專利名稱：薄膜晶體管及半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜晶體管，總的來說利用以多晶硅薄膜為代表的、具有各種方位角的結(jié)晶的半導(dǎo)體薄膜(以下簡稱晶體半導(dǎo)體薄膜)形成的薄膜晶體管，以及利用上述薄膜晶體管形成的一種半導(dǎo)體器件。尤其是，本發(fā)明涉及形成薄膜晶體管的溝道-形成區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)的一種半導(dǎo)體薄膜，以及涉及裝配有上述薄膜晶體管的一種半導(dǎo)體器件。在本說明書里，半導(dǎo)體器件表示通過利用半導(dǎo)體特性工作的器件，總的來說包括以液晶顯示器和半導(dǎo)體集成電路(微處理器、信號處理電路和高頻電路)為代表在內(nèi)的顯示設(shè)備。
現(xiàn)有技術(shù)通過在玻璃襯底上或在石英襯底上形成晶體半導(dǎo)體薄膜來制造薄膜晶體管(以下縮寫為TFTs)的技術(shù)已有闡述。這種技術(shù)的應(yīng)用在以有源矩陣液晶顯示器為代表的平板顯示器領(lǐng)域中得以促進。TFTs在像素中用作開關(guān)元件或用于形成像素的外圍的驅(qū)動電路中的元件。
硅主要用于形成溝道-形成區(qū)、源區(qū)、漏區(qū)或在TFTs的有源區(qū)中的低-濃度漏區(qū)(輕摻雜漏LLD)的晶體半導(dǎo)體薄膜的一種材料。具有晶體結(jié)構(gòu)的硅薄膜(以下稱為晶體硅薄膜)是對通過等離子體CVD方法或低壓CVD方法淀積在襯底上的非晶硅薄膜進行熱處理或激光束輻照處理(以下在本說明書中稱為激光處理)而形成。
然而，在執(zhí)行熱處理中，實施加熱必須在不低于600℃的溫度、不少于10小時下使非晶硅薄膜結(jié)晶。上述處理溫度和處理時間并不適合于TFTs的生產(chǎn)率的觀點。當考慮液晶顯示器作為利用TFTs的應(yīng)用產(chǎn)品時，大尺寸的加熱爐是必需的，以便適用于處理襯底增加的面積，不僅在生產(chǎn)步驟中耗費大量的能源而且難以獲得大面積的均勻的晶體。在激光處理的情況下，由于在激光振蕩器的輸出信號中缺乏穩(wěn)定性，因而難以獲得均勻的晶體。晶體質(zhì)量中的離散度成為薄膜晶體管特性離散的原因，并且導(dǎo)致液晶顯示器和場致(EL)發(fā)光顯示器件的顯示質(zhì)量退化。
還建議了一種技術(shù)，該技術(shù)通過將促進硅結(jié)晶的金屬元素摻入非晶硅薄膜，然后在迄今為止被介紹的溫度還低的溫度下進行熱處理形成晶體硅薄膜。例如，根據(jù)日本專利申請(Kokai)號7-130652和8-78329，通過將金屬元素如鎳引入到非晶硅薄膜里，在550℃下實施4小時熱處理從而獲得晶體硅薄膜。
然而，在由上述常規(guī)方法形成的晶體硅薄膜中，晶體方位的晶面處于無序狀態(tài)，并且特定的晶體方位的(晶體的)取向(orientation)的比率低。通過熱處理或激光處理獲得的晶體硅薄膜析出多個晶粒并取向在{111}面。然而，即使限定晶面方位，取向的比率也不超過整體薄膜的20％。
當取向的比率低時，在不同方位的晶體彼此鄰接的晶粒界面上保持晶格的連續(xù)性幾乎是不可能的，并且據(jù)估計將形成大量未配對的鍵。在晶界上未配對的鍵可能成為吸雜載流子(電子/極點)的中心，認為是載流子輸送特性下降的原因。也就是說，盡管是通過利用上述晶體半導(dǎo)體薄膜制造出的TFT，但由于載流子被散射和被俘獲，不能期望具有高電-場遷移率的TFT。此外，因為晶粒界面處于無序狀態(tài)，難以利用具有特定的晶體方位的結(jié)晶顆粒形成溝道-形成區(qū)，導(dǎo)致TFT的電特性變得離散。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個目的是為了提供解決上述提及的問題的方法，以及為了提供利用晶體半導(dǎo)體薄膜的TFTs，所述晶體半導(dǎo)體薄膜是通過使非晶半導(dǎo)體薄膜結(jié)晶獲得的并且具有高度的取向，以及提供一種裝配有上述TFTs的半導(dǎo)體器件。
本發(fā)明提供一種具有由晶體半導(dǎo)體薄膜形成的溝道-形成區(qū)的TFT，所述晶體半導(dǎo)體薄膜通過熱處理并且使包含硅作為主要成分以及鍺的非晶半導(dǎo)體薄膜結(jié)晶獲得，當往所述薄膜中里增添金屬元素時，鍺的含量不小于0.1原子％但不大于10原子％(最好為不小于1原子％、不大于5原子％)，其中當通過電子背反射衍射圖樣方法測定時，不少于20％的晶格面{101}相對于半導(dǎo)體薄膜的表面具有不大于10度的角度，不多于3％的晶格面{001}相對于半導(dǎo)體薄膜的表面具有不大于10度的角度，以及不多于5％的晶格面{111}相對于半導(dǎo)體薄膜的表面具有不大于10度的角度。
本發(fā)明進一步地提供一種具有由晶體半導(dǎo)體薄膜形成的溝道-形成區(qū)的TFT，所述半導(dǎo)體薄膜通過熱處理以及使包含硅作為主要成分和鍺的非晶半導(dǎo)體薄膜結(jié)晶獲得，當往所述薄膜中添加的金屬元素時，鍺的含量不小于0.1原子％但不大于5原子％(最好為不小于1原子％、不大于5原子％)，其中當通過電子背反射衍射圖樣方法測定時，不少于20％的晶格面{101}相對于半導(dǎo)體薄膜的表面具有不大于5度的角度，不多于3％的晶格面{001}相對于半導(dǎo)體薄膜的表面具有不大于10度的角度，以及不多于5％的晶格面{111}相對于半導(dǎo)體薄膜的表面具有不大于10度的角度。
本發(fā)明進一步地提供一種具有由高度地取向的晶體半導(dǎo)體薄膜形成的溝道-形成區(qū)的TFT，所述晶體半導(dǎo)體薄膜具有從20nm到100nm的厚度并且含有濃度小于5×1018/cm3的氮和碳、包含濃度小于1×1019/cm3的氧、并且包含濃度小于1×1017/cm3的金屬元素。
本發(fā)明進一步地提供具有由半導(dǎo)體薄膜形成的溝道-形成區(qū)的一種半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體薄膜通過熱處理以及使包含硅作為主要成分和鍺的非晶半導(dǎo)體薄膜結(jié)晶獲得，當往所述薄膜中添加金屬元素時，鍺的含量不小于0.1原子％但不大于10原子％(最好為不小于1原子％、不大于5原子％)，其中當通過電子背反射衍射圖樣方法測定時，不少于5％的晶格面{101}相對于半導(dǎo)體薄膜的表面具有不大于10度的角度，不多于3％的晶格面{001}相對于半導(dǎo)體薄膜的表面具有不大于10度的角度，以及不多于5％的晶格面{111}相對于半導(dǎo)體薄膜的表面具有不大于10度的角度。
本發(fā)明進一步地提供具有由半導(dǎo)體薄膜形成的溝道-形成區(qū)的一種半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體薄膜通過熱處理并且使包含硅作為主要組分和鍺的非晶半導(dǎo)體薄膜結(jié)晶獲得，當往所述薄膜中添加金屬元素時，鍺的含量不小于0.1原子％但不大于5原子％(最好為不小于1原子％、不大于5原子％)，其中當通過電子背反射衍射圖樣方法測定時，不少于20％的晶格面{101}相對于半導(dǎo)體薄膜的表面具有不大于5度的角度，不多于3％的晶格面{001}相對于半導(dǎo)體薄膜的表面具有不大于10度的角度，以及不多于5％的晶格面{111}相對于半導(dǎo)體薄膜的表面具有不大于10度的角度。
本發(fā)明進一步地提供具有由高度取向的晶體半導(dǎo)體薄膜形成的具有溝道-形成區(qū)的一種半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體薄膜具有從20nm到100nm的厚度并且含有濃度小于5×1018/cm3的氮和碳、包含濃度小于1×1019/cm3的氧，以及包含濃度小于1×1017/cm3的金屬元素。
添加的金屬元素是從Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu以及Au中選擇出來的一種或多種。對添加金屬元素的非晶硅薄膜的進行熱處理，從而形成具有金屬元素的硅的化合物(硅化合物)。然后這種化合物擴散以促進結(jié)晶。添加入非晶硅的鍺不與這種化合物反應(yīng)卻滯留在它的邊緣中產(chǎn)生局部應(yīng)變。因此，應(yīng)力增加成核的臨界半徑并且，減少成核密度。應(yīng)力進一步地限制晶體取向。
為了產(chǎn)生上述的作用，通過實驗已經(jīng)獲悉添加的鍺的量必須不小于0.1原子％但不大于10原子％(最好為不小于1原子％但不大于5原子％)。當添加的鍺的數(shù)量大于上述范圍時、自發(fā)地并且顯著地形成核(晶核不取決于添加金屬元素的化合物)，作為硅和鍺的合金，使提高所獲得的晶體半導(dǎo)體薄膜的取向比率成為困難。當添加的鍺的量太少時，應(yīng)力達不到足夠的程度，使提高取向的比率成為困難。
當使非晶半導(dǎo)體薄膜結(jié)晶時，假如大范圍地觀察，由于原子的重新排序?qū)е卤∧さ捏w積縮小。結(jié)果，張應(yīng)力發(fā)生在襯底之上形成的晶體半導(dǎo)體薄膜中。然而，在含有原子半徑大于硅的原子半徑的鍺的濃度為0.1到10原子％、最好為1到3原子％(的薄膜)中，由于結(jié)晶化體積收縮被抑制，并且產(chǎn)生小的內(nèi)應(yīng)力。也就是說，包含本發(fā)明所設(shè)想的濃度的鍺，在晶體半導(dǎo)體薄膜中的應(yīng)力可以被減輕。
晶體方位的分布可以通過利用電子背反射衍射圖樣(EBSP)獲得。EBSP是通過提供具有特設(shè)的檢測器的掃描電子顯微鏡(SEM)從一次電子的反向散射分析晶體方位角的一種方法(以下為了方便起見這種方法稱為EBSP方法)。圖2是它的原理示意圖。電子槍(肖特基場效應(yīng)發(fā)射電子槍)201、反射器202和樣品室203組成，按與普通的掃描電子顯微鏡的同樣的方法組成。為了測試EBSP，傾斜的載物臺204具有大約60度的角度，并且設(shè)置樣品209。在這種狀態(tài)下，檢測器206的熒光屏205被嵌入以致面對樣品。參考數(shù)字207表示電子束；208表示背散射電子。
在這里，當電子射線落在具有晶體結(jié)構(gòu)的樣品上的時候，非彈性散射同樣發(fā)生它的背面，并且由于在樣品中的布拉格衍射同樣觀測到晶體方位特有的線性圖樣(通常稱為Kikuchi成像)。根據(jù)EBSP方法，反射在檢測器熒光屏上的Kikuchi成像被分析研究直到獲得樣品的晶體方位。
圖3說明形成在襯底301上的多晶結(jié)構(gòu)的晶體半導(dǎo)體薄膜302。由于每個結(jié)晶顆粒具有不同的晶體方位，晶體半導(dǎo)體薄膜302具有一種先決條件。通過在電子束下落之處移動樣品的位置重復(fù)(映象)方位的分析，可以獲得涉及平面樣品的與晶體方位或取向相關(guān)的數(shù)據(jù)。入射電子束303的深度取決于掃描電子顯微鏡的電子槍的類型而變化。就肖特基電場致發(fā)射電子槍而言、可以發(fā)射例如非常精細如10到20nm的電子束。在映象中、對增加測試點的數(shù)目或?qū)υ黾訙y量區(qū)的面積將獲得晶體取向的更加有利的平均數(shù)據(jù)。實際上，在100×100μm2的范圍之上測量大約10000測試點(1μm的間隔)到大約40000測試點(0.5μm)。參考數(shù)字304表示背散射電子。
當結(jié)晶顆粒的晶體方位通過映象全部獲得的時候，薄膜的晶體取向的狀態(tài)可以用統(tǒng)計方法表示。圖4A是通過EBSP方法獲得的說明背面極點的示意圖。背面極點的示意圖常常被用來顯示多晶體結(jié)構(gòu)的最佳取向并且同時表示晶格面與樣品的特定的晶格面(在這里，薄膜的表面)一致。
圖4A的一種扇狀的結(jié)構(gòu)通常被稱作標準三角形，其中包含立方晶系的所有的指數(shù)。在這個示意圖中的長度相應(yīng)于晶體方位中的方位角。例如，由{001}和{101}限定45度角，由{101}和{111}限定35.26度角，以及由{111}和{001}限定54.74度角。白色點線表示來自{101}的5度和10度的剪切角的范圍。
圖4A是一個具有標準三角形的映象，其中所有測試點(在此實例中的11655測試點)被測繪在該映象中?？梢灾类徑c{101}的密度高。圖4B利用等高線示出這種測試點的密度。這些是方位分布函數(shù)的數(shù)值，以及當假定隨機取向時在此情況下通過等值線表示的密度(圖4A的點的密度)。在這里，數(shù)值表示當假定結(jié)晶顆粒在完全無序方式下取向時的放大值，例如當測試點在標準三角形中均勻分布時，并且是沒有量綱的數(shù)值。
據(jù)悉當結(jié)晶顆粒優(yōu)先地以特定的指數(shù)取向的時候(在這里，是{101})，集中接近指數(shù)的結(jié)晶顆粒的數(shù)目的比率通過數(shù)值表示，以致優(yōu)先取向的程度可以被容易地推測。在圖4A示出的背面極點的示意圖中，例如，與{101}(通過白色點線在附圖表示)成5度的剪切角和10度的剪切角范圍中間存在的測試點的數(shù)目與測試點的總數(shù)的比率可以依照下列公式表示為取向的比率。{101}取向的比率＝在晶格面{101}和薄膜表面之間的容許的角度間的測試點的數(shù)目/測試點的總數(shù)此比率可以按以下的方式進行說明。如在圖4A中當分布在鄰近{101}被集中、在實際的薄膜中單個晶粒具有幾乎與襯底垂直的方位<101>如圖6所示，但是在期望設(shè)置附近波動。波動的角度允許值設(shè)置為5度和10度，以及那些小于這些數(shù)值的比率用數(shù)字表示。參考數(shù)字601表示襯底；602表示晶體半導(dǎo)體薄膜。在圖5中例如，給定的結(jié)晶顆粒的方位<101>505不包括在5度的容許范圍503之內(nèi)，然而包括在10度的容許范圍504之內(nèi)。在數(shù)據(jù)顯現(xiàn)過后、如上所述容許的剪切角被設(shè)置成為5度和10度、并且表示為滿足這種的結(jié)晶顆粒的比率。參考數(shù)字501表示薄膜的表面；502表示表面的正交線。
