DE19833237A1 - Halbleiterdünnfilm und Halbleitergerät - Google Patents
Halbleiterdünnfilm und HalbleitergerätInfo
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- Y10S438/973—Substrate orientation
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halbleiterdünnfilm,
der auf einem Substrat ausgebildet ist, welches eine
isolierende Oberfläche aufweist, und betrifft ein
Halbleitergerät, welches einen derartigen Halbleiterdünnfilm
als seine aktive Schicht verwendet. Insbesondere betrifft die
Erfindung einen derartigen Halbleiterdünnfilm und ein
derartiges Halbleitergerät, bei denen der Halbleiterdünnfilm
aus einem Material hergestellt ist, dessen Hauptbestandteil
Silizium ist.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Halbleiterschaltung und
ein elektrooptisches Gerät, die aus Halbleitergeräten
bestehen, beispielsweise aus Dünnfilmtransistoren, und
betrifft einen elektronische Einrichtung, die eine derartige
Halbleiterschaltung und ein derartiges elektrooptisches Gerät
verwendet.
Bei der vorliegenden Erfindung ist der Begriff
"Halbleitergerät" so zu verstehen, daß er sämtliche
voranstehend geschilderten Einrichtungen wie
Dünnfilmtransistoren, Halbleiterschaltungen, elektrooptische
Geräte und elektronische Einrichtungen umfaßt; es werden
daher sämtliche Geräte und Einrichtungen, die auf der
Grundlage von Halbleitereigenschaften arbeiten, als
Halbleitergeräte bezeichnet. Die in den Patentansprüchen
angegebenen Halbleitergeräte sind daher nicht auf einzelne
Elemente wie etwa einen Dünnfilmtransistor beschränkt, und
umfaßt Halbleiterschaltungen und elektrooptische Geräte, die
durch Vereinigung derartiger Einzelelemente aufgebaut sind,
sowie elektronische Einrichtungen, die eine derartige
Halbleiterschaltung oder elektrooptisches Gerät als Teil
verwenden.
Seit einigen Jahren haben die Vorgehensweisen zur Erzeugung
von Dünnfilmtransistoren (TFTs) unter Verwendung eines
Halbleiterdünnfilms (Dicke einige zehn bis einige hundert
Nanometer), der auf einem Substrat vorgesehen ist, das mit
einer isolierenden Oberfläche versehen ist, beträchtliche
Beachtung gefunden. Momentan werden mit hoher Geschwindigkeit
Dünnfilmtransistoren entwickelt, insbesondere als
Schaltelemente von Bildanzeigegeräten, beispielsweise
Flüssigkristallbildanzeigegeräten.
Es wird beispielsweise bei Flüssigkristallanzeigegeräten
versucht, TFTs bei jeder Art elektrischer Schaltungen
einzusetzen, beispielsweise bei einer Pixelmatrixschaltung,
in welcher in Matrixform angeordnete Pixelbereiche einzeln
gesteuert werden, bei Treiberschaltungen zum Steuern einer
Pixelmatrixschaltung, oder bei einer Logikschaltung (einer
Operationsschaltung, einer Speicherschaltung, einem
Taktgenerator und dergleichen) zur Bearbeitung eines externen
Datensignals.
Momentan wird bei TFTs ein Film aus amorphem Silizium als
aktive Schicht verwendet, soweit ein Einsatz in der Praxis
erfolgte. Allerdings sind TFTs, die einen Film aus
kristallinem Silizium, beispielsweise einen Polysiliziumfilm,
verwenden, für Schaltungen wie etwa eine Treiberschaltung und
eine Logikschaltung erforderlich, die mit noch höherer
Geschwindigkeit arbeiten müssen.
Beispielsweise sind Vorgehensweisen der vorliegenden
Anmelderin, die in den japanischen Veröffentlichungen
offengelegter Patente mit den Nummern Hei 7-130652 und
Hei 8-78329 beschrieben sind, als Verfahren zur Herstellung
eines kristallinen Siliziumfilms auf einem Glassubstrat
bekannt. Diese Beschreibungen werden in die vorliegende
Anmeldung durch Bezugnahme eingeschlossen. Unter Verwendung
eines Katalysatorelements zur Beschleunigung der
Kristallbildung eines amorphen Siliziumfilms ermöglichen es
die in diesen Veröffentlichungen vorgeschlagenen
Vorgehensweisen, einen kristallinen Siliziumfilm mit höherem
Kristallanteil durch eine Wärmebehandlung von etwa 4 Stunden
bei 500 bis 600°C herzustellen.
Die in der Veröffentlichung Nr. 8-78329 beschriebene
Vorgehensweise besteht darin, daß die voranstehende Technik
dazu verwendet wird, Kristallwachstum in einer Richtung
annähernd parallel zur Substratoberfläche hervorzurufen. Die
vorliegenden Erfinder bezeichnen einen sich ergebenden
kristallisierten Bereich als "Querwachstumsbereich".
Selbst eine Treiberschaltung, die unter Verwendung derartiger
TFTs aufgebaut ist, kann jedoch nicht vollständig die
erforderlichen Leistungen zur Verfügung stellen. Insbesondere
ist es momentan unmöglich, unter Verwendung herkömmlicher
TFTs Hochgeschwindigkeits-Logikschaltungen aufzubauen, die
bei extrem hohen Geschwindigkeiten (Megahertz bis Gigahertz)
arbeiten müssen.
Um den Kristallanteil eines kristallinen Siliziumfilms zu
verbessern, der Korngrenzen aufweist (als Polysiliziumfilm
bezeichnet), haben die Erfinder mittels Trial and Error
Versuche angestellt, wie beispielsweise bei einem halb
amorphem Halbleiter (japanische Veröffentlichung eines
offengelegten Patents Nr. Sho 57-160121 usw.), und einem
Monodomänen-Halbleiter (japanische Veröffentlichung eines
offengelegten Patents Nr. Hei 8-139019). Diese
Veröffentlichungen werden in die vorliegende Anmeldung durch
Bezugnahme eingeschlossen.
Das Konzept, welches den in den voranstehend angegebenen
Veröffentlichungen geschilderten Halbleiterfilmen gemeinsam
ist, besteht darin, Korngrenzen so auszubilden, daß sie im
wesentlichen unschädlich sind. Das wesentlichste Ziel bestand
daher darin, Korngrenzen im wesentlichen auszuschalten, um so
eine glatte Bewegung von Ladungsträgern (Elektronen oder
Löchern) zu ermöglichen.
Die in den voranstehend angegebenen Veröffentlichungen
beschriebenen Halbleiterfilme sind jedoch in der Hinsicht
immer noch unzureichend, daß sie es Logikschaltungen nicht
gestatten, den erforderlichen Hochgeschwindigkeitsbetrieb
durchzuführen. Um ein System zu verwirklichen, bei welchem
Logikschaltungen eingesetzt werden, ist es daher
erforderlich, ein Material zu entwickeln, das bislang noch
nicht bekannt ist, also ein vollständig neues Material.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der
Erfüllung der voranstehend angegebenen Anforderung, also in
der Bereitstellung eines Halbleiterdünnfilms, mit dem ein
Halbleitergerät mit extrem hoher Leistung erzielt werden
kann, welches den Aufbau derartiger
Hochgeschwindigkeitslogikschaltungen gestattet, wie sie durch
herkömmliche TFTs nicht zur Verfügung gestellt werden können.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in
der Bereitstellung eines Halbleitergeräts, welches den
voranstehend geschilderten Halbleiterdünnfilm benutzt.
Die Erfindung stellt einen Halbleiterdünnfilm zur Verfügung,
der als Sammelkörper aus zahlreichen stangenartigen
Kristallen oder Kristallen in Form flacher Stangen
ausgebildet ist, bei denen jeweils Silizium der
Hauptbestandteil ist, wobei die Hauptorientierungsebene
annähernd mit der {110}-Ebene zusammenfällt; in dem
Halbleiterdünnfilm beträgt die Konzentration sowohl von
Kohlenstoff als auch von Stickstoff 5×1017 Atome/cm3 oder
weniger, und beträgt die Sauerstoffkonzentration 1×1018
Atome/cm3 oder weniger; und die Kristalle in Form von Stangen
oder flachen Stangen berühren einander, während sie
Drehwinkel ausbilden, deren Absolutwerte innerhalb von 3°
liegen.
Der voranstehend geschilderte Halbleiterdünnfilm kann so
ausgebildet sein, daß ein Elektronenstrahlbeugungsmuster des
Halbleiterdünnfilms infolge der {110}-Orientierung besonders
regelmäßig ausgebildet ist, wobei jeder der Beugungspunkte
des Elektronenstrahlbeugungsmusters annähernd kreisförmig
ist, und das Verhältnis der Länge der kleinen Achse zur Länge
der großen Achse jedes der Beugungspunkte im Bereich von 1/1
bis 1/1,5 liegt.
Der voranstehend geschilderte Halbleiterdünnfilm kann so
ausgebildet sein, daß ein Elektronenstrahlbeugungsmuster des
Halbleiterdünnfilms infolge der {110}-Orientierung besonders
regelmäßig ausgebildet ist, wobei jeder der Beugungspunkte
des Elektronenstrahlbeugungsmusters eine Verbreiterung
aufweist, die auf einem Kreis liegt, dessen Zentrum im
Zentrumspunkt eines Elektronenstrahlbeleuchtungsbereiches
liegt, und die Tangente an jeden der Beugungspunkte von dem
Zentrumspunkt des Elektronenstrahlbeleuchtungsbereiches und
ein Linienabschnitt, der dem Zentrumspunkt des
Elektronenstrahlbeleuchtungsbereiches und den Zentrumspunkt
des Beugungspunktes verbindet, einen Winkel bilden, der
innerhalb von ± 1,5° liegt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch
dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
Fig. 1A und 1B Photographien von
Elektronenstrahlbeugungsmustern von
Halbleiterdünnfilmen;
Fig. 2A und 2B eine schematische Darstellung des
Elektronenstrahlbeugungsmusters von Fig. 1A;
Fig. 3A bis 3C die Richtungsbeziehungen eines
Halbleiterdünnfilms;
Fig. 4A bis 4C Formen von Korngrenzen;
Fig. 5A bis 5E sowie Fig. 6A bis 6D ein Herstellungsverfahren für ein
Halbleitergerät gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 eine Schnittansicht eines elektrooptischen Gerätes
gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 8 das Aussehen eines Aktivmatrixsubstrats gemäß der
fünften Ausführungsform;
Fig. 9 eine Schnittansicht eines Aktivmatrixsubstrats
gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 10 eine Schnittansicht eines Aktivmatrixsubstrats
gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 11A und 11B Beispiele für dreidimensionale
Halbleiterschaltungen gemäß einer neunten
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 12A bis 12F Beispiele für elektronische Einrichtungen
gemäß einer elften Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 13 ein Diagramm mit einer Darstellung eines SIMS-
Meßergebnisses;
Fig. 14A und 14B TEM-Photographien, welche Kristallkörner
kristalliner Siliziumfilme zeigen;
Fig. 15A bis 15C ein Modell zur Erzeugung und Auslöschung
von Defekten;
Fig. 16A bis 16C ein Herstellungsverfahren für ein
Halbleitergerät gemäß einer achten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 17A bis 17B TEM-Photographien von Kristallkörnern
eines Halbleiterdünnfilms;
Fig. 18A und 18B TEM-Photographien eines Dunkfelfeldbildes
des Halbleiterdünnfilms;
Fig. 19 eine TEM-Photographie, die ein Lichtfeldbild des
Halbleiterdünnfilms zeigt;
Fig. 20A bis 20C TEM-Photographien eines Zustands von
Korngrenzen des Halbleiterdünnfilms;
Fig. 21A bis 21C TEM-Photographien eins Zustands von
Korngrenzen des Halbleiterdünnfilms;
Fig. 22A bis 22C TEM-Photographien eines Zustands von
Korngrenzen des Halbleiterdünnfilms;
Fig. 23A und 23B Ansichten des oberen Aufbaus und des
Schnittaufbaus eines Pixel-TFT; und
Fig. 24 eine TEM-Photographie des Schnittaufbaus eines
Pixel-TFT.
Die zusammenfassend voranstehend geschilderte vorliegende
Erfindung wird nachstehend im einzelnen unter Bezugnahme auf
Ausführungsformen geschildert.
Diese Ausführungsform betrifft ein Herstellungsverfahren für
einen Halbleiterdünnfilm gemäß der vorliegenden Erfindung und
ein Halbleitergerät (genauer gesagt, einen TFT), welches den
Halbleiterdünnfilm als seine aktive Schicht verwendet. Das
Herstellungsverfahren wird grundlegend unter Bezugnahme auf
die Fig. 5A bis 5E sowie 6A bis 6D beschrieben.
Zuerst wird ein Siliziumsubstrat 501 als Substrat
hergestellt, welches eine isolierende Oberfläche aufweist.
Das Siliziumsubstrat 501 wurde durch eine
Wasserstoffwärmebehandlung reduziert. Ein thermischer
Oxidationsfilm 502 wird dann dadurch hergestellt, daß eine
thermische Oxidation auf dem Siliziumsubstrat 501 in einer
Atmosphäre durchgeführt wird, die ein Halogenidgas enthält
(HCl-Gas bei der vorliegenden Ausführungsform).
Der sich ergebende thermisch oxidierte Film 502 weist die
Eigenschaft auf, daß er besonders gleichmäßig eben ist. Durch
Optimierung der Bedingungen für die thermische Oxidation kann
bei der vorliegenden Ausführungsform ein thermischer
Oxidationsfilm erhalten werden, bei welchem der Mittelwert der
Höhenunterschiede zwischen Ausnehmungen und Vorsprüngen 5 nm
oder weniger beträgt (typischerweise 3 nm oder weniger;
vorzugsweise 2 nm oder weniger), oder aber, wenn 100 Paare
aus Ausnehmungen/Vorsprüngen untersucht werden, die Differenz
der Höhen von Ausnehmungen und Vorsprüngen 10 nm oder weniger
für sämtliche 100 Paare beträgt, und 5 nm oder weniger für
90 dieser 100 Paare beträgt.
Auf diese Weise wird ein Substrat, welches eine extrem ebene
isolierende Oberfläche aufweist, erhalten, wie in Fig. 5A
gezeigt. Die überragende Ebenheit spielt eine wesentliche
Rolle bei der Ausbildung eines Halbleiterdünnfilms gemäß der
Erfindung.
Dann wird ein amorpher Siliziumfilm 503 so hergestellt, daß
seine Dicke, also die endgültige Dicke (das heißt die Dicke
nach der Verringerung der Dicke infolge der thermischen
Oxidation) 10 bis 75 nm beträgt (vorzugsweise 15 bis 45 nm)
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Herstellung des
Films mittels Niederdruck-CVD unter folgenden Bedingungen
durchgeführt:
Filmausbildungstemperatur: 456°C
Filmausbildungsdruck: 0,5 Torr
Filmausbildungsgase: He Helium 300 sccm (Standardkubikzentimeter) Si2H6 (Disilan) 250 sccm.
Filmausbildungstemperatur: 456°C
Filmausbildungsdruck: 0,5 Torr
Filmausbildungsgase: He Helium 300 sccm (Standardkubikzentimeter) Si2H6 (Disilan) 250 sccm.
Es ist wesentlich, daß die Verunreinigungskonzentrationen in
dem Film während der Filmherstellung gründlich gesteuert
werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die
Konzentrationen an C (Kohlenstoff), N (Stickstoff) und
O (Sauerstoff), welche Verunreinigungen darstellen, die die
Kristallbildung des amorphen Siliziumfilms 503 bei ihrem
Vorhandensein beeinträchtigen, folgendermaßen eingestellt.
Die Konzentration sowohl von C als auch von N wird so
gesteuert, daß sie weniger als 5×1018 Atome/cm3 beträgt
(typischerweise 5×1017 Atome/cm3 oder weniger; vorzugsweise
2×1017 Atome/cm3 oder weniger). Die Konzentration an O wird
so gesteuert, daß sie geringer als 1,5×1019 Atome/cm3
(typischerweise 1×1018 Atome/cm3 oder weniger; vorzugsweise
5×1017 Atome/cm3 oder weniger). Dies liegt daran, daß dann,
wenn irgendeine dieser Verunreinigungen mit höherer
Konzentration als den voranstehend angegebenen Werten
entsprechend vorhanden ist, dies die Kristallbildung negativ
beeinflußt, die später erfolgt, wodurch möglicherweise die
Qualität des Films nach der Kristallbildung beeinträchtigt
wird.
Fig. 13 zeigt das Ergebnis einer SIMS-Untersuchung
(Sekundärionenmassenspektrokospie), bei welcher die
Verunreinigungskonzentration in einem amorphen Siliziumfilm
gemessen wurde, der unter den Bedingungen gemäß der
vorliegenden Ausführungsform hergestellt wurde. Die Probe war
so ausgebildet, daß ein amorpher Siliziumfilm mit einer Dicke
von 0,5 µm auf einem Siliziumwafer hergestellt wurde. Fig.
13 bestätigt, daß die Konzentrationen von C, N und O sämtlich
innerhalb der voranstehend angegebenen Bereiche lagen. Es
wird darauf hingewiesen, daß im Zusammenhang der vorliegenden
Anmeldung die Konzentration eines Elements in einem Film
durch einen Minimalwert bei einem SIMS-Meßergebnis definiert
wird.
Um die voranstehenden Merkmale zu erzielen ist es
wünschenswert, daß bei einem Niederdruck-CVD-Ofen, der bei
der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, eine
Trockenreinigung regelmäßig durchgeführt wird, um dessen
Filmausbildungskammer rein zu halten. Die Trockenreinigung
kann so durchgeführt werden, daß man ClF3-Gas (Chlor-
Fluoridgas) mit 100 bis 300 sccm durch den Ofen fließen läßt,
der auf 200 bis 400°C erwärmt wird, und die
Filmausbildungskammer durch Fluor gereinigt wird, welches
durch thermische Zersetzung erzeugt wird.
Soweit die Erfinder wissen können Ablagerungen (die
hauptsächlich aus Materialien mit Silizium als
Hauptbestandteil bestehen) mit einer Dicke von etwa 2 µm
vollständig innerhalb von 4 Stunden entfernt werden, wenn die
Temperatur im Ofen auf 300°C eingestellt wird, und die
Flußrate von ClF3-Gas auf 300 sccm eingestellt wird.
Auch die Wasserstoffkonzentration in dem amorphem
Siliziumfilm 503 stellt einen wichtigen Parameter dar; es
scheint so, daß ein Film mit besserer Kristallinität dann
erhalten werden kann, wenn man den Wasserstoffgehalt kleiner
wählt. Daher wird vorzugsweise der amorphe Siliziumfilm 503
mittels Niederdruck-CVD hergestellt. Es ist möglich, Plasma-
CVD einzusetzen, durch Optimierung der
Filmausbildungsbedingungen.
Danach wird ein Schritt zur Kristallbildung des amorphen
Siliziumfilms 503 durchgeführt, unter Verwendung der
Vorgehensweise, die von den vorliegenden Erfindern entwickelt
wurde, und in der japanischen Veröffentlichung eines
offengelegten Patents Nr. Hei 7-130652 beschrieben ist.
Obwohl jede der Vorgehensweisen verwendet werden, die bei der
ersten und zweiten Ausführungsform dieser Veröffentlichung
geschildert werden, ist in Bezug auf die vorliegende
Erfindung die Vorgehensweise der zweiten Ausführungsform
vorzuziehen (wie sie im einzelnen in der japanischen
Veröffentlichung eines offengelegten Patents Nr. Hei 8-78329
beschrieben ist). Diese Veröffentlichungen werden in die
vorliegende Anmeldung durch Bezugnahme eingeschlossen.
Bei der in der Veröffentlichung Nr. Hei 8-78329 beschriebenen
Vorgehensweise wird zuerst ein Maskenisolierfilm 504 zur
Auswahl eines Katalysatorelement zuführungsbereiches
ausgebildet. Dann wird eine nickelhaltige Schicht 505 dadurch
hergestellt, daß durch Schleuderguß eine nickelhaltige
(Ni-haltige) Lösung als Katalysatorelement zur Beschleunigung
der Kristallbildung des amorphen Siliziumfilms 503 (vgl.
