專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造集成電路的方法，或者更具體地涉及包括具有矩陣結(jié)構(gòu)的矩陣器件(包括電-光顯示器和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器)和作為開(kāi)關(guān)元件的MOS或MIS(金屬-絕緣體-半導(dǎo)體)型場(chǎng)效應(yīng)元件(下文一般稱之為MOS型元件)的半導(dǎo)體電路，其特征在于它的動(dòng)態(tài)工作，諸如液晶顯示和動(dòng)態(tài)RAM(DRAM)及其驅(qū)動(dòng)電路或類似圖像傳感器的集成驅(qū)動(dòng)電路。本發(fā)明特別涉及一種采用薄膜半導(dǎo)體元件，諸如形成于絕緣表面的薄膜半導(dǎo)體晶體管或類似物，如MOS型元件的器件，還涉及具有薄膜晶體管的、其有源層是用晶體硅形成的器件。
背景技術(shù)：
通常，用于薄膜器件，如薄膜絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(TFT)結(jié)晶硅半導(dǎo)體薄膜是用等離子CVD或熱CVD方法形成的非晶硅膜在一種設(shè)備，如電爐中，在溫度高于600℃經(jīng)24小時(shí)以上進(jìn)行結(jié)晶化的方法制備的。為了得到良好的特征，如高場(chǎng)遷移率和高可靠性，需要進(jìn)行很多小時(shí)的熱處理。
然而，通常的方法存在許多問(wèn)題。問(wèn)題之一是其生產(chǎn)率低，隨之而來(lái)的是產(chǎn)品的成本變得高。例如，若花24小時(shí)作晶體化處理時(shí)，而若每片襯底花費(fèi)2分鐘時(shí)間處理，廂同的時(shí)間內(nèi)，必須處理720片襯底。然而一個(gè)常用的管式爐一次最多能處理50片襯底，當(dāng)僅用一個(gè)設(shè)備(反應(yīng)管)時(shí)，每片花30分鐘。即，為在2分鐘處理1片，就必須用15個(gè)反應(yīng)管。這意味著必須增加投資規(guī)模，那是因?yàn)橥顿Y被大幅度折舊，但不能在產(chǎn)品成本中反映出來(lái)。
另一個(gè)問(wèn)題在于熱處理的溫度。一般，用于制造TFT的襯底大致分為由純氧化硅組成的玻璃，如石英玻璃、非堿硼硅酸玻璃，諸如Coning No.7059(下文稱之為Coning 7059)。在這些襯底中，前者就溫度而言不成問(wèn)題，因?yàn)樗哪蜔嵝院?，因而能按與正常半導(dǎo)體集成電路的片子加工工藝相同的方式來(lái)操作，然而，它的成本高，并隨襯底面積的增大而指數(shù)增加。所以，它僅被用作面積比較小的TFT集成電路。
另一方面，與石英玻璃相比，非堿玻璃的成本雖然十分低，但在耐熱方面還存在問(wèn)題。因?yàn)樗膽?yīng)變點(diǎn)一般在550～650℃，對(duì)某些易于應(yīng)用的材料，或低于600℃。當(dāng)用600℃做熱處理時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致襯底出現(xiàn)不可逆的收縮或翹曲之類的問(wèn)題。當(dāng)襯底的對(duì)角線距離超過(guò)10cm時(shí)尤為顯著。基于上述原因，人們認(rèn)為必須保持熱處理?xiàng)l件低于550℃，時(shí)間不超過(guò)4小時(shí)，以便降低硅半導(dǎo)體膜結(jié)晶化的成本。因而，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種半導(dǎo)體的制造方法，其排除這些條件，以及采用這種半導(dǎo)體來(lái)制造半導(dǎo)體器件的方法。
近來(lái)，已進(jìn)行有關(guān)具有薄膜有源層(或稱為有源區(qū))的絕緣柵型半導(dǎo)體器件的研究。特別是對(duì)薄膜絕緣柵晶體管或所謂的薄膜晶體管(TFT)做了熱烈的研究。它們形成在透明的絕緣襯底上，用來(lái)控制每個(gè)圖象和驅(qū)動(dòng)它的在顯示器件，如一個(gè)具有矩陣結(jié)構(gòu)的液晶顯示器中的矩陣，或用作一個(gè)同樣形成于絕緣襯底上的圖象傳感器的驅(qū)動(dòng)電路。根據(jù)所用的半導(dǎo)體的材料的晶體狀態(tài)，它們被分成非晶硅TFT或結(jié)晶硅(或稱多晶硅)TFT。
最近，正開(kāi)展利用介于多晶和非晶硅之間的中間態(tài)的材料的研究。雖然中間態(tài)尚處于討論中，但所有那些用任何熱處理(如用強(qiáng)能量，象激光輻照，在450℃以上的溫度的退火)獲得的某些晶體狀態(tài)，在本說(shuō)明書(shū)中被稱為結(jié)晶硅。
結(jié)晶硅TFT作為一個(gè)所謂的SOI技術(shù)遠(yuǎn)被用于單晶硅集成電路中，在高集成的SRAM中它被用作一個(gè)負(fù)載晶體管。然而，在這種情況下，很少用非晶硅TFT。
還有絕緣襯底上的半導(dǎo)體電路的工作速度可以很高，因?yàn)樵谝r底和布線之間沒(méi)有電容耦合，因而提出一種技術(shù)，用它作很高速度的微處理機(jī)或很高速度的存儲(chǔ)器。
一般，一個(gè)處于非晶態(tài)的半導(dǎo)體的揚(yáng)遷移率是低的，因而不能用于工作速度要求很高的TFT。還有，因?yàn)镻型非晶硅的場(chǎng)遷移率顯著的小，不能制成P-型TFT(PMOS的TFT)，因而，不能與N溝型TFT(NMOS的TFT)結(jié)合形成一個(gè)互補(bǔ)MOS電路(CMOS)。
然而，用非晶半導(dǎo)體形成的TFT有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，OFF(關(guān)斷)電流小。因而它可被用于工作速度要求不是很高、僅一種導(dǎo)電類型即可、以及要求一個(gè)電荷保持能力高的TFT，如具有小矩陣規(guī)模的液晶顯示的有源矩陣電路的晶體管。然而，將非晶硅TFT用于尖端應(yīng)用，如具有大規(guī)模矩陣的液晶顯示器中，是困難的。還有它自然不能用于顯示的外圍電路和要求工作速度高的圖象傳感器的驅(qū)動(dòng)電路。
另一方面，結(jié)晶半導(dǎo)體的場(chǎng)遷移率大于非晶體半導(dǎo)體的遷移率，可以高速工作。例如，在由激光退火利用再結(jié)晶的硅膜制得的TFT中，得到地場(chǎng)遷移率有300cm2/V·s之大。由在正常單晶硅襯底上形成的MOS晶體管的場(chǎng)遷移率大約是500cm2/V·s來(lái)看，上面的遷移率則是一個(gè)極大的數(shù)值。但是，單晶硅上的MOS電路的工作速度受襯底與布線間的寄生電容所限，對(duì)用結(jié)晶化的硅膜制成的TFT來(lái)說(shuō)，則沒(méi)有這種限制，因?yàn)樗切纬捎诮^緣襯底上的。所以在這種TFT中，可達(dá)到預(yù)期顯著高的工作速度。
另外，因?yàn)椴粌H能得到NMOS TFT，而且同樣還能得到PMOSTFT，所以可以用結(jié)晶硅形成CMOS電路。例如，在有源矩陣系統(tǒng)的液晶顯示器中，已知用CMOS結(jié)晶硅TFT可構(gòu)成一個(gè)不僅具有有源矩陣部分，而且還有外圍電路(如驅(qū)動(dòng)器)的所謂的單片結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。用于前述的SRAM的TFT正是所提示的這一點(diǎn)，其中的PMOS作為負(fù)載晶體管是由TFT構(gòu)成的。
再有，用于單晶IC技術(shù)的自對(duì)準(zhǔn)工藝，在正常非晶TFT中不易形成源/漏區(qū)，并且由柵極與源/漏區(qū)的幾何重疊引起的寄生電容帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題。但結(jié)晶硅TFT有顯著壓低這種寄生電容的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗刹捎米詫?duì)準(zhǔn)工藝。
然而，當(dāng)沒(méi)有電壓施加于柵極(非選時(shí)期)時(shí)，結(jié)晶硅TFT的漏電流，與非晶硅TFT的漏電流相比，是大的。但采取這樣一種對(duì)策，提供一個(gè)輔助電容去補(bǔ)償漏電流，并將兩個(gè)TFT串聯(lián)連接，減少它用于液晶顯示時(shí)的漏電流。
例如，已經(jīng)提出先形成一非晶硅，再在其上選擇地輻照激光，僅僅使外圍電路結(jié)晶化的方法，以便在同一襯底上形成具有高遷移率的單片多晶硅TFT的外圍電路，同時(shí)利用非晶硅TFT的高截止(OFF)阻抗。
然而，目前其產(chǎn)量還是低的，那是因?yàn)榧す廨椪展に嚨目煽啃陨杏袉?wèn)題(如在輻照表面內(nèi)輻照能量的均勻度不好)，因而終于采用一種用非晶硅TFT構(gòu)成一個(gè)矩陣，再按TAB或類似方法連接單晶集成電路構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路的方法。然而，從連接的結(jié)構(gòu)限制考慮，本方法要寬于0.1mm的象素間距，并且其成本也變得很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明想要解決這些難題，但不希望使工藝復(fù)雜化，最后降低成本率，提高成本。本發(fā)明想要容易地、區(qū)別對(duì)待地制造兩種類型的TFT，即一種要求遷移率高的TFF和一種要求漏電流低的TFT，同時(shí)保持批量生產(chǎn)，并盡量減少工藝的改動(dòng)。
另外，本發(fā)明的另一個(gè)目的在于減小CMOS電路中NMOS和PMOS遷移率的差值。NMOS和PMOS間差值的減小可增加電路設(shè)計(jì)的自由度。
