半导体装置的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术的一个方式提供一种以高生产率制造电特性优良的半导体装置的方法。在第一条件下形成以低微粒密度具有高结晶性的混合相微粒的种子，然后在第二条件下以使混合相微粒生长来填埋混合相微粒之间的空隙的方式在种子上层叠形成微晶半导体膜。在第一条件中，将氢流量设定为含有硅或锗的沉积气体流量的50倍以上且1000倍以下来稀释沉积气体，并且将处理室内的压力设定为67Pa以上且1333Pa以下。在第二条件中，使含有硅或锗的沉积气体与氢的流量比周期性地增减并将其供应到处理室内，并且将处理室内的压力设定为1333Pa以上且13332Pa以下。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微晶半导体膜的制造方法以及使用该微晶半导体膜的及显示装置。另外，本说明书中的半导体装置指的是通过利用半导体特性能够工作的所有装置，因此显示装置、电光装置、光电转换装置、半导体电路以及电子设备都是半导体装置。
技术介绍
作为场效应晶体管的一种，已知使用形成在具有绝缘表面的衬底上的半导体膜来形成沟道区的薄膜晶体管。已公开了作为用于薄膜晶体管的沟道区的半导体膜，使用非晶硅、微晶硅及多晶硅的技术(参照专利文献1至幻。薄膜晶体管的典型应用例是液晶电视装置，其中将薄膜晶体管应用于构成显示画面的各像素的开关晶体管。此外，正在进行如下光电转换装置的开发，在该光电转换装置中，将作为通过等离子体CVD法可以制造的结晶硅的微晶硅用于进行光电转换的半导体膜。(例如，参照专利文献6) ο日本专利申请公开2001-053^3号公报日本专利申请公开平5-129608号公报日本专利申请公开2005-049832号公报日本专利申请公开平7-131030号公报日本专利申请公开2005-191M6号公报日本专利申请公开2000-277439号公报使用非晶硅膜形成沟道区的薄膜晶体管有场效应迁移率及导通电流低的问题。另一方面，使用微晶硅膜形成沟道区的薄膜晶体管有如下问题，即虽然其场效应迁移率比使用非晶硅膜形成沟道区的薄膜晶体管的场效应迁移率高，但是截止电流增高，因此不能得到充分的开关特性。多晶硅膜成为沟道区的薄膜晶体管具有诸如其场效应迁移率比上述两种薄膜晶体管高得多而可以得到高导通电流等的特性。该薄膜晶体管由于该特性而不但能够用作设置在像素中的开关用晶体管，而且还能够构成被要求高速工作的驱动器电路。然而，使用多晶硅膜形成沟道区的薄膜晶体管的制造工序具有与制造使用非晶硅膜形成沟道区的薄膜晶体管的情况相比，需要半导体膜的晶化工序而制造成本增大的问题。例如，多晶硅膜的制造所需的激光退火技术有由于激光束的照射面积小而不能高效地生产大屏幕液晶面板等的问题。用于制造显示面板的玻璃衬底的大面积化如第3代(550mm X 650mm)、第3.5 代(600mm X 720mm 或 620mm X 750mm)、第 4 代(680mm X 880mm 或 730mm X 920mm)、第 5 代(1100mmX 1300mm)、第 6 代(1500mmX 1850mm)、第 7 代(1870mmX 2200mm)、第 8 代 O200mmX2400mm)、第 9 代 Q400mmX ^OOmm)、第 10 代 Q950mmX 3400mm)那样进展。玻璃衬底的大型化基于最低成本设计的概念。另一方面，仍未确立可以以高生产率将能够进行高速工作的薄膜晶体管制造在如第10代O950mmX 3400mm)那样的大面积母玻璃衬底上的技术，这在业界为一个问题。
技术实现思路
于是，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种以高生产率制造电特性优良的半导体装置的方法。本专利技术的一个方式的要旨是在第一条件下形成以低微粒密度具有高结晶性的混合相微粒的种子，然后在第二条件下使混合相微粒生长而以填埋混合相微粒的空隙的方式形成微晶半导体膜。在以低微粒密度供应具有高结晶性的混合相微粒的第一条件中，将氢流量设定为含有硅或锗的沉积气体流量的50倍以上且1000倍以下来稀释沉积气体，并且将处理室内的压力设定为67 以上且1333 以下。在使混合相微粒生长来填埋混合相微粒的空隙的第二条件中，使含有硅或锗的沉积气体与氢的流量比周期性地增减，并将其供应到处理室内，并且将处理室内的压力设定为13331 以上且13332Pa以下。