[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及包括作为活性层的晶体硅层的半导体器件及其制造方法。

背景技术

作为用在有源矩阵显示装置中的半导体器件，包括作为活性层的晶体硅膜的薄膜晶体管已引起注意。与非晶硅膜相比，晶体硅膜具有更好的电气特性，可以形成更大的尺寸。此外，晶体硅膜对电流应力的抵抗力高，从而具有在长时间段驱动半导体器件之后观察到的阈值电压(Vth)的偏移小的优点。

不过，与用快速热退火(RTA)法或者激光退火法形成的晶体硅膜相比，紧接在沉积硅膜之后，用诸如等离子体化学气相沉积(VCD)法之类的气相生长法形成的晶体硅膜的结晶度低。于是，其载流子迁移率相对地小。于是，提高结晶度，即，提高晶体硅膜中的晶体的比例一直是待解决的任务。

作为另一种晶体半导体器件，可例示的还有光伏器件和光传感器。在光伏器件的层结构（configuration）中，已知i型层的结晶度是提高光电转换效率的重要因素。同样，为了特别增大生产量，期望紧接在通过等离子体CVD法沉积膜之后的时间形成结晶度优异的硅膜。

H.Kakinuma(J.A.P 70(12)15，Dec，1991P.7374)报告了：在用等离子体CVD法形成的晶体硅膜中，在所述膜的上部中进行结晶化，不过在其下部仍然存在非晶形。这表示：在等离子体CVD法的膜生长的初始阶段中，难以形成结晶度优异的硅层。

发明内容

技术问题

结晶度是影响晶体硅半导体器件的特性的因素，随着结晶度变得更高，电气特性得到改善。通常，在诸如薄膜晶体管或光伏器件的半导体器件中，结晶度的提高直接有助于其特性改善。

于是，本发明的目的是提供一种具有优异的结晶度和电气特性的结晶硅半导体器件及其制造方法。

技术手段

为了解决上述问题，本发明提供一种半导体器件，包括：基板，结晶硅层，包含氧化钛作为主要成分的氧化钛层，和与所述结晶硅层电连接的一对电极；其中：所述氧化钛层和所述结晶硅层是从基板侧起按照所描述的顺序在基板上形成的，所述氧化钛层和所述结晶硅层是相互接触地形成的。

本发明还提供半导体器件的制造方法，包括：形成包含氧化钛作为主要成分的氧化钛层，和利用气相生长法形成结晶硅层，所述结晶硅层是与氧化钛层接触地形成的。

本发明的有益效果

按照本发明，能够提供具有优异的结晶度和电气特性的结晶硅半导体器件及其制造方法。

附图说明

图1A、1B、1C和1D是分别示出按照本发明的半导体器件的示意截面图。

图2是作为按照本发明的半导体器件的光伏器件的示意截面图。

图3A和3B分别是作为按照本发明的半导体器件的光传感器的示意截面图和示意平面图。

图4是表示用Raman光谱法获得的硅层的光谱的曲线图。

具体实施方式

下面参考附图描述按照本发明的优选实施例。

[顶栅交错型TFT]

图1A示出作为按照本发明的实施例的半导体器件的典型例子的顶栅交错型薄膜晶体管(TFT)的示意截面图。

在图1A中，顶栅交错型TFT包括：玻璃基板101，及形成于玻璃基板101上的由金属构成的源电极和漏电极层102。此外，顶栅交错型TFT包括由含杂质的半导体层103形成的欧姆接触层。在由金属构成的源电极和漏电极层102下面形成氧化钛层104。借助层叠和图案化，按岛状形成源电极和漏电极层102，以及含杂质的半导体层103。于是，暴露一部分的氧化钛层104。氧化钛层104可包含不同于氧化钛的材料，不过优选包含氧化钛作为主要成分。在氧化钛层104上形成结晶硅层105。结晶硅层105被形成为在玻璃基板侧与氧化钛层104接触，并且被形成为在玻璃基板侧与源电极和漏电极层102欧姆接触。

在按照本发明的半导体器件中，结晶硅层被定义为这样的硅层，在所述硅层中，在可想到的硅层配置之中，利用Raman光谱法在520cm^-1处观察到Raman位移，并且特别地，晶体的体积分数（volume fraction）等于或大于20%。在本发明中，如果晶体的体积分数小于20%，那么即使在520cm^-1处观察到Raman位移，该硅层也被定义为非结晶（non-crystalline）硅层。如果在520cm^-1处未观察到Raman位移，那么该硅层被定义为非晶（amorphous）硅层。注意，在非晶硅层中，也存在短程内具有与结晶硅类似的结构的区域。