專利名稱：半導(dǎo)體元件和使用半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用帶有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜形成的半導(dǎo)體元件和制造 該半導(dǎo)體元件的方法，并涉及裝備有集成了半導(dǎo)體元件和制造該半導(dǎo) 體元件方法的電路的半導(dǎo)體裝置。本發(fā)明尤其涉及使用場效應(yīng)晶體管 (典型地，薄膜晶體管)和結(jié)晶半導(dǎo)體膜的薄膜二極管。該場效應(yīng)晶 體管用結(jié)晶半導(dǎo)體膜形成溝道形成區(qū)，其作為半導(dǎo)體元件形成于絕緣 表面上。
背景技術(shù)：
發(fā)展了形成以這樣的方式生產(chǎn)使得非晶半導(dǎo)體膜形成于絕緣襯底 上并晶化的諸如晶體管的半導(dǎo)體元件的技術(shù)。尤其，照射激光束和晶 化非晶硅膜的技術(shù)應(yīng)用到薄膜晶體管(TFT)的制造技術(shù)中。用帶有晶 體結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體膜(結(jié)晶半導(dǎo)體膜)生產(chǎn)的晶體管應(yīng)用于以液晶顯示裝 置為代表的平面型顯示裝置(平板顯示器)。通過在半導(dǎo)體制造工藝中使用激光束，發(fā)展了形成于半導(dǎo)體襯底或 半導(dǎo)體膜上的非晶半導(dǎo)體膜或損壞的層的重結(jié)晶的技術(shù)，和形成于絕 緣表面上的非晶半導(dǎo)體膜的晶化技術(shù)。應(yīng)用于該半導(dǎo)體制造工藝的激 光振蕩裝置的廣泛使用的激光束以諸如準(zhǔn)分子激光的氣體激光和諸如 YAG激光的固體激光為代表。通過激光束的照射對非晶半導(dǎo)體膜晶化的實(shí)例公開于JP-A- 62 -104117中，其建議了用高速掃描對非晶半導(dǎo)體膜的多晶化，其中激 光束的掃描速度設(shè)為高于束斑直徑x 5000/秒，而不使非晶半導(dǎo)體膜 造成完全融化的狀態(tài)。此外，U. S.PatNo. 4， 330， 363公開了基本上在 半導(dǎo)體膜上形成單晶區(qū)的技術(shù)，其通過照射延伸的激光束以島的形狀 形成?；蛘逬P-A-8-195357公開了使用諸如激光處理設(shè)備的非晶半導(dǎo) 體膜的晶化方法，其在光學(xué)系統(tǒng)中在照射前以線形形式處理光束。另外，JP-A-2001-144027建議了這樣的技術(shù)，使得帶有大晶粒尺 寸的結(jié)晶半導(dǎo)體膜通過用諸如Nd:YV04激光器的固體激光振蕩裝置將 二次諧波的激光束照射到非晶半導(dǎo)體膜上形成。晶體管就這樣構(gòu)成 了。然而，當(dāng)晶化通過將激光束照射到形成于平坦表面上的非晶半導(dǎo)體 膜上實(shí)現(xiàn)時(shí)，晶體被制成多晶，產(chǎn)生不適當(dāng)形成的諸如晶粒邊界的缺 陷。因而，無法得到?jīng)]有偏差的晶體取向。晶體缺陷包括在晶粒邊界中，導(dǎo)致載流子陷阱。這可以認(rèn)為是電子 或空穴遷移度下落的要因因素。并且，由于晶化、施加在基材上的熱 應(yīng)力或晶格不匹配引起的半導(dǎo)體膜的體積收縮，不能形成既沒有偏差 也沒有晶體缺陷的半導(dǎo)體膜。因此，如果諸如粘結(jié)背蝕(bond-and-etchback) SOI (絕緣體上的硅)的特殊方法被排除在外，形成于絕緣 表面上的晶化的或重結(jié)晶的結(jié)晶半導(dǎo)體膜不能得到與形成于單晶襯底 上的M0S晶體管等價(jià)的質(zhì)量。上述平板顯示裝置等具有形成于玻璃襯底上的半導(dǎo)體膜，以構(gòu)成晶 體管。然而，幾乎不可能排列晶體管，以便于消除不適當(dāng)形成的晶粒 邊界。即，不可預(yù)計(jì)地包括在其中的晶體缺陷或晶粒邊界不能通過嚴(yán) 格控制晶體管溝道形成區(qū)的可晶化性消除。因此，這產(chǎn)生了不僅是晶 體管電學(xué)性質(zhì)差，而且是每個(gè)元件性能變化的成因因素。尤其，當(dāng)結(jié)晶半導(dǎo)體膜用激光束形成于當(dāng)前大量工業(yè)使用的非堿性 玻璃襯底上時(shí)，激光束的焦點(diǎn)根據(jù)非堿性玻璃襯底本身波動(dòng)(surge) 的影響而變化，作為結(jié)果，涉及到引起結(jié)晶變化的問題。另外，為了 讓非堿性玻璃襯底避免被堿金屬污染，有必要制備諸如絕緣膜的保護(hù) 膜作為基礎(chǔ)膜。且?guī)缀醪豢赡茉谏厦嫘纬山Y(jié)晶半導(dǎo)體膜，帶有大晶粒 尺寸且沒有已被消除了的晶粒邊界和晶體缺陷。發(fā)明內(nèi)容考慮到上述問題，本發(fā)明的目的是提供半導(dǎo)體裝置，具有形成于絕 緣襯底上、尤其是在玻璃襯底作為支撐基底的絕緣表面上、沒有至少 在溝道形成區(qū)中存在的晶粒邊界的結(jié)晶半導(dǎo)體膜，由高電流驅(qū)動(dòng)能力 和多個(gè)元件中幾乎沒有變化并能高速運(yùn)轉(zhuǎn)的半導(dǎo)體元件組或半導(dǎo)體元 件構(gòu)成。為了克服上述問題，本發(fā)明中，包括以線形條狀圖形延伸的凸起或 凹處的絕緣膜形成于帶有絕緣表面的襯底上。非晶半導(dǎo)體膜形成于絕 緣膜上。然后形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜，其以這樣的方式晶化，使得半導(dǎo)體 膜在對應(yīng)于絕緣膜凹處的部分(下文中只稱作凹處)中融化并灌注。 另外，形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜，其在進(jìn)行了不必要區(qū)域的刻蝕去除之后， 從結(jié)晶半導(dǎo)體膜(今后作為半導(dǎo)體元件的一部分)中以烏的形狀被分 離出來。柵絕緣膜和柵電極提供在結(jié)晶半導(dǎo)體膜上，使得形成溝道形 成區(qū)的部分可以作為形成于凹處上的結(jié)晶半導(dǎo)體膜。附帶的，至于包括凹處和凸起(今后只稱作凸起)的絕緣膜，形成 于凸起上的結(jié)晶半導(dǎo)體膜的可晶化性與形成于凹處上的結(jié)晶半導(dǎo)體膜 相比要差。然而，本發(fā)明中，形成于凸起上的結(jié)晶半導(dǎo)體膜確實(shí)地(positively )用作電極(如果是薄膜晶體管，它相當(dāng)于源區(qū)或漏區(qū)) 或線路。當(dāng)用作線路時(shí)，由于關(guān)于占有面積的設(shè)計(jì)靈活性很高，適用 性擴(kuò)大了，從而線路長度可以調(diào)節(jié)以用作電阻，或假定彎曲形狀的形 式，有可能作為保護(hù)電路起作用。凹處可以通過在絕緣襯底的表面之上的直接刻蝕處理令人滿意的 形成，或者可以通過使用氧化硅、氮化硅或氧氮化硅膜并進(jìn)行這些膜 的刻蝕處理的間接刻蝕處理形成。根據(jù)半導(dǎo)體元件和尤其包括晶體管 溝道形成區(qū)的島狀半導(dǎo)體膜的排列形成凹處，并優(yōu)選的形成，至少與 溝道形成區(qū)一致。而且，凹處以延伸的方式提供在溝道長度的方向上。 凹處的寬度(在限定為溝道形成區(qū)的情形中是溝道寬度方向)形成為 0. Olium或更多且2fiin或更少，或者優(yōu)選的形成為0. l|um-l|Lim，深度形 成為0. Oljum或更多且3lum或更少，或者優(yōu)選的為0. ljum或更多且2jlud 或更少。當(dāng)然，還有可能在絕緣表面上形成絕緣島狀膜，并確實(shí)地形成凸 起。該情形中，由于以線形條狀圖形相鄰地延伸的凸起相對地形成對 應(yīng)于凹處的部分。因而，可以才艮據(jù)包括半導(dǎo)體元件溝道形成區(qū)的島狀 半導(dǎo)體膜的排列形成凹處，寬度也可以包含在前面提到的范圍中。用等離子體CVD法、濺射法和減壓CVD法形成的多晶半導(dǎo)體膜或 非晶半導(dǎo)體膜，或者用固相生長形成的多晶半導(dǎo)體膜應(yīng)用于半導(dǎo)體膜，其在第一階段形成，從絕緣膜覆蓋到凹處。此外，如本發(fā)明所用 的非晶半導(dǎo)體膜不僅包括狹義上完整非晶結(jié)構(gòu)的膜，而且包括其中包括細(xì)晶顆粒的狀態(tài)或所謂的細(xì)晶半導(dǎo)體膜，并且局部地包括晶體結(jié)構(gòu) 的半導(dǎo)體膜也包括在內(nèi)。典型地，應(yīng)用非晶硅膜，此外，非晶鍺硅膜、非晶碳化硅膜等也可以應(yīng)用。而且，通過用眾所周知的方法晶化這些 非晶半導(dǎo)體膜形成多晶半導(dǎo)體膜。非晶半導(dǎo)體膜被融化并晶化的裝置包括限定氣體激光振蕩裝置或固體激光振蕩裝置作為光源的脈沖振蕩，或連續(xù)振蕩器激光束。要照 射的激光束線性地在光學(xué)系統(tǒng)中會(huì)聚，分布強(qiáng)度在長度方向有均勻的 區(qū)域，要照射的激光束還可以在正交方向有分布。短束固體激光振蕩裝置被應(yīng)用于用作光源的激光振蕩裝置，尤其優(yōu)選地應(yīng)用片狀(slab) 激光振蕩裝置。或者還可以應(yīng)用固體激光振蕩裝置和片狀結(jié)構(gòu)放大器 的組合。固體激光振蕩裝置使用Nd、 Tm、和Ho摻雜的棒，或尤其使用 Nd、 Tm、和Ho摻雜的諸如YAG、 YV0" YLF、 YAl(h的晶體。作為片狀 材料，使用諸如Nd: YAG、 Nd: GGG(軋、鎵、石榴石)、或GSGG的Nd: GSGG (釓、鈧、鎵、石榴石)的晶體。片狀激光在平板狀激光介質(zhì)中以Z 字型光路前進(jìn)，重復(fù)全反射。順從上述激光束的強(qiáng)光也可以令人滿意的被照射。會(huì)聚發(fā)自諸如卣 素?zé)?、氤燈、高壓汞蒸汽燈、金屬囟化物燈和?zhǔn)分子燈的光，有高能 量密度的光可以作為光源的實(shí)例。晶化或重結(jié)晶通過這樣的過程進(jìn)行，使得線性地會(huì)聚并在長度方向 延伸的激光束或強(qiáng)光照射到結(jié)晶半導(dǎo)體膜上，且激光束的照射位置和 具有上面形成了結(jié)晶半導(dǎo)體膜的襯底相對移動(dòng)，以掃描其部分或整個(gè) 表面，以由此使結(jié)晶半導(dǎo)體膜被融化。激光束的掃描方向在沿著形成 于絕緣膜上并在條狀圖形中線性延伸的凹處的長度方向進(jìn)行，或者在 晶體管的溝道長度方向。通過上述步驟，晶體可以沿著激光束的掃描 方向生長，并可以防止晶粒邊界交叉在溝道長度方向。而且，激光束的照射典型地從半導(dǎo)體膜的上表面?zhèn)冗M(jìn)行。然而，照 射方法可以以這種方式變化，使得可以進(jìn)行從下表面?zhèn)?襯底側(cè))的 照射、從上表面傾斜的照射、或從下表面傾斜的照射、或者從上表面 和下表面兩側(cè)的照射(也包括從傾斜的照射)。而且，作為其它構(gòu)成，結(jié)晶半導(dǎo)體膜可以提供在玻璃或石英襯底上 的包含一種或多種選自W、 Mo、 Ti、 Ta、和Cr的種類的金屬層上，絕 緣膜插入金屬層和結(jié)晶半導(dǎo)體膜之間。