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晶體性半導(dǎo)體膜的形成方法、薄膜晶體管的制造方法、太陽(yáng)電池的制造方法及其有源陣列...的制作方法

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專利名稱::晶體性半導(dǎo)體膜的形成方法、薄膜晶體管的制造方法、太陽(yáng)電池的制造方法及其有源陣列...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
:本發(fā)明涉及一種晶體性半導(dǎo)體膜的形成方法,和利用這些晶體性半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管、有源陣列型液晶裝置及太陽(yáng)電池的制造方法。多晶硅等的半導(dǎo)體膜,正廣泛利用于薄膜晶體管(在本說(shuō)明書(shū)中,以下稱為T(mén)FT)和太陽(yáng)電池。這些半導(dǎo)體裝置的性能,強(qiáng)烈地依賴于構(gòu)成該半導(dǎo)體裝置有源區(qū)的半導(dǎo)體膜好壞。不言而喻,如能獲得高質(zhì)量的半導(dǎo)體膜,隨之就可獲得高性能的半導(dǎo)體裝置。例如,可以獲得用于液晶顯示裝置等多晶硅薄膜晶體管(Poly-SiTFT)中的優(yōu)良多晶硅(poly-Si)膜質(zhì)有較高開(kāi)關(guān)工作速度的良好TFT。并且,若光吸收效率無(wú)顯著不同,可獲得用結(jié)晶率高的半導(dǎo)體膜的較高能量轉(zhuǎn)換效率的太陽(yáng)電池。在很多的工業(yè)領(lǐng)域范圍正強(qiáng)烈需要這種高質(zhì)量晶體性半導(dǎo)體膜。然而,形成這種高質(zhì)量半導(dǎo)體膜一般相當(dāng)困難,而且存在很多限制。在TFT領(lǐng)域,在工藝最高溫度約1000℃的高溫處理下制成晶體管并形成遷移率比較高的多晶硅膜。因而,對(duì)可制成半導(dǎo)體膜或半導(dǎo)體裝置的基板,受該基板能經(jīng)受高溫?zé)徇^(guò)程的耐熱性制約。而且最近的poly-SiTFT全部都在價(jià)格昂貴的小石英玻璃基板上制成。同樣理由,通常把非晶質(zhì)硅(α-Si)用于太陽(yáng)電池。以這樣的情況作為背景,正進(jìn)行各種研究在盡可能的低溫下形成高質(zhì)量半導(dǎo)體膜的方法。作為第一種方法就是固相生長(zhǎng)法。該方法是在基板上形成α-Si膜后,在溫度約600C下對(duì)該硅膜進(jìn)行約十個(gè)小時(shí)以上的熱處理,把以前的α-Si膜改質(zhì)為poly-Si膜。作為第二種方法,可以認(rèn)為是激光結(jié)晶法。就該方法來(lái)說(shuō),首先淀積α-Si膜,然后把激光照射到α-Si膜上而進(jìn)行硅膜結(jié)晶化。然而,現(xiàn)有技術(shù)的第一種方法(固相生長(zhǎng)法),必須進(jìn)行十多小時(shí)的長(zhǎng)時(shí)間熱處理,存在生產(chǎn)性極差的那樣的問(wèn)題。并且,在該方法中,由于長(zhǎng)時(shí)間加熱整個(gè)基板而引起,基板熱變形成為大問(wèn)題,就發(fā)生實(shí)際上不能使用便宜的大型玻璃基板的問(wèn)題。對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的第二種方法(激光結(jié)晶法)來(lái)說(shuō),如激光照射能量低,就不能進(jìn)行結(jié)晶,另一方面,如能量高,又損傷到半導(dǎo)體膜,就存在任何照射條件下也不能滿足進(jìn)行膜高質(zhì)量結(jié)晶化的問(wèn)題。進(jìn)而還知道,每次激光照射的結(jié)晶性有離散大的問(wèn)題。其結(jié)果,即使使這種半導(dǎo)體膜適用于TFT,也不能得到良好的晶體管特性。在這里,讓我們研究把現(xiàn)有技術(shù)的第二種方法(激光結(jié)晶法)和第一種方法的變形(爐熱處理)進(jìn)行組合的第三種方法。這是進(jìn)行半導(dǎo)體膜激光結(jié)晶化后,將熱處理溫度設(shè)定在比固相生長(zhǎng)法低(從約450℃到約550℃),而且對(duì)半導(dǎo)體膜施行熱處理,其處理時(shí)間也縮短了(從1小時(shí)到5小時(shí))。然而這種方法,本質(zhì)上仍帶有第一種方法同樣的問(wèn)題。就是,即使將熱處理溫度降到約450C,也因?yàn)榧s需要連續(xù)進(jìn)行幾小時(shí)以上的熱處理,所以生產(chǎn)性依然惡劣,而基板的熱變形仍不能忽視。因此,本發(fā)明旨在解決上述各問(wèn)題,其目的在于提供一種對(duì)基板不會(huì)施加大的熱應(yīng)力,且具有高生產(chǎn)性并形成高質(zhì)量晶體性半導(dǎo)體膜的方法,以及利用該方法,制造高性能薄膜晶體管或太陽(yáng)電池的方法。為解決上述問(wèn)題,本發(fā)明,在基板上形成結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的方法中,其特征在于,具有在基板上淀積半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜淀積工藝、反復(fù)進(jìn)行使該半導(dǎo)體膜的一部分熔融結(jié)晶化處理而使該半導(dǎo)體膜結(jié)晶的第1退火工藝、以及對(duì)該已結(jié)晶半導(dǎo)體膜施行快速熱處理(rapidthermalanneal)的第2退火工藝。這時(shí),把上述第2退火工藝的熱處理溫度表示為絕對(duì)溫度T[K],設(shè)熱處理時(shí)間為t時(shí),則熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)或者,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒]又滿足以上2式時(shí),基板為玻璃,其特征在于熱處理溫度T在該玻璃基板的應(yīng)變點(diǎn)以下。進(jìn)而,其特征在于熱處理時(shí)間t在300秒以下,其特征還在于熱處理時(shí)間t在180秒以下。并且本發(fā)明,在基板上形成結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的方法中,其特征在于,具有在基板上淀積半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜淀積工藝、對(duì)該半導(dǎo)體膜反復(fù)進(jìn)行局部激光照射的第1退火工藝、及對(duì)該激光照射過(guò)的半導(dǎo)體膜施行快速熱處理的第2退火工藝。這時(shí),將上述第2退火工藝的熱處理溫度表示為絕對(duì)溫度T[K],設(shè)熱處理時(shí)間為t(秒)時(shí),則熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)或者,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒]又滿足以上2式時(shí),基板為玻璃,其特征在于熱處理溫度T在該玻璃基板的應(yīng)變點(diǎn)以下。進(jìn)而,其特征在于熱處理時(shí)間t在300秒以下,其特征還在于熱處理時(shí)間t在180秒以下。并且本發(fā)明,在基板上形成結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的方法中,其特征在于,具有在基板上淀積半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜淀積工藝、對(duì)該半導(dǎo)體膜反復(fù)進(jìn)行局部高能光照射的第1退火工藝、及對(duì)該高能光照射過(guò)的半導(dǎo)體膜施行快速熱處理的第2退火工藝。這時(shí),將上述第2退火工藝的熱處理溫度表示為絕對(duì)溫度T[K],設(shè)熱處理時(shí)間為t〔秒〕時(shí),則熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)或者,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒]又滿足以上2式時(shí),基板為玻璃,其特征在于熱處理溫度T在該玻璃基板的應(yīng)變點(diǎn)以下。進(jìn)而,其特征在于熱處理時(shí)間t在300秒以下,其特征還在于熱處理時(shí)間t在180秒以下。并且本發(fā)明,在利用基板上所形成半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管制造方法中,其特征在于,至少包括在基板上淀積半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜淀積工藝、反復(fù)進(jìn)行使該半導(dǎo)體膜的一部分熔融結(jié)晶化處理而使該半導(dǎo)體膜結(jié)晶的第1退火工藝、及對(duì)該已結(jié)晶半導(dǎo)體膜施行快速熱處理的第2退火工藝。這時(shí),將上述第2退火工藝的熱處理溫度表示為絕對(duì)溫度T[K],設(shè)熱處理時(shí)間為t〔秒〕時(shí),則熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)或者,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒]又滿足以上2式時(shí),基板為玻璃,其特征在于熱處理溫度T在該玻璃基板的應(yīng)變點(diǎn)以下。進(jìn)而,其特征在于熱處理時(shí)間t在300秒以下,其特征還在于熱處理時(shí)間t在180秒以下。并且本發(fā)明,在利用基板上所形成半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管制造方法中,其特征在于,至少包括在基板上淀積半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜淀積工藝、對(duì)該半導(dǎo)體膜反復(fù)進(jìn)行局部激光照射的第1退火工藝、及對(duì)該激光照射過(guò)的半導(dǎo)體膜施行快速熱處理的第2退火工藝。這時(shí),將上述第2退火工藝的熱處理溫度表示為絕對(duì)溫度T[K],設(shè)熱處理時(shí)間為t〔秒〕時(shí),則熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)或者,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒]又滿足以上2式時(shí),基板為玻璃,其特征在于熱處理溫度T在該玻璃基板的應(yīng)變點(diǎn)以下。進(jìn)而,其特征在于熱處理時(shí)間t在300秒以下,其特征還在于熱處理時(shí)間t在180秒以下。并且本發(fā)明,在利用基板上所形成半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管制造方法中,其特征在于,至少包括在基板上淀積半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜淀積工藝、對(duì)該半導(dǎo)體膜反復(fù)進(jìn)行局部高能光照射的第1退火工藝、及對(duì)該高能光照射過(guò)的半導(dǎo)體膜施行快速熱處理的第2退火工藝。這時(shí),將上述第2退火工藝的熱處理溫度表示為絕對(duì)溫度T[K],設(shè)熱處理時(shí)間為t〔秒〕時(shí),則熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)或者,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒]又滿足以上2式時(shí),基板為玻璃,其特征在于熱處理溫度T在該玻璃基板的應(yīng)變點(diǎn)以下。進(jìn)而,其特征在于熱處理時(shí)間t在300秒以下,其特征還在于熱處理時(shí)間t在180秒以下。并且本發(fā)明,在利用基板上所形成半導(dǎo)體膜的太陽(yáng)電池制造方法中,其特征在于,至少包括在基板上淀積半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜淀積工藝、反復(fù)進(jìn)行使該半導(dǎo)體膜的一部分熔融結(jié)晶化處理而使該半導(dǎo)體膜結(jié)晶的第1退火工藝、及對(duì)該已結(jié)晶半導(dǎo)體膜施行快速熱處理的第2退火工藝。這時(shí),將上述第2退火工藝的熱處理溫度表示為絕對(duì)溫度T[K],設(shè)熱處理時(shí)間為t〔秒〕時(shí),則熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)或者,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒]又滿足以上2式時(shí),基板為玻璃,其特征在于熱處理溫度T在該玻璃基板的應(yīng)變點(diǎn)以下。進(jìn)而,其特征在于熱處理時(shí)間t在300秒以下,其特征還在于熱處理時(shí)間t在180秒以下。并且本發(fā)明,在利用基板上所形成半導(dǎo)體膜的太陽(yáng)電池制造方法中,其特征在于,至少包括在基板上淀積半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜淀積工藝、對(duì)該半導(dǎo)體膜反復(fù)進(jìn)行局部激光照射的第1退火工藝、及對(duì)該激光照射過(guò)的半導(dǎo)體膜施行快速熱處理的第2退火工藝。這時(shí),將上述第2退火工藝的熱處理溫度表示為絕對(duì)溫度T[K],設(shè)熱處理時(shí)間為t〔秒〕時(shí),則熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)或者,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒]又滿足以上2式時(shí),基板為玻璃,其特征在于熱處理溫度T在該玻璃基板的應(yīng)變點(diǎn)以下。進(jìn)而,其特征在于熱處理時(shí)間t在300秒以下,其特征還在于熱處理時(shí)間t在180秒以下。并且本發(fā)明,在利用基板上所形成半導(dǎo)體膜的太陽(yáng)電池制造方法中,其特征在于,至少包括在基板上淀積半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜淀積工藝、對(duì)該半導(dǎo)體膜反復(fù)進(jìn)行局部高能光照射的第1退火工藝、及對(duì)該高能光照射過(guò)的半導(dǎo)體膜施行快速熱處理的第2退火工藝。這時(shí),將上述第2退火工藝的熱處理溫度表示為絕對(duì)溫度T[K],設(shè)熱處理時(shí)間為t〔秒〕時(shí),則熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)或者,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒]又滿足以上2式時(shí),基板為玻璃,其特征在于熱處理溫度T在該玻璃基板的應(yīng)變點(diǎn)以下。進(jìn)而,其特征在于熱處理時(shí)間t在300秒以下,其特征還在于熱處理時(shí)間t在180秒以下。并且本發(fā)明,在利用基板上所形成半導(dǎo)體膜的太陽(yáng)電池制造方法中,其特征在于,至少包括在基板上形成第1導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源工藝、在第1導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源上淀積半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜淀積工藝、在該半導(dǎo)體膜表面形成第2導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源的工藝、對(duì)該半導(dǎo)體膜反復(fù)進(jìn)行局部激光照射的第1退火工藝、及對(duì)該激光照射過(guò)的半導(dǎo)體膜施行快速熱處理的第2退火工藝。