薄膜半导体器件的制造方法 本发明涉及用在薄膜集成电路中的一种电路元件的结构，例如一个薄膜晶体管(TFT)，以及相应的制造方法。利用本发明制成的薄膜晶体管可以形成在玻璃或其类似物制成的绝缘衬底上，也可以形成在单晶硅或其类似物制成的半导体衬底上的一个绝缘体上，并且被用做液晶显示器的有源矩阵电路，图象传感器的驱动电路等等。
近年来，需要在750℃或更低的温度下产生薄膜晶体管。薄膜晶体管的制造过程是这样的，即在对一个形成在用氧化硅、氮化硅或类似物制成的绝缘膜上的硅半导体薄膜利用蚀刻形成一个岛状地硅区域(有源层)之后，在其上形成一个栅绝缘膜和一个栅电极。然而，在惯用的半导体集成电路技术中，在这种低温下不可能用热氧化方法获得栅绝缘膜。因此，到目前为止，这种绝缘膜主要是用化学汽相淀积法(CVD法)或物理汽相淀积法(PVD法)形成的。
然而，用CVD法或PVD法形成的绝缘膜的台阶覆盖厚度较小，这会有损于绝缘膜的可靠性、产量以及特性。换句话说，在边沿部的截面基本上垂直的情况下，栅绝缘膜的覆盖厚度会明显地降低到这样的程度，在典型的情况下，其边沿部的厚度最多也只有平面部厚度的一半。
岛状硅区域按惯例都是通过对硅膜进行干法蚀刻而获得的。在通常的干法蚀刻技术中，由于需要改善硅与氧化硅或氮化硅的衬底之间的选择比，采用了反应离子蚀刻方法。在这种情况下，岛状硅区域的截面基本上是垂直的。
因此，栅电极的电场被集中地施加在薄膜半导体区域的边沿部。换句话说，由于栅绝缘膜的边沿部的厚度是其平面部厚度的一半，边沿部的电场强度可达到平面部的二倍。结果，边沿部的耐压就会下降，从而在栅与源之间造成介电击穿和泄漏电流，或是在栅与漏之间造成介电击穿和泄漏电流。另外，由于台阶很陡，栅电极在岛状硅区域的边沿部经常是断开的。
从上述角度来看，有人建议使岛状硅区域的边沿部不是垂直的，而是具有倾斜截面的形成(锥形)，因此，即使是绝缘膜的台阶覆盖厚度有所减少，也不会出现问题。
图3是一个典型的TFT的示意图，从顶部可看到其具有锥形边沿，并且分别示出了沿A-A′和B-B′线看到的TFT的截面。形成在衬底上的TFT的薄膜硅半导体区域被分隔成杂质区域(体现P型或N型导电性的源区和漏区)24和25，以及一个沟道成形区域21，它基本上是本征的。并且位于栅电极23之下。另外还设有一栅绝缘膜22，用其盖住硅半导体区域。尽管在图中没有示出，还有一个盖住它们的层间绝缘体59，以及形成在其上的导线。导线通过形成在层间绝缘体内的触点孔连接到杂质区域24和25。
从图3中可见，由于采用了锥形边沿部的硅半导体区域，可以使边沿部和平面部的栅绝缘膜22的厚度相同，这样就可以改善边沿部的耐压。从而能显著地改善TFT的特性及其产量。
然而，这种措施并没有从根本上解决上述问题。如果把硅半导体区域的边沿部制成锥形，肯定能减少断开现象。但是仍有许多不能解决的问题。其中最严重的问题就是源与漏之间的漏电流。即使在TFT的源与漏之间施加预定的漏极电压，如果栅电极的电位与源极电位相同，就不能形成沟道。相应地，在源与漏之间没有电流流动。换句话说，合乎逻辑的关断电流应该在0.1pA以下。
但在实际上可以发现10pA以上的漏电流(在下文中称为“关断电流(off-current)”)。此外，还发现漏电流竟然几乎是均匀的，并且与TFT的沟道宽无关。这种关断电流是一个致命的问题，特别是当TFT被用做有源矩阵电路的开关晶体管时，此时所要求的关断电流被设定为10pA以下，最好是2pA以下。
通过本发明人对关断电流起因的进一步研究发现，电流27是在基本上本征的沟道形成区域21中沿着硅区域的边沿部流过的。这样就可以证明上述现象是由于边沿部的损伤造成的，在利用干法蚀刻技术蚀刻硅膜从而形成岛状硅区域的过程中，由于过多的等离子体造成了这种损伤。
通过各种电学和物理测量证实以下事实。在于法蚀刻过程中受到损伤的部位26形成在边沿部28处。在该部26出现一个不成对的键(悬空键)。另外，硅表面的氧化程度低，从而形成了特性低劣的硅氧化膜。悬空键和特性低劣的氧化硅膜不能提供半导体特性，并且其导电性接近于导体。这种由于等离子体造成的损伤不仅出现的锥形边沿处，在采用干法蚀刻技术形成岛状硅区域的情况下，还会出现在所有的边沿部位。
由于受损的部位26仅出现在与沟道宽度无关的几乎相同的局部区域内，关断电流也具有几乎相同的值与沟道宽度无关。因此，为了进一步降低关断电流，需要消除受损部位26。否则就需要采用一种特殊的蚀刻方法，要使边沿部完全不受等离子体的损伤。
本发明就是针对上述问题提出的，其目的是提供一种方法，用于形成具有锥形边沿部的岛状硅区域，并且完全不会由于等离子体损伤到边沿部位。
为了解决上述问题，在按照本发明第一方面的一种制造薄膜半导体器件的方法中，具有锥形边沿的岛状硅半导体器件是通过一种对硅进行蚀刻的非等离子体工艺来形成的。
上述的结构是本文中所述的本发明的基本结构要素之一。在形成岛状硅区域时不使用等离子体，而是用湿法蚀刻技术来蚀刻硅膜，蚀刻剂包含液体(例如具有一个NH2组的联氨(NH2NH2)或乙二胺(NH2(C2H4)NH2)，或是氢氟酸和硝酸的混合溶液)，液体对硅膜有蚀刻的作用，或是采用气体蚀刻技术，这种气体在非离子状态下对硅有蚀刻作用(例如各种氯氟化物)。
按照本发明第二方面的薄膜半导体器件制造方法包括以下步骤：(1)用等离子体蚀刻硅膜，形成一个岛状硅半导体区域；(2)用非等离子体工艺蚀刻掉上述硅半导体区域中已受到等离子体损伤的区域。
上述结构是本发明的基本结构要素之一。在利用等离子体蚀刻形成了具有锥形沿的岛状硅区域之后，就通过采用液体的湿法蚀刻技术或是采用非离子状态的气体的气体蚀刻技术来蚀刻硅膜，从而除去在等离子体蚀刻时被损伤的那一部分。
另外，按照本发明第三方面的薄膜半导体器件制造方法包括以下步骤：(1)在绝缘膜上形成厚度为100至1000的硅膜，在其上再形成一个掩模；(2)对采用上述掩模的硅膜进行蚀刻，利用对硅具有蚀刻作用的液体或是非离子状态的气体形成一个具有锥形边沿的岛状薄膜硅半导体区域。
再有，按照本发明第五方面的薄膜半导体器件制造方法，为了解决上述问题，是通过对硅膜进行湿法蚀刻来形成岛状硅区域的，采用了包含一个NH2组(例如联氨(NH2NH2)，乙二胺(NH2(C2H4)NH2)或类似物)的材料。换句话说，该方法包括：(1)在绝缘膜上形成厚度为100至1000的硅膜，在其上再形成一个掩模；(2)对采用上述掩模的硅膜进行蚀刻，利用包含一个NH2组的液体材料形成一个具有锥形边沿的岛状薄膜硅半导体区域。
