一种制造薄膜晶体管和电子器件的方法技术

一种多室系统，在半导体器件如半导体集成电路的制造中，提供一种高清洁度的处理。该系统包括多个真空设备（如膜形成设备、腐蚀设备、热处理设备和预备室），用于制造半导体器件。这些真空设备中至少一个是采用激光的。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制造半导体器件如各种晶体管和集成电路的方法和设备。
技术介绍
近年来，采用激光来制造半导体器件的方法和设备得已开发。这些方法和设备的例子包括激光刻蚀或激光刻划，以此对薄膜进行刻蚀及刻图，激光退火，以此用激光辐照来改变膜或其表面的结晶状态，激光掺杂，以此在含杂质的环境中用激光照射来把杂质扩散进膜或其表面。在这些使用激光的传统半导体制造方法中，首先把已由其它膜形成设备或刻蚀设备处理过的基片放置于激光处理设备之内的位置。该设备内被抽真空并且加热基片，然后用激光辐照处理基片。因此，生产率很低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种生产率得以改善的半导体器件的制造方法。本专利技术的另一目的是提供一种能改善生产率的半导体器件的制造设备。根据本专利技术的设备包括一个多室系统，其组成是膜形成设备(如等离子CVD设备、溅射设备、热CVD设备或真空蒸发设备)，刻蚀设备，掺杂设备(如等离子掺杂设备或离子注入设备)，热处理设备(如热扩散设备或热晶化设备)，真空设备如预备室，以及激光处理设备(如激光刻蚀设备、激光退光设备或激光掺杂设备)。新的设备在完全不使每个基片暴露于大气的条件下完成处理。在该系统中，可在非常短的时间内完成抽真空。此外传送基片时可免受污染。而且，也可使用红外线辐射而不是激光辐照的各种退火方法。例如，对形成于玻璃基片之上的非晶硅膜进行加热，然后用红外辐射照射来使其晶化。结果，可进一步提高结晶度。硅薄膜比玻璃基片更易于吸收红外辐射。仅使硅薄膜被加热而不会使玻璃基片加热多少。这是有利的。而且，可以认为，所获得的效果等于1000℃以上进行热退火所产生的效果。采用这种红外辐射照射的退火可在几分钟内完成。因此，这被称为快速热退火(RTA)。这种退火可在半导体层上形成绝缘膜之后便利地进行。在这种情形，可降低半导体层与绝缘膜之间的界面能级，以致可提高界面特性。例如，在形成用于绝缘栅场效应晶体管的有源层(在此形成了沟道形成层)之后，形成成为栅绝缘膜的氧化硅膜。接着进行快速热退火处理。按此方式，可以改善沟道与栅绝缘膜之间的界面处及其周围的特性，这对绝缘栅场效应晶体管是重要的因素。根据本专利技术的另一要点的半导体处理系统包括至少一个处理设备，用于辐射激光或其强度与激光相同的其它光(如红外光)；至少一个采用气相淀积法的真空膜形成设备(可抽真空的室，例如等离子CVD设备、低压CVD(LPCVD)设备、大气压CVD(APCVD)设备、溅射膜形成设备(溅射设备)等)。其中，在用于照射激光或其强度与激光相同的其它光的处理设备中，把激光或强光照射在形成于基片之上的非单晶半导体膜，例如非晶半导体膜、多晶半导体膜、微晶半导体膜。其中，把所述基片从用于照射激光或其强度与激光相同的其它光的所述处理设备传送到另一个可抽真空的室，而不暴露于外部空气，并完成预定的处理；在氧化气氛如氧气氛或在氮化(渗氮)气氛如氨气氛中，进行所述的激光或其强度与激光相同的其它光的照射，由此改善非单晶硅半导体膜结晶特性，进行其表面的氧化或在表面上形成氧化膜(在氧化气氛的情形)、或者进行其表面的氮化或在表面上形成氮化膜(在氮化气氛的情形)。本半导体处理系统具有把工件从光处理室传送的易抽真空的室的装置，而不使工件暴露于空气，反之亦然。用于照射激光或其强度与激光相同的其它光的处理设备必须具有照射激光或其强度与激光相同的其它光的功能，具有引入所需气体的装置，并具有降低气压的排气装置。准分子激光器激光、各种YAG激光、红室石激光等可用作激光。作为非相干光源而不是激光、也可使用稀有气体灯光如氙灯。氮灯或卤素灯等。