧的至少一方的端部突出出来的上部栅极电极；杂质注入步骤，借助于上述两个步骤，把在上述源极电极一侧、漏极电极一侧的至少一方一侧，与中央部分比较起来具有掩模能力差的侧部的栅极电极用做掩模，向上述半导体层内注入杂质。
20．一种具有在基板上边图形化后排列起来的顶部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是具有下述步骤下部栅极电极形成步骤，在基板上边的图形化的半导体层的上部形成的栅极绝缘膜上边，形成规定形状的下部栅极电极；杂质轻注入步骤，以上述所形成的下部栅极电极为掩模，向上述半导体层内轻度地注入杂质；上部栅极电极形成步骤，在上述杂质轻注入步骤结束后，在上述下部栅极电极上边，采用至少使用光刻和刻蚀的办法，紧密接连地形成在下部栅极电极的源极电极一侧和漏极电极一侧的至少一方的端部突出出来的上部栅极电极；杂质注入步骤，把用上述下部栅极电极形成步骤和上部栅极电极形成步骤形成的、上下2个台阶构造的栅极电极用做掩模，向上述半导体层内注入杂质。
21．权利要求13、14、19或20所述的顶部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是具有下述步骤；栅极绝缘膜除去步骤，在上述上部栅极电极形成步骤结束后，在上述杂质注入步骤之前，暂时除去作为掩模使用的2个台阶构造的栅极电极下部的栅极绝缘膜；再次形成栅极绝缘膜步骤，在上述杂质注入步骤之后，在已除去了上述栅极绝缘膜的部分的半导体层上部，再次形成栅极绝缘膜。
22．权利要求15所述的顶部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是具有下述步骤；栅极绝缘膜除去步骤，在上述上部栅极电极形成步骤结束后，在上述杂质注入步骤之前，暂时除去作为掩模使用的2个台阶构造的栅极电极下部的栅极绝缘膜；再次形成栅极绝缘膜步骤，在上述杂质注入步骤之后，在已除去了上述栅极绝缘膜的部分的半导体层上部，再次形成栅极绝缘膜。
23．权利要求21所述的顶部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是具有下述步骤氢吸附性金属膜形成步骤，在上述栅极绝缘膜除去步骤之后，在半导体层上边，形成规定的厚度的氢吸附性金属膜；氢吸附性金属膜除去步骤，在上述杂质注入步骤之后，上述再次形成栅极绝缘膜步骤之前，剩下源极电极部分和漏极电极部分地除去在上述半导体层上边形成的氢吸附性金属膜；氢吸附性金属膜利用接触孔形成步骤，为了形成源极电极、漏极电极，在上述再次形成的栅极绝缘膜上边两电极形成部分上形成接触孔时，把上述剩下的氢吸附性金属膜作为刻蚀停止层利用。
24．权利要求13、14、19或20所述的顶部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是具有下述步骤电极不必要部分除去步骤，在上述杂质注入步骤之后，借助于上述LDD部分用掩模形成步骤或上述下部栅极电极形成步骤和上部栅极电极形成步骤，上部栅极电极或下部栅极电极的一方一侧部分相对于另一方的电极，除去源极电极一侧、漏极电极一侧突出出来的部分。
25．权利要求15所述的顶部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是具有下述步骤电极不必要部分除去步骤，在上述杂质注入步骤之后，借助于上述LDD部分用掩模形成步骤或上述下部栅极电极形成步骤和上部栅极电极形成步骤，除去上部栅极电极或下部栅极电极的一方一侧部分相对于另一方的电极的源极电极一侧、漏极电极一侧突出出来的部分。
26．权利要求21所述的顶部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是具有下述步骤；电极不必要部分除去步骤，在上述杂质注入步骤之后，借助于上述LDD部分用掩模形成步骤或上述下部栅极电极形成步骤和上部栅极电极形成步骤，除去上部栅极电极或下部栅极电极的一方一侧部分相对于另一方的电极的源极电极一侧、漏极电极一侧突出出来的部分。
27．权利要求23所述的顶部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是具有下述步骤；电极不必要部分除去步骤，在上述杂质注入步骤之后，借助于上述LDD部分用掩模形成步骤或上述下部栅极电极形成步骤和上部栅极电极形成步骤，除去上部栅极电极或下部栅极电极的一方一侧部分相对于另一方的电极的源极电极一侧、漏极电极一侧突出出来的部分。
