專利名稱：一種有源陣列顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造具有晶態(tài)半導(dǎo)體的半導(dǎo)體器件的工藝。本發(fā)明還涉及用于集成電路，尤其是，用于電光裝置中的有源陣列電路的開(kāi)關(guān)元件或者與有源陣列電路形成在同一襯底的驅(qū)動(dòng)電路的薄膜晶體管。
背景技術(shù)：
非晶硅膜很容易用作TFT的薄膜半導(dǎo)體。然而，非晶硅膜的電特性要比晶態(tài)薄膜半導(dǎo)體，例如，多晶硅、單晶硅、以及微晶硅差得多。而晶態(tài)硅膜可以通過(guò)先形成非晶硅膜，再加熱處理晶化所獲得薄膜來(lái)制成。
晶化非晶硅膜的熱處理要求將該膜在溫度600℃或更高下加熱為期10小時(shí)或更長(zhǎng)。這樣的熱處理有害于玻璃襯底。舉例來(lái)說(shuō)，一種常用于有源陣列液晶顯示器襯底的Corning 7059玻璃，玻璃形變點(diǎn)為593℃，因而就不合乎要經(jīng)受600℃溫度或更高的加熱溫度的大面積襯底使用。
根據(jù)本發(fā)明人的研究，發(fā)現(xiàn)由于采取在非晶硅膜表面供給微量鎳或鈀、或其他元素諸如鉛，將該膜在550℃加熱，時(shí)間為4小時(shí)，就可以有效地晶化非晶硅膜。
上述各元素(此后稱為″能促進(jìn)非晶硅膜晶化的催化劑元素″，或簡(jiǎn)稱為″催化元素″)可以用等離子處理法或汽相淀積法導(dǎo)入非晶硅膜表面，或者用離子注入法，將元素導(dǎo)入。等離子處理法是一種加工方法其中催化元素是通過(guò)在平行板型或陽(yáng)極光柱型等離子CVD設(shè)備中，使用含催化元素的電極，在氣氛諸如氫氣或氮?dú)庵挟a(chǎn)生等離子體而加入非晶硅膜。
但是，半導(dǎo)體內(nèi)出現(xiàn)大量催化元素是不好的，因用這種半導(dǎo)體會(huì)大大損害用了這種半導(dǎo)體的器件的可靠性和電穩(wěn)定性。
這就是說(shuō)，雖然晶化非晶硅膜時(shí)需要催化元素，但最好別摻入晶化了的硅中太多。為滿足此要求，這就需要選擇一種元素，在晶態(tài)硅中成為不活潑的元素作為催化元素，還要使加入硅膜的元素量減到最小。為此目的，一定得高精度控制待摻入膜內(nèi)的催化元素量。
詳細(xì)研究了用鎳晶化的工藝過(guò)程。結(jié)果得到下面的結(jié)論(1)將鎳用等離子處理法摻入的非晶硅膜的情況，發(fā)現(xiàn)在薄膜經(jīng)受熱處理之前，鎳能擠入薄膜到非晶硅膜相當(dāng)?shù)纳疃取?br> (2)最初成核發(fā)生在加鎳處的表面。
(3)當(dāng)采用汽相淀積在非晶硅膜上形成鎳層時(shí)，非晶硅膜的晶化發(fā)生與進(jìn)行等離子處理情況相同。
(4)當(dāng)將很大量的鎳摻入非晶硅膜時(shí)，如果使激光輻照非晶硅膜用以晶化或在加熱晶化后將其輻照，則鎳就會(huì)在薄膜表面分凝，結(jié)果，此薄膜就不能用作有源半導(dǎo)體層。
由上所述，可以假設(shè)不是所有的由等離子處理法導(dǎo)入的鎳都起促進(jìn)晶化硅的作用。就是說(shuō)，如果導(dǎo)入大量鎳，會(huì)存在不起促進(jìn)晶化的過(guò)量鎳。因此，發(fā)明人認(rèn)為，正是鎳與硅接觸的點(diǎn)或面，在低溫下起到了促進(jìn)硅晶化的作用。亦即，可以假定鎳必須以原子方式微細(xì)地分散在硅中。亦即，可以假定，鎳必須以原子方式分散在非晶硅表面附近，而鎳濃度應(yīng)盡可能低，但應(yīng)在能促進(jìn)低溫晶化的足夠高的濃度范圍內(nèi)。
微量鎳，即，可使硅晶化加速的催化元素可以用例如汽相淀積法，摻入非晶硅膜表面附近。但是，汽相淀積就薄膜的可控性來(lái)說(shuō)是不利的，因而不宜用來(lái)精確控制待摻入非晶硅膜的催化元素量。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況，本發(fā)明的主要特征是利用促進(jìn)硅膜晶化的催化元素，在低于若不用催化元素所需的晶化溫度下，獲得結(jié)晶硅膜。特別是，最高的處理溫度應(yīng)當(dāng)為600℃或以下。本發(fā)明的另一個(gè)目的是控制(和減至最低)結(jié)晶硅膜中的催化元素濃度以及提高生產(chǎn)率。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是制造有結(jié)晶硅半導(dǎo)體的半導(dǎo)體器件，例如，薄膜晶體管、二極管、光傳感器等等，其中至少形成一個(gè)電子結(jié)，如PN、PI或NI結(jié)。
為達(dá)到本發(fā)明的上述目的，根據(jù)本發(fā)明的最基本的觀點(diǎn)，本發(fā)明的主要特征，是將含有催化元素或其化合物的薄膜安排與硅膜接觸，借助于擴(kuò)散到硅膜中的催化元素，使硅晶化。
提供催化劑的薄膜的典型例子是用旋涂法之類由溶液形成的氧化硅膜。氧化硅膜最適用作半導(dǎo)體器件的介電膜。這就是說(shuō)，將催化劑材料加入其中含氧化硅的溶液中，接著，將該溶液涂敷在表面，形成加有少量催化元素的氧化硅膜。


參照附圖，通過(guò)本發(fā)明的最佳實(shí)施例，將進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的上述特點(diǎn)和其他特點(diǎn)，其中圖1A～1C表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1，為獲得結(jié)晶硅膜的工藝過(guò)程；圖2A～2C表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例2，為獲得結(jié)晶硅膜的工藝過(guò)程；圖3A和3B表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例3，為獲得結(jié)晶硅膜的工藝過(guò)程；圖4A～4D表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例4，為獲得結(jié)晶硅膜的工藝過(guò)程；圖5A～5E表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例5，制造TFT的工藝過(guò)程；圖6A～6F表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例6，制造TFT的工藝過(guò)程；圖7A～7D表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例7，制造TFT的工藝過(guò)程；圖8是一個(gè)用于有源陣列液晶器件的集成電路襯底實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明，將含原子形態(tài)或化合物形態(tài)催化劑的氧化硅膜，安排與硅膜相接觸，特別是配置在非晶硅膜上，通過(guò)熱退火，使硅膜在其與氧化硅膜接觸中被晶化。熱退火時(shí)，催化元素從氧化硅膜擴(kuò)散進(jìn)入非晶硅膜，促其晶化。