或者構(gòu)成可以這樣形成，使得包含一種或多種選自W、 Mo、 Ti、 Ta、和Cr的金屬層和金屬層上由氮 化鋁或氧氮化鋁組成的絕緣膜提供在玻璃或石英襯底上，結(jié)晶半導(dǎo)體 膜提供在該絕緣膜上。這里形成的金屬層還可以作為遮擋(shading) 膜，其中斷實(shí)現(xiàn)到溝道形成區(qū)上的入射的光，或通過給出特定的勢 (specific potential)能控制耗盡層或固定電荷的傳播。而且，金 屬層還可以作為散熱片以使焦耳熱擴(kuò)散。通過設(shè)定凹處的深度與半導(dǎo)體膜的厚度可比或更多，用激光束或強(qiáng) 光的照射融化的半導(dǎo)體膜由于表面張力會(huì)聚到凹處并固化。因此，形成 于絕緣膜凸起上的半導(dǎo)體膜的厚度可以變薄，并可以把應(yīng)力偏差集中在 此。而且，凹處的側(cè)面指定了晶體取向的一定水平。半導(dǎo)體膜以融化的狀態(tài)通過表面張力會(huì)聚在形成于絕緣襯底上的 凹處中。通過從幾乎是凹處側(cè)面與底面的交叉處進(jìn)行晶體生長，隨著 晶化產(chǎn)生的偏差可以集中在凹處以外的區(qū)域。即，所形成的使凹處被 填滿的結(jié)晶半導(dǎo)體區(qū)(笫一結(jié)晶半導(dǎo)體區(qū))可以沒有偏差。保留在絕 緣膜上并包括晶粒邊界和晶體缺陷的結(jié)晶半導(dǎo)體區(qū)(第二結(jié)晶半導(dǎo)體 區(qū))用于半導(dǎo)體元件溝道形成區(qū)之外的部分，并典型地用作源區(qū)或漏 區(qū)。形成沒有存在于上面的晶粒邊界的結(jié)晶半導(dǎo)體膜之后，通過圖形化 形成半導(dǎo)體元件的有源層(作為載流子遷移進(jìn)程(course)的半導(dǎo)體 層)，形成開始與有源層接觸的柵絕緣膜，另外形成柵電極。隨后， 場效應(yīng)晶體管用眾所周知的技術(shù)形成。通過指定諸如晶體管的半導(dǎo)體元件，或尤其是形成溝道形成區(qū)的區(qū) 域，形成沒有存在于其中的晶粒邊界的結(jié)晶半導(dǎo)體區(qū)域成為可能。通 過上述步驟，由不適當(dāng)介入的晶粒邊界或晶體缺陷產(chǎn)生的性能變化的 要因因素可以被消除。即，可以實(shí)現(xiàn)有高電流驅(qū)動(dòng)能力、能實(shí)現(xiàn)高速 運(yùn)轉(zhuǎn)、 組。


圖1是說明本發(fā)明晶化方法的透視圖。 圖2是說明本發(fā)明晶化方法的透視圖。 圖3是說明本發(fā)明晶化方法的透視圖。圖4是說明本發(fā)明晶化方法的透視圖。圖5A-5E是說明晶化中孔徑部分形式與結(jié)晶半導(dǎo)體膜形式之間關(guān) 系的縱截面視圖。圖6A-6D是說明本發(fā)明晶體管制造工藝的俯視圖和縱截面視圖。 圖7A-7D是說明本發(fā)明晶體管制造工藝的俯視圖和縱截面視圖。 圖8A-8D是說明本發(fā)明晶體管制造工藝的俯視圖和縱截面視圖。 圖9A-9E是說明本發(fā)明晶體管制造工藝的俯視圖和縱截面視圖。 圖10A-10E是說明本發(fā)明晶體管制造工藝的俯視圖和縱截面視圖。圖11A-11F是說明本發(fā)明晶體管制造工藝的俯視圖和縱截面視圖。圖12A-12F是說明本發(fā)明晶體管制造工藝的俯視圖和縱截面視圖。圖13A-13C是示出可用于本發(fā)明晶體管的柵結(jié)構(gòu)實(shí)例的縱截面視圖。圖14A-14F是說明本發(fā)明晶體管制造工藝的俯視圖和縱截面視圖。圖15A-15F是說明本發(fā)明晶體管制造工藝的俯視圖和縱截面視圖。圖16A-16C是說明本發(fā)明晶體管制造工藝的縱截面視圖。圖17是說明本發(fā)明晶體管制造工藝的縱截面視圖。圖18A-18D是說明本發(fā)明晶體管制造工藝的俯視圖和縱截面視圖。圖19是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置實(shí)例的外視圖。圖20A-20G是示出本發(fā)明的電子裝置實(shí)例的圖。圖21是示出本發(fā)明用于操作的激光照射裝置的圖。圖22A-22D是示出本發(fā)明用于操作的激光束的構(gòu)成的圖。圖23A和23B是觀察在結(jié)晶硅膜的Seco刻蝕之后由本發(fā)明得到的結(jié)晶硅膜上表面的TEM照片及其示意圖。圖24A和24B是觀察在結(jié)晶硅膜的Seco刻蝕之后由本發(fā)明得到的該結(jié)晶硅膜上表面的TEM照片及其示意圖。圖25是示出形成于凹處中的晶體取向的EBSP繪制數(shù)據(jù)(mappingdata )。圖26A和26B是觀察由本發(fā)明得到的結(jié)晶硅膜上表面的TEM照片 及其示意圖。圖27A和27B是觀察結(jié)晶硅膜截面的TEM照片及其示意圖。 圖28A和28B是觀察結(jié)晶硅膜截面的TEM照片及其示意圖。 圖29A和29B是說明本發(fā)明的晶體管制造工藝的縱截面視圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施方案1使用本發(fā)明的薄膜晶體管制造方法的優(yōu)選實(shí)施方案將結(jié)合下面的 圖說明。圖1所示的透視圖示出膜形成，其中以線形條狀圖形形成的 第一絕緣膜102和第二絕緣膜103 - 105形成于襯底101上。第二絕緣 膜形成的3個(gè)線形條狀圖形示于圖1。但是，數(shù)目不限于3。至于襯底，可以應(yīng)用覆蓋有絕緣膜的商用非堿性玻璃襯底、石英襯 底、藍(lán)寶石襯底、單晶、或帶有絕緣膜的多晶半導(dǎo)體襯底，和金屬板 的表面覆蓋有絕緣膜的襯底。為了按亞微米設(shè)計(jì)規(guī)則形成線形條狀圖 形，理想的是將襯底表面上的不規(guī)則性、襯底的起伏或扭曲設(shè)定到暴 光設(shè)備(尤其是步進(jìn)器)的焦距深度之下。具體地，對于襯底的起伏 或扭曲，理想的是在一次暴光照射區(qū)中設(shè)為1^un或更少，優(yōu)選的0. 5pm 或更少。在這點(diǎn)，當(dāng)使用非堿性玻璃作支撐基座時(shí)要小心。以線形條狀圖形形成的第二絕緣膜的寬度Wl是0. l-lOpm (優(yōu)選 的，0.5-lpm)，鄰接的第二絕緣膜的間距W2是0. 01-2|tim (優(yōu)選的， O.l-l)Lim)，第二絕緣膜的厚度d是0. 01-3|iun (優(yōu)選的，0.1-2|tun)。 另外，在所提供的以便于覆蓋第二絕緣膜的非晶半導(dǎo)體膜的凹處中與 膜厚度t02的關(guān)系令人滿意的是d 2 t02。但是，由于當(dāng)d比起t02 太厚時(shí)，結(jié)晶半導(dǎo)體膜停止保留在凸起上，要小心。而且，級差(level difference)不需要是規(guī)則的周期圖形，可 以根據(jù)島狀半導(dǎo)體膜的寬度排列在不同的間隙中。長度L不特殊地在 數(shù)字上限制，但是從襯底末端覆蓋到另一端的長形成(long formation)是可能的。例如，長度可以設(shè)到這樣的程度，使得能形成 晶體管的溝道形成區(qū)。第一絕緣膜102可以令人滿意地用可以確保與以后形成的第二絕緣膜的選擇比的材料形成。但是，絕緣膜102典型地由氮化硅、氧化 硅、和氧含量大于氮含量的氧氮化硅(表示為SioxNy )、氮含量大于 氧含量的氮氧化硅(表示為SiNx0y)、氮化鋁(表示為AlxNy)、氧 含量大于氮含量的氧氮化鋁(表示為A10xNy)、氮含量大于氧含量的 的氮氧化鋁(表示為AlNx0y )、或選自30 - 300nm厚度的氧化鋁的材 料形成。尤其，因?yàn)檠趸X膜在鈉(Na)上的阻擋效應(yīng)是可以預(yù)期的， 第一絕緣膜作為防止來自玻璃襯底的污染的對策是有效的。此外，作為氧氮化硅(SiOxNy )膜，組分比令人滿意地設(shè)為25-35 原子％的硅，55-65原子％的氧，1-20原子％的氮、和包含在其中 0.1-10原子％的氫。并且，可以用其中組分比令人滿意地設(shè)為25-35 原子％的硅，15-30原子％的氧，20-35原子％的氮、和包含在其中的 15-25原子％的氫的氮氧化硅膜(SiNxOy)。并且，可以用其中組分 比令人滿意地設(shè)為30-40原子％的鋁，50-70原子％的氧，和包含在 其中1-20原子％的氮的氧氮化鋁膜(A10xNy)。另外，可以用其中組 分比令人滿意地設(shè)為30-50原子％的鋁，30-40原子％的氧，和包含 在其中的10-30原子％的氮的氮氧化鋁膜(AlNxOy)。并且，笫二絕緣膜103 - 105可以用10 - 3000nm，優(yōu)選的IOO-2 OOOnm厚度的氧氮化硅或氧化硅形成。氧化硅可以通過混合四乙基原 硅酸鹽TE0S和02，接著用等離子體CVD法形成。氮氧化硅膜可以通 過等離子體CVD法，用SiH" NH3、 N20、或SiH"和化0作為原材料形 成。如圖1所示，當(dāng)線形條狀圖形用兩層的絕緣膜形成時(shí)，在第一絕緣 膜102和第二絕緣膜103 - 105之間的刻蝕處理中，需要確保選擇比。 實(shí)際上，優(yōu)選的是適當(dāng)?shù)卣{(diào)整材料和膜形成條件，使得第二絕緣膜103 -105的刻蝕速度可以變得比第一絕緣膜102相對快。作為刻蝕方法， 采用使用緩沖氫氟酸的刻蝕或使用CHF3的干刻蝕。形成于第二絕緣膜 103 - 105上凹處側(cè)面的角度可以設(shè)定在5-120°內(nèi)，優(yōu)選的在80-100。內(nèi)。此外，作為第二絕緣膜103 105，優(yōu)選的使用通過CVD法(典型 地，等離子體CVD法或熱CVD法)或PVD法(典型地，濺射法或淀積 法)形成的絕緣膜。原因是膜的軟化被認(rèn)為是得到極好結(jié)晶性的重要 因素，當(dāng)非晶半導(dǎo)體膜晶化時(shí)能夠減輕伴隨晶化的應(yīng)力。上述原因?qū)⒃谙挛闹姓f明。其次，如圖2所示，覆蓋在組成該第一絕緣膜102和第二絕緣膜 103 - 105的表面和凹處之上的非晶半導(dǎo)體膜106以0.01-3)iun (優(yōu)選 地，0. l-lpm)的厚度形成。非晶半導(dǎo)體膜106的厚度優(yōu)選地設(shè)定得與 形成于第二絕緣膜103 - 105上的凹處的深度可比或更厚。硅、硅和鍺 的化合物或合金、或硅和碳的化合物或合金可適于非晶半導(dǎo)體膜。如圖中所示，非晶半導(dǎo)體膜以這樣的方式形成，使得由基材的第一 絕緣膜102和第二絕緣膜103 - 105形成的不規(guī)則結(jié)構(gòu)被覆蓋。并且， 就在形成非晶半導(dǎo)體膜106之前，作為第三絕緣膜(沒有示出)，在 同樣的膜形成裝置中，氧氮化硅膜可以令人滿意地連續(xù)形成而不暴露 于大氣中，以便于避免諸如粘附到第一絕緣膜102和第二絕緣膜103 -105表面上的硼這樣的化學(xué)污染的影響，而且，以便于避免絕緣表面 和非晶半導(dǎo)體膜直接的接觸。第三絕緣膜的膜厚度目有助于對化學(xué)污染影響的排除，和粘結(jié)性能的提高，甚至很薄的膜就足夠有效了。典 型地，5-50nm的厚度是令人滿意的。(為了提高對化學(xué)污染物的阻擋 效應(yīng)，20nm和更大的厚度是優(yōu)選的。)