按照本发明第七方面的薄膜半导体器件制造方法包括以下步骤：(1)在绝缘膜上形成一个厚度为100至1000的硅膜，在其上有选择地形成一层主要包含氧化硅或氮化硅(还包含氧化的氮化硅)的掩模，或是形成一层主要包含有机物质的掩模；(2)对采用上述掩模的硅膜进行蚀刻，利用对硅有蚀刻作用的液体或气体形成岛状薄膜硅半导体区域。
在按照本发明第三、五、七方面的具有上述结构的薄膜半导体器件制造方法中，是通过利用液体的湿蚀刻技术蚀刻硅膜来形成岛状硅区域的，或是采用非离子状态的气体，用气体蚀刻技术形成岛状硅区域。
在上述步骤(1)中，对硅膜的厚度做出了100至1000的限制，这是为了使边沿部的截面足够平滑。如果硅膜的厚度达到或超过1000，边沿截面的形状就接近垂直了，在这种情况下无法获得本发明的这种岛状硅区域。
湿法蚀刻技术和采用非离子状态的气体的气体蚀刻技术不会造成等离子体损伤，并且由于这两种技术都是公知的各向同性蚀刻技术，如果硅膜具备了上述的厚度，蚀刻截面的形状是极为平滑的。因此，栅电极不会被断开，并足以减少关断电流。为了改善阶梯面积以便进一步提高产量，形成在岛状硅区域上的栅绝缘膜的厚度最好能设定为硅膜厚度的2至10倍。
在上述方法中，作为湿法蚀刻中使用的一种适当的蚀刻液(对硅具有蚀刻作用的液体)，此处使用了酸溶液，例如氢氟酸和硝酸的混合溶液(氟代硝酸)，具有一个NH2组的例如联氨或乙二胺(NH2(C2H4)NH2)的溶液，或是具有季铵氧化物溶液的碱性溶液。具体地说，在使用具有NH2组的溶液时，若使用与溶液按适当比例混合的水(H2O)，则会更加有效，同时还一起使用丙醇，丁醇，异丙醇(CH3CHUOHCH3)，或邻苯二酚(C6H4(OH)2)。
在上述方法中，如果采用气体蚀刻技术，最好是采用氟和氯的化合物，例如具有强氟化作用的材料，诸如一氟化氯(ClF)，三氟化氯(ClF3)，或是五氟化氯(ClF5)。换句话说，当硅接触到这些气体时，就会被氟化。其结果使硅变成气体的氟化硅化合物，然后进行蚀刻。特别是三氟化氯在化学上是稳定的，并且易于存放和使用。另外，由于氯三氟化物很难蚀刻掉氧化硅，可以用氧化硅作为掩模。应该注意的是，由于三氟化氯和氧化硅都不易与有机物质发生反应，所以光刻剂一类的有机物质不能用做掩模。
用三氟化氯对多晶硅的蚀刻速度在室温和3.5乇(ClF3/N2＝300sccm/900sccm)的条件下为650/min左右。在同样条件下，采用等离子体CVD制造技术对氧化硅和氮化硅的蚀刻速度分别为15/min和100/min左右。
以下参照附图4A至4D和7A至7D说明上述过程(2)。
在图4C和7C中所示的过程是形成岛状至区域36的过程。在这一过程中，使用掩模35，对硅膜32进行蚀刻，形成岛状硅区域36。掩模35是按下述方法形成的。在主要包含氧化硅、氮化硅或是氧化的氮化硅(SiOxNy)的一个层33的整个表面上涂上光刻胶，从而按公知的光刻技术形成光刻胶的掩模34。利用掩模34对设在其下的层33进行蚀刻(过程见图4B和7B)。
然后，在图4B所示的过程中，从掩模35上分离光刻胶的掩模34。这是因为在图4C所示的过程中真正起到掩模的作用的只有主要包含氧化硅，氮化硅或氧化的氮化硅的掩模35，而有机光刻剂的掩模34被用于蚀刻硅的处理液或处理气体明显地损坏，例如联氨或三氟化氯。
这样，完成了对主要包含氧化硅或氮化硅的层33的蚀刻之后，光刻胶的掩模34就没用了。然而，当光刻胶被分开时，硅32的表面氧化可很薄，当硅32和氧化硅的蚀刻速度区别很大时，其蚀刻作用很低。因此，在图7C所示过程中，为了获得足够的蚀刻作用，在光刻胶的掩模34仍然附着在膜35上的条件下蚀刻硅膜32。
应该注意到，主要包含氧化硅，氮化硅或氧化的氮化硅的层33是利用化学汽相淀积法(CVD法)制备的，例如采用等离子体CVD技术和低压CVD技术，或是采用诸如溅射技术的物理汽相淀积法(PVD法)制备层33。如果允许加热到500℃以上，也可以采用热氧化技术。
按照本发明第四方面的薄膜半导体器件制造方法包括下述基本步骤：(1)形成具有锥形边沿部的岛状薄膜硅半导体区域，在其上形成掩模，利用干法蚀刻技术蚀刻硅膜；(2)用对硅膜具有蚀刻作用的液体(处理液)或是非离子状态的气体(处理气体)处理薄膜硅半导体区域的边沿部；以及(3)形成与薄膜半导体区域横向的栅电极。
按照本发明第六方面的薄膜半导体器件制造方法包括以下步骤：(1)形成具有锥形边沿部的岛状薄膜硅半导体区域，在其上形成掩模，利用干法蚀刻技术蚀刻硅膜；(2)利用具有一个NH2组的材料处理薄膜硅半导体区域的边沿部；以及(3)形成与薄膜半导体区域横向的栅电极。
按照本发明第八方面的薄膜半导体器件制造方法，包括以下步骤：(1)形成具有锥形边沿部的岛状薄膜硅半导体区域，在其上形成由主要包含氧化硅或氮化硅的层构成的掩模以及主要包含有机物质的层，用干法蚀刻技术蚀刻硅膜；(2)采用对硅膜具有蚀刻作用的液体(例如联氨(NH2NH2)，具有一个NH2组的乙二胺(NH2(C2H4)NH2，或是氢氟酸和硝酸的混合液(下文中称为“处理液”)，或是采用对硅有蚀刻作用的非离子状态的气体(例如各种氟化氯气，下文称其为“处理气体”)处理薄膜硅半导体区域的边沿部；以及(3)形成与薄膜半导体区域横向的栅电极。
在按照本发明第四、六和八的具有上述结构的方法中，在采用干法蚀刻技术形成了具有锥形边沿的岛状硅区域之后，使用对硅具有蚀刻作用的液体或是非离子状态的气体蚀刻掉在干法蚀刻过程中受到损伤的部位。
按照本发明第四、六、八方面的薄膜半导体的器件制造方法，对硅膜的厚度没有特殊限制，并且这种干法蚀刻技术与本发明第一方面所采用的湿法蚀刻或气体蚀刻相比可以获得优质的锥形边沿。显而易见，在上述步骤(2)和(3)之间还可以增加一个用于形成栅绝缘膜的步骤。
作为一种对硅有蚀刻作用的液体，可以使用酸溶液，例如氢氟酸和硝酸的混合液(氢氟硝酸)，联氨或乙二胺(NH2(CH2)2NH2)，或是具有季铵氧化物溶液的碱性溶液。具体地说，在后一种情况下若使用与溶液按适当比例混合的水(H2O)则会更加有效，同时还一起使用丙醇，丁醇，异丙醇(CH3CHOHCH3)或邻苯二酚(C6H4(OH)2)。
作为对硅有蚀刻作用的非离子态气体，氟化氯是最好的，例如一氟化氯(CLF)，三氟化氯(ClF3)或五氟化氯(CHF5)。特别是三氟化氯具有化学稳定性并且便于保存和使用。另外，由于三氟化氯很难蚀刻氧化硅，可以用氧化硅做掩模。
