[发明专利]半导体器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及到用激光束对半导体膜进行退火的方法(以下称为激光退火)。本发明还涉及到制造半导体的方法，此方法包括作为其一个步骤的激光退火。顺便说一下，此处所用的术语“半导体器件”通常包括诸如液晶显示器件和发光器件之类的电光器件以及包括以电光器件作为其组成部分的电子设备。

背景技术

近年来，对于制作在诸如玻璃衬底之类的绝缘衬底上的半导体膜进行激光退火以便使半导体膜结晶或改进其结晶性质的技术，已经进行了广泛的研究。硅被广泛用作这种半导体膜。在本说明书中，利用激光束使半导体膜结晶以获得结晶半导体膜的方法被称为激光晶化。此外，在本说明书中，结晶半导体膜表示其中存在着结晶区域的半导体膜。

比之此前被广泛使用的合成石英玻璃衬底，玻璃衬底具有价格不高而加工性能好以及容易制造大面积衬底的优点。这是它之所以得到广泛研究的原因。激光被优选用来晶化玻璃衬底上的半导体膜的原因是玻璃的熔点低。激光能够为半导体膜提供高的能量而不大幅度提高衬底的温度。此外，比之采用电加热炉的加热方法，激光的产出明显地高。

由于利用激光退火制作的结晶半导体膜具有高的迁移率，故结晶硅膜被用来制作薄膜晶体管(TFT)。薄膜晶体管被广泛地用于这样一种单片液晶电光器件中，其中用于象素驱动的TFT和用于驱动电路的TFT被制造在玻璃衬底上。

借助于用光学系统将诸如准分子激光束之类的大功率脉冲激光束在辐照平面处形成为几厘米平方的点或长度为10厘米或更长的线状，并扫描此激光束(即激光束辐照位置相对于辐照平面作相对运动)，这种进行激光退火方法由于产出高，从而就工业意义而言是优越的，因而被优选采用。

特别是当采用线状激光束时，能够实现高的产出，这是因为借助于仅仅沿垂直于线状激光束的长度方向扫描，整个辐照平面能够被线状激光束辐照，而不像采用点状激光束的情况那样需要前后左右方向扫描。线状激光束沿垂直于其长度的方向被扫描的理由是长度方向是最有效的扫描。由于这种高的产出，故在激光退火方法中，使用了这样线状激光束，其中利用适当的光学系统形成脉冲振荡准分子激光束，它正在成为采用TFT的液晶显示器件的一种首选的制造技术。

然而，存在着这样的情况，其中用激光结晶方法得到的结晶半导体膜的薄膜质量下降。亦即，若激光辐照到半导体膜，则半导体膜瞬时熔化并局部膨胀，为了释放膨胀引起的内应力而在结晶半导体膜中出现畸变。

而且，当采用激光辐照结晶方法时，能够赋予半导体膜高的能量而不很提高衬底的温度。因而在衬底与半导体膜之间产生陡峭的温度梯度，半导体膜于是由于张应力而畸变。

若在得到的绝缘栅半导体器件中的半导体膜中存在畸变，则由于畸变而形成势垒和陷阱能级，有源层与栅绝缘膜之间的界面能级因而变高。而且，若存在畸变，则施加的电场不均匀，这就成为半导体器件工作失效的一个原因。此外，半导体膜表面的畸变对溅射或CVD淀积的栅绝缘膜的平整度有损伤，由于出现绝缘缺陷等而引起可靠性降低。确定TFT场效应迁移率的一个重要因素是表面散射效应。TFT有源层与栅绝缘膜之间界面的平整度对场效应迁移率有很大的影响。界面变得越平整，就得到越高的场效应迁移率而不受散射的影响。结晶半导体膜的畸变从而影响TFT的所有性能，甚至改变成品率。

发明内容

本发明的目的是制作一种畸变小的半导体膜并提供一种采用此半导体膜的半导体器件的制造方法。

本发明的特征是，在用激光对半导体膜进行晶化之后，借助于用热处理工艺对半导体膜进行加热而降低半导体膜中形成的畸变。与激光辐照出现的局部加热相反，衬底和半导体膜被热处理过程整个加热，因而有可能减轻半导体膜中形成的畸变，从而提高半导体膜的物理性质。

根据本发明的制造半导体器件的方法，其特征是包含下列步骤：将激光辐照到非晶半导体膜，以形成结晶半导体膜；以及进行热处理，以降低结晶半导体膜中由于激光辐照而形成的畸变。