在基片上制造结晶材料的方法和多层结构技术

一种形成结晶层或多晶层的方法包括提供一基片以及在该基片上形成图形。该方法还包括提供成核材料以及在该成核材料上形成结晶层。位于基片上的结晶材料可以是单晶的或多晶的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】有关申请的交叉参照本申请要求2004年5月21日提交的申请号为10/851,038的美国专利申请的优先权，该申请是Couillard等人于2003年7月18日提交的序列号为10/622,606且标题为“Silicon Crystallization Using Self-Assembled Monolayers”的美国专利申请的部分延续申请，该申请已转让给本申请的受让人。要求根据35U.S.C§120的优先权，并且该申请的全部内容都被特别地包括在本文中作为参考。
技术介绍
在许多技术中，将电子元件制造在器件的基片上是很有用的。通常，这些电子器件是由基片上所形成的一层或多层半导体构成的。例如，薄膜晶体管(TFT)常常是由液晶(LC)板或有机发光二极管(OLED)板中的基片上的半导体材料构成。LC板和OLED板分别用在LC显示器(LCD)和OLED显示器中。另外，太阳能电池板常常包括多个单独的电池，这些电池包括由基片上所形成的一层或多层半导体构成的晶体管。在LCD器件中，使用包括TFT阵列的电子元件来控制电压，而电压可调制液晶材料层。通常，阵列中的晶体管都是金属氧化物半导体(MOS)器件。在太阳能电池板中，MOS器件被用于电荷存储。LCD显示器常常包括玻璃基片，晶体管被置于玻璃基片上并且位于LC材料层之下。这些晶体管按图形化阵列排布并且由外围电路驱动，以便提供期望的开关电压，从而使LC材料分子按期望的方式取向。此外，该阵列的晶体管常常直接形成于玻璃基片之上，其构成材料是像硅或硅锗(SiGe)这样的半导体材料。在太阳能电池板中，电荷存储单元可能由MOS基器件的矩阵构成，这些器件都是由玻璃基片上所形成的硅或SiGe制造成。该矩阵可以对光子吸收所产生的光电流进行选择性电荷存储。因为与非晶相半导体材料中的载流子相比，单晶和多晶半导体材料中的载流子迁移率通常更大，所以在LCD显示器或太阳能电池板的玻璃基片上生长结晶结构是有益的。然后，半导体器件可以由单晶或多晶材料制造，从而产生迁移率相对高的晶体管和期望迁移率较高的其它元件。尽管已经尝试用各种技术在玻璃基片上形成结晶硅，但总有缺陷。例如，使用已知的制造方法会损坏所要用的基片材料。另外，所得到的材料特性是不能接受的。这样，真正需要的是一种在基片上制造结晶材料的方法，该方法要至少能克服已知技术的缺陷。
技术实现思路
根据一实施例，一种形成结晶层或多晶层的方法包括提供基片以及在该基片上提供成核材料。该方法还包括在该基片上提供非晶层以及使该非晶层结晶化。根据一实施例，一种叠层结构包括基片、置于该基片上的结晶层以及置于该基片上的多个成核位点。附图说明当结合附图来阅读下面的详细描述时，可以对本专利技术作最佳的理解。要强调的是各种特征没必要按比例画出。事实上，为了进行清晰地讨论，可以任意增大或减小各特征的尺寸。图1a-1c是根据一示例性实施例用于形成结晶材料的说明性制造顺序的横截面图。图2a-2e是根据另一示例性实施例在玻璃基片上说明性制造顺序结构的横截面图。图3a-3c是根据另一示例性实施例在玻璃基片上说明性制造顺序结构的横截面图。图4a-4c是根据另一示例性实施例在玻璃基片上说明性制造顺序结构的横截面图。图5是根据本专利技术一示例性实施例在基片表面上的图形化自组装单层的显微顶视图。图6是根据一示例性实施例在基片上部分结晶化的硅层的微观顶视图。具体实施例方式在下面的详细描述中，为了对各实施例作透彻的理解，揭示了特定的细节，其目的在于解释而非限制。然而，本领域的技术人员应该清楚，本专利技术可以在不含这些特定细节的其它实施例中得以实施。注意到，对公知的器件和方法的详细描述常常省略，以便使本专利技术的描述更为突出。