在背面極點的示意圖中，如圖4A所示，頂點表示{101}、{111}和{001}，以及另一個晶格面方位表現(xiàn)為剪切值相對于{101}增加。因為來自{101}的剪切角變成30度，因此，{112}顯現(xiàn)。因此，當晶體方位的存在的比率通過EBSP確定時，結(jié)晶顆粒必須確定容許的剪切角，結(jié)晶顆粒按波動方式分布以至不能包含其它定位。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)當給定容許的剪切角到小于10度或小于5度時，取向在特定的方位中的結(jié)晶顆粒的存在的比率可以定量地通過總數(shù)據(jù)表示。
附圖簡述

圖1是通過EBSP方法建立的本發(fā)明的晶體半導(dǎo)體薄膜的背面極點的示意圖；圖2是說明本發(fā)明的EBSP器件的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3是說明通過本發(fā)明的EBSP測量樣品的原理示意圖；圖4A和4B是本發(fā)明從EBSP數(shù)據(jù)中獲得的背面極點的示意圖；圖5是說明本發(fā)明的與{101}取向的剪切角的示意圖；圖6是說明本發(fā)明鄰近{101}優(yōu)先地取向的結(jié)晶顆粒的<101>方位中波動的示意圖；圖7A-7D是說明實施例1的形成晶體半導(dǎo)體薄膜的方法的示意圖；圖8A-8B是說明實施例2的形成晶體半導(dǎo)體薄膜的方法的示意圖；圖9A-9C是說明實施例3的形成晶體半導(dǎo)體薄膜的方法的示意圖；圖10A-10C是說明實施例4的形成晶體半導(dǎo)體薄膜的方法的示意圖；圖11A和11B是說明實施例5的制造半導(dǎo)體器件的步驟的示意圖；圖12A-12C是本發(fā)明制造半導(dǎo)體器件的步驟的示意圖13示出表示本發(fā)明使用SiH4、GeH4和H2氣體的樣品的C、N和O的濃度的SIMS數(shù)據(jù)；圖14示出本發(fā)明通過SIMS測試的樣品(SGN5)和(SGN 10)中的Ge的濃度的圖表；圖15是說明本發(fā)明的在GeH4的添加量和晶核產(chǎn)生的密度之間的相互關(guān)系的圖表；圖16A和16B示出本發(fā)明通過θ-2θ方法獲得的樣品(SN)和(SGN10)的X射線衍射圖；圖17是通過EBSP方法獲得的本發(fā)明的樣品(SN)的背面極點的示意圖；圖18是通過EBSP方法獲得的本發(fā)明的樣品(SN)的背面極點的示意圖；圖19A-19E是說明實施例6的制造CMOS結(jié)構(gòu)的TFTs的步驟的示意圖；圖20A-20E是說明實施例8的電子設(shè)備的實例的示意圖；圖21A-21C是說明實施例8的電子設(shè)備的實例的示意圖；圖22A-22D是說明實施例8的投影儀的實例的示意圖；圖23A-23E是說明實施例8的形成晶體半導(dǎo)體薄膜的方法的示意圖；圖24A是說明吸雜處理前后通過TXRF(全反射X-射線熒光光譜)測試的金屬元素的濃度的圖表，圖24B是解釋實施例7的TXRF的測量方法的示意圖。
發(fā)明詳述[實施例類型]本發(fā)明具有一種特征，其中用作TFT的溝道-形成區(qū)的晶體半導(dǎo)體薄膜是包含硅作為主要成分、并在{101}晶格面上高度取向的一種。按照一種典型的實施例，用于獲得晶體半導(dǎo)體薄膜，金屬元素被引入非晶半導(dǎo)體薄膜的表面，所述非晶半導(dǎo)體薄膜由等離子體CVD方法或低壓CVD方法通過利用硅原子和鍺原子的氫化物、氟化物或氯化物的氣體形成，所述金屬元素為了促進非晶半導(dǎo)體薄膜的結(jié)晶化，并且晶體半導(dǎo)體薄膜通過利用金屬元素進行熱處理形成。
作為用于形成晶體半導(dǎo)體薄膜的襯底，適合采用無堿的玻璃襯底例如硼硅酸鋁玻璃或硼硅酸鋇玻璃。典型地采用Coning公司的#7059玻璃襯底或#1737玻璃襯底。進一步地可以采用石英襯底或藍寶石襯底?；蛘?，可以在硅、鍺、鎵或砷的半導(dǎo)體襯底的表面上形成絕緣薄膜，利用它作為襯底。
當采用上述玻璃襯底時，氮化硅、氧化硅或者氮氧化硅的阻擋層就形成在非晶半導(dǎo)體薄膜和玻璃襯底之間。這樣就防止包含在玻璃襯底中的雜質(zhì)元素例如堿金屬元素擴散到半導(dǎo)體薄膜里。例如，在等離子體CVD方法中SiH4、NH3和N2被用作反應(yīng)氣體形成氮化硅薄膜?；蛘?，SiH4、N2O和NH3被用作反應(yīng)氣體形成氮氧化硅膜。形成的阻擋層保持20到200nm的厚度。
非晶半導(dǎo)體薄膜通過等離子體CVD方法、低壓CVD方法或者通過任何其它適合的方法形成在襯底上。當應(yīng)用等離子體CVD方法時，SiH4和GeH4的反應(yīng)氣體或者利用SiH4和H2稀釋的GeH4的反應(yīng)氣體添加并引入反應(yīng)室，然后通過15至200MHz的高-頻放電使氣體分解，在襯底上淀積非晶半導(dǎo)體薄膜。反應(yīng)氣體可以包括Si2H6或者SiF4來代替SiH4，或者可以包括GeF4來代替GeH4。即使采用低壓CVD方法時，也可以采用類似的反應(yīng)氣體。更適宜地，反應(yīng)氣體用He稀釋，并且非晶半導(dǎo)體薄膜在400至500℃溫度下被淀積在襯底上。無論如何，為了減少雜質(zhì)元素的濃度，用于本發(fā)明的氣體是一種高純度的氣體，所述雜質(zhì)元素例如氧、氮、碳可以被淀積的非晶半導(dǎo)體薄膜俘獲。淀積的非晶半導(dǎo)體薄膜具有的厚度在20至100nm的范圍。
用于本發(fā)明的非晶半導(dǎo)體薄膜包括硅作為主要成分并且鍺在其中的含量不小于0.1原子％但不大于10原子％(最好為，不小于1原子％但不多于5原子％)。鍺的含量可以依靠用作典型的反應(yīng)氣體SiH4和GeH4的混合比例控制。非晶半導(dǎo)體包含濃度為小于5×1018/cm3的氮和碳以及濃度為小于1×1019/cm3的氧，以致非晶半導(dǎo)體薄膜不會在結(jié)晶化的步驟中受到不利的影響而且形成的晶體半導(dǎo)體薄膜的電性能將不會受到不利的影響。
因此為了促進非晶半導(dǎo)體薄膜的結(jié)晶化，金屬元素被引入到形成的非晶半導(dǎo)體薄膜的表面。可以采用的金屬元素是從鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈷(Co)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、鉑(Pt)、銅(Cu)以及金(Au)中被選擇出來的一種或多種金屬元素。這些金屬元素公開能在本說明書公開的任何一項用于促進非晶半導(dǎo)體薄膜的結(jié)晶化。通過利用上述金屬元素的任何一種可以獲得同樣的和相同的效果。然而，典型地采用鎳。
金屬元素被引入的部分可以是非晶半導(dǎo)體薄膜的整個的表面、或在非晶半導(dǎo)體薄膜的表面上的適合的位置如條狀表面或者點狀表面。在前一種情況下，位置可以是兩者之一在非晶半導(dǎo)體薄膜的襯底一側(cè)上的表面或者在與襯底相反的一側(cè)的表面。在后一種情況下，絕緣薄膜最好形成在非晶半導(dǎo)體薄膜上，并且金屬元素是通過形成在絕緣薄膜中的開口被引入。在開口的尺寸上不必精確地限制，但是寬度可以是10至40μm。位于縱向之中的長度可以是任意地確定，比方說，從幾十微米到幾十厘米。
在引入這些金屬元素的方法上不必具體地限制，并且可以依據(jù)任何方法來實施，只要在非晶半導(dǎo)體薄膜的表面上或者它的內(nèi)部形成金屬薄膜即可。可以采用例如濺射方法、汽化方法、等離子體加工方法(包括等離子體CVD方法在內(nèi))、吸附方法或者應(yīng)用金屬鹽溶液的方法。等離子體加工方法利用從陰極在惰性氣體的輝光放電氣氛下濺射金屬元素。應(yīng)用金屬鹽溶液的方法是有用的，因為該方法更容易地調(diào)整金屬元素的濃度。
作為金屬鹽，可以采用各種各樣的鹽。作為溶劑，可以采用水、酒精、醛、乙醚或者任何其它有機溶劑、或者水和有機溶劑的混合物。進一步講，溶液沒有必要地為金屬鹽能完全地溶解其中的一種溶液，可以是金屬鹽的部分或者全部在其中處于懸浮體狀態(tài)的一種溶液。無論采用哪種方法，引入的金屬元素離散分布在非晶半導(dǎo)體薄膜的表面上或者在其內(nèi)部。
通過任何一個上述方法引入金屬元素之后，利用金屬元素使非晶半導(dǎo)體薄膜結(jié)晶。結(jié)晶化受到熱處理、或者強光例如激光束、紫外線或者紅外線的輻照的影響。熱處理只不過對于獲得優(yōu)先地取向于{101}中的晶體硅薄膜是足夠的。然而，更適宜地，進行熱處理，然后，發(fā)射強光例如激光束(照射)。在熱處理之后的激光處理修復(fù)并且消除留在結(jié)晶顆粒之中的晶體缺陷，并且能顯著的改善形成的晶體的質(zhì)量。
熱處理可以在450至1000℃范圍內(nèi)實施。溫度的上限認為是所采用的襯底能夠承受的上限溫度。例如，石英襯底可以承受的熱處理溫度為1000℃。然而，當采用玻璃襯底時，溫度的上限不能高于它的畸變點。例如，當玻璃襯底具有667℃的畸變點時，溫度的上限應(yīng)該調(diào)整到大約660℃。適合的所需的時間的設(shè)置取決于加熱溫度以及后續(xù)的加工情況(例如，是否進行激光束照射的處理)。然而，適宜地，熱處理操作是在550至600℃、4至24小時。當接著進行激光處理時、熱處理操作在500至550℃、4至8小時。熱處理操作可以是在空氣中或者在氫氣氛之中。然而，更適宜的熱處理操作在氮氣之中或者在惰性氣氛之中。
采用波長比400nm更短的準分子激光、或者YAG或YVO4激光的二次諧波(波長為532nm)至四次諧波(波長為266nm)作為光源激光處理。激光束通過光學(xué)系統(tǒng)聚焦成為一條線或者一個點，然后以100至700mJ/cm2的能量密度發(fā)射；即聚焦的激光束掃描襯底的預(yù)定區(qū)執(zhí)行處理工序。進一步地允許采用鹵素?zé)?、氙氣燈、汞燈或金屬鹵燈作為光源來代替激光。
然而，通過上述步驟形成本發(fā)明的具有高度取向晶格面{101}的晶體半導(dǎo)體薄膜的機理還沒有被驗證，但是估計如下。
首先，通過400至500℃下的熱處理實施結(jié)晶化，因此金屬元素與硅反應(yīng)直到形成硅化物，所述硅化物起晶核作用并促進晶體的生長。例如，當鎳被用作典型的金屬元素時，就形成硅化鎳(以下撰寫為NiSi2)。NiSi2的結(jié)構(gòu)是熒石的結(jié)構(gòu)，其中鎳原子排列在金剛石結(jié)構(gòu)的硅晶格之間。當鎳原子從NiSi2處移走時，在那里將保持硅的晶體結(jié)構(gòu)。從大量的試驗結(jié)果已經(jīng)知道，那些鎳原子向非晶硅的側(cè)面遷移可能由于位于非晶硅之中的固溶度大于位于晶體硅之中的固溶度。因此，可以建立一種模型，其中當位于非晶硅之中的鎳遷移時鎳形成晶體硅。
NiSi2沒有特定取向。然而，當非晶半導(dǎo)體薄膜具有20至100nm的厚度時，僅在平行于襯底的表面的方向允許生長NiSi2。在這種情況下，在交界面上NiSi2與晶體硅的晶格面(111)接觸的界面上能量最小。因此，平行于晶體硅薄膜的表面的晶格面是晶格面(110)并且這個晶格面被優(yōu)先地取向。當晶體的生長方向平行于襯底的表面時，晶體生長與極點一樣，在以極點狀晶體作為軸的旋轉(zhuǎn)的方向上存在自由度，并且晶格面(110)不必取向。因此認為其它晶格面可以析出。
為了提高晶體半導(dǎo)體薄膜的晶格面{101}的取向，本發(fā)明設(shè)計了采用包含濃度為0.1至10原子％的鍺的方法，該方法作為加強在極點狀晶體的自轉(zhuǎn)方向上的限制以及用于降低自由度。
首先，已經(jīng)觀測到當在非晶硅中鍺的濃度為0.1至10原子％時晶核的形成密度減少。圖15示出它的結(jié)果，其中隨著在形成非晶硅薄膜的時候添加GeH4的含量的增加，晶核的密度降低，即隨著被非晶硅薄膜俘獲的鍺濃度的增加，晶核的密度降低。當晶核NiSi2形成時，認為由于在原子間距中的差別，當排出鍺時晶體進行生長。
因此，鍺偏析在極點狀晶體的外側(cè)并且認為鍺的存在降低了以極點狀晶體作為軸的旋轉(zhuǎn)方向上的自由度。結(jié)果，可以獲得具有高度取向晶格面(110)的晶體半導(dǎo)體薄膜。
其次，以下將描述晶體的形成條件和取向之間的關(guān)系，這是利用晶體半導(dǎo)體薄膜通過EBSP方法觀測，所述晶體半導(dǎo)體薄膜是根據(jù)本發(fā)明的上述描述獲得的。表1示出了通過等離子體方法形成非晶硅薄膜的條件。高頻電功率為0.35W/cm2(27MHZ)，并調(diào)制為周期頻率10kHz(占空比為30％)的脈沖放電，然后提供給平板型等離子體CVD的陰極。其它相同的條件包括反應(yīng)氣壓為33.25Pa，襯底溫度300℃以及電極間距離為35mm。
表1
為了改變鍺相對于硅的含量，在總流速恒定的條件下調(diào)節(jié)被SiH4和H2稀釋的成為100％的GeH4氣體的流速的混合比例。在表1所述的條件下，在薄膜-形成條件#SGN30、#SGN10和#SGN5下，被H2稀釋的成為10％的GeH4的流速變化為30、10和5sccm；SiH4的純度不低于99.9999％、并且GeH4含有不多于1ppm數(shù)量的氮氣和碳氫化合物以及不多于2ppm數(shù)量的CO2。在條件#SN下沒有添加GeH4。淀積用于所有樣品的非晶半導(dǎo)體薄膜的厚度設(shè)置為50nm。
在此種條件下形成的非晶半導(dǎo)體薄膜中所含的氮、碳和氧的含量通過二次離子質(zhì)譜法(SIMS)測試。圖13示出它的結(jié)果。用于測試的樣品尺寸具有在硅襯底上按照#SN、#SGN5、#SGN10的順序的疊層薄膜結(jié)構(gòu)。在所有的這些成膜條件下，氮氣和碳的含量小于5×1018/cm3并且氧的含量小于1×1019/cm3。
