專利名稱：用于液晶顯示裝置的tft陣列基片和其制造方法以及用該基片的液晶顯示裝置和其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在用薄膜晶體管的有源矩陣式液晶顯示裝置中使用的TFT(薄膜晶體管)陣列基片。
背景技術：
近年來，為了取代非晶硅的薄膜晶體管，將低溫處理形成的多晶硅薄膜晶體管(以下稱為多晶硅型的TFT)用作控制元件的有源矩陣方式的液晶顯示裝置的開發(fā)變得十分活躍。其原因在于多晶硅型TFT與非晶硅的TFT比較場效應遷移率大，所以能夠得到清晰度更高和孔徑率更大的液晶顯示裝置，且因為是低溫處理形能夠使用廉價的玻璃基片，所以能夠以低成本提供大面積的高清晰的液晶顯示裝置。
結合圖7說明這種低溫處理的多晶硅型TFT的制造方法。圖7是表示低溫處理的多晶硅型TFT的制造順序的截面圖。在圖7中，701是玻璃基片，702是緩沖層，703是非晶硅層，704是多晶硅層，705是柵絕緣層，706是柵電極，707是源區(qū)，708是漏區(qū)，709是接觸孔，710是源電極，711是漏電極。
作為制造順序，首先，在玻璃基片701上形成例如由膜厚600的Si3N4層組成的緩沖層702，在該緩沖層702的整個表面上堆積非晶硅(圖7(a))。其次，用受激準分子激光照射該非晶硅層703的整個表面，使硅加熱熔化再結晶，形成多晶硅層704。在多晶硅層704上蒸鍍上例如膜厚200的Si3N4層和膜厚1500的SiO2層，形成柵絕緣層705，在該柵絕緣層705上，形成例如由膜厚6000的Mo組成的柵電極706。然后，將該柵電極706作為掩模將磷離子注入多晶硅層704(圖7(b))。再次用受激準分子激光照射，激活注入多晶硅層704的磷離子，形成源區(qū)707和漏區(qū)708(圖7(c))。最后，對柵絕緣層705進行蝕刻形成到達源區(qū)707和漏區(qū)708的接觸孔709·709，向該接觸孔709·709埋入A1，形成膜厚3000的源電極710和漏電極711。通過上述步驟制成低溫處理的多晶硅型TFT。
在該方法中，因為使用受激準分子激光器的激光進行多晶化，所以基片溫度的上升不大(約600℃以下)。因此，能夠使用廉價的玻璃基片，與高溫處理法(約1000℃以上)比較，能夠形成大面積的多晶硅薄膜。因此，能夠使液晶顯示裝置大畫面化。
可是，用上述的低溫處理法制造大畫面的液晶顯示裝置時，由于出現很多的顯示斑點，現在還不能充分實現它的顯示性能。
發(fā)明概述本發(fā)明的主要目的是解決在以前的低溫處理的多晶硅型TFT中存在的上述課題。本發(fā)明的目的是，更具體地，除了不用高價的石英基片外，提供場效應遷移率高，而且場效應遷移率的面內離散少的多晶硅型TFT陣列基片。此外，本發(fā)明的目的是用這種多晶硅型TFT陣列基片，更廉價地提供有大畫面的高清晰的，高性能的液晶顯示裝置。
在揭示為了達到上述目的的本發(fā)明的構成之前，先對在以前的低溫處理形的多晶硅型TFT中發(fā)生顯示斑點的原因進行考察。
圖4是TFT陣列基片的示意平面圖，圖中，412是玻璃基片，413是在玻璃基片412上形成的像素部分。在該像素部分413中，像素是矩陣狀地排列的(圖中未畫出)，又與各像素對應地配置著用于像素開關的TFT。414，415是為了驅動用于上述像素開關的TFT的所謂的周邊驅動電路，例如414是內藏TFT的柵驅動電路部分，415是內藏TFT的源驅動電路部分。
如上述圖7所示，在以前的方法中，在玻璃基片412的整個表面上堆積著非晶硅，然后用受激準分子激光器的激光照射非晶硅層的大致整個面積，使硅加熱熔化，實現多晶化。可是，在用該方法時，會發(fā)生如下的問題。
即，因為受激準分子激光的寬度受到限制，所以不能一次地進行大面積地照射。因此，采用在基片面上用線狀的受激準分子激光(線狀光束)順次掃描的方法，可是，在用該方法時，在線狀光束的線方向上形成長而窄的結晶粒子。此外因為是順次地進行結晶的方法，所以容易使晶粒的形狀和大小不均勻。而且在非晶體硅層上不存在在結晶的初始階段誘導結晶成長的晶核。因此，在受激準分子激光照射下，在開始結晶的某個階段，晶核既不確實又無秩序地發(fā)生，結晶體急速地成長。因此，晶體成長變得既不穩(wěn)定又無秩序，作為它的一個結果，晶粒的形狀和大小變得不均勻。而且，因為結晶急速地成長，微小的晶粒相互碰撞，在晶粒的邊界上發(fā)生堆積，晶粒邊界部分的構造發(fā)生畸曲。
實際上，本發(fā)明的發(fā)明人對320mm×400mm的非晶硅層用受激準分子激光(線狀光束)進行掃描實現多晶化，在對該多晶硅層的場效應遷移率進行調查時，確認因部位不同場效應遷移率分散在50～300cm2／V·s的范圍內。而且，確認周邊區(qū)域的多晶硅的場效應遷移率有比中心部分附近高的傾向。
總之，用現有的低溫處理的多晶硅型TFT的制造方法時，因為多晶硅層的場效應遷移率不均勻，特別是在像素部分陣列狀地形成的TFT上這種傾向變得更顯著，所以要考慮顯示斑點(例如線狀的斑點)的發(fā)生。與此相對地，使用用高價的石英基片進行高溫處理的多晶化法時，就容易消除在低溫處理法中存在的上述問題?？墒?，在用高溫處理法時，存在難以制造大的畫面，而且導致成本上升的問題。
為了解決上述那樣的問題，本發(fā)明如下地構成。下面，依次將本發(fā)明分成第1發(fā)明群～第7發(fā)明群加以說明。
(1)第1發(fā)明群根據第1發(fā)明群的本發(fā)明的第1種方案，是用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片的制造方法，具有在基片上形成在溝道區(qū)域用多晶硅半導體層的多晶硅型TFT的制作工藝，其特征在于具有為了使硅粒子在基片上堆積起來的階段中形成多晶硅層，預先施加能量對硅粒子進行激發(fā)，用被激發(fā)的硅粒子照射所述的基片，硅粒子在基片上堆積起來，形成多晶硅層的步驟。
如果用這種構成，即便是大面積也能在面內形成場效應遷移率均勻的多晶硅層。其理由如下所示。
根據現有技術形成多晶硅層的方法，是通過在基片上堆積非晶硅，然后使非晶硅加熱熔化再結晶來制造多晶硅層。然而，用該方法時，在加熱熔化后的初始階段，晶核既不確定又無秩序地發(fā)生，因為晶粒的形狀和大小不均勻，所以產生場效應遷移率離散等問題。
與此相對地，上述的構成是通過用附加了能量的硅粒子，硅粒子在基片上堆積起來的階段中形成多晶硅層的制造方法，因為沒有使非晶硅加熱熔化再結晶的工序，所以不發(fā)生在以前的低溫處理法中存在的那種問題。我們將進而對此加以說明。用上述的構成時，附加了能量的硅粒子到達基片后，在短暫的時間內也有通常水平以上的能量。因此，在基片上遷移，能量狀態(tài)向更穩(wěn)定化的穩(wěn)定點移動。通過這種運動進行堆積層的多晶化，因為在進行多晶化的過程中，新的硅粒子在順次地用新的硅粒子照射的基片上發(fā)生遷移，所以即便在晶體結構中產生缺陷等，新加上去的硅粒子也會彌合結晶缺陷等。因此，用上述的構成時，能夠形成結晶缺陷少的晶粒，同時能夠形成密度均勻的品質優(yōu)良的多晶硅層。