最后，在实施过程中，相同的标号指代相同的特征。简单地讲，各示例实施例涉及单晶或多晶半导体层的制造过程，这些半导体层具有相对较大的晶粒尺寸并且在同一层上晶粒尺寸基本上均匀。注意到，尽管本文与在玻璃基片上形成单晶或多晶硅(Si)相结合来描述这些说明性的方法，但是这些仅是说明性的应用。即，随着本文的进一步描述，会很清楚地看到，这些示例性方法可用于在基片上制造其它结晶(单晶或多晶)材料层。例如，基片可以是锗(Ge)的氧化物，结晶层可以是锗。或者，玻璃基片可以是硅或锗的氧化物，其上形成有SiGe结晶结构。最后，注意到，在这些示例实施例中，可以在基片上形成多层结晶(单晶或多晶)材料。这将要求重复示例实施例中所选中的制造顺序。还注意到，这些说明性的方法所形成的装置可以用在LCD显示器、平视显示器或相似的设备中。此外，该装置可以用于有机发光二极管(OLED)显示器、硅上绝缘体(SOI)电子集成电路、或太阳能电池板等应用中。要强调的是，提及的应用都只是说明性的。通常，在那些得益于基片上形成的迁移率相对高的半导体薄膜的器件中，可以实现这些示例实施例的方法和装置，其中使用已知的结晶制造技术(可能需要高温)易使基片受损。图1a-1c是根据一示例实施例用于形成结构100的说明性制造顺序的横截面图。结构100包括基片101，它可能是适合于上述诸多应用的玻璃材料。示例性材料包括但不限于代码1737和EAGLE2000TM玻璃(由美国纽约州Corning公司制造和销售)以及包括硼硅酸盐和铝硅酸盐玻璃在内的其它玻璃。在示例实施例中，基片101可能用于显示设备；或可能用作太阳能电池板中的基片。图1a示出了被置于基片101上的可选阻挡层102。阻挡层102用于阻挡基片101中的污染物迁移到各示例实施例的半导体材料和器件中。阻挡层102可以是选自下列中的一层或多层氮化硅、氧化硅或其它可经受各实施例的加工处理的已知阻挡层材料。该层可以通过已知的化学汽相沉积(CVD)技术沉积约50纳米到500纳米的厚度。接下来，在阻挡层102上形成层103。随着下文的进一步描述，将会更清晰地看到，层103在成核位点的形成过程中很有用，根据各实施例这些成核位点被用于在基片101上制造多晶或单晶半导体层。层103可以是硅烷层。层103可以是自组装单层(SAM)，也可以是上文提到的Couillard等人的专利申请中所描述的类型和功能。在一示例实施例中，硅烷层相对较薄，厚度约2纳米到10纳米。注意到，也可以使用厚度大约高达三个单层的硅烷。该硅烷层可以包括一个或多个官能团，它们构成了具有各实施例的成核物质的络合物。可以使用具有乙二胺酸、烯、炔、胺、吡啶、咪唑、腈、硫醇、苯、或苯酚的官能团的硅烷材料。也可以使用具有相似官能团的其它有机金属材料，比如铝化合物、钛化合物和锆化合物。层103的官能团被选择成使得后面形成的晶种层很容易与溶液(最好是水溶液)功能化的涂层相结合。硅烷层所具有的官能团引入了约1到3层晶种层的原子。官能团是与晶种层(可能是金属)形成键合的活性基团。根据一示例实施例，具有官能团的硅烷层可以是用N-(三甲氧基甲硅烷基丙基)乙二胺三乙酸或γ-氨基丙基三甲氧基硅烷形成的涂层。最后，络合物或配位化合物是这样一种化学化合物，其中在充当电子受主的金属和充当电子施主的有机化合物之间形成键合。络合物中的有机化合物被称为络合剂或配体。乙二胺四乙酸(EDTA)也可以用作络合剂。接下来，在层103上沉积晶种层104。如图2b所示，使晶种层104图形化以形成成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在基片上制造单晶或多晶材料的方法，所述方法包括：提供一基片；在所述基片上形成一个层；在所述层上形成成核位点；在所述基片上形成非晶层；以及使所述非晶半导体层结晶。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JG库亚尔，KP加德卡尔，Y施，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]