发明名称 薄膜电晶体及其制备方法
摘要 揭示半导体装置。半导体装置具有做为活性层区的结晶矽膜。结晶矽膜具有平行于基底的针状或柱状晶体﹐具有﹙111﹚轴的晶体生长方向。半导体装置的制法包括将催化元素加到非晶砂膜的步骤﹔并在低温加热含有催化元素的非晶矽膜而使矽膜结晶。
申请公布号 TW295703 申请公布日期 1997.01.11
申请号 TW083105677 申请日期 1994.06.22
申请人 半导体能源研究所股份有限公司 发明人 大谷久;竹山顺一;竹村保彦;宫永昭治;高山彻;张宏勇
分类号 H01L21/331 主分类号 H01L21/331
代理机构 代理人 林敏生 台北巿南京东路二段一二五号七楼伟成第一大楼
主权项 1. 一种薄膜电晶体,包括:设在玻璃基底上或玻璃基底上的绝缘膜上且含有催化金属之具有晶性的矽半导体膜,该矽半导体膜含有催化金属,其中半导体膜的晶体生长面是面(111)。2. 如申请专利范围第1项的装置,其中催化金属包括选自由Ni,Pd,Pt,Cu,Ag,Au,Sn,Pb,所组成之群类中的一或多种元素。3. 如申请专利范围第1项的装置,其中@qf @ps9,9.4 催化金属包括选自由第Ⅷ,Ⅲb,Ⅳb,VB族元素所组成之群类中的一或多种元素。4. 如申请专利范围第1项的装置,其中催化金属浓度为110@su1@su6原子/cm@su3至110@su1@su9原子/cm@su3。5. 一种薄膜电晶体,包括:设在玻璃基底上或玻璃基底上的绝缘膜上具有晶性的矽半导体膜,其中半导体膜的晶体生长在大致平行于基底表面的方向;晶体生长方向大致匹配轴<111>的方向;晶体生长方向大致匹配半导体装置的载子迁移方向。6. 一种薄膜电晶体,包括:设在玻璃基底上或玻璃基底上的绝缘膜上具有晶性的矽半导体膜,其中半导体膜的晶粒边界沿着大致平行于基底表面的方向;沿着晶粒边界的方向大致匹配半导体装置的载子迁移方向。7. 一种薄膜电晶体,包括:设在玻璃基底上或玻璃基底上的绝缘膜上具有晶性的矽半导体膜,其中半导体膜的晶体生长在大致平行于基底表面的方向;晶体生长方向大致匹配半导体装置的载子迁移方向。8. 一种薄膜电晶体,包括:利用设在玻璃基底上或玻璃基底上的绝缘膜上具有晶性之矽半导体膜的电晶体,其中半导体膜的晶体生长在大致平行于基底表面的方向;晶体生长方向大致匹配在电晶体通道流动的载子方向。9. 一种薄膜电晶体,包括:利用设在玻璃基底上或玻璃基底上的绝缘膜上具有晶性之矽半导体膜的电晶体,其中半导体膜的晶体生长在大致平行于基底表面的方向;晶体生长方向大致在轴<111>的方向;晶体生长方向大致匹配在电晶体通道流动的载子方向。10. 一种薄膜电晶体,包括:设在玻璃基底上或玻璃基底上的绝缘膜上具有晶性的矽半导体膜,其中半导体膜的晶体生长在大致平行于基底表面的方向;薄膜电晶体设在半导体膜之晶体生长的中间区;晶体生长方向大致匹配薄膜电晶体的载子迁移方向。11. 一种用于薄膜电晶体的半导体之制备方法,包括:将促进结晶的催化元素引入非晶矽膜表面的步骤,该非晶矽膜系设于绝缘基底上或玻璃基底上的绝缘膜上;由热处理使部分或所有非晶矽膜结晶的步骤;将光照射在结晶矽膜的步骤,其中控制热处理所造成的结晶比例和光照射所造成的结晶比例,来控制矽膜的晶体取向。12. 如申请专利范围第11项的制备方法,其中催化金属包括选自由Ni,Pd,Pt,Cu,Ag,Au,Sn,Pb所组成之群类中的一或多种元素。13. 一种用于薄膜电晶体的半导体之制备方法,包括:将促进结晶的催化元素引入非晶矽膜表面的步骤,该非晶矽膜系设于绝缘基底上或玻璃基底上的绝缘膜上;由热处理使部分或所有非晶矽膜结晶的步骤,将光照射在结晶矽膜的步骤,其中控制热处理所造成的结晶比例和光照射所造成的结晶比例,来控制矽膜的晶体取向;调整引入之催化元素的量,来控制热处理所造成的结晶比例。