這時(shí),將上述第2退火工藝的熱處理溫度表示為絕對(duì)溫度T[K],設(shè)熱處理時(shí)間為t〔秒〕時(shí),則熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)或者,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒]并且本發(fā)明,在利用基板上所形成半導(dǎo)體膜的太陽(yáng)電池制造方法中,其特征在于,至少包括在基板上淀積半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜淀積工藝、對(duì)該半導(dǎo)體膜反復(fù)進(jìn)行局部激光照射的第1退火工藝、及在該激光照射過(guò)的半導(dǎo)體膜表面形成第2導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源的工藝和對(duì)形成第2導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源的半導(dǎo)體膜,施行快速熱處理的第2退火工藝。在這里,其特征還在于,上述半導(dǎo)體膜淀積工藝中所淀積的半導(dǎo)體膜為第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體膜,是大致本征半導(dǎo)體膜的疊層膜。這時(shí),將上述第2退火工藝的熱處理溫度表示為絕對(duì)溫度T[K],設(shè)熱處理時(shí)間為t〔秒〕時(shí),則熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)或者,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒]并且本發(fā)明,在利用基板上所形成半導(dǎo)體膜的太陽(yáng)電池制造方法中,其特征在于,至少包括在基板上形成第1導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源的工藝、在該第1導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源上淀積半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜淀積工藝、對(duì)該半導(dǎo)體膜反復(fù)進(jìn)行局部激光照射的第1退火工藝、及在該激光照射過(guò)的半導(dǎo)體膜表面形成第2導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源的工藝和對(duì)形成第2導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源的半導(dǎo)體膜,施行快速熱處理的第2退火工藝。這時(shí),將上述第2退火工藝的熱處理溫度表示為絕對(duì)溫度T[K],設(shè)熱處理時(shí)間為t〔秒〕時(shí),則熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)或者,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒]并且本發(fā)明,在利用基板上所形成半導(dǎo)體膜的太陽(yáng)電池制造方法中,其特征在于,至少包括淀積半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜淀積工藝、對(duì)該半導(dǎo)體膜反復(fù)進(jìn)行局部激光照射的第1退火工藝、及在該激光照射過(guò)的半導(dǎo)體膜表面淀積第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體膜的工藝和對(duì)淀積第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜,施行快速熱處理的第2退火工藝。在這里,其特征還在于,上述半導(dǎo)體膜淀積工藝中所淀積的半導(dǎo)體膜為第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體膜,是大致本征半導(dǎo)體膜的疊層膜。這時(shí),將上述第2退火工藝的熱處理溫度表示為絕對(duì)溫度T[K],設(shè)熱處理時(shí)間為t〔秒〕時(shí),則熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)或者,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒]并且本發(fā)明,在利用基板上所形成半導(dǎo)體膜的太陽(yáng)電池制造方法中,其特征在于,至少包括在基板上形成第1導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源的工藝、在該第1導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源上淀積半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜淀積工藝、對(duì)該半導(dǎo)體膜反復(fù)進(jìn)行局部激光照射的第1退火工藝、及在該激光照射過(guò)的半導(dǎo)體膜表面形成第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體膜的工藝和對(duì)形成第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜,施行快速熱處理的第2退火工藝。這時(shí),將上述第2退火工藝的熱處理溫度表示為絕對(duì)溫度T[K],設(shè)熱處理時(shí)間為t〔秒〕時(shí),則熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)或者,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒]或者,其特征在于滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒]并且本發(fā)明,在具有薄膜晶體管的有源陣列型液晶裝置中,其特征在于,具有用上述記載的薄膜晶體管制造方法所制造的基板。下面參照附圖,詳細(xì)敘述本發(fā)明的基本原理和方案。(1、本發(fā)明申請(qǐng)的基本原理)在本發(fā)明中,在玻璃等基板上淀積以硅膜為代表的半導(dǎo)體膜后,在遠(yuǎn)比基板表面小的面積的半導(dǎo)體膜一部分上,反復(fù)照射激光或高能光(第1退火工藝)。由于這些光的照射或能束照射等供給的能量而進(jìn)行半導(dǎo)體膜結(jié)晶。若所供給的能量足夠高,則其照射部分的半導(dǎo)體膜部分熔融后,經(jīng)冷卻固化過(guò)程而結(jié)晶。(本申請(qǐng)將這種現(xiàn)象稱為熔融結(jié)晶。)因此,如果供給能量熔融結(jié)晶即使不足,或相當(dāng)高的能量,在不到幾秒鐘的極短時(shí)間內(nèi)就會(huì)以固相方式進(jìn)行結(jié)晶。(極短時(shí)間固相生長(zhǎng)法稱為VST-SPC法。)任何結(jié)晶方法結(jié)晶結(jié)束后的半導(dǎo)體膜也不可能成為完美的結(jié)晶狀態(tài)。即,晶粒與晶粒之間還殘留著很多非晶質(zhì)成分(不完美結(jié)晶、結(jié)晶率低),不僅僅存在于晶粒內(nèi)的各半導(dǎo)體構(gòu)成原子(例如Si原子)的晶體陣點(diǎn)(內(nèi)部應(yīng)力強(qiáng)的,在晶粒內(nèi)存在不成對(duì)的耦合對(duì)(懸掛鍵)),或晶粒與晶粒之間晶界紊亂不規(guī)則(形成不規(guī)則晶界)。結(jié)晶率低的不完美晶體基本上是因能量不足造成,所以采用VST-SPC法等容易發(fā)生。由于這時(shí)的電氣的等效電路可看成是晶體成分與非晶質(zhì)成分的的串聯(lián),所以非晶質(zhì)成分的電特性(載流子壽命或遷移率)成為決定全體電特性的特性。若非晶質(zhì)成分多,則相當(dāng)多的電特性接近非晶質(zhì)特性,作為晶體性半導(dǎo)體膜就變?yōu)椴粷M意的膜。快速冷卻固化的熔融結(jié)晶容易發(fā)生第二種的從原子陣點(diǎn)的偏移。用通常激光照射的熔融結(jié)晶,其冷卻固化過(guò)程的持續(xù)時(shí)間最大限度從約100ns到約1μs。這樣短時(shí)間的結(jié)晶,原子不能到達(dá)正確的點(diǎn)陣位置,其狀態(tài)就被固定完了。在這樣的半導(dǎo)體膜內(nèi),從正點(diǎn)陣位置大偏移的原子就成為不成對(duì)的耦合對(duì),在能帶圖的禁帶中央附近成為俘獲能級(jí)(深能級(jí))。一方面,僅僅自正點(diǎn)陣位置偏移的原子變?yōu)闈撛诘牟怀蓪?duì)的耦合對(duì),在禁帶中的導(dǎo)帶或價(jià)帶近處會(huì)形成俘獲能級(jí)(淺能級(jí))。因而,在這種半導(dǎo)體膜中,本來(lái)應(yīng)該自由的電子或空穴由于被這些能級(jí)俘獲,所以實(shí)際的載流子(導(dǎo)帶的電子或價(jià)帶的空穴)濃度減少了。進(jìn)而載流子因偏移原子而發(fā)生散射,所以遷移率等下降也是無(wú)可奈何的。第三種的不規(guī)則晶界,或在熔融結(jié)晶法,或在VST-SPC法中,對(duì)哪一種也再三進(jìn)行觀測(cè)。多晶膜的晶界,主要分成這里所述的不規(guī)則晶界和對(duì)應(yīng)晶界兩種。就不規(guī)則晶界而言,照其名稱表示的樣子,完全看不到晶界的規(guī)律性,一面存在著三配位缺陷(懸掛鍵)或五配位缺陷(浮空鍵),一面析出氧等雜質(zhì)元素。從而,不規(guī)則晶界既容易形成許多深能級(jí),又容易形成許多淺能級(jí),并且晶界勢(shì)能變高。因此,對(duì)應(yīng)晶界是具有二維周期性的比較干凈的晶界,懸掛鍵重配置,并且五元環(huán)或七元環(huán)的集合體形成晶界。(因而在晶界上懸掛鍵不多。)因?yàn)樵诮麕?nèi)未形成深能級(jí),而使晶界勢(shì)能變低。在多晶體不能避免的晶界中,就這樣地存在好晶界(對(duì)應(yīng)晶界)和壞晶界(不規(guī)則晶界)。用激光或高能光照射的熔融結(jié)晶法或VST-SPC法所得的晶體膜,或多或少包含三類問(wèn)題(結(jié)晶不完美、從正陣點(diǎn)偏移及不規(guī)則晶界),所以不可能制成優(yōu)質(zhì)的半導(dǎo)體膜。在這里,本發(fā)明在第1退火工藝結(jié)束后,施行快速熱處理(RTA),解決了上述三類問(wèn)題,并獲得高質(zhì)量半導(dǎo)體膜(第2退火工藝)。代表快速熱處理的第2退火工藝和激光照射等的第1退火工藝的共同點(diǎn)是,處理面積(在第1退火工藝中,照射著激光或高能光等的部分面積,都不到基板面積的約1%。在第2退火工藝中,照射RTA光部分的面積,也都不到基板面積的約5%。)兩者與基板面積相比足夠小,并且其處理時(shí)間(一次連續(xù)處理半導(dǎo)體膜中的一點(diǎn)的期間,在第1退火中從約10ns到約10ms,而在第2退火中從約100ms到約300s)即使長(zhǎng)的也是短短約幾分鐘以內(nèi)。制成這種構(gòu)成,可使整個(gè)基板遭受的熱應(yīng)力最小,其結(jié)果當(dāng)然能實(shí)現(xiàn)使用便宜通用的玻璃基板。而且,這樣短時(shí)間工藝也容易提高生產(chǎn)性。如第1退火工藝和第2退火工藝的處理面積不到總面積的約5%,即使利用便宜的通用玻璃基板作為基板,也可把這兩次熱處理后的基板變形縮小到可忽略的程度。因此,第2退火工藝與第1退火工藝的不同點(diǎn)是第2退火工藝的處理面積比第1退火工藝的處理面積要大,而第2退火工藝的處理時(shí)間卻比第1退火工藝處理時(shí)間要長(zhǎng),并且第2退火工藝的最高處理溫度(約400℃到約1000℃)比第1退火工藝的最高處理溫度(約1000℃到約1500℃)要低。在第2退火工藝中,已經(jīng)結(jié)晶的半導(dǎo)體膜盡管不完美但已大致完好。實(shí)際原因是第2退火工藝前殘余的非晶質(zhì)成分只不過(guò)是由晶粒所包圍的區(qū)域。因而,即使在不很強(qiáng)的熱環(huán)境下,也能改善結(jié)晶率。加上說(shuō)到固相結(jié)晶生長(zhǎng)要花長(zhǎng)時(shí)間,是因結(jié)晶核產(chǎn)生慢。結(jié)晶生長(zhǎng)速度自身卻比較快。在第2退火工藝時(shí)包圍非晶質(zhì)成分的晶粒表面成為晶體生長(zhǎng)面。該晶體生長(zhǎng)面由于在第2退火處理工藝過(guò)程中能迅速推進(jìn),所以在第2退火工藝中,即使不要第1退火工藝那樣的高溫,也能解決不完全結(jié)晶化的問(wèn)題。至于在冷卻過(guò)程中,發(fā)生從上述正陣點(diǎn)偏移問(wèn)題,因而為解決這個(gè)問(wèn)題,就要求第2退火工藝的溫度比第1退火工藝的溫度低。上述的象晶粒內(nèi)缺陷或從正陣點(diǎn)偏移(強(qiáng)內(nèi)應(yīng)力)這種問(wèn)題,快速冷卻固化過(guò)程正成為其一個(gè)原因。因此解決該問(wèn)題,就施行比第1退火要低的溫度,足夠長(zhǎng)時(shí)間熱處理。通過(guò)這樣的熱工藝過(guò)程,使從正陣點(diǎn)偏移的原子被熱激活,回到正陣點(diǎn)。而且,通過(guò)將比第1退火處理面積還要大的面積用于第2退火處理,在剛結(jié)晶后的半導(dǎo)體膜中各點(diǎn)不同的應(yīng)力(大的正負(fù)值)為大面積所平均,而達(dá)到緩和應(yīng)力(大的正負(fù)值幾乎變?yōu)榱?的效果。第2退火處理面積比第1退火處理面積要大,可以說(shuō)是將結(jié)晶時(shí)的局部應(yīng)力傳送到廣大范圍,并意味著均勻釋放。這樣的局部應(yīng)力釋放,要以第1退火處理面積20倍以上的處理面積來(lái)進(jìn)行第2退火工藝才有效果。要想不規(guī)則晶界重配置,就需要改變對(duì)應(yīng)晶界或相當(dāng)溫度,而本申請(qǐng)發(fā)明,解決此問(wèn)題是采用比較長(zhǎng)的第2退火時(shí)間。進(jìn)而在第2退火處理中,使第1退火時(shí)所生成的微小晶粒再次結(jié)晶,長(zhǎng)成更大的晶粒。因減少了微小晶粒,所以晶界總數(shù)也減少了,因此也就消除了晶界的壞影響。這樣,在本申請(qǐng)發(fā)明中,用適合RAT的第2退火,解決第1退火所得到晶體膜的各種問(wèn)題,并獲得高質(zhì)量半導(dǎo)體膜。(2、從基板到淀積半導(dǎo)體膜為止)在本申請(qǐng)發(fā)明的構(gòu)成部件之內(nèi),說(shuō)明基板與基底保護(hù)膜到淀積半導(dǎo)體膜為止。作為能適應(yīng)本發(fā)明的基板,可能有金屬等導(dǎo)電性物質(zhì),碳化硅(SiC)、氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)等的陶瓷材料,熔融石英、玻璃等透明以至不透明絕緣性物質(zhì),硅晶片等的半導(dǎo)體物質(zhì),及將其加工成的LSI基板等。半導(dǎo)體膜通過(guò)基底保護(hù)膜或下部電極等直接淀積在基板上。作為基底保護(hù)膜的一個(gè)例子,可舉出有氧化硅膜(SiOx0<x≤2)和氮化硅膜(Si3Nx0<x≤4)等絕緣性物質(zhì)。將TFT等的薄膜半導(dǎo)體裝置制作在通常的玻璃基板上的情況下,控制這種半導(dǎo)體膜的雜質(zhì)是重要時(shí),為了不使玻璃基板中所含有的鈉(Na)等可動(dòng)離子混入半導(dǎo)體膜中,最好在形成基底保護(hù)膜后再淀積半導(dǎo)體膜。用各種陶瓷材料作為基板時(shí)也同樣如此?;妆Wo(hù)膜是為防止陶瓷中所添加的燒固輔助原料等的雜質(zhì)擴(kuò)散及混入半導(dǎo)體部分。當(dāng)使用金屬材料等導(dǎo)電性材料作為基板,而且半導(dǎo)體膜應(yīng)與金屬基板電絕緣時(shí),為保證絕緣,基底保護(hù)膜就必不可少了。進(jìn)而,當(dāng)在半導(dǎo)體基板或LSI器件上形成半導(dǎo)體膜時(shí),則晶體管間或布線間的層間絕緣膜同時(shí)也是基底保護(hù)膜。首先用純水或乙醇等有機(jī)溶劑洗凈基板后,在基板上,用常壓化學(xué)氣相淀積法(APCVD法)或低壓化學(xué)氣相淀積法(LPCVD法)、等離子化學(xué)氣相淀積法(PECVD法)等的CVD法,或者濺射法形成基底保護(hù)膜。