CN101369604A

CN101369604A - 半导体装置及其制造方法

Info

Publication number: CN101369604A
Application number: CNA2008102132156A
Authority: CN
Inventors: 山崎舜平; 古野诚
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2007-08-17
Filing date: 2008-08-15
Publication date: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2028-08-15
Also published as: CN101369604B; US8395158B2; US8017946B2; TWI487031B; JP2009071289A; TW200915435A; US20090045401A1; US20110291093A1

Abstract

本发明的课题是使具有由微晶半导体构成的沟道形成区域薄膜晶体管的电特性提高。在薄膜晶体管中，设置栅电极、设置在栅电极上的栅极绝缘膜、设置在栅极绝缘膜上且由微晶半导体构成的第一半导体层、设置在第一半导体层上且具有非晶半导体的第二半导体层、设置在第二半导体上的源极区域及漏极区域。在第一半导体层中，在导通状态下形成沟道，含有成为受主的杂质元素。

Description

半导体装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及具有薄膜晶体管的半导体装置及其制造方法。

背景技术

目前，已知使用形成在具有绝缘表面的基板上的半导体薄膜(厚度为数～数百nm左右)制造薄膜晶体管的技术。薄膜晶体管广泛地应用于如集成电路及有源矩阵型液晶显示装置等电子装置。在有源矩阵型液晶显示装置中，使用薄膜晶体管作为像素的开关元件。该薄膜晶体管的半导体薄膜使用非晶硅膜、多晶硅膜、微晶硅膜等。

一般来说，用于薄膜晶体管的非晶硅膜通过等离子体增强化学气相沉积法形成。此外，多晶硅膜通过以等离子体增强化学气相沉积法(以下，记作“PECVD法”)形成非晶硅膜并使非晶硅膜晶化而形成。作为代表性的晶化方法，有通过光学系统将准分子激光束加工为线形，在使线形光束扫描的同时将它照射于非晶硅膜的方法。

此外，本申请人正在开发将半非晶半导体膜用于半导体薄膜的薄膜晶体管(参照专利文献1、专利文献2以及专利文献3)。

此外，微晶硅膜可以通过等离子体增强化学气相沉积法、溅射法等物理气相沉积法形成，可以像非专利文献1那样，通过使非晶硅膜晶化来形成微晶硅膜。非专利文献1的晶化方法如下所述。在形成非晶硅膜之后，在其上形成金属膜。将从二极管激光器振荡的波长为800nm的激光束照射于金属膜。金属膜吸收光而被加热。接着，非晶硅膜因来自金属膜的传导加热而被加热，被改性为微晶硅膜。金属膜用于将光能转换为热能。该金属膜在薄膜晶体管的制造过程中被去除。

[专利文献1]日本专利特开平4-242724号公报

[专利文献2]日本专利特开2005-49832号公报

[专利文献3]美国专利第5591987号说明书

[非专利文献1]Toshiaki Arai以及其他十三人，“用于有源矩阵型OLED显示器的微晶技术(Micro Silicon Technology for Active Matrix OLEDDisplay)”，信息显示学会2007年国际研讨会学术论文文摘(SOCIETY FORINFORMATION DISPLAY 2007 INTERNATIONAL SYMPOSIUM DIGEST OF TECHNICALPAPERS)，第1370-1373页

发明内容

使用多晶半导体膜的薄膜晶体管具有如下优点：与使用非晶半导体膜的薄膜晶体管相比，其迁移率高两个数量级以上；可以在同一基板上一体形成显示装置的像素部和其周边的驱动电路。然而，因为利用激光束使非晶半导体膜晶化来形成多晶半导体膜，所以存在如下问题：非常难以获得结晶结构均匀的膜，即使在同一基板上TFT的电特性也互不相同。

此外，微晶半导体膜的晶粒表面存在容易氧化的问题。因此，如果沟道形成区域中的晶粒氧化，则在晶粒表面上形成氧化膜，该氧化膜阻碍载流子的迁移，薄膜晶体管的场效应迁移率等电特性降低。

鉴于上述问题，本发明的课题之一在于：提供包括提高了电特性的具有微晶半导体层的薄膜晶体管的半导体装置及其制造方法。

本发明之一是一种半导体装置，所述半导体装置具有包括栅电极、沟道形成区域、源极区域及漏极区域的薄膜晶体管。该薄膜晶体管具有：包括栅电极的第一导电层；形成在栅电极上的栅极绝缘层；设置在栅极绝缘层上并由含有受主杂质元素的微晶半导体构成，且包括沟道形成区域的第一半导体层；设置在栅极绝缘层上，由非晶半导体构成的第二半导体层；以及设置在第二半导体层上，包括源极区域或漏极区域的一对第三半导体层。

受主杂质元素可以使用硼。此外，第一半导体层的氧浓度优选为5×10¹⁸原子/cm³以下。

本发明之一是一种半导体装置的制造方法，所述半导体装置具有包括栅电极、沟道形成区域、源极区域及漏极区域的薄膜晶体管。所制成的薄膜晶体管具有：栅电极；形成在栅电极上的栅极绝缘层；设置在栅极绝缘层上并由含有受主杂质元素和氧的微晶半导体构成，且包括沟道形成区域的第一半导体层；设置在栅极绝缘层上，由非晶半导体构成的第二半导体层；以及设置在第二半导体层上，包括源极区域或漏极区域的一对第三半导体层。另外，形成第一半导体层的工序包括如下步骤：使用包含含有受主杂质元素的掺杂剂气体以及硅源气体的工艺气体，通过化学气相沉积法，形成包含受主杂质元素和氧的微晶半导体层。

通过形成含有受主杂质元素的微晶半导体层，可以控制薄膜晶体管的阈值电压，受主杂质元素的添加对于n型薄膜晶体管是有效的。例如，掺杂剂气体可以使用选自三甲基硼、B₂H₆、BF₃、BCl₃和BBr₃的气体，将作为受主杂质元素的硼添加到微晶半导体层中。

