发明名称 制造半导体装置之方法
摘要 将闸极金属形成为膜,对于具有不同性质的每个TFT部分地蚀刻上述闸极金属,制造闸电极。具体地说,对于具有所要求的不同性质的每个TFT,藉由将光阻曝光,以制造光阻掩罩。使用上述光阻掩罩,对于具有所要求的不同性质的每个TFT,蚀刻闸极金属。这时,闸极金属会如同被覆盖般保留,此闸极金属系覆盖用于执行闸电极图型化期间之TFT以外的TFT半导体主动层。可以在与所要求的性质一致的最佳条件下,执行制造每个TFT的闸电极的步骤。
申请公布号 TWI283017 申请公布日期 2007.06.21
申请号 TW091134348 申请日期 2002.11.26
申请人 半导体能源研究所股份有限公司 发明人 新川悦子;加藤清;黑川义元
分类号 H01L21/28(2006.01) 主分类号 H01L21/28(2006.01)
代理机构 代理人 林志刚 台北市中山区南京东路2段125号7楼
主权项 1.一种制造半导体装置之方法,所述半导体装置有 第一TFT和第二TFT,其中,以相同的导电层形成所述 第一TFT和所述第二TFT的闸电极,所述方法包括: 以第一曝光方式形成第一光阻掩罩; 以所述第一光阻掩罩蚀刻所述导电层的第一区域, 以形成所述第一TFT的闸电极; 在所述蚀刻之后,以第二曝光方式形成第二光阻掩 罩;和 使用所述第二光阻掩罩,蚀刻与所述第一区域不同 的所述导电层的第二区域,以形成所述第二TFT的闸 电极,和 其中,在所述第一区域的所述蚀刻中制造具有尾端 渐细边缘部分的闸电极,和 在所述第二区域的所述蚀刻中制造具有垂直边缘 部分的闸电极。 2.如申请专利范围第1项之方法,其中,所述第一曝 光方式的解析度和所述第二曝光方式的解析度不 同。 3.一种制造半导体装置之方法,所述半导体装置有 第一TFT和第二TFT,其中,以相同的导电层形成所述 第一TFT和所述第二TFT的闸电极,所述方法包括: 以第一曝光方式形成第一光阻掩罩; 使用所述第一光阻掩罩蚀刻所述导电层的第一区 域,以形成所述第一TFT的闸电极; 在所述蚀刻之后,以第二曝光方式形成第二光阻掩 罩;以及 使用所述第二光阻掩罩蚀刻与所述第一区域不同 的所述导电层的第二区域,以形成所述第二TFT的闸 电极,及 其中,所述第一曝光方式和所述第二曝光方式中解 析度不同。 4.如申请专利范围第2项之方法,其中,所述第一曝 光方式和所述第二曝光方式之一使用等放大投影 式对准曝光机(MPA),另一者使用缩小倍数的投影式 对准曝光机(步进机)。 5.如申请专利范围第3项之方法,其中,所述第一曝 光方式和所述第二曝光方式之一使用等放大投影 式对准曝光机(MPA),另一者使用缩小倍数的投影式 对准曝光机(步进机)。 6.如申请专利范围第2项之方法,其中,所述第一曝 光之用于曝光的光波长范围和所述第二曝光之用 于曝光的光波长范围不同。 7.如申请专利范围第3项之方法,其中,所述第一曝 光之用于曝光的光波长范围和所述第二曝光之用 于曝光的光波长范围不同。 8.如申请专利范围第4项之方法,其中,所述第一曝 光之用于曝光的光波长范围和所述第二曝光之用 于曝光的光波长范围不同。 9.如申请专利范围第5项之方法,其中,所述第一曝 光之用于曝光的光波长范围和所述第二曝光之用 于曝光的光波长范围不同。 10.如申请专利范围第1项之方法,其中,所述第一光 阻掩罩覆盖所述导电层的所述第二区域,所述第二 光阻掩罩覆盖所述第一TFT的所述闸电极。 11.如申请专利范围第3项之方法,其中,所述第一光 阻掩罩覆盖所述导电层的所述第二区域,所述第二 光阻掩罩覆盖所述第一TFT的所述闸电极。 12.如申请专利范围第4项之方法,其中,所述第一光 阻掩罩覆盖所述导电层的所述第二区域,所述第二 光阻掩罩覆盖所述第一TFT的所述闸电极。 13.