如此形成的非晶半導(dǎo)體薄膜是通過利用鎳作為金屬元素、經(jīng)過在氮保護氣氛中550℃、4小時的熱處理以及經(jīng)過激光處理使非晶半導(dǎo)體薄膜結(jié)晶的。鎳是通過利用含有濃度為10ppm的醋酸鎳的水溶液并且通過利用旋涂器被添加。激光處理操作是通過利用XeCl準分子激光器(波長為308nm)、調(diào)節(jié)輻照能量密度至300至600mJ/cm2、并且重疊比為90至95％。實施激光處理，用于使經(jīng)過熱處理結(jié)晶化后薄膜的未結(jié)晶部分結(jié)晶，以及用于修復(fù)在結(jié)晶顆粒中的缺陷。
保留在晶體半導(dǎo)體薄膜中的缺陷可以通過含有濃度為大約0.01到1原子％的氫的氫化處理有效地減少。氫化可以通過在包含氫的氣氛中在350至500℃下進行熱處理來完成。利用等離子體生成的氫同樣可以完成氫化。由氟化物例如SiF4或GeF4的淀積形成的薄膜允許濃度為0.001到1原子％的氟保留在薄膜中，用于缺陷的補償。
圖14示出通過SIMS測定的由#SGN10和#SGN30晶化的鍺濃度的結(jié)果。硅中鍺的含量在#SON10中為3.5原子％并且在#SON30中為11.0原子％。由相對于SiH4的GeH4的流速比計算出在薄膜中被俘獲的鍺的比率是硅的3至4倍。這是因為，GeH4通過輝光放電分解所需能量小于SiH4分解需要的能量。因此認為#SGN5中含有鍺的濃度大約為1.0原子％。
圖16示出通過θ-2θ方法測量相同樣品的衍射峰(220)的結(jié)果。峰值位置在樣品#SN中為47.466以及在樣品#SON中為47.417，表明由于鍺的添加，導(dǎo)致峰值位置變化。
晶體方位的詳細數(shù)據(jù)通過EBSP方法獲得。圖17是樣品#SN的背面極點的示意圖，以及圖1是樣品#SGN10的背面極點的示意圖。從背面極點的示意圖可以看出，晶格面{101}在樣品#SGN10中高度取向，如圖1所示。另一方面，如圖17所示，在樣品#SN中，介于晶格面{001}和晶格面{111}之間的一半位置，可以看見位于晶格面{101}和位于晶格面{311}上的取向。進一步地，作為參考基準數(shù)據(jù)，圖18是通過600℃、20小時熱處理、形成在石英襯底上的晶體硅薄膜的背面極點的示意圖。在這種情況下，可以看出晶格面{111}具有高度取向。
表2示出樣品的{101}、{001}、{111}和{311}的取向比的結(jié)果，著系些樣品的范圍是晶格面的角度與薄膜的表面的角度不大于5度和晶格面的角度與薄膜的表面的角度不大于10度，所述角度以背面極點的示意圖為基礎(chǔ)。表2之中，#HS表示相應(yīng)于圖18的數(shù)據(jù)。在這些樣品中，晶格面{311}和{111}高度取向，即分別為18％(不大于10度)和12％(不大于10度)。樣品#SN中，晶格面{101}和{311}高度取向。至于晶格面{311}，根據(jù)對稱觀點、等效晶格面的數(shù)目大于其它晶格面的數(shù)目。對于無序狀態(tài)下取向的多晶體結(jié)構(gòu)，發(fā)生概率相對地增加。
表2(％)
鍺同樣被添加到樣品#SGN30、#SGN10、#SGN5中，趨向顯示，表明在晶體取向方面變化取決于薄膜中鍺含量的濃度。樣品#SGN10和#SGN5中，值得特別注意的是與其它晶格面相比晶格面{101}高度取向。樣品#SGN10中，在10度的剪切角以內(nèi)取向比為31％并且即使在5度以內(nèi)平均的取向比也為14％。樣品#SGN10中，在10度的剪切角以內(nèi)取向比為20％并且即使在5度以內(nèi)的取向比也為6％。這種對于晶格面{101}非常高的取向比，在沒有添加鍺的其它樣品中卻不能實現(xiàn)。
然而，樣品#SGN30中，當薄膜中鍺的含量到了11原子％時，在晶格面{101}上的取向比卻降低。因此，這些結(jié)果表明用于提高晶格面{101}的取向比的非晶硅薄膜中鍺的含量的濃度存在適合的范圍、并且此濃度的范圍為0.1原子％至10原子％。
在晶格面{101}上呈現(xiàn)高度取向特性的晶體半導(dǎo)體薄膜的獲得，不僅通過添加濃度范圍為0.1至10原子％的鍺，而且通過抑制薄膜中氧、氮和碳的濃度直到小于1×1019/cm3，更適宜地，碳和氮的濃度直到小于5×1018/cm3，并且氧的濃度直到小于1×1019/cm3，并且通過在20至100nm的范圍選定薄膜厚度，以致產(chǎn)生這種增強效應(yīng)，使晶體生長顯著地平行于襯底的表面方向。
在晶格面{101}上具有高度取向比的晶體半導(dǎo)體薄膜可以滿意地用作TFTs的溝道-形成區(qū)，并且可以作為決定元件的特性的溝道-形成區(qū)例如光-電器件的光電轉(zhuǎn)換層。
其次，以下的描述是通過利用含鍺的晶體硅薄膜制造TFTs的實例。圖12A-12C是說明本發(fā)明的加工步驟的示意圖。
圖12A中，含鍺的晶體硅薄膜812形成在襯底810上。這里，晶體硅薄膜812可以是經(jīng)過以下實施例1至4的步驟制造出的任何一種薄膜。為了制造出TFTs，蝕刻襯底，形成用于元件隔離的預(yù)定的尺寸并且隔開成島狀。當襯底810是玻璃襯底時，形成阻擋層811。
絕緣薄膜813被用作TFTs中的柵-絕緣薄膜并且形成具有30至200nm的厚度。絕緣膜813是通過等離子體CVD方法由SiH4和N2O形成的氮氧化硅膜、或者是由TEOS或N2O形成的氮氧化硅膜。此實施例中，選擇前一種薄膜并且形成保留有70nm的厚度。絕緣膜813可以通過實施例5中描述的方法形成。
在絕緣膜813上形成導(dǎo)電材料的柵電極814，所述導(dǎo)電材料包含從鉭、鎢、鈦、鋁和鉬中被選擇出來的一種或多種元素。
其次，參考圖12B，形成雜質(zhì)區(qū)816，所述雜質(zhì)區(qū)用于形成TFT的源和漏區(qū)。雜質(zhì)區(qū)816通過離子-摻雜方法形成。當TFT為n-溝道型時，添加磷或砷作為代表的元素周期表中的第15族的元素。當TFT為p-溝道型時，添加硼作為代表的元素周期表中的第13族的元素。
然后，通過氮化硅薄膜或者氮氧化硅膜，依賴等離子體CVD方法形成層間-絕緣膜817。添加的雜質(zhì)元素必須在350至500℃下進行熱處理用于活化。在形成層間-絕緣膜817之后執(zhí)行熱處理，直到釋放出包含在氮化硅薄膜或者氮氧化硅膜中的氫，以致擴散進包含鍺的晶體硅薄膜812中，從而補償含有氫的晶體硅薄膜中的缺陷。然后，形成源和漏極818直到獲得TFT。
通過本發(fā)明獲得的由含鍺并且高度取向在晶格面{101}上的晶體硅薄膜形成的溝道-形成區(qū)，對于柵-絕緣膜呈現(xiàn)優(yōu)良的界面特性，在晶粒界面上以及結(jié)晶顆粒內(nèi)部含有密度減少的缺陷，并且溝道-形成區(qū)呈現(xiàn)電場效應(yīng)遷移率。雖然如上所述的TFT具有單-漏結(jié)構(gòu)，TFT還可以形成具有低濃度漏(LDD)結(jié)構(gòu)或者具有交迭在柵電極上的LDD結(jié)構(gòu)。通過本發(fā)明形成的TFTs能被用于制造有源矩陣液晶顯示器以及場致發(fā)光顯示器件的TFTs，并且TFTs能被用于薄膜集成電路來代替利用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體襯底制造出的LSIs。本發(fā)明將進一步地通過實施例進行詳細描述，然而，本發(fā)明決不僅僅限制在實施例中，這是當然的事。形成晶體半導(dǎo)體薄膜的一種方法將參照圖7A-7D進行描述，該方法是通過添加促進硅的結(jié)晶的金屬元素進入含鍺的非晶硅薄膜的整個表面之內(nèi)，實施結(jié)晶化。首先，參照圖7A，玻璃襯底701代表Coning公司的一種#1373玻璃襯底。在襯底701的表面上，形成有作為阻擋層702的氮氧化硅膜，所述薄膜通過等離子體CVD方法利用SiH4和N2O形成并保持100nm的厚度。形成阻擋層702，以使在玻璃襯底中含有的堿金屬不會擴散進入形成其上的半導(dǎo)體薄膜之內(nèi)。
含有鍺的非晶硅薄膜703通過等離子體CVD方法形成，并且當引入GeH4氣體進入反應(yīng)室時通過輝光放電分解，淀積在襯底701上，所述GeH4氣體SiH4和H2被稀釋到10％。詳細條件遵照表1。然而，這里提供的條件是#SGN5、或者#SGN10、或者它們的中間條件的那些條件。形成含有鍺的非晶硅薄膜703、保持50nm的厚度。為了將含有鍺的非晶硅薄膜703中的雜質(zhì)例如氧、氮氣和碳的含量減到最少，采用具有純度不低于99.9999％的SiH4氣體以及具有純度不低于99.99％的GeH4氣體組成。等離子體CVD器件的主要參數(shù)為此器件的反應(yīng)室的體積為13公升，為了防止有機物的蒸氣從排氣系統(tǒng)的側(cè)面逆轉(zhuǎn)地擴散，并且為了提高反應(yīng)室中可以達到的真空度，以致當形成非晶半導(dǎo)體薄膜時雜質(zhì)元素盡可能地不會被薄膜俘獲，抽空速度為3001/秒的混合式分子泵被設(shè)置在第一載物臺，抽空速度為40m3/小時的干燥泵被設(shè)置在第二載物臺。
參照圖7B，按重量的基礎(chǔ)計算、含有鎳濃度為10ppm的鎳醋酸溶液通過利用旋涂器來施加，形成含鎳層704。在這里，為了改善溶液的適應(yīng)性，處理含有鍺的非晶硅薄膜703的表面，即通過利用含有臭氧的水溶液形成非常薄的氧化膜，并且利用氫氟酸和過氧化氫水的混合溶液蝕刻氧化膜直到形成潔凈的表面，然后通過用含有臭氧的水溶液處理直到形成非常薄的氧化膜。由于硅表面本身是疏水的，因此，形成的氧化膜使均勻地施加醋酸鎳溶液成為可能。
其次，在500℃、1小時下實施熱處理，釋放包含在含有鍺的非晶硅薄膜中的氫。然后，通過在550℃、4小時下實施熱處理實施結(jié)晶化。由此，形成晶體半導(dǎo)體薄膜705，如圖7C所示。
然后，為了提高結(jié)晶化的比率(薄膜的整個體積中結(jié)晶部分的比率)并且為了修復(fù)保留在結(jié)晶顆粒中的缺陷，實施激光處理，即用激光束706輻照晶體半導(dǎo)體薄膜705。采用具有波長為308nm并且振蕩(頻率)為30Hz的準分子激光束。穿過光學(xué)系統(tǒng)聚焦激光束至600mJ/cm2，并且在疊加率為90至95％下實施激光處理。由此，獲得晶體半導(dǎo)體薄膜707，如圖7D所示。不僅可以通過形成薄膜的方法1而且還可以通過添加鍺的方法在非晶硅薄膜形成之后將鍺添加到非晶硅薄膜中，所述形成薄膜的方法為利用含有以SiH4和GeH4為代表的元素的氣體、采用等離子體CVD方法，所述添加鍺的方法為離子注入法或離子-摻雜方法(或者還被稱作等離子體-摻雜方法)。等離子體CVD方法中，由于在SiH4和GeH4之間存在離解能的差異，對于相同的高頻電功率GeH4優(yōu)先地被分解。在這種情況下，除非精確控制形成薄膜的條件，例如采用脈沖放電，否則將在非晶硅薄膜中形成一簇鍺導(dǎo)致鍺難以均勻地擴散。
圖8A和8B是說明通過離子注入法或者離子摻雜方法添加鍺的步驟的示意圖。在圖8A中，在玻璃襯底701上用與實施例1同樣的方法形成阻擋層702，并且在其上形成非晶硅薄膜708并保持50nm的厚度。通過分解GeH4獲得鍺離子，然后在加速電壓為30至100kev下將鍺離子注入到非晶硅薄膜中。添加鍺的數(shù)量為0.1到10原子％。在離子注入法或者離子摻雜方法中，添加鍺的數(shù)量通過控制加速電壓和劑量準確地進行控制。注入比硅的量更大的鍺，破壞了非晶硅薄膜中的細小晶核，使獲得更適合于形成晶體半導(dǎo)體薄膜的非晶硅薄膜成為可能。
由此，形成了添加鍺的非晶硅薄膜710，如圖8B中所示。然后，含有以重量為基礎(chǔ)的10ppm的鎳的鎳醋酸溶液通過利用旋涂器涂敷形成含鎳層704。然后，按實施例1同樣的步驟實施直到獲得晶體半導(dǎo)體薄膜707，如圖7D所示。參照圖9A-9C，如下所述是有選擇地形成促進非晶半導(dǎo)體薄膜結(jié)晶的金屬元素的方法。在圖9A中，襯底720是以上所述的玻璃襯底或者石英襯底。當使用玻璃襯底時，按與實施例1的同樣的方法形成阻擋層。
含有鍺的非晶硅薄膜721可以采用與實施例1一樣的等離子體CVD方法形成，或者可以與實施例2一樣通過離子注入法或者通過離子摻雜方法引入鍺。同樣允許采用形成的方法，所述形成的方法是在450至500℃溫度下通過低壓CVD方法分解Si2H6和GeH4。
然后，形成二氧化硅薄膜722，所述薄膜722位于含有鍺的非晶硅薄膜721上并保持150nm的厚度。雖然對形成二氧化硅薄膜的方法不必特別地限制，但是二氧化硅薄膜可以采用例如四乙基原硅酸酯(TEOS)和O2的混合物，并且在40Pa的反應(yīng)壓力、300至400℃的襯底的溫度、高頻(13.56 MHz)以及0.5至0.8W/cm2的電功率密度的放電條件下形成。
其次，在二氧化硅薄膜722中形成開槽部分723、然后施加按重量基礎(chǔ)的含有10ppm的鎳的鎳醋酸溶液。然后，形成含鎳層724，并且僅僅在開槽部分723的底部上同含有鍺的非晶硅薄膜721接觸。
通過熱處理實施結(jié)晶化，所述熱處理在500至650℃溫度下進行4至24小時，例如，在570℃進行14小時。在這種情況下，首先在非晶硅薄膜與鎳相接觸的部分發(fā)生結(jié)晶化，然后，并且在平行于襯底的表面的方向延伸。如果采用顯微鏡觀察，由此形成的晶體硅薄膜725由許多棒狀或者針狀晶體組成，每個晶體在特定的方向生長。此后，去除二氧化硅薄膜722直到獲得晶體硅薄膜725。用于結(jié)晶化的金屬元素保留在按照實施例1至3描述的方法形成的晶體硅薄膜中。如果用平均濃度的數(shù)值表示，盡管金屬元素未必均勻分布在薄膜中，它卻保留超過1×1019/cm3的濃度。在此種狀態(tài)的硅薄膜能被用作包括TFTs在內(nèi)的各種各樣的半導(dǎo)體器件的溝道形成區(qū)。然而，更好地，希望通過吸雜消除金屬元素。
此實施例涉及一種吸雜方法，參照圖10A-10C。圖10A中，襯底730是實施例1或2的玻璃襯底，或者是實施例3的石英襯底。當采用玻璃襯底時，與實施例1一樣形成阻擋層。晶體硅薄膜731可以通過實施例1至3的任何一個方法形成。在晶體硅薄膜731的表面上形成用于掩膜的氧化硅薄膜732并保持150nm的厚度，并且在其中形成開口部分733以致暴露晶體硅薄膜。在實施例3的情況下，正好可以使用圖9A示出的氧化硅薄膜722，以及圖9B的步驟及其后續(xù)的步驟可以正好轉(zhuǎn)為此實例的步驟。然后，通過離子摻雜方法添加磷直到形成濃度為1×1019至1×1022/cm3的磷添加區(qū)735。
