硅基材料层、方法、结构、器件、发射器和显示器的制作方法

专利名称：硅基材料层、方法、结构、器件、发射器和显示器的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及金属硅化物。更具体地说，本发明涉及金属硅化物线，尤其是纳米级金属硅化物线，以及制备金属硅化物线的方法，和金属硅化物线在应用中的使用，例如场致发射器，半导体存储器件等。
背景技术：
下面，将参照某些结构和/或方法对现有技术进行讨论。但是，不能把下述参照解释为承认这些结构和/或方法构成现有技术。申请人明确保留证实这些结构和/或方法不构成本发明的现有技术的权利。
硅化物是金属和硅反应生成的产物。传统上，硅化物是通过在硅上淀积金属，并对这一结构退火形成的，例如快速热退火(RTA)，快速退火(FA)或激光技术，从而形成分层硅化物结构。例如美国专利No.6387803 B2公开了一种金属硅化物层的激光退火结构，所述金属硅化物层位于在衬底上受到支持的非晶硅层上。在激光退火之后，在衬底上由金属和非晶硅形成硅化物。在另外一个例子中，美国专利No.6156654公开了位于硅衬底上的钛金属。通过快速热处理对这一结构进行处理，从而在硅衬底上形成C49 TiSi2层，接下来通过快速热处理对其进行加工，以形成连续的C54 TiSi2硅衬底结构。
典型地，硅化物具有低薄层电阻和低接触电阻，这些特点决定了其在电子应用中的使用。
例如，传统的硅化物通常用作降低半导体器件内接触区域的表面电阻和接触电阻的装置。此类应用的例子包括MOSFET的栅极、源极和漏极接触区域，其中在接触区域上形成金属硅化物层，即硅和金属的反应生成物层，以降低接触区域的表面电阻和接触电阻。通常，形成金属硅化物的技术仅限于形成层状金属硅化物的技术。

发明内容
本发明提供了具有纳米级线型硅化物的Si基材料层，及其制造方法，以提供良好的场致发射特性和良好的导电特性。
在一个示范性实施例中，Si基材料层包括多个晶粒(grain)，并且在晶粒边界形成金属硅化物。
在另外一个示范性实施例中，形成Si基材料层的方法包括在Si基衬底上形成具有预定厚度的非晶层；采用金属离子对这一非晶层进行掺杂；并对经金属离子掺杂的非晶层退火，其中，退火包括使掺杂金属离子的非晶层结晶成包括多个晶粒的多晶层，并在晶粒边界处形成金属硅化物。
一种形成硅基材料层的示范性方法包括在硅基衬底上形成非晶层；采用金属离子对这一非晶层的至少一区域进行掺杂；并使非晶层结晶，以形成多个晶粒，其中，在相邻的晶粒之间具有晶粒边界，在晶粒边界形成金属硅化物。
硅基材料层的一个示范性实施例包括位于硅基材料和金属硅化物中的多个晶粒，其中，金属硅化物位于硅基材料层中，并处于多个晶粒之间的晶粒边界处。
场致发射器的一个示范性实施例包括硅基衬底；与所述的硅基衬底的第一侧面直接接触的硅基材料层，其中，硅基材料层包括多个位于硅基材料中的晶粒、金属硅化物、第一电极和第二电极，所述金属硅化物位于硅基材料层内，处于多个晶粒之间的晶粒边界处，并且所述金属硅化物从硅基材料层的表面至硅基材料层的内部位置沿任何晶粒边界排列成连续的导电通路，第一电极通过隔片(spacer)与硅基材料的表面隔开，第二电极位于硅基衬底的第二侧面上。


可以参照附图阅读下述对优选实施例的详细说明，其中，采用类似的编号表示类似的元件，其中图1A到图1D概括地说明了在形成硅化物纳米线的示范性实施例中的工艺步骤。
图2A到图2D采用示范性横截面图概括地说明了在衬底由非晶态向晶态转化的过程中，硅基衬底中金属硅化物的位置和移动。
图3A到图3D采用示范性平面示意图概括地说明了在衬底由非晶态向晶态转化的过程中，硅基衬底中金属硅化物的位置和移动。
图4示出了示范性场致发射器件的略图。
