Полупроводниковое устройство, способ его изготовления и дисплейное устройство

Полупроводниковое устройство, способ его изготовления и дисплейное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к полупроводниковому устройству, включающему в себя тонкопленочный транзистор (ТПТ) и тонкопленочный диод (ТПД), и способу изготовления такого устройства, а также относится к дисплейному устройству.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Недавно были разработаны полупроводниковое устройство, включающее в себя тонкопленочный транзистор (ТПТ) и тонкопленочный диод (ТПД) на одной подложке, и электронные устройства с таким полупроводниковым устройством. Было предложено изготавливать такое полупроводниковое устройство путем получения соответствующих полупроводниковых слоев ТПТ и ТПД из одной кристаллической полупроводниковой пленки на подложке.

Патентный документ №1 (выложенная публикация японской патентной заявки 6-275808) описывает датчик изображения, включающий в себя, на одной подложке, элемент фотодатчика, который использует ТПД, и возбудитель, который использует ТПТ. Согласно патентному документу №1 соответствующие полупроводниковые слои ТПТ и ТПД получают путем кристаллизации аморфной полупроводниковой пленки, которую осадили на подложку.

Если ТПТ и ТПД образуют общие части единого полупроводникового устройства на одной подложке, таким образом, не только общий размер полупроводникового устройства, но также количество требуемых частей может быть снижено, таким образом существенно снижая стоимость. К тому же продукты с новыми функциями, которые не могут быть достигнуты путем обычного объединения частей, также могут быть получены.

С другой стороны, патентный документ №2 (выложенная публикация японской патентной заявки №6-275807) описывает технологию применения одной и той же полупроводниковой пленки аморфного кремния для формирования ТПТ из кристаллического кремния (который будет называться здесь "кристаллический кремниевый ТПТ") и ТПД из кристаллического кремния (который будет называться здесь "кристаллический кремниевый ТПД") на одной подложке. Более конкретно, каталитический элемент, который активирует кристаллизацию аморфного кремния, добавляют к одной части аморфной кремниевой пленки на подложке, являющейся активной областью ТПТ. После этого выполняют процесс термической обработки, получая кремниевую пленку, в которой только часть, являющаяся активной областью ТПТ, кристаллизовалась, а часть, представляющая собой ТПД, остается аморфной. Путем использования такой кремниевой пленки кристаллический кремниевый ТПТ и аморфный кремниевый ТПД могут быть легче изготовлены на одной пленке.

Кроме того, согласно патентному документу №3 (выложенная публикация японской патентной заявки №2005-72126), одна полупроводниковая пленка (из аморфного кремния) используется для изготовления фотосенсорного ТПТ, функционирующего как фотодатчик, и переключающего ТПТ, функционирующего как переключающий элемент. Путем изготовления кремниевой пленки, которая определяет область канала фотосенсорного ТПТ, более толстой, чем кремниевая пленка, которая определяет его области истока и стока или активную область переключающего ТПТ, чувствительность фотодатчика увеличивается. Согласно этому патентному документу, чтобы сделать толщины соответствующих кремниевых пленок этих ТПТ отличными друг от друга, когда выполняют фотолитографический способ для разделения аморфного кремния на ряд островков, толщину аморфной кремниевой пленки частично снижают с помощью способа половинной экспозиции, который использует серую тональную маску. Патентный документ №3 также описывает, что путем облучения аморфной кремниевой пленки лазерным лучом эти утонченные части аморфной кремниевой пленки (т.е. части, являющиеся областями истока и стока каждого фотосенсорного ТПТ, и часть, являющаяся областью каждого переключающего ТПТ) кристаллизуются, а другая, не утонченная часть (т.е. часть, являющаяся областью канала фотосенсорного ТПТ) остается аморфной.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно патентному документу 1 соответствующие полупроводниковые слои ТПТ и ТПД формируют одновременно путем кристаллизации одной кристаллической полупроводниковой пленки. ТПТ и ТПД должны иметь разные параметры устройств соответственно их применению. Согласно такому способу, однако, трудно и для ТПТ, и для ТПД одновременно удовлетворить их требуемым характеристикам устройств.

