发明名称 半导体装置之制造方法
摘要 本发明系关于制造高稳定且可靠之半导体之方法包括:使用含有能加速非晶矽薄膜结晶之一种催化剂元素之溶液盖覆一片非晶矽膜的表面,其后热处理该非晶矽薄膜而使膜结晶。
申请公布号 TW264575 申请公布日期 1995.12.01
申请号 TW083109844 申请日期 1994.10.24
申请人 半导体能源研究所股份有限公司 发明人 大谷久;宫永昭治;张宏勇;福永健司
分类号 H01L27/13;H01L31/00;H01L49/02 主分类号 H01L27/13
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;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 1.一种制造半导体装置之方法包括下列各步骤: 配置一种溶液与基体上之一部份的矽膜相接触,该 溶液含 有一种催化剂用来促进矽膜之结晶;及 经由加热使矽膜结晶。2.如申请专利范围第1项之 方法,其中催化剂包括由镍(Ni ),钯(Pd),铂(Pt),铜(Cu),银,(Ag),金(Au),铟(In ),锡(Sn),磷(P),砷(As)和锑(Sb)所组成之该团中所选 出之一种材料。3.如申请专利范围第1项之方法,其 中催化剂系以自 200ppm或更低之浓度予以包括入溶液中。4.如申请 专利范围第1项之方法,其中溶液中催化剂的浓 度是50ppm或更低。5.如申请专利范围第1项之方法, 其中溶液中催化剂的浓 度是10ppm或更低。6.如申请专利范围第1项之方法, 其中催化剂是选自周期 表的第VIII,IIIB,IVb和Vb等族之至少一种元素。7.如 申请专利范围第1项之方法,其中矽膜是非晶形。8. 如申请专利范围第1项之方法,其中在结晶前维持 溶液 与矽膜相接触历一段经预定之期间。9.如申请专 利范围第8项之方法,其中将被引入矽膜中之 催化剂的浓度经由改变所预定之期间予以控制。 10.一种制造半导体装置之方法包括下列各步骤: 配置一种溶液与基体上之一部份矽膜相接触,该溶 液含有 由镍(Ni),钯(Pd),铂(Pt),铜(Cu),银(Ag),金(Au), 铟(In),锡(Sn),磷(P),砷(As)和锑(Sb)所组成之该团 中所选出之一种材料;及 经由加热使矽膜结晶。11.如申请专利范围第10项 之方法,其中矽膜是非晶形。12.如申请专利范围第 10项之方法,其中在结晶前维持溶 液与矽膜相接触历一段经预定期间。13.如申请专 利范围第12项之方法,其中将被引入矽膜中 之催化剂经由改变所预定之期间予以控制。14.一 种制造半导体装置之方法包括下列各步骤: 配置一种溶液与基体上之一部份矽膜相接触,该溶 液含有 镍;及然后 经由加热使矽膜结晶。15.如申请专利范围第14项 之方法,其中该溶液系由盖覆 予以提供在矽膜上。16.如申请专利范围第15项之 方法,另外包括下列步骤: 维持溶液与矽相接触历0.5分钟或更久并在结晶前 藉一只 旋转器来乾燥溶液。17.如申请专利范围第14项之 方法,其中溶液包括由水, 醇,铵,苯,甲苯,二甲苯,四氯化碳,氯仿和醚所组成 之该团中所选出之一种溶剂。18.如申请专利范围 第14项之方法,其中将镍包括在由下 列各化合物所组成之该团中所选出之一种镍化合 物中:乙 醯丙酮酸镍,—乙基己酸镍,溴化镍,乙酸镍,草酸 镍 ,碳酸镍,氯化镍,碘化镍,硝酸镍,硫酸镍,甲酸镍, 乙醯丙酮酸镍,4—环己基丁酸,氧化镍和氢氧化镍 。19.如申请专利范围第14项之方法,其中溶液系通 过经插 置在其中间之一片氧化物膜与矽膜相接触。20.如 申请专利范围第14项之方法,其中在加热后镍系以 自510@su1@su6原子/cm@su3至110@su1@su9原子/cm@ su3范围内之浓度被包含在矽膜中。21.一种制造半 导体装置之方法包括下列各步骤: 经由配置含有促进结晶之物料之溶液与所选择部 份的矽膜 相接触而添加一种促进结晶之材料入经形成在一 表面上之 矽膜的第一区域中;及 加热该矽膜为的是使晶体自第一区域向着矽膜的 第二区域 (并未直接添加促进结晶之材料至其中)而生长。22 .如申请专利范围第21项之方法,其中在加热后将该 促 进结晶之材料以较第二区域中较高之浓度包括入 矽膜的第 一区域中。23.如申请专利范围第21项之方法,另外 包括该项步骤: 为了形成半导体装置的作用区在第二区域中在加 热后,使 矽膜形成图型。24.如申请专利范围第21项之方法, 其中该促进结晶之材 料系由镍(Ni),钯(Pd),铂(Pt),铜(Cu),银(Ag),金( Au),铟(In),锡(Sn),磷(P),砷(As)和锑(Sb)所组成之 该团中所选出。25.一种制造半导体装置之方法包 括下列各步骤: 制备含有经溶解或经分散入一种极性溶剂中之一 种化合物 之溶液,该化合物包括一种促进结晶之材料; 配置该溶液与一片矽膜相接触;及然后经由加热使 该矽膜 结晶。