專利名稱：薄膜半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜半導(dǎo)體器件及其制造方法，特別涉及溝道保護(hù)型的薄膜晶體管及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，作為替代液晶顯示器的下一代平板顯示器之一的利用了有機(jī)材料的EL (Electro Luminescence:電致發(fā)光)的有機(jī)EL顯示器受到注目。在有機(jī)EL顯示器等有源矩陣方式的顯示裝置中，使用被稱為薄膜晶體管(TFT:Thin Film Transistor)的薄膜半導(dǎo)體器件。特別地，有機(jī)EL顯示器與電壓驅(qū)動(dòng)型的液晶顯示器不同，是電流驅(qū)動(dòng)型的顯示器設(shè)備，急待開發(fā)作為有源矩陣方式的顯示裝置的驅(qū)動(dòng)電路而具有優(yōu)異的導(dǎo)通截止特性的薄膜晶體管。薄膜晶體管的構(gòu)造，通常在基板上形成柵電極、半導(dǎo)體層(溝道層)、源電極以及漏電極，溝道層使用硅薄膜。另外，顯示器設(shè)備要求大畫面化以及低成本化，作為可易于低成本化的薄膜晶體管，通常使用在相對(duì)于溝道層的基板側(cè)形成有柵電極的底柵型的薄膜晶體管。底柵型的薄膜晶體管大致分為溝道層被蝕刻的溝道蝕刻型的薄膜晶體管、和保護(hù)溝道層避免被蝕刻處理的溝道保護(hù)型(蝕刻阻止型)的薄膜晶體管這兩類。溝道蝕刻型的薄膜晶體管，與溝道保護(hù)型的薄膜晶體管相比，具有能夠削減光刻工序數(shù)、抑制制造成本這樣的優(yōu)點(diǎn)。另一方面，溝道保護(hù)型的薄膜晶體管能夠防止蝕刻處理對(duì)溝道層造成損壞，能夠抑制基板面內(nèi)的特性不均。另外，溝道保護(hù)型的薄膜晶體管能夠使溝道層薄膜化，能夠降低寄生電阻成分并提聞導(dǎo)通特性，因此在聞精細(xì)化方面有利。因此，溝道保護(hù)型的薄膜晶體管適于例如使用有機(jī)EL元件的電流驅(qū)動(dòng)型的有機(jī)EL顯示裝置中的驅(qū)動(dòng)晶體管，即使與溝道蝕刻型的薄膜晶體管相比而制造成本增加，也嘗試將其用于有機(jī)EL顯示裝置的像素電路。例如，專利文獻(xiàn)I中公開了以微晶半導(dǎo)體薄膜為溝道層的溝道保護(hù)型的TFT，記載了在溝道層上隔著緩沖層形成溝道保護(hù)層的情況?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開2009-76894號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題然而，在溝道保護(hù)型的薄膜晶體管中，在溝道保護(hù)層存在正的固定電荷，因此由于該固定電荷而在溝道層形成背溝道(back channel),其結(jié)果，存在泄漏電流(leakcurrent)增大、薄膜晶體管的截止特性惡化這樣的問題。特別地，當(dāng)通過涂敷有機(jī)材料來形成溝道保護(hù)層時(shí)，與無機(jī)材料的溝道保護(hù)層相比，在溝道保護(hù)層含有更多正的固定電荷，因此，泄漏電流進(jìn)一步增大，截止特性更加惡化。另外，在溝道保護(hù)型的薄膜晶體管中，由于包含于溝道保護(hù)層的雜質(zhì)，在溝道保護(hù)層內(nèi)存在陷講能級(jí)(trap level),因此，由于該陷講能級(jí)使得載流子容易被俘獲(trap),其結(jié)果，也存在薄膜晶體管的閾值電壓漂移、薄膜晶體管的可靠性惡化這樣的問題。特別地，由涂敷型的有機(jī)材料構(gòu)成的溝道保護(hù)層，與無機(jī)材料的溝道保護(hù)層相比，在溝道保護(hù)層內(nèi)存在更多陷阱能級(jí)，因此，閾值電壓的漂移量變大，薄膜晶體管的可靠性更加惡化。本發(fā)明是為了解決這樣的問題而完成的發(fā)明，其目的在于，對(duì)溝道保護(hù)型的薄膜晶體管，提供一種截止特性以及可靠性優(yōu)異的薄膜半導(dǎo)體器件及其制造方法。用于解決問題的手段為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一個(gè)方式的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，包括:第一工序，準(zhǔn)備基板；第二工序，在所述基板上形成柵電極；第三工序，在所述柵電極上形成第一絕緣膜；第四工序，在所述第一絕緣膜上形成成為溝道層的半導(dǎo)體薄膜；第五工序，在所述半導(dǎo)體薄膜上形成第二絕緣膜；第六工序，通過對(duì)所述第二絕緣膜照射光線，提高所述第二絕緣膜的透射率；以及第七工序，在所述溝道層的上方形成源電極以及漏電極。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式的薄膜半導(dǎo)體器件，其特征在于，具備:基板；柵電極，其形成于所述基板上；第一絕緣膜，其形成于所述柵電極上；結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜，其形成于所述第一絕緣膜上；源電極以及漏電極，其形成于所述結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜的上方；以及第二絕緣膜，其形成于所述結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜上；所述第二絕緣膜通過對(duì)該第二絕緣膜的前驅(qū)體照射所述光線而形成，所述第二絕緣膜對(duì)所述光線的透射率，在照射所述光線后比照射所述光線前高。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)截止特性以及可靠性優(yōu)異的薄膜半導(dǎo)體器件。


圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的薄膜半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖2是用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施方式的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法的剖面圖。圖3A是表示以往的薄膜半導(dǎo)體器件的構(gòu)造的剖面圖。圖3B是表示以往的薄膜半導(dǎo)體器件的構(gòu)造的剖面圖。圖4是表示以往的薄膜半導(dǎo)體器件的電流電壓特性的圖。圖5是表示氧化硅膜的IR光譜(紅外光譜)的圖。圖6是表不有機(jī)膜的IR光譜的圖。圖7是表不有機(jī)膜的IR光譜的圖。圖8A是圖7 (C)中的有機(jī)膜的IR光譜的放大圖。圖8B是圖7 (d)中的有機(jī)膜的IR光譜的放大圖。圖9A是表示對(duì)材料A的有機(jī)膜進(jìn)行熱處理時(shí)的、折射率對(duì)波長(zhǎng)以及溫度的依賴性的圖(橫軸為波長(zhǎng))。圖9B是表示對(duì)材料A的有機(jī)膜進(jìn)行熱處理時(shí)的、折射率對(duì)波長(zhǎng)以及溫度的依賴性的圖(橫軸為溫度)。