图5是实例1中带有注入镍离子的非晶硅层的硅衬底的样本的透射电镜(TEM)图像。插图表示所示样本的x射线衍射图。
图6为TRIM仿真数据，针对图5中所示样本示出了每埃每注入离子的离子数随深度(埃)的变化情况。
图7示出了实例1中的样本上的X射线光子谱(XPS)图示。
图8A和图8B示出了具有在实例1中的多晶硅层的晶粒边界处形成的嵌入硅化物纳米线的多晶硅层样本的扫描透射电子显微镜(STEM)图像。
图9A为截面STEM图像，图9B为实例1的样本上的能量散射X射线光谱(EDX)图。
图10A为截面STEM图像，图10B为实例1的样本上的EDX图。
图11是带有在实例2中的多晶硅层的晶粒边界处形成的嵌入硅化物纳米线的多晶硅层样本的平面STEM图像。
图12A和12B示出了由实例2的样本测得的Fowler-Nordheim图。
具体实施例方式
本说明书从总体上说明了硅基材料层的形成方法。在示范性实施例中，所述方法包括在硅基衬底上形成非晶层，采用金属离子对所述非晶层区域的至少一区域进行掺杂，并晶化非晶层，以形成多个晶粒，其中，晶粒边界位于相邻的晶粒之间，在晶体边界处形成金属硅化物。
图1A到图1D概括地说明了在硅化物纳米线的形成方法的示范性实施例中的工艺步骤。在图示的步骤10中，向硅基衬底20中注入(22)IV族原子，例如硅原子，以形成非晶层24。接下来，将诸如镍离子的金属离子注入(26)到非晶层24中，以形成掺杂非晶层28。对掺杂非晶层28退火(30)，使掺杂非晶层28结晶，形成多个晶粒。在结晶的掺杂层32中，注入的金属离子形成金属硅化物34。所形成的金属硅化物34可以从掺杂非晶层的表面向下或沿垂直方向到达内部预定深度。按照上述说明形成的金属硅化物34不限于仅在垂直方向出现，还可以从表面沿倾斜方向形成，其深度由掺杂参数决定。在示范性实施例中，金属硅化物34集中在结晶掺杂层32的相邻晶粒间的晶粒边界处。所形成的金属硅化物34在晶粒边界处的三相点(triplepoint)可能更加稳定，这一形成过程可以通过退火或金属离子掺杂参数(例如浓度、能量、掺杂材料等)控制。
图2A到图2D采用示范性横截面示意图概括地说明了在衬底由非晶态向晶态转化的过程中，硅基衬底中金属硅化物的位置和移动。在图2A到2D中的实施例50中，示出了位于诸如非晶硅的非晶材料54的基质中金属硅化物52。如图2A到图2D所示，由图2A至图2D温度T增大。随着温度的升高，金属硅化物52在非晶材料54内向限定位置聚集。在非晶材料54随着温度的升高变成晶体，以形成晶粒时，这些限定位置可以包括晶粒边界56。最后，经过适当的时间，在适当的温度下，金属硅化物52分布在所形成的、诸如晶体硅层的晶体层58的晶粒边界56处。
图3A到图3D采用示范性平面示意图概括地说明了在衬底由非晶态向晶态转化的过程中，硅基衬底中金属硅化物的位置和移动。在图3A到3D中的实施例80中，示出了位于诸如非晶硅的非晶材料84的基质中金属硅化物82。从图3A到图3D，能量密度，例如，照射到非晶材料84的表面上的激光的能量密度增大，如关系式E1＜E2＜E3＜E4所示。非晶材料84在增大的能量密度下，经过一段时间变成晶体，形成晶粒，与此同时，随着能量密度的增大，金属硅化物82向限定位置聚集。这些限定位置的例子包括晶粒边界。箭头86指出了金属硅化物在晶粒边界处聚集时，金属硅化物82的移动方向。所述移动受到增大的能量密度E1到E4的影响。最后，经过适当的时间，在适当的能量密度下，金属硅化物82聚集在所形成的、诸如晶体硅层的晶体层88的晶粒边界处。
