專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制造方法、制造裝置和電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置的制造，同時涉及能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體制造工藝的低成本化、晶體管的器件性能均質(zhì)化和高品質(zhì)化的熱處理。
背景技術(shù)：
對于在具有通過CVD法等在基板上成膜了的硅膜再結(jié)晶的結(jié)晶方法，可以是通過800～1000℃進行高溫?zé)崽幚淼墓滔嗌L法、進行準(zhǔn)分子激光照射的激光退火法、熱等離子作為熱源的熱等離子噴射法(專利文獻1、非專利文獻1)等。
專利文獻1特開平11-145148號公報非專利文獻1Crystallization of Si Thin Film Using Thermal Plasma Jet and ItsApplication to Thin-Film Transistor Fabrication，S.Higashi，AM-LCD’04 TechnicalDigest Papers，p.179。
但是，在通過上述熱處理的固相生長法中，半導(dǎo)體基板必須耐800～1000℃的高溫，但是這樣的基板實際上僅限于石英玻璃。此外，由于石英玻璃昂貴，難以制造大面積的石英玻璃。激光退火法由于能夠在極短的時間內(nèi)進行硅膜的結(jié)晶，因此相對于玻璃基板和樹脂基板等耐熱性差的基板來說能夠廣泛應(yīng)用。但是，另一方面，運行成本高，具有所謂的器件特性分散變大的缺點。熱等離子噴射法雖然可以在短時間內(nèi)使硅膜結(jié)晶，但是熱源要消耗高的電力，消耗大量的稀有氣體Ar(氬)，造成成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，能夠在低溫工藝中對大面積的半導(dǎo)體基板進行高質(zhì)量的熱處理。
為了實現(xiàn)上述目的，在半導(dǎo)體裝置的制造中，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的特征在于，包含使用將氫和氧的混合氣體作為燃料的氣體燃燒器的火焰作為熱源、對在基板上成膜的半導(dǎo)體層進行熱處理的工序。
根據(jù)因此的結(jié)構(gòu)，能夠在加熱的同時將由燃燒產(chǎn)生的水蒸氣氣體賦予給半導(dǎo)體層，并能在進行再結(jié)晶的同時，通過氫或氧終結(jié)半導(dǎo)體層的原子間的不成對結(jié)合(自由鍵)，從而減小電荷的阱(trap)密度。另外，由于使用氣體燃燒器，熱源能夠?qū)崿F(xiàn)大型化，因此能夠熱處理大型基板。此外，作為燃料的氫和氧由水得到，因此燃料的取得容易并且便宜。
優(yōu)選，上述熱處理在氫過剩的情況下設(shè)定上述氫和氧的混合氣體，從而進行上述半導(dǎo)體層的再結(jié)晶。因此，通過氫而消除半導(dǎo)體層的自由鍵。
優(yōu)選，上述熱處理在氧過剩的情況下設(shè)定上述氫和氧的混合氣體，從而對在表面上形成了氧化膜的半導(dǎo)體層進行改性。因此，能夠形成氧化膜(例如柵極絕緣膜)，或者減少柵極絕緣膜和半導(dǎo)體膜之間的界面能級密度。
此外，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法包含在基板上進行半導(dǎo)體成膜的工序；在以氫過剩地設(shè)定作為燃料的氫和氧的混合氣體、從而將氣體燃燒器的火焰作為熱源進行上述半導(dǎo)體層的再結(jié)晶的第一熱處理工序；在經(jīng)過上述第一熱處理工序的上述半導(dǎo)體層上形成氧化膜的工序；在以氧過剩地設(shè)定作為燃料的氫和氧的混合氣體，利用氣體燃燒器的火焰作為熱源對形成了上述氧化膜的半導(dǎo)體層進行改性的第二熱處理工序。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠進行半導(dǎo)體層的自由鍵的終結(jié)，進行柵極絕緣膜和半導(dǎo)體層之間的界面的改善。