圖1OA是表示對(duì)材料A的有機(jī)膜進(jìn)行熱處理時(shí)的、消光系數(shù)對(duì)波長(zhǎng)以及溫度的依賴性的圖(橫軸為波長(zhǎng))。圖1OB是表示對(duì)材料A的有機(jī)膜進(jìn)行熱處理時(shí)的、消光系數(shù)對(duì)波長(zhǎng)以及溫度的依賴性的圖(橫軸為溫度)。圖1lA是表示對(duì)材料A的有機(jī)膜進(jìn)行熱處理時(shí)的、吸光系數(shù)對(duì)波長(zhǎng)以及溫度的依賴性的圖(橫軸為波長(zhǎng))。圖1lB是表示對(duì)材料A的有機(jī)膜進(jìn)行熱處理時(shí)的、吸光系數(shù)對(duì)波長(zhǎng)以及溫度的依賴性的圖(橫軸為溫度)。圖12A是表示對(duì)材料B的有機(jī)膜進(jìn)行熱處理時(shí)的、吸光系數(shù)對(duì)波長(zhǎng)以及溫度的依賴性的圖(橫軸為波長(zhǎng))。圖12B是表示對(duì)材料B的有機(jī)膜進(jìn)行熱處理時(shí)的、吸光系數(shù)對(duì)波長(zhǎng)以及溫度的依賴性的圖(橫軸為溫度)。圖13A是表示對(duì)材料C的有機(jī)膜進(jìn)行熱處理時(shí)的、吸光系數(shù)對(duì)波長(zhǎng)以及溫度的依賴性的圖(橫軸為波長(zhǎng))。圖13B是表示對(duì)材料C的有機(jī)膜進(jìn)行熱處理時(shí)的、吸光系數(shù)對(duì)波長(zhǎng)以及溫度的依賴性的圖(橫軸為溫度)。圖14是表示有機(jī)膜的透射率與有機(jī)膜的吸光系數(shù)和有機(jī)膜的膜厚之間的關(guān)系的圖。圖15A是用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施方式的薄膜半導(dǎo)體器件的作用效果的圖。圖15B是用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施方式的薄膜半導(dǎo)體器件的作用效果的圖。圖16是表示使溝道保護(hù)膜的膜厚變化的情況下的非晶半導(dǎo)體薄膜的吸收率的變化的圖。圖17A是表示形成有界面層的情況下的第一實(shí)施方式的薄膜半導(dǎo)體器件的構(gòu)造的剖面圖。圖17B是表示形成有界面層的情況下的第一實(shí)施方式的另一薄膜半導(dǎo)體器件的構(gòu)造的剖面圖。圖18A是圖17A所示的薄膜半導(dǎo)體器件的界面層周邊的剖面TEM像。圖18B是用于說明圖18A中由虛線圍起來的區(qū)域B的剖面構(gòu)造的示意圖。圖19是表示構(gòu)成圖17A所示的薄膜半導(dǎo)體器件的膜所含有的碳以及硫的濃度分布的圖。圖20是用于說明本發(fā)明的第二實(shí)施方式的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法的剖面圖。圖21是用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法的剖面圖。圖22是本發(fā)明的第四實(shí)施方式的有機(jī)EL顯示裝置的局部剖切立體圖。圖23是表示使用了本發(fā)明的第一實(shí)施方式的薄膜半導(dǎo)體器件的顯示裝置中的像素的電路結(jié)構(gòu)的圖。標(biāo)號(hào)說明I 基板
2、31G、32G 柵電極3柵極絕緣膜4溝道層4a非晶半導(dǎo)體薄膜5、105溝道保護(hù)膜5a有機(jī)膜6接觸層7源極漏極金屬膜7D、31D、32D 漏電極7S、31S、32S 源電極10、10A、10B、100薄膜半導(dǎo)體器件20有機(jī)EL顯示裝置21有源矩陣基板22 像素23有機(jī)EL元件24 陽(yáng)極25 有機(jī) EL 層26 陰極27掃描線28圖像信號(hào)線29電源線31驅(qū)動(dòng)晶體管32開關(guān)晶體管33電容器50界面層60非晶硅薄膜
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一個(gè)方式的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法，包括:第一工序，準(zhǔn)備基板;第二工序，在所述基板上形成柵電極；第三工序，在所述柵電極上形成第一絕緣膜；第四工序，在所述第一絕緣膜上形成成為溝道層的半導(dǎo)體薄膜；第五工序，在所述半導(dǎo)體薄膜上形成第二絕緣膜；第六工序，通過對(duì)所述第二絕緣膜照射光線，提高所述第二絕緣膜的透射率；第七工序，在所述溝道層的上方形成源電極以及漏電極。根據(jù)本方式，通過對(duì)形成于半導(dǎo)體薄膜上的第二絕緣膜照射光線，從而提高第二絕緣膜的透射率。由此能夠使第二絕緣膜無機(jī)化，因此能夠減少第二絕緣膜的固定電荷、抑制背溝道的形成，能夠?qū)崿F(xiàn)具有優(yōu)異的截止特性的薄膜半導(dǎo)體器件。進(jìn)而，通過使第二絕緣膜無機(jī)化，能夠減少第二絕緣膜的陷阱能級(jí)、抑制載流子俘獲、抑制閾值電壓漂移(shift)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性高的薄膜半導(dǎo)體器件。另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法中，優(yōu)選在所述第五工序中形成對(duì)所述光線的透射率小于37%的由有機(jī)材料構(gòu)成的所述第二絕緣膜，并且在所述第六工序中通過照射所述光線使所述第二絕緣膜的透射率為37%以上。根據(jù)本方式，由于在照射光線前第二絕緣膜的透射率為37%以下，因此光線被第二絕緣膜吸收而產(chǎn)生熱。由此，能夠容易地使第二絕緣膜透明化。另外，由于在照射光線后第二絕緣膜的透射率為37%以上，因此光線透射第二絕緣膜，被半導(dǎo)體薄膜吸收而產(chǎn)生熱。由此能夠容易地對(duì)半導(dǎo)體薄膜進(jìn)行熱處理，能夠通過熱傳導(dǎo)使第二絕緣膜透明化。通過這些作用，能夠?qū)崿F(xiàn)截止特性以及可靠性優(yōu)異的薄膜半導(dǎo)體器件。另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法中，優(yōu)選在所述第四工序中形成非晶的所述半導(dǎo)體薄膜，并且在所述第六工序中通過從所述第二絕緣膜的上方照射所述光線，使所述第二絕緣膜的下方的所述半導(dǎo)體薄膜結(jié)晶化。根據(jù)本方式，通過一次光線掃描，能夠提高第二絕緣膜的透射率，并且能夠進(jìn)行半導(dǎo)體薄膜的結(jié)晶化。其結(jié)果，能夠在不增加工序數(shù)的情況下提高第二絕緣膜的透射率。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法也可以采用以下方式:在所述第四工序中，形成非晶的所述半導(dǎo)體薄膜，進(jìn)而，在所述第六工序與所述第七工序之間，包含使所述半導(dǎo)體薄膜結(jié)晶化的工序?；蛘?，也可以在所述第四工序中可以形成結(jié)晶化的所述半導(dǎo)體薄膜。根據(jù)本方式，因?yàn)槭固岣叩诙^緣膜的透射率的工序、和進(jìn)行半導(dǎo)體薄膜的結(jié)晶化的工序分開進(jìn)行，所以能夠以各自所希望的條件照射光線。因此，能夠切實(shí)地提高第二絕緣膜的透射率，并且能夠切實(shí)地使半導(dǎo)體薄膜結(jié)晶化。另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法中，在照射所述光線前，可以使所述第二絕緣膜的吸光系數(shù)與所述第二絕緣膜的膜厚之積大于I。另外，在照射所述光線后，可以使所述第二絕緣膜的吸光系數(shù)與所述第二絕緣膜的膜厚之積為I以下。另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法中，在所述第六工序中，可以通過照射所述光線使所述第二絕緣膜無機(jī)化。在該情況下，可以通過所述光線在所述第二絕緣膜內(nèi)進(jìn)行光反應(yīng)或熱反應(yīng)，從而發(fā)生所述無機(jī)化。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式的薄膜半導(dǎo)體器件，具備:基板；柵電極，其形成于所述基板上；第一絕緣膜，其形成于所述柵電極上；結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜，其形成于所述第一絕緣膜上；源電極以及漏電極，其形成于所述結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜的上方；以及第二絕緣膜，其形成于所述結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜上。