該非晶半導(dǎo)體膜106即刻融化，并晶化。該晶化是通過光學(xué)系統(tǒng) 將激光束或發(fā)自燈光源的光會(huì)聚到半導(dǎo)體膜融化的程度產(chǎn)生的。在該 過程中，優(yōu)選的是使用照射自連續(xù)振蕩激光振蕩裝置的激光束作為光 源。所應(yīng)用的激光束在光學(xué)系統(tǒng)中線性地會(huì)聚，并縱向擴(kuò)展。對于分 布強(qiáng)度，優(yōu)選的是在縱向上具有均勻的區(qū)域，并在正交方向上確保一 定的分布量。此外，當(dāng)晶化發(fā)生時(shí)，其中后來形成諸如板邊緣用于圖形化掩模對 準(zhǔn)的標(biāo)記的位置優(yōu)選地不被晶化。原因是當(dāng)結(jié)晶半導(dǎo)體膜(尤其是結(jié) 晶硅膜)被晶化時(shí)，可見光的透過率增加，作為標(biāo)記，引起辨別力的 困難。但是，該問題不包括在實(shí)施對該類型的對準(zhǔn)控制中，其由于標(biāo) 記的級差而光學(xué)識別對比度的差別。短式光束固體激光振蕩裝置應(yīng)用于激光振蕩裝置，尤其是片狀激光 振蕩裝置被優(yōu)選的應(yīng)用。作為片狀材料，用諸如Nd:YAG、 Nd:GGG(釓、 鎵、石榴石)、或Nd:GSGG (釓、鈧、鎵、石榴石)的晶體。片狀激 光在板狀激光介質(zhì)中以Z字型光路前進(jìn)，重復(fù)全反射?；蛘撸褂肗d、 Tm、和Ho摻雜的棒的固體激光振蕩裝置，尤其是使用了其中Nd、 Tm、和Ho摻雜到諸如YAG、 YVO" YLF、和YA10s晶體中的晶體的固體激光 振蕩裝置可以與片狀結(jié)構(gòu)放大器組合。如圖3的箭頭所示，線形激光束或線形強(qiáng)光被掃描使得照射區(qū)域 100的長方向(圖中X軸方向)可以同以線形條狀圖形形成的第二絕緣 膜103 - 105的每一個(gè)交叉。此外，這里提到的線形指這樣限定的比例， 使得縱向(X軸方向)與正交方向(圖中的Y軸方向)的比是1-10或 更多。而且，線形激光束照射區(qū)域100的末端部分，其只部分地示于 圖3中，可以假定為短式或帶彎曲的形式中的任何形式。并且，考慮到非晶半導(dǎo)體膜的光吸收系數(shù)，連續(xù)振蕩激光束的波長 優(yōu)選地設(shè)為400-700nm。這樣波長范圍的光通過用波長轉(zhuǎn)換元件會(huì)聚 基波的二次諧波和三次諧波得到。作為波長轉(zhuǎn)換元件，應(yīng)用ADP(磷酸 二氬銨)、Ba2NaNb5Ol5 (鈮酸鋇鈉)、CdSe (竭化鎘)、KDP (磷酸二 氫鉀)、LiNb03 (鈮酸鋰)和Se、 Te、 LB0、 BB0、 KB5等。優(yōu)選的是 特別使用LB0。典型地，應(yīng)用Nd: YV(h激光振蕩裝置(基波1064nm) 的二次諧波(532nm)。而且，激光器的振蕩模式采用TEM。。模的單模。在硅被選作最適于非晶半導(dǎo)體膜的材料的情形中，吸收系數(shù)是 1 03-1 04(^_1的區(qū)域在大部分可見的區(qū)域。當(dāng)諸如玻璃的高可見光透過 率的襯底和用硅形成30-200nm厚度的非晶半導(dǎo)體膜通過照射400 -700nm波長的可見區(qū)域的光來晶化時(shí)，半導(dǎo)體可以被另外地加熱，且晶 化是可能，而不給基礎(chǔ)絕緣膜損壞。具體地，532nm波長光的入侵長度 與非晶硅膜相比基本上是lOOnm-1000nm。這是足夠到達(dá)所形成30-200nm厚度的非晶半導(dǎo)體膜106的內(nèi)部的長度。即，從半導(dǎo)體膜內(nèi)側(cè) 的加熱是可能的，在激光束的照射區(qū)域中基本上半導(dǎo)體膜的整個(gè)表面 可以被均勻地加熱。激光束在平行于線形條狀圖形延伸方向的方向上掃描。表面張力起 作用，融化的半導(dǎo)體流進(jìn)凹處并固化。如圖3所示，表面以固化的狀 態(tài)變得幾乎是平坦的。這是因?yàn)槿诨陌雽?dǎo)體和氣相的界面達(dá)到平衡 態(tài)，當(dāng)半導(dǎo)體一旦融化時(shí)，平坦的界面形成于凸起或凹處上。另外， 生長末端和晶粒邊界形成于第二絕緣膜上(凸起上)(圖中陰影所示 的區(qū)域110)。這樣形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜107。然后，優(yōu)選地在500-600°C進(jìn)行熱處理，以便于除去結(jié)晶半導(dǎo)體 膜上累加的偏差。該偏差由晶化、基材的熱應(yīng)力和晶格不匹配引起的半導(dǎo)體的體積收縮產(chǎn)生。該加熱過程可以用通常的熱處理裝置滿足。然而，用氣體加熱法的快速熱退火(RTA)法可以令人滿意地進(jìn)行l(wèi)-IO分鐘的處理。此外，本發(fā)明中，該處理不是必須，是可選擇的。然后，如圖4所示，結(jié)晶半導(dǎo)體膜107受到刻蝕，形成薄膜晶體 管的有源層108。在這時(shí)，生長末端和晶粒邊界集中的區(qū)域110可以部 分地保留。本發(fā)明中，通過確實(shí)地利用包括區(qū)域110的第二結(jié)晶半導(dǎo) 體區(qū)域作為諸如薄膜晶體管的源區(qū)和漏區(qū)的電極，確保了連接到源 區(qū)、漏區(qū)和每個(gè)區(qū)與電極(源電極或漏電極)的接觸部分(圖4中111 和112所示的區(qū)域)的設(shè)計(jì)余量。當(dāng)然，形成于凹處中的高度結(jié)晶的 半導(dǎo)體區(qū)(第一結(jié)晶半導(dǎo)體區(qū))109a和109b傾向于被用作薄膜晶體 管的溝道形成區(qū)。高度結(jié)晶半導(dǎo)體區(qū)109a和109b有多個(gè)晶體取向，其中不形成晶 粒邊界。形成柵絕緣膜和柵電極，使得半導(dǎo)體區(qū)109a和109b可以變 成溝道形成區(qū)。這樣，晶體管可以通過每個(gè)階段完成。圖5是示出從本發(fā)明人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到的晶化信息的概念圖。圖 5A- 5E是示意圖，示出由第一絕緣膜和第二絕緣膜形成的凹處的間隙 和深度與晶體生長之間關(guān)系。此外，表示圖5所示長度的符號和編號按下列各項(xiàng)給予說明t01:第二絕緣膜(凸起)上非晶半導(dǎo)體膜的厚度；t02:凹處的非晶半導(dǎo)體膜的厚度；tll:第二絕緣膜(凸起)上結(jié)晶半導(dǎo)體膜的厚度；tl2:凹處的結(jié)晶半導(dǎo)體膜的厚度；d:第二絕緣膜的厚度(凹處的深度)；Wl:第二絕緣膜的寬度；以及W2:凹處的寬度。圖5A是視圖，示出一種情形，其中，d<t02， Wl和W2可比于liu邁 或更小，當(dāng)凹處的深度小于非晶半導(dǎo)體膜204時(shí)，因?yàn)樯踔猎谑艿饺?化晶化處理之后，凹處是淺的，結(jié)晶半導(dǎo)體膜205表面也不夠平整。 即，結(jié)晶半導(dǎo)體膜205的表面狀態(tài)處于基材的不規(guī)則形式被反映的狀 態(tài)。圖5B是視圖，示出一種情形，其中dkt02， Wl和W2可比于lpm 或更小。在凹處的深度幾乎等于非晶半導(dǎo)體膜203或更大的情形中，表面張力起作用，以便于被收集在凹處中。由此，表面在固化的狀態(tài)下如圖5B所示變得幾乎平坦。該情形中，設(shè)定tll〈t12，應(yīng)力集中在 第二絕緣膜202的薄的部分220上，結(jié)果偏差在這里累加，晶粒邊界 形成于其上。圖23A中所示的掃描電子顯微鏡(SEM)照片示出圖5B狀態(tài)的實(shí) 例。這具體地示出一個(gè)結(jié)果，150n邁非晶硅膜形成于基礎(chǔ)絕緣膜上，帶 有170nm級差，具有凸起形成的0. 5)Lim的寬度和間隙，并被晶化。而 且，結(jié)晶半導(dǎo)體膜表面在通常已知的secco溶液上(用K2Cn07作為添 加劑在HF:H20=2:1上制備的醫(yī)用流體受到刻蝕(還稱作secco刻蝕) 以引出晶粒邊界。圖23所示結(jié)果示出重鉻酸鉀(K2Cr207 ) 2. 2g溶于50cc水中以制 備0. 15mol/l的溶液。lOOcc氫氟酸加入到該溶液中，溶液進(jìn)一步用 水稀釋到5倍的溶液。這用作secco溶液。而且，secco刻蝕的條件 設(shè)為室溫(10-30°C)下75秒。此外，本技術(shù)說明中所稱的secco溶 液或secco刻蝕表示這里所說明的溶液或條件。圖23B是圖23A照片的示意圖。該圖中，編號31表示以線形條狀 圖形延伸的絕緣膜(第二絕緣膜)?？梢詸z查晶粒邊界33通過secco 刻蝕被暴露并集中地收集在凸起32中的情況。此外，表示為消失部分 的區(qū)域34是相當(dāng)于條狀圖案起點(diǎn)的區(qū)域，激光束的掃描從該起點(diǎn)開 始。詳細(xì)的原因未知。然而，這是一個(gè)區(qū)域，其中當(dāng)該起點(diǎn)上的硅膜 融化，從而在掃描方向上被推到旁邊時(shí)，位于該起點(diǎn)的第二絕緣膜被 暴露。由于secco溶液刻蝕氧化硅膜，位于該起點(diǎn)的區(qū)域通過secco 刻蝕已經(jīng)消失了。順<更，當(dāng)與圖23A所示的照片對比時(shí)，通過secco刻蝕形成于凹 處35上并明顯示出的晶粒邊界或缺陷不被暴露。如果換種說法，結(jié)果 是晶粒邊界或缺陷基本上不存在。層疊的缺陷和晶粒邊界突出地受到 通過secco刻蝕的刻蝕是眾所周知的事實(shí)。本發(fā)明得到的結(jié)晶半導(dǎo)體 膜特征在于基本上沒有象通過secco刻蝕所暴露的晶粒邊界。當(dāng)然，因?yàn)椴皇菃尉В匀豢梢杂胁槐籹ecco刻蝕暴露的晶粒邊 界或缺陷。由于這種晶粒邊界和缺陷在制造半導(dǎo)體元件時(shí)對電學(xué)性能 沒有影響，它們在電學(xué)上被認(rèn)為是非活性的。通常這種電學(xué)非活性晶 粒邊界是所謂的有平面的晶粒邊界(低或高雙晶，或關(guān)聯(lián)的晶粒邊界)?？梢怨烙?jì)，不被secco刻蝕暴露的晶粒邊界是有平面的晶粒邊 界?？紤]到上述情況，可以證明有理由說晶粒邊界或缺陷基本上不存 在的狀態(tài)是除了有平面的晶粒邊界外晶粒邊界不存在的狀態(tài)。并且，圖25是視圖，示出用電子后散射衍射圖案(EBSP)得到的 形成于凹處35中的結(jié)晶半導(dǎo)體膜取向的結(jié)果。具有在掃描電子顯微鏡 中專用的探測器的EBSP,是將電子束照射到晶體表面，并用計(jì)算機(jī)從 Kikuchi線進(jìn)行晶體取向認(rèn)定的圖象識別的方法。該微觀可晶化性不 僅根據(jù)表面取向而且根據(jù)整個(gè)晶體取向測量。(為方便起見，該技術(shù) 在下文中稱作EBSP法)。圖25的數(shù)據(jù)表明晶體在平行于線性會(huì)聚在凹處35的激光束掃描 方向的方向上生長。生長的晶體取向的〈110〉方向是主導(dǎo)的(即，主要 取向是U10)面)。然而，也存在〈110〉方向的生長。圖5C是視圖，示出c^t02， Wl、 W2可比于1^im或稍稍大一點(diǎn)的情 形。