優(yōu)選，上述燃燒器的火焰形成為直線狀，通過該直線狀火焰相對于上述半導(dǎo)體層掃描來進行上述熱處理。因此，能夠熱處理大面積的半導(dǎo)體基板。
優(yōu)選，調(diào)整上述氣體燃燒器和上述基板的距離，從而調(diào)整曝曬該半導(dǎo)體層的火焰下的溫度或者壓力。
優(yōu)選，調(diào)整上述氣體燃燒器相對于上述基板的姿勢，從而調(diào)整曝曬該半導(dǎo)體層的火焰下的壓力。
優(yōu)選，上述氣體燃燒器包含導(dǎo)出混合氣體的導(dǎo)氣管；含有覆蓋上述導(dǎo)氣管以使混合氣體燃燒的燃燒室和排出燃燒氣體的噴嘴部的屏蔽器。
因此，通過噴嘴能夠控制燃燒氣體(火焰)的排出狀態(tài)。
優(yōu)選，在上述導(dǎo)氣管中以一定的間距形成多個開口部，該導(dǎo)氣管往復(fù)運動或者轉(zhuǎn)動運動。因此，能夠?qū)⒕鶆虻娜紵龤怏w照射到半導(dǎo)體基板上。
優(yōu)選，向上述氫及氧的混合氣體中添加氬、氮、氦等隋性氣體以調(diào)整上述火焰的溫度。
由于氣體控制器使用添加到氫和氧的混合氣體中的惰性氣體，因此燃燒溫度和從噴嘴流出的氣體壓力的調(diào)整范圍擴大。
優(yōu)選，上述基板和氣體燃燒器由腔室覆蓋，將惰性氣體導(dǎo)入到上述腔室內(nèi)，能夠調(diào)整腔室內(nèi)的壓力。此外，能夠抑制加熱的半導(dǎo)體基板的氧化。
優(yōu)選，進行上述熱處理之前，包含預(yù)熱上述基板的工序。因此，防止急劇的溫度差對基板的熱沖擊?；宓念A(yù)熱例如可以通過在載置臺上組裝的電加熱器來進行。
本發(fā)明的半導(dǎo)體制造裝置包含儲存水的水箱；電解上述水得到氫和氧的混合氣體的電解槽；燃燒上述氫和氧的混合氣體從而形成直線狀火焰的氣體燃燒器；在上述混合氣體中追加氣體從而調(diào)整上述混合氣體的混合比的氣體控制器；使半導(dǎo)體基板在垂直于上述氣體燃燒器火焰的方向上相對移動的移動機構(gòu)。
通過這樣的構(gòu)成，利用在熱處理半導(dǎo)體層的同時產(chǎn)生的水蒸氣，可以進行半導(dǎo)體層的自由鍵的終結(jié)處理。此外，能夠獲得可以處理大型半導(dǎo)體基板的熱處理裝置。
優(yōu)選，上述氣體燃燒器包含導(dǎo)出上述混合氣體的導(dǎo)氣管；包含覆蓋上述導(dǎo)氣管以使混合氣體燃燒的燃燒室和排出該燃燒氣體的直線狀開口的噴嘴部的屏蔽器。因此，通過氣體燃燒器的噴嘴能夠控制燃燒氣體的排出狀態(tài)。
優(yōu)選，在上述導(dǎo)氣管中，以一定的間距形成多個開口孔，該導(dǎo)氣管往復(fù)運動或者轉(zhuǎn)動運動。因此，能夠產(chǎn)生均勻的燃燒氣體來熱處理半導(dǎo)體基板。
優(yōu)選，上述導(dǎo)氣管在上述屏蔽器內(nèi)向著噴嘴部進退。因此，能夠調(diào)節(jié)從噴嘴流出的燃燒氣體的溫度。
優(yōu)選，上述氣體控制器在使上述半導(dǎo)體基板上形成的半導(dǎo)體膜再結(jié)晶時，將上述混合氣體設(shè)定為相對地氫過剩。因此，減少半導(dǎo)體膜的自由鍵。
優(yōu)選，在對上述半導(dǎo)體基板上形成的柵極絕緣膜(氧化膜)實施熱處理時，上述氣體控制器將上述混合氣體設(shè)定為氧相對過剩。因此，減少柵極絕緣膜(氧化膜)和半導(dǎo)體膜的界面的界面能級密度。
優(yōu)選，上述氣體控制器通過向上述混合氣體中添加惰性氣體來調(diào)整上述火焰的溫度。因此，能夠擴大溫度調(diào)整范圍。
優(yōu)選，上述半導(dǎo)體制造裝置包括加熱上述半導(dǎo)體基板或者預(yù)熱上述半導(dǎo)體基板的加熱器。因此，開始熱處理之前，使半導(dǎo)體基板的溫度提高到規(guī)定溫度，能夠防止由火焰的急劇溫度差引起熱沖擊。
另外，本發(fā)明的設(shè)備包括使用上述半導(dǎo)體制造方法而制造的半導(dǎo)體。因此，能夠得到可靠性高的電子設(shè)備。
此外，本發(fā)明的電子設(shè)備為包含使用上述半導(dǎo)體制造方法制造的顯示器的電子設(shè)備，這里，在電子設(shè)備中，數(shù)字照相機、電視、大型屏幕、便攜電話、個人計算機、便攜型情報設(shè)備(所謂的PDA)及其它各種設(shè)備。


