專(zhuān)利名稱(chēng)：薄膜晶體管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在液晶顯示裝置、發(fā)光型的顯示裝置和LSI等中使用的薄膜晶體管的制造方法，說(shuō)得更詳細(xì)點(diǎn)，涉及采用用液體材料形成構(gòu)成薄膜晶體管的薄膜的辦法，制造薄膜晶體管的方法。
背景技術(shù)：
通常，薄膜晶體管用半導(dǎo)體膜、絕緣膜、導(dǎo)電膜等的薄膜構(gòu)成。在用于液晶顯示裝置等中的薄膜晶體管外部還使用透明導(dǎo)電膜。若對(duì)薄膜從功能方面進(jìn)行分類(lèi)，則在絕緣膜中有柵極絕緣膜和層間絕緣膜，在導(dǎo)電膜中有柵極電極、源極·漏極電極、象素電極和作為布線使用的絕緣膜。在這些薄膜的形成中，以往，主要使用CVD(Chemical VaporDeposition，化學(xué)氣相淀積)法或?yàn)R射法。
作為半導(dǎo)體膜，主要使用無(wú)定形硅漠(或非晶硅膜)或多晶硅膜(polysilicon膜)的硅膜。以往，作為硅膜的形成方法，利用使用甲硅烷氣體或乙硅烷氣體的熱CVD法或等離子體CVD、光CVD等，一般地說(shuō)多晶硅使用熱CVD(參看J.Vac.Sci.Technology.,14卷1082頁(yè)(1997))，而無(wú)定形硅則廣為使用等離子體CVD(參看Solid StateCom.,17卷1193頁(yè)(1975))。
但是，在使用這些CVD方法的硅膜的形成中，在工藝方面在以下的各點(diǎn)上還有待于進(jìn)一步改良。①由于使用氣相反應(yīng)，由于在氣相中將產(chǎn)生硅粒子，故歸因于裝置的污染或異物的發(fā)生而將使生產(chǎn)成品率低。②由于原料是氣體狀態(tài)，故在表面上有凹凸的基板上難于得到均一膜厚。③由于需要基板加熱工序以及膜的形成速度慢，故生產(chǎn)性低。④在等離子體CVD法的情況下，需要復(fù)雜且昂貴的高頻產(chǎn)生裝置或真空裝置。
此外，在材料方面來(lái)說(shuō)，由于使用有毒、反應(yīng)性高的氣體狀態(tài)的氫化硅不僅在操作上存在著難點(diǎn)，而且由于是氣體狀態(tài)還需要密閉狀的真空裝置，在排氣處理方面需要除害裝置。一般地說(shuō)，這些裝置不僅規(guī)模大且裝置本身昂貴，而且由于真空系統(tǒng)和等離子體系統(tǒng)要消費(fèi)巨大的能量，故與產(chǎn)品的高價(jià)格連在一起。
近些年來(lái)，人們提出了涂敷液體狀的氫化硅的方法而不使用真空系統(tǒng)的方法。特開(kāi)平1-29661號(hào)公報(bào)中，雖然公開(kāi)了使氣體狀的原料液體化后吸附到冷卻后的基板上邊，與化學(xué)性能活潑的原子狀的氫進(jìn)行反應(yīng)以形成硅系的薄膜的方法，但是，還存在著以下那樣的問(wèn)題。①由于要連續(xù)地進(jìn)行使原料的氫化硅氣化和冷卻，故不僅必須要有復(fù)雜的裝置，膜厚的控制也是困難的。
此外，在特開(kāi)平7-267621號(hào)公報(bào)中，雖然公開(kāi)了把低分子量的液體狀的氫化硅涂敷到基板上的方法，但是該方法由于系統(tǒng)不穩(wěn)定，故在操作方面存在著難點(diǎn)的同時(shí)，在應(yīng)用于大面積基板上的情況下，要得到均一膜厚是困難的。
