TW274634B - - Google Patents

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A7 B7 274634 五、發明説明（1 ) 發明背景 發明領域 ----------------IT (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明相關於具有設置在絕緣基體例如玻璃之上的 TFT(薄膜電晶體）的半導體裝置，及製造半導體裝置 的方法。 相關技術的討論 以具有形成在由玻璃或類似者所製成的絕緣基體上的 tft的半導體而言，已知的有活性液晶顯示裝e，感像 器及類似者，這些使用TFT以驅動像素。 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 薄膜矽半導體通常被使用於這些裝置中的TFT。薄 膜的半導體大致分成非晶矽半導體（a_s i )型式及結 晶矽半導體型式。非晶矽半導體最常被使用，因爲製造溫 度低，可相當容易地以流相方法製造，且有足夠的大量生 產力。但是，非晶矽半導體的物理性質劣於結晶矽半導體 ，例如導電性或類似者，所以有强烈的需求要建立一種方 法用來製造由結晶矽半導體所形成的TFT，以達成在未 來獲得較高速率特性的目的。以結晶矽半導體而言，已知 有非單晶結晶矽半導體例如多晶矽，微晶矽，含有晶體成 份的非晶矽，具有在晶體性質與非晶性質之間的中間狀態 的非晶矽，及類似者。在下文中，具有這些晶體性質的非 單晶結晶矽半導體被稱爲結晶矽。 以獲得具有這些晶體性質的薄膜矽半導體的方法而言 ，已知的有下列方法。 本紙張尺度逍用中國國家橾準（CNS ) A4规格（210X297公犛）-4 * 83. 3. 10,000 A7 274634 B7 五、發明説明（2 ) (1) 結晶膜直接形成於膜形成之時。 --------{ 滅-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (2) 雷射照明的能量被施加於先前已形成的非晶半 導雔膜以提供晶體性質。 (3) 熱能被施加於先前已形成的非晶半導體膜以提 供晶體性質。 經濟部中央梂準局男工消費合作社印裝 但是，在方法（1)中，在整個的基體的上表面上均 勻形成具有優良的半導體物理性質的膜有技術上的困難。 另外，因爲膜的形成溫度高，亦即6 0 0 °C或更高，所以 有不能使用便宜的玻璃基體的花费問題。於方法（2 )中 ，在例如現今最通用的準分子雷射的情況，有通過料量低 的問題，因爲雷射光束的輻射面積小。另外，雷射光束的 穩定性不足以均勻地處理大面積基體的整個上表面，因而 此方法似乎是下個世代的技術。在方法（3 )中，有利之 處爲此方法比起方法（1)及（2)較能應付基體的大面 積。但是，需要6 0 0 °C或更高的高溫成爲加熱溫度，而 將使用的較便宜的玻璃基體列入考慮，必須再降低加熱溫 度。特別是現行液晶顯示元件發展至大螢幕，而因此必須 使用同樣大規模的玻璃基體。當使用此種大規模玻璃基體 時，所發生的嚴重問題爲在半導體製造必要的加熱過程中 ，基體的收縮及應變造成配罩或類似者精確度的退化。特 別是，在現今最通用的7 0 5 9玻璃的情況，應變點的溫 度度5 9 3 °C，因而傳統的熱晶化法造成基體大大的變形 。此外，在溫度問題之外，因爲現行製法需要數十小時或 更多的加熱時間以供晶化，所以也有需要縮短加熱時間。 83. 3. !〇,〇〇〇 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4洗格（210Χ297公聲）-5 * 274634 A7 B7 五、發明説明（3 ) 發明概說 本發明是爲了去除上述的問題而產生，且本發明的目 的爲在藉著藉加熱而晶化非晶矽所形成的薄膜的方法的應 用而製造結晶矽半導體所形成的薄膜的方法中，提供降低 晶化所需溫度及減少晶化所需時間的方法。以本發明的方 法所準備的結晶矽半導體所具有的物理性質不低於傳統的 方法所準備的結晶矽半導體所具有的物理性質，且甚至可 適用於TF T的活性層區域。 發明人在上述的以C V D方法或噴濺塗覆法形成非晶 矽半導體膜以藉著加熱晶化如此形成之膜的方法中已操作 以下的實驗，且思考實驗的結果。 首先，在玻璃基體上形成非晶矽膜以藉著加熱晶化該 膜的機構被硏究。結果，已觀察到晶體的生長從玻璃基體 與非晶矽之間的介面開始，然後當晶體的生長具有一定程 度的厚度時，晶體的生長發展成圓柱的形狀而垂直於基體 的前表面。 經濟部中央標準局貞工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 上述現象被認爲是由於玻璃基體與非晶矽膜之間的介 面中有形成晶體生長的基礎的結晶核（形成晶體生長的基 礎的來源）存在及晶體從核開始生長的事實所造成。此種 結晶核被認爲是存在於基體的表面上或是玻璃表面的結晶 成份上的少許不純的金屬元素（氧化矽的結晶成份被認爲 存在於稱爲晶化玻璃的玻璃基體的表面上）。 因此，晶化的溫度被認爲可藉著更多地引入結晶核而 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公羹）—6 - 83.3.10,000 經濟部中央標準局貝工消費合作社印装 274634 A7 B7 五、發明説明（4 ) 降低，而爲了確定此效果，少許的其他金屬被形成於基本 上，然後非晶矽的薄膜形成於其上。然後，操作以加熱爲 方法的晶化實驗。結果，證實在基《上形成數個金屬的情 況，晶化的溫度被降低，且預期到在有外來物質成爲結晶 核處發生晶髏的生長。因此，一組數個雜質金屬可降低溫 度的機構已更詳細地被硏究。 晶化可分成兩個階段，亦即初始的核的產生及從核的 晶體生長。初始的核的產生速率之觀察是藉著對時間的測 量直到細小晶體在給定溫度發生於點圚型中。在任何形成 上述雜質金屬的薄膜的情況該時間均減少，而確定了當結 晶核被引入時晶化的溫度降低的效果。另外，在核的產生 之後晶體顆粒的生長在改變加熱時間的同時被硏究。結果 ，雖然在預期之外，但是觀察到甚至是核產生之後的晶體 生長速率在形成於某種金屬的膜之上的非晶矽薄膜的晶化 中也顯著的增加。此超過任何的預期。此機構稍後會詳加 敘述。 在任何情況，可確定的是，於在含有少許某種金屬的 膜上形成非晶矽構成的薄膜且然後藉著加熱使之晶化的具 有上述兩種效果的情況中，可在5 8 0 °C或更低的溫度及 以大約4小時獲得傳統上不被預期可得的充分的晶體性質 Ο 以具有此種效果的雜質金靥的實施例而言，有銦、錫 、銻、鍺、鉈、鉛、鉍、及鋅。這些雜質金屬在族或週期 上接近矽，且易與矽形成化合物。同時它們通常爲相對低 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐）-7 ~ 83.3. 10,000 ί- 威-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、νβ 274634 at _- B7__ 五、發明説明（5 ) 熔點的物質，而以下在說明軎中它們被稱爲·^低熔點物質 "。同時，除了那些元素之外，實驗結果顯示鑭系元素具 有降低溫度的效果。鑭系元素被使用成爲氫吸收合金且通 常對氫有高度的活性。在此說明害中，它們被稱爲、催化 金屬〃。另外，根據發明人所知，在第III，第IV及第V族 元素中具有上述物質性的物質理論上可被使用成爲上述的 催化金屬。亦即，可被使用的有第III族元素的B、A 1 、

Ga、I n、T1 、Sc、Y及鑭系，第IV族元素的C、 Ge、Sn、Pb、Ti 、Zr、及Hf ，和第V族元素 的N、P、As、Sb、Bi、V、Nb、及Ta。上述 的銦（In)、錫（Sn)、銻（Sb)、鍺（Ge)、 鉈（T1)、鉛（Sb)、鉍（Bi)、及鋅（Zn)較 有用於獲得顯著的效果。同時，雖然鋅屬於第II族元素， 但是因爲具有低熔點而可被使用成爲上述的低熔點金靥。 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 f 威------.订 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 典型成爲低熔點金屬物質的錫如何提供上述效果的例 子將敘述於下。在由藉電漿C V D法在未承受任何處理的 基體（Corning 7059)上，亦即在上面未形成有由少量的 錫所構成的薄膜的基體上形成的非晶矽所構成的薄膜在氮 氣環境被加熱而晶化的情況中，如果加熱溫度爲6 0 0 °C ，則需要10小時或更長的加熱時間。但是，在使用由形 成在上面已形成有由少量的錫所構成的薄膜的基體上的非 晶矽所構成的薄膜的情況中，加熱大約一小時可獲得相同 的晶化狀態。此時，晶化的判斷是藉著使用拉曼光譜。只 從此事實即明白顯示錫的效果非常大。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公藿）· 8 _ 83. 3.10,000 A7 274634 ____B7 __ 五、發明説明（6 ) (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 從以上的敘述可了解，在由非晶矽所構成的薄膜形成 在由少量的低熔點金屬或少董的催化金屬所構成的在基體 上的薄膜之上的情況中，可減少晶化所需的時間及溫度。 在假設此處理被使用於製造T F T的情況下，將會有更詳 細的敘述。雖然稍後會敘述，但是即使低熔點金屬的薄膜 形成於非晶矽之上而非在金屬上形成非晶矽，仍可獏得相 同的效果，並且此相同於在離子植入的情況。因此，在下 文於說明書中，連績的這些處理被稱爲〜加入少量的低熔 點金靥#及'^加入少量的催化金屬'。也可在形成由非晶 矽所構成的薄膜時加入這些金屬。 經濟部中央標隼局員工消费合作社印装 首先，加入低熔點金靥的方法會被敘述。