在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，此含催化元素的氧化硅膜是用形成氧化硅膜的溶液形成的。該催化元素或其化合物以預(yù)定濃度含在溶液中。采用氧化硅膜是有利的，因?yàn)橐子猛扛卜ㄐ纬?，加熱晶化時(shí)還能耐高溫。
上述本發(fā)明的方法有以下優(yōu)點(diǎn)(a)溶液中催化劑濃度可以精確控制；(b)如果溶液與硅膜表面接觸，則待摻入硅膜的催化元素量可以由該溶液中催化元素的濃度決定。
(c)被非晶硅膜表面吸收的催化元素主要起催化作用，促進(jìn)晶化，因此，硅中催化劑的量應(yīng)盡可能少。
制作含催化元素的二氧化硅膜的一種最典型溶液實(shí)例是TokyoOhka Co.Ltd.制造的OCD(Ohka擴(kuò)散源(Diffusion Source))溶液。該OCD包括溶解在有機(jī)溶劑，諸如醇或酮的硅醇系單體或低聚物。該OCD還含適量添加劑，如有機(jī)粘合劑。還可以使用其他溶液，其中將氧化硅細(xì)顆粒溶入或分散在有機(jī)溶劑中。舉例說(shuō)，由NissanKaga Ku Kogyo Kabushikigaisha命名的商品NT-L6008、NHCAT-732、NHC AT-741R、以及NHCCT～3301都可以用作氧化硅膜制造的原料。
例如，當(dāng)用OCD液，鎳為催化元素時(shí)，就可以應(yīng)用下列方法。
(1)直接把鎳化合物加進(jìn)OCD液，或者(2)把鎳化合物溶在溶劑里，再將該溶劑加入OCD液。
按上述方法(1)時(shí)，鎳化合物必須被溶解在OCD的溶劑中。例如，可以用乙酰丙酮鎳或2-乙基已酸鎳。
按上述方法(2)時(shí)，能用來(lái)溶解鎳化合物的溶劑，例如是水、醇、酯類、或酮。但是，最好還是用與OCD液組分相同的溶劑。
可以用乙醇作溶劑的鎳化合物例是溴化鎳、乙酸鎳、草酸鎳、氯化鎳、碘化鎳、硝酸鎳、硫酸鎳、甲酸鎳、乙酰丙酮鎳以及4-環(huán)已基丁酸鎳。
還有，可以把界面活化劑加入含催化劑的溶液中。此外，為增加其間的粘著力，可以將粘合力增強(qiáng)劑，諸如HMDS(六甲基硅氮烷)，例如Tokyo Ohka Kogyo生產(chǎn)的OAP施加到待用含催化劑元素溶液涂敷的表面上。
以上各例，鎳化合物都能完全溶于溶液中。然而，還可以用諸如乳劑這樣的溶液，其中元素鎳或鎳化合物被均勻地分散，再將此溶液加入OCD。
鎳以外的其他催化元素也可按上述說(shuō)明的相同方法加以應(yīng)用。
待加入溶液的催化劑量雖然與要用的溶液種類有關(guān)，但對(duì)含二氧化硅濃度2.0wt％的OCD液，應(yīng)當(dāng)約為20-5000ppm，最好為200～2000ppm。
還有，可以通過(guò)將含催化元素的OCD液施加于硅膜的選定部分，有選擇地進(jìn)行非晶硅膜晶化。尤其是，此晶化作用從其上形成了氧化硅膜的區(qū)域，推進(jìn)到其上未加氧化硅膜的區(qū)域。此時(shí)，晶體大致與硅膜表面平行地生長(zhǎng)，本發(fā)明的發(fā)明人以下把此區(qū)域叫做橫向生長(zhǎng)區(qū)。
晶膜的橫向生長(zhǎng)區(qū)與其上直接提供含催化劑的氧化硅的區(qū)域比較，傾向于含低濃催化元素。所以，這種橫向生長(zhǎng)區(qū)更有利于作半導(dǎo)體器件有源區(qū)，因?yàn)橛性磪^(qū)的雜質(zhì)濃度往往應(yīng)低些。于是，用橫向生長(zhǎng)區(qū)做器件的有源區(qū)來(lái)制造半導(dǎo)體器件是有利的。
本發(fā)明已披露了鎳，作為最佳催化元素。然而，應(yīng)知道，其他催化元素也可以以類似的方法加以使用。這些元素的例子是Pd.Pt.Cu、Ag、Au、In、Sn、Pb、P、As和Sb。還可以選用選自日本元素周期表的VIII、IIIb、IVb和Vb族的一種或更多的元素。
用Fe的情況下，可以使用鐵鹽，例如，F(xiàn)eBr26H2O、FeBr36H2O、Fe(C2H3O2)3×H2O、FeCl24H2O、FeCI36H2O、FeF33H2O、Fe(NO3)9H2O、Fe3(PO4)8H2O以及FePO42H2O。
用Co的情況下，可以使用鈷鹽，例如，CoBr6H2O、Co(C2H3O2)24H2O、CoCl26H2O、CoF2×H2O以及Co(NO3)26H2O。
用Ru的情況下，可以使用釕鹽，例如，RuCl3H2O。
用Rh的情況下，可以使用銠鹽，例如，RhCl33H2O。
用Pd的情況下，可以使用鈀鹽，例如，PdCL22H2O。
用Os的情況下，可以使用鋨鹽，例如，OsCL3。
用Ir的情況下，可以使用銥鹽，例如，IrCL33H2O和IrCL4。
用Pt的情況下，可以使用鉑鹽，例如，PtCI45H2O。
用Cu的情況下，可以使用銅化合物，諸如Cu(CH3COO)2、CuCl22H2O、以及Cu(NO3)23H2O。
用Au的情況下，可以使用金化合物，諸如AuCL3×H2O、AuHCL44H2O，以及AuNaCL42H2O。
含在形成在非晶硅膜上的氧化硅膜中的催化元素經(jīng)熱處理，擴(kuò)散到非晶硅膜內(nèi)，結(jié)果，促使硅膜晶化。應(yīng)當(dāng)注意到，氧化硅膜內(nèi)的催化元素的擴(kuò)散系數(shù)比非晶硅膜內(nèi)的擴(kuò)散系數(shù)小得多。由于此緣故，實(shí)際起促進(jìn)晶化作用的催化元素僅只是存在于氧化硅膜與非晶硅膜附近的一部分催化元素。換言之，只有存在于氧化硅膜與硅膜接觸的界面區(qū)的催化劑材料才擴(kuò)散到硅膜中。因此，利用氧化硅膜的優(yōu)點(diǎn)在于，即使氧化硅膜的厚度不勻，要摻入硅膜催化劑的量也能均勻。
還有，可以通過(guò)控制加熱時(shí)間或其溫度而控制催化劑材料擴(kuò)散進(jìn)入非晶硅膜的量。
本實(shí)施例中，將其中含催化劑材料的OCD溶液涂敷在非晶硅膜上，形成氧化硅，然后進(jìn)行晶化處理。
參照?qǐng)D1A，襯底11是尺寸為100mm×100mm的Corning 7059玻璃。最初，采用公知的等離子CVD或LPCVD法，形成非晶硅膜12，厚度為100～1500，例如，1000。
為除去沾污或其上自然形成的氧化物，用氫氟酸處理所形成的非晶硅膜12。隨后，待形成的含鎳作為催化元素的氧化膜13，按下列方式制作。
首先，準(zhǔn)備OCD液(Tokyo Ohka產(chǎn)OCD 2型 si 59000)。此外，將乙酰丙酮鎳(II)溶在乙酸甲酯中。以這種方式混合這些溶液，使SiO2濃度控制在2.0wt％，而Ni濃度為200～2000ppm。這意味著，薄膜中鎳對(duì)氧化硅的比例為1∶0.1到1∶0.01。