根据本发明，可以提供具备在微晶半导体层中具有沟道形成区域，且提高了电特性的薄膜晶体管的半导体装置及其制造方法。

附图说明

图1是薄膜晶体管的截面图。

图2是薄膜晶体管的俯视图。

图3是示出薄膜晶体管的制造方法的截面图。

图4是示出薄膜晶体管的制造方法的截面图。

图5是薄膜晶体管的截面图。

图6是薄膜晶体管的俯视图。

图7是示出薄膜晶体管的制造方法的截面图。

图8是示出薄膜晶体管的制造方法的截面图。

图9是示出有源矩阵型显示装置的结构的框图。

图10是具有液晶元件的像素的电路图。

图11是具有发光元件的像素的电路图。

图12是有源矩阵型显示装置的模块的外观立体图。

图13是具有液晶元件的像素的截面图。

图14是像素的平面图。

图15是像素的截面图。

图16是具备显示用模块的电气设备的外观图。

图17是示出电视装置的结构的框图。

图18是说明PECVD装置的结构的俯视截面图。

符号的说明

10 像素部

11 源极线驱动电路

12 扫描线驱动电路

13 源极线

14 扫描线

15 像素

21 开关晶体管

22 液晶元件

23 辅助电容器

31 开关晶体管

32 发光元件

33 驱动用晶体管

61 基板

62 基板

63 像素部

64 扫描线驱动电路

65 IC芯片

66 FPC

100 基板

101 第一导电层

102 绝缘层

103 第一半导体层

104 第二半导体层

104a 凹部

105、105-1、105-2 第三半导体层

106-1、106-2 第二导电层

108 绝缘层

109 保护层

123 微晶半导体层

124 非晶半导体层

125 半导体层

126 导电层

131 掩模

132 掩模

133 掩模

200 基板

201 基板

202 TFT

203 辅助电容器

210 扫描线

211 源极线

212 辅助电容线

213 电极

214 绝缘层

215 电极

216 绝缘层

217 像素电极

220 液晶层

221 取向膜

222 取向膜

223 遮光膜

224 着色膜

225 对置电极

226 平坦化膜

300 基板

301 基板

302 TFT

303 发光元件

311 平坦化膜

312 像素电极

313 间隔壁

314 发光层

315 共用电极

316 保护膜

900 模块

921 像素部

922 源极线驱动电路

923 扫描线驱动电路

924 调谐器

925 视频信号放大电路

926 视频信号处理电路

927 控制电路

928 信号分割电路

929 音频信号放大电路

930 音频信号处理电路

931 控制电路

932 输入部

933 扬声器

1110 装载室

1111 反应室

1112 反应室

1113 反应室

1114 反应室

1115 卸载室

1120 共通室

1121 传送单元

1122 闸阀

1123 闸阀

1124 闸阀

1125 闸阀

1126 闸阀

1127 闸阀

1128 盒

1129 盒

2001 框体

2002 模块

2003 主画面

2004 调制解调器

2005 接收机

2006 遥控操作机

2007 显示部

2008 副画面

2009 扬声器部

2301 移动电话机

2302 显示部

2303 操作部

2401 主体

2402 显示部

具体实施方式

下面，对本发明进行说明。只要是本领域的技术人员就可以很容易地理解，本发明可以通过多种不同的方式来实施，其方式和详细内容在不脱离本发明的技术思想及其范围的前提下可以作各种变更。因此，本发明不应该被解释为仅限定在实施方式所记载的内容中。此外，在不同的附图中标以相同的参照符号的要素表示相同的因素，省略对于材料、形状、制造方法等的重复说明。

实施方式1

在本实施方式中，对用于本发明的半导体装置的薄膜晶体管的结构及其制造方法进行说明。在本实施方式中，作为晶体管，对底栅型的沟道蚀刻结构的薄膜晶体管(TFT)及其制造方法进行说明。

图1是示出TFT的结构的一例的截面图，图2是其俯视图。图1示出沿着图2的X1-X2切断线的截面。

TFT形成在基板100上，自基板侧层叠有第一导电层101、绝缘层102、第一半导体层103、第二半导体层104、一对第三半导体层105-1、105-2。第一导电层101是构成TFT的栅电极的导电层。绝缘层102构成TFT的栅极绝缘层。第一半导体层是由含有成为受主的杂质元素的微晶半导体构成，包括TFT的沟道形成区域的半导体层。第二半导体层104由非晶半导体构成。一对第三半导体层105-1、105-2分别由n型或p型的半导体构成，发挥源极区域或漏极区域的功能。

代表性的第一半导体层103为微晶硅层，代表性的第二半导体层104为非晶硅层。此外，第三半导体层105-1、105-2是微晶硅层或非晶硅层。第一半导体层103是由结晶性短程有序的微晶半导体层构成，结晶的粒径为0.5nm～20nm的微细晶粒分散存在于非晶半导体中的半导体层。作为微晶半导体的代表例的微晶硅的拉曼光谱与表示单晶硅的520.6cm^-1相比向低波数侧偏移。代表性的微晶硅的拉曼光谱存在于481cm^-1～520.6cm^-1的范围内。优选使第一半导体层103至少包含1原子％以上的氢或卤素，从而以悬空键终结。另外，构成第一半导体层103的微晶硅可以存在晶格应变。通过包含氦、氩、氪、氖等稀有气体元素而进一步促进晶格应变，从而稳定性增加，可获得良好的微晶半导体。

发挥源电极或漏电极的功能的一对第二导电层106-1、106-2电连接到TFT。在第三半导体层105-1、105-2上分别形成有第二导电层106-1、106-2。此外，TFT被发挥钝化膜的功能的绝缘层108覆盖。

此外，第一半导体层103由微晶半导体构成，而第二半导体层104由非晶半导体构成。非晶半导体的带隙比微晶半导体的带隙大，其电阻也大。例如，微晶硅的带隙为1.1eV～1.5eV左右，而非晶硅的带隙为1.6eV～1.8eV左右。此外，非晶半导体的载流子迁移率低，为微晶半导体的1/5～1/10。通过使用微晶半导体层构成第一半导体层103，由微晶半导体构成沟道形成区域。此外，第二半导体层104发挥高电阻区域的功能，获得在截止状态下减少漏电流、抑制TFT的劣化的效果。

例如，假定TFT为一对第三半导体层105-1、105-2由n型半导体层构成的n沟道型TFT，第三半导体层105-1为源极区域，第三半导体层105-2为漏极区域的情况，对TFT的工作进行说明。

如果对第一导电层101施加阈值电压以上的电压而使TFT处于导通状态，在第一半导体层103中形成沟道，载流子(此时为电子)从第三半导体层105-1(源极区域)经过第二半导体层104以及第一半导体层103，移动到第三半导体层105-2(漏极区域)。即，电流从第三半导体层105-2流到第三半导体层105-1。

因为第一半导体层103由微晶半导体构成，所以与沟道由非晶半导体构成的TFT相比，图1及图2所示的TFT的场效应迁移率较高，且在导通状态下流过的电流也高。这是因为如下缘故：微晶半导体的结晶性比非晶半导体高，因而电阻低。还有，结晶性是指构成固体的原子排列的规则性的程度。作为评价结晶性的方法，有拉曼光谱法、X线衍射法等。

还有，当微晶半导体膜不有意地添加用于价电子控制的杂质元素时，不是本征半导体膜，成为呈现弱n型导电性的半导体膜。其原因在于：由于在微晶半导体膜中存在悬空键及缺陷，因此在半导体中产生自由电子。另外，使微晶半导体膜成为弱n型的原因之一在于包含氧。

在制造TFT的工序中，在气密性得到保证的反应室内，通过化学气相沉积法(以下，称为“CVD法”)或物理气相沉积法(以下，称为“PVD法”)使微晶半导体膜沉积在基板上，但是以完全不引入大气成分的氧的条件在基板上生长微晶半导体膜是非常困难的，1×10¹⁷原子/cm³以上的氧混入微晶半导体膜中。如果氧混入，则在微晶半导体膜的结晶中产生缺陷，因该缺陷而产生自由电子。即，对于微晶半导体膜，氧发挥施主杂质元素的功能。