所述第二絕緣膜通過對(duì)該第二絕緣膜的前驅(qū)體照射所述光線而形成，所述第二絕緣膜對(duì)所述光線的透射率，在照射所述光線后比照射所述光線前高。根據(jù)本方式，通過對(duì)半導(dǎo)體薄膜上的第二絕緣膜照射光線，從而能夠提高第二絕緣膜的透射率。由此能夠使第二絕緣膜無機(jī)化，因此能夠減少第二絕緣膜的固定電荷、抑制背溝道形成，能夠?qū)崿F(xiàn)具有優(yōu)異的截止特性的薄膜半導(dǎo)體器件。進(jìn)而，通過使第二絕緣膜無機(jī)化，能夠減少第二絕緣膜的陷阱能級(jí)、抑制載流子俘獲、抑制閾值電壓漂移，因此能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性高的薄膜半導(dǎo)體器件。另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式的薄膜半導(dǎo)體器件中，可以使所述第二絕緣膜對(duì)所述光線的透射率在照射所述光線前小于37%，在照射所述光線后為37%以上。另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式的薄膜半導(dǎo)體器件中，可以使所述前驅(qū)體由有機(jī)材料構(gòu)成，并且所述第二絕緣膜是通過照射所述光線使所述有機(jī)材料無機(jī)化而得到的絕緣膜。
另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式的薄膜半導(dǎo)體器件中，照射所述光線前的所述第二絕緣膜的吸光系數(shù)與所述第二絕緣膜的膜厚之積可以大于I。另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式的薄膜半導(dǎo)體器件中，照射所述光線后的所述第二絕緣膜的吸光系數(shù)與所述第二絕緣膜的膜厚之積可以為I以下。另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式的薄膜半導(dǎo)體器件中，優(yōu)選還具有在所述結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜與所述第二絕緣膜之間形成的含有碳的界面層，所述界面層所含有的碳的濃度為所述結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜所含有的作為雜質(zhì)的碳的濃度的50倍以上。在該情況下，所述界面層所含有的碳的濃度優(yōu)選為5X 102°(atoms/cm3)以上。另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式的薄膜半導(dǎo)體器件中，可以使所述界面層含有硫。在該情況下，所述界面層所含有的硫的濃度優(yōu)選為所述結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜所含有的作為雜質(zhì)的硫的濃度的100倍以上?；蛘撸鼋缑鎸铀械牧虻臐舛葍?yōu)選為5X IO19(atoms/cm3)以上。另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式的薄膜半導(dǎo)體器件中，所述界面層的電阻率可以為2X IO6(Ω.cm)以上。另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式的薄膜半導(dǎo)體器件中，所述界面層的厚度可以為Inm以上且5nm以下。下文中將參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式中的薄膜半導(dǎo)體器件及其制造方法進(jìn)行說明。此外，以下說明的每個(gè)實(shí)施方式都表示本發(fā)明優(yōu)選的一個(gè)具體例子。以下的實(shí)施方式中示出的數(shù)值、形狀、材料、構(gòu)成要素、構(gòu)成要素的配置位置以及連接方式、步驟、步驟的順序等只是一個(gè)例子，并不是限定本發(fā)明的意思。即，本發(fā)明僅受權(quán)利要求限定。由此，關(guān)于以下的實(shí)施方式中的構(gòu)成要素中的、沒有被記載于表示本發(fā)明的最上位概念的獨(dú)立權(quán)利要求中的構(gòu)成要素，雖然對(duì)于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的課題來說未必需要，但這里作為構(gòu)成更優(yōu)選方式的構(gòu)成要素來說明。另外，在各附圖中，對(duì)實(shí)質(zhì)上表示相同的構(gòu)造、工作以及效果的要素，標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)。(第一實(shí)施方式)首先，使用圖1對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的薄膜半導(dǎo)體器件10的構(gòu)造進(jìn)行說明。圖1是示意表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的薄膜半導(dǎo)體器件10的構(gòu)造的剖面圖。如圖1所示，本發(fā)明的第一實(shí)施方式的薄膜半導(dǎo)體器件10為溝道保護(hù)型且底柵型的薄膜晶體管，且具備基板1、在基板I的上方依次形成的柵電極2、柵極絕緣膜(第一絕緣膜)3、溝道層(半導(dǎo)體薄膜)4以及溝道保護(hù)膜(第二絕緣膜)5，還具備夾著溝道保護(hù)膜5而在溝道層4的上方形成的一對(duì)接觸層6、在接觸層6上形成的一對(duì)源電極7S及漏電極7D。下文中將對(duì)本實(shí)施方式的薄膜晶體管10的各構(gòu)成要素進(jìn)行詳細(xì)說明?；錓例如為由石英玻璃、無堿玻璃或高耐熱性玻璃等玻璃材料制成的玻璃基板。此外，為了防止玻璃基板中含有的鈉、磷等雜質(zhì)侵入溝道層4，也可以使用在表面形成由氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiOy)或氮氧化硅膜(SiOyNx)等形成的底涂層的基板。另外，底涂層在激光退火等高溫?zé)崽幚砉に囍?，有時(shí)也起到緩和熱對(duì)基板I的影響的作用。底涂層的膜厚例如可以為IOOnm 2000nm左右。柵電極2在基板I的上方形成為預(yù)定形狀。柵電極2具有可耐受硅的熔點(diǎn)溫度的導(dǎo)電性材料或其合金等的單層構(gòu)造或多層構(gòu)造，例如可以使用鑰(Mo)、鋁(Al)、銅(Cu)、鎢(W)、Ta(鉭)、Nb (鈮)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、或者鑰鎢(MoW)等。通過在基板I上形成由這些材料構(gòu)成的柵電極金屬膜、并將其圖案形成(patterning)為預(yù)定形狀，從而形成柵電極2。柵電極2的膜厚優(yōu)選為30nm以上且300nm以下，更優(yōu)選為50nm以上且IOOnm以下。這是因?yàn)?若柵電極2的膜厚薄，則柵電極2的透射率會(huì)增加，激光的反射容易降低。另一方面因?yàn)?若柵電極2的膜厚厚，則柵極絕緣膜3的覆蓋性(coverage)會(huì)降低、特別是在柵電極2的端部出現(xiàn)柵極絕緣膜3斷裂(段切Λ)等現(xiàn)象，薄膜晶體管的特性容易劣化。柵極絕緣膜3為形成在柵電極2上的第一絕緣膜，形成于基板I以及柵電極2上以覆蓋基板I上的柵電極2。