如申请专利范围第5项之方法,其中,所述第一光 阻掩罩覆盖所述导电层的所述第二区域,所述第二 光阻掩罩覆盖所述第一TFT的所述闸电极。 14.如申请专利范围第6项之方法,其中,所述第一光 阻掩罩覆盖所述导电层的所述第二区域,所述第二 光阻掩罩覆盖所述第一TFT的所述闸电极。 15.一种制造半导体装置之方法,所述半导体装置具 有第一TFT和第二TFT,其中,以相同的导电层形成所 述第一TFT和所述第二TFT的闸电极,所述方法包括: 以第一曝光方式形成第一光阻掩罩; 使用所述第一光阻掩罩蚀刻所述导电层的第一区 域,以形成所述第一TFT的闸电极; 在所述蚀刻之后,向所述第一TFT的第一半导体主动 层掺杂第一杂质元素; 在所述掺杂之后,以第二曝光方式形成第二光阻掩 罩; 使用所述第二光阻掩罩蚀刻与所述第一区域不同 的所述导电层的第二区域,以形成所述第二TFT的闸 电极;和 在所述第二区域的所述蚀刻之后,向所述第二TFT的 第二半导体主动层掺杂第二杂质元素。 16.一种制造半导体装置之方法,所述半导体装置具 有第一TFT和第二TFT,其中,以相同的导电层形成闸 电极,所述方法包括: 以第一曝光方式形成第一光阻掩罩; 使用所述第一光阻掩罩蚀刻所述导电层的第一区 域,以形成所述第一TFT的闸电极; 在所述蚀刻之后,向所述第一TFT的第一半导体主动 层掺杂第一杂质元素; 在所述掺杂之后,以第二曝光方式形成第二光阻掩 罩; 使用所述第二光阻掩罩蚀刻与所述第一区域不同 的所述导电层的第二区域,以形成所述第二TFT的闸 电极; 在所述第二区域的所述蚀刻之后,向所述第二TFT的 第二半导体主动层掺杂第二杂质元素;和 所述第二杂质元素的所述掺杂之后,向所述第一TFT 的所述第一半导体主动层和所述第二TFT的所述第 二半导体主动层掺杂第三杂质元素。 17.一种制造半导体装置之方法,所述半导体装置具 有第一TFT和第二TFT,其中,以相同的导电层形成所 述第一TFT和所述第二TFT的闸电极,所述方法包括: 以第一曝光方式形成第一光阻掩罩; 使用所述第一光阻掩罩蚀刻所述导电层的第一区 域,以形成所述第一TFT的闸电极; 在所述蚀刻之后,以第二曝光方式形成第二光阻掩 罩; 使用所述第二光阻掩罩蚀刻与所述第一区域不同 的所述导电层的第二区域,以形成所述第二TFT的闸 电极,和 在所述第二区域的所述蚀刻之后,向所述第一TFT的 第一半导体主动层和所述第二TFT的第二半导体主 动层掺杂杂质元素。 18.如申请专利范围第15项所述之方法,其中,蚀刻所 述导电层的所述第一区域之所述步骤包括, 蚀刻所述导电层的所述第一区域,以形成第一形状 的导电层; 所述第一区域的所述蚀刻之后,向所述第一TFT的半 导体主动层掺杂第三杂质元素,和 在所述第三杂质元素的所述掺杂之后,蚀刻所述第 一形状的所述导电层,以制造所述第一TFT的所述闸 电极。 19.如申请专利范围第16项之方法,其中,蚀刻所述导 电层的所述第一区域之所述步骤包括, 蚀刻所述导电层的所述第一区域,以形成第一形状 的导电层; 在所述第一区域的所述蚀刻之后,向所述第一TFT的 半导体主动层掺杂第四杂质元素,和 在所述第四杂质元素的所述掺杂之后,蚀刻所述第 一形状的所述导电层,以制造所述第一TFT的闸电极 。 20.如申请专利范围第17项之方法,其中,蚀刻所述导 电层的所述第一区域之所述步骤包括, 蚀刻所述导电层的所述第一区域,以形成第一形状 的导电层; 所述第一区域的所述蚀刻之后,向所述第一TFT的半 导体主动层掺杂第二杂质元素,和 在所述第二杂质元素的所述掺杂之后,蚀刻所述第 一形状的所述导电层,以制造所述第一TFT的闸电极 。 21.