當中顯明少 量的低熔點金屬的加入之達成可藉著在基體上形成由少量 的低熔點金屬所構成的薄膜而然後在此薄膜上形成由非晶 矽所構成的膜的方法，或是藉著預先形成非晶矽膜而然後 在此膜上形成少置的低熔點金屬的薄膜，因爲兩種方法均 同樣有溫度降低效果，且膜的形成方法可藉著噴濺塗覆法 或蒸汽沈積法以便不受限於特定的方法。但是，當在基體 上形成由少量的低熔點金屬所構成的薄膜時，在基體上形 成氧化矽的薄膜而然後再形成少量的低熔點金屬的薄膜有 顯著的效果，而非直接在由7 0 5 9玻璃所製成的基體上 形成少量的低熔點金屬的薄膜。上述的理由可被認爲是對 於此情況中之在低溫的晶化，使矽與低熔點金屬直接接觸 很重要，而在7 0 5 9玻璃的情況中，除了矽之外的成份 阻礙矽與低熔點金靥的接觸或反應。完全相同的加入方法 83. 3. 10,000 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐）-9 _ 經濟部中央標準局男工消费合作社印製 274634 A7 _ B7 五、發明説明（7 ) 可應用於加入催化金屬。 以加入少置的物質的方法而言，即使是在藉著離子植 入加入少量物質取代形成與非晶矽的上方或下方部份接觸 的薄膜的情況，也確實有大致相同的效果。以低熔點金屬 的量而言，例如，當加入的錫的置爲1 X 1 〇15原子/ -C m3或更多時，確定可降低溫度。但是，當加入量爲 1 X 1 021原子/ cm3或更多時，拉曼光譜的峰値形狀 清楚地不同於矽簡單物質的峰値形狀。因此，此顯示眞正 可使用的加入量在1 X 1 0 15原子/ cm3到5 X 1 0 19 原子/cm3的範園內。並且也須將加入量限制於從1 X 1 015原子/ cm3到1X1 019原子/ cm3，這是鑒於 加入量是被使用於T F T的活性層而成爲半導體物質性的 事實。 然後，當加入少童的低熔點金屬時假定的晶化機構會 首先被敘述。 如上所述，在未加入催化金屬用於低溫晶化的情況中 ，核從結晶核例如基體或類似者的界面隨機地發生，且晶 體從這些核同樣地隨機地生長。曾發現取決於製造方法而 獲得晶體相對地定向於（110)或（111)，且觀察 到晶體於整個薄膜大約均匀的生長。 爲了確定此機構，以DSC (差示掃描量熱計）實施 分析。以電漿C V D法形成在基體上的非晶矽薄膜被置於 樣品容器中於安裝在基體上的情況，然後容器中的溫度以 給定的速率上升。結果，在大約7 0 0 °C觀察到明確的加 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4坑格（210X297公舞）-1〇 - 83. 3. 10,000 --------ί ------IT------4 (請先閲讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) A7 274634 B7 五、發明説明（） 8 熱峰値，並且也觀察到晶化。當溫度的上升速率有變化時 ，此溫度自然地移位。例如，當速率爲1 0°C/分鐘時， 晶化開始於7 0 0 . 9 °C。然後，在三個不同的溫度上升 速率分別做測量，且在產生初始核後以Ozawa法獲得晶體 生長的活化能。結果，獲得的値約爲3. 04eV。當由 配合理論曲線而獲得反應速率方程式的結果時，證實晶化 機構可藉著無秩序的核產生及其生長模型而有最佳的解釋 ，且確認了核是從結晶核例如基體的界面等隨機地產生而 晶體從核生長的此種模型的適當性。 對加入低熔點金屬的情況也實施如上所述的完全相同 的測量，在此例中加入爲少量的錫。結果，當溫度以 1 〇°C/分鐘的速率上升時，晶化開始於6 2 5 . 5 °C， 而從道些連績的測量所獲得的結晶生長的活化能爲2 . 3 e V。如此，數字顯示有助於結晶的生長。 晶化開始溫度的降低原因被相當簡單地認定爲是如上 所述的外來物質的影響結果。但是，造成依據晶化生長的 活化能而使溫度降低的原因爲何？發明人對此考慮下列原 因〇 非晶矽的晶化中的速率決定過程一般認爲是矽原子的 自我擴散。如果此爲事實，則最好使擴散速率更高。但是 ，在從非晶矽晶化的情況中，必須被認定成是從具有非常 高黏性的未稀釋溶液晶化，與晶體從水溶液或類似者的晶 化不同。因此，因爲結晶部份與其周邊之間的密度差非常 小，所以原子不易於被移動。在此種情況下，爲賦予原子 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（2丨0 X 297公釐） II ^ 裝 i I 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央樣準局只工消費合作社印裝 11 經濟部中央標準局只工消费合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（9 ) 移動性，可考慮下列三種方法。 1.改變非晶膜的黏性以提供矽原子易於移動的情況 0 2 .引入大量的缺陷，乏餍或類似者以提供矽原子易 於移動的情況。 3.施加庫侖力或類似者以改變晶化的驅動力。 道三個方法並非彼此獨立，而是被認爲取決於加入的 物質種類這些方法中的兩個或三個方法會同時被滿足。 此情況中加入的低熔點金屬物質被認爲幾乎滿足上述 的方法1。同樣，以第III及V族物質而言，被預期有正或 負的乏層或類似者形成以滿足電中性的原則，因此被認爲 滿足上述的方法2。同樣的，第III及V族物質藉著由這些 物質所造成的能階的產生而使費米（Fermi)能階移位， 且在非晶部份與晶體部份之間的移位置不同的情況（一般 而言，移位量被認爲是受非晶部份中間間隔的能階的影響 而變成不同），被認爲可產生由移位置之不同所造成的顆 動力，因而使晶化的溫度可被降低。在第III及V族物質被 同時加入的情況中溫度很難被降低的事實成爲支持此機構 的結果。 然後，加入催化金屬的情況中的晶化機構會被敘述。 類似的在此情況中，以經由D S C測童而測定晶體生 長的活化能的結果而言，發現能量被降低至大約2 . 1 e V，且易於晶化。下述機構被認爲是此結果的原因。 如上所述，這些^催化金屬#對氫具有非常髙的反應 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） --------^ -裝------訂-----...,1線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -12 - 274634 A7 B7 經濟部中央揉準局員工消費合作社印製 五、發明説明（ίο ) 性。因此，可預期催化金屬會優先連接於與矽連接的氫而 產生大量的懸掛鍵。大量的懸掛鍵被認爲對於賦予原子移 動性滿足上述的方法2。同時，乏厝或類似者的產生被認 爲是由矽與鑭系之間的負電性的差異所造成以滿足電中性 的原則。即使不是此種情況，也需要鑭系有電性上的極大 改變。於此種情況中，假設以费米能階的移動產生驅動力 有可能性。 其次，藉著加入少量的上述的低熔點金屬或催化金屬 而獲得的結晶矽膜的晶體形式會被敘述。因爲兩種情況展 現幾乎相同的結晶形狀，所以似乎是由矽原子的易於移動 所造成。 加入的金屬（低熔點金屬及催化金屬）在晶化溫度或 更低擴散於非常廣的區域。此事實由SIMS (次級離子 質譜法）確認。然後，即使在擴散區域也有晶化溫度降低 的結果。同時，已證實直接加入區域的晶體形式不同於周 邊區域的晶體形式。亦即，已確定在直接加入區域中晶體 生長於垂直於基體的方向，而在周邊的擴散區域中晶體生 長於水平於基體的方向。此被假設是由晶體起始的核產生 的差異造成。亦即，相信在直接加入部份中，這些外來物 質進入晶體核內，從晶體核晶體以圓柱的形式生長，而在 周邊擴散區域中，晶體核爲如上所述的生長於縱向的直接 加入部份，且横向生長因爲從晶體核開始生長而必然地發 生。下文在此說明睿中，於橫向從用於低溫晶化的催化金 屬的直接加入區域延伸至周邊區域的晶體生長區域被稱爲 本A伕尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公藿）-13 - ~ 83.3.10,000 --------ί ά------IT------- ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 _ B7 五、發明説明（11 ) '横向生長#區域。 然後，在使用上述金屬的情況中，少置加入部份及其 附近的横向生長部份的電特性會被敘述，於此例子中使用 的是屬於低熔點金屬的銦。以少置加入部份的電特性而言 ，導電性與未加入金屬的膜的導電性相同，亦即與在大約 6 0 0 °C晶化數十小時而獏得的膜的導電性相同。同時， 以從導電性的溫度依附關係而獲得的活化能的結果而言， 在加入錫的量爲如上所述的1 017原子/ cm3至1 〇18 原子/cm3的情況，未觀察到銦（I n )的能階所造成 的活動行爲。亦即，從此實驗被認爲結晶矽膜如果有上述 的密度則可被使用成爲T F Τ的活性層。 經濟部中央榡準局員工消費合作社印裳 相反的，橫向生長部份的導電性比少量直接加入部份 的導電性高一位數或更多，以具有晶化的矽半導體而言此 爲不尋常高的値。此被認爲是由於因爲電流的路線方向與 晶體的橫向生長方向一致而使存在於電子在電極之間通過 所經過的空間中的晶粒界面減少或幾乎不存在的事實所造 成。此事實與透射電子束顯微相片一致並無矛盾。亦即， 可認爲因爲載子沿著以針狀或園柱的形式生長的晶體的晶 粒界面移動，所以可達成載子易於移動的狀態。在橫向生 長區域中的I η的密度爲I η被直接加入的區域中的1/ 1 0。此有用於再利用結晶矽膜而無I η的影響。 如今在最後將上述的不同特性列入考慮，金屬的應用 於T F Τ的方法將被敘述。使用T F Τ來驅動像素的活性 矩陣型液晶顯示元件被假設成爲T F Τ的應用領域。 83. 3. 10,000 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4说格（210Χ297公糠）-14 * 經濟部中央榡準局貝工消費合作杜印震 274634 at ____ B7 五、發明説明（l2 ) 如上所述，在最近的大螢幕活性矩陣型液晶顯示元件 中，限制玻璃基體的收縮很重要。