因此，优选在发挥薄膜晶体管的沟道形成区域的功能的第一半导体层103中添加成为受主的杂质元素，从而使其实质上成为本征半导体膜。通过将成为受主的杂质元素添加到第一半导体层103中，可以控制TFT的阈值电压。其结果是，当在同一基板上形成n沟道型TFT及p沟道型TFT时，可以使两种TFT都成为增强型晶体管。还有，为了使n沟道型TFT成为增强型晶体管，使第一半导体层103的导电类型为本征型或弱p型即可。

在采用由IVA族元素构成的微晶半导体膜的情况下，代表性的成为受主的杂质元素为硼。为了使第一半导体层103为本征半导体或呈现弱p型导电性的半导体，优选将第一半导体层103的受主杂质元素的浓度设定为1×10¹⁴原子/cm³～6×10¹⁶原子/cm³。此外，氧不仅发挥施主杂质元素的功能，而且氧化半导体膜而使TFT的场效应迁移率降低，因此第一半导体层103的氧浓度优选为5×10¹⁸原子/cm³以下，更优选为5×10¹⁷原子/cm³以下。

通过使第一导电层101的电位比阈值电压值低，TFT形成截止状态。在截止状态下，理想的是在源极区域和漏极区域之间不流过电流。在截止状态下流过的源极区域和漏极区域之间的电流被称为漏电流。如图1及图2所示的具有第一半导体层103和第二半导体层104层叠而得的半导体膜的TFT中，在截止状态下，由于第一导电层101所产生的电场的作用，其半导体膜上面部形成产生漏电流的载流子的通路。于是，通过使用由非晶半导体构成的第二半导体层104形成TFT的半导体膜的容易流过漏电流的部分，可以减少具有由微晶半导体构成的沟道形成区域的TFT的漏电流。

即，在图1及图2所示的TFT中，使形成沟道形成区域的半导体膜的栅电极侧(栅极绝缘层侧)为微晶半导体层，使与源极区域及漏极区域接触的一侧为非晶半导体层，从而可以增大在导通状态下流过的电流，并且减小在截止状态下流过的电流。

第二半导体层104发挥缓冲层的功能，起到防止形成有沟道的第一半导体层103的氧化的作用。通过防止第一半导体层103的氧化，可以防止TFT的场效应迁移率的降低。因此，可以将包括沟道形成区域的第一半导体层103形成得较薄。第一半导体层103的厚度只要大于5nm即可，其膜厚优选为50nm以下，更优选为20nm以下。

此外，通过在第一半导体层103和一对第三半导体层105-1、105-2(源极区域及漏极区域)之间形成由非晶半导体构成的第二半导体层104，可以提高TFT的绝缘耐压性，因此TFT的劣化得到抑制，可以提高TFT的可靠性。

此外，通过在第一半导体层103和一对第三半导体层105-1、105-2(源极区域及漏极区域)之间形成由非晶半导体构成的第二半导体层104，可以减少寄生电容。

第二半导体层104形成有凹部104a，与第三半导体层105-1、105-2重叠的部分的厚度比第一半导体层103大，可以设为100nm～500nm。其厚度优选为200nm～300nm。在对栅电极施加高电压(例如15V左右)来使TFT工作的情况下，可以将第二半导体层104形成得厚至100nm～500nm。即，可以抑制TFT的劣化。

此外，通过形成由非晶半导体构成的第二半导体层104，可以提高TFT的电特性和可靠性，在抑制半导体膜的氧化所导致的薄膜晶体管的电特性的降低、薄膜晶体管的寄生电容的增大以及在施加高电压时的薄膜晶体管的劣化的同时，可以实现成为沟道形成区域的第一半导体层103的薄膜化。

下面，参照图3以及图4说明图1及图2的薄膜晶体管的制造方法。

首先，准备基板100。基板100除了钡硼硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃或铝硅酸盐玻璃等通过熔融法或浮法制造的无碱玻璃基板及陶瓷基板之外，还可以使用具有可耐受本制造工序的处理温度的耐热性的塑料基板等。此外，也可以应用在不透钢合金等的金属基板表面上设有绝缘膜的基板。

接着，在基板100上形成第一导电层101(参照图3(A))。首先，形成由选自钛、钼、铬、钽、钨、铝等的金属或包含上述金属的合金的导电性材料构成的单层结构或叠层结构的导电膜。当形成该导电膜101时，可以采用溅射法或真空蒸镀法。然后，在该导电膜上通过光刻技术或喷墨法形成掩模，使用该掩模蚀刻导电膜，从而形成具有规定的形状的第一导电层101。

此外，可以在不进行蚀刻处理的状态下形成第一导电层101。通过喷墨法将银、金、铜等的导电性纳米糊料喷出，使其形成规定的形状，然后进行烧成，也可以形成具有规定的形状的第一导电层101。还有，还可以在基板100和第一导电层101之间设置金属的氮化物膜，作为提高第一导电层101的密合性并防止金属元素的扩散的阻挡层。阻挡层可以使用钛、钼、铬、钽、钨或铝的氮化物膜形成。

在第一导电层101上形成半导体膜及配线，所以为了防止它们的垮塌，理想的是将第一导电层101的端部加工为斜坡状。在图3中，将第一导电层101的端部加工为斜坡状。

接着，在第一导电层101上依次层叠绝缘层102、构成第一半导体层103的微晶半导体层123、非晶半导体层124以及n型或p型的半导体层125(参照图3(B))。微晶半导体层123的厚度大于5nm即可，其膜厚在50nm以下，优选为20nm以下。非晶半导体层124以100nm～500nm、优选为200nm～300nm的厚度形成。

优选的是，连续地形成绝缘层102、微晶半导体层123、非晶半导体层124、n型或p型的半导体层125。即，形成绝缘层102后，在基板100不接触大气的状态下连续地形成半导体层123～125。通过这样形成，可以防止各层的界面被氧、氮等的大气成分元素以及悬浮在大气中的污染杂质元素污染，因此可以减少各TFT之间的电特性的偏差。

绝缘层102可以使用氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜或氮氧化硅膜形成。这些绝缘膜分别可以通过CVD法或溅射法形成。在通过CVD法形成这些绝缘膜的情况下，优选PECVD法，特别优选使用频率为1GHz以上的微波激发工艺气体而生成等离子体。由于使用微波激发的等离子体气相沉积而得的氧氮化硅膜、氮氧化硅膜的绝缘耐压高，因此可以提高TFT的可靠性。

还有，氧氮化硅是指如下的物质：作为其组成，氧的含量比氮多，作为浓度范围，包含55～65原子％的氧、1～20原子％的氮、25～35原子％的Si、0.1～10原子％的氢。此外，氮氧化硅是指如下的物质：作为其组成，氮的含量比氧多，作为浓度范围，包含15～30原子％的氧、20～35原子％的氮、25～35原子％的Si、15～25原子％的氢。