接著參考圖10B，在氮氣氛中、550至800℃下實施5至24小時熱處理，例如，在600℃下實施12小時。然后，添加磷到區(qū)735，區(qū)735用作吸雜位置，并且保留在晶化硅薄膜731中的催化元素可以在磷添加區(qū)735被析出。
然后，參照圖10C，通過蝕刻除去用于掩膜的氧化硅薄膜732和添加磷的區(qū)735，直到獲得晶體硅薄膜736，在所述薄膜736中用于結(jié)晶化的步驟的金屬元素的濃度減少至小于1×1017/cm3[實施例5]此實施例涉及一種方法，采用該方法通過降低結(jié)晶顆粒中的缺陷或者通過降低界面到絕緣膜的能態(tài)、可以順利地制造TFTs等等。如圖11A示出，含有鍺的晶體硅薄膜801可以是實施例3中形成的一種。此外，含有鍺的晶體硅薄膜801可以是實施例4中描述的須經(jīng)吸雜的一種。然而，在此實施例中，襯底必須具有至少大約700至1000℃的耐熱性并且，因此使用石英襯底801。
在含有鍺的晶體硅薄膜802上的絕緣膜803由含有氧化硅作為主要組分的材料形成。例如，通過等離子體CVD方法形成氮化硅薄膜或者氮氧化硅膜并保持50nm的厚度。
如圖11B所示，在一種狀態(tài)下實施熱處理，其中在含有鹵素(典型地為氯)和氧氣氛中形成絕緣膜803。在此實施例中，在950℃實施30分鐘熱處理。選擇的處理溫度可以是從700至1100℃范圍內(nèi)，以及處理的加工時間可以在10分鐘至8小時范圍內(nèi)。
經(jīng)過熱處理，在含有鍺的晶體硅薄膜802和絕緣膜803之間的界面上形成大約20nm的氧化膜804，以及形成具有降低厚度的含有鍺的晶體硅薄膜805。包含在絕緣膜803和含有鍺的晶體硅薄膜802之內(nèi)的雜質(zhì)元素并且尤其是金屬雜質(zhì)元素，在鹵素氣氛中的氧化步驟中形成與鹵素一起的化合物，并且，因此可以在氣體狀態(tài)下被除去。經(jīng)過上述處理過程獲得的在氧化膜804和含有鍺的晶體硅薄膜805之間的界面具有低界面能態(tài)密度并且是非常良好的(界面)。參照圖19A-19E，此實施例涉及通過按互補方式下結(jié)合n-溝道TFT920和p-溝道TFT921形成CMOS-型TFT的情況。
圖19A中，含鍺的晶體硅薄膜形成在襯底901上。含有鍺的晶體硅薄膜可以是通過實施例1至4的步驟形成的任何一種。當襯底901是玻璃襯底時，形成阻擋層902。蝕刻含有鍺的晶體硅薄膜直到形成用于元件隔離的預(yù)定尺寸，然后形成島狀物半導(dǎo)體層903和904。
第一絕緣薄膜905被用作TFT的柵-絕緣薄膜，并且形成具有30至200nm的厚度。第一絕緣膜905是通過等離子體CVD方法由SiH4和N2O形成的氮氧化硅膜或者是由TEOS和N2O形成的氮氧化硅膜。此實施例選擇前一種方法形成的薄膜并保持75nm的厚度。此外，可以通過實施例5的方法形成第一絕緣膜905。
第一絕緣膜905上形成導(dǎo)電材料的柵電極906、907，所述導(dǎo)電材料含有從鉭、鎢、鈦、鋁和鉬中被選擇出來的一種或多種元素。
接著參考圖19B，通過離子摻雜方法摻雜磷直到在n-溝道TFT920中形成LDD區(qū)。用H2稀釋到0.1到5％的磷化氫(PH3)用作摻雜氣體。摻雜條件將被適當?shù)卮_定。然而，在這里，形成在每一個半導(dǎo)體層903和904中的第一雜質(zhì)區(qū)908將有從1×1017至1×1019/cm3的平均濃度。此刻，柵電極906和907用作阻止摻雜磷的掩膜，并且以自對準的方式形成雜質(zhì)區(qū)908。
以下參考圖19C，通過利用光刻膠形成掩膜909，并且通過離子摻雜方法再次摻雜磷。由于這種摻雜，第二雜質(zhì)區(qū)910和912具有從1×1020至1×1021/cm3的磷的平均濃度。這樣，形成在半導(dǎo)體層903中的第一雜質(zhì)區(qū)911用作LDD區(qū)，以及第二雜質(zhì)區(qū)910用作源和漏區(qū)。
如圖19D所示，在p-溝道TFT921中，通過利用光刻膠形成掩膜913，并且用硼摻雜半導(dǎo)體層904。用H2稀釋到0.1至5％的乙硼烷(B2H6)用作摻雜氣體。在半導(dǎo)體層904中形成的第三雜質(zhì)區(qū)914中添加硼，其添加量是(半導(dǎo)體層904)從n-型轉(zhuǎn)化為p-型所需磷濃度的1.5到3倍，并且，因此具有1.5×1020到3×1021/cm3的平均濃度。如此，形成在半導(dǎo)體層904中的第三雜質(zhì)區(qū)914作為p-溝道TFT921的源和漏區(qū)。
然后，通過等離子體CVD方法形成的氮化硅薄膜和氮氧化硅膜形成層間-絕緣膜915。進一步地，添加的雜質(zhì)元素必須在350至500℃下進行熱處理用于活化。在形成層間-絕緣膜915之后，實施熱處理直到釋放出在氮化硅薄膜和氮氧化硅膜中含有的氫，執(zhí)行氫化以致擴散進半導(dǎo)體層903和904中，因此補償了在半導(dǎo)體和它的交界面中的缺陷。然后，形成源和漏極916和917，獲得TFT。
由高度取向在晶格面{101}上的含有鍺的晶體硅薄膜形成溝道-形成區(qū)918和919。這種溝道形成區(qū)相對于柵絕緣膜具有優(yōu)良的界面特性，在晶粒界面上以及結(jié)晶顆粒內(nèi)部具有減少的缺陷密度，并且使獲得一種高場效應(yīng)遷移率成為可能。
經(jīng)過上述步驟，就獲得CMOS-型TFT，其中n-溝道TFT920和p-溝道TFT921以互補的方式結(jié)合在一起。N-溝道TFT 920具有形成在溝道形成區(qū)和漏區(qū)之間的LDD區(qū)，并且防止在漏極端子電場的集中。上述CMOS-型TFTs使形成有源矩陣型的液晶顯示器(LCD)或者EL(場致發(fā)光)顯示器件的驅(qū)動電路成為可能。進一步講，應(yīng)用n-溝道TFT或者p-溝道TFT晶體管形成像素部分是允許的。進一步講，采用作為TFT的晶體管用于獲得薄膜集成電路替代迄今為止通過利用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體襯底制造的LSIs是可能的。用于結(jié)晶化的金屬元素保留在按照實施例1至3解釋的方法形成的晶體硅薄膜中。此實施例涉及一種除去金屬元素的方法，其方式不同于實施例4的方法。該方法通過熱處理并通過利用吸雜位置從晶化的硅薄膜除去金屬元素組成，所述晶化的硅薄膜通過添加金屬元素形成，所述吸雜位置指含有惰性氣體元素的半導(dǎo)體薄膜或者添加有惰性氣體元素的半導(dǎo)體薄膜?，F(xiàn)在將參考圖23A-23E對該方法進行描述。
首先，通過實施例1至3的任何一種方法獲得在晶格面[101]上高度取向的晶體硅薄膜。參考數(shù)字2000表示具有絕緣表面的襯底，以及2001表示包括絕緣膜例如氧化硅薄膜、氮化硅薄膜或者氮氧化硅膜(SiOxNy)的基底絕緣膜。在這里，采用玻璃襯底，并且基底絕緣膜2001是通過利用SiH4、NH3和N2O作為反應(yīng)氣體形成的厚度為50至100nm的第一氮氧化硅膜以及通過利用SiH4和N2O作為反應(yīng)氣體形成的厚度為100至150nm的第二氮氧化硅膜組成疊層的一種雙層結(jié)構(gòu)。進一步講，希望采用單層氮化硅薄膜作為基底絕緣膜2001。氮化硅薄膜的應(yīng)用顯示作為阻擋層的作用以及在吸雜步驟中提高氣體吸雜效應(yīng)的作用，所述阻擋層防止包含在玻璃襯底中的堿金屬擴散進入到稍后形成的半導(dǎo)體薄膜之內(nèi)，所述吸雜步驟將隨后實施。在吸雜的時候，鎳趨向往氧濃度高的區(qū)域里移動。因此，利用與半導(dǎo)體薄膜接觸的基底絕緣膜作為氮化硅薄膜就獲得巨大的效果。進一步講，應(yīng)用疊層結(jié)構(gòu)是允許的，其中氮氧化硅膜和氮化硅薄膜依次形成疊層?；蛘?，可以應(yīng)用三層構(gòu)造，其中第一氮氧化硅膜、第二氮氧化硅膜和氮化硅薄膜依次形成疊層。
其次，通過等離子體CVD方法、低壓熱CVD方法或者濺射方法，在基底絕緣膜上形成非晶半導(dǎo)體薄膜，隨后通過在實施例1中描述的結(jié)晶化步驟形成含有鍺的晶體硅薄膜2002(圖23A)。
在此實施例中，通過等離子體CVD方法形成含有鍺的非晶硅薄膜，用SiH4和H2稀釋成10％的GeH4氣體引入反應(yīng)室中，通過輝光放電分解并淀積在基底絕緣膜2001上。因此，在獲得的含有鍺的非晶硅薄膜的表面上通過利用含有臭氧的水溶液形成非常薄的氧化膜。然后，通過利用氫氟酸和過氧化氫水的混合溶液蝕刻除去氧化膜直到形成清潔表面。然后，再次通過利用含有臭氧的水溶液處理形成非常薄的氧化膜。此后，按重量的基礎(chǔ)計算、通過利用旋涂器將含有鎳(濃度)為10ppm的鎳醋酸溶液涂敷在它的整個的表面上由此形成含鎳層。其次，在500℃下實施1小時熱處理直到釋放出包含在含有鍺的非晶硅薄膜中的氫。然后，在退火爐中實施550℃、4小時下的熱處理直到實現(xiàn)結(jié)晶化。
結(jié)晶化可以通過用從光源例如鹵素?zé)?、金屬鹵化物燈、氙弧燈碳弧燈、高壓鈉汽燈或者高壓汞燈發(fā)射的強光輻照實施來代替利用退火爐的熱處理。當采用燈光源時，用于加熱的燈光源保持60至240秒的開啟態(tài)、更好地為110至150秒，并且在650至750℃下、更好地在700℃下加熱薄膜。
因此，經(jīng)過晶化含有鍺的非晶硅薄膜就獲得含有鍺的晶體硅薄膜2002。在(雜質(zhì))吸雜期間、鎳勢必往氧濃度高的的區(qū)域里遷移。所以期望在含有鍺的晶體硅薄膜2002中設(shè)置的氧濃度不多于5×1018/cm3。
進一步講，在上述結(jié)晶化之后，分析出的金屬元素可以利用含有氫氟酸的蝕刻劑例如稀釋的氫氟酸或者FFM(氫氟酸、過氧化氫水和純水的混合溶液)來除去或者減少。進一步地，當用含有氫氟酸的蝕刻劑蝕刻表面時，希望通過利用上述燈光源的強光輻照使表面平坦。
進一步講，在上述結(jié)晶化之后，薄膜可以利用強光例如激光束或者燈光源的光輻照以進一步的改善結(jié)晶化。激光束可以是具有波長不長于400nm的準分子激光束、或者YAG激光的第二諧波或者三次諧波。在利用用于改善結(jié)晶化的強光例如激光束或者燈光源的光輻照之后，可以利用含有氫氟酸的腐蝕液除去或者減少析出的金屬元素。或者，可以通過利用燈光源的強光輻照使表面平坦。
接下來，實施吸雜直到除去包含在含有鍺的晶體硅薄膜2002中的金屬元素。首先，在含有鍺的晶體硅薄膜上形成阻擋層2003。作為阻擋層2003，形成為多孔薄膜，該薄膜允許金屬元素(在這種情況下主要為鎳)穿透到吸雜位置，卻不允許在除去吸雜位置的步驟中所用腐蝕溶液滲入其中。在這里，可以采用臭氧水溶液和氧化硅薄膜(SiOx)形成的化學(xué)氧化膜。在此說明書中，特別地將具有此種特性的薄膜被稱為多孔薄膜。進一步地，阻擋層2003可以非常薄，并且可以是自然氧化的薄膜或者可以是通過在含有氧的氣氛中利用紫外線輻照產(chǎn)生臭氧從而氧化的氧化膜。
接下來，在阻擋層2003上形成半導(dǎo)體薄膜2004，作為隨后的吸雜處理步驟中的吸雜位置(圖23B)。半導(dǎo)體薄膜2004是通過等離子體CVD方法、低壓熱CVD方法或者最好為濺射方法形成的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的一種。半導(dǎo)體薄膜2004具有50至200nm的厚度，并且最好為150nm。在隨后的吸雜處理中、鎳勢必往氧高度集中的區(qū)域里遷移。為了提高吸雜的效率，因此期望半導(dǎo)體薄膜2004含有氧(當通過SIMS分析測試時，濃度不低于5×1018/cm3，并且最好為不低于1×1019/cm3)。進一步地形成含有濃度為1×1020/cm3的惰性氣體元素的半導(dǎo)體薄膜。
形成半導(dǎo)體薄膜的最佳方法是采用硅作為靶，通過濺射方法、并且惰性氣體被用作濺射氣體。根據(jù)濺射方法，在形成薄膜的時候減少壓力以便在半導(dǎo)體薄膜中容易地俘獲惰性氣體。這種方法使形成含有惰性氣體元素的半導(dǎo)體薄膜成為可能，所述惰性氣體元素的濃度為1×1020至5×1021/cm3，并且最好為1×1020至1×1021/cm3。惰性氣體元素是從氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)和氙(Xe)中被選擇出來的一種或者多種。一旦在半導(dǎo)體薄膜中注入電場加速的離子，當形成懸掛鍵和點陣畸變的同時，就會形成吸雜位置。在它們當中，希望采用適用而廉價的氬氣(Ar)。用于添加惰性氣體元素的處理時間可以短到大約一分鐘或者兩分鐘，使高濃度的惰性氣體元素能夠被添加到半導(dǎo)體薄膜。因此，與使用磷吸收相比較顯著地提高了生產(chǎn)率。
除了惰性氣體元素，此外還可以添加從H、H2、O、O2、P和B中被選擇出來的一種或者多種元素。一旦添加多種元素，就從復(fù)合的方法中達到吸雜效果。
此后，通過熱處理或者通過用燈光源的強光輻照實施吸雜。當通過熱處理實施吸雜時熱處理可以在450至800℃、1至24小時、氮氣氛下執(zhí)行，例如，在500℃用4小時。進一步地，當采用燈光源的強光照射實施吸雜時，用于加熱的燈光源保持120至300秒的開啟態(tài)，并且，更好地在650到750℃、180秒下實施熱處理。
由于吸雜，在圖23D中鎳朝箭頭方向(垂直方向)遷移，因此就從由阻擋層2003覆蓋的含鍺的晶體硅薄膜2002中除去金屬元素，或者就降低金屬元素的濃度。與使用磷的吸雜相比，通過添加惰性氣體元素進行吸雜非常有效，并且使實施添加的元素能夠在高濃度例如1×1020至5×1021/cm3下，因此使執(zhí)行結(jié)晶化的添加的金屬元素的數(shù)量能夠增加。也就是說，通過增加用于結(jié)晶化的金屬元素的添加數(shù)量，就能在更短的一段時間完成結(jié)晶化。當用于結(jié)晶化的時間沒有變化時，添加的金屬元素的數(shù)量增加使采用更低的溫度實施結(jié)晶化成為可能。進一步講，一旦用于結(jié)晶化的添加的金屬元素的數(shù)量增加，自然地產(chǎn)生核的數(shù)量減少，就形成良好的結(jié)晶體半導(dǎo)體薄膜。