采用本發(fā)明的半導(dǎo)體電路不是萬(wàn)能的。即，本發(fā)明適合于利用電場(chǎng)作用改變透光率或反光率的那種材料，將材料夾在面對(duì)面的兩電極間，并在電極間施加電場(chǎng)來(lái)顯示圖象的有源矩陣電路，如液晶顯示器；在電容內(nèi)存貯電荷用于保持記憶的存儲(chǔ)器件，如DRAM具有動(dòng)態(tài)電路的電路，如動(dòng)態(tài)移位寄存器，它用MOS晶體管的MOS結(jié)構(gòu)部位的電容或其它電容驅(qū)動(dòng)下一個(gè)電路；以及具有數(shù)字電路和控制模擬信號(hào)輸出的電路，如圖象傳感器的驅(qū)動(dòng)電路。本發(fā)明特別適合于動(dòng)態(tài)電路和靜態(tài)電路混合設(shè)置的一種電路。
本發(fā)明的特征在于先在硅膜之上或之下形成含有由下列材料所組成的組中選出的一種材料的島狀膜、圓點(diǎn)、顆粒、團(tuán)塊或線條，再使其在低于僅僅一般非晶硅熱處理過(guò)程中的結(jié)晶化溫度做較短時(shí)間的退火，即可得到結(jié)晶硅膜，這些材料如下鎳、鐵、鈷、釕、銠、鈀、鋨、銥、鉑、鈧、鈦、釩、鉻、錳、銅、鋅、金和銀，以及它們的組合物，而硅膜處于非晶態(tài)或無(wú)序晶態(tài)(例如，一種結(jié)晶好的部分和非晶部分相混的狀態(tài))，可以說(shuō)基本上是處于非晶態(tài)。退火可以在氫、氧或氮?dú)夥障逻M(jìn)行。退火可以按下列條件進(jìn)行(1)在含氧的氣氛中加熱A小時(shí)，然后在含氫的氣氛中加熱B小時(shí)；(2)在含氧的氣氛中加熱C小時(shí)，再在含氮的氣氛中加熱D小時(shí)；(3)在含氫的氣氛中加熱E小時(shí)，再在含氧的氣氛中加熱F小時(shí)；(4)在含氫的氣氛中加熱G小時(shí)，再在含氮的氣氛中加熱H小時(shí)；(5)在含氮的氣氛中加熱I小時(shí)，再在含氧的氣氛中加熱J小時(shí)；(6)在含氮的氣氛中加熱K小時(shí)，再在含氫的氣氛中加熱L小時(shí)；(7)在含氧的氣氛中加熱M小時(shí)，在含氫的氣氛中加熱N小時(shí)，然后在含氮的氣氛中加熱P小時(shí)；(8)在含氧的氣氛中加熱Q小時(shí)、在含氮的氣氛中加熱R小時(shí)，再在含氫的氣氛中加熱S小時(shí)；(9)在含氫的氣氛中加熱T小時(shí)，在氧氣氛中加熱U小時(shí)，再在含氮的氣氛中加熱V小時(shí)；(10)在含氫的氣氛中加熱W小時(shí)，在含氮的氣氛中加熱X小時(shí)，再在含氧的氣氛中加熱Y小時(shí)；(11)在含氮的氣氛中加熱Z小時(shí)，在含氧的氣氛中加熱A′小時(shí)，再在含氫的氣氛中加熱B′小時(shí)；或(12)在含氮的氣氛中加熱C′小時(shí)，在含氫的氣氛中加熱D′小時(shí)，再在含氧的氣氛中加熱E′小時(shí)。
關(guān)于硅膜的結(jié)晶化，過(guò)去已經(jīng)提出一種先形成作為晶核或籽晶的結(jié)晶的島狀膜，再使它固相外延生長(zhǎng)(例如日本特開(kāi)平1-214110)的方法。然而，在600℃的溫度下，用此方法，可勉強(qiáng)生長(zhǎng)晶體。一般，當(dāng)硅從非晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶態(tài)時(shí)，它經(jīng)受一個(gè)工藝過(guò)程，非晶態(tài)分子鏈被分開(kāi)，并在把分開(kāi)的分子置于不與其它分子耦連的狀態(tài)之后，分子與某些結(jié)晶化的分子相結(jié)合，而再結(jié)合成為晶體的一部分。然而分離原始分子鏈并保持它們不與其它分子耦合的狀態(tài)的能量，在此工藝過(guò)程中是大的，它阻止了結(jié)晶化反應(yīng)。為提供此能量，用1000℃的溫度，需用數(shù)分鐘，或用600℃的溫度，需用數(shù)十小時(shí)。因?yàn)?，時(shí)間與溫度(＝能量)有指數(shù)關(guān)系，例如，在低于600℃或在550℃，幾乎一點(diǎn)看不到結(jié)晶化反應(yīng)的進(jìn)展。固相外延結(jié)晶化的概念對(duì)此問(wèn)題也不能給予任何解答。
本發(fā)明的發(fā)明者考慮到，用某些催化作用來(lái)降低前述工藝過(guò)程中的阻止能量，它完全不同于常規(guī)的固相結(jié)晶化概念。本發(fā)明者提到鎳(Ni)、鐵(Fe)、鈷(Co)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、鉑(Pt)、鈧(Sc)、鈦(Ti)、釩(V)、鉻(Cr)、錳(Mn)、銅(Cu)、鋅(Zn)、金(Au)以及銀(Ag)，易于與硅耦連。
例如，本發(fā)明者指出，就鎳來(lái)說(shuō)，它易于制成硅化鎳(NiSix，0.4≤X≤2.5)其晶格常數(shù)接近硅晶體的晶格常數(shù)。那么，當(dāng)模擬三元系-晶體硅·硅化鎳·非晶硅中的能量和其它條件時(shí)，可以觀察到，在與硅化鎳的邊界上，非晶硅易于反應(yīng)，并大約發(fā)生下列反應(yīng)
(硅A和硅B指示硅的位置)阻止此反應(yīng)的勢(shì)能是非常低的，反應(yīng)溫度也是低的。此反應(yīng)式指明，在非晶硅被鎳轉(zhuǎn)變?yōu)榫w硅時(shí)，進(jìn)行該反應(yīng)?？梢园l(fā)現(xiàn)，此反應(yīng)實(shí)際上起始于580℃以下，即使在450℃也能觀察到此反應(yīng)。當(dāng)然，溫度越高，反應(yīng)進(jìn)展的速度越快。用上述的其它金屬元素，也能看到相同的作用。
根據(jù)本發(fā)明，先形成一個(gè)至少含有Ni、Fe、Co、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Zn、Au以及Ag之中的一種元素的膜、顆粒或團(tuán)塊，如島狀、條狀、線狀、點(diǎn)狀或膜狀的鎳或上述其它單純金屬襯底或它們的硅化物，用作起始點(diǎn)，再按上述反應(yīng)，把那些金屬元素從點(diǎn)擴(kuò)展到四周，使晶體硅區(qū)域延展。另外，氧化物不適于作含有那些金屬元素的材料，因?yàn)檠趸锸且环N穩(wěn)定化合物，不能啟動(dòng)前述反應(yīng)。
從一特定點(diǎn)延展的晶體硅的結(jié)構(gòu)，雖然不同于常規(guī)固相外延生長(zhǎng)，但它接近于單晶硅，結(jié)晶的連續(xù)性好，因而適宜用作半導(dǎo)體器件，如TFT。然而，當(dāng)包括加速結(jié)晶化的前述金屬如鎳等材料被均勻設(shè)置于襯底上時(shí)，會(huì)出現(xiàn)無(wú)數(shù)個(gè)結(jié)晶化的起始點(diǎn)，因此難以得到結(jié)晶性良好的膜。
當(dāng)氫在作為結(jié)晶化起始材料的非晶硅中的濃度更低些，所得到的結(jié)果更好些。然而，因?yàn)楫?dāng)結(jié)晶進(jìn)展時(shí)，會(huì)釋放出氫，故沒(méi)有看出在所得到的硅膜內(nèi)的氫濃度和作為起始材料的非晶硅中的氫濃度之間的清楚的相互關(guān)系。本發(fā)明的晶體硅中的氫濃度一般高于0.001at％，低于5at％。
雖然Ni、Fe、Co、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Zn、Au以及Ag被用于本發(fā)明，但這些材料一般不適合作為半導(dǎo)體材料的硅，因而必須除去這些材料。關(guān)于鎳，因?yàn)檫_(dá)到作為前述反應(yīng)結(jié)果的結(jié)晶化的終止的硅化鎳容易溶于氫氟酸或氫氯酸或它們的稀釋液中，用那些酸處理，可使鎳從襯底中減少。再有，在結(jié)晶化工藝終了之后，在含氯的氣氛中，經(jīng)400-600℃的處理，確實(shí)可減少那些金屬元素，含氯物，如氯化氫、變化的氯化甲烷(CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3)、變化的氯化乙烷(C2H5Cl、C2H4Cl2、C2H3Cl3、C2H2Cl4、C2HCl5)或變化的氯化乙烯(C2H3Cl、C2H2Cl2、C2HCl3)。特別是三氯乙烯是一種容易使用的材料。Ni、Fe、Co、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Zn、Au以及Ag在本發(fā)明的硅膜中的濃度一般高于0.005at％，低于1at％。
在根據(jù)本發(fā)明為半導(dǎo)體元件，例如TFT，制造的晶體硅膜的使用中，最好不在結(jié)晶的終端(也是從多個(gè)起始點(diǎn)開(kāi)始的結(jié)晶化相互銜接的部位)制備半導(dǎo)體元件，從上面的說(shuō)明可以明了，即是因?yàn)榇嬖诖蟮木Я＿吔?晶性不連續(xù)的部位)并因?yàn)榧铀俳Y(jié)晶化的金屬元素，如鎳的濃度高。所以，在利用本發(fā)明形成半導(dǎo)體元件時(shí)，必須選擇最佳的包含將成為結(jié)晶化起始點(diǎn)并加速結(jié)晶的金屬元素，如鎳的被覆膜的圖形和半導(dǎo)體元件的圖形。
在本發(fā)明中，大致有兩種方法將加速結(jié)晶化的金屬元素制成圖形。第一種方法是在形成非晶硅膜之間，將即些金屬有選擇地形成膜和類似物，第二種方法是在形成非晶硅膜之后，有選擇地使那些金屬形成膜和類似物。
第一種方法可用常規(guī)光刻法或剝離法來(lái)實(shí)現(xiàn)。第二種方法或多或少有些復(fù)雜。即，若所形成的加速結(jié)晶化的金屬膜或類似物依附于非晶硅膜，當(dāng)膜形成時(shí)，金屬和非晶硅局部發(fā)生相互反應(yīng)，產(chǎn)生硅化物。因而，當(dāng)形成金屬膜或類似物之后制成圖形時(shí)，必須全面腐蝕硅化物層。
按第二種方法，剝離方法比較容易實(shí)施。在此情況下，有機(jī)材料，如光刻膠，或無(wú)機(jī)材料，如氧化硅或氮化硅可用作掩模材料。在選擇掩模材料時(shí)，必須考慮處理溫度。另外，掩模的作用也因材料而異，必須全心關(guān)注它。特別是，如果膜不是充分的厚，用各種CVD方法形成的氧化硅或氮化硅膜會(huì)有許多針孔，因而結(jié)晶化可能是從不希望的部位展開(kāi)。