Согласно способам, описанным в патентных документах №2 и 3, полупроводниковые слои ТПТ и ТПД с взаимно различными кристаллическими состояниями формируют из одной аморфной полупроводниковой пленки. Однако трудно модифицировать способ изготовления так, чтобы кристаллические состояния можно было оптимизировать на основании полупроводникового слоя. К тому же, даже если приспособить любой из способов, описанных в патентных документах №2 и 3, все еще трудно получить ТПТ и ТПД с хорошими производительностями, как будет описано ниже.

Если только часть одной аморфной полупроводниковой пленки избирательно кристаллизуется, как в патентном документе №2, для образования кристаллического кремниевого ТПТ из кристаллической части и аморфного кремниевого ТПД из оставшейся аморфной части пленки, определенно можно улучшить характеристики кристаллического кремниевого ТПТ путем регулирования условий роста кристалла. В этом случае, однако, некоторые атомы водорода, исходно включенные в аморфную кремниевую пленку, будут потеряны во время термического процесса кристаллизации части аморфной кремниевой пленки в кристаллический кремний. В результате, аморфный кремниевый ТПД с хорошими электрическими параметрами не может быть образован из такой части, которая остается аморфной после процесса термической обработки. Более конкретно, в осажденной аморфной кремниевой пленке атомы кремния тесно связаны с атомами водорода, совсем не оставляя, таким образом, свободных связей (т.е. оборванных). Однако во время процесса отжига для кристаллизации аморфной кремниевой пленки связи между атомами кремния и водорода разрываются, и некоторые атомы водорода теряются, превращая, таким образом, аморфную кремниевую пленку в аморфный кремний плохого качества с множеством свободных связей кремния. По этой причине также трудно получить фотосенсорный ТПТ (т.е. аморфный кремниевый ТПТ) с хорошими электрическими параметрами посредством способа из патентного документа №3.

Как можно видеть, если полупроводниковое устройство изготавливают путем формирования ТПТ и ТПД из одной аморфной полупроводниковой пленки посредством любой из этих обычных технологий, для ТПТ и ТПД трудно одновременно достичь их требуемых характеристик. В результате, высокопроизводительное полупроводниковое устройство не может быть получено.

Задачей настоящего изобретения является создание полупроводникового устройства, которое включает в себя тонкопленочный транзистор и тонкопленочный диод на одной подложке, и у которого тонкопленочный транзистор и тонкопленочный диод могут иметь ожидаемые характеристики.

Полупроводниковое устройство согласно настоящему изобретению включает в себя тонкопленочный транзистор и тонкопленочный диод. Тонкопленочный транзистор включает в себя полупроводниковый слой, который имеет область канала, область истока и область стока, электрод затвора, который регулирует проводимость области канала, и изолирующую пленку затвора, расположенную между данным полупроводниковым слоем и электродом затвора. Тонкопленочный диод включает в себя полупроводниковый слой, который имеет, по меньшей мере, область n-типа и область p-типа. Соответствующие полупроводниковые слои тонкопленочного транзистора и тонкопленочного диода представляют собой кристаллические полупроводниковые слои, которые были сформированы путем кристаллизации одной аморфной полупроводниковой пленки. Выступы образованы на поверхности полупроводникового слоя тонкопленочного диода. И полупроводниковый слой тонкопленочного диода имеет большую шероховатость поверхности, чем слой тонкопленочного транзистора.

В одном предпочтительном варианте осуществления соответствующие полупроводниковые слои тонкопленочного транзистора и тонкопленочного диода имеют, по существу, равные степени кристалличности.