柵極絕緣膜3例如可以使用氧化硅、氮化硅、氮氧化硅膜、氧化鋁(AlOz)、氧化鉭(TaOw)或者它們的層疊膜來形成。在本實(shí)施方式中，作為溝道層4使用結(jié)晶硅薄膜，因此作為柵極絕緣膜3，優(yōu)選使用氧化硅。這是因?yàn)?為了維持TFT的良好的閾值電壓特性，優(yōu)選使溝道層4與柵極絕緣膜3的界面狀態(tài)為良好的狀態(tài)，對(duì)此氧化硅是適合的。溝道層4包含形成于柵極絕緣膜3上的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜、且具有通過柵電極2的電壓控制載流子的移動(dòng)的區(qū)域即溝道區(qū)域。在本實(shí)施方式中，溝道層4的至少溝道區(qū)域?yàn)橛啥嗑Ч璞∧?gòu)成的結(jié)晶硅薄膜，為通過對(duì)作為前驅(qū)體的非晶硅薄膜(無定形硅膜)中的非晶硅的至少一部分照射激光使其多晶化(也包含微晶化)、從而形成的結(jié)晶化區(qū)域。此夕卜，溝道層4也可以為具有非晶硅和結(jié)晶硅的混晶構(gòu)造的結(jié)晶硅薄膜。另外，包含于溝道層4的結(jié)晶的平均粒徑例如為IOnm以上且I μ m以下。在本實(shí)施方式中，溝道層4的結(jié)晶化與溝道保護(hù)膜5的膜改質(zhì)工序同時(shí)進(jìn)行，通過從作為溝道保護(hù)膜5的前驅(qū)體的有機(jī)膜5a的上方掃描激光，從而對(duì)非晶硅薄膜中的沒有形成有機(jī)膜5a的區(qū)域和形成有機(jī)膜5a的區(qū)域照射激光。由此，也包括有機(jī)膜5a的下方的區(qū)域，使非晶硅薄膜結(jié)晶化而成為結(jié)晶硅薄膜。溝道保護(hù)膜5為形成于溝道層4上的第二絕緣膜，為保護(hù)溝道層4的溝道區(qū)域的保護(hù)膜。即，溝道保護(hù)膜5，在形成一對(duì)接觸層6時(shí)的蝕刻處理時(shí)，作為用于防止溝道層4被蝕刻的溝道蝕刻阻止(CES)層發(fā)揮功能。此外，溝道保護(hù)膜5具有絕緣性，因此一對(duì)接觸層6彼此沒有電連接。另外，溝道保護(hù)膜5通過對(duì)涂敷于溝道層4上的有機(jī)膜照射激光而形成。該溝道保護(hù)膜5為通過照射激光使作為前驅(qū)體(照射激光前的溝道保護(hù)膜5)的不透明的有機(jī)膜透明化而得到的透明化膜，溝道保護(hù)膜5對(duì)激光的透射率，在照射激光后比照射激光前高。即，照射激光后的溝道保護(hù)膜5的透射率比照射激光前的溝道保護(hù)膜5的透射率高。另外，在溝道保護(hù)膜5中，有機(jī)膜(前驅(qū)體)對(duì)激光的透射率小于37%。S卩，溝道保護(hù)膜5對(duì)激光的透射率在照射激光前小于37%。此時(shí)，在照射激光前，溝道保護(hù)膜5的吸光系數(shù)與溝道保護(hù)膜5的膜厚之積大于I。另一方面，該有機(jī)膜(前驅(qū)體)通過照射激光而透明化，對(duì)激光的透射率成為37%以上。即，溝道保護(hù)膜5對(duì)激光的透射率，在照射激光后成為37%以上。此時(shí)，在照射激光后，溝道保護(hù)膜5的吸光系數(shù)與溝道保護(hù)膜5的膜厚之積成為I以下。此外，溝道保護(hù)膜5的透射率由有機(jī)膜的膜厚以及有機(jī)膜的吸光系數(shù)決定。另外，有機(jī)膜的吸光系數(shù)由激光的波長(zhǎng)以及有機(jī)膜的加熱溫度決定。稍后說明其詳細(xì)內(nèi)容。進(jìn)而，有機(jī)膜(前驅(qū)體)通過照射激光而被改質(zhì)成以氧化硅成分、氮化硅成分等無機(jī)成分為主要成分的無機(jī)化膜。即，溝道保護(hù)膜5為通過照射激光使作為前驅(qū)體的有機(jī)膜透明化了的透明化膜，也是無機(jī)化了的無機(jī)化膜。在此，作為溝道保護(hù)膜5的前驅(qū)體的有機(jī)膜，由主要含有帶硅、氧以及碳的有機(jī)材料的有機(jī)材料構(gòu)成，例如可以通過使感光性涂敷型的有機(jī)材料形成圖案以及固化來形成。用于形成該有機(jī)膜(前驅(qū)體)的有機(jī)材料，例如包括有機(jī)樹脂材料、表面活性劑、溶劑以及感光劑，作為有機(jī)樹脂材料，可以使用由從聚酰亞胺、聚丙烯酸類、聚酰胺、聚酰胺酰亞胺、抗蝕劑以及苯并環(huán)丁烯等中選出的一種或多種形成的感光性或非感光性的有機(jī)樹脂材料。作為表面活性劑，可以使用由硅氧烷等硅化合物形成的表面活性劑。作為溶劑，可以使用丙二醇甲醚乙酸酯或1，4_ 二巧惡烷等有機(jī)溶劑。另外，作為感光劑，可以使用重氮萘醌等正型感光劑。此外，感光劑中含有碳以及硫。一對(duì)接觸層6包括含有高濃度雜質(zhì)的非晶半導(dǎo)體層、或含有高濃度雜質(zhì)的多晶半導(dǎo)體層，其一部分隔著溝道保護(hù)膜5形成于溝道層4的上方，其另一部分與溝道層4的上面相接而形成。另外，一對(duì)接觸層6在溝道保護(hù)膜5上隔著預(yù)定的間隔對(duì)向配置。一對(duì)接觸層6各自形成為從溝道保護(hù)膜5的上面端部跨到溝道層4的上面，形成為覆蓋溝道保護(hù)膜5的上面和側(cè)面、以及溝道層4的上面。更具體而言，兩個(gè)接觸層6設(shè)置于溝道層4的兩端部的上方，形成于溝道保護(hù)膜5的端部的上面以及側(cè)面、與溝道保護(hù)膜5的側(cè)面相連的溝道層4的上面上。一對(duì)接觸層6例如為將磷(P)作為雜質(zhì)摻雜到無定形硅中而得到的η型半導(dǎo)體層，為含有I X IO19 (atoms/cm3)以上的高濃度雜質(zhì)的n+層。各接觸層6的膜厚例如可以為5nm IOOnm0一對(duì)源電極7S和漏電極7D分別隔著溝道保護(hù)膜5同層地形成于溝道層4的溝道區(qū)域(結(jié)晶化區(qū)域)的上方，在本實(shí)施方式中，其在一對(duì)接觸層6上隔著預(yù)定的間隔對(duì)向配置。即，源電極7S隔著接觸層6形成于溝道層4的一端的上方，另外，漏電極7D隔著接觸層6形成于溝道層4的另一端的上方。源電極7S和漏電極7D分別可以為由導(dǎo)電性材料或它們的合金等形成的單層構(gòu)造或多層構(gòu)造，例如由鋁(Al)、鉭(Ta)、鑰(Mo)、鎢(W)、銀(Ag)、銅(Cu)、鈦(Ti)或鉻(Cr)等材料構(gòu)成。另外，源電極7S和漏電極7D也可以為MoW/Al/MoW的三層構(gòu)造。此外，源電極7S和漏電極7D的膜厚例如可以為IOOnm 500nm左右。接著，使用圖2對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的薄膜半導(dǎo)體器件10的制造方法進(jìn)行說明。圖2是示意表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法中的各工序的構(gòu)造的剖面圖。本實(shí)施方式的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法包括以下第一工序 第七工序:第一工序，準(zhǔn)備基板I ;第二工序，在基板I上形成柵電極2 ;第三工序，在柵電極2上形成柵極絕緣膜3作為第一絕緣膜；第四工序，在柵極絕緣膜3上形成成為溝道層4的半導(dǎo)體薄膜；第五工序，在溝道層4上形成溝道保護(hù)膜5作為第二絕緣膜；第六工序，通過對(duì)溝道保護(hù)膜5照射激光，從而提高溝道保護(hù)膜5的透射率；第七工序，在溝道層4的上方形成源電極7S和漏電極7D。下文中將使用附圖對(duì)本實(shí)施方式的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法中的各工序進(jìn)行詳細(xì)說明。
