[發(fā)明專利]微晶硅膜的制造方法及半導(dǎo)體裝置的制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110308492.7
• 申請日: 2011-10-12
• 公開（公告）號: CN102456552A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 小松立;神保安弘;宮入秀和;山元良高
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社半導(dǎo)體能源研究所;夏普株式會社
• 主分類號: H01L21/205
• 分類號: H01L21/205;H01L21/336
• 代理公司: 北京信慧永光知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11290
• 代理人: 周善來;李雪春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微晶硅膜的制造方法以及使用該微晶硅膜的半導(dǎo)體裝置的制造方法。

背景技術(shù)

作為場效應(yīng)晶體管的一種，已知使用形成在具有絕緣表面的襯底上的硅膜來形成溝道區(qū)的薄膜晶體管。已公開了作為用于薄膜晶體管的溝道區(qū)的硅膜，使用非晶硅、微晶硅及多晶硅的技術(shù)(參照專利文獻(xiàn)1至5)。薄膜晶體管的典型應(yīng)用例是液晶電視裝置，其中將薄膜晶體管應(yīng)用于構(gòu)成顯示畫面的各像素的開關(guān)晶體管。

使用非晶硅膜形成溝道區(qū)的薄膜晶體管有場效應(yīng)遷移率及導(dǎo)通電流低的問題。另一方面，使用微晶硅膜形成溝道區(qū)的薄膜晶體管有如下問題，即雖然與使用非晶硅膜形成溝道區(qū)的薄膜晶體管相比場效應(yīng)遷移率提高，但是截止電流增高，因此不能得到充分的開關(guān)特性。

多晶硅膜成為溝道區(qū)的薄膜晶體管具有諸如其場效應(yīng)遷移率比所述兩種薄膜晶體管高得多而可以得到高導(dǎo)通電流等的特性。該薄膜晶體管由于該特性而不但能夠用作設(shè)置在像素中的開關(guān)用晶體管，而且還能夠構(gòu)成被要求高速工作的驅(qū)動器電路。

然而，使用多晶硅膜形成溝道區(qū)的薄膜晶體管的制造工序與制造使用非晶硅膜形成溝道區(qū)的薄膜晶體管的情況相比，需要硅膜的晶化工序因此有制造成本增大的問題。例如，多晶硅膜的制造所需的激光退火技術(shù)有由于激光束的照射面積小而不能高效地生產(chǎn)大屏幕液晶面板等的問題。

用于制造顯示面板的玻璃襯底的大面積化如第3代(550mm×650mm)、第3.5代(600mm×720mm或620mm×750mm)、第4代(680mm×880mm或730mm×920mm)、第5代(1100mm×1300mm)、第6代(1500mm×1850mm)、第7代(1870mm×2200mm)、第8代(2200mm×2400mm)、第9代(2400mm×2800mm，2450mm×3050mm)、第10代(2950mm×3400mm)那樣進(jìn)展。玻璃襯底的大型化基于最低成本設(shè)計(jì)的概念。

另一方面，仍未確立可以以高生產(chǎn)率將能夠進(jìn)行高速工作的薄膜晶體管制造在如第10代(2950mm×3400mm)那樣的大面積母玻璃襯底上的技術(shù)，這在業(yè)界為一個問題。

[專利文獻(xiàn)1]日本專利申請公開2001-053283號公報(bào)

[專利文獻(xiàn)2]日本專利申請公開平5-129608號公報(bào)

[專利文獻(xiàn)3]日本專利申請公開2005-049832號公報(bào)

[專利文獻(xiàn)4]日本專利申請公開平7-131030號公報(bào)

[專利文獻(xiàn)5]日本專利申請公開2005-191546號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

為了提高微晶硅膜的特性，需要兼容高結(jié)晶性和高膜密度。作為使用微晶硅膜時場效應(yīng)遷移率不能上升的原因之一，可以舉出結(jié)晶性和膜密度成為權(quán)衡的關(guān)系，難以并立。本發(fā)明的一個方式的課題是提供保持高膜密度的同時使結(jié)晶性提高的微晶硅膜的制造方法。另外，本發(fā)明的一個方式的課題是提供一種以高生產(chǎn)率制造電特性良好的半導(dǎo)體裝置的方法。

本發(fā)明的一個方式是微晶硅膜的制造方法，該制造方法包括如下步驟：在第一條件下在絕緣膜上利用等離子體CVD法形成具有包括硅雛晶及非晶硅的混合相微粒的第一微晶硅膜，在所述第一微晶硅膜上在第二條件下利用等離子體CVD法形成第二微晶硅膜。所述第一條件是如下條件：將包括具有硅的沉積氣體和氫的氣體用作供應(yīng)到處理室內(nèi)的原料氣體，所述處理室內(nèi)的壓力設(shè)定為67Pa以上且1333Pa以下。作為所述第一條件下的原料氣體的供給，交替進(jìn)行如下步驟：在將氫的流量設(shè)定為所述沉積氣體流量的50倍以上且1000倍以下來稀釋沉積氣體的第一氣體供給；以及低于所述第一氣體的所述沉積氣體的流量且對所述絕緣層上沉積的硅的蝕刻比所述絕緣膜上的硅的沉積所述優(yōu)先的第二氣體供給。所述第二條件是如下條件：將包括具有硅的沉積氣體和氫的氣體用作供應(yīng)到處理室內(nèi)的原料氣體，將氫的流量設(shè)定為沉積氣體流量的100倍以上且2000倍以下來稀釋沉積氣體，且所述處理室內(nèi)的壓力設(shè)定為1333Pa以上且13332Pa以下。另外，優(yōu)選根據(jù)相對于含有硅的沉積氣體流量的氫流量的比率而適當(dāng)?shù)剡x擇等離子體的功率。另外，混合相微粒具有非晶硅區(qū)和多個可以看作單晶的微小結(jié)晶的雛晶。此外，混合相微粒有時具有雙晶。