应该指出，由于这些液体和气体对硅的蚀刻作用，就需要有这样一种结构，即采用具有掩模作用的涂层(掩模)盖住岛状硅区域，仅有边沿部位是曝露的。否则，不仅是边沿部，整个岛状硅区域都会受到蚀刻。
因此，按照本发明的第四方面，如果在蚀刻硅膜时使用了联氨，乙二胺或氟化氯，由于不能用有机物质做掩模，就使用了氧化硅，氮化硅或氧化的氮化硅(SiOxNy)做为涂层。这种涂层是通过诸如等离子体CVD技术和低压CVD技术那样的化学汽相淀积法(CVD法)或是诸如溅射技术那样物理汽相淀积法(PVD法)获得的。如果允许使用500℃以上的温度，也可以采用热氧化技术。
另外，在本发明的第六方面中，由于有了具有上述作用的掩膜，随着具有一个NH2组的材料对例如光刻胶那样的有机物的腐蚀，在拆掉光刻胶时，硅表面受到的氧化很薄。因此，具有上述NH2组的材料的蚀刻作用被降低了。所以要在用具有NH2组的材料蚀刻硅膜时在其上保留光刻胶的掩模。
在本发明的第八方面中，诸如光刻胶那样的作为掩模的有机物受到上述处理液或处理气体的腐蚀，而在以硅表面上拆掉光刻胶时该表面受到的氧化却很薄，其结果是降低了上述处理液或处理气体的蚀刻作用。相应地，掩模是由多层结构构成的，其中包括主要包含有机物质的一个层，以及象光刻胶中一样主要包含氧化硅和氮化硅的一个层，并且在带有主要含有物质的层的条件下进行蚀刻。
在本发明的第四、六和第八方面中，如果在上述步骤(1)和(2)之间在400℃以上条件下执行热处理，硅膜中所含的重金属一类物质就会凝聚在已受到干法蚀刻损伤的那个部位。随后，由于该凝聚部在后续的步骤(2)中受到蚀刻，就可以提高硅膜的纯度。在热处理中，为了防止与硅膜发生反应，处理过程应该在氢或氮的环境中进行。
更具体地说，在使用促使非晶硅结晶的一种元素(触媒元素)例如镍(Ni)，钴(Co)，铁(Fe)，铂(Pt)或钯(Pd)使硅膜结晶的情况下，必须注意到剩余的触媒元素对元件特性的有害影响。在使用这些触媒元素时，可以降低结晶温度，并可以缩短结晶时间。然而，需要在硅膜中添加密度至少为1×1017原子/cm3的触媒元素。
通过上述热处理过程降低这种触媒元素在硅膜中的密度，并使其凝聚在边沿部。然后通过蚀刻除去这一边沿部。热处理的温度越高，这种作用越强。然而，必须考虑到温度对其他材料的影响。在使用玻璃材料做衬底时，热处理的温度最好被定在其变形点以下。典型的最佳设定温度为400至550℃。
图1A至1E示出了按照本发明第四方面在步骤(2)的过程中出现的基本结构。首先，在形成在绝缘面1上的晶体或非晶体硅膜2的表面上形成氧化硅或氮化硅材料的薄涂层3，涂层3不会被步骤(2)中使用的处理液蚀刻。然后在其上通过公知的光刻胶工艺用光刻胶形成一个掩模4(图1A)。
接着，对使用掩模4的涂层3和硅膜2进行蚀刻，采用干法蚀刻技术，通过蚀刻使掩模4变成具有锥形边沿的掩模6，这样就形成了岛状硅区域5。尽管岛状硅区域的边沿是锥形的，但在其表面上存在已受到等离子体损伤的部位7(图1B)。
然后除去光刻胶的掩模4。但是在岛状硅区域5上仍留有通过对涂层3的蚀刻新形成的掩模8(图1C)。
由于处理液或处理气体不能蚀刻掩模8，在使用上述处理液或气体的蚀刻过程中，蚀刻是从硅膜的边沿横向进行的，这样就蚀刻了包括已受到等离子体损伤的部位7在内的区域9。蚀刻进度的距离X应该能完全除去已受到等离子体损伤的部位7。为了大批量生产和便于控制，距离X应为100至10000，最好是300至3000。在使用碱性溶液例如联氨作为处理液，或是用氟化氯作为处理气体时，在用处理液进行处理之前，最好用具有氢氟酸一类的蚀刻剂(例如缓冲氢氟酸)除去氮化硅膜，因为存在于边沿面上的氧化硅膜阻碍了蚀刻的进行(图1D)。
然后除去掩模8，并用PVD技术或CVD技术形成栅绝缘膜10。在形成栅绝缘膜10的过程中，可以通过用750℃以下的温度使栅绝缘膜10受热氧化，从而在栅绝缘膜10的表面上形成一个薄的热氧化膜。
应该注意到，在蚀刻掩模8的过程中，绝缘面1也会同时受到蚀刻，并且受蚀刻的深度1/2主要取决于掩模8的材料，掩模8的厚度Y1以及绝缘面1的材料(图1E)。
如果在步骤(2)中使用的处理液或处理气体不能腐蚀光刻胶一类的有机物，在蚀刻岛状硅区域时所用的那种光刻胶掩模仍可以在步骤(1)中充当掩模。这种情况下的过程如图1F至1H所示。在绝缘面11上形成锥形岛状硅区域12的方法与图1中的方法相同。在岛状硅区域的表面上保留光刻胶的掩模13。在锥形边沿的表面上也存在已受到等离子体损的部位14(图1F)。
然后，在用处理液或处理气体对岛状硅区域进行处理之后，由于光刻胶掩模13的存在，此后的蚀刻是从锥形边沿部位进行的，并且蚀刻掉包括已受到等离子体损伤的部位14在内的区域15(图1G)。
然后除去光刻胶掩模13，从而形成栅绝缘膜16(图1H)。
图2A至2D示出了按照本发明第六和第八方面的步骤(2)中的基本结构。首先在形成在绝缘面1上的晶体或非晶体硅膜2的表面上形成一个薄涂层3，它主要包含氧化硅或氮化硅，并且不会被步骤(2)中使用的处理液或处理气体蚀刻。然后通过公知的光刻工艺用光刻胶形成光刻胶的掩模4(图2A)。
接着对使用光刻胶掩模4的涂层3和硅膜2进行蚀刻，利用干法蚀刻技术把掩模4蚀刻成具有锥形边沿的光刻胶掩模6，从而形成岛状硅区域5。尽管岛状区域5的边沿是锥形的，在其表面上仍存在已受到等离子体损伤的部位(图2B)。
然后用处理液或处理气体对曝露在其侧面的部位进行处理。在本例中，蚀刻从硅膜的边沿横向地进行，从而蚀刻掉包括已受到等离子损伤的部位7的区域9。蚀刻的进度距离X应该能完全除去已受到等离子体损伤的部位7，为了大批量生产和便于控制，距离X应为100至10000，最好是3000。在用具有一个NH2组的处理液进行处理之前，应该用具有氢氟酸一类的蚀刻剂(例如缓冲氢氟酸)除去氧化硅膜，因为存在于边沿面上的氧化硅膜阻碍了蚀刻的进行。尽管在图中没有示出光刻胶掩模6的任何变化，如果选择适当种类的处理液或处理气体，可以完全熔化或氧化掉掩模6(图2C)。
在仍留有光刻胶的情况下，就将其拆掉，并且在通过PVD技术或CVD技术形成栅绝缘膜10之前进一步除在光刻胶下面形成的主要含氧化硅或氮化硅的膜8。在形成栅绝缘膜10的过程中，可以通过预先在750℃以下的温度下使栅绝缘膜10加热氧化，从而在栅绝膜10的面上形成一个薄的热氧化膜。
应该指出，在对主要含氧化硅和氮化硅的掩膜8进行蚀刻的同时，绝缘面1也会受到蚀刻，并且其深度Y2主要取决于掩膜8的材料，厚度Y1，以及绝缘面1的材料(图2D)。