Fig. 5B) aufgebracht wird.
Beispiele für nutzbare Katalysatorelemente abgesehen von
Nickel sind Kobalt (Co), Eisen (Fe), Palladium (Pb), Platin
(Pt), Kupfer (Cu), Gold (Au), Germanium (Ge), Blei (Pb) und
Indium (In).
Das Verfahren zum Hinzufügen des Katalysatorelements ist auf
Schleuderguß nicht beschränkt, und es kann auch eine
Ionenimplantation oder Plasmadotierung eingesetzt werden,
wobei in beiden Fällen eine Abdecklackmaske verwendet wird.
Der letztgenannte Fall ist besonders wirksam bei der
Herstellung weiter verkleinerter Schaltungen, da der
Katalysatorelementhinzufügungsbereich klein ist, und die
Wachstumslänge eines Querwachstumsbereiches leicht gesteuert
werden kann.
Nach Beendigung des Katalysatorelementhinzufügungsschrittes
wird eine Wasserstoffentfernung 1 Stunde lang bei 450°C
durchgeführt, und dann wird der amorphe Siliziumfilm 503
dadurch kristallin ausgebildet, daß eine Wärmebehandlung bei
500 bis 700°C (typischerweise 550 bis 650°C) über 4 bis 24
Stunden in einer Inergas-, Wasserstoff- oder
Sauerstoffatmosphäre durchgeführt wird. Bei der vorliegenden
Ausführungsform wird eine Wärmebehandlung bei 570°C über 14
Stunden in einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt.
Hierbei geht die Kristallbildung des amorphen Siliziumfilms
503 bevorzugt von Kernen aus, die in einem
Nickelzuführungsbereich 506 auftreten, und entsteht ein
Kristallbereich 507 infolge eines Wachstums, welches parallel
zur Oberfläche des Substrats 501 vor sich geht (sh. Fig.
5C). Von den Erfindern wird der Kristallbereich 507 als
Querwachstumsbereich bezeichnet. Der Querwachstumsbereich ist
in der Hinsicht vorteilhaft, daß er insgesamt verbesserte
Kristallinitätseigenschaften aufweist, da er eine Ansammlung
von Kristallen darstellt, die im wesentlichen gleiche
Kristalleigenschaften aufweisen.
Nach Beendigung der Wärmebehandlung für die Kristallbildung
wird der Maskenisolierfilm 507 entfernt, und dann erfolgt die
Ausbildung eines Musters, um eine inselförmige
Halbleiterschicht (aktive Schicht) 508 auszubilden, die
vollständig einen Teil des Querwachstumsbereiches 507 bildet.
Dann wird ein Gateisolierfilm 509 hergestellt, der ein
Isolierfilm ist, welcher Silizium enthält. Die Dicke des
Gateisolierfilms 509 kann im Bereich von 20 bis 250 nm
eingestellt werden, in Bezug auf die Dicke, die in einem
späteren thermischen Oxidationsschritt ansteigt. Das
Filmausbildungsverfahren kann ein bekanntes
Dampfphasenverfahren sein (Plasma-CVD, Sputtern, und
dergleichen).
Dann wird, wie in Fig. 5C gezeigt, eine Wärmebehandlung (ein
Katalysatorelementgettervorgang) durchgeführt, um die
Konzentration des Katalysatorelements (Nickel) zu verringern
oder vollständig zum Verschwinden zu bringen. Bei dieser
Wärmebehandlung wird ein Halogenelement bei der
Behandlungsatmosphäre vorgesehen, um den
Metallelementgettereffekt des Halogenelements zu nutzen.
Um vollständig den Gettereffekt des Halogenelements
einzusetzen wird vorzugsweise die Wärmebehandlung bei einer
Temperatur oberhalb von 700°C durchgeführt. Bei 700°C oder
weniger besteht die Möglichkeit, daß die Halogenverbindung in
der Behandlungsatmosphäre kaum zersetzt wird, und daher kein
Gettereffekt erzielt wird. Infolgedessen wird die
Wärmebehandlungstemperatur vorzugsweise auf 800 bis 1000°C
(typischerweise 950°C) eingestellt, und wird die
Behandlungszeit auf 0,1 bis 6 Stunden (typischerweise 0,5 bis
1 Stunde) eingestellt.
Ein typisches Beispiel besteht darin, daß eine
Wärmebehandlung bei 950°C 30 Minuten lang in einer
Atmosphäre durchgeführt wird, die Wasserstoffchlorid (HCl)
bei 0,5 bis 10 Vol.-% enthält (3 Vol.-% bei der vorliegenden
Ausführungsform), in Bezug auf Sauerstoff. Eine HCl-Dichte,
die größer als der voranstehend angegebene Bereich ist, ist
nicht wünschenswert, da Oberflächenunebenheiten ausgebildet
werden, deren Tiefe oder Höhe der Dicke der aktiven Schicht
508 entspricht.
Abgesehen von HCl-Gas kann auch eine oder mehrere der
Verbindungen verwendet werden, die aus Verbindungen
ausgesucht sind, die ein Halogenelement von HF, NF3, HBr, Cl2,
ClF3, BCl3, F2, Br2 usw. enthalten.
Bei diesem Schritt wird Nickel in der aktiven Schicht 508
durch die Einwirkung von Chlor gegettert, und in die Luft in
Form von flüchtigem Nickelchlorid entfernt. Nach der
Durchführung dieses Schrittes ist die Nickelkonzentration in
der aktiven Schicht 508 auf 5×1017 Atome/cm3 oder weniger
verringert (typischerweise 2×1017 Atome/cm3 oder weniger).
Nach den Erfahrungen der vorliegenden Erfinder führt eine
Nickelkonzentration von 1×1018 Atomen/cm3 oder weniger
(vorzugsweise 5×1017 Atome/cm3 oder weniger) nicht zu
irgendwelchen negativen Einwirkungen auf die TFT-
Eigenschaften.
Die voranstehend geschilderte Getterbehandlung ist auch für
andere Metallelemente als Nickel wirksam. Metallelemente, die
dem Siliziumfilm zugemischt werden können, sind hauptsächlich
die Konstruktionsbestandteile (typischerweise Aluminium,
Eisen, Chrom usw.) der Filmherstellungskammer. Die
voranstehend geschilderte Getterbehandlung kann die
Konzentrationen dieser Metallelemente auf 5×1017 Atome/cm3
oder weniger verringern (vorzugsweise auf 2×1017 Atome/cm3
oder weniger).
Nach der voranstehend geschilderten Getterbehandlung bleibt
das Halogenelement, welches bei der Getterbehandlung
verwendet wurde, in der aktiven Schicht 508 mit einer
Konzentration von 1×1015 bis 1×10201020 Atomen/cm3 zurück.
Bei der voranstehend geschilderten Wärmebehandlung breitet
sich die thermische Oxidationsreaktion an der Grenzfläche
zwischen der aktiven Schicht 508 und dem Gateisolierfilm 509
aus, wodurch die Dicke des Gateisolierfilms 509 um die Dicke
eines sich ergebenden thermischen Oxidationsfilms ansteigt.
Durch Ausbildung eines thermischen Oxidationsfilms auf diese
Art und Weise kann man eine Halbleiter/Isolierfilmgrenzfläche
mit einer sehr kleinen Anzahl an Grenzflächenzuständen
erhalten. Die Wärmebehandlung sorgt auch für den Effekt, daß
Fehler bei der Ausbildung des thermischen Oxidationsfilms an
den Enden der aktiven Schicht 508 (Randausdünnung) verhindert
werden können.
Weiterhin kann die Filmqualität des Gateisolierfilms 509
dadurch verbessert werden, daß eine Wärmebehandlung bei
950°C 1 Stunde lang in einer Stickstoffatmosphäre
durchgeführt wird, nachdem die voranstehend geschilderte
Wärmebehandlung in einer Halogenatmosphäre erfolgte.
Es wird darauf hingewiesen, daß ein
Halogenelementgettervorgang zwischen einem
Kristallisierungsschritt und einem Filmausbildungsschritt für
einen Gateisolierfilm durchgeführt werden kann.
Daraufhin wird ein (nicht dargestellter) Metallfilm mit
Aluminium als Hauptbestandteil ausgebildet, und dann so mit
einem Muster versehen, daß ein Gateelektrodenstartteil 510
(sh. Fig. 5E) erhalten wird. Bei der vorliegenden
Ausführungsform wird ein Aluminiumfilm ausgebildet, der
Scandium mit 2 Gew.-% enthält. Abgesehen von einem derartigen
Aluminiumfilm kann auch ein Tantalfilm, ein Film aus
leitfähigem Silizium und dergleichen verwendet werden.
In dieser Stufe wird eine Vorgehensweise der Erfinder
eingesetzt, die in der japanischen Veröffentlichung eines
offengelegten Patents Nr. Hei 7-135318 beschrieben ist. Deren
Offenbarung wird in die vorliegende Anmeldung durch
Bezugnahme eingeschlossen. Diese Veröffentlichung beschreibt
eine Vorgehensweise, bei welcher Source- und Drainbereiche
und Bereiche mit niedriger Verunreinigungskonzentration
mittels Selbstausrichtung unter Verwendung eines anodisch
hergestellten Oxidfilms ausgebildet werden. Diese
Vorgehensweise wird nachstehend kurz geschildert.
Zuerst wird in einem Zustand, in welchem ein Lackfilm (nicht
dargestellt), der zur Musterbildung des Aluminiumfilms
verwendet wurde, unverändert gelassen wird, Anodisierung in
einer 3%igen, wässerigen Lösung von Oxalsäure
durchgeführt, wodurch ein poröser, anodischer Oxidfilm 511
ausgebildet wird. Da die Dicke des anodischen Oxidfilms 511
der Länge der Bereiche mit Verunreinigungen niedriger
Konzentration entspricht, die später ausgebildet werden, wird
die Ausbildung des anodischen Oxidfilms so gesteuert, daß die
letztgenannten Bereiche den gewünschten Wert aufweisen.
Dann wird, nachdem der (nicht gezeigte) Lackfilm entfernt
wurde, eine Anodisierung in einem Elektrolyten durchgeführt,
der durch Mischung von Weinsäure (3%) in eine
Ethylenglycollösung erhalten wird. Dies führt dazu, daß ein
dichter, nicht-porös er anodischer Oxidfilm 512 ausgebildet
wird. Seine Dicke kann auf 70 bis 120 nm eingestellt werden.
Ein Aluminiumfilm 513, der nach den voranstehend
geschilderten zwei Anodisationsschritten übrigbleibt, dient
im wesentlichen als Gateelektrode (sh. Fig. 6A).
Dann wird durch Trockenätzung der Gateisolierfilm 509 geätzt,
unter Verwendung der Gateelektrode 513 und des porösen
anodischen Oxidfilms 511 als Maske. Daraufhin wird der poröse
anodische Oxidfilm 511 entfernt. Die Endabschnitte eines sich
ergebenden Gateisolierfilms 514 springen um die Dicke des
porösen anodischen Oxidfilms 511 vor (vgl. Fig. 6B).
Dann wird ein Schritt durchgeführt, bei welchem ein
Verunreinigungselement hinzugefügt wird, damit ein
Leitfähigkeitstyp entsteht. Das Verunreinigungselement kann
vom Typ P (Phosphor) oder As (Arsen) für Leitfähigkeit des
Typs n sein, oder aus B (Bor) oder In (Indium) für
Leitfähigkeit des P-Typs bestehen.
In diesem Schritt wird zuerst die Hinzufügung einer
Verunreinigung bei hoher Beschleunigungsspannung
durchgeführt, um n⁻-Bereiche auszubilden. Da die
Beschleunigungsspannung so hoch wie etwa 80 kV ist, wird das
Verunreinigungselement nicht nur den freiliegenden
Abschnitten der aktiven Schicht 508 zugeführt, sondern auch
jenen Abschnitten der aktiven Schicht 508, die unter den
freiliegenden Endabschnitten des Gateisolierfilms 514 liegen.
Dann wird eine zweite Hinzufügung von Verunreinigungen bei
niedriger Beschleunigungsspannung durchgeführt, um n⁺-Bereiche
auszubilden. Da die Beschleunigungsspannung so
niedrig wie etwa 10 kV ist, dient der Gateisolierfilm 514 als
Maske.
Unter den durch die voranstehend geschilderten Schritte
ausgebildeten Verunreinigungsbereichen wird der n⁺-Bereich
ein Sourcebereich 515 sowie ein Drainbereich 516, und werden
die n⁻-Bereiche zu einem Paar von Bereichen mit
Verunreinigungen niedriger Konzentration 517 (von denen einer
als LDD-Bereich bezeichnet wird). Das Verunreinigungselement
wird dem Abschnitt der aktiven Schicht 508 direkt unter der
Gateelektrode 513 nicht zugefügt, welcher ein intrinsischer
oder im wesentlichen intrinsischer Kanalausbildungsbereich
518 wird (sh. Fig. 6C).
Nachdem auf die voranstehend geschilderte Weise die aktive
Schicht fertig gestellt wurde, wird das
Verunreinigungselement aktiviert, durch Kombination von
Ofenanlassen, Laseranlassen, Lampenanlassen usw. Zur gleichen
Zeit werden Beschädigungen der aktiven Schicht repariert, die
bei dem Verunreinigungselementhinzufügungsschritt auftraten.
Dann wird ein 500 nm dicker Zwischenschicht-Isolierfilm 519
ausgebildet, der ein Siliziumoxidfilm sein kann, ein
Siliziumnitridfilm, ein Siliziumoxinitridfilm, ein Film aus
einem organischen Harz, oder ein entsprechender
Mehrschichtfilm.
Nachdem dann Kantaktlöcher ausgebildet wurden, werden eine
Sourceelektrode 520 und eine Drainelektrode 521 hergestellt.
Schließlich wird mit dem gesamten Gerät eine
Wasserstoffbehandlung durch Erhitzung des gesamten Substrats
bei 350°C über 1 bis 2 Stunden durchgeführt, wodurch freie
Bindungen in den Filmen (insbesondere in der aktiven Schicht)
abgesättigt werden. Auf diese Weise wird ein TFT mit dem in
Fig. 6D gezeigten Aufbau hergestellt.
Da die Erfindung die Vorgehensweise in Bezug auf einen
Halbleiterdünnfilm betrifft, der eine aktive Schicht bildet,
wird die vorliegende Erfindung durch den übrigen Aufbau und
die übrigen Anordnungen überhaupt nicht beschränkt. Daher
läßt sich die Erfindung einfach bei TFTs einsetzen, die
andere Strukturen und Aufbauten als bei der vorliegenden
Erfindung aufweisen.
Eine aktive Schicht (ein Halbleiterdünnfilm) gemäß der
vorliegenden Ausführungsform weist das Merkmal auf, daß sie
keine oder im wesentlichen keine der folgenden Substanzen
enthält: C (Kohlenstoff), N (Stickstoff) und O (Sauerstoff),
welche Elemente darstellen, die die Kristallausbildung der
aktiven Schicht behindern. Dieses Merkmal wird durch
gründliche Handhabung der Verunreinigungen (Verschmutzungen)
erzielt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Zumischung von
C, N und O dadurch gründlich vermieden, daß ein Film aus
amorphem Silizium ausgebildet wird, was notwendigerweise zu
dem Merkmal führt, daß die Konzentration sowohl von C als
auch N in dem endgültigen Halbleiterfilm höchstens weniger
als 5×1018 Atome/cm3 beträgt (typischerweise 5×1017
Atome/cm3 oder weniger; bevorzugt 2×1017 Atome/cm3 oder
weniger), und die Konzentration an O höchstens weniger als
1,5×1019 Atome/cm3 beträgt (typischerweise 1×1018 Atome/cm3
oder weniger; vorzugsweise 5×1017 Atome/cm3 oder weniger).
Ein reiner Halbleiterfilm, der nur aus Silizium besteht,
weist eine Siliziumkonzentration von etwa 5×1022 Atome/cm3
auf. Eine Konzentration an Verunreinigungselementen von
5×1018 Atomen/cm3 als Beispiel entspricht daher etwa
0,01 Atom-%.
Um eine bessere Kristallinität zu erzielen ist es
wünschenswert, daß die Konzentrationen an C, N und O in dem
endgültigen Halbleiterfilm weniger als die Meßgrenze der
SIMS-Untersuchung betragen, und es ist besonders
wünschenswert, daß der endgültige Halbleiterfilm solche
Verunreinigungen überhaupt nicht enthält.
SIMS-Untersuchungen der Erfindung haben ergeben, daß dann,
wenn als Ausgangsfilm ein Film aus amorphem Silizium
verwendet wird, bei welchem die Konzentrationen an C, N und O
innerhalb der voranstehend geschilderten Bereiche liegen, die
Konzentrationen an C, N und O, die in der aktiven Schicht
eines fertiggestellten TST enthalten sind, ebenfalls
innerhalb der voranstehend geschilderten Bereiche liegen.
Mikroskopisch weist eine aktive Schicht, die durch den
voranstehend geschilderten Herstellungsvorgang hergestellt
wird, eine solche Kristallstruktur auf, daß mehrere
stangenförmige (oder die Form einer flachen Stange
aufweisende) Kristalle annähernd parallel zueinander so
angeordnet sind, daß sie regelmäßig angeordnet sind, und in
eine bestimmte Richtung zeigen. Dies läßt sich einfach durch
Beobachtung mit einem TEM-Verfahren (Transmissions-
Elektronenmikroskopverfahren) bestätigen.
Die Fig. 17A und 17B sind HR-TEM-Photographien mit einer
acht millionenfacher Vergrößerung der Korngrenzen, die
Kristalle in Form von Stangen oder flachen Stangen aufweisen.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung ist die Korngrenze,
falls nicht ausdrücklich anders festgelegt, so festgelegt,
daß sie an der Grenzfläche vorhanden ist, an welcher die
stangenförmigen Kristalle oder die Kristalle in Form flacher
Stangen miteinander in Berührung stehen. Dies unterscheidet
sich daher von einer makroskopischen Korngrenze, die
beispielsweise durch den Zusammenprall von
Querwachstumsbereichen gebildet wird.
Das voranstehend geschilderte HR-TEM-Verfahren
(hochauflösendes Transmissionselektronenmikroskopverfahren)
ist eine Vorgehensweise, bei welcher ein Elektronenstrahl
vertikal auf eine Probe einwirkt, und eine Anordnung von
Atomen oder Molekülen dadurch untersucht wird, daß die
Interferenz zwischen durchgelassenen Elektronen oder
elastisch gestreuten Elektronen ausgenutzt wird.
Unter Verwendung von HR-TEM kann der Anordnungszustand von
Kristallgittern als Gitterrand beobachtet werden. Durch
Beobachtung von Korngrenzen kann daher der Bindungszustand
von Atomen an Korngrenzen ermittelt werden. Der Gitterrand
erscheint hierbei als Rand, der aus weiß und schwarz besteht.
Dies erfolgt allerdings infolge eines Kontrastunterschiedes
und gibt nicht die Atompositionen an.
Fig. 17A ist eine typische TEM-Photographie eines Films aus
kristallinem Silizium, der gemäß der vorliegenden Erfindung
erhalten wird. Es wurde ein Zustand beobachtet, in welchem
zwei unterschiedliche Kristallkörner einander an den
Korngrenzen einander berühren, die so dargestellt sind, daß
sie von links oben nach rechts unten verlaufen. In diesem
Fall hatten die beiden Kristallkörner annähernd die
Orientierung {110}, obwohl zwischen ihren Kristallachsen eine
geringfügige Verschiebung auftrat.
Durch Röntgenstrahlbeugung oder Elektronenstrahlbeugung läßt
sich als Ergebnis der Überprüfung mehrerer Kristallkörner
feststellen, daß die Kristallkörner in den meisten Fällen
annähernd die Orientierung {110} aufweisen, wie dies
nachstehend geschildert wird. Unter den Versuchsergebnissen
ergibt sich in einigen Fällen eine (011)-Ebene oder eine
(200)-Ebene, jedoch weisen diese einen entsprechenden Wert
auf, der sich insgesamt als {111}-Ebene ausdrücken läßt.
