[发明专利]微晶半导体膜的制作方法及半导体装置的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及微晶(microcrystallite)半导体膜的制作方法、使用该微晶半导体膜的半导体装置的制作方法、以及显示装置。

另外，在本说明书中半导体装置指的是通过利用半导体特性能够发挥作用的所有装置，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。

背景技术

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。公开有将非晶硅、微晶硅及多晶硅的用于半导体膜的技术，所述半导体膜用于薄膜晶体管的沟道区(参照专利文献1至5)。薄膜晶体管的典型应用例是液晶电视装置，作为构成显示屏幕的各像素的开关晶体管而得到实际应用。

此外，如下的光电转换装置的开发正得到推进：该光电转换装置，将作为通过等离子体CVD法能制作的晶体类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)。

专利文献1：日本特开2001-053283号公报

专利文献2：日本特开平5-129608号公报

专利文献3：日本特开2005-049832号公报

专利文献4：日本特开平7-131030号公报

专利文献5：日本特开2005-191546号公报

专利文献6：日本特开2000-277439号公报

使用非晶硅膜形成沟道区的薄膜晶体管存在场效应迁移率(field effect mobility)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存在如下问题，即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变高，不能获得充分的开关特性。

多晶硅膜成为沟道区的薄膜晶体管具有场效应迁移率显著高于上述两种薄膜晶体管、能够获得高导通电流这一特性。由于该特性，该薄膜晶体管不但能够用作设置于像素的开关用晶体管，而且还能够构成要求高速动作的驱动器电路。

然而，使用多晶硅膜形成沟道区的薄膜晶体管的制作工序与制作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、制造成本增大成为问题。例如，多晶硅膜的制造所需的激光退火技术存在激光束的照射面积小而不能高效地生产大屏幕的液晶面板这一问题。

另外，用于制造显示面板的玻璃衬底朝大面积化发展：第3代(550mm×650mm)、第3.5代(600mm×720mm或620mm×750mm)、第4代(680mm×880mm或730mm×920mm)、第5代(1100mm×1300mm)、第6代(1500mm×1850mm)、第7代(1870mm×2200mm)、第8代(2200mm×2400mm)、第9代(2400mm×2800mm)、第10代(2950mm×3400mm)。玻璃衬底的大型化基于最低成本设计的概念。

与此相对，仍未确立能够在如第10代(2950mm×3400mm)的大面积母玻璃衬底上高生产率地制造能高速动作的薄膜晶体管的技术，这成为业界的问题。

发明内容

因此，本发明的一个方式以提供高生产率地制作电特性优良的半导体装置的方法为课题。

本发明的一个方式的要旨是：利用第一条件形成以低微粒密度具有高结晶性的混合相微粒(mixed phase grain)的晶种后，利用第二条件以使晶种的混合相微粒生长而填埋混合相微粒的间隙的方式在晶种上层叠形成微晶半导体膜。

以低微粒密度提供高结晶性的混合相微粒的第一条件，将氢的流量设定为含有硅或锗的沉积气体的流量的50倍以上1000倍以下来稀释沉积气体，并且将处理室内的压力设定为大于1333Pa且13332Pa以下。使混合相微粒生长来填埋混合相微粒的间隙的第二条件，将氢的流量设定为含有硅或锗的沉积气体的流量的100倍以上2000倍以下来稀释沉积气体，并且将处理室内的压力设定为1333Pa以上13332Pa以下。