圖1是表示本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體制造裝置的一個例子的說明圖。
圖2是說明實施例的氣體燃燒器22的說明圖。
圖3是說明氣體燃燒器的說明圖。
圖4是說明氣體燃燒器的結(jié)構(gòu)例的說明圖。
圖5是說明氣體燃燒器的結(jié)構(gòu)例的說明圖。
圖6是說明氣體燃燒器的結(jié)構(gòu)例的說明圖。
圖7是舉例說明調(diào)整氣體燃燒器的吹出火焰(燃燒氣體)壓力的說明圖。
圖8是舉例說明調(diào)整氣體燃燒器的吹出火焰(燃燒氣體)壓力的說明圖。
圖9是舉例說明調(diào)整氣體燃燒器的吹出火焰(燃燒氣體)壓力的說明圖。
圖10是舉例說明在半導(dǎo)體裝置的制造工藝中使用氣體燃燒器的制造工序圖。
圖11是舉例說明使用本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的電子設(shè)備的說明圖。
符號說明11 水箱12 電解槽15 氣體控制器21 腔室22 氣體燃燒器51 平臺52 溫度調(diào)節(jié)部100 半導(dǎo)體基板具體實施方式
在本發(fā)明的實施例中，使用氫和氧的混合氣體作為燃料，使用氣體燃燒器通過對硅層(半導(dǎo)體層)的熱處理進行再結(jié)晶，同時利用氫和氧改善硅膜的質(zhì)量。調(diào)節(jié)氫和氧的混合比和流量、壓力等，以富氫(氫過剩)或者富氧(氧過剩)狀態(tài)適當(dāng)設(shè)定混合氣體。在與設(shè)定相應(yīng)的燃燒氣體中，含有水蒸氣、氫、氧。
在硅薄膜中，通過導(dǎo)入燃燒氣體中的氫和氧，終結(jié)硅原子的自由鍵(danglingbond，不成對的鍵)，能夠?qū)崿F(xiàn)電氣的非活性化(水蒸氣退火)。因此，減少硅薄膜中載流子阱密度，使載流子的遷移率提高。
此外，硅層曝曬于等離子化的氫氣體中，通過在硅薄膜中導(dǎo)入氫，終結(jié)硅原子的自由鍵，能夠?qū)崿F(xiàn)電氣的非活性化(氫化處理)。因此，減少硅薄膜中載流子阱密度，使載流子的遷移率提高。
(半導(dǎo)體制造裝置)下面參照圖1說明本發(fā)明的半導(dǎo)體制造裝置。
在圖1中，在水箱11中儲存純水，將水供給電解槽(電解裝置)12。由電解槽12電解水，分離成氫氣和氧氣。分離了的氫氣和氧氣供給氣體控制器15。氣體控制器15由計算機系統(tǒng)和調(diào)壓閥、流量調(diào)節(jié)閥、各種傳感器等構(gòu)成，按照預(yù)先設(shè)定的程序，調(diào)整供給下游的氣體燃燒器22的氫氣和氧氣(混合氣體)的供給量、供給壓力、兩種氣體的混合比等。
此外，由圖未示出的氣體儲存罐給氣體控制器15供給氣體，可以氫氣、氧氣導(dǎo)入進一步混合的氣體中?；旌蠚怏w的氫·氧氣體比例偏離化學(xué)計量比，得到氫過?；蛘哐踹^剩的混合氣體。
此外，由圖中未示出的氣體儲存罐給氣體控制器15供給氣體，可以將氬(Ar)、氮(N)、氦(He)等惰性導(dǎo)入進一步混合的氣體中。因此，對氣體燃燒器22的火焰溫度(燃燒溫度)和火焰狀態(tài)進行控制。
上述水箱11、電解槽12、氣體控制器15構(gòu)成燃料(原料)供給部。
在氣體控制器15的下游配置形成封閉空間的腔室21。在腔室21中，配置產(chǎn)生熱處理火焰的氣體燃燒器22、配置處理對象半導(dǎo)體基板100、能夠相對于氣體燃燒器22移動的平臺部51等。
雖然腔室21內(nèi)的氣氛氣體不限于此，但是例如內(nèi)部壓力可以設(shè)定為大氣壓～0.5MPa左右，內(nèi)部溫度可以設(shè)定為室溫～100℃左右。例如，可以設(shè)定為適合水蒸氣退火的條件。為了將腔室21內(nèi)的氣壓保持在希望的狀態(tài)，可以將所述氬等不活性氣體導(dǎo)入到腔室21內(nèi)。