將10ml的上述混合液滴到非晶硅膜12表面，此后，借助于旋涂器15進(jìn)行旋涂，使襯底以2000rpm旋轉(zhuǎn)15秒。然后，為獲得厚1300含鎳的氧化硅膜13，在250℃經(jīng)30分鐘預(yù)烘。預(yù)烘溫度可以根據(jù)所用鎳化合物分解溫度來(lái)決定。還有，該氧化硅膜厚度可以通過(guò)控制旋涂的轉(zhuǎn)速或氧化硅對(duì)溶液的濃度隨意確定。本發(fā)明人從各實(shí)驗(yàn)認(rèn)為，厚度為200～1300是合適的。
隨后，在氮?dú)夥罩校?50℃的爐中，加熱上述結(jié)構(gòu)4小時(shí)。結(jié)果，在襯底11上得到結(jié)晶性的硅膜12。此熱處理溫度優(yōu)選的是450℃或更高。要是低于450℃，熱處理時(shí)間要延長(zhǎng)，就不能提高生產(chǎn)率。此外，當(dāng)溫度高于550℃時(shí)，就得注意有關(guān)玻璃襯底的耐熱性。
應(yīng)知道，也可以在非晶硅膜底下形成含催化元素的氧化硅膜。此時(shí)，要將溶液滴在襯底上，以便形成氧化硅膜，此后，其上形成非晶硅膜。這種情況下，玻璃襯底上的氧化硅膜就會(huì)有阻擋層的功能。
還有，OCD液的鎳濃度應(yīng)隨該溶液中SiO2濃度來(lái)決定。應(yīng)該考慮到，從氧化硅膜擴(kuò)散到硅中的鎳量會(huì)受熱退火的時(shí)間及溫度影響。
本實(shí)施例，含鎳的氧化硅膜選擇地形成在非晶硅膜上。
參照?qǐng)D2A，用10厘米見(jiàn)方的Corning 7059玻璃做襯底21。非晶硅膜22則是通過(guò)公知的等離子CVD法，形成在襯底21上，厚為1000。
用氫氟酸處理非晶硅膜22，除去沾污或其上自然形成的氧化物后，按下列方式，使含鎳的氧化硅膜23形成在薄膜的選定部分。
首先，將乙酰丙酮鎳(II)直接混合在OCD液(Tokyo Ohka產(chǎn)OCD2型Si 20000)。OCD液中的鎳元素濃度要控制在200～2000ppm。
將10ml上述溶液滴在非晶硅膜22表面，此后，用旋涂器以2000rpm進(jìn)行15秒旋涂。經(jīng)250℃，30分鐘預(yù)烘，形成了300厚含鎳的氧化硅膜23。該預(yù)烘溫度事實(shí)上是由完全分解乙酰丙酮鎳(II)的溫度約為235℃來(lái)決定。但是，如果預(yù)烘溫度太高，預(yù)烘時(shí)鎳元素會(huì)擴(kuò)散到非晶硅膜中去。
接著，將氧化硅膜23通過(guò)公知的光刻工藝，刻成所要求的圖形。用1/100HF刻成圖形是容易辦到的，因?yàn)橛蒓CD液形成的氧化硅膜23的腐蝕速率快到每秒幾十埃。所以，該氧化硅膜能夠刻成圖形，而不會(huì)危及非晶硅膜22。結(jié)果，將氧化硅膜23的圖形形成在要導(dǎo)入鎳的選擇的非晶硅膜部分，如圖2B所示。此外，如想要獲得更優(yōu)良的圖形，還可采用干法刻蝕法。
接著，將用于上述刻圖的光刻膠(未示出)除去，再用極稀的氫氟酸溶液(低于1/100)漂一下表面。該氫氟酸溶液的濃度必須足夠稀，以不危及氧化硅膜23為度。
接著，為使硅膜22晶化，按與實(shí)施例1相同的方法，在氮?dú)夥罩小?50℃中，使上述結(jié)構(gòu)經(jīng)4小時(shí)的爐退火。但是，本實(shí)施例的晶體生長(zhǎng)不同于實(shí)施例1，是在于晶體自區(qū)域24橫向長(zhǎng)到區(qū)域25，如圖2C箭頭所示。該區(qū)域24表明的是鎳直接從其上形成的氧化硅膜導(dǎo)入的區(qū)域。而區(qū)域25表示鎳不是直接導(dǎo)入的一個(gè)區(qū)域。橫向生長(zhǎng)區(qū)的晶體生長(zhǎng)方向基本上與[111]晶軸一致。
區(qū)域24里的鎳濃度，通過(guò)控制溶液濃度、熱處理溫度及時(shí)間，可以控制在1×1016～1×1019原子/cm3范圍內(nèi)。區(qū)域25里的鎳濃度則小于上述濃度。此外，應(yīng)當(dāng)注意到，如果氧化硅膜的厚度大于一定值，則硅膜中的鎳濃度很難受氧化硅膜厚影響。這是由于氧化硅內(nèi)的鎳擴(kuò)散系數(shù)很小，以致只有與硅膜22的界面附近幾十埃范圍的氧化膜部分中的鎳，可以成為催化劑擴(kuò)散到硅膜中。
這樣獲得的結(jié)晶硅膜比之通過(guò)等離子處理法導(dǎo)入鎳的情況，具有更高的耐氫氟酸性。例如，當(dāng)需要將蓋在結(jié)晶硅膜上形成的氧化硅膜，作為層間絕緣物或柵絕緣物，刻成圖形而形成接觸孔時(shí)，往往用緩沖氫氟酸作為刻蝕劑。如果結(jié)晶硅膜沒(méi)有足夠耐氫氟酸能力，就難以選擇地只除去氧化硅膜而不危害硅膜。然而，在本發(fā)明的情況，能夠達(dá)到大的選擇比(即，氧化硅膜和結(jié)晶硅膜刻蝕速率的差異)，為的是只除去氧化硅膜。
如上所述，晶體橫向生長(zhǎng)區(qū)有著較小的催化元素濃度，有優(yōu)越的結(jié)晶性。因此，這種區(qū)域可以用作半導(dǎo)體器件，諸如薄膜晶體管之類器件的有源區(qū)。
本實(shí)施例將介紹選擇性地導(dǎo)入催化元素的另一個(gè)實(shí)施例。參照?qǐng)D3A，通過(guò)公知等離子CVD法，在玻璃襯底31上，形成厚度為1000非晶硅膜32。接著，再形成氧化硅膜33，厚度為1000，此后，將它刻成圖形，構(gòu)成掩膜。
用氫氟酸從表面除去沾污或自然氧化物之后，按下述方式形成含鎳作為催化劑的氧化硅膜34。
首先，將2-乙基已酸鎳溶液以此方式混入OCD液(Tokyo Ohka產(chǎn)OCD 2型Si 59000)，使該溶液中SiO2的濃度為4.0wt％，而Ni為200～2000ppm。
將上述溶液，量為10ml，滴到非晶硅膜32表面，此后，用旋涂器以2000rpm旋涂15秒。結(jié)果，由掩模33臺(tái)階造成的臺(tái)階就幾乎從表面消去。接著，為形成含鎳的氧化硅膜34，要在350℃下進(jìn)行預(yù)烘60分鐘。預(yù)烘時(shí)，鎳便從區(qū)域35擴(kuò)散進(jìn)入非晶硅膜32。所以，擴(kuò)到硅膜的鎳量可以通過(guò)改變預(yù)烘時(shí)間與溫度來(lái)控制。
前述預(yù)烘之后，如需留下硅膜部分35，就除去氧化硅膜34，如圖3B所示。還有，該區(qū)35含鎳濃度很高。由OCD液形成的氧化硅膜34，如上所述，能夠容易地除去。
接著，將非晶硅膜32，在氮?dú)夥罩校?50℃下加熱4小時(shí)，進(jìn)行晶化。此時(shí)，晶體從區(qū)域36生長(zhǎng)到區(qū)域37，如圖中箭頭所示。區(qū)域36是直接導(dǎo)入鎳的區(qū)域，而區(qū)域37則是未直接導(dǎo)入鎳的區(qū)域。
結(jié)晶硅膜的區(qū)域37表面為{111}晶面。這是由于晶體生長(zhǎng)發(fā)生在其表面蓋著氧化硅膜的區(qū)域37的緣故。另一方面，實(shí)施例2的橫向生長(zhǎng)區(qū)25就沒(méi)有{111}晶面。這是由于晶體生長(zhǎng)發(fā)生在其現(xiàn)面沒(méi)有覆蓋，亦即此表面為一自由表面的區(qū)域25中的緣故。