另一方面，在英國(guó)專(zhuān)利GB-2077710A中雖然報(bào)告了固體狀的氫化硅聚合物的例子，但是由于不溶解于溶劑，故不可能用涂敷法形成薄膜。
此外，上述硅半導(dǎo)體膜，通常摻有周期表的第3族元素或第5族元素，故可以作為正型或負(fù)型的半導(dǎo)體使用。這些摻雜通常形成了硅膜之后，用熱擴(kuò)散或離子注入法進(jìn)行。熱擴(kuò)散法基本上是高溫工藝(需要800℃以上)，可以使用的基板材料受到限制。特別是對(duì)于可以在液晶顯示裝置中使用的玻璃基板不能使用該方法。離子注入法盡管具有可以精確地控制雜質(zhì)量、可以控制在硅膜中的深度方向上的雜質(zhì)的分布的特征，但是卻存在著使用真空裝置、裝置是大型的、且重量大價(jià)格昂貴等的問(wèn)題。
人們歷來(lái)也使用在通常的非摻雜硅膜的形成中使用的CVD法來(lái)形成摻進(jìn)雜質(zhì)的摻雜硅膜的方法。但是，該方法總是具有CVD法所具有的特征和課題。
在薄膜晶體管中使用的柵極絕緣膜或?qū)娱g絕緣膜的形成中，也主要利用與前邊所說(shuō)的硅膜的形成同樣的熱CVD法或等離子體CVD法。用SOG形成的絕緣膜或有機(jī)絕緣膜，以進(jìn)行平坦化為目的雖然屢屢使用，但是幾乎不能單獨(dú)使用，而是與用CVD法形成的膜一起使用。
在薄膜晶體管中使用的柵極電極或源極、漏極等的電極用導(dǎo)電膜、布線用導(dǎo)電膜、作為象素電極使用的透明導(dǎo)電膜的形成，廣為使用濺射法。
前邊所說(shuō)的CVD法具有以下4個(gè)特征，這些特征在絕緣膜形成中與硅膜的形成是一樣的。①由于使用氣相反應(yīng)，在氣相中將產(chǎn)生硅粒子，故歸因于裝置的污染或異物的發(fā)生而將使生產(chǎn)成品率降低。②由于原料是氣體狀態(tài)，故在表面上有凹凸的基板上難于得到均一膜厚。③由于需要基板加熱工序以及膜的形成速度慢，故生產(chǎn)性低。④在等離子體CVD法的情況下，需要復(fù)雜且昂貴的高頻產(chǎn)生裝置或真空裝置。
在主要由金屬構(gòu)成的導(dǎo)電膜和透明導(dǎo)電膜的形成中使用的濺射法，也需要真空裝置，除真空泵外，還需要靶材料、濺射器用的電源和基板加熱裝置等。濺射法與CVD法比較起來(lái)使用有毒或可燃性氣體的時(shí)候雖然少，但是，除作為成膜對(duì)象的基板之外，在放置基板的反應(yīng)室的內(nèi)壁上也將成膜，附著在內(nèi)壁上的成膜物質(zhì)剝落后將變成為成膜中所產(chǎn)生的異物，將成為成品率降低主要原因，這一點(diǎn)與CVD法是一樣的。此外，在濺射法中也存在著CVD法共同的課題在基板表面的凹凸部分處的膜厚的不均一性、生產(chǎn)性低和由于需要真空裝置而使裝置規(guī)模大造價(jià)高等。