Wie in Fig. 17A gezeigt ergab sich ein Gitterrand
entsprechend einer {111}-Ebene oder eine {100}-Ebene in einem
Gitterrand der {110}-Ebene. Der Begriff "Gitterrand
entsprechend der {111}-Ebene" bedeutet, daß ein derartiger
Gitterrand vorhanden ist, daß eine {111}-Ebene als
Querschnitt erscheint, der durch Schneiden eines
Kristallkorns entlang dem Gitterrand erhalten wird. Welcher
Ebene ein Gitterrand entspricht kann einfach auf der
Grundlage der Abstände der Gitterränder überprüft werden.
In Fig. 17A ist allerdings ein Unterschied der beobachtbaren
Zustände der Gitterränder vorhanden, der zu einem
geringfügigen Unterschied der Neigungen der Kristallkörner
führt. Wenn eine solche Einstellung erfolgt, daß der
Elektronenstrahl vertikal auf eine Kristallebene der
Kristallkörner aufgestrahlt wird, so ändern sich die
Ansichten der Gitterränder, da die anderen Kristallkörner
einen Zustand einnehmen, in welchem der Elektronenstrahl
tatsächlich mit einer gewissen Neigung auf sie eingestrahlt
wird.
Nunmehr wird der Gitterrand entsprechend der {111}-Ebene
betrachtet. In Fig. 17A schneidet der Gitterrand der
Kristallkörner entsprechend der {111}-Ebene, angeordnet an
der oberen Seite, und die Korngrenzen überquerend, den
Gitterrand der Kristallkörner entsprechend der {111}-Ebene,
angeordnet an der Unterseite, mit etwa 70° (genauer gesagt
mit 70,5°).
Dies spricht für eine Kristallanordnung (genauer gesagt eine
Korngrenzenanordnung), bei welcher zwei unterschiedliche
Kristallkörner miteinander an den Korngrenzen mit extrem
hohem Anpassungsgrad verbunden sind. Daher sind
Kristallgitter stetig übergehend ineinander an Korngrenzen
verbunden, und ist die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten
von Fehlstellen infolge von Kristalldefekten und dergleichen
erheblich geringer. Anders ausgedrückt sind die
Kristallgitter an den Korngrenzen stetig ineinander
übergehend.
Zum Vergleich ist ein HR-TEM-Photo eines herkömmlichen
Hochtemperatur-Polysiliziumfilms in Fig. 17B gezeigt. Im
Falle der Fig. 17B ist die Kristallebene nicht regelmäßig
ausgebildet, wie dies nachstehend noch genauer erläutert
wird, und die {110}-Ebene bildet nicht die Hauptorientierung.
In Fig. 17B wurden jedoch, für den Vergleich mit Fig. 17A,
Kristallkörner beobachtet, bei denen der Gitterrand
entsprechend der {111}-Ebene auftaucht.
Betrachtet man Fig. 17B im einzelnen, wie in dieser Figur
durch eine Pfeil angedeutet ist, so stellt sich heraus, daß
zahlreiche Abschnitte vorhanden sind, an denen die
Gitterränder an den Korngrenzen unterbrochen sind. In
derartigen Abschnitten sind unabgesättigte Bindungen (als
Kristalldefekte bezeichnet) vorhanden, und besteht das
Risiko, daß derartige Defekte die Bewegung von Trägern als
Haftkern begrenzen.
Unabgesättigte Bindungen wie in Fig. 17B gezeigt sind
tatsächlich bei dem kristallinen Siliziumfilm gemäß der
vorliegenden Erfindung vorhanden. Dieses Ergebnis ist nicht
unvermeidbar, soweit ein kristalliner Siliziumfilm gemäß der
vorliegenden Erfindung polykristallin ist. Als Ergebnis der
Beobachtung des kristallinen Siliziumfilms gemäß der
vorliegenden Erfindung im einzelnen mittels TEM stellte sich
allerdings heraus, daß extrem wenige freie unabgesättigte
Bindungen dort vorhanden waren.
Soweit dies die vorliegenden Erfinder beobachtet haben,
stellte sich heraus, daß Kristallgitter bei 90% oder mehr
(typischerweise 95% oder mehr) der gesamten Korngrenzen
stetig verliefen, und wenige unabgesättigte Bindungen wie in
Fig. 17B gezeigt beobachtet wurden. Aus diesem Ergebnis läßt
sich ebenfalls ersehen, daß der kristalline Siliziumfilm
gemäß der vorliegenden Erfindung sich deutlich von dem
herkömmlichen Hochtemperatur-Polysilizium unterscheidet.
Weiterhin zeigt Fig. 1A das Ergebnis einer
Elektronenstrahlbeugungsuntersuchung eines
Halbleiterdünnfilms gemäß der Erfindung. Fig. 1B zeigt ein
Elektronenstrahlbeugungsmuster eines herkömmlichen
Polysiliziumfilms als Bezugsgröße. In den Fig. 1A und 1B
sind die Durchmesser der Elektronenstrahleinwirkungsflächen
4,25 µm bzw. 1,35 µm. Diese Photos sind typisch für jene, die
unter Photos ausgewählt wurden, die an mehreren Orten
aufgenommen wurden.
Im Falle der Fig. 1A erscheinen Beugungspunkte entsprechend
dem Einfall [110] relativ klar, und wird bestätigt, daß
annähernd sämtliche Kristallkörner in dem
Elektronenstrahleinwirkungsbereich die Orientierung {110}
aufweisen.
In diesem Zusammenhang führten die vorliegenden Erfinder eine
Röntgenstrahlbeugung entsprechend der Vorgehensweise durch,
die in der japanischen Veröffentlichung eines offengelegten
Patents Nr. Hei 7-321339 beschrieben ist, und wurde das
Orientierungsverhältnis des Halbleiterdünnfilms gemäß der
vorliegenden Erfindung berechnet. Die Offenbarung dieser
Veröffentlichung wird in die vorliegende Anmeldung durch
Bezugnahme eingeschlossen. In der Patentveröffentlichung
wurde das Orientierungsverhältnis entsprechend dem
Berechnungsverfahren berechnet, das in Gleichung 1 angegeben
ist.
{220}-Orientierungshäufigkeit = 1 (fest)
{111}-Orientierungshäufigkeit = relative Stärke der pProbe {111} in Bezug auf {220}/Relativstärke von Pulver {111} zu {220}
{311}-Orientierungshäufigkeit = Relativstärke der Probe
{311} zu {220}/Relativstärke von Pulver (311} zu {220}
{220}-Orientierungsverhältnis = {220}-Orientierungs häufigkeit/{220} -Orientierungshäufigkeit
+ {111}-Orientierungshäufigkeit
+ {311}-Orientierungshäufigkeit.
{111}-Orientierungshäufigkeit = relative Stärke der pProbe {111} in Bezug auf {220}/Relativstärke von Pulver {111} zu {220}
{311}-Orientierungshäufigkeit = Relativstärke der Probe
{311} zu {220}/Relativstärke von Pulver (311} zu {220}
{220}-Orientierungsverhältnis = {220}-Orientierungs häufigkeit/{220} -Orientierungshäufigkeit
+ {111}-Orientierungshäufigkeit
+ {311}-Orientierungshäufigkeit.
Als Ergebnis der Überprüfung der Orientierung eines
Halbleiterdünnfilms gemäß der vorliegenden Erfindung mittels
Röntgenstrahlbeugung erschien ein Spitzenwert entsprechend
einer (220)-Ebene in einem Röntgenstrahlbeugungsmuster.
Selbstverständlich hat die (220)-Ebene einen Wert
entsprechend der {110}-Ebene. Im Ergebnis ergab sich, daß die
{110}-Ebene die Hauptorientierungsebene war, und daß das
Orientierungsverhältnis 0,7 oder mehr betrug (typischerweise
0,9 oder mehr).
Andererseits weisen im Falle des herkömmlichen
Hochtemperaturpolysiliziumfilms, der in Fig. 1B gezeigt ist,
Beugungspunkte keine Regelmäßigkeit auf, und sind annähernd
statistisch verteilt; anders ausgedrückt wird bestätigt, daß
Kristallkörner mit unterschiedlichen Arten der Orientierung
der Ebene, abgesehen von der {110}-Orientierung, in
unregelmäßiger Art und Weise gemischt sind.
Jeder Beugungspunkt weist hierbei eine geringfügige
Verbreitung auf konzentrischen Kreisen auf, wobei man
allerdings annimmt, daß dies infolge einer gewissen
Verteilung des Drehwinkels um die Kristallachse auftritt.
Dies wird nachstehend genauer erläutert.
Fig. 2A zeigt schematisch einen Teil des
Elektronenstrahlbeugungsmusters von Fig. 1A. In Fig. 2A
sind mehrere helle Punkte 201, welche Beugungspunkte
entsprechend dem [110]-Einfall darstellen, konzentrisch
verteilt, wobei ein Zentrumspunkt 202 des
Bestrahlungsbereiches das Zentrum bildet.
Fig. 2B ist eine vergrößerte Darstellung eines Bereiches
203, der in Fig. 2A durch eine gestrichelte Linie umgeben
ist. Gemäß Fig. 2B zeigt eine genaue Untersuchung des
Elektronenstrahlbeugungsmusters von Fig. 1A, daß ein
Beugungspunkt 201 eine Verbreiterung (Schwankung) von etwa
± 1,5° in Bezug auf den Zentrumspunkt 202 des
Bestrahlungsbereiches aufweist.
Der Winkel, der zwischen Tangente 204 zum Beugungspunkt 201
von dem Zentrumspunkt 202 des
Elektronenstrahlbestrahlungsbereiches und einem
Linienabschnitt gebildet wird, welcher den Zentrumspunkt 202
des Elektronenstrahlbestrahlungsbereiches und einen
Zentrumspunkt 205 des Beugungspunktes verbindet (dieser
Winkel entspricht der Hälfte des Drehwinkels), beträgt daher
1,5° oder weniger. DA zwei Tangenten gezogen werden können,
liegt die Verbreiterung des Beugungspunktes 201 im Bereich
von ± 1,5°.
Diese Tendenz ergibt sich in dem gesamten Bereich des
Elektronenstrahlbeugungsmusters von Fig. 1A, und die
Verbreiterungen der Beugungspunkte liegen innerhalb von
± 2,5° (typischerweise innerhalb von ± 1,5°; vorzugsweise
innerhalb von 0,5°). Die voranstehend erwähnte Feststellung
"jeder Beugungspunkt weist eine geringfügige Verbreiterung
auf konzentrischen Kreisen auf" soll diese Tendenz
bezeichnen.
Das Verhältnis (a/b) der Länge (a) der kürzeren Achse des
Beugungspunktes 201 zur Länge (b) seiner größeren Achse kann
gleich 1/1 (Kreis) bis zu 1/1,5 ausgebildet werden, und zwar
dadurch, daß die darunterliegende Oberfläche eines
Halbleiterdünnfilms sich so nahe wie möglich einer
vollständigen ebenen Oberfläche annähert. Dies bedeutet, daß
Beugungspunkte kreisförmig oder im wesentlichen kreisförmig
werden.
Um Beugungspunkte kreisförmig auszubilden, sollte der
Drehwinkel unter mehreren Kristallkörnern sehr klein
ausgebildet werden. Beugungspunkte eines
Elektronenstrahlbeugungsmusters eines Einkristalls sind
vollständig kreisförmig. Die Ausbildung kreisförmiger
Beugungspunkte bedeutet daher, daß ein Halbleiterdünnfilm
gemäß der vorliegenden Erfindung sich so weit wie möglich an
einen Einkristall annähert.
Fig. 3A zeigt die Beziehung zwischen der Kristallachse und
Achsen, die in einer Kristalloberfläche enthalten sind, in
einem Fall, in welchem die Orientierung der Ebene gleich
{110} ist. Wie aus Fig. 3A hervorgeht, ist im Falle einer
Kristalloberfläche mit Orientierung {110} die Kristallachse
die <110<-Achse, und sind die <111<-Achse, die <100<-Achse,
usw. in der Kristalloberfläche vorhanden.
Die Erfinder haben früher die Wachstumsrichtung
stangenförmiger Kristalle der voranstehend geschilderten Art
mit dem HR-TEM-Verfahren untersucht, und es wurde bestätigt,
daß diese annähernd entlang der <111<-Achse wuchsen (vgl. die
japanische Veröffentlichung eines offengelegten Patents
Nr. Hei 7-321339). Die Offenbarung dieser Veröffentlichung
wird in die vorliegende Anmeldung durch Bezugnahme
eingeschlossen. Es läßt sich daher überlegen, daß ein Teil
eines Halbleiterdünnfilms gemäß der vorliegenden Erfindung so
ausgebildet ist, wie dies vergrößert in Fig. 3B dargestellt
ist.
In Fig. 3B bezeichnen die Bezugszeichen 301 bis 303
verschiedene stangenförmige Kristalle, und die Kristallachsen
der jeweiligen Kristallkörner fallen annähernd mit der
<110<-Achse zusammen. Da im Mittel das Kristallwachstum
annähernd entlang der <111<-Achse fortschreitet, fallen die
Richtungen, in denen sich die stangenförmigen Kristalle
erstrecken, ungefähr mit der Richtung der <111<-
Achsenrichtung zusammen. Gestrichelte Linien geben
Korngrenzen an.
Wenn in diesem Fall eine <111<-Achse 304, die in der
Oberfläche eines freiwählbaren Kristallkorns 301 vorhanden
ist, als Bezugsachse verwendet wird, fallen die <111<-Achsen
305 und 306, die in den Oberflächen anderer benachbarter
stangenförmiger Kristalle 302 und 303 vorhanden sind, mit der
Bezugsachse 304 zusammen, oder weichen geringfügig von der
Bezugsachse 304 ab und weisen diese einen gewissen Winkel
auf. In der vorliegenden Anmeldung wird dieser Winkel als der
"Drehwinkel" bezeichnet.
Die voranstehend geschilderte Tatsache, daß die
Verbreiterungen jeweiliger Beugungspunkte innerhalb von
± 2,5° liegen (typischerweise innerhalb von ± 1,5°;
vorzugsweise innerhalb von ± 0,5°) hat dieselbe Bedeutung
wie die Tatsache, daß die Absolutwerte jeweiliger Drehwinkel
innerhalb von 5° liegen (typischerweise innerhalb von 3°,
vorzugsweise innerhalb von 1°).
Fig. 3C faßt die voranstehend Beziehung zusammen. Bei einem
Halbleiterdünnfilm gemäß der vorliegenden Erfindung sind ein
Winkel (α), der durch die Achse 305 und die Bezugsachse 304
gebildet wird, und ein Winkel (β), der durch die Achse 306
und die Bezugsachse 304 gebildet wird, Drehwinkel, und liegen
sie hauptsächlich innerhalb von 5°.
Kristallkörner mit geringfügig unterschiedlichen Drehwinkeln,
wie sie in Fig. 3B gezeigt sind, erscheinen als
unterschiedliche Beugungspunkte in einem
Elektronenstrahlbeugungsmuster. Beispielsweise weichen die
Beugungspunkte der Kristallkörner 302 und 303 von einem
Beugungspunkt des Kristallkorns 301 um den Drehwinkel α bzw.
β ab, auf einem konzentrischen Kreis.
Wenn daher mehrere Kristallkörner in einem
Elektronenstrahlbestrahlungsbereich vorhanden sind, sind
Beugungspunkte entsprechend diesen mehreren Kristallkörnern
kontinuierlich auf einem konzentrischen Kreis angeordnet,
wodurch ein sich ergebender Beugungspunkt die
Erscheinungsform einer Ellipse aufweist. Dies ist der Grund
dafür, daß jeder Beugungspunkt des
Elektronenstrahlbeugungsmusters in Fig. 1A eine
Verbreiterung zeigt.
Die Bezeichnung beispielsweise von <111<, die in der
vorliegenden Anmeldung verwendet wird, umfaßt entsprechende
Achsen [111], [1-11], usw. (das Minuszeichen bedeutet die
Inversion). Beugungspunkte tauchen für sämtliche
entsprechenden Achsen auf, so daß ein
Elektronenstrahlbeugungsmuster ausgebildet wird, wie es in
Fig. 1A gezeigt ist. Wenn Kristallkörner um einen bestimmten
Drehwinkel gedreht werden, wird auch ein
Elektronenstrahlbeugungsmuster insgesamt gedreht, um den
Drehwinkel. Sämtliche Beugungspunkte weisen daher eine
Verbreiterung auf einem konzentrischen Kreis auf.
Daraus schließt man, daß der Grund dafür, daß ein
Beugungsmuster wie in Fig. 1A gezeigt erhalten wird, wenn
ein Halbleiterdünnfilm gemäß der vorliegenden Erfindung durch
Elektronenstrahlbeugung untersucht wurde, darin besteht, daß
mehrere stangenförmige Kristalle in dem
Elektronenstrahlbestrahlungsbereich vorhanden sind, und
geringfügig unterschiedliche Drehwinkel aufweisen. Auf der
Grundlage der Verbreiterung jeweiliger Beugungspunkte lassen
sich die Absolutwerte der Drehwinkel so abschätzen, daß sie
innerhalb von 5° liegen (typischerweise innerhalb von 3°,
vorzugsweise innerhalb von 1°).
Dies bedeutet, daß eine Abweichung zwischen freiwählbaren
Bezugsachsen von zwei Kristallkörnern, welche die größten
Drehwinkel unter sämtlichen Kristallkörner aufweisen, die
einen Halbleiterdünnfilm gemäß der Erfindung bilden,
innerhalb von 5° liegen.
Als nächstes erfolgt eine Beschreibung des Ausmaßes des
Vorhandenseins verschiedener Arten von Kristallkörnern in
einem Halbleiterdünnfilm gemäß der Erfindung, entsprechend
der üblichen Korngrenzenklassifizierung. Tabelle 1 wurde auf
der Grundlage von Daten in Bezug auf Halbleiterdünnfilme
gemäß der Erfindung erhalten.
Die verschiedenen Arten von in Tabelle 1 gezeigten
Korngrenzen können voneinander dadurch unterschieden werden,
daß Elektronenstrahlbeugung, ein HR-TEM-Verfahren, ein
Querschnitts-TEM-Verfahren, usw. gut genutzt werden, und es
läßt sich noch detailliertere Information erhalten. Werte für
den Drehwinkel, die in dieser Beschreibung auftauchen, sind
solche, die durch Untersuchung von Korngrenzen aus
verschiedenen Blickwinkeln unter Kombination der
voranstehenden Verfahren gemessen werden.
Korngrenzen mit der voranstehend geschilderten Drehung um
eine Kristallachse werden als Grenzen mit kleinem
Neigungswinkel bezeichnet, da es sich um eine "Drehung um
eine Richtung, die in der Grenzoberfläche enthalten ist"
handelt. Bei der Ausbildung dieser Art von Korngrenze
berühren zwei Kristallkörner einander in einer Beziehung, die
schematisch in Fig. 4A gezeigt ist. In diesem Fall ist die
Oberfläche, an welcher die beiden Kristallkörner einander
berühren, eine Grenzoberfläche. In einem Halbleiterdünnfilm
gemäß der Erfindung ist es allerdings möglich, dies so
anzusehen, daß Korngrenzen der in Fig. 4A gezeigten Art
nicht vorhanden sind, da der Drehwinkel um die Kristallachse
extrem klein ist, nämlich innerhalb von ± 2,5° liegt.
Die Grenze mit kleinem Neigungswinkel umfaßt eine in Fig. 4B
gezeigte Version. In diesem Fall ist die Drehachse anders als
in Fig. 4A. Die Korngrenze von Fig. 4B ist jedoch in der
Hinsicht dieselbe wie in Fig. 4A, daß zwei Kristallkörner
einen bestimmten Drehwinkel um eine Achse bilden, die in der
Grenzoberfläche vorhanden ist. In einem Halbleiterdünnfilm
gemäß der vorliegenden Erfindung ist es ebenfalls möglich,
dies so anzusehen, daß Korngrenzen dieser Art nicht vorhanden
sind, da der Drehwinkel innerhalb von ± 2,5°. (typischerweise
innerhalb von ± 1,5°; vorzugsweise innerhalb von ± 0,5°).
Die Kleinwinkelgrenze umfaßt ebenfalls eine Form, die als
verdrehte Grenze bezeichnet wird, und die sich von der Grenze
mit kleinem Neigungswinkel unterscheidet, die in den Fig.
