[发明专利]制造半导体器件的方法

说明书

本发明涉及制造半导体器件如各种晶体管和集成电路的方法和设备。

近年来，采用激光来制造半导体器件的方法和设备得已开发。这些方法和设备的例子包括激光刻蚀或激光刻划，以此对薄膜进行刻蚀及刻图，激光退火，以此用激光辐照来改变膜或其表面的结晶状态，激光掺杂，以此在含杂质的环境中用激光照射来把杂质扩散进膜或其表面。

在这些使用激光的传统半导体制造方法中，首先把已由其它膜形成设备或刻蚀设备处理过的基片放置于激光处理设备之内的位置。该设备内被抽真空并且加热基片，然后用激光辐照处理基片。因此，生产率很纸。

本发明的目的是提供一种生产率得以改善的半导体器件的制造方法。

本发明的另一目的是提供一种能改善生产率的半导体器件的制造设备。

根据本发明的设备包括一个多室系统，其组成是膜形成设备(如等离子CVD设备、溅射设备、热CVD设备或真空蒸发设备)，刻蚀设备，掺杂设备(如等离子掺杂设备或离子注入设备)，热处理设备(如热扩散设备或热晶化设备)，真空设备如预备室，以及激光处理设备(如激光刻蚀设备、激光退火设备或激光掺条设备)。新的设备在完全不使每个基片暴露于大气的条件下完成处理。在该系统中，可在非常短的时间内完成抽真空。此外，传送基片时可免受污染。

而且，也可使用红外线辐照而不是激光辐照的各种退火方法。例如，对形成于玻璃基片之上的非晶硅膜进行加热，然后用红外辐射照射来使其晶化。结果，可进一步提高结晶度。硅薄膜比玻璃基片更易于吸收红外辐射。仅使硅薄膜被加热而不会使玻璃基片加热多少。这是有利的。而且，可以认为，所获得的效果等同于1000℃以上进行热退火所产生的效果。

采用这种红外辐射照射的退火可在几分钟内完成。因此，这被称为快速热退火(RTA)。这种退火可在半导体层上形成绝缘膜之后便利地进行。在这种情形，可降低半导体层与绝缘膜之间的界面能级，以致可提高界面特性。例如，在形成用于绝缘栅场效应晶体管的有源层(在此形成了沟道形成层)之后，形成成为栅绝缘膜的氧化硅膜。接着进行快速热退火处理。按此方式，可以改善沟道与栅绝缘膜之间的界面处及其周围的特性，这对绝缘栅场效应晶体管是重要的因素。

根据本发明的另一要点的半导体处理系统包括：

至少一个处理设备，用于辐照激光或其强度与激光相同的其它光(如红外光)；

至少一个采用气相淀积法的真空膜形成设备(可抽真空的室，例如等离子CVD设备、低压CVD(LPCVD)设备、大气压CVD(APCVD)设备、溅射膜形成设备(溅射设备)等)。

其中，在用于照射激光或其强度与激光相同的其它光的处理设备中，把激光或强光照射在形成于基片之上的非单晶半导体膜，例如非晶半导体膜、多晶半导体膜、微晶半导体膜。

其中，把所述基片从用于照射激光或其强度与激光相同的其它光的所述处理设备传送到另一个可抽真空的室，而不暴露于外部空气，并完成预定的处理；

在氧化气氛如氧气氛或在氮化(渗氮)气氛如氨气氛中，进行所述的激光或其强度与激光相同的其它光的照射，由此改善非单晶硅半导膜的结晶特性，进行其表面的氧化或在表面上形成氧化膜(在氧化气氛的情形)、或者进行其表面的氮化或在表面上形成氮化膜(在氮化气氛的情形)。本半导体处理系统具有把工件从光处理室传送到易抽真空的室的装置，而不使工件暴露于空气，反之亦然。

用于照射激光或其强度与激光相同的其它光的处理设备必须具有照射激光或其强度与激光相同的其它光的功能，具有引入所需气体的装置，并具有降低气压的排气装置。准分子激光器激光、各种YAG激光、红宝石激光等可用作激光。作为非相干光源而不是激光、也可使用稀有气体灯光如氙灯、氮灯或卤素灯等。从红外光到紫外光的宽范围波长可用作光源波长。为了防止基片温度升高，最好以脉冲方式进行光照射。期望的脉冲宽度为1μsec以下。

作为真空膜形成设备，等离子CVD设备、低压CVD(LPCVD)设备、大气压CVD(APCVD)设备或溅射膜形成设备(溅射设备)均可使用。

除了作为真空处理设备的上述设备之外，还可连接充有各种气氛的加热处理设备(热处理室)、离子注入设备、刻蚀室、把基片送入和送出的设备。最好这些设备中的每一个具有用于每种所需气体的气体引入系统和气体排出系统。最好这些设备与一个专门传送基片的公共传送室相连。

传送基片而不使其暴露于外部空气，从而使被处理的物体--工件(例如基片上的硅膜)在各道工序不被污染。

根据本发明的方法包括：