28．一种具有在基板上边图形化后排列起来的底部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是具有下述步骤栅极电极形成步骤，在基板上边形成图形化的规定的栅极电极；上部器件构成层形成步骤，在上述所形成的栅极电极上部，依次形成栅极绝缘膜、图形化的半导体层或除此之外还要加上的层间绝缘膜；主掩模形成步骤，在上述上部的器件构成层形成步骤中形成的最上部的层的上述栅极电极的正上边部分上，形成主掩模；上部掩模形成步骤，利用上述所形成的主掩模，在其源极电极一侧和漏极电极一侧的至少一方一端，利用在上部形成的主掩模，紧密接连地形成与中央部分比较，在杂质注入时掩模能力差的侧部；杂质注入步骤，以上述所形成的主掩模和上部掩模为掩模，从上部向上述半导体层内注入杂质。
29．一种具有在基板上边图形化后排列起来的底部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是具有下述步骤栅极电极形成步骤，在基板上边形成图形化的规定的栅极电极；上部器件构成层形成步骤，在上述所形成的栅极电极上部，依次形成栅极绝缘膜、图形化的半导体层或除此之外还要加上的层间绝缘膜；主掩模形成步骤，在上述上部的器件构成层形成步骤中形成的最上部的层的上述栅极电极的正上边部分上，形成主掩模；杂质轻注入步骤，以上述所形成的主掩模为掩模，向上述半导体层内轻注入杂质；上部掩模形成步骤，在上述杂质轻注入步骤后，利用上述所形成的主掩模，与上述主掩模紧密接连地形成在其源极电极一侧和漏极电极一侧的至少一方一端，具有突出出来的部分的上部掩模；杂质注入步骤，以上述所形成的主掩模和上部掩模为掩模，向上述半导体层内注入杂质。
30．权利要求28或29所述的底部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是上述主掩模形成步骤具有下述小步骤感光性树脂层形成小步骤，在上述上部器件构成层形成步骤中形成的最上部的层的更上部，形成感光性树脂层；栅极电极对应曝光小步骤，从形成了上述感光性树脂层的基板的基板一侧，以上述栅极电极为掩模，照射短波长的电磁波，仅仅使与上述栅极电极对应的部分的感光性树脂不曝光；利用感光性树脂非曝光部分的主掩模形成小步骤，在上述栅极电极对应曝光小步骤中，不论是保持原状地使用未曝光的部分的上述感光性树脂，还是用别的材料形成，总之要利用未曝光的部分的感光性树脂，形成上述主掩模。
31．权利要求28或29所述的底部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是上述主掩模形成步骤，作为主掩模使用金属，此外，上述上部掩模形成步骤，是以主掩模作为一方的电极，用电镀附着规定的金属的利用电镀的上部掩模形成步骤。
32．权利要求30所述的底部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是上述主掩模形成步骤，作为主掩模使用金属，此外，上述上部掩模形成步骤，是以主掩模作为一方的电极，用电镀附着规定的金属的利用电镀的上部掩模形成步骤。
33．权利要求28或29所述的底部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是上述上部掩模形成步骤是利用反应的上部掩模形成步骤，把主掩模暴露于规定的物体内并使之进行反应，在其源极电极一侧、漏极电极一侧的至少一方，形成由借助于反应产生的密度低的化合物构成的侧部。
34．权利要求30所述的底部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是上述主掩模形成步骤是利用反应的上部掩模形成步骤，上述上部掩模形成步骤把主掩模暴露于规定的物体内并使之进行反应，在其源极电极一侧、漏极电极一侧的至少一方，形成由借助于反应产生的密度低的化合物构成的侧部。