一般地是在用這些掩模材料形成被覆膜之后，實(shí)施刻圖，以便有選擇地露出非晶硅的表面。然后，形成加速結(jié)晶化的金屬膜或類似物。
本發(fā)明中必須注意在硅膜中金屬元素的濃度。再好莫過(guò)于金屬含量小，但使含量總保持恒定也是至關(guān)重要的。那是因?yàn)?，如果金屬元素的含量有明顯的起伏，將導(dǎo)致所制造的各批格點(diǎn)的結(jié)晶度的顯著起伏。特別當(dāng)要求金屬元素的含量更小些時(shí)，就變得更難的減小含量的起伏。
在第一方法中，因?yàn)檫x擇形成的金屬膜或類似物是被非晶硅膜覆蓋的，則不能去掉后者去調(diào)節(jié)它的含量。依照本發(fā)明所要求金屬元素的含量，金屬膜或類似物的厚度薄到只有數(shù)至數(shù)+之薄，因而很難以良好的再現(xiàn)性來(lái)形成該膜。
這同樣適用于第二方法。不過(guò)，與第一種方法相比，第二種方法尚有改進(jìn)的余地，因?yàn)樵诒痉椒ㄖ?，加速結(jié)晶化的金屬膜或類似物存在于表面。即，先形成一個(gè)足夠厚的金屬膜，在退火使非晶硅膜與金屬膜局部發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生硅化物之前，在低于退火溫度的溫度下，實(shí)施一次熱處理(預(yù)退火)。然后，腐蝕掉未經(jīng)反應(yīng)的金屬膜。這雖然與所用的金屬有關(guān)，特別是對(duì)Ni、Fe、Co、Ti和Cr沒(méi)問(wèn)題，因?yàn)?，有一種對(duì)金屬膜和硅化物的腐蝕速率都十分大的腐蝕劑。
在此情況下，所得到的硅化物的厚度是由熱處理(預(yù)退火)的溫度和時(shí)間所決定的，而金屬層的厚度幾乎與它無(wú)關(guān)。因此，在非晶硅膜中所引入的金屬元素的微小含量是可控制。
本發(fā)明還應(yīng)用，當(dāng)半導(dǎo)體表面被氧化硅或氮化硅覆蓋膜(保護(hù)膜)蓋住時(shí)和使結(jié)晶硅TFT在450-1000℃最好在500-800℃在含氧、氫或氮的氣氛中結(jié)晶化時(shí)表面未被覆蓋時(shí)，結(jié)晶度存在差異的情況。該氣氛可以是含氧的氣氛，含氫的氣氛，含氮的氣氛、含氧和氫的氣氛、含氧和氮的氣氛、含氫和氮的氣氛以及含氧、氫及氮的氣氛。前述結(jié)晶化可按下列條件進(jìn)行(1)在含氧的氣氛中加熱A小時(shí)，然后在含氫的氣氛中加熱B小時(shí)；(2)在含氧的氣氛中加熱C小時(shí)，再在含氮的氣氛中加熱D小時(shí)；(3)在含氫的氣氛中加熱E小時(shí)，再在含氧的氣氛中加熱F小時(shí)，(4)在含氫的氣氛中加熱G小時(shí)，再在含氮的氣氛中加熱H小時(shí)；(5)在含氮的氣氛中加熱I小時(shí)，現(xiàn)在含氧的氣氛中加熱J小時(shí)；(6)在含氮的氣氛中加熱K小時(shí)，再在含氫的氣氛中加熱L小時(shí)；(7)在含氧的氣氛中加熱M小時(shí)，在含氫的氣氛中加熱N小時(shí)，然后在含氮的氣氛中加熱P小時(shí)；(8)在含氧的氣氛中加熱Q小時(shí)，在含氮的氣氛中加熱R小時(shí)，再在含氫的氣氛中加熱S小時(shí)；(9)在含氫的氣氛中加熱T小時(shí)，在含氧的氣氛中加熱U小時(shí)，再在含氮的氣氛中加熱V小時(shí)；(10)在含氫的氣氛中加熱W小時(shí)、在含氮的氣氛中加熱X小時(shí)，再在含氧的氣氛中加熱Y小時(shí)；(11)在含氮的氣氛中加熱Z小時(shí)，在含氧的氣氛中加熱A′小時(shí)，再在含氫的氣氛中加熱B′小時(shí)；或(12)在含氮的氣氛中加熱C′小時(shí)，在含氫的氣氛中加熱D′小時(shí)，再在含氧的氣氛中加熱E′小時(shí)。尤為可取的是(4)在含氫的氣氛中加熱G小時(shí)，再在含氮的氣氛中加熱H小時(shí)，(5)在含氮的氣氛中加熱I小時(shí)(例如4小時(shí))，再在含氧的氣氛中加熱J小時(shí)(例如1小時(shí))，或(6)在含氮的氣氛中加熱K小時(shí)(例如4小時(shí))，再在含氫的氣氛中加熱L小時(shí)(例如1小時(shí))。當(dāng)存在覆蓋膜時(shí)，一般來(lái)說(shuō)結(jié)晶性是好的，因此可以得到高遷移率的TFT。然而，一般其漏電流變得顯著。另一方面，無(wú)覆蓋膜的TFT的優(yōu)點(diǎn)在于漏電流小，可是結(jié)晶性不好，其遷移率低，因?yàn)樗罍囟葘?shí)現(xiàn)非晶態(tài)。認(rèn)為其特性是受滲入有源層的氣氛中的氫、氧或氮所控制，結(jié)晶化可以在例如氮中，然后再在氫或氧中來(lái)實(shí)現(xiàn)。在同一襯底、同一時(shí)間以及同一工藝過(guò)程中形成特性不同的TFT。例如，前一種遷移率高的TFT可以用作矩陣中的驅(qū)動(dòng)電路，而后一種漏電流小的TFT可以用作矩陣中的TFT。
與PMOS的遷移率相比，或者可以相對(duì)降低NMOS的遷移率，在CMOS電路中，靠?jī)?yōu)選的條件，在NMOS區(qū)上不設(shè)置保護(hù)膜，而在PMOS區(qū)上設(shè)備保護(hù)膜，幾乎可以消除兩者間的差別。
熱結(jié)晶化的溫度是個(gè)重要參數(shù)，而TFT的結(jié)晶性在本發(fā)明是由溫度決定的。一般，熱退火的溫度是受襯底和其它材料限制的。就襯底材料的限制而論，當(dāng)用硅和二氧化硅用作襯底時(shí)，熱退火溫度可高到1100℃。對(duì)于Coning 7059玻璃，一種典型的無(wú)堿玻璃，要求退火溫度低于650℃。然而，在本發(fā)明基于上述原因，必須為每個(gè)TFT，而不是為襯底，設(shè)置所要求的重要特征。當(dāng)退火溫度高時(shí)，一般會(huì)促進(jìn)晶體TFT的生長(zhǎng)，遷移率提高，以及漏電流也提高。所以退火溫度應(yīng)為450～1000℃。最好是500～800℃，以便在同一個(gè)類似本發(fā)明的襯底上得到不同特征的TFT。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是，在液晶顯示器有源矩陣電路或類似電路的顯示單元中，多晶硅TFT被用作開(kāi)關(guān)晶體管，當(dāng)使有源層結(jié)晶化時(shí)，在有源矩陣區(qū)不設(shè)置保護(hù)膜，另一方面，在外圍電路區(qū)設(shè)置護(hù)膜，使前者轉(zhuǎn)變成漏電流小的TFT，使后者轉(zhuǎn)變成遷移率高的TFT。
圖8(A)表示如前面所述的具有一個(gè)顯示電路部分(有源矩陣)和為它而設(shè)的驅(qū)動(dòng)電器(外圍電路)的一個(gè)裝置的構(gòu)思圖。在圖中，表示一個(gè)顯示裝置，其中安置一個(gè)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器101和門(mén)驅(qū)動(dòng)器102，中間安置一個(gè)具有TFT的有源矩陣103，通過(guò)絕緣襯底107上的門(mén)線105和數(shù)字線106，將這些驅(qū)動(dòng)器部分與有源矩陣相連接。有源矩陣103是具有NMOS或PMOS TFT的象素單元的集合(圖中的PMOS)。
對(duì)于驅(qū)動(dòng)部分的CMOS電路，在有源層內(nèi)的雜質(zhì)，如氧、氮和碳的濃度最好是低于1018/cm3，或優(yōu)選低于1017/cm3，以便獲得高遷移率。其結(jié)果是，TFT的閥值電壓，例如在NMPS是0.5～2V，在PMOS是-0.5～-3V，而遷移率在NMOS為30～150cm2/V·s，在PMOS為20～100cm22/V·s。
另一方面，采用在1V的漏電壓下其漏電流低至1pA的單個(gè)的或各個(gè)串聯(lián)的元件，能降低并能進(jìn)一步完全消除有源矩陣部分的輔助電容。
本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例涉及一個(gè)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。一個(gè)用單晶IC制成的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件早已達(dá)到其速度極限。雖然，必須增加晶體管的電流容量，以便使它以更高有速度工作，這將導(dǎo)致功耗的進(jìn)一步增加，但不能以增加驅(qū)動(dòng)電壓來(lái)加以處理，因?yàn)閷?duì)DRAM(來(lái)說(shuō))，電容的容量不能再增加，它是靠電容器中存儲(chǔ)電荷來(lái)執(zhí)行記憶功能的。
為什么說(shuō)單晶IC已經(jīng)達(dá)到了它的速度極限，原因之一是因?yàn)橛梢r底和布線的電容帶來(lái)很大的損耗，如果用絕緣體做襯底，無(wú)須增加功耗即能以足夠高的速度工作?；诖嗽颍呀?jīng)提出一種具有SOI(在絕緣體上的半導(dǎo)體)結(jié)構(gòu)的IC。
就1晶體管/單元的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，一個(gè)DRAM的電路布局與前述的液晶顯示裝置的布局幾乎相同，而在一個(gè)其結(jié)構(gòu)不同于那種結(jié)構(gòu)(例如3晶體管/單元)的DRAM中，當(dāng)有源層晶體化時(shí)，在存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元(bit)部分不設(shè)置保護(hù)膜，相反，在驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域上設(shè)置保護(hù)膜，因?yàn)橐蟀凑张c前述液晶顯示裝置相同的方法，以足夠高的速度工作，使前者轉(zhuǎn)變?yōu)槁╇娏餍〉腡FT，使后者轉(zhuǎn)變?yōu)槁╇娏鞔蟮腡FT。