本實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明形成的晶化硅膜，進(jìn)一步用激光輻照以改進(jìn)結(jié)晶度。參照?qǐng)D4A，用公知的等離子CVD法，在10cm2的Corning 7059玻璃襯底41上，形成厚為1000的非晶硅膜42。
用氫氟酸除去其上的沾污或自然形成的氧化物，處理了非晶硅膜42之后，按下列方式，在薄膜的選定部位，形成含鎳的氧化硅膜43。
首先，將乙酰丙酮鎳(II)直接混入OCD液(Tokyo Ohka產(chǎn)OCD 2型Si 20000)。OCD液的鎳元素濃度控制在200～2000ppm范圍。
將上述量為10ml的溶液，滴到非晶硅膜42的表面上，此后，用旋涂器，以2000rpm進(jìn)行15秒旋涂。通過(guò)在250℃預(yù)烘30分鐘，形成厚1300的含鎳氧化硅膜43。預(yù)烘溫度的決定，是基于使乙酰丙酮鎳(II)完全的分解的溫度約為235℃。但是，若預(yù)烘溫度太高，則預(yù)烘時(shí)，該鎳元素會(huì)擴(kuò)到非晶硅膜內(nèi)。
接著，將氧化硅膜43，通過(guò)公知的光刻工藝，刻制成所需要的圖形。使用1/100HF容易刻成圖形，因?yàn)镺CD液所形成的氧化硅膜43的刻蝕速率快到每秒幾十埃。所以，能將氧化硅膜刻成圖形，而不至損害非晶硅膜42。結(jié)果，使氧化硅膜43的圖形，形成在要導(dǎo)入鎳的所選擇的非晶硅膜部位，如圖4B所示。
接著，除去上述刻制圖形步驟用的光刻膠，再用很稀氫氟酸溶液(稀于1/100)漂洗該表面。氫氟酸溶液的濃度應(yīng)足夠稀，以不致?lián)p害氧化硅膜43為度。
接著，為使硅膜42晶化，在550℃的爐中，氮?dú)夥障?，將上述結(jié)構(gòu)退火4小時(shí)。晶體從區(qū)域44橫向生長(zhǎng)到區(qū)域45，如圖4C箭頭所示。該區(qū)域44表示由其上形成的氧化硅膜直接導(dǎo)入鎳的區(qū)域，而區(qū)域45表示未直接導(dǎo)入鎳的區(qū)域。橫向生長(zhǎng)區(qū)的晶體生長(zhǎng)方向，基本上與[111]晶軸對(duì)準(zhǔn)。
區(qū)域44的鎳濃度，通過(guò)控制溶液濃度，熱處理溫度和時(shí)間，就可以控制在1×1016～1×1019原子/cm3范圍。區(qū)域45的鎳濃度能使之低于上述濃度。還有，應(yīng)當(dāng)注意到，如果膜厚大于一定值，硅膜中的鎳濃度就很難受氧化硅膜厚度的影響。
在本實(shí)施例中，如此獲得的晶化了的整個(gè)硅膜表面還用激光46輻照，如圖4D所示，以便進(jìn)一步提高結(jié)晶度。舉例說(shuō)，使用KrF準(zhǔn)分子激光器(波長(zhǎng)248nm)，能量密度為200mJ/cm2到350mJ/cm2，例如350mJ/cm2。
此輻照下，因直接導(dǎo)入鎳的區(qū)域44耐激光輻照方面比區(qū)域45差得多，所以，氧化硅膜43起阻擋激光層的作用。
此外，在其上形成有氧化硅膜的情況下進(jìn)行激光輻照時(shí)，就不需要加熱襯底溫度太高，以防止鎳從氧化硅膜43擴(kuò)到硅膜中。舉例來(lái)說(shuō)，襯底應(yīng)保持在不高于300℃的溫度。反之，如果在激光輻照之前先除去氧化硅膜43，該襯底受激光輻照時(shí)則可以加熱至較高的溫度。然而，激光束的強(qiáng)度卻必須加以控制，以便不致?lián)p傷區(qū)域44。
這樣，與僅用激光輻照用于晶化的情況比較，還可以提高硅膜的結(jié)晶度。
還有，除激光外，也可以使用其他強(qiáng)光源諸如閃光燈，特別是，紅外線輻射。由于紅外線為玻璃襯底所吸收不多，所以能夠只加熱硅膜。此輻照法通常稱之為快速熱退火(RTA)或快速熱處理(RTP)。
此實(shí)施例，，將描述根據(jù)本發(fā)明制造TFT，作為象素TFT的例子。此TFT可用作開(kāi)關(guān)元件，供有源陣列液晶裝置的每個(gè)象素使用。此外，此種TFT也可以用于所謂薄膜集成電路中。
參照?qǐng)D5A，先制備具有2000氧化硅層(未示出)作為雜質(zhì)阻擋層的玻璃襯底11。在該襯底之上，用公知的等離子CVD法，形成1000厚的非晶硅膜104。再在非晶硅膜104上，按實(shí)施例1所述的方式，形成含鎳的氧化硅膜100。
將其上形成了氧化硅膜100的非晶硅膜104加熱退火晶化。晶化之后，用緩沖氫氟酸除去氧化硅膜100，此后，將結(jié)晶硅膜刻制成硅島106，如圖5B所示。源、漏和溝道區(qū)都待形成在硅島之內(nèi)。
接著，參照?qǐng)D5B，形成氧化硅膜105，厚度為200～1500，例如1000作為柵絕緣膜。該氧化硅膜105用TEOS(四乙氧硅烷)，借助于RF等離子CVD工藝來(lái)淀積。這就是說(shuō)，與氧一起，襯底溫度在150～600℃下，較好在300～450℃范圍，使TEOS分解而后淀積成氧化硅膜。TEOS與O2的氣壓比為1∶1至1∶3，而總氣壓為0.05至0.5Torr。RF功率為100至250W。另一種方法，使用TEOS與臭氧一起作為原料氣體，用減壓CVD或常壓CVD法，也可形成氧化硅膜，而襯底溫度保持在350至600℃范圍，較好在400至550℃范圍。這樣淀積的膜，要在氧中或在臭氧下，溫度在400～600℃范圍，期間為30至60分鐘，予以退火。
接著，隨意地選用，KrF準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)248nm，脈寬20nsec)或與其等效的強(qiáng)光來(lái)輻照，以便改善結(jié)晶度。特別是，用紅外輻射的RTA(快速熱退火)是很有效的，因?yàn)槟苓x擇性地加熱硅膜而不會(huì)使玻璃襯底變熱。況且，RTA在制造絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體器件中尤其有利，因?yàn)镽TA減小硅層與氧化硅膜之間的界面態(tài)密度。
隨后，通過(guò)電子束蒸發(fā)，淀積厚度為2000至1μm的鋁膜，并刻成圖形，形成柵電極106。該鋁膜可含鈧0.15～0.2wt％。然后將該襯底浸入PH調(diào)到約7的含1到3％酒石酸的乙二醇溶液，用鉑做陰極而鋁柵電極為陽(yáng)極，進(jìn)行陽(yáng)極氧化。進(jìn)行陽(yáng)極氧化時(shí)，先以恒定速率把電壓升到220V，把電壓在220V維持1小時(shí)，以完成陽(yáng)極氧化。維持恒定電流條件下，該電壓以2～5伏/分的速率上升為好。所形成的陽(yáng)極氧化膜109厚度為1500～3500，例如2000。
接著，參照?qǐng)D5C，將磷離子導(dǎo)入硅島的一部分，這是利用柵電極部分為柵模，以自對(duì)準(zhǔn)方式，由離子摻雜法(也稱為等離子摻雜法)導(dǎo)入的。磷化氫(PH3)用作摻雜氣體。劑量為1～4×1015原子/cm2。另外，為恢復(fù)由于離子摻雜損傷了的結(jié)晶度，用KrF準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)248nm，脈寬20nsec)輻照摻雜區(qū)。激光的能量密度為150～400mJ/cm2，優(yōu)選為200～250mJ/cm2。這樣，就形成了n-型摻雜區(qū)108和109。這些區(qū)的表面電阻是200-800歐姆/平方。