使用加入少置金屬催化 劑以在低溫晶化的方法，可在與玻璃的應變點比較令人滿 意的低溫使晶化產生，此特別可取。根據本發明，傅統上 由非晶矽構成的部份在加入少量的低熔點金屬或催化金屬 後於5 0 0到5 5 0 °C被晶化大約4小時，因而使此部份 容易地爲結晶矽取代。自然，有需要相應地修改設計規則 或類似者。但是，傳統的裝置及製法被認爲足可利用，導 致很大的有利處。 另外，根據本發明，使用於像素的TFT及形成用於 周邊電路的激發器的T F T可藉著使用取決於各別特性的 晶體形式而被分開製造，且在本發明對活性型液晶顯示元 件的應用中有許多更特別的優點。使用於像素的T F T不 需太多的移動性，而寧可具有減少斷路狀態電流的大優點 0 因爲以上理由，少量的低熔點金靥或催化金屬被加入 於應該進入使用於像素的TF T內的區域，使得晶體生長 於橫向，造成大量的晶粒界面可被形成於通道方向的結果 ，因而降低斷路狀態電流。相反的，鑒於TFT對工作站 等的應用，形成用於周邊電路的激發器的TFT需要非常 高的移動性。因此，在應用本發明的情況中，少量的低熔 點金屬或催化金屬被加入於靠近形成用於周邊電路的激發 器的TFT的區域，且晶體被允許從金屬加入部份於一方 向生長。晶體生長的方向與通道中電流的路線方向一致， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4说格（210Χ297公舞）-15 - 83. 3. 10,000 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 、νβ A7 月，P日 絛正.'''is?-/ ____ _._B7 五、發明説明（13 ) 因而製造具有非常高移動率的TFT。 用於參考，圖4中顯示的爲在使用N i成爲催化金屬 而獲得結晶矽膜的例子中，以S I MS硏究晶化後N i澳 度的例子。從圇4可明顯看出在晶髋生長於平行於基髗的 方向的部份（横向生長）中的N i澳度低於N i被直接加 入（電漿處理）的區域中的N i澳度◊同時，標有— S i #的資料爲未有N i加入的情形，此數値被了解成爲 背景。相似地，於本發明中，可獲得具有基本上與圇4的 資料相同傾向的資料。因此，使用晶體於平行於基體的方 向生長的區域被認爲很有用。 如果矽膜晶化之實施是使用第III族元素，則因爲第III 族元素在晶化後存留於膜中，所以可獲得具有p —型導電 性的結晶矽膜。相似的，如果矽膜晶化之操作是使用第V 族元素，則可獲得具有η —型導電性的結晶矽膜。以上具 有一種導電型式的結晶矽膜的導電性可藉著在晶化時引入 的所加入的第II及第IV族元素的量而被控制。還有，導電 型式及導電性可藉著加入提供一種導電性型式的外來物質 而被控制。 另外，例如在第ΙΠ族元素I η被選擇性地引入证域 1 0 0 (圖1Α)內，且之後非晶矽膜1 0 4被形成於其 上使得晶化藉著加熱在5 5 0 °C進行4小時的情況中，晶 體生長從區域1 0 0於平行於基體的方向產生。此時，因 爲當晶體生長時I η被擴散，所以I η元索存在於晶化發 生的區域內。因爲密度約爲2X1 017到2X1 〇19原子 本紙張尺度適用中國國家棣準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） --------.裝------訂-----— 涨 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央榡準局只工消費合作社印裝 -16 - 274634 A7 B7 五、發明説明（14) /cm3 ，所以此區域晶化且也成爲p —型。p+BE域或 P-區域可藉著根據引子I η或晶化的量選擇擴散區域而 獲得。然後，藉使用此區域而形成TFT，而可獲得具有 P +型式或P 型式的通道形成區域的TFT。同樣的， 於使第V族元素S b取代上述的I η的情況中，可獲得具 有η —型式或η —型式的通道形成Ε域的TFT。如此， T F T的臨限電壓可藉著設定通道形成面域的導電型式爲 P —型式或n_型式而被控制。 於本發明中，如上所述的少量的低熔點金屬或催化金 屬被使用來促進矽半導體的晶化。晶化從金屬被加入的區 域以一維的方式進行於與基體平行的方向。本發明之特徵 爲此種被晶化的區域於電子裝®的使用。 更特別的，當絕緣閘極場效電晶體藉著此區域的結晶 薄膜矽半導體的使用而形成時，移動載子的方向大致與矽 膜的晶體在其通道形成區域內生長的方向一致，因而可獲 得具有髙移動率的TFT。另外，晶髋生長於平行於基體 的方向的結晶矽膜的使用有用於承受二極體及電晶體的稹 體化。另外，電容，電阻或類似者可在同一基體上稹體化 。還有，它們的構成可使用不昂貴的玻璃基體，此爲本發 明的另一特徴。 在使用薄膜矽半導髏的半導體中，晶體以針狀或圓柱 的形式生長於膜平面的方向的結晶矽膜的晶體生長方向大 致與移動載子的方向一致，使得載子可沿著晶髏晶粒界面 移動，因而可以高移動率移動載子。 -17 - I I ^-裝 I I I 訂 J·^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局K工消资合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 274634 A7 B7_ 五、發明説明（15 ) 圖式的簡單說明 合併及構成此說明書的一部份的相關Μ式說明本發明 的實施例，且與說明書一起用來解釋本發明的目的，優點 及原理。於圚式中， 圖1 Α至1 D顯示根據本發明的製造半導體裝置的方 法： 圖2顯示根锋本發明的半導體裝置的輪廓； 圚3 A至3 D顯示根據本發明的製造半導體裝置的方 法； 圖4顯示結晶矽膜內金屬元素的密度； 圖5 A顯示本發明的薄膜型絕緣閘極場效電晶體的概 略剖面圖： 圚5 B及5 C顯示根據本發明的實施例的晶體生長方 向與源極一汲極方向之間的關係。 較佳實施例的詳細敘述 本發明的實施例將參考相關圖式敘述如下。 於以下敘述的寅施例中，顯示的例子爲第III族元素的 I η，第V族元素的Sb及第IV族元素的S η被少置的加 入以晶化矽膜。但是，在使用這些族的其他元索或Ζ η的 情況，下列的實施例也可被同樣的應用。同時，於此情況 中，可調整加入少置這些元素的量，使得在晶化後的砂膜 中的密度成爲2 X 1 0 17至2 X 1 〇 19Cm—3。 -18 - ---^--------^ -裝------訂-----.,,,1線 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標华局κ工消费合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 274634 A7 A / B7 ___ 五、發明説明（i6) (第一個實施例） 第一個實施例顯示形成電路的例子’其中使用在玻璃 基體上的結晶矽膜的P -通道TFT (下文稱爲、 PTFT，）與η —通道TFT (下文稱爲'"NTFT’ )組合，以便彼此互補。此實施例的結構可被使用於活性 液晶顯示元件中像素電極及周邊激發器電路的開關元件’ 感像器及其他積體電路。 圓1A至1D爲顯示根據本發明的此實施例製造半導 體裝置的過程的剖面圖。於圖1 ( a )中，由氧化矽構成 的具有2 Ο Ο Ο A厚度的基底膜1 〇 2藉噴濺塗覆形成於 基體（Corning 7059)之上。然後，由金靥掩模，氧化矽 膜或類似者形成的掩摸1 0 3形成於基底膜1 〇 2之上。 基底膜1 0 2於區域1 0 0以狹縫的形式從掩模1 0 3暴 露。亦即，當圇1 A顯示的狀態從頂面加以觀察時，基底 膜（1 0 2 )以狹縫的形式暴露，而膜1 0 2的其他部份 則被掩模1 0 3覆蓋。 經濟部中央樣準局員工消費合作社印裝 --------1 ·裝------訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在提供掩模1 0 3後，具有5到2 0 0A的厚度例如 2 0 A厚的I η的薄膜被選擇性地以蒸汽沈積法形成於區 域1 0 0內（未顯示）。事實上，形成具有2 0Α之均勻 厚度的I η膜有困難，且厚度也難以精確地測量。但是， 厚度可以蒸汽沈稹源的減少量爲基礎概略地計算。此過程 之實施是因爲少量的第III族元素I η被引入用以晶化會被 形成在I η被引入區域的非晶矽膜。 本ϋ尺度適用中關家揉準（CNS )八4驗（210\297公着）-19 - 83. 3. !〇,〇〇〇 經濟部中央橾準局員工消費合作社印裝 A7 __B7 五、發明説明（Π ) 然後，於圖1B中，具有5 0 0至1 5 Ο 0A之厚度 例如1 0 0 0A厚的本質（I 一型）非晶矽膜1 〇 4藉著 電漿CVD法形成在氧化矽膜i 〇 2之上。然後，非晶矽 膜1 0 4在氫還原空氣環境（氫的分壓以〇 . 1到1大氣 Μ較佳）或鈍氣環境（空氣壓力）中於5 5 0 X被退火4 小時而晶化。此時，在上面有Iη的薄膜被選擇性地形成 的區域1 0 0中，結晶矽1 〇 4於垂直於基體1 0 1的方 向晶化。於區域1 0 0以外的區域中，如圖1 Β中的箭頭 1 0 5所示，晶體生長從區域1 〇 〇於橫向（平行於基髏 的方向）發生。例如，當I η被引入圖2中以參考數字 1 0 0代表的區域中時，晶體生長如箭頭1 〇 5所示一維 地產生。晶髏生長是以針狀或圓柱的形式產生。 然後，在如上述的以加熱退火之後再以燈加熱而退火 及促進晶化，以便獏得更細小的結晶矽膜。此退火是藉 1. 2pm的紅外線實施。退化時間在5分鐘以內。紅外 線被有效地吸入矽內以便獲得對矽膜品質之改進的重大效 果。另一方面，因爲紅外線難以被玻璃基體吸收，所以能 置被選擇性地加於矽而提供玻璃基體不會被同樣的加熱的 意義。以使用於由於燈加熱的退火的光線而言，可使用鎢 鹵素燈光線（波長爲0 . 5//m到3 . 5ym)或類似者 。細小的結晶矽膜可藉著由於燈加熱的退火而獲得。同時 ，退火之實施可藉著使用雷射光束取代上述的燈加熱。