為了防止粒子，平臺部51設(shè)置有使載置基板的平臺以一定的速度移動的機構(gòu)。此外，為了防止由于急劇的溫度差等造成對半導(dǎo)體基板100的熱沖擊，設(shè)有對半導(dǎo)體基板100的載置臺加熱(預(yù)熱)或者冷卻的機構(gòu)，由外部溫度調(diào)節(jié)部52進行溫度控制。加熱時使用電加熱器機構(gòu)，冷卻時使用利用冷卻氣體或者冷卻水的冷卻機構(gòu)等。
如圖2所示，由比平臺部51的寬度(圖示的上下方向)更大的縱向構(gòu)件形成氣體燃燒器22。通過移動和氣體燃燒器22的縱向垂直的方向平臺部51，或者通過移動氣體燃燒器22，以掃描半導(dǎo)體基板100的方式構(gòu)成氣體燃燒器22。
如圖3所示，氣體燃燒器22由設(shè)有將混合氣體導(dǎo)出到燃燒室的出口孔的導(dǎo)氣管22a、圍繞導(dǎo)氣管22a的屏蔽器22b、由屏蔽器22b包圍以使混合氣體燃燒的燃燒室22c、作為燃燒氣體從屏蔽器22b出到外面的出口的噴嘴22d、設(shè)在導(dǎo)氣管22a上的混合氣體流出口22e等構(gòu)成。如果噴嘴22d和半導(dǎo)體基板100的間隙設(shè)定得寬，則燃燒氣體從噴嘴放出時的壓力低。如果噴嘴22d和半導(dǎo)體基板100的間隙設(shè)定得窄(縮小)，則抑制了燃燒氣體壓力的下降，壓力變高。因此，可以通過調(diào)整間隙來調(diào)整氣體壓力。通過加壓，能夠促進水蒸氣退火、氫退火、氧退火等等?？梢酝ㄟ^設(shè)定混合氣體來選擇各種退火。
如下所述，通過將混合氣體流出口22e形成為多個或者線狀(長火焰)，氣體燃燒器22的燃燒室22c的火焰(火炬)形狀可以成為線狀(長火焰)、多個火炬等。優(yōu)選，通過設(shè)計流出口22e或者屏蔽器22b的噴嘴22d等，氣體燃燒器22附近的溫度剖面(profile)在火焰掃描方向設(shè)定為矩形。
圖4示出了氣體燃燒器22的結(jié)構(gòu)例。圖4(A)是氣體燃燒器22的橫向截面圖，圖4(B)示出了氣體燃燒器22的縱向的部分截面圖。在兩個圖中，與圖3對應(yīng)的部分用相同的符號表示。
在該例子中，形成圍繞導(dǎo)氣管22a的屏蔽器22b。屏蔽器22b的下方成為噴嘴22d，在導(dǎo)氣管22a的下方的噴嘴22d側(cè)，氣體流出口22e以線狀(長孔)設(shè)置。此外，為了使直線狀的氣體流出口22e的各部位的流出量相同，可以使孔的寬度根據(jù)情況而變化。
圖5示出了氣體燃燒器22的另一個結(jié)構(gòu)例。圖5(A)是氣體燃燒器22的橫向截面圖，圖5(B)示出了氣體燃燒器22的縱向的部分截面圖。在兩個圖中，與圖3對應(yīng)的部分用相同的符號表示。
在該例子中，形成圍繞導(dǎo)氣管22a的屏蔽器22b。屏蔽器22b的下方成為噴嘴22d，在導(dǎo)氣管22a的下方的噴嘴22d側(cè)，多個氣體流出口22e以等間隔設(shè)置。在該結(jié)構(gòu)中，為了使燃燒室的氣體密度一樣，并且從噴嘴22d流到外部的氣體流量均勻，使導(dǎo)氣管22a在圖示的左右方向等移動。此外，為了固定導(dǎo)氣管22a，并且使氣體流出口22e的各部位的流出量相同，必要時，可以使氣體流出口22e的間隔根據(jù)情況而變化。
圖6示出了氣體燃燒器22的另一個結(jié)構(gòu)例。圖6(A)是氣體燃燒器22的橫向截面圖，圖6(B)示出了氣體燃燒器22的縱向的部分截面圖。在兩個圖中，與圖3對應(yīng)的部分用相同的符號表示。
在該例子中，形成圍繞導(dǎo)氣管22a的屏蔽器22b。屏蔽器22b的下方成為噴嘴22d，在導(dǎo)氣管22a的側(cè)面，多個氣體流出口22e以螺旋狀等間隔設(shè)置。在該結(jié)構(gòu)中，為了使燃燒室的氣體密度一樣，并且從噴嘴22d流到外部的氣體流量均勻，使導(dǎo)氣管22a如圖所示轉(zhuǎn)動。
圖7示出了通過噴嘴22的高位置調(diào)整流出氣體壓力的例子。如圖7(A)所示，通過離間半導(dǎo)體基板100的表面和噴嘴22d的距離，可以降低流出燃燒氣體的壓力。此外，如圖7(B)所示，通過使噴嘴22d接近半導(dǎo)體基板100的表面，可以提高流出燃燒氣體的壓力。