因此，在現(xiàn)有的用CVD法或?yàn)R射法形成薄膜的方法中，存在著生產(chǎn)性低、缺陷多成品率不好、在表面的凹凸部分處膜厚不均一，在布線圖形中在臺(tái)階部分處進(jìn)行斷線等的共同的課題。這些課題將變成為使所要制造的薄膜晶體管的價(jià)格升高的課題。在CVD法或?yàn)R射法中的這些課題要?dú)w因于這些成膜方法本質(zhì)上所具有的特征使用真空裝置、需要對(duì)基板加熱、需要等離子體等的電源、在基板以外的裝置內(nèi)壁等的不需要的部分上也成膜，且該膜的剝落將變成為異物缺陷的原因等等。此外，這些本質(zhì)上的特征，由于裝置將變成為大規(guī)模的裝置因此還具有裝置的價(jià)格昂貴、裝置的運(yùn)行費(fèi)用高的課題。
此外，在現(xiàn)有的向硅膜導(dǎo)入雜質(zhì)的方法中，在用CVD進(jìn)行導(dǎo)入的情況下，具有與上述課題完全相同的課題。在用離子注入法進(jìn)行導(dǎo)入的情況下，則具有運(yùn)行費(fèi)用高的課題。這些課題，結(jié)果將變成為用現(xiàn)有的方法制造的薄膜晶體管的造價(jià)高。
發(fā)明的公開(kāi)本發(fā)明，提出了用與現(xiàn)有的成膜法本質(zhì)上不同的新的方法制造薄膜晶體管的方案，目的是解決現(xiàn)有的成膜方法本質(zhì)上內(nèi)在的上述課題，用小型而便宜的裝置，可以生產(chǎn)性高、缺陷少、成品率高、在臺(tái)階部分處不會(huì)發(fā)生斷線地用低價(jià)格形成薄膜、與現(xiàn)有技術(shù)比較可以用壓倒性的低造價(jià)制造薄膜晶體管。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明，用使用液體材料的方法來(lái)形成構(gòu)成薄膜晶體管的硅膜、絕緣膜、導(dǎo)電膜等的各種薄膜的全部或大部分的薄膜。此外，對(duì)于在薄膜晶體管的制造中所必須的向硅膜中導(dǎo)入雜質(zhì)和雜質(zhì)量的控制來(lái)說(shuō)，也以利用液體材料進(jìn)行硅膜的薄膜形成這種手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。用液體材料形成薄膜的主要方法，是采用先把液體材料涂敷到基板上形成涂敷膜，再對(duì)該涂敷膜進(jìn)行熱處理的辦法形成所要求的薄膜。
本發(fā)明的第1方面的薄膜晶體管的制造方法，在至少具有雜質(zhì)濃度受控的硅膜和絕緣膜及導(dǎo)電膜的各種薄膜的薄膜晶體管的制造方法中，其特征是上述雜質(zhì)濃度受控的硅膜由非摻雜硅膜和摻雜硅膜構(gòu)成，上述非摻雜硅膜的形成由向基板上涂敷含有硅原子的液體材料形成涂敷膜的工序、和其次使該涂敷膜變成為非摻雜硅膜的熱處理工序構(gòu)成，上述摻雜硅膜的形成由把含有硅原子和硼或磷的液體材料涂敷到基板上形成涂敷膜的工序、和其次使該涂敷膜變成為摻雜硅膜的熱處理工序構(gòu)成。
此外，在上述構(gòu)成中，其特征是理想的是，上述非摻雜硅膜形成溝道區(qū)，上述摻雜硅膜形成源·漏區(qū)。此外，其特征是上述摻雜硅膜形成電極或布線。
本發(fā)明的第2方面的薄膜晶體管的制造方法，在至少具有雜質(zhì)濃度受控的硅膜和絕緣膜和導(dǎo)電膜的各種薄膜的薄膜晶體管的制造方法中，其特征是含有為了得到包括所希望的雜質(zhì)濃度在內(nèi)的上述雜質(zhì)濃度受控的硅膜，把含有硅原子的液體材料、含有硅原子和雜質(zhì)的液體材料的混合液涂敷到基板上形成涂敷膜的工序；其次使該涂敷膜變成為雜質(zhì)濃度受控的硅膜的熱處理工序。