當(dāng)用氧化硅膜作為基底保護(hù)膜時(shí),可采用常壓化學(xué)氣相淀積法,基板溫度約為250℃到約450℃,并以硅烷(SiH4)和氧作為原料進(jìn)行淀積。采用等離子化學(xué)氣相淀積法或?yàn)R射法時(shí),基板溫度則從室溫到約400℃進(jìn)行淀積。基底保護(hù)膜的厚度必須有能夠防止從基板來(lái)的雜質(zhì)元素?cái)U(kuò)散與混入半導(dǎo)體膜的足夠厚度,其厚度值最小約在1000埃以上。如考慮到批次間或基板間的離散,則最好是約2000埃以上,如果約3000埃,就足以起保護(hù)膜的作用。當(dāng)基底保護(hù)膜兼作IC器件間和連接器件的布線等的層間絕緣膜時(shí),通常約為4000埃到6000埃的膜厚。絕緣膜如過(guò)厚,則發(fā)生因絕緣膜應(yīng)力引發(fā)的裂痕。因此,最大膜厚約2μm是令人滿意的??紤]生產(chǎn)性需要加強(qiáng)時(shí),絕緣膜厚以約1μm為上限。接著,說(shuō)明有關(guān)半導(dǎo)體膜。作為本發(fā)明所適用的半導(dǎo)體膜有除硅(Si)和鍺(Ge)等IV族單體半導(dǎo)體膜以外,鍺·硅(SixGe1-x0<x<1)、碳化硅(SixC1-x0<x<1)、碳化鍺(GexC1-x0<x<1)等的IV族元素復(fù)合物半導(dǎo)體膜、砷化鎵(GaAs)或銻化銦(InSb)等的III族元素與V族元素的化合物半導(dǎo)體膜及硒化鎘(CdSe)等的II族元素與VI族元素的化合物半導(dǎo)體膜等?;蛘咚^鍺·硅·砷化鎵(SixGeyGazAszx+y+z=1)的進(jìn)一步的復(fù)化物,或在這些半導(dǎo)體膜中添加磷(P)、砷(As)、銻(Sb)等的施主元素的N型半導(dǎo)體膜,或者這些半導(dǎo)體膜中添加硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)及銦(O)等的受主元素的P型半導(dǎo)體膜,本發(fā)明也都可以適用。這些半導(dǎo)體膜可以用APCVD法和LPCVD法、PECVD法等CVD的法、或?yàn)R射法等和蒸發(fā)法等PVD法形成。當(dāng)用硅膜作為半導(dǎo)體膜時(shí),可采用LPCVD法,基板溫度為約400℃到約700℃,并以乙硅烷(Si2H6)等為原料進(jìn)行淀積。采用PECVD法,則可以硅烷(SiH4)等為原料,基板溫度從約100℃到約500℃下進(jìn)行淀積。當(dāng)用濺射法時(shí),基板溫度約從室溫到400℃。這樣,所淀積的半導(dǎo)體膜最初狀態(tài)(象剛淀積成的狀態(tài))為非晶質(zhì)或混晶質(zhì)、微晶質(zhì)、或多晶質(zhì)等那樣的狀態(tài),但在本申請(qǐng)發(fā)明里,以后的工藝中,由于使半導(dǎo)體膜結(jié)晶,所以可以不管最初狀態(tài)是哪種狀態(tài)。還有在本申請(qǐng)說(shuō)明書(shū)中,不僅非晶質(zhì)結(jié)晶化,也包括多晶質(zhì)或微晶質(zhì)重結(jié)晶,總稱為結(jié)晶。半導(dǎo)體膜的膜厚把它用于TFT時(shí),膜厚從約20nm到約500nm是適當(dāng)?shù)?。在下面工藝的?退火中,采用通過(guò)激光照射的熔融結(jié)晶化,根據(jù)激光的類別(例如KrF248nm或XeCl308nm的短波長(zhǎng)激光),存在半導(dǎo)體膜表層僅約100nm不結(jié)晶的情況。另外使用象HeNe(632.8nm)這樣的波長(zhǎng)比較長(zhǎng)的激光,在整個(gè)厚度方向約400nm以上膜厚的半導(dǎo)體膜(特別是硅膜)難以變成結(jié)晶。但是,在本申請(qǐng)發(fā)明中,由于第2退火處理,可以進(jìn)行未結(jié)晶部分的結(jié)晶,象利用約500nm,或太陽(yáng)電池時(shí)那樣,也可以利用幾μm(約1μm到約5μm)厚的半導(dǎo)體膜。這意味著可以說(shuō),本申請(qǐng)發(fā)明即使利用通用性高的短波長(zhǎng)(Ar主線約514.5nm以下的波長(zhǎng))激光,也能使厚(約200nm以上)的半導(dǎo)體膜完整結(jié)晶化。(3、第1退火工藝)接著,說(shuō)明有關(guān)在上章所得的半導(dǎo)體膜上施行第1退火處理并結(jié)晶化的方法。在本申請(qǐng)發(fā)明中,格外有用的第1退火處理是照射激光或高能光進(jìn)行半導(dǎo)體膜熔融結(jié)晶化或VST-SPC的方法。在這里,首先以氙·氯(XeCl)的激態(tài)復(fù)合物激光(波長(zhǎng)308nm)為例,敘述激光照射方法。激光脈沖強(qiáng)度的半幅值(即,第1退火處理時(shí)間)為約10ns到約500ns的短時(shí)間。激光照射是使基板處于室溫(25℃)到約400℃之間,在空氣中以至背景真空度從約10-4Torr到約10-9Torr的真空中,或者含水或微量甲硅烷等的還原性氣氛、氦或氬等的惰性氣氛下進(jìn)行。一次激光照射的照射面積為約5mm方到約20mm方(例如8mm方)的正方形,每次照射將照射區(qū)域錯(cuò)開(kāi)約1%到99%進(jìn)行(例如50%前例為4mm)。首先在水平方向(Y方向)進(jìn)行掃描后,接著在垂直方向(X方向)錯(cuò)開(kāi)適當(dāng)量,再在水平方向按規(guī)定量逐步掃描,而后反復(fù)該掃描,在整個(gè)基板上進(jìn)行第一次激光照射。該第一次激光照射能量密度,可以是從約50mJ/cm2到約600mJ/cm2范圍。第一次激光照射結(jié)束后,根據(jù)需要全面施行第二次激光照射。進(jìn)行第二次激光照射時(shí),其能量密度比第一次要高是令人滿意的,可以在約100mJ/cm2到約1000mJ/cm2范圍。掃描方法與第一次激光照射相同,沿Y方向和X方向錯(cuò)開(kāi)適當(dāng)量,掃描正方形狀照射區(qū)域。而且,根據(jù)需要,也有可能進(jìn)行能量密度更高的第三次和第四次激光照射。一旦用這樣的多階段激光照射法,就有可能完全消除由激光照射區(qū)域端部造成的偏差。不限制多階段激光照射的各次照射,通常即使一階段,也全部以不損傷半導(dǎo)體膜的能量密度來(lái)進(jìn)行。此外使照射區(qū)域形狀為寬度約100μm以上,長(zhǎng)度約為數(shù)10cm的條狀,掃描這種條狀激光并進(jìn)行結(jié)晶化是令人滿意的。這時(shí),每次照射束的寬度方向重疊,約為束寬的5%到約95%。設(shè)束寬為100μm,若每束的重疊量為90%,當(dāng)每一次照射激光束進(jìn)行10μm,則同一點(diǎn)變成受到10次激光照射。通常,使半導(dǎo)體膜在整個(gè)基板均勻結(jié)晶化,至少受激光照射約5次以上是令人滿意的,但是每次至少的重疊量約需要80%以上。為保證能得到高度晶體性的多晶膜,同一點(diǎn)進(jìn)行約10到30次,并將重疊量調(diào)整到約90%至97%是令人滿意的。到此為止,雖然是以XeCl的激態(tài)復(fù)合物激光器為例,作為激光光源來(lái)說(shuō)明,但在半導(dǎo)體膜的同一地點(diǎn)的激光照射時(shí)間約為10ms以內(nèi),且只照射基板的一部分,包括連續(xù)振蕩激光器,而不限于激光振蕩源。例如,用ArF的激態(tài)復(fù)合物激光器、或XeF的激態(tài)復(fù)合物激光器、KrF的激態(tài)復(fù)合物激光器、YAG激光器、二氧化碳激光器、Ar激光器及染料激光器等的各種激光也是令人滿意的。接著,參照?qǐng)D9,說(shuō)明高能光照射方法。高能光不是象激光一樣的相位受調(diào)諧的光,但可用光學(xué)系統(tǒng)(透鏡)聚光,使光能量密度增高。高能光連續(xù)或非連續(xù)地反復(fù)掃描基板上所淀積的半導(dǎo)體膜,使半導(dǎo)體膜熔融結(jié)晶或VST-SPC結(jié)晶。高能光照射裝置50由弧光燈或鎢燈等的光源51及其四周所設(shè)的反射板52、聚光透鏡或光成型透鏡及光掃描系統(tǒng)等的光學(xué)系統(tǒng)53等構(gòu)成。從光源51發(fā)出的光,由反射板52一次成形,成為提高了能量密度的一次會(huì)聚光55。該一次會(huì)聚光通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)53,進(jìn)一步把具有高能密度的光成形,而同時(shí)也具有掃描功能并轉(zhuǎn)化為掃描聚光束56,并照射基板60上所淀積的半導(dǎo)體膜61。半導(dǎo)體膜上同一點(diǎn)的處理時(shí)間,由掃描方向的照射區(qū)域長(zhǎng)度與掃描速度決定。例如,照射區(qū)域由長(zhǎng)度(Y方向長(zhǎng))為50mm,寬度(X方向長(zhǎng))為5mm的長(zhǎng)方形構(gòu)成,若掃描速度沿X方向是500mm/s,則處理時(shí)間為10ms。照射區(qū)域溫度由投入光源的電力、光成形狀態(tài)及處理時(shí)間而定。根據(jù)半導(dǎo)體膜材料或膜厚,適當(dāng)調(diào)整其值而進(jìn)行高能光照射。為了提高生產(chǎn)性,處理面積約100mm2以上是所希望的,然而為了將對(duì)基板的熱影響降到最小,所以又要求處理面積約為500mm2以下。而且從作為主要熱影響點(diǎn)看,處理時(shí)間不到10ms也是所希望的。其結(jié)果,在半導(dǎo)體膜61中,僅照射掃描會(huì)聚光56的區(qū)域部分結(jié)晶化,如果反復(fù)掃描半導(dǎo)體膜所要的區(qū)域,就完成了第1退火工藝。(4、本申請(qǐng)發(fā)明所用的快速熱處理)經(jīng)過(guò)第1退火工藝(第3章)結(jié)晶的半導(dǎo)體膜,再經(jīng)過(guò)第2退火工藝,改質(zhì)成優(yōu)良的晶體性半導(dǎo)體膜。為了通過(guò)改質(zhì)有效實(shí)現(xiàn),對(duì)第2退火工藝就需要設(shè)定適當(dāng)處理?xiàng)l件。為清楚容易說(shuō)明起見(jiàn),本章首先對(duì)本申請(qǐng)發(fā)明使用的快速熱處理(RTArapidthermalanneal)裝置的概況進(jìn)行說(shuō)明。圖2(a)是本申請(qǐng)發(fā)明所用的RTA裝置的示意斷面圖。在該裝置上,沿基板11的傳送方向(箭頭X的方向)從上游側(cè)向下游側(cè),設(shè)置長(zhǎng)度為35cm的第1預(yù)備加熱區(qū)2、長(zhǎng)度為35cm的第2預(yù)備加熱區(qū)3、長(zhǎng)度為25cm的第3預(yù)備加熱區(qū)4、退火區(qū)5及冷卻區(qū)6。就第1至第3預(yù)備加熱區(qū)2~4和冷卻區(qū)6而言,將加熱器配置在基板傳送面的下側(cè),把基板加熱到所要求的溫度。退火區(qū)5上下分別配置用于將光能照射到傳送著的基板上的弧光燈5A、5B及使其弧光燈光會(huì)聚的反射板5C、5D。會(huì)聚的弧光燈光變成細(xì)長(zhǎng)的帶狀(圖2(b))。與基板11相對(duì)的光能照射區(qū)域,相對(duì)基板傳送方向大約有10cm的寬度?;?1以一定速度傳送,因此RTA處理時(shí)間由其傳送速度決定。例如,基板11以15mm/秒傳送時(shí),RTA處理時(shí)間為0.6667秒。本申請(qǐng)中,采用RTA處理時(shí)間或第2退火工藝的處理時(shí)間的說(shuō)法,就是RTA光(光能)照射期間的時(shí)間的意思。RTA退火溫度由第1至第3預(yù)備加熱區(qū)的設(shè)定溫度和弧光燈5A、5B輸出功率及基板傳送速度(即,RTA處理時(shí)間)而定。在本申請(qǐng)中說(shuō)到RTA處理溫度或第2退火工藝的溫度時(shí),意思是在光能照射區(qū)域5E的縱向方向末端5F的溫度。本申請(qǐng)所用RTA的裝置中,用紅外線溫度計(jì)測(cè)定該溫度,并進(jìn)行熱處理工藝的管理。該溫度還相當(dāng)于RTA處理中的最高溫度。實(shí)際基板11上的或某一點(diǎn)的溫度分布曲線示出了象圖2(C)那樣的變化。被處理基板通過(guò)第1至第3預(yù)備加熱區(qū)2~4后,進(jìn)入退火區(qū)5就迅速升高基板溫度,并在退火區(qū)5的出口附近達(dá)到溫度峰值P。該最高溫度就是本申請(qǐng)的RTA處理溫度。然后基板進(jìn)入冷卻區(qū)6,基板溫度慢慢進(jìn)行降低。如用這樣的RTA裝置,則第2退火工藝處理面積與基板面積比較要足夠小。例如,設(shè)想300mm×300mm正方形作為基板,光能照射區(qū)域?yàn)?0mm×300mm(=3000mm2),熱處理面積與基板面積之比為3.3%。又,用550mm×650mm基板而熱處理區(qū)域?yàn)?0mm×550mm(=5500mm2),則其比約為1.5%。另一方面第2退火工藝處理面積比第1退火工藝處理面積也要足夠大。如上所述,激光的照射面積約為20mm2到400mm2,而高能光照射面積則約為100mm2到500mm2。并且可實(shí)現(xiàn)第1章所記載的本申請(qǐng)發(fā)明的構(gòu)成。本申請(qǐng)發(fā)明的RTA裝置使用半導(dǎo)體膜吸收光容易的弧光燈等為其光源。但是,當(dāng)然這些光幾乎不被透明基板所吸收。因此在透明基板上淀積半導(dǎo)體膜,將半導(dǎo)體膜刻成圖案后如施行RTA熱處理,應(yīng)根據(jù)島狀半導(dǎo)體膜密度,半導(dǎo)體膜RTA的處理溫度就不同了。在本申請(qǐng)發(fā)明中,淀積半導(dǎo)體膜后,而且在這些半導(dǎo)體膜刻制圖案前,進(jìn)行第1退火處理和第2退火處理。就成為這樣的結(jié)構(gòu),得到在整個(gè)基板范圍具有均勻膜質(zhì)的晶體性半導(dǎo)體膜。(5、薄膜晶體管的制造方法)本申請(qǐng)發(fā)明的第一項(xiàng)是半導(dǎo)體膜的形成方法。然而,晶體性半導(dǎo)體膜質(zhì)量好壞最簡(jiǎn)便的方法是用該半導(dǎo)體膜制成一種薄膜半導(dǎo)體裝置TFT,通過(guò)其晶體管特性進(jìn)行判斷。因此,在本章與圖1一起概括按照本申請(qǐng)發(fā)明的薄膜晶體管制造方法。有關(guān)本發(fā)明所用的基板和基底保護(hù)膜,以第2章說(shuō)明為準(zhǔn),但其中,作為基板11的一例,使用300mm×300mm正方形狀通用無(wú)堿玻璃。首先在基板11上用常壓化學(xué)氣相淀積法(APCVD法)、PECVD法、或?yàn)R射法等,形成絕緣性物質(zhì)的基底保護(hù)膜12。其中,基板溫度為150℃,用ECR-PECVD法,淀積膜厚約200nm的氧化硅膜。接著,淀積成為薄膜晶體管有源層的本征硅膜等的半導(dǎo)體膜。形成半導(dǎo)體膜也以第2章為準(zhǔn)。半導(dǎo)體膜厚度約為60nm。在本例中,采用高真空型LPCVD裝置,流入作為原料氣體的乙硅烷(Si2H6)200SCCM,以425℃為淀積溫度淀積非晶質(zhì)硅膜13。首先,使高真空型LPCVD裝置的反應(yīng)室升到250℃的狀態(tài)下,在反應(yīng)室內(nèi)部表面向下配置多個(gè)(例如17個(gè))基板。然后,開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)渦輪分子泵。渦輪分子泵達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)后,使反應(yīng)室溫度在約1小時(shí)內(nèi),從250℃升至425℃的淀積溫度止。升溫開(kāi)始后的最初10分鐘期間,反應(yīng)室內(nèi)完全不導(dǎo)入氣體而在真空中進(jìn)行升溫,然后將純度99.9999%的氮?dú)?00SCCM不斷流入。這時(shí)反應(yīng)室內(nèi)的平衡壓力是3.0×10-3Torr。到達(dá)淀積溫度后,與流入200SCCM作為原料氣體的乙硅烷(Si2H6)同時(shí),流入100SCCM的純度99.9999%以上稀釋用的氦(He)。淀積剛開(kāi)始后的反應(yīng)室內(nèi)壓力大約0.85Torr。與進(jìn)行淀積的同時(shí),反應(yīng)室內(nèi)壓力慢慢上升,淀積剛結(jié)束前的壓力大約為1.25Torr。這樣淀積的硅膜13,在除基板周邊部分約7mm外的286mm四方形區(qū)域內(nèi),其膜厚變動(dòng)范圍在±5%以內(nèi)。