此激光退火步驟可用RTA工藝，亦即用閃光燈，它包括迅速將硅膜溫度升至1000～1200℃范圍(根據(jù)硅監(jiān)測(cè)到的)的快速熱退火工藝來(lái)代替。
參照?qǐng)D5D，此后，用TEOS與氧借助于等離子CVD法，或用TEOS與臭氧借助于減壓CVD或常壓CVD法淀積厚3000的氧化硅膜，作為中間絕緣層110。這時(shí)的襯底溫度在250～450℃范圍，例如，350℃。經(jīng)過(guò)將所得氧化硅膜機(jī)械拋光之后，就獲得平滑的表面。其上濺射淀積ITO涂層，再刻成圖形，提供象素電極111。
刻蝕該中間絕緣層110，形成源/漏區(qū)的接觸孔，如圖5E所示，采用鉻或氮化鈦形成互連線112和113，將互連線113連到象素電極111。
由于本發(fā)明所形成的結(jié)晶硅膜具有足夠的耐氫氟酸能力，所以就可以用10ppm的氫氟酸水溶液來(lái)形成可靠性好的接觸孔。
最后，在氫氣中，溫度在300～400℃范圍內(nèi)進(jìn)行0.1至2小時(shí)，使該結(jié)構(gòu)退火，讓硅膜氫化。于是，制成了TFT。為了形成液晶裝置的有源陣列電路，就要同時(shí)在同一襯底上形成相同結(jié)構(gòu)的多個(gè)TFT。圖5E所示TFT有源區(qū)108，漏區(qū)109以及溝區(qū)114。此外，標(biāo)號(hào)115表示NI結(jié)。
根據(jù)本實(shí)施例，有源層所含的鎳濃度范圍為1×1016～3×1018原子/cm3。
本實(shí)施例中，利用晶體橫向生長(zhǎng)(即平行于襯底表面)的結(jié)晶硅膜區(qū)，來(lái)形成半導(dǎo)體器件的有源區(qū)。通過(guò)利用這種區(qū)域，能夠降低有源區(qū)的催化元素濃度。于是，可以改善器件的電特性和可靠性。
本實(shí)施例特別針對(duì)制造用于控制有源陣列器件的象素TFT。圖6A-6F是用來(lái)表示根據(jù)本實(shí)施例制造的TFT的剖面圖。
參照?qǐng)D6A，先沖洗襯底201，再在其表面制備氧化硅膜202。該氧化硅膜202是以氧和四乙氧硅烷為原料氣體，通過(guò)等離子CVD法形成的。氧化硅膜厚度例如是2000。接著，在氧化硅膜202上形成本征型、厚500～1500，例如1000的非晶硅膜203，此后繼續(xù)在非晶硅膜上形成氧化硅膜205，厚500～2000，例如1000。另外，為形成窗口206以露出此處的非晶硅膜，對(duì)氧化硅膜205進(jìn)行選擇性刻蝕。
接著，按實(shí)施例3相同的方式，形成促進(jìn)硅晶化的含鎳氧化硅膜207。
在如實(shí)施例3討論的預(yù)烘之后，除去氧化硅膜207，再讓襯底在氮?dú)夥罩校?00-620℃下退火4小時(shí)，使硅膜203晶化。晶化從窗口206下與含鎳氧化硅直接接觸的硅膜的區(qū)域開(kāi)始，再沿與襯底平行的方向推進(jìn)。圖中的標(biāo)號(hào)204表示直接加鎳的并被晶化的硅膜區(qū)，而標(biāo)號(hào)203是表示晶體沿橫向生長(zhǎng)的部分。橫向生長(zhǎng)的晶體長(zhǎng)度約為25μm。另外，晶體生長(zhǎng)的方向大致沿[111]晶軸。
晶化之后，除去氧化硅膜205。此時(shí)，窗口206內(nèi)硅膜上存在的氧化膜也同時(shí)被除去。還有，用干法刻蝕，將硅膜刻成圖形，形成島狀有源層208，如圖6B所示。應(yīng)當(dāng)注意的是，硅膜內(nèi)含鎳，不僅直接加鎳的窗口下的，而且晶體端部的硅膜都存在高濃鎳。硅膜刻成圖形應(yīng)這樣做，所刻成圖形的硅膜208不應(yīng)包括高濃含鎳的這種區(qū)域。
參照?qǐng)D6B，隨后，將刻成圖形的有源層208曝露于10個(gè)大氣壓，含100％水蒸汽的氣氛中，在500-600℃一般為550℃下，經(jīng)過(guò)1小時(shí)，使其表面氧化，于是形成1000的氧化硅膜209。氧化后，將襯底保持在400℃的氨氣氛(1atm，100％)內(nèi)。在此條件下，用光強(qiáng)峰波長(zhǎng)為0.6～4μm范圍例如，0.8～1.4μm的紅外光照射該氧化硅膜209，經(jīng)30～180秒，使氧化硅膜209氮化。可以將0.1～10％HCL加到氣氛中。也可用鹵素?zé)糇鳛榧t外光光源。應(yīng)控制IR光光強(qiáng)，以便使監(jiān)控單晶硅圓片的表面上溫度處于900～1200℃之間。更具體地說(shuō)，借助于插入單晶硅圓片中的熱電偶來(lái)監(jiān)控溫度，再回送給IR光源(反饋)。在本實(shí)施例中，升溫速率在50～200℃/sec范圍內(nèi)，保持不變，而且自然冷卻襯底速率為20～100℃/sec。由于IR光能夠有選擇地加熱硅膜，就可以使對(duì)玻璃襯底的加熱減至最小。
參照?qǐng)D6C，用濺射法形成鋁膜，厚度為3000～8000，例如6000而后刻制成柵電極210。該鋁膜可含0.01～0.2％鈧。
接著，如圖6D所示，使鋁電極表面陽(yáng)極氧化，形成陽(yáng)極氧化膜211。此陽(yáng)極氧化在含酒石酸1～5％的乙二醇溶液中進(jìn)行。陽(yáng)極氧化膜厚度為2000。該陽(yáng)極氧化膜厚度將決定柵區(qū)偏移的厚度，討論如下。
參照?qǐng)D6E，利用柵電極及其周圍的陽(yáng)極氧化膜作為掩模，把N-型導(dǎo)電雜質(zhì)(此處為磷)，用離子摻雜法，以自對(duì)準(zhǔn)方式導(dǎo)入有源層，以便形成雜質(zhì)區(qū)212和213。采用磷化氫(PH3)為摻雜劑氣體。加速電壓是60-90kv，例如，80kv。劑量是1×1015～8×1015cm-2，例如，4×1015cm-2。由附圖可以知道，該雜質(zhì)區(qū)212和213偏離柵電極為距離″X(qián)″。此結(jié)構(gòu)對(duì)減小給柵極加反偏壓(即，對(duì)NTFT的情形為負(fù)電壓)時(shí)產(chǎn)生的漏電流(截止電流)是有利的。特別是，為了獲得優(yōu)良的顯示器，由于要求存儲(chǔ)在象素電極內(nèi)的電荷必須保持不會(huì)泄漏，所以，當(dāng)將TFT用于開(kāi)關(guān)有源陣列象素時(shí)，這種偏移結(jié)構(gòu)是特別有用的，這也正是本實(shí)施例的情況。
此后，用激光輻射進(jìn)行退火?？梢杂眉す猓鏚rF準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)248nm，脈寬20nsec)或其它激光。激光輻射的條件，對(duì)KrF準(zhǔn)分子激光的情況是能量密度是200～400mJ/cm2，例如，250mJ/cm2，投射次數(shù)是每一位置2～10次，例如，2次。較優(yōu)的是，將襯底加熱到200～450℃，以增強(qiáng)輻照的效果。