圖8示出了通過調(diào)整噴嘴22的姿態(tài)(例如調(diào)整轉(zhuǎn)動角度及位置)來調(diào)整流出氣體壓力的例子。在該例子中，如圖8(A)所示，噴嘴22d的流出口形狀為在單側(cè)開放的形狀。為此，在氣體燃燒器22處于直立狀態(tài)的情況下，可以降低燃燒氣體壓力。此外，如圖7(B)所示，當(dāng)氣體燃燒器22轉(zhuǎn)動或者傾斜時，可以提高半導(dǎo)體基板100表面處接近噴嘴22d流出口的流出的燃燒氣體的壓力。
圖9示出了通過改變導(dǎo)氣管22a和屏蔽器22b的相對位置關(guān)系從而可以調(diào)整從噴嘴22d流出的燃燒氣體溫度的例子。例如，導(dǎo)氣管22a是在屏蔽器22b內(nèi)可以向著噴嘴22d進退的結(jié)構(gòu)，移動燃燒室22c，可以改變熱源和噴嘴22d之間的距離。此外，可以調(diào)整熱源和半導(dǎo)體基板之間的距離。
因而，如圖(A)所示，在導(dǎo)氣管22a相對地接近噴嘴22d的情況下，從噴嘴22d流出的燃燒氣體相對來說溫度高。
此外，如圖(B)所示，在導(dǎo)氣管22a相對地離開噴嘴22d的情況下，從噴嘴22d流出的燃燒氣體相對來說溫度低。
因此的結(jié)構(gòu)適用于不改變氣體燃燒器22和半導(dǎo)體基板100之間的間隙、但是可以調(diào)整流出氣體的溫度的情況。不用說，可以構(gòu)造為通過改變氣體燃燒器22和半導(dǎo)體基板之間的間隙來調(diào)整氣體溫度的結(jié)構(gòu)，更進一步地，可以構(gòu)造為通過調(diào)整導(dǎo)氣管22a和屏蔽器22b的相對位置關(guān)系來調(diào)整氣體溫度的結(jié)構(gòu)。
此外，可以適當(dāng)?shù)亟M合圖4至圖9所示的氣體燃燒器的結(jié)構(gòu)。
例如，可以組合圖7所示的結(jié)構(gòu)和圖9所示的結(jié)構(gòu)。將圖7所示的氣體燃燒器22整體構(gòu)建為相對于半導(dǎo)體基板100接近或者離開的結(jié)構(gòu)，可以調(diào)整噴嘴22d和半導(dǎo)體基板100之間的間隙，調(diào)節(jié)半導(dǎo)體基板100的表面溫度。更一步地，如圖9所示，通過氣體燃燒器22內(nèi)的導(dǎo)氣管22a可以向著噴嘴22d進退，微調(diào)節(jié)半導(dǎo)體基板100的表面溫度。因此，將半導(dǎo)體基板100的表面作為目標(biāo)到熱處理溫度更容易。
此外，可以組合圖7和圖8所示的結(jié)構(gòu)。將氣體燃燒器22的整體構(gòu)建為相對于半導(dǎo)體基板100接近或者離開的結(jié)構(gòu)，可以調(diào)整噴嘴22d和半導(dǎo)體基板100之間的間隙，從而調(diào)節(jié)半導(dǎo)體基板100的表面溫度和火焰壓力。更進一步地，根據(jù)氣體燃燒器22整體的半導(dǎo)體基板100通過調(diào)整姿勢，調(diào)節(jié)半導(dǎo)體基板100的表面溫度和火焰壓力。
此外，可以組合圖7、圖8和圖9所示的結(jié)構(gòu)。將氣體燃燒器22整體構(gòu)建為相對于半導(dǎo)體基板100接近或者離開的結(jié)構(gòu)，可以調(diào)整噴嘴22d和半導(dǎo)體基板100之間的間隙，從而粗調(diào)節(jié)半導(dǎo)體基板100的表面溫度和火焰壓力。更進一步地，根據(jù)氣體燃燒器22整體的半導(dǎo)體基板100通過調(diào)整姿勢，調(diào)節(jié)半導(dǎo)體基板100表面的火焰壓力。更進一步地，通過氣體燃燒器22內(nèi)的導(dǎo)氣管22a可以向著噴嘴22d進退，微調(diào)節(jié)半導(dǎo)體基板100的表面溫度?？梢赃M行更正確的熱處理。
此外，雖然圖中未示出，但是氣體燃燒器22的噴嘴22d的屏蔽板是可動式的，噴嘴開口(膜片)在氣體燃燒器22的掃描方向可以變寬或者變窄。因此，在氣體燃燒器22的掃描方向，可以調(diào)整半導(dǎo)體基板100的被處理部分的曝曬時間、半導(dǎo)體基板100的熱處理溫度剖面、熱處理溫度、火焰壓力等。