4A und 4B gezeigt ist. Wie aus Fig. 4C hervorgeht,
entspricht die verdrehte Grenze einem Fall, in welchem die
Drehung um eine Achse erfolgt, die senkrecht zur
Grenzoberfläche verläuft.
Die verdrehte Grenze ist insoweit gleich der Grenze mit
kleinem Neigungswinkel, als zwei Kristallkörner einen
bestimmten Drehwinkel ausbilden. In einem Halbleiterdünnfilm
gemäß der Erfindung liegt der Drehwinkel innerhalb von
± 2,5° (typischerweise innerhalb von ± 1,5°; vorzugsweise
innerhalb von ± 0,5°). Dies läßt sich daher so ansehen, daß
praktisch keine verdrehten Grenzen vorhanden sind.
Wie voranstehend geschildert läßt es sich überlegen, daß ein
Halbleiterdünnfilm gemäß der vorliegenden Erfindung keine
oder im wesentlichen keine elektrisch aktiven Korngrenzen
aufweist, die üblicherweise als Kleinwinkelgrenze bezeichnet
werden. Es wird darauf hingewiesen, daß der Begriff
"elektrisch aktiv" bedeutet, daß ein Träger als Falle
arbeiten kann.
Weiterhin bedeutet der Begriff "im wesentlichen nicht", daß
höchstens eine oder zwei Korngrenzen der betreffenden Art
(beispielsweise die Kleinwinkelgrenze) vorhanden sind, wenn
Korngrenzen in einem Bereich von beispielsweise 5 µm2
untersucht werden.
Die spezielle Großwinkelgrenze umfaßt die Doppelgrenze und
die anderen entsprechenden Grenzen. Allerdings läßt sich
feststellen, daß beinahe-sämtliche Halbleiterdünnfilme gemäß
der Erfindung Doppelgrenzen darstellen. Weiterhin wurde
bestätigt, daß selbst dann, wenn die entsprechenden Grenzen
vorhanden sind, diese elektrisch inaktiv sind (nicht als
Fallen arbeiten).
Insbesondere machen bei dem Halbleiterdünnfilm gemäß der
Erfindung die entsprechenden Grenzen ({111}-Doppelgrenzen)
von drei 90% (typischerweise 95% oder mehr) der gesamten
Korngrenzen aus, und daher wird umfassend bestätigt, daß
Korngrenzen mit hohem Ausmaß an Anpassung dort ausgebildet
werden.
Der Wert von S ist ein Parameter als Anhaltspunkt für das
Ausmaß der Anpassung der entsprechenden Grenzen, und
bekanntlich wird, je niedriger der Wert von Σ wird, das
Ausmaß der Anpassung der Korngrenzen entsprechend höher. In
Bezug auf die Definition von Σ wird auf "High resolving power
electron microscopy for evaluating material" hingewiesen, von
den gemeinsamen Verfassern Daisuke Shindo und Kenji Hiraga,
Seiten 54 bis 60, Kyoritsu Shuppan K.K., 1996. Die
Offenbarung dieser Veröffentlichung wird in die vorliegende
Anmeldung durch Bezugnahme eingeschlossen.
Bei den Korngrenzen, die zwischen zwei Kristallkörnern
gebildet werden, falls die Orientierungen der Ebenen bei der
Kristalle gleich {110} sind, und der Winkel, der durch
Gitterränder entsprechend einer {111}-Ebene gebildet wird,
als θ definiert ist, ist bekannt, daß die Korngrenzen zu den
entsprechenden Grenzen von Σ3 werden, wenn θ = 70,5° ist.
Bei den in einem TEM-Photo gemäß Fig. 1A gezeigten
Korngrenzen ist daher jeder Gitterrand benachbarter
Kristallkörner kontinuierlich mit einem Winkel von 70,5°
ausgebildet, woraus man einfach schließen kann, daß die
Korngrenzen Doppelgrenzen von {111} sind.
Es wird darauf hingewiesen, daß bei θ = 38,9° die
Korngrenzen zu den entsprechenden Grenzen von 59 werden.
Derartige andere entsprechende Grenzen waren hier jedoch nur
geringfügig vorhanden.
Die voranstehend geschilderten entsprechenden Grenzen werden
nur zwischen Korngrenzen ausgebildet, die in derselben
Richtung orientiert sind. Die Orientierung der Ebene des
Halbleiterdünnfilms gemäß der Erfindung ist daher im
wesentlichen zu {110} ausgerichtet. Dies führt dazu, daß es
möglich ist, die entsprechenden Grenzen so auszubilden, daß
sie einen großen Bereich abdecken. Dieses Merkmal taucht bei
anderen Polysiliziumfilmen mit unregelmäßiger Orientierung
der Ebene nicht auf.
Weiterhin ist die Grenze mit statistischem großem Winkel eine
Korngrenze, die man bei einem Halbleiterfilm findet, bei
welchem Kristallkörner in unregelmäßigen Richtungen
angeordnet sind, also ohne irgendeine bedeutsame
Richtungsbeziehung. Ein derartiger herkömmlicher
Halbleiterdünnfilm, beispielsweise ein Hochtemperatur-
Polysiliziumfilm, weist zahlreiche Korngrenzen dieser Art
auf. Selbstverständlich weist ein Halbleiterdünnfilm gemäß
der Erfindung praktisch keine Grenzen mit statistischem
großem Winkel auf.
Wenn weder die Kleinwinkelgrenze noch die spezielle Grenze
mit statistischem großem Winkel (vgl. Tabelle 1) vorhanden
ist, oder diese in extrem kleiner Anzahl vorhanden sind, so
läßt sich dies so ansehen, daß keine Korngrenzen vorhanden
sind. Ein Halbleiterdünnfilm mit einem derartigen
Kristallaufbau kann daher als Einkristall und dergleichen
angesehen werden, der im wesentlichen keine wesentlichen
Korngrenzen hat.
In einem Halbleiterdünnfilm gemäß der vorliegenden Erfindung
ist die Hauptausrichtungsebene die {110}-Ebene, über den
gesamten Film, da jedes Kristallkorn annähernd die
Orientierung {110} aufweist. Obwohl einzelne Kristallkörner
in Bezug aufeinander bestimmte Drehwinkel ausbilden, liegen
die Drehwinkel innerhalb von ± 2,5° (typischerweise
innerhalb von ± 1,5°; bevorzugt innerhalb von ± 0,5°). Dies
läßt sich daher so ansehen, daß im wesentlichen keine
Korngrenzen vorhanden sind. Die voranstehende Betrachtung
führt zu dem Schluß, daß ein Halbleiterdünnfilm gemäß der
Erfindung so angesehen werden kann, daß er ein Einkristall
oder im wesentlichen ein Einkristall ist.
Wie voranstehend geschildert sind in einem Halbleiterdünnfilm
gemäß der Erfindung individuelle Kristallkörner, aus welchen
der Dünnfilm besteht, in derselben Richtung orientiert, oder
in einer Beziehung, bei welcher ein bestimmter Drehwinkel
vorhanden ist. Die Drehwinkel sind so klein, daß sie
innerhalb eines Bereiches von ± 2,5° liegen, als auf einem
Wert, der so angesehen werden kann, daß im wesentlichen keine
Korngrenzen ausgebildet werden.
Nach Ansicht der Erfinder ist die Tatsache wesentlich, daß
die darunterliegende Oberfläche eben ist, um einen derartigen
Halbleiterdünnfilm zu erzielen. Aufgrund der Untersuchungen
der Erfinder beeinflussen Unregelmäßigkeiten auf der
darunterliegenden Oberfläche wesentlich das Kristallwachstum.
Unregelmäßigkeiten und dergleichen auf der darunterliegenden
Oberfläche führen daher zu elastischen Verformungen und
dergleichen bei Kristallkörnern, so daß Abweichungen der
Kristallachse und dergleichen hervorgerufen werden.
Ein Halbleiterdünnfilm gemäß der vorliegenden Erfindung wird
auf einem darunterliegenden Film ausgebildet, der besonders
eben ist, und durch das Verfahren hergestellt wird, wie es in
Bezug auf diese Ausführungsform beschrieben wurde. Da das
Kristallwachstum in einem Zustand fortschreitet, in welchem
die das Kristallwachstum hindernden Faktoren so weit wie
möglich ausgeschaltet sind, vereinigen sich Kristallkörner
miteinander, während ein sehr hohes Ausmaß an Kristallinität
aufrechterhalten wird. Ein Halbleiterdünnfilm mit einem
derartigen Kristallanteil, so daß er im wesentlichen als
Einkristall angesehen werden kann, wird daher infolge des
voranstehend geschilderten Kristallwachstums erhalten.
Bei der Herstellung eines Halbleiterdünnfilm gemäß der
Erfindung weist der Wärmebehandlungsschritt (der Schritt von
Fig. 5D bei der vorliegenden Ausführungsform), der bei einer
Temperatur durchgeführt wird, die höher ist als die
Kristallausbildungstemperatur, eine wesentliche Rolle bei der
Verringerung von Defekten der Kristallkörner auf. Dies wird
nachstehend erläutert.
Fig. 14A ist ein TEM-Photo mit einer 250-tausendfachen
Vergrößerung eines kristallinen Siliziumfilms zu dem
Zeitpunkt, an welchem der Kristallbildungsschritt von Fig.
5C beendet ist. Ein Zickzackfehler (durch einen Pfeil
bezeichnet) ergibt sich bei Kristallkörnern (es erscheinen
schwarze und weiße Abschnitte infolge eines
Kontrastunterschiedes).
Obwohl ein Defekt dieser Art hauptsächlich einen Stapelfehler
darstellt, der durch eine fehlerhafte Stapelreihenfolge von
Atomen in Siliziumgitterebenen hervorgerufen wird, kann es
sich auch um eine Versetzung oder irgendeinen anderen Defekt
handeln. Der Defekt von Fig. 14A scheint ein Stapelfehler zu
sein, bei welchem eine defekte Oberfläche parallel zur
{111}-Ebene vorhanden ist, wie sich aufgrund der Tatsache
schließen läßt, daß der Zickzackfehler um etwa 70° gebogen
ist.
Andererseits weist, wie aus Fig. 14B hervorgeht, ein
kristalliner Siliziumfilm gemäß der vorliegenden Erfindung,
der mit derselben Vergrößerung betrachtet wird, praktisch
keine Defekte wie Stapelfehler, Versetzungen usw. bei
Kristallkörnern auf, und ist daher äußerst kristallin
ausgebildet. Diese Eigenschaft ist über die gesamte
Filmoberfläche vorhanden. Obwohl es momentan schwierig ist,
eine Anzahl von Null an Fehlern zu erzielen, ist es möglich,
die Fehler auf ein derartiges Niveau zurückzudrängen, daß
dies im wesentlichen als Null angesehen werden kann.
Der kristalline Siliziumfilm von Fig. 14B kann daher als
Einkristall angesehen werden, oder im wesentlichen als
Einkristall, da die Anzahl an Defekten von Kristallkörnern
auf ein annähernd vernachlässigbares Niveau verringert ist,
und Korngrenzen niemals zu Sperren für die
Ladungsträgerbewegung werden, infolge ihres engen
Zusammenhangs.
Wie voranstehend geschildert zeigen zwar die in den Photos
der Fig. 14A und 14B gezeigten kristallinen Siliziumfilme
annähernd denselben Zusammenhang, jedoch unterscheiden sie
sich erheblich in der Anzahl an Defekten von Kristallkörnern.
Die Tatsache, daß der kristalline Siliziumfilm gemäß der
vorliegenden Ausführungsform erheblich bessere elektrische
Eigenschaften als der kristalline Siliziumfilm von Fig. 14A
zeigt, liegt hauptsächlich an dem Unterschied in der Anzahl
an Defekten.
Die vorliegende Anmelderin nimmt das nachstehend geschilderte
Modell für Effekte an, die in dem Schritt von Fig. 5D
auftreten. Zunächst werden in dem Zustand von Fig. 14A Atome
des Katalysatorelements (typischerweise Nickel) auf Defekte
(hauptsächlich Stapelfehler) in Kristallkörnern aufgeteilt.
Dies wird so angesehen, daß zahlreiche Bindungen des Typs
Si-Ni-Si vorhanden sind.
Wenn der Katalysatorelementgettervorgang durchgeführt wird,
werden in Defekten vorhandene Si-Ni-Atome entfernt, zum
Beispiel werden Si-Ni-Bindungen unterbrochen. Überschüssige
Bindungen von Si-Atomen bilden sofort Si-Si-Bindungen, um
einen stabilen Zustand herzustellen. Auf diese Weise
verschwinden die Defekte.
Bekanntlich verschwinden Defekte in einem kristallinen
Siliziumfilm, wenn eine Hochtemperaturwärmebehandlung
durchgeführt wird. Es läßt sich schließen, daß bei der
Erfindung die Rekombination von Silizium glatter erfolgt, da
zahlreiche freie Bindungen durch Unterbrechungen von
Si-Ni-Bindungen erzeugt werden.
Weiterhin läßt sich überlegen, daß überschüssige
Siliziumatome, die zum gleichen Zeitpunkt erzeugt werden,
wenn der kristalline Siliziumfilm thermisch oxidiert wird,
sich zu Defekten bewegen, und wesentlich zur Ausbildung von
Si-Si-Bindungen beitragen. Dies ist derselbe Grund wie jener,
der erläutert, warum ein Hochtemperatur-Polysiliziumfilm nur
eine kleine Anzahl an Defekten bei den Kristallkörnern
aufweist.
Die vorliegende Anmelderin nimmt darüber hinaus ein Modell
an, nach welchem die Wärmebehandlung bei einer Temperatur
(typischerweise 700 bis 1000°C) höher als die
Kristallisationstemperatur den kristallinen Siliziumfilm dazu
veranlaßt, an der darunterliegenden Oberfläche befestigt zu
werden, um die Haftung dort zu verbessern, was wiederum dazu
führt, daß Defekte verschwinden.
Der kristalline Siliziumfilm und der Siliziumoxidfilm als der
darunterliegende Film unterscheiden sich voneinander in Bezug
auf den thermischen Expansionskoeffizienten durch einen
Faktor nahe bei 10. Nachdem der amorphe Siliziumfilm in den
kristallinen Siliziumfilm umgewandelt wurde (vgl. Fig. 14A)
werden daher sehr starke Spannungen auf den kristallinen
Siliziumfilm während dessen Abkühlung ausgeübt.
Dies wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 15A
bis 15C erläutert. Fig. 15A zeigt die Wärmegeschichte,
welche ein kristalliner Siliziumfilm erfährt, und zwar nach
dem Kristallisierungsschritt. Zunächst wird ein kristalliner
Siliziumfilm, der bei einer Temperatur t1 kristallin
ausgebildet wurde, auf Zimmertemperatur in einem Kühlzeitraum
(a) abgekühlt.
Fig. 15B zeigt den kristallinen Siliziumfilm, der sich
mitten in dem Abkühlzeitraum (a) befindet. Die Bezugszeichen
30 und 31 bezeichnen ein Quarzsubstrat bzw. einen
kristallinen Siliziumfilm. Zu diesem Zeitpunkt ist die
Haftung zwischen dem kristallinen Siliziumfilm 31 und dem
Quarzsubstrat 30 an einer Grenzfläche 32 nicht stark, was
dazu führt, daß Defekte zwischen den Körnern auftreten
können.
Dies bedeutet, daß der kristalline Siliziumfilm 31, der eine
Spannung infolge des Unterschieds des thermischen
Expansionskoeffizienten aufweist, stark dazu neigt, sich auf
dem Quarzsubstrat 30 zu bewegen, und daß Defekte 33 wie
beispielsweise Stapelfehler und Versetzungen leicht durch
derartige Kräfte wie Zugspannungen hervorgerufen werden
können.
Der kristalline Siliziumfilm, der auf die voranstehend
geschilderte Art und Weise erhalten wird, befindet sich in
dem in Fig. 14A gezeigten Zustand. Daraufhin wird der
Katalysatorelementgetterschritt bei einer Temperatur t2
durchgeführt, wie dies in Fig. 15A gezeigt ist, wodurch die
Defekte in dem kristallinen Siliziumfilm aus den voranstehend
geschilderten Gründen verschwinden.
In diesem Schritt ist es wesentlich, daß bei dem
Katalysatorelementgetterschritt der kristalline Siliziumfilm
an dem Quarzsubstrat 30 befestigt wird, um die Adhäsion zu
verbessern. Der Getterschritt dient daher auch als Schritt
zur Befestigung des kristallinen Siliziumfilms an dem
Quarzsubstrat 30 (dem darunterliegenden Teil).
Nach der Beendigung des Getter- und Befestigungsschrittes
wird der kristalline Siliziumfilm auf Zimmertemperatur in
einem Kühlzeitraum (b) abgekühlt. Im Unterschied zum Fall des
Abkühlzeitraums (a) nach dem Kristallisierungsschritt
befindet sich in dem Abkühlschritt (b) eine Grenzfläche 35
zwischen dem Quarzsubstrat 30 und dem wärmebehandelten
kristallinen Siliziumfilm 34 in einem Zustand mit sehr
starker Adhäsion (sh. Fig. 15C).
Wenn die Adhäsion so hoch ist, wird der kristalline
Siliziumfilm 34 vollständig an dem Quarzsubstrat 30
befestigt, und daher führen Spannungen, die auf den
kristallinen Siliziumfilm 34 in dem Abkühlzeitraum (b)
einwirken, nicht zu Defekten. Daher kann verhindert werden,
daß erneut Defekte hervorgerufen werden.
Obwohl Fig. 15A einen Vorgang zeigt, bei welchem die
Temperatur nach dem Kristallisierungsschritt auf
Zimmertemperatur verringert wird, kann der Getter- und
Befestigungsschritt dadurch durchgeführt werden, daß die
Temperatur unmittelbar nach Beendigung des
Kristallisierungsschrittes erhöht wird. Ein derartiger
Vorgang kann ebenfalls einen kristallinen Siliziumfilm gemäß
der Erfindung erzeugen.
Der kristalline Siliziumfilm gemäß der Erfindung, der auf die
voranstehend geschilderte Weise (vgl. Fig. 14B) erhalten
wurde, weist das Merkmal auf, daß die Anzahl an Defektstellen
in Kristallkörnern erheblich geringer ist als in dem
kristallinen Siliziumfilm, mit welchem der
Kristallisierungsschritt durchgeführt wurde (sh. Fig. 14A).
Bei einer Elektronenspinresonanzuntersuchung (ESR-
Untersuchung) erscheint der Unterschied der Anzahl an
Defekten als Unterschied der Spindichte. Bislang hat sich
herausgestellt, daß die Spindichte eines kristallinen
Siliziumfilms gemäß der vorliegenden Erfindung 5×1017
Spins/cm3 oder weniger beträgt (vorzugsweise 3×1017
Spins/cm3 oder weniger). Da dieser Meßwert nahe an der
Meßgrenze der momentan verfügbaren Meßgeräte liegt kann man
jedoch daraus schließen, daß die tatsächliche Spindichte
sogar noch geringer ist.
Der kristalline Siliziumfilm gemäß der Erfindung mit dem
voranstehend geschilderten Kristallaufbau und den
voranstehend geschilderten Merkmalen wird von den
vorliegenden Erfindern als Film aus Silizium mit
kontinuierlichem Korn (CGS-Film) bezeichnet.
Die voranstehend geschilderten entsprechenden Korngrenzen
werden zwischen Korngrenzen erzeugt, die in derselben
Richtung ausgerichtet sind. Die Orientierung der Ebene des
Halbleiterdünnfilms gemäß der Erfindung ist daher im
wesentlichen mit der {110}-Ebene ausgerichtet. Daher können
die entsprechenden Grenzen so ausgebildet werden, daß sie
einen großen Bereich abdecken. Dieses Merkmal ist bei anderen
Polysiliziumfilmen mit einer unregelmäßigen Orientierung der
Ebene nicht vorhanden.
In Bezug auf die vorliegende Ausführungsform ist ein TEM-
Photo (Dunkelfeldbild) mit einer 15-tausendfachen
Vergrößerung des Halbleiterdünnfilms gemäß der Erfindung in
Fig. 18A dargestellt. Es gibt Bereiche, die als weiß oder
schwarz erscheinen. Der Abschnitt, der in derselben Farbe
auftaucht, gibt jedoch die Abschnitte an, welche dieselbe
Orientierung aufweisen.