В другом предпочтительном варианте осуществления соответствующие полупроводниковые слои тонкопленочного транзистора и тонкопленочного диода имеют, по существу, одинаковый средний размер кристаллических зерен.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления полупроводниковый слой тонкопленочного диода имеет бóльшую среднюю арифметическую поверхностную шероховатость Ra, чем тонкопленочный транзистор.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления полупроводниковый слой тонкопленочного диода имеет бóльшую максимальную высоту поверхности Rz, чем тонкопленочный транзистор.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления выступы образованы на поверхности полупроводникового слоя тонкопленочного транзистора тоже. Выступы на поверхности полупроводникового слоя тонкопленочного транзистора имеют меньшую среднюю высоту, чем их аналоги на поверхности полупроводникового слоя тонкопленочного диода.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления полупроводниковый слой тонкопленочного транзистора имеет, по существу, плоскую поверхность.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления данные выступы расположены по границе кристаллических зерен, которые включены в полупроводниковый слой.

Каждый из выступов может включать в себя острую и приподнятую часть, которая расположена на границе между тремя или более кристаллических зерен в полупроводниковом слое.

Предпочтительно, когда полупроводниковый слой тонкопленочного транзистора имеет однородную поверхностную шероховатость по всей его поверхности.

По меньшей мере, часть соответствующих полупроводниковых слоев тонкопленочного транзистора и тонкопленочного диода могут включать в себя каталитический элемент, который имеет функцию содействия кристаллизации аморфной полупроводниковой пленки.

Тонкопленочный диод может дополнительно иметь внутреннюю область, которая расположена между областями n-типа и p-типа в полупроводниковом слое тонкопленочного диода. По меньшей мере, внутренняя область полупроводникового слоя тонкопленочного диода может иметь большую поверхностную шероховатость, чем полупроводниковый слой тонкопленочного транзистора.

Тонкопленочный транзистор может включать в себя ряд тонкопленочных транзисторов, включая n-канальный тонкопленочный транзистор и p-канальный тонкопленочный транзистор.

Способ изготовления полупроводникового устройства согласно настоящему изобретению включает в себя этапы: (а1) обеспечения подложки, поверхность которой уже покрыта аморфной полупроводниковой пленкой; (b) формирования оксидного слоя на части аморфной полупроводниковой пленки; (c) облучения и кристаллизации аморфной полупроводниковой пленки лазерным лучом, который поступает из-за оксидного слоя, с получением кристаллической полупроводниковой пленки, включающей первую кристаллизованную область, в которой остаток аморфной полупроводниковой пленки, которая не покрыта оксидным слоем, кристаллизован, и вторую кристаллизованную область, в которой часть аморфной полупроводниковой пленки, которая покрыта оксидным слоем, кристаллизована и которая имеет бóльшую поверхностную шероховатость, чем первая кристаллизованная область; и (d) структурирования данной кристаллической полупроводниковой пленки на первый полупроводниковый островок, задающий активную область тонкопленочного транзистора, и второй полупроводниковый островок, задающий активную область тонкопленочного диода. Первый полупроводниковый островок имеет первую кристаллизованную область, а второй полупроводниковый островок имеет вторую кристаллизованную область.

Другой способ изготовления полупроводникового устройства согласно настоящему изобретению включает в себя этапы: (а1) обеспечения подложки, поверхность которой уже покрыта аморфной полупроводниковой пленкой; (а2) облучения аморфной полупроводниковой пленки лазерным лучом с кристаллизацией и превращением аморфной полупроводниковой пленки в кристаллическую полупроводниковую пленку; (b) формирования оксидного слоя локально на кристаллической полупроводниковой пленке; (с) облучения кристаллической полупроводниковой пленки лазерным лучом, который поступает из-за оксидного слоя, и снижения поверхностной шероховатости части кристаллической полупроводниковой пленки, которая не покрыта оксидным слоем, с превращением этой части кристаллической полупроводниковой пленки, которая не покрыта оксидным слоем, в первую кристаллизованную область, а остальной кристаллической полупроводниковой пленки, которая покрыта оксидным слоем, во вторую кристаллизованную область с большей поверхностной шероховатостью, чем первая кристаллизованная область; и (d) структурирования данной кристаллической полупроводниковой пленки на первый полупроводниковый островок, задающий активную область тонкопленочного транзистора, и второй полупроводниковый островок, задающий активную область тонкопленочного диода. Первый полупроводниковый островок имеет первую кристаллизованную область, а второй полупроводниковый островок имеет вторую кристаллизованную область.