當(dāng)凹處的寬度展開時(shí)，凹處用結(jié)晶半導(dǎo)體膜205填滿，對平整化 有影響。然而，晶粒邊界在凹處中心附近產(chǎn)生。并且，應(yīng)力類似地集 中在第二絕緣膜上，在此累加偏差，并形成晶粒邊界?？梢怨烙?jì)當(dāng)間 隙展開時(shí)，應(yīng)力釋放作用就減小了。由于在這種條件上，晶粒邊界還 可以出現(xiàn)在用作溝道形成區(qū)的半導(dǎo)體區(qū)域中，所以不是優(yōu)選的。圖5D是視圖，示出d^t02， Wl、 W2大于1. 0，的情形，其中圖 5C的狀態(tài)被進(jìn)一步暴露。由于非常容易產(chǎn)生在作為溝道形成區(qū)的半導(dǎo) 體區(qū)中的晶粒邊界，目前的狀態(tài)是不利的情況。圖24A所示的掃描電子顯微鏡(SEM)照片示出圖5D狀態(tài)的實(shí)例。 它具體地示出了一個(gè)結(jié)果150nni的非晶硅膜形成于基礎(chǔ)絕緣膜上，有 170nm級差，具有1.8|iim凸起的寬度和間隙，并被晶化。為了暴露晶 粒邊界，結(jié)晶半導(dǎo)體膜在secco溶液上受到刻蝕。并且，圖24B是圖24A照片的示意圖。該圖中，編號41指以線形 條狀圖形延伸的絕緣膜(第二絕緣膜)?？梢詸z查晶粒邊界43通過 secco刻蝕被暴露并集中收集在凸起42中的情況。此外，表示為消失 部分的區(qū)域44是相當(dāng)于條狀圖形起點(diǎn)的區(qū)域，且為了上述原因，通過 secco刻蝕消失。此外，如果與圖24A所示的照片相反，則晶粒邊界 不僅產(chǎn)生在條狀圖形中的凸起42中，而且產(chǎn)生在凹處45中。圖5E是本發(fā)明用作參考的實(shí)例，示出d t02， Wl、 W2為ljLim或更小的情形。即，當(dāng)?shù)诙^緣膜的厚度d比起凹處中非晶半導(dǎo)體膜的 厚度t02太厚時(shí)，這樣得到形成，使得凹處用結(jié)晶半導(dǎo)體膜204填滿， 幾乎不留在第二絕緣膜203上。因此，第二絕緣膜上的結(jié)晶半導(dǎo)體膜 不能象本發(fā)明所示的那樣被用作源區(qū)和源電極(或漏區(qū)和漏電極)的 接觸部分。如上所述，并如圖5A-圖5D所說明的，當(dāng)形成半導(dǎo)體元件時(shí)，尤 其是當(dāng)形成薄膜晶體管的溝道形成區(qū)時(shí)，圖5B的形式被認(rèn)為是最合適 的。即，換種說法，當(dāng)在secco溶液上受到secco刻蝕時(shí)，優(yōu)選的是 使用晶粒邊界和缺陷很難暴露的結(jié)晶半導(dǎo)體膜或使用基本沒有晶粒邊 界和缺陷的結(jié)晶半導(dǎo)體膜，作為溝道形成區(qū)。并且，作為組成結(jié)晶半導(dǎo)體膜的基材的不規(guī)則形式，這里示出了用 第一絕緣膜和第二絕緣膜形成的實(shí)例。然而，不限于此做分析，但是 如果假定類似的形式，可以被替代。例如，大約2 00nm-2itim厚度的絕 緣膜可以受到刻蝕，可以形成所需深度的凹處。此外，在晶化處理的時(shí)候，在如上所述笫二絕緣膜是軟絕緣膜(低 密度絕緣膜)的情形中，可以預(yù)計(jì)第二絕緣膜通過半導(dǎo)體膜的收縮減 弱應(yīng)力的效應(yīng)。相反，在硬絕緣膜(高密度絕緣膜)的情形中，產(chǎn)生 應(yīng)力，以便于抵抗半導(dǎo)體膜的擴(kuò)展或收縮。因而，晶化之后的應(yīng)力偏 差容易被留下，引起晶體缺陷。例如，用眾所周知的制圖外延使用 (graphoepitaxy use ) ( " M.W.Geis， D. C. Flanders, H. I. Smith : Appl. Phys. Lett. 35 (1979) pp71")，用硬石英玻璃 直接形成襯底上的不規(guī)則性。該情形中，已經(jīng)清楚的是晶體Si的取向 軸是[100]軸，主要的取向軸是{100}面。然而，當(dāng)實(shí)施本發(fā)明的時(shí)候，如圖25所示，主要取向是UIO)， 變得清楚的是形成有不同晶體形式的半導(dǎo)體膜。通過CVD法和PVD法 形成的在襯底上帶有不規(guī)則性的軟絕緣膜上產(chǎn)生不同的晶體形式。 即，產(chǎn)生在晶化情形中的應(yīng)力可以更容易地緩解，或者通過讓第二絕 緣膜作為質(zhì)量比石英玻璃更軟的基材，應(yīng)力可以集中在凸起上的結(jié)晶 半導(dǎo)體膜上。此外，例如，比石英玻璃更軟的絕緣膜傾向于是比通常的石英玻璃 有更快刻蝕速率的絕緣膜(石英玻璃在工業(yè)上用作襯底)，或者高硬 度的絕緣膜。石英玻璃受到濕刻蝕，限定7.13%的二氟氫銨(NH4HFO和15. 4%的氟化銨(NILF) ( Stella Chemifa公司的產(chǎn)品，商標(biāo)名是 LAL500 )的混合溶液作為刻蝕劑。結(jié)果表明石英村底的刻蝕速率是 38nm/min。另一方面，用上述刻蝕劑對作為基材的笫二絕緣膜的刻蝕 速率是50-1000nm/min。這表明制出了比石英玻璃更軟的絕緣膜。由 于這種刻蝕速率通過與石英玻璃的相對比較決定，它不依賴于刻蝕速 率的測量條件，或硬度的測量條件。例如，如果氧氮化硅膜用作第二絕緣膜，通過等離子體CVD法用 S i H4氣體和N20氣體作為原材料形成的氧氮化硅膜是優(yōu)選的。在含7.13 %的二氟氫銨(NH』F2)和l5. 4 %的氟化銨(NHJ )的混合溶液上20。C 氧氮化硅的刻蝕速率是110-130nm/min ( 500°C， l小時(shí)+ 550。C，及4 小時(shí)熱處理之后90 - 100認(rèn)/min)。并且，當(dāng)?shù)趸枘び米鞯诙^緣膜時(shí)，用SiH4氣體(SiHO 、 NH3氣體、和N20氣體為原材料的等離子體CVD法優(yōu)選的被選擇為其形 成方法。在含7. 13%的二氟氫銨(NILHFO和15. 4%的氟化銨(NH4F ) 的混合溶液上20。C氧氮化硅的刻蝕速率是60-70nm/min ( 500°C， 1小 時(shí)+ 550。C，及4小時(shí)熱處理之后40 - 50nm/min)。如上所述，有凹處和凸起的線形條狀圖形用絕緣膜形成，非晶半導(dǎo) 體膜淀積在上面。然后，通過照射激光束以產(chǎn)生后面是晶化的融化狀 態(tài)，半導(dǎo)體灌注在凹處中，并固化。由此，伴隨晶化產(chǎn)生的偏差或應(yīng) 力可以集中在凹處以外的區(qū)域，諸如晶粒邊界這樣有壞可晶化性的區(qū) 域可以另外形成。帶有良好可晶化性的半導(dǎo)體區(qū)域限定為進(jìn)行諸如薄 膜晶體管的溝道形成區(qū)的載流子運(yùn)動(dòng)的區(qū)域，有壞可晶化性的半導(dǎo)體 區(qū)域用作與電極的接觸部分。即，可以形成在凹處具有多個(gè)晶體取向和多個(gè)在平行于線形條狀圖 形延伸方向的方向中延伸的聚集晶粒的結(jié)晶半導(dǎo)體膜，而不形成晶粒 邊界。通過形成晶體管，使得溝道形成區(qū)可以用這種結(jié)晶半導(dǎo)體膜安 排，可以形成由能夠高速運(yùn)轉(zhuǎn)、有高電流驅(qū)動(dòng)能力并在多個(gè)元件幾乎 沒有變化的晶體管或其晶體管組構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置。實(shí)施方案2作為本發(fā)明結(jié)晶半導(dǎo)體膜的形成方法，如實(shí)施方案1所示，除了照 射激光束到非晶半導(dǎo)體膜上以得到晶化的方法之外，通過在固相生長晶化之后另外的激光束照射，融化-重結(jié)晶也可以令人滿意。例如，非晶半導(dǎo)體膜106形成于圖2中之后，鎳作為帶有催化作 用的金屬元素以這樣的方式摻雜，使得非晶半導(dǎo)體膜(例如，非晶硅 膜)的晶化溫度降低，取向質(zhì)量可以提高。該技術(shù)由本申請人在JP-A-11-354442中詳細(xì)說明。摻雜鎳形成的 結(jié)晶半導(dǎo)體膜限定主取向?yàn)槊鎨110}。如果這種結(jié)晶半導(dǎo)體膜被用作薄膜晶體管的溝道形成區(qū)，電子運(yùn)動(dòng)的程度和空穴運(yùn)動(dòng)的程度都明顯提 高，結(jié)果是N溝道晶體管和P溝道晶體管的電場效應(yīng)運(yùn)動(dòng)的程度也提 高。尤其是伴隨著空穴運(yùn)動(dòng)程度的提高產(chǎn)生的P溝道晶體管的電場效 應(yīng)的提高是非常重要的。這是將主取向設(shè)為面Ul0}的優(yōu)點(diǎn)之一。而且，摻雜鎳的方法不受限制，可以應(yīng)用諸如旋涂法、淀積法、和 '減射法。當(dāng)基于旋涂法時(shí)，5ppm的醋酸鎳鹽溶液被涂覆以形成金屬元 素含量層。當(dāng)然，催化劑元素不限于鎳，也可以使用其它眾所周知的 元素。然后，非晶半導(dǎo)體膜106通過在580°C熱處理4小時(shí)晶化。激光 束或相當(dāng)于激光束的強(qiáng)光照射到該晶化的半導(dǎo)體膜上，以便于產(chǎn)生融 化態(tài)并重結(jié)晶。這樣，可以用圖3所示類似的方式得到帶有基本上平 整化表面的結(jié)晶半導(dǎo)體。該結(jié)晶半導(dǎo)體膜類似地有形成生長末端或晶 粒邊界110的區(qū)域。使用晶化的半導(dǎo)體膜作為激光照射的物體的優(yōu)點(diǎn)是半導(dǎo)體膜光吸 收系數(shù)的變化比。即使激光束照射到晶化的半導(dǎo)體膜上以產(chǎn)生融化狀 態(tài)，光吸收系數(shù)也很難改變。因而，可以指定激光照射條件的大的余 量。這樣，金屬元素保留在所形成的結(jié)晶半導(dǎo)體膜中，但是可以通過吸 取除去。該技術(shù)在專利申請No. 2001-019367 (或?qū)＠暾圢o. 2002-020801 )中詳細(xì)說明，用于參考。而且，伴隨該吸取的熱處理還有釋 放結(jié)晶半導(dǎo)體膜偏差的效應(yīng)。然后，類似于實(shí)施方案l，形成薄膜晶體管，限定凹處的結(jié)晶半導(dǎo) 體膜作為溝道形成區(qū)，并限定凸起的結(jié)晶半導(dǎo)體膜作為源區(qū)或漏區(qū)。 凸起的結(jié)晶半導(dǎo)體膜有多個(gè)晶體取向，沒有形成于其上的晶粒邊界。 因而，可以形成有高電流驅(qū)動(dòng)能力且在多個(gè)元件中幾乎沒有變化并能 夠?qū)崿F(xiàn)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的晶體管或晶體管組。實(shí)施方案3其次，制造晶體管的一種模式將結(jié)合