35．一种在基板上边具有图形化后排列起来的底部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是具有下述步骤栅极电极形成步骤，在基板上边形成图形化的规定的栅极电极；上部器件构成层形成步骤，在上述所形成的栅极电极上部，依次形成栅极绝缘膜、图形化的半导体层或除此之外还要加上的层间绝缘膜；主掩模形成步骤，在上述上部的器件构成层形成步骤中形成的最上部的层的上述栅极电极的正上边部分上，形成主掩模；上部掩模形成步骤，利用上述所形成的主掩模，在其源极电极一侧和漏极电极一侧的至少一方一端，采用至少使用光刻和刻蚀的方法，形成具有与中央部分比较，在杂质注入时掩模能力劣化的侧部的上部掩模；杂质注入步骤，以上述所形成的主掩模和上部掩模为掩模，从上部向上述半导体层内注入杂质。
36．一种在基板上边具有图形化后排列起来的底部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是具有下述步骤栅极电极形成步骤，在基板上边形成图形化的规定的栅极电极；上部器件构成层形成步骤，在上述所形成的栅极电极上部，依次形成栅极绝缘膜、图形化的半导体层或除此之外还要加上的层间绝缘膜；主掩模形成步骤，在上述上部的器件构成层形成步骤中形成的最上部的层的上述栅极电极的正上边部分上，形成主掩模；杂质轻注入步骤，以上述所形成的主掩模为掩模，向上述半导体层内轻度地注入杂质；上部掩模形成步骤，在上述杂质轻注入步骤结束后，在上述所形成的主掩模的上部，采用至少使用光刻和刻蚀的办法，形成在主掩模的源极电极一侧和漏极电极一侧的至少一方的端部突出出来的部分的上部掩模；杂质注入步骤，以上述主掩模和上部掩模为掩模，向上述半导体层内注入杂质。
37．权利要求35或36所述的底部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是上述主掩模形成步骤具有下述小步骤感光性树脂层形成小步骤，在上述上部器件构成层形成步骤中形成的最上部的层的更上部形成感光性树脂层；栅极电极对应曝光小步骤，从形成了上述感光性树脂层的基板的基板一侧，以上述栅极电极为掩模照射可见光或短波长的电磁波，仅仅使与上述栅极电极对应的部分的感光性树脂不曝光。利用感光性树脂非曝光部分的主掩模形成小步骤，在上述栅极电极对应曝光小步骤中，不论是保持原状地使用未曝光的部分的上述感光性树脂，还是用别的材料形成，总之要利用未曝光的部分的感光性树脂，形成上述主掩模。
38．权利要求28、29、30、31、32、33、34、35或36所述的底部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是上述杂质注入步骤，是在不存在层间绝缘膜的状态下，向上述半导体层的上表面注入杂质的裸半导体层杂质注入步骤；此外，还具有层间绝缘膜再次形成步骤，在该杂质注入步骤结束后，在除去了上述主掩模和LDD部分用掩模之后，在上述半导体层上部形成层间绝缘膜。
39．权利要求30所述的底部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是上述杂质注入步骤，是在不存在层间绝缘膜的状态下，向上述半导体层的上表面注入杂质的裸半导体层杂质注入步骤；此外，还具有层间绝缘膜再次形成步骤，在该杂质注入步骤结束后，在除去了上述主掩模和LDD部分用掩模之后，在上述半导体层上部形成层间绝缘膜。
40．权利要求31所述的底部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是上述杂质注入步骤，是在不存在层间绝缘膜的状态下，向上述半导体层的上表面注入杂质的裸半导体层杂质注入步骤；此外，还具有层间绝缘膜再次形成步骤，在该杂质注入步骤结束后，在除去了上述主掩模和LDD部分用掩模之后，在上述半导体层上部形成层间绝缘膜。
41．权利要求38所述的底部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是具有下述步骤氢吸附性金属膜形成步骤，在上述器件层形成步骤后和上述杂质注入步骤之前，在半导体层上边，形成规定的厚度的氢吸附性金属膜；氢吸附性金属膜除去步骤，在上述杂质注入步骤之后，上述再次形成层间绝缘膜步骤之前，剩下源极电极部分和接触电极部分地除去在上述半导体层上边形成的氢吸附性金属膜；利用氢吸附性金属膜的接触孔形成步骤，为了形成源极电极、漏极电极，在上述再次形成的层间绝缘膜上边两电极形成部分上形成接触孔时，把上述剩下的氢吸附性金属膜作为刻蚀停止层利用。
