【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及薄膜晶体管,总的来说利用以多晶硅薄膜为代表的、具有各种方位角的结晶的半导体薄膜(以下简称晶体半导体薄膜)形成的薄膜晶体管,以及利用上述薄膜晶体管形成的一种半导体器件。尤其是,本专利技术涉及形成薄膜晶体管的沟道-形成区、源区和漏区的一种半导体薄膜,以及涉及装配有上述薄膜晶体管的一种半导体器件。在本说明书里,半导体器件表示通过利用半导体特性工作的器件,总的来说包括以液晶显示器和半导体集成电路(微处理器、信号处理电路和高频电路)为代表在内的显示设备。现有技术通过在玻璃衬底上或在石英衬底上形成晶体半导体薄膜来制造薄膜晶体管(以下缩写为TFTs)的技术已有阐述。这种技术的应用在以有源矩阵液晶显示器为代表的平板显示器领域中得以促进。TFTs在像素中用作开关元件或用于形成像素的外围的驱动电路中的元件。硅主要用于形成沟道-形成区、源区、漏区或在TFTs的有源区中的低-浓度漏区(轻掺杂漏LLD)的晶体半导体薄膜的一种材料。具有晶体结构的硅薄膜(以下称为晶体硅薄膜)是对通过等离子体CVD方法或低压CVD方法淀积在衬底上的非晶硅薄膜进行热处理或激光束辐照处理(以下在本说明书中称为激光处理)而形成。然而,在执行热处理中,实施加热必须在不低于600℃的温度、不少于10小时下使非晶硅薄膜结晶。上述处理温度和处理时间并不适合于TFTs的生产率的观点。当考虑液晶显示器作为利用TFTs的应用产品时,大尺寸的加热炉是必需的,以便适用于处理衬底增加的面积,不仅在生产步骤中耗费大量的能源而且难以获得大面积的均匀的晶体。在激光处理的情况下,由于在激光振荡器的输出信号中缺乏稳定性 ...
【技术保护点】
一种薄膜晶体管,包括:在包括硅的晶体半导体薄膜中的至少一个沟道形成区,其中:通过电子背反射衍射图方法测定,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不少于20%的晶格面{101}具有不大于10度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于3%的晶格面{001}具有不大于10度的角度,相对于半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于5%的晶格面{111}具有不大于10度的角度。
【技术特征摘要】
JP 2000-6-13 177641/00;JP 2000-6-12 176188/00;JP 21.一种薄膜晶体管,包括在包括硅的晶体半导体薄膜中的至少一个沟道形成区,其中通过电子背反射衍射图方法测定,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不少于20%的晶格面{101}具有不大于10度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于3%的晶格面{001}具有不大于10度的角度,相对于半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于5%的晶格面{111}具有不大于10度的角度。2.一种薄膜晶体管,包括在包括硅的晶体半导体薄膜中的至少一个沟道形成区,其中通过电子背反射衍射图方法测定,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不少于5%的晶格面{101}具有不大于5度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于3%的晶格面{001}具有不大于5度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于5%的晶格面{111}具有不大于5度的角度。3.一种薄膜晶体管,包括在包括硅的晶体半导体薄膜中的至少一个沟道形成区,其中通过电子背反射衍射图方法测定,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不少于20%的晶格面{101}具有不大于10度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于3%的晶格面{001}具有不大于10度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于5%的晶格面{111}具有不大于10度的角度。其中晶体半导体薄膜含有每种的浓度小于5×1018/cm3的氮和碳,以及浓度小于1×1019/cm3的氧。4.一种薄膜晶体管,包括在包括硅的晶体半导体薄膜中的至少一个沟道形成区,其中通过电子背反射衍射图方法测定,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不少于5%的晶格面{101}具有不大于5度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于3%的晶格面{001}具有不大于10度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于5%的晶格面{111}具有不大于10度的角度。其中晶体半导体薄膜含有每种的浓度小于5×1018/cm3的氮和碳,以及浓度小于1×1019/cm3的氧。5.一种薄膜晶体管,包括在包括硅的晶体半导体薄膜中的至少一个沟道形成区,其中晶体半导体薄膜含有浓度不小于0.1原子%但不大于10原子%的锗,其中通过电子背反射衍射图方法测定,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不少于20%的晶格面{101}具有不大于10度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于3%的晶格面{001}具有不大于10度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于5%的晶格面{111}具有不大于10度的角度。6.一种薄膜晶体管,包括在包括硅的晶体半导体薄膜中的至少一个沟道形成区,其中晶体半导体薄膜含有浓度不小于0.1原子%但不大于10原子%的锗,其中通过电子背反射衍射图方法测定,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不少于5%的晶格面{101}具有不少于5度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于3%的晶格面{001}具有不大于10度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于5%的晶格面{111}具有不大于10度的角度。7.