[发明专利]形成单晶硅层的方法和制造半导体器件的方法

说明书

本发明涉及形成单晶硅层的方法和制造半导体器件的方法。具体地说，本发明涉及在绝缘衬底上外延生长单晶硅层作为有源区制造诸如绝缘栅场效应晶体管半导体元件的方法。

TFT(薄膜晶体管)是利用在衬底上形成单晶硅层制造的MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。如现有技术所披露的那样，TFT显示出其电子迁移率比利用多晶硅层制造的晶体管的迁移率高几倍，并且TFT适于高速工作(见下面参考资料，R.P.Zingg et al.“First MOStransistors on Insulator by Silicon Saturated Liquid SolutionEpitaxy”.IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS.VOL.13，N0.5 MAY1992 p294-6.，Publication of Examined Japanese Patent ApplicationN0.Hei 4-57098，Masakiyo Matsumura，“Thin Film Transistor，”OYOBUTURI，VOL.65，N0.8(1996)pp842-848)。

关于形成上述半导体元件的单晶硅层有5种方法：

(1)通过在大约800-1200℃氢气氛100-760Torr气压下分解硅烷，二氯硅烷。三氯硅烷，四氯化硅生长单晶硅。

(2)通过冷却加热到920-930℃的铟硅熔液或铟镓硅溶液在作为籽晶的单晶硅衬底上形成硅外延层，然后在其上形成硅半导体层(见参考资料1.Soo Hong Lee“VERY-LOW-TEMPERATURE LIQUID-PHASE EPITAXIAL GROWTH OF SILICON”.MATERIALSLETTERS.Vol.9.N0.2，3(Jan.1990)pp53-56.参考资料2，R.Bergmann etal，“MOS transistors with epitaxial Si laterally grown over SiO₂ byliquid phase epitaxy.”J.Applied Physics A，Vol.A54，no.1p.103-5.参考资料3，R，Pzingg et al.“First MOS transistors on Insulator by SiliconSaturated Liquid Solution Epitaxy.”IEEE ELECTRON DEVICELETTERS VOL.13，N0.5，MAY 1992 p294-6.)。

(3)在蓝宝石衬底上外延生长硅(见参考资料4，G A Garcia，R.E.Reedy，and M.L.Burger，“High-quality CMOS in thin(100nm)silicon on sapphire，”IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS，VOL.9，pp32-34 Jan.1988.)。

(4)通过氧离子注入在绝缘层上形成硅层(见参考资料5，K.Izumi，M.Doken，and H.Ariyoshtl，“CMOS device fabrication onburied SiO₂ layers formed by oxygen implantation into silicon，”Electon.Lett.，vol.14，no，18，pp593-594，Aug.1978.)。