绝缘层102可以采用单层结构或叠层结构。例如，在绝缘层102采用双层结构的情况下，使用氧化硅膜或氧氮化硅膜形成下层，使用氮化硅膜或氮氧化硅膜形成上层。在采用三层结构的情况下，可以使用氮化硅膜或氮氧化硅膜形成基板100侧的层，使用氧化硅膜或氧氮化硅膜形成中间的层，使用氮化硅膜或氮氧化硅膜形成微晶半导体层123侧的层。

微晶半导体层123是结晶性短程有序，结晶的粒径为0.5nm～20nm的微细晶粒存在于非晶半导体中的半导体层。

微晶半导体层可以通过CVD法、PVD法形成。在采用PECVD法的情况下，优选利用频率为数十MHz～数百MHz的范围内的高频波激发工艺气体，或者利用频率为1GHz以上的微波激发工艺气体。高频波的频率的范围优选为27MHz～100MHz，代表性的频率为60MHz。在通过CVD法形成微晶硅膜的情况下，硅源气体可以使用SiH₄、Si₂H₆、SiH₂Cl₂、SiHCl₃、SiCl₄、SiF₄等。

此外，除了硅源气体之外，CVD法的工艺气体中还可以混合氢。此外，可以在工艺气体中混合氦、氩、氪、氖等稀有气体。通过调节工艺气体中的氦、氩、氪、氖等稀有气体的浓度，可以在微晶半导体层123中添加上述稀有气体元素。

此外，通过将组成中包括卤素元素的物质的气体(F₂、Cl₂、Br₂、I₂、HF、HCl、HBr、HI等)混合在工艺气体中，或者使用在组成中包含卤素的硅源气体(SiH₂Cl₂、SiHCl₃、SiCl₄、SiF₄等)，可以在微晶半导体层123中添加卤素。还有，在使用SiF₄的情况下，优选使用SiF₄和SiH₄的混合气体作为硅源气体。

此外，在微晶半导体层123中添加受主杂质元素，使它成为本征半导体层或弱n型的半导体层。微晶半导体层123中的受主杂质元素的浓度例如优选为1×10¹⁴原子/cm³～6×10¹⁶原子/cm³。在通过CVD法形成微晶半导体层123的情况下，在工艺气体中混合含有受主杂质元素的掺杂剂气体。微晶半导体层123中的受主杂质元素的浓度可以通过掺杂剂气体的分压来进行调节。掺杂剂气体的分压可以通过供给到反应室时的掺杂剂气体的流量以及其稀释率来进行调节。例如，在气氛的压力为150Pa±20Pa左右的情况下，掺杂剂气体的分压优选为1×10^-8Pa～1×10^-5Pa。

代表性的受主杂质元素为硼。作为含有受主杂质元素的掺杂剂气体，可以使用选自B₂H₆、BF₃、BCl₃、BBr₃、三甲基硼(B(CH₃)₃)等的气体。B₂H₆容易吸附，难以通过等离子体清洗从反应室内去除。三甲基硼(以下，记作“TMB”)具有比B₂H₆更容易通过等离子体清洗从反应室内去除的优点。此外，TMB比B₂H₆更难以分解，因此具有保存期限长的优点。

此外，微晶半导体层123的氧浓度优选为1×10¹⁹原子/cm³以下，更优选为5×10¹⁸原子/cm³以下。为了减少氧，有如下方法：减少吸附到基板100的氧；减少漏到形成微晶半导体层123的反应室内的空气量；通过提高微晶半导体层123的成膜速度来缩短成膜时间等。

对通过CVD法形成微晶硅膜的工序进行说明。工艺气体至少包含硅源气体、掺杂剂气体以及氢。可以混合氦等稀有气体代替氢。为了形成微晶硅膜，相对于硅源气体的分压，氢的分压优选为50倍以上，可以将其分压设定为50倍～2000倍。由于通过增加氢的分压，硅膜的生长速度下降，因此容易产生晶核，硅膜发生微晶化。

此外，通过CVD法形成微晶硅膜时的基板的加热温度可以设定为100℃～300℃。此外，气氛的压力可以设定为100Pa～300Pa。

非晶半导体层124可以通过PECVD法等CVD法、溅射法等PVD法形成。通过CVD法形成非晶硅膜的情况下，硅源气体可以使用选自SiH₄、Si₂H₆、SiH₂Cl₂、SiHCl₃、SiCl₄、SiF₄等的一种或多种气体。例如，当使用SiF₄时，优选使用SiF₄和SiH₄的混合气体作为硅源气体。此外，CVD法的工艺气体中，除了硅源气体之外，还可以混合氢以及氦、氩、氪、氖。此外，通过将组成中包括卤素元素的物质的气体(F₂、Cl₂、Br₂、I₂、HF、HCl、HBr、HI等)混合到工艺气体中，或者使用在组成中包含卤素的硅源气体(SiH₂Cl₂、SiHCl₃、SiCl₄、SiF₄等)，可以将卤素添加到非晶硅膜中。

此外，利用溅射法形成非晶半导体膜时，可以通过将单晶硅用作靶材并使用稀有气体溅射靶材来进行。此外，当形成膜时，通过使气氛中包含氨、氮或N₂O，可以形成包含氮的非晶硅膜。此外，通过使气氛中包含组成中包括卤素的气体(F₂、Cl₂、Br₂、I₂、HF、HCl、HBr、HI等)，可以形成包含氟、氯、溴或碘的非晶半导体膜。

此外，还可以在形成非晶半导体层124之后，对非晶半导体层124的表面使用氢等离子体、氮等离子体或卤素等离子体进行处理，使非晶半导体层124的表面氢化、氮化或卤化。或者，可以对非晶半导体层124的的表面使用氦等离子体、氖等离子体、氩等离子体、氪等离子体等稀有气体等离子体进行处理。

添加有赋予一种导电类型的杂质的半导体层125是构成源极区域及漏极区域的半导体层，由微晶半导体或非晶半导体构成。半导体层125可以与微晶半导体层123、非晶半导体层124同样地形成，在形成半导体层125时，使它包含施主杂质元素或受主杂质元素。半导体层125以2nm～50nm的厚度形成。

为了形成n沟道型TFT，添加作为掺杂剂杂质元素的磷，对半导体层125赋予n型导电性。因此，通过CVD法形成半导体层125时，将PH₃等组成中包含施主元素的掺杂剂气体混合到工艺气体中。另一方面，为了形成p沟道型TFT，添加作为受主杂质元素的硼，对半导体层125赋予p型导电性。因此，通过CVD法形成半导体层125时，将B₂H₆、BF₃、BCl₃、BBr₃、TMB等组成中包含受主元素的掺杂剂气体混合到工艺气体中。半导体层125以2nm～50nm的厚度形成。通过减小添加有赋予一种导电类型的杂质的半导体膜的膜厚，可以提高生产率。

接着，在半导体层125上形成掩模131。掩模131通过光刻技术或喷墨法形成。使用掩模131蚀刻半导体层125、非晶半导体层124以及微晶半导体层123，分别形成第三半导体层105、第二半导体层104以及第一半导体层103(参照图3(C))。即，通过蚀刻工序，在绝缘层102上形成由第三半导体层105、第二半导体层104以及第一半导体层103构成的岛状的三层结构的层叠体。