42．权利要求39所述的底部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是具有下述步骤氢吸附性金属膜形成步骤，在上述上部器件层形成步骤后和上述杂质注入步骤之前，在半导体上边，形成规定的厚度的氢吸附性金属膜；氢吸附性金属膜除去步骤，在上述杂质注入步骤之后，上述再次形成层间绝缘膜步骤之前，剩下源极电极部分和接触电极部分地除去在上述半导体上边形成的氢吸附性金属膜；利用氢吸附性金属膜的接触孔形成步骤，为了形成源极电极、漏极电极，在上述再次形成的栅极绝缘膜上边两电极形成部分上形成接触孔时，把上述剩下的氢吸附性金属膜作为刻蚀停止层利用。
43．权利要求40所述的底部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是具有下述步骤氢吸附性金属膜形成步骤，在上述上部器件层形成步骤后和上述杂质注入步骤之前，在半导体上边，形成规定的厚度的氢吸附性金属膜；氢吸附性金属膜除去步骤，在上述杂质注入步骤之后，上述再次形成层间绝缘膜步骤之前，剩下源极电极部分和接触电极部分地除去在上述半导体上边形成的氢吸附性金属膜；利用氢吸附性金属膜的接触孔形成步骤，为了形成源极电极、漏极电极，在上述再次形成的层间绝缘膜上边两电极形成部分上形成接触孔时，把上述剩下的氢吸附性金属膜作为刻蚀停止层利用。
44．一种在基板上边图形化后排列起来的顶部栅极型的LDD构造的半导体器件，其特征是具有上部栅极电极；源极电极一侧、漏极电极一侧的至少一方的侧部，从上述上部栅极电极突出出来，而且，与上述上部栅极电极紧密接连地形成的下部栅极电极；具有上述上部栅极电极与下部电极的正下边的沟道区域和上述下部栅极电极的突出出来的部分的正下边的LDD区域及未被上述上部栅极电极和下部电极覆盖起来的源极区域和漏极区域的半导体部分。
45．一种在基板上边图形化后排列起来的顶部栅极型的LDD构造的半导体器件，其特征是具有下部栅极电极；源极电极一侧、漏极电极一侧的至少一方的侧部，从上述下部栅极电极突出出来，而且，与上述上部栅极电极紧密接连地形成的上部栅极电极；具有上述上部栅极电极与下部电极的正下边的沟道区域和上述上部电极的突出出来的部分的正下边的LDD区域及未被上述上部栅极电极和下部电极覆盖起来的源极区域和漏极区域的半导体部分。
46．权利要求45所述的顶部栅极型的LDD构造的半导体器件，其特征是上述上部栅极电极，是采用把金属电镀到上述下部栅极电极外表面上的办法形成的电镀型上部栅极电极。
47．权利要求44、45或46所述的顶部栅极型的LDD构造的半导体器件，其特征是源极电极和漏极电极，在与其半导体层之间的接触部分处具有硅化物层；该硅化物层上部的形成硅化物的金属层。
48．权利要求44、45或46所述的顶部栅极型的LDD构造的半导体器件，其特征是栅极绝缘层，在上述上部和下部的栅极电极正下边或除此之外再加上其附近和其它的部分处在不同的时期形成。
49．权利要求48所述的顶部栅极型的LDD构造的半导体器件，其特征是栅极绝缘层，在上述上部和下部的栅极电极正下边或除此之外再加上其附近和其它的部分处在不同的时期形成。
50．权利要求44、45或46所述的顶部栅极型的LDD构造的半导体器件，其特征是上述上部栅极电极或下部栅极电极的一方，由于例如使用Cu、Al、Ag、Au等的低电阻金属材料，故是电阻率在5Ω·cm以下的低电阻电极，上述另一方的下部栅极电极或上述栅极电极，由于使用例如W、Mo、Co、Ta、Au、Nb、Ag等的密度8以上的高密度金属材料或Zr、Ti或Ti系金属等的氢吸附性金属，故是在杂质注入时注入的氢离子的掩模能力高的高掩模电极。
51．权利要求47所述的顶部栅极型的LDD构造的半导体器件，其特征是上述上部栅极电极或下部栅极电极的一方，由于例如使用Cu、Al、Ag、Au等的低电阻金属材料，故是电阻率在5Ω·cm以下的低电阻电极，上述另一方的下部栅极电极或上述栅极电极，由于使用例如W、Mo、Co、Ta、Au、Nb、Ag等的密度8以上的高密度金属材料或Zr、Ti或Ti系金属等的氢吸附性金属，故是在杂质注入时注入的氢离子的掩模能力高的高掩模电极。
52．权利要求48所述的顶部栅极型的LDD构造的半导体器件，其特征是上述上部栅极电极或下部栅极电极的一方，由于例如使用Cu、Al、Ag、Au等的低电阻金属材料，故是电阻率在5Ω·cm以下的低电阻电极，上述另一方的下部栅极电极或上述栅极电极，由于使用例如W、Mo、Co、Ta、Au、Nb、Ag等的密度8以上的高密度金属材料或Zr、Ti或Ti系金属等的氢吸附性金属，故是在杂质注入时注入的氢离子的掩模能力高的高掩模电极。