并且,將所得到的半導(dǎo)體膜接著施行第1退火處理。第1退火處理的詳細(xì)說(shuō)明以第3章為準(zhǔn)。在本例中,照射氙·氯(XeCl)的激態(tài)復(fù)合物激光(波長(zhǎng)308nm)。激光脈沖強(qiáng)度的半幅值(對(duì)時(shí)間的半幅值)是45ns。使基板11為室溫(25℃),在惰性氣體氣氛中(99.999%Ar,1個(gè)氣壓),進(jìn)行激光照射。一次的激光照射面積是8mm正方形狀,每次照射,把照射區(qū)域錯(cuò)開(kāi)4mm,反復(fù)進(jìn)行縱橫掃描。第1次激光照射能量密度是160mJ/cm2。用同樣的照射方法完成進(jìn)行第2次激光照射的第1退火工藝。第2次能量密度是270mJ/cm2。第1退火處理結(jié)束后,對(duì)半導(dǎo)體膜施行第2退火處理。第2退火工藝用第4章說(shuō)明的RTA裝置進(jìn)行,其最佳處理?xiàng)l件詳述于下章之后。而且,把多晶半導(dǎo)體膜(多晶硅膜)13形成在玻璃基板上(圖1(a))。接著,把該半導(dǎo)體膜用光刻技術(shù)制成圖案,而后制成成為晶體管有源層的半導(dǎo)體膜13。半導(dǎo)體膜形成后,用CVD法或PVD法形成柵絕緣膜14(圖1(b))。雖然可以認(rèn)為是與絕緣薄膜形成相當(dāng)?shù)倪@種制造方法,而絕緣膜形成溫度在350℃以下是令人滿意的。重要的是,要防止MOS界面或柵絕緣膜的熱退化。對(duì)下面的所有工藝同樣也適用。柵絕緣膜形成后的所有工藝溫度都控制在350℃以下是令人滿意的。因此,能容易且穩(wěn)定制造出高性能的薄膜半導(dǎo)體裝置。在本例中,在ECR-PECVD法中,以100℃為基板溫度來(lái)淀積120nm的氧化硅膜。接著,用PVD法或CVD方法等淀積成為柵電極15的薄膜。通常,柵電極與柵布線以同一材料同一工藝制成,所以希望該材料電阻低、對(duì)約350℃的熱工藝穩(wěn)定。在本例中,用濺射法形成膜厚600nm的鎢薄膜。形成鎢薄膜時(shí)的基板溫度是180℃,并用含6.7%氮?dú)獾臍鍤庾鳛闉R射氣體。這樣形成的鎢薄膜,結(jié)晶構(gòu)造為α結(jié)構(gòu),其比電阻大約是40μΩcm。淀積作為柵電極的薄膜后,進(jìn)行圖形刻制,接著在半導(dǎo)體膜中進(jìn)行雜質(zhì)離子注入形成源、漏區(qū)域16及溝道區(qū)域17(圖1(c))。這時(shí)柵電極成為了離子注入掩模,因此成為只在柵電極下形成溝道的自對(duì)準(zhǔn)構(gòu)造。用質(zhì)量非分離型離子注入裝置注入雜質(zhì)元素的氫化合物和注入氫的離子·摻雜法,和用質(zhì)量分離型離子注入裝置只注入所需雜質(zhì)元素的離子注入法,兩種都能夠適應(yīng)雜質(zhì)離子注入。使用在氫氣中稀釋的濃度從約0.1%到約10%的磷化氫(PH3)和乙硼烷(B2H6)等的雜質(zhì)元素的氫化物,作為離子摻雜法的原料氣體。當(dāng)以離子注入法,只注入所需的雜質(zhì)元素后,接著注入氫離子(質(zhì)子或氫分子離子)。為保持上述的比如MOS界面或柵絕緣膜穩(wěn)定,離子·摻雜法也好,離子注入法也好,離子注入時(shí)的基板溫度在350℃以下是理想的。另一方面,由于常常在350℃以下的低溫穩(wěn)定地進(jìn)行注入雜質(zhì)的激活(本申請(qǐng)稱之為低溫激活),離子注入時(shí)的基板溫度在200℃以上是理想的。為了調(diào)整晶體管的閾值電壓而進(jìn)行溝道摻雜或制作LDD構(gòu)造,為了在低溫下確實(shí)激活所注入的低濃度雜質(zhì)離子,離子注入時(shí)的基板溫度必須在250℃以上。如果在這樣的基板溫度高的狀態(tài)下進(jìn)行離子注入,則隨著半導(dǎo)體膜離子注入的破壞結(jié)晶之際同時(shí)也發(fā)生再結(jié)晶,其結(jié)果,有可能防止離子注入部的非晶質(zhì)化。即,離子注入?yún)^(qū)域,在離子注入后依然能保留結(jié)晶質(zhì),其后的激活溫度才可能以約350℃以下低溫激活注入離子。當(dāng)制成CMOS、TFT時(shí),用聚酰亞胺樹(shù)脂等的適當(dāng)掩蔽材料交互掩蔽復(fù)蓋NMOS或PMOS的一方,再以上述的方法分別進(jìn)行離子注入。在本例中,針對(duì)形成NMOS,采用離子·摻雜裝置,以加速電壓100KeV,注入在氫氣中稀釋的濃度5%的磷化氫(PH3)。含有PH3+和H2+離子的離子注入總量為1×1016cm-2。接著,用CVD法或PVD法形成層間絕緣膜18。在本例中,把TEOS(Si-(O-CH2-CH3)4)和氧(O2)、水(H2O)作為原料氣體,用氬作為稀釋氣體,在基板表面溫度300℃下,成膜膜厚為500nm。離子注入與層間絕緣膜形成后,在約350℃以下的適當(dāng)熱環(huán)境下施行從數(shù)十分鐘到幾小時(shí)的熱處理,并進(jìn)行注入離子的激活和層間絕緣膜的燒固。為確實(shí)激活注入離子,該熱處理溫度約250℃以上是理想的。另外,為了有效地?zé)虒娱g絕緣膜,則300℃以上的溫度是理想的。通常,就柵絕緣膜和層間絕緣膜而言,其薄膜質(zhì)量是不同的。因此,在層間絕緣膜形成后的兩種絕緣膜內(nèi)開(kāi)接觸孔時(shí),絕緣膜的蝕刻速度不同是普通的。在這樣的條件下,接觸孔的形狀為下邊較大的倒錐形或發(fā)生屋檐,其后當(dāng)形成電極時(shí),就成為電導(dǎo)通不好的所謂接觸不良的原因。當(dāng)有效地?zé)虒娱g絕緣膜時(shí),把發(fā)生這樣的不良接觸降到最小限度。在本例中,在露點(diǎn)含有80℃水蒸氣的1個(gè)氣壓的氧氣氣氛下,施行300℃,1小時(shí)的熱處理。與單純熱處理比較,在露點(diǎn)從約35℃到約100℃含有水蒸汽的含氧氣體(氧濃度可以是從約25%到100%)的氣氛下,用約0.5氣壓到約1.5氣壓作為壓力,在約100℃到約400℃的溫度,如果進(jìn)行約30分鐘到約6小時(shí)熱處理,則推進(jìn)了氧化膜(基底保護(hù)膜、柵絕緣膜、層間絕緣膜等)的膜質(zhì)改善,并獲得在高電壓高電流下也能穩(wěn)定工作的高可靠性晶體管。在層間絕緣膜形成后的源和漏上開(kāi)出接觸孔19,用PVD法或CVD法等形成源、漏,引出電極10和布線而制成薄膜晶體管(圖1(d))。(6、第2退火處理?xiàng)l件與遷移率的關(guān)系)在本章中,通過(guò)在第5章說(shuō)明制造方法的TFT的評(píng)價(jià)(遷移率),說(shuō)明用于獲得優(yōu)良半導(dǎo)體膜的第2退火工藝的最佳處理?xiàng)l件。其中,如上述固定半導(dǎo)體膜淀積條件和第1退火工藝處理?xiàng)l件,而只把第2退火工藝RTA的處理?xiàng)l件作為參數(shù),并表明與半導(dǎo)體膜的電特性(遷移率)的關(guān)系。還有,遷移率采用Levinson的方法(JV.Levinsonetal.J、ApplPhys.53、1193’83)求出TFT電特性。當(dāng)進(jìn)行第2退火工藝時(shí),在RTA裝置(圖2、1)中,把第1預(yù)備加熱區(qū)域2的加熱器設(shè)定為從250℃到550℃之間的適當(dāng)溫度,以下的第2預(yù)備加熱區(qū)域3的加熱器設(shè)定為從350℃到650℃之間的適當(dāng)溫度、第3預(yù)備加熱區(qū)域4的加熱器設(shè)定為從450℃到750℃之間的適當(dāng)溫度。把基板11的傳送速度調(diào)整到從2mm/秒到50mm/秒之間,與此相應(yīng),使RTA處理時(shí)間在0.2秒到5秒的范圍內(nèi)變化。而且,各自在3W到21W之間獨(dú)立調(diào)整上側(cè)弧光燈5A和下側(cè)弧光燈5B的輸出。其結(jié)果RTA處理溫度(用紫外線溫度計(jì)所檢測(cè)的退火區(qū)域5的基板溫度(燈光照射區(qū)域5E的終端5F的溫度))在433℃到906℃之間變化,在這樣的處理?xiàng)l件下對(duì)半導(dǎo)體膜施行第2退火處理。此后,再按上章的方法標(biāo)準(zhǔn)制成TFT,并測(cè)定遷移率。將其結(jié)果表示于表1中。<p>在表1的預(yù)備加熱條件欄所記的數(shù)字依次是第1預(yù)備加熱區(qū)域的加熱器溫度、第2預(yù)備加熱區(qū)域的加熱器溫度及第3預(yù)備加熱區(qū)域的加熱器溫度。另外,在燈輸出欄,其依次記有下側(cè)弧光燈5B的功率和上側(cè)弧光燈5A的功率。如第1章說(shuō)明的那樣,可以認(rèn)為第2退火工藝有種種作用,但這些作用就任何微觀來(lái)說(shuō),卻看不見(jiàn)半導(dǎo)體原子的重配置。由于在這些原子水平上的重配置速度是按照玻爾茲曼統(tǒng)計(jì),所以作為其宏觀的結(jié)果所呈現(xiàn)的第2退火處理工藝的效果預(yù)期也受同樣統(tǒng)計(jì)規(guī)律支配?,F(xiàn)在假設(shè)隨第2退火處理的原子重配置的速度為S,則重配置速度S按玻爾茲曼統(tǒng)計(jì),就表現(xiàn)為下列式(1)S=S0exp(-ε/kT)……………(1)其中,S0是速度因子、ε是激活能、k是玻爾茲曼常數(shù)(K=8.617×10-5eV·K-1)及T是以絕對(duì)溫度表示的熱處理溫度(K)。根據(jù)實(shí)驗(yàn),激活能ε的值為3.01eV。如把第2退火工藝效果方便地命名為結(jié)晶度C,則把結(jié)晶度C記為再配置速度S與熱處理時(shí)間t的積C=S·t=S0·t·exp(-ε/kT)………(2)該(2)式表示,根據(jù)第2退火工藝到達(dá)所需效果(適當(dāng)?shù)腃值)時(shí)的熱處理時(shí)間t與熱處理溫度T的關(guān)系。在熱處理溫度T(K)時(shí),為了得到規(guī)定的結(jié)晶度C,必要的熱處理時(shí)間t可通過(guò)(2)式,作如下計(jì)算t=C/(S0·exp(-ε/kT))………(3)=(C/S0)·exp(-ε/kT)………(4)=β·exp(-ε/kT)………(5)其中,β(=C/S0)是與第2退火處理的效果成比例的時(shí)間因子。即,如此值等同,而熱處理溫度T(K)和熱處理時(shí)間t(秒)即使不同,也能到達(dá)同樣的退火效果。因此可以相應(yīng)規(guī)定第2退火工藝中的處理?xiàng)l件,以β的值代表而不是全部仔細(xì)羅列具體的熱處理溫度和熱處理時(shí)間。該β值可用(5)式通過(guò)實(shí)驗(yàn)求得。這樣得到的各處理?xiàng)l件所對(duì)應(yīng)的β值就表示在表1里。當(dāng)按照(5)式時(shí),在縱軸取熱處理時(shí)間的對(duì)數(shù),在橫軸取熱處理溫度的倒數(shù),選做坐標(biāo)系,若作出與各處理?xiàng)l件對(duì)應(yīng)的第2退火效果曲線,則應(yīng)能得到與β值相應(yīng)的直線。因此,把遷移率作為第2退火工藝效果,根據(jù)上述的方法圖示表1所示的結(jié)果就是圖3。在圖3中,添加了表1的結(jié)果(圖中圈號(hào)),并且還增加了用熱處理爐得到的數(shù)據(jù)(圖中方形號(hào))。圖3中各數(shù)字是由對(duì)應(yīng)的處理?xiàng)l件所得到的遷移率值。另外,當(dāng)在圖3的上側(cè)橫軸上把熱處理時(shí)間設(shè)定為0.6667秒時(shí),就可從(5)式求出熱處理溫度刻度數(shù)。照(5)式預(yù)言的樣子示出相同遷移率的各點(diǎn)相互間連接成直線(直線L1~L4),已證實(shí)本理論的正確性。第2退火處理的效果唯一地由時(shí)間因子β值決定。接著,為了研究使第2退火處理效果明顯的處理?xiàng)l件,把時(shí)間因子β值與遷移率的關(guān)系制成了曲線(參照?qǐng)D4)。在圖4中,把從表1的試料1到試料7的RTA處理的半導(dǎo)體膜遷移率(圖中圓圈),和以表2的試料13到17的爐熱處理作為第2退火工藝而代用的半導(dǎo)體膜遷移率(圖中方形號(hào))都制成曲線。從此圖可清楚,第2退火處理發(fā)生作用效果(遷移率的下限值為50cm2/V·秒),就是時(shí)間因子β值成為約1.72×10-21以上之時(shí)。換言之,設(shè)定滿足下式β=t·exp(-ε/kT)>1.72×10-21秒………(6)那樣的熱處理溫度T和熱處理時(shí)間t,就能形成電子的遷移率為50cm2/V·秒以上的半導(dǎo)體膜。在例如463℃下進(jìn)行熱處理時(shí),如施加約0.70秒熱處理,可獲得遷移率約50cm2/V·秒的半導(dǎo)體膜。滿足式(6)的區(qū)域,應(yīng)該在比圖3的L4直線還要上方的區(qū)域。并且依據(jù)表1和圖4,如在β值約為8.58×10-17秒(例如在600℃下約20秒或在700℃下約0.33秒)以上的條件下,進(jìn)行由RTA工藝構(gòu)成的第2退火處理,則可獲得遷移率為100cm2/V·秒以上的半導(dǎo)體膜。滿足該條件的區(qū)域,應(yīng)該在比圖3的L3直線還要上方的區(qū)域。(7、第2退火處理?xiàng)l件與遷移率離散的關(guān)系)第2退火工藝的熱處理?xiàng)l件與遷移率的離散有很強(qiáng)的關(guān)系。在表2中,從表1的試料1到試料7和用爐的熱處理代替第2退火工藝制成從試料13到試料17時(shí)的因子β值,這樣得到的晶體性半導(dǎo)體膜的遷移率的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差,及對(duì)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差比,進(jìn)而從各時(shí)間因子β值所算出的熱處理時(shí)間作為換算溫度,表示出是1小時(shí)或0.6667秒時(shí)的熱處理溫度。表2</tables>另一方面,圖5是把表2的時(shí)間因子β值與遷移率的離散(對(duì)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差的比)制成曲線的圖。可以清楚地看出,隨因子β值增大,遷移率的偏差變小。特別是,為了把離散確實(shí)抑制到10%以下,假如使β值為5.00×10-18秒以上,則很明顯是可以的。β=t·exp(-ε/kT)>5.00×10-18[秒]………(7)換句話說(shuō),如滿足(7)式那樣地設(shè)定熱處理溫度T和熱處理時(shí)間t并進(jìn)行第2退火處理,就可以獲得電特性(例如遷移率)的變化為10%以下的半導(dǎo)體膜。特別是,象本申請(qǐng)發(fā)明的那樣,如以RTA法進(jìn)行第2退火處理,就能實(shí)現(xiàn)變動(dòng)在7%以下的極優(yōu)良的半導(dǎo)體膜。當(dāng)時(shí)間因子β為該值以上時(shí),第1章所說(shuō)明的第2退火處理的原理作用就特別有效。與時(shí)間因子β的該值相當(dāng)?shù)臒崽幚項(xiàng)l件應(yīng)該在圖3的直線L3的上方區(qū)域,具體說(shuō),例如在600℃下,RTA處理1.18秒,這樣條件下所獲得的半導(dǎo)體膜的遷移率平均值約為100cm2/V·秒。(8、第2退火處理?xiàng)l件與對(duì)基板的影響的關(guān)系)在第6章和第7章討論的第2退火工藝中的熱處理,可以知道,時(shí)間因子β值大的條件下進(jìn)行的退火工藝可獲得優(yōu)質(zhì)的半導(dǎo)體膜。然而時(shí)間因子β值如過(guò)大,便宜的通用玻璃基板因熱應(yīng)力或變形,或破裂而不能使用。在本章,用表3說(shuō)明穩(wěn)定使用通用玻璃基板的RTA處理?xiàng)l件[表3表3記載了現(xiàn)在廣泛普及的通用玻璃基板(從試料A到試料D)的熱膨脹系數(shù)、應(yīng)變點(diǎn),及在這些基板玻璃上淀積半導(dǎo)體膜施行了第1退火工藝后進(jìn)行RTA處理時(shí),可以不變形使用各基板的臨界條件。RTA條件包括各基板在內(nèi)使第1預(yù)備加熱區(qū)域溫度為550℃、使第2預(yù)備加熱區(qū)域溫度為650℃、使第3預(yù)備加熱區(qū)域溫度為750℃,使熱處理時(shí)間為0.6667秒。在這樣的條件下,改變燈的輸出而進(jìn)行RTA處理,把不發(fā)生基板形變的上限燈輸出功率(弧光燈5A的功率和弧光燈5B的功率之和)及此時(shí)的熱處理溫度,進(jìn)而與此對(duì)應(yīng)的時(shí)間因子β的值都記在表3里。