由于上面說明的本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體制造裝置包括橫穿半導(dǎo)體基板的長氣體燃燒器，因此可以熱處理像窗口玻璃那樣的大面積基板。此外，由于作為燃燒的氫和氧可以通過水的電解得到，因此氣體材料容易獲得，運行成本低。
此外，在熱處理工序中，通過適當(dāng)設(shè)定氫和氧的混合比及供給量，容易設(shè)定出還原氣氛或者氧化氣氛?；鹧鏈囟纫踩菀渍{(diào)整。更進一步地，根據(jù)需要導(dǎo)入惰性氣體，可以調(diào)整火焰狀態(tài)(溫度、氣體壓力等)。
此外，通過調(diào)整氣體燃燒器噴嘴的形狀，容易獲得需要的溫度剖面。
(半導(dǎo)體裝置的制造方法)然后，參照圖10說明使用上述半導(dǎo)體制造裝置的半導(dǎo)體裝置(薄膜晶體管下面稱作TFT)的制造例。
在該實施例中，在基板上形成了半導(dǎo)體層之后，在富氫氣氛中進行熱處理，進行再結(jié)晶和膜的改性。此外，在形成柵絕緣層之后，在富氧氣氛中進行熱處理，進行柵極絕緣膜和半導(dǎo)體層界面的改性。
首先，如圖10(A)所示，在液晶顯示器等用的大面積玻璃基板101上，通過CVD法等進行硅層102成膜。然后，如圖10(B)所示，通過在硅層102上利用上述半導(dǎo)體制造裝置的氣體燃燒器22實施第一熱處理、再結(jié)晶以成為多晶硅層。例如，在600～1500℃的高溫、在從噴嘴22d流出的火焰(高溫氣體)的掃描方向?qū)挒?0mm、該火焰的氣壓為0.1～0.2MPa的低壓力火焰的氣體燃燒器情況下，由于將硅層102只曝曬1毫秒～100毫秒的時間，就能夠使硅層再結(jié)晶，因此可以將上述基板用作耐熱性差的液晶顯示器用玻璃。
在第一熱處理時，通過預(yù)先設(shè)置在控制器15中的程序，調(diào)整與氫和氧的反應(yīng)比例(2∶1)相比氫的比例大(富氫)的比例。該最適當(dāng)?shù)谋壤ㄟ^理論值和試驗求出。氣體燃燒器22比半導(dǎo)體基板100的寬度寬(參照圖2)，通過掃描一次可以熱處理基板100的整體。氣體燃燒器22的火焰為氫過剩的還原性氣體火焰，硅層102的加熱·再結(jié)晶，同時通過燃燒氣體中過剩的氫使硅層中的自由鍵減少。因此，減少結(jié)晶粒界等的電荷阱密度，提高TFT特性(載流子遷移率)。
此外，即使氫和氧的比例為化學(xué)計量組成，通過燃燒氣體中產(chǎn)生的水蒸氣的電離也能夠產(chǎn)生氫和氧?；蛘?，含有沒有完全燃燒的氫和氧氣體。通過這些氫和氧可以終結(jié)硅層102的自由鍵。
然后，如圖10(C)所示，形成布圖了硅層102的半導(dǎo)體元件區(qū)域(島狀區(qū)域)。
如圖10(D)所示，形成TFT的柵絕緣層。例如，利用TEOS作為材料，通過CVD法形成氧化硅膜，作為柵絕緣層。進一步，通過濺射法堆積鋁等金屬材料，布圖形成柵電極布線層104。此外，通過液滴滴出法沿著柵電極布線圖形涂覆液體金屬材料，干燥后也可以得到柵電極布線層104。
該柵電極布線104作為掩模，將高濃度雜質(zhì)離子注入到硅層102中，在硅層102中形成源區(qū)和漏區(qū)。
然后，如圖10(E)所示，利用上述氣體燃燒器22實施第二熱處理，激活雜質(zhì)。在該熱處理中，優(yōu)選氣體燃燒器22的火焰為氧化性。通過富氧得到氧化性火焰。氣氛中的氧在硅層102和氧化硅膜(柵絕緣層)103的界面等與硅原子的自由鍵結(jié)合，使該硅原子在電氣方面呈惰性，減少界面能級密度。為此，在第二熱處理中，上述半導(dǎo)體制造裝置的工藝參數(shù)例如設(shè)定為在300～600℃的低溫中、在例如1.0～2.0MPa的高壓力下吹出氣體燃燒器22的火焰。
此后，如圖10(F)所示，通過平常的TFT制造工藝完成TFT。即，通過CVD法等進行氧化硅膜成膜以形成層間絕緣膜105。在硅膜102的源·漏區(qū)上的層間絕緣膜中進行接觸孔開口。用金屬等導(dǎo)電材料埋設(shè)該接觸孔，在基板整體上堆積鋁等布線材料，形成圖案化的TFT(半導(dǎo)體裝置)。