此外，在上述構(gòu)成中，其特征是包括上述所希望的雜質(zhì)濃度在內(nèi)的上述雜質(zhì)濃度受控的硅膜，形成溝道區(qū)。
本發(fā)明的第3方面的薄膜晶體管的制造方法，在至少具有雜質(zhì)濃度受控的硅膜和絕緣膜和導(dǎo)電膜的各種薄膜的薄膜晶體管的制造方法中，其特征是上述雜質(zhì)濃度受控的硅膜，由非摻雜硅膜和摻雜硅膜的疊層膜構(gòu)成，上述非摻雜硅膜的形成由向基板上涂敷含有硅原子的液體材料形成涂敷膜的工序、和其次使該涂敷膜變成為非摻雜硅膜的熱處理工序構(gòu)成，上述摻雜硅膜的形成由把含有硅原子和雜質(zhì)的液體材料涂敷到基板上形成涂敷膜的工序、和其次使該涂敷膜變成為摻雜硅膜的熱處理工序構(gòu)成。
此外，在上述構(gòu)成中，其特征是理想的是，由上述非摻雜硅膜和摻雜硅膜的疊層膜構(gòu)成的雜質(zhì)濃度受控的硅膜形成溝道區(qū)。
本發(fā)明的第4方面的薄膜晶體管的制造方法，在至少具有雜質(zhì)濃度受控的硅膜和絕緣膜和導(dǎo)電膜的各種薄膜的薄膜晶體管的制造方法中，其特征是包括下述工序向絕緣基板或絕緣膜上邊涂敷含有硅原子的液體材料或含有硅原子和雜質(zhì)的液體材料形成涂敷膜的工序；使該涂敷膜變成為雜質(zhì)濃度受控的硅膜的熱處理工序；使該硅膜圖形化以形成將成為源、漏和溝道的島狀區(qū)域的工序；形成柵極絕緣膜的工序；形成柵極電極的工序；以上述柵極電極為掩模，除去源、漏區(qū)上邊的柵極絕緣膜使將成為源、漏區(qū)的硅膜露出來(lái)的工序；向已露出來(lái)的源·漏區(qū)上邊涂敷含有硅原子和雜質(zhì)的液體材料形成涂敷膜的工序；對(duì)該涂敷膜進(jìn)行熱處理形成摻雜硅膜的第1熱處理工序；使該摻雜硅膜中的雜質(zhì)向下層的硅膜中擴(kuò)散的第2熱處理工序；使上述摻雜硅膜圖形化形成與上述源·漏區(qū)上邊的一部分進(jìn)行重疊的圖形的工序；形成層間絕緣膜的工序；在層間絕緣膜上形成接觸孔的開(kāi)口的工序；形成電極的工序。
本發(fā)明的第5方面的薄膜晶體管的制造方法，在至少具有雜質(zhì)濃度受控的硅膜和絕緣膜和導(dǎo)電膜的各種薄膜的薄膜晶體管的制造方法中，其特征是包括下述工序向絕緣基板或絕緣膜上邊涂敷含有硅原子和雜質(zhì)的液體材料形成涂敷膜的工序；對(duì)該涂敷膜進(jìn)行熱處理作為摻雜硅膜形成源、漏區(qū)的工序；向基板上涂敷含有硅原子的液體材料或含有硅原子和雜質(zhì)的液體材料形成涂敷膜的工序；使該涂敷膜變成為雜質(zhì)濃度受控的硅膜的熱處理工序；使該雜質(zhì)濃度受控的硅膜圖形化以形成含有與上述源、漏區(qū)連接的溝道區(qū)的島狀區(qū)域的工序；形成柵極絕緣膜的工序；形成柵極電極的工序；形成層間絕緣膜的工序；在層間絕緣膜上形成接觸孔的開(kāi)口的工序；形成電極的工序。