在上述吸雜處理之后，半導(dǎo)體薄膜吸雜位置2005通過刻蝕有選擇地除去?？涛g法可以使用ClF3而不是使用等離子體的干法腐蝕，或者使用堿溶液例如含聯(lián)胺的水溶液或氫氧化四乙銨(化學(xué)式為(CH3)4NOH)的濕法腐蝕。在這里，阻擋層2003用作腐蝕阻擋。然后，可以用氫氟酸除去阻擋層2003。
此后，將含鍺的晶體硅薄膜腐蝕成需要的形狀，形成隔離的島狀半導(dǎo)體層2006(圖23E)。
圖24A和24B顯示吸雜處理前后金屬元素(在這里為鎳)的濃度的測量結(jié)果(通過全反射X射線熒光光譜學(xué)(TXRF))。如圖24B所示，TXRF是根據(jù)X射線束以非常淺的角度入射到薄膜的表面上測定由雜質(zhì)例如金屬元素發(fā)射的X射線熒光的一種測量方法。TXRF主要地從離表面3到5nm的深度獲取數(shù)據(jù)，并且進一步地能夠估算保持在晶體硅薄膜中的鎳的濃度。檢測的靈敏度接近1010/cm2。
圖24A中，縱坐標表示鎳的濃度。沒有吸雜處理的樣品的數(shù)據(jù)包括5×1012的值(任意值)。然而，實施吸雜處理樣品顯示出較小值，據(jù)悉通過吸雜處理在結(jié)晶體半導(dǎo)體薄膜中的鎳濃度降低至大約百分之一。當在溫度為450℃和在500℃下實施的吸雜處理進行比較，可以知道在500℃下鎳濃度更低。
該實施例中獲得的含鍺的晶體硅薄膜在晶格面[101]上高度取向并且在薄膜中含有足夠低濃度的金屬元素，并且使降低薄膜晶體管特性的截止電流成為可能?？梢杂帽景l(fā)明的半導(dǎo)體器件代替各種各樣的電子設(shè)備中的顯示設(shè)備以及集成電路、以及用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的集成電路。這種半導(dǎo)體器件，包括便攜式數(shù)據(jù)終端(電子記事本、移動電腦、蜂窩電話等等)、攝像機、照相機、個人計算機、電視以及放映機。它們的例子如圖20A到22D所示。
圖20A示出一種蜂窩電話，該蜂窩電話包括顯示面板2701、操作面板2702和連結(jié)部分2703，顯示面板2701包括顯示器件2704、語音輸出單元2705和天線2709操作面板2702包括操作鍵2706、電源開關(guān)2707、語音輸入單元2708等。本發(fā)明形成顯示器件2704。
圖20B示出一種攝像機，該攝像機包括機身9101、顯示器件9102、語音輸入單元103、操作開關(guān)9104、電池9105和映象單元9106。本發(fā)明用于提供顯示器件9102。
圖20C示出一種移動電腦或者便攜式數(shù)據(jù)終端，由機身9201、照相單元9202、映象單元9203、操作開關(guān)9204和顯示器件9205組成。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件可以用于提供顯示器件9205。
圖20D示出一種由機身9401、喇叭9402、顯示器件9403、接收器件9404和放大器部件9405組成的電視接收機。本發(fā)明可以用于提供顯示器件9403。
圖20E示出一種便攜式筆記本，該筆記本由機身9501、顯示器件9503、存儲載體9504、操作開關(guān)9505和天線9506組成，該筆記本用于顯示存儲在小磁盤(MD)中或者DVD中的數(shù)據(jù)以及用于顯示由天線收到的數(shù)據(jù)。本發(fā)明可以用于提供顯示器件9503以及存儲載體9504。
圖21A示出一種由機身9601、圖象輸入部分9602、顯示器件9603以及鍵盤9604組成的一種個人電腦。本發(fā)明可以用于提供顯示器件9603以及各種各樣的包含在其中的集成電路。
圖21B示出一種利用記錄介質(zhì)記錄程序(以下簡稱為記錄介質(zhì))的唱盤機，該唱盤機由機身9701、顯示器件9702、揚聲器9703、記錄介質(zhì)9704和操作開關(guān)9705組成。這種器件利用DVD(數(shù)字通用盤)或者CD作為記錄介質(zhì)，用戶可以享有它欣賞音樂、電影、或者玩游戲、或者上因特網(wǎng)。本發(fā)明可以用于提供顯示器件9702以及各種各樣的包含在其中的集成電路。
圖21C示出一種數(shù)字照相機，該數(shù)字照相機由機身9801、顯示器件9802、目鏡部分9803、操作開關(guān)9804以及映象單元(未示出)組成。本發(fā)明可以用于提供顯示器件9802以及各種各樣的包含在其中的集成電路。
圖22A示出一種由投影機3601和熒光屏3602組成的正面型投影儀。本發(fā)明可以用于提供投影機3601和其它信號控制電路。
圖22B示出一種由機身3701、投影機3702、反射器3703和熒光屏3704組成的背面型投影儀。本發(fā)明可以用于提供投影機3702及其他信號控制電路。
圖22C是說明圖22A和22B中投影機3601和3702的結(jié)構(gòu)的示意圖。投影機3601、3702由光源的光學(xué)系統(tǒng)3801，反射鏡3802、3804至3806，分色鏡3803，棱鏡3807，液晶顯示器3808，相差板3809和投影光學(xué)系統(tǒng)3810組成。投影光學(xué)系統(tǒng)3810由包括聚光透鏡在內(nèi)的光學(xué)系統(tǒng)組成。雖然本實施例示出三-平板型的實例，對此沒有限制，可以使用單一的一種平板型。此外，圖22C中按照箭頭指示的光線路徑中，用戶可以適當?shù)卦O(shè)置光學(xué)系統(tǒng)例如光學(xué)透鏡、具有偏振用途的薄膜、用于調(diào)節(jié)相差的薄膜或者紅外輻射(IR)薄膜。
圖22D是說明圖22C中的光源的光學(xué)系統(tǒng)3801的結(jié)構(gòu)的示意圖。在此實施例中，光源的光學(xué)系統(tǒng)3801由反射鏡3811光源3812，透鏡陣列3813、3814，偏振鏡/變換器單元3815和聚焦透鏡3816組成。如圖22D示出的光源的光學(xué)系統(tǒng)只不過是一個實例，并且不必特別地對此進行限制。例如，用戶可以適當?shù)卦O(shè)置光源的光學(xué)系統(tǒng)，利用光學(xué)系統(tǒng)例如光學(xué)透鏡、具有偏振用途的薄膜、用于調(diào)節(jié)相差的薄膜或者紅外輻射(IR)薄膜。
雖然并未示意出，本發(fā)明可以進一步地將顯示器件應(yīng)用到導(dǎo)航系統(tǒng)以及電冰箱、洗衣機、微波爐和固定電話中。因此，本發(fā)明得到非常廣泛的應(yīng)用并且可以被用于各種各樣的產(chǎn)品。
如上所述，本發(fā)明通過熱處理使包含硅作為主要成分和鍺的非晶半導(dǎo)體薄膜結(jié)晶，使獲得晶體半導(dǎo)體薄膜成為可能，向非晶半導(dǎo)體薄膜添加金屬元素時，鍺的含量不小于0.1原子％但不大于10原子％(最好為不小于1原子％但不大于5原子％)，其中通過電子背反射衍射圖樣方法測定時，相對于半導(dǎo)體薄膜的表面不少于20％的晶格面{101}具有不大于10度的角度，相對于半導(dǎo)體薄膜的表面不多于3％的晶格面{001}具有不大于10度的角度，以及相對于半導(dǎo)體薄膜的表面不多于5％的晶格面{111}具有不大于10度的角度。通過利用上述晶體半導(dǎo)體薄膜，允許形成薄膜晶體管的溝道形成區(qū)。
利用具有高度取向晶格面{101}的晶體半導(dǎo)體薄膜的TFTs能被用于制造有源矩陣液晶顯示器以及場致發(fā)光(EL)顯示器件，以及實現(xiàn)薄膜集成電路來代替通過利用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體襯底制造出的LSIs。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管，包括在包括硅的晶體半導(dǎo)體薄膜中的至少一個溝道形成區(qū)，其中通過電子背反射衍射圖方法測定，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不少于20％的晶格面{101}具有不大于10度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于3％的晶格面{001}具有不大于10度的角度，相對于半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于5％的晶格面{111}具有不大于10度的角度。
2.一種薄膜晶體管，包括在包括硅的晶體半導(dǎo)體薄膜中的至少一個溝道形成區(qū)，其中通過電子背反射衍射圖方法測定，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不少于5％的晶格面{101}具有不大于5度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于3％的晶格面{001}具有不大于5度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于5％的晶格面{111}具有不大于5度的角度。
3.一種薄膜晶體管，包括在包括硅的晶體半導(dǎo)體薄膜中的至少一個溝道形成區(qū)，其中通過電子背反射衍射圖方法測定，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不少于20％的晶格面{101}具有不大于10度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于3％的晶格面{001}具有不大于10度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于5％的晶格面{111}具有不大于10度的角度。其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有每種的濃度小于5×1018/cm3的氮和碳，以及濃度小于1×1019/cm3的氧。
4.一種薄膜晶體管，包括在包括硅的晶體半導(dǎo)體薄膜中的至少一個溝道形成區(qū)，其中通過電子背反射衍射圖方法測定，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不少于5％的晶格面{101}具有不大于5度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于3％的晶格面{001}具有不大于10度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于5％的晶格面{111}具有不大于10度的角度。其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有每種的濃度小于5×1018/cm3的氮和碳，以及濃度小于1×1019/cm3的氧。
5.一種薄膜晶體管，包括在包括硅的晶體半導(dǎo)體薄膜中的至少一個溝道形成區(qū)，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有濃度不小于0.1原子％但不大于10原子％的鍺，其中通過電子背反射衍射圖方法測定，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不少于20％的晶格面{101}具有不大于10度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于3％的晶格面{001}具有不大于10度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于5％的晶格面{111}具有不大于10度的角度。
6.一種薄膜晶體管，包括在包括硅的晶體半導(dǎo)體薄膜中的至少一個溝道形成區(qū)，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有濃度不小于0.1原子％但不大于10原子％的鍺，其中通過電子背反射衍射圖方法測定，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不少于5％的晶格面{101}具有不少于5度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于3％的晶格面{001}具有不大于10度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于5％的晶格面{111}具有不大于10度的角度。
7.一種薄膜晶體管，包括在包括硅的晶體半導(dǎo)體薄膜中的至少一個溝道形成區(qū)，其中晶體半導(dǎo)體薄膜包含濃度不小于0.1原子％但不大于10原子％的鍺，其中通過電子背反射衍射圖方法測定，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不少于20％的晶格面{101}具有不大于10度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、不多于3％的晶格面{001}具有不大于10度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于5％的晶格面{111}具有不大于10度的角度。其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有每種的濃度小于5×1018/cm3的氮和碳，以及濃度小于1×1019/cm3的氧。