在圖中，將TFT用作液晶顯示器或電泳裝置的像素電極的驅(qū)動元件、有機EL元件的驅(qū)動元件、邏輯電路的元件、存儲電路的元件、運算電路的元件等。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體制造方法，由于可以使用長的氣體燃燒器，因此可以熱處理大面積的基板。熱處理時，熱處理部分可以為還原氣氛/氧化氣氛，在火焰中有選擇地存在氫、氧、水蒸氣的情況下，可以進行絕緣膜(例如柵極絕緣膜)、半導(dǎo)體膜(例如硅)的各界面的改性。
(電子設(shè)備)圖11示出了使用本發(fā)明制造的電子設(shè)備的例子。典型的是，適合包含在玻璃基板或者樹脂基板等上使用TFT形成的顯示電路、驅(qū)動電路、存儲電路、運算處理電路等的電子設(shè)備。更具體地說，適合包括使用本發(fā)明的制造工藝或者半導(dǎo)體制造裝置制造的液晶顯示器、電泳顯示器、有機EL顯示器等象素顯示器的電子設(shè)備。
在圖11所示的例子中，使用本發(fā)明制造的半導(dǎo)體裝置是在圖像顯示部500中使用的便攜電話的例子。便攜電話530包括天線部531、聲音輸出部532、聲音輸入部533、操作部534和本發(fā)明的電泳顯示器100。因此，本發(fā)明的電泳顯示器10可以作為便攜電話230的顯示部使用。
并不限于上述例子，本發(fā)明是可以適用于進行圖像顯示或文字顯示的各種電子設(shè)備的制造中。例如，可以活用作電子紙、PDA、電子筆記本、電光告示盤、宣傳廣告用的顯示器等。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括以將氫氣和氧氣的混合氣體作為燃料的氣體燃燒器的火焰作為熱源，對在基板上成膜的半導(dǎo)體層進行熱處理的工序。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述熱處理是將所述氫氣和氧氣的混合氣體設(shè)定成氫過剩而進行所述半導(dǎo)體層的再結(jié)晶化。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述熱處理是將所述氫氣和氧氣的混合氣體設(shè)定成氧過剩而對表面形成氧化膜的半導(dǎo)體層進行改性。
4.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括在基板上成膜半導(dǎo)體的工序；以氣體燃燒器的火焰作為熱源進行所述半導(dǎo)體層的再結(jié)晶化的第1熱處理工序，其中，所述的氣體燃燒器將作為燃料的氫氣和氧氣的混合氣體設(shè)定成氫過剩；在經(jīng)過了所述第1熱處理工序的所述半導(dǎo)體層上形成氧化膜的工序；以氣體燃燒器的火焰作為熱源對已形成所述氧化膜的半導(dǎo)體層進行改性的第2熱處理工序，其中，所述的氣體燃燒器將作為燃料的氫氣和氧氣的混合氣體設(shè)定成氧過剩。
5.如權(quán)利要求1～4中任意一項所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，按照以下方式進行所述熱處理，即，將所述氣體燃燒器的火焰形成為直線狀，用該直線狀火焰相對所述半導(dǎo)體層進行掃描。
6.如權(quán)利要求1～5中任意一項所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，調(diào)整所述氣體燃燒器和所述基板之間的距離，以調(diào)整曝曬該半導(dǎo)體層的火焰的溫度或壓力。
7.如權(quán)利要求1～5中任意一項所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，調(diào)整所述氣體燃燒器的相對于所述基板的姿勢，以調(diào)整曝曬該半導(dǎo)體層的火焰的壓力。
8.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述氣體燃燒器包括導(dǎo)出混合氣體的導(dǎo)氣管和屏蔽器，所述的屏蔽器包括覆蓋所述導(dǎo)氣管并燃燒混合氣體的燃燒室、和排出燃燒氣體的噴嘴部。
9.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，在所述導(dǎo)氣管上以一定間距形成多個開口部，將所述導(dǎo)氣管往復(fù)運動或轉(zhuǎn)動運動。
