[发明专利]氧化退火处理装置和使用氧化退火处理的薄膜晶体管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及氧化退火处理装置和使用氧化退火处理的薄膜晶体管的制造方法。

背景技术

在有源矩阵基板中，在作为图像的最小单位的每个像素中，作为开关元件设置有例如薄膜晶体管(Thin Film Transistor，以下也称为“TFT”)。

一般的底栅型TFT例如具有：设置在绝缘基板上的栅极电极；以覆盖栅极电极的方式设置的栅极绝缘膜；以在栅极绝缘膜上与栅极电极重叠的方式设置成岛状的半导体层；和在半导体层上以互相相对的方式设置的源极电极和漏极电极。

另外，近年来在有源矩阵基板中，作为图像的最小单位的各像素的开关元件，代替使用非晶硅的半导体层的现有的薄膜晶体管，提出了使用由具有高迁移率的IGZO(In-Ga-Zn-O)类的氧化物半导体膜形成的氧化物半导体的半导体层(以下称为“氧化物半导体层”)的TFT。

在使用氧化物半导体的薄膜晶体管中，难以稳定地得到高的薄膜晶体管的特性，需要通过氧化退火处理来控制氧缺陷量和降低缺陷能级。

于是，现有技术中，例如专利文献1所述，已知在扩散炉内，从投入基板至热处理工序(升温、稳定、降温)，在气氛气体(氮气、氧气、水蒸气)中进行热氧化退火处理。

另外，如专利文献2所述，已知多段型玻璃基板烧制炉，其在由隔热材料构成的炉体的内周存在空隙地竖立设置夹着面状加热器的红外线辐射板，在红外线辐射板的一侧设置有气体供给孔，在红外线辐射板的另一侧设置有排气孔，且在左右的两个红外线辐射板之间隔开所需间隔水平地分段(分层)设置有同样地夹着面状加热器的多块红外线辐射板，在各水平红外线辐射板之间的空间中由支承杆支承玻璃基板。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-128837号公报

专利文献2：实用新型登记第3066387号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

但是，在专利文献1所述的分批式横型扩散炉中，伴随基板的大型化装置主体的容量变大，升温和降温耗费时间。另外，由于要过冲，所以稳定化耗费时间。另外，由于炉内为高温，所以不能使用金属部件，必须由石英部件构成炉。由于大型的石英部件的加工非常困难，所以存在不能应对大型基板的问题。另外，关于基板块数，由于是分批处理，所以作为单位时间的处理能力的吞吐量无法上升。

另外，在专利文献2的多段型玻璃基板烧制炉中，无法确保气密性，产生面内分布，难以使水蒸气分散到炉内。另外，当作为红外线加热器的光性部件的云母加热器与大量水分接触时，存在产生漏泄电流的问题。

另外，在IGZO中，在AC溅射成膜中的靶接缝由于产生TFT特性偏差，所以需要不是基板整体地改善特性而是局部地改善特性。

本发明鉴于上述问题，目的在于即使是大型基板也能够在防止产生漏泄电流的同时以高吞吐量和低成本进行氧化退火处理。

解决技术问题的技术方案

为了达成上述目的，在本发明中，将包含水蒸气和氧气的氧补充气体仅供给到缺氧部位(氧缺陷部位)。

另外，反之将抑制氧化的氮气喷射到缺氧部位以外的部位，换言之喷射到氧过剩部位。

具体而言，第一发明包括：

密闭容器状的装置主体；

配置在上述装置主体的内部的远红外线面状加热器；

向上述装置主体内供给包含水蒸气和氧气的氧补充气体的氧补充气体供给管；

将上述装置主体内的气体排出的排气管；和

喷嘴喷射口，其与上述氧补充气体供给管通，对基板的氧缺陷部位喷射上述包含水蒸气氧气的氧补充气体。

根据上述结构，在装置主体内利用远红外线面状加热器高效地对大型基板进行加热。另外，从喷嘴喷射口仅对基板氧缺陷部位喷射包含水蒸气和氧气的氧补充气体，所在不会充满比必要的量多的水蒸气，能够抑制远红外线面状加热器产生漏泄电流(破坏绝缘)。另外，喷射包含水蒸气的氧气并加热，所以氧化效率提高，不需要将装置主体内保持在450℃左右的高温，能够由金属构成装置主体。而且，只要仅对氧缺陷部位喷射氧补充气体即可而不需要整体均匀地充满氧补充气体，所以不需要高的气密性，所以即使是大型的基板也能够进行蒸气氧化退火处理。

另外，第二发明为：在第一发明中，

还包括使上述装置主体的内部空间充满氮气的氮气供给管，

在使上述装置主体充满上述氮气的状态下，从上述喷嘴喷射口喷射上述氧补充气体。