53．权利要求49所述的顶部栅极型的LDD构造的半导体器件，其特征是上述上部栅极电极或下部栅极电极的一方，由于例如使用Cu、Al、Ag、Au等的低电阻金属材料，故是电阻率在5Ω·cm以下的低电阻电极，上述另一方的下部栅极电极或上述栅极电极，由于使用例如W、Mo、Co、Ta、Au、Nb、Ag等的密度8以上的高密度金属材料或Zr、Ti或Ti系金属等的氢吸附性金属，故是在杂质注入时注入的氢离子的掩模能力高的高掩模电极。
54．权利要求44、45或46所述的底部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是上述基板是液晶显示装置的TFT阵列基板；上述下部栅极电极或上部栅极电极的一方，由于与象素部分的透明导电膜用同一工序形成，所以是透明导电膜制造的电极。
55．权利要求47所述的底部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是上述基板是液晶显示装置的TFT阵列基板；上述下部栅极电极或上部栅极电极的一方，由于与象素部分的透明导电膜用同一工序形成，所以是透明导电膜制造的电极。
56．权利要求48所述的底部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是上述基板是液晶显示装置的TFT阵列基板；上述下部栅极电极或上部栅极电极的一方，由于与象素部分的透明导电膜用同一工序形成，所以是透明导电膜制造的电极。
57．权利要求49所述的底部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是上述基板是液晶显示装置的TFT阵列基板；上述下部栅极电极或上部栅极电极的一方，由于与象素部分的透明导电膜用同一工序形成，所以是透明导电膜制造的电极。
58．权利要求44、45或46所述的底部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是上述基板是反射型液晶显示装置的TFT阵列基板；上述下部栅极电极或上部栅极电极的一方，由于与象素部分的反射膜用同一工序形成，所以是良好反射性金属膜制造的电极。
59．权利要求47所述的底部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是上述基板是反射型液晶显示装置的TFT阵列基板；上述下部栅极电极或上部栅极电极的一方，由于与象素部分的反射膜用同一工序形成，所以是良好反射性金属膜制造的电极。
60．权利要求50所述的底部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是上述基板是反射型液晶显示装置的TFT阵列基板；上述下部栅极电极或上部栅极电极的一方，由于与象素部分的反射膜用同一工序形成，所以是良好反射性金属膜制造的电极。
61．一种具有由在基板上边图形化后排列起来的、而且在栅极绝缘膜上边上下紧密接连地形成的上部栅极电极和下部栅极电极构成的栅极电极的顶部栅极型的半导体器件，其特征是上述下部栅极电极或上部栅极电极的一方，由于例如使用Cu、Al、Ag、Au等的低电阻金属材料，故是电阻率在5Ω·cm以下的低电阻电极，上述另一方的下部栅极电极或上述栅极电极，由于使用例如W、Mo、Co、Ta、Au、Nb、Ag等的密度8以上的高密度金属材料或Zr或Ti或Ti系金属等的氢吸附性金属，故是在杂质注入时注入的氢离子的掩模能力高的高掩模电极。
62．权利要求61所述的顶部栅极型的半导体器件，其特征是源极电极和漏极电极，在与其半导体层之间的接触部分处具有硅化物层；该硅化物层上部的硅化物形成用金属层。
63．权利要求61或62所述的顶部栅极型的半导体器件，其特征是上述栅极绝缘层，在上述上部和下部的栅极电极正下边或除此之外再加上其附近和其它的部分处在不同的时期形成。
64．一种具有由在基板上边图形化后排列起来的、而且在栅极绝缘膜上边上下紧密接连地形成的上部栅极电极和下部栅极电极构成的栅极电极的顶部栅极型的LDD构造的半导体器件，其特征是上述上部栅极电极或下部栅极电极的一方，由于例如使用Cu、Al、Ag、Au等的低电阻金属材料，故是电阻率在5Ω·cm以下的低电阻电极，上述另一方的下部栅极电极或上述栅极电极，由于使用例如W、Mo、Co、Ta、Au、Nb、Ag等的密度8以上的高密度金属材料或Zr或Ti或Ti系金属等的氢吸附性金属，故是在杂质注入时注入的氢离子的掩模能力高的高掩模电极。