8.一種薄膜晶體管，包括在包括硅的晶體半導(dǎo)體薄膜中的至少一個溝道形成區(qū)，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有濃度不小于0.1原子％但不大于10原子％的鍺，其中通過電子背反射衍射圖方法測定，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不少于5％的晶格面{101}具有不大于5度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于3％的晶格面{001}具有不大于10度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于5％的晶格面{111}具有不大于10度的角度，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有每種的濃度小于5×1018/cm3的氮和碳，以及濃度小于1×1019/cm3的氧。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有濃度小于1×1017/cm3的金屬元素。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有從由Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu以及Au組成的組中選擇出來的至少一種或多種金屬元素。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜具有20至100nm范圍的厚度。
12.一種薄膜晶體管，包括；在晶體半導(dǎo)體薄膜中的至少一個溝道形成區(qū)，其中通過加熱已添加金屬元素的包括硅的非晶半導(dǎo)體薄膜形成的晶體半導(dǎo)體薄膜，其中非晶半導(dǎo)體薄膜薄膜含有濃度不小于0.1原子％但不大于10原子％的鍺，其中通過電子背反射衍射圖方法測定，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不少于20％的晶格面{101}具有不大于10度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于3％的晶格面{001}具有不大于10度的角度，相對于半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于5％的晶格面{111}具有不大于10度的角度。
13.一種薄膜晶體管，包括在晶體半導(dǎo)體薄膜中的至少一個溝道形成區(qū)，其中通過加熱已添加金屬元素的包括硅的非晶半導(dǎo)體薄膜形成的晶體半導(dǎo)體薄膜，其中非晶半導(dǎo)體薄膜薄膜含有濃度不小于0.1原子％但不大于10原子％的鍺，其中通過電子背反射衍射圖方法測定，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不少于5％的晶格面{101}具有不大于5度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于3％的晶格面{001}具有不大于10度的角度，相對于半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于5％的晶格面{111}具有不大于10度的角度。
14.一種薄膜晶體管，包括在晶體半導(dǎo)體薄膜中的至少一個溝道形成區(qū)，其中通過加熱已添加金屬元素的包括硅的非晶半導(dǎo)體薄膜形成的晶體半導(dǎo)體薄膜，其中非晶半導(dǎo)體薄膜薄膜包含濃度不小于0.1原子％但不大于10原子％的鍺，其中通過電子背反射衍射圖方法測定，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不少于20％的晶格面{101}具有不大于10度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于3％的晶格面{001}具有不大于10度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于5％的晶格面{111}具有不大于10度的角度。其中晶體半導(dǎo)體薄膜包含每種的濃度小于5×1018/cm3的氮和碳，以及濃度小于1×1019/cm3的氧。
15.一種薄膜晶體管，包括在晶體半導(dǎo)體薄膜中的至少一個溝道形成區(qū)，其中通過加熱已添加金屬元素的包括硅的非晶半導(dǎo)體薄膜形成的晶體半導(dǎo)體薄膜。其中非晶半導(dǎo)體薄膜薄膜包含濃度不小于0.1原子％但不大于10原子％的鍺，其中通過電子背反射衍射圖方法測定，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不少于5％的晶格面{101}具有不大于5度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于3％的晶格面{001}具有不大于10度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于5％的晶格面{111}具有不大于10度的角度。其中晶體半導(dǎo)體薄膜包含每種的濃度小于5×1018/cm3的氮和碳，以及濃度小于1×1019/cm3的氧。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的晶體管，其中金屬元素的濃度小于1×1017/cm3
17.根據(jù)權(quán)利要求12的晶體管，其中金屬元素是從由Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu以及Au組成的組中選擇出來的至少一種。
18.根據(jù)權(quán)利要求12的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜具有在20至100nm范圍的厚度。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜包含氫或者鹵族元素。
20.一種半導(dǎo)體器件，包括在包括硅的晶體半導(dǎo)體薄膜中的至少一個溝道形成區(qū)，其中通過電子背反射衍射圖方法測定，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不少于20％的晶格面{101}具有不大于5度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于3％的晶格面{001}具有不大于10度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于5％的晶格面{111}具有不大于10度的角度。
21.一種半導(dǎo)體器件，包括在包括硅的晶體半導(dǎo)體薄膜中的至少一個溝道形成區(qū)，其中通過電子背反射衍射圖方法測定，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不少于5％的晶格面{101}具有不大于5度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于3％的晶格面{001}具有不大于10度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于5％的晶格面{111}具有不大于10度的角度。
22.一種半導(dǎo)體器件，包括在包括硅的晶體半導(dǎo)體薄膜中的至少一個溝道形成區(qū)，其中通過電子背反射衍射圖方法測定，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不少于20％的晶格面{101}具有不大于10度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于3％的晶格面{001}具有不大于10度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于5％的晶格面{111}具有不大于10度的角度。其中晶體半導(dǎo)體薄膜包含每種的濃度小于5×1018/cm3的氮和碳，以及濃度小于1×1019/cm3的氧。
23.一種半導(dǎo)體器件，包括在包括硅的晶體半導(dǎo)體薄膜中的至少一個溝道形成區(qū)，其中通過電子背反射衍射圖方法測定，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不少于5％的晶格面{101}具有不大于5度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于3％的晶格面{001}具有不大于5度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于5％的晶格面{111}具有不大于5度的角度。其中晶體半導(dǎo)體薄膜包含每種的濃度小于5×1018/cm3的氮和碳，以及濃度小于1×1019/cm3的氧。
24.一種半導(dǎo)體器件，包括在包括硅的晶體半導(dǎo)體薄膜中的至少一個溝道形成區(qū)，其中晶體半導(dǎo)體薄膜包含濃度不小于0.1原子％但不大于10原子％的鍺，其中通過電子背反射衍射圖方法測定，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不少于20％的晶格面{101}具有不大于10度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于3％的晶格面{001}具有不大于10度的角度，相對于半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于5％的晶格面{111}具有不大于10度的角度。
25.一種半導(dǎo)體器件，包括在包括硅的晶體半導(dǎo)體薄膜中的至少一個溝道形成區(qū)，其中晶體半導(dǎo)體薄膜包含濃度不小于0.1原子％但不大于10原子％的鍺，其中通過電子背反射衍射圖方法測定，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不少于5％的晶格面{101}具有不大于5度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于3％的晶格面{001}具有不大于10度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于5％的晶格面{111}具有不大于10度的角度。
26.一種半導(dǎo)體器件，包括在包括硅的晶體半導(dǎo)體薄膜中的至少一個溝道形成區(qū)，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有濃度不小于0.1原子％但不大于10原子％的鍺，其中通過電子背反射衍射圖方法測定，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不少于20％的晶格面{101}具有不大于10度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于3％的晶格面{001}具有不大于10度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于5％的晶格面{111}具有不大于10度的角度。其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有每種的濃度小于5×1018/cm3的氮和碳，以及濃度小于1×1019/cm3的氧。
27.一種半導(dǎo)體器件，包括在包括硅的晶體半導(dǎo)體薄膜中的至少一個溝道形成區(qū)，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有濃度不小于0.1原子％但不大于10原子％的鍺，其中通過電子背反射衍射圖方法測定，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不少于5％的晶格面{101}具有不大于5度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于3％的晶格面{001}具有不大于10度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于5％的晶格面{111}具有不大于10度的角度，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有每種的濃度小于5×1018/cm3的氮和碳，以及濃度小于1×1019/cm3的氧。
28.根據(jù)權(quán)利要求20的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有濃度小于1×1017/cm3的金屬元素。
29.根據(jù)權(quán)利要求20的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜包括從由Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu以及Au組成的組中選擇出來的至少一種或多種金屬元素。
30.根據(jù)權(quán)利要求20的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜具有20至100nm范圍的厚度。
31.一種半導(dǎo)體器件，包括在晶體半導(dǎo)體薄膜中的至少一個溝道形成區(qū)，其中晶體半導(dǎo)體薄膜通過加熱已添加金屬元素的包括硅的非晶半導(dǎo)體薄膜形成，其中非晶半導(dǎo)體薄膜薄膜含有濃度不小于0.1原子％但不大于10原子％的鍺，其中通過電子背反射衍射圖方法測定，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不少于20％的晶格面{101}具有不大于10度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于3％的晶格面{001}具有不大于10度的角度，相對于半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于5％的晶格面{111}具有不大于10度的角度。