首先，如圖2(a)所示，準(zhǔn)備玻璃基板作為基板I。此外，在形成柵電極2之前，可以通過等離子體CVD (Chemical Vapor Deposition:化學(xué)氣相沉積)等在基板I的表面形成由氮化硅膜、氧化硅膜或氮氧化硅膜等形成的底涂層。底涂層優(yōu)選由1.5 < y < 2.0的氧化硅膜(SiOy)以300nm以上且1500nm以下的膜厚來構(gòu)成。更優(yōu)選的底涂層的膜厚范圍為500nm以上且IOOOnm以下。這是因?yàn)?雖然增加底涂層的厚度能降低對(duì)基板I的熱負(fù)荷，但若是過厚，則會(huì)發(fā)生膜剝落和/或破裂。此外，在準(zhǔn)備基板I的工序中，除了形成底涂層的工序以外，也包括洗凈基板I的工序。接著，如圖2(b)所示，在基板I上形成預(yù)定形狀的柵電極2。例如，通過濺射法在基板I上形成由包含Mo或MoW的高熔點(diǎn)金屬或該高熔點(diǎn)金屬的合金形成的柵電極金屬膜作為柵電極2，通過使用光刻法以及濕式蝕刻法使柵電極金屬膜形成圖案，從而形成預(yù)定形狀的柵電極2。MoW的濕式蝕刻，例如可以使用以預(yù)定的配比混合磷酸(HPO4)、硝酸(ΗΝ03)、乙酸(CH3COOH)以及水而得到的藥液來進(jìn)行。此外，在基板I的表面形成了底涂層的情況下，在底涂層上形成柵電極2。接著，如圖2(c)所示，在基板I以及柵電極2上形成柵極絕緣膜3以覆蓋柵電極
2。例如，通過等離子體CVD法在柵電極2上形成氧化硅膜或氮化硅膜或者它們的層疊膜作為柵極絕緣膜3。接著，如圖2 (d)所示，在柵極絕緣膜3上形成成為溝道層4的非晶半導(dǎo)體薄膜4a。例如，通過等離子體CVD等方式在柵極絕緣膜3上成膜由無定形硅構(gòu)成的非晶硅薄膜作為非晶半導(dǎo)體薄膜4a。該非晶硅薄膜例如可以通過以預(yù)定的濃度比導(dǎo)入硅烷氣(SiH4)和氫氣(H2)進(jìn)行成膜。此外，可以通過等離子體CVD與柵極絕緣膜3的成膜連續(xù)地成膜非晶硅薄膜。接著，如圖2 (e)所示，在非晶半導(dǎo)體薄膜4a上，作為溝道保護(hù)膜5的前驅(qū)體，通過預(yù)定的涂覆方法形成由有機(jī)材料構(gòu)成的有機(jī)膜5a。例如，通過將預(yù)定的有機(jī)材料涂敷或旋涂于非晶半導(dǎo)體薄膜4a上，從而在非晶半導(dǎo)體薄膜4a的整個(gè)面上形成有機(jī)膜5a。此外，作為有機(jī)膜5a的預(yù)定的有機(jī)材料，可以使用包含硅、氧以及碳的上述感光性涂敷型的有機(jī)材料。另外，有機(jī)膜5a優(yōu)選形成為對(duì)在下個(gè)工序中照射的激光的透射率小于37%。此外，然后，對(duì)有機(jī)膜5a進(jìn)行預(yù)烘培進(jìn)行有機(jī)膜5a的臨時(shí)燒成。例如，以約110°C的溫度進(jìn)行約60秒的加熱。由此，使包含于有機(jī)膜5a中的溶劑氣化。接著，如圖2(f)所示，通過使用光掩模進(jìn)行曝光以及顯影，將有機(jī)膜5a圖案形成為預(yù)定形狀。此外，作為顯影液，例如可以使用TMAH(四甲基氫氧化銨)的2.38%水溶液。然后，通過對(duì)形成了圖案的有機(jī)膜5a進(jìn)行后烘培，從而進(jìn)行有機(jī)膜5a的正式燒成。例如，以280°C 300°C的溫度進(jìn)行約I小時(shí)的加熱。由此，使有機(jī)膜5a中的有機(jī)成分的一部分氣化、分解，改善其膜質(zhì)。接著，如圖2(g)所示，通過從有機(jī)膜5a的上方對(duì)基板I按一定方向相對(duì)地掃描預(yù)定激光，從而對(duì)露出的非晶半導(dǎo)體薄膜4a和有機(jī)膜5a照射激光。此時(shí)，被照射激光的有機(jī)膜5a的透射率提高而透明化。在該情況下，優(yōu)選以照射激光后的有機(jī)膜5a的透射率成為37%以上這樣的條件來進(jìn)行激光照射。激光被有機(jī)膜5a吸收而引起光反應(yīng)或熱反應(yīng)，從而發(fā)生該有機(jī)膜5a的透明化。進(jìn)而，在本實(shí)施方式中，通過使有機(jī)膜5a透明化，使得激光能夠透射有機(jī)膜5a。由此，形成有有機(jī)膜5a的非晶半導(dǎo)體薄膜4a的區(qū)域也被激光照射到。因此，不僅沒有形成有機(jī)膜5a的區(qū)域、而且形成有有機(jī)膜5a的區(qū)域也被激光照射到，因此能夠使被激光照射的非晶半導(dǎo)體薄膜4a整體結(jié)晶化。即，位于有機(jī)膜5a的下方的非晶半導(dǎo)體薄膜4a也結(jié)晶化。通過該工序，能夠使非晶半導(dǎo)體薄膜4a結(jié)晶化，成為包括多晶(包含微晶)的結(jié)晶化區(qū)域的溝道層4。如此通過從有機(jī)膜5a的上方照射激光，使非晶半導(dǎo)體薄膜4a結(jié)晶化而形成結(jié)晶化區(qū)域。非晶半導(dǎo)體薄膜4a的結(jié)晶化，通過非晶半導(dǎo)體薄膜4a吸收激光能量而溫度上升來顯現(xiàn)。在本實(shí)施方式中，因?yàn)槭褂脽o定形硅膜作為非晶半導(dǎo)體薄膜4a，所以不僅包括無定形硅上升至1414°C (硅的熔點(diǎn))以上的溫度而進(jìn)行多晶化的情況，還包括無定形硅通過750 1414°C左右的溫度經(jīng)歷固相生長(zhǎng)或過冷卻液體狀態(tài)而進(jìn)行微結(jié)晶化的情況。在該情況下，溝道層4中的結(jié)晶硅的平均結(jié)晶粒徑為5nm IOOOnm左右，溝道層4中不僅包含平均結(jié)晶粒徑為IOOnm以上的多晶硅，有時(shí)也包含平均結(jié)晶粒徑為5nm IOOnm的被稱為微結(jié)晶(Uc)的微晶娃。如此在本實(shí)施方式中通過對(duì)基板I相對(duì)掃描激光進(jìn)行激光照射，從而同時(shí)進(jìn)行有機(jī)膜5a的透明化和非晶半導(dǎo)體薄膜4a的結(jié)晶化。進(jìn)而，在本實(shí)施方式中，通過對(duì)有機(jī)膜5a照射激光，使該有機(jī)膜5a無機(jī)化。借助由于激光被有機(jī)膜5a吸收而引起的有機(jī)膜5a自身的熱反應(yīng)、以及非晶半導(dǎo)體薄膜4a結(jié)晶化時(shí)的非晶半導(dǎo)體薄膜4a的生成熱，從而發(fā)生有機(jī)膜5a的無機(jī)化。此時(shí)，有機(jī)膜5a的溫度優(yōu)選成為600°C以上。此外，稍后說明有機(jī)膜5a的無機(jī)化的詳細(xì)內(nèi)容。本工序中的激光，如后所述，考慮有機(jī)膜5a的無機(jī)化以及非晶半導(dǎo)體薄膜4a的結(jié)晶化來確定。例如，作為激光的激光源，可以使用發(fā)出紫外線區(qū)域、可見光區(qū)域、或紅外線區(qū)域的波長(zhǎng)的光的光源，可以根據(jù)圖2(g)所示的有機(jī)膜的透明化的工序和半導(dǎo)體薄膜的結(jié)晶化的工序來區(qū)分使用這些光源。本實(shí)施方式中，可以使用發(fā)出紫外線區(qū)域的波長(zhǎng)的光的激光器。例如，可以使用有機(jī)膜的吸光系數(shù)從不透明區(qū)域到透明區(qū)域急劇變化的發(fā)射波長(zhǎng)為約190nm以上且350nm以下的準(zhǔn)分子激光器。此外，對(duì)非晶半導(dǎo)體薄膜4a以及絕緣膜5a照射聚光為線狀的激光，但該照射方法例如有兩種。一種方法是:將聚光為線狀的激光的照射位置固定，使載置了形成有非晶半導(dǎo)體薄膜4a以及有機(jī)膜5a的基板I的載置臺(tái)(stage)移動(dòng)。另一種方法是:反過來，將載置臺(tái)(基板I)固定，使激光的照射位置移動(dòng)。無論在哪種方法中都是激光在相對(duì)于非晶半導(dǎo)體薄膜4a以及有機(jī)膜5a移動(dòng)同時(shí)進(jìn)行照射。接著，如圖2(h)所示，形成接觸層6以從溝道保護(hù)膜5的上面跨到溝道層4的上面。具體而言，通過例如等離子CVD成膜由摻雜了磷等5價(jià)元素的雜質(zhì)的無定形硅構(gòu)成的接觸層6，以使其覆蓋溝道保護(hù)膜5的上面以及側(cè)面、和溝道層4的上面上。接著，如圖2(i)所示，形成成為源電極7S和漏電極7D的源極漏極金屬膜7以使其覆蓋接觸層6。