为了减小深度Y2，必须把主要含氧化硅和氮化硅的上述膜3做得足够薄。在这种情况下，由于光刻胶与硅膜彼此间是直接接触的，硅膜可能受到污染。
附图作为说明书的一个组成部分和文字一起说明了本发明的实施例，可用于解释本发明的目的，优点和原理。在图中，
图1A至1H示出了按照本发明第一实施例的TFT制造工艺的示意图；
图2A至2D示出了按照本发明另一实施例的TFT制造工艺的示意图；
图3是用于说明惯用的TFT所存在的问题的一个示意图；
图4A至4D是按照本发明第一至第五实施例的TFT制造工艺的截面图；
图5A至5E是按照本发明第六实施例的TFT制造工艺的截面图；
图6A至图6E是按照本发明第七实施例的TFT制造工艺的截面图；
图7A至7D是按照本发明第八至第十一实施例的TFT制造工艺的截面图；
图8A至8E是按照本发明第十二实施例的TFT制造工艺的截面图；以及
图9A至9E是按照本发明第十三实施例的TFT制造工艺的截面图。
以下参照附图详细说明本发明的实施例。(例1)
第一实施例涉及一种用湿法蚀刻技术形成岛状硅区域的方法。图4A至4D表示本实施例。首先用溅射技术在玻璃衬底(未示出)上形成厚度为2000的用氧化硅制成的垫层膜31。然后用等离子体CVD技术在其上沉积一个厚度为100至1000，例如500的非晶态硅膜32。通过在350至55℃下对硅膜32退火0.5至8小时，排放出膜32内所含的过量的氢。
此后，在硅膜32上照射KrF激发激光束(波长248nm，脉宽20nsec)使其结晶，激光束的适用能量密度为250至400mJ/cm2。
在结晶处理后，用溅射技术在硅膜32上淀积一层作为保护膜的氧化硅膜33，厚度为200。然后在氧化硅膜33的整个面上涂上光刻胶，并用公知的光刻技术构图，从而形成由光刻胶构成的掩模34(图4A)。
接着通过光刻胶制成的掩模34用1/10BHF蚀刻由氧化硅制成的保护膜33，形成由氧化硅制成的掩膜35。1/10BHF是一种氟氢酸和氟化氨的含量比率为1∶10的溶液。
然后从保护膜35上剥去光刻胶掩模34，使氧化硅制成的掩膜35曝露出来(图4B)。
此后用联氨的水溶液蚀刻硅膜。联氨与水的比例(克分子比)被定为36∶74。存在由氧化硅制成的掩膜35的区域不会被蚀刻，而其他区域则被逐渐蚀刻。结果就形成了具有接近锥形的边沿的岛状硅区域36(图4C)。
接着用1/10BHF蚀刻氧化硅制成的掩膜35。在本例中，垫层的氧化硅膜402和掩膜407也是用溅射技术形成的。由于1/10BHF(23℃)的蚀刻速度是900至1000/min，即使考虑到过度蚀刻的问题，在蚀刻时，热层氧化膜被蚀刻的深度是250至350，与掩膜407的程度相同。
然后用等离子体CVD技术在其上形成一层厚度为1000至1500，例如1200A的氧化硅膜37。TEOS(四乙氧硅烷，Si(OC2H5)4)和氧气(O2)被用做原料气体，膜的形成温度被定为250至400℃，例如350℃。由此形成的氧化硅膜37就构成了栅绝缘膜(图4D)。(例2)
第二实施例涉及用湿法蚀刻技术形成岛状硅区域的方法。图4A至4D表示本实施例。首先用溅射技术在玻璃衬底(未示出)上形成厚度为2000的氧化硅热层膜31。然后用等离子体CVD技术在其上淀积厚度为100至1000，例如500的非晶态硅膜32。利用350至550℃对硅膜32退火0.5至8小时，排放出膜32中所含的过量氢气。
此后用KrF激活激光(波长248mm，脉宽20nsec)照射硅膜使其结晶。激光束的适当能量密度为250至400mJ/cm2。
与此不同，本实施例中的结晶处理也可以采用550至950℃的温度对硅膜32进行热退火。在通过热退火使硅膜32结晶之后，也可用上述激光束照射硅膜32。
在结晶处理之后，用溅射技术在硅膜32上淀积一层厚度为200的氧化硅膜33作为保护膜。再在氧化硅膜33的整个面上涂上光刻胶，并用公知的光刻技术构图，从而形成光刻胶制成的掩模34(图4A)。
接着通过光刻胶制成的掩模34用1/10BHF蚀刻氧化硅制成的保护膜33，从而形成氧化硅制成的掩膜35。1/10BHF是一种氟氢酸和氟化氨的含量比为1∶10的溶液。
此后从保护膜35上剥掉掩膜34，使氧化硅制成的掩膜35暴露出来。然后用氢氟酸，硝酸及醛酸的混合液蚀刻硅膜。在本例中使用了氢氟酸、硝酸及醋酸的比例为1∶5∶10-20的溶液。在蚀刻过程中，存在氧化硅掩膜35的区域不会被蚀刻，而其它区域逐渐被蚀刻。虽然蚀刻速度取决于温度，仍可以在10秒至1分钟内蚀刻掉500的硅膜。结果就形成了具有近似锥形边沿的岛状硅区域(图4C)。
接着用1/10BHF蚀刻氧化硅制成的掩膜35。在本例中，垫层氧化硅膜402和掩膜407也是用溅射技术形成的。即使考虑到过度蚀刻的问题，由于1/10BHF(23℃)的蚀刻速度是900至1000/min，在蚀刻过程中，热层氧化膜受蚀刻的深度为250至350，与掩膜407的蚀刻程度相同。
然后用等离子体CVD技术在其上形成厚度为1000至1500，例如1200的氧化硅膜37。TEOS(四乙氧硅烷)，Si(OC2H5)4))和氧气被用做原料气体，膜的形成温度被定为250至400℃，例如350℃。由此形成的氧化硅膜37就构成了一个栅绝缘膜(图4D)。(例3)
第三实施例涉及用湿法蚀刻技术形成岛状硅区域的方法，图4A至4D表示本实施例。首先用溅射技术在玻璃衬底(未示出)上淀积一个2000厚的氧化硅制成的垫膜31。以及一个500厚的非晶态硅膜32。然后在氧环境中用550℃对硅膜32进行1小时的热退火，从而在硅膜面上形成一层极薄的氧化硅保护膜33。再用旋转涂覆技术在保护膜33上涂上浓度为1至100ppm的镍醋酸盐水溶液。
此后，在550℃下对硅膜32退火5至8小时，使其结晶。在结晶处理之后，用公知的光刻技术形成光刻胶掩模34(图4A)。
然后，使用光刻胶制成的掩模34，用1/10BHF蚀刻由氧化硅制成的保护膜33，从而形成氧化硅掩膜35(图4B)。
接着从保护膜35上剥去掩模34，使氧化硅制成的掩膜35暴露出来。然后用氢氟酸，硝酸和醋酸的混合液蚀刻硅膜。在本例中，使用的溶液中氢氟酸，硝酸及醋酸的比例为1∶5∶10-20。结果就形成了具有近似锥形的边沿的岛状硅区域36(图4C)。
然后再用1/10BHF蚀刻氧化硅制成的掩膜35。在本例中，垫层氧化硅膜402和掩膜407也是用溅射技术形成的。即使考虑到过渡蚀刻的因素，由于1/10BHF(23℃)的蚀刻速度是900至1000/min，垫层氧化膜的蚀刻深度为250至350，掩膜407的蚀刻程度也一样。