Fig. 18A zeigt, daß die in weiß erscheinenden Bereiche im
wesentlichen Ausmaß kontinuierlich bei einer derartigen
breiten Dunkelfeldansicht vorhanden sind. Dies bedeutet, daß
hier Kristallkörner mit derselben Orientierung mit einer
bestimmten Richtung vorhanden sind, und daß benachbarte
Kristallkörner im wesentlichen dieselbe Orientierung
aufweisen.
Andererseits ist ein TEM-Photo (Dunkelfeldbild) mit einer
15-tausendfachen Vergrößerung des herkömmlichen
Hochtemperatur-Polysiliziumfilms in Fig. 18B gezeigt. Bei
dem herkömmlichen Hochtemperatur-Polysiliziumfilm sind die
Bereiche mit derselben Orientierung der Ebene darin nur
verteilt, und kann irgendeine Ansammlung mit einer bestimmten
Richtung, wie in Fig. 18A gezeigt, nicht festgestellt
werden. Man kann überlegen, daß der Grund hierfür darin
besteht, daß die Orientierung der benachbarten Kristallkörner
in Bezug aufeinander unregelmäßig ist.
Fig. 19 zeigt ein TEM-Photo des Halbleiterdünnfilms gemäß
der vorliegenden Erfindung, bei welchem eine
Nickelelementgetterbehandlung durch eine Vorgehensweise
durchgeführt wurde, die im Zusammenhang mit der
Ausführungsform 4 der Erfindung später noch genauer erläutert
wird, und eine Beobachtung im Lichtfeld erfolgte. Weiterhin
ist in Fig. 20A ein Photo dargestellt, bei welchem der Punkt
1 in Fig. 19 auf das 300-tausendfache vergrößert ist. Ein
entsprechendes Photo mit einer 2-millionenfachen Vergrößerung
ist in Fig. 20B dargestellt. Es wird darauf hingewiesen, daß
der durch ein Quadrat in Fig. 20A umgebene Bereich der Fig.
20B entspricht. Fig. 20C zeigt ein
Elektronenablenkungsmuster (Punktdurchmesser:
durchschnittlich 1,7 µm) im Punkt 1.
Darüber hinaus wurden der Punkt 2 und der Punkt 3 praktisch
unter denselben Bedingungen wie der Punkt 1 beobachtet. Die
Beobachtungsergebnisse in Bezug auf den Punkt 2 sind in den
Fig. 21A bis 21C gezeigt, und die Beobachtungsergebnisse
in Bezug auf den Punkt 3 sind in den Fig. 22A bis 22C
dargestellt.
Aus diesen Beobachtungsergebnissen ergab sich, daß die
Kontinuität der Kristallgitter aufrechterhalten blieb, so daß
die Grenzen von Ebenen in einer freiwählbaren Korngrenze
ausgebildet werden. Weiterhin wird darauf hingewiesen, daß
die Erfinder die Beobachtung und die Messung über eine große
Anzahl von Bereichen abgesehen von den voranstehend
angegebenen Meßpunkten durchgeführt haben. Im Ergebnis wurde
hierdurch bestätigt, daß die Kontinuität der Kristallgitter
in Korngrenzen in einem Bereich sichergestellt wurde, der
ausreichend breit zur Herstellung von TFTs ist.
Die erste Ausführungsform betrifft einen Fall, in welchem zur
Bereitstellung einer Unterlagenoberfläche, welche besonders
stark eben ist, ein Siliziumsubstrat in einer Atmosphäre
thermisch oxidiert wird, welche ein Halogenid (beispielsweise
HCl) enthält. Die zweite Ausführungsform betrifft einen Fall,
in welchem eine andere Art eines Substrats verwendet wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird zuerst ein
kostengünstiges Quarzsubstrat minderer Qualität hergestellt.
Dann wird das Quarzsubstrat poliert, beispielsweise durch
chemisch-mechanisches Polieren (CMP), bis ein idealer Zustand
erreicht wird, in welchem der Mittelwert der
Höhenunterschiede von Ausnehmungen/Vorsprüngen innerhalb von
5 nm liegt (typischerweise innerhalb von 3 nm; vorzugsweise
innerhalb von 2 nm).
Auf diese Weise kann ein isolierendes Substrat mit
verbesserter Ebenheit durch Polieren eines kostengünstigen
Quarzsubstrates erhalten werden. Die Verwendung eines
Quarzsubstrats ermöglicht die Bereitstellung einer sehr
dichten darunterliegenden Oberfläche, wobei in diesem Fall
die Grenzfläche zwischen der darunterliegenden Oberfläche und
einem Halbleiterdünnfilm äußerst stabil ausgebildet wird. Mit
dem zusätzlichen Vorteil, daß bei einem Halbleiterdünnfilm
praktisch keine Einflüsse von Verschmutzungen auftreten, die
von dem Substrat herrühren, weist ein Quarzsubstrat einen
äußerst hohen Nutzungswert auf.
Wenn die erste Ausführungsform bei einem Fall eingesetzt
wird, in welchem ein Siliziumfilm als Halbleiterfilm
verwendet wird, ist dies zu jenem Zweck wirksam, einen
Siliziumfilm mit einem Anteil an Germanium von 1 bis 10% zu
erhalten, was sich ausdrücken läßt durch SixGe1-x(< X < 1;
vorzugsweise 0,05 ≦ X ≦ 0,95).
Unter Verwendung eines derartigen Halbleiterverbundfilms kann
die Schwellenspannung sehr klein ausgebildet werden, wenn ein
TFT des n-Typs oder des p-Typs hergestellt wird. Darüber
hinaus läßt sich die Mobilität in Bezug auf Feldabschirmungen
verbessern.
Die erste Ausführungsform betrifft einen Fall, in welchem ein
Halogenelement in dem Schritt des Getterns eines
Katalysatorelements zur Beschleunigung der Kristallbildung
von Silizium verwendet wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung
ist es ebenfalls möglich, das Element Phosphor in dem
Katalysatorelementgetterschritt zu verwenden.
Phosphor kann so eingesetzt werden, daß es anderen Bereichen
als einem bestimmten Bereich zugeführt wird, so daß dort eine
aktive Schicht entsteht, und eine Wärmebehandlung bei 400 bis
1050°C durchgeführt wird (vorzugsweise bei 600 bis -50°C),
über einen Zeitraum von 1 Minute bis zu 20 Stunden
(typischerweise 30 Minuten bis zu 3 Stunden). Infolge der
Wärmebehandlung wird das Katalysatorelement in den Bereichen
gegettert, denen Phosphor zugefügt wurde, wodurch die
Konzentration des Katalysatorelements in einer aktiven
Schicht auf 5×1017 Atome/cm3 oder weniger verringert wurde.
Nach Beendigung des Getterschritts wird eine aktive Schicht
durch Verwendung der Bereiche mit Ausnahme jener Bereiche
ausgebildet, denen Phosphor hinzugegeben wurde. Dann werden
dieselben Schritte wie bei der ersten Ausführungsform
durchgeführt, um ein Halbleitergerät mit denselben Merkmalen
wie bei der ersten Ausführungsform zur Verfügung zu stellen.
Selbstverständlich kann dann, wenn eine Wärmebehandlung in
einer Atmosphäre durchgeführt wird, die ein Halogenelement
bei der Ausbildung eines thermischen Oxidationsfilms enthält,
welcher zu einem Gateisolierfilm werden soll, ein
Multiplikatoreffekt in Bezug auf den Gettereffekt von
Phosphor gemäß der vorliegenden Erfindung und in Bezug auf
den Gettereffekt des Halogenelements erhalten werden.
Diese Ausführungsform betrifft einen Fall, in welchem ein
Flüssigkristallfeld des Reflexionstyps unter Verwendung von
Halbleitergeräten gemäß der ersten Ausführungsform
ausgebildet wird. Fig. 7 ist eine Schnittansicht eines
Aktivmatrix-Flüssigkristallfeldes, bei welchem eine CMOS-
Schaltung in einem Bereich einer Treiberschaltung oder einer
Logikschaltung hergestellt wird, und ein Pixel-TFT in einem
Bereich einer Pixelmatrixschaltung hergestellt wird.
Eine CMOS-Schaltung wird dadurch ausgebildet, daß
komplementär ein n-Kanal-TFT und ein p-Kanal-TFT eingesetzt
werden. Da der Aufbau und das Herstellungsverfahren jedes
TFT, welche die CMOS-Schaltung bilden, ebenso wie bei der
ersten Ausführungsform sind, erfolgt insoweit keine erneute
Beschreibung.
Um den Pixel-TFT herzustellen ist es erforderlich, einen TFT,
der zur Ausbildung einer Treiberschaltung und dergleichen
verwendet wird, weiter zu verbessern. In Fig. 7 dient ein
Siliziumnitridfilm 701 nicht nur als Passivierungsfilm der
CMOS-Schaltung, sondern auch als Isolator zur Ausbildung
eines Hilfskondensators.
Ein Titanfilm 702 wird auf dem Siliziumnitridfilm 701
ausgebildet, und ein Hilfskondensator wird zwischen dem
Titanfilm 702 und einer Drain-Elektrode 703 hergestellt. Da
der Isolator ein Siliziumnitridfilm mit einer relativ großen
Dielektrizitätskonstante ist, kann eine hohe Kapazität
erzeugt werden. Da in dem reflektierenden Anzeigefeld das
Öffnungsverhältnis nicht berücksichtigt werden muß, führt die
Anordnung gemäß Fig. 7 nicht zu irgendwelchen
Schwierigkeiten.
Ein Zwischenschichtisolierfilm 704 ist ein Film aus einem
organischen Harz, bei der vorliegenden Ausführungsform ein
Polyimidfilm. Vorzugsweise wird eine ausreichende Ebenheit
dadurch sichergestellt, daß der Zwischenschichtisolierfilm
704 in einer Dicke von etwa 2 µm ausgebildet wird. Daher kann
eine Pixelelektrode 705 mit verbesserter Ebenheit ausgebildet
werden.
Die Pixelelektrode 705 besteht aus Aluminium oder einem
Material, dessen Hauptbestandteil Aluminium ist. Es ist
besser, ein Material zu verwenden, welches ein
Reflexionsvermögen aufweist, das so hoch wie möglich ist.
Durch Sicherstellung einer besseren Ebenheit können darüber
hinaus Verluste infolge diffuser Reflexion an der
Pixelelektrodenoberfläche verringert werden.
Ein Ausrichtungsfilm 706 wird auf der Pixelelektrode 705
hergestellt. Der Ausrichtungsfilm 706 wird durch Reibung mit
Ausrichtungseigenschaften versehen. Die bisherige
Beschreibung betrifft den Aufbau eines TFT-Substrats (eines
Aktivmatrixsubstrats).
Andererseits wird ein gegenüberliegendes Substrat dadurch
aufgebaut, daß ein transparenter, leitfähiger Film 708 und
ein Ausrichtungsfilm 709 auf einem transparenten Substrat 707
hergestellt werden. Eine schwarze Maske oder Farbfilter
können hinzugefügt werden, wenn dies erforderlich ist.
Nachdem in geeigneter Anordnung Abstandsstücke angebracht
wurden, und ein Dichtungsteil gedruckt wurde, wird eine
Flüssigkristallschicht 710 eingebracht und abgedichtet, um
ein Flüssigkristallfeld des Reflexionstyps mit dem in Fig. 7
gezeigten Aufbau fertigzustellen. Die Art der
Flüssigkristallschicht 710 kann je nach Wunsch ausgewählt
werden, entsprechend der Betriebsart (ECB-Betriebsart, Guest-
Host-Betriebsart, oder dergleichen) des Flüssigkristalls.
Fig. 8 zeigt vereinfacht das Aussehen eines
Aktivmatrixsubstrats, welches ein Flüssigkristallfeld des
Reflexionstyps wie in Fig. 7 gezeigt bildet. In Fig. 8 ist
mit dem Bezugszeichen 801 ein Siliziumsubstrat bezeichnet,
auf welchem ein thermischer Oxidationsfilm entsprechend dem
bei der ersten Ausführungsform eingesetzten Verfahren erzeugt
wird. Das Bezugszeichen 802 bezeichnet eine
Pixelmatrixschaltung, 803 bezeichnet eine
Sourcetreiberschaltung, 804 eine Gatetreiberschaltung, und
805 eine Logikschaltung.
Obwohl im weiteren Sinne die Logikschaltung 805 sämtliche
Logikschaltungen umfaßt, die aus TFTs bestehen, werden
hierunter bei der vorliegenden Ausführungsform
Signalverarbeitungsschaltungen (ein Speicher, ein D/A-Wandler,
ein Taktgenerator usw.) mit Ausnahme derartiger
Logikschaltungen verstanden, um sie von Schaltungen zu
unterscheiden, die herkömmlich als Pixelmatrixschaltung oder
Treiberschaltung bezeichnet werden.
Das so hergestellte Flüssigkristallfeld wird mit FPC-
Anschlüssen (Anschlüssen in Form einer flexiblen gedruckten
Schaltung) als externen Anschlüssen versehen.
Flüssigkristallfelder, die üblicherweise als
Flüssigkristallmodul bezeichnet werden, sind solche, die mit
FPC-Anschlüssen versehen sind.
Diese Ausführungsform betrifft einen Fall, in welchem ein
Flüssigkristallfeld des Transmissionstyps unter Verwendung
von Halbleitergeräten gemäß der ersten Ausführungsform
aufgebaut wird. Diese Ausführungsform wird unter Bezugnahme
auf Fig. 9 beschrieben. Da der grundlegende Aufbau bei
dieser Ausführungsform ebenso ist wie bei dem
Flüssigkristallfeld des Reflexionstyps gemäß der fünften
Ausführungsform werden nachstehend hauptsächlich die
Unterschiede erläutert.
Ein in Fig. 9 gezeigtes Flüssigkristallfeld des
Transmissionstyps unterscheidet sich wesentlich von dem
Flüssigkristallfeld des Reflexionstyps bezüglich des Aufbaus
einer schwarzen Maske 901. Bei dem Transmissionstyp ist es
zur Erhöhung des Öffnungsverhältnisses nämlich wesentlich,
daß die Fläche jener Abschnitte mit Ausnahme eines TFT-
Abschnitts und von Verdrahtungsabschnitten, die durch die
schwarze Maske 901 abgedeckt sind, minimiert wird.
Zu diesem Zweck wird bei der vorliegenden Ausführungsform
eine Drainelektrode 902 so ausgebildet, daß sie mit dem TFT-
Abschnitt überlappt, und wird ein Hilfskondensator zwischen
der schwarzen Maske 901 und der Drainelektrode 902 oberhalb
des TFT-Abschnitts ausgebildet. Durch Ausbildung des
Hilfskondensators auf solche Weise, daß er eine große Fläche
oberhalb des TFT-Abschnitts einnimmt, läßt sich ein großes
Öffnungsverhältnis erzielen.
Das Bezugszeichen 903 bezeichnet einen transparenten
leitfähigen Film als Pixelelektrode. Obwohl am häufigsten ITO
als Material für den transparenten leitfähigen Film 903
verwendet wird, lassen sich auch andere Materialien wie
beispielsweise Zinnoxid einsetzen.
Fig. 23A zeigt eine Aufsicht auf einen Pixelaufbau gemäß
dieser Ausführungsform, wobei der Pixel-TFT-Abschnitt
wesentlich ist. In Fig. 23A bezeichnen die Bezugszeichen 51
bis 55 eine aktive Schicht, eine Sourceleitung, eine
Gateleitung, eine Drainelektrode bzw. eine schwarze Maske.
Das Bezugszeichen 56 bezeichnet ein Kontaktloch zur
Verbindung der Drainelektrode 54 mit einer Pixelelektrode 57.
Das wesentliche Merkmal bei der vorliegenden Ausführungsform
besteht darin, daß ein Hilfskondensator 59 zwischen der
Drainelektrode 54 und der schwarzen Maske 55 oberhalb des
Pixel-TFT-Abschnitts vorgesehen ist.
Fig. 23B zeigt den Aufbau im Schnitt entlang der
gestrichelten Linie A-A'. In den Fig. 23A und 23B werden
dieselben Bezugszeichen verwendet. Weiterhin zeigt Fig. 24
ein TEM-Photo, in welchem der Querschnitt entsprechend Fig.
23B tatsächlich photographiert wurde.
Wie voranstehend geschildert ist die Drainelektrode 55 so
ausgebildet, daß sie mit der Gateleitung überlappt, und ist
der Hilfskondensator 59 zwischen der gegenüberliegenden
schwarzen Maske 55 unter sandwichartigem Einschluß eines
Dielektrikums 58 vorgesehen. Bei der vorliegenden
Ausführungsform wird ein Aufbau aus drei Schichten verwendet,
bei welchem ein Titanfilm als Drainelektrode 54 sandwichartig
zwischen Aluminiumfilmen eingeschlossen ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Drainelektrode
54 hergestellt, dann wird ein Zwischenschichtisolierfilm mit
einem Aufbau aus drei Schichten hergestellt, nämlich aus
einem Siliziumnitridfilm, einem Siliziumoxidfilm und einem
Acrylfilm, und hierauf wird die schwarze Maske 55
ausgebildet.
In diesem Fall wird vor der Ausbildung der schwarzen Maske 55
der Acrylfilm nur in dem Bereich entfernt, in welchem später
der Hilfskondensator 59 ausgebildet wird, wodurch eine
Öffnung ausgebildet wird. Dies führt dazu, daß nur
Siliziumoxid und Siliziumnitrid am Boden der Öffnung
übrigbleiben, und daß die Isolierschicht mit einem Aufbau aus
zwei Schichten als das Dielektrikum 58 für den
Hilfskondensator 59 dient.
Diese Ausführungsform betrifft einen Fall, in welchem die
Erfindung bei einem sogenannten Siliziumgate-TFT eingesetzt
wird, bei welchem ein Film aus leitfähigem Silizium als
Gateelektrode verwendet wird. Da der TFT gemäß dieser
Ausführungsform annähernd den gleichen grundlegenden Aufbau
aufweist wie bei der ersten Ausführungsform, werden
nachstehend hauptsächlich die Unterschiede erläutert.
In Fig. 10 bezeichnen die Bezugszeichen 11 bis 13
Gateelektroden eines n-Kanal-TFT, eines p-Kanal-TFT sowie
eines Pixel-TFT. Die Gateelektroden 11 bis 13 bestehen aus
einem Polysiliziumfilm des n-Typs, dem Phosphor oder Arsen
hinzugefügt wird, oder aus Polysilizium des p-Typs, dem Bor
oder Indium zugegeben wird.
Die CMOS-Schaltung kann eine Doppelgate-CMOS-Schaltung sein,
bei welcher ein Polysiliziumgate des n-Typs in dem n-Kanal-
TFT verwendet wird, und ein Polysiliziumgate des p-Typs in
dem p-Kanal-TFT eingesetzt wird.
Die Verwendung eines Siliziumfilms als Gateelektrode auf die
voranstehend geschilderte Weise ist in der Hinsicht
vorteilhaft, daß eine hohe Wärmebeständigkeit erzielt wird,
und der Siliziumfilm einfach handzuhaben ist. Weiterhin kann
eine Salizidanordnung (einschließlich einer Polycidanordnung)
dadurch ausgebildet werden, daß eine Reaktion mit einem
Metallfilm eingesetzt wird.
Zu diesem Zweck werden Seitenwände 14 bis 16 nach der
Ausbildung der Gateelektrode 11 bis 13 hergestellt. Nachdem
ein Metallfilm (nicht gezeigt), beispielsweise ein
Wolframfilm oder ein Titanfilm ausgebildet wird, werden dann
Metallsilizidfilme 17 bis 19 mittels Durchführung einer
Wärmebehandlung erzeugt. Die Metallsilizidfilme 17 bis 19
werden als Teil der Source- und Drainelektroden und der
Gateelektrode ausgebildet.