。該晶體管包括形成 于帶凹處的基礎(chǔ)絕緣膜上的結(jié)晶硅膜和排列在形成于凹處中的半導(dǎo)體 區(qū)域中的溝道形成區(qū)。此外，在本實(shí)施方案的每幅圖中，U)是俯視 圖，(B)以及下列等等是示出對應(yīng)于(A)的每部分的縱向截面圖。圖6中，由30-300nm氮化硅、氮含量大于氧含量的氧氮化硅、氮 化鋁、或氧氮化鋁組成的笫一絕緣膜302形成于玻璃襯底301上。第 一絕緣膜302上有凹處和凸起的線形條狀圖形由組成為氧化硅或氧氮 化硅的第二絕緣膜303形成。氧化硅受到等離子體CVD法處理，其中 TE0S和0"昆合，設(shè)定40Pa的反應(yīng)壓力和400。C的襯底溫度，以便于 用高頻(13. 56MHz)放電，電功率密度0. 6W/cm2、淀積10-3000nm、 更優(yōu)選地，100-2000nm。然后，通過刻蝕形成凹處304。在溝道形成 區(qū)特殊排列的位置，形成凹處，寬度設(shè)為0. 01- lpm，優(yōu)選地， 0. 05-0. 2，。其次，如圖7所示，用同樣的等離子體CVD設(shè)備而不暴露于大氣 中，氧化物膜和氧氮化硅膜構(gòu)成的第三絕緣膜305和非晶硅膜306連 續(xù)地形成于第一絕緣膜302和第二絕緣膜303上。非晶硅膜305用含 硅作為其主要成分的半導(dǎo)體膜形成，并用SiH4作為原材料氣體通過等 離子體CVD法形成。在該階段，如圖所示，凹處304的底部和側(cè)面被 覆蓋，呈現(xiàn)不平坦的表面。照射連續(xù)振蕩器激光束引起晶化。晶化之后的狀態(tài)示于圖8。晶化 的條件這樣確定，使得用連續(xù)振蕩模式的YV0r激光振蕩器，在光學(xué)系 統(tǒng)中，5-10W輸出的二次諧波(波長532 )會(huì)聚成線形激光束，設(shè)定 相對正交方向的縱向比為10和更多；或會(huì)聚使得在長度方向可以得到 均勻能量密度分布。以5-200cm/sec的速率掃描，引起晶化。均勻能 量密度分布不傾向于消除所有的而是完全固定的一個(gè)。能量密度分布 可允許的范圍是±10%。至于線形會(huì)聚激光束的強(qiáng)度分布，優(yōu)選的是強(qiáng)度分布是縱向均勻的 (圖3中的X軸方向)。這是為了得到半導(dǎo)體均勻的溫度，以便于在 激光束照射區(qū)域的整個(gè)表面之上被加熱。如果在線形會(huì)聚激光束的X 軸方向中出現(xiàn)溫度分布，就變得不可能指定半導(dǎo)體膜的晶體生長方向?yàn)榧す馐膾呙璺较?。通過安排線形條狀圖形以便于與線性會(huì)聚激光 束照射區(qū)域的掃描方向統(tǒng)一，可以統(tǒng)一晶體的生長方向和所有晶體管 溝道長度的方向。由此，多個(gè)晶體管元件中變化可以做得很小。并且，通過線性會(huì)聚激光束的晶化可以只用一次掃描完成(即，一個(gè)方向)，或者可以進(jìn)行兩路(both-way )掃描以更加提高可晶化性。 另外，用激光束晶化之后，硅膜的表面用堿溶液處理，諸如通過諸如 氫氟酸或過氧化氬銨處理的氧化物去除，有著快速刻蝕速度的不好質(zhì) 量的部分選擇的被除去，同樣的晶化處理可以再進(jìn)行一次。這樣，可 晶化性得到提高。通過在該條件下照射激光束，非晶半導(dǎo)體膜立即融化并晶化?；?上，融化區(qū)移動(dòng)時(shí)，晶化進(jìn)行。融化的硅在表面張力的影響下會(huì)聚并 固化。通過上面的步驟，形成帶有平坦表面的結(jié)晶半導(dǎo)體膜307,使得 凹處304可以凈皮填滿，如圖8所示。然后，如圖9所示，結(jié)晶半導(dǎo)體膜307受到刻蝕，形成用作薄膜 晶體管有源層的半導(dǎo)體膜區(qū)308 - 310。此外，半導(dǎo)體區(qū)308 - 310的 形式不限于圖9，尤其不限制在根據(jù)如實(shí)施方案1所述的預(yù)定設(shè)計(jì)規(guī)則 的限度內(nèi)。通過用氣體和氟化物系統(tǒng)的氧作為刻蝕氣體，結(jié)晶半導(dǎo)體膜307 和第三絕緣膜305可以選擇地受到刻蝕。當(dāng)然，即使第三絕緣膜305 受到刻蝕，當(dāng)能確保安排在第三絕緣膜305和第二絕緣膜303之下的 第一絕緣膜302的選擇性時(shí)，任何方式都能令人滿意。此外，作為刻蝕方法，可以采用使用CF,和02的混合氣體以及NF3 氣體的等離子體刻蝕法?；蛘?，還可以采用無等離子體(plasma-less) 氣體刻蝕，其使用氟化卣素氣體，諸如C1F3氣體，而不激發(fā)。無等離 子體氣體刻蝕是有效的方法。原因是不會(huì)對結(jié)晶半導(dǎo)體膜產(chǎn)生等離子 體損壞，晶體缺陷可以被控制。其次，如圖IO所示，形成第四絕緣膜(作為柵絕緣膜起作用)311 和用作柵電極的導(dǎo)電膜312和313，使得半導(dǎo)體區(qū)308 - 310的頂面和 第二絕緣膜303可以被覆蓋。第四絕緣膜311可以被認(rèn)為是氧化硅膜、 氮化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氮化鋁膜、氮氧化鋁膜、氧氮 化鋁膜或氧化鋁膜的任何一種。或者組合這些膜的層疊的膜可以是令 人滿意的。為了提高柵絕緣膜的覆蓋度，優(yōu)選的使用用了 TE0S的氧化硅膜。 還可以用通過RF賊射法形成的氮氧化鋁?；蛘哌@些氮氧化鋁膜和氧化 硅膜(氧化硅膜這樣形成，使得作為有源層的半導(dǎo)體膜被過氧化氫氧 化)層疊的膜是令人滿意的。而且，用作柵電極的電導(dǎo)膜312和313用鴒、含鴒的合金、或鋁 或鋁合金形成。其次，如圖11所示， 一種導(dǎo)電類型雜質(zhì)域314-319形成于半導(dǎo) 體區(qū)域308 - 310中。這里，為方便起見，形成n型雜質(zhì)域314、 315、 318和319，及p型雜質(zhì)域316和317。電導(dǎo)膜312和313可以作為掩 模自對準(zhǔn)形成在這些雜質(zhì)域中。源或漏區(qū)還可以形成在雜質(zhì)域314-319中。如有必要，還可以提供低密度漏區(qū)(通常稱作LDD區(qū))。作為雜質(zhì)域314-319，應(yīng)用離子摻雜或離子注入，其中雜質(zhì)離子 用電場加速以灌注到半導(dǎo)體區(qū)域中。在應(yīng)用本發(fā)明的情形中，要灌注 的離子種類質(zhì)量分離的存在不會(huì)造成重要的問題。這時(shí)，半導(dǎo)體區(qū)308 - 310的半導(dǎo)體區(qū)320，安排在柵電極312和 313之下并形成在凹處304中，趨向于作為本發(fā)明薄膜晶體管的溝道形 成區(qū)。用如圖12所示氮化硅膜或含大約50 - 100nm氫的氧氮化硅膜形成 第五絕緣膜(作為鈍化膜起作用)321。通過在該狀態(tài)中于400 - 450°C 熱處理，含在氮化硅膜或氧氮化硅膜中的氫被放出，氫化可以在島狀 半導(dǎo)體膜之上進(jìn)行。隨后，用氧化硅膜和其它膜形成第六絕緣膜(作為夾層絕緣膜起作 用)322，并形成連結(jié)到雜質(zhì)域314 - 319的線路323 - 327。這樣，可 以形成n溝道型晶體管328和330以及p溝道型晶體管329。如圖12所示，用n溝道型晶體管328和p溝道型晶體管329示出 多溝道型晶體管，其有平行排列并在一對雜質(zhì)域314和315 (或316 和317)之間連接的多個(gè)溝道形成區(qū)320。具體地，作為CMOS結(jié)構(gòu)基 本電路的反相器(inverter )電路由n溝道型多溝道晶體管328和p 溝道型多溝道晶體管329構(gòu)成，并示出該實(shí)例之一。該構(gòu)成中平行排 列的溝道形成區(qū)的數(shù)目不受限制，但是如果需要，多個(gè)數(shù)目可以排列。 例如，象n溝道型晶體管330的單溝道也可以令人滿意。實(shí)施方案4實(shí)施方案3中用單漏結(jié)構(gòu)示出晶體管。然而，還可以提供低密度漏 (LDD)。圖13是示出帶有LDD結(jié)構(gòu)的n溝道型多溝道晶體管實(shí)例的 視圖。圖13A所示晶體管的結(jié)構(gòu)是用諸如氮化鈦或氮化鉭的金屬氮化物 340a和諸如鵠的高熔點(diǎn)金屬340b或鵠合金形成柵電極的實(shí)例。隔離 物341形成于柵電極340b的側(cè)面。隔離物341可以被以諸如氧化硅的 絕緣體形成或者n型多晶硅形成，以給出導(dǎo)電性，并用各向異性干刻 蝕形成。在該隔離物形成之前，LDD區(qū)342a和342b可以自對準(zhǔn)到柵 電極340b形成。當(dāng)隔離物被以導(dǎo)電材料形成時(shí)，LDD區(qū)342a和342b 可以被構(gòu)造作為柵重疊(gate-overlapped ) LDD結(jié)構(gòu)，基本上疊加在 柵電極上。另一方面，圖13B是不制備柵電極340a的結(jié)構(gòu)，并在該情形中作 為LDD結(jié)構(gòu)。形成n型雜質(zhì)域344，其形成與n型雜質(zhì)域315鄰接的LDD區(qū)。柵 電極343是下層側(cè)柵電極343a和上層側(cè)柵電極343b的兩層結(jié)構(gòu)。n 型雜質(zhì)域314和315以及LDD區(qū)344a和344b可以自對準(zhǔn)地形成。這 種柵電極和域的詳細(xì)說明，及其制造方法在作為參考的專利申請 No. 2000-128526或?qū)＠暾圢o. 2001-011085中公開?？傊绕涫歉鶕?jù)這種柵結(jié)構(gòu)自對準(zhǔn)形成LDD區(qū)的結(jié)構(gòu)對于要做 得更精細(xì)的設(shè)計(jì)規(guī)則是有效的。這里示出單極結(jié)構(gòu)的晶體管，還可以 形成CMOS結(jié)構(gòu)以及實(shí)施方案4。此外，本實(shí)施方案中，除了柵電極和LDD區(qū)之外，與實(shí)施方案3 一樣構(gòu)成的說明被省略，以簡化重疊的說明。實(shí)施方案5本實(shí)施方案涉及不同于實(shí)施方案1中說明的構(gòu)成的發(fā)明，其中作為 電極起作用的一種導(dǎo)電類型的雜質(zhì)域原樣使用，還作為線路。本實(shí)施 方案的目的是減少接觸部分的同時(shí)產(chǎn)量上提高，目的是通過設(shè)計(jì)余量 的減少在集成度上的提高。將用圖14給予說明。圖14A是俯視圖，圖14B-圖14F是示出相 應(yīng)部分的橫截面圖。此外，是對應(yīng)于實(shí)施方案1中圖11所示狀態(tài)的視圖。導(dǎo)致該狀態(tài)和隨后晶體管形成過程的過程示于實(shí)施方案1中作為 參考。圖14A中，401 - 405作為一種導(dǎo)電類型的雜質(zhì)域起作用，編號401 和402分別作為p溝道型晶體管的源區(qū)和漏區(qū)起作用。另外，編號403 和404分別作為N溝道型晶體管的源區(qū)起作用，編號405作為N溝道 型晶體管的漏區(qū)起作用。這時(shí)，漏區(qū)405作為電連接2個(gè)晶體管的線 路起作用。由于本發(fā)明中，帶有不好可晶化性的結(jié)晶半導(dǎo)體區(qū)作為電極還是可 利用的，通過象本實(shí)施方案作為線路利用，可以減少接觸部分的數(shù)目。 此外，可以擴(kuò)展接觸形成的設(shè)計(jì)余量。因而，形成邏輯電路是非常有 效的，其尤其被做得更精細(xì)。此外，本實(shí)施方案只是一個(gè)實(shí)例，并建議了一個(gè)技術(shù)上的想法本發(fā)明中一種導(dǎo)電類型的雜質(zhì)域不僅可以用作電極，而且可以用作線 路。因此，與實(shí)施方案1 - 4中公開的任何技術(shù)組合使得得到這些實(shí)施方案中所述的效應(yīng)是可能的。 