如申请专利范围第15项之方法,其中,蚀刻所述导 电层的所述第一区域之所述步骤包括, 蚀刻所述导电层的所述第一区域,以形成第一形状 的导电层, 在所述第一区域的所述蚀刻之后,向所述第一TFT的 所述半导体主动层掺杂第三杂质元素, 蚀刻所述第一形状的所述导电层,以形成第二形状 的导电层, 所述第一形状的所述导电层的所述蚀刻之后,向所 述第一TFT的所述半导体主动层掺杂第四杂质元素, 和 在所述第四杂质元素的所述掺杂之后,蚀刻所述第 二形状的所述导电层,以制造所述第一TFT的闸电极 。 22.如申请专利范围第16项之方法,其中,蚀刻所述导 电层的所述第一区域之所述步骤包括, 蚀刻所述导电层的所述第一区域,以形成第一形状 的导电层, 所述第一区域的所述蚀刻之后,向所述第一TFT的所 述半导体主动层掺杂第四杂质元素, 蚀刻所述第一形状的所述导电层,以形成第二形状 的导电层, 所述第一形状的所述导电层的所述蚀刻之后,向所 述第一TFT的所述半导体主动层掺杂第五杂质元素, 和 所述第五杂质元素的所述掺杂之后,蚀刻所述第二 形状的所述导电层,以制造所述第一TFT的闸电极。 23.如申请专利范围第17项之方法,其中,蚀刻所述导 电层的所述第一区域之所述步骤包括, 蚀刻所述导电层的所述第一区域,以形成第一形状 的导电层, 所述第一区域的所述蚀刻之后,向所述第一TFT的所 述半导体主动层掺杂第二杂质元素, 蚀刻所述第一形状的所述导电层,以形成第二形状 的导电层, 所述第一形状的所述导电层的所述蚀刻之后,向所 述第一TFT的所述半导体主动层掺杂第三杂质元素, 和 所述第三杂质元素的所述掺杂之后,蚀刻所述第二 形状的所述导电层,以制造所述第一TFT的闸电极。 24.如申请专利范围第15项之方法,其中, 所述第一光阻掩罩覆盖所述导电层的所述第二区 域,所述第二光阻掩罩覆盖所述第一TFT的所述闸电 极。 25.如申请专利范围第16项之方法,其中, 所述第一光阻掩罩覆盖所述导电层的所述第二区 域,所述第二光阻掩罩覆盖所述第一TFT的所述闸电 极。 26.如申请专利范围第17项之方法,其中, 所述第一光阻掩罩覆盖所述导电层的第二区域,所 述第二光阻掩罩覆盖所述第一TFT的所述闸电极。 27.如申请专利范围第15项之方法,其中, 在所述第一曝光方式和所述第二曝光方式中,解析 度不同。 28.如申请专利范围第16项之方法,其中, 在所述第一曝光方式和所述第二曝光方式中,解析 度不同。 29.如申请专利范围第17项之方法,其中, 在所述第一曝光方式和所述第二曝光方式中,解析 度不同。 30.如申请专利范围第27项之方法,其中, 所述第一曝光方式和所述第二曝光方式之一使用 等放大投影式对准曝光机(MPA),另一者使用缩小倍 数的投影式对准曝光机(步进机)。 31.如申请专利范围第28项之方法,其中, 所述第一曝光方式和所述第二曝光方式之一使用 等放大投影式对准曝光机(MPA),另一者使用缩小倍 数的投影式对准曝光机(步进机)。 32.如申请专利范围第29项之方法,其中, 所述第一曝光方式和所述第二曝光方式之一使用 等放大投影式对准曝光机(MPA),另一者使用缩小倍 数的投影式对准曝光机(步进机)。 33.如申请专利范围第1项之方法,其中,所述半导体 装置被组合在选自显示装置、摄影机、笔记型个 人电脑、携带型资讯终端、声音再生系统、数位 相机和携带型电话组成的族群之一中。 34.如申请专利范围第3项之方法,其中,所述半导体 装置被组合在选自显示装置、摄影机、笔记型个 人电脑、携带型资讯终端、声音再生系统、数位 相机和携带型电话组成的族群之一中。 35.如申请专利范围第15项之方法,其中,所述半导体 装置被组合在选自显示装置、摄影机、笔记型个 人电脑、携带型资讯终端、声音再生系统、数位 相机和携带型电话组成的族群之一中。 36.如申请专利范围第16项之方法,其中,所述半导体 装置被组合在选自显示装置、摄影机、笔记型个 人电脑、携带型资讯终端、声音再生系统、数位 相机和携带型电话组成的族群之一中。 37.