藉 燈加熱的退火具有改進晶化的優點，更特別的是可顯著的 去除膜中的缺陷。 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格.（2!0X297公舞)~~- 20 - 83.3. 1〇,〇〇〇 I — I I I I I —•裝 I 訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 274634 A7 B7 五、發明説明（18 ) 於使用雷射光束取代燈的情況中，適用的有K r F準 分子雷射（波長：248nm)或XeCj準分子雷射（ 波長：308nm)。 以上述過程的結果而言，非晶矽膜被晶化以獲得結晶 矽膜1 0 4。然後，圖型化被完成以界定可形成TFT的 源極，汲極及通道區域的活性區域。在此實施例中，因爲 晶體生長被發現於平行於基體的方向大約4 0 // m或更多 的範圍，所以各別活性層的長度（於源極/汲極方向的長 度）被設定爲4 0 pm。在此情況中，通道中心與I η被 引入的位置之間的距離爲大約2 0 ，且活性層（特別 是通道形成區域）中I η的密度可藉著設定此距離而被選 定。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 隨後，如圖1C所示，具有1 ο ο 0Α之厚度的氧化 矽膜1 0 6藉噴濺塗覆法形成於結晶矽膜1 0 4之上成爲 閘極絕緣膜。於噴濺塗覆中，氧化矽被使用成爲目標，爲 噴濺塗覆時基體溫度爲2 0 0到4 0 0 °C，例如爲3 5 0 °c，且噴濺塗覆的環境氣體爲氧及氬，而氬/氧的比率爲 0至0 . 5 ，例如0 . 1或更少。 在此過程之後，再次實施使用上述的燈加熱的退火。 此可改進包含氧化矽膜的閘極絕緣膜1 0 6與結晶矽膜 1 0 4之間的界面特性。自然地，即使藉著此燈退火也可 再改進結晶矽膜1 0 4的結晶性質。如眾所熟知的，改進 閘極絕緣膜與絕緣閘極場效電晶體的通道形成區域（於圖 1 C中，參考數字1 1 2及1 1 5代表形成通道形成區域 83. 3. 10,000 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙伕尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-21 - 274634 A7 B7____ 五、發明説明（19 ) 的結晶矽膜部份）之間的界面特性很重要，更詳細的說， 儘可能的減少區域內的缺陷及能階很重要。因此，在形成 閘極絕綠膜1 0 6之後實施由於燈加熱的退火可獏得極大 的效果。同時，退火之實施可藉著雷射光束的照射以取代 燈加熱。 之後，具有6 0 0 0到8 Ο Ο Ο A之厚度例如 6 0 〇 〇A厚的鋁膜（含有〇 . 1到2%的矽）藉著噴濺 塗覆法形成於閘極絕緣膜1 〇 6之上。然後，如圖1C所 示，閘電極1 0 7及1 0 9藉著噴濺塗覆法形成於閘極絕 緣膜1 0 6之上。另外，鋁電極的表面承受陽極氧化以在 鋁電極上形成氧化層1 0 8及1 1 0。陽極氧化是在含有 1到5 %的酒石酸的乙二醇溶液中實施。所獲得的氧化層 1 0 8及1 1 0的厚度爲2 Ο Ο 0A。因爲氧化層1 〇 8 及110成爲形成於稍後所敘述的離子摻雜程序中的偏移 閘極逼域的厚度，所以偏移閘極蓝域的長度可藉上述的陽 極氧化程序而決定。自然地，閘電極可爲主要含有矽的物 質，具有矽及金靥的矽化物的物質，主要含有金屬的物質 ，或是具有矽及金屬的叠片的結構。 然後，賦予活性區域（構成源極/汲極及通道）一種 導電型式的雜質藉著離子摻雜法（離子植入）被加入。於 此摻雜過程中，雜質（磷及硼）以閘電極1 〇 7及其周邊 上的氧化層1 0 8 ，閘電極1 0 9及其周邊上的氧化層 1 1 0爲掩模而被植入。以摻雜氣體而言，使用的有鱗（ PH3 )及乙硼烷（B2H6)，且使用前者之加速電壓爲 未紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公费）-22 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝------11-------- 經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 83. 3. 10,000 A7 274634 B7 五、發明説明（2〇) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 6 0到9 0 kV，例如爲8 0 kV，而使用後者之加速電 壓爲4 0到8 OkV，例如爲6 5kV。劑量爲 1X1 015 到 8X1 015cm-2，例如磷爲 2X1 015 cm—2而硼爲5 X 1 0 15cm—2。在摻雜時，以光抗蝕劑 覆蓋一區域以選擇性地摻雜各別元素。結果，分別形成η 0型雜質區域114及116及ρ—型雜質區域111及 1 1 3，因而分別形成Ρ —通道TFT (PTFT)的區 域及n_通道TFT (NTFT)的區域。 經濟部中央橾準局員工消費合作社印裝 之後，藉著雷射光束的照射實施退火。以雷射光束， 而言，使用的有Kr F準分子雷射（波長爲2 4 8 nm且 脈衝宽度爲2 On sec)，但是也可使用不同種類的雷 射。雷射光束的照射條件爲能量密度爲2 0 〇到4 0 0 m J / c rrf，例如爲2 5 0 m J / c πί，且照射2到1 0 次，例如每處照射兩次。當以雷射光束照射時，將基體加 熱至大約2 0 0到4 5 0 °C很有用。於雷射退火過程中， 因爲I η已被擴散於已預先晶化的區域中，所以重新晶化 易於藉雷射光束的照射而進行，使用已摻雜有賦予ρ —型 的雜質的雜質區域111及113與已摻雜有賦予η—型 的雜質的雜質區域114及116可易於被活化。 以退火源極/汲極區域的方法而言，使用上述的燈加 熱的退火方法很有效。因爲燈加熱（例如使用1. 2vm 的紅外線）如上所述的選擇性的加熱矽，所以在此實施例 的過程中需要之處可有效避免玻璃基體被加熱。 其次，具有6 0 0 0A之厚度的氧化矽膜1 1 8藉著 83. 3. 10,000 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公教）-23 經濟部中央梂準局員工消費合作社印製 A7 ____B7 五、發明説明（21 ) 電漿CVD法形成成爲中間層絕緣體，且然後在氧化矽膜 118中形成接觸孔，因而以導電材料例如由氮化鈦及鋁 構成的多層膜形成氰極/布線1 1 7，1 2 0，及1 1 9 。最後，在1 a tm的氫氣環境中於3 5 0 °C退火3 0分 鐘，因而完成包括互補TFTs的半導體電路（圖1 D) 0 上述的電路是由具有互補的P TF T及NT F T對的 CMO S結構構成。可選擇地，兩個TFT s可在上述程 序中同時被製造，然後在其中心切割以同時產生彼此獨立 的兩個TFT s。 圖2顯示圖1 D的半導體裝置從頂面觀察的輪廓。圖 2中之參考數字相應於圖1A至1D的參考數字。如圖2 所示，晶化的方向，亦即晶體生長的方向以箭頭1 0 5表 示。此方向表示源極/汲極菡域的輪廓的方向（連接源極 區域與汲極區域之間的線的方向），且在此結構中，當 TF T操作時，載子沿著在源極與汲極之間以針狀或園柱 形式生長的晶體移動。亦即，載子沿著針狀或圓柱形式的 晶體的晶粒界面的輪廓移動。因此，可減少載子移動時所 受的阻抗，因而可獲得具有高移動率的TFT。 在此實施例中，以引入I η的方法而言，薄膜（因其 極端的薄，所以難以觀察成爲膜）被選擇性地形成在位於 非晶矽膜1 0 4之下的基底膜1 0 2之上，且從該部份實 施晶體生長的方法被應用。不然，可在非晶矽膜1 〇 4形 成後，再選擇性地形成I η薄膜。亦即，可使晶體生長從 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210Χ297公律)~- 24 - 83. 3.10,000 --------f 威------1T (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 274634 A7 B7 經濟部中夬揉準局員工消費合作社印製 五、發明説明（22 ) 非晶矽膜的上表面，或從非晶矽膜的下表面產生。以引入 I η的方法而言，可利用電漿處理，I n離子植入，或是 當形成要被晶化的矽膜時加入少量I η的方法。 (第二個實施例） 第二個實施例顯示的例子爲，在活性液晶顯示裝置中 ，η —通道TFTs被提供於各別像素成爲切換元件。下 文中會敘述一個像素，但是實際上大量的像素（一般而言 ，數十萬個）以相同的結構形成。當然，n —通道型式之 外也可使用p —通道型式。同時，η —通道TFT也可不 形成於液晶顯示裝置的像素部份而是在周邊電路部份。另 外，η-通道TFT可被使用於感像器或其他積體電路。 亦即，如果與薄膜電晶體一起使用，其用途特別未受限制 〇 另外，在此實施例中，In被使用成爲用於晶化的少 量元素，被晶化的矽膜成爲P— _型，因而控制形成的η 一通道TFT的特性。如果使用Sb取代I η ，則通道形 成區域成爲η —-型。另外，其導電性之決定可根據少量 元素的引入量，離元素被引入的位置的距離，及晶化情形 (擴散程度被改變）。 根據本發明製造半導體裝置的方法的略圇顯示於圖 3 Α至3 D中。於此實施例中，使用玻璃基體（厚度爲 1 . lmn，3 0 0X4 0 Omm)成爲基體 2 0 1。首先， 具有2 0 0 0 A之厚度的基底膜2 0 2 (氧化矽）藉喷濺 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210父297公_ ) - 25 " 83. 3. 