在图3(C)的工序中，第三半导体层105不分割成源极区域和漏极区域。第二半导体层104和第一半导体层103的整体以与第一导电层101重叠的状态形成。由此，透过基板100的光被第一导电层101遮挡，因此该光对第二半导体层104以及第一半导体层103的照射得到防止，可以避免产生光漏电流。

接着，在经蚀刻而残存的第三半导体层105以及绝缘层102上形成导电层126，在该导电层126上形成掩模132(参照图3(D))。掩模132通过光刻技术或喷墨法形成。

导电层126可以采用单层结构或叠层结构。优选至少一层设置由铝、铝合金或铜构成的导电膜，以实现源电极、漏电极的低电阻化。优选在铝中添加微量的钛、钕、钪、钼等，以提高耐热性。此外，铝合金优选使用上述元素和铝的合金，以提高耐热性。构成导电层126的导电膜可以通过溅射法或真空蒸镀法形成。

在导电层126采用双层结构的情况下，下层使用耐热金属膜或耐热金属的氮化物膜形成，而上层使用由铝、铝合金或铜构成的膜形成。还有，耐热金属是指熔点比铝高(优选为800℃以上)的金属，例如可举出钛、钽、钼、钨等。在导电层126采用三层结构的情况下，中间层使用由铝、铝合金或铜构成的膜形成，而上层及下层使用耐热金属膜或耐热金属的氮化物膜形成。即，在采用三层结构的情况下，优选采用由耐热性高的导电膜夹着铝膜等低电阻的导电膜的结构。构成导电层126的导电膜可以通过溅射法或真空蒸镀法形成。

还有，在图3(B)的工序中，也可以在半导体层125上再形成导电层126。

接着，使用掩模132蚀刻导电层126，形成一对第二导电层106-1、106-2(参照图4(A))。

然后，使用掩模132蚀刻第三半导体层105，形成一对第三半导体层105-1、105-2(参照图4(B))。第二半导体层104也被第三半导体层105的蚀刻剂蚀刻，形成凹部104a。形成凹部104a的区域是不与第三半导体层105-1、105-2以及一对第二导电层106-1、106-2重叠的区域。该区域是图2的俯视图中第二半导体层104露出的区域。第三半导体层105-1、105-2的端部与第二导电层106-1、106-2的端部大致一致。

为了使第二半导体层104发挥防止第一半导体层103的氧化的缓冲层的功能，上述蚀刻处理中，必须以第一半导体层103不露出的条件蚀刻第二半导体层104。

接着，蚀刻第二导电层106-1、106-2的周边部分(参照图4(C))。在此，使用掩模132进行湿法蚀刻，所以第二导电层106-1、106-2侧面的露出部分被蚀刻。因此，可以使第二导电层106-1和第二导电层106-2之间的距离比TFT的沟道长度更长。由此，可以增大第二导电层106-1和第二导电层106-2之间的距离，所以可以防止第二导电层106-1和第二导电层106-2的短路。

通过进行图4(C)的蚀刻处理，第二导电层106-1、106-2的端部与第三半导体层105-1、105-2的端部偏离。即，如图2所示，第三半导体层105-1、105-2存在于第二导电层106-1、106-2的外侧。通过采用这种结构，电场不会集中在TFT的源电极及漏电极的端部、源极区域及漏极区域的端部，可以防止栅电极与源电极及漏电极之间产生的漏电流。因此，可以制造可靠性高且耐压性高的薄膜晶体管。

然后，去除掩模132。还有，也可以不进行图4(C)的蚀刻处理，采用第三半导体层105-1、105-2的端部和第二导电层106-1、106-2的端部大致一致的结构。接着，形成绝缘层108(参照图1)。绝缘层108可以与绝缘层102同样地形成。还有，绝缘层108用来防止悬浮在大气中的有机物、金属、水蒸气等污染杂质的侵入，优选氮化硅膜等致密的膜。通过上述步骤，图1及图2所示的沟道蚀刻结构的TFT完成。

实施方式2

在实施方式中，对具有与实施方式1不同的结构的薄膜晶体管以及其制造方法进行说明。实施方式1示出了沟道蚀刻型薄膜晶体管，但是本实施方式中对在沟道形成区域上具有由绝缘层构成的保护层的薄膜晶体管进行说明。这种具有保护层的TFT的结构称为“沟道保护型”。图5是示出沟道保护型TFT的结构的一例的截面图，图6是其俯视图。图5是沿着图6的Y1-Y2切断线的截面图。

本实施方式的TFT与实施方式1存在如下的不同点。不在第二半导体层104形成有凹部104a，在第二半导体层104上形成有保护层109。此外，如图6所示，第二半导体层104不露出，被第三半导体层105-1、105-2、保护层109覆盖。此外，第二导电层106-1、106-2的整体与第三半导体层105-1、105-2重叠。即，存在第二导电层106-1、106-2的区域中，重叠地存在第三半导体层105-1、105-2。此外，以下的方面与实施方式1相同：第二导电层106-1、106-2的端部与第三半导体层105-1、105-2的端部偏离；以及第一半导体层103及第二半导体层104的整体与第一导电层101重叠。

接着，参照图7及图8对图5和图6的TFT的制造方法进行说明。本实施方式的TFT的制造工序可以应用实施方式1的制造方法。

首先，在基板100上形成第一导电层101之后，层叠绝缘层102、微晶半导体层123、非晶半导体层124。然后，在非晶半导体层124上形成保护层109(参照图7(A))。保护层109可以通过将与绝缘层102同样地形成的绝缘层或非感光性的有机材料层以蚀刻加工成所需的形状来形成。

接着，在保护层109及非晶半导体层124上形成与图3(C)同样的掩模(未图示)，使用该掩模与图3(C)同样地进行蚀刻处理，形成第一半导体层103、第二半岛体层104(参照图7(B))。然后，去除掩模。

接着，在绝缘层102、第二半导体层104、保护层109上依次层叠形成半导体层125及导电层126(参照图7(C))。

接着，在导电层126上形成掩模133。使用掩模133与图4(A)同样地蚀刻导电层126，形成一对第二导电层106-1、106-2(参照图8(A))。

然后，使用掩模133与图4(B)同样地蚀刻半导体层125，形成一对第三半导体层105-1、105-2(参照图8(B))。在该蚀刻工序中，保护层109发挥止蚀层的功能，因此不在第二半导体层104中形成凹部。因为在层叠形成导电层126和半导体层125之后，使用共用的掩模133蚀刻导电层126及半导体层125，所以存在第三半导体层105-1、105-2的区域中，存在第二导电层106-1、106-2。此外，第三半导体层105-1、105-2的端部和第二导电层106-1、106-2的端部大致一致。

接着，与图4(C)同样地蚀刻第二导电层106-1、106-2的周边部分(参照图8(C))。在该工序中，第二导电层106-1、106-2的端部和第三半导体层105-1、105-2的端部偏离。即，如图6所示，第三半导体层105-1、105-2的端部存在于第二导电层106-1、106-2的外侧。通过采用这种结构，电场不会集中在TFT的源电极及漏电极的端部、源极区域及漏极区域的端部，可以防止栅电极和源电极及漏电极之间的漏电流。由此，可以制造可靠性高且高绝缘耐压的薄膜晶体管。