可以采用任何适当的方法在衬底中形成非晶层。例如，在图1的实施例中，可以向硅基衬底中注入诸如硅离子的IV族原子，以生成诸如非晶硅层的非晶层。适当的硅基衬底包括Si、SiGe、SiC、SiO2，或在第一表面带有一层Si、SiGe或SiC的SiO2，在第一表面带有一层Si、SiGe或SiC的MgO，在第一表面带有一层Si、SiGe或SiC的ITO，在第一表面带有一层Si、SiGe或SiC的晶体Si或在第一表面带有一层Si、SiGe或SiC的非晶硅。在示范性实施例中，可以在真空环境中采用室温工艺实施注入。也可以采用其他适当的方法形成非晶层，例如，将诸如硅的材料溅射淀积到诸如单晶硅的晶体衬底上。所形成的非晶层可以到达任何预定深度，并且可以通过多个步骤或单个步骤完成，例如多个独立的硅离子注入步骤。例如，可以采用多个离子注入步骤，以形成同质注入。在采用离子注入技术时，本领域技术人员应当知道选择适合的参数，以获得预期的非晶层厚度，例如100nm。但是，目前考虑的是，采用1keV到1000keV，优选大于50keV的注入能量，尽管不同的能量产生不同的注入深度和不同的非晶层厚度。例如，金属离子的优选掺杂浓度或剂量为1×1010atom/cm2到1×1017atom/cm2，且具有1keV到1000keV的掺杂能量。硅离子注入可以位于衬底表面上的任何位置处，也可以位于整个衬底上，或采用掩模技术。
在本说明书公开的方法和器件中可以采用任何IV族原子。但是，在某些示范性实施例中，IV族原子为碳(C)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)或铅(Pb)原子或其混合物。此外，用于掺杂的示范性金属原子选自由银(Ag)、金(Au)、铝(Al)、铜(Cu)、铬(Cr)、钴(Co)、镍(Ni)、钛(Ti)、锑(Sb)、钒(V)、钼(Mo)、钽(Ta)、铌(Nb)、钌(Ru)、钨(W)、铂(Pt)、钯(Pd)、锌(Zn)和镁(Mg)或其混合物构成的组，优选为过渡金属，例如Ni、Ti、Cu、Co、Cr或其混合物。
掺杂金属离子注入，例如镍金属离子注入可以处于使注入深度小于非晶硅层厚度的能量。换句话说，金属离子注入所处的能量使得掺杂离子位于非晶层中。金属离子剂量的实例包括从大约1×1010atom/cm2到1×1017atom/cm2左右，掺杂能量约为1keV到1000keV。
采用适当的技术对掺杂非晶层，例如掺杂了金属离子的非晶层，退火，使非晶层结晶。在优选实施例中，是通过能量密度为50到3000mJ/cm2的激光退火实施的退火处理，作为选择，能量密度也可以为600mJ/cm2到1500mJ/cm2。在另一实例中，可以通过施加光斑尺寸约为25mm2的脉冲激光的方法施加大约600到700mJ/cm2的能量密度。激光退火中其他可选的参数包括脉冲的半最大值全宽度(FWHM)约为10到50ns，光斑尺寸大于1μm×1μm～30mm×30mm，激光波长(λ)约为200到800nm。
经退火在非晶层中产生一层晶粒。例如，经退火可以在衬底材料上产生一层硅晶粒，或基本上的纯硅。金属硅化物存留在晶粒的交接处，例如晶粒边界。金属硅化物原子从晶体层表面延伸至结构内部。最为优选的情况是，金属硅化物原子位于晶粒的三相交界点。
在示范性实施例中，金属硅化物纳米线214具有大约0.1到100nm的直径，或者1到10nm的直径，由表面到内部位置的长度大约为0.1到1000nm，或者10到50nm。
在电子器件应用中，可以采用在第一表面上带有硅基材料层的硅基衬底，该硅基材料层包括位于硅基材料中的多个晶粒和位于硅基材料层内部、处于多个晶粒边界处的金属硅化物。示范性电子器件应用包括场致发射器和包含场致发射器或场致发射器阵列的装置，例如成像器和显示器，半导体存储器件和包含半导体存储器件的装置，例如相变存储器件。