而且,在表3從確實(shí)防止各玻璃基板形變的觀點(diǎn)看,還示出了在各基板的應(yīng)變溫度下進(jìn)行熱處理時(shí),事先由時(shí)間因子β值決定的熱處理時(shí)間作為可能處理時(shí)間(tmax)。利用該表,假設(shè)時(shí)間因子β值為4.63×10-14秒以下,即,若在滿足β=t·exp(-ε/kT)<4.63×10-14[秒]………(8)的條件下,設(shè)定熱處理溫度T和熱處理時(shí)間t而施行RTA熱處理,就可以理解至少可能使用玻璃基板B。這個(gè)條件相當(dāng)于圖3的直線L1的下方區(qū)域。進(jìn)而若時(shí)間因子β值為1.09×10-15秒以下,即,若在滿足β=t·exp(-ε/kT)<1.09×10-15[秒]………(9)的條件下,設(shè)定熱處理溫度T和熱處理時(shí)間t而施行RTA處理,則也能使用大量生產(chǎn)的便宜玻璃基板A到D的任一種。不管今后使玻璃基板的質(zhì)量改善進(jìn)展也吧,由于比現(xiàn)在正在使用的基板的耐熱性準(zhǔn)確地提高也吧,若滿足(9)式的條件,在未來(lái)永劫期間在本申請(qǐng)發(fā)明中預(yù)計(jì)都能使用通用玻璃基板。滿足(9)式的條件是在圖3的直線L2的下方區(qū)域。再說(shuō),無(wú)論使用怎樣的玻璃基板的情況下,如果從確實(shí)防止玻璃基板形變的觀點(diǎn),在該應(yīng)變點(diǎn)以下的溫度進(jìn)行熱處理是理想的。在應(yīng)變點(diǎn)以下的溫度,而且如果是由事先的形變決定的時(shí)間因子β值以下的條件,就不會(huì)按照玻璃基板的熱完全發(fā)生變形。例如,使用玻璃C基板時(shí),如在時(shí)間因子β值約為1.43×10-14秒以下的條件下處理,就不會(huì)發(fā)生變形。但是,為了絕對(duì)保證抑制玻璃基板的變形,則把熱處理溫度設(shè)定在應(yīng)變點(diǎn)溫度650℃以下,而且在由該溫度和β值算出的可能處理時(shí)間(378秒)以下的處理時(shí)間,進(jìn)行第2退火工藝才好。因而,如果考慮到對(duì)哪一種基板都能適應(yīng),再考慮到工藝上的變動(dòng),可以說(shuō)最長(zhǎng)熱處理時(shí)間,最好在300秒以下。如以300秒為熱處理時(shí)間,用于RTA的束寬約為10mm,基板速度為0.033mm/s,其結(jié)果,就連235mm×235mm的比較小的基板,一片處理時(shí)間也要7050秒(約2小時(shí))。然而,實(shí)用的最長(zhǎng)熱處理時(shí)間盡管可長(zhǎng)約180秒,最好還是約60秒以內(nèi)。這樣,若以(6)式或(7)式確定的下限值以上,而且以(8)式或(9)式確定的上限值以下,作為時(shí)間因子β值而進(jìn)行第2退火工藝,玻璃基板經(jīng)受熱應(yīng)力,就能形成遷移率高且離散小的高質(zhì)量晶體性半導(dǎo)體膜。這樣,根據(jù)本申請(qǐng)發(fā)明,使用通用玻璃基板既能降低成本,又能制造工作特性優(yōu)良的薄膜晶體管、用薄膜晶體管的液晶顯示裝置,或者轉(zhuǎn)換效率高的太陽(yáng)電池。如上所述,根據(jù)本申請(qǐng)發(fā)明,盡管使用便宜的通用玻璃基板,在基板上也不會(huì)增加大的熱應(yīng)力,并且保持高的生產(chǎn)性而容易形成高質(zhì)量的晶體性半導(dǎo)體膜,由于適合該技術(shù),所以能夠制造高性能的薄膜晶體管和太陽(yáng)電池的薄膜半導(dǎo)體裝置。附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1(a)~(d)是表示本發(fā)明涉及的TFT制造方法的工藝剖面圖。圖2(a)表示在本發(fā)明的退火工藝中采用的RTA的裝置要部示意圖、(b)表示該工藝中的退火狀態(tài)說(shuō)明圖、(c)是RTA裝置溫度分布圖。圖3是表示在本發(fā)明的第2退火工藝中的退火溫度和退火時(shí)間,與其所到達(dá)的效果(TFT的遷移率)的關(guān)系圖。圖4是表示在本發(fā)明的第2退火工藝中的時(shí)間因子β和第2退火處理的效果(TFT的遷移率)的關(guān)系圖。圖5是表示在本發(fā)明的第2退火工藝中的時(shí)間因子β和其效果(TFT的遷移率的離散)的關(guān)系圖。圖6(a)~(d)是表示本發(fā)明涉及的太陽(yáng)電池的制造方法的一部分示意工藝剖面圖。圖7(a)~(d)是表示本發(fā)明涉及的太陽(yáng)電池的制造方法的一部分示意工藝剖面圖。圖8(a)~(d)是表示本發(fā)明涉及的太陽(yáng)電池的制造方法的一部分示意工藝剖面圖。圖9(a)~(c)是表示在本發(fā)明的第1退火工藝中所用的退火裝置要部示意圖。圖10(a)~(d)是表示本發(fā)明涉及的太陽(yáng)電池的制造方法的一部分示意工藝剖面圖。用于實(shí)施發(fā)明的最佳實(shí)施例下面參照附圖,更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。(9、太陽(yáng)電池的制造方法)下面,在實(shí)施例1到實(shí)施例4中,說(shuō)明本申請(qǐng)發(fā)明的太陽(yáng)電池的制造方法。從第1章到第8章說(shuō)明的方法都能適用于任何一個(gè)實(shí)施例的制成太陽(yáng)電池有源層的半導(dǎo)體膜。(實(shí)施例1)本實(shí)施例的說(shuō)明參照?qǐng)D6進(jìn)行。首先,在通用玻璃基板20的表面上,形成基底保護(hù)膜后(圖6中為簡(jiǎn)單,基底保護(hù)膜圖未示),在該基底保護(hù)膜上形成基板側(cè)第1電極(在本例中為銦錫氧化物(ITO))21。此電極通常用濺射法等淀積導(dǎo)電膜后,用適當(dāng)光刻方法而形成。在本例中,因?yàn)榧僭O(shè)用于使光從基板側(cè)(在圖6中為下側(cè))入射半導(dǎo)體層的構(gòu)造的太陽(yáng)電池,所以基板用透明玻璃而且由透明導(dǎo)電膜形成基板側(cè)第1電極。然而與此相反,從器件側(cè)(圖6中為上側(cè))使光射入半導(dǎo)體層構(gòu)造時(shí),器件側(cè)第2電極如果是透明導(dǎo)電膜,就不會(huì)受基板和基板側(cè)第1電極材料限制。接著,對(duì)基板側(cè)第1電極21的表面用乙硼烷(B2H6)或磷化氫(PH3)等施加等離子處理,然后,設(shè)置所形成的P型或者N型半導(dǎo)體層的第1導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源22。在本例中,以P型作為與基板側(cè)第1電極連接的半導(dǎo)體層,在基板側(cè)第1電極21的表面上施加乙硼烷等離子處理并設(shè)置P型雜質(zhì)擴(kuò)散源22(圖6(a))。具體說(shuō),在含有乙硼烷氣體作為一種原料氣體的等離子中浸入基板而在基板側(cè)第1電極表面上進(jìn)行薄硼元素膜成膜。接著,淀積大致本征的半導(dǎo)體膜23。有關(guān)從基板到基底保護(hù)膜及半導(dǎo)體膜按第2章對(duì)待。其中,用PECVD法淀積非晶質(zhì)本征硅膜。半導(dǎo)體膜的厚度,從約500nm到約5μm為宜,在本例中制作約800nm。在該半導(dǎo)體膜中,用于把光轉(zhuǎn)換成電,半導(dǎo)體膜為本征的則是所需的,但不妨含有不到約1×1018cm-3的施主型或受主型雜質(zhì)。在本申請(qǐng)中的所謂大致本征,意思是含有這樣水平的雜質(zhì)。使半導(dǎo)體膜淀積后的該表面與基板側(cè)第1電極連接的半導(dǎo)體層,由含有成為相反導(dǎo)電型的雜質(zhì)的等離子進(jìn)行處理,并設(shè)置第2導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源24。在本例中,采取N型作為第2導(dǎo)電型,在半導(dǎo)體膜表面上施行磷化氫等離子處理而形成N型雜質(zhì)擴(kuò)散源24(圖6(b))。N型雜質(zhì)擴(kuò)散源成為很薄的磷膜。當(dāng)然,與本例相反,第1導(dǎo)電型為N型而第2導(dǎo)電型為P型也無(wú)妨。接著,進(jìn)行第3章說(shuō)明的第1退火工藝。在本例中,用He-Ne激光(632.8nm)施行多步驟照射。用在太陽(yáng)電池等的厚半導(dǎo)體膜(膜厚約從約500nm到約5μm)的結(jié)晶中,激光進(jìn)入半導(dǎo)體膜中較深的激光是合適的。第1次激光照射能量密度為約100mJ·cm-2到約150mJ·cm-2。由于He-Ne激光在非晶質(zhì)硅中的吸收系數(shù)為4.72×10-3nm-1所以激光進(jìn)入約500nm。在該第1次的激光照射中,主要從半導(dǎo)體膜表面將氫除去。第2次激光照射能量密度約為150mJ·cm-2到約200mJ·cm-2。在該第2次的激光照射中的光進(jìn)入深度大約與第1次相同,但是隨著能量密度提高而半導(dǎo)體表面的結(jié)晶化,因此來(lái)自更深處的氫發(fā)生脫離。第3次激光照射能量密度為約200mJ·cm-2到約250mJ·cm-2。由于在2次照射中半導(dǎo)體膜表面進(jìn)行結(jié)晶化,He-Ne激光在非晶質(zhì)硅中的吸收系數(shù)縮小為約1.21×10-3nm-1,使第3次的激光可進(jìn)入到約800nm。通過(guò)3次激光照射,結(jié)晶自半導(dǎo)體膜表面起推進(jìn)到約幾百nm的深度,由于半導(dǎo)體膜厚就不一定半導(dǎo)體膜全區(qū)域都結(jié)晶。進(jìn)而根據(jù)需要,反復(fù)進(jìn)行4次、5次的激光照射,慢慢進(jìn)行把結(jié)晶推進(jìn)到較深區(qū)域。這時(shí)重要的是,多晶質(zhì)的吸收系數(shù)比非晶質(zhì)的吸收系數(shù)要變小,所以要選擇激光。因此隨著結(jié)晶推進(jìn)而使激光進(jìn)入到更深的區(qū)域中。除He-Ne激光外,作為滿足該條件的激光,與波長(zhǎng)約350nm以上的激光相應(yīng),例如有XeF激光(351nm)、He-Cd激光(441.6nm)、Ar主線激光(514.5nm)、Ar副線激光(488nm)等。在本例中,用125mJ·cm-2進(jìn)行第1次照射、以下用175mJ·cm-2進(jìn)行第2次照射、用225mJ·cm-2進(jìn)行第3次和第4次照射,而完成第1退火工藝。接著,按第4章和第6章、第7章及第8章對(duì)待進(jìn)行第2退火工藝。在本例中,在退火時(shí)間0.6667秒和RTA溫度681℃(時(shí)間因子射β=8.41×10-17秒)的條件下進(jìn)行第2退火工藝。因?yàn)榘雽?dǎo)體膜厚,在第1退火處理中膜全部結(jié)晶有困難,所以通過(guò)第2退火處理,使半導(dǎo)體膜完全結(jié)晶。其結(jié)果,半導(dǎo)體膜23就成為第1章所說(shuō)明的高質(zhì)量晶體膜,同時(shí)通過(guò)本征層使P型區(qū)域和N型區(qū)域成為疊層的構(gòu)造(圖6(c))。第1退火工藝和第2退火工藝不限于單純的結(jié)晶,同時(shí)還促進(jìn)從雜質(zhì)擴(kuò)散源到本征半導(dǎo)體膜的雜質(zhì)擴(kuò)散,因此也就形成N型半導(dǎo)體層和P型半導(dǎo)體層。此后,進(jìn)行晶體性半導(dǎo)體膜23的圖形刻制,如進(jìn)行鋁等的導(dǎo)電膜構(gòu)成的器件側(cè)第2電極26并進(jìn)行各器件間的布線,于是,完成多晶太陽(yáng)電池(圖6(d))。(實(shí)施例2)在實(shí)施例1中,通過(guò)向本征半導(dǎo)體層的雜質(zhì)擴(kuò)散,進(jìn)行第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層和第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的形成,然而,在本例中用CVD法形成含有雜質(zhì)的半導(dǎo)體膜并制造太陽(yáng)電池(參照?qǐng)D7)。與實(shí)施例1同樣,在通用玻璃基板30的表面上形成基底保護(hù)膜后(在圖7中為簡(jiǎn)略,基底保護(hù)膜未示),在該基底保護(hù)膜上形成基板側(cè)第1電極(在本例中為銦錫氧化物(ITO))31(圖7(a))。接著,在該基板側(cè)第1電極31表面上,通過(guò)CVD法等淀積第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層32、大致本征的半導(dǎo)體層33及第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體層34(圖7(b))。在本例中,用PECVD法,使用乙硼烷和甲硅烷作為原料氣體,淀積厚度約10nm的P型硅膜32并制成第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層。并且連續(xù)進(jìn)行厚度約800nm的本征硅膜33成膜。這時(shí),停止供給乙硼烷而只把甲硅烷導(dǎo)入CVD反應(yīng)室內(nèi)。并且在不破壞真空度的條件下,連續(xù)淀積厚度約20nm的第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體層34。在本例中為N型硅膜,此時(shí),把磷化氫和甲硅烷導(dǎo)入CVD反應(yīng)室。還有,在用LPCVD法淀積半導(dǎo)體膜的情況下,用乙硅烷等的高次硅烷來(lái)替代甲硅烷并在比較低的溫度淀積半導(dǎo)體膜。此后,與實(shí)施例1同樣,施行第1退火工藝和第2退火工藝,制成高質(zhì)量的多晶半導(dǎo)體膜35。這時(shí)半導(dǎo)體膜中所含的第1導(dǎo)電型和第2導(dǎo)電型雜質(zhì)被激活,其結(jié)果,通過(guò)本征半導(dǎo)體層,半導(dǎo)體膜35成為第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層(在本例中為P型)和第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體層(在本例中為N型)的疊層狀態(tài)(圖7(c))。最后,在半導(dǎo)體膜35上進(jìn)行了圖形刻制后,在由鋁等構(gòu)成的導(dǎo)電膜上形成器件側(cè)第2電極36并進(jìn)行各器件間的布線,就完成高性能晶體性太陽(yáng)電池。還有,在器件側(cè)第2電極形成前,根據(jù)需要,可在半導(dǎo)體膜35的端面上設(shè)置絕緣層37,因而確實(shí)可以防止在形成器件側(cè)第2電極36時(shí)容易在半導(dǎo)體膜35內(nèi)發(fā)生的電短路。又,雖然在本例中,以第1導(dǎo)電型為P型而第2導(dǎo)電型為N型,但是與此相反,以第1導(dǎo)電型為N型而第2導(dǎo)電型為P型也是可以的。(實(shí)施例3)雖然在實(shí)施例1中,是表示使光從基板側(cè)入射半導(dǎo)體層的太陽(yáng)電池的構(gòu)造例,但本例與實(shí)施例1相反,是表示使光從器件側(cè)(在圖8上方側(cè))入射的一個(gè)構(gòu)造例(參照?qǐng)D8)。首先,在象玻璃等那樣的平滑度比較好的便宜的基板40表面上,根據(jù)需要形成基底保護(hù)膜后,形成由鋁或鉑構(gòu)成的基板側(cè)第1電極41。作為基板側(cè)第1電極材料,光反射率高、電導(dǎo)率高的金屬等的導(dǎo)電性材料是令人滿意的。關(guān)于基板的限制,只要對(duì)太陽(yáng)電池制造上的熱工藝和化學(xué)藥品穩(wěn)定,就沒(méi)有特別要求了?;鍌?cè)第1電極41是用PVD法淀積這些適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電膜后,由光刻的方法而形成。接著,在基板側(cè)第1電極表面上形成第1導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源42。在本例中,第1導(dǎo)電型為P型,并進(jìn)行用乙硼烷氣體的等離子處理。其結(jié)果,基板側(cè)第1電極表面上形成P型雜質(zhì)擴(kuò)散源42(圖8(a))。下面,通過(guò)與實(shí)施例1完全同樣的工藝制成太陽(yáng)電池。即,用CVD法等形成厚度約800nm的大致本征半導(dǎo)體膜43(非晶質(zhì)硅膜)后,用磷化氫氣體等進(jìn)行等離子處理,在半導(dǎo)體膜表面上形成第2導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源44(圖8(b))。