此外，用以前的低溫處理法，因為基片面積變大時溫度分布變得不均勻，所以難以形成品質優(yōu)良的多晶硅層，可是因為上述的本發(fā)明的制造方法是用附加了能量的硅粒子順次地照射基片，同時并行地進行多晶化的方法，所以不受基片面積大小的影響，能夠形成均勻的多晶硅層，并且因為不需要加熱熔化，所以生產效率高。
與第1發(fā)明群有關的第2種方案的特征在于，在形成上述的的第1種方案的多晶硅層的步驟后，進而具有對用上述的形成多晶硅層的步驟形成的多晶硅層進行加熱熔化再結晶的加熱處理步驟。
在對用所述的形成多晶硅層的步驟制作的多晶硅層進行加熱處理的這種構成中，能夠制成有特別高的場效應遷移率的多晶硅層。其理由是在加熱上述的多晶硅層時，小的晶粒應該熔化再結晶成為熔化物，但是大的結晶粒子不能完全熔化，作為微小粒子殘存下來，成為再結晶化時的晶核。因此，再結晶化能夠平滑地進行，結果是能夠形成作為由均勻的大粒子組成的晶粒的集合體的再結晶多晶硅層。因為這樣的多晶硅層的場效應遷移率高，所以就能夠制作高速的多晶硅型TFT。
與第1發(fā)明群有關的第3種方案的特征在于在上述的加熱處理步驟中進行的熱處理是在含有氫氣的氣氛中進行的。
在氫氣的氣氛中進行加熱處理時，因為硅的懸掛鍵成為終端，所以能夠進而提高多晶硅層的場效應遷移率。
與第1發(fā)明群有關的第4種方案的特征在于在上述的形成多晶硅層的步驟后，有制作用于像素開關的多晶型TFT的步驟和制作為了驅動用于所述的像素開關的多晶型TFT的驅動用的多晶硅型TFT的步驟。
因為在上述的形成多晶硅層的步驟中形成的多晶硅層有高的場效應遷移率，所以將這種多晶硅層做成溝道區(qū)域的FTF在高速性方面優(yōu)良，作為用于像素開關的元件也好，作為用于像素開關的驅動電路的元件也好，都能使用得很好。因此，作為在一塊基片上一起形成用于像素開關的多晶硅型TFT和驅動它的多晶硅型TFT的上述制造方法，能夠高效率地制造出用于在高速性和密集度方面都很好的液晶顯示裝置的TFT陣列基片。
與第1發(fā)明群有關的第5種方案的特征在于在上述的第4種方案中的形成上述的用于驅動的多晶硅型TFT的步驟前，有只對形成用于驅動的多晶硅型TFT的特定區(qū)域進行選擇性地加熱處理，以提高該區(qū)域的多晶硅層的結晶性的特定區(qū)域加熱處理步驟。
在這種構成中，只對形成用于驅動的多晶硅型TFT的特定區(qū)域實施預先的加熱處理進行再結晶化，但是用該方法能夠高效率地制造在高速性方面優(yōu)良的TFT陣列基片。因為用于驅動的TFT與用于像素開關的TFT比較必須有更好的高速性。另一方面，形成用于周邊驅動電路的TFT的特定區(qū)域與基片全體的面積比較是一個極小的面積。從而，因為在上述的構成中只要對必需有更好的高速性的電路部分實施加熱處理，能夠以更少的能量進行再結晶化，此外由于加熱面積小，不易發(fā)生不均勻的溫度分布，所以能夠獲得均勻的結晶化。
與第1發(fā)明群有關的第6種方案的特征在于用受激準分子激光器或紅外線燈作為在上述的第5種方案中，在上述的特定區(qū)域的加熱處理步驟中的加熱裝置。受激準分子激光器或紅外線燈能夠局部地加熱，并且加熱效率高，是非常好的加熱裝置。
現在結合上述的圖4對上述的第5種方案和第6種方案作一步的說明。
圖4(a)和(b)是示意地表示一般的用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片的平面圖，圖4(a)和圖4(b)的不同處在于液晶顯示裝置的顯示部分的面積不同。即，與圖4(a)比較，圖4(b)方面有大的顯示面積。這里，在基片上形成非晶硅的層后，在依靠受激準分子激光退火進行結晶化的以前的方法中，必須對基片的幾乎整個面積進行受激準分子激光的照射。但是現在還沒有能夠一次就對大面積進行受激準分子激光照射的裝置。因此，要采用線狀的受激準分子激光順次地進行掃描的方法，但是用該方法時，生產效率下降，同時不易得到均勻的多晶硅層。而且，在用紅外線燈，用紅外線全面照射的方法中，基片溫度增加到高溫，不能使用廉價的玻璃基片。
與此相反，如果用上述的第5和第6種方案，就不會發(fā)生在以前技術中發(fā)生的那種問題。第一個理由是因為在基片上形成的層從一開始就是多晶硅層，第二個理由是因為只對基片上限定的特定區(qū)域進行加熱處理(再結晶處理)。
如從圖4(a)和圖4(b)的比較可以清楚地看到的那樣，驅動電路部分的橫向寬度不會對顯示部分的面積大小有太大的影響。因此，如果只對驅動電路部分進行再結晶化，則不需要特別的受激準分子激光照射裝置，就能夠獲得再結晶化。然而，因為其它部分(像素部分)是多晶硅層，所以即使不進行再結晶化也有足夠的場效應遷移率。進而，多晶硅層的再結晶化，與非晶硅層結晶化的情形比較能夠得到高品質的多晶硅層。如上上述，用上述的第5和第6種方案時，能夠在陣列基片的全部面積上得到均勻的晶體管特性。
在圖4(a)中，用受激準分子激光的線束432a、432b一邊進行掃描一邊進行照射時的掃描方向433a、433b與源和門信號的掃描方向平行時，用光束寬度小的激光也能進行高效率的再結晶。
與第1發(fā)明群有關的第7種方案的特征在于在上述的第6種方案中的在上述的特定區(qū)域加熱處理的步驟中進行的加熱處理是在含氫氣的氣氛中進行的。在含氫氣的氣氛中進行加熱處理時，能使硅的懸掛鍵成為終端，所以能夠進一步提高多晶硅層的場效應遷移率，這是一個很好的優(yōu)點。
與第1發(fā)明群有關的第8種方案的特征在于為了使在上述的第5種方案中，上述的特定區(qū)域的場效應遷移率達到100cm2／V·s以上那樣地進行上述的加熱處理。當場效應遷移率達到100cm2／V·s以上時，就可以進行高頻驅動。
與第1發(fā)明群有關的第9種方案的特征在于在上述的第2種方案中的上述的加熱處理步驟后，有制作用于開關像素的像素開關的多晶硅型TFT的步驟，和將單晶硅IC(集成電路)芯片裝入上述的基片的IC芯片裝入步驟，在單晶硅IC(集成電路)芯片中內藏著為了驅動用上述制造方法制作的用于像素開關的多晶硅型TFT的電路。
因為多晶硅型TFT與非晶硅型TFT比較可以有特別高的開關速度，所以在用于該像素開關的多晶型TFT上，將可以進行高頻驅動的單晶硅IC芯片組合成用于驅動的元件時，能夠制作用于充分活用單晶硅IC芯片的高速工作性能得到非常好的響應速度的液晶顯示裝置的TFT陣列基片。
與第1發(fā)明群有關的第10種方案的特征在于實施在上述的第1種方案的形成的多晶硅層的步驟中，在由固體硅組成的蒸發(fā)源上加上熱能，使硅蒸發(fā)形成硅粒子，在等離子體區(qū)域中激發(fā)這種硅粒子使它離子化后，用激發(fā)狀態(tài)的硅粒子照射上述的基片，硅粒子在基片上堆積起來的步驟。