图4示出了示范性场致发射器件的示意图。示范性场致发射器件400包括硅基衬底402；与所述的硅基衬底402的第一侧面406直接接触的硅基材料层404；通过隔片(spacer)412与硅基材料层404的表面410隔开的第一电极408；以及位于硅基衬底402的第二侧面416上的第二电极414；硅基材料层404包括位于硅基材料中的多个晶粒；位于硅基材料层404中，处于多个晶粒边界处的金属硅化物418，并且所述金属硅化物418从硅基材料层404的表面410至硅基材料层404的内部位置沿任一晶粒边界排列成连续的导电通路。示范性场致发射器400还包括在第一电极408和第二电极414之间电连接的电源422。
可以将基于本说明书公开的器件和方法的多个场致发射器引入到场致发射装置中，例如消费电子装置、显示器、用于医疗安全领域的图像处理装置，以及诊断或质量控制成像器等工业设备。在示范性实施例中，对包含在场致发射装置中的多个场致发射器单独电寻址，以达到场致发射电子的目的。对控制器进行电排布(electrically arranged)，从而为多个场致发射器提供电源，进而提供产生场致发射所必需的电能。在另一个示范性实施例中，对所形成的场致发射装置单独电寻址，从而通过构图技术，形成阵列矩阵，进而达到场致发射电子的目的。例如，可以采用本说明书所公开的方法中涉及的金属离子注入部分中的已构图掩模对非晶层的可寻址部分优先进行离子注入。退火和结晶之后，放置所形成的金属硅化物纳米线，与得到相应构图的电极电接触。
参照下述实例，可以更加清晰地理解本发明。应当理解的是，下述实例的目的不是以任何方式对本发明的范围进行限定。
实例1以50keV的能量和2×1015atoms/cm2的剂量向Si衬底上注入Si离子，从而在Si衬底上形成具有预定厚度的非晶Si层。之后，以25keV的能量和5×1015atoms/cm2的剂量向非晶Si层上注入Ni离子。将注入Ni离子的样本载入真空室中，采用准分子激光束对样本退火，真空室内保持10-3torr左右的真空度。将一个样本在300mJ/cm2的激光束中退火，另一个样本在300mJ/cm2的激光束中退火。这一实例中所采用的激光束为KrF准分子激光束。
图5是实例1中注入Ni离子之后，激光退火之前，在200keV的能量下，在样本上通过透射电子显微镜得到的显微图。显微图100中的样本示出了带有非晶硅层104的硅衬底102。在图5中看不到注入到非晶层104中的镍离子。硅衬底102为多晶硅，非晶层104是通过预期级别的硅注入形成的。
图6为TRIM仿真数据，针对图5中所示样本示出了每埃每注入离子的离子数随深度(埃)的变化情况。在图6中，既示出了每埃每注入离子的镍离子数曲线120，又示出了每埃每注入离子的硅离子数曲线130。从图6中，可以看出图5中的样本中的硅离子注入到了大于1500埃的深度，镍离子注入到了大约700埃的深度。
图7示出了从实例1中的样本和纯镍样本上得到了X射线光子谱(XPS)图。在图7中的图140中，针对纯镍样本150、在注入当时的条件下160注入镍离子的样本、在300mJ/cm2的激光退火170后注入镍离子的样本、以及在500mJ/cm2的激光退火180后注入镍离子的样本，示出了密度随结合能(eV)的变化情况。在纯镍样本的情况下，Ni 2p峰出现在852.61eV，但是在其他情况下，Ni 2p峰出现在853.71eV。在纯镍样本150和注入样本160，以及注入并退火样本170、180之间出现的谱峰偏移表示注入金属离子已经形成了金属硅化物，例如镍硅化物。结果表明，金属硅化物是由Ni和Si之间的反应形成的。也就是说，金属硅化物是通过在恰好注入Ni离子后注入的Ni离子的动能形成的。