本發(fā)明的第6方面的構(gòu)成是薄膜晶體管的制造方法，在至少具有雜質(zhì)濃度受控的硅膜和絕緣膜和導(dǎo)電膜的各種薄膜的薄膜晶體管的制造方法中，其特征是包括下述工序在絕緣基板或絕緣膜上邊，形成柵極電極的工序；形成柵極絕緣膜的工序；向基板上涂敷含有硅原子的液體材料或含有硅原子和雜質(zhì)的液體材料形成涂敷膜的工序；使該涂敷膜變成為雜質(zhì)濃度受控的硅膜的熱處理工序；涂敷含有硅原子和雜質(zhì)的液體材料形成涂敷膜的工序；對(duì)該涂敷膜進(jìn)行熱處理作為雜質(zhì)摻雜硅膜形成源、漏區(qū)的工序；形成電極的工序。
本發(fā)明的第7方面的薄膜晶體管的制造方法，其特征是在上述第1到第6方面的任何一種構(gòu)成中，向基板上涂敷上述液體材料形成涂敷膜，其次對(duì)該涂敷膜進(jìn)行熱處理形成雜質(zhì)濃度受控的硅膜的上述熱處理工序，由從上述涂敷膜上除去溶劑的第1熱處理工序和其次形成雜質(zhì)濃度受控的硅膜的第2熱處理工序構(gòu)成。
本發(fā)明的第8方面，其特征是在在上述第1到第6方面的任何一種構(gòu)成中，形成上述雜質(zhì)濃度受控的硅膜的上述熱處理工序，由從上述涂敷膜上除去溶劑的第1熱處理工序、其次形成雜質(zhì)濃度受控的硅膜的第2熱處理工序和其次使該雜質(zhì)濃度受控的硅膜結(jié)晶化的第3熱處理工序工序構(gòu)成。
在上述構(gòu)成中，理想的是，上述第1熱處理工序的特征是包含除去溶劑的干燥工序和在該涂敷膜內(nèi)進(jìn)行熱分解和/或光分解的工序。此外，上述光分解工序的特征是優(yōu)選向上述涂敷膜照射波長(zhǎng)在170nm以上380nm以下的光。此外，在一個(gè)理想的方案中，其特征是上述第2或第3熱處理工序是用燈泡退火或激光退火實(shí)施的熱處理。此外，在一個(gè)理想的方案中，其特征是上述第1、第2、第3熱處理工序，在氧濃度受控的氣氛中進(jìn)行處理使得在經(jīng)該熱處理工序形成的雜質(zhì)濃度受控的硅膜中含有的氧原子在100ppm以下。
本發(fā)明的第9方面的薄膜晶體管的制造方法，在上述結(jié)構(gòu)中，其特征在于，在至少具有雜質(zhì)濃度受控的硅膜和絕緣膜和導(dǎo)電膜的各種薄膜的薄膜晶體管的制造方法中，其特征是上述絕緣膜的形成工序，含向基板上涂敷聚硅氮烷(polysilazane)的工序、和其次借助于熱處理使所涂敷的聚硅氮烷變成為SiO2膜的工序。
本發(fā)明的第10方面的薄膜晶體管的制造方法，在上述的構(gòu)成中，其特征在于，導(dǎo)電膜的形成工序含，向基板上涂敷含有金屬的液體材料形成涂敷膜的工序、和其次借助于熱處理使該涂敷膜變成為導(dǎo)電膜的工序、和其次使該導(dǎo)電膜圖形化的工序。
本發(fā)明的第11方法的薄膜晶體管的制造方法，在上述構(gòu)成中，上述導(dǎo)電膜的形成工序，其特征是含借助于電鍍法在基板上形成導(dǎo)電膜的工序、和其次使該導(dǎo)電膜圖形化的工序。
本發(fā)明的第12方面的薄膜晶體管的制造方法，在上述構(gòu)成中，其特征是上述導(dǎo)電膜的形成工序或透明導(dǎo)電膜的形成工序，由向基板上涂敷含有銦和錫的有機(jī)化合物形成涂敷膜的工序、和使涂敷膜變成為ITO膜的熱處理工序構(gòu)成。