Еще один способ изготовления полупроводникового устройства согласно настоящему изобретению включает в себя этапы: (а1) обеспечения подложки, поверхность которой уже покрыта аморфной полупроводниковой пленкой; (а2') добавления каталитического элемента, который способствует кристаллизации, в, по меньшей мере, часть аморфной полупроводниковой пленки, и затем нагрева аморфной полупроводниковой пленки с кристаллизацией и превращением аморфной полупроводниковой пленки в кристаллическую полупроводниковую пленку; (b) формирования оксидного слоя локально на кристаллической полупроводниковой пленке; (c) облучения кристаллической полупроводниковой пленки лазерным лучом, который поступает из-за оксидного слоя, с дополнительной кристаллизацией или рекристаллизацией и превращением части кристаллической полупроводниковой пленки, которая не покрыта оксидным слоем, в первую кристаллизованную область, а остальной кристаллической полупроводниковой пленки, которая покрыта оксидным слоем, во вторую кристаллизованную область с большей поверхностной шероховатостью, чем первая кристаллизованная область; и (d) структурирования данной кристаллической полупроводниковой пленки на первый полупроводниковый островок, задающий активную область тонкопленочного транзистора, и второй полупроводниковый островок, задающий активную область тонкопленочного диода. Первый полупроводниковый островок имеет первую кристаллизованную область, а второй полупроводниковый островок имеет вторую кристаллизованную область.

Еще один способ изготовления полупроводникового устройства согласно настоящему изобретению включает в себя этапы: (а1) обеспечения подложки, поверхность которой уже покрыта аморфной полупроводниковой пленкой; (а2') добавления каталитического элемента, который способствует кристаллизации, в, по меньшей мере, часть аморфной полупроводниковой пленки, и затем нагрева аморфной полупроводниковой пленки с кристаллизацией и превращением аморфной полупроводниковой пленки в кристаллическую полупроводниковую пленку; (а3') облучения и дополнительной кристаллизации или рекристаллизации кристаллической полупроводниковой пленки лазерным лучом; (b) формирования оксидного слоя локально на кристаллической полупроводниковой пленке; (c) облучения кристаллической полупроводниковой пленки лазерным лучом, который поступает из-за оксидного слоя, и снижения поверхностной шероховатости части кристаллической полупроводниковой пленки, которая не покрыта оксидным слоем, с превращением этой части кристаллической полупроводниковой пленки, которая не покрыта оксидным слоем, в первую кристаллизованную область, а остальной кристаллической полупроводниковой пленки, которая покрыта оксидным слоем, во вторую кристаллизованную область с большей поверхностной шероховатостью, чем первая кристаллизованная область; и (d) структурирования данной кристаллической полупроводниковой пленки на первый полупроводниковый островок, задающий активную область тонкопленочного транзистора, и второй полупроводниковый островок, задающий активную область тонкопленочного диода. Первый полупроводниковый островок имеет первую кристаллизованную область, а второй полупроводниковый островок имеет вторую кристаллизованную область.

В одном предпочтительном варианте осуществления данный способ дополнительно включает в себя этап удаления естественной оксидной пленки с той части аморфной полупроводниковой пленки, которая не покрыта оксидным слоем, перед этапом (c).

