发明名称 薄膜半导体装置,多晶矽半导体薄膜制程以及制造设备
摘要 在具有一闸极形成于系为经过闸极绝缘膜而在绝缘基底上形成多晶矽膜之第一半导体层上形成、一形成于半导体层之通道区以及建构在该通道区两边之源极与汲极 MIS场效电晶体中,一薄膜半导体装置,相对于闸极绝缘膜之表面,具有{110}少通道区之主要定向。进一步,具有几乎垂直于连接源极与汲极之方向之表面的{100}之主要定向之多晶矽半导体膜,系最好使用在半导体装置之通道中。根据本发明,具有可控制颗粒边界、颗粒大小与结晶定向,以及其减少由于结晶所形成之膜粗糙度以及结晶瑕疵之高品质多晶矽半导体膜可在绝缘基底上得到。
申请公布号 TW480730 申请公布日期 2002.03.21
申请号 TW090104427 申请日期 2001.02.27
申请人 日立制作所股份有限公司 发明人 波多野睦子;山口 伸也;木村嘉伸;朴 成基
分类号 H01L29/786 主分类号 H01L29/786
代理机构 代理人 林志刚 台北巿南京东路二段一二五号七楼
主权项 1.一种薄膜半导体装置,包含:一绝缘基底,一第一半导体膜,其系为多晶矽半导体膜,一闸极,通过闸极绝缘膜而形成在该第一半导体膜上,第一电荷传送与接收机构以及第二电荷传送与接收机构,以预设之间隔于其间而形成在第一半导体膜上,以及一通道区,形成在介于第一与第二电荷传送与接收机构之间,其中构成通道区之第一半导体膜之主要定向,系关于闸极膜或绝缘基底之主要表面,系为{110}。2.一种薄膜半导体装置,包含:一绝缘基底,一第一半导体膜,其系为多晶矽半导体膜,一闸极,通过闸极绝缘膜而形成在该第一半导体膜上,第一电荷传送与接收机构以及第二电荷传送与接收机构,以预设之间隔于其间而形成在第一半导体膜上,以及一通道区,形成在介于第一与第二电荷传送与接收机构之间,其中构成通道区之第一半导体膜之主要定向,系相对于闸极膜或绝缘基底之主要表面,系为{110};以及该第一半导体膜,系实质由相对于作为在通道区连接第一第二极体之方向上,系具有45之纵方向之轴之结晶颗粒所组成。3.一种薄膜半导体装置,包含:一绝缘基底,一第一半导体膜,其系为多晶矽半导体膜,一闸极,通过闸极绝缘膜而形成在该第一半导体膜上,第一电荷传送与接收机构以及第二电荷传送与接收机构,以预设之间隔于其间而形成在第一半导体膜上,以及一通道区,形成在介于第一与第二电荷传送与接收机构之间,其中构成通道区之第一半导体膜之主要定向,系关于闸极膜或绝缘基底之主要表面,系为{110};以及第一半导体膜之通道区,具有至少一作为连接第一电荷传送以及接收机构以及第二电荷传送与接收机构之结晶颗粒。4.一种薄膜半导体装置,包含:一绝缘基底,一第一半导体膜,其系为多晶矽半导体膜,一闸极,通过闸极绝缘膜而形成在该第一半导体膜上,第一电荷传送与接收机构以及第二电荷传送与接收机构,以预设之间隔于其间而形成在第一半导体膜上,以及一通道区,形成在介于第一与第二电荷传送与接收机构之间,其中构成通道区之第一半导体膜之主要定向,系关于闸极膜或绝缘基底之主要表面,系为{110};以及实质上垂直于连接第一半导体膜之第一与第二电荷传送与接收机构之方向的表面之主要定向,系为{110}。5.如申请专利范围第1项至第4项中任一项之薄膜半导体装置,其中具有较通道区为厚之区,系形成在构成上述半导体层之电荷传送与接收机构之部分之上。6.如申请专利范围第1项至第4项中任一项之薄膜半导体装置,其中具有5微米或更小宽度以及5微米或更小之长度之至少一突出物,系形成在该半导体层之相同平面上之周边部份。7.一种半导体装置,具有至少二半导体装置部份在一绝缘基底上,一第二半导体层以及一绝缘膜层,经选择性的形成在该绝缘基底之部分区域上,该构成第二半导体层与绝缘膜层之叠层,系与第一半导体层相接触,该第二半导体层系不存在于第一半导体装置与第二半导体装置之间,一闸极通过闸极绝缘膜而形成在第一半导体层之上,第一电荷传送与接收机构以及第二电荷传送与接收机构,而以预设之间隔于其间而形成于第一半导体膜之上,以及一通道区形成在第一与第二电荷传送与接收机构之间。