【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体器件及其制造方法,确切地说是涉及具有由多个MOS构成的集成电路的半导体器件及其制造方法。而且,本专利技术涉及SOI衬底,此SOI衬底的构成方法是(a)将已经注入了氢离子的单晶硅薄膜键合到衬底,以及(b)在氢离子注入部分处分割单晶硅薄膜,本专利技术还涉及采用SOI衬底的半导体器件以及SOI衬底的制造方法。此外,本专利技术涉及用于有源矩阵驱动液晶显示器件等的半导体器件,改善了其中集成有外围驱动电路、控制电路等的器件的电路性能。
技术介绍
按照常规,所谓有源矩阵驱动已经得到了应用,且有源矩阵驱动是这样的诸如a-Si(非晶硅)和p-Si(多晶硅)的薄膜晶体管(以下称为TFT)被制作在玻璃衬底上,以便驱动液晶显示平板、有机EL平板等。而且,利用其迁移率高到能够工作于高速的p-Si,已经集成了外围驱动电路。还对利用更高性能的硅的器件的制作进行了研究,以便集成由图象处理器、定时控制器等构成的要求更高性能的系统。这是因为多晶硅导致下列问题因为(a)不完全结晶引起的带隙中的局域态、(b)晶粒边界附近的效率低、(c)带隙中局域态的存在引起的迁移率下降、以及(d)S系数(亚阈值系数)增大,晶体管的性能不足以形成高性能的硅器件。然后,为了制作更高性能的硅器件,不仅已经提出了激光晶化,而且还提出了下列技术用来改进晶化的技术,例如,诸如SLS(顺序横向凝固)之类的更先进的技术(例如2001年10月9日公布的美国专利No.6300175的说明书)、CLC(连续波激光横向晶化)(例如论文Hara et al.,“通过稳定扫描CW激光横向晶化的超高性能玻璃上多晶硅T ...
【技术保护点】
一种半导体器件,它包含提供在绝缘衬底的不同区域上的多晶硅薄膜和单晶硅薄膜。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2002-3-26 86999/02;JP 2002-8-23 243927/02;JP 201.一种半导体器件,它包含提供在绝缘衬底的不同区域上的多晶硅薄膜和单晶硅薄膜。2.权利要求1所述的半导体器件,其特征在于单晶硅薄膜具有键合到绝缘衬底的表面,且此表面被氧化,或此表面上淀积了二氧化硅膜。3.权利要求1所述的半导体器件,其特征在于半导体器件是一种有源矩阵衬底,它包括各由多个提供在绝缘衬底上的MOSFET组成的集成电路。4.权利要求1所述的半导体器件,其特征在于绝缘衬底由高应变点玻璃制成,其中二氧化硅层被提供在至少具有单晶硅的区域的表面上。5.权利要求4所述的半导体器件,其特征在于绝缘衬底由钡铝硼硅酸盐玻璃、碱土铝硼硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、碱土锌铅铝硼硅酸盐玻璃、以及碱土锌铝硼硅酸盐玻璃中的至少任何一种制成。6.权利要求1所述的半导体器件,其特征在于提供在绝缘衬底上的单晶硅薄膜区域与提供在绝缘衬底上的多晶硅薄膜区域被彼此分隔开至少不小于0.3微米。7.权利要求3所述的半导体器件,其特征在于分别提供在不同区域上的导电类型彼此相同的各个晶体管,在迁移率、亚阈值系数、以及阈值中的至少任何一个方面彼此不同。8.权利要求3所述的半导体器件,其特征在于分别提供在不同区域上的集成电路,在栅长度、栅氧化物膜厚度、电源电压、以及逻辑电平中的至少一个方面彼此不同。9.权利要求3所述的半导体器件,其特征在于分别提供在不同区域上的集成电路,在设计规则方面彼此不同。10.权利要求1所述的半导体器件,其特征在于单晶硅薄膜的厚度大约不大于600nm。11.权利要求1所述的半导体器件,其特征在于单晶硅薄膜的厚度不大于100nm。12.