本专利技术的一个方式是一种微晶半导体膜的制造方法，包括如下步骤在第一条件下，通过等离子体CVD法形成具有包括非晶硅区和可以视为单晶的雏晶的混合相微粒的种子；以及在第二条件下，通过等离子体CVD法在种子上形成微晶半导体膜，其中，在第一条件中，将含有硅或锗的沉积气体及含有氢的气体用作供应到处理室内的原料气体，将氢流量设定为沉积气体流量的50倍以上且1000倍以下来稀释沉积气体，并且将处理室内的压力设定为67 以上且1333 以下。另外，在第二条件中，使含有硅或锗的沉积气体与氢的流量比周期性地增减，并将其供应到处理室内，并且将处理室内的压力设定为1333 以上且13332Pa以下。另外，在上述第二条件中，使含有硅或锗的沉积气体与氢的流量比周期性地增减是指使含有硅或锗的沉积气体或氢的流量周期性地增减。当相对于含有硅或锗的沉积气体的氢的流量比低时，微晶半导体的结晶生长占优势。当相对于含有硅或锗的沉积气体的氢的流量比高时，非晶半导体的蚀刻占优势。作为相对于含有硅或锗的沉积气体的氢的流量比低的情况，通过将氢流量设定为沉积气体流量的100倍以上且2000倍以下，可以优先发生微晶半导体的结晶生长。另外，种子包括混合相微粒分散的状态、混合相微粒连续的状态(即，膜状)。另外，优选根据相对于含有硅或锗的沉积气体流量的氢流量的比率而适当地选择生成等离子体的功率。此外，在本专利技术的一个方式中，在上述第二条件下形成微晶半导体膜，然后在第三条件下通过等离子体CVD法在微晶半导体膜上形成第二微晶半导体膜。第三条件可以为如下条件，即将含有硅或锗的沉积气体及含有氢的气体用作供应到处理室内的原料气体，使相对于沉积气体流量的氢流量的比率高于上述第二条件而稀释沉积气体，并且将处理室内的压力设定为13331 以上且13332Pa以下。此外，在本专利技术的一个方式中，也可以对用于上述第一条件、上述第二条件和上述第三条件中的至少一个的原料气体添加稀有气体。在本专利技术的一个方式中，在第一条件下通过等离子体CVD法在绝缘膜上形成以低密度包括具有高结晶性的混合相微粒的种子，并且在第二条件下使混合相微粒的结晶生长来填埋种子的空隙从而通过等离子体CVD法形成微晶半导体膜。另外，本专利技术的一个方式是一种，该半导体装置包括使用上述种子及微晶半导体膜形成沟道区的薄膜晶体管。此外，本专利技术的一个方式是一种光电转换装置的制造方法，其中将上述种子及微晶半导体膜用于呈现P型的半导体膜、呈现η型的半导体膜和进行光电转换的半导体膜中的一个以上。通过应用本专利技术的一个方式，可以制造结晶性高的微晶半导体膜。此外，可以以高生产率制造电特性优良的半导体装置。附图说明图IA和IB是说明根据本专利技术的一个实施方式的微晶半导体膜的制造方法的截面图；图2是说明根据本专利技术的一个实施方式的微晶半导体膜的制造方法的图；图3是说明根据本专利技术的一个实施方式的微晶半导体膜的制造方法的截面图；图4Α至4D是说明根据本专利技术的一个实施方式的的截面图；图5Α和5Β是说明根据本专利技术的一个实施方式的的截面图；图6Α至6C是说明根据本专利技术的一个实施方式的的截面图；图7Α至7D是说明根据本专利技术的一个实施方式的的俯视图；图8Α至8C是说明根据本专利技术的一个实施方式的的截面图；图9是说明根据本专利技术的一个实施方式的的截面图；图IOA至IOE是说明光电转换装置的制造方法的一个方式的截面图；图11是示出电子阅读器的一个例子的立体图；图12Α和12Β是示出电视装置及数码相框的一个例子的立体图；图13是示出便携式计算机的一个例子的立体图；图14是示出半导体膜的蚀刻速度的图；图15Α和15Β是微晶硅膜的SEM照片；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种半导体装置的制造方法，包括如下步骤：在衬底上形成绝缘膜；在第一条件下将氢和沉积气体导入到第一处理室中来在所述绝缘膜上形成种子：氢的第一流量为所述沉积气体的第一流量的５．０×１０１倍以上且１．０×１０３倍以下；并且所述第一处理室中的第一压力为５．０×１０－１Ｔｏｒｒ以上且１．０×１０２Ｔｏｒｒ以下；以及在第二条件下将氢和所述沉积气体导入到第二处理室中来在所述种子上形成微晶半导体膜：所述沉积气体的第二流量在第一值和第二值之间周期性地变化；并且所述第二处理室中的第二压力为１．０×１０２Ｔｏｒｒ以上且１．０×１０３Ｔｏｒｒ以下，其中，所述第一值相当于所述沉积气体的所述第一流量，并且，所述第二值比所述第一值低。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小松立，神保安弘，宫入秀和，
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