在這種構成中，因為用由與構成多晶硅層的物質相同的硅組成的蒸發(fā)源形成多晶硅層，所以不會在多晶硅層中混入雜質。此外，在該用蒸發(fā)源的方法中，能夠擴大硅粒子的發(fā)生面積，能夠用硅粒子從多個方向照射基片表面。因此，能夠形成均勻性方面非常良的多晶硅層，在形成特大面積的多晶硅層時，該效果能顯著地發(fā)揮出來。
進而，在這種構成中，在等離子體區(qū)域中激發(fā)硅粒子使它們離子化后，用這些硅粒子照射基片表面，硅粒子在基片上堆積起來形成堆積層，但是在該方法中，照射的硅粒子到達基片后還保持著能量，能夠在基片上移動(遷移)直到能量狀態(tài)到達更穩(wěn)定的穩(wěn)定點為止。因此，在結晶過程中在結晶內發(fā)生缺陷時，新照射的硅粒子進行遷移，從而消除了那個缺陷。在這種構成的制造方法中，依靠硅粒子的這種運動，形成了致密的結晶缺陷少的多晶硅層。這樣的多晶硅層在晶體管特性方面是很好的。
與第1發(fā)明群有關的第11種方案的特征在于將在上述的第10種方案中的上述的形成多晶硅層步驟中的所述基片放置在等離子體區(qū)域的外面。當基片放置在等離子體區(qū)域內時，由于等離子體粒子的碰撞基片溫度上升，可是將基片放置在等離子體區(qū)域外的上述構成就不會這樣。因此，能夠使用耐熱溫度低的廉價的玻璃基片。
與第1發(fā)明群有關的第12種方案的特征在于將在上述的第10種方案中的上述的形成多晶硅層步驟中的所述基片，放置在與來自上述蒸發(fā)源的硅粒子的蒸發(fā)放向不同的方向上。
在這種構成中，蒸發(fā)的硅粒子，一旦在離開基片的方向中移動，此后，只有激發(fā)的離子化的高能量的粒子才能夠對基片的表面進行照射。
與第1發(fā)明群有關的第13種方案的特征在于在上述的第1種方案中的形成多晶硅層的步驟是用高頻能量使氣體狀的硅化合物分解生成硅粒子，在等離子體區(qū)域中，激發(fā)硅粒子使它們離子化后，用激發(fā)狀態(tài)的硅粒子照射上述的基片，硅粒子在基片上堆積起來的步驟。
即使在使氣體狀的硅化合物分解生成硅粒子的方法中，也能得到在上述的第1種方案中說明的作用效果。但是，分解硅化合物的方法與從固體狀的硅蒸發(fā)源生成硅粒子的方法比較，生產效率降低，同時容易在形成的多晶硅層中混入雜質。
與第1發(fā)明群有關的第14種方案的特征在于將在上述的第13種方案中的上述的形成多晶硅層步驟中的所述基片，放置在等離子體區(qū)域的外面。依靠這種構成能夠得到與在上述的第11種方案中相同的作用效果。
與第1發(fā)明群有關的第15種方案的特征在于在上述的第11，12，13或14種方案中，設置在上述的等離子體區(qū)域和上述的基片之間加上電場的裝置，依靠電場將在上述的等離子體區(qū)域內被激發(fā)和離子化的硅粒子引導出來對上述的基片進行照射。
在這種構成中，通過加上電場的裝置在上述的等離子體區(qū)域中被激發(fā)和離子化的硅粒子中，我們只將離子化的硅粒子引導出來對基片進行照射，但是，因為離子化的硅粒子有很高的能量水平，所以由于在基片上活躍的遷移形成品質更優(yōu)良的多晶硅層。因此，能夠形成更高速度的多晶硅型TFT。
與第1發(fā)明群有關的第16種方案的特征在于在上述的第10種方案中形成多晶硅層的步驟是使用有用電弧放電的能量照射由固體硅組成的蒸發(fā)源，使硅蒸發(fā)形成硅粒子的硅粒子產生裝置，和將產生的硅粒子導入等離子體區(qū)域內加以激發(fā)，生成離子化的硅粒子的激發(fā)裝置的壓力梯度型等離子體管，制作被激發(fā)和離子化的硅粒子，用這種硅粒子照射上述的基片，硅粒子在基片上堆積起來的步驟。
在使用上述的壓力梯度型等離子體管時，能夠效率極高地形成高品質的多晶硅層，能夠高效率地制造出特大面積的多晶硅層。
(2)第2發(fā)明群與第2發(fā)明群有關的本發(fā)明的第17種方案是具有在基片上制作TFT工藝的制造用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片的方法，它的特征在于具有通過在與構成柵絕緣層的物質相同的物質組成的固體狀蒸發(fā)源上加上熱能，從上述的物質蒸發(fā)出粒子，在等離子體區(qū)域中激發(fā)和離子化這些粒子，然后，用這種粒子照射上述的基片，粒子在基片上堆積起來，在上述的TFT的溝道區(qū)域的硅半導體層上形成柵絕緣層的步驟。
上述的形成柵絕緣層的步驟是與上述的第1發(fā)明群中說明的形成多晶硅層的方法原理上相同的蒸鍍法。因為在該蒸鍍法中，用構成柵絕緣層的物質完全相同的物質制成蒸發(fā)源，從該蒸發(fā)源蒸發(fā)出來的粒子堆積起來形成柵絕緣層，所以能夠形成雜質很少的柵絕緣層。此外，在上述構成的制造方法中，由于采用了負載保護方式，成為TFT的能動層的硅層不曝露在大氣中，能夠在多晶硅層上連續(xù)地形成柵絕緣層。因此，能夠完全防止在多晶硅層和柵絕緣層的界面上形成污染。
進而，因為在上述構成的制造方法中，與在多晶硅層上的情形相同，能夠形成均勻的致密的柵絕緣層，所以，作為它們的結果，能夠制造出晶體管特性很少離散的TFT陣列基片。
(3)第3發(fā)明群與第3發(fā)明群有關的第18種方案是具有在基片上形成TFT工藝的制造用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片的方法，它的特征在于有通過在包含與構成柵絕緣層的元素相同的元素的氣體狀化合物上加上高頻能量，使氣體狀化合物分解產生元素粒子，在等離子體區(qū)域中激發(fā)和離子化這些元素粒子，然后，用這種粒子照射上述的基片，在上述的TFT的溝道區(qū)域的硅半導體層上形成柵絕緣層的柵絕緣層形成步驟。
上述構成是利用與上述的第1發(fā)明群的第13種方案相同的原理形成柵絕緣層，根據該構成能夠形成Vt特性(晶體管工作的基值電壓；閾值電壓)很少離散的TFT群。
(4)第4發(fā)明群與第4發(fā)明群有關的第19種方案是具有在基片上制作多晶硅型TFT的工藝的制造用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片的方法，其特征在于有通過將熱能加到由固體硅組成的蒸發(fā)源，使硅蒸發(fā)形成硅粒子，在等離子體區(qū)域中使這種硅粒子激發(fā)和離子化，然后用它們照射上述的基片，在基片上形成多晶硅層的步驟，和在由與構成柵絕緣層的物質相同的物質組成的固體狀蒸發(fā)源上加上熱能，從上述的蒸發(fā)源蒸發(fā)出粒子，在等離子體區(qū)中激發(fā)和離子化這些粒子，然后，用這種粒子照射上述的基片，粒子在基片上堆積起來，形成柵絕緣層的柵絕緣層形成步驟。
