发明名称 半导体装置、液晶显示装置、EL显示装置、半导体薄膜之制造方法及半导体装置之制造方法
摘要 提供一种半导体装置,具有多结晶之半导体层(11)之薄膜电晶体(40),于半导体层(11)内具有通道领域(22)、位于通道领域(22)之两侧的高浓度不纯物领域(24、17)、位于通道领域(22)及高浓度不纯物领域(24、17)之间而不纯物浓度比高浓度不纯物领域(24、17)低的低浓度不纯物领域(18a、18b),存在低浓度不纯物领域(18b)之至少一部分结晶(14)之粒径比其他结晶(15)的粒径大。
申请公布号 TW515103 申请公布日期 2002.12.21
申请号 TW090118029 申请日期 2001.07.24
申请人 松下电器产业股份有限公司 发明人 西谷辉;山本睦;武富义尚
分类号 H01L29/786;H01L27/12 主分类号 H01L29/786
代理机构 代理人 恽轶群 台北巿南京东路三段二四八号七楼;陈文郎 台北巿南京东路三段二四八号七楼
主权项 1.一种半导体装置,系具有多结晶之半导体层之薄 膜电晶体,其特征在于: 于半导体层内具有通道领域; 位于通道领域之两侧的高浓度不纯物领域;及 位于通道领域及高浓度不纯物领域之间而不纯物 浓度比高浓度不纯物领域低的低浓度不纯物领域; 且存在低浓度不纯物领域之至少一部分结晶之粒 径比其他结晶的粒径大。2.如申请专利范围第1项 之半导体装置,其中前述其他结晶系存在于前述通 道领域的结晶。3.如申请专利范围第1项之半导体 装置,其中从前述通道领域与前述低浓度不纯物领 域或偏移领域之交界之至少一方,包含该交界面存 在于前述低浓度不纯物领域或偏移领域侧0.5m以 内的领域之至少一部分的结晶其中任何的结晶粒 径比其他的结晶粒径大。4.如申请专利范围第3项 之半导体装置,其中前述其他结晶系存在于前述通 道领域的结晶。5.一种半导体装置,系具有多结晶 之半导体层之薄膜电晶体,其特征在于: 于半导体层内具有通道领域; 位于通道领域之两侧的高浓度不纯物领域;及 位于通道领域及高浓度不纯物领域之间而不纯物 浓度比高浓度不纯物领域低的低浓度不纯物领域; 且从前述通道领域与前述低浓度不纯物领域或偏 移领域之交界至之少一方包含该交界而于前述低 浓度不纯物领域或偏移领域侧0.3m以内不存在结 晶粒界。6.如申请专利范围第5项之半导体装置,其 中更从前述通道领域与前述低浓度不纯物领域或 偏移领域之前述交界至前述通道领域侧0.3m以内 不存在结晶粒界。7.一种半导体装置,系具有多结 晶之半导体层之薄膜电晶体,其特征在于: 于半导体层内具有通道领域; 位于通道领域之两侧的高浓度不纯物领域;及 位于通道领域及高浓度不纯物领域之间而不纯物 浓度比前述高浓度不纯物领域低的低浓度不纯物 领域或不含不纯物的偏移领域; 且于至少一方侧之前述低浓度不纯物领域或偏移 领域不存在结晶粒界。8.如申请专利范围第7项之 半导体装置,其中前述通道领域不存在结晶粒界。 9.如申请专利范围第8项之半导体装置,其中于邻接 前述低浓度不纯物领域或偏移领域之前述高浓度 不纯物领域不存在结晶粒界。10.一种半导体装置, 其特征在于:包含具有共通功能之多数薄膜电晶体 ,而该薄膜电晶体之个数之50%以上系申请专利范围 第1或5项所记载之薄膜电晶体。11.如申请专利范 围第1项之半导体装置,其中于基板与前述半导体 层之间形成具有绝缘性的底层膜,前述底层膜之平 均孔径系0.01m~2m之包含多孔质层。12.