然后，去除掩模133。还有，也可以通过不进行图8(C)的蚀刻处理，从而实现第三半导体层105-1、105-2的端部和第二导电层106-1、106-2的端部大致一致的结构。接着，形成绝缘层108(参照图5)。通过上述步骤，图5及图6所示的沟道保护型的TFT完成。

实施方式3

在本实施方式中，作为具有晶体管的半导体装置的一例，对有源矩阵型显示装置进行说明。有源矩阵型显示装置在像素部的各像素中具有晶体管。

首先，参照附图对本发明的有源矩阵型显示装置的结构进行说明。图9是示出有源矩阵型显示装置的结构例的框图。有源矩阵型显示装置包括像素部10、源极线驱动电路11、扫描线驱动电路12、连接于源极线驱动电路11的多条源极线13以及连接于扫描线驱动电路12的多条扫描线14。

多条源极线13沿列方向排列，多条扫描线14与源极线13交叉并沿行方向排列。在像素部10中，多个像素15对应于源极线13及扫描线14所构成的行列呈行列状排列。像素15连接于扫描线14及源极线13。像素部15包括开关元件以及显示元件。开关元件根据输入到扫描线14的信号控制像素是否被选择。显示元件根据从源极线13输入的视频信号控制灰度。

参照图10和图11对像素15的结构例进行说明。图10示出将本发明应用于有源矩阵型液晶显示装置时的像素15的结构例。图10是像素的电路图。像素15具有作为开关元件的开关晶体管21以及作为显示元件的液晶元件22。开关晶体管21的栅极连接于扫描线14，源极及漏极的一方连接于源极线13，另一方连接于液晶元件22。开关晶体管21应用实施方式1或实施方式2的TFT。

液晶元件22包括像素电极、对置电极及液晶，液晶分子的取向通过由像素电极和对置电极形成的电场控制。液晶被封入在有源矩阵型液晶显示装置的两块基板之间。辅助电容器23是用来保持液晶元件22的像素电极的电位的电容器，连接于液晶元件22的像素电极。

图11示出将本发明应用于有源矩阵型电致发光(EL)显示装置时的像素15的结构例。图11是像素的电路图。像素15具有作为开关元件的开关晶体管31以及作为显示元件的发光元件32。另外，像素15还具有栅极连接于开关晶体管31的驱动用晶体管33。发光元件32具有一对电极和被该一对电极夹住的包含发光材料的发光层。开关晶体管31以及驱动用晶体管33应用实施方式1或实施方式2的TFT。

利用电致发光的发光元件按发光材料是有机化合物还是无机化合物区分，通常前者称为有机EL元件，后者称为无机EL元件。发光元件32可以采用有机EL元件和无机EL元件这两种。

对一对电极之间施加电压，以使有机EL元件发光。由此，电子和空穴分别从一对电极注入到包含发光性的有机化合物的发光层中，在一对电极之间流过电流。接着，通过这些载流子(电子和空穴)在发光层中复合，发光性的有机化合物变成激发态，该激发态回复到基态时发光。具有这种发光机理的发光元件被称为电流激发型发光元件。

无机EL元件根据其元件结构被分为分散型无机EL元件和薄膜型无机EL元件。分散型无机EL元件具有将发光材料的粒子分散在粘结剂中而得的发光层。其发光机理为利用施主能级和受主能级的施主-受主复合型发光。薄膜型无机EL元件为发光层被两个电介质层夹住，它门再被两个电极夹住的叠层结构。其发光机理为利用金属离子的内层电子跃迁的定域型发光。

图12示出有源矩阵型显示装置的模块的外观立体图。模块具有两块基板61和62。在基板61上形成有由使用微晶半导体膜的薄膜晶体管构成的像素部63和扫描线驱动电路64。源极线驱动电路由IC芯片65形成，安装于基板61上。在基板61上形成有外部连接端子，FPC66连接于该外部连接端子。电源电位、各种信号等通过FPC66被供给到像素部63、由IC芯片65构成的源极线驱动电路以及扫描线驱动电路64。

还有，扫描线驱动电路64也可以使用IC芯片65形成。此外，在使用IC芯片65形成源极线驱动电路或扫描线驱动电路64的情况下，也可以在除基板61、62外的其他基板上安装IC芯片65，由FPC等连接该基板的外部连接端子和基板61的外部连接端子。

以下，对有源矩阵型液晶显示装置的模块的更详细的结构进行说明。图13是示出像素的截面结构的一例的截面图。在此，对驱动方式为TN方式的液晶显示装置的像素部的截面结构进行说明。一对基板200、201分别对应于图12的基板61、62。在基板200上形成有TFT202以及辅助电容器203。TFT202、辅助电容器203分别对应于图10中的开关晶体管21、辅助电容器23。

还有，图14是基板200侧的像素的平面图，图13示出沿图14的Z1-Z2切断线的截面结构。在本实施方式中，TFT202的结构与实施方式1的TFT的结构相同，但是TFT202还可以采用与实施方式2的TFT相同的结构。在像素中，形成有扫描线210、源极线211、辅助电容线212。TFT202的第一导电层(栅电极)作为扫描线210的一部分形成。辅助电容线212与扫描线210同时形成。TFT202的第二导电层的一方(源电极或漏电极)作为源极线211的一部分形成。此外，与源极线211成为一对的第二导电层(源电极或漏电极)是电极213。

扫描线210及辅助电容线212上的绝缘层214发挥TFT202的栅极绝缘层的功能。在辅助电容线212上介以绝缘层214形成有电极215。将绝缘层214作为电介质，形成以辅助电容线212及电极215为一对电极的辅助电容器203。电极215是与TFT202的第二导电层同时形成的电极。即，源极线211、电极213以及电极215同时制成。

绝缘层216是发挥钝化层的功能的绝缘层，与实施方式1、2的绝缘层108同样地形成。在电极213上，绝缘层216中形成接触孔，像素电极217通过该接触孔电连接到电极213。即，TFT202和像素电极217电连接。另外，在电极215上，绝缘层216中也形成接触孔，像素电极217通过该接触孔电连接到电极215。即，辅助电容器203和像素电极217电连接。

像素电极217通过使用包含氧化钨的氧化铟、包含氧化钨的氧化铟锌、包含氧化钛的氧化铟、包含氧化钛的氧化铟锡、氧化铟锡(以下，记作ITO)、氧化铟锌、添加有氧化硅的氧化铟锡等导电材料形成，从而可以形成具有透光性的电极。

此外，作为像素电极217，可以使用包含导电性高分子(也称为导电性聚合物)的导电层形成。作为导电性高分子，可以使用所谓的π电子共轭类导电性高分子。例如，可举出聚苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、或者上述材料中的两种以上的共聚物等。优选地是，在用于像素电极217的包含导电性高分子的导电层的薄层电阻为10000Ω/口以下，波长为550nm时的透光率为70％以上。此外，导电性高分子的电阻率优选为0.1Ω·cm以下。