參照?qǐng)D6F，通過(guò)等離子CVD法，形成厚度6000氧化硅的中間絕緣膜214。另外，用旋涂法形成透明的聚酰亞胺膜215，以達(dá)到平整的表面。接著，用濺射法，在平整的表面上形成例如由氧化銦錫制成的透明導(dǎo)電膜，厚度為800，再刻成象素電極216。
中間絕緣膜214和215設(shè)有貫通的接觸孔，經(jīng)過(guò)各接觸孔形成與TFT雜質(zhì)區(qū)接觸的電極/布線217和218。該電極/布線217和218由金屬材料，例如，多層的氮化鈦和鋁構(gòu)成。最后，在1atm的氫氣氛中，350℃下，進(jìn)行30分鐘退火，便完成TFT有源陣列電路的象素電路。
本實(shí)施例是指制造TFT，并參照?qǐng)D7A～7D將予以說(shuō)明。
參照?qǐng)D7A，首先用濺射法，將氧化硅底膜502形成在Corning 7059襯底501上，其厚度為2000。該襯底較好地是在比襯底變形點(diǎn)還高的溫度下進(jìn)行退火，然后，以0.1～1.0℃/min速率使玻璃冷卻至低于變形點(diǎn)溫度。從而，能夠減小因此后要加熱(例如，熱氧化、熱退火)產(chǎn)生的襯底收縮，結(jié)果是會(huì)使掩模對(duì)準(zhǔn)工藝簡(jiǎn)便了。此步驟可在底膜502形成前或過(guò)后進(jìn)行，或者在底膜502形成前后都進(jìn)行退火。用Corning 7059襯底時(shí)，襯底加熱到620～660℃，經(jīng)1～4小時(shí)，此后，以每分鐘0.1～0.3℃加以冷卻，溫度降到400～500℃時(shí)從爐中取出。
接著，通過(guò)公知的等離子CVD法，形成本征(I-型)非晶硅膜，厚500～1500，例如1000。按實(shí)施例1相同的方式，使非晶硅膜晶化。因此，省去冗長(zhǎng)的說(shuō)明。晶化之后，將硅膜刻成10～1000μm2的島狀。于是，形成島狀的結(jié)晶硅膜503，作為T(mén)FT的有源層，如圖7A所示。
參照?qǐng)D7B，使硅膜表面氧化，是將該表面曝露于氧化氣氛而形成氧化膜504。氧化氣氛含有70～90％的水蒸汽。壓力和氣溫各為1atm和500～750℃，一般為600℃。該氣氛是由氧和氫氣以氫/氧比為1.5～1.9的生熱反應(yīng)產(chǎn)生的。使硅膜曝露于這樣形成的氣氛中3～5小時(shí)。結(jié)果，形成了厚500～1500例如，1000的氧化膜504。由于氧化，使硅膜表面減薄了(吃進(jìn))50A以上，硅膜頂面沾污的影響就不會(huì)伸延到硅/氧化硅界面。換言之，經(jīng)過(guò)氧化，可以獲得潔凈的硅/氧化硅界面。另外，由于氧化硅膜的厚度是被氧化了的硅膜部分厚度的兩倍，當(dāng)硅膜原來(lái)為1000厚，而所得的氧化硅膜為1000厚時(shí)，則氧化后留下來(lái)的硅膜厚度是500。
一般來(lái)說(shuō)，氧化硅膜(柵絕緣膜)和有源層越薄，遷移率就越高而截止電流越小。另一方面，當(dāng)非晶硅膜較厚時(shí)，初步晶化較容易。所以，晶化工藝和電特性在有源層厚度方面有矛盾。本實(shí)施例就是解決此問(wèn)題。這就是說(shuō)，最初要形成較厚的非晶硅膜，以便能夠獲得較好的結(jié)晶硅膜，隨后，通過(guò)氧化將硅膜厚度減薄，結(jié)果提高了有TFT有源層的特性。況且，結(jié)晶硅膜所含的非晶元胞或晶粒界在熱氧化時(shí)會(huì)被氧化，結(jié)果，減少了有源層所含的復(fù)合中心?？傊?，也能提高產(chǎn)品成品率。
經(jīng)熱氧化形成硅氧化膜504后，將襯底在100％一氧化二氮?dú)夥罩校?atm和600℃下，退火2小時(shí)。
參照?qǐng)D7C，采用低壓CVD淀積含0.01～0.2％磷的硅，厚度為3000～8000，例如，6000，再刻制成柵電極505。另外，用柵電極505為掩模，用離子摻雜法以自對(duì)準(zhǔn)方式將N-型導(dǎo)電雜質(zhì)加入到有源層部位內(nèi)。用磷化氫作為摻雜劑氣體。加速電壓是60～90kv，例如，80kv。劑量是1×1015原子～8×1015原子/cm2，例如，5×1015cm-2。于是，形成N-型雜質(zhì)區(qū)506和507。還有，同時(shí)由自對(duì)準(zhǔn)方法形成溝道區(qū)511。
此后，用KrF準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)248mm，脈寬20nsec)進(jìn)行退火。該激光退火也可由近紅外線燈退火取代。近紅外線為結(jié)晶硅所吸收，比非晶硅更有效。所以，應(yīng)用近紅外線可以與1000℃或更高的熱退火相當(dāng)。另一方面，可以防止玻璃襯底受加熱損害，因?yàn)榻t線不會(huì)被玻璃襯底吸收太多。就是說(shuō)，雖然遠(yuǎn)紅外線會(huì)被玻璃襯底吸收，但可見(jiàn)或近紅外線波長(zhǎng)在0.5～4μm范圍不會(huì)被吸收太多。所以，可以短時(shí)間給硅膜退火，而不會(huì)加熱玻璃襯底和引起收縮。
參照?qǐng)D7D，用等離子CVD法形成厚6000的氧化硅中間絕緣膜508。還可以用聚酰亞胺代替氧化硅。此外，形成穿透絕緣膜的接觸孔。用氮化鈦和鋁的多層膜，經(jīng)過(guò)接觸孔形成電極/布線509和510。最后，在氫氣氛中，在1atn和350℃下進(jìn)行30分鐘退火。從而制成TFT。
如此形成的TFT的遷移率是110～150cm2/VS。該S值為0.2～0.5V/數(shù)位。另外，對(duì)將硼摻入源和漏區(qū)形成P-溝型TFT的情形，遷移率則為90～120cm2/VS，而S值為0.4～0.6V/數(shù)位。與公知PVD或CVD法形成柵絕緣膜的情形比較，根據(jù)本實(shí)施例的遷移率可以增大20％以上，而S值可以減小20％以上。
另外，根據(jù)本實(shí)施例的TFT的可靠性卻與通過(guò)高至1000℃溫度熱氧化生產(chǎn)的TFT可靠性相當(dāng)。
圖8表示根據(jù)本實(shí)施例的有源陣列型液晶裝置的一個(gè)實(shí)例。
圖中，標(biāo)號(hào)61表示玻璃襯底，而63表示象素區(qū)，該區(qū)有陣列形的幾百×幾百的許多象素，每個(gè)陣列都用TFT作為開(kāi)關(guān)元件制成。標(biāo)號(hào)62表示外圍驅(qū)動(dòng)器區(qū)域，其中用TFT形成驅(qū)動(dòng)電路和譯碼電路，用來(lái)驅(qū)動(dòng)象素區(qū)的TFT。該象素區(qū)63和驅(qū)動(dòng)器區(qū)62結(jié)合在同一襯底61上。