這種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的基本組合結(jié)構(gòu)與圖8A所示的結(jié)構(gòu)相同。例如，在DRAM中，標(biāo)號(hào)(101)可以是一個(gè)列解碼器，(102)是個(gè)行解碼器，(103)是個(gè)存儲(chǔ)元件部分，(104)是個(gè)單位存儲(chǔ)單元(bit)，(105)是位(bit)線，(106)是字線以及(107)是(絕緣)襯底。
本發(fā)明的第三個(gè)應(yīng)用例是個(gè)用于圖象傳感器或類似器件的驅(qū)動(dòng)電路，圖8(B)表示圖象傳感器的1位(比特)電路的實(shí)例，其中的觸發(fā)電路108和緩沖電路109一般由CMOS電路構(gòu)成，并要求響應(yīng)速度高，以便跟上施加給掃描線的高速脈沖。另一方面，位于信號(hào)輸出級(jí)的TFT 110起一個(gè)控制作用，從移位寄存器108和109接收一個(gè)信號(hào)，經(jīng)光電二級(jí)管，把積聚的電荷釋放到數(shù)據(jù)線。
對(duì)該TFT 110不僅要求響應(yīng)速度高，而且要求漏電流小。所以，在該電路中，在電路108和109區(qū)域結(jié)晶時(shí)要設(shè)置保護(hù)膜，使它轉(zhuǎn)變?yōu)楦哌w移率的TFT。相反，在TFT 110區(qū)域結(jié)晶時(shí)不須設(shè)置保護(hù)膜，使它轉(zhuǎn)變成低漏電流的TFT。
在本發(fā)明中，氧化硅、氮化硅或氧氮化硅(SiNxOy)可用作覆蓋膜。雖然膜越厚，覆蓋性能越好，但必須權(quán)衡生產(chǎn)率和保護(hù)性能，以便確定厚度，因?yàn)橛纬珊衲ぃ瑒t須花費(fèi)時(shí)間。盡管覆蓋性能隨膜的質(zhì)量而異，一般來(lái)講，對(duì)氧化硅厚度必須大于20nm，對(duì)氮化硅厚度必須大于10nm。當(dāng)綜合考慮批量生產(chǎn)率和可靠性時(shí)，對(duì)氧化硅膜和氮化硅膜，其厚度最好都是20～200nm。


本發(fā)明的上述和其它優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)下面的說(shuō)明和附圖，將變得更加清楚，在各個(gè)視圖中，相同的標(biāo)號(hào)代表相同的元部件。
圖1(A)～1(C)是表示本實(shí)施例(TFT的結(jié)晶與布局)的頂視圖；圖2(A-1)、2(A-2)及2(B)～2(D)是表示實(shí)施例工藝(選擇結(jié)晶工藝)的剖面圖；圖3(A)～3(C)是表示該實(shí)施例(見(jiàn)第一實(shí)施例)工藝的剖面圖；圖4(A)～4(C)是表示該實(shí)施例(見(jiàn)第一實(shí)施例)工藝的剖面圖；圖5(A)～5(C)是表示該實(shí)施例(見(jiàn)第二實(shí)施例)工藝的剖面圖；圖6(A)～6(C)是表示該實(shí)施例(見(jiàn)第三實(shí)施例)工藝的剖面圖；圖7(A)～7(E)是表示該實(shí)施例(見(jiàn)第四實(shí)施例)工藝的剖面圖；圖8(A)是當(dāng)本發(fā)明被用于一有源矩陣裝置之案例的方框圖；圖8(B)是當(dāng)本發(fā)明被用于一圖象傳感器的驅(qū)動(dòng)電路的一個(gè)電路圖；圖9(A)～9(C)是表示該實(shí)施例工藝的剖面圖；圖10(A)～10(C)是表示該實(shí)施例工藝的剖面圖；以及圖11(A)～11(D)是表示該實(shí)施例工藝的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1在本實(shí)施例中將介紹，用在Coning7059玻璃襯底上形成的各個(gè)島狀鎳膜作起始點(diǎn)，使非晶硅膜結(jié)晶化，用所得到的晶體硅膜制造TFT的方法。根據(jù)島狀鎳膜是在非晶硅膜之上還是之下形成，則有兩種形成島狀鎳膜的方法。圖2(A-1)表示在硅膜下形成鎳膜的方法，而圖2(A-2)表示在硅膜上形成鎳膜的方法。對(duì)后一方法必須特別小心，因?yàn)樵诠に囍校羞x擇地腐蝕鎳是在非晶硅膜的整個(gè)表面上形成鎳之后，鎳和非晶硅相互反應(yīng)，盡管其量很少，將產(chǎn)生硅化鎳。因?yàn)槿绻杌囌赵瓨恿粝聛?lái)，則不能得到好的結(jié)晶硅膜，本發(fā)明目的之在于，必須用氫氯酸或氫氟酸完全去掉硅化鎳。因此，非晶硅從原始狀態(tài)變薄些。
另一方面，對(duì)前一種情況，雖然沒(méi)有引起這種問(wèn)題，在此情況下，除島狀部分之外，也用腐蝕法完全去掉鎳膜。用氧等離子或臭氧處理襯底，使島區(qū)以外的鎳氧化，可以排除殘留鎳的影響。
不論哪一種情況，均用等離子CVD方法，在襯底1A(Coning7059)上形成厚度為2000的底層氧化硅膜1B。用等離子CVD方法或真空CVD法制備非晶硅膜1，厚200～3000，優(yōu)選500～1500?；?50～450℃退火0.1～2小時(shí)去氫，把膜內(nèi)氫的濃度保持在5at％以下之后，容易使非晶硅膜結(jié)晶化。
就圖2(A-1)而論，是在形成非晶硅膜1之前，用濺射法使鎳膜堆積到50-1000，優(yōu)選100-500。再刻圖形成島狀鎳區(qū)2。
就圖2(A-2)而論，則相反，是在形成非晶硅膜1之后，用濺射法使鎳膜堆積到50-1000，優(yōu)選100-500，再刻圖形成島狀鎳區(qū)2。圖1A表示上述的狀態(tài)。
每個(gè)島區(qū)鎳是2×2μm的方形，間隔設(shè)定為5-50μm或例如20μm。用硅化鎳代替鎳，也取得了同樣的效果。當(dāng)要形成鎳時(shí)，將襯底加熱至100-500℃，優(yōu)選180-250℃，能得到良好的結(jié)果。那是因?yàn)楦倪M(jìn)了底層硅化鎳層與鎳膜的粘附，還因?yàn)橛裳趸枧c鎳反應(yīng)產(chǎn)生硅化鎳，用氮化硅、碳化硅或硅代替氧化硅也能得到相同的效果。
然后在氮?dú)鈿夥罩性?50-580℃或例如在550℃退火8小時(shí)。這退火也可以在氮和氫混合氣氛中進(jìn)行?；蛘撸送嘶鹂梢栽跉錃鈿夥罩羞M(jìn)行X1小時(shí)，然后在氮?dú)夥罩羞M(jìn)行X2小時(shí)。圖2(B)表示此工藝的中間狀態(tài)，其中的鎳從島狀鎳區(qū)2推進(jìn)到靠近中心的邊緣，成為硅化鎳3A，鎳已通過(guò)的部位3已變成晶體硅。然后如圖2(C)所示，從兩個(gè)島狀鎳膜起始的結(jié)晶化銜接，而硅化鎳3A留在中間，從而結(jié)晶化結(jié)束。
圖1(B)表示從上看此狀態(tài)中的襯底，其中圖2(C)中的硅化鎳是晶間的邊界4。當(dāng)繼續(xù)退火時(shí)，鎳沿晶間邊界4移動(dòng)，聚集島狀鎳區(qū)的中間區(qū)5(雖然在此狀態(tài)下未保持它們?cè)瓉?lái)的形狀)。
用上述工藝可以得到晶體硅，但不希望鎳從在此時(shí)產(chǎn)生的硅化鎳擴(kuò)散到半導(dǎo)體涂覆膜中。最好用氫氯酸或氫氟酸腐蝕，消除鎳高度集聚的區(qū)域。再有，因?yàn)殒嚭凸杌嚨母g速度十分大，在用氫氯酸或氫氟酸腐蝕時(shí)，硅膜不受影響。同時(shí)去掉原設(shè)置鎳的生長(zhǎng)點(diǎn)的區(qū)域。圖2(D)表示腐蝕后的狀態(tài)。原來(lái)是晶間邊界的部位轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)槽4A。這對(duì)形成半導(dǎo)體TFT的區(qū)域(有源層或類似層)是不希望的，以致要收縮該槽。如圖1(C)所示，不使半導(dǎo)體區(qū)6跨過(guò)晶間邊界4來(lái)布局TFT。即，在平行襯底的水平方向，不在涂覆膜的厚度方向，在鎳作用下的晶體生長(zhǎng)區(qū)內(nèi)形成TFT。應(yīng)均勻安排晶體生長(zhǎng)方向，還應(yīng)盡量縮小殘留的鎳。另一方面，柵線7可以跨越晶間邊界4。
圖3和圖4表示用上述工藝得到的晶體硅制作TFT的方法實(shí)施例。在圖3(A)中，中間的標(biāo)號(hào)字符X指示圖2中原來(lái)是槽4A的地方，如圖所示，在布局半導(dǎo)體TFT區(qū)域時(shí)，不能跨過(guò)X部位。即，將圖2所示工藝所得到晶體硅膜構(gòu)圖形成島狀半導(dǎo)體區(qū)11a和11b。然而，用諸如RF等離子CVD、ECR等離子CVD或?yàn)R射形成作為柵絕緣膜的氧化硅膜12。
進(jìn)一步，用真空CVD方法摻雜1×1020～5×1020/cm3的磷，形成厚3000～6000的多晶硅膜，然后將它構(gòu)成圖(圖3(A))，形成柵電極13a和13b。
然后，用等離子摻雜方法摻入雜質(zhì)。至于摻雜氣體，對(duì)N型TFT，使用磷化氫(PH3)，對(duì)p型TFT，使用乙硼烷(B2H6)。對(duì)磷化氫加速電壓是80KeV，對(duì)乙硼烷是65KeV。在550℃退火4小時(shí)，激活雜質(zhì)，以形成雜質(zhì)區(qū)14a到14b。用光能，如激光退火或閃光燈退火的方法，也可以用于激活(圖3(B))。
最后，淀積一層厚5000的氧化硅膜作為層間絕緣體15，與正常制作TFT的情況類似，通過(guò)該層形成接能孔，在源和漏區(qū)形成布線和電極16a～16d。
TFT(圖中N溝型)就是按上述工藝制備的。所得到的TFT的場(chǎng)效應(yīng)遷移率，在N溝型是40～60cm2/V·s，在P溝型是30～50cm2/V·s。
圖4表示如何制備鋁柵TFT的工藝。在圖4(A)中，中間的標(biāo)號(hào)字符X指明原是圖2中槽4A的地方。對(duì)半導(dǎo)體TFT區(qū)域的設(shè)置不應(yīng)跨過(guò)X部位。即，將按圖2所示工藝得到的晶體硅膜3構(gòu)圖形成島狀半導(dǎo)體區(qū)21a和21b。然后，用諸如RF等離子CVD、ECR等離子CVD或測(cè)射方法形成作為柵絕膜的氧化硅膜22。當(dāng)用TEOS(四乙氧硅烷)和氧化原始?xì)怏w摻雜等離子CVD方法時(shí)，能得到滿意的效果。然后，濺射淀積含1％硅的鋁膜(厚5000)，再構(gòu)圖形成柵導(dǎo)線和電極23a和23b。