如申请专利范围第17项之方法,其中,所述半导体 装置被组合在选自显示装置、摄影机、笔记型个 人电脑、携带型资讯终端、声音再生系统、数位 相机和携带型电话组成的族群之一中。 38.如申请专利范围第15项之方法,其中,第一杂质元 素与第二杂质元素相同。 39.如申请专利范围第16项之方法,其中,第一杂质元 素至第三杂质元素中至少二杂质元素是相同的。 40.如申请专利范围第18项之方法,其中,第一杂质元 素至第三杂质元素中至少二杂质元素是相同的。 41.如申请专利范围第19项之方法,其中,第一杂质元 素至第四杂质元素中至少二杂质元素是相同的。 42.如申请专利范围第20项之方法,其中,第一杂质元 素与第二杂质元素相同。 43.如申请专利范围第21项之方法,其中,第一杂质元 素至第四杂质元素中至少二杂质元素是相同的。 44.如申请专利范围第22项之方法,其中,第一杂质元 素至第五杂质元素中至少二杂质元素是相同的。 45.如申请专利范围第23项之方法,其中,第一杂质元 素至第三杂质元素中至少二杂质元素是相同的。 46.如申请专利范围第1项之方法,其中,藉由使用连 续振荡雷射光之雷射退火,以将用于形成所述第一 TFT及所述第二TFT的半导体主动层之半导体膜晶化 。 47.如申请专利范围第3项之方法,其中,藉由使用连 续振荡雷射光之雷射退火,以将用于形成所述第一 TFT及所述第二TFT的半导体主动层之半导体膜晶化 。 48.如申请专利范围第15项之方法,其中,藉由使用连 续振荡雷射光之雷射退火,以将所述第一半导体主 动层及所述第二半导体主动层晶化。 49.如申请专利范围第16项之方法,其中,藉由使用连 续振荡雷射光之雷射退火,以将所述第一半导体主 动层及所述第二半导体主动层晶化。 50.如申请专利范围第17项之方法,其中,藉由使用连 续振荡雷射光之雷射退火,以将所述第一半导体主 动层及所述第二半导体主动层晶化。 51.一种用于制造半导体装置之方法,包括: 在基底上形成导电膜; 以第一曝光设备,在所述导电膜上形成第一光阻掩 罩; 藉由使用所述第一光阻掩罩,蚀刻第一区域中的所 述导电膜,以形成第一接线; 以第二曝光设备,在所述导电膜上形成第二光阻掩 罩; 藉由使用所述第二光阻掩罩,蚀刻第二区域中的所 述导电膜,以形成第二接线; 其中,所述第一曝光设备的解析度不同于所述第二 曝光设备的解析度。 52.如申请专利范围第51项之方法,其中,所述第一曝 光设备与所述第二曝光设备之一是缩小投影曝光 系统,所述第一曝光设备与所述第二曝光设备中之 另一曝光设备是1:1投影曝光系统。 53.如申请专利范围第52项之方法,其中,所述缩小投 影曝光系统是步进机,以及,所述1:1投影曝光系统 是MPA。 54.如申请专利范围第51项之方法,其中,用于形成所 述第一光阻掩罩的光波长不同于用于形成所述第 二光阻掩罩的光波长。 55.如申请专利范围第51项之方法,其中,至少部份所 述第一接线是第一电晶体的第一闸电极,以及,至 少部份所述第二接线是第二电晶体的第二闸电极 。 56.一种用于制造半导体装置之方法,包括: 在基底上形成导电膜; 以第一曝光设备,在所述导电膜上形成第一光阻掩 罩; 藉由使用所述第一光阻掩罩,蚀刻第一区域中的所 述导电膜,以形成第一接线; 以第二曝光设备,在所述导电膜上形成第二光阻掩 罩; 藉由使用所述第二光阻掩罩,蚀刻第二区域中的所 述导电膜,以形成第二接线; 其中,所述第一接线的底面与侧面所形成的角度不 同于所述第二接线的底面与侧面所形成的角度。 57.如申请专利范围第56项之方法,其中,所述第一曝 光设备的解析度不同于所述第二曝光设备的解析 度。 58.如申请专利范围第57项之方法,其中,所述第一曝 光设备与所述第二曝光设备之一是缩小投影曝光 系统,所述第一曝光设备与所述第二曝光设备中之 另一曝光设备是1:1投影曝光系统。 59.如申请专利范围第56项之方法,其中,所述缩小投 影曝光系统是步进机,以及,所述1:1投影曝光系统 是MPA。 