制作在驅(qū)動(dòng)器區(qū)62的TFT必須有高遷移率，以便讓大量電流流過(guò)。另外，制作在象素區(qū)63的TFT必須具有較低漏電流特性，以便增大象素電極的電荷保存能力。舉例來(lái)說(shuō)，用于外圍區(qū)的驅(qū)動(dòng)電路的TFT可以按本發(fā)明來(lái)制造，而象素區(qū)的TFT就不強(qiáng)調(diào)加催化劑。亦即，最初在整個(gè)襯底表面上形成非晶硅膜。接著，只把鎳這樣的催化劑有選擇地導(dǎo)入根據(jù)本發(fā)明的外圍區(qū)半導(dǎo)體層。加熱晶化后，主要只使外圍區(qū)半導(dǎo)體層晶化，而象素區(qū)半導(dǎo)體層未被晶化。然而，有一些鎳從外圍區(qū)擴(kuò)散到象素區(qū)，但此擴(kuò)散量不大。接著，用激光輻照整個(gè)半導(dǎo)體層區(qū)，以增加結(jié)晶度，繼此，將半導(dǎo)體層刻制成各自的硅島以形成各晶體管。從而，能在一個(gè)襯底上制造驅(qū)動(dòng)電路用的有較高結(jié)晶度的TFT以及有源陣列電路用的低結(jié)晶度的TFT。
本實(shí)施例涉及改進(jìn)形成薄膜的方法，使該薄膜能更均勻地把催化劑添加到非晶硅膜上。本發(fā)明人察覺(jué)到一個(gè)問(wèn)題，就是當(dāng)將含例如鎳或鎳化合物作為催化劑的溶液施于非晶硅時(shí)，有一種趨勢(shì)，非晶硅膜的表面推斥溶液，以致涂層的均勻性不怎么好。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)非晶硅膜上有一層很薄氧化膜時(shí)，就能改善表面的沾潤(rùn)性，因此，溶液可以涂敷得更均勻。該氧化膜應(yīng)當(dāng)足夠薄，使鎳能穿透氧化膜。適當(dāng)?shù)暮穸仁牵?0。此外，該氧化膜可以由UV氧化或熱氧化形成。
舉例說(shuō)，對(duì)UV氧化的情形，使非晶硅膜表面在氧氣中，曝露于UV光下，經(jīng)3～5分鐘。襯底的溫度可以是室溫。但是，也可能需要加熱襯底至臭氧開(kāi)始分解，形成氧游離基的溫度，亦即約200℃。此種情況下，氧化所需的時(shí)間就短于室溫的情況，約為1分鐘。
另一個(gè)辦法，通過(guò)將其上已形成了非晶硅的襯底浸漬入過(guò)氧化氫溶液，在70℃下經(jīng)5分鐘，也可以形成氧化膜。較好的是，為凈化表面起見(jiàn)，過(guò)氧化氫溶液中混以氨。還可以加硫酸或鹽酸而不用氨。
總之，通過(guò)薄氧化膜措施提高了硅膜的沾潤(rùn)性。此方法不僅可應(yīng)用于用溶液來(lái)形成氧化硅，諸如OCD，如實(shí)施例1到7公開(kāi)的方法，而且也可應(yīng)用于其他方法，其中將鎳或鎳化合物用溶劑，諸如水或乙醇溶解，再將此溶液加到非晶硅膜上。
雖然所披露的氧化硅膜是用作其中保持催化元素的最佳實(shí)施例，但是其它材料也可以用來(lái)替換氧化硅，只要它們能耐高溫，例如，可以用氧化鋁，通過(guò)將氧化鋁細(xì)顆粒溶解在有機(jī)溶劑中，形成氧化鋁膜，來(lái)代替氧化硅膜。此外，也可以用有機(jī)膜，例如光刻膠材料，而將催化元素懸浮其中。此外，雖然各實(shí)施例只是針對(duì)制造共平面型TFT，應(yīng)知道，其他公知型晶體管，例如倒置柵型晶體管根據(jù)本發(fā)明也可以制造。
權(quán)利要求
1.一種有源陣列顯示裝置，它包含一種在襯底上形成的絕緣底膜；一種半導(dǎo)體層，它具有至少第一和第二雜質(zhì)區(qū)和在所述絕緣底膜上形成的溝道形成區(qū)；在所述溝道形成區(qū)上形成的柵絕緣膜；在所述柵絕緣膜上形成的柵電極；一種絕緣膜，它包含在所述半導(dǎo)體層、所述柵絕緣膜和所述柵電極上形成的有機(jī)樹(shù)脂；在包含所述有機(jī)樹(shù)脂的所述絕緣膜上形成的象素電極，它電連接到所述第一雜質(zhì)區(qū)；和在包含所述有機(jī)樹(shù)脂的所述絕緣膜上形成的傳導(dǎo)層，其中所述傳導(dǎo)層遍布到一部分所述的象素電極上并與所述象素電極電連接。
2.按照權(quán)利要求1的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述有源陣列顯示裝置是液晶顯示裝置。
3.按照權(quán)利要求1的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體層包含結(jié)晶硅。
4.按照權(quán)利要求1的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體層摻雜有磷。
5.按照權(quán)利要求1的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體層至少具有與溝道形成區(qū)相鄰的偏移區(qū)。
6.按照權(quán)利要求5的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述有源陣列顯示裝置是液晶顯示裝置。
7.按照權(quán)利要求5的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體層包含結(jié)晶硅。
8.按照權(quán)利要求5的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體層摻雜有磷。
9.按照權(quán)利要求1的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述象素電極是透明的。
10.按照權(quán)利要求9的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述有源陣列顯示裝置是液晶顯示裝置。
11.按照權(quán)利要求9的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體層包含結(jié)晶硅。
12.按照權(quán)利要求9的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體層摻雜有磷。
13.按照權(quán)利要求9的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述象素電極包含氧化銦錫。
14.按照權(quán)利要求1的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體層中的晶體以橫的方向生長(zhǎng)。
15.按照權(quán)利要求14的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述有源陣列顯示裝置是液晶顯示裝置。
16.按照權(quán)利要求14的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體層包含結(jié)晶硅。
17.按照權(quán)利要求14的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體層摻雜有磷。
18.按照權(quán)利要求14的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述象素電極包含氧化銦錫。