在基板200和基板201之间形成有液晶层220。在基板200、201的表面上分别形成有用于使包含在液晶层220中的液晶分子取向的取向膜221、222。为了将液晶层220密封在基板200和基板201之间，在基板200和基板201的周围形成有由树脂材料构成的密封材料。此外，为了保持基板200和基板201的间隔，在液晶层220中散布有珠状间隔物被散布。还有，也可以在制造TFT202的过程中在基板200上形成柱状间隔物来代替珠状间隔物。柱状间隔物可以使用感光性树脂形成。

另外，在基板201上形成有遮光膜223、着色膜224、对置电极225等。层叠有像素电极217、液晶层220、对置电极225的部分发挥液晶元件的功能。遮光膜223覆盖液晶分子的取向容易混乱的区域。例如，如图13所示，为形成TFT202及辅助电容器203的区域。着色膜224是发挥彩色滤光片的功能的膜。为了使因形成遮光膜223而产生的凹凸平坦化，在着色膜224和对置电极225之间形成平坦化膜226。由此，可以防止液晶的取向混乱。

还有，在此，以TN方式的液晶显示装置为例说明了像素部的结构，但是液晶显示装置的驱动方法不局限于TN方式。TN方式以外的代表性的驱动方式有VA(垂直取向)方式、水平电场方式。VA方式是指如下方式：在不对液晶分子施加电压时，液晶分子朝向相对于基板垂直的方向。水平电场方式是指如下方式：通过主要施加相对于基板水平的方向的电场来改变液晶分子的方向，进行灰度表达的方式。

下面，对有源矩阵型EL显示装置模块的更详细的结构进行说明。图15是说明像素部的截面结构的一例的截面图。还有，在此以如下情况为例来说明像素部的结构：发光元件是有机EL元件，且将通过实施方式1的方法制造的TFT用作形成于像素的晶体管。在图15中，一对基板300、301分别对应于图12的基板61、62。在基板300上形成有TFT302及发光元件303。TFT302、发光元件303分别对应于图10的驱动用晶体管33、发光元件32。

经过参照图3及图4说明了的工序，在基板300上形成TFT302以及发挥保护膜的功能的绝缘层108(参照图15)。接着，在绝缘层108上形成平坦化膜311。平坦化膜311优选使用丙烯酸类、聚酰亚胺、聚酰胺等的有机树脂或硅氧烷形成。

接着，在平坦化膜311的与第二导电层106-2(源电极或漏电极)重叠的部分中形成接触孔。在平坦化膜311上形成像素电极312。像素电极312连接于TFT302的第二导电层106-2。在TFT302是n型的情况下，像素电极312成为阴极。另一方面，在TFT302是p型的情况下，像素电极312成为阳极。因此，像素电极312使用发挥所希望的功能的导电膜。具体来说，为形成阴极，可以使用功函数小的材料，例如Ca、Al、CaF、MgAg、AlLi等。形成阳极的材料可以使用包含氧化钨的氧化铟、包含氧化钨的氧化铟锌、包含氧化钛的氧化铟、包含氧化钛的氧化铟锡、氧化铟锡、氧化铟锌、添加有氧化硅的氧化铟锡等。通过这些导电性材料，可以形成具有透光性的电极。

接着，在平坦化膜311上形成间隔壁313。间隔壁313具有开口部，像素电极312露出在该开口部中。此外，在该开口部周边，像素电极312的端部被间隔壁313覆盖。间隔壁313使用有机树脂膜、无机绝缘膜或有机聚硅氧烷形成。

接着，以在间隔壁313的开口部中与像素电极312接触的状态形成发光层314。发光层314可以以单层或多层来形成。

接着，以覆盖发光层314的状态形成共用电极315。共用电极315可以与像素电极312同样地形成。在像素电极312是阴极的情况下，共用电极315作为阳极形成。在间隔壁313的开口部，通过层叠像素电极312、发光层314以及共用电极315，形成发光元件303。然后，在共用电极315及间隔壁313上形成保护膜316，以防止氧、氢、水分、二氧化碳等侵入到发光元件303中。保护膜316可以使用氮化硅膜、氮氧化硅膜、DLC膜等形成。

接着，将基板301贴附到形成在保护膜316上的树脂层320。通过采用这种结构，可以使发光元件303不暴露在外部空气中。基板301可以使用玻璃板、塑料板或者如聚酯膜或丙烯酸类膜等树脂膜等。此外，树脂层320可以使用紫外线固化树脂或热固化树脂形成。作为这些树脂，有PVC(聚氯乙烯)、丙烯酸类、聚酰亚胺、环氧树脂、有机硅树脂、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)或EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)等。

实施方式4

在本实施方式中，作为本发明的半导体装置的一例，对在显示部中组装有有源矩阵型显示装置模块的电子设备进行说明。该模块可以应用实施方式3所说明的半导体装置。作为这样的电子设备，可举出摄像机、数字相机、头戴式显示器(护目镜型显示器)、汽车导航系统、投影机、汽车音响、个人计算机、移动信息终端(移动计算机、移动电话或电子书籍等)等。图16示出了上述电子设备的一例。

作为本发明的半导体装置的一例，图16(A)示出电视装置的外观图。由模块形成主画面2003，作为其他辅助设备，具备扬声器部2009和操作开关等。在框体2001中组装有像素部具有液晶元件或发光元件的显示用模块2002。接收机2005是用于接收电视广播的装置。调制解调器2004是用于将电视装置连接到基于有线或无线的通信网络的装置。通过连接到通信网路，可以使用电视装置进行双向(从视众向播送者以及从播送者向视众)的通信。电视装置的操作使用遥控操作机2006或组装在框体2001中的开关。

另外，在电视装置中，除了主画面2003之外，还可以由显示用模块形成副画面2008。副画面2008可以用作用于显示频道或音量等的画面。例如，可以通过使用液晶元件的模块形成主画面2003，通过使用能够以低耗电量进行显示的发光元件的模块形成副画面2008。或者，可以主画面2003及副画面2008都通过使用发光元件的模块形成。

图17是示出电视装置的主要结构的框图。在显示用模块900中形成有像素部921。源极线驱动电路922和扫描线驱动电路923通过COG方式安装于模块900中。

作为其他外部电路的结构，在视频信号的输入侧，具有放大调谐器924所接收的信号中的视频信号的视频信号放大电路925，将从视频信号放大电路925输出的信号转换成对应于红、绿和蓝的各种颜色的颜色信号的视频信号处理电路926，用于将该视频信号转换成驱动器IC的输入格式的控制电路927等。控制电路927将信号分别输出到扫描线侧和源极线侧。在进行数字驱动的情况下，可以采用如下结构：在源极线侧设置信号分割电路928，将输入数字信号分割为m个，提供到源极线驱动电路922。

由调谐器924接收的信号中的音频信号被发送到音频信号放大电路929，其输出经过音频信号处理电路930提供到扬声器933。控制电路931从输入部932接收有关接收站(接收频率)或音量的控制信息，将信号传送到调谐器924和音频信号处理电路930。