从红外光到紫外光的宽范围波长可用作光源波长。为了防止基片温度升高，最好以脉冲方式进行光照射。期望的脉冲宽度为1μsec以下。作为真空膜形成设备，等离子CVD设备、低压CVD(LPCVD)设备、大气压CVD(APCVD)设备或溅射膜形成设备(溅射设备)均可使用。除了作为真空处理设备的上述设备之外，还可连接充有各种气氛的加热处理设备(热处理室)、离子注入设备、刻蚀室、把基片送入和送出的设备。最好这些设备中的每一个具有用于每一种所需气体的气体引入系统和气体排出系统。最好这些设备与一个专门传送基片的公共传送室相连。传送基片而不使其暴露于外部空气，从而使被处理的物体—工件(例如基片上的硅膜)在各道工序不被污染。根据本专利技术的方法包括在氮化气氛或氧化气氛中对非单晶半导体膜照射激光或其强度与激光相同的其它光，由此使非单晶半导体表面氮化或氧化，改善所述非单晶半导体膜的结晶特性；以及在氧化膜或氮化膜上淀积绝缘膜。采用等离子CVD法或低压热CVD法淀积的非晶硅膜，可用作非单晶半导体膜。通过对非晶半导体膜在650℃以下退火，结晶的多晶或微晶半导体膜可供使用。为了在非单晶半导体膜上形成氮化膜、氧化膜或氮氧化膜，以及为了改善非单晶半导体膜的结晶特性，在氮化或氧化气氛中照射激光或其强度与激光相同的其它光。氧化气氛为包含充分进行氧化作用的气氛。这是包含一氧化二氮(N2O)和二氧化氮等的气氛，或者这些气体与氧等混合的气氛。因此，这种气氛不同于简单包含小量这些气体的气氛。该气氛中可包括氯气、三氯乙烯、(三氯乙烯，TCE，CHCL＝CCL2)，反(式)-1，2-二氯乙烯(CHCL＝CHCL)。这种气体可加速氧化效果。对具有结晶特性的硅膜照射激光或其强度与激光相同的其它光，可在硅表面上形成氧化硅薄膜。特别是在照射紫外光时，可增强化学反应并可使用良好的氧化硅膜在照射激光强光之后，通过采用淀积法如等离子CVD法等形成绝缘膜如氧化硅，可在形成于半导体表面之上的具有良好界面特性的氧化膜或氮化膜上，形成具有所需厚度的绝缘膜。通过在氮化或氧化气氛中，对半导体特别是硅半导体照射激光或其强度与激光相同的其它光，可在半导体表面上形成具有良好界面的氮化膜或氧化膜。特别是使用硅作为半导体，并对非单晶硅膜照射激光或其强度与激光相同的其它光，可在非单晶半导体膜表面上，形成具有良好界面态的氮化硅膜、氧化硅膜或氮氧化硅膜，并可改善非单晶导体膜的结晶特性。特别是，按此方式形成的氧化硅膜具有小的静电性和低的界面态密度(Qss)，这与通常在干氧中、1000至1200℃下的热氧化所得的氧化硅膜相同。因此，这种氧化硅膜作为绝缘栅型器件如TFT的栅绝缘膜是适宜的。通过在上述的氧化膜上形成绝缘膜如氧化硅膜，可在半导体膜上形成具有足够厚度和良好界面特性的栅绝缘膜作为TFT的栅绝缘膜。亦即，在本专利技术中，栅绝缘膜包括至少两层，与半导体接触的薄氧化膜已由激光等照射而氧化的半导体构成。因而栅绝缘膜的界面特性是良好的。然而，从介电强度等方面考虑，对于用作栅绝缘膜仅此是不够的。最好栅绝缘膜这样制备，在薄氧化膜上采用汽相生长方法，形成具有所需厚度的绝缘膜。此类淀积工艺最好全部都在确定与空气分隔的环境中进行。在激光等照射处理之后，如果半导体表面一旦暴露于空气，则表面会被污染，由激光等照射所获得的良好的氧化膜等会被损坏。因此，在由激光等照射和汽相淀积法形成绝缘膜期间，绝对不能进行使半导体表面暴露于空气处理。所以在本专利技术中，需要用于在这些设备之间传送基片的专用装置。本专利技术的其它目的和特征通过以下说明将可了解。附图说明图1是本专利技术的多室系统的示意图；图2是本专利技术的另一多室系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对半导体进行处理的装置，包括：第一真空室；离子引入装置，用于利用掺杂物经绝缘膜掺杂在基片上形成的半导体层，该绝缘膜包括在所述半导体层上提供的氧化物；蚀刻装置，用于蚀刻包括氧化物的所述绝缘膜，以暴露所述半导体层 的表面，所述蚀刻装置经所述第一真空室连接到所述离子引入装置；第二真空室；激光处理装置，包括激光处理室和激光器，用于在所述蚀刻后，在所述激光处理室中利用激光照射所述半导体层的暴露表面，所述激光处理室经所述第二真空室连接到所述蚀 刻装置；和机械装置，用于在不将所述基片暴露在空气中的情况下，将所述基片从所述离子引入装置运送到所述激光处理室；所述掺杂物作为围绕所述离子引入装置的栅极的等离子，且由加在所述离子引入装置的阳极电极的电压朝向所述半导体层加速。