65．权利要求64所述的顶部栅极型的LDD构造的半导体器件，其特征是源极电极和漏极电极，在与其半导体层之间的接触部分处具有硅化物层；该硅化物层上部的硅化物形成用金属层。
66．权利要求64或65所述的顶部栅极型的LDD构造的半导体器件，其特征是上述栅极绝缘层，在上述上部和下部的栅极电极正下边或除此之外再加上其附近和其它的部分处在不同的时期形成。
67．一种基板，其特征是就象象素部分及其周围的驱动电路部分形成为一个整体的基板那样，由于取决于基板上边的位置，对LDD型TFT要求的特性不同，为装备与该要求的特性相应的LDD型TFT，在基板上边的一部分区域上，具有由上部栅极电极和源极电极一侧、漏极电极一侧的至少一方的侧部从上述上部栅极电极突出出来，而且与上述上部栅极电极紧密接连地形成的下部栅极电极构成，或者反过来，由下部栅极电极和源极电极一侧、漏极电极一侧的至少一方的侧部从下部栅极电极突出出来，而且与上述上部栅极电极紧密接连地形成的上部栅极电极构成的2个台阶构造栅极电极，具有上述上部栅极电极和下部电极的正下边的沟道区域和上述上部电极或下部电极的突出出来的部分的正下边的LDD区域和未被上述上部栅极电极和下部电极覆盖起来的源极区域和漏极区域的半导体部分，在基板上边的其它的区域或其它的一部分区域，具有杂质注入时完全掩模兼用栅极电极，或者由上部的栅极电极和与该上部栅极电极紧密接连地形成的下部栅极电极构成而且上下不论哪一个栅极电极也都不具有突出出来的部分的2个台阶的柱状的栅极电极构成，或者由单一的栅极电极构成，半导体部分，具有在上述杂质注入时完全掩模兼用栅极电极正下边的沟道区域；该沟道区域的源极电极一侧、漏极电极一侧的至少一方一侧的侧部的LDD区域；这两个区域两端的源极区域和漏极区域。
68．权利要求67所述的基板，其特征是上述基板是液晶显示装置用的TFT阵列基板，在上述象素部分上形成的LDD型TFT，上述上部栅极电极或下部栅极电极的一方，由于例如使用Cu、Al、Ag、Au等的低电阻金属材料，故是电阻率在5Ω·cm以下的低电阻电极，上述另一方的下部栅极电极或上述栅极电极，由于使用例如W、Mo、Co、Ta、Au、Nb、Ag等的密度8以上的高密度金属材料或和氢的结合力强的Zr或Ti或Ti系金属，故是在杂质注入时注入的氢离子的掩模能力高的高掩模电极。
69．一种底部栅极型半导体，其特征是具备由具有硅化物或硅化物层的多层构造构成的栅极电极。
70．一种具有在基板上边图形化后排列起来的顶部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是具有下述步骤栅极电极形成步骤，在基板上边的图形化的半导体层的上部形成的栅极绝缘膜上边，形成规定形状的栅极电极；刻蚀掩模形成步骤，利用上述所形成的栅极电极，在其源极电极一侧和漏极电极一侧的至少一方一端，与上述栅极电极紧密接连地形成在上述栅极绝缘膜除去时成为刻蚀掩模的侧部；栅极绝缘膜除去步骤，以上述所形成的栅极电极及其侧部刻蚀掩模为刻蚀掩模，暂时除去除其正下边的部分之外的栅极绝缘膜；杂质注入步骤，以上述栅极电极和存在于其下方部分上的栅极绝缘膜或除此之外再加上栅极电极的侧部的刻蚀掩模为掩模，注入杂质；栅极绝缘膜再生步骤，再次形成已除去部分的栅极绝缘膜。
71．权利要求70所述的顶部栅极型的LDD构造的薄膜半导体器件的制造方法，其特征是上述刻蚀掩模形成步骤，是以栅极电极为一方的电极，借助于电镀附着规定的金属的利用电镀刻蚀掩模形成步骤。
全文摘要
特别是提供液晶显示装置用的性能优良的LDD型TFT。为此,利用化学反应、电镀等使顶部栅极型的LDD－TFT的栅极电极变成为2个台阶构造,此外,使上部或下部变成为对于别的部分,在源极电极一侧、漏极电极一侧稍微突出出来的形状。然后,在该构造、形状的基础上,以电极为掩模注入杂质。在杂质注入之前,或者除去栅极绝缘膜,或者为防止稀释用氢的侵入形成Ti膜。在底部栅极一侧LDD－TFT中,制造方法也大体上相同。
文档编号H01L21/336GK1296643SQ00800291
公开日2001年5月23日 申请日期2000年3月9日 优先权日1999年3月10日
发明者竹桥信逸, 生田茂雄, 河北哲郎, 井上真弓, 仓增敬三郎 申请人:松下电器产业株式会社