如申请 专利范围第1项之半导体装置,其中基板与前述半 导体层之间形成具有绝缘性的底层膜,前述底层膜 之平均孔径为0.01m~2m之多孔质层,以及构成包 含比形成在该多孔质层上之该多孔质层更致密之 层。13.如申请专利范围第1项之半导体装置,其中 前述薄膜电晶体系形成在热传导率比前述半导体 层高的物质所构成之一定形状之图形的近旁。14. 如申请专利范围第13项之半导体装置,其中前述图 形系形成在基板与前述半导体层之间。15.如申请 专利范围第14项之半导体装置,其中前述图形系藉 着形成在基板与前述半导体层之间而具有绝缘性 的底层膜所覆盖。16.如申请专利范围第15项之半 导体装置,其中前述底层膜由上侧底层膜与下侧底 层膜所构成,前述图形系配置于前述上侧底层膜与 前述下侧底层膜之间。17.如申请专利范围第16项 之半导体装置,其中前述前述上侧底层膜之厚度比 前述下侧底层膜之厚度薄。18.如申请专利范围第1 项之半导体装置,其中前述薄膜电晶体具有由多结 晶之半导体薄膜所构成之半导体层及由非晶质之 半导体薄膜所构成之一定形状的图形。19.一种液 晶显示装置,其特征在于:具有藉由申请专利范围 第1项所记载之半导体装置以供给电压而动作的像 素。20.一种EL显示装置,其特征在于:具有藉由申请 专利范围第1项所记载之半导体装置以供给电压而 动作的像素。21.一种半导体薄膜之制造方法,其特 征在于包含有: 形成在基板上之非晶质或多结晶之半导体薄膜上 的一部分,形成比该半导体薄膜之热传导率高的物 质所构成之散热层的步骤;及 对前述半导体薄膜照射强光或雷射光而使其结晶 化的步骤。22.如申请专利范围第21项之半导体薄 膜之制造方法,其中前述形成散热层之步骤包含有 :于前述半导体薄膜上形成比该半导体薄膜高热传 导物质之膜的步骤;藉着光刻法于前述热传导率高 之物质的膜上形成光阻遮罩的步骤;蚀刻去除前述 热传导率高之物质的膜未被前述光阻遮罩覆盖的 部分的步骤;及剥离前述光阻遮罩的步骤。23.如申 请专利范围第21项之半导体薄膜之制造方法,其中 前述形成散热层之步骤包含有:藉着光刻而形成光 阻图形的步骤;形成比前述半导体薄膜之热传导率 高之物质之膜的步骤;及将前述光阻图形与前述热 传导率高的物质一同剥离的步骤。24.如申请专利 范围第21项之半导体薄膜之制造方法,其中前述形 成散热层之步骤包含有:使用具有开口的遮罩而藉 着蒸着或溅镀而形成比前述半导体薄膜之热传导 率高之物质的膜。25.如申请专利范围第21项之半 导体薄膜之制造方法,其中前述强光或雷射光在固 定基板与光源之位置关系的状态下,对基板上一定 范围照射一脉冲或多数脉冲而赋予者。26.一种半 导体薄膜之制造方法,其特征在于具有: 于基板上之一部分形成散热层之步骤: 于前述基板及散热层上形成具有绝缘性之底层膜 的步骤; 于前述底层膜上形成非晶质或多结晶之半导体薄 膜的步骤;及 对前述半导体薄膜照射强光或雷射光而使其结晶 化的步骤; 且前述散热层系由热传导率比前述半导体薄膜高 的物质所构成。27.一种半导体薄膜之制造方法,其 特征在于包含有: 于形成在基板上之非晶质或多结晶之半导体薄膜, 藉由曝光遮罩而照射强光或雷射光而使其结晶化 的步骤; 且前述曝光遮罩系于表背面之至少一部分具有形 成曲面之透镜部,而使照射于前述半导体薄膜之光 量产生倾斜性的分布。28.如申请专利范围第27项 之半导体薄膜之制造方法,其中前述透镜部形成平 面看为带状或圆状,前述分布系沿着前述带状之长 边方向或前述圆形之径方向而产生。