[发明专利]位于衬底上的平坦化半导体颗粒

说明书

技术领域

本发明涉及一种器件及其制造方法，其中多个平坦化半导体颗粒定位于衬底上的预定位置处，以形成适于在平坦化表面的区域上、内或者下制备平坦电子器件的局部区域。

背景技术

单晶硅被用于大部分的电子器件应用。存在诸如显示器以及一些成像器之类的例外，其中非晶硅被应用于玻璃衬底上以便操作显示器或者成像器像素。在许多应用中，是在硅电子器件的顶部上制备显示器或者成像器。对于液晶显示器（LCD）的应用，非晶硅已提供了足够好的性能。对于诸如有机发光二极管（OLED）的下一代显示设备，由非晶硅制成的有源矩阵（AM）驱动晶体管已证明存在问题。最基本的，LCD使用电压器件，而AM-OLED则需要电流器件。扩展常规方法的尝试包括修改现有的在玻璃上的非晶硅。非晶硅被应用于通常侧面大于两米的整个衬底面板上，然后使用大准分子激光器重新结晶，并且扫描横跨面板的线聚焦。激光必须是脉冲式的，以便仅融化硅表面而不会融化玻璃。该技术导致形成多晶硅，而不是单晶硅。

任何类型的非晶或多晶晶体管（包括非晶硅和有机器件）的迁移率都要大大地小于单晶硅晶体管的迁移率。非晶硅的电子迁移率是大约1cm²/V·s，相比于多晶硅的大约100cm²/V·s，而高质量单晶硅的电子迁移率是大约1500cm²/V·s。因此在这种器件中使用单晶硅替代非晶硅是有利的。在本发明的优选实施例中，为了电子器件制备的目的，在非硅衬底上的预定位置处制备多个平坦单晶硅区域。例如，单晶硅片对于大显示器来说太昂贵，相比于侧面大于2米的电流LCD面板，在尺寸上也太小：硅片直径通常是300mm。比较而言，单晶硅的近似球形颗粒、球体或者球状颗粒已被制造为小于或者等于2mm的尺寸，这相比于单个像素的尺寸来说较大。以Witter等人的名义在1985年4月30日递交的名称为Process For Producing Crystalline Spherical Spheres（制造晶体球状球体的工艺）的美国专利4,637,855，描述了晶体球体的制造，通过引用将该专利合并于此。

在过去，其他人尝试将二极管置于硅球状体的弯曲表面上，然而这已经被证明具有挑战性。在现有技术中，已尝试通过光刻在球形表面上定义结构，但是这需要非标准的光学器件，并且具有有限的成功率。在不平坦的表面上制作电接触也需要非标准技术。制备中的复杂度已阻碍了任何实际的进步。

Si球体的弯曲表面还被掺以n型掺杂剂以形成围绕p型Si区域的n型Si，其中p型Si区域包括球体表面的大部分。本发明的一个实施例涉及光伏器件领域，其中平坦表面和直接位于下面的区域可以掺杂例如n型掺杂剂，而再在下面的区域可以掺杂p型掺杂剂，从而形成太阳能电池。Satoshi OMAE、Takashi MINEMOTO、Mikio MUROZONO、Hideyuki TAKAKURA和Yoshihiro HAMAKAWA在日本应用物理期刊2006年第45卷第5A期3933-3937页＃2006日本应用物理社会期刊中发表的名称为Crystal Characterization of Spherical Silicon Solar Cell by X-ray Diffraction（通过X射线衍射对球体硅太阳能电池的晶体表征）的文章中描述了硅球体太阳能电池。

然而，本发明通过方便地利用表面区域和在平坦化颗粒上的平坦表面周围的区域来制造电子器件，克服了之前提到的现有技术的限制。其中形成有结构的平坦区域提供了一种在器件的不同部分提供电接触的方便可靠的方式。

本发明另外一个非常重要的方面是通过允许建立与使用LCD技术的类似电路相比消耗更少功率的电路，来使能具有较小碳覆盖的技术。

在使用之前几代LCD技术的显示器中，向显示器的面板后部提供白光，并且每个LCD像素使用过滤器来选择红（R）、绿（G）或者蓝（B）光。采用这种方式的过滤浪费了背光中2/3的能量。另外，LCD像素的操作依赖于被偏振的光，因此偏振片带来进一步的损耗。而且，每个像素的一部分被阻挡光穿过面板的非晶硅晶体管占用。

本发明可以制造比LCD面板更有效的大OLED面板。OLED像素仅发射期望的颜色R、G或者B，因此不会有用于产生其他颜色然后被过滤掉并以热的形式产生浪费而被浪费的能量。另外，OLED发射器可以制备在背板电子器件的顶上，因此发射区域可以被最大化，而不存在阻挡光发射的像素区域。通过将背板电子器件放置在光路之外，可以针对速度和低功率耗散来优化设计，这与为了光路需求而让步是相反的。

发明内容