10,000 --------f -裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 年Z月 日巧正 B7 經濟部中央標率局只工消资合作社印製 五、 發明説明 〔23 ) — 1 | 塗 覆 法 形 成 於 基 體 2 0 1 之 上 〇 其 後 9 爲 選 擇 性 地 引 入 1 I I η 9 藉 金 屬 掩模 9 氧 化 矽 膜 9 光 抗 蝕 劑 或 類 似 者 形 成 掩 1 I 模 2 0 3 〇 然 後 5 藉 蒸 汽 沈 稹 法 形 成 I η 薄 膜 Ο I η 膜 具 請 1 1 1 有 5 到 2 0 0 A 的 厚 度 9 例 如 2 0 A 〇 以 此 種 方 式 9 少 量 先 閱 讀 1 I I η 被 選 擇 性 地 引 入 Μ 域 2 0 4 內 用 來 晶 化 矽 膜 〇 背 之 1 1 然 後 > 如 圖 3 B 所 示 9 具 有 1 0 0 0 A 之 厚 度 的 非 晶 注 意 事 1 1 矽 膜 2 0 5 藉 L P C V D 法 或 電 漿 C V D 法 形 成 9 之 後 且 項 再 填 在 4 0 0 °C 承 受 脫 氫 1 小 時 9 藉 熱 退 火 使 非 晶 矽 膜 2 0 5 寫 本 裝 | 被 晶 化 Ο 此 退 火 過 程 是 在 氫 還 原 氣 髏環 境 中 於 5 5 0 °C 實 頁 ___· 1 1 施 例 4 小 時 ( 氫 的 分 壓 以 0 1 到 1 大 氣 壓 較 佳 ) Ο 熱 退 1 1 火 過 程 也 可 在 鈍 氣 環 境 例 如 氣或 類 似 者 之 中 實 施 Ο 1 1 於 退 火 過 程 中 > 因 爲 I η 膜 形 成 於 非 晶 矽 膜 2 0 5 之 訂 | 下 的 部 份 區 域 ( 區 域 2 0 4 ) 內 晶 化 從 此 區 域 開 始 Ο 在 1 | 區 域 2 0 4 內 晶 化 垂 直 於 基 體 進 行 而 在 矽 膜 2 0 4 的 其 他 1 1 I 區 域 內 晶 化 橫 向 於 基 rndk 體 進 行 9 如 圖 3 B 中 的 箭 頭 所 代 表 Ο I 然 後 > 藉 與 第 一 個 實 施 例 中 同 樣 的 燈 加 熱 而 實 施 退 火 9 因 球 1 而 改 進 矽 膜 的 結 晶 性 質 ( 致 密 化 ) 0 1 1 以 此 種 方 法 ， 可 獲 得 由 結 晶 矽 構 成 的 半 導 體 膜 2 0 5 1 I 〇 隨 後 > 上 述 的 半 導 體 膜 2 0 5 被 圖 型 化 以 形 成 島 型 的 半 1 I 導 體 曲 域 ( T F T 的 活 性 層 ) 0 此 時 形 成 通 道 形 成 區 域 1 1 2 0 9 的 部 份 與 I η 被 引 入 的 區 域 2 0 4 之 間 的 距 離 被 適 1 1 當 地 設 定 9 以 決 定 I η 在 通 道 形 成 區 域 2 0 9 中 的 澳 度 Ο 1 1 亦 即 如 果 距 離 長 則 可 減 少 I η 在 通 道 形 成 區 域 2 0 9 1 1 中 的 澳 度 ， 而 如 果 距 離 短 ， 則 可 提 髙 I η 在 通 道 形 成 區 域 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -26 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（24 ) 中的澳度。自然在此情況，必須是矽膜2 0 5被晶化的面 域。 另外，由氧化矽構成的閘極絕緣膜2 0 6 (厚度爲

7 0 0到1 2 Ο 0A，典型爲1 Ο Ο 0A)藉電漿CVD 法在氧氣環境中以四乙氧基矽烷（TEOS )的原料形成 。基體溫度爲4 0 0 °C，以2 0 0到3 5 0 °C較佳，以防 止玻璃基體的收縮或觌曲。然後，如同第一個實施例，實 施1到5分鐘的藉紅外線的照射而操作的燈加熱，因而改 進半導體膜2 0 5與閘極絕緣膜2 0 6之間的介面特性。 其次，主要含有矽的膜藉已知的CVD法形成，然後 且被圖型化以形成閘電極2 0 7。然後，經由離子植入以 磷爲η —型雜質加以摻雜，因而以自動對正的方式相關於 閘電極形成源極區域2 0 8，通道形成區域2 0 9及汲極 面域2 1 0。然後，以K r F雷射光束照射以改進因離子 植入而退化的矽膜的結晶矽質。雷射光束的能量密度爲 2 5 0到3 0 OmJ/crrfcTF'T的源極/汲極的薄片 電阻爲3 0 0到8 0 0 Ω / c rrf。相似地，在此過程中， 可使用紅外線的燈加熱以取代所使用的雷射光束。 然後，以氧化矽形成中間層絕緣體211 ，且由 I TO在中間層絕緣體2 1 1上形成像素電極2 1 2。然 後，接觸孔形成於中間層絕緣體2 1 1內使得鉻/鋁多層 膜形成於源極/汲極區域內以形成電極2 1 3及2 1 4， 且一電極213也連接於ITO 212。最後，在氫氣 環境中於2 0 0到3 0 0 °C實施退火2小時，因而完成矽 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公考）-27 - 83. 3. 10,000 -- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) *•11 i 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 274634 A7 _____B7_ 五、發明説明（25 ) 的脫氫。以此種方法，完成TF T。於此過程中在其他像 素區域同時形成許多TFT s。 在此實施例所準備的TFT中，因爲晶體生長於載子 流動方向的結晶矽膜被使用成爲構成源極區域，通道形成 區域及汲極區域的活性層，所以載子並不越過晶體的晶粒 界面，亦即載子移動於平行於晶體的晶粒界面的方向，因 而獲得具有高載子移動率的T F T。 圖5A及5 B顯示此結構。亦即，圖5A爲TFT的 概略剖面圚而圖5 B爲具有源極，汲極及通道區域的半導 體島217的概略平面圖。特別是，圖5B顯示晶體生長 方向與通道電流沿著流動的源極-汲極方向之間的關係。 參考數字215顯示每個矽晶體横向延伸於一個方向。參 考數字216顯示晶體間的晶粒界面。由圖可見，源極， 汲極及通道區域之安排使得源極-汲極方向大致與矽晶體 均勻延伸的方向一致。據此，晶粒界面216不會對通過 通道區域的電流有有害的影響。 (第三個實施例） 第三個實施例顯示的例子爲在第二個實施例的T F T 中，源極及汲極設置的方向垂直於晶體生長的方向。亦即 ，在此例子中載子移動的方向垂直於晶體生長的方向，使 得載子之移動横向於針狀或圓柱形狀的晶體的晶粒界面。 圇5 C顯示此情況的概略說明圖。亦即，圇5 C顯示具有 源極，汲極及通道區域的半導體島217的平面圖。源極 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公舞）-28 - 83. 3. 10,000 ----------------IT------ί Μ (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印製 A7 _ B7_ 五、發明説明（26 ) 與汲極區域之間的方向安排方式使得若干矽晶髏延伸於垂 直於源極_汲極方向的方向。參考數字216代表晶粒界 面。應注意圖5 B及5 C只是用來說明晶體生長方向及源 極一汲極方向之間的關係，並非意欲顯示晶體的實際尺寸 或形狀。 以此種結構，可使源極與汲極之間有高電阻。這是因 爲載子必須移動以便橫向於以針狀或圓柱形式生長的晶體 的晶粒界面。爲了解本發明的結構，只需要在顯示於第二 個實施例的結構中考慮TFT應該被設置的方向。 藉著使用此實施例，可製造具有有較低漏流的像素 TFTs的活性矩陣型液晶裝置。亦即，在一 LCD裝置 中，在顯示部份內預備的用來切換每個像素的TFT s不 須具有如此高的移動率但必須使漏流減至最小，漏流即爲 TFT在其斷路狀態時的電流。爲此，源極及汲極區域的 方向設計方式使得電流越過形成在T F T的通道區域內的 晶粒界面。因此，不像先前的實施例，此實施例之設計爲 晶化進行的方向垂直於TFT內電流流動方向。另一方面 ，使用先前實施例的TFT形成顯示裝置的周邊電路很有 用，因爲周邊電路窬要具有高移動率的TFTs。 (第四實施例） 第四個實施例的主題爲在第二個實施例所顯示的結構 中，TFT設置的方向（於此實施例中，方向是藉著連接 源極與汲極區域之間的線而定義，亦即TFT之方向的決 本&張尺度適用中國國家標準（〇奶）八4規格（210父297公尊）-29 - 83.3.10,000 ----------------IT (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 83.3. 10,000 A7 B7 五、發明説明（27 ) 定是藉載子流動的方向）是藉結晶矽膜相關於基體表面的 晶體生長方向及所需角度而設定，因此而選擇TFT的特 性0 如上所述，在載子移動於晶體生長之方向的情況，因 爲載子沿著晶體的晶粒界面移動，所以可改進其移動率。 另一方面，在載子移動於垂直於晶體生長之方向的情況， 因爲載子必須越過大量晶粒界面，所以載子的移動率退化 Ο 因此，載子的移動率可藉這兩個方向間的選擇而被控 制，亦即，藉著設定在晶體生長方向與移動載子的方向之 間定義的從0到9 0度的範園內的角度而控制載子的移動 率。換句話說，可藉著設定晶體生長方向與移動載子的方 向之間的角度而控制源極區域與汲極區域之間的電阻。自 然地，此結構可應用於第一個實施例。於此情況，如圖2 所示之加入少量I η的縫形區域1 0 0旋轉於〇到9 0度 的範園，且定義在以箭頭1 0 5所代表的晶體生長方向與 連接源極及汲極區域的線之間的角度被選定於從〇到9 0 度的範圍內。於是，當此角度接近0度時，移動率變大， 因而提供可減低源極與汲極之間的電阻的結構。當角度接 近9 0度時，移動率小，且源極與汲極之間的馑阻變大， 亦即通道形成區域的電阻變大。 (第五個實施例） 第五個實施例顯示的例子爲在根據顯示於圖3 Α至 本紙伕尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公藿)~30 - f 裝 訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 274634 at B7 _ 五、發明説明（28 )β 3 D的第二個實施例的製造半導體裝置的方法中，I η的 薄膜形成於基底膜2 0 2的整個上表面之上，使得晶體的 生長在矽膜的整個上表面發展於垂直於基髏的方向。 TFT的製造方式使得薄膜形成在基底膜2 0 2的整個上 表面之上而不須提供掩模2 0 3，且之後在晶化過程之前 如第二實施例中所敘述的形成非晶矽膜2 0 5。 根據此實施例的TFT的輪廓的剖面圖與圖3 D中所 示的並無不同，但是在形成源極及汲極ffi域2 0 8及 2 1 0和通道形成區域2 0 9的活性層中，以針狀或圓柱 形式生長的晶體的生長方向垂直於基體2 0 1 。爲此，在 源極逝域（2 0 8或2 1 0)與汲極區域（2 1 0或 2 0 8 )之間移動的載子之移動橫向於針狀或圓柱形狀的 晶體的晶粒界面。據此，所得的TF T在源極與汲極之間 具有稍高的氰阻。雖然此種TFT具有1 0 0 cni/ Vs 或較低的移動率，但是其斷路狀態的電流小，使得其型式 最適於用於液晶顯示元件的像素用來保持電荷的T F T。 經濟部中央標準局員工消費合作社印掣 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 但是，因爲很難對此實施例的TFT控制活性層內的 I η密度，所以產生產率或可靠度的問題。這些問題可藉 使用可控制引入的I η量的方法（例如，離子植入法）而 去除。 (第六個實施例） 在第六個實施例所顯示的例子中，使用來藉加熱晶化 矽膜的第III族或第V族元素之外的矽離子被注入以再促進 本紙张尺度適用中國國家棣準（CNS ) Α4规格（210Χ297公羹)~「31 - 83.3. 10,000 A7 B7 五、發明説明（29 ) 晶化。根據此實施例的製造半導體裝置的方法將會參考圖 1敘述於下。至於未特別給定的敘述，在各別製造過程中 的製造條件或是膜的厚度與第一個實施例中描述的相同。 首先，基底膜（氧化矽膜）形成在玻璃基體1 0 1之 上，且掩模1 0 3也形成在基底膜之上以便選擇性地在暴 露區域1 0 0之上形成I η的薄膜，而I n爲用於晶化的 催化金雇。然後，移去掩模1 0 3，且藉電漿CVD法形 成非單晶結晶矽膜，在此情況爲非晶矽膜1 0 4。隨後， 藉離子植入將第IV族元素中的矽注入非晶矽膜1 〇 4的整 個上表面。此時，投射範圍設定在基體側於矽膜1 0 4與 基底膜1 0 2之間的界面附近。離子植入的加速電壓爲 6 OkV，且劑量爲2X1 015cm_2。結果，基體（包 括基底膜）與非晶矽膜1 0 4之間的界面附近中央地完全 地改變成非晶物質，使得改變成晶化核的發生儘可能地被 去除。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 使用S i離子是因爲S ί離子是對矽爲電中性的雜質 。S i離子的劑量可爲5 X 1 0 14到5 X 1 0 16離子 c m ' 2 ° 然後，藉著在5 5 0 °C加熱4小時而使非晶矽膜 1 0 4晶化。此時，晶體生長從區域1 0 0發展於如箭頭 1 0 5所表示的平行於基體的方向。晶體生長是以針狀或 圃柱的形式。當晶體生長時，因爲主要存在於基體與非晶 矽膜之間的界面上的成爲晶體生長的核的晶體成份（即使 在非晶矽膜內仍存在有某種程度的晶體成份）如上所述的 83. 3. 10,000 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公褒）-32 - 274634 at B7 五、發明説明（30 ) 藉注入矽離子而被去除，所以從區域1 0 0發展於平行於 基體的方向的晶體生長不會被從在矽膜1 0 4與基底膜 1 0 2之間的界面發展的晶《生長阻礙，因而可以優異的 定向實施晶體生長，亦即實施生長方向一致對齊的晶體生 長。 在較佳的過程中，如第一個實施例中所敘述的形成 PTFT及NTFT以完成互補的TFT電路。在如同在 此實施例中的具有優異的定向的晶體矽膜中，當TFT之 形成使得晶髏生長的方向幾乎與載子移動的方向一致時， 載子沿著晶體的晶粒界面移動，導致一種載子移動時不受 晶體的晶粒界面影響的結構。亦即，可實施高速率的操作 Ο 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在此實施例中，可獲得具有改進的結晶性質及高移動 率的TFT。此被認爲是因爲在從第III族元素I η被引入 的區域於平行於基體的方向的晶體生長中，因爲防止晶體 生長及促進在垂直於基體的方向的晶體生長的晶體成份已 預先被完全去除，在平行於基體的方向的晶體生長儍先發 展。容許晶體以圃柱形式生長於垂直於基體的方向的晶體 核所存在的在基體與矽膜之間的界面附近被完全改變成非 晶物質被認爲特別有效。 (第七個實施例） 在第七個實施例所顯示的例子中，在活性液晶顯示裝 置內，藉經由在顯示於第一個及第二個實施例的製造方法 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210X297公寒：）-33 _ 83. 3.10,000 274634 a7 _ B7 五、發明説明（31 ) 中加入少量的第ΠΙ族或第V族元素而被晶化的τ F T構成 周邊激發器電路，且藉使用已知之非晶矽者構成設置於像 素部份的TFT s。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 如一般所知，在活性液晶顯示元件中，構成周邊激發 器電路部份的TFT具有高移動率（1 0 0 cm*/ Vs或 更高）且需要爲可容許大量的通路狀態電流流動的TFT 。但是，設置於像素部份的TFT須要具有相對小的移動 率（大約1 0 crrf/ Vs )以防止由斷路狀態電流及用來 保持電荷的光照射所造成的故障。 周邊電路部份是由第一個或第二個實施例中敘述的 T F T構成，而像素部份是由使用已知的非晶矽膜的 TFT (a — S i TFT)形成，所得的結果在某種程 度上滿足要求。但是，仍存有使用非晶矽膜的T F T所具 有的移動率爲1 crrf / Vs或更低的問題。 (第八個實施例） 經濟部中央橾準局員工消费合作社印製 第八個實施例爲第七個實施例的再發展，在其顯示的 例子中，構成周邊電路部份的TFTs是由顯示於第一個 及第二個實施例中的具有1 0 0 crrf/ Vs或更高的移動 率的半導體層構成，而構成像素部份的TFT s是由顯示 於第五個實施例中的T F T構成。

顯示於第五個實施例的T F T之構成方式爲晶體生長 於垂直於基體的方向，使用晶體的晶粒界面垂直於載子的 流動，因而載子越過大董的晶體的晶粒界面。此種TFT 本紙乐尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公瘴）-34 _ 83. 3. 10,000 經濟部中央揉準局員工消費合作社印製 Μ _ Β7 _ 五、發明説明（32 ) 的移動率被降低，因爲載子的移動爲晶體的晶粒界面所阻 礙。但是，因爲斷路狀態電流被降低，所以電荷保持比率 提高以便適合於用於像素的TFT。 在此實施例中，如果構成周邊氰路部份的TFT的移 動率要再提高，可在核區域實施顯示於第七個實施例中的 中性元素的離子植入。 (第九個實施例） 在第九個資施例顯示的例子中，第IV族的元素S η被 使用成爲少量元素用來促進第一個或第二個實施例中的晶 化。Sn之外可使用C，Ge及Pb。在此實施例中， S η藉蒸汽沈積以薄膜的方式被引入，如同在第一個及第 二個實施例中。S η的離子可被注入非晶矽膜，使得S η 被直接引入矽膜中。 如上所述，根據本發明，當設置在基體上且具有晶體 生長於平行於基體表面的方向的結晶性質的非晶矽半導體 膜被使用於TFT時，在TFT內移動的載子的流動方向 與晶體生長的方向一致，因而可提供載子沿著（平行於） 以針狀或園柱的形式生長的晶體的晶粒界面移動的結構， 結果可獲得具有高移動率的TFT。另外，因爲TFT可 在例如6 0 0 °C或更低的低溫形成，所以可使用不昂貴的 玻璃基體成爲基體。 還有，可分開地製造具有須要在移動率的TFT。具 體上， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐）-35 - 83, 3. 10,000 --------!^------ΐτ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（33 ) 1 ) TFT之製造是藉著使用晶體生長於平行於基體 的方向的結晶矽膜，使得載子沿著晶體的晶粒界面移動。 2 ) TFT之製造是藉著使用晶體生長於平行於基腾 的方向的結晶矽膜，使得載子越過晶體的晶粒界面。 3 ) TFT被製造於晶體生長於垂直於基體的方向的 區域中。 4)用於晶化的元素被部份地引入以選擇性地形成結 晶矽膜，此結晶矽膜被用以將TFT的特定部份改變成髙 移動率的T F T。 特別是，因爲在用於晶化的元素被引入的區域以外的 面域內的結晶矽膜具有一維的定向。所以使用該區域可獲 得具有高移動率的TFT。 以上所提出的對本發明的較佳實施例的敘述是爲了說 明及描述。並非是包羅無遺的或是限制本發明即完全爲所 揭示的形式，從上述敎導的觀點或本發明的實際運用均可 得到修正及變化。實施例的選擇及敘述是爲了解釋本發明 的原理及其實際應用，以使熟知此技術者可利用本發明於 不同的實施例中且適合於特別的使用有不同的修正。本發 明的範圍是由附加的申請專利範圍及其等效者定義之。 本紙涑尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公烽）-36 - 83.3. 