一种晶体管制造技术

本发明专利技术涉及半导体器件。它包括半导体岛、第一和第二杂质区、沟道区、栅电极、物质添加区。其中，晶体生长由物质添加区一直延伸至第一和第二杂质区的部分才终止。它还包括至少一种导线。半导体岛包含绝缘表面上形成的结晶硅，含０．０１－５原子％的氢。杂质区可以是一对ｎ－型或Ｐ－型杂质区。沟道区没有晶粒间界。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请是分案申请，原申请的申请日为1994年2月15日，申请号为99118536.6，专利技术名称为“半导体器件”。本专利技术涉及一种用于薄膜器件，例如薄膜绝缘栅型场效应晶体管(薄膜晶体管或TFT)的晶态半导体薄膜器件。通常，采用使由等离子CVD方法或热CVD方法形成的非晶硅薄膜在如电炉设备中，在高于600℃温度下结晶化来制造用于像薄膜绝缘栅型场效应晶体管(TFT)薄膜器件的晶态半导体薄膜。然而，这种常规方法存在许多问题。最大的问题是极难获得好的产品。这是因为所获得的晶态硅膜是多晶的，并且晶粒间界的控制也存在困难，且其可靠性和产量亦不高，这是由于其分散(dispersion)特性所造成的。这就是说，由于用常规热处理获得的硅晶体，完全是在无定向的情况下生长的，因此要控制晶体生长的方向几乎是不可能的。因此，本专利技术的目的是提供一种控制晶体生长的方法，以解决上述存在的问题。按照本专利技术，控制晶体生长，且获得具有高可靠性和高产量的TFT是通过在非晶态或实质上可以说是非晶态的不规则的晶态(例如部分为晶性，部分为非晶性的混合态)中的硅薄膜上形成栅电极，用栅电极作掩模，在硅薄膜内形成掺杂区域，形成至少包括镍、铁、钴、铂或钯中一种的区域，以便他们粘着在掺杂区域部分上，并且使该整体进行退火，以便从包括镍的区域开始使它结晶化。特别是，本专利技术允许实际上消除在源和漏与有源层之间的晶粒间界，并且通过在有源层结晶化(沟道形成区域)的同时推进源和漏的结晶化来获得好的特性。以一个作为晶核或作为籽晶的结晶岛薄膜为中心固相外延生长，硅薄膜晶体的方法已作为现有技术的方法提出(例如，日本专利公开NO.1-214110，等)。然而，即使存在晶核抑制晶体从其它位置生长是困难的。即，因为用于晶体生长的热处理(退火，下同)温度是适合于晶核充分产生的温度，所以晶体经常是从不企望的位置开始生长。本专利技术的专利技术人发现镍、钴、铁、铂和钯是容易与硅结合的，并且以他们为中心生长晶体，专利技术人注意到镍容易形成硅化镍(NiSiX，0.4≤x≤2.5)，且硅化镍的晶格常数与硅晶体的晶格常数接近，于是专利技术了以硅化镍为中心生长硅晶体的方法。实际上，该晶体生长温度能比常规方法降低20℃到150℃。因为在该温度下，在纯硅薄膜中不产生晶核，故晶体不会从不企望的位置生长，假定晶体的生长是采用与常规方法相同的机理从晶核开始，并且在晶核不会自然生长的温度(最好低于580℃)下温度越高，晶化进行的速度越快，采用铁(Fe)，钴(Co)，铂(Pt)和钯(Pd)也有同样的效果。按照本专利技术，将一包含镍，铁，钴，铂或钯或它们的硅化物，醋酸盐，硝酸盐和其它有机酸盐单一物质的薄膜或类似物粘结到薄膜晶体管的掺杂区域并且该晶体硅区域从作为起始点薄膜扩展开来。另外，氧化物作为包含上述材料的材料是不可取的，因为氧化物是一种稳定的化合物，并且从这里不会产生很可能变成晶核的硅化物。因此从特定位置扩展的晶体硅具有与良好的连续结晶性单晶体相近的结构。用具有少量氢浓度的非晶硅膜作为结晶化的起始材料，能获得更好的结果。然而，因为进行结晶化时释放出氢，在获得的硅薄膜中的氢浓度和作为起始材料的非晶硅膜的氢浓度之间看不出有明显的关系。在本专利技术的晶体硅中，氢浓度一般大于1×1015原子·厘米-3(atoms·cm-3)0.01原子％和小于5原子％。当像镍、铁、钴或铂或钯中的一种重金属材料用到本专利技术中时，这些材料本身不适合于作为半导体材料的硅，假如这些元素含量过多，则必须将他们除去。专利技术人从进行的研究的一个结果中发现在400-650℃下，在氯化氢，各种氯化甲烷(CH3Cl等)，各种氯化乙烷(C2H3Cl3等)和各种氯化乙烯(C2HCl3等)的气氛中进行热处理，能够完全除去镍。还发现本专利技术的硅膜中，镍、铁、钴、铂或钯的浓度最好选择在1×1015cm-3到1原子％，或镍、铁、钴、铂和钯的最小浓度最好选择在1×1015cm-3到1×1019cm-3，采用SIMS测量值。在浓度低于该范围时，结晶化进行得不充分，反之，当浓度超过该范围时，其特性和可靠性则下降。可以采用各种物理和化学方法来形成镍、铁、钴、铂或钯膜。例如，它们是需要真空设备的那些方法，像真空沉积方法，溅射方法和CVD方法，以及可以在大气中完成的一些方法，像旋转涂覆法，浸渍法(涂布法(application method))，刮刀法，丝网印刷法和喷射热分解法。虽然旋转涂覆法和浸渍法不需要特殊设备，但他们生产的薄膜具有均匀的薄膜厚度和精确控制的浓度。作为用于这些方法中的溶液，不论是镍、铁、钴、铂或钯的醋酸盐，硝酸盐或各种羧酸盐或其它有机酸盐溶解或分散在水、各种乙醇(低和商品位)和石油(饱和的碳氢化合物或不饱和的碳氢化合物)中都可以采用。然而，在此情况下，含在这些盐中的氧和碳有可能扩散到硅膜中，从而降低半导体的特性。但是，通过热平衡方法和差示热分析提出的研究结果证明他们在低于450℃温度下，被分解成适当的材料的氧化物或单质，并且在此后，它们并不扩散到硅膜中。当醋酸盐和硝酸盐这类低级物质在还原气氛如氮的气氛中被加热时，它们在低于400℃下分解，并且变成单金属体。同样，当它们在氧气中被加热时，一开始就产生氧化物，并且在较高温度下，放出氧后变成金属单质。上述方法和本专利技术达到的其它目的将从说明书，权利要求书和附图中变的更明显。附图说明图1(A)-1(C)是表示本专利技术一个实施例工艺剖面图(指的是第一实施例)；图2(A)-2(D)是表示本专利技术一个实施例工艺剖面图(指的是第二实施例)；图3(A)-3(D)是表示本专利技术一个实施例工艺的剖面图(指的是第三实施例)；图4(A)-4(D)是表示本专利技术的一个实施例的工艺剖面图(指的是第四实施例)；图5是表示在晶体硅中镍浓度的曲线图(指第四实施例)。参照本专利技术的附图，对最佳实施例进行说明。用等离子CVD方法，在基片(Corning 7059)10上形成2000埃(angstroms)厚度的底材氧化硅薄膜11，接着用等离子CVD或真空CVD方法制成厚度为200-3000埃或最好为500-1500埃的非晶硅膜。通过在350℃到450℃下热处理0.1-2小时，使之脱氢，使氢在薄膜中的浓度降低到低于5原子％，很容易使非晶硅膜结晶化。然后被构图以形成岛形硅区域12。接着用RF等离子CVD，ECR等离子CVD或溅射方法形成厚度为500-1500埃起栅绝缘薄膜作用的氧化硅膜13。当采用等离子体CVD法时，用TEOS(四乙氧硅烷)和氧作为原始气体能获得合适的结果。然后，用溅散方法淀积含1％硅的钽膜(厚度为5000埃)，并且构图以形成栅布线和电极14。钛，硅，铬或铝可作为栅电极材料。于是，将基片浸泡在3％酒石酸的乙酸乙二醇溶液中并放置在有电流流通的铂阴极和钽丝阳极之间进行阳极氧化，所施加的电流是这样的，即其电压以2v/min提升，当达到220V时，电流变为恒定值。当降到低于10微安/米2时，电流截止。结果，形成一个厚度为2000埃的阳极氧化物15(氧化钽)。当用钛、铝或硅作为栅电极时，同样能获得作为阳极氧化物的氧化钛、氧化铝或氧化硅(图1(A))。接着，通过等离子掺杂方法引入杂质。至于掺杂气体，对N型TFT采用磷化氢(PH3)，对P型TFT采用乙硼烷(B2H6)。图中所示为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体管，它包括：用半导体材料在基片上形成并包括沟道区的金属推进的横向结晶区；　用半导体材料在金属推进的横向结晶区的侧面形成的多个金属推进的结晶区，其中在所述金属推进的横向结晶区和一个金属推进的结晶区之间的至少一个边界位于 沟道区外面。