依靠這種構成，能夠以高的生產效率制造出場效應遷移率高，并且Vt特性離散很少的TFT群。
與第4發(fā)明群有關的第20種方案的特征在于在上述的第19種方案中，用有電弧放電的能量照射由固體狀物質組成的蒸發(fā)源，從蒸發(fā)源蒸發(fā)出粒子的粒子產生裝置，和將產生的粒子導入等離子體區(qū)域加以激發(fā)和離子化激發(fā)裝置的壓力梯度型等離子體管，作為用于實行上述的形成多晶硅層的步驟和形成柵絕緣層的步驟的裝置。
在用上述的壓力梯度型等離子體管時，能夠高效率地產生蒸發(fā)硅粒子。此外，能夠擴大蒸發(fā)面積。因此，能夠形成膜密度離散很小的均勻的薄膜，特別是在薄膜面積很大時，該作用效果能顯著地發(fā)揮出來。
(5)第5發(fā)明群與第5發(fā)明群有關的第21種方案的特征在于，至少，透明像素電極，用于開關上述的透明像素電極的像素開關的TFT和為了驅動用于上述的像素開關的TFT的驅動元件是用于配置在透明基片上的液晶顯示裝置的TFT陣列基片，用場效應遷移率為1～25cm2／V·s的多晶硅型TFT作為用于上述的像素開關的TFT，用場效應遷移率為100cm2／V·s以上的多晶硅型TFT作為上述的驅動元件，并且在上述的透明基片上形成這些多晶硅型TFT和上述的透明像素電極。
這種構成的意義如下所示。如果元件的場效應遷移率為1～25cm2／V·s，則能夠以足夠的速度開關像素，同時如果場效應遷移率在該范圍內，則能夠用硅粒子在基片上堆積起來的階段中形成多晶硅層的制法進行制造。因此，可以制造出即便顯示部分的面積很大，也沒有離散的開關。
另一方面，在基片上形成的多晶硅型TFT上能夠實現100cm2／V·s以上的場效應遷移率，并且如果有100cm2／V·s以上的場效應遷移率，則能夠進行必要的足夠的高速控制。因此，用上述的構成時，能夠廉價地提供用于能夠高清晰地顯示動畫的液晶顯示裝置的陣列基片。
與第5發(fā)明群有關的第22種方案的特征在于，在上述的第21種方案中，用場效應遷移率為1～25cm2／V·s的多晶硅型TFT作為用于上述的像素開關的TFT，用場效應遷移率為100cm2／V·s以上MOS(金屬氧化物半導體)晶體管作為上述的驅動元件，并且該MOS晶體管是附著在上述的透明基片后面的。
場效應遷移率為1～25cm2／V·s的多晶硅型TFT足夠對光的透過起ON(通)，OFF(斷)的作用，而當場效應遷移率為100cm2／V·s以上MOS晶體管作為驅動元件附著在它的后面時，能夠充分產生MOS晶體管的性能，構成用于可以進行高頻驅動的液晶顯示裝置的陣列基片。
(6)第6發(fā)明群與第6發(fā)明群有關的第23種方案的特征在于，至少，將第1個梳形像素電極，用于開關上述的第1個梳形像素電極的像素開關的TFT，驅動用于上述的像素開關的TFT的驅動元件和配置在上述的第1個梳形像素電極對面的第2個梳形像素電極配置在基片上，成為用于面內形的液晶顯示元件的TFT陣列基片，用場效應遷移率為1～25cm2／V·s的多晶硅型TFT作為用于上述的像素開關的TFT，用場效應遷移率為100cm2／V·s以上的多晶硅型TFT作為上述的驅動元件，并且在上述的基片上形成這些多晶硅型TFT和上述的第1，第2個梳形像素電極。
依靠這種構成，能夠構成用于可以高頻驅動的液晶顯示裝置的陣列基片，并且這種基片在顯示時角度的依賴性很小。
與第6發(fā)明群有關的第24種方案的特征在于，在上述的第23種方案中，用場效應遷移率為1～25cm2／V·s的多晶硅型TFT作為用于上述的像素開關的TFT，用場效應遷移率為100cm2／V·s以上MOS晶體管作為上述的驅動元件，并且該MOS晶體管是附著在上述的基片后面的。
將場效應遷移率為1～25cm2／V·s的多晶硅型TFT和場效應遷移率為100cm2／V·s以上附著在后面的MOS晶體管組合起來時，能提供用于低成本的可以高頻驅動的視野角寬廣的IPS(面內開關)方式的液晶顯示裝置的陣列基片。
(7)第7發(fā)明群本發(fā)明的第25種方案的特征在于，在上述的第21，22，23，或24種方案中，用于上述的像素開關的多晶硅型TFT是n溝道型的，并且它的場效應遷移率為5～25cm2／V·s。
n溝道型的TFT，場效應遷移率很高，并且將場效應遷移率設定在5～25cm2／V·s的多晶硅型TFT用作用于像素開關的元件時，能夠構成用于有非常高速的響應性的液晶顯示裝置的TFT陣列。
另外，很顯然，本發(fā)明可以在以上說明的各個方案中再加上其它的元件。例如，由將金屬Al作為主要成分的反射膜構成在第2塊基片上形成的相對電極(共同電極)，進而能夠通過在相對電極的表面上形成濾色片制成反射型彩色液晶顯示裝置。另一方面，在第2個基片上先形成濾色片，然后在它上面用透明的導電膜形成相對電極時，能夠制成透過型彩色液晶顯示裝置。
附圖的簡單說明

圖1是表示根據本發(fā)明的多晶硅型TFT的制造順序的截面圖。
圖2是為了說明采用壓力梯度型等離子體管的薄膜形成裝置的構造的示意圖。
圖3是為了說明采用壓力梯度型等離子體管的另一個薄膜形成裝置的構造的示意圖。
圖4是示意地表示TFT陣列基片的平面圖。
圖5是示意地表示與本發(fā)明有關的液晶顯示裝置的截面圖。
圖6是示意地表示梳形像素電極的截面圖。
圖7是表示與現有技術有關的低溫處理多晶硅型TFT的制造順序的截面圖。
實施本發(fā)明的最佳方案以在基片上形成多晶硅層的方法為中心，說明本發(fā)明實施例。
本發(fā)明的最大特征在于使用給予能量進行激發(fā)而離子化的硅粒子，在這些硅粒子在基片上堆積起來的階段中形成多晶硅層。因為在本方法中，在形成多晶硅層時不會提高基片的溫度，所以在以下的各個實施例中，采用耐熱性低于600℃的廉價的玻璃基片。但是，本發(fā)明并不排除用能耐超過600℃溫度的石英基片來代替這種玻璃基片的情形。
(實施例1)根據圖1說明在本發(fā)明的實施例1中的薄膜晶體管的制造順序。圖1是示意地表示在各個工序中的基片截面的截面圖。在該圖中，101是玻璃基片，102是緩沖層，104是多晶硅層，105是柵絕緣層，106是柵電極，107是源區(qū)，108是漏區(qū)，109是接觸孔，110是源電極，111是漏電極。
制造順序如下所示。在玻璃基片101上制作緩沖層102，例如形成膜厚5000的SiO2層。用后面所述的壓力梯度型等離子體管在該緩沖層102上形成多晶硅層104(圖1(a))。在后面將詳細地述說形成多晶硅層104的方法。
然后，用光刻法在多晶硅層104上進行刻蝕形成預定形狀的圖案后，在這種圖案狀的多晶硅層104＇上形成例如由膜厚1500的SiO2組成的柵絕緣層105。進而，在該柵絕緣層105上形成例如由膜厚6000的Mo組成的柵電極106。然后，將該柵電極106作為掩模在多晶硅層104上注入例如磷離子(圖1(b))。
此后，用受激準分子激光照射，激活注入多晶硅層104的磷離子，形成源區(qū)107和漏區(qū)108(圖1(c))。