Eine Anordnung, bei welcher ein Metallsilizidfilm durch
Selbstausrichtung unter Verwendung einer Seitenwand oder
dergleichen auf diese Art und Weise hergestellt wird, wird
als Salizidanordnung bezeichnet. Diese Anordnung ist in der
Hinsicht wirksam, daß ein guter ohm'scher Kontakt zu den
Aufnehmerelektroden (Source- und Drainelektroden usw.)
erhalten werden kann.
Diese Ausführungsform betrifft den Fall der Verwendung von
Germanium als Katalysatorelement beim Kristallieren eines
amorphen Siliziumfilms. Diese Ausführungsform wird unter
Bezugnahme auf die Fig. 16A bis 16C beschrieben.
Zuerst wird ein Quarzsubstrat als Substrat 41 hergestellt.
Ein Isolierfilm, beispielsweise ein Siliziumoxidfilm, kann
als unterer Film ausgebildet werden, falls dies erforderlich
ist.
Dann wird ein amorpher Sil 20743 00070 552 001000280000000200012000285912063200040 0002019833237 00004 20624iziumfilm 42 mittels Niederdruck-
CVD unter Verwendung von Disilan (Si2H6) als Filmerzeugungsgas
(sh. Fig. 16A) hergestellt. Bei der vorliegenden
Ausführungsform wird die Dicke des amorphen Siliziumfilms 42
auf 75 nm eingestellt.
Dann wird ein Schritt der Kristallbildung des amorphen
Siliziumfilms 42 durchgeführt. Bei der vorliegenden
Ausführungsform wird Germanium als Katalysatorelement zur
Beschleunigung der Kristallbildung beim Kristallisieren des
amorphen Siliziumfilms 42 verwendet. Bei der vorliegenden
Ausführungsform wird ein Germaniumfilm 43 auf dem amorphen
Siliziumfilm 42 mittels Plasma-CVD hergestellt.
GeH4-Gas, verdünnt mit Wasserstoff oder Helium um einen
Faktor von 5 bis 10, wird als Filmausbildungsgas verwendet.
Dann kann ein Germaniumfilm 43 mit einer Dicke von 1 bis
50 nm (typischerweise 10 bis 20 nm) dadurch ausgebildet
werden, daß eine Entladung bei 20 bis 50 mW/cm2 bei einer
Filmausbildungstemperatur von 100 bis 300°C erzeugt wird.
Alternativ hierzu kann der Germaniumfilm 43 mittels
Niederdruck-CVD hergestellt werden. Da das GeH4-Gas sich sehr
leicht zersetzt, kann ein Germaniumfilm durch leichte
Zersetzung dieses Gases bei einer so niedrigen Temperatur wie
etwa 450°C hergestellt werden.
Auf diese Weise wird der in Fig. 16A dargestellte Zustand
erreicht. Dann wird der amorphe Siliziumfilm 42 mittels
Durchführung einer Wärmebehandlung bei 450 bis 650°C
(vorzugsweise 500 bis 550°C) kristallisiert, wie dies in
Fig. 16D gezeigt ist. Der Grund für die Einstellung der
Obergrenze für die Temperatur auf 600°C besteht darin, daß
bei einer höheren Temperatur als 600°C die Rate des
Auftretens natürlicher Kerne ansteigt, und zwar auf einen
solchen Pegel, daß sie sich mit Kristallen mischen, die mit
Germaniumatomen als Kernen ausgebildet werden, was die
Kristallordnung stört.
Bei dem Kristallisierungsschritt kann eine
Ofenwärmebehandlung, eine Lampenwärmebehandlung oder eine
Laserwärmebehandlung verwendet werden. Bei der vorliegenden
Ausführungsform wird eine Ofenwärmebehandlung eingesetzt,
wobei der Gleichförmigkeit des sich ergebenden Films
besondere Beachtung geschenkt wird.
Der sich ergebende kristalline Siliziumfilm
(Polysiliziumfilm) 44 weist eine bessere Kristallinität auf,
trotz der Tatsache, daß er bei einer so niedrigen Temperatur
wie etwa 500°C hergestellt wurde.
Nachdem dann der restliche Germaniumfilm auf dem kristallinen
Siliziumfilm 44 mit einer Schwefelsäure-
Wasserstoffperoxidlösung (H2SO4:H2O2 = 1 : 1) entfernt wurde,
wird mit dem kristallinen Siliziumfilm 44 eine
Wärmebehandlung bei einer Temperatur (800 bis 1050°C)
durchgeführt, die zumindest höher ist als die voranstehend
geschilderte Kristallisierungstemperatur (vgl. Fig. 16C).
Wenn Germanium als Katalysatorelement zur Beschleunigung der
Kristallbildung von Silizium wie bei der vorliegenden
Ausführungsform verwendet wird, besteht kein bestimmter Grund
dafür, Germanium durch dessen Getterung zu entfernen. Es wird
angenommen, daß infolge der Tatsache, daß Germanium ein
Halbleiterelement ist, das zu derselben Gruppe wie Silizium
gehört, und diese beiden miteinander verträglich sind,
Germanium die Halbleitereigenschaften von Silizium nicht
negativ beeinflußt.
Ein kristalliner Siliziumfilm 45 mit hohem Kristallanteil
wird durch den Wärmebehandlungsschritt ausgebildet. Auf dem
kristallinen Siliziumfilm 45 wird durch den
Wärmebehandlungsschritt ein thermischer Oxidationsfilm 46
erzeugt. Der thermische Oxidationsfilm 46 kann unverändert
als Gateisolierfilm bei der Herstellung eines TFT verwendet
werden.
Die Wärmebehandlung kann in einem Zustand durchgeführt
werden, in welchem der Germaniumfilm übrig geblieben ist,
wobei in diesem Fall Germanium in dem Film mit hoher
Konzentration vorhanden ist. In jedem Fall führt nach dem
Wärmebehandlungsschritt die Diffusion dazu, daß Germanium in
dem kristallinen Siliziumfilm 45 in einer Konzentration von
1×1014 bis 5×1019 Atome/cm3 vorhanden ist (typischerweise
1×1015 bis 1×1016 Atome/cm3).
Der kristalline Siliziumfilm 45, der bei dieser
Ausführungsform hergestellt wird, ist daher ein
Halbleiterfilm, der zahlreiche Bindungen enthält, bei welchen
ein Siliziumatom durch ein Germaniumatom ersetzt ist, und
nähert sich an einen Silizium-Germanium-Halbleiter an, der
durch SixGe1-x (0 < X < 1) ausgedrückt wird.
Das Herstellungsverfahren gemäß dieser Ausführungsform weist
den Vorteil auf, daß ein abnormes Wachstum von Siliziumoxid
auf dem kristallinen Siliziumfilm 45 überhaupt nicht
auftritt. Ein abnormes Wachstum von Siliziumoxid tritt daher
bei dem kristallinen Siliziumfilm 45, der durch das Verfahren
gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausgebildet wird,
selbst dann nicht auf, wenn die thermische Oxidation in einem
Zustand durchgeführt wird, in welchem sich der kristalline
Siliziumfilm 45 in Kontakt mit einer oxidierenden Atmosphäre
befindet.
Die Anmelderin hat herausgefunden, daß dann, wenn Nickel als
Katalysator für die Kristallbildung verwendet wird, ein
abnormes Wachstum an Siliziumoxid in einem späteren
Wärmebehandlungsschritt abhängig von den Bedingungen
auftritt. Dies liegt an der konzentrierten Oxidation von
Nickelsilizid, welches in dem kristallinen Siliziumfilm
vorhanden ist. Kein derartiges abnormes Wachstum tritt bei
der vorliegenden Ausführungsform auf.
Weiterhin kann der Wärmebehandlungsschritt von Fig. 16C
beinahe vollständig Defekte zwischen den Körnern entfernen,
die in dem kristallinen Siliziumfilm 44 vorhanden waren. Der
auskristallisierte, kristalline Siliziumfilm 44, also in dem
Zustand gemäß Fig. 16B, weist zahlreiche Defekte
(Stapelfehler, Versetzungen usw.) in den Kristallkörnern auf.
Der kristalline Siliziumfilm 45, der durch den Schritt von
Fig. 16C erhalten wird, zeigt jedoch praktisch keine Defekte
bei den Kristallkörnern.
Daraus schließt die Anmelderin, daß die Abwesenheit von
Defekten durch ähnliche Phänomene hervorgerufen wird wie
jene, die anhand der ersten Ausführungsform unter Verwendung
von Modellen erläutert wurden. Da jedoch Nickel nicht als
Katalysatorelement verwendet wird, wird angenommen, daß das
Nichtvorhandensein von Defekten hauptsächlich auf dem Einfluß
überschüssiger Siliziumatome beruht, die durch die thermische
Oxidation erzeugt werden.
Obwohl in dem Vorgang von Fig. 15A die Temperatur auf
Zimmertemperatur nach der Beendigung des
Kristallisierungsschrittes verringert wird, kann der
Befestigungsschritt so durchgeführt werden, daß die
Temperatur unmittelbar nach der Beendigung des
Kristallisierungsschrittes erhöht wird. Ein derartiger
Vorgang kann einen kristallinen Siliziumfilm mit
entsprechendem Kristallanteil erzeugen.
Wie voranstehend geschildert kann durch Einsatz des
Verfahrens gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine
abnorme Oxidation eines kristallinen Siliziumfilms verhindert
werden, und daher wird der Wärmebehandlungsschritt für den
kristallinen Siliziumfilm nicht übermäßig kompliziert.
Darüber hinaus können Korndefekte in dem kristallinen
Siliziumfilm beseitigt werden, wodurch der kristalline
Siliziumfilm eine sehr hohe Kristallinität aufweist.
Die Temperatur, die höher als die Kristallisierungstemperatur
ist, beträgt typischerweise 800 bis 1050°C (vorzugsweise 850
bis 900°C). Die vorliegende Ausführungsform zeichnet sich
dadurch aus, daß die Wärmebehandlung bei einer derartigen
hohen Temperatur durchgeführt wird. Da angenommen wird, daß
in diesem Schritt die thermische Oxidation wesentlich zur
Verringerung von Korndefekten beiträgt, ist es wünschenswert,
daß dieser Schritt unter solchen Bedingungen durchgeführt
wird, daß die thermische Oxidation erleichtert wird.
Unter Berücksichtigung der Durchsatzrate ist es daher
vorzuziehen, die Untergrenze für die Temperatur bei der
Wärmebehandlung auf 800°C einzustellen. Unter
Berücksichtigung der Wärmefestigkeit des Substrats (eines
Quarzsubstrats bei der vorliegenden Ausführungsform) wird
vorzugsweise die Obergrenze für die Temperatur auf 1050°C
eingestellt. Da jedoch der Schmelzpunkt von Germanium bei
930 bis 940°C liegt ist es jedoch sogar vorzuziehen, die
Obergrenze für die Temperatur auf 900°C einzustellen.
Vorzugsweise ist die Wärmebehandlungsatmosphäre eine
oxidierende Atmosphäre, sie kann jedoch auch eine
Inertgasatmosphäre sein. Die oxidierende Atmosphäre kann eine
der folgenden Atmosphären sein: eine Atmosphäre mit trockenem
Sauerstoff (O2), eine feuchte Sauerstoffatmosphäre (O2+H2),
sowie eine halogenhaltige Atmosphäre (O2+HCl und
dergleichen).
Wenn die Wärmebehandlung in einer Atmosphäre durchgeführt
wird, die ein Halogenelement enthält, werden überschüssige
Germaniumatome, die zwischen den Gitterpunkten des
kristallinen Siliziums vorhanden sind, in Form von GeCl4
entfernt, welches flüchtig ist, infolge der Getterwirkung des
Halogenelements. Dies ist daher ein wirksames Mittel, um
einen kristallinen Siliziumfilm mit weniger Gitterspannungen
zu erhalten.
Der kristalline Siliziumfilm gemäß der vorliegenden
Ausführungsform, der durch das voranstehend geschilderte
Herstellungsverfahren erzeugt wurde, weist eine sehr hohe
Kristallinität auf.
Da ein TFT gemäß der Erfindung dadurch hergestellt wird, daß
als dessen aktive Schicht ein Halbleiterdünnfilm verwendet
wird, der im wesentlichen als Einkristall angesehen werden
kann, zeigt er elektrische Eigenschaften, die denen eines
MOSFET entsprechen, bei welchem Einkristallsilizium verwendet
wird. TFTs, die versuchsweise von den Erfindern hergestellt
wurden, wiesen die folgenden Daten auf.
- (1) Sowohl für einen n-Kanal-TFT als auch einen p-Kanal-TFT ist der Koeffizient unterhalb der Schwelle, der ein Maß für die Schaltleistung (Schnelligkeit der Umschaltung zwischen EIN und AUS) eines TFT darstellt, so klein wie 60 bis 100 mV/Dekade (typischerweise 60 bis 85 mV/Dekade).
- (2) Die Feldeffektmobilität (PFE), die ein Maß für die Betriebsgeschwindigkeit eines TFT ist, ist so groß wie 200 bis 650 cm2/Vs (n-Kanal-TFT; typischerweise 250 bis 300 cm2/Vs), oder so groß wie 100 bis 300 cm2/Vs (p- Kanal-TFT; typischerweise 150 bis 200 cm2/Vs).
- (3) Die Schwellenspannung (Vth), die ein Maß für die Treiberspannung eines TFT ist, ist so klein wie -0,5 bis 1,5 V (n-Kanal-TFT), oder so klein wie -1,5 bis 0,5 V (p-Kanal-TFT).
Wie voranstehend geschildert weist ein gemäß der Erfindung
hergestellter TFT erheblich bessere Schalteigenschaften und
Hochgeschwindigkeits-Betriebseigenschaften auf. Dies
ermöglicht es, integrierte Schaltungen wie beispielsweise
eine LSI unter Verwendung von TFTs statt von MOSFETs
aufzubauen, die herkömmlicherweise verwendet werden.
Unter Nutzung der Vorteile des TFT, bei welchem ein Dünnfilm
verwendet wird, kann darüber hinaus ein dreidimensionales
Halbleitergerät (Halbleiterschaltung) aufgebaut werden.
Die Fig. 11A und 11C zeigen Beispiele für dreidimensionale
Halbleiterschaltungen, welche TFTs gemäß der Erfindung
verwenden. Fig. 11A zeigt eine dreidimensionale Schaltung,
bei welcher TFTs in der unteren Schicht ausgebildet werden,
und ein Bildsensor in der obersten Schicht ausgebildet wird.
Fig. 11B zeigt eine dreidimensionale Schaltung, bei welcher
TFTs sowohl in der unteren Schicht als auch in der obersten
Schicht ausgebildet werden.
In Fig. 11A kann eine photoelektrische Umwandlungsschicht 21
aus einem amorphen Siliziumfilm oder dergleichen hergestellt
werden. Eine obere Elektrode (ein transparenter leitfähiger
Film) 22 ist auf der photoelektrischen Umwandlungsschicht 21
vorgesehen, so daß ein Photodetektorabschnitt zum Empfang von
Licht und dessen Umwandlung in ein elektrisches Signal
gebildet wird.
Da der Herstellungsvorgang durch Herstellung der TFTs der
gleiche ist wie bei der ersten Ausführungsform wird er hier
nicht erneut beschrieben. Die Vorgehensweise zur Erzeugung
mehrerer Schichten zum Aufbau der dreidimensionalen Schaltung
kann eine bekannte Vorgehensweise sein. Bei der Ausbildung
der obersten TFT-Schicht ist es jedoch erforderlich, die
Wärmefestigkeit der TFTs in der untersten Schicht zu
berücksichtigen.
Die dreidimensionale Schaltung kann beispielsweise so
aufgebaut sein, daß TFTs gemäß der Erfindung in der unteren
Schicht eingesetzt werden, und herkömmliche, bei niedriger
Temperatur erzeugte TFTs in der obersten Schicht eingesetzt
werden. Andererseits kann die dreidimensionale Schaltung so
aufgebaut sein, daß TFTs, die aus einem äußerst
wärmebeständigen Material bestehen, in der unteren Schicht
verwendet werden, und TFTs gemäß der Erfindung in der
obersten Schicht eingesetzt werden.
Eine weitere Alternative kann darin bestehen, daß der
Bildsensor in der obersten Schicht nur aus dem
Photodetektorabschnitt besteht, und der
Photodetektorabschnitt durch die TFTs in der untersten
Schicht gesteuert wird.
In Fig. 11B ist die untere Schicht die TFT-Schicht, welche
eine Siliziumgateanordnung verwendet, und ist die oberste
Schicht die TFT-Schicht, in welcher eine
Siliziumgateanordnung oder ein Metallfilm (beispielsweise ein
Film mit Aluminium als Hauptbestandteil) als Gateelektrode
verwendet wird. Der Herstellungsvorgang für die TFTs von
Fig. 11B wird ebenfalls hier nicht erneut beschrieben.
Auch bei dem Aufbau gemäß Fig. 11B muß die oberste TFT-
Schicht so hergestellt werden, daß die Wärmefestigkeit der
TFTs in der unteren Schicht ausreichend berücksichtigt wird.
In jedem der in den Fig. 11A und 11B gezeigten Fälle ist
der Einsatz der folgenden Schritte wünschenswert. Zuerst wird
ein dicker Zwischenschicht-Isolierfilm 23 oder 24 nach der
Ausbildung der TFTs in der untersten Schicht hergestellt.
Dann werden die TFTs in der obersten Schicht hergestellt,
nachdem der Zwischenschicht-Isolierfilm 23 oder 24 durch
Polieren eingeebnet wurde, beispielsweise durch chemisch
mechanisches Polieren (CMP).
Durch Ausbildung einer dreidimensionalen Halbleiterschaltung
unter Verwendung von TFTs gemäß der Erfindung kann eine
Halbleiterschaltung aufgebaut werden, die eine große Vielzahl
unterschiedlicher Funktionen aufweisen kann. Im Rahmen der
vorliegenden Anmeldung bedeutet der Begriff
"Halbleiterschaltung" eine elektrische Schaltung zum
Steuern/Umwandeln eines elektrischen Signals unter Verwendung
der Halbleitereigenschaften.
Es ist ebenfalls möglich, eine LCD-Treiberschaltung, eine
Hochfrequenzschaltung (MMIC: Mikrowellenmodul-IC) für
tragbare Geräte und dergleichen aufzubauen, unter Verwendung
von TFTs gemäß der Erfindung. Die Verwendung der
erfindungsgemäßen TFTs ermöglicht es daher, IC-Chips und LSI-
Chips unter Verwendung von TFTs aufzubauen.
Zusätzlich zu einem Flüssigkristallanzeigegerät können andere
elektrooptische Geräte gemäß der Erfindung konstruiert
werden, beispielsweise ein Aktivmatrix-EL-Anzeigegerät (EL:
Elektrolumineszenz), sowie ein EC-Anzeigegerät (EC:
Elektrochrom), und ebenso ein Bildsensor und ein CCD.
Der Begriff "elektrooptisches Gerät" soll ein Gerät zur
Umwandlung eines elektrischen Signals in ein optisches Signal
oder umgekehrt bedeuten.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden unter Bezugnahme
auf die Fig. 12A bis 12F Beispiele für elektronische
Geräte (Anwendungserzeugnisse) beschrieben, die ein
elektrooptisches Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung
verwenden. Der Begriff "elektronische Einrichtungen"
bezeichnet ein Produkt, welches eine Halbleiterschaltung
und/oder ein elektrooptisches Gerät enthält.
Beispiele für elektronische Einrichtungen, bei welchen die
Erfindung eingesetzt werden kann, sind eine Videokamera, eine
elektronische Standbildkamera, ein Projektor, ein
Overheadprojektor, eine Fahrzeugnavigationseinrichtung, ein
Personalcomputer (PC), und tragbare Informationsendgeräte
(ein Mobilcomputer, ein zelluläres Telefon, ein PHS
(persönliches Handyphone-System), Telefon, usw.).
Fig. 12A zeigt ein zelluläres Telefon, welches einen
Hauptkörper 2001 aufweist, einen Sprachausgabeabschnitt 2002,
einen Spracheingabeabschnitt 2003, ein Anzeigegerät 2004,
Betätigungsschalter 2005 und eine Antenne 2006. Die Erfindung
kann bei dem Sprachausgabeabschnitt 2002 eingesetzt werden,
bei dem Spracheingabeabschnitt 2003, bei dem Anzeigegerät
2004, usw.