图8A和图8B示出了来自实例1的样本的扫描透射电镜(STEM)结果。所述显微图是在200keV下得到的。图8A 200示出了具有通过Si注入(能量50keV，剂量2×1015/cm2)，镍注入(能量25keV，剂量5×1015/cm2)和激光退火(300mJ/cm2)形成的多晶硅层204的单晶硅衬底202。图8B 206示出了具有通过Si注入(能量50keV，剂量2×1015/cm2)，镍注入(能量25keV，剂量5×1015/cm2)和激光退火(500mJ/cm2)形成的多晶硅层210的单晶硅衬底208。最初，将Si和Ni注入到Si衬底中，从而在Si衬底上形成厚的非晶Si层。典型的非晶层大于80nm。在激光退火之后，可以将非晶Si层转化为多晶硅。
在图8A中，示出了大量位于多晶硅层204中的硅化物纳米线212。这些硅化物纳米线212沿形成多晶硅层204的晶粒的边界松散地排列。
在图8B中，示出了大量位于多晶硅层210中的硅化物纳米线214。这些硅化物纳米线214沿形成多晶硅层210的晶粒的边界具有强固的相互联系。这里，在激光退火步骤中采用的能量密度越高，迁移到晶粒边界的金属离子越多。此外，一旦处于晶粒边界处，金属离子将在多晶硅层210中继续向三相点迁移。
在图8B中，位于晶粒边界处的金属硅化物纳米线214从多晶硅层210的表面216到多晶硅层210或单晶硅衬底208的内部位置，沿晶粒边界排列成连续的导电通路。
图9A和9B示出了在实例1的样本上进行的能量散射X射线谱试验得到的结果。显微图250是在200keV下得到的。图9A中的截面STEM图示出了在单晶硅衬底(未示出)上通过Si注入(能量50keV，剂量2×1015/cm2)，镍注入(能量25keV，剂量5×1015/cm2)和激光退火(300mJ/cm2)形成的多晶硅层252。在多晶硅层252内部嵌入了大量在多晶硅层的晶粒边界形成并从多晶硅层252的表面256延伸至多晶硅层252的内部的硅化物纳米线254。在图9B的EDX图中，示出了镍的密度随位置的变化情况。图9B中所示的针对镍260的结果随位置变化而变化，所述位置对应于图9A中沿线262的位置。针对镍260的结果表明，镍离子，以及镍硅化物主要位于处在晶粒边界位置上的硅化物纳米线处，与线262交叉，其中，位于硅化物纳米线之外的例子较少。此外，EDX结果有力地揭示了纳米线包含Ni原子。换句话说，EDX结果支持纳米线的主要成分为Ni。
图10A和10B示出了在实例1的样本上进行的能量散射X射线谱试验得到的结果。显微图280是在200keV下得到的。图10A中的截面STEM图示出了在单晶硅衬底(未示出)上通过Si注入(能量50keV，剂量2×1015/cm2)，镍注入(能量25keV，剂量5×1015/cm2)和激光退火(500mJ/cm2)形成的多晶硅层282。在多晶硅层282内部嵌入了大量在多晶硅层的晶粒边界形成并从多晶硅层282的表面286延伸至多晶硅层282的内部的硅化物纳米线284。在图10B的EDX图中，示出了镍响应的密度随位置的变化情况。图10B中所示的针对镍290的结果随位置变化而变化，所述位置对应于图10A中沿线292的位置。针对镍290的结果表明，镍离子，以及镍硅化物主要位于处在晶粒边界位置上的硅化物纳米线处，与线292交叉，其中，位于硅化物纳米线之外的例子较少。
实例2在Si衬底上以50keV的能量和2×1015atoms/cm2的剂量注入Si离子，从而在Si衬底上形成具有预定厚度的非晶Si层。之后，以25keV的能量和5×1015atoms/cm2的剂量在非晶Si层上注入Ni离子。将注入了Ni离子的样本载入真空室，采用准分子激光束对样本退火，真空室维持大约10-3torr的真空度。在实例中采用的激光为KrF准分子激光束，用于退火的激光束的能量密度为700mJ/cm2。