60.如申请专利范围第56项之方法,其中,用于形成所 述第一光阻掩罩的光波长不同于用于形成所述第 二光阻掩罩的光波长。 61.如申请专利范围第56项之方法,其中,至少部份所 述第一接线是第一电晶体的第一闸电极,以及,至 少部份所述第二接线是第二电晶体的第二闸电极 。 62.一种用于制造半导体装置之方法,包括: 在基底上形成导电膜; 以第一曝光设备,在所述导电膜上形成第一光阻掩 罩; 藉由使用所述第一光阻掩罩,蚀刻第一区域中的所 述导电膜,以形成第一接线; 以第二曝光设备,在所述导电膜上形成第二光阻掩 罩; 藉由使用所述第二光阻掩罩,蚀刻第二区域中的所 述导电膜,以形成第二接线; 其中,所述第一接线的剖面形状不同于所述第二接 线的剖面形状。 63.如申请专利范围第62项之方法,其中,所述第一曝 光设备的解析度不同于所述第二曝光设备的解析 度。 64.如申请专利范围第62项之方法,其中,所述第一曝 光设备与所述第二曝光设备之一是缩小投影曝光 系统,所述第一曝光设备与所述第二曝光设备中之 另一曝光设备是1:1投影曝光系统。 65.如申请专利范围第64项之方法,其中,所述缩小投 影曝光系统是步进机,以及,所述1:1投影曝光系统 是MPA。 66.如申请专利范围第62项之方法,其中,用于形成所 述第一光阻掩罩的光波长不同于用于形成所述第 二光阻掩罩的光波长。 67.如申请专利范围第62项之方法,其中,至少部份所 述第一接线是第一电晶体的第一闸电极,以及,至 少部份所述第二接线是第二电晶体的第二闸电极 。 图式简单说明: 图1A到1D是显示本发明制造半导体装置的方法的方 块图; 图2A到2H是显示本发明制造半导体装置的方法; 图3A到3H是显示本发明制造半导体装置的方法; 图4A到4H是显示本发明制造半导体装置的方法; 图5是本发明的半导体装置的上视图; 图6A到6C是显示本发明的制造具有液晶显示装置的 半导体装置的方法; 图7A到7D是显示本发明的制造具有OLED显示装置的 半导体装置的方法; 图8A到8D是显示本发明的制造具有OLED显示装置的 半导体装置的方法; 图9A到9D是显示制造半导体装置的传统方法; 图10A到10D是显示本发明制造半导体装置的方法; 图11A和11B是显示本发明制造半导体装置的方法; 图12是显示液晶显示装置的像素部分结构的电路 图; 图13A到13G是显示本发明的电子装置; 图14是显示用于雷射退火的光学系统的示意图; 图15是扫描式电子显微镜(SEM)观察的影像,显示本 发明制造半导体装置的方法形成的TFT的半导体薄 膜; 图16是扫描式电子显微镜(SEM)观察的影像,显示本 发明制造半导体装置的方法形成的TFT的半导体薄 膜; 图17是显示本发明制造半导体装置的方法形成的 TFT的半导体主动层的特性的图示; 图18A到18H是显示本发明制造半导体装置的方法; 图19A和19B是显示本发明制造半导体装置的方法形 成的TFT的电特性的图示; 图20A到20C是显示本发明制造半导体装置的方法; 图21A和21B是显示本发明制造半导体装置的方法形 成的TFT的电特性的图示; 图22A和22B是显示本发明制造半导体装置的方法形 成的TFT的电特性的图示; 图23A和23B是显示本发明制造半导体装置的方法形 成的TFT的电特性的图示; 图24A和24B是显示本发明制造半导体装置的方法形 成的布线形状; 图25D到25I是显示本发明制造半导体装置的方法,图 25D是图4C步骤之后的步骤; 图26D到26K是显示本发明制造半导体装置的方法,图 26D是图4C的步骤之后的步骤; 图27是本发明的半导体装置的上视图;及 图28是显示使用本发明的半导体装置的显示系统 。
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