19.一種有源陣列顯示裝置，它包含一種玻璃襯底；一種阻擋膜，它包含氧化硅，而且形成在所述的玻璃襯底上；一種半導(dǎo)體層，它具有至少第一和第二雜質(zhì)區(qū)和在阻擋膜上形成的溝道形成區(qū)；一種柵絕緣膜，它形成在所述溝道形成區(qū)上；一種柵電極，它形成在所述柵絕緣膜上；一種絕緣膜，它包含在所述半導(dǎo)體層、所述柵絕緣膜和所述柵電極上形成的有機(jī)樹(shù)脂；在包含所述有機(jī)樹(shù)脂的所述絕緣膜上形成的象素電極；和在包含所述有機(jī)樹(shù)脂的所述絕緣膜上形成的傳導(dǎo)層，其中所述傳導(dǎo)層遍布到一部分所述的象素電極上并與所述象素電極電連接。
20.按照權(quán)利要求19的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述有源陣列顯示裝置是液晶顯示裝置。
21.按照權(quán)利要求19的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體層包含結(jié)晶硅。
22.按照權(quán)利要求19的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體層摻雜有磷。
23.按照權(quán)利要求19的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述象素電極是透明的。
24.按照權(quán)利要求23的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述有源陣列顯示裝置是液晶顯示裝置。
25.按照權(quán)利要求23的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體層包含結(jié)晶硅。
26.按照權(quán)利要求23的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體層摻雜有磷。
27.按照權(quán)利要求23的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述象素電極包含氧化銦錫。
28.按照權(quán)利要求23的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體層構(gòu)成一個(gè)薄膜晶體管。
29.一種有源陣列顯示裝置，它包含一種在襯底上形成的絕緣底膜；一種半導(dǎo)體層，它具有至少第一和第二雜質(zhì)區(qū)和在絕緣底膜上形成的溝道形成區(qū)；在所述溝道形成區(qū)上形成的柵絕緣膜；在所述柵絕緣膜上形成的柵電極；一種絕緣膜，它包含在所述半導(dǎo)體層、所述柵絕緣膜和所述柵電極上形成的有機(jī)樹(shù)脂；在包含所述有機(jī)樹(shù)脂的所述絕緣膜上形成的金屬電極，它連接到所述第一雜質(zhì)區(qū)；在包含所述有機(jī)樹(shù)脂的所述絕緣膜上形成的象素電極，它通過(guò)所述金屬電極電連接到所述第一雜質(zhì)區(qū)；其中所述金屬電極遍布到一部分所述的象素電極上。
30.按照權(quán)利要求29的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述有源陣列顯示裝置是液晶顯示裝置。
31.按照權(quán)利要求29的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體層包含結(jié)晶硅。
32.按照權(quán)利要求29的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體層摻雜有磷。
33.按照權(quán)利要求29的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述金屬電極和所述傳導(dǎo)層包含鉻。
34.按照權(quán)利要求29的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述象素電極是透明的。
35.按照權(quán)利要求34的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述有源陣列顯示裝置是液晶顯示裝置。
36.按照權(quán)利要求34的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體層包含結(jié)晶硅。
37.按照權(quán)利要求34的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體層摻雜有磷。
38.按照權(quán)利要求34的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述金屬電極包含鉻。
39.按照權(quán)利要求34的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述象素電極包含氧化銦錫。
40.按照權(quán)利要求34的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述象素電極是透明的，而且所述透明的象素電極的一部分位于所述金屬電極的一部分之下。
41.按照權(quán)利要求40的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述有源陣列顯示裝置是液晶顯示裝置。
42.按照權(quán)利要求40的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體層包含結(jié)晶硅。
43.按照權(quán)利要求40的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體層摻雜有磷。
44.按照權(quán)利要求40的有源陣列顯示裝置，其特征在于，所述象素電極包含氧化銦錫。
全文摘要
一種具有結(jié)晶半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體器件制造方法，包括在相對(duì)低的溫度下加熱使非晶硅半導(dǎo)體層晶化的各步驟，這是由于使用促進(jìn)晶化材料，諸如Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、In、Sn、Pb、P、As和Sb。該促進(jìn)晶化的材料是由把它混入用來(lái)形成氧化硅的液體前體物內(nèi)，并且將此先驅(qū)物涂在非晶硅膜上而導(dǎo)入的。于是，就可以將促晶化材料以最低濃度加入到非晶硅膜里。
文檔編號(hào)H01L31/10GK1645621SQ20051000916
公開(kāi)日2005年7月27日 申請(qǐng)日期1994年12月2日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月2日
發(fā)明者木谷久, 宮永昭治, 竹山順一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所