图11是由实例2中的样本得到的平面STEM图像300。在图11中，非晶层通过结晶形成了多个通过晶粒边界304彼此分隔的晶粒302。对于硅和镍体系而言，在这一能量密度，金属硅化物基本上完全聚集在晶粒边界的三相点306处。在图11的显微图中，仍然可以观察到晶粒边界，但是晶粒边界中的较亮区域308归因于相衬(phase contrast)，而不是晶粒边界中的金属硅化物导致的结果。
之后，采用制备的样本测量Fowler-Nordheim图，图12A和12B示出了测量结果。用于测量该图的器件结构与图4中示出的场致发射器结构相同。采用ITO和铝作为电极。上电极和包含金属硅化物纳米线的表面之间的间隙距离为256μm。图12A和12B中示出的结果表明在增大的外加场作用下(图12B)，低噪声等级(图12A)和电流密度的指数增长与良好的场致发射特性保持一致。
尽管已经结合优选实施例对本发明进行了说明，但是本领域技术人员应当理解，在不背离权利要求书界定的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出未具体说明的增添、删除、修改和替换操作。
权利要求
1.一种形成硅基材料层的方法，所述方法包括在硅基衬底上形成非晶层；用金属离子掺杂所述非晶层的至少一区域；以及晶化所述非晶层，以形成多个晶粒，其中，晶粒边界位于相邻晶粒之间，金属硅化物形成于晶粒边界处。
2.如权利要求1所述的方法，其中，非晶层的形成包括在所述硅基衬底中注入化学元素周期表中的IV族元素的离子。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述化学元素周期表中的IV族元素是从由Si、Ge、Sn和Pb构成的组中选出的。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述金属离子是从由Ag、Au、Al、Cu、Cr、Co、Ni、Ti、Sb、V、Mo、Ta、Nb、Ru、W、Pt、Pd、Zn和Mg构成的组中选出的金属的离子。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述掺杂是在掺杂能量为1keV到1000keV，掺杂量为1×1010atoms/cm2到1×1017atoms/cm2的条件下发生的。
6.如权利要求1所述的方法，其中晶化包括对经掺杂的非晶层退火。
7.如权利要求6所述的方法，其中，退火包括在50到3000mJ/cm2的能量密度下的激光退火。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述硅基衬底为Si、SiGe、SiC、SiO2，或在第一表面带有一层Si、SiGe或SiC的SiO2，在第一表面带有一层Si、SiGe或SiC的MgO，在第一表面带有一层Si、SiGe或SiC的ITO，在第一表面带有一层Si、SiGe或SiC的晶体Si或在第一表面带有一层Si、SiGe或SiC的非晶硅。
9.如权利要求1所述的方法，其中，位于晶粒边界的金属硅化物从已晶化的非晶层的表面到已晶化的非晶层或硅基衬底的内部位置排列成连续的导电通路。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述金属硅化物形成直径约为0.1到100nm，由所述表面到内部位置的长度大约为0.1到1000nm的纳米线。
11.如权利要求1所述的方法，其中，在晶粒边界处形成的金属硅化物界定了纳米线。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述纳米线的直径约为0.1到100nm，长度约为0.1到1000nm。