14. 如申请专利范围第13项的制备方法,其中催化金属包括选自由Ni,Pd,Pt,Cu,Ag,Au,Sn,Pb所组成之群类中的一或多种元素。15. 一种用于薄膜电晶体的半导体之制备方法,包括:将促进结晶的催化元素引入非晶矽膜表面的步骤,该非晶矽膜系设在绝缘基底或玻璃基底上的绝缘膜上;由热处理使部分或所有非晶矽膜结晶的步骤;将光照射在结晶矽膜的步骤,其中控制热处理所造成的结晶比例和光照射所造成的结晶比例,来控制矽膜的晶体取向;调整热处理的温度和/或时间,来控制热处理所造成的结晶比例。16. 如申请专利范围第15项的制备方法,其中催化金属包括选自由Ni,Pd,Pt,Cu,Ag,Au,Sn,Pb所组成之群类中的一或多种元素。17. 一种用于薄膜电晶体的半导体之制备方法,包括:将促进结晶的催化元素引入非晶矽膜表面的步骤;由热处理使部分或所有非晶矽膜结晶的步骤;将光照射在结晶矽膜的步骤,其中控制热处理所造成的结晶比例和光照射所造成的结晶比例,来控制矽膜的晶体取向;调整光的照射强度和/或照射时间,来控制光照射所造成的结晶比例。18. 如申请专利范围第17项的制备方法,其中催化金属包括选自由Ni,Pd,Pt,Cu,Ag,Au,Sn,Pb所组成之群类中的一或多种元素。19. 一种用于薄膜电晶体的半导体之制备方法,包括:将促进结晶的催化元素引入基底的绝缘表面的步骤;在引入催化元素之基底上形成非晶矽膜的步骤;由热处理使部分或所有非晶矽膜结晶的步骤;将光照射在结晶矽膜以得到取向大致在(111)方向之结晶矽膜的步骤。20. 如申请专利范围第19项的制备方法,其中催化金属包括选自由Ni,Pd,Pt,Cu,Ag,Au,Sn,Pb所组成之群类中的一或多种元素。21. 一种用于薄膜电晶体的半导体之制备方法,包括:在基底的绝缘表面上形成非晶矽膜的步骤;将促进结晶的催化元素引入非晶矽膜表面部分区域的步骤;由热处理使晶体在平行于基底的方向从引入催化元素之区域生长的步骤;将光照射在受到晶体生长之矽膜的步骤,其中控制非晶矽膜厚度,来控制矽膜的晶体取向。22. 如申请专利范围第21项的制备方法,其中催化金属包括选自由Ni,Pd,Pt,Cu,Ag,Au,Sn,Pb所组成之群类中的一或多种元素。23. 一种用于薄膜电晶体的半导体之制备方法,包括:将促进结晶的催化元素引入非晶矽膜表面的步骤,该非晶矽膜系设于绝缘基底上或形成于玻璃基底上的绝缘膜上;由热处理使部分或所有非晶矽膜结晶的步骤;将光照射在结晶矽膜的步骤,其中控制引入之催化元素的量和/或热处理的温度,来控制结晶矽膜的粒子尺寸。24. 如申请专利范围第23项的制备方法,其中催化金属包括选自由Ni,Pd,Pt,Cu,Ag,Au,Sn,Pb所组成之群类中的一或多种元素。25. 一种用于薄膜电晶体的半导体之制备方法,包括:将促进结晶的催化元素引入非晶矽膜表面的步骤,该非晶矽膜表面系形成于玻璃基底上或玻璃基底上形成的绝缘膜上;由热处理使部分或所有非晶矽膜结晶的步骤;将光照射在结晶矽膜的步骤,其中控制引入之催化元素的量和/或热处理的时间,来控制结晶矽膜的粒子尺寸。26. 如申请专利范围第25项的制备方法,其中催化金属包括选自由Ni,Pd,Pt,Cu,Ag,Au,Sn,Pb所组成之群类中的一或多种元素。27. 一种用于薄膜电晶体的半导体,包括:设在基底的绝缘表面上的结晶矽膜,其中结晶矽膜从引入基底与矽膜间之介面并促进结晶的催化元素呈现晶体生长;结晶矽膜大致取向于(111)方向。28. 如申请专利范围第27项的半导体,其中催化金属包括选自由Ni,Pd,Pt,Cu,Ag,Au,Sn,Pb所组成之群类中的一或多种元素。