接着用等离子体CVD技术在上面形成1200厚的氧化硅膜37。单硅烷(SiH4)和一氧化二氮(N2O)被用做原料气体，膜的形成温度被定为350至500℃，例如430℃。如此形成的氧化硅膜37被作为栅绝缘膜(图4D)。(例4)
第四实施例涉及使用非离子状态的气体通过气体蚀刻技术形成岛状硅区域的方法。图4A至4D表示了本实施例。首先用气体蚀刻技术在玻璃衬底(未示出)上淀积厚度为2000的氧化硅垫膜31，以及厚度为1000的非晶态硅膜32。
然后在600至750℃的温度下对硅膜32进行热退火，使其结晶。在结晶处理之后，淀积一层200厚的氧化硅膜33作为保护层。然后用公知的光刻技术形成光刻胶制成的掩模(图4A)。
接着采用光刻胶制成的掩模34用1/10BHF蚀刻氧化硅制成的保护膜33，从而形成氧化硅的掩膜35(图4B)。
随后从保护膜35上剥掉光刻胶的掩模34，使氧化硅制成的掩膜35暴露出来。然后把衬底置于减压到1至100托的一个二氧化硅管的内部，管内气压例如为3.5托，并且把三氟化氯(ClF3)和氮气的混合气体导入二氧化硅管。在本例中，三氟化氯的流速被定为300sccm，氮气的流速被定为900sccm。在衬底被置于这一状态下经过2至5分钟之后，停止供应三氟化氯。结果就形成了具有近似锥形边沿的岛状硅区域36(图4C)。
随后用1/10BHF蚀刻氧化硅制成的掩膜35。在本例中，垫层氧化硅膜402和掩膜407也是用溅射技术形成的。即使考虑到过渡蚀刻的问题，由于1/10BHF(23℃)的蚀刻速度是900至1000/min，在蚀刻时，垫层氧化膜受蚀刻的深度为250至350，掩膜407的蚀刻程度也一样。
接着用等离子体CVD技术在上面形成厚度为1000至1500，例如1200的氧化硅膜37。用单硅烷(SiH4)和氧气(O2)作原料气体。并且膜的形成温度定为350至500℃，例如400℃。由此形成的氧化硅膜37被作为栅绝缘膜(图4D)。(第五实施例)
第五实施例涉及一种通过使用非离子状态气体的气体蚀刻技术形成岛状硅区域的方法。图4A至4D表示该实施例。首先，通过气体蚀刻技术在玻璃衬底(未示出)上淀积由氧化硅制成的垫膜31和硅膜32，前者的厚度为2000，后者厚度为500。并处于非晶状态。然后，借助于在氧气环境中在550℃下对硅膜32进行一小时的热退火，在硅膜的表面上形成极薄的氢化硅保护膜33。然后通过旋转涂覆技术在保护膜33上涂上浓度为1到100ppm的镍醋酸盐水溶液。
在此之后，硅膜32在550℃下进行退火5至8小时，从而被晶体化。在晶体化处理之后，通过公知的光刻技术形成光刻胶掩模34(图4A)。
然后，使用由光刻胶制成的掩模34，用1/10BHF对氧化硅制成的保护膜33进行蚀刻，从而形成氧化硅的掩模35(图4B)。
在此之后，抗蚀剂掩模34从保护膜35脱皮，从而使氧化硅制成的掩膜35被暴露出来。然后，衬底被置于被减压到1到100托，例如5托的二氧化硅管的内部，并使三氟化氯(ClF3)和氮气的混合气体流进二氧化硅管。在本实施例中，三氟化氯的流量被设为100sccm，氮的流量被设为900sccm。在使衬底保留在这种状态2至5分钟之后，停止三氟化氯的供给。结果，形成具有近似锥形边缘的岛状硅区域36(图4C)。
接着，由氧化硅制成的掩膜35用1/10BHF进行蚀刻。然后，通过等离子CVD技术在其上形成氧化硅膜37，其厚度为1000至1500A，例如1200。使用单硅烷(SiH4)和一氧化二氮(N2O)作为原料气体，并把膜形成温度设定为350至500℃，例如430℃。这样形成的氧化硅膜37作为栅极绝缘膜(图4D)。(第六实施例)
图5A至5E，是表示制造TFT过程的截面图，在其中按照本发明形成岛状硅区域，并被用作使用岛状硅区域的有源矩阵电路的开关晶体管。首先，通过溅射技术在玻璃衬底401上形成厚度为2000的氧化硅垫层402。再通过等离子CVD技术在垫层402上淀积硅膜403，其厚度为300至1500，例如1000，并呈非晶状态。接着，通过溅射技术淀积厚度为200的氧化硅膜404作为保护膜。
然后，在减少的大气中通过在600℃下退火48小时使硅膜403晶体化。可以借助于使用强光例如激光束的系统进行晶体化处理。此后，在氧化硅膜404的整个表面上涂上光刻胶，并通过已知的光刻技术成形，形成光刻胶掩模405(图5A)。
接着，使用由光刻胶制成的掩模405，用1/10BHF对氧化硅制成的保护膜404进行蚀刻。被使用的1/10BHF是一种溶液(含比例为1∶10的氟化氢和氟化铵)。
然后，硅膜403被蚀刻，从而形成具有锥形边缘的岛状硅区域406。使用干法蚀刻进行蚀刻。这时的蚀刻条件如下：
RF功率 500W
压力 100m托
气体流量
CF4： 50sccm
O2： 45sccm
结果，如5B所示，获得了岛状硅区域406。不过，其边缘部分是锥形的，如图所示。锥形部分的角度为20至60°。在蚀刻时当气体流量比CF4/O2(上例中为40/45)增加时，则不能获得具有前述锥形部分的边缘。应当说明，光刻胶的端面被蚀刻成锥形。呈锥形的已被处理过的边缘的表面被等离子体大大地破坏了。
然后，为了除去已被等离子体破坏的锥形部分的表面上形成的极薄的氧化膜，把氧化膜由1/10BHF进行蚀刻5至30秒钟。此时，因为存在光刻胶掩模405，在岛状硅区域406上延伸的硅氧化膜407不会被蚀刻(图5(B))。
此后，光刻胶掩模405从硅氧化膜407脱皮，使得已保留在岛状硅区域406上的硅氧化膜被暴露出来。
然后，用联氨的水合物(N2H4·H2O)蚀刻硅膜。此时，因为在岛状硅区域上存在氧化硅的保护膜407，蚀刻只从其边缘进行。在本实施例中，蚀刻被进行到X＝1000为止(图5C)。
此后，用1/10BHF蚀刻由氧化硅制成的保护膜407。在本实施例中，同样通过溅射技术形成垫层氧化硅膜402和保护膜407。因为由1/1BHF的蚀刻速率(23℃)为900至1000/min，即使考虑过蚀刻，在蚀刻时垫层氧化膜的蚀刻深度也只有250至350，和保护膜407的蚀刻深度相同。
接着，通过等离子CVD技术在其上形成厚度为1000至1500，例如1200的氧化硅膜408。用单硅烷(SiH4)和一氧化二氮(N2O)作为原料气体，并把膜形成温度设为380至500℃，例如430℃。这样形成的氧化硅膜408被作为栅极绝缘膜。