29.如申请专 利范围第27项之半导体薄膜之制造方法,其中前述 透镜部之曲面系将前述曝光遮罩之表背面之至少 一部分予以洼陷而形成。30.一种半导体薄膜之制 造方法,其特征在于包含有: 于形成在基板上之非晶质或多结晶之半导体薄膜, 藉由曝光遮罩而照射强光或雷射光而使其结晶化 的步骤; 且前述曝光遮罩系藉着使照射光赋予相位分布而 使照射于前述半导体薄膜之光量产生倾斜性的分 布。31.如申请专利范围第30项之半导体薄膜之制 造方法,其中前述曝光遮罩系由部分厚度不同之光 透过性构件所构成,并藉着前述厚度之不同而对前 述照射光赋予相位分布。32.一种半导体薄膜之制 造方法,其特征在于包含有: 于形成在基板上之非晶质或多结晶之半导体薄膜, 藉由曝光遮罩而照射强光或雷射光而使其结晶化 的步骤; 且前述曝光遮罩系由具有多数之开口部的遮光性 构件所构成,藉着多数之前述开口部而使照射于前 述半导体薄膜之光量产生倾斜性的分布。33.如申 请专利范围第32项之半导体薄膜之制造方法,其中 多数开口部之每个单位面积的开口率系沿着带状 领域之长边方向而配置成阶段性或连续性的变化, 且前述分布系沿着前述长边方向而产生。34.如申 请专利范围第32项之半导体薄膜之制造方法,其中 多数开口部之每个单位面积的开口率系从圆状领 域之中心朝周边向径方向配置成阶段性或连续性 的增加,且前述分布系沿着前述径方向而产生。35. 一种半导体装置之制造方法,其特征在于包含有: 于形成在基板上之非晶质或多结晶之半导体薄膜 上的一部分,形成比该半导体薄膜热传导率高的物 质所构成之散热层、及对准键的步骤; 对前述半导体薄膜照射强光或雷射光而使其结晶 化的步骤;及 于前述半导体薄膜上形成闸电极膜的步骤; 且前述对准键系使用于用以至少蚀刻前述闸电极 膜之一部分而将闸电极之图形形成在一定位置的 光照步骤。36.一种半导体装置之制造方法,其特征 在于包含有: 于基板上之一部分形成对准键的步骤; 在前述基板及对准键上形成非晶质或多结晶之半 导体薄膜上的步骤; 对前述半导体薄膜照射强光或雷射光而使其结晶 化的步骤;及 于前述半导体薄膜上形成闸电极膜的步骤; 且前述对准键系由热传导率比前述半导体薄膜高 的物质所构成,且使用于用以至少蚀刻前述闸电极 膜之一部分而将闸电极之图形形成在一定位置的 光照步骤。37.一种半导体装置之制造方法,其特征 在于包含有: 于形成在前述基板上之非晶质或多结晶之半导体 薄膜,藉由曝光遮罩而照射强光或雷射光而在产生 光量分布的状态下,使其结晶化之同时,形成对准 键的步骤;及 于前述半导体薄膜上形成闸电极膜的步骤, 且前述对准键系藉由前述曝光遮罩遮断透过光的 一部分而使产生于半导体薄膜之多结晶矽领域及 非晶质矽领域之色的不同而形成,且使用于用以至 少蚀刻前述闸电极膜之一部分而将闸电极之图形 形成在一定位置的光照步骤。38.一种半导体装置 之制造方法,其特征在于包含有: 于基板上之一部分形成闸电极及对准键的步骤; 于前述闸电极及对准键上形成非晶质或多结晶之 半导体薄膜的步骤; 使用前述对准键,而将比前述半导体薄膜高热传导 率之物质所构成之散热层形成在前述半导体薄膜 上之一定位置的步骤;及 对前述半导体薄膜照射强光或雷射光而使其结晶 化的步骤。图式简单说明: 第1图表示于本发明之实施样态1之半导体薄膜之 制造方法中,形成非晶质矽膜之基板的立体图。 第2图系前述半导体薄膜之制造方法中,所使用之 雷射回火装置的概略构成图。 第3图表示前述半导体薄膜之制造方法中,照射雷 射后之状态的断面图。 