10.如權(quán)利要求1～7中任意一項所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，在所述氫氣和氧氣的混合氣體中添加惰性氣體，調(diào)整所述火焰的溫度。
11.如權(quán)利要求1～10中任意一項所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，用腔室覆蓋所述基板和氣體燃燒器，向所述腔室內(nèi)導(dǎo)入惰性氣體，以調(diào)整腔室內(nèi)的壓力。
12.如權(quán)利要求1～11中任意一項所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，包括在進行所述熱處理之前預(yù)熱所述基板的工序。
13.一種半導(dǎo)體制造裝置，包括蓄水的水槽，電解所述水而得到氫和氧的混合氣體的電解槽，燃燒所述氫和氧的混合氣體而形成直線狀的火焰的氣體燃燒器，在所述混合氣體中追加氣體以調(diào)整所述混合氣體的混合比的氣體控制器，和在與所述氣體燃燒器的火焰正交的方向上相對移動半導(dǎo)體基板的移動機構(gòu)。
14.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體制造裝置，其中，所述氣體燃燒器包括導(dǎo)出所述混合氣體的導(dǎo)氣管和屏蔽器，所述的屏蔽器包括覆蓋所述導(dǎo)氣管而燃燒所述混合氣體的燃燒室、和排出該燃燒氣體并以直線狀開口的噴嘴部。
15.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體制造裝置，其中，所述導(dǎo)氣管具有以一定間距形成的多個開口部，所述導(dǎo)氣管進行往復(fù)運動或轉(zhuǎn)動運動。
16.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體制造裝置，其中，所述導(dǎo)氣管在所述屏蔽器內(nèi)向所述噴嘴部進退。
17.如權(quán)利要求13～16中任意一項所述的半導(dǎo)體制造裝置，其中，所述氣體控制器在對已成膜于所述半導(dǎo)體基板上的半導(dǎo)體膜進行再結(jié)晶化時，將上述混合氣體設(shè)定成相對氫過剩。
18.如權(quán)利要求13～17中任意一項所述的半導(dǎo)體制造裝置，其中，所述氣體控制器在對已成膜于所述半導(dǎo)體基板上的柵極絕緣膜實施熱處理時，將上述混合氣體設(shè)定成相對氧過剩。
19.如權(quán)利要求13～18中任意一項所述的半導(dǎo)體制造裝置，其中，所述氣體控制器是向所述混合氣體中添加惰性氣體以調(diào)整所述火焰的溫度。
20.如權(quán)利要求13～19中任意一項所述的半導(dǎo)體制造裝置，其中，還具備對所述半導(dǎo)體基板進行加熱的加熱器。
21.一種電子設(shè)備，其中，具備采用權(quán)利要求1～12中所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法制造的半導(dǎo)體裝置。
全文摘要
提供在低溫工藝中能夠質(zhì)量優(yōu)良地進行大面積半導(dǎo)體基板熱處理的半導(dǎo)體裝置的制造方法等。在半導(dǎo)體裝置的制造中包含使用將氫和氧的混合氣體作為燃料的長的氣體燃燒器的線狀火焰作為熱源，對成膜在基板上的半導(dǎo)體層進行熱處理的工序。通過這樣的構(gòu)成，可以在加熱的同時將由燃燒產(chǎn)生的水蒸氣添加在半導(dǎo)體層中，通過氫或氧終結(jié)再結(jié)晶化和薄膜半導(dǎo)體層的自由鍵以減少電荷的阱。此外，能夠熱處理大型基板。
文檔編號H01L21/20GK1881545SQ20061008419
公開日2006年12月20日 申請日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月1日
發(fā)明者宇都宮純夫, 佐藤充 申請人:精工愛普生株式會社