例如，通過濺射法成膜MoW/Al/MoW的三層構(gòu)造的源極漏極金屬膜7。然后，雖然沒有圖示，但為了圖案形成預(yù)定形狀的源電極7S和漏電極7D，在源極漏極金屬膜7上涂敷抗蝕劑材料，進(jìn)行曝光以及顯影，形成圖案形成為預(yù)定形狀的抗蝕劑。接著，將該抗蝕劑作為掩模而實(shí)施蝕刻來對(duì)源極漏極金屬膜7進(jìn)行圖案形成，由此如圖2(j)所示，形成預(yù)定形狀的源電極7S和漏電極7D。此時(shí)，接觸層6作為蝕刻阻止層發(fā)揮功能。然后，除去源電極7S和漏電極7D上的抗蝕劑，將源電極7S和漏電極7D作為掩模而實(shí)施干式蝕刻，由此能夠?qū)佑|層6進(jìn)行圖案形成并且將溝道層4圖案形成為島狀。由此，能夠形成預(yù)定形狀的一對(duì)接觸層6和島狀的溝道層4。作為干式蝕刻的條件，例如可以使用氯系氣體。如上所述，能夠制造本實(shí)施方式的薄膜半導(dǎo)體器件10。接著，使用圖3A 圖14，對(duì)本實(shí)施方式的薄膜半導(dǎo)體器件的特性以及得到發(fā)明的經(jīng)過進(jìn)行說明。首先，使用圖3A、圖3B以及圖4說明以往的薄膜半導(dǎo)體器件100的問題。圖3A以及圖3B是表示以往的薄膜半導(dǎo)體器件的構(gòu)造的剖面圖。另外，圖4是表示以往的薄膜半導(dǎo)體器件的電流電壓特性的圖。圖3A以及圖3B所示的以往的薄膜半導(dǎo)體器件100與圖1所示的本實(shí)施方式的薄膜半導(dǎo)體器件10中，溝道保護(hù)膜的構(gòu)造不同，以往的薄膜半導(dǎo)體器件100的溝道保護(hù)膜105由有機(jī)材料構(gòu)成，但沒有被照射激光，沒有被透明化以及無機(jī)化。在這樣的構(gòu)造的以往的薄膜半導(dǎo)體器件100中，如圖3A所示，在由有機(jī)材料構(gòu)成的溝道保護(hù)膜105中含有很多正的固定電荷。因此，成為借助固定電荷而對(duì)溝道保護(hù)膜105下的溝道層4 (溝道保護(hù)膜5與溝道層4的界面附近)施加微弱電壓(Vf)的狀態(tài)。在該情況下，若由固定電荷產(chǎn)生的電壓(Vf)成為溝道層4中的背溝道的閾值電壓(Vbc)以上，則寄生晶體管工作而形成背溝道。其結(jié)果，泄漏電流增大，如圖4所示，薄膜半導(dǎo)體器件的截止特性惡化。 另外，由于在由有機(jī)材料構(gòu)成的溝道保護(hù)膜105中含有的雜質(zhì)等，在溝道保護(hù)膜105中存在大量陷阱能級(jí)，由于該陷阱能級(jí)使得載流子容易被俘獲。由于該陷阱能級(jí)使載流子被俘獲，因此如圖4所示，薄膜半導(dǎo)體器件10的閾值電壓漂移，薄膜半導(dǎo)體器件的可靠性惡化，或者電氣特性發(fā)生不均而基板面內(nèi)均勻性惡化。如此，具有有機(jī)材料的溝道保護(hù)膜的薄膜半導(dǎo)體器件，存在截止特性以及可靠性惡化的問題。于是，本申請(qǐng)發(fā)明者進(jìn)行以下的實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行了銳意研究，結(jié)果查明了:通過使由有機(jī)膜構(gòu)成的溝道保護(hù)膜無機(jī)化，即通過進(jìn)行膜改質(zhì)使有機(jī)膜的化學(xué)計(jì)量(stoichiometry)接近無機(jī)膜的化學(xué)計(jì)量，能夠解決上述問題。以下，進(jìn)行詳細(xì)說明。首先，作為由無機(jī)材料構(gòu)成的無機(jī)膜為氧化硅膜。于是，首先，為了調(diào)查氧化硅膜的化學(xué)構(gòu)造，在硅基板上形成IOOnm左右的氧化硅膜而對(duì)IR光譜進(jìn)行了測(cè)量。圖5是表示氧化硅膜的IR光譜的圖。測(cè)量的結(jié)果，如圖5所示可知，在氧化硅膜中，作為S1-O-Si的振動(dòng)出現(xiàn)三個(gè)峰值。具體而言，可以確認(rèn)MSOcnT1(A)處的S1-O-Si (搖擺振動(dòng)).780(^1 (B)處的S1-O-Si (彎曲振動(dòng))、和1080CHT1 (C)處的S1-O-Si (伸縮振動(dòng))。接著，為了調(diào)查有機(jī)膜的化學(xué)構(gòu)造,在娃基板上形成IOOnm左右的由有機(jī)材料構(gòu)成的有機(jī)膜，進(jìn)行IR光譜測(cè)定。另外，有機(jī)膜通過熱處理而固化，也對(duì)有機(jī)膜的IR光譜的溫度依賴性進(jìn)行了調(diào)查。圖6是表示有機(jī)膜的IR光譜的圖。此外，有機(jī)膜使用了上述的實(shí)施方式中的溝道保護(hù)膜5的有機(jī)材料。另外，有機(jī)膜是進(jìn)行了 20分鐘的烘培而得到的有機(jī)膜。
測(cè)量的結(jié)果，如圖6所示可知，在有機(jī)膜中出現(xiàn)A I這9個(gè)峰值。具體而言，可以確認(rèn) MSOcnT1(A)處的 S1-O-Si (搖擺).700(^1 (B)處的 C-H(彎曲(芳香族))'780(^1 (C)處的 S1-O-Si (彎曲)，10800^0))處的 S1-O-Si (伸縮)、lUOcnT1 (E)處的 S1-苯基、1280cm-1 (F)處的 S1-CH3(彎曲)、1430CHT1 (G)處的 S1-苯基、ΙδΟΟαιΓ1 (H)處的 C-C(伸縮(芳香族))、和1580CHT1⑴處的C-C(伸縮(芳香族))。另外，使烘培溫度在300°C 600°C的溫度范圍內(nèi)變化來進(jìn)行測(cè)量，如圖6所示，可以確認(rèn):隨著烘培溫度的上升，S1-O-Si鍵合增加，并且S1-OH、S1-苯基鍵合減少?；趫D5以及圖6所示的結(jié)果，本申請(qǐng)發(fā)明人得到了如下見解:通過對(duì)有機(jī)膜進(jìn)行加熱，可以使有機(jī)膜的化學(xué)計(jì)量接近無機(jī)膜的化學(xué)計(jì)量。然而，如圖6所示可知，即使在600°C的熱處理之后，也會(huì)剩余相當(dāng)量的有機(jī)成分。于是，雖然認(rèn)為能夠通過對(duì)有機(jī)膜實(shí)施600°C以上的熱處理來使有機(jī)膜進(jìn)一步無機(jī)化，但若使烘培溫度為600°C以上則玻璃基板會(huì)熔化，因此難以使烘培溫度為600°C以上。另外，若使烘培溫度為600°C以上，則無法使用上限為400°C左右的低溫工藝來制造薄膜晶體管。此夕卜，通常，有機(jī)膜的溝道保護(hù)膜的烘培溫度最大為400°C左右已足夠，由此并不優(yōu)選使烘培溫度為600°C以上。如此，烘培中，基板整體被暴露于高溫中，因此使烘培溫度上升存在極限。于是，本申請(qǐng)發(fā)明人考慮通過對(duì)有機(jī)膜照射激光使有機(jī)膜成為600°C以上的高溫。若是通過激光則能夠使激光的照射部分局部成為高溫，因此既不會(huì)使玻璃基板溶化，另外，還能夠使用低溫工藝來制造薄膜晶體管。圖7是表示有機(jī)膜的IR光譜的圖，示出了在以300°C 1100°C的溫度范圍對(duì)有機(jī)膜進(jìn)行了 5分鐘的熱處理之后進(jìn)行了 IR光譜的測(cè)量的結(jié)果。此外，圖7中的有機(jī)膜由主骨架中含有硅氧烷的有機(jī)材料(材料A)構(gòu)成。如圖7所示可知:隨著 溫度的增加，1280cm-1處出現(xiàn)峰值的由S1-CH3(彎曲)等有機(jī)物引起的振動(dòng)模式消失，1080cm-1處出現(xiàn)峰值的S1-O-Si (伸縮)增加，SiO鍵合增加。特別地，可知在500°C與600°C之間光譜發(fā)生急劇變化。圖8A(a)以及圖8B(a)分別是對(duì)圖7(c)以及圖7(d)進(jìn)行了放大的圖。圖8A(b)以及圖8B(b)分別是對(duì)圖8A (a)以及圖8B(a)中由虛線圍起來的區(qū)域進(jìn)行了放大的圖。如圖8A以及圖SB所示可知:在500°C與600°C之間吸光系數(shù)急劇變大并且半值寬度急劇減小。