32.一種半導(dǎo)體器件，包括在晶體半導(dǎo)體薄膜中的至少一個溝道形成區(qū)，其中晶體半導(dǎo)體薄膜通過加熱已添加金屬元素的包括硅的非晶半導(dǎo)體薄膜形成，其中非晶半導(dǎo)體薄膜薄膜含有濃度不小于0.1原子％但不大于10原子％的鍺，其中通過電子背反射衍射圖方法測定，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不少于5％的晶格面{101}具有不大于5度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于3％的晶格面{001}具有不大于10度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于5％的晶格面{111}具有不大于10度的角度。
33一種半導(dǎo)體器件，包括在晶體半導(dǎo)體薄膜中的至少一個溝道形成區(qū)，其中晶體半導(dǎo)體薄膜通過加熱已添加金屬元素的包括硅的非晶半導(dǎo)體薄膜形成，其中非晶半導(dǎo)體薄膜薄膜含有濃度不小于0.1原子％但不大于10原子％的鍺，其中通過電子背反射衍射圖方法測定，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不少于20％的晶格面{101}具有不大于10度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于3％的晶格面{001}具有不大于10度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于5％的晶格面{111}具有不大于10度的角度。其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有每種的濃度小于5×1018/cm3的氮和碳，以及濃度小于1×1019/cm3的氧。
34.一種半導(dǎo)體器件，包括在晶體半導(dǎo)體薄膜中的至少一個溝道形成區(qū)，其中晶體半導(dǎo)體薄膜通過加熱已添加金屬元素的包括硅的非晶半導(dǎo)體薄膜形成，其中非晶半導(dǎo)體薄膜薄膜含有濃度不小于0.1原子％但不大于10原子％的鍺，其中通過電子背反射衍射圖方法測定，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不少于5％的晶格面{101}具有不大于5度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于3％的晶格面{001}具有不大于10度的角度，相對于晶體半導(dǎo)體薄膜的表面、晶體半導(dǎo)體薄膜的不多于5％的晶格面{III}具有不大于10度的角度。其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有每種的濃度小于5×1018/cm3的氮和碳，以及濃度小于1×1019/cm3的氧。
35.根據(jù)權(quán)利要求31的器件，其中金屬元素的濃度小于1×1017/cm3
36.根據(jù)權(quán)利要求31的器件，其中金屬元素是從由Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu以及Au組成的組中選擇出來的至少一種。
37.根據(jù)權(quán)利要求31的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜具有20至100nm范圍的厚度。
38.根據(jù)權(quán)利要求20的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有氫或者鹵族元素。
39.根據(jù)權(quán)利要求2的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有濃度小于1×1017/cm3的金屬元素。
40.根據(jù)權(quán)利要求2的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜包括從由Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu以及Au組成的組中選擇出來的至少一種金屬元素。
41.根據(jù)權(quán)利要求2的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜具有20至100nm范圍的厚度。
42.根據(jù)權(quán)利要求2的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有氫或者鹵族元素。
43.根據(jù)權(quán)利要求3的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有濃度小于1×1017/cm3的金屬元素。
44.根據(jù)權(quán)利要求3的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜包括從由Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu以及Au組成的組中選擇出來的至少一種或多種金屬元素。
45.根據(jù)權(quán)利要求3的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜具有20至10nm范圍的厚度。
46.根據(jù)權(quán)利要求3的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有氫或者鹵族元素。
47.根據(jù)權(quán)利要求4的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有濃度小于1×1017/cm3的金屬元素。
48.根據(jù)權(quán)利要求4的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜包括從由Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu以及Au組成的組中選擇出來的至少一種或多種金屬元素。
49.根據(jù)權(quán)利要求4的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜具有20至100nm范圍的厚度。
50.根據(jù)權(quán)利要求4的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有氫或者鹵族元素。
51.根據(jù)權(quán)利要求5的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有濃度小于1×1017/cm3的金屬元素。
52.根據(jù)權(quán)利要求5的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜包括從由Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu以及Au組成的組中選擇出來的至少一種或多種金屬元素。
53.根據(jù)權(quán)利要求5的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜具有20至100nm范圍的厚度。
54.根據(jù)權(quán)利要求5的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有氫或者鹵族元素。
55.根據(jù)權(quán)利要求6的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有濃度小于1×1017/cm3的金屬元素。
56.根據(jù)權(quán)利要求6的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜包括從由Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu以及Au組成的組中選擇出來的至少一種或多種金屬元素。
57.根據(jù)權(quán)利要求6的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜具有20至100nm范圍的厚度。
58.根據(jù)權(quán)利要求6的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有氫或者鹵族元素。
59.根據(jù)權(quán)利要求7的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有濃度小于1×1017/cm3的金屬元素。
60.根據(jù)權(quán)利要求7的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜包含從由Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu以及Au組成的組中選擇出來的至少一種金屬元素。
61.根據(jù)權(quán)利要求7的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜具有20至10nm范圍的厚度。
62.根據(jù)權(quán)利要求7的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有氫或者鹵族元素。
63.根據(jù)權(quán)利要求8的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有濃度小于1×1017/cm3的金屬元素。
64.根據(jù)權(quán)利要求8的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜包括從由Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、It、Pt、Cu以及Au組成的組中選擇出來的至少一種金屬元素。
65.根據(jù)權(quán)利要求8的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜具有20至100nm范圍的厚度。
66.根據(jù)權(quán)利要求8的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有氫或者鹵族元素。
67.根據(jù)權(quán)利要求12的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有氫或者鹵族元素。
68.根據(jù)權(quán)利要求13的晶體管，其中金屬元素的濃度小于1×1017/cm3
69.根據(jù)權(quán)利要求13的晶體管，其中金屬元素是從由Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu以及Au組成的組中選擇出來的至少一種。
70.根據(jù)權(quán)利要求13的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜具有20至100nm范圍的厚度。
71.根據(jù)權(quán)利要求13的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有氫或者鹵族元素。
72.根據(jù)權(quán)利要求14的晶體管，其中金屬元素的濃度小于1×1017/cm3
73.根據(jù)權(quán)利要求14的晶體管，其中金屬元素是從由Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu以及Au組成的組中選擇出來的至少一種。
74.根據(jù)權(quán)利要求14的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜具有20至100nm范圍的厚度。
75.根據(jù)權(quán)利要求14的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有氫或者鹵族元素。
76.根據(jù)權(quán)利要求15的晶體管，其中金屬元素的濃度小于1×1017/cm3
77.根據(jù)權(quán)利要求15的晶體管，其中金屬元素是從由Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu以及Au組成的組中選擇出來的至少一種。
78.根據(jù)權(quán)利要求15的晶體管，其中晶體半導(dǎo)體薄膜具有20至100nm范圍的厚度。
79.根據(jù)權(quán)利要求15的晶體管。其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有氫或者鹵族元素。
80.根據(jù)權(quán)利要求21的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜包括濃度小于1×1017/cm3的金屬元素。
81.根據(jù)權(quán)利要求21的器件。其中晶體半導(dǎo)體薄膜包含從由Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu以及Au組成的組中選擇出來的至少一種金屬元素。
82.根據(jù)權(quán)利要求21的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜具有20至100nm范圍的厚度。