一种薄膜晶体管,包括在包括硅的晶体半导体薄膜中的至少一个沟道形成区,其中晶体半导体薄膜包含浓度不小于0.1原子%但不大于10原子%的锗,其中通过电子背反射衍射图方法测定,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不少于20%的晶格面{101}具有不大于10度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、不多于3%的晶格面{001}具有不大于10度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于5%的晶格面{111}具有不大于10度的角度。其中晶体半导体薄膜含有每种的浓度小于5×1018/cm3的氮和碳,以及浓度小于1×1019/cm3的氧。8.一种薄膜晶体管,包括在包括硅的晶体半导体薄膜中的至少一个沟道形成区,其中晶体半导体薄膜含有浓度不小于0.1原子%但不大于10原子%的锗,其中通过电子背反射衍射图方法测定,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不少于5%的晶格面{101}具有不大于5度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于3%的晶格面{001}具有不大于10度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于5%的晶格面{111}具有不大于10度的角度,其中晶体半导体薄膜含有每种的浓度小于5×1018/cm3的氮和碳,以及浓度小于1×1019/cm3的氧。9.根据权利要求1的晶体管,其中晶体半导体薄膜含有浓度小于1×1017/cm3的金属元素。10.根据权利要求1的晶体管,其中晶体半导体薄膜含有从由Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu以及Au组成的组中选择出来的至少一种或多种金属元素。11.根据权利要求1的晶体管,其中晶体半导体薄膜具有20至100nm范围的厚度。12.一种薄膜晶体管,包括;在晶体半导体薄膜中的至少一个沟道形成区,其中通过加热已添加金属元素的包括硅的非晶半导体薄膜形成的晶体半导体薄膜,其中非晶半导体薄膜薄膜含有浓度不小于0.1原子%但不大于10原子%的锗,其中通过电子背反射衍射图方法测定,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不少于20%的晶格面{101}具有不大于10度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于3%的晶格面{001}具有不大于10度的角度,相对于半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于5%的晶格面{111}具有不大于10度的角度。13.一种薄膜晶体管,包括在晶体半导体薄膜中的至少一个沟道形成区,其中通过加热已添加金属元素的包括硅的非晶半导体薄膜形成的晶体半导体薄膜,其中非晶半导体薄膜薄膜含有浓度不小于0.1原子%但不大于10原子%的锗,其中通过电子背反射衍射图方法测定,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不少于5%的晶格面{101}具有不大于5度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于3%的晶格面{001}具有不大于10度的角度,相对于半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于5%的晶格面{111}具有不大于10度的角度。14.一种薄膜晶体管,包括在晶体半导体薄膜中的至少一个沟道形成区,其中通过加热已添加金属元素的包括硅的非晶半导体薄膜形成的晶体半导体薄膜,其中非晶半导体薄膜薄膜包含浓度不小于0.1原子%但不大于10原子%的锗,其中通过电子背反射衍射图方法测定,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不少于20%的晶格面{101}具有不大于10度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于3%的晶格面{001}具有不大于10度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于5%的晶格面{111}具有不大于10度的角度。其中晶体半导体薄膜包含每种的浓度小于5×1018/cm3的氮和碳,以及浓度小于1×1019/cm3的氧。15.一种薄膜晶体管,包括在晶体半导体薄膜中的至少一个沟道形成区,其中通过加热已添加金属元素的包括硅的非晶半导体薄膜形成的晶体半导体薄膜。其中非晶半导体薄膜薄膜包含浓度不小于0.1原子%但不大于10原子%的锗,其中通过电子背反射衍射图方法测定,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不少于5%的晶格面{101}具有不大于5度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于3%的晶格面{001}具有不大于10度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于5%的晶格面{111}具有不大于10度的角度。其中晶体半导体薄膜包含每种的浓度小于5×1018/cm3的氮和碳,以及浓度小于1×1019/cm3的氧。16.根据权利要求12的晶体管,其中金属元素的浓度小于1×1017/cm317.根据权利要求12的晶体管,其中金属元素是从由Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu以及Au组成的组中选择出来的至少一种。18.根据权利要求12的晶体管,其中晶体半导体薄膜具有在20至100nm范围的厚度。19.根据权利要求1的晶体管,其中晶体半导体薄膜包含氢或者卤族元素。20.一种半导体器件,包括在包括硅的晶体半导体薄膜中的至少一个沟道形成区,其中通过电子背反射衍射图方法测定,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不少于20%的晶格面{101}具有不大于5度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于3%的晶格面{001}具有不大于10度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于5%的晶格面{111}具有不大于10度的角度。21.一种半导体器件,包括在包括硅的晶体半导体薄膜中的至少一个沟道形成区,其中通过电子背反射衍射图方法测定,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不少于5%的晶格面{101}具有不大于5度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于3%的晶格面{001}具有不大于10度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于5%的晶格面{111}具有不大于10度的角度。22.