[发明专利]微晶半导体膜的制造方法及半导体装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明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半导体装置的制造方法及显示装置。

在此，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。

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。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5)。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)。

[专利文献1]日本专利申请公开2001-053283号公报

[专利文献2]日本专利申请公开平5-129608号公报

[专利文献3]日本专利申请公开2005-049832号公报

[专利文献4]日本专利申请公开平7-131030号公报

[专利文献5]日本专利申请公开2005-191546号公报

[专利文献6]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。

用多晶硅膜形成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×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)那样进展。

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(2950mm×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。

发明内容

于是，本发明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。

本发明的一个方式的要旨是：在绝缘膜上形成其间有空隙的混合相微粒的晶种，以填埋上述空隙的方式使混合相微粒生长而在所述晶种上形成第一微晶半导体膜，并且，以不扩大所述第一微晶半导体膜所包含的所述混合相微粒之间的空隙的方式在所述第一微晶半导体膜上形成第二微晶半导体膜。

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67Pa以上且13332Pa以下。在使混合相微粒生长填埋混合相微粒的第二条件中，将氢流量设定为含有硅或锗的沉积气体流量的100倍以上且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以上且13332Pa以下。在不扩大第一微晶半导体膜所包含的混合相微粒之间的空隙且形成高结晶性的微晶半导体膜的第三条件中，使含有硅或锗的沉积气体与氢的流量比交替增减，并将其供应到上述处理室内，并且将该处理室内的压力设定为1333Pa以上且13332Pa以下。