26.如申请专利范围第25项之方法,其中极性 溶剂系由水 ,醇,酸和铵所组成之该团中所选出。27.如申请专 利范围第25项之方法,其中该化合物系由下 列各化合物所组成之该团中所选出:溴化镍,乙酸 镍,草 酸镍,碳酸镍,氯化镍,碘化镍,硝酸镍,硫酸镍,甲酸 镍,乙醯丙酮酸镍,4—环己基丁酸,氧化镍和氢氧化 镍 。28.如申请专利范围第25项之方法,另外包括添加 一种界 面活化剂之步骤。29.如申请专利范围第25项之方 法,另外包括插置一片氧 化物膜在溶液与矽膜间之步骤。30.一种制造半导 体装置之方法包括下列各步骤: 制备含有经溶解或经分散入一种非极性溶剂中之 一种化合 物之溶液,该化合物包括一种促进结晶之材料; 配置该溶液与一片矽膜相接触;及然后经由加热使 该矽膜 结晶。31.如申请专利范围第30项之方法,其中非极 性溶剂系由 苯,甲苯,二甲苯,四氯化碳,氯仿和醚所组成之该团 中 所选出。32.如申请专利范围第30项之方法,其中该 化合物系由下 列各化合物所组成之该团中所选出:乙醯丙酮酸镍 ,— 乙基己酸镍,溴化镍,4—环己基丁酸,氧化镍和氢氧 化 镍。33.一种制造绝缘闸场效半导体装置之方法包 括下列步骤 : 形成一片非晶之矽膜在一个绝缘之表面上; 使该矽膜结晶;及 为了形成一片闸极绝缘膜,在含有水蒸汽之一种氧 化大气 中氧化该矽膜之一个表面。34.如申请专利范围第 33项之方法,另外包括在结晶前, 添加镍入非晶矽膜中的步骤。35.如申请专利范围 第33项之方法另外包括在氧化后使用 光在含氮之大气中处理矽膜。36.一种包括至少一 个作用区之半导体装置,包括经形成 在一个绝缘表面上之结晶矽,其中该矽膜含有一种 催化剂 元素它能促进非晶矽膜的结晶。37.如申请专利范 围第36项之装置,其中催化剂元素包括 由镍(Ni),钯(Pd),铂(Pt),铜(Cu),银(Ag),金(Au), 铟(In),锡(Sn),磷(P),砷(As)和锑(Sb)所组成之该团 中所选出之一种元素。38.如申请专利范围第36项 之装置,其中该装置系由薄膜 电晶体,二极体和光学传感器所组成之该围中所选 出。39.如申请专利范围第36项之装置,其中该装置 包括经由 PI,PN和NI所指示之至少一个电接头。40.如申请专利 范围第36项之装置,其中催化剂元素系以1 10@su1@su6原子/cm@su3至110@su1@su9原子/cm@su3 范围内之浓度被包含在矽膜中。41.如申请专利范 围第36项之装置,其中拉曼光谱术的峰 値强度(关于矽膜)是1/3或超过关于单晶矽之拉曼 光谱术 的峰値强度。42.如申请专利范围第36项之装置,其 中矽膜的晶体生长 方向是与[111]轴大概相对准。43.如申请专利范围 第36项之装置,其中矽膜的表面具有 至少一个的平面{111},系由{hkl}(h+k=()予以 表示者及其一个邻区。44.如申请专利范围第43项 之装置,其中经由{hkl}所表 示之各平面是{110},{123},{134},{235},{ 145},{146},{156},{257}和{167}。45.一种包括至少一个作 用区之半导体装置(其中)包含经 形成在基体上之结晶矽,其中矽膜的一个表面具有 至少一 个的平面{111}系经由{hkl}(h+k=()所表示者及 其一个邻区。46.如申请专利范围第45项之装置,其 中经由{hk(}所 表示之各平面是{110},{123},{134},{235}, {145},{156},{257}和{167}。图示简单说明: 图1A至1D是依照本发明,用以形成结晶矽膜之各截 面图; 图2A和2B是各截面图显示依照本发明,结晶矽膜之 成形; 图3是一幅图表显示晶体的侧向生长长度VS溶液中 镍之浓 度; 图4是一幅图表显示SIMS数据系关于矽区域中之镍( 镍系被 直接加至其中); 图5是一幅图表面显示SIMS数据系关于矽区域中之 镍,于 此情况晶体系自镍被直接加至其中之区域沿着侧 方向而生 长; 图6A至6E是各截面图显示依照本发明的实例3制造 半导体 装置之方法; 图7显示经历电浆处理之矽薄膜中之Ni浓度; 图8是拉曼光谱图系关于镍被直接加至其中之一个 区域; 图9是拉曼光谱图系关于晶体以侧方向生长之一个 区域; 图10A至10F是截面图显示依照本发明之实例4之电光 装置 的制造方法。 图10A至10F是截面图显示依照本发明之实例4之电光 装置 的制造方法。 图11A至11D是截面图显示依照本发明之实例5之TFT之 制造 方法。 图12显示依照本发明之实例6之活性短阵型光电装 置的示 意图; 图13A至13B是截面图显示依照本发明实例7之结晶矽 膜的 成形; 图14A至14E是截面图显示依照本发明实例8之TFT的制 造方 法;及 图15A至15B是示意图显示依照本发明实例8之TFT的活 性层
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