13.如权利要求1所述的方法，其中，所述金属硅化物位于所述晶粒边界的三相点处。
14.一种硅基材料层，其包括位于硅基材料中的多个晶粒；以及金属硅化物，其中，所述金属硅化物位于硅基材料层中，处于所述多个晶粒之间的晶粒边界处。
15.如权利要求14所述的硅基材料层，其中，位于晶粒边界的所述金属硅化物从硅基材料层的表面到硅基材料层的内部位置，沿任一晶粒边界排列成连续的导电通路。
16.如权利要求15所述的硅基材料层，其中，位于所述连续导电通路中的金属硅化物形成直径约为0.1到100nm，从所述表面到内部位置的长度约为0.1到1000nm的纳米线。
17.如权利要求14所述的硅基材料层，其中，所述金属硅化物的金属是从由Ag、Au、Al、Cu、Cr、Co、Ni、Ti、Sb、V、Mo、Ta、Nb、Ru、W、Pt、Pd、Zn和Mg构成的组中选出的。
18.如权利要求14所述的硅基材料层，其中，所述金属硅化物位于晶粒边界的三相点处。
19.如权利要求14所述的硅基材料层，其中，所述金属硅化物包括1×1010到1×1017atoms/cm2的金属离子。
20.一种结构，其包括硅基衬底，以及位于所述衬底的第一表面的，如权利要求14所述的硅基材料层。
21.如权利要求20所述的结构，其中，所述硅基衬底为Si、SiGe、SiC、SiO2，或在第一表面带有一层Si、SiGe或SiC的SiO2，在第一表面带有一层Si、SiGe或SiC的MgO，在第一表面带有一层Si、SiGe或SiC的ITO，在第一表面带有一层Si、SiGe或SiC的晶体Si或在第一表面带有一层Si、SiGe或SiC的非晶硅。
22.一种具有如权利要求21所述的结构的半导体存储器件。
23.一种场致发射器，其包括硅基衬底；与所述硅基衬底的第一侧面直接接触的硅基材料层，其中，所述的硅基材料层包括位于硅基材料中的多个晶粒和金属硅化物，所述金属硅化物位于硅基材料层内，并处于多个晶粒之间的晶粒边界处，所述金属硅化物从硅基材料层的表面到硅基材料层的内部位置沿任一晶粒边界排列成连续的导电通路；通过隔片与硅基材料层的表面隔开的第一电极；以及位于所述硅基衬底的第二侧面上的第二电极。
24.如权利要求23所述的场致发射器，其包括在所述第一电极和第二电极之间电连接的电源。
25.如权利要求23所述的场致发射器，其中，所述硅基衬底为Si、SiGe、SiC、SiO2，或在第一表面带有一层Si、SiGe或SiC的SiO2，在第一表面带有一层Si、SiGe或SiC的MgO，在第一表面带有一层Si、SiGe或SiC的ITO，在第一表面带有一层Si、SiGe或SiC的晶体Si或在第一表面带有一层Si、SiGe或SiC的非晶硅。
26.如权利要求23所述的场致发射器，其中，位于所述连续导电通路中的金属硅化物形成直径约为0.1到100nm，从所述表面到内部位置的长度约为0.1到1000nm的纳米线。
27.如权利要求23所述的场致发射器，其中，所述金属硅化物位于所述晶粒边界的三相点处。
28.包含如权利要求23所述的多个场致发射器的场致发射显示器。
29.如权利要求28所述的场致发射显示器，其中，可以对所述多个场致发射器单独电寻址，从而场致发射电子。
全文摘要
公开了形成硅基材料层的方法，以及由所述方法形成的硅基材料层和包含所述硅基材料层的器件。所述方法包括在硅基衬底上形成非晶层，采用金属离子对所述非晶层的至少一区域进行掺杂，并使非晶层结晶，以形成多个晶粒，其中，晶粒边界位于相邻的晶粒之间，在晶粒边界处形成金属硅化物。所形成的金属硅化物具有纳米线尺寸。
文档编号H01L29/78GK1734733SQ20051008478
公开日2006年2月15日 申请日期2005年7月21日 优先权日2004年7月21日
发明者崔哲终 申请人:三星电子株式会社