此外，通过低压CVD技术借助于搀磷形成增加导电性的多晶硅膜，并进行蚀刻，从而形成栅极409。然后，使用栅极409作为掩模，通过离子搀杂技术以自调整方式在岛状硅区域中引入n型杂质(磷)，借以形成n型杂质区410。然后，在500至550℃下退火，借以激活n型杂质(图5D)。
接着，通过等离子CVD技术淀积厚度为4000的中间绝缘层(氧化硅)412，并在其上选择地形成厚度为500的透明导电膜，借以形成象素电极413。
这样，在中间绝缘层412上形成接触孔，并通过溅射技术淀积厚度为500的钛膜和厚度为4000的铝膜，并被蚀刻，从而形成TFT的源极414和漏极415。用这种方式，可以制成有源矩阵电路(图5E)。(第七实施例)
图6A至6E表示制造TFT的过程的截面图，其中按照本发明的第七实施例形成岛状区域。和第一实施例一样，在玻璃衬底501上淀积厚度为2000的垫层氧化硅膜502以及厚度为300至1000，例如500的硅膜503，并呈非晶状态。然后，它们被在氧气环境中在500至600℃，例如550℃下进行热处理1小时，从而在其表面形成极薄的氧化硅保护膜504。假定氧化硅膜的厚度为100或更小，但为简化起见图中所示较厚。
然后，硅膜被选择性地搀杂磷，借以形成n型杂质区505。然后在n型杂质区域505之间的本征区域506形成TFT的沟道形成区域。
此后，通过旋转涂覆技术借助于在衬底表面上涂覆浓度为1至100ppm的镍醋酸盐水溶液在其上形成极薄的镍醋酸盐膜。然后，在500至580℃下进行热退火2至12小时，例如在550℃下退火4小时，使得镍被扩散进入非晶硅膜中，借以使硅膜晶体化。在晶体化过程中，已被预先搀入的n型杂质(磷)可被同时激活。
在进行上述处理之后，通过公知的光刻技术形成光刻胶掩模507(图6A)。
接着，使用光刻胶掩模507，用1/10BHF蚀刻氧化硅膜504。此外，如第一实施例一样，通过干法蚀刻对硅膜503进行蚀刻，从而形成具有锥形边缘的岛状硅区域508。象第三实施例中一样，已被加工成锥形的边缘的表面被等离子体大大地破坏了(图6B)。
此后，光刻胶的掩膜507在氮气中从氧化硅膜504脱皮，从而暴露出已保留在岛状硅区域508上的氧化硅膜509。热退火在400至500℃下，例如450℃下进行。在这一过程中，假定在硅膜中含的镍在由先前进行的干法蚀刻处理所破坏的部分中被凝结。
然后，衬底被置于二氧化硅管的内部，并在室温和6托的压力下使三氟化氯(ClF3)和氮的混合气体流进二氧化硅管。在本实施例中，每种气体的流量设为50sccm。因为在岛状硅区域上存在氧化硅保护膜509，所以蚀刻只从其边缘进行。在本实施例中假定，因为三氟化氯被提供1至2秒钟，所以进行的蚀刻X＝1000(图6C)。
此后，用1/10BHF对氧化硅保护膜509进行蚀刻。在此实施例中，因为氧化硅膜509非常薄，大约为100，因而垫层硅氧化膜502几乎不被蚀刻。
然后，通过等离子CVD技术，在其上形成厚度为1000至1500例如1200的氧化硅膜510。用单硅烷(SiH4)和氧(O2)作为原料气体，并把衬底温度设定为350至530℃例如430℃。这样形成的氧化硅膜510被作为栅极绝缘膜。
接着，通过溅射技术在其上淀积厚度为3000至6000，例如5000的铝膜并进行蚀刻，从而形成栅极511。当在铝膜中含有少量的硅或钪(Sc)时，热阻会被改善。此外，栅极破这样形成，使得和漏极离开一距离Z，从而使栅极和源极重迭，如图所示。这样作是为了减少漏电流(图6D)。
接着，通过等离子CVD技术形成厚度为4000的氮化硅膜，作为第一层间绝缘511。然后，在第一层间绝缘511内形成接触孔。此时，不仅在源极形成接触孔512，而且也在漏极。然后，通过溅射技术淀积厚度为4500的铝膜，并被蚀刻以形成源极513。此时，在漏极侧没有电极形成。
此外，通过等离子CVD技术形成厚度为2000的氧化硅膜作为第二层间绝缘514。然后，在先前形成的接触孔512的内部形成接触孔。接着，通过溅射技术淀积厚度为500的透明导电膜并被蚀刻，从而形成象素电极515。利用前述处理，可以形成有源矩阵电路的开关晶体管和附加在其上的象素电极(图6E)。(第八实施例)
第八实施例涉及一种通过湿刻技术形成岛状硅区域的方法。图7表示该实施例。首先，通过溅射技术在玻璃衬底上(未示出)形成厚度为2000的氧化硅垫膜31。此外，通过等离子CVD技术淀积呈非晶状态的厚度为100至1000例如500的硅膜32。借助于使硅膜在350至550℃下退火0.5至8小时使其排出膜中所含的过量氢气。
然后，借助于照射KrF激发物激光束(波长为248nm，脉宽为20nsec)使硅膜32晶体化。激光束的合适的能量密度为250至400mJ/cm2。
此外，对本实施例可以应用在550至950℃的温度下对硅膜32进行热退火的方法作为晶体化处理方法。此外，在由热退火对硅膜32进行过晶体化处理之后，可对硅膜32照射前述的激光束。
在晶体化处理之后，通过溅射技术在硅膜32上淀积厚度为200的氧化硅膜33作为保护膜。然后，在氧化硅膜33的整个表面上涂上光刻胶并通过已知的光刻技术成形，借以形成光刻胶制成的掩模34(图7A)。
接着，使用由光刻胶制成的掩模34，用1/10BHF蚀刻由氧化硅制成的保护膜33，从而形成由氧化硅制成的掩膜35。所用的1/10BHF是一种含有比率为1∶10的氟化氢和氟化铵的溶液。
此后，用联氨的水溶液蚀刻硅膜，同时把光刻胶的掩膜34附着在其上。联氨对水的比(摩尔比)设定为36∶74。由光刻胶制成的掩模34存在的区域不被蚀刻，而其它区域被逐渐蚀刻。结果，形成了具有近似锥形边缘的岛状硅区域36(图7C)。
然后，光刻胶的掩模34从掩膜35脱皮，并用1/10BHF蚀刻氧化硅制成的掩膜35。在前述蚀刻过程中，光刻胶的掩模34根据所用处理溶液的种类被脱皮或完全溶化。在本实施例中，垫层氧化硅膜402和掩膜407同样通过溅射技术形成。图为1/10BHF的蚀刻速率(23℃)为900至1000/min，所以当蚀刻时，垫层氧化的蚀刻深度，即使考虑过蚀刻也和掩膜407的蚀刻深度相同，为250至350。
然后，通过等离子CVD技术在其上形成厚度为1000至1500例如1200的氧化硅膜37。TEOS(四乙氧硅烷，Si(OC2H5)4)和氧(O2)被用作原料气体，膜形成温度设为250至400℃，例如350℃。这样形成的氧化硅膜37被作为栅极绝缘膜(图7D)。(第九实施例)