進而，刻蝕柵絕緣層105，形成分別到達源區(qū)107和漏區(qū)108的接觸孔109·109，在該接觸孔109內埋入膜厚3000的Al，形成源電極110和漏電極111。
在上述的說明中，只表示了一個TFT(薄膜晶體管)的制造順序，但是在多晶硅型TFT陣列基片上，形成用與上述相同的方法制作的許多個TFT。而且，在與實施例1有關的多晶硅型TFT陣列基片上，也形成多晶硅型TFT，不但作為像素部分而且作為周邊驅動電路，進而形成將這些用于驅動的TFT和用于像素開關的TFT連接起來的柵母線和源母線。此外，在漏電極111上形成例如由銦錫氧化物組成的像素電極。
下面，根據圖4示意地說明與這樣的實施例1有關的多晶硅型TFT陣列基片。
如圖4(a)所示，在一塊玻璃基片412上設置了由像素部分413，柵驅動電路部分414和源驅動電路部分415組成的驅動電路部分。而且，在圖中未畫出，在像素部413中許多個像素形成矩陣狀，此外只形成數量與各個像素的數量相對應的用于開關這些像素的像素開關TFT。進而，在柵驅動電路部分414和源驅動電路部分415中，形成為了驅動用于所述的像素開關的TFT的源驅動用的TFT和柵驅動用的TFT。
這里，詳細描述用壓力梯度型等離子體管形成多晶硅層的方法。
在實施例1中，為了形成多晶硅層，我們用了組裝有住友重機株式會社制造的壓力梯度型等離子體管的如圖2所示的薄膜形成裝置。該裝置是屬于離子涂敷法的范疇，是新開發(fā)出來的裝置。圖2是為了說明薄膜形成裝置的示意圖。
圖2中，216是作為裝置本體部分的真空容器，217是堆積多晶硅的玻璃基片，218是放置玻璃基片217的裝載臺，219是為了形成多晶硅層的蒸發(fā)源，在該例子中使用一小塊多晶硅片。此外，222表示被激發(fā)和離子化的硅粒子。
220是作為構成這臺裝置主要部分的產生激發(fā)離子化粒子的裝置的壓力梯度型等離子體管，該壓力梯度型等離子體管220有蒸發(fā)粒子發(fā)生部分223和等離子體區(qū)域部分221。而且，在實施例1的裝置中，蒸發(fā)粒子發(fā)生部分223在蒸發(fā)源219上加上直流電弧放電的熱能使硅粒子蒸發(fā)，在等離子體區(qū)域部分221，由于激發(fā)Ar氣形成高密度的等離子體氣氛。該裝置是為了將在蒸發(fā)粒子發(fā)生部分223發(fā)生的硅粒子導入等離子體區(qū)域部分221，在那里使它們激發(fā)和離子化，然后用這些粒子照射放置在裝載臺218上的玻璃基片217那樣地構造的。用離子化的硅粒子照射玻璃基片217時，硅粒子在玻璃基片上堆積起來，并且與堆積過程進行的同時進行多結晶化。
作為形成多晶硅層的具體條件，用預先蒸鍍了5000的SiO2底層(緩沖層)的硼硅酸玻璃基片作為玻璃基片217。此外，真空容器216的真空度為3×10-4Torr(乇)，設定壓力梯度型等離子體管220的放電電流為100A。而且，在這種條件下一邊將放置在裝載臺218上的玻璃基片217加熱到200℃，一邊用被激發(fā)和離子化的硅粒子222對玻璃基片217照射20秒鐘。
結果，在玻璃基片217上形成約1000的多晶硅層。因此，對于該多晶硅層，進行上述的圖1(b)到(d)的工序，制成n-溝道形的多晶硅型TFT陣列基片。
當測定用上述方法制作的多晶硅型TFT的晶體管特性時，場效應遷移率為5cm2／V·s。該值約為非晶硅的場效應遷移率的10倍，作為用于有源矩陣方式的液晶顯示裝置的開關元件有非常耐實用的性能。
可是，使用用壓力梯度型等離子體管的薄膜形成裝置時，能夠得到場效應遷移率優(yōu)良的多晶硅層等的效果。下面我們說明它的理由。
(1)用壓力梯度型等離子體管激發(fā)和離子化的硅粒子具有高能量。因此，由于硅粒子在幾乎充分離子化的狀態(tài)下到達基片，此后也保持著原有的能量，所以在堆積層中硅粒子能向能量狀態(tài)更穩(wěn)定的穩(wěn)定點移動。因此，硅粒子在基片上堆積的階段中堆積層發(fā)生結晶化，同時在該結晶化的過程中在晶體內產生微觀的缺陷時，硅粒子可移動消除那些缺陷，形成晶體缺陷很少的晶粒集合體。此外，依靠遷移，能形成在致密性方面更優(yōu)良的多晶硅層。由致密性良且晶體缺陷很少的晶粒組成的多晶硅層，在場效應遷移率方面也很良。本發(fā)明的發(fā)明人，用實施例1的制作方法，能夠形成由500～700nm的晶粒組成的多晶硅薄膜，用該多晶硅薄膜制作n-溝道的TFT時，確認能夠實現5～25cm2／V·s的場效應遷移率。
(2)本發(fā)明的制造方法用固體的硅(小的硅片)產生蒸發(fā)粒子，能夠擴大蒸發(fā)面積，當蒸發(fā)面積擴大時，被激發(fā)和離子化的硅粒子能夠從各個方向照射玻璃基片。因此，用本發(fā)明的制造方法，能夠形成在均勻性好的多晶硅層。
(3)此外，本發(fā)明的制造方法依靠用使用壓力梯度型等離子體管的薄膜形成裝置，在基片上堆積硅粒子的同時，能夠形成多晶硅層。因此，由于不需要像現有的方法那樣，在形成硅層(非晶硅層)后進行再結晶，從而在生產率方面有很大的優(yōu)越性。因為用蒸發(fā)的硅粒子照射堆積的方法，能夠形成均勻的多晶硅層，所以能夠低成本地實現大畫面，高清晰的液晶顯示裝置。
(4)進而，在圖2所示的裝置中，將玻璃基片217放置在等離子體區(qū)域221的外面，在這樣的裝置中，不發(fā)生等離子體粒子(Ar粒子)對玻璃基片217的碰撞。因此，不會發(fā)生因為等離子體粒子的碰撞引起的基片溫度的上升。也就是說，使用圖2的薄膜形成裝置時，能夠在保持低的基片溫度的情況下形成多晶硅層。因此，能夠使用廉價的玻璃基片。本發(fā)明的發(fā)明人確認即便在100℃以下的基片溫度下也能形成多晶硅層。
(實施例2)在實施例1中，還是用多晶硅型TFT形成周邊驅動電路，但是在實施例2中，不用由多晶硅型TFT組成周邊驅動電路，而是用將形成驅動電路的IC芯片附在基片后面的方法制作的用于液晶顯示裝置的多晶硅型TFT陣列基片。至于周邊驅動電路以外的部件，與上述實施例1相同。在本說明書中所謂“附在后面”指的是將通過別的方法制作的元件裝入基片中。
在實施例2中形成的用于像素開關的多晶硅型TFT的場效應遷移率為5cm2／V·s。該遷移率約為非晶型TFT的場效應遷移率的10倍。另一方面，在該實施例中使用的IC芯片，是在單晶硅層上形成的MOS晶體管，與用于上述像素開關的多晶硅型TFT相比有特別快的驅動速度。因此，將作為像素開關用元件具有充分性能的多晶硅型TFT和IC芯片組合起來的實施例2的基片，與非晶型TFT陣列基片比較，能夠得到特別高清晰的圖像。
(實施例3)在實施例3中，用在實施例1中制作的多晶硅型TFT陣列基片制作如圖5所示的液晶顯示裝置。
