[发明专利]膜的形成方法、薄膜晶体管、太阳能电池、制造装置和显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及形成膜的方法。具体而言，涉及使用微晶硅膜形成用于薄膜晶体管或太阳能电池的膜的方法、制造使用上述微晶硅膜的薄膜晶体管或太阳能电池的制造装置、和组装有用上述制造装置制造的薄膜晶体管的显示装置。

背景技术

薄膜晶体管的活性层中使用的氧化硅膜中，有非晶膜(a-Si：非晶硅膜)、多晶膜(Poly-Si：多晶硅膜)和微晶膜(μc-Si：微晶硅膜)。其中，微晶膜具有比非晶膜更高的移动度。另外，微晶膜不一定需要多晶膜的形成中必需的退火处理，所以能够以600℃以下的低温在被处理体上制造薄膜晶体管。因为这样的背景，近年来提出了使用熔点低的玻璃基板作为被处理体，形成为了使在其上形成的活性层的动作速度提高的微晶膜的薄膜晶体管(例如参照专利文献1、2)。

专利文献1：日本特开平6-196701号公报

专利文献2：日本特开平8-148690号公报

发明内容

但是，因为微晶膜的晶粒以柱状生长，所以晶粒(grain)之间的物理结合和电结合会变弱。因此，如图14的上部(U：微晶膜(单层膜)与移动度)所示，结晶粒之间的晶界(grain boundary)上存在壁垒h。因此，由电子和空穴构成的载流子在微晶膜的晶界移动时，电阻(膜的横方向电阻)变大，每当要越过壁垒h时移动度μ降低，使薄膜晶体管的动作延迟，结果使薄膜晶体管的工作特性变得不稳定。

另外，当晶粒之间的结合变弱时，在薄膜晶体管的制造中，除去抗蚀膜时使用的缓冲氢氟酸(BHF：Buffered Hydrogen Fluoride)等的HF类药液，如图14的下部(V：微晶膜(单层膜)与BHF)所示， 通过晶界进入微晶膜的基底。此时，微晶硅膜虽然不会被缓冲氢氟酸蚀刻，但是微晶膜的基底的玻璃基板G会被蚀刻。结果，微晶硅膜从基底浮起(Lift-off)，最后从基底剥离，存在难以制造晶体管的情况。如此，在现有的微晶膜中，因为晶粒之间的横方向的结合较弱，所以在晶界上薄膜晶体管的电特性和物理特性变差。

于是，鉴于上述课题，本发明中，提供了通过提高形成微晶膜的晶粒之间的横方向的结合强度，形成电特性和物理特性良好的微晶硅膜的方法。

即，为了解决上述课题，根据本发明的某一方式，提供一种膜的形成方法，其是制造n沟道薄膜晶体管和p沟道薄膜晶体管中的至少一种的方法，包括利用规定的电子温度以下的高电子密度等离子体形成微晶硅膜的第一工序，和用比上述规定的电子温度高的电子温度的高电子密度等离子体形成超微晶硅膜的第二工序。

如上所述，单层膜的微晶膜中，晶粒以柱状生长，所以晶粒之间的横方向的结合较弱，从晶界贯通微晶膜而侵入基底的药液使基底被蚀刻，微晶硅膜浮起，存在难以制造晶体管或是制成的晶体管的移动度和on/off比等工作特性在晶界附近恶化的问题。

与此相对，根据本结构，在微晶硅的形成中，使用规定的电子温度以下的高电子密度等离子体，在微晶硅膜上成膜的超微晶硅膜中，使用比微晶硅膜更高的电子温度的高电子密度等离子体。

根据发明人所示的图6的相关关系，是高电子密度等离子体，当等离子体的电子温度T_e上升时，会形成更加致密的超微晶膜。可以认为这是因为电子温度T_e上升时，照射到基板的离子的能量增加，所以某种程度上抑制了膜的三维结构的成膜。由此，在微晶硅膜上形成的超微晶膜，是比微晶硅膜更致密的膜。如此，关于微晶膜和超微晶膜，可以设定各工序的工艺条件，使上述第二工序中形成的超微晶膜比上述第一工序中形成的微晶膜更加致密地形成。

另外，也可以设定各工序的工艺条件，使上述第二工序中形成的超微晶膜比上述第一工序中形成的微晶膜的晶粒更小。

或者，也可以设定各工序的工艺条件，使上述第一工序中形成的微晶膜比上述第二工序中形成的超微晶膜的结晶体积分数更高。

由此，能够形成使结晶性高的微晶膜和致密性高和/或晶粒小的超微晶膜叠层而得的叠层膜。此处，关于本说明书中的结晶性和致密性的指标进行说明。