8.一种薄膜半导体装置,具有至少两个半导体装置部份于一绝缘基底上,一第二薄膜其选择性的形成在具有第一导热性之第一薄膜上,该第二薄膜具有较第一导热性为高之第二导热性,该第二薄膜系不与半导体层相接触,且系建构在第一半导体装置部份与第二半导体装置部份之间,且该半导体装置部份系为申请专利范围第1项至第4项中任一项之薄膜半导体装置。9.一种薄膜半导体装置,具有至少两个半导体装置部份于一绝缘基底上,一第二薄膜其选择性的形成在具有第一导热性之第一薄膜上,该第二薄膜具有较第一导热性为低之第二导热性,该第二薄膜系与半导体层相接触,且系不建构在第一半导体装置部份与第二半导体装置部份之间,且该半导体装置部份系为申请专利范围第1项至第4项中任一项之薄膜半导体装置。10.如申请专利范围第1项之薄膜半导体装置,其中该绝缘基底系为低熔点玻璃基底。11.如申请专利范围第1项之薄膜半导体装置,其中该该通道区之表面粗糙度,系小于20nm,且通道区之内部张力系为10dyn/cm2或更多。12.如申请专利范围第1项之薄膜半导体装置,其中该包含在半导体层之金属元素之密度系为1019cm-3或更小,而包含在通道区之结晶瑕疵密度系为1017cm-3或更小。13.如申请专利范围第1项之薄膜半导体装置,其中该与半导体层相接触之绝缘基底之表面,系具有10nm或更多之高度的起伏。14.一种制造多晶矽半导体膜之制程,其分别实施在形成于绝缘基底上之半导体层中结晶原子核之增长步骤,以及藉由雷射光束之照射以增长结晶颗粒之熔化重结晶半导体薄膜之步骤。15.如申请专利范围第14项之多晶矽半导体膜之制程,其中形成在绝缘基底上之非晶矽半导体膜系藉由照射雷射光束而而熔化重结晶以增长颗粒。16.如申请专利范围第14项之多晶矽半导体膜之制程,其中雷射光束系选在240nm至600nm之范围,而非晶矽半导体膜之波长之吸收系数系大于多晶矽半导体膜之吸收系数。17.如申请专利范围第14项之多晶矽半导体膜之制程,其中形成在绝缘膜上之多晶矽膜之结晶原子核系藉由雷射光束之照射而熔化重结晶而形成。18.如申请专利范围第14项之多晶矽半导体膜之制程,其中形成在绝缘膜上之多晶矽膜之结晶原子核系藉由催化化学蒸汽沈积而形成。19.如申请专利范围第14项之多晶矽半导体膜之制程,其中在熔化重结晶而增长结晶颗粒之步骤中之所照射之雷射光束之脉冲宽度系为10ns至1ms。20.一种半导体膜制造设备,包含:调变雷射光束之脉冲宽度、雷射光束强度之时间相关形状以及雷射光束脉冲之间隔之机构,将来自于振荡源所照射之雷射光束之侧描的照射范围定型为预设形状,并将该形状聚焦至被照射之物件之机构,以及以同步于雷射光束之照射之预设速度以及间距而移动绝缘基底之机构。图式简单说明:图1(a)至1(c)系本发明之实施例1之半导体装置之图;图2(a)与2(b)系为解释本发明之半导体装置之图;图3(a)至3(e)系作为以制造步骤顺序而解释本发明之半导体装置制程之剖面图;图4系本发明之制造设备之观念图;图5(a)至5(b)系展示雷射光束强度之时间变化之图;图6(a)与6(b)系展示雷射光束强度之空间分布例子之图;图7(a)至7(c)系解释本发明之实施例2之半导体装置之图;图8(a)至8(f)系以制程步骤而解释半导体装置制程之剖面图;图9(a)至9(c)系解释本发明之实施例3之半导体装置之图;图10(a)至10(e)系以制程步骤而解释本发明之半导体装置制程之剖面图;图11(a)至11(c)系解释本发明实施例4之半导体装置之图;以及图12系展示习知技术之雷射光束照射之立体图。
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