一种包括提供在绝缘衬底上的多晶硅薄膜和单晶硅薄膜的半导体器件的制造方法,所述方法的特征在于包含下列步骤在绝缘衬底的表面上相继淀积二氧化硅膜和非晶硅膜;借助于对非晶硅膜进行热晶化而生长多晶硅层,以便形成多晶硅薄膜;用腐蚀方法清除预定区域的多晶硅层;将单晶硅衬底切割成预定形状,以便部分地或基本上全部地覆盖已经经受过腐蚀的预定区域,所述单晶硅衬底具有已经被氧化的或其上已经淀积了二氧化硅膜的表面,并具有氢离子注入部分,其中预定剂量的氢离子已经被注入到预定的深度;将已经切割成预定形状的单晶硅衬底的氢离子注入表面键合到已经经受过腐蚀的预定区域;以及借助于执行热处理,以脱落的方式,在氢离子注入部分处分离单晶硅衬底,以便形成单晶硅薄膜。13.一种包括提供在绝缘衬底上的多晶硅薄膜和单晶硅薄膜的半导体器件的制造方法,所述方法的特征在于包含下列步骤在绝缘衬底的表面上相继淀积二氧化硅膜和非晶硅膜;借助于对非晶硅膜进行热晶化而生长多晶硅层,以便形成多晶硅膜;用腐蚀方法清除预定区域的多晶硅层,并用腐蚀方法,沿二氧化硅膜的厚度方向清除一部分对应于此预定区域的二氧化硅膜;将单晶硅衬底切割成预定形状,以便部分地或基本上全部地覆盖已经经受过腐蚀的预定区域,所述单晶硅衬底具有已经被氧化的或其上已经淀积了二氧化硅膜的表面,并具有氢离子注入部分,其中预定剂量的氢离子已经被注入到预定的深度;将已经切割成预定形状的单晶硅衬底的氢离子注入表面键合到已经经受过腐蚀的预定区域;以及借助于执行热处理,以脱落的方式,在氢离子注入部分处分离单晶硅衬底,以便形成单晶硅薄膜。14.一种包括提供在绝缘衬底上的多晶硅薄膜和单晶硅薄膜的半导体器件的制造方法,所述方法的特征在于包含下列步骤在绝缘衬底的表面上淀积二氧化硅膜;用腐蚀方法清除预定区域的多晶硅层,并用腐蚀方法,沿二氧化硅膜的厚度方向清除一部分对应于此预定区域的二氧化硅膜;将单晶硅衬底切割成预定形状,以便部分地或基本上全部地覆盖已经经受过腐蚀的预定区域,所述单晶硅衬底具有已经被氧化的或其上已经淀积了二氧化硅膜的表面,并具有氢离子注入部分,其中预定剂量的氢离子已经被注入到预定的深度;将已经切割成预定形状的单晶硅衬底的氢离子注入表面键合到已经经受过腐蚀的预定区域;以及借助于执行热处理,以脱落的方式,在氢离子注入部分处分离单晶硅衬底,以便形成单晶硅薄膜;在绝缘衬底的表面上相继淀积第二二氧化硅膜和非晶硅膜;以及借助于对非晶硅膜进行热晶化而生长多晶硅层,以便形成多晶硅薄膜。15.权利要求12-14中任何一个所述的方法,其特征在于热处理在从不低于300℃到不高于650℃的单个温度步骤下执行。16.权利要求12-14中任何一个所述的方法,其特征在于热处理在从不低于300℃到不高于650℃的多步温度下执行。17.权利要求12-14中任何一个所述的方法,其特征在于在生长多晶硅层时,Ni、Pt、Sn和Pd中的至少一种被加入到非晶硅膜。18.权利要求12-14中任何一个所述的方法,其特征在于借助于根据激光辐照将单晶硅衬底的氢离子注入部分的温度升高到氢从硅中分解的温度,来执行以脱落的方式在氢离子注入部分处分离单晶硅衬底的步骤。19.权利要求12-14中任何一个所述的方法,其特征在于借助于执行包括大约不低于700℃的峰值温度的灯退火,而以脱落的方式在氢离子注入部分处分离单晶硅衬底。20.权利要求12-14中任何一个所述的方法,其特征在于单晶硅薄膜的最大尺寸不大于10cm。21.权利要求12-14中任何一个所述的方法,其特征在于单晶硅薄膜的最大尺寸不大于5cm。22.权利要求12-14中任何一个所述的方法,其特征在于还包含下列步骤利用各向同性等离子体腐蚀或湿法腐蚀方法,从单晶硅薄膜的表面清除被损伤的层;用腐蚀方法将多晶硅薄膜和单晶硅薄膜图形化成小岛形状;用各向异性腐蚀方法,部分地或全部地回腐蚀已经淀积在多晶硅薄膜和单晶硅薄膜的整个表面上的第一二氧化硅膜;以及淀积第二二氧化硅膜作为栅绝缘膜,其中,这些步骤在多晶硅薄膜和单晶硅薄膜已经被提供在绝缘衬底上之后执行。23.权利要求22所述的方法,其特征在于未曾经受用来形成小岛形状的腐蚀的(a)形成在多晶硅薄膜上的图形与(b)形成在单晶硅薄膜上的图形之间的空间,其长度基本上等于第一二氧化硅膜厚度的二倍。