【技术特征摘要】
JP 1993-2-15 48534/931.一种晶体管，它包括用半导体材料在基片上形成并包括沟道区的金属推进的横向结晶区；用半导体材料在金属推进的横向结晶区的侧面形成的多个金属推进的结晶区，其中在所述金属推进的横向结晶区和一个金属推进的结晶区之间的至少一个边界位于沟道区外面。2.权利要求1的晶体管，其中所述金属推进的横向结晶区包括在沟道区的侧面形成的杂质掺杂区。3.权利要求1的晶体管，其中所述金属推进的横向结晶区包括源区和漏区。4.权利要求1的晶体管，其中所述金属推进的横向结晶区包括在沟道区的侧面形成的未掺杂部分。5.一种晶体管，它包括沟道区，具有与沟道区相邻的第一源部分和与第一源部分相邻的第二源部分的源区，具有与沟道区相邻的第一漏部分和与第一漏部分相邻的第二漏部分的漏区，其中所述沟道区与所述第一源部分和第一漏部分的至少一个包含金属推进的横向结晶区。6.权利要求5的晶体管，其中所述第二源部分包含金属推进的结晶区。7.权利要求5的晶体管，其中所述第二漏部分包含金属推进的结晶区。8.权利要求5的晶体管，其中所述源区和漏区掺杂有杂质。9.权利要求5的晶体管...

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎舜平，张宏勇，竹村保彦，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]