83.根據(jù)權(quán)利要求21的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有氫或者鹵族元素。
84.根據(jù)權(quán)利要求22的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有濃度小于1×1017/cm3的金屬元素。
85.根據(jù)權(quán)利要求22的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜包括從由Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu以及Au組成的組中選擇出來的至少一種或多種金屬元素。
86.根據(jù)權(quán)利要求22的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜具有20至100nm范圍的厚度。
87.根據(jù)權(quán)利要求22的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有氫或者鹵族元素。
88.根據(jù)權(quán)利要求23的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有濃度小于1×1017/cm3的金屬元素。
89.根據(jù)權(quán)利要求23的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜包括從由Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu以及Au組成的組中選擇出來的至少一種金屬元素。
90.根據(jù)權(quán)利要求23的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜具有20至100nm范圍的厚度。
91.根據(jù)權(quán)利要求23的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有氫或者鹵族元素。
92.根據(jù)權(quán)利要求24的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有濃度小于1×1017/cm3的金屬元素。
93.根據(jù)權(quán)利要求24的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜包括從由Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu以及Au組成的組中選擇出來的至少一種金屬元素。
94.根據(jù)權(quán)利要求24的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜具有厚度在范圍20至100nm。
95.根據(jù)權(quán)利要求24的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有氫或者鹵族元素。
96.根據(jù)權(quán)利要求25的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有濃度小于1×1017/cm3的金屬元素。
97.根據(jù)權(quán)利要求25的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有從由Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu以及Au組成的組中選擇出來的至少一種金屬元素。
98.根據(jù)權(quán)利要求25的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜具有20至100nm范圍的厚度。
99.根據(jù)權(quán)利要求25的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有氫或者鹵族元素。
100.根據(jù)權(quán)利要求26的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有濃度小于1×1017/cm3的金屬元素。
101.根據(jù)權(quán)利要求26的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有從由Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu以及Au組成的組中選擇出來的至少一種金屬元素。
102.根據(jù)權(quán)利要求26的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜具有20至100nm范圍的厚度。
103.根據(jù)權(quán)利要求26的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有氫或者鹵族元素。
104.根據(jù)權(quán)利要求27的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有濃度小于1×1017/cm3的金屬元素。
105.根據(jù)權(quán)利要求27的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有從由Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu以及Au組成的組中選擇出來的至少一種金屬元素。
106.根據(jù)權(quán)利要求27的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜具有20至100nm范圍的厚度。
107.根據(jù)權(quán)利要求27的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有氫或者鹵族元素。
108.根據(jù)權(quán)利要求31的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有氫或者鹵族元素。
109.根據(jù)權(quán)利要求32的器件，其中金屬元素的濃度小于1×1017/cm3
110.根據(jù)權(quán)利要求32的器件，其中金屬元素是從由Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu以及Au組成的組中選擇出來的至少一種。
111.根據(jù)權(quán)利要求32的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜具有20至100nm范圍的厚度。
112.根據(jù)權(quán)利要求32的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有氫或者鹵族元素。
113.根據(jù)權(quán)利要求33的器件，其中金屬元素的濃度小于1×1017/cm3
114.根據(jù)權(quán)利要求33的器件，其中金屬元素是從由Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu以及Au組成的組中選擇出來的至少一種。
115.根據(jù)權(quán)利要求33的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜具有20至100nm范圍的厚度。
116.根據(jù)權(quán)利要求33的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有氫或者鹵族元素。
117.根據(jù)權(quán)利要求34的器件，其中金屬元素的濃度小于1×1017/cm3
118.根據(jù)權(quán)利要求34的器件，其中金屬元素是從由Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu以及Au組成的組中選擇出來的至少一種。
119.根據(jù)權(quán)利要求34的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜具有20至100nm范圍的厚度。
120.根據(jù)權(quán)利要求34的器件，其中晶體半導(dǎo)體薄膜含有氫或者鹵族元素。
121.根據(jù)權(quán)利要求20的器件，其中半導(dǎo)體器件包括從由蜂窩電話、攝像機、便攜式電腦、便攜式數(shù)據(jù)終端、電視接收機、便攜式筆記本、個人電腦、利用記錄介質(zhì)記錄程序的唱盤機、數(shù)字照相機、正面型投影機以及背面型投影機組成的組中選擇出來的一種器件。
122.根據(jù)權(quán)利要求21的器件，其中半導(dǎo)體器件包括從由蜂窩電話、攝像機、移動電腦、便攜式數(shù)據(jù)終端、電視接收機、便攜式筆記本、個人電腦、利用記錄介質(zhì)記錄程序的唱盤機、數(shù)字照相機、正面型投影機以及背面型投影機組成的組中選擇出來的一種器件。
123.根據(jù)權(quán)利要求22的器件，其中半導(dǎo)體器件包括從由，蜂窩電話、攝像機、移動電腦、便攜式數(shù)據(jù)終端、電視接收機、便攜式筆記本、個人電腦、利用記錄介質(zhì)記錄程序的唱盤機、數(shù)字照相機、正面型投影機以及背面型投影機組成的組中選擇出來的一種器件。
124.根據(jù)權(quán)利要求23的器件，其中半導(dǎo)體器件包括從由蜂窩電話、攝像機、移動電腦、便攜式數(shù)據(jù)終端、電視接收機、便攜式筆記本、個人電腦、利用記錄介質(zhì)記錄程序的唱盤機、數(shù)字照相機、正面型投影機以及背面型投影機組成的組中選擇出來的一種器件。
125.根據(jù)權(quán)利要求24的器件，其中半導(dǎo)體器件包括從由蜂窩電話、攝像機、移動電腦、便攜式數(shù)據(jù)終端、電視接收機、便攜式筆記本、個人電腦、利用記錄介質(zhì)記錄程序的唱盤機、數(shù)字照相機、正面型投影機以及背面型投影機組成的組中選擇出來的一種器件。
126.根據(jù)權(quán)利要求25的器件，其中半導(dǎo)體器件包括從由蜂窩電話、攝像機、移動電腦、便攜式數(shù)據(jù)終端、電視接收機、便攜式筆記本、個人電腦、利用記錄介質(zhì)記錄程序的唱盤機、數(shù)字照相機、正面型投影機以及背面型投影機組成的組中選擇出來的一種器件。
127.根據(jù)權(quán)利要求26的器件，其中半導(dǎo)體器件包括從由蜂窩電話、攝像機、移動電腦、便攜式數(shù)據(jù)終端、電視接收機、便攜式筆記本、個人電腦、利用記錄介質(zhì)記錄程序的唱盤機、數(shù)字照相機、正面型投影機以及背面型投影機組成的組中選擇出來的一種器件。
128.根據(jù)權(quán)利要求27的器件，其中半導(dǎo)體器件包括從由蜂窩電話、攝像機、移動電腦、便攜式數(shù)據(jù)終端、電視接收機、便攜式筆記本、個人電腦、利用記錄介質(zhì)記錄程序的唱盤機、數(shù)字照相機、正面型投影機以及背面型投影機組成的組中選擇出來的一種器件。
129.根據(jù)權(quán)利要求31的器件，其中半導(dǎo)體器件包括從由蜂窩電話、攝像機、移動電腦、便攜式數(shù)據(jù)終端、電視接收機、便攜式筆記本、個人電腦、利用記錄介質(zhì)記錄程序的唱盤機、數(shù)字照相機、正面型投影機以及背面型投影機組成的組中選擇出來的一種器件。
130.根據(jù)權(quán)利要求32的器件，其中半導(dǎo)體器件包括從由蜂窩電話、攝像機、移動電腦、便攜式數(shù)據(jù)終端、電視接收機、便攜式筆記本、個人電腦、利用記錄介質(zhì)記錄程序的唱盤機、數(shù)字照相機、正面型投影機以及背面型投影機組成的組中選擇出來的一種器件。
131.根據(jù)權(quán)利要求33的器件，其中半導(dǎo)體器件包括從由蜂窩電話、攝像機、移動電腦、便攜式數(shù)據(jù)終端、電視接收機、便攜式筆記本、個人電腦、利用記錄介質(zhì)記錄程序的唱盤機、數(shù)字照相機、正面型投影機以及背面型投影機組成的組中選擇出來的一種器件。
132.根據(jù)權(quán)利要求32的器件，其中半導(dǎo)體器件包括從由蜂窩電話、攝像機、移動電腦、便攜式數(shù)據(jù)終端、電視接收機、便攜式筆記本、個人電腦、利用記錄介質(zhì)記錄程序的唱盤機、數(shù)字照相機、正面型投影機以及背面型投影機組成的組中選擇出來的一種器件。
全文摘要
TFT具有由晶體半導(dǎo)體薄膜形成的溝道形成區(qū),所述晶體半導(dǎo)體薄膜通過熱處理使包含硅作為主要成分和鍺的非晶半導(dǎo)體薄膜結(jié)晶而獲得,鍺的含量不小于0.1原子%但不大于10原子%同時添加金屬元素,其中:通過電子背反射衍射圖樣方法測定時,相對于半導(dǎo)體薄膜的表面,不少于20%的晶格面{101}具有不大于10度的角度,相對于半導(dǎo)體薄膜的表面,不多于3%的晶格面{001}具有不大于10度的角度,以及相對于半導(dǎo)體薄膜的表面,不多于5%的晶格面{111}具有不大于10度的角度。
文檔編號H01L21/336GK1346152SQ0112490
公開日2002年4月24日 申請日期2001年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月12日
發(fā)明者山崎舜平, 三津木亨, 笠原健司, 淺見勇臣, 高野圭惠, 志知武司, 小久保千穗, 荒井康行 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所