實(shí)施方案6本發(fā)明的本實(shí)施方案不同于實(shí)施方案1中說明的構(gòu)成，并涉及一個(gè) 發(fā)明，其中形成多個(gè)晶體管以通過用一種導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)作為線路串聯(lián) 起來。本實(shí)施方案使得到在源區(qū)和漏區(qū)之間具有多個(gè)溝道形成區(qū)的晶 體管是可能的，并示出另外實(shí)施方案的可能性。將用圖15給出說明。圖15A是俯視圖，圖15B-15F是每個(gè)可應(yīng)用部分的橫截面圖。此外，還是對應(yīng)于實(shí)施方案1中圖11狀態(tài)的視圖。 導(dǎo)致該狀態(tài)和隨后晶體管形成過程的過程示于實(shí)施方案1中作為參 考。圖15A中，編號411-418是一種導(dǎo)電類型的雜質(zhì)域，編號411和 414分別是p溝道型晶體管的源區(qū)和漏區(qū)，且編號412和413是用作 線路的雜質(zhì)區(qū)。此外，由于在本發(fā)明中，雜質(zhì)域412和413的占有面 積可以被擴(kuò)大，這部分可以只用于線路，或者可以通過擴(kuò)展面積用作 電極。并且，有可能以彎曲形式處理，以便于作為保護(hù)電路起作用。而且，編號415是單溝道的N溝道型晶體管的源區(qū)，編號416是 漏區(qū)。另外，構(gòu)造這樣的晶體管，其漏區(qū)416作為源區(qū)，雜質(zhì)區(qū)418作為漏區(qū)。該情形中，雜質(zhì)區(qū)417作為線路起作用。該晶體管伴隨有3 個(gè)溝道形成區(qū)。然而，兩個(gè)在內(nèi)部并聯(lián)制備，并與留下的一個(gè)串聯(lián)。 當(dāng)然，本實(shí)施方案不限于上述晶體管的結(jié)構(gòu)。此外，本實(shí)施方案只是一個(gè)實(shí)例，并建議了一個(gè)技術(shù)上的想法本 發(fā)明中， 一種導(dǎo)電類型的雜質(zhì)域不僅可以用作電極，而且可以用作線 路。因此，與實(shí)施方案1-5中公開的任何技術(shù)組合使得得到這些實(shí)施方案中所述的效應(yīng)是可能的。 實(shí)施方案7在本發(fā)明的晶體管中，通過在下層側(cè)制備電導(dǎo)層，外加所謂的襯底 偏壓變得可能。晶體管的制造方法遵循實(shí)施方案3。然而，差別將基于 圖16說明。圖16中，在襯底上，形成氮化硅膜作為第一絕緣膜802，用濺射 法在上面形成鴒膜803。尤其當(dāng)?shù)枘び酶哳l濺射法形成時(shí)，因此可 以形成更精細(xì)的膜。用氧化硅膜形成第二絕緣膜804。如圖所示，通過 刻蝕在氧化硅膜上形成凹處。然而，由于對基材的鵠膜的選擇比大約 是30，簡易的處理是可能的。在氧化硅膜804上，氧氮化硅膜和非晶硅膜806接連地形成，作 為笫三絕緣膜805。進(jìn)行該非晶半導(dǎo)體膜806的融化-結(jié)晶，且如圖 16B所示，形成結(jié)晶硅膜807。然后，如圖16C所示，通過刻蝕形成晶 體管的溝道形成區(qū)808，并形成柵絕緣膜809和柵電極810。由于柵絕 緣膜809形成于鵠膜803上，與柵電極810的短路不會(huì)發(fā)生。以這種形式，如果鴒膜803被固定在接地電勢，晶體管閾值電壓 的變化可以做得小。而且，如果柵電極810和這個(gè)電勢被應(yīng)用并驅(qū)動(dòng)， 可以提高開電流。為了提高熱耗散效應(yīng)，在鎢膜803的上層中形成氧氮化鋁膜(或 氮化鋁膜)是令人滿意的，如圖17所示。有這些膜的目的是確保刻蝕 處理的選擇比。即，對于氟化物體系的刻蝕氣體，諸如CHF3，為了除 去作為第二絕緣膜804的氧化硅并且不暴露接地的鵠膜803，小選擇比 的氮化鋁膜或氧氮化鋁膜作為氮化硅膜是優(yōu)選的。本實(shí)施方案公開了構(gòu)成，目的在于通過在上面形成了凸起和凹處的 第二絕緣膜之下制備電導(dǎo)膜，在熱耗散效應(yīng)或?qū)嶋H操作時(shí)實(shí)現(xiàn)閾值控制。與實(shí)施方案1-6中公開的構(gòu)成的組合是可能的。通過該組合，本 實(shí)施方案所說明的效應(yīng)是令人滿意的。實(shí)施方案8本實(shí)施方案中，實(shí)施方案3建議了一個(gè)實(shí)例，其中在形成薄膜晶體 管的有源層308之前，結(jié)晶半導(dǎo)體膜307的部分(以后作為溝道形成 區(qū)的部分)受到刻蝕以成為薄膜。首先，根據(jù)實(shí)施方案3所示的制造方法得到圖8所示的狀態(tài)。其 次，抗蝕劑掩模1801形成于以后將作為源區(qū)或漏區(qū)的結(jié)晶半導(dǎo)體膜 307的半導(dǎo)體區(qū)域上。(圖18A)。結(jié)晶半導(dǎo)體膜307通過干刻蝕法和濕刻蝕法受到刻蝕，設(shè)置抗蝕 劑掩模1801作為掩模，使得第三絕緣膜305可以被暴露。根據(jù)該過程， 結(jié)晶半導(dǎo)體膜1802可以選擇地只保留在凹處。而且，在抗蝕劑掩模 1801之下，帶有原始厚度的結(jié)晶半導(dǎo)體膜1803留下來。本實(shí)施方案 中，結(jié)晶半導(dǎo)體膜1802用作薄膜晶體管的溝道形成區(qū)，結(jié)晶半導(dǎo)體膜 1803用作薄膜晶體管的源區(qū)或漏區(qū)。此外，不僅化學(xué)技術(shù)，而且象CMP (化學(xué)機(jī)械拋光)的機(jī)械研磨法 可以用于刻蝕過程。并且，化學(xué)技術(shù)和機(jī)械技術(shù)的組合使用是滿意的。根據(jù)本實(shí)施方案，由于溝道形成區(qū)可以用第二絕緣膜303自對準(zhǔn) 地形成，可以防止由于圖形縫隙，溝道形成區(qū)偶然地形成于第二絕緣 膜的凸起上。并可以減少晶粒邊界包含在溝道形成區(qū)中的情況。上述過程之后，接著實(shí)施方案3的圖10的過程可以滿意被參考， 省略并簡化了本實(shí)施方案中的說明。此外，本實(shí)施方案可以與實(shí)施方 案1 - 7中的任何一個(gè)自由地組合。實(shí)施方案9本發(fā)明可以應(yīng)用到各種半導(dǎo)體裝置中，將說明基于實(shí)施方案l-8 生產(chǎn)的顯示面板的形式。此外，作為本實(shí)施方案所示顯示面板的實(shí)例， 提到用晶體管作為半導(dǎo)體元件的顯示面板，諸如液晶顯示面板、EL(電 致發(fā)光)顯示面板、和FED (場發(fā)射顯示器)的顯示面板。當(dāng)然，這些 顯示面板包括目前在市場上流通的模塊。圖19的襯底900有像素部分902、柵信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路901a、 901b，數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路901c，輸入-輸出終端部分908、和形成于上面 的線路或線路組917。密封圖形940是用于在相對襯底920和襯底900之間做密封空間 的圖形，在液晶顯示面板的情形中，液晶被封入，在EL面板的情形中， EL材料(尤其是有機(jī)電致發(fā)光材料)被保護(hù)，隔絕外部空氣。該部分 可以重疊于連接?xùn)判盘杺?cè)驅(qū)動(dòng)電路901a、 901b、數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路 901c和驅(qū)動(dòng)電路部分的線路或線路組917和輸入終端。用這種排列， 可以減少顯示面板的框架區(qū)域的面積(像素部分的周圍區(qū)域)。在外 部輸入終端部分，使FPC (柔性印刷電路)936固定。另外，可以用本發(fā)明得到的晶體管安裝芯片950，其具有各種邏輯 電路、高頻電路、存儲(chǔ)器、微處理器、媒體處理器/DSP (數(shù)字信號處 理器)用于圖形的LSI、編碼LSI、和形成于其中的放大器。這些功能 電路以不同于像素部分902、柵信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路901a、 901b和數(shù)據(jù)信 號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路901c的設(shè)計(jì)規(guī)則形成，具體地，應(yīng)用lium或更小的設(shè)計(jì) 規(guī)則。附帶的，外部輸入終端部分和芯片950用樹脂(諸如ma11樹脂) 937保護(hù)是令人滿意的。而且，在安裝方法上沒有限制，可以應(yīng)用那種 使用TAB帶的系統(tǒng)和COG (玻璃上芯片)系統(tǒng)。此外，在本實(shí)施方案中，圖13A和圖13B適于晶體管的柵結(jié)構(gòu)。 例如，實(shí)施方案3-4所示的晶體管可應(yīng)用作像素部分902的開關(guān)元 件，并可另外應(yīng)用作構(gòu)成柵信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路901a、 901b和數(shù)據(jù)信號側(cè) 驅(qū)動(dòng)電路901c的有源元件。當(dāng)然，本實(shí)施方案代表了由本發(fā)明得到的 顯示面板的一個(gè)實(shí)例，不限于圖19的構(gòu)成。實(shí)施方案10用本發(fā)明可以完成各種電子設(shè)備。至于實(shí)例，提到手持終端(電子 筆記本、移動(dòng)電腦、蜂窩電話等)、視頻相機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、個(gè)人電腦、 TV機(jī)、蜂窩電話等。這些實(shí)例示于圖20中。此外，這里所示電子設(shè)備 僅僅是實(shí)例，不限于上述用途。圖20A是一個(gè)實(shí)例，其中電視機(jī)以本發(fā)明的申請完成，其組成為 箱體3001、支撐架3002、和顯示部分3003。可以形成除了顯示部分 3003的各種集成電路，諸如各種邏輯電路、高頻電路、存儲(chǔ)器、微處 理器、媒體處理器、和用于圖形的LSI,并結(jié)合到玻璃上，以由此根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成電視機(jī)。圖20B是一個(gè)實(shí)例，其中視頻相機(jī)以本發(fā)明的申請完成，其組成 為主要部分3011、顯示部分3012、聲音輸入部分3013、操作開關(guān)3014、 電池3015、和電視部分3016?？梢孕纬沙孙@示部分3012的各種集 成電路，諸如各種邏輯電路、高頻電路、存儲(chǔ)器、微處理器、媒體處 理器、和用于圖形的LSI，并結(jié)合到玻璃上，以由此根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成視 頻相才幾。圖20C是一個(gè)實(shí)例，其中筆記型個(gè)人電腦以本發(fā)明的申請完成， 其組成為主要部分3021、箱體3022、顯示部分3023和鍵盤3024。