接著，將襯底浸入3％酒石酸的乙烯乙二醇溶液中，設(shè)置鎳作為陰極，鋁線作陽(yáng)極，再在二者間通以電流，實(shí)施陽(yáng)極氧化。起初按2V/分增高其電壓來(lái)施加電流，當(dāng)達(dá)到220V時(shí)，將電壓固定。當(dāng)電流變成小于10μA/M2，停止通電，結(jié)果，如圖4(A)所示形成厚2000的陽(yáng)極氧化層24a和24b。
然后用等離子體摻雜方法摻入雜質(zhì)。關(guān)于摻雜氣體，對(duì)N型TFT用磷化氫(PH3)，對(duì)P型TFT用乙硼烷(B2H6)。附圖表示N型TFT。對(duì)磷化氫加速電壓是80KeV，對(duì)乙硼烷是65KeV。用激光退火激活雜質(zhì)，形成雜質(zhì)區(qū)25a至25d。所用的激光是KrF激光(波長(zhǎng)248nm)，用能量密度為250～300mJ/cm2的激光脈沖輻照5次(圖4(B))。
最后，淀積厚5000的氧化硅膜，作為層間絕緣體26，類似于正常制備TFT的情況，通過(guò)該層形成接觸孔，以便形成源和漏區(qū)的布線和電極27a～27d(圖4(C))。
所得到的TFT的場(chǎng)遷率是，在N溝型為60～120cm2/V·s，在P溝型TFT為50～90cm2/V·s。在用此種TFT制作的移位寄存器中，確認(rèn)在17V的漏電壓，工作在6MHz，在20V漏電壓工作在11MHz。
實(shí)施例2圖5表示一種制作鋁柵TFT的情況，與圖4所示相似。然而，在此實(shí)施例中，非晶硅被用作有源層。如圖5(A)所示，在襯底31上淀積一層厚2000～3000的非晶硅膜33。在非晶硅膜中可以混入適量的P型或N型雜質(zhì)。按上所述形成島狀鎳或硅化鎳涂覆膜34A和34B，在此狀態(tài)下，在550℃退火8小時(shí)，或在600℃退火4小時(shí)，使非晶硅膜橫向生長(zhǎng)而結(jié)晶化。
然后，將如此得到的晶體硅膜構(gòu)成如圖5(B)所示的圖形，此時(shí)，因?yàn)樵趫D中的中部(鎳或硅化鎳膜34A和34B之間的中間部位)的硅膜含有大量有鎳，實(shí)施刻圖時(shí)，要去掉此部位，以形成島狀硅區(qū)35A和35B。然后，在其上再淀積基本上本征的非晶硅膜36。
此后，如圖5(C)所示，用諸如氮化硅或氧化硅之物質(zhì)形成一層涂覆膜，作這柵絕緣膜37。用鋁形成柵電極38，再用與圖4情況相同的方法實(shí)施陽(yáng)極氧化。然后用離子摻雜方法擴(kuò)散雜質(zhì)，以形成雜質(zhì)區(qū)39A和39B。然后再淀積層間絕緣體40，形成接觸孔以及在源的漏區(qū)形成金屬電極41A和41B，完成TFT。該TFT的特征在于，在源和漏部位的半導(dǎo)體膜是厚的，其阻抗是小的。其結(jié)果，降低了源和漏區(qū)的阻抗，改進(jìn)了TFT的特征。再有，接觸可能容易形成接觸孔。
實(shí)施例3圖6表示制作CMOS型TFT的工藝過(guò)程。如圖6(A)所示，在襯底51上淀積一底層氧化硅膜52，再在其上淀積一層厚1000～1500的非晶硅膜53。然后如上所述，形成島狀鎳或硅化鎳涂覆膜54，在此狀態(tài)在550℃實(shí)施退火。硅化鎳區(qū)55沿涂覆膜的平面方向，而不是厚度方向移位，以此工藝推進(jìn)結(jié)晶化。退火4小時(shí)，使非晶硅膜變成如圖6(B)所示晶體硅。硅化鎳區(qū)59A和59B隨著結(jié)晶化的推進(jìn)被推向邊緣。
將如此得到的晶體硅膜構(gòu)圖形成如圖6(B)所示的島狀硅區(qū)56。這里應(yīng)特別小心，鎳被高度集聚在島區(qū)的兩端。在形成島狀硅區(qū)之后，形成柵絕緣膜57以及柵電極58A和58B。
然后，用離子摻雜方法擴(kuò)散雜質(zhì)形成N型雜質(zhì)區(qū)60A和P型雜質(zhì)區(qū)60B，如圖6(C)所示。此時(shí)，可以用磷作為N型雜質(zhì)(摻雜氣體是磷化氫PH3)進(jìn)行摻雜，用60～110KeV的加速電壓使摻雜遍布整個(gè)表面，然后用光刻膠覆蓋N溝型TFT區(qū)，之后再例如，用硼作為P型雜質(zhì)(摻雜氣體是乙硼烷B2H6)，再用40～80KeV的加速電壓進(jìn)行摻雜。
摻雜后，用類似于圖4情況的激光輻照，使源和漏區(qū)激活。然后，再淀積層間絕緣體61形成接觸孔以及在源和漏區(qū)形成金屬電極62A、62B和62C，制成TFT。
實(shí)施例4圖7表示第四個(gè)實(shí)施例。本實(shí)施例涉及一種方法，其中，用第一次熱處理(預(yù)退火)使鎳膜與非晶硅膜的一部分反應(yīng)，在去掉未反應(yīng)的鎳膜后，再退火使非晶硅膜化，產(chǎn)生硅化物。
用濺射法在襯底(Coning No.7059)701上形成一底層氧化硅膜702(厚2000)。然后，形成一層厚300～800，例如厚500的硅膜703。再用等離子CVD法形成一層氧化硅膜704。該氧化硅膜704用作掩膜材料，其厚度優(yōu)選在500～2000。若太薄，因針孔使結(jié)晶化從意外的地方展開(kāi)，若太厚，為形成厚膜要花更多時(shí)間，這不適于批量生產(chǎn)。因而這里設(shè)在1000。
之后，用公知的光刻工藝，將氧化硅膜704構(gòu)圖。然后用濺射法形成一層鎳膜705(厚500)。鎳膜705的厚度最好比100厚[圖7(A)]。
然后，使它在氮?dú)鈿夥諆?nèi)，在250～450℃(一種預(yù)退火工藝)退火10～60分鐘。例如，在450℃退火20分鐘。結(jié)果，在非晶硅內(nèi)形成一層硅化鎳706。該層的厚度由預(yù)退火的溫度和時(shí)間決定，而幾乎與鎳膜的厚度無(wú)關(guān)(圖7(B))。
之后，腐蝕該鎳膜。硝酸或氫氯酸溶液適用于此腐蝕。在用這些腐蝕劑腐蝕鎳膜過(guò)程中，硅化鎳層乎不被腐蝕。在本實(shí)施例中，使用一種在硝酸中加入作為緩沖劑的乙酸的腐蝕劑。其配比是硝酸∶乙酸∶水＝1∶10∶10。在去掉鎳膜之后，在550℃退火4～8小時(shí)(一種結(jié)晶化退火工藝)。
在結(jié)晶化退火工藝中，試過(guò)數(shù)種方法。第一種方法，如圖7(C)所示，在實(shí)施此工藝時(shí)，同時(shí)保留掩模材料704。結(jié)晶化按圖7(C)箭頭所指方向推進(jìn)。第二種方法是在去掉所有的掩模露出硅膜之后進(jìn)行退火。第三種方法是在去掉掩模材料之后，在硅膜上形成由氧化硅或氮化硅組成的作為保護(hù)膜的新的涂覆膜707之后，進(jìn)行退火，如圖7(D)所示。
雖然第一種方法簡(jiǎn)單，但掩模材料704的表面在預(yù)退火步驟與鎳的反應(yīng)，并在更高溫度的結(jié)晶化退火工藝中變成硅化物，幾乎不能腐蝕。即，因?yàn)楣枘ず脱谀２牧?04的腐蝕速率幾乎相等，為掩模材料去掉后，硅膜被露出的部位也大量被腐蝕，在襯底上產(chǎn)生臺(tái)階。
第二種方法很簡(jiǎn)單，很容易進(jìn)行腐蝕，因?yàn)樵诮Y(jié)晶化退火工藝之前，掩模材料與鎳的反應(yīng)輕微。然而，當(dāng)進(jìn)行結(jié)晶化退火時(shí)，硅表面完全被暴露，后來(lái)制造的TFT或類似物的特性要變壞。
雖然第三種方法可以穩(wěn)定地得到優(yōu)質(zhì)晶體硅膜。但很復(fù)雜，因?yàn)樵黾右恍┕に囘^(guò)程。至于第四種方法，是第三種方法的一種改型，該方法包括在硅表面被暴露的狀態(tài)下，放入一個(gè)爐內(nèi)，先通氧在500～550℃加熱大約1小時(shí)，以便在表面形成厚20～60的薄氧化硅膜，作為對(duì)結(jié)晶化退火條件的探討改為通氮。根據(jù)該方法，在結(jié)晶化起始階段形成氧化膜。但在此氧化階段只在硅化鎳膜的附近被結(jié)晶化，后來(lái)將用作TFT的區(qū)(圖中右側(cè)部位)，沒(méi)有被結(jié)晶化。因此，在遠(yuǎn)離硅化鎳層706的區(qū)域硅膜的表面是很平坦的。特性比第二種方法改進(jìn)許多，與第三種方法幾乎相等。
晶體硅膜是這樣得到的。從此以后，將硅膜703構(gòu)圖，同時(shí)去掉鎳濃度高的部位(設(shè)置生長(zhǎng)起始區(qū)的區(qū)域)和生產(chǎn)點(diǎn)(在圖中箭頭末端的斜線部位)，同時(shí)只保留鎳濃度低的區(qū)域。按上所述，形成將用于TFT有源層的島狀硅區(qū)708。然后用等離子CVD形成厚1200由氧化硅構(gòu)成的柵絕緣膜709，覆蓋住區(qū)域708。再用厚6000的摻磷硅膜形成柵電極710和第一層的布線711，用柵電極710作掩模，以自對(duì)準(zhǔn)方式，將雜質(zhì)注入有源層708，形成源/漏區(qū)712。然后用可見(jiàn)或近紅外強(qiáng)光輻照，對(duì)改進(jìn)結(jié)晶化是有效的。再用等離子CVD法形成厚6000的氧化硅膜做層間絕緣體713。最后，在層間絕緣體中制出接觸孔，再用厚6000的鋁膜形成第二布線714、源/漏電極兼布線715。以上述的工藝完成TFT(圖7(E))。
實(shí)施例5圖9表示本實(shí)施例。在本實(shí)施例中，在TFT型液晶顯示裝置的有源矩陣區(qū)和外圍電路中，形成多晶硅TFT。
首先，在有耐熱性質(zhì)的玻璃襯底如石英玻璃120上，用濺射法，淀積厚20～200nm的一底層氧化膜121。再用甲硅烷或乙硅烷作原材料，用等離子CVD法或真空CVD法。在其上淀積30～50nm的非晶硅膜。這里，氧或氮在非晶硅膜中的濃度低于1018/cm3，最好低于1017/cm3。本實(shí)施例中，將氧的濃度設(shè)置在低于1017/cm3。用濺射法在非晶硅膜上形成厚100-150nm的氧化硅膜或厚30-100nm的氮化硅膜作為覆蓋膜。然后構(gòu)圖，僅留下外圍電路區(qū)域的覆蓋膜122。然后，在含20-100vol％的氧或氫的氬或氮的氣氛中(600℃)保存4-100小時(shí)，使它結(jié)晶。結(jié)果，外圍電路區(qū)的硅膜123A的結(jié)晶性是好的，而象素區(qū)的硅膜123B的結(jié)晶性不好。圖9(A)示出此狀態(tài)。
