[发明专利]半导体薄膜，半导体器件及其制造方法

权利要求书

1、在衬底上形成的绝缘膜上的半导体薄膜，所述薄膜包括：

单畴区，其中包括与所述衬底基本平行的许多柱形成针状晶体；

所述绝缘膜处于所述薄膜之下，并有凹凸图形。

2、按权利要求1的半导体薄膜，其特征是，所述单畴区中基本上不包括晶界。

3、在衬底上形成的绝缘膜上的半导体薄膜，所述半导体薄膜包括：

单畴区，包括基本上平行于所述衬底表面的许多多柱形或针状晶体，其中，所述单畴区中基本上无晶界；和

所述绝缘膜处于所述薄膜之下，并有凹凸图形。

4、一种由以下制造方法制造的半导体薄膜，所述方法包括以下步骤：

用溅射法在衬底的介质表面上形成氧化硅膜；

对所述氧化硅膜刻图，制成表面结构；

在所述氧化硅膜上用低压CVD淀积非晶硅膜，

至少在所述氧化硅膜和所述非晶硅膜之一中保留促进结晶的金属元素；

进行第1热处理使所述非晶硅膜变成结晶硅膜，

在含卤族元素的气氛中进行第2热处理，在所述结晶硅膜上形成含卤素的热氧化膜，并使所述结晶硅膜改变成单畴区态；和

除去所述热氧化膜。

5、衬底上形成的绝缘膜上的半导体薄膜，所述半导体薄膜包括：

单畴区，包括与所述衬底表面基本平行的许多柱形或针状晶体，其中所述单畴区中基本无晶界，

所述绝缘膜处于所述薄膜之下，并有凹凸图形，

其中所述单畴区含5原子％以下的氢或卤族元素，所述卤族元素选自氯，溴和氟。

6、按权利要求5的半导体薄膜，其特征是，在邻近所述半导体薄膜的表面处所述卤元素浓度增大。

7、按权利要求1至5中任何一项权利要求的半导体薄膜，其特征是，所述单畴区厚度范围是15至45nm。

8、按权利要求1至5的半导体薄膜，其特征是，构成所述单畴区的所述半导体膜中含1×10¹⁵至1×10²¹原子/cm³的卤族元素。

9、按权利要求1至5中任何一项权利要求的半导体薄膜，其特征是，所述单畴区包括在所述表面结构上的垂直晶体生长区，和用所述垂直晶体生长区为起始材料并与硅膜表面基本平行生长的横向晶体生长区，其中所述垂直晶体生长区的金属元素含量大于所述横向晶体生长区中的金属元素含量。

10、半导体薄膜的形成方法，包括以下步骤：

用溅射法在衬底上形成氧化硅膜；

对氧化硅膜构图，在其表面上形成凹凸图形；

在所述氧化硅膜上用低压CVD法淀积非晶硅膜；

在所述氧化硅膜和所述非晶硅膜中的至少之一中留下促进结晶的金属元素；

进行第1热处理，使所述非晶硅膜转变成结晶硅膜；

在含卤族元素的气氛中进行第2热处理，由此在所述结晶硅膜上形成含卤元素的热氧化膜，由于第2热处理而使所述结晶硅膜变成单畴区，

除去所述热氧化膜。

11、按权利要求10的方法，其特征是，在保留促进结晶的金属元素步骤，由于表面张力而迫使所述金属元素聚集在所述凹凸点的周围而使此处的金属浓度增大。

12、按权利要求10的方法，其特征是，由所述第一热处理形成的结晶硅膜包含基本上平行于所述衬底的许多柱形或针状晶体。

13、按权利要求10的方法，其特征是，形成所述氧化硅膜的步骤用溅射技术并用人造石英作靶。

14、按权利要求10的方法，其特征是，促进结晶的元素是选自Fe、Co，Ni，Ru，Rh，Pd，Os，Ir，Pt，Cu和Au中的至少一种。

15、按权利要求10的方法，其特征是，含卤族的气氛是在氧气中加一种或多种气体构成的，其中所加的气体选自HCl，HF，HBr，Cl₂，NF₃，F₂和Br₂。

16、按权利要求10的方法，其特征是，所述第1热处理是在500℃至700℃进行的，而第2热处理在700℃至1100℃进行。