Fig. 12B zeigt eine Videokamera, die aus einem Hauptkörper
2101, einem Anzeigegerät 2102, einem Schalleingabeabschnitt
2103, Betätigungsschaltern 2104, einer Batterie 2105 und
einem Bildempfangsabschnitt 2106 besteht. Die Erfindung kann
bei dem Anzeigegerät 2102, dem Schalleingabeabschnitt 2103,
dem Bildempfangsabschnitt 2106 usw. eingesetzt werden.
Fig. 12C zeigt einen Mobilcomputer, der einen Hauptkörper
2201 aufweist, einen Kameraabschnitt 2202, einen
Bildempfangsabschnitt 2203, einen Betätigungsschalter 2204
sowie ein Anzeigegerät 2205. Die Erfindung kann bei dem
Kameraabschnitt 2202, dem Bildempfangsabschnitt 2203, dem
Anzeigegerät 2205 usw. eingesetzt werden.
Fig. 12d zeigt eine Overheadprojektor, der einen Hauptkörper
2301, Anzeigegeräte 2302 und einen Bandabschnitt 2303
aufweist. Die Erfindung kann bei dem Anzeigegerät 2302
eingesetzt werden.
Fig. 12E zeigt einen Rückwärtsprojektor, der einen
Hauptkörper 2401 aufweist, eine Lichtquelle 2402, ein
Anzeigegerät 2403, einen Polarisationsstrahlteiler 2404,
Reflektoren 2405 und 2406, und eine Bildwand 2407. Die
Erfindung kann bei dem Anzeigegerät 2403 eingesetzt werden.
Fig. 12F zeigt einen Vorwärtsprojektor, der einen
Hauptkörper 2501 aufweist, eine Lichtquelle 2502, ein
Anzeigegerät 2503, ein optisches System 2504 und eine
Bildwand 2505. Die Erfindung kann bei dem Anzeigegerät 2503
eingesetzt werden.
Wie voranstehend geschildert hat die Erfindung einen extrem
großen Einsatzbereich, und kann bei elektronischen
Einrichtungen auf jedem Gebiet eingesetzt werden. Darüber
hinaus läßt sich die Erfindung bei jedem Produkt einsetzen,
welches ein elektrooptisches Gerät oder eine
Halbleiterschaltung erfordert.
Die Erfindung ermöglicht die Ausbildung eines
Halbleiterdünnfilms, der so stark kristallin ist, daß er im
wesentlichen als Einkristall angesehen werden, kann und
ermöglicht es, durch Verwendung eines derartigen
Halbleiterdünnfilms, einen TFT zu erzielen, der hervorragende
Leistungen aufweist, die ebenso gut sind oder sogar noch
besser als bei einem MOSFET, der auf einem Einkristall
ausgebildet ist.
Eine Halbleiterschaltung und ein elektrooptisches Gerät, die
unter Verwendung von TFTs der voranstehend geschilderten Art
hergestellt werden, und eine elektronische Einrichtung mit
einer derartigen Halbleiterschaltung oder einem
elektrooptischen Gerät zeigen eine extrem hohe Leistung und
stellen Produkte dar, die bezüglich der Funktion, der
Portabilität und der Verläßlichkeit besser sind als bisher.
Claims (17)
1. Halbleiterdünnfilm, der einen zusammenhängenden Körper
aus zahlreichen Kristallen in Form von Stangen oder
flachen Stangen aufweist, die jeweils Silizium als
Hauptbestandteil enthalten, wobei die
Hauptorientierungsebene im wesentlichen mit der {110}-
Ebene zusammenfällt,
wobei in dem Halbleiterdünnfilm die Konzentration sowohl von Kohlenstoff als auch von Stickstoff 5×1017 Atome/cm3 oder weniger beträgt, und die Konzentration an Sauerstoff 1×1018 Atome/cm3 oder weniger beträgt, und
die stangenförmigen Kristalle oder die Kristalle in Form flacher Stangen einander berühren, während Drehwinkel mit Absolutwerten gebildet werden, die innerhalb von 3° liegen.
wobei in dem Halbleiterdünnfilm die Konzentration sowohl von Kohlenstoff als auch von Stickstoff 5×1017 Atome/cm3 oder weniger beträgt, und die Konzentration an Sauerstoff 1×1018 Atome/cm3 oder weniger beträgt, und
die stangenförmigen Kristalle oder die Kristalle in Form flacher Stangen einander berühren, während Drehwinkel mit Absolutwerten gebildet werden, die innerhalb von 3° liegen.
2. Halbleiterdünnfilm nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß ein
Elektronenstrahlbeugungsmuster des Halbleiterdünnfilms
infolge der {110}-Orientierung besonders regelmäßig ist,
wobei jeder der Beugungspunkte des
Elektronenstrahlbeugungsmusters im wesentlichen
kreisförmig ist, und
das Verhältnis der Länge der kleinen Achse zur Länge der großen Achse jedes der Beugungspunkte im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 1,5 liegt.
das Verhältnis der Länge der kleinen Achse zur Länge der großen Achse jedes der Beugungspunkte im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 1,5 liegt.
3. Halbleiterdünnfilm nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß ein
Elektronenstrahlbeugungsmuster des Halbleiterdünnfilms
infolge der {110}-Orientierung besonders regelmäßig ist,
wobei jeder der Beugungspunkte des Elektronenstrahlbeugungsmusters eine Verbreiterung aufweist, die auf einem konzentrischen Kreis mit dem Zentrum an einem Zentrumspunkt des Elektronenstrahlbestrahlungsbereiches liegt, und
eine Tangente an jeden der Beugungspunkte von dem Zentrumspunkt des Elektronenstrahlbestrahlungsbereiches und ein Linienabschnitt, der den Zentrumspunkt des Elektronenstrahlbestrahlungsbereiches und einen Zentrumspunkt des Beugungspunktes verbindet, einen Winkel bilden, der innerhalb von ± 1,5° liegt.
wobei jeder der Beugungspunkte des Elektronenstrahlbeugungsmusters eine Verbreiterung aufweist, die auf einem konzentrischen Kreis mit dem Zentrum an einem Zentrumspunkt des Elektronenstrahlbestrahlungsbereiches liegt, und
eine Tangente an jeden der Beugungspunkte von dem Zentrumspunkt des Elektronenstrahlbestrahlungsbereiches und ein Linienabschnitt, der den Zentrumspunkt des Elektronenstrahlbestrahlungsbereiches und einen Zentrumspunkt des Beugungspunktes verbindet, einen Winkel bilden, der innerhalb von ± 1,5° liegt.
4. Halbleiterdünnfilm nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Halbleiterdünnfilm auf einer unteren Isolierschicht
vorgesehen ist, in welcher der Mittelwert der
Unterschiede in der Höhe zwischen Ausnehmungen und
Vorsprüngen 5 nm oder weniger beträgt.
5. Halbleitergerät mit einem Halbleiterfilm, der zumindest
einen Kanalausbildungsbereich aufweist, wobei der
Halbleiterfilm einen zusammenhängenden Körper aus
zahlreichen Kristallen in Form von Stangen oder flachen
Stangen aufweist, die jeweils Silizium als
Hauptbestandteil enthalten,
wobei eine Hauptorientierungsebene des Halbleiterdünnfilms-im wesentlichen mit der {110}-Ebene zusammenfällt,
in dem Halbleiterdünnfilm die Konzentration sowohl von Kohlenstoff als auch von Stickstoff 5×1017 Atome/cm3 oder weniger beträgt, und die Sauerstoffkonzentration 1×1018 Atome/cm3 oder weniger beträgt, und
die Kristalle in Form von Stangen oder flachen Stangen einander berühren, während sie Drehwinkel bilden, deren Absolutwerte innerhalb von 3° liegen.
wobei eine Hauptorientierungsebene des Halbleiterdünnfilms-im wesentlichen mit der {110}-Ebene zusammenfällt,
in dem Halbleiterdünnfilm die Konzentration sowohl von Kohlenstoff als auch von Stickstoff 5×1017 Atome/cm3 oder weniger beträgt, und die Sauerstoffkonzentration 1×1018 Atome/cm3 oder weniger beträgt, und
die Kristalle in Form von Stangen oder flachen Stangen einander berühren, während sie Drehwinkel bilden, deren Absolutwerte innerhalb von 3° liegen.
6. Gerät nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Halbleitergerät eine Einrichtung ist, die aus folgender
Gruppe ausgewählt ist: Videokamera, elektronische
Standbildkamera, Projektor, Overheadprojektor,
Fahrzeugnavigationseinrichtung, Personalcomputer, und
tragbare Informationsendgeräteeinrichtung.
7. Halbleitergerät nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß ein
Elektronenstrahlbeugungsmuster des Halbleiterdünnfilms
infolge der {110}-Orientierung besonders regelmäßig
ausgebildet ist,
wobei jeder der Beugungspunkte des Elektronenstrahlbeugungsmusters annähernd kreisförmig ist, und
das Verhältnis der Länge der kürzeren Achse zur Länge der längeren Achse jedes der Beugungspunkte im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 1,5 liegt.
wobei jeder der Beugungspunkte des Elektronenstrahlbeugungsmusters annähernd kreisförmig ist, und
das Verhältnis der Länge der kürzeren Achse zur Länge der längeren Achse jedes der Beugungspunkte im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 1,5 liegt.
8. Gerät nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Halbleitergerät eine Einrichtung ist, die aus folgender
Gruppe ausgewählt ist: Videokamera, elektronische
Standbildkamera, Projektor, Overheadprojektor,
Fahrzeugnavigationseinrichtung, Personalcomputer, und
tragbare Informationsendgeräteeinrichtung.
9. Halbleitergerät nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß ein
Elektronenstrahlbeugungsmuster des Halbleiterdünnfilms
infolge der {110}-Orientierung besonders regelmäßig
ausgebildet ist,
wobei jeder der Beugungspunkte des Elektronenstrahlbeugungsmusters eine Verbreiterung aufweist, die auf einem Kreis liegt, dessen Zentrum in einem Zentrumspunkt eines Elektronenstrahlbestrahlungsbereiches liegt, und
eine Tangente an jeden der Beugungspunkte von dem Zentrumspunkt des Elektronenstrahlbestrahlungsbereiches und ein Linienabschnitt, der den Zentrum des Elektronenstrahlbestrahlungsbereiches mit einem Zentrumspunkt des Beugungspunktes verbindet, einen Winkel bilden, der innerhalb von ± 1,5° liegt.
wobei jeder der Beugungspunkte des Elektronenstrahlbeugungsmusters eine Verbreiterung aufweist, die auf einem Kreis liegt, dessen Zentrum in einem Zentrumspunkt eines Elektronenstrahlbestrahlungsbereiches liegt, und
eine Tangente an jeden der Beugungspunkte von dem Zentrumspunkt des Elektronenstrahlbestrahlungsbereiches und ein Linienabschnitt, der den Zentrum des Elektronenstrahlbestrahlungsbereiches mit einem Zentrumspunkt des Beugungspunktes verbindet, einen Winkel bilden, der innerhalb von ± 1,5° liegt.
10. Halbleitergerät mit einem Halbleitergerät gemäß
Anspruch 9, und als Einrichtung ausgebildet, die aus
folgender Gruppe ausgewählt ist: Videokamera,
elektronische Standbildkamera, Projektor,
Overheadprojektor, Fahrzeugnavigationseinrichtung,
Personalcomputer, und tragbare
Informationsendgeräteeinrichtung.
11. Halbleitergerät nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Halbleiterdünnfilm auf einer unteren Isolierschicht
vorgesehen ist, bei welcher der Mittelwert der
Differenzen der Höhen zwischen Ausnehmungen und
Vorsprüngen 5 nm oder weniger beträgt.
12. Gerät nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Halbleitergerät eine Einrichtung ist, die aus folgender
Gruppe ausgewählt ist: Videokamera, elektronische
Standbildkamera, Projektor, Overheadprojektor,
Fahrzeugnavigationseinrichtung, Personalcomputer, und
tragbare Informationsendgeräteeinrichtung.
13. Halbleitergerät nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die tragbare
Informationsendgeräteeinrichtung eine Einrichtung ist,
die aus folgender Gruppe ausgewählt ist: Mobilcomputer,
zelluläres Telefon, und PHS-Telefon.
14. Halbleitergerät mit einem Halbleiterdünnfilm, der eine
Hauptorientierungsebene aufweist, die im wesentlichen
mit der {110}-Ebene übereinstimmt,
wobei in dem Halbleiterdünnfilm die Konzentration sowohl an Kohlenstoff als auch an Stickstoff 5×1017 Atome/cm3 oder weniger beträgt, und die Sauerstoffkonzentration 1×1018 Atome/cm3 oder weniger beträgt,
ein Elektronenstrahlbeugungsmuster des Halbleiterdünnfilms infolge der {110}-Orientierung besonders regelmäßig ist,
jeder der Beugungspunkte des Elektronenstrahlbeugungsmusters im wesentlichen kreisförmig ist, und
das Verhältnis der Länge der kürzeren Achse zur Länge der längeren Achse jedes der Beugungspunkte im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 1,5 liegt.
wobei in dem Halbleiterdünnfilm die Konzentration sowohl an Kohlenstoff als auch an Stickstoff 5×1017 Atome/cm3 oder weniger beträgt, und die Sauerstoffkonzentration 1×1018 Atome/cm3 oder weniger beträgt,
ein Elektronenstrahlbeugungsmuster des Halbleiterdünnfilms infolge der {110}-Orientierung besonders regelmäßig ist,
jeder der Beugungspunkte des Elektronenstrahlbeugungsmusters im wesentlichen kreisförmig ist, und
das Verhältnis der Länge der kürzeren Achse zur Länge der längeren Achse jedes der Beugungspunkte im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 1,5 liegt.
15. Gerät nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Halbleiterdünnfilm auf einer unteren Isolierschicht
vorgesehen ist, in welcher der Mittelwert der
Unterschiede der Höhen zwischen Ausnehmungen und
Vorsprüngen 5 nm oder weniger beträgt.
16. Halbleitergerät mit einem Halbleiterdünnfilm, der eine
Hauptorientierungsebene aufweist, die im wesentlichen
mit der {110}-Ebene übereinstimmt,
wobei in dem Halbleiterdünnfilm die Konzentration sowohl an Kohlenstoff als auch an Stickstoff 5×1017 Atome/cm3 oder weniger beträgt, und die Sauerstoffkonzentration 1×1018 Atome/cm3 oder weniger beträgt,
ein Elektronenstrahlbeugungsmuster des Halbleiterdünnfilms infolge der {110}-Orientierung besonders regelmäßig ausgebildet ist,
jeder der Beugungspunkte des Elektronenstrahlbeugungsmusters eine Verbreiterung aufweist, die auf einem konzentrischen Kreis liegt, dessen Zentrum sich im Zentrumspunkt eines Elektronenstrahlbestrahlungsbereiches befindet, und
eine Tangente an jeden der Beugungspunkte von dem Zentrumspunkt des Elektronenstrahlbestrahlungsbereiches aus und ein Linienabschnitt, der den Zentrumspunkt des Elektronenstrahlbestrahlungsbereiches mit einem Zentrumspunkt des Beugungspunktes verbindet, einen Winkel bilden, der innerhalb von ± 1,5° liegt.
wobei in dem Halbleiterdünnfilm die Konzentration sowohl an Kohlenstoff als auch an Stickstoff 5×1017 Atome/cm3 oder weniger beträgt, und die Sauerstoffkonzentration 1×1018 Atome/cm3 oder weniger beträgt,
ein Elektronenstrahlbeugungsmuster des Halbleiterdünnfilms infolge der {110}-Orientierung besonders regelmäßig ausgebildet ist,
jeder der Beugungspunkte des Elektronenstrahlbeugungsmusters eine Verbreiterung aufweist, die auf einem konzentrischen Kreis liegt, dessen Zentrum sich im Zentrumspunkt eines Elektronenstrahlbestrahlungsbereiches befindet, und
eine Tangente an jeden der Beugungspunkte von dem Zentrumspunkt des Elektronenstrahlbestrahlungsbereiches aus und ein Linienabschnitt, der den Zentrumspunkt des Elektronenstrahlbestrahlungsbereiches mit einem Zentrumspunkt des Beugungspunktes verbindet, einen Winkel bilden, der innerhalb von ± 1,5° liegt.
17. Gerät nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Halbleiterdünnfilm auf einer unteren Isolierschicht
vorgesehen ist, in welcher der Mittelwert der
Unterschiede der Höhen zwischen Ausnehmungen und
Vorsprüngen 5 nm oder weniger beträgt.