圖5是表示根據實施例3的液晶顯示裝置的截面示意圖。圖中，501是用在實施例1中制作的多晶硅型TFT陣列基片制作的第一基片。在該第一基片501上形成用在實施例1中說明的方法制作的矩陣狀的像素電極群502和驅動這些像素電極的TFT群503，進而在像素電極群502上形成液晶取向膜504。
另一方面，505是與第一基片501相對置的第二基片，在該第二基片505上，在用其它方法準備的透明玻璃基片上分別形成由G(綠)、B(藍)、R(紅)組成的濾色器群506，相對電極(共用電極)507和液晶取向膜508。
上述的第一基片和第二基片，以使液晶的取向方向旋轉90度的方式將各個液晶取向膜相對置，通過兩塊基片之間的襯墊510和粘合劑511夾著約5微米的間隙重合起來。而且，在上述的間隙內封入扭轉向列型液晶(ZL14792；米爾克公司制造)509，進而在兩塊基片的外側配置偏光板512、513構成液晶顯示裝置。
在這樣構成的實施例3的液晶顯示裝置中，用視頻信號顯示活動圖像時，與用非晶硅的以前的液晶顯示裝置比較，能夠得到既明了又清晰的圖像。圖5的箭頭514表示背照光的照射方向，箭頭A表示顯示圖像的方向。
(實施例4)除了用由第一個梳形電極和第二個梳形電極組成的一對梳形像素電極(參照圖6)取代實施例1中的像素電極外，用與實施例1相同的方法，制作IPS(面內開關)型的多晶硅型TFT陣列基片。進而，在該基片的表面上形成眾所周知的液晶取向膜。將這塊基片作為第一基片。
另一方面，在用其它方法準備的透明玻璃基片上形成與上述同樣的液晶取向膜，將它作為第二基片。
使液晶取向膜向著內側情況下，將上述的第一基片和第二基片以任意的間隙重合在一起，將向列液晶封入間隙內，制作IPS型液晶顯示裝置。
能夠確認用視頻信號驅動該液晶顯示裝置時，能夠得到既明了又清晰的圖像。
(實施例5)
除了用圖3所示的薄膜形成裝置代替上述的圖2的裝置外，與上述實施例1同樣地制作用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片。
圖3的裝置與上述的圖2的裝置相同，是用壓力梯度型等離子體管(住友重機株式會社制造)的裝置，在圖3中，323是真空容器，324是堆積多晶硅層的玻璃基片，325是放置玻璃基片324的裝載臺，328是加電壓的裝置，330是用于將玻璃基片324和等離子體區(qū)域部分320電分離的絕緣體。326是提供多晶硅層的原料的硅蒸發(fā)源(這里使用小的硅片)，331是被激發(fā)的離子化的硅粒子。
327是在蒸發(fā)源326進行蒸發(fā)時為了用等離子體對蒸發(fā)的硅粒子進行激發(fā)所用的壓力梯度型等離子體管。該壓力梯度型等離子體管327有蒸發(fā)粒子產生部分332和等離子體區(qū)域部分329，在實施例5的裝置中，蒸發(fā)粒子產生部分332是以為了在蒸發(fā)源326上加上直流電弧放電的熱能，蒸發(fā)出硅粒子的方式構成的，在等離子體區(qū)域部分329中，激發(fā)Ar氣體，形成高密度的等離子體氣氛。
這里，在圖3的裝置中，將蒸發(fā)粒子產生部分332配置在等離子體區(qū)域部分329和基片324的中間。就是說，將玻璃基片324放置在與硅粒子的蒸發(fā)方向(等離子體區(qū)域部分那一側)不同的方向(下方)上。因此，在這種構造的裝置中，在蒸發(fā)粒子產生部分332產生的硅粒子，首先沿與基片324相反的方向蒸發(fā)，進入等離子體區(qū)域部分329，在那里被激發(fā)和離子化后，在由加電壓裝置328加上的電場的作用下，對基片進行照射。
就是說，用該構造時，能夠在等離子體區(qū)域部分329中被激發(fā)的粒子中間，選擇性地只用離子化了的硅粒子對基片324進行照射。所以，與中性粒子等也進行照射的所述圖2的裝置相比，能夠形成品質更優(yōu)良的多晶硅層。這是因為離子化了的硅粒子能量高，在堆積層中可以進行充分遷移的緣故。
當用在該實施例中制造的陣列基片制作液晶顯示裝置(包含IPS型液晶顯示裝置)時，可確認能夠實現更高清晰度的顯示。
(實施例6)
實施例6，除了附加了在基片上形成多晶硅層后，增加了只對該多晶硅層的特定的區(qū)域選擇性地加熱處理實施再結晶化的工序這一點外，與上述的實施例1同樣地，制作多晶硅型TFT陣列基片。
更詳細地說，首先在透明玻璃基片上形成多晶硅層，此后，用受激準分子激光照射(退火處理)預定要形成周邊驅動電路的多晶硅區(qū)域，只使該區(qū)域進行再結晶化。作為用于再結晶的受激準分子激光的照射條件，用350mJ／cm2的受激準分子激光進行照射。至于選擇性的加熱處理(特定區(qū)域的加熱步驟)以外的事項，因為與所述的實施例1相同，所以在此省略了對它們的說明。
用上述的制造方法制作在不進行加熱處理的區(qū)域(像素區(qū)域)中的場效應遷移率為5cm2／V·s，在進行加熱處理的區(qū)域(驅動電路部分)中的場效應遷移率為250cm2／V·s的TFT陣列基片。
然后，在用上述方法制作的多晶硅層上，形成柵絕緣膜，擴散p或n型雜質形成源·漏區(qū)域后，蒸鍍金屬薄膜形成柵電極和柵母線，進而在形成層間絕緣膜后，再次蒸鍍金屬薄膜形成源電極和源母線。之后，與在基片上形成用于像素開關的TFT群和為了驅動用于像素開關的TFT的驅動用的TFT群同時地，形成透明的像素電極群，制成用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片。
進而，在該用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片的像素電極群的表面上形成眾所周知的液晶取向膜，將它作為第一基片。另一方面，在用別的方法準備好的透明玻璃基片上形成相對的電極，在相對的電極上形成液晶取向膜后，將它作為第二基片。
在使液晶取向膜向著內側的情況下，將上述的第一基片和第二基片以一定的間隙重合在一起，通過將液晶封入間隙內，完成實施例3的液晶顯示裝置的制作。
用視頻信號在該液晶顯示裝置上顯示出活動圖像時，能夠得到既清晰又明了的圖像。
上述的周邊驅動電路，是用來控制和驅動用于像素開關的TFT的電路，具體地指圖4(a)所示的柵驅動電路部分414和源驅動電路部分415等。此外，對周邊驅動電路部分的預定區(qū)域進行加熱處理，通常，可以用300～450mJ／cm2的受激準分子激光，本發(fā)明的發(fā)明者們確認通過用該范圍的受激準分子激光進行照射，能夠將周邊驅動電路的場效應遷移率提高到100～500cm2／V·s。
(實施例7)除了將圖6所示的第一，第二梳形像素電極作為在上述實施例6中的第一基片的透明像素電極，在與第一基片相對的第二基片上不形成相對電極外，與上述實施例6同樣地，制作在面內方向的橫向電場使液晶分子旋轉的IPS(面內開關)方式的液晶顯示裝置。梳形像素電極，在形成用于像素開關的TFT和驅動電路后，分別形成第一透明梳形像素電極和第二透明梳形像素電極，此后，形成液晶取向膜。
即便對于該液晶顯示裝置，在用視頻信號顯示活動圖像時，也能夠得到既明了又清晰的圖像。