因此，在本實(shí)施方式中，將如下情況定義為無機(jī)化:有機(jī)膜的IR光譜發(fā)生急劇變化的500°C和600°C時(shí)的存在于IOSOcnr1處的峰值的半值寬度成為(6001^+17001^)/2 =115cm 1 以下。接著，使用圖9A、圖9B、圖1OA以及圖10B，對(duì)由上述有機(jī)材料(材料A)形成的有機(jī)膜對(duì)激光的化學(xué)特性進(jìn)行說明。圖9A以及圖9B是表示對(duì)材料A的有機(jī)膜進(jìn)行熱處理時(shí)的、有機(jī)膜的折射率的波長(zhǎng)依賴性和熱處理溫度依賴性的圖，是示出了照射激光的波長(zhǎng)、有機(jī)膜的熱處理溫度、和有機(jī)膜的折射率之間的關(guān)系的圖。另外，圖1OA以及圖1OB是表示對(duì)材料A的有機(jī)膜進(jìn)行熱處理時(shí)的、有機(jī)膜的消光系數(shù)對(duì)波長(zhǎng)依賴性和熱處理溫度依賴性的圖，是示出了照射激光的波長(zhǎng)、有機(jī)膜的熱處理溫度、和有機(jī)膜的消光系數(shù)之間的關(guān)系的圖。此外，圖9B僅橫軸的參數(shù)與圖9A不同，示出了與圖9A相同的特性。首先，如圖9A以及圖9B所示，可知:隨著有機(jī)膜的加熱溫度上升，折射率減小，接近氧化硅的折射率(η = 1.4)。即，從折射率的觀點(diǎn)考慮，可知:通過激光對(duì)有機(jī)膜進(jìn)行加熱，能夠使有機(jī)膜接近氧化硅膜。另外，如圖1OA以及圖1OB所示，可知:隨著有機(jī)膜的加熱溫度上升，消光系數(shù)減小。即，通過激光對(duì)有機(jī)膜進(jìn)行加熱，從而能夠使有機(jī)膜透明化。此外，在圖1OA以及圖1OB中，對(duì)約800°C 900°C的溫度范圍并沒有進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)繪，這是因?yàn)槌隽藴y(cè)量裝置的檢測(cè)極限。在該范圍中，消光系數(shù)的值小，為IXlO-7CnT1以下。此外，測(cè)量裝置使用光譜型橢偏儀。另外，當(dāng)將入射的波長(zhǎng)設(shè)為λ、將消光系數(shù)設(shè)為k時(shí)，吸光系數(shù)α可以表示為α=4Jik/X，因此圖1OA以及圖1OB所示的消光系數(shù)的特性也可以表示成吸光系數(shù)的特性，成為圖1lA以及圖1lB所示的結(jié)果。圖1lA以及圖1IB是表示對(duì)材料A的有機(jī)膜進(jìn)行熱處理時(shí)的、有機(jī)膜的吸光系數(shù)對(duì)波長(zhǎng)依賴性和熱處理溫度的依賴性的圖，是示出了照射激光的波長(zhǎng)、有機(jī)膜的熱處理溫度、和有機(jī)膜的吸光系數(shù)之間的關(guān)系的圖。此外，圖1lB僅橫軸的參數(shù)與圖1lA不同，示出了與圖1lA相同的特性。如圖1lA以及圖1lB所示，可知:有機(jī)膜(材料A)的吸光系數(shù)在500度之前恒定或者微增，但當(dāng)從500°C變?yōu)?00°C時(shí)，小了 I個(gè)數(shù)量級(jí)以上。另外，可知:當(dāng)超過600°C而進(jìn)一步變?yōu)楦邷貢r(shí)，吸光系數(shù)進(jìn)一步減小。此外，在圖1lA以及圖1川中，對(duì)約8001: 9001:的溫度范圍并沒有進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)繪，但與圖1OB同樣，實(shí)際上為無限小的值的吸光系數(shù)，吸光系數(shù)為I X KT1CnT1以下。如上所述，可知:有機(jī)膜由于激光的照射而溫度上升，由此，吸光系數(shù)減小而使有機(jī)膜透明化。另外，可知:由于有機(jī)膜的溫度上升，由有機(jī)物引起的振動(dòng)模式消失，并且SiO鍵合增加，由此使有機(jī)膜無機(jī)化。接著，改變有機(jī)膜的材料，與圖1lA以及圖1lB同樣，對(duì)測(cè)量了有機(jī)膜的吸光系數(shù)的波長(zhǎng)以及溫度依賴性得到的結(jié)果進(jìn)行說明。圖12A以及圖12B是表示對(duì)由材料B形成的有機(jī)膜進(jìn)行熱處理時(shí)的、有機(jī)膜的吸光系數(shù)的波長(zhǎng)依賴性和熱處理溫度依賴性的圖。另外，圖13A以及圖13B是表示對(duì)由材料C形成的有機(jī)膜進(jìn)行熱處理時(shí)的、有機(jī)膜的吸光系數(shù)的波長(zhǎng)依賴性和熱處理溫度依賴性的圖。此外，圖12B以及圖13B分別僅橫軸的參數(shù)與圖12A以及圖13A不同，示出了與圖12A以及圖13A相同的特性。在此，材料B與材料A同樣，為主骨架中包含硅氧烷的有機(jī)材料。另外，材料C為主要包含倍半硅氧烷的有機(jī)材料。此外,材料B以及材料C的其他構(gòu)成與材料A同樣。如圖12A以及圖12B所示，可知:有機(jī)膜(材料B)的吸光系數(shù)，與有機(jī)膜(材料A)同樣，在500°C之前恒定或者微增，但當(dāng)從500°C變?yōu)?00°C時(shí)，小了 I個(gè)數(shù)量級(jí)以上。另夕卜，可知:當(dāng)超過600°C而進(jìn)一步變?yōu)楦邷貢r(shí)，吸光系數(shù)進(jìn)一步減小。另外，如圖13A以及圖13B所示，可知:有機(jī)膜(材料C)的吸光系數(shù)，與有機(jī)膜(材料A)同樣，在500°C之前恒定或者微增，但當(dāng)從500°C變?yōu)?00°C時(shí)，小了 I個(gè)數(shù)量級(jí)以上。另外，可知:當(dāng)超過600 C而進(jìn)一步變?yōu)槁劀貢r(shí)，吸光系數(shù)進(jìn)一步減小。此外，在圖13A以及圖13B中，對(duì)約700°C 900°C的溫度范圍并沒有進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)繪，但與圖1lB同樣，實(shí)際上為無限小的值的吸光系數(shù)，吸光系數(shù)為IXlO-1Cm-1以下。如上所述，可知:即使是由不同的有機(jī)材料構(gòu)成的有機(jī)膜，由于激光的照射而溫度上升，由此，吸光系數(shù)減小而使有機(jī)膜透明化。另外，可知:由于有機(jī)膜的溫度上升，由有機(jī)物引起的振動(dòng)模式消失，并且SiO鍵合增加，由此使有機(jī)膜無機(jī)化。另外，也可知:可以通過改變有機(jī)膜的材料來改變相對(duì)于激光波長(zhǎng)的吸光系數(shù)。由此，能夠選擇有機(jī)材料的種類以及激光波長(zhǎng)，以使得在照射激光前為非透明(帶顏色)、且在照射激光后變?yōu)橥该?。在本?shí)施方式中，通過對(duì)作為溝道保護(hù)膜5的前驅(qū)體的非透明的有機(jī)膜5a照射激光，使該有機(jī)膜5a透明化而形成溝道保護(hù)膜5，并且與此同時(shí)使溝道保護(hù)膜5的下層的非晶半導(dǎo)體薄膜4a結(jié)晶化。因此，優(yōu)選選擇有機(jī)膜5a的材料以及激光波長(zhǎng)，以使得照射激光前的透射率小于37%而照射激光后的透射率變?yōu)?7%以上。在此，關(guān)于有機(jī)膜的透射率τ，若使用入射光的強(qiáng)度Itl和透射有機(jī)膜的光的強(qiáng)度I來表示，則可表示為τ = IAtl，進(jìn)而，若使用有機(jī)膜的吸光系數(shù)α和有機(jī)膜的膜厚t來表示,則可表示為τ = I/、= exp (-a t)。在本實(shí)施方式中，在將有機(jī)膜不透明的情況設(shè)為有機(jī)膜的吸光系數(shù)α與有機(jī)膜的膜厚t之積大于I的情況時(shí)，在該情況下，成為
權(quán)利要求