接著,進(jìn)行與實(shí)施例1相同的第1退火工藝和第2退火工藝,并推進(jìn)半導(dǎo)體膜的結(jié)晶和雜質(zhì)的激活(圖8(c))。最后,進(jìn)行半導(dǎo)體膜的圖形刻制,此后,在ITO等的透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的器件側(cè)第2電極46上進(jìn)行各器件間的布線,就制造出反射型多晶太陽(yáng)電池。(圖8(d))。在本例所示構(gòu)造的太陽(yáng)電池內(nèi),從器件側(cè)入射的光通過(guò)半導(dǎo)體層43后,由基板側(cè)第1電極反射,而且再一次通過(guò)半導(dǎo)體層43。因而,與透過(guò)型的器件相比,半導(dǎo)體層的厚度實(shí)質(zhì)上加倍了。根據(jù)本申請(qǐng)發(fā)明,雖然示出了厚半導(dǎo)體膜的結(jié)晶化方法,但象超過(guò)約1μm厚度那樣的厚半導(dǎo)體膜的結(jié)晶化依然并不非常簡(jiǎn)單。這樣,第1退火工藝和第2退火工藝所需的時(shí)間變長(zhǎng),或容易發(fā)生半導(dǎo)體膜的剝離,若考慮到這一點(diǎn),本例所示的構(gòu)造實(shí)質(zhì)上能倍增半導(dǎo)體膜的厚度,因而不言而喻,特別適合于使用結(jié)晶半導(dǎo)體膜的太陽(yáng)電池。(實(shí)施例4)在到此為止的實(shí)施例中,在第1導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源或第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上淀積大致本征的半導(dǎo)體膜,而且在形成第2導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源或第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體層后,施行第1退火工藝和第2退火工藝。對(duì)此,在本例中至少含有大致本征的半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜淀積工藝后,在這些半導(dǎo)體膜上施行反復(fù)進(jìn)行局部的激光照射等的第1退火處理。接著,在完成了第1退火處理的半導(dǎo)體膜表面上形成第2導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源,或淀積第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體膜,最后,施行由快速熱處理組成的第2退火處理而制造太陽(yáng)電池。具體說(shuō),在形成基板側(cè)第1電極后,當(dāng)然轉(zhuǎn)移到先前的半導(dǎo)體膜淀積工藝,可是,這時(shí)所淀積的半導(dǎo)體膜就是第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體膜和大致本征的半導(dǎo)體膜的疊層膜,或是在基板側(cè)第1電極上形成第1導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源后淀積的大致本征半導(dǎo)體膜。這樣形成半導(dǎo)體膜后,推進(jìn)通過(guò)第1退火處理的半導(dǎo)體膜結(jié)晶化。通過(guò)第1退火處理至少半導(dǎo)體膜的表面結(jié)晶化,根據(jù)處理?xiàng)l件,也用作激活第1導(dǎo)電型雜質(zhì)。接著,在施行了第1退火處理的半導(dǎo)體膜上,形成第2導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源,或淀積第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體膜,此后,就施行由快速熱處理組成的第2退火處理。作為在本例的第2退火處理的意思不僅符合第1章所記載的那樣,而且看來(lái)也存在第2導(dǎo)電型雜質(zhì)的固相激活,或在第1退火處理中第1導(dǎo)電型雜質(zhì)的激活不充分時(shí)的這些元素的固相激活。本申請(qǐng)的第1退火處理是半導(dǎo)體膜的熔融結(jié)晶、激光或高能光照射,因此,如果在大致本征的半導(dǎo)體膜表面上存在第2導(dǎo)電型雜質(zhì),通過(guò)第1退火處理這些雜質(zhì)元素就擴(kuò)散到本征半導(dǎo)體層的內(nèi)部深處。其結(jié)果,尤其在熔融結(jié)晶中因?yàn)榈?導(dǎo)電型雜質(zhì)元素?cái)U(kuò)散到整個(gè)熔融膜中,使光轉(zhuǎn)換成電的本征層變薄,以至于降低光能變成電能的轉(zhuǎn)換效率。然而,在本例中,第1退火工藝結(jié)束后,才把第2導(dǎo)電型雜質(zhì)準(zhǔn)備在本征半導(dǎo)體膜表面上,由此接著在第2退火工藝使雜質(zhì)激活。第2退火工藝與第1退火工藝相比溫度低,然而由于改善了固相的膜質(zhì),并控制第2導(dǎo)電型雜質(zhì)的擴(kuò)散,就可形成淺結(jié)。換言之,在第2退火處理后本征半導(dǎo)體層厚度照舊保持,并能獲得轉(zhuǎn)換效率高的太陽(yáng)電池。下面,參照?qǐng)D10說(shuō)明一個(gè)例子。首先,在象玻璃等那樣的平滑度比較好的便宜的基板70表面上,根據(jù)需要形成基底保護(hù)膜71后,形成由鋁或鉑構(gòu)成的基板側(cè)第1電極72。作為基板側(cè)第1電極材料,光反射率高、電導(dǎo)率高的金屬等導(dǎo)電性材料是令人滿意的。用PVD法淀積這些適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電膜后,再用光刻的方法形成基板側(cè)第1電極72。接著,在基板側(cè)第1電極表面上,形成第1導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源73。在這里,象實(shí)施例2的那樣,用CVD法淀積第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層,而不用形成第1導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源,也是可以的。在本例中,P型為第1導(dǎo)電型,并進(jìn)行用乙硼烷氣體的等離子處理。其結(jié)果,基板側(cè)第1電極表面上形成P型雜質(zhì)擴(kuò)散源73(圖10(a))。接著,用CVD法等形成厚度約800nm的大致本征的半導(dǎo)體膜74(非晶質(zhì)硅膜)。此后,用與實(shí)施例1同樣的條件進(jìn)行第1退火工藝(圖10(b))。第1退火工藝結(jié)束后,對(duì)半導(dǎo)體膜施行用磷化氫氣體等的等離子處理,在半導(dǎo)體膜表面上形成第2導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源75(圖10(c))。其中用CVD法等淀積第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體膜,而不用形成第2導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源,也是可以的。接著,與實(shí)施例1同樣進(jìn)行第1退火工藝,推進(jìn)半導(dǎo)體膜的進(jìn)一步結(jié)晶和雜質(zhì)的激活。最后,進(jìn)行半導(dǎo)體膜的圖形刻制,此后,在ITO等的透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的器件側(cè)第2電極76上進(jìn)行各器件間的布線,就制造出反射型多晶太陽(yáng)電池(圖10(d))。(10、晶體性半導(dǎo)體膜的形成方法和薄膜晶體管的制造方法)在實(shí)施例5,參照?qǐng)D1說(shuō)明本申請(qǐng)發(fā)明的晶體性半導(dǎo)體膜的形成方法和利用該膜的薄膜晶體管的制造方法的一例。(實(shí)施例5)說(shuō)明按照本發(fā)明的半導(dǎo)體膜和利用此膜的薄膜晶體管的制造方法的一例。在利用工業(yè)用頻率(13.56MHz)的平行平板PECVD裝置中淀積基底保護(hù)膜和半導(dǎo)體膜。首先,在基板表面的至少一部分上,設(shè)置氧化硅膜等的作為絕緣性物質(zhì)的基底保護(hù)膜后,在該保護(hù)膜上形成半導(dǎo)體膜。在將下部平板電極的溫度保持在380℃的PECVD裝置內(nèi),設(shè)置室溫的360mm×475mm×1.1mm的玻璃基板(OA-2)。在PECVD裝置反應(yīng)爐內(nèi)設(shè)置基板后照下列條件(預(yù)備加熱1)時(shí)間t=60s一氧化二氮流量N2O=7000SCCM硅烷流量SiH4=250SCCM高頻輸出功率RF=0W(未產(chǎn)生等離子)壓力P=3.0Torr電極間距離S=23.3mm下部平板電極溫度Tsus=380℃(預(yù)備加熱2)時(shí)間t=30s一氧化二氮流量N2O=7000SCCM硅烷流量SiH4=250SCCM高頻輸出功率RF=0W(未產(chǎn)生等離子)壓力P=1.5Torr電極間距離S=23.3mm下部平板電極溫度Tsus=380℃(基底保護(hù)膜成膜)時(shí)間t=60s(成膜速度4.0nm/s)一氧化二氮流量N2O=7000SCCM硅烷流量SiH4=250SCCM高頻輸出功率RF=900W(0.342W/cm2)壓力P=1.5Torr電極間距離S=23.3mm下部平板電極溫度Tsus=380℃(抽真空1)時(shí)間t=20s(氣體未流入)高頻輸出功率RF=0W(未產(chǎn)生等離子)壓力P=1×10-4Torr電極間距離S=23.3mm下部平板電極溫度Tsus=380℃(氧等離子處理1)時(shí)間t=20s氧流量O2=3000SCCM高頻輸出功率RF=900W(0.342W/cm2)壓力P=1.0Torr電極間距離S=23.3mm下部平板電極溫度Tsus=380℃(抽真空2)時(shí)間t=20s(氣體未流入)高頻輸出功率RF=0W(未產(chǎn)生等離子)壓力P=1×10-4Torr電極間距離S=23.3mm下部平板電極溫度Tsus=380℃(氫等離子處理1)時(shí)間t=20s氫流量H2=100SCCM氬流量Ar=1500SCCM高頻輸出功率RF=100W(0.038W/cm2)壓力P=1.5Torr電極間距離S=34.3mm下部平板電極溫度Tsus=380℃(預(yù)備加熱3)時(shí)間t=30s硅烷流量SiH4=95SCCM氬流量Ar=7000SCCM(原料濃度1.34%)高頻輸出功率RF=0W(未產(chǎn)生等離子)壓力P=1.75Torr極間距離S=36.8mm下部平板電極溫度Tsus=380℃基板表面溫度Ssub=349℃(半導(dǎo)體膜成膜)時(shí)間t=300s(成膜速度0.192nm/s)硅烷流量SiH4=95SCCM氬流量Ar=7000SCCM(原料濃度1.34%)高頻輸出功率RF=600W(0.228W/cm2)壓力P=1.75Torr極間距離S=36.8mm下部平板電極溫度Tsus=380℃基板表面溫度Ssub=349℃(氫等離子處理2)時(shí)間t=20s氫流量H2=1000SCCM高頻輸出功率RF=100W(0.038W/cm2)壓力P=0.2Torr電極間距離S=23.0mm下部平板電極溫度Tsus=380℃(氫等離子處理3)時(shí)間t=20s氫流量H2=1000SCCM高頻輸出功率RF=100W(0.038W/cm2)壓力P=0.2Torr電極間距離S=48.0mm下部平板電極溫度Tsus=380℃(抽真空3)時(shí)間t=20s(氣體未流入)高頻輸出功率RF=0W(未產(chǎn)生等離子)壓力P=1×10-4Torr電極間距離S=23.3mm下部平板電極溫度Tsus=380℃(氧等離子處理2)時(shí)間t=20s氧流量O2=3000SCCM高頻輸出功率RF=900W(0.342W/cm2)壓力P=1.0Torr電極間距離S=23.3mm下部平板電極溫度Tsus=380℃(抽真空4)時(shí)間t=20s(未通入氣體)高頻輸出功率RF=0W(未產(chǎn)生等離子)壓力P=1×10-4Torr電極間距離S=23.3mm下部平板電極溫度Tsus=380℃在一個(gè)反應(yīng)室內(nèi)連續(xù)進(jìn)行上面的工藝。在預(yù)備加熱1中,提高設(shè)定壓力為3.0Torr,所以從下部平板電極到基板的熱傳導(dǎo)變好,即使把室溫的玻璃基板直接安置在反應(yīng)室內(nèi),也能把總加熱時(shí)間縮短到1分30秒。基底保護(hù)膜12的厚度大約為240nm。為改善基底保護(hù)膜的膜質(zhì)量,帶抽真空,施行氧等離子處理和氫等離子處理。這樣,基底保護(hù)膜和半導(dǎo)體膜的附著性就增加了,之后在所進(jìn)行的第1退火工藝中,即使把高能供給半導(dǎo)體膜也難以損傷半導(dǎo)體膜。換言之,可能用高能量密度進(jìn)行第1退火處理,因此可以獲得高質(zhì)量的晶體膜。在上述條件下的半導(dǎo)體膜的淀積速度為0.192nm/s,半導(dǎo)體膜的厚度為57.6nm。還有,用熱脫離氣體光譜(TDS)所測(cè)定的硅膜中的氫濃度一般為2.5%。半導(dǎo)體膜淀積后,用氫等離子和氧等離子處理半導(dǎo)體膜表面。因此,可使半導(dǎo)體膜表面不活性,因而將基板從成膜裝置取出后,也能夠防止大氣污染半導(dǎo)體膜。這時(shí),事先施行氫等離子處理,接著,進(jìn)行氧等離子處理是非常必要的。通過(guò)氫等離子使化學(xué)上極活性的不成對(duì)的耦合對(duì)成為終端后,再用氧等離子在半導(dǎo)體膜表面形成作為保護(hù)膜的薄氧化膜,可使氧進(jìn)入半導(dǎo)體膜中的量降到最少。接著,在氬·氫氣氛下(氬通常自96%到99%,氫自1%到4%,本例中為氬97%,氫3%)施行第1退火工藝前熱處理。通過(guò)該熱處理消除半導(dǎo)體膜中容易游離的氫,同時(shí),還增加半導(dǎo)體膜的密度,在下一工藝的第1退火處理中能夠把高能量供給半導(dǎo)體膜。如果是通常的熱處理,從半導(dǎo)體膜除氫后就保留化學(xué)上活性的(容易發(fā)生雜質(zhì)的吸附或進(jìn)入)不成對(duì)的耦合對(duì)。然而,如用本例的含有氫的氣氛下進(jìn)行熱處理,則化學(xué)上極活性的不成對(duì)的耦合對(duì)由于氫吸收或結(jié)合,熱處理后就不留下化學(xué)上極活性的不成對(duì)的耦合對(duì)。象本例這樣熱處理的半導(dǎo)體膜,就難以吸附大氣中的塵埃和水,還減少氧進(jìn)入半導(dǎo)體膜中,因此意味著高度保持半導(dǎo)體的純度。繼續(xù)熱處理,進(jìn)行第1退火處理。在第1退火處理之前,用酸或堿對(duì)半導(dǎo)體表面進(jìn)行清洗,進(jìn)一步除去半導(dǎo)體膜表面所形成的氧化膜,使?jié)崈舻陌雽?dǎo)體膜表面露出。由于第1退火工藝或者包含熔融過(guò)程或者起極高溫作用,若施行該處理,第1退火工藝時(shí)雜質(zhì)就會(huì)進(jìn)入半導(dǎo)體膜中。如果這樣晶粒就變小,并在禁帶中形成不需要的能級(jí),使晶體性半導(dǎo)體膜變成低質(zhì)量膜。在本申請(qǐng)中,在潔凈的半導(dǎo)體膜表面露出之后立即進(jìn)行第1退火處理。因此,半導(dǎo)體膜變?yōu)楦呒兌?,而晶粒也變大了,成為禁帶中能?jí)少的高質(zhì)量膜。本例中,用氨水(NH4OH)和過(guò)氧化氫(H2O2)混合液清洗半導(dǎo)體膜表面后,在氫氟酸水溶液(HF·H2O)里除去氧化膜,此后立即進(jìn)行第1退火處理。接著,對(duì)半導(dǎo)體膜施行第1退火處理并進(jìn)行結(jié)晶。在本例中采用氟化氪(KrF)的激態(tài)復(fù)合物激光(波長(zhǎng)248nm)進(jìn)行多階段照射。激光脈沖強(qiáng)度的半值寬(即,第1退火處理時(shí)間)為33ns。在基板約為室溫(25℃),并含有氫約3%的氬氣氛的大氣壓下,進(jìn)行激光照射。氣氛中的氧或水蒸氣的分壓在10-5atm以下。激光照射區(qū)域形狀是寬度約為120μm,而長(zhǎng)度約為40cm的條狀,掃描該條狀激光并推進(jìn)結(jié)晶。每次照射的束寬方向重疊約為束寬的90%。