(實施例8)實施例8的特征在于壓力梯度型等離子體管的薄膜形成裝置不僅用來制成多晶硅層，而且用來制成柵絕緣層，至于其它的事項與實施例1相同。就是說，實施例8的薄膜晶體管的制造方法，就圖1(a)，(c)，(d)的工序方面而言，與所述實施例1相同，只是在圖1(b)的工序方面有所不同。
關于圖1(b)的工序，形成柵絕緣層105時，用具有與圖2相同構造的薄膜形成裝置，在蒸發(fā)源219上配置與構成柵絕緣層105相同材料的固體狀的Si3N4或SiO2，其它條件與在實施例1的薄膜形成條件相同地，在基片上形成氧化硅膜層。
下面說明上述的用薄膜形成裝置形成柵絕緣層的方法的意義。
首先，因為用與柵絕緣層的構成物質完全相同的物質作蒸發(fā)源，激發(fā)該物質并使它在多晶硅層上堆積起來，所以能夠形成雜質極少的柵絕緣層，例如在SiO2膜的情形中，能夠使Nss(界面準位密度)在10l2／cm2以下。因此，根據本實施例就不需要用來除去雜質的脫水處理。
順便地說，以前為了形成作為柵絕緣層的SiO2膜，用硅烷系的氣體，或TEOS(四乙氧基硅烷)系的材料，但是用硅烷系的氣體制成的SiO2中有OH基，而TEOS系的材料含有碳。這些雜質是造成TFT性能惡劣的原因，是不應有的。
此外，用上述的薄膜形成裝置時，與形成多晶硅層的情形相同，因為能夠在大面積上高效率地蒸發(fā)Si3N4和SiO2，所以能夠形成均勻的致密的柵絕緣層。
進而，通過采用負載保護方式，成為TFT的活性層的多晶硅層不暴露在大氣中，能夠在多晶硅層上連續(xù)地形成柵絕緣層。因此，能夠防止在多晶硅層和柵絕緣層的界面上造成污染。結果，能夠顯著地降低各個TFT的Vt特性的離散。
如上所述，用圖2的裝置作為例子進行了說明，當然用圖3的裝置也能達到同一目的，這是不言而喻的。
產業(yè)上利用的可能性如上所述，根據硅粒子在基片上堆積起來的階段中形成多晶硅的本發(fā)明，即便不進行激光退火，也能夠形成具有比非晶硅約高2～50倍的場效應遷移率的多晶硅層。而且用該方法形成的多晶硅層，面內的均勻性很高，即便在大面積上也能維持很高的均勻性。因此，采用這樣的多晶硅層的根據本發(fā)明的用于液晶顯示裝置的多晶硅型TFT陣列基片，可以實現高清晰顯示，而且因為場效應遷移率在面內是均勻的，所以即便大畫面化也能得到顯示斑很少的品質優(yōu)良的圖像。因此，本發(fā)明是用來實現液晶顯示裝置的大畫面化和高清晰度的非常有用的技術，在產業(yè)上的意義非常重大。
權利要求
1．一種用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片的制造方法，具有在基片上形成將多晶硅半導體層用于溝道區(qū)域的多晶硅型TFT的加工工藝，該制造方法的特征在于包括以下步驟為了在硅粒子在基片上堆積起來的階段中形成多晶硅層，預先附加能量對硅粒子進行激發(fā)，用被激發(fā)的硅粒子照射所述的基片，硅粒子在基片上堆積起來形成多晶硅層。
2．如權利要求1所述的用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片的制造方法，其中在形成所述的多晶硅層的步驟后，還包括為了提高結晶性，對在所述的形成多晶硅層的步驟中形成的多晶硅層進行加熱的加熱處理步驟。
3．如權利要求2所述的用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片的制造方法，其中在所述的加熱處理步驟中的加熱處理是在含有氫氣的氣氛中進行的。
4．如權利要求1所述的用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片的制造方法，其中在所述的形成多晶硅層的步驟后，還包括制作用于對像素進行開關的像素開關的多晶硅型TFT的步驟和制作為了驅動用于所述的像素開關的多晶硅型TFT的驅動用的多晶硅型TFT的步驟。
5．如權利要求4所述的用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片的制造方法，其中在形成所述的用于驅動的多晶硅型TFT的步驟前，具有只對形成用于驅動的多晶硅型TFT的特定區(qū)域進行選擇性地加熱處理，以提高該區(qū)域的多晶硅層的結晶性的特定區(qū)域加熱處理步驟。
6．如權利要求5所述的用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片的制造方法，其中用受激準分子激光器或紅外線燈作為在所述的特定區(qū)域加熱處理步驟中的加熱裝置。
7．如權利要求6所述的用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片的制造方法，其中在所述的特定區(qū)域加熱處理步驟中的加熱處理是在含有氫氣的氣氛中進行的。
8．如權利要求5所述的用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片的制造方法，其中以使在所述的特定區(qū)域中的場效應遷移率達到100 cm2／V·s的方式進行所述的加熱處理。
9．如權利要求2所述的用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片的制造方法，其中在加熱處理步驟后，還包括有制作用于對像素進行開關的像素開關的多晶硅型TFT的步驟，和將單晶硅IC芯片裝入所述的基片中的IC芯片裝入步驟，在單晶硅IC芯片中內藏有為了驅動用所述的制造方法制作的用于像素開關的多晶型TFT的電路。
10．如權利要求1所述的用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片的制造方法，其中所述的形成多晶硅層的步驟是在由固體硅組成的蒸發(fā)源上加上熱能，使硅蒸發(fā)形成硅粒子，在等離子體區(qū)域中激發(fā)這種硅粒子使它們離子化后，用激發(fā)狀態(tài)的硅粒子照射所述的基片，硅粒子在基片上堆積起來的步驟。
11．如權利要求10所述的用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片的制造方法，其中在所述的形成多晶硅層的步驟中，將所述的基片放置在等離子體區(qū)域的外面。
12．如權利要求11所述的用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片的制造方法，其中在所述的形成多晶硅層的步驟中，將所述的基片放置在與來自所述的蒸發(fā)源的硅粒子的蒸發(fā)方向不同的方向上。