第九实施例涉及通过湿法蚀刻技术形成岛状硅区域的方法。图7表示该实施例。首先，在玻璃衬底上(未示出)形成呈非晶状态的厚度为500的硅膜32和厚度为2000的氧化硅垫膜31。然后，借助于在氧气中对硅膜32在550℃下热退火1小时，在硅膜表面上形成极薄的氧化硅保护膜33。然后，通过旋转涂覆技术在保护膜33上涂以浓度为1至100ppm的镍醋酸盐水溶液。
镍(Ni)是一种用来促进非晶硅的晶体化的元素(触媒元素)，借助于对硅膜添加密度为1×1017原子/cm3或更多的触媒元素，可以降低晶体化温度，结果使晶体化时间缩短。其它触媒元素可以是钴(Co)、铁(Fe)、铂(Pt)、钯(Pd)及其类似物。在本实施例中，硅膜32在550℃下退火0.5至8小时以便晶体化。在晶体化处理之后，通过公知的光刻技术形成光刻胶掩模34(图7A)。
接着，使用光刻胶掩模34，用1/10BHF蚀刻氧化硅的保护膜33，从而形成氧化硅的掩膜35(图7B)。
此后，用联氨的水溶液蚀刻硅膜，同时在其上附着光刻胶的掩模34。联氨对水的比(摩尔比)设定为36∶74。存在由光刻胶制成的掩模34的区域不被蚀刻，而其它区域被逐渐蚀刻。结果，形成了具有近似锥形边缘的岛状硅区域36。由于这一蚀刻作用，光刻胶掩模34被剥落并溶化(图7C)。
接着，光刻胶掩模34从保护膜35脱皮，并用1/10BHF蚀刻由氧化硅制成的掩膜35。在前述蚀刻处理中，光刻胱掩模34根据所用的处理溶液的种类脱皮或溶化。在本实施例中，通过相同的溅射技术形成垫层氧化硅膜402和掩膜407。因为BHF(23℃)的蚀刻速率为900至1000/min，在蚀刻时，即使考虑过蚀刻，垫层氧化膜的蚀刻深度和掩膜407的也相同，为250至350，
然后，通过等离子CVD技术在其上形成厚度为1200的氧化硅膜37。用单硅烷和一氧化二氮(N2O)作为原料气体，并把膜形成温度设为350至500℃，例如430℃。这样形成的氧化硅膜37作为栅极绝缘膜(图7D)。(第十实施例)
第十实施例涉及一种通过使用非离子状态的气体的气体蚀刻技术形成岛状硅区域的方法。图7表示这一实施例。首先，在玻璃衬底(未示出)上淀积厚度为2000的氧化硅垫膜31和呈非晶状态的厚度为1000的硅膜32。
此后，在氮气中在600至750℃的温度下使硅膜32热退火，以便使其晶体化。在晶体化处理之后，淀积一厚度为200的氧化硅膜33作为保护层。然后，通过已知的光刻技术形成光刻胶制成的掩模(图7A)。
然后，使用光刻胶制成的掩模34，用1/10BHF蚀刻由氧化硅制成的保护膜33，从而形成氧化硅掩膜35(图7B)。
此后，把衬底置于压力降低为1至100托例如3.5托温度为室温的二氧化硅管内，并使三氟化氯(ClF3)和氮的混合气体流进二氧化硅管。在本实施例中，三氟化氯的流量设定为300sccm，氮的流量设定为900sccm。把衬底在这种状态下保留2至5分钟，停止三氟化氯的供给。结果，形成了具有近似锥形边缘的岛状硅区域36(图7C)。
然后，光刻胶掩模34被剥落。应当说明，根据在前述气体蚀刻中使用的处理气体的种类，在处理气体的作用下，光刻胶掩模34被氧化或消失。用1/10BHF蚀刻氧化硅制成的掩膜35。在该实施例中，通过相同的溅射技术形成垫层氧化硅膜402和掩膜407。因为1/10BHF的蚀刻速率(23℃)为900至1000/min，所以即使考虑过蚀刻，在蚀刻时，垫层氧化物膜的蚀刻深度也和掩膜407的蚀刻深度相同，为250至350。
然后，通过等离子CVD技术在其上形成厚度为1000至1500例如1200的氧化硅膜37。用单硅烷(SiH4)和氧作为原料气体，并把膜形成温度设定为350至500℃，例如400℃。这样形成的氧化硅膜37作为栅极绝缘膜(图7D)。(第十一实施例)
第十一实施例涉及通过使用呈非离子状态的气体的气体蚀刻技术形成岛状硅区域的方法。图7表示这个实施例。首先，在玻璃衬底(未示出)上淀积厚度为2000的垫层氧化硅膜31和呈非晶状态的厚度为500的硅膜32。然后，在氧气中在550℃下对硅膜表面上形成的极薄的氧化硅保护膜33进行热退火1小时。然后，通过旋转涂覆技术在保护膜33上涂上浓度为1至100ppm的镍醋酸盐水溶液。
然后，在550℃下使硅膜32退火0.5至8小时，以便使其晶体化。在晶体化处理之后，通过公知的光刻技术形成抗蚀剂掩模34(图(7A)。
接着，使用光刻胶掩模34，用1/10BHF蚀刻氧化硅保护膜33，从而形成氧化硅掩膜35(图7B)。
此后，把衬底置于降压为1至100托例如5托的处于室温下的二氧化硅管的内部，同时光刻胶掩模34被附着在其上，并使三氟化氯(ClF3)和氮气的混合气体流进二氧化硅管。在此实施例中，三氟化氯的流量设定为100sccm，氮的流量设定为900sccm。在这种状态下使衬底保留2至5分钟之后，停止三氟化氯的供给。结果，形成具有近似锥形边缘的岛状硅区域36(图7C)。
接着，光刻胶掩模34被剥落，并用1/10BHF蚀刻由氧化硅制成的掩膜35。应当说明，光刻胶掩模34根据在上述气体蚀刻中使用的处理气体的种类，借助于处理气体的作用被氧化或消失。然后，通过等离子CVD技术在其上形成厚度为1000至1500的氧化硅膜37。用单烷(SiH4)和一氧化二氮作为原料气体，并把膜形成温度设定为350至500℃例如430℃。这样制成的氧化硅膜37被用作栅极绝缘膜(图7D)。(第十二实施例)
图8A至8E是表示制造TFT的过程的截面图，它具有按照本发明形成的岛状区域并被用作使用该岛状区域的有源矩阵电路的开关晶体管。首先，通过溅射技术在玻璃衬底401上形成厚度为2000的氧化硅垫层402。然后通过等离子CVD技术在垫膜402上淀积上厚度为300至1500，例如1000的并处于非晶状态的硅膜403。接着，通过溅射技术淀积厚度为200的氧化硅膜404作为保护膜。
然后，在减低的气压下在600℃对硅膜403通过退火使其晶体化。可以使用采用强光例如激光束的系统进行晶体化过程。此后，在氧化硅膜404的整个表面上涂上光刻胶，并通过已知的光刻技术成形，从而形成光刻胶的掩膜405(图8A)。
接着，使用光刻胶制成的掩模405，用1/10BHF蚀刻氧化硅制成的保护膜404。所用的1/10BHF是含有比例为1∶10的氟化氢和氟化铵的溶液。
然后，硅膜403被蚀刻，从而形成具有锥形边缘的岛状硅区域406。使用干蚀刻法进行蚀刻。此次的蚀刻条件如下：
RF功率： 500W
压力： 100m托
气体流量：
CF4： 50sccm
O2： 45sccm
结果，如图8B所示，得到了岛状硅区域406。不过，其边缘部分是如图所示的锥形。锥角为20℃至60°。当在蚀刻期间气流量比率CF4/O2(在上例中为50/45)增加时，将不能获得具有前述锥形部分的边缘。应当说明，光刻胶的端面被蚀刻成锥形。已被加工成锥形部分的边缘表面被等离子大大地破坏了。