В другом предпочтительном варианте осуществления этап (c) выполняют в атмосфере инертного газа, такого как окружающий газообразный азот.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления данная подложка является светопропускающей. Этап (a) включает в себя этапы: формирования непрозрачного слоя для отсечения света, который поступает из-за противоположной поверхности подложки, на области подложки, которая будет расположена под вторым полупроводниковым островком, задающим активную область тонкопленочного диода; и осаждения аморфной полупроводниковой пленки на подложке, на которой образован непрозрачный слой. Этап (b) включает в себя этапы: (b1) осаждения оксидной пленки на аморфной полупроводниковой пленке или кристаллической полупроводниковой пленке; (b2) осаждения пленки из фоторезиста на данной оксидной пленке и воздействия на пленку из фоторезиста процессов экспозиции и развития с формированием структуры из фоторезиста; и (b3) травления оксидной пленки с использованием структуры из фоторезиста в качестве маски с формированием оксидного слоя. Этап (b2) включает в себя экспозицию пленки из фоторезиста свету, который поступает из-за противоположной поверхности подложки, с использованием непрозрачного слоя в качестве маски.

Этап (b) предпочтительно включает в себя установление такой толщины D (нм) оксидного слоя, что толщина D и показатель преломления n оксидного слоя, и длина волны λ (нм) лазерного луча на этапе (с) удовлетворяют неравенству: D≤λ/(4×n)×0,5.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления данный способ дополнительно включает в себя этап тонкого окисления поверхности аморфной полупроводниковой пленки перед этапом (а2).

В еще одном предпочтительном варианте осуществления этап (а2) выполняют в атмосфере, содержащей кислород.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления этап (с) включает в себя облучение лазерным лучом с такой плотностью энергии облучения, которая не является слишком высокой, чтобы избежать полного восстановления кристаллического состояния кристаллической полупроводниковой пленки, которая получена на этапе (а2).

В еще одном предпочтительном варианте осуществления этап (с) включает в себя облучение лазерным лучом с такой плотностью энергии облучения, которая не является слишком высокой, чтобы избежать полного восстановления кристаллического состояния кристаллической полупроводниковой пленки, которая получена на этапе (а2').

В еще одном предпочтительном варианте осуществления данный способ дополнительно включает в себя этап тонкого окисления поверхности аморфной полупроводниковой пленки перед этапом (а3').

В еще одном предпочтительном варианте осуществления этап (а3') выполняют в атмосфере, включающей в себя кислород.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления этап (c) включает в себя облучение лазерным лучом с такой плотностью энергии облучения, которая не является слишком высокой, чтобы избежать полного восстановления кристаллического состояния кристаллической полупроводниковой пленки, которая получена на этапе (а3').

В еще одном предпочтительном варианте осуществления этап (а3') включает в себя облучение лазерным лучом с такой плотностью энергии облучения, которая не является слишком высокой, чтобы избежать полного восстановления кристаллического состояния кристаллической полупроводниковой пленки, которая получена на этапе (а2').

Никель может быть использован в качестве каталитического элемента на этапе (а2').

В еще одном предпочтительном варианте осуществления этап (d) может включать в себя превращение второй кристаллизованной области в часть второго полупроводникового островка, являющегося внутренней областью тонкопленочного диода. Альтернативно этап (а) может включать в себя превращение второй кристаллизованной области во весь второй полупроводниковый островок.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления этап (d) может включать в себя превращение первой кристаллизованной области во весь первый полупроводниковый островок. Или этап (d) может включать в себя превращение первой кристаллизованной области в полупроводниковый слой, являющийся одним из двух электродов конденсатора.

Данный способ может дополнительно включать в себя этапы: (h) формирования изолирующей пленки затвора на первом полупроводниковом островке; (i) формирования электрода затвора на изолирующей пленке затвора, так что электрод затвора перекрывает часть первого полупроводникового островка, являющуюся областью канала; (j) легирования частей первого полупроводникового островка, являющихся областями истока/стока, легирующим элементом; (k) легирования части второго полупроводникового островка, являющейся областью n-типа, легирующим элементом n-типа; и (l) легирования другой части второго полупроводникового островка, являющейся областью p-типа, легирующим элементом p-типа.