10,000 n m 1^1 m - - I— - -- *-- is - - - -11 - - ί I - - Τ» U3. 、v5 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. Α8 Β8 C8 D8 u i—— ·— 夂、申請專利範圍 附件一： 第83 1 05 0 1 8號專利申請案 中文申請專利範園修正本 (請先閲讀背面之注意事Js填寫本頁) 民國84年8月修正 1.一種用於活性矩陣液晶裝置的半導體裝置，具有 形成在一絕緣表面上且包含矽的半導體層，該半導體層包 括至少源極，汲極，及通道區域，其中該半導體層具有於 大致上平行於該絕緣表面的方向完全延伸通過該通道區域 的結晶結構，且其中該半導體層至少部份摻雜有可促進矽 的晶化的晶化促進物質，該物質是從由A 1 ，G a，I η ，T1 ，Sc，Y，鑭系元素，C，Ge，Sn，Pb， Ti ，Zr，Hf ，N，As，Sb，Bi ，V，Nb 及 T a所組成的族群中選擇。 2 .如申請專利範圍第1項的半導體裝置，其中在該 半導體層內的該物質的濃度在2 X 1 0 17到2 X 1 0 19原 子/ c m 3的範圍內。 1 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 3 . —種用於活性矩陣液晶裝置的半導體裝置，具有 形成在一絕緣表面上的包含矽的半導體層成爲該半導體裝 置的活性面域，其中該半導體層具有結晶結構且至少部份 摻雜有可促進該半導體層的晶化的晶化促進物質，該物質 是從由111，511，.3 13，〇6，1'1，？13，81及 Ζη所組成的族群中選擇。 4 .如申請專利範園第3項的半導髏裝置，其中在該 半導«層內的該物質的澳度在2 X 1 0 17到2 X 1 0 19原 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A8 B8 C8 D8 274634 六、申請專利範圍 子/cm3的範圍內。 5 種用於活性矩陣液晶裝置的半導髖裝β，包括 (請先閱讀背面之注意事^，填寫本頁) 具有絕緣表面的基體，及 形成在該絕緣表面上的至少兩個絕緣閘極場效電晶髓 該 電 晶 體 的 每 一 個 均 包 括 至 少 一 個 包 含 矽 的 結 晶 通 道 域 9 摻 雜 有 可 促 進 矽 的 晶 化 的 物 質 9 該 物 質 是 從 由 B ， A 1 G a 9 I η > T I ， S C 9 Y 9 鑭 系 元 素 C 9 G e 5 S η y P b y T i Z r 9 Η f 9 N > P y - A S S b B i 1 V y N b 9 Z η 及 T a 所 組 成 的 族 群 中 選 其中該電晶體之一的結晶通道區域內，晶體生長方向 與其通道長度對齊，而另一個該電晶體的結晶通道區域內 ，晶®生長方向不與其通道長度對齊。 6 .如申請專利範圍第5項的半導體裝置，g中在另 一個電晶體的通道區域內的晶體生長方向大致垂直於货通 道長度。 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 7 .如申請專利範圍第5項的半導體裝置，其中要在 該通道區域內通過的電流是沿著每個m晶體內的該通道長 度。 8 .如申請專利範圍第5項的半導體裝置，其中在該 半導髏層內的該物質的澳度在2 X 1 0 17到2 X 1 0 19原 子/cm3的範圍內。 9 . 一種用於活性矩陣液晶裝B的半導體裝置，包括 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 六、申請專利範圍 具 有 絕 緣 表 面 的 基 體 » 及 形 成 在 該 絕 緣 表 面 上 的 至 少 — 個 絕 緣 閘 極 場 效 電 晶 體 該 電 晶 髏 包 括 至 少 個 包 含 矽 的 結 晶 通 道 Έ 域 9 摻 雜 有 可 促 進 矽 的 晶 化 的 物 質 3 該 物 質 是 從 由 B 9 A 1 9 G a 9 I η > T 1 9 S C 9 Υ 9 鑭 系 元 素 9 C 9 G e ， S η t P b > T ί 9 Ζ Γ 9 Η { 9 N 9 P A S > S b 9 Β ί ， V 9 N b ♦ Ζ η 及 Τ a 所 組 成 的 族 群 中 選 擇 > 其中在該通道证域內的晶體生長方向與其通道·長度對 齊。 1〇 .如申請專利範圍第9項的半導體裝置，其中在 該半導體層內的該物質的澳度在2X1 017到2X1 〇19 (請先閱讀背面之注意事："·填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 原 子 / C m 3 的 範 圍 內 0 1 1 • 一 種 用 於 活 性 矩 陣 液 晶 裝 置 的 半 導 體 裝 S 包 括 • 1 具 有 絕 緣 表 面 的 基 體 ： 及 1 形 成 在 該 絕 緣 表 面 上 的 至 少 一 個 絕 緣 閘 極 場 效 電 晶 體 ， 該 電 晶 體 包 括 至 少 -- 個 包 含 矽 的 結 晶 通 道 區 域 摻 雜 有 可 促 進 矽 的 晶 化 的 物 質 9 該 物 質 是 從 由 B A 1 9 G a 9 I η 9 T 1 ’ S C 9 Y 9 鑭 系 元 素 C 9 G e 9 S η > P b 9 T i 9 Z r 9 H f 9 N ， P A S 9 S b 9 Β i y V ♦ N b > Z η 及 T a 所 組 成 的 族 群 中 選 擇 > 其 中 在 該 通 道 區 域 內 的 晶 體 生 長 方 向 大 致 垂 直 於 其 通 道長度。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） 274634 C8 D8 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 六、 申請專利範圍 1 I 1 2 • 如 丰 請 專 利 範 園 第 1 1 項 的 半 導 體 裝 置 9 其 中 1 1 在 該 半 導 體 層 內 的 該 物 質 的 濃 度 在 2 X 1 0 1 7 到 1 1 2 X 1 0 1 S 丨原 子 / C m 3的範圍內 0 -N 1 I 請 1 | 1 3 • 如 串 請 專 利 範 園 第 9 項 或 第 1 1 項 的 半 導 體 裝 先 閱 1 I 置 讀 1 t > 其 中 電 流 在 該 通 道 區 域 內 的 流 動 沿 著 該 通 道 長 度 0 背 1¾ 1 I 之 1 1 4 • 如 丰 請 專 利 範 圍 第 1 1 項 的 半 導 體 裝 置 9 其 中 意 1 I 該 m 晶 體 形 成 在 玻 璃 基 體 上 〇 事 1一 1 1 1 5 • —- 種 用 於 活 性 矩 陣 顯 示 裝 的 絕 緣 閘 極 場 效 髦 填 % 本 裝 晶 體 > 包 括 - 頁 、"WX 1 1 形 成 在 —. 基 體 的 絕 緣 表 面 上 的 包 含 矽 的 通 道 半 導 體 層 1 1 1 > 源 極 及 汲 極 9 該 通 道 半 導 體 層 介 於 其 間 1 訂 I 與 該 通 道 半 導 體 層 相 鄰 設 置 且 直 接 接 觸 的 閘 極 絕 緣 層 1 1 | » 及 1 1 相 鄰 於 該 通 道 半 導 體 層 設 置 用 以 該 閘 極 絕 緣 層 1 置 於 其 1 1 間 的 閘 電 極 9 ,1 泳 1 其 中 該 通 道 半 導 體 層 具 有 結 晶 結 構 且 摻 雜 有 可 促 進 矽 \ 1 1 的 晶 化 的 元 素 ， 該 元 素 是 從 由 A 1 > G a 9 I η ， T 1 y 1 I S C ， Y ΛΜΗ 彌 系 元 素 ， C ， G e 9 S η ， P b 9 T i 9 1 I Z r 9 Η f > N A S 9 S b » B ί 9 V 9 N b 9 Z η 及 1 1 I T a 所 組 成 的 族 群 中 選 擇 〇 1 1 1 6 • 如 丰 請 專 利 範 園 第 1 5 項 的 絕 緣 閘 極 場 效 電 晶 1 1 髏 > 其 中 在 該 通 道 半 導 體 厝 內 的 該 元 素 的 澳 度 在 1 1 2 X 1 0 1 7 到 2 X 1 0 1 9 原 子 / C ΤΤ1 3的範園內。 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) M規格（210X 297公釐） 274634 as B8 C8 D8 經濟部中央樣準局員工消費合作社印策 六、 申請專利範圍 1 1 1 7 ♦ 一 種 用 於活 性 矩 陣 顯 示 裝 置 的 絕 緣 閘 極 場 效 電 1 1 晶 體 9 包 括 • 1 1 包 含 矽 的 通 道 半 導 體 層 ✓-s. 1 1 請 1 1 源 極 及 汲 極 9 該 通 道 半 導 體 層 介 於 其 間 ； 先 閱 1 1 讀 1 1 與 該 通 道 半 導 髏 層 相 鄰 設 置 且 直 接接 觸 的 閘 極 絕 緣 層 背 1 1 之 1 » 及 注 意 1 1 事 1 相 鄰 於 該 通 道 半 導 體 層 設 置 且 以 該 閘 極絕 緣 層 置 於 其 ! 