还有，本发明不局限于电视装置，还包括个人计算机的监视器、铁路的车站或飞机场等中的信息显示屏、街头上的广告显示屏等。

作为本发明的半导体装置的一例，图16(B)示出移动电话机2301的外观图。该移动电话机2301包括显示部2302、操作部2303等构成。显示部2302中采用使用液晶元件或发光元件的模块。

作为本发明的半导体装置的一例，图16(C)示出便携型的计算机的外观图。该便携型的计算机包括主体2401、显示部2402等。显示部2402中采用使用液晶元件或发光元件的模块。

实施方式5

在实施方式1、实施方式2中，说明了在基板100上层叠形成绝缘层102、微晶半导体层123、非晶半导体层124、半导体层125的工序(参照图3(A)以及图7(A))。此外，优选在使基板100不暴露在大气中的状态下层叠形成这些层。在本实施方式中，对用于实施这样的工序的PECVD装置的结构及使用方法进行说明。

在此，参照图18对可以从绝缘层102起连续形成添加有赋予一种导电类型的杂质的第三半导体层105的PECVD装置进行说明。图18是示出PECVD装置的俯视截面的模式图。PECVD装置呈在共通室1120的周边具备装载室1110、卸载室1115、4个反应室1111～1114的结构。在共通室1120和各室之间具备闸阀1122～1127，以各室中进行的处理互不干涉的方式构成。基板装填在装载室1110、卸载室1115的盒1128、1129中，由共通室1120的传送单元1121传送到各反应室1111～1114。该装置可以将反应室分配给每种沉积膜，可以在不接触于大气的状态下连续形成多层被膜。

优选各反应室1111～1114分别限定形成的膜。例如，反应室1111作为形成绝缘层102的专用室，反应室1112作为形成微晶半导体层123的专用室，反应室1113作为形成非晶半导体层124的专用室，反应室1114作为形成半导体层125的专用室。由此，可以同时形成绝缘层102、微晶半导体层123、非晶半导体层124及半导体层125。其结果是，可以提高量产性。此外，即使某一个反应室正在进行维护或清洗，也可以在其他反应室中进行成膜处理，能够缩短成膜处理的节拍时间。此外，由于可以在不被大气成分及悬浮在大气中的污染杂质元素污染的状态下形成各层叠界面，因此可以减少薄膜晶体管的电特性的偏差。

还有，在图18所示的PECVD装置中分别设置有装载室及卸载室，但是也可以将它们并成一个而设置装载/卸载室。此外，还可以在PECVD装置中设置预备室。通过在预备室中对基板进行预热，可以缩短在反应室中直到成膜的加热时间，因此可以提高生产率。

Claims

1.一种半导体装置，包括：

基板，

形成在所述基板上的包括栅电极的第一导电层，

形成在所述栅电极上的栅极绝缘层，

形成在所述栅极绝缘层上的包括沟道形成区域的微晶半导体层，

形成在所述微晶半导体层上的非晶半导体层，以及

形成在所述非晶半导体层上的一对半导体层；

其中，所述微晶半导体层包含受主杂质元素。

2.如权利要求1所述的半导体装置，其中，所述受主杂质元素为硼。

3.如权利要求1所述的半导体装置，其中，所述微晶半导体层的氧浓度为5×10¹⁸原子/cm³以下。

4.如权利要求1所述的半导体装置，其中，所述非晶半导体层在不与所述一对半导体层重叠的区域中具有凹部。

5.如权利要求1所述的半导体装置，其中，所述微晶半导体层比所述非晶半导体层薄。

6.如权利要求1所述的半导体装置，其中，所述微晶半导体层为微晶硅层，且所述非晶半导体层为非晶硅层。

7.一种半导体装置，包括：

基板，

形成在所述基板上的包括栅电极的第一导电层，

形成在所述栅电极上的栅极绝缘层，

形成在所述微晶半导体层上的非晶半导体层，

形成在所述非晶半导体层上的一对半导体层，以及

形成在所述一对半导体层上的一对第二导电层；

其中，所述微晶半导体层包含受主杂质元素，

且所述一对第二导电层之间的距离比所述一对半导体层之间的距离长。

8.如权利要求7所述的半导体装置，其中，所述受主杂质为硼。

9.如权利要求7所述的半导体装置，其中，所述微晶半导体层的氧浓度为5×10¹⁸原子/cm³以下。

10.如权利要求7所述的半导体装置，其中，所述非晶半导体层在不与所述一对半导体层重叠的区域中具有凹部。

11.如权利要求7所述的半导体装置，其中，所述微晶半导体层比所述非晶半导体层薄。

12.如权利要求7所述的半导体装置，其中，所述微晶半导体层为微晶硅层，且所述非晶半导体层为非晶硅层。

13.一种半导体装置，包括：

基板，

形成在所述基板上的包括栅电极的第一导电层，

形成在所述栅电极上的栅极绝缘层，

形成在所述微晶半导体层上的非晶半导体层，

形成在所述非晶半导体层上的保护膜，以及

形成在所述非晶半导体层和所述保护膜上的一对半导体层；

其中，所述微晶半导体层包含受主杂质元素。

14.如权利要求13所述的半导体装置，其中，所述受主杂质元素为硼。

15.如权利要求13所述的半导体装置，其中，所述微晶半导体层的氧浓度为5×10¹⁸原子/cm³以下。

16.如权利要求13所述的半导体装置，其中，所述微晶半导体层比所述非晶半导体层薄。

17.如权利要求13所述的半导体装置，其中，所述微晶半导体层为微晶硅层，且所述非晶半导体层为非晶硅层。

18.一种半导体装置的制造方法，包括如下步骤：

在基板上形成包括栅电极的第一导电层；

在所述栅电极上形成栅极绝缘层；

通过使用含有硅源气体和掺杂剂气体的工艺气体的化学气相淀积法在所述栅极绝缘层上形成微晶半导体层，该微晶半导体层包含受主杂质元素和氧；

在所述微晶半导体层上形成非晶半导体层；

在所述非晶半导体层上形成半导体层；以及

对所述半导体层的一部分和与所述半导体层重叠的所述非晶半导体层进行蚀刻，以在所述非晶半导体层上形成一对半导体层并在所述非晶半导体层上部形成凹部。

19.如权利要求18所述的半导体装置的制造方法，其中，所述微晶半导体层的氧浓度为5×10¹⁸原子/cm³以下。

20.如权利要求18所述的半导体装置的制造方法，其中，所述微晶半导体层比所述非晶半导体层薄。

21.如权利要求18所述的半导体装置的制造方法，其中，所述受主杂质元素为硼，且所述掺杂剂气体为选自三甲基硼、B₂H₆、BF₃、BCl₃以及BBr₃的气体。

22.如权利要求18所述的半导体装置的制造方法，其中，以不暴露所述微晶半导体层的方式对所述非晶半导体层进行蚀刻。

23.如权利要求18所述的半导体装置的制造方法，其中，以不暴露于大气的方式连续形成所述栅极绝缘层、所述微晶半导体层、所述非晶半导体层以及所述半导体层。