照射激光的能量密度,第一次掃描時(shí)為180mJ·cm-2、第二次掃描時(shí)為200mJ·cm-2、第三次掃描時(shí)為220mJ·cm-2、第四次掃描時(shí)為240mJ·cm-2、第五次掃描時(shí)為260mJ·cm-2、第六次掃描時(shí)為280mJ·cm-2。束的重疊率為90%,由于進(jìn)行六個(gè)階段照射,所以半導(dǎo)體的同一點(diǎn)合計(jì)受到60次激光照射。本申請(qǐng)中,嚴(yán)格進(jìn)行半導(dǎo)體成膜時(shí)的氫和氧等離子處理或第1退火處理前的熱處理時(shí)的氣氛控制、第1退火工藝前的潔凈處理及在第1退火處理的氣氛控制,以便把雜質(zhì)混入半導(dǎo)體膜抑制到最少,才可能進(jìn)行這樣的多階段照射,其結(jié)果,獲得了高質(zhì)量的結(jié)晶膜。接著,施行按照RTA法的第2退火處理。在本例中按表1試料5的條件進(jìn)行第2退火處理。RTA時(shí)的氣氛為氧約一個(gè)氣壓(大氣壓)。由此,在半導(dǎo)體膜表面上形成薄氧化膜,之后,當(dāng)把半導(dǎo)體膜刻制成圖形時(shí)可防止光刻膠污染半導(dǎo)體膜??讨茍D形時(shí)因該氧化膜受污染,在柵絕緣膜形成時(shí)就需要除去。進(jìn)而如按照本例的方法,氧化膜形成與第1章的原理一起同時(shí)發(fā)生作用。當(dāng)氧化膜形成時(shí),通常由于強(qiáng)應(yīng)力作用于半導(dǎo)體膜,所以在第1章說(shuō)明的原理功能更有效。這意味著可以說(shuō),第2退火工藝在氧化氣氛下進(jìn)行是令人滿意的。這樣就可以獲得本申請(qǐng)發(fā)明的半導(dǎo)體膜13(圖1(a)。接著,把半導(dǎo)體膜刻制成圖形,并對(duì)半導(dǎo)體膜表面進(jìn)行氨水和過(guò)氧化氫的潔凈處理及氫氟酸水溶液的氧化膜除去后,立即用PECVD法形成柵絕緣膜14(圖1(b))。氧化硅膜構(gòu)成的柵絕緣膜是以TEOS(Si-(O-CH2-CH3)4)和氧(O2)及水(H2O)為原料,用氬作為稀釋氣體并在基板表面溫度350℃下進(jìn)行成膜,膜厚100nm。柵絕緣膜淀積后,一般在露點(diǎn)60℃含水蒸氣的氧氣氛的大氣壓下并在大約300℃下進(jìn)行約1小時(shí)的熱處理。通過(guò)該熱處理來(lái)推進(jìn)絕緣膜的改質(zhì),而形成良好的柵絕緣膜。接著,用濺射法淀積成為柵電極15的鉭(Ta)薄膜。濺射時(shí)的基板溫度為150℃,膜厚為500nm。淀積作為柵電極的鉭薄膜后進(jìn)行圖形刻制,接著,在半導(dǎo)體膜上進(jìn)行雜質(zhì)離子注入并形成源·漏區(qū)域107及溝道區(qū)域108(圖1(c))。在本例中制成CMOSTFT,而且在一塊基板上制成了NMOSTFT和PMOSTFT兩者。NMOSTFT的源·漏形成時(shí),以聚酰亞胺樹(shù)脂覆蓋PMOSTFT部,相反,PMOSTFT的源·漏形成時(shí),以聚酰亞胺樹(shù)脂覆蓋NMOSTFT部而制成CMOSTFT。這時(shí)的柵電極作為離子注入的掩模,而溝道為只形成在柵電極下的自對(duì)準(zhǔn)構(gòu)造。采用質(zhì)量非分離型的離子注入裝置進(jìn)行雜質(zhì)離子注入,并用稀釋于氫中的濃度約5%的磷化氫(PH3)或乙硼烷(B2H6)作為原料氣體。在NMOS中,含有PH3+和H+的全部離子注入量為1×1016cm-2,源·漏區(qū)域的磷原子濃度約為3×1020cm-3。同樣,在PMOS中,含有B2H6+和H2+的全部離子注入量也為1×1016cm-2,源·漏區(qū)域的硼原子濃度仍然約為3×1020cm-3。離子注入時(shí)的基板溫度為250℃。接著,采用用TEOS的PECVD法形成由氧化硅膜構(gòu)成的層間絕緣膜109。層間絕緣膜形成時(shí)的基板溫度為350℃,膜厚為500nm。此后,在350℃氧氣氛下施行1小時(shí)的熱處理而進(jìn)行離子注入的激活和層間絕緣膜的燒固。接著,在源·漏上開(kāi)接觸孔,用濺射法淀積鋁(Al)。淀積時(shí)的基板溫度為150℃,膜厚是500nm。只要進(jìn)行作為源·漏引出電極110和布線的鋁薄膜的圖形刻制,就完成薄膜半導(dǎo)體裝置(圖1(d))。在本例中,以研究晶體管性能和其基板內(nèi)的離散為目標(biāo),在大型玻璃基板上,對(duì)萬(wàn)無(wú)偏差地制成的溝道部的長(zhǎng)度L=5μm,寬W=5μm的50個(gè)晶體管進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果如下。但是,導(dǎo)通電流定義為Vds=4V,Vgs=10V,而關(guān)斷電流定義為Vds=4V,Vgs=0V。NMOSTFTION=(80.5+9.7、-7.4)×10-6AIOFF=(1.54+0.58,-0.41)×10-12Aμ=134.4±13.6cm2·V-1·S-1Vth=2.07±0.16VPMOSTFTION=(55.9+5.1、-4.4)×10-6AIOFF=(4.21+1.08、-0.87)×10-12Aμ=75.1±6.5cm2·V-1·S-1Vth=1.02±0.10V這樣,根據(jù)本發(fā)明,可以在大型通用玻璃基板上制造出具有均勻高遷移率的非常優(yōu)良的CMOS薄膜半導(dǎo)體裝置。在現(xiàn)有技術(shù)的低溫工藝過(guò)程中激光結(jié)晶的均勻性,不管基板內(nèi)還是批量間都是很重要的課題。然而如根據(jù)本發(fā)明,則既導(dǎo)通電流又關(guān)斷電流都能夠大大降低其離散。其均勻性的顯著改善正是如實(shí)反映本申請(qǐng)發(fā)明的基本原理(第1章)的正確性。根據(jù)這個(gè)原理,即使對(duì)于批量間的變動(dòng),本發(fā)明也能作出顯著改善。這樣,根據(jù)本發(fā)明利用激光等的高能量光照射,就能非常穩(wěn)定地施行硅等的半導(dǎo)體膜結(jié)晶。從而,使本發(fā)明的薄膜晶體管適合于LCD的情況下,能在整個(gè)LCD圖象范圍獲得均勻的高質(zhì)量圖象。還有,能容易地形成,不但用本發(fā)明的薄膜晶體管形成電路時(shí)的單個(gè)移位·寄存器、模擬開(kāi)關(guān)等的所謂簡(jiǎn)單電路,而且可形成電平·移相器、數(shù)字·模擬轉(zhuǎn)換器電路,進(jìn)而可形成時(shí)鐘生成電路、非線性校正電路、定時(shí)控制電路等所謂的更復(fù)雜的電路。(實(shí)施例6)將由實(shí)施例5所得的NMOS薄膜半導(dǎo)體裝置,制成由200(行)×320(列)×3(色)=192000(象素)構(gòu)成的彩色LCD的象素用開(kāi)關(guān)器件,并制造出內(nèi)裝由實(shí)施例5得到的6位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器(列驅(qū)動(dòng)器)和掃描驅(qū)動(dòng)器(行驅(qū)動(dòng)器)的CMOSTFT的有源陣列基板。本例的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器由時(shí)鐘信號(hào)線和時(shí)鐘生成電路、移位寄存器電路、NOR門(mén)、數(shù)字圖象信號(hào)線、閂鎖電路1、閂鎖總線、閂鎖電路2、復(fù)位線1、AND門(mén)、標(biāo)準(zhǔn)電位線、復(fù)位線2、按容量分配的6位D/A轉(zhuǎn)換器、CMOS模擬開(kāi)關(guān)、公用電位線及源線復(fù)位·晶體管構(gòu)成,并且從CMOS模擬開(kāi)關(guān)的輸出與到象素部的源線連接。D/A轉(zhuǎn)換器部的容量,滿足C0=C1/2=C2/4=C3/8=C4/16=C5/32的關(guān)系。從計(jì)算機(jī)的視頻隨機(jī)存儲(chǔ)器(VRAM)輸出的數(shù)字圖象信號(hào)可直接輸入到數(shù)字圖象信號(hào)線。在本例的有源陣列基板的象素部中,源電極與源布線及漏電極(象素電極)都是鋁制成的,并構(gòu)成反射型LCD。這樣,就制成了把所得的有源陣列基板使用于一對(duì)基板的液晶板。采用使黑色顏料分散到挾持在一對(duì)基板間的液晶里的高分子分散液晶(PDLC),作為普通黑色方式(液晶上不加電壓時(shí)顯示黑色)的反射型液晶板。制造出將所得的液晶板與外部布線連接的液晶顯示裝置。其結(jié)果,由于NMOS和PMOS的導(dǎo)通阻抗和晶體管容量分別等同,而且TFT具有高性能,進(jìn)而晶體管的寄生電容非常小,再加上在整個(gè)基板上特性均勻,所以6位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器能在掃描驅(qū)動(dòng)器廣大工作區(qū)域內(nèi)正常工作,并且有關(guān)象素部因?yàn)閿?shù)據(jù)孔徑大,即使用黑顏料分散PDLC也能獲得顯示質(zhì)量高的液晶顯示裝置。還有,因?yàn)橛性搓嚵谢宓闹圃旃に嚪€(wěn)定,所以可能以穩(wěn)定且低成本制造液晶顯示裝置。將用實(shí)施例4所得的太陽(yáng)電池用作輔助電源,并且把這樣得到的液晶顯示裝置安裝到全彩色便攜型專用計(jì)算機(jī)(筆記本PC)的殼體內(nèi)。因?yàn)橛性搓嚵谢鍍?nèi)裝6位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器,把從計(jì)算機(jī)來(lái)的數(shù)字影象信號(hào)直接輸入液晶顯示裝置,所以電路結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單了,同時(shí)電力消耗也非常小。由于薄膜晶體管具有高性能,所以該筆記本PC是一種具有非常優(yōu)美顯示圖象的良好電子設(shè)備。加之,液晶顯示裝置反映作為有高數(shù)據(jù)孔徑的反射型的事實(shí)并變?yōu)椴恍枰趁嬲彰?,進(jìn)而由于內(nèi)裝有高轉(zhuǎn)換效率的太陽(yáng)電池作為輔助電源,所以也能實(shí)現(xiàn)小型重量輕和長(zhǎng)時(shí)間使用的電池。因此,可制成能長(zhǎng)時(shí)間使用,且具有漂亮顯示圖象的超小型電子設(shè)備。如以上所述,根據(jù)本發(fā)明的晶體性半導(dǎo)體膜的形成方法及利用該方法的薄膜晶體管和太陽(yáng)電池等的薄膜半導(dǎo)體裝置的制造方法,就能夠制造可使用便宜的玻璃基板的低溫工藝過(guò)程的高性能的薄膜半導(dǎo)體裝置。因而,當(dāng)把本發(fā)明應(yīng)用于有源·陣列液晶顯示裝置的制造時(shí)就能容易穩(wěn)定地制造大型高質(zhì)量的液晶顯示裝置,并且當(dāng)應(yīng)用于太陽(yáng)電池時(shí),則可制成轉(zhuǎn)換效率高的太陽(yáng)電池。另外,當(dāng)應(yīng)用于其它電子電路制造時(shí),也能容易且穩(wěn)定地制造高質(zhì)量的電子電路。本發(fā)明的薄膜晶體管裝置既便宜性能又好,因此最適合作為有源·陣列液晶顯示裝置的有源陣列基板。特別是,最適合作為需要高性能的內(nèi)裝驅(qū)動(dòng)器的有源陣列基板。由于本發(fā)明的液晶顯示裝置既便宜性能又好,因此最適合用作各種顯示器,而以全彩色的筆記本PC為首要。由于本發(fā)明的電子設(shè)備既便宜性能又好,一般已廣泛被接受。權(quán)利要求1.一種在基板上形成晶體性半導(dǎo)體膜的方法,其特征在于,具有在基板上淀積半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜淀積工藝,反復(fù)進(jìn)行使該半導(dǎo)體膜的一部分熔融結(jié)晶化處理而使該半導(dǎo)體膜結(jié)晶的第1退火工藝,以及對(duì)該已結(jié)晶半導(dǎo)體膜施行快速熱處理的第2退火工藝。2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的晶體性半導(dǎo)體膜的形成方法,其特征在于,當(dāng)以絕對(duì)溫度T[K]表示上述第2退火工藝的熱處理溫度,以t〔秒〕為熱處理時(shí)間時(shí),熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))。3.根據(jù)權(quán)利要求1記載的晶體性半導(dǎo)體膜的形成方法,其特征在于,當(dāng)以絕對(duì)溫度T[K]表示上述第2退火工藝的熱處理溫度,以t〔秒〕為熱處理時(shí)間時(shí),熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))。4.根據(jù)權(quán)利要求1記載的晶體性半導(dǎo)體膜的形成方法,其特征在于,當(dāng)以絕對(duì)溫度T[K]表示上述第2退火工藝的熱處理溫度,以t〔秒〕為熱處理時(shí)間時(shí),熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒](ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))。5.根據(jù)權(quán)利要求1記載的晶體性半導(dǎo)體膜的形成方法,其特征在于,當(dāng)以絕對(duì)溫度T[K]表示上述第2退火工藝的熱處理溫度,以t〔秒〕為熱處理時(shí)間時(shí),熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒](ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))。6.根據(jù)權(quán)利要求1記載的晶體性半導(dǎo)體膜的形成方法,其特征在于,當(dāng)以絕對(duì)溫度T[K]表示上述第2退火工藝的熱處理溫度,以t〔秒〕為熱處理時(shí)間時(shí),熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒](ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))。7.根據(jù)權(quán)利要求1記載的晶體性半導(dǎo)體膜的形成方法,其特征在于,當(dāng)以絕對(duì)溫度T[K]表示上述第2退火工藝的熱處理溫度,以t〔秒〕為熱處理時(shí)間時(shí),熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒](ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))。8.根據(jù)權(quán)利要求6或7記載的晶體性半導(dǎo)體膜的形成方法,其特征在于,上述基板是玻璃基板,上述熱處理溫度T是該玻璃基板的應(yīng)變點(diǎn)以下。9.根據(jù)權(quán)利要求2至7記載的晶體性半導(dǎo)體膜的形成方法,其特征在于,上述熱處理時(shí)間t是300秒以下。10.根據(jù)權(quán)利要求2至7記載的晶體性半導(dǎo)體膜的形成方法,其特征在于,上述熱處理時(shí)間t是180秒以下。11.一種在基板上形成晶體性半導(dǎo)體膜的方法,其特征在于,具有在基板上淀積半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜淀積工藝,對(duì)該半導(dǎo)體膜反復(fù)進(jìn)行局部激光照射的第1退火工藝,以及對(duì)該激光照射過(guò)的半導(dǎo)體膜施行快速熱處理的第2退火工藝。12.根據(jù)權(quán)利要求11記載的晶體性半導(dǎo)體膜的形成方法,其特征在于,當(dāng)以絕對(duì)溫度T[K]表示上述第2退火工藝的熱處理溫度,以t〔秒〕為熱處理時(shí)間時(shí),熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))。13.根據(jù)權(quán)利要求11記載的晶體性半導(dǎo)體膜的形成方法,其特征在于,當(dāng)以絕對(duì)溫度T[K]表示上述第2退火工藝的熱處理溫度,以t〔秒〕為熱處理時(shí)間時(shí),熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))。14.根據(jù)權(quán)利要求11記載的晶體性半導(dǎo)體膜的形成方法,其特征在于,當(dāng)以絕對(duì)溫度T[K]表示上述第2退火工藝的熱處理溫度,以t〔秒〕為熱處理時(shí)間時(shí),熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-/kt)<4.63×10-14[秒](ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))。