第4图表示前述半导体薄膜之制造方法中,于非晶 质矽膜形成散热层及对准键状态的断面图。 第5图(a)表示于前述半导体薄膜之制造方法中,本 照射步骤状态的断面图,及第5图(b)表示藉由本照 射步骤所形成之矽膜的温度分布。 第6图表示前述半导体薄膜之制造方法中,藉着存 在前述散热层而于前述矽膜形成大粒结晶状态的 断面图。 第7图系前述大粒结晶近旁之平面图。 第8图a-d系用以说明前述半导体薄膜之制造方法中 ,前述散热层之去除步骤的断面图。 第9图表示前述半导体薄膜之制造方法中,改变前 述散热层形状之情形下,前述大粒结晶之形状的平 面图。 第10图a-d系用以说明本发明之实施样态1之半导体 装置之制造方法中,构成半导体装置之TFT之制造步 骤的断面图。 第11图系本发明之实施样态1之半导体装置之制造 方法中,图(a)表示前述大粒径结晶与TFT之位置关系 的断面图,及,图(b)为平面图。 第12图表示切下本发明之实施样态1之半导体装置 之一例的液晶显示装置一部分的概略立体图。 第13图表示前述液晶显示装置之一部分的概略平 面图。 第14图表示本发明之实施样态1之半导体装置之一 例的EL显示装置的断面图。 第15图表示前述EL显示装置之一部分的电路图。 第16图a-c系用以说明本发明之实施样态3之半导体 薄膜之制造方法中,形成散热层及对准键之步骤的 断面图。 第17图表示本发明之实施样态3之半导体装置之制 造方法中,形成其构成半导体装置之TFT的偏移领域 状态的断面图。 第18图表示本发明之实施样态7之半导体薄膜之制 造方法中,于第1底层膜上形成具有多孔质层之第2 底层膜状态的断面图。 第19图表示本发明之实施样态7之半导体薄膜之制 造方法中,使用曝光遮罩而进行本照射步骤状态的 立体图。 第20图(a)系模式的表示藉由使用第19图所示之曝光 遮罩之本照射步骤,而于矽膜上产生光量分布状态 的断面图、及第20图(b)表示光量分布之概要。 第21图系本发明之实施样态9之半导体薄膜之制造 方法中所使用之曝光遮罩的平面图。 第22图(a)系模式的表示藉着使用第21图所示之曝光 遮罩的本照射步骤,而于矽膜上产生光量分布状态 的断面图、及图(b)表示光量分布的概要。 第23图系本发明之实施样态10之半导体薄膜之制造 方法中,使用曝光遮罩而进行本照射步骤状态的立 体图。 第24图(a)系模式的表示藉着使用第19图所示之曝光 遮罩的本照射步骤,而于矽膜上产生光量分布状态 的断面图、及图(b)表示光量分布的概要。 第25图系本发明之实施样态11之半导体薄膜之制造 方法中,所使用曝光遮罩之(a)侧面图,及(b)立体图 。 第26图(a)系模式的表示藉着使用第25图所示之曝光 遮罩的本照射步骤,而于矽膜上产生光量分布状态 的断面图、及图(b)表示光量分布的概要。 第27图系本发明之实施样态12之半导体薄膜之制造 方法中,所使用曝光遮罩之平面图。 第28图a-d系用以说明本发明之实施样态13之半导体 装置之制造方法中,构成半导体装置之TFT之制造步 骤的断面图。 第29图a-c系用以说明本发明之实施样态14之半导体 装置之制造方法中,构成半导体装置之TFT之制造步 骤的断面图。 第30图a-b表示本发明之半导体装置之LDD领域及偏 移领域与结晶之位置关系之例。 第31图表示矽结晶粒径与TFT信赖度之相关关系。
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