29. 一种用于薄膜电晶体的半导体,包括:设在玻璃基底上或玻璃基底上的绝缘膜上之结晶矽膜,其中矽膜的(111)取向比为0.33至1;促进结晶的催化元素加入矽膜。30. 如申请专利范围第29项的半导体,其中催化金属包括选自由Ni,Pd,Pt,Cu,Ag,Au,Sn,Pb所组成之群类中的一或多种元素。31. 一种用于薄膜电晶体的半导体,包括:设在基底的绝缘表面上的结晶矽膜,一部分结晶矽膜在平行于基底的方向呈现晶体生长,其中呈现晶体生长之部分的(111)取向比为0.67至1;促进结晶的催化元素加入结晶矽膜。32. 如申请专利范围第31项的半导体,其中催化金属包括选自由Ni,Pd,Pt,Cu,Ag,Au,Sn,Pb所组成之群类中的一或多种元素。33. 一种用于薄膜电晶体的半导体,包括:设在基底的绝缘表面上的结晶矽膜,一部分结晶矽膜在平行于基底的方向呈现晶体生长,其中呈现晶体生长之部分的(111)取向比为0.72至1;结晶矽膜厚度为800@fc(1.frch)8或以下;促进结晶的催化元素加入结晶矽膜。34. 如申请专利范围第33项的半导体,其中催化金属包括选自由Ni,Pd,Pt,Cu,Ag,Au,Sn,Pb所组成之群类中的一或多种元素。35. 一种用于薄膜电晶体的半导体,包括:引入促进结晶之催化元素的结晶矽膜,该结晶矽膜系设在玻璃基底上或玻璃基底的结缘膜上,其中控制引入之催化元素的量,来控制结晶矽膜的粒子尺寸。36. 如申请专利范围第35项的半导体,其中催化金属包括选自由Ni,Pd,Pt,Cu,Ag,Au,Sn,Pb所组成之群类中的一或多种元素。37. 一种薄膜电晶体的形成方法,包括以下步骤:制备含有结晶促进剂的液体;在玻璃基底上或形成于玻璃基底上的绝缘膜上,形成接触该液体的半导体层;使半导体层结晶。38. 如申请专利范围第37项的方法,其中在该半导体层形成在该基底上之后,该液体涂在部分的该半导体层上。39. 如申请专利范围第37项的方法,其中加热该半导体层来进行该结晶。40. 如申请专利范围第37项的方法,其中该结晶促进剂选自由Ni,Pd,Pt,Cu,Ag,Au,Sn,Pb所组成的群类。41. 如申请专利范围第1项的装置,其中该矽半导体膜是非单晶矽半导体膜。42. 如申请专利范围第5项的装置,其中该矽半导体膜是非单晶矽半导体膜。43. 如申请专利范围第6项的装置,其中该矽半导体膜是非单晶矽半导体膜。44. 如申请专利范围第7项的装置,其中该矽半导体膜是非单晶矽半导体膜。45. 如申请专利范围第8项的装置,其中该矽半导体膜是非单晶矽半导体膜。45. 如申请专利范围第9项的装置,其中该矽半导体膜是非单晶矽半导体膜。47. 如申请专利范围第10项的装置,其中该矽半导体膜是非单晶矽半导体膜。48. 如申请专利范围第37项的方法,其中该半导体层是非单晶半导体层。图示简单说明:图1显示定向对结晶矽膜之催化元素浓度的相依性。图2显示解释结晶机构的模型。图3A-C显示一例中的制备步骤。图4显示结晶矽膜的X射线绕射结果。图5A-D显示一例中的制备步骤。图6显示结晶矽膜的X射线绕射结果。图7A-E显示一例中的制备步骤。图8A-F显示一例中的制备步骤。图9显示膜厚度与结晶矽膜定向的关系。图10A-D显示一例中的制备步骤。图11是一例中相关的轮廓图。图12A-D显示一例中的制备步骤。图13是显示矽膜晶体结构的照片。图14是显示矽膜晶体结构的照片。图15是显示矽膜晶体结构的照片。图16显示矽膜晶体定向。图17显示矽膜中的镍浓度。图18是矽膜正剖面的剖面照片。
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