Дисплейное устройство согласно настоящему изобретению включает в себя: дисплейную область, включающую в себя множество дисплейных элементов; и рамочную область, которая окружает дисплейную область. Данное устройство дополнительно включает в себя фотосенсорный элемент с тонкопленочным диодом. Каждый дисплейный элемент включает в себя электрод и тонкопленочный транзистор, который присоединен к данному электроду. Тонкопленочный транзистор и тонкопленочный диод сформированы на одной подложке. Тонкопленочный транзистор включает в себя кристаллический полупроводниковый слой с областью канала и областями истока и стока, изолирующую пленку затвора, которая расположена так, чтобы покрывать данный кристаллический полупроводниковый слой, и электрод затвора, который расположен на изолирующей пленке затвора, чтобы регулировать проводимость области канала. Тонкопленочный диод включает в себя кристаллический полупроводниковый слой, который имеет, по меньшей мере, область n-типа и область p-типа. Соответствующие полупроводниковые слои тонкопленочного транзистора и тонкопленочного диода представляют собой кристаллические полупроводниковые слои, которые сформированы путем кристаллизации одной аморфной полупроводниковой пленки. Выступы сформированы на поверхности полупроводникового слоя тонкопленочного диода. И полупроводниковый слой тонкопленочного диода имеет большую поверхностную шероховатость, чем слой тонкопленочного транзистора.

В одном предпочтительном варианте осуществления дисплейный элемент дополнительно включает в себя заднюю подсветку и контроллер задней подсветки для регулирования яркости света, испускаемого от задней подсветки. Фотосенсорный элемент генерирует сигнал освещенности, соответствующей освещенности внешним светом, и выдает данный сигнал освещенности на контроллер задней подсветки.

В другом предпочтительном варианте осуществления дисплейный элемент дополнительно включает в себя множество оптических датчиков сенсорного экрана, каждый из которых включает в себя фотосенсорный элемент и расположен в дисплейной области для связи с одним, двумя или более из дисплейных элементов.

ПРЕИМУЩЕСТВЕННЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно настоящему изобретению в полупроводниковом устройстве, включающем в себя ТПТ и ТПД на одной подложке, полупроводниковые слои ТПТ и ТПД могут быть оптимизированы соответственно требуемым параметрам устройства. Следовательно, соответствующие параметры устройства, которые должны иметь ТПТ и ТПД, могут быть достигнуты одновременно.

В частности, если ТПД используется как фотодатчик, предпочтительно, когда полупроводниковый слой ТПД имеет бóльшую поверхностную шероховатость, чем слой ТПТ, так как надежность ТПТ (выраженная посредством напряжения пробоя затвора) может быть увеличена с увеличением оптической эффективности фотодатчика.

Также согласно способу изготовления настоящего изобретения такое полупроводниковое устройство может быть легко изготовлено без увеличения количества этапов процесса изготовления или стоимости изготовления. В результате продукты меньшего размера и с улучшенными параметрами могут быть получены при сниженных затратах.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На чертежах:

фиг.1 изображает схематичный вид в поперечном разрезе, изображающий полупроводниковое устройство в качестве первого предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения;

фиг.2(А)-2(D) изображают схематичные виды в поперечном разрезе, изображающие соответствующие этапы процесса изготовления для изготовления полупроводникового устройства первого предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения;

фиг.3(Е)-3(Н) изображают схематичные виды в поперечном разрезе, изображающие соответствующие этапы процесса изготовления для изготовления полупроводникового устройства первого предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения;