填 間 的 閘 電 極 J 本 裝 I 其 中 該 通 道 半 導 體 層 摻 雜 有 可 促 進 矽 的 晶 >(匕 的-元 素 9 頁 1 1 該 元 素 是 從 由 B > A 1 9 G a 9 I η ， T 1 9 S C Y 9 1 1 鑭 系 元 素 9 C ， G e 9 S Π 9 P b 9 T 1 9 Z r ， Η f ) 1 1 N ， P A S 9 S b ， B V Ν b Z η 及 T a 所 組 訂 1 成 的 族 群 中 選 擇 5 且 該 通 道 半 導 體 層 包 括 延 伸 於 與 其 通 道 1 1 I 長 度 平 行 的 方 向 上 的 晶 體 0 1 1 J 1 8 如 丰 請 專 利 範 園 第 1 7 項 的 絕 緣 閘 極 場 1 效 電 晶 1 1 體 1 其 中 在 該 通 道 半 導 體 層 內 的 該 元 素 的 濃 度 在 妹 1 2 X 1 0 1 7 到 2 X 1 9 1 9 原 子 / C m 3的範園內< ί 1 I 1 9 • — 種 用 於 活 性 矩 陣 顯 示 裝 置 的 絕 緣 閘 極 場 效 電 1 I 晶 體 9 包 括 • 1 1 包 含 矽 的 通 道 半 導 體 層 1 1 1 源 極 及 汲 極 f 該 通 道 半 導 體 層 介 於 其 間 參 1 1 與 該 通 道 半 導 體 層 相 鄰 設 置 且 直 接 接 觸 的 閘 極 絕 緣 層 1 1 • 1 及 1 I 相 鄰 於 該 通 道 半 導 體 m 設 置 且 以 該 閘 極 絕 緣 層 置 於 其 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（2I0X 297公釐） 274634 C8 D8 經濟部中央標準局貞工消費合作社印製 六、 申請專利範圍 1 I 間 的 閘 電 極 » 1 1 其 中 該 通 道 半 導 體 層 摻 雜 有 可 促進矽 的 晶 化 的 元 素 ， 1 1 該 元 素 是 從 由 Β 9 A 1 9 G a 9 I η 9 T 1 9 S C > Y 9 I I 請 1 1 鑭 系 元 素 9 C 9 G e S η 9 Ρ b 9 T 1 > Z r > Η f 9 kj 閱 1 1 讀 1 I N ， Ρ 9 A S 9 S b 9 B i 9 V 9 Ν b 9 Z η 及 τ a 所 組 背 1 I 之 1 成 的 族 群 中 選 擇 9 且 該 通 道 半 導 髏 層 包 括 延 伸 於 與 其 通 道 意 1 Ψ 1 長 度 垂 直 的 方 向 上 的 晶 體 〇 JIL 1 2 0 • 如 丰 請 專 利 範 園 第 1 9 項 的 絕 緣 閘 極 場 效 電 晶 填 % 本 裝 體 9 其 中 在 該 通 道 半 導 體 層 內 的 該 元 素 的 濃 度 在 i '•w·· 1 1 2 X 1 0 1 7 到 2 X 1 0 1 9 原 子 / C m 3的範圍內 5 1 1 2 1 — 種 半 導 體 裝 置 ， 包 括 1 1 具 有 絕 緣 表 面 的 基 體 : 訂 I 形 成 在 該 絕 緣 表 面 上 的 P — 通 道 型 絕 緣 閘 極 場 效 電 晶 1 1 I 體 及 1 1 形 成 在 該 絕 緣 表 面 上 且 以 互 補 形 狀 連 接 於 該 P 一 通 道 ! 1 電 晶 髏 的 η 一 通 道 型 絕 緣 閘 極 場 效 電 晶 體 9 Λ :-，卜 1 其 中 該 電 晶 體 的 每 一 個 均 具 有 結 晶 通 道 半 導 體 層 9 摻 1 1 雜 有 可 促 進 該 半 導 體 層 的 晶 化 的 元 素 9 該 元 素 是 從 由 A 1 1 I ， G a 9 I η 9 Τ 1 J S C 9 Υ 9 鑭 系 元 素 9 C G e 9 1 1 I S η 9 P b $ Τ i 9 Z r y Η f 9 N A S 9 S b 9 Β i 1 1 > V 9 N b 9 Ζ η 及 T a 所 組 成 的 族 群 中 選 擇 9 且 1 1 其 中 該 電 晶 體 的 該 通 道 半 導 體 層 均 包 括 延 伸 於 與 其 通 1 1 道 長 度 平 行 的 方 向 上 的 矽 晶 體 〇 1 I 2 2 • 一 種 製 造 用 於 活 性 矩 陣 液 晶 裝 置 的 半 導 髏 裝 置 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A8 B8 C8 ___ D8 六、申請專利範圍 的方法，包括之步騄爲： 在一表面上形成包含矽的非單晶結晶半導體層： 將從由A1 ，Ga， In，Tl ，Sc，Y，緬系元 As，Sb，Β ί ，V，Nb，Zn及Ta所組成的族群 中選擇的可促進矽的晶化的元素引入該半導體層的至少一 部份內； 在該引入之後，熱晶化該半導體層；及 在該晶化之後，在該半導體層的一部份內形晈該半導 體裝置的活性面域； 其中半導體層的該部份包括延伸於大致平行於該裝置_ 的電流要通過的方向的方向上的晶體。 2 3 .如申請專利範圍第2 2項的方法，其中該晶體 爲圃柱或針狀的形式。 2 4 .如申請專利範圍第2 2項的方法，其中在該通 I 道半導體層內的該元素的澳度在2 X 1 〇 17到2 X 1 π 19 原子/ cm 3的範圍內。 經濟部中央標準局男工消費合作社印製 I - - 1^1 1^1 In - -II >^^1*Rm 1^1 - - - In ^!ψ U3. 、va (請先閱讀背面之注意事氣填寫本頁) 2 5 . —種製造用於活性矩陣液晶裝置的半導體裝置 的方法，包括之步驟爲： 在一表面上形成非單晶結晶矽半導體層： 將從由A1 ，Ga， In，Tl ，Sc，Y，鑭系元 素，C,Ge，Sn,Pb，Ti，2；r,Hf,N, As，Sb，Bi ，V，Nb，Zn及Ta所組成的族群 中選擇的可促進矽的晶化的元索引入該半導體層的至少一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210Χ297公釐） 蛵濟部中央棣準局貝工消費合作社印製 274634 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 部份內； 在 該 引 入 之 後 9 熱 晶 化 該 半 導 髏 層 • * 在 該 熱 晶 化 之 後 藉 使 用 光 線 再 晶 化 該 半 導 體 層 ： 及 在 該 再 晶 化 之 後 在 該 半 導 體 層 的 一 部 份 內 形 成 該 半 導 體 裝 置 的 活 性 區 域 f 其 中 半 導 體 層 的 該 部 份 包 括 延 伸 於 大 致 平 行 於 該 裝 置 的 電 流 要 通 過 的 方 向 的 方 向 上 的 晶 體 0 2 6 • 如 丰 請 專 利 範 園 第 2 5 項 的 方 法 其 中 該 晶 體 爲 園 柱 或 針 狀 的 形 式 Ο * 2 7 • 如 丰 請 專 利 範 圍 第 2 5 項 的 方 法 其 中 在 該 通 道 半 導 體 層 內 的 該 元 索 的 濃 度 在 2 X 1 0 17 到 2 X 1 0 1 9 原 子 / C m 3的範園內£ > 2 8 • 如 申 請 專 利 範 圍 第 2 5 項 的 方 法 ， 其 中 該 光 線 是 從 燈 射 出 0 2 9 • 如 串 請 專 利 範 園 第 2 5 項 的 方 法 9 其 中 1 該 光 線 爲 雷 射 光 線 0 3 0 • — 種 製 造 用 於 活 性 矩 陣 液 晶 裝 e 的 半 導 體 裝 置 的 方 法 ， 包 括 之 步 願 爲 • 在 表 面 上 形 成 包 含 矽 的 非 單 晶 結 晶 半 導 體 層 * 將 從 由 B > A 1 9 G a 9 I η > T 1 j S C 9 Y > 鑭 系 元 素 9 C ) G e 9 S η 9 P b > Τ 1 » Z r » Η f N > P A S 9 S b > B i 9 V 9 Ν b Z η 及 T a 所 組 成 的 族 群 中 選 擇 的 可 促 進 矽 的 晶 化 的 元 素 引 入 該 半 導 體 層 的 至少一部份內： (請先閲讀背面之注意事項埃寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A8 B8 C8 D8 __ 夂、申請專利範圍 在該引入之後，熱晶化該半導髏層：及 在該半導體層的一部份內形成該半導體裝置的活性面 域： 其中半導體層的該部份包括延伸於大致垂直於該裝置 的電流要通過的方向的方向上的晶髏° 3 1 .如申請專利範圍第3 0項的方法，其中該晶體 爲圓柱或針狀的形式。 3 2 .如申請專利範園第3 0項的方法，其中在該通 道半導體層內的該元素的濃度在2 X 1 〇 17到2 0 1S 原子/ c m3的範圍內。 3 3 . —種製造用於活性矩陣液晶裝置的半導體裝置 的方法，包括之步驟爲： 在一表面上形成非單晶結晶矽半導體層； 將從由A1 ，Ga， In，Tl ，Sc，Y，鑭系元 素，C，Ge，Sn，Pb,Ti，Zr，Hf，N, i 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 ^^^^1 tm i Hat m —^^1« n^i —Bl^i ^^^^1 TJ (請先閱讀背面之注意事¾%寫本頁) As，Sb，Bi ，V，Nb，Zn及Ta所組成的嫉群 中選擇的可促進矽的晶化的元素引入該半導體層的至少一 部份內； 在該引入之後，熱晶化該半導體層： 在該熱晶化之後藉使用光線再晶化該半導體層：及 在該半導體層的一部份內形成該半導體裝置的活性區 域； 其中半導體層的該部份包括延伸於大致垂直於該裝置 的《流要通過的方向的方向上的晶體。 本紙張又度適用中國國家標準（CNS ) A4現格（210X297公釐） A8 B8 C8 D8 274634 申請專利範圍 3 4 .如申請專利範園第3 3項的方法，其中該晶體 爲園柱或針狀的形式。 3 5 .如申請專利範圍第3 3項的方法，其中在該通 道半導體層內的該元素的濃度在2 X 1 〇 到2 X 1 〇 I9 原子/ c m 3的範園內。 3 6 .如申請專利範圍第3 3項的方法，其中該光線 是從燈射出。 3 7 .如申請專利範圍第3 4項的方法，其中該光線 爲雷射光線。 (請先閣讀背面之注意事項¾寫本頁) 、-° Γ 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 本紙張尺度逋用中國國家樣率（CNS ) A4说格（210X 297公釐） 10