[發明專利]一種制造薄膜晶體管和電子器件的方法

無效

• 申請號: 98106064.1
• 申請日: 1994-07-02
• 公開（公告）號: CN1193809A
• 公開（公告）日: 1998-09-23
• 發明（設計）人: 山崎舜平;武內晃;竹村保彥;島田浩行
• 申請（專利權）人: 株式會社半導體能源研究所
• 主分類號: H01L21/22
• 分類號: H01L21/22;H01L21/324;H01L21/20;H01L21/70
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 傅康,王忠忠

本發明涉及制造半導體器件如各種晶體管和集成電路的方法和設備。

近年來，采用激光來制造半導體器件的方法和設備得已開發。這些方法和設備的例子包括激光刻蝕或激光刻劃，以此對薄膜進行刻蝕及刻圖，激光退火，以此用激光輻照來改變膜或其表面的結晶狀態，激光摻雜，以此在含雜質的環境中用激光照射來把雜質擴散進膜或其表面。

在這些使用激光的傳統半導體制造方法中，首先把已由其它膜形成設備或刻蝕設備處理過的基片放置于激光處理設備之內的位置。該設備內被抽真空并且加熱基片，然后用激光輻照處理基片。因此，生產率很低。

本發明的目的是提供一種生產率得以改善的半導體器件的制造方法。

本發明的另一目的是提供一種能改善生產率的半導體器件的制造設備。

根據本發明的設備包括一個多室系統，其組成是膜形成設備(如等離子CVD設備、濺射設備、熱CVD設備或真空蒸發設備)，刻蝕設備，摻雜設備(如等離子摻雜設備或離子注入設備)，熱處理設備(如熱擴散設備或熱晶化設備)，真空設備如預備室，以及激光處理設備(如激光刻蝕設備、激光退光設備或激光摻雜設備)。新的設備在完全不使每個基片暴露于大氣的條件下完成處理。在該系統中，可在非常短的時間內完成抽真空。此外傳送基片時可免受污染。

而且，也可使用紅外線輻射而不是激光輻照的各種退火方法。例如，對形成于玻璃基片之上的非晶硅膜進行加熱，然后用紅外輻射照射來使其晶化。結果，可進一步提高結晶度。硅薄膜比玻璃基片更易于吸收紅外輻射。僅使硅薄膜被加熱而不會使玻璃基片加熱多少。這是有利的。而且，可以認為，所獲得的效果等于1000℃以上進行熱退火所產生的效果。

采用這種紅外輻射照射的退火可在幾分鐘內完成。因此，這被稱為快速熱退火(RTA)。這種退火可在半導體層上形成絕緣膜之后便利地進行。在這種情形，可降低半導體層與絕緣膜之間的界面能級，以致可提高界面特性。例如，在形成用于絕緣柵場效應晶體管的有源層(在此形成了溝道形成層)之后，形成成為柵絕緣膜的氧化硅膜。接著進行快速熱退火處理。按此方式，可以改善溝道與柵絕緣膜之間的界面處及其周圍的特性，這對絕緣柵場效應晶體管是重要的因素。

根據本發明的另一要點的半導體處理系統包括：

至少一個處理設備，用于輻射激光或其強度與激光相同的其它光(如紅外光)；

至少一個采用氣相淀積法的真空膜形成設備(可抽真空的室，例如等離子CVD設備、低壓CVD(LPCVD)設備、大氣壓CVD(APCVD)設備、濺射膜形成設備(濺射設備)等)。

其中，在用于照射激光或其強度與激光相同的其它光的處理設備中，把激光或強光照射在形成于基片之上的非單晶半導體膜，例如非晶半導體膜、多晶半導體膜、微晶半導體膜。

其中，把所述基片從用于照射激光或其強度與激光相同的其它光的所述處理設備傳送到另一個可抽真空的室，而不暴露于外部空氣，并完成預定的處理；

在氧化氣氛如氧氣氛或在氮化(滲氮)氣氛如氨氣氛中，進行所述的激光或其強度與激光相同的其它光的照射，由此改善非單晶硅半導體膜結晶特性，進行其表面的氧化或在表面上形成氧化膜(在氧化氣氛的情形)、或者進行其表面的氮化或在表面上形成氮化膜(在氮化氣氛的情形)。本半導體處理系統具有把工件從光處理室傳送的易抽真空的室的裝置，而不使工件暴露于空氣，反之亦然。

用于照射激光或其強度與激光相同的其它光的處理設備必須具有照射激光或其強度與激光相同的其它光的功能，具有引入所需氣體的裝置，并具有降低氣壓的排氣裝置。準分子激光器激光、各種YAG激光、紅室石激光等可用作激光。作為非相干光源而不是激光、也可使用稀有氣體燈光如氙燈。氮燈或鹵素燈等。從紅外光到紫外光的寬范圍波長可用作光源波長。為了防止基片溫度升高，最好以脈沖方式進行光照射。期望的脈沖寬度為1μsec以下。

作為真空膜形成設備，等離子CVD設備、低壓CVD(LPCVD)設備、大氣壓CVD(APCVD)設備或濺射膜形成設備(濺射設備)均可使用。

除了作為真空處理設備的上述設備之外，還可連接充有各種氣氛的加熱處理設備(熱處理室)、離子注入設備、刻蝕室、把基片送入和送出的設備。最好這些設備中的每一個具有用于每一種所需氣體的氣體引入系統和氣體排出系統。最好這些設備與一個專門傳送基片的公共傳送室相連。

傳送基片而不使其暴露于外部空氣，從而使被處理的物體—工件(例如基片上的硅膜)在各道工序不被污染。

根據本發明的方法包括：