可 以形成除了顯示部分3023的各種集成電路，諸如各種邏輯電路、高頻 電路、存儲(chǔ)器、微處理器、媒體處理器、和用于圖形的LSI，并結(jié)合到 玻璃上，以由此根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成個(gè)人電腦。圖20D是一個(gè)實(shí)例，其中PDA (個(gè)人數(shù)字助理)以本發(fā)明的申請完 成，其組成為主要部分3031、鐵筆3032、顯示部分3033、操作按鈕 3034和外部接口 3035?？梢孕纬沙孙@示部分3033的各種集成電路， 諸如各種邏輯電路、高頻電路、存儲(chǔ)器、微處理器、媒體處理器、和 用于圖形的LSI,并結(jié)合到玻璃上，以由此根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成PDA。圖20E是一個(gè)實(shí)例，其中諸如板上音響裝置的聲音回放設(shè)備以本 發(fā)明的申請完成，其組成為主要部分3041、顯示部分3042、操作開關(guān) 3043和3044?？梢孕纬沙孙@示部分3042的各種集成電路，諸如各 種邏輯電路、高頻電路、存儲(chǔ)器、微處理器、媒體處理器、和用于圖 形的LSI，并結(jié)合到玻璃上，以由此根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成音響設(shè)備。圖20F是一個(gè)實(shí)例，其中數(shù)碼相機(jī)以本發(fā)明的申請完成，其組成 為主要部分3051、顯示部分A 3052、目鏡部分3053、操作開關(guān)3054、 顯示部分B 3055和電池3056。可以形成除了顯示部分A 3052和顯示 部分B 3055的各種集成電路，諸如各種邏輯電路、高頻電路、存儲(chǔ)器、 微處理器、媒體處理器、和用于圖形的LSI，并結(jié)合到玻璃上，以由此 根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成數(shù)碼相機(jī)。圖20G是一個(gè)實(shí)例，其中蜂窩電話以本發(fā)明的申請完成，其組成 為主要部分3061、聲音輸出部分3062、聲音輸入部分3063、顯示部 分3064、操作開關(guān)3065和天線3066。可以形成除了顯示部分3064 的各種集成電路，諸如各種邏輯電路、高頻電路、存儲(chǔ)器、微處理器、媒體處理器、和用于圖形的LSI，并結(jié)合到玻璃上，以由此根據(jù)本發(fā)明 構(gòu)成蜂窩電話。實(shí)施方案11用在本實(shí)施方案的激光照射裝置的構(gòu)成將結(jié)合圖21說明。編號11 是激光振蕩裝置。此外，盡管2套激光振蕩裝置用在圖21中，激光振 蕩裝置可以不限于這個(gè)數(shù)目，而是可以用3套或4套，或更多。并且，激光振蕩裝置11的溫度可以用冷卻器12保持為常數(shù)。冷 卻器12不是必須形成，但是保持激光振蕩裝置11的溫度是常數(shù)使根 據(jù)溫度對激光束輸出能量的波動(dòng)的控制變得可能。并且，編號14是光學(xué)系統(tǒng)，能改變從激光振蕩裝置11輸出的光 路，或能通過處理激光束的形式來會(huì)聚激光束。另外，從多個(gè)激光振 蕩裝置11用光學(xué)系統(tǒng)14輸出的激光束通過在圖21的激光振蕩裝置中 部分互相重疊合成。此外，可以在處理襯底16與激光振蕩裝置11之間的光路中形成 能主要完全截取激光束的A0調(diào)制器13。而且，代替A0調(diào)制器，可以 形成衰減器(光強(qiáng)度校正濾波器)以調(diào)節(jié)激光束的能量密度。而且，在處理襯底16和激光振蕩裝置11之間的光路中可以形成 測量從激光振蕩裝置11輸出到光路的激光束能量密度的測量裝置20 (能量密度測量裝置)，使得能量密度隨時(shí)間的變化可以用計(jì)算機(jī)10 監(jiān)控。該情形中，從激光振蕩裝置10中的輸出可以被提高，使得激光 束能量密度的衰減可以被補(bǔ)償。合成的激光束通過狹縫15照射到襯底16上，其是處理目標(biāo)。狹 縫15能夠中斷激光束，優(yōu)選的由耐激光束的損壞或變形的材料形成。 狹縫15的狹縫寬度是可變的，激光束的寬度因此可以用狹縫的寬度改 變。此外，在不經(jīng)過狹縫15的情形中，從激光振蕩裝置11振蕩的襯 底16中激光束的形式根據(jù)激光器的種類是不同的，或可以用光學(xué)系統(tǒng) 形成。襯底16放在臺(tái)子17上。圖21中，位置控制裝置18和19相當(dāng) 于控制處理目標(biāo)16中激光束位置的控制裝置，臺(tái)子17的位置由位置 控制裝置18和19控制。圖21中，位置控制裝置18在X方向進(jìn)行臺(tái)子17位置的位置控制，位置控制裝置19在Y方向進(jìn)行臺(tái)子17位置的 位置控制。并且，圖21的激光照射裝置包括計(jì)算機(jī)IO，具有諸如存儲(chǔ)器和中 央處理單元的存儲(chǔ)器裝置。計(jì)算機(jī)IO控制激光振蕩裝置151的振蕩， 限定激光束的掃描進(jìn)程，位置控制裝置18和19被控制，使得激光束 可以根據(jù)預(yù)定的掃描進(jìn)程掃描，以由此移動(dòng)襯底到預(yù)定的位置。此外，激光束的位置通過移動(dòng)圖21中的村底控制，但是移動(dòng)可以 用諸如電流反射鏡(galvano-mirror)的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行，或兩者都可 以用。另外，圖21中，狹縫15的寬度可以用計(jì)算機(jī)10控制，激光束的 寬度可以根據(jù)掩模上的圖形信息改變，狹縫不是必須形成。另外，激光照射裝置可以裝備有校正裝置以調(diào)節(jié)處理目標(biāo)的溫度。 并且，由于激光束有方向性和高的能量密度，可以形成阻尼器以防止 反射的光照射到不適當(dāng)?shù)牟糠?。阻尼器?yōu)選的對反射的光是能吸收 的。此外，冷卻水可以事先在阻尼器中循環(huán)以防止緩沖器的溫度由于 對反射光的吸收而升高。而且，可以在臺(tái)子157中形成加熱襯底的加 熱裝置(襯底加熱裝置)。此外，當(dāng)用激光形成標(biāo)記時(shí)，可以形成用于標(biāo)記的激光振蕩裝置。 該情形中，用于標(biāo)記的激光振蕩裝置的振蕩可以用計(jì)算機(jī)10控制。另 外，當(dāng)形成用于標(biāo)記的激光振蕩裝置時(shí)，分開地形成用于會(huì)聚從用于 標(biāo)記的激光振蕩裝置中輸出的激光束的光學(xué)系統(tǒng)。此外，至于形成標(biāo) 記時(shí)所使用的激光器，典型地提到諸如YAG激光器和C02準(zhǔn)分子激光 器。然而，當(dāng)然其它激光器也可以用來做標(biāo)記。而且，對于使用標(biāo)記的對準(zhǔn)，根據(jù)環(huán)境，可以提供1套CCD相機(jī) 21、或幾個(gè)CCD相機(jī)。附帶的，CCD相機(jī)表示用CCD(電荷耦合器件) 作為圖像傳感器的相機(jī)。而且，不設(shè)置標(biāo)記，絕緣膜或半導(dǎo)體膜的圖 形用CCD相機(jī)21識別，可以實(shí)施襯底的對準(zhǔn)。該情形中，通過掩模輸 入到計(jì)算機(jī)10的絕緣膜上的圖形信息和收集在CCD相機(jī)21中實(shí)際絕 緣膜或半導(dǎo)體膜上的圖形信息可以通過比較測試，并可以抓住 (grasp)襯底上的圖形信息。該情形中，標(biāo)記不是必須分開地設(shè)置。而且，實(shí)施入射到襯底上的激光束變成所謂返回光束，返回與反射 時(shí)一樣的光路，并實(shí)施在這個(gè)板的表面上的入射。然而，該返回光路有不利的影響，諸如激光的輸出、頻率的改變、和棒的破壞。因此， 為了除去返回光，并穩(wěn)定激光器的振蕩，可以安裝隔離器。此外，具有形成于其中的多個(gè)激光振蕩裝置的激光照射裝置的構(gòu)成示于圖21。上述構(gòu)成有光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得容易的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)非晶半導(dǎo) 體膜融化時(shí)，尤其從提高產(chǎn)量的觀點(diǎn)看，優(yōu)選的是使用線形激光束。 然而，如果縱向(圖3中X軸方向)變長，光學(xué)設(shè)計(jì)變得非常精確。 因而，光學(xué)設(shè)計(jì)的負(fù)擔(dān)可以用多個(gè)線形激光束以重疊的方式減輕。例如，一個(gè)線形激光束可以通過光學(xué)配合多個(gè)自多個(gè)激光振蕩裝置 振蕩的多個(gè)激光束形成。圖22A是示出每個(gè)激光束照射截面的視圖。 激光束的照射區(qū)域作為橢圓形式的情形在這里作為實(shí)例提到。然而， 沒有形式差別。激光束的形式根據(jù)激光器的種類變化，還可以用光學(xué)系統(tǒng)形成。例 如，從XeCl準(zhǔn)分子激光器L3308， Ramda Co. LTD的產(chǎn)品(308nm的波 長，30ns的脈沖寬度)射出的激光束的形式呈現(xiàn)10nm x 30nm的短式 (在兩束輪廓中半價(jià)寬度)。并且，如果棒形成為圓柱型，從YAG激 光器射出的激光束的形式變成圓形，如果是片狀，則呈現(xiàn)出短式。理 想尺寸的激光束還可以通過用光學(xué)系統(tǒng)另外加工這種激光束形成。在圖22A所示激光束縱向(X軸方向)中激光束能量密度的分布示 于圖22B中。圖21A所示激光束相當(dāng)于滿足圖22B中能量密度峰值的 1/62的區(qū)域。橢圓形激光束的能量密度分布在逐漸靠近橢圓中心0時(shí) 提高。這樣，圖22A所示激光束的能量密度在主軸方向服從高斯分布，斷定為能量密度均勻的區(qū)域變窄。其次，由圖22A所示2個(gè)激光束構(gòu)成的線形激光束的照射截面形 式示于圖22C中，其被合成。此外，圖22示出一個(gè)線形激光束通過堆 積2個(gè)激光束形成。要重疊的激光束的數(shù)目不限于此。如圖22C所示，每個(gè)激光束與每個(gè)橢圓的長軸一致，由部分重疊 的激光束合成以產(chǎn)生一個(gè)線形激光束30。此外，下文中，連接每個(gè)橢 圓中心0得到的直線設(shè)定為激光束30的主軸。圖22C所示的合成之后，線形激光束的主軸y方向上能量密度的 分布示于圖22D中。此外，圖22C所示的激光束相當(dāng)于一個(gè)區(qū)域，其 中滿足圖22B中峰值能量密度的1/e2。能量密度加在合成之前的每個(gè) 激光束重疊的部分。例如，如果重疊的激光束的能量密度的能量密度Ll和L2如圖所示相加，就變成幾乎等于每個(gè)激光束能量密度的峰值 L3，在每個(gè)橢圓中心O之間產(chǎn)生能量密度的平坦化。此外，如果L1與L2相加，理想的是變得等于L3。但是實(shí)際地， 不是必須變成相等的值。