接下來(lái)，將硅膜構(gòu)成如圖9(B)所示的用于形成外圍電路TFT區(qū)124A和用于形成象素TFT區(qū)124B的島狀。然后用濺射法或類似方法形成柵氧化膜125。這可用TEOS(四乙氧硅烷)的等離子CVD法代替濺射法形成。當(dāng)用TEOS形成該膜時(shí)，最好在形成當(dāng)中或之后，在高于650℃的溫度退火0.5-3小時(shí)。
在此之后，用LPCVD法形成厚0.2-2μm的N-型硅膜，并將它構(gòu)成圖形，在每個(gè)島區(qū)形成柵電極126A-126C。具有較好耐熱性能的金屬材料，諸如鉭、鉻、鈦、鎢和鉬可用來(lái)代替。
然后，用柵電極部分作掩模，以自對(duì)準(zhǔn)方式，用離子摻雜法，把雜質(zhì)注入每個(gè)TFT的島狀硅膜。此時(shí)，首先采用磷化氫(PH3)作摻雜氣體，把磷注入整個(gè)表面，然后用光刻膠覆蓋圖中右側(cè)的島區(qū)124A和矩陣區(qū)，之后采用乙硼烷(B2H6)作摻雜氣體，把硼注入到左側(cè)的島區(qū)124A。磷的劑量設(shè)置為2-8×1015/cm2，而硼的劑量是4-10×1015/cm2，因此硼的劑量應(yīng)超過(guò)磷的劑量。這樣就產(chǎn)生一個(gè)P型區(qū)127A和N-型區(qū)127B及127C。
在550和750℃間的溫度退火2-4小時(shí)進(jìn)行激活它。本實(shí)施例中，在600℃進(jìn)行熱退火24小時(shí)。該退火工藝激活了離子注入?yún)^(qū)。
用激光退火可以完成此工藝。因?yàn)橛眉す馔嘶饡r(shí)，對(duì)襯底的熱損傷小，所以可以用普通無(wú)堿玻璃，例如，Conign 7059。另外，可用耐熱性差的材料如鋁作柵電極材料。按上述的工藝產(chǎn)生了P型區(qū)127A及N-型區(qū)127B和127C。這些區(qū)的薄層電阻是200-800Ω/□。
此后，用濺射法在整個(gè)表面形成厚300-1000nm的氧化硅膜，作為層間絕緣體128。這可以是用等離子CVD法形成的氧化硅膜。用等離子CVD法。特別是用TEOS作原材料，可以得到階梯覆蓋良好的氧化硅膜。
然后用濺射法產(chǎn)生一層ITO膜，再構(gòu)圖形成象素電極129。在TFT源/漏(雜質(zhì)區(qū))產(chǎn)生接觸孔，以形成氮化鈦或鉻制成的布線130A-130E。圖9(C)表示用左側(cè)的NTFT和PTFT產(chǎn)生反向器電路。布線130A-130E可以是氮化鈦或鉻為底層的鋁多層布線，以便降低薄層電阻。最后，在氫氣中，在200-350℃退火0.5-2小時(shí)，以減少硅有源層的懸空鍵。外圍電路和有源矩陣電路可一起集成。在本實(shí)施例中，在外圍電路部，典型的遷移率對(duì)NMOS為80cm2/V·s，對(duì)PMOS為50cm2/v·s，而在象素TFT(NMOS)中，遷移率是5-30cm2/v·s。
實(shí)施例6圖10表示本實(shí)施例。在本實(shí)施例中，采用本發(fā)明減少CMOS電路中的NMOS和PMOS的遷移率之差。
首先，用濺射法在Coning7059襯底131上淀積厚20-200nm的底層氧化膜132。用甲硅烷或Z硅烷作原材料，用等離子CVD法或真空CVD法，再在其上淀積厚50-250nm的非晶硅膜。在非晶硅膜中氧或氮的濃度底低于1018/cm3或最好低于1017/cm3。為此目的，真空CVD法是適宜的。本發(fā)明中，氧濃度被設(shè)置為低于1017/cm3。
在PMOS區(qū)上設(shè)置覆蓋膜133(厚50-150nm的氧化硅膜)。然后在氬氣或在含50％以上的氧或氫的氮的氣氛中，在600℃退火4-100小時(shí)使之結(jié)晶化。其結(jié)果，在覆蓋膜之下的區(qū)域134A的結(jié)晶性雖好，但無(wú)覆蓋膜的區(qū)域134B結(jié)晶性卻不好。圖10(A)表示出此種狀態(tài)。
接著，將硅膜構(gòu)成島狀，以便形成PMOS區(qū)135A和NMOS區(qū)135B，構(gòu)圖10(B)所示。
然后用濺射法形成厚50-150nm的氧化硅膜125，覆蓋這些島區(qū)作為柵絕緣膜136。然后用濺射法形成厚0.2-2μm的鋁膜，并構(gòu)圖形成柵電極。在電解液中給它輸送電能，在柵電極之上和側(cè)面形成陽(yáng)極氧化膜。用上述的工藝在每個(gè)島狀區(qū)形成柵電極部分137A和137B。
然后，用離子摻雜法，用柵電極部分作掩膜以自對(duì)準(zhǔn)方式，將雜質(zhì)注入每個(gè)TFT的島狀硅膜。此時(shí)，首先用磷化氫(PH3)作摻雜氣體，把磷注入整個(gè)表面，用光刻膠僅覆蓋圖中的島區(qū)135B，用乙硼烷(B2H6)作摻雜氣體，將硼注入島區(qū)135A。磷的劑量設(shè)置為2-8×1015/cm2，硼的劑量設(shè)置為40-10×1015/cm2，以使硼的劑量超過(guò)磷的劑量。
雖然摻雜過(guò)程破壞了硅膜的結(jié)晶性，但它的薄層電阻仍可保持在1KΩ/□左右。然而，若此種程度的薄層電阻還高，再在600℃退火2-4小時(shí)，可降下薄層電阻。用強(qiáng)光或激光輻照可得到相同效果。
這樣就形成了P型區(qū)138A和N-型138B。這些區(qū)的薄層電阻為200-800Ω/□。然后用濺射法在整個(gè)表面上形成厚300-1000nm的氧化硅膜作層間絕緣體139。這可以是用等離子CVD法形成的氧化硅膜。用等離子CVD方法特別是用TOES作原材料，可得到階梯覆蓋良好的氧化硅膜。
然后在TFT的源/漏(雜質(zhì)區(qū))形成接觸孔，以形成鋁布線140A-140D。最后，在氫氣中的250-350℃的溫度退火2小時(shí)，以減少硅膜的懸空鍵。用上述工藝得到的TFT的典型遷移率，對(duì)PMOS和NMOS均為60cm2/v·s。當(dāng)用本發(fā)明的工藝制作移位寄存器時(shí)，證實(shí)在20V的漏電壓下，工作在10MHz以上。
實(shí)施例7圖11表示本實(shí)施例。本實(shí)施例涉及晶體管和硅電阻相結(jié)合的電路。用雜質(zhì)摻雜的硅可用作晶體管的保護(hù)電路。首先，用濺射法在Coning7059襯底140上淀積厚20-200nm的底氧化膜。在其上，再用等離子CVD法或真空CVD法，以甲硅烷或乙硅烷作原作料，淀積厚100-250nm的非晶硅膜。這里，在非晶硅膜中，氧或氯的濃度層低于1018/cm3，或最好低于1017/cm3。
淀積20-200nm的氧化硅覆蓋143，并在氬或氮的氣氛中，在600℃退火4-100小時(shí)，使其結(jié)晶化。圖11(A)表示出此狀態(tài)。
下面，將硅膜構(gòu)成島狀，以形成晶體管區(qū)144A和電阻區(qū)144B，如圖11(B)所示。然后用濺射法形成厚50-150nm的氧化硅膜覆蓋那些島區(qū)作柵絕緣膜145。然后，用濺射法形成厚0.2-2μm的鋁膜，再構(gòu)圖形成柵電極。給在電解液內(nèi)的鋁膜輸送電能，在柵電極的上部和側(cè)面形成陰極氧化膜。用上述的工藝，在每個(gè)島區(qū)上，形成柵電極部分146。
然后，用柵電極部分作掩膜，以自對(duì)準(zhǔn)方式，用離子摻雜法，把雜質(zhì)，如磷注入到每個(gè)TFT的島狀硅膜。磷的劑量為2-8×1015/cm2。
用上述的摻雜工藝形成雜質(zhì)區(qū)147A和147B。因?yàn)橄嗤碾s質(zhì)量被注入到兩個(gè)摻雜區(qū)。當(dāng)按照實(shí)際的要求熱退火時(shí)，它們表示出相同的電阻率。然而，情況卻是，例如當(dāng)對(duì)后者要求較高的電阻時(shí)，而前者反倒要求較低的電阻。然后，僅在晶體管區(qū)，如圖11(C)所示，形成厚50-150nm的氧化硅覆蓋膜148。然后在含大于50vol％的氧或氫的氮或氬的氣氛中，在550-650℃的溫度，退火4-20小時(shí)?？捎昧谆瘹浯嫜趸驓?。然而，退火溫度最好低于800℃，因?yàn)樘热敉嘶饻囟忍?，磷化氫將被熱分解，并擴(kuò)散到半導(dǎo)體中，反而降低了電阻率。當(dāng)雜質(zhì)的電阻區(qū)是P-型時(shí)，可以用乙硼烷(B2H6)。
用上面的工藝，當(dāng)晶體管的雜質(zhì)區(qū)的薄層電阻是20-800Ω/□時(shí)，電阻的雜質(zhì)區(qū)的薄層電阻是2K-100Ω/□。用濺射法在整個(gè)表面上形成厚300-1000nm的氧化硅膜，作為層間絕緣體149。這可以是用等離子CVD法形成的氧化硅膜。用等離子CVD法，特別是用TEOS作原材料，可以得到覆蓋階梯良好的氧化硅膜。
在TFT的源/漏(雜質(zhì)區(qū))形成接觸孔，以形成鋁布線150A-150C。最后，在氫氣中在250-350℃溫度退火0.5-2小時(shí)。以便減少硅膜懸空鍵。經(jīng)上述工藝可區(qū)分其厚度相同，雜質(zhì)注入量相同的區(qū)域的薄層電阻。
如上所述，在某種意義上說(shuō)，本發(fā)明是個(gè)劃時(shí)代的發(fā)明，這促進(jìn)了非晶硅在較低溫度和較短時(shí)間實(shí)現(xiàn)結(jié)晶化，并為工業(yè)提供不可估量的效益。因?yàn)樗玫脑O(shè)施、儀器和技術(shù)很普通的，而對(duì)批量生產(chǎn)則是極為優(yōu)良的。雖然在前述的實(shí)施例中，著重對(duì)鎳進(jìn)行了解釋，而同樣的工藝可適用于另一些加速結(jié)晶化的金屬元素，例如Fe、Co、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Zn、Au和Ag中的任一元件素。
例如，假定處理一片襯底須花兩分鐘，而在常規(guī)固相生長(zhǎng)方法中需要15個(gè)退火爐，因?yàn)橹辽傩枰?4小時(shí)的退火。本發(fā)明可使退火爐的數(shù)減到小于1/6，因?yàn)橥嘶饡r(shí)間可縮短到4小時(shí)或更短的時(shí)間。由于襯底加工成本的下降，以及TFT成本的下降，以此生產(chǎn)率的提高、設(shè)備投資的降低以及因此而來(lái)的新需求的上升。所以，本發(fā)明對(duì)工業(yè)是很有利的，理所當(dāng)然地應(yīng)獲得專利。
另外，本發(fā)明以TFT有源層結(jié)晶條件的最小改動(dòng)一有或者無(wú)覆蓋膜，解決了常規(guī)的結(jié)晶硅TFT生產(chǎn)工藝中的難題。