一种半导体器件,包括在包括硅的晶体半导体薄膜中的至少一个沟道形成区,其中通过电子背反射衍射图方法测定,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不少于20%的晶格面{101}具有不大于10度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于3%的晶格面{001}具有不大于10度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于5%的晶格面{111}具有不大于10度的角度。其中晶体半导体薄膜包含每种的浓度小于5×1018/cm3的氮和碳,以及浓度小于1×1019/cm3的氧。23.一种半导体器件,包括在包括硅的晶体半导体薄膜中的至少一个沟道形成区,其中通过电子背反射衍射图方法测定,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不少于5%的晶格面{101}具有不大于5度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于3%的晶格面{001}具有不大于5度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于5%的晶格面{111}具有不大于5度的角度。其中晶体半导体薄膜包含每种的浓度小于5×1018/cm3的氮和碳,以及浓度小于1×1019/cm3的氧。24.一种半导体器件,包括在包括硅的晶体半导体薄膜中的至少一个沟道形成区,其中晶体半导体薄膜包含浓度不小于0.1原子%但不大于10原子%的锗,其中通过电子背反射衍射图方法测定,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不少于20%的晶格面{101}具有不大于10度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于3%的晶格面{001}具有不大于10度的角度,相对于半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于5%的晶格面{111}具有不大于10度的角度。25.一种半导体器件,包括在包括硅的晶体半导体薄膜中的至少一个沟道形成区,其中晶体半导体薄膜包含浓度不小于0.1原子%但不大于10原子%的锗,其中通过电子背反射衍射图方法测定,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不少于5%的晶格面{101}具有不大于5度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于3%的晶格面{001}具有不大于10度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于5%的晶格面{111}具有不大于10度的角度。26.一种半导体器件,包括在包括硅的晶体半导体薄膜中的至少一个沟道形成区,其中晶体半导体薄膜含有浓度不小于0.1原子%但不大于10原子%的锗,其中通过电子背反射衍射图方法测定,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不少于20%的晶格面{101}具有不大于10度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于3%的晶格面{001}具有不大于10度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于5%的晶格面{111}具有不大于10度的角度。其中晶体半导体薄膜含有每种的浓度小于5×1018/cm3的氮和碳,以及浓度小于1×1019/cm3的氧。27.一种半导体器件,包括在包括硅的晶体半导体薄膜中的至少一个沟道形成区,其中晶体半导体薄膜含有浓度不小于0.1原子%但不大于10原子%的锗,其中通过电子背反射衍射图方法测定,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不少于5%的晶格面{101}具有不大于5度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于3%的晶格面{001}具有不大于10度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于5%的晶格面{111}具有不大于10度的角度,其中晶体半导体薄膜含有每种的浓度小于5×1018/cm3的氮和碳,以及浓度小于1×1019/cm3的氧。28.根据权利要求20的器件,其中晶体半导体薄膜含有浓度小于1×1017/cm3的金属元素。29.根据权利要求20的器件,其中晶体半导体薄膜包括从由Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu以及Au组成的组中选择出来的至少一种或多种金属元素。30.根据权利要求20的器件,其中晶体半导体薄膜具有20至100nm范围的厚度。31.一种半导体器件,包括在晶体半导体薄膜中的至少一个沟道形成区,其中晶体半导体薄膜通过加热已添加金属元素的包括硅的非晶半导体薄膜形成,其中非晶半导体薄膜薄膜含有浓度不小于0.1原子%但不大于10原子%的锗,其中通过电子背反射衍射图方法测定,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不少于20%的晶格面{101}具有不大于10度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于3%的晶格面{001}具有不大于10度的角度,相对于半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于5%的晶格面{111}具有不大于10度的角度。32.一种半导体器件,包括在晶体半导体薄膜中的至少一个沟道形成区,其中晶体半导体薄膜通过加热已添加金属元素的包括硅的非晶半导体薄膜形成,其中非晶半导体薄膜薄膜含有浓度不小于0.1原子%但不大于10原子%的锗,其中通过电子背反射衍射图方法测定,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不少于5%的晶格面{101}具有不大于5度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于3%的晶格面{001}具有不大于10度的角度,相对于晶体半导体薄膜的表面、晶体半导体薄膜的不多于5%的晶格面{111}具有不大于10度的角度。33一种半导体器件,包括在晶体半导体薄膜中的至少一个沟道形成区,其中晶体半导体薄...
【专利技术属性】
技术研发人员:山崎舜平,三津木亨,笠原健司,浅见勇臣,高野圭惠,志知武司,小久保千穗,荒井康行,
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]
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