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TW (1) | TW418435B (de) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1164635A2 (de) * | 2000-06-12 | 2001-12-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Dünnfilmtransistoren und Halbleiterbaulelement |
EP1119053A3 (de) * | 1993-02-15 | 2002-01-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Halbleiter, Halleiterbauelement, und Verfahren zur deren Herstellung |
US6997985B1 (en) | 1993-02-15 | 2006-02-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor, semiconductor device, and method for fabricating the same |
US7312572B2 (en) | 1999-06-21 | 2007-12-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | EL display device, driving method thereof, and electronic equipment provided with the EL display device |
US7425743B2 (en) | 1998-02-25 | 2008-09-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Projection television set |
US7667235B2 (en) * | 1998-07-15 | 2010-02-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Crystalline semiconductor thin film, method of fabricating the same, semiconductor device, and method of fabricating the same |
DE102010040860A1 (de) * | 2010-09-16 | 2012-03-22 | Otto-Von-Guericke-Universität Magdeburg | Schichtsystem aus einem siliziumbasierten Träger und einer direkt auf dem Träger aufgebrachten Heterostruktur |
Families Citing this family (102)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5818076A (en) | 1993-05-26 | 1998-10-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Transistor and semiconductor device |
KR100355938B1 (ko) * | 1993-05-26 | 2002-12-16 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체장치제작방법 |
US6090646A (en) | 1993-05-26 | 2000-07-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for producing semiconductor device |
KR100265179B1 (ko) | 1995-03-27 | 2000-09-15 | 야마자끼 순페이 | 반도체장치와 그의 제작방법 |
JP4056571B2 (ja) | 1995-08-02 | 2008-03-05 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
TW379360B (en) * | 1997-03-03 | 2000-01-11 | Semiconductor Energy Lab | Method of manufacturing a semiconductor device |
US6335445B1 (en) * | 1997-03-24 | 2002-01-01 | Societe De Conseils De Recherches Et D'applications Scientifiques (S.C.R.A.S.) | Derivatives of 2-(iminomethyl)amino-phenyl, their preparation, their use as medicaments and the pharmaceutical compositions containing them |
JP3844561B2 (ja) | 1997-06-10 | 2006-11-15 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
JP3390633B2 (ja) * | 1997-07-14 | 2003-03-24 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
JP4318768B2 (ja) * | 1997-07-23 | 2009-08-26 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
JP4180689B2 (ja) * | 1997-07-24 | 2008-11-12 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
JP3844566B2 (ja) | 1997-07-30 | 2006-11-15 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
US6667494B1 (en) | 1997-08-19 | 2003-12-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and semiconductor display device |
US6717179B1 (en) | 1997-08-19 | 2004-04-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and semiconductor display device |
JP3980178B2 (ja) | 1997-08-29 | 2007-09-26 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 不揮発性メモリおよび半導体装置 |
JPH11143379A (ja) | 1997-09-03 | 1999-05-28 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体表示装置補正システムおよび半導体表示装置の補正方法 |
JP3943245B2 (ja) * | 1997-09-20 | 2007-07-11 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
TW408351B (en) * | 1997-10-17 | 2000-10-11 | Semiconductor Energy Lab | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
US6686623B2 (en) | 1997-11-18 | 2004-02-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Nonvolatile memory and electronic apparatus |
JPH11204434A (ja) * | 1998-01-12 | 1999-07-30 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置およびその作製方法 |
US6821710B1 (en) | 1998-02-11 | 2004-11-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device |
US7248232B1 (en) | 1998-02-25 | 2007-07-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Information processing device |
US6496172B1 (en) * | 1998-03-27 | 2002-12-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Liquid crystal display device, active matrix type liquid crystal display device, and method of driving the same |
JP2000039628A (ja) * | 1998-05-16 | 2000-02-08 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体表示装置 |
KR100271211B1 (ko) * | 1998-07-15 | 2000-12-01 | 윤덕용 | 나노결정을 이용한 비휘발성 기억소자 형성방법 |
US6274887B1 (en) | 1998-11-02 | 2001-08-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method therefor |
US6617644B1 (en) | 1998-11-09 | 2003-09-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
US6909114B1 (en) * | 1998-11-17 | 2005-06-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device having LDD regions |
US6365917B1 (en) * | 1998-11-25 | 2002-04-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
JP2000174282A (ja) * | 1998-12-03 | 2000-06-23 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
US6469317B1 (en) | 1998-12-18 | 2002-10-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method of fabricating the same |
EP1020900B1 (de) * | 1999-01-14 | 2009-08-05 | Panasonic Corporation | Halbleiterbauelement und Verfahren zu dessen Herstellung |
US6576924B1 (en) | 1999-02-12 | 2003-06-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device having at least a pixel unit and a driver circuit unit over a same substrate |
US7821065B2 (en) * | 1999-03-02 | 2010-10-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device comprising a thin film transistor comprising a semiconductor thin film and method of manufacturing the same |
US6475836B1 (en) | 1999-03-29 | 2002-11-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US6861670B1 (en) | 1999-04-01 | 2005-03-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device having multi-layer wiring |
TW518637B (en) | 1999-04-15 | 2003-01-21 | Semiconductor Energy Lab | Electro-optical device and electronic equipment |
US6512504B1 (en) | 1999-04-27 | 2003-01-28 | Semiconductor Energy Laborayory Co., Ltd. | Electronic device and electronic apparatus |
JP4627822B2 (ja) | 1999-06-23 | 2011-02-09 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 表示装置 |
TW480554B (en) | 1999-07-22 | 2002-03-21 | Semiconductor Energy Lab | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
TW490713B (en) | 1999-07-22 | 2002-06-11 | Semiconductor Energy Lab | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US6646287B1 (en) | 1999-11-19 | 2003-11-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device with tapered gate and insulating film |
JP2001175198A (ja) | 1999-12-14 | 2001-06-29 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置およびその作製方法 |
US6821827B2 (en) * | 1999-12-28 | 2004-11-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device |
JP4854947B2 (ja) * | 2000-01-31 | 2012-01-18 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 表示装置の作製方法 |
US6747638B2 (en) | 2000-01-31 | 2004-06-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Adhesion type area sensor and display device having adhesion type area sensor |
US20020113268A1 (en) * | 2000-02-01 | 2002-08-22 | Jun Koyama | Nonvolatile memory, semiconductor device and method of manufacturing the same |
US7098884B2 (en) * | 2000-02-08 | 2006-08-29 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor display device and method of driving semiconductor display device |
US7525165B2 (en) * | 2000-04-17 | 2009-04-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light emitting device and manufacturing method thereof |
US6828587B2 (en) * | 2000-06-19 | 2004-12-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
JP2002083974A (ja) | 2000-06-19 | 2002-03-22 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
US7503975B2 (en) * | 2000-06-27 | 2009-03-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and fabrication method therefor |
US6875674B2 (en) * | 2000-07-10 | 2005-04-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device with fluorine concentration |
US6703265B2 (en) * | 2000-08-02 | 2004-03-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
KR100652039B1 (ko) * | 2000-11-23 | 2006-11-30 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 전계발광소자 |
US7045444B2 (en) | 2000-12-19 | 2006-05-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device that includes selectively adding a noble gas element |
US6825496B2 (en) * | 2001-01-17 | 2004-11-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light emitting device |
US6858480B2 (en) * | 2001-01-18 | 2005-02-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device |
TW586141B (en) * | 2001-01-19 | 2004-05-01 | Semiconductor Energy Lab | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
US7115453B2 (en) * | 2001-01-29 | 2006-10-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method of the same |
JP2002231627A (ja) | 2001-01-30 | 2002-08-16 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置の作製方法 |
US7141822B2 (en) * | 2001-02-09 | 2006-11-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
JP5088993B2 (ja) * | 2001-02-16 | 2012-12-05 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
JP4993810B2 (ja) | 2001-02-16 | 2012-08-08 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
SG103846A1 (en) | 2001-02-28 | 2004-05-26 | Semiconductor Energy Lab | A method of manufacturing a semiconductor device |
US7052943B2 (en) | 2001-03-16 | 2006-05-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device |
JP4718700B2 (ja) | 2001-03-16 | 2011-07-06 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
US6812081B2 (en) * | 2001-03-26 | 2004-11-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co.,.Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device |
US6902966B2 (en) * | 2001-10-25 | 2005-06-07 | Advanced Micro Devices, Inc. | Low-temperature post-dopant activation process |
US7238557B2 (en) * | 2001-11-14 | 2007-07-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method of fabricating the same |
JP2003168645A (ja) * | 2001-12-03 | 2003-06-13 | Hitachi Ltd | 半導体薄膜装置、その製造方法及び画像表示装置 |
US6861338B2 (en) * | 2002-08-22 | 2005-03-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Thin film transistor and method of manufacturing the same |
JP4627964B2 (ja) * | 2002-10-24 | 2011-02-09 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
US7374976B2 (en) | 2002-11-22 | 2008-05-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for fabricating thin film transistor |
EP1583148A4 (de) * | 2003-01-08 | 2007-06-27 | Semiconductor Energy Lab | Halbleiterbauelement und herstellungsverfahren dafür |
JP4342826B2 (ja) | 2003-04-23 | 2009-10-14 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体素子の作製方法 |
US7652321B2 (en) * | 2004-03-08 | 2010-01-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method of the same |
JP4272142B2 (ja) * | 2004-12-07 | 2009-06-03 | 株式会社ルネサステクノロジ | スイッチング素子並びにそれを用いたアンテナスイッチ回路及び高周波モジュール |
JP2006245417A (ja) * | 2005-03-04 | 2006-09-14 | Toshiba Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
KR100594327B1 (ko) * | 2005-03-24 | 2006-06-30 | 삼성전자주식회사 | 라운드 형태의 단면을 가지는 나노와이어를 구비한 반도체소자 및 그 제조 방법 |
JP5201805B2 (ja) * | 2005-05-31 | 2013-06-05 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
US20070194450A1 (en) * | 2006-02-21 | 2007-08-23 | Tyberg Christy S | BEOL compatible FET structure |
US7439594B2 (en) * | 2006-03-16 | 2008-10-21 | Micron Technology, Inc. | Stacked non-volatile memory with silicon carbide-based amorphous silicon thin film transistors |
KR101420603B1 (ko) | 2007-06-29 | 2014-07-17 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치 및 그 제조 방법 |
FR2935539B1 (fr) * | 2008-08-26 | 2010-12-10 | Commissariat Energie Atomique | Circuit cmos tridimensionnel sur deux substrats desalignes et procede de realisation |
TWI547845B (zh) * | 2009-07-02 | 2016-09-01 | 半導體能源研究所股份有限公司 | 觸控面板及其驅動方法 |
WO2011074407A1 (en) | 2009-12-18 | 2011-06-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
JP5731369B2 (ja) | 2010-12-28 | 2015-06-10 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
WO2012090973A1 (en) | 2010-12-28 | 2012-07-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
WO2012090799A1 (en) | 2010-12-28 | 2012-07-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
US8941112B2 (en) | 2010-12-28 | 2015-01-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
US9443984B2 (en) | 2010-12-28 | 2016-09-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US8829512B2 (en) | 2010-12-28 | 2014-09-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
JP2012209543A (ja) | 2011-03-11 | 2012-10-25 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
WO2013039126A1 (en) | 2011-09-16 | 2013-03-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
US9082663B2 (en) | 2011-09-16 | 2015-07-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US8952379B2 (en) | 2011-09-16 | 2015-02-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
TW201324760A (zh) * | 2011-12-07 | 2013-06-16 | Chunghwa Picture Tubes Ltd | 畫素結構及其製造方法 |
US9653614B2 (en) | 2012-01-23 | 2017-05-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
TWI545236B (zh) * | 2014-10-02 | 2016-08-11 | 錼創科技股份有限公司 | 磊晶基底、半導體發光裝置及其製作方法 |
KR102565380B1 (ko) * | 2016-12-07 | 2023-08-10 | 삼성디스플레이 주식회사 | 박막 트랜지스터 기판 |
JP7190875B2 (ja) * | 2018-11-16 | 2022-12-16 | 東京エレクトロン株式会社 | ポリシリコン膜の形成方法及び成膜装置 |
Family Cites Families (80)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3922475A (en) * | 1970-06-22 | 1975-11-25 | Rockwell International Corp | Process for producing nitride films |
JPS57160121A (en) * | 1981-03-27 | 1982-10-02 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiamorphous semiconductor device |
DE3226713A1 (de) * | 1982-07-16 | 1984-01-19 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Als flachspule ausgebildete induktionsheizspule zum tiegelfreien zonenschmelzen |
US4727044A (en) * | 1984-05-18 | 1988-02-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of making a thin film transistor with laser recrystallized source and drain |
JPS63133667A (ja) * | 1986-11-26 | 1988-06-06 | Ricoh Co Ltd | 密着形光電変換装置 |
US5153702A (en) * | 1987-06-10 | 1992-10-06 | Hitachi, Ltd. | Thin film semiconductor device and method for fabricating the same |
EP0412701B1 (de) * | 1989-07-31 | 1996-09-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Dünnschicht-Transistor und seine Herstellung |
JP3009438B2 (ja) * | 1989-08-14 | 2000-02-14 | 株式会社日立製作所 | 液晶表示装置 |
US5444557A (en) * | 1990-12-31 | 1995-08-22 | Kopin Corporation | Single crystal silicon arrayed devices for projection displays |
JPH04318973A (ja) * | 1991-04-17 | 1992-11-10 | Seiko Epson Corp | 薄膜トランジスタ及びその製造方法 |
JP3327952B2 (ja) * | 1991-07-17 | 2002-09-24 | 旭化成株式会社 | 圧電体とそれを用いたsawデバイス |
US5612563A (en) * | 1992-03-02 | 1997-03-18 | Motorola Inc. | Vertically stacked vertical transistors used to form vertical logic gate structures |
DE69323127T2 (de) * | 1992-08-10 | 1999-07-22 | Canon Kk | Halbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren |
TW226478B (en) * | 1992-12-04 | 1994-07-11 | Semiconductor Energy Res Co Ltd | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
US5604360A (en) * | 1992-12-04 | 1997-02-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device including a plurality of thin film transistors at least some of which have a crystalline silicon film crystal-grown substantially in parallel to the surface of a substrate for the transistor |
JP3163606B2 (ja) * | 1993-01-29 | 2001-05-08 | 住友電気工業株式会社 | 表面弾性波素子 |
JPH06296023A (ja) * | 1993-02-10 | 1994-10-21 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 薄膜状半導体装置およびその作製方法 |
CN1052110C (zh) * | 1993-02-15 | 2000-05-03 | 株式会社半导体能源研究所 | 制造半导体器件的方法 |
US6997985B1 (en) | 1993-02-15 | 2006-02-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor, semiconductor device, and method for fabricating the same |
US5624851A (en) * | 1993-03-12 | 1997-04-29 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Process of fabricating a semiconductor device in which one portion of an amorphous silicon film is thermally crystallized and another portion is laser crystallized |
JP3193803B2 (ja) * | 1993-03-12 | 2001-07-30 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体素子の作製方法 |
US5569936A (en) * | 1993-03-12 | 1996-10-29 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device employing crystallization catalyst |
CN1095204C (zh) * | 1993-03-12 | 2002-11-27 | 株式会社半导体能源研究所 | 半导体器件和晶体管 |
TW241377B (de) * | 1993-03-12 | 1995-02-21 | Semiconductor Energy Res Co Ltd | |
US5501989A (en) * | 1993-03-22 | 1996-03-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of making semiconductor device/circuit having at least partially crystallized semiconductor layer |
DE4309769A1 (de) * | 1993-03-25 | 1994-09-29 | Wacker Chemitronic | Verfahren und Vorrichtung zur Verringerung des Sauerstoffeinbaus in einen Einkristall aus Silicium |
US5481121A (en) * | 1993-05-26 | 1996-01-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device having improved crystal orientation |
US5818076A (en) * | 1993-05-26 | 1998-10-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Transistor and semiconductor device |
US5488000A (en) * | 1993-06-22 | 1996-01-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of fabricating a thin film transistor using a nickel silicide layer to promote crystallization of the amorphous silicon layer |
TW295703B (de) | 1993-06-25 | 1997-01-11 | Handotai Energy Kenkyusho Kk | |
JP2791858B2 (ja) * | 1993-06-25 | 1998-08-27 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置作製方法 |
US5895933A (en) | 1993-06-25 | 1999-04-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for its preparation |
US6730549B1 (en) | 1993-06-25 | 2004-05-04 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for its preparation |
US5663077A (en) * | 1993-07-27 | 1997-09-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a thin film transistor in which the gate insulator comprises two oxide films |
TW369686B (en) * | 1993-07-27 | 1999-09-11 | Semiconductor Energy Lab Corp | Semiconductor device and process for fabricating the same |
US5492843A (en) * | 1993-07-31 | 1996-02-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of fabricating semiconductor device and method of processing substrate |
JP2975973B2 (ja) * | 1993-08-10 | 1999-11-10 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置およびその作製方法 |
JP2762215B2 (ja) * | 1993-08-12 | 1998-06-04 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 薄膜トランジスタおよび半導体装置の作製方法 |
JP2814049B2 (ja) * | 1993-08-27 | 1998-10-22 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置およびその作製方法 |
US5581092A (en) * | 1993-09-07 | 1996-12-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Gate insulated semiconductor device |
TW297142B (de) * | 1993-09-20 | 1997-02-01 | Handotai Energy Kenkyusho Kk | |
US5923962A (en) * | 1993-10-29 | 1999-07-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing a semiconductor device |
TW264575B (de) | 1993-10-29 | 1995-12-01 | Handotai Energy Kenkyusho Kk | |
JP3431033B2 (ja) * | 1993-10-29 | 2003-07-28 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体作製方法 |
JP3562590B2 (ja) * | 1993-12-01 | 2004-09-08 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置作製方法 |
US5612250A (en) * | 1993-12-01 | 1997-03-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing a semiconductor device using a catalyst |
JP2860869B2 (ja) * | 1993-12-02 | 1999-02-24 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置およびその作製方法 |
US5654203A (en) * | 1993-12-02 | 1997-08-05 | Semiconductor Energy Laboratory, Co., Ltd. | Method for manufacturing a thin film transistor using catalyst elements to promote crystallization |
JP3305085B2 (ja) * | 1993-12-03 | 2002-07-22 | キヤノン株式会社 | 液晶表示装置 |
KR100319332B1 (ko) * | 1993-12-22 | 2002-04-22 | 야마자끼 순페이 | 반도체장치및전자광학장치 |
JP3378078B2 (ja) * | 1994-02-23 | 2003-02-17 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
JP3192546B2 (ja) * | 1994-04-15 | 2001-07-30 | シャープ株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
JPH07315826A (ja) * | 1994-05-24 | 1995-12-05 | Canon Inc | 多結晶シリコン薄膜及びその製造方法 |
JPH07321328A (ja) * | 1994-05-27 | 1995-12-08 | Hitachi Ltd | 薄膜トランジスタ駆動液晶表示装置およびその製法 |
JPH07335906A (ja) * | 1994-06-14 | 1995-12-22 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 薄膜状半導体装置およびその作製方法 |
JP3067949B2 (ja) * | 1994-06-15 | 2000-07-24 | シャープ株式会社 | 電子装置および液晶表示装置 |
JP3072000B2 (ja) * | 1994-06-23 | 2000-07-31 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
JP3897826B2 (ja) * | 1994-08-19 | 2007-03-28 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | アクティブマトリクス型の表示装置 |
JP3072005B2 (ja) | 1994-08-25 | 2000-07-31 | シャープ株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
JP3464287B2 (ja) * | 1994-09-05 | 2003-11-05 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
JP4083821B2 (ja) * | 1994-09-15 | 2008-04-30 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
US5712191A (en) * | 1994-09-16 | 1998-01-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for producing semiconductor device |
JP3942651B2 (ja) * | 1994-10-07 | 2007-07-11 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
JP3486240B2 (ja) * | 1994-10-20 | 2004-01-13 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
US6133557A (en) * | 1995-01-31 | 2000-10-17 | Kyocera Corporation | Wafer holding member |
JP3364081B2 (ja) * | 1995-02-16 | 2003-01-08 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
TW355845B (en) * | 1995-03-27 | 1999-04-11 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device and a method of manufacturing the same |
JP3306258B2 (ja) * | 1995-03-27 | 2002-07-24 | 三洋電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP3086641B2 (ja) * | 1995-08-29 | 2000-09-11 | 三洋電機株式会社 | 携帯端末 |
TW335503B (en) * | 1996-02-23 | 1998-07-01 | Semiconductor Energy Lab Kk | Semiconductor thin film and manufacturing method and semiconductor device and its manufacturing method |
US5658808A (en) * | 1996-08-14 | 1997-08-19 | Industrial Technology Research Institute | Method of fabricating polycrystalline silicon thin-film transistor having symmetrical lateral resistors |
US5734763A (en) * | 1996-09-04 | 1998-03-31 | Hewlett-Packard Company | Compact two-by-n optical components based on bierfringent walk-off crystals |
US5897985A (en) * | 1996-10-11 | 1999-04-27 | Kodak Polychrome Graphics, Llc | Potassium silicate developing composition and method of use to process lithographic printing plates |
US6307214B1 (en) * | 1997-06-06 | 2001-10-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor thin film and semiconductor device |
JP4318768B2 (ja) * | 1997-07-23 | 2009-08-26 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
JP2000031488A (ja) | 1997-08-26 | 2000-01-28 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置およびその作製方法 |
US6518637B1 (en) * | 1999-04-08 | 2003-02-11 | Wayne State University | Cubic (zinc-blende) aluminum nitride |
US8109483B2 (en) * | 2003-12-05 | 2012-02-07 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Swivel support base apparatus |
JP4252477B2 (ja) * | 2004-03-10 | 2009-04-08 | 西川ゴム工業株式会社 | 折り畳み式屋根用ウエザーストリップ |
US6998782B1 (en) * | 2004-08-18 | 2006-02-14 | National Semiconductor Corporation | Circuit for generating a process-independent current |
-
1998
- 1998-05-16 JP JP15230898A patent/JP4318768B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1119053A3 (de) * | 1993-02-15 | 2002-01-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Halbleiter, Halleiterbauelement, und Verfahren zur deren Herstellung |
US6997985B1 (en) | 1993-02-15 | 2006-02-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor, semiconductor device, and method for fabricating the same |
US7425743B2 (en) | 1998-02-25 | 2008-09-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Projection television set |
US7667235B2 (en) * | 1998-07-15 | 2010-02-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Crystalline semiconductor thin film, method of fabricating the same, semiconductor device, and method of fabricating the same |
US7312572B2 (en) | 1999-06-21 | 2007-12-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | EL display device, driving method thereof, and electronic equipment provided with the EL display device |
US7466293B2 (en) | 1999-06-21 | 2008-12-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | EL display device, driving method thereof, and electronic equipment provided with the EL display device |
US9659524B2 (en) | 1999-06-21 | 2017-05-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light-emitting device including substrate having cavity, and method for fabricating the light-emitting device |
EP1164635A2 (de) * | 2000-06-12 | 2001-12-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Dünnfilmtransistoren und Halbleiterbaulelement |
SG103296A1 (en) * | 2000-06-12 | 2004-04-29 | Semiconductor Energy Lab | Thin film transistors and semiconductor device |
EP1164635A3 (de) * | 2000-06-12 | 2004-09-29 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Dünnfilmtransistoren und Halbleiterbaulelement |
US7307282B2 (en) | 2000-06-12 | 2007-12-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Thin film transistors and semiconductor device |
DE102010040860A1 (de) * | 2010-09-16 | 2012-03-22 | Otto-Von-Guericke-Universität Magdeburg | Schichtsystem aus einem siliziumbasierten Träger und einer direkt auf dem Träger aufgebrachten Heterostruktur |
Also Published As
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