13．如權利要求1所述的用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片的制造方法，其中所述的形成多晶硅層的步驟是用高頻能量使氣體狀的硅化合物分解生成硅粒子，在等離子體區(qū)域中激發(fā)硅粒子使它們離子化后，用激發(fā)狀態(tài)的硅粒子照射所述的基片，硅粒子在基片上堆積起來的步驟。
14．如權利要求13所述的用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片的制造方法，其中在所述的形成多晶硅層的步驟中，將所述的基片放置在等離子體區(qū)域的外面。
15．如權利要求11、12、13或14所述的用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片的制造方法，其中在所述的等離子體區(qū)域和所述的基片之間設置加上電場的裝置，依靠電場將在所述的等離子體區(qū)域中被激發(fā)和離子化的硅粒子引導出來對所述的基片進行照射。
16．如權利要求10所述的用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片的制造方法，其中所述的形成多晶硅層的步驟是，使用壓力梯度型等離子體管，制作被激發(fā)和離子化的硅粒子，用這種硅粒子照射所述的基片，硅粒子在基片上堆積起來的步驟，該壓力梯度型等離子管具有將電弧放電的能量照射固體硅組成的蒸發(fā)源、使硅蒸發(fā)形成硅粒子的硅粒子產生裝置、和將產生的硅粒子導入等離子體區(qū)域加以激發(fā)，生成離子化的硅粒子的激發(fā)裝置
17．一種用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片的制造方法，其具有在基片上制作TFT的加工工藝，其特征在于包括通過在由與構成柵絕緣層的物質相同的物質組成的固體狀蒸發(fā)源上加上熱能，從所述的物質蒸發(fā)出硅粒子，在等離子體區(qū)域中激發(fā)和離子化這些硅粒子，然后，用這種硅粒子照射所述的基片，硅粒子在基片上堆積起來，在所述的TFT的溝道區(qū)域的硅半導體層上形成柵絕緣層的柵絕緣層形成步驟。
18．一種用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片的制造方法，其具有在基片上制作TFT的加工工藝，該制造方法的特征在于包括通過在包含與構成柵絕緣層的元素相同的元素的氣體狀化合物上加上高頻能量，分解氣體狀化合物產生元素粒子，在等離子體區(qū)域中激發(fā)和離子化這些元素粒子，然后，用這種粒子照射所述的基片，在所述的TFT的溝道區(qū)域的硅半導體層上形成柵絕緣層的柵絕緣層形成步驟。
19．一種用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片的制造方法，其具有在基片上制作多晶型TFT的加工工藝，該制造方法的特征在于包括通過在由固體硅組成的蒸發(fā)源上加上熱能，使硅蒸發(fā)形成硅粒子，使硅粒子在等離子體區(qū)域中被激發(fā)和離子化，用這種硅粒子照射所述的基片，在基片上形成多晶硅層的步驟，和通過在由與構成柵絕緣層的物質相同的物質組成的固體狀蒸發(fā)源上加上熱能，從所述的蒸發(fā)源蒸發(fā)出粒子，在等離子體區(qū)域中激發(fā)和離子化這些粒子，用這種粒子照射所述的基片，這種粒子在基片上層積起來，形成柵絕緣層的柵絕緣層形成步驟。
20．如權利要求19所述的用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片的制造方法，其中將具有用電弧放電的能量照射由固體狀物質組成的蒸發(fā)源、使蒸發(fā)源蒸發(fā)形成硅粒子的硅粒子產生裝置、和將產生的硅粒子導入等離子體區(qū)域加以激發(fā)和離子化的激發(fā)裝置的壓力梯度型等離子體氣體管，用作為了實行所述的形成多晶硅層的步驟和形成柵絕緣層的步驟的裝置。
21．一種用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片，至少在其透明基片上配置有透明像素電極、用于開關所述的透明像素電極的像素開關的TFT和為了驅動所述的用于像素開關的TFT的驅動元件，其特征在于用于所述的像素開關的TFT是用場效應遷移率為1～25cm2／V·s的多晶硅型TFT構成的，所述的驅動元件是用場效應遷移率為100cm2／V·s以上的多晶硅型TFT構成的，并且這些多晶硅型TFT和所述的透明像素電極是在所述的透明基片上形成的。
22．如權利要求21所述的用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片，其特征在于用于所述的像素開關的TFT是用場效應遷移率為1～25cm2／V·s的多晶硅型TFT構成的，所述的驅動元件是場效應遷移率為100cm2／V·s以上的MOS晶體管，并且該MOS晶體管附著在所述的透明基片后面。
23．一種用于面內型液晶顯示裝置的TFT陣列基片，在其基片上至少配置有第1個梳形像素電極、用于開關所述的第1個梳形像素電極的像素開關的TFT、驅動用于所述的像素開關的TFT的驅動元件和配置在所述的第1個梳形像素電極對面的第2個梳形像素電極，其特征在于用于所述像素開關的TFT是用場效應遷移率為1～25cm2／V·s的多晶硅型TFT構成的，所述的驅動元件是用場效應遷移率為100cm2／V·s以上的多晶硅型TFT構成的，并且這些多晶硅型TFT和所述的第1，第2個梳形像素電極是在所述的基片上形成的。
24．如權利要求23所述的用于面內形液晶顯示元件的TFT陣列基片，其特征在于用于所述的像素開關的TFT是用場效應遷移率為1～25cm2／V·s的多晶硅型TFT構成的，所述的驅動元件是場效應遷移率為100cm2／V·s以上的MOS晶體管，并且該MOS晶體管附著在所述的基片后面。
25．如權利要求21、22、23、或24所述的用于液晶顯示元件的TFT陣列基片，其特征在于用于所述的像素開關的多晶硅TFT是n溝道型的，場效應遷移率為5～25cm2／V·s。
全文摘要
提供一種即使不進行激光退火,用低溫處理也能形成品質優(yōu)良并且面積大的多晶硅層的方法,還提供一種即使是大畫面顯示斑也很少的高清晰的多晶硅型TFT陣列基片。為此,在具有在基片上形成將多晶硅半導體層用于溝道區(qū)域的多晶硅型TFT的加工工藝的用于液晶顯示裝置的TFT陣列基片的制造方法中,包括為了在硅粒子在基片上堆積起來的階段中形成多晶硅層,預先加上能量對硅粒子進行激發(fā),用被激發(fā)的硅粒子照射所述的基片,硅粒子在基片堆積起來,形成多晶硅層的步驟。
文檔編號H01L21/20GK1294701SQ99804273
公開日2001年5月9日 申請日期1999年3月30日 優(yōu)先權日1998年3月31日
發(fā)明者小川一文, 足立和泰 申請人:松下電器產業(yè)株式會社