24.权利要求12-14中任何一个所述的方法,其特征在于还包含下列步骤借助于根据腐蚀方法,将已经被形成在绝缘衬底上的单晶硅薄膜和多晶硅薄膜图形化成小岛形,而制作MOS晶体管;以及将不低于1015/cm2且不高于5×1015/cm2的P+离子注入到N型MOS晶体管的至少源区和漏区的各个部分以及P型MOS晶体管的至少源区和漏区的各个部分。25.权利要求12-14中任何一个所述的方法,其特征在于单晶硅薄膜的厚度基本上等于多晶硅薄膜的厚度。26.权利要求12-14中任何一个所述的方法,其特征在于借助于预先对单晶硅衬底的表面进行氧化或在表面上淀积二氧化硅膜而形成的二氧化硅膜的厚度,不小于200nm。27.权利要求12-14中任何一个所述的方法,其特征在于借助于预先对单晶硅衬底的表面进行氧化或在表面上淀积二氧化硅膜而形成的二氧化硅膜的厚度,不小于300nm。28.一种SOI衬底,它包含衬底;以及其中已经注入了氢离子的单晶硅片,所述单晶硅片被键合到所述非晶非碱性玻璃衬底,所述单晶硅片在氢离子注入部分处被分离,以便形成单晶硅薄膜,所述SOI的特征在于非晶非碱性玻璃衬底被用作所述衬底。29.权利要求28所述的SOI衬底,其特征在于非晶硅非碱性玻璃衬底的热膨胀率等于单晶硅片的热膨胀率,或高于单晶硅片的热膨胀率。30.权利要求29所述的SOI衬底,其特征在于非晶非碱性玻璃衬底是碱土铝硼硅酸盐玻璃、钡铝硼硅酸盐玻璃、碱土锌铅铝硼硅酸盐玻璃和碱土锌铝硼硅酸盐玻璃中的任何一种。31.权利要求28所述的SOI衬底,其特征在于单晶硅片的键合表面由(111)面、或(110)面、或(100)面构成。32.包含权利要求28所述的SOI衬底的显示器件,其特征在于非晶非碱性玻璃衬底由能够透射可见光的非晶玻璃材料制成。33.一种制造SOI衬底的方法,它包括下列步骤将其中已经注入了氢离子的单晶硅片键合到衬底;以及借助于执行热处理,在氢离子注入部分处分离所述单晶硅片,所述方法的特征在于非晶非碱性玻璃衬底被用作所述衬底,且所述热处理在最高600℃下执行,以便形成单晶硅薄膜。34.权利要求33所述的方法,其特征在于热处理在从不低于300℃到不高于700℃的多步温度下执行。35.一种制造SOI衬底的方法,它包括下列步骤将其中已经注入了氢离子的单晶硅片键合到衬底;以及借助于执行热处理,在氢离子注入部分处分离所述单晶硅片,所述方法的特征在于非晶非碱性玻璃衬底被用作所述衬底,且所述热处理根据包括不低于850℃的峰值温度的灯退火而被执行,以便形成单晶硅薄膜。36.权利要求33或35所述的方法,其特征是还包含下列步骤在非晶非碱性玻璃衬底的表面上相继淀积二氧化硅膜和非晶硅膜;借助于对非晶硅膜进行热晶化而生长多晶硅层,以便形成多晶硅薄膜;用腐蚀方法清除预定区域的多晶硅层,并用腐蚀方法,沿二氧化硅膜的厚度方向清除一部分对应于此预定区域的二氧化硅膜;对单晶硅片的表面进行氧化,或在单晶硅片的表面上淀积二氧化硅膜,并在单晶硅片中注入氢离子;将其中注入了氢离子的单晶硅片切割成一定形状,以便覆盖已经经受过腐蚀的预定区域;将已经切割成预定形状的单晶硅片的氢离子注入表面键合到已经经受过腐蚀的预定区域;以及根据由热处理引起的氢脆来分离单晶硅片,以便形成单晶硅薄膜。37.权利要求33或35所述的方法,其特征在于氢离子的注入深度为40-200nm。38.一种半导体器件,它包含分别提供在绝缘衬底不同区域上的多晶硅薄膜和单晶硅薄膜,所述半导体器件的特征在于绝缘衬底与单晶硅薄膜的标称线性膨胀之间的差异在室温到大约600℃的温度范围内大约不大于250ppm。39.一种半导体器件,它包含分别提供在绝缘衬底不同区域上的多晶硅薄膜和单晶硅薄膜,所述半导体器件的特征在于拉曼位移...
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