[發明專利]半導體器件、場致發光器件及場致發光顯示裝置的制法

無效

• 申請號: 200810133793.9
• 申請日: 1996-12-12
• 公開（公告）號: CN101393858A
• 公開（公告）日: 2009-03-25
• 發明（設計）人: 張宏勇
• 申請（專利權）人: 株式會社半導體能源研究所
• 主分類號: H01L21/20
• 分類號: H01L21/20;H01L21/84
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 何欣亭;劉宗杰

技術領域

本發明涉及利用結晶硅膜的半導體器件及其制造方法。例如，涉及使用玻璃基片上或者石英基片上形成的結晶硅膜的薄膜晶體管及其制造方法。還涉及利用結晶硅膜的半導體器件的構成及其制造方法。

背景技術

以前，已經公知利用等離子CVD方法或減壓熱CVD方法，在玻璃基片和石英基片上形成硅膜，再利用該硅膜制造薄膜晶體管的技術。這種技術不僅用于使用玻璃基片或石英基片的場合，也用于采用單晶硅片的集成電路方面，還用于實現多層結構的場合。

特別是，在有源矩陣型液晶顯示器件(LCD)方面，正在研究利用這種薄膜晶體管的技術。

一般用氣相法或蒸鍍等方法，獲得單晶膜是困難的。(雖然在微小區域內可能實現這種技術，但不是一般的情況)。

所以，利用等離子CVD法和減壓加熱CVD法，形成非晶硅膜(非晶硅膜)，再把它加熱或者用激光照射，使其結晶化。

一般，獲得結晶硅膜的方法，是以石英基片作為基片，通過加熱，在該石英基片上形成的非晶硅膜，使其結晶化。這種方法在900℃到1100℃的溫度下，進行加熱，使非晶硅膜變成結晶硅膜。

然而，石英基片價格高，在利用尋求低價格的液晶器件方面，存在問題。雖然，可以利用玻璃基片作為基片。可是，由于玻璃基片耐熱性低，不能進行象上述那樣的高溫處理，還不能獲得必要的結晶性。

玻璃基片耐熱溫度，根據不同種類可達到600到750℃的程度。所以，必須在這種溫度內進行處理，來獲得必要特性的結晶硅。

此外，眾所周知，通過激光照射，可使非晶硅膜變成結晶硅膜。根據這種技術，幾乎不使基片產生熱損耗，就能使非晶硅膜變成結晶性硅膜。然而，在激光振蕩器的安全性和照射區的均勻性方面，存在問題，在工業利用方面存在問題。

作為解決這個問題的方法，為了提高處理裕度，采用加熱處理和照射激光的混合使用方法。但是，在并用加熱處理的情況，由于產生前述處理溫度高的問題，使用玻璃基片有困難。

作為解決這種問題的方法、在日本專利公開平07-074366號中公開了。其技術是，利用促進硅晶化的金屬元素，在600℃以下的處理溫度，使非晶硅膜變成為結晶硅膜。

對于這種技術，有兩種結晶生長形式。一種是在摻雜金屬元素區域，向下進行的縱向生長(在基片的垂直方向生長)。另一種是從該區域向周圍進行橫向結晶生長(在與基片的平行方向進行結晶生長)。

縱向生長的特征是，和只加熱的情況進行比較，可用低溫(結晶溫度降低到50℃)獲得結晶硅膜，工藝比較簡單。然而，金屬元素的濃度，無論如何也容易變高，此外，存在金屬元素析出的問題。

金屬元素的析出，成為所得半導體器件特性差別變大的主要原因。而且，成為制造薄膜晶體管時漏電流增加的主要原因。

另一方面，橫向生長的區域，膜質優良，在其內部的金屬元素的濃度低(只是比較的意思)，有作用。但是選擇地形成多個橫向生長區域時，這些區域互相接觸合并，形成結晶邊界，阻礙其它區域的生長。

特別是在結晶粒邊界，由于形成了硅化鎳成分，如果這個區域和薄膜晶體管的有源區重疊，則嚴重地損害薄膜晶體管的特性。此外，生長源不同的橫向生長區域，其結晶生長形狀不同，例如，通過X射線衍射計測，表示各結晶方向的信號強度不同。

這種情況，在基片上必須制作多個薄膜晶體管的情況，各薄膜晶體管的特性不同，在構成電路的情況，成為其工作不良問題的原因。

今后，由于電路結構越來越集成化，上述橫向生長區域之間互相干攏成了大的問題。

如果生長方向不同，則所得到的器件特性不同，由多個器件所確定功能的電路，存在問題。

發明內容

由說明書公開的本發明的任務是，通過利用促進硅結晶化的金屬元素獲得結晶硅膜的技術，得到精確控制的結晶生長區。

例如，本發明的任務是提供控制橫向生長區寬度的技術。此外，本發明的任務是提供下列技術，即利用前述金屬元素促進結晶生長的技術，構成要求微細化的結構。

由說明書公開的本發明之一是，利用在具有絕緣表面的基片上形成的，在與前述基片平行或基本平行的方向生長的結晶區域，形成具有至少一種功能的電子電路，其特征是前述區域具有相同的結晶生長形態。