【技术特征摘要】
JP 1993-11-5 301172/93;JP 1994-4-13 100642/941.一种用于对半导体进行处理的装置，包括第一真空室；离子引入装置，用于利用掺杂物经绝缘膜掺杂在基片上形成的半导体层，该绝缘膜包括在所述半导体层上提供的氧化物；蚀刻装置，用于蚀刻包括氧化物的所述绝缘膜，以暴露所述半导体层的表面，所述蚀刻装置经所述第一真空室连接到所述离子引入装置；第二真空室；激光处理装置，包括激光处理室和激光器，用于在所述蚀刻后，在所述激光处理室中利用激光照射所述半导体层的暴露表面，所述激光处理室经所述第二真空室连接到所述蚀刻装置；和机械装置，用于在不将所述基片暴露在空气中的情况下，将所述基片从所述离子引入装置运送到所述激光处理室；所述掺杂物作为围绕所述离子引入装置的栅极的等离子，且由加在所述离子引入装置的阳极电极的电压朝向所述半导体层加速。2.权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光器位于所述激光处理室的外面，所述激光处理室具有窗口，所述激光经该窗口被引入到所述激光处理室。3.权利要求1所述的装置，其特征在于，所述离子引入装置是等离子掺杂装置。4.权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括一个室，与所述真空室连接，用于所述基片的引入和取出。5.权利要求2所述的装置，其特征在于，所述激光在所述半导体膜的表面上呈矩形，且所述激光处理室配置了机械装置，用于以和所述激光的纵向呈正交的方向移动所述基片，以便用所述激光扫描所述基片的整个表面。6.权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光器是准分子激光器。7.权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光的波长是248nm、308nm和350nm中的一个。8.一种用于对半导体进行处理的装置，包括第一真空室；离子引入装置，用于利用掺杂物经绝缘膜掺杂在基片上形成的半导体层，该绝缘膜包括在所述半导体层上提供的氧化物；蚀刻装置，用于蚀刻包括氧化物的所述绝缘膜，以暴露所述半导体层的表面，所述蚀刻装置经所述第一真空室连接到所述离子引入装置；第二真空室；激光处理装置，包括激光处理室和激光器，用于在所述蚀刻后，在所述激光处理室中利用矩形激光照射所述半导体层的暴露表面，所述激光处理室经所述第二真空室连接到所述蚀刻装置；和机械装置，用于在不将所述基片暴露在空气的情况下，将所述基片从所述离子引入装置运送到所述激光处理室；所述矩形激光的长度大于所述基片的宽度；所述掺杂物作为围绕所述离子引入装置的栅极的等离子，且由加在所述离子引入装置的阳极电极的电压朝向所述半导体层加速。9.权利要求8所述的装置，其特征在于，所述基片是玻璃。10.权利要求8所述的装置，其特征在于，所述基片呈300mm×400mm，且所述矩形激光呈2mm×350mm。11.权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括至少一个用于形成薄膜晶体管的薄...

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎舜平，武内晃，竹村保彦，岛田浩行，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]