[发明专利]半导体器件、场致发光器件及场致发光显示装置的制法

说明书

技术领域

本发明涉及利用结晶硅膜的半导体器件及其制造方法。例如，涉及使用玻璃基片上或者石英基片上形成的结晶硅膜的薄膜晶体管及其制造方法。还涉及利用结晶硅膜的半导体器件的构成及其制造方法。

背景技术

以前，已经公知利用等离子CVD方法或减压热CVD方法，在玻璃基片和石英基片上形成硅膜，再利用该硅膜制造薄膜晶体管的技术。这种技术不仅用于使用玻璃基片或石英基片的场合，也用于采用单晶硅片的集成电路方面，还用于实现多层结构的场合。

特别是，在有源矩阵型液晶显示器件(LCD)方面，正在研究利用这种薄膜晶体管的技术。

一般用气相法或蒸镀等方法，获得单晶膜是困难的。(虽然在微小区域内可能实现这种技术，但不是一般的情况)。

所以，利用等离子CVD法和减压加热CVD法，形成非晶硅膜(非晶硅膜)，再把它加热或者用激光照射，使其结晶化。

一般，获得结晶硅膜的方法，是以石英基片作为基片，通过加热，在该石英基片上形成的非晶硅膜，使其结晶化。这种方法在900℃到1100℃的温度下，进行加热，使非晶硅膜变成结晶硅膜。

然而，石英基片价格高，在利用寻求低价格的液晶器件方面，存在问题。虽然，可以利用玻璃基片作为基片。可是，由于玻璃基片耐热性低，不能进行象上述那样的高温处理，还不能获得必要的结晶性。

玻璃基片耐热温度，根据不同种类可达到600到750℃的程度。所以，必须在这种温度内进行处理，来获得必要特性的结晶硅。

此外，众所周知，通过激光照射，可使非晶硅膜变成结晶硅膜。根据这种技术，几乎不使基片产生热损耗，就能使非晶硅膜变成结晶性硅膜。然而，在激光振荡器的安全性和照射区的均匀性方面，存在问题，在工业利用方面存在问题。

作为解决这个问题的方法，为了提高处理裕度，采用加热处理和照射激光的混合使用方法。但是，在并用加热处理的情况，由于产生前述处理温度高的问题，使用玻璃基片有困难。

作为解决这种问题的方法、在日本专利公开平07-074366号中公开了。其技术是，利用促进硅晶化的金属元素，在600℃以下的处理温度，使非晶硅膜变成为结晶硅膜。

对于这种技术，有两种结晶生长形式。一种是在掺杂金属元素区域，向下进行的纵向生长(在基片的垂直方向生长)。另一种是从该区域向周围进行横向结晶生长(在与基片的平行方向进行结晶生长)。

纵向生长的特征是，和只加热的情况进行比较，可用低温(结晶温度降低到50℃)获得结晶硅膜，工艺比较简单。然而，金属元素的浓度，无论如何也容易变高，此外，存在金属元素析出的问题。

金属元素的析出，成为所得半导体器件特性差别变大的主要原因。而且，成为制造薄膜晶体管时漏电流增加的主要原因。

另一方面，横向生长的区域，膜质优良，在其内部的金属元素的浓度低(只是比较的意思)，有作用。但是选择地形成多个横向生长区域时，这些区域互相接触合并，形成结晶边界，阻碍其它区域的生长。

特别是在结晶粒边界，由于形成了硅化镍成分，如果这个区域和薄膜晶体管的有源区重叠，则严重地损害薄膜晶体管的特性。此外，生长源不同的横向生长区域，其结晶生长形状不同，例如，通过X射线衍射计测，表示各结晶方向的信号强度不同。

这种情况，在基片上必须制作多个薄膜晶体管的情况，各薄膜晶体管的特性不同，在构成电路的情况，成为其工作不良问题的原因。

今后，由于电路结构越来越集成化，上述横向生长区域之间互相干拢成了大的问题。

如果生长方向不同，则所得到的器件特性不同，由多个器件所确定功能的电路，存在问题。

发明内容

由说明书公开的本发明的任务是，通过利用促进硅结晶化的金属元素获得结晶硅膜的技术，得到精确控制的结晶生长区。

例如，本发明的任务是提供控制横向生长区宽度的技术。此外，本发明的任务是提供下列技术，即利用前述金属元素促进结晶生长的技术，构成要求微细化的结构。

由说明书公开的本发明之一是，利用在具有绝缘表面的基片上形成的，在与前述基片平行或基本平行的方向生长的结晶区域，形成具有至少一种功能的电子电路，其特征是前述区域具有相同的结晶生长形态。