1.一種薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法，包括: 第一工序，準(zhǔn)備基板； 第二工序，在所述基板上形成柵電極； 第三工序，在所述柵電極上形成第一絕緣膜； 第四工序，在所述第一絕緣膜上形成成為溝道層的半導(dǎo)體薄膜； 第五工序，在所述半導(dǎo)體薄膜上形成第二絕緣膜； 第六工序，通過對(duì)所述第二絕緣膜照射光線，提高所述第二絕緣膜的透射率；以及 第七工序，在所述溝道層的上方形成源電極以及漏電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法， 在所述第五工序中，形成對(duì)所述光線的透射率小于37%的由有機(jī)材料構(gòu)成的所述第二絕緣膜， 在所述第六工序中，通過照射所述光線使所述第二絕緣膜的透射率為37%以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法， 在所述第四工序中，形成非晶的所述半導(dǎo)體薄膜， 在所述第六工序中，通過從所述第二絕緣膜的上方照射所述光線，使所述第二絕緣膜的下方的所述半導(dǎo)體 薄膜結(jié)晶化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法， 在所述第四工序中，形成非晶的所述半導(dǎo)體薄膜， 進(jìn)而，在所述第六工序與所述第七工序之間，包含使所述半導(dǎo)體薄膜結(jié)晶化的工序。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法， 在所述第四工序中，形成結(jié)晶化的所述半導(dǎo)體薄膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中的任一項(xiàng)所述的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法， 在照射所述光線前，所述第二絕緣膜的吸光系數(shù)與所述第二絕緣膜的膜厚之積大于I。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 5中的任一項(xiàng)所述的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法， 在照射所述光線后，所述第二絕緣膜的吸光系數(shù)與所述第二絕緣膜的膜厚之積為I以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7中的任一項(xiàng)所述的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法， 在所述第六工序中，通過照射所述光線來使所述第二絕緣膜無機(jī)化。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜半導(dǎo)體器件的制造方法， 通過所述光線在所述第二絕緣膜內(nèi)進(jìn)行光反應(yīng)或熱反應(yīng)，從而發(fā)生所述無機(jī)化。
10.一種薄膜半導(dǎo)體器件，具備: 基板； 柵電極，其形成于所述基板上； 第一絕緣膜，其形成于所述柵電極上； 結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜，其形成于所述第一絕緣膜上； 源電極以及漏電極，其形成于所述結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜的上方；以及 第二絕緣膜，其形成于所述結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜上； 所述第二絕緣膜通過對(duì)該第二絕緣膜的前驅(qū)體照射所述光線而形成， 所述第二絕緣膜對(duì)所述光線的透射率，在照射所述光線后比照射所述光線前高。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的薄膜半導(dǎo)體器件， 所述第二絕緣膜對(duì)所述光線的透射率，在照射所述光線前小于37%，在照射所述光線后為37%以上。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的薄膜半導(dǎo)體器件， 所述前驅(qū)體由有機(jī)材料構(gòu)成， 所述第二絕緣膜是通過照射所述光線使所述有機(jī)材料無機(jī)化而得到的絕緣膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求10 12中的任一項(xiàng)所述的薄膜半導(dǎo)體器件， 照射所述光線前的所述第二絕緣膜的吸光系數(shù)與所述第二絕緣膜的膜厚之積大于I。
14.根據(jù)權(quán)利要求10 12中的任一項(xiàng)所述的薄膜半導(dǎo)體器件， 照射所述光線后的所述第二絕緣膜的吸光系數(shù)與所述第二絕緣膜的膜厚之積為I以下。
15.根據(jù)權(quán)利要求10 14中的任一項(xiàng)所述的薄膜半導(dǎo)體器件， 還具有在所述結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜與所述第二絕緣膜之間形成的含有碳的界面層， 所述界面層所含有的碳的濃度，為所述結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜所含有的作為雜質(zhì)的碳的濃度的50倍以上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的薄膜半導(dǎo)體器件， 所述界面層所含有的碳的濃度為5XlO2tl(atoms/cm3)以上。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的薄膜半導(dǎo)體器件， 所述界面層含有硫。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的薄膜半導(dǎo)體器件， 所述界面層所含有的硫的濃度，為所述結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜所含有的作為雜質(zhì)的硫的濃度的100倍以上。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的薄膜半導(dǎo)體器件， 所述界面層所含有的硫的濃度為5X IO19 (atoms/cm3)以上。
20.根據(jù)權(quán)利要求15 19中的任一項(xiàng)所述的薄膜半導(dǎo)體器件， 所述界面層的電阻率為2Χ106(Ω * cm)以上。
21.根據(jù)權(quán)利要求15 20中的任一項(xiàng)所述的薄膜半導(dǎo)體器件， 所述界面層的厚度為Inm以上且5nm以下。
全文摘要
本發(fā)明的薄膜半導(dǎo)體器件(10)的制造方法，包括第一工序，準(zhǔn)備基板(1)；第二工序，在基板(1)上形成柵電極(2)；第三工序，在柵電極(2)上形成柵極絕緣膜(3)作為第一絕緣膜；第四工序，在柵極絕緣膜(3)上形成成為溝道層(4)的非晶半導(dǎo)體薄膜(4a)；第五工序，在非晶半導(dǎo)體薄膜(4a)上形成溝道保護(hù)膜(5)作為第二絕緣膜；第六工序，通過對(duì)溝道保護(hù)膜(5)照射光線，提高溝道保護(hù)膜(5)的透射率；以及第七工序，在溝道層(4)的上方形成源電極(7S)以及漏電極(7D)。
文檔編號(hào)H01L29/786GK103189990SQ20118000424
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者林宏, 川島孝啟, 河內(nèi)玄士朗 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社, 松下液晶顯示器株式會(huì)社