本發(fā)明尤其可改進(jìn)動(dòng)態(tài)電路和具有該電路的裝置的可靠性和性能。一般，雖然對(duì)液晶顯示的有源矩陣來(lái)說(shuō)，結(jié)晶硅TFT的ON/OFF比是低的，并無(wú)論如何均難以投入實(shí)用，本發(fā)明認(rèn)為這類問(wèn)題已被解決。雖然未以實(shí)施例表明，很清楚，當(dāng)實(shí)施本發(fā)明時(shí)，將TFT用作實(shí)施立體單晶半導(dǎo)體集成電器的裝置會(huì)是有效的。
例如，可用半導(dǎo)體電路知單晶半導(dǎo)體上做成外圍邏輯電路，并通過(guò)層間絕緣體中介物，在其上設(shè)置TFT，來(lái)構(gòu)成存儲(chǔ)元件部分。在此情況下，存儲(chǔ)元件部分可以是利用本發(fā)明的TFT的DRAM電路，而它們驅(qū)動(dòng)電路是由被做成單晶半導(dǎo)體電路的CMOS構(gòu)成。再有，當(dāng)此種電路被用于微處理機(jī)時(shí)，可節(jié)省其面積，因?yàn)榭砂汛鎯?chǔ)器部分在上層制造，認(rèn)為本發(fā)明對(duì)工業(yè)是很有用的發(fā)明。
雖然參照其優(yōu)選實(shí)施例已特別表示和介紹了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解到，在形式和細(xì)節(jié)上可以進(jìn)行上述的和其它的改變，仍不應(yīng)脫離本發(fā)明的精神和范疇。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下步驟在襯底上形成半導(dǎo)體膜；在半導(dǎo)體膜上形成柵絕緣膜；在柵絕緣膜上形成第一柵電極和第二柵電極；在半導(dǎo)體膜中形成一對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)和一對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)；以及形成與該對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)的一個(gè)和該對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)的一個(gè)電連接的布線，其中，該對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)的所述一個(gè)與該對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)的所述一個(gè)接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，該對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)包括磷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，該對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)包括硼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，還包括這樣的步驟在形成該對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)和該對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)之后，用激光照射半導(dǎo)體膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，還包括這樣的步驟在第一柵電極和第二柵電極之上形成層間絕緣體。
6.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下步驟在襯底上形成半導(dǎo)體膜；為半導(dǎo)體膜提供金屬元素；使所述的被提供了金屬元素的半導(dǎo)體膜結(jié)晶化；在半導(dǎo)體膜上形成柵絕緣膜；在柵絕緣膜上形成第一柵電極和第二柵電極；在半導(dǎo)體膜中形成一對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)和一對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)；以及形成與該對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)的一個(gè)和該對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)的一個(gè)電連接的布線，其中，該對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)的所述一個(gè)與該對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)的所述一個(gè)接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，該金屬元素包括鎳。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，該對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)包括磷。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，該對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)包括硼。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，還包括步驟在形成該對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)和該對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)之后，用激光照射半導(dǎo)體膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中該結(jié)晶化步驟是以從500℃至800℃的一個(gè)溫度進(jìn)行的。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，還包括步驟在結(jié)晶化步驟之后，將半導(dǎo)體膜中金屬元素的濃度降低。
13.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下步驟在襯底上形成半導(dǎo)體膜；為半導(dǎo)體膜提供金屬元素；使所述的被提供了金屬元素的半導(dǎo)體膜結(jié)晶化；在半導(dǎo)體膜上形成柵絕緣膜；在柵絕緣膜上形成第一柵電極和第二柵電極；在半導(dǎo)體膜中形成一對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)和一對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)；以及形成與該對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)的一個(gè)和該對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)的一個(gè)電連接的布線，其中，該對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)的所述一個(gè)與該對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)的所述一個(gè)接觸，并且其中，在該對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)的另一端中和該對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)的另一端中，該金屬元素處于高濃度。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，該金屬元素包括鎳。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，該對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)包括磷。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，該對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)包括硼。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，還包括步驟在形成該對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)和該對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)之后，用激光照射半導(dǎo)體膜。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中該結(jié)晶化步驟是以從500℃至800℃的一個(gè)溫度進(jìn)行的。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，還包括步驟在結(jié)晶化步驟之后，將半導(dǎo)體膜中金屬元素的濃度降低。