然后，为了除去在已被等离子体破坏的锥形部分的表面上形成的极薄的氧化膜，用1/10BHF对氧化膜蚀刻5至30秒钟。此时，因为存在光刻胶掩模405，在岛状硅区域406上存在的氧化硅膜407没有被蚀刻(图8(B))。
然后，用联氨的水合物(N2H4·H2O)蚀刻硅膜，同时在其上附着光刻胶的掩模405。此时，因为在岛状硅区域上存在氧化硅的保护膜47，蚀刻仅从其边缘进行。在本实施例中，蚀刻程度X＝1000(图8C)。
然后，在光刻胶掩模405被剥落之后，用1/10BHF蚀刻由氧化硅制成的保护膜407。在该实施例中，通过相同的溅射技术形成垫层氧化硅膜402和保持膜407。因为1/10BHF(23℃)的蚀刻速率为900至1000/min，所以即使考虑过蚀刻，当蚀刻时垫层氧化膜的蚀刻深度也和保持膜407的相同，为250至350。
接着，通过等离子CVD技术，在其上形成厚度为1000至1500例如1200的氧化硅膜408。用单硅烷(SiH4)和一氧化二氮为原料气体，并把膜形成温度设定为380至500℃例如430℃。这样形成的氧化硅膜408作为栅极绝缘膜。
此外，借助于低压CVD技术，形成由于搀杂磷而增加导电性的多晶硅膜，并被蚀刻，以便形成栅极409。然后，使用栅极作为掩模，通过搀杂技术，以自调整方式在岛状硅区域中引入n型杂质(磷)，从而形成n型杂质区域410。此后，在500至550℃下进行退火，从而激光n型杂质(图8D)。
接着，通过等离子CVD技术淀积厚度为4000的中间绝缘层(氧化硅)；并在其上选择性地形成透明导电膜，其厚度为500，从而形成象素电极413。
这样，在层间绝缘层412中形成了接触孔，并通过溅射技术淀积厚度为500的钛膜和厚度为4000的铝膜，然后进行蚀刻，使得TFT的源极和漏极上形成电极414和415。用这种方式，可以制成的有源矩阵电路(图8E)。(第十三实施例)
图9是表示制造TFT的过程的截面图，其中按照本发明的这一实施例形成了岛状的硅区域。如第一实施例一样，在玻璃衬底501上淀积厚度为2000的垫层氧化硅膜502和厚度为300到1000例如500的并呈非晶状态的硅膜503。然后它们被在氧气中经受一小时的500至600℃例如550℃的热处理，从而在其表面上形成极薄的氧化硅保护膜504。据估计氧化硅膜的厚度为100或更少，但在图中为了简单起见画得较厚。
然后，硅膜被选择性地搀杂磷，从而形成n型杂质区505。然后，把位于n型杂质区505之间的基本上本征的区域506制成TFT的沟道形成区域。
然后，通过旋转涂覆技术在衬镀表面上涂以浓度为1至100ppm的镍醛酸盐水溶液，使得在其上形成极薄的镍醋酸盐膜。然后，在500至580℃下进行热退火2至12小时例如在550℃下4小时，使得镍扩散进非晶硅中，从而使硅膜晶体化。
已经知道镍(Ni)具有触媒作用，在把其扩散进非晶硅膜的过程中能促进非晶硅的晶体化。还知道铂、钯、铁和钴也有相同的作用。结果和第一实施例相比，本实施例可以在较低的温度和较短的时间内实现非晶硅的晶体化。而且，在晶体化过程中，预先搀杂n型杂质可以被同时激活。
经过上述处理之后，通过已知的光刻技术借助于光刻胶成形形成光刻胶掩模507(图9A)。
接着，使用光刻胶掩模507，用1/10BHF蚀刻氧化膜。此外，如第二实施例一样，通过干蚀刻技术蚀刻硅膜503，从而形成具有锥形边缘的岛状硅区域508。已被加工成锥形的边缘表面已被等离子体大大地破坏了(图9B)。
接着，在掩模507附着在硅膜上的同时，使用乙二胺的邻苯二酚水溶液蚀刻硅膜。在这一蚀刻过程中，因为在岛状硅区域上存在氧化硅的保护膜509，所以蚀刻只从其边缘进行。在本实施例中，蚀刻程度X＝1000(图9C)。
此后，光刻胶的掩模507被剥落，并用1/10BHF蚀刻氧化硅的保护膜509。在本实施例中，因为氧化硅膜509非常薄，大约100，所以垫层氧化硅膜502几乎没有被蚀刻。
然后，通过使用ECR等离子体的CVD技术在其上形成厚度为1000至1500例如1200的氧化硅膜510。用单硅烷(SiH4)和氧(O2)作为原料气体，因而衬底不必经过有意的加热。这样形成的氧化硅膜作为栅极绝缘膜。
接着，通过溅射技术在其上淀积厚度为3000至6000例如500的铝膜并被蚀刻，从而形成栅极511。当在铝膜中含有少量的硅或钪(Sc)时，可以改善热阻。此外，栅极被这样形成，使其和漏极分开Z的距离，从而使栅极和源重迭，如图所示。这样做是为了减少漏电流(图9D)。
接着，通过等离子CVD技术形成厚度为4000的氧化硅膜，作为第一层间绝缘层511。然后在第一层间绝缘层511中形成接触孔。此时，接触孔512不仅在源中形成而且也在漏中形成。然后，通过溅射技术，淀积厚度为4500的铝膜并被蚀刻以便形成源极513。此时，没有电极在漏侧形成。
此外，通过等离子CVD技术形成厚度为2000的氧化硅膜，作为第二层间绝缘514。然后，在先前形成的接触孔512内部形成接触孔。接着，通过溅射技术淀积厚度为500的透明导电膜，并被蚀刻形成象素电极515。通过前述处理，可以制成有源矩阵电路的开关晶体管和附连于晶体管上的象素电极(图9E)。
如上所述，本发明可以改善薄膜半导体器件的产量，增加其可靠性，最大程度地表现其特性。按照本发明的薄膜半导体器件最好作为液晶显示的有源矩阵电路中的象素控制晶体管，因为源和漏之间的漏电流小。
本发明以n型沟道TFT为例进行了说明，显然，在P型沟道TFT的情况下，或在同一衬底上混合地淀积n型沟道TFT和P型沟道TFT的互补电路的情况下，可以同样地实现本发明，此外，本发明不仅可应用于前述实施例中的简单的结构，而且也可以应用于例如在未审日本专利申请Hei 6-124962中披露的在源和漏具有硅化物结构和TFT。本发明的上述说明主要针对TFT。然而，显然本发明也可应用于其它的电路器件，例如在一个岛状半导体区域内具有几个栅极的薄膜集成电路，多层栅极型TFT，二极管，电阻和电容。因而本发明可广泛地应用于工业领域。
本发明的最佳实施例的上述说明是出于解释和说明目的。并不是为了把发明限制于所披露的确定的形式，根据上述教导可作出各种改变或由本发明的实施例中可得到各种改型。实施例的选择和说明是为了解释本发明的原理及其应用，使本领域的技术人员可以根据具体应用来实施例和利用本发明。本发明的范围由所附的权利要求及其等同物限定。