[发明专利]半导体装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有由薄膜晶体管(以下称为TFT)构成的电路的半导体装置 及其制造方法。例如，本发明涉及作为部件安装有以液晶显示面板为代表的电 光装置或具有有机发光元件的发光显示装置的电子产品。

在本说明书中，半导体装置指的是能够通过利用半导体特性而工作的所有 装置，因此电光装置、半导体电路及电子产品都是半导体装置。

背景技术

近年来，通过使用形成在具有绝缘表面的衬底上的半导体薄膜(厚度大约 为几十nm至几百nm)构成薄膜晶体管(TFT)的技术引人注目。薄膜晶体管广 泛地应用于电子装置如IC或电光装置，尤其是作为图像显示装置的开关元件， 正在积极地进行研究开发。

现在，使用由非晶半导体膜构成的薄膜晶体管、或由多晶半导体膜构成的 薄膜晶体管等作为图像显示装置的开关元件。

关于由非晶半导体膜构成的薄膜晶体管，使用氢化非晶硅膜等的非晶半导 体膜，因此对工艺温度有一定的限制，从而不进行在膜中的氢脱离的400℃以 上的温度下的加热、或在由膜中的氢导致表面粗糙的强度下的激光照射、等等。 氢化非晶硅膜是通过使氢与悬空键结合而对悬空键封端以提高电特性的非晶 硅膜。

作为多晶半导体膜如多晶硅膜的形成方法，已知如下技术：为了不发生表 面粗糙，预先进行降低非晶膜中的氢浓度的脱氢化处理，然后通过使用光学系 统将脉冲振荡受激准分子激光束加工为线形并通过使用线形光束对被脱氢化 了的非晶硅膜进行扫描及照射，以实现结晶化。

由多晶半导体膜构成的薄膜晶体管具有如下优点：与由非晶半导体膜构成 的薄膜晶体管相比，其迁移率高两位数以上；可以在同一个衬底上一体形成显 示装置的像素部和其外围驱动电路。然而，与使用非晶半导体膜时相比，其制 造步骤由于半导体膜的结晶化步骤而被复杂化，这导致成品率的降低及成本的 上升。

在专利文件1中，本申请人提出了其沟道形成区域由混合了结晶结构和非 晶结构的半导体构成的FET(Field effect transistor，即场效应晶体管)。

另外，使用由微晶半导体膜构成的薄膜晶体管作为图像显示装置的开关元 件(参照专利文件2及3)。

作为现有的薄膜晶体管的制造方法，已知如下方法：在栅极绝缘膜上形成 非晶硅膜，然后在其上形成金属膜并对该金属膜照射二极管激光，以将非晶硅 膜改变为微晶硅膜(非专利文件1)。在上述方法中，形成在非晶硅膜上的金 属膜是用来将二极管激光的光能转换成热能的膜，该膜之后应该被去除，以完 成薄膜晶体管。就是说，非晶硅膜只因来自金属膜的传导加热而被加热，以形 成微晶硅膜。

除了对非晶硅照射激光来形成微晶半导体膜的方法以外，还有通过等离子 体CVD法形成微晶半导体膜的方法。作为通过等离子体CVD法形成微晶硅膜的 方法，公开了利用30MHz以上的VHF(Very High Frequency；甚高频)带的高频 的发明(参照专利文件4)。

专利文件1美国专利第5591987号

专利文件2日本专利申请公开H4-242724号公报

专利文件3日本专利申请公开2005-49832号公报

专利文件4日本专利第3201492号公报

非专利文件1 Toshiaki Arai等，SID07DIGEST，2007，p.1370-1373

液晶面板通过在被称为母玻璃的大面积玻璃衬底上加工多个面板之后，最 终分断为适合于电视装置或个人计算机的屏幕的尺寸来制造。这是为了通过从 一个母玻璃取出多个面板来降低每个面板的成本。在液晶面板的市场上急剧地 进行屏幕尺寸(面板尺寸)的大型化和销售价格的下降。近年来，进行母玻璃 的大型化，以与大屏幕化和低价格化相应地提高生产率。

被称为第一代的1991年前后的典型的玻璃衬底的尺寸为300mm×400mm。之 后，母玻璃的尺寸一味扩大，即第二代(400mm×500mm)、第三代(550mm×650mm)、 第四代(730mm×920mm)、第五代(1000mm×1200mm)、第六代(2450mm×1850mm)、 第七代(1870mm×2200mm)、第八代(2000mm×2400mm)、第九代(2450mm×3050mm)、 第十代(2850mm×3050mm)。