微晶硅膜的制造方法及半导体装置的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术的目的是提供保持高膜密度的同时提高结晶性的微晶硅膜的制造方法。本发明专利技术的微晶硅膜的制造方法包括如下步骤：在第一条件下在绝缘膜上形成具有混合相微粒的微晶硅膜，在其上，在第二条件下形成第二微晶硅膜。第一条件和第二条件是如下条件：将包含硅的沉积气体和包含氢的气体用作第一原料气体和第二原料气体。作为第一条件的第一原料气体的供给，交替进行第一气体的供给以及第二气体的供给。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微晶硅膜的制造方法以及使用该微晶硅膜的半导体装置的制造方法。
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硅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硅膜，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。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，即虽然与使用非晶硅膜形成沟道区的薄膜晶体管相比场效应迁移率提高，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所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，需要硅膜的晶化工序因此有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 (2200mmX 2400mm)、第 9 代 O400mmX 沘00讓，2450mmX 3O5Omm)、第 10代 O95OmmXiMOOmm)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。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
技术实现思路
为了提高微晶硅膜的特性，需要兼容高结晶性和高膜密度。作为使用微晶硅膜时场效应迁移率不能上升的原因之一，可以举出结晶性和膜密度成为权衡的关系，难以并立。本专利技术的一个方式的课题是提供保持高膜密度的同时使结晶性提高的微晶硅膜的制造方法。另外，本专利技术的一个方式的课题是提供一种以高生产率制造电特性良好的半导体装置的方法。本专利技术的一个方式是微晶硅膜的制造方法，该制造方法包括如下步骤在第一条件下在绝缘膜上利用等离子体CVD法形成具有包括硅雏晶及非晶硅的混合相微粒的第一微晶硅膜，在所述第一微晶硅膜上在第二条件下利用等离子体CVD法形成第二微晶硅膜。 所述第一条件是如下条件将包括具有硅的沉积气体和氢的气体用作供应到处理室内的原料气体，所述处理室内的压力设定为67 以上且1333 以下。作为所述第一条件下的原料气体的供给，交替进行如下步骤在将氢的流量设定为所述沉积气体流量的50倍以上且 1000倍以下来稀释沉积气体的第一气体供给；以及低于所述第一气体的所述沉积气体的流量且对所述绝缘层上沉积的硅的蚀刻比所述绝缘膜上的硅的沉积所述优先的第二气体供给。所述第二条件是如下条件将包括具有硅的沉积气体和氢的气体用作供应到处理室内的原料气体，将氢的流量设定为沉积气体流量的100倍以上且2000倍以下来稀释沉积气体，且所述处理室内的压力设定为1333 以上且13332Pa以下。另外，优选根据相对于含有硅的沉积气体流量的氢流量的比率而适当地选择等离子体的功率。另外，混合相微粒具有非晶硅区和多个可以看作单晶的微小结晶的雏晶。此外，混合相微粒有时具有双晶。此外，在本专利技术的一个方式中，也可以在所述第二条件下形成所述第二微晶硅膜， 然后在第三条件下利用等离子体CVD法在所述第二微晶硅膜上形成第三微晶硅膜。所述第三条件为如下条件，将包括具有硅的沉积气体和氢的气体用作供应到处理室内的原料气体，使相对于所述沉积气体流量的氢流量的比率高于所述第二条件而稀释沉积气体，并且将所述处理室内的压力设定为1333 以上且13332Pa以下。另外，在本专利技术的一个方式中，所述第一条件优选为形成成为核的混合相微粒，提高混合相微粒的粒径的均勻性，且降低混合相微粒的粒密度的条件，所述第二条件优选为提高微晶硅膜的膜密度的条件。此外，在本专利技术的一个方式中，也可以对用于所述第一条件、所述第二条件和所述第三条件中的至少一个的所述原料气体包括稀有气体。本专利技术的一个方式是如下微晶硅膜的制造方法即在形成成为核的混合相微粒， 提高混合相微粒的粒径的均勻性，且降低混合相微粒的粒密度的第一条件下，利用等离子体CVD法在绝缘膜上形成具有多个混合相微粒的第一微晶硅膜；在填充所述第一微晶硅膜的混合相微粒的空隙且提高膜密度的所述第二条件下，在所述第一微晶硅膜上利用等离子体CVD法形成第二微晶硅膜。所述第一条件是如下条件，即将包括具有硅的沉积气体和氢的气体用作供应到处理室内的原料气体，作为所述第一条件下的原料气体的供给，交替进行如下步骤对所述绝缘膜上的硅的沉积比在所述绝缘膜上沉积的硅的蚀刻优先的流量的第一沉积气体和氢的供给；以及低于所述第一沉积气体的流量，且在所述绝缘膜上沉积的硅的蚀刻比对所述绝缘膜上的硅的沉积优先的流量的第二沉积气体和氢的供给。所述混合相微粒包括硅雏晶及非晶硅。另外在本专利技术的一个方式中，所述第一条件优选为，与所述第二条件相比，提高混合相微粒的结晶性，且降低混合相微粒的生长速度的条件。此外，在本专利技术的一个方式中，所述蚀刻成为优先时的所述第二沉积气体的流量可以包括Osccm。本专利技术的一个方式是具备包括栅电极、源区、漏区以及沟道区的薄膜晶体管的半导体装置的制造方法，包括使用微晶硅膜形成所述沟道区；在第一条件下在绝缘膜上利用等离子体CVD法形成具有包括硅雏晶及非晶硅的混合相微粒的第一微晶硅膜，在第二条件下在所述第一微晶硅膜上利用等离子体CVD法形成第二微晶硅膜来形成所述微晶硅膜， 其中所述第一条件是将含有硅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并将所述处理室内的压力设定为67 以上且1333 以下的条件，作为所述第一条件下的原料气体的供给，交替进行如下步骤将氢的流量设定为含有所述沉积气体流量的50倍以上且1000倍以下来稀释沉积气体的第一气体供给；以及设定为低于所述第一气体的所述沉积气体的流量，且对所述绝缘膜上沉积的硅的蚀刻比所述绝缘膜上的硅的沉积优先的所述沉积气体的流量的第二气体供给，所述第二条件是将含有硅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，将氢的流量设定为含有所述沉积气体流量的100倍以上且2000倍以下来稀释沉积气体，且将所述处理室内的压力设定为1333 以上且13332Pa 以下的条件。此外，在本专利技术的一个方式中，也可以在所述第二条件下形成所述第二微晶硅膜， 然后在第三条本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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，山元良高，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：