20.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下步驟在襯底上形成半導(dǎo)體膜；為半導(dǎo)體膜提供金屬元素；使所述的被提供了金屬元素的半導(dǎo)體膜結(jié)晶化；在半導(dǎo)體膜上形成柵絕緣膜；以及在柵絕緣膜上形成柵電極，在半導(dǎo)體膜的兩端中，該金屬元素處于高濃度。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，該金屬元素包括鎳。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，還包括步驟在第一柵電極和第二柵電極之上形成層間絕緣體。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，該兩端包括硅化物。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中該結(jié)晶化步驟是以從500℃至800℃的一個(gè)溫度進(jìn)行的。
25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，還包括步驟在結(jié)晶化步驟之后，將半導(dǎo)體膜中金屬元素的濃度降低。
26.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下步驟在襯底上形成半導(dǎo)體膜；在半導(dǎo)體膜中形成一對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)和一對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)；以及形成與該對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)的一個(gè)和該對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)的一個(gè)電連接的布線，其中，該對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)的所述一個(gè)與該對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)的所述一個(gè)接觸。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，該對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)包括磷。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，該對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)包括硼。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，還包括步驟在形成該對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)和該對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)之后，用激光照射半導(dǎo)體膜。
30.根據(jù)權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，還包括步驟在半導(dǎo)體膜上形成層間絕緣體。
31.根據(jù)權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，還包括步驟通過(guò)使用金屬元素而將半導(dǎo)體膜結(jié)晶化。
32.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下步驟在襯底上形成半導(dǎo)體膜；在半導(dǎo)體膜上形成柵絕緣膜；在柵絕緣膜上形成第一柵電極和第二柵電極；把N型雜質(zhì)摻入半導(dǎo)體膜之中；把部分的半導(dǎo)體膜用光刻膠來(lái)覆蓋；把P型雜質(zhì)摻入未被光刻膠覆蓋的半導(dǎo)體膜部分，由此一對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)和一對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)在半導(dǎo)體膜中被形成；以及形成與該對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)的一個(gè)和該對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)的一個(gè)電連接的布線，其中，該對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)的所述一個(gè)與該對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)的所述一個(gè)接觸。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，該對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)包括磷。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，該對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)包括硼。
35.根據(jù)權(quán)利要求32所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，還包括步驟在形成該對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)和該對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)之后，用激光照射半導(dǎo)體膜。
36.根據(jù)權(quán)利要求32所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，還包括步驟在第一柵電極和第二柵電極之上形成層間絕緣體。
37.根據(jù)權(quán)利要求32所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，還包括步驟通過(guò)使用金屬元素而將半導(dǎo)體膜結(jié)晶化。
38.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下步驟在襯底上形成半導(dǎo)體膜；把N型雜質(zhì)摻入半導(dǎo)體膜之中；把部分的半導(dǎo)體膜用光刻膠來(lái)覆蓋；把P型雜質(zhì)摻入未被光刻膠覆蓋的半導(dǎo)體膜部分，由此一對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)和一對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)在半導(dǎo)體膜中被形成；以及形成與該對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)的一個(gè)和該對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)的一個(gè)電連接的布線，其中，該對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)的所述一個(gè)與該對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)的所述一個(gè)接觸。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，該對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)包括磷。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，該對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)包括硼。
41.根據(jù)權(quán)利要求38所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，還包括步驟在形成該對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)和該對(duì)第二雜質(zhì)區(qū)之后，用激光照射半導(dǎo)體膜。
42.根據(jù)權(quán)利要求38所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，還包括步驟在半導(dǎo)體膜上形成層間絕緣體。
43.根據(jù)權(quán)利要求38所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，還包括步驟通過(guò)使用金屬元素而將半導(dǎo)體膜結(jié)晶化。
全文摘要
一種制造半導(dǎo)體器件，例如薄膜晶體管的方法。在非晶硅膜之上或之下，選擇形成島狀、線狀、條狀、點(diǎn)狀或膜狀的鎳、鐵、鈷、釕、銠、鈀、鋨、銥、鉑、鈧、鈦、釩、鉻、錳、銅、鋅、金、銀及其硅化物，得到結(jié)晶硅膜，再以它們作起始點(diǎn)，在低于普通非晶硅的結(jié)晶溫度下退火使其結(jié)晶化。通過(guò)在將變成晶體管有源區(qū)的半導(dǎo)體層之上選擇形成覆蓋膜，然后再使其熱結(jié)晶化，構(gòu)成具有薄膜晶體管的動(dòng)態(tài)電路的同時(shí)，得到漏電小和遷移率高的晶體管。
文檔編號(hào)H01L21/02GK1877800SQ20061009973
公開(kāi)日2006年12月13日 申請(qǐng)日期1993年12月4日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月4日
發(fā)明者張宏勇, 魚(yú)地秀貴, 高山徹, 福永健司, 竹村保彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所