15.根據(jù)權(quán)利要求11記載的晶體性半導(dǎo)體膜的形成方法,其特征在于,當(dāng)以絕對(duì)溫度T[K]表示上述第2退火工藝的熱處理溫度,以t〔秒〕為熱處理時(shí)間時(shí),熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<4.63×10-14[秒](ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))。16.根據(jù)權(quán)利要求11記載的晶體性半導(dǎo)體膜的形成方法,其特征在于,當(dāng)以絕對(duì)溫度T[K]表示上述第2退火工藝的熱處理溫度,以t〔秒〕為熱處理時(shí)間時(shí),熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒](ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))。17.根據(jù)權(quán)利要求11記載的晶體性半導(dǎo)體膜的形成方法,其特征在于,當(dāng)以絕對(duì)溫度T[K]表示上述第2退火工藝的熱處理溫度,以t〔秒〕為熱處理時(shí)間時(shí),熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,滿足關(guān)系式5×10-18[秒]<t·exp(-ε/kt)<1.09×10-15[秒](ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))。18.根據(jù)權(quán)利要求16或17記載的晶體性半導(dǎo)體膜的形成方法,其特征在于,上述基板是玻璃基板,上述熱處理溫度T是該玻璃基板的應(yīng)變點(diǎn)以下。19.根據(jù)權(quán)利要求12至17記載的晶體性半導(dǎo)體膜的形成方法,其特征在于,上述熱處理時(shí)間t是300秒以下。20.根據(jù)權(quán)利要求12至17記載的晶體性半導(dǎo)體膜的形成方法,其特征在于,上述熱處理時(shí)間t是180秒以下。21.一種在基板上形成晶體性半導(dǎo)體膜的方法,其特征在于,具有在基板上淀積半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜淀積工藝,對(duì)該半導(dǎo)體膜反復(fù)進(jìn)行局部高能光照射的第1退火工藝,以及對(duì)該高能光照射過(guò)的半導(dǎo)體膜施行快速熱處理的第2退火工藝。22.根據(jù)權(quán)利要求21記載的晶體性半導(dǎo)體膜的形成方法,其特征在于,當(dāng)以絕對(duì)溫度T[K]表示上述第2退火工藝的熱處理溫度,以t〔秒〕為熱處理時(shí)間時(shí),熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))。23.一種利用基板上所形成半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管的制造方法,其特征在于,至少包括在基板上淀積半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜淀積工藝,反復(fù)進(jìn)行使該半導(dǎo)體膜的一部分熔融結(jié)晶化處理而使該半導(dǎo)體膜結(jié)晶的第1退火工藝,以及對(duì)該已結(jié)晶的半導(dǎo)體膜施行快速熱處理的第2退火工藝。24.根據(jù)權(quán)利要求23記載的薄膜晶體管的制造方法,其特征在于,當(dāng)以絕對(duì)溫度T[K]表示上述第2退火工藝的熱處理溫度,以t〔秒〕為熱處理時(shí)間時(shí),熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))。25.一種利用基板上所形成半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管的制造方法,其特征在于,至少包括在基板上淀積半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜淀積工藝,對(duì)該半導(dǎo)體膜反復(fù)進(jìn)行局部激光照射的第1退火工藝,以及對(duì)該激光照射過(guò)的半導(dǎo)體膜施行快速熱處理的第2退火工藝。26.根據(jù)權(quán)利要求25記載的薄膜晶體管的制造方法,其特征在于,當(dāng)以絕對(duì)溫度T[K]表示上述第2退火工藝的熱處理溫度,以t〔秒〕為熱處理時(shí)間時(shí),熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))。27.一種利用基板上所形成半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管的制造方法,其特征在于,至少包括在基板上淀積半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜淀積工藝,對(duì)該半導(dǎo)體膜反復(fù)進(jìn)行局部高能光照射的第1退火工藝,以及對(duì)該高能光照射過(guò)的半導(dǎo)體膜施行快速熱處理的第2退火工藝。28.根據(jù)權(quán)利要求27記載的薄膜晶體管的制造方法,其特征在于,當(dāng)以絕對(duì)溫度T[K]表示上述第2退火工藝的熱處理溫度,以t〔秒〕為熱處理時(shí)間時(shí),熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))。29.一種利用基板上所形成半導(dǎo)體膜的太陽(yáng)電池的制造方法中,其特征在于,至少包括在基板上淀積半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜淀積工藝,反復(fù)進(jìn)行使該半導(dǎo)體膜的一部分熔融結(jié)晶化的處理而使該半導(dǎo)體膜結(jié)晶的第1退火工藝,以及對(duì)該已結(jié)晶半導(dǎo)體膜施行快速熱處理的第2退火工藝。30.根據(jù)權(quán)利要求29記載的太陽(yáng)電池的制造方法,其特征在于,當(dāng)以絕對(duì)溫度T[K]表示上述第2退火工藝的熱處理溫度,以t〔秒〕為熱處理時(shí)間時(shí),熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))。31.一種利用基板上所形成半導(dǎo)體膜的太陽(yáng)電池的制造方法,其特征在于,至少包括在基板上淀積半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜淀積工藝,對(duì)該半導(dǎo)體膜反復(fù)進(jìn)行局部激光照射的第1退火工藝,以及對(duì)該激光照射過(guò)的半導(dǎo)體膜施行快速熱處理的第2退火工藝。32.根據(jù)權(quán)利要求31記載的太陽(yáng)電池的制造方法,其特征在于,當(dāng)以絕對(duì)溫度T[K]表示上述第2退火工藝的熱處理溫度,以t〔秒〕為熱處理時(shí)間時(shí),熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))。33.一種利用基板上所形成半導(dǎo)體膜的太陽(yáng)電池的制造方法,其特征在于,至少包括在基板上淀積半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜淀積工藝,對(duì)該半導(dǎo)體膜反復(fù)進(jìn)行局部高能光照射的第1退火工藝,以及對(duì)該高能光照射過(guò)的半導(dǎo)體膜施行快速熱處理的第2退火工藝。34.根據(jù)權(quán)利要求33記載的太陽(yáng)電池的制造方法,其特征在于,當(dāng)以絕對(duì)溫度T[K]表示上述第2退火工藝的熱處理溫度,以t〔秒〕為熱處理時(shí)間時(shí),熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))。35.一種利用基板上所形成半導(dǎo)體膜的太陽(yáng)電池的制造方法,其特征在于,至少包括在基板上形成第1導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源工藝,在第1導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源上淀積半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜淀積工藝,在該半導(dǎo)體膜表面形成第2導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源的工藝,對(duì)該半導(dǎo)體膜反復(fù)進(jìn)行局部激光照射的第1退火工藝,以及對(duì)該激光照射過(guò)的半導(dǎo)體膜施行快速熱處理的第2退火工藝。36.根據(jù)權(quán)利要求35記載的太陽(yáng)電池的制造方法,其特征在于,當(dāng)以絕對(duì)溫度T[K]表示上述第2退火工藝的熱處理溫度,以t〔秒〕為熱處理時(shí)間時(shí),熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))。37.一種利用基板上所形成半導(dǎo)體膜的太陽(yáng)電池的制造方法,其特征在于,至少包括在基板上淀積半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜淀積工藝,對(duì)該半導(dǎo)體膜反復(fù)進(jìn)行局部激光照射的第1退火工藝,在該激光照射過(guò)的半導(dǎo)體膜表面形成第2導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源的工藝,以及對(duì)形成了第2導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源的半導(dǎo)體膜施行快速熱處理的第2退火工藝。38.根據(jù)權(quán)利要求37記載的太陽(yáng)電池的制造方法,其特征在于,上述半導(dǎo)體膜淀積工藝淀積的半導(dǎo)體膜是第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體薄膜和大致為本征半導(dǎo)體的疊層膜。39.根據(jù)權(quán)利要求37或38記載的太陽(yáng)電池的制造方法,其特征在于,當(dāng)以絕對(duì)溫度T[K]表示上述第2退火工藝的熱處理溫度,以t〔秒〕為熱處理時(shí)間時(shí),熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))。40.一種利用基板上所形成半導(dǎo)體膜的太陽(yáng)電池的制造方法,其特征在于,至少包括在基板上形成第1導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源的工藝,在該第1導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源上淀積半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜淀積工藝,對(duì)該半導(dǎo)體膜反復(fù)進(jìn)行局部激光照射的第1退火工藝,在該激光照射過(guò)的半導(dǎo)體膜表面形成第2導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源的工藝,以及對(duì)形成第2導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源的半導(dǎo)體膜施行快速熱處理的第2退火工藝。41.根據(jù)權(quán)利要求40記載的太陽(yáng)電池的制造方法,其特征在于,當(dāng)以絕對(duì)溫度T[K]表示上述第2退火工藝的熱處理溫度,以t〔秒〕為熱處理時(shí)間時(shí),熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))。42.一種利用基板上所形成半導(dǎo)體膜的太陽(yáng)電池的制造方法,其特征在于,至少包括淀積半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜淀積工藝,對(duì)該半導(dǎo)體膜反復(fù)進(jìn)行局部激光照射的第1退火工藝,在該激光照射過(guò)的半導(dǎo)體膜表面淀積第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體膜的工藝,以及對(duì)淀積第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜施行快速熱處理的第2退火工藝。43.根據(jù)權(quán)利要求42記載的太陽(yáng)電池的制造方法,其特征在于,上述半導(dǎo)體膜淀積工藝淀積的半導(dǎo)體膜是第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體膜和大致為本征半導(dǎo)體的疊層膜。44.根據(jù)權(quán)利要求42或43記載的太陽(yáng)電池的制造方法,其特征在于,當(dāng)以絕對(duì)溫度T[K]表示上述第2退火工藝的熱處理溫度,以t〔秒〕為熱處理時(shí)間時(shí),熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))。45.一種利用基板上所形成半導(dǎo)體膜的太陽(yáng)電池的制造方法,其特征在于,至少包括在基板上形成第1導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源的工藝,在該第1導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散源上淀積半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜淀積工藝,對(duì)該半導(dǎo)體膜反復(fù)進(jìn)行局部激光照射的第1退火工藝,在該激光照射過(guò)的半導(dǎo)體膜表面上淀積第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體膜的工藝,以及對(duì)形成第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜施行快速熱處理的第2退火工藝。46.根據(jù)權(quán)利要求45記載的太陽(yáng)電池的制造方法,其特征在于,當(dāng)以絕對(duì)溫度T[K]表示上述第2退火工藝的熱處理溫度,以t〔秒〕為熱處理時(shí)間時(shí),熱處理溫度T與熱處理時(shí)間t,滿足關(guān)系式1.72×10-21[秒]<t·exp(-ε/kt)(ε=3.01[eV]、k=8.617×10-5[eV/K]波爾茲曼常數(shù))。47.一種有源陣列型液晶裝置,在具有薄膜晶體管的有源陣列型液晶裝置的制造方法中,上述薄膜晶體管具備由權(quán)利要求23、24、25、26、27或28任一項(xiàng)記載的薄膜晶體管的制造方法所制造的基板。全文摘要在便宜的基板上形成半導(dǎo)體膜,接著,大約在整個(gè)半導(dǎo)體膜上施行激光照射等的第1退火工藝,然后,進(jìn)行由快速熱處理構(gòu)成的第2退火工藝。這樣,就不會(huì)使基板受大的熱應(yīng)力,而且具有高的生產(chǎn)性并能形成高質(zhì)量的晶體性半導(dǎo)體膜。由于使本發(fā)明適應(yīng)薄膜晶體管,所以容易制造具有高性能的良好產(chǎn)品。同樣適合于太陽(yáng)電池,使其能量變換效率高。文檔編號(hào)H01L21/20GK1157056SQ96190679公開(kāi)日1997年8月13日申請(qǐng)日期1996年6月26日優(yōu)先權(quán)日1995年6月26日發(fā)明者宮坂光敏申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社
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