фиг.4(А)-4(D) изображают схематичные виды в поперечном разрезе, изображающие соответствующие этапы процесса изготовления для изготовления полупроводникового устройства согласно второму предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.5(Е)-5(G) изображают схематичные виды в поперечном разрезе, изображающие соответствующие этапы процесса изготовления для изготовления полупроводникового устройства согласно второму предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.6(Н)-6(J) изображают схематичные виды в поперечном разрезе, изображающие соответствующие этапы процесса изготовления для изготовления полупроводникового устройства согласно второму предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.7(А)-7(С) изображают схематичные виды в поперечном разрезе, изображающие соответствующие этапы процесса изготовления для изготовления полупроводникового устройства согласно третьему предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.8(D)-8(F) изображают схематичные виды в поперечном разрезе, изображающие соответствующие этапы процесса изготовления для изготовления полупроводникового устройства согласно третьему предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.9(А)-9(D) изображают схематичные виды в поперечном разрезе, изображающие соответствующие этапы процесса изготовления для изготовления полупроводникового устройства согласно четвертому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.10(А)-10(С) изображают схематичные виды в поперечном разрезе, изображающие соответствующие этапы процесса изготовления для изготовления полупроводникового устройства согласно пятому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.11(D)-11(Е) изображают схематичные виды в поперечном разрезе, изображающие соответствующие этапы процесса изготовления для изготовления полупроводникового устройства согласно пятому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.12(А)-12(С) изображают схематичные виды в поперечном разрезе, изображающие соответствующие этапы процесса изготовления для изготовления полупроводникового устройства согласно шестому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.13(D)-13(F) изображают схематичные виды в поперечном разрезе, изображающие соответствующие этапы процесса изготовления для изготовления полупроводникового устройства согласно шестому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.14(G)-14(I) изображают схематичные виды в поперечном разрезе, изображающие соответствующие этапы процесса изготовления для изготовления полупроводникового устройства согласно шестому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.15 изображает принципиальную схему, изображающую фотодатчик ТПД согласно седьмому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.16 изображает конфигурацию панели сенсорного экрана фотосенсорного типа согласно седьмому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.17 изображает вид сверху, схематично изображающий заднюю подложку LCD панели сенсорного экрана согласно седьмому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.18 изображает общий вид, изображающий жидкокристаллическое дисплейное устройство с датчиком окружающего света согласно седьмому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Чтобы оптимизировать параметры устройств ТПТ и ТПД на одной подложке, настоящие изобретатели провели исследования с разных углов зрения, чтобы найти, как параметры устройства зависят от структуры полупроводниковых слоев ТПТ и ТПД. В результате настоящие изобретатели обнаружили, что путем регулирования величин поверхностной шероховатости полупроводниковых слоев ТПТ и ТПД соответствующие требуемые параметры устройств могут быть достигнуты одновременно независимо от кристаллических состояний их полупроводниковых слоев.

Более конкретно, что касается ТПД (например, фотосенсорного ТПД, используемого в качестве фотодатчика), путем увеличения поверхностной неоднородности его полупроводникового слоя отражение входящего света, который падает на полупроводниковый слой, может быть минимизировано, и величина протекающего тока яркого состояния может быть увеличена вместо этого. В результате чувствительность к внешнему свету (т.е. SNR относительно входящего света, который выражается отношением величины протекающего тока в ярком состоянии к величине протекающего тока в темном состоянии) может быть увеличена. Что касается ТПТ, с другой стороны, если его полупроводниковый слой имел большую поверхностную неоднородность, то его надежность (в обозначениях напряжения пробоя затвора, в частности) будет снижаться. По этой причине предпочтительно, когда поверхностная неоднородность его полупроводникового слоя снижается.

Это является основной идеей настоящего изобретения, и один из его основных признаков состоит в том, чтобы заставить полупроводниковый слой ТПД иметь большую поверхностную шероховатость, чем слой ТПТ. Тогда ТПД может иметь увеличенную величину протекания тока яркого состояния и может достигать более высокой оптической эффективности, тогда как ТПТ гарантирует увеличенную надежность. В полупроводниковом устройстве настоящего изобретения соответствующие полупроводниковые слои не должны иметь различные кристаллические состояния в противоположность аналогам, описанным в патентных документах №2 и 3. Таким образом, полупроводниковое устройство настоящего изобретения может быть изготовлено путем выполнения более простого способа, чем они. Особенно предпочтительно, когда поверхностная шероховатость полупроводникового слоя ТПД увеличивается путем придания поверхностной неоднородности (т.е. выступов на границе кристаллических зерен), получаемой, когда аморфная полупроводниковая пленка кристаллизуется.