Ll和L2相加的值與L3的值之間差距的容量 等級由設(shè)計(jì)者適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。如果激光獨(dú)立地使用，由于能量密度服從高斯分布，很難將均勻能 量分布的激光照射到與絕緣膜平坦部分接觸的整個(gè)半導(dǎo)體膜上。然 而，如圖22D所示，通過重疊多個(gè)激光束并補(bǔ)償能量密度較低的部分， 擴(kuò)展均勻能量密度的區(qū)域，以便于與多個(gè)激光束不以重疊的方式使用 而是單獨(dú)使用的情形相比，充分地提高半導(dǎo)體膜的可晶化性。此外，至于能量密度分布，B-B，略小于C-C，。然而，B-B，和C -C，可以被認(rèn)為幾乎是一樣的大小?？梢哉f在合成前的激光束峰值的 1/e2的能量密度的區(qū)域中合成的激光束的形式是線形的。此外，能量密度低的區(qū)域存在于合成的線形激光束30照射區(qū)域的 外沿附近。由于如果該區(qū)域被使用，可晶化性相反可能被破壞，更優(yōu) 選的形式是不使用線形激光束的外沿，而用圖21所示的狹縫15。在實(shí)施本發(fā)明的激光束照射時(shí)，可以使用本發(fā)明說明的激光照射設(shè) 備。實(shí)施方案1 - 10的任一個(gè)都是適于的。然而，即使線形激光束有 優(yōu)點(diǎn)，還是提出了抬高光學(xué)系統(tǒng)或激光振蕩設(shè)備成本的問題。如果理 想的線形激光束可以在一套激光振蕩裝置和光學(xué)系統(tǒng)中得到，則實(shí)際 使用這種激光照射裝置是令人滿意的。實(shí)施方案12本實(shí)施方案示出用玻璃襯底301作為實(shí)施方案3中的刻蝕阻擋物 形成第二絕緣膜303的實(shí)例，相當(dāng)于第一絕緣膜302的絕緣膜(也作 為第三絕緣膜305 )形成于第二絕緣膜303上。圖29A中，用氧化硅或氧氮化硅以預(yù)定形狀形成在玻璃襯底601 上帶有凹處的第二絕緣膜602被形成。詳細(xì)說明與實(shí)施方案3 —樣。 濕刻蝕或干刻蝕足以用于凹處的形成。然而，本實(shí)施方案中使用用CHF3 氣體的干刻蝕。該情形中，氣流可以設(shè)為30-40sccm，反應(yīng)壓力可以 設(shè)為2.7-4. 0KPa，外加電功率可以設(shè)為500W，襯底溫度可以設(shè)為 20。C。并且，在本實(shí)施方案的情形中，優(yōu)選的是用玻璃襯底601這樣的 材料，與氧化硅有高選擇比(例如，Corning, Inc.的1737玻璃襯底)。 如果選擇比高，玻璃襯底601可以用作刻蝕阻擋物，就象在第二絕緣 膜602的形成一樣。然后，預(yù)先形成的笫二絕緣膜602覆蓋有氮化硅、氮含量高于氧 含量的氧氮化硅、或包括這些疊層的第一絕緣膜603。另外，非晶半導(dǎo) 體膜604形成于其上，以得到圖29B所示的狀態(tài)。這些第一絕緣膜603 和非晶半導(dǎo)體膜604的詳細(xì)說明在實(shí)施方案3中說明，作為參考。而 且，接著圖29B的工藝依照實(shí)施方案3進(jìn)行，在此省略并簡化了說明。根據(jù)本實(shí)施方案，可以確保玻璃襯底601和第二絕緣膜602充分 高的選擇比。因而，當(dāng)形成第二絕緣膜602的凹處時(shí)，工藝余量提高， 不會(huì)帶來問題，使得笫二絕緣膜602的下末端部分被鏟除(scoop out)。另外，上面沒有形成絕緣膜602的部分的組成為玻璃襯底上的 氮化硅膜、氮含量大于氧含量的氧氮化硅膜，或它們層疊的膜。因而， 不是必須用諸如氮化鋁的特殊絕緣膜。此外，本實(shí)施方案可以與實(shí)施方案1 - 11的任一個(gè)自由組合。實(shí)例1本發(fā)明得到的結(jié)晶半導(dǎo)體膜示于本實(shí)例中。此外，由于晶化工藝可 以根據(jù)實(shí)施方案2和3實(shí)施，本實(shí)施方案參考圖6-圖8說明。本實(shí)施方案中，50nm厚度的氧氮化硅膜用作圖6中的第一絕緣膜 302， 200nm厚度的氮化硅膜用作第二絕緣膜303。本情形中，由于當(dāng) 第二絕緣膜303受到刻蝕時(shí)，基礎(chǔ)的第一絕緣膜302也受到刻蝕，結(jié) 果得到相當(dāng)于圖1中級差d的250nm的高度。而且，笫二絕緣膜303 的寬度(相當(dāng)于圖1中的Wl)設(shè)為(K5^n，鄰近距離(相當(dāng)于圖1中 的W2 )設(shè)為0. 5|iun。而且，20nm厚度的氧氮化硅膜作為第三絕緣膜305形成于笫二絕 緣膜303上之后，150nm厚度的非晶硅膜連續(xù)地形成作為非晶半導(dǎo)體 膜306，而不實(shí)施空氣釋放。而且，非晶硅膜用實(shí)施方案2的晶化技術(shù) 晶化。具體地，在線形激光束照射之前，非晶硅膜上保留有10ppm醋 酸鎳溶液，進(jìn)行550。C熱處理4小時(shí)以得到晶化。連續(xù)振蕩模式的YV04 激光振蕩設(shè)備用于線形激光束，5.5W輸出的二次諧波(532nm波長)會(huì)聚在光學(xué)系統(tǒng)中，以50cm/sec的室溫速率掃描。圖26A是形成結(jié)晶硅膜307的狀態(tài)中(圖8所示的狀態(tài))的TEM (透射型電子顯微鏡)照片，圖26B是它的示意圖。第一絕緣膜302 和第二絕緣膜303的疊層存在于完全埋在結(jié)晶硅膜307之下的狀態(tài) 中。圖27A是觀察圖26A的截面得到的橫截面TEM照片，圖27B是它 的的示意圖。在以條狀圖形形成的笫二絕緣膜303 (凹處)上，形成結(jié) 晶硅膜307a使得它被填滿。結(jié)晶硅膜307b形成于笫二絕緣膜303的 上表面部分(凸起)。圖28A是對圖27A的截面進(jìn)行colonoscopic觀察得到的橫截面 TEM照片，圖28B是它的示意圖。用該照片觀察到第三絕緣膜305。在 結(jié)晶硅膜307a內(nèi)部既看不到晶粒邊界也看不到缺陷樣的東西。這表明 非常高的可晶化性。本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置，其中有著良好可晶化性的結(jié)晶硅膜 307a用作溝道形成區(qū)，通過確實(shí)地用可晶化性差的結(jié)晶硅膜307b作 為電極或線路，高速運(yùn)轉(zhuǎn)是可能的，在多個(gè)元件中幾乎沒有變化的薄 膜晶體管或該薄膜晶體管組可以以高度的積累累加。如上所述，具有不規(guī)則形式的線形條狀圖形用絕緣膜形成，非晶半 導(dǎo)體膜淀積在上面，接著激光束產(chǎn)生的融化狀態(tài)，發(fā)生晶化，使得半 導(dǎo)體被灌注在凹處中并固化。伴隨晶化產(chǎn)生的偏差或應(yīng)力可以集中在 凹處之外的區(qū)域。這使選擇地形成諸如晶粒邊界的不好的結(jié)晶區(qū)成為 可能。然后，上面沒有晶粒邊界的結(jié)晶半導(dǎo)體膜可以用過特別地指定溝道 形成區(qū)的位置完成。這樣可以消除由于不適當(dāng)介入的晶粒邊界或晶體 缺陷引起的性能上變化的要因因素，以允許形成性能上幾乎沒有變化 的晶體管或晶體管元件組。如上所述，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置，其中良好可晶化性的結(jié)晶 半導(dǎo)體膜用作溝道形成區(qū)，可晶化性差的半導(dǎo)體膜確實(shí)地用作電極或 線路。由此可以實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)轉(zhuǎn)和高電流驅(qū)動(dòng)能力，并提供由多個(gè)元件 中幾乎沒有變化的半導(dǎo)體元件或高度累加的半導(dǎo)體元件組組成的半導(dǎo) 體裝置。
權(quán)利要求
1、一種半導(dǎo)體裝置，包括在第一方向上延伸的第一到第三絕緣層；以及包括第一到第四區(qū)域的結(jié)晶半導(dǎo)體層，其中第一區(qū)域位于第一和第二絕緣層之間并且在第一方向上延伸，其中第二區(qū)域位于第二和第三絕緣層之間并且在第一方向上延伸，其中第三區(qū)域連接到第一區(qū)域和第二區(qū)域并且范圍超過第二絕緣層，并且其中第四區(qū)域連接到第一區(qū)域和第二區(qū)域并且范圍超過第二絕緣層。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l的半導(dǎo)體裝置，其中第三區(qū)域和第四區(qū)域每一 個(gè)都是導(dǎo)電的。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體裝置，其中笫三區(qū)域和第四區(qū)域每一 個(gè)都摻雜。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體裝置，其中第一區(qū)域和第二區(qū)域每一 個(gè)都包括多個(gè)晶粒并且基本沒有晶粒邊界。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l的半導(dǎo)體裝置，其中第三區(qū)域和第四區(qū)域每一 個(gè)都具有比第一和第二區(qū)域薄的部分。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l的半導(dǎo)體裝置，還包括位于所述第 一到第三絕緣層和所述結(jié)晶半導(dǎo)體層之上的第四絕緣 層；以及延伸超過所述第一到第四絕緣層以及所述結(jié)晶半導(dǎo)體層的第一和 第二區(qū)域的導(dǎo)電層。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l的半導(dǎo)體裝置，其中該半導(dǎo)體裝置結(jié)合到選自 包括TV機(jī)、視頻相機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、聲音回放設(shè)備、 數(shù)碼相機(jī)和蜂窩電話的組中的一個(gè)中。
全文摘要
提供有高電流驅(qū)動(dòng)能力、能夠高速運(yùn)轉(zhuǎn)并在多個(gè)半導(dǎo)體元件中幾乎沒有變化的半導(dǎo)體元件。它以下述事實(shí)為特征半導(dǎo)體元件有包括多個(gè)晶體取向的第一結(jié)晶半導(dǎo)體區(qū)，第一結(jié)晶半導(dǎo)體區(qū)連接到導(dǎo)電的第二結(jié)晶半導(dǎo)體區(qū)，其中第一結(jié)晶半導(dǎo)體區(qū)在平行于在絕緣表面上的線形條狀圖形中延伸的絕緣膜的方向延伸，且第二結(jié)晶半導(dǎo)體區(qū)被提供，包括以線形條狀圖形延伸的絕緣膜。
文檔編號H01L21/336GK101217150SQ20071015432
公開日2008年7月9日 申請日期2003年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月5日
發(fā)明者加藤清, 宮入秀和, 山崎舜平, 磯部敦生, 須澤英臣 申請人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所