Такая поверхностная неоднородность получается следующим образом. Более конкретно, после того, как полупроводниковую пленку расплавили путем облучения лазерным лучом, возникают зародыши кристаллов, и пленка затем затвердевает от этих зародышей. Тем временем, так как эти расплавленные части и затвердевшие части имеют взаимно разные объемы, участки границы затвердевающих кристаллических зерен имеют тенденцию подниматься в форме горной цепи. Или в тройной точке или мультикристаллическом пересечении, где три или больше кристаллов пересекаются друг с другом, образуются острые выступы. Такой участок, который поднимается подобно горной цепи или подобно горе на поверхности полупроводниковой пленки, будет называться здесь "выступом". В предшествующем уровне техники обычно считается, что, если такие выступы были на поверхности полупроводникового слоя (т.е. на границе раздела канала), ТПТ должен иметь ухудшенные свойства границы раздела или уменьшенную подвижность полевого эффекта и что, так как электрическое поле будет иметь очень высокую интенсивность вблизи гребня такого выступа, изолирующая пленка затвора должна иметь уменьшенное напряжение пробоя и будет терять надежность. По этой причине считается важной задачей минимизировать такие выступы, и различные попытки были сделаны, чтобы устранить эти выступы. Напротив, настоящее изобретение обеспечивает средство для улучшения параметров ТПД путем намеренного использования этих выступов.

Более конкретно, согласно настоящему изобретению ТПТ и ТПД полупроводниковые слои могут быть сделаны имеющими взаимно различную поверхностную шероховатость следующим образом (который будет называться здесь "первый способ").

Прежде всего аморфную полупроводниковую пленку осаждают на подложке. Затем оксидную пленку (или оксидный слой) избирательно формируют только на участке данной аморфной полупроводниковой пленки, задающем активную область ТПД. И затем аморфную полупроводниковую пленку облучают и кристаллизуют посредством лазерного луча, который излучается из-за подложки. В результате участок, покрытый оксидным слоем, будет иметь большую поверхностную шероховатость, чем другой участок, который не покрыт оксидным слоем.

Такое увеличение поверхностной шероховатости, вызванное в части, замаскированной оксидным слоем, путем кристаллизации аморфной полупроводниковой пленки посредством лазерного луча, действительно наблюдалось настоящими изобретателями при тестировании различных параметров процесса, чтобы улучшить кристалличность кристаллической полупроводниковой пленки путем ее облучения посредством лазерного луча. Не вполне ясно, как и почему поверхностная неоднородность увеличивается в таком случае. Однако настоящие изобретатели считают, что поглощение кислорода в полупроводниковую пленку, расплавляющуюся и затвердевающую путем облучения посредством лазерного луча, во время процесса кристаллического роста должно делать что-то, что увеличивает поверхностную шероховатость. Это происходит потому, что если кислород присутствует в атмосфере, в которой процесс лазерной кристаллизации выполняют на подложке, совсем не покрытой оксидным слоем, то поверхностная неоднородность также имеет тенденцию к увеличению. И чем выше парциальное давление кислорода, тем больше будет полученная поверхностная неоднородность.

Необязательно этот первый способ может быть заменен следующим вторым способом. Прежде всего аморфную полупроводниковую пленку осаждают на подложке. И всю аморфную полупроводниковую пленку облучают и кристаллизуют посредством лазерного луча. После этого оксидную пленку избирательно осаждают только на участке кристаллической полупроводниковой пленки, задающем активную область ТПД, а естественную оксидную пленку удаляют с других частей. Затем кристаллическую полупроводниковую пленку снова облучают посредством лазерного луча в атмосфере инертного газа, тем самым сглаживая только те участки, которые не покрыты оксидной пленкой. Между тем, участок, покрытый оксидной пленкой, будет либо сохранять имеющееся кристаллизованное состояние поверхности, либо придет к увеличенно