本發(fā)明的第13方面的薄膜晶體管的制造方法，在上邊所說(shuō)的構(gòu)成中，其特征是用來(lái)形成上述雜質(zhì)濃度受控的硅膜的液體材料，是含有具有用通式SinXm(其中n表示5以上的整數(shù)，m表示n或2n-2或2n的整數(shù)，X表示氫原子和/或鹵素原子)表示的環(huán)系硅化合物的溶液。此外，優(yōu)選具有用上述通式SinXm表示的環(huán)系的硅化合物是n在5以上20以下。
本發(fā)明的第14方面的薄膜晶體管的制造方法，其特征是用來(lái)形成上述雜質(zhì)濃度受控的硅膜的液體材料，是含有具有用通式SiaXbYc(其中X表示氫原子和/或鹵素原子，Y表示硼原子或磷原子，a表示3以上的整數(shù)，b表示a以上2a+c+2以下的整數(shù)，c表示1以上a以下的整數(shù)，)表示的硅化合物的溶液。此外，優(yōu)選在上述硅化合物中，a+c在5以上20以下。
在上述第13或第14方面的構(gòu)成中，含有上述硅化合物的溶液，其溶質(zhì)濃度為1～80重量％是理想的。此外，上述溶液的黏度理想的是1～100mPa·s。此外，上述溶液，理想的是含有在室溫下的蒸汽壓為0.001～100mmHg的溶劑。再有，上述溶液理想的是由烴系溶劑構(gòu)成。
本發(fā)明的第15方面的薄膜晶體管的制造方法，在至少具有雜質(zhì)濃度受控的硅膜和絕緣膜和導(dǎo)電膜的各種薄膜的薄膜晶體管的制造方法中，其特征是上述各個(gè)薄膜的全部薄膜或大部分的薄膜以采用液體材料的方法形成，而且，在該薄膜的形成中，用不使用真空裝置的方法形成。
本發(fā)明的第16方面的薄膜晶體管的制造方法，在至少具有雜質(zhì)濃度受控的硅膜和絕緣膜和導(dǎo)電膜的各種薄膜的薄膜晶體管的制造方法中，其特征是上述薄膜晶體管具有透明導(dǎo)電膜，上述各個(gè)薄膜的全部薄膜或大部分的薄膜是以采用液體材料的方法形成，且在該薄膜的形成中，用不使用真空裝置的方法形成。
本發(fā)明的第17方面的薄膜晶體管的制造方法，在上述第15或第16方面的構(gòu)成中，其特征是在用上述液體材料形成的各個(gè)薄膜的形成方法中，向基板上涂敷該液體材料形成涂敷膜的方法，是輥涂法、幕式淋涂法、浸涂法、噴涂法、噴墨法的任何一種方法或上述任何一種與旋轉(zhuǎn)涂敷法的組合方法。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明


圖1示出了用現(xiàn)有的CVD法進(jìn)行的薄膜形成的工序。
圖2示出了使用本發(fā)明的液體材料的薄膜形成工序。
圖3模式性地示出了用旋轉(zhuǎn)涂敷法進(jìn)行的涂敷膜的形成。
圖4模式性地示出了把噴墨法與旋轉(zhuǎn)涂敷法組合起來(lái)形成涂敷膜的方法。
圖5的剖面圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例的平面型薄膜晶體管的制造工序。
圖6的剖面圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例的交差(stagger)型薄膜晶體管的制造工序。
圖7的剖面圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例的反交差型薄膜晶體管的制造工序。
實(shí)施發(fā)明的最佳方案在構(gòu)成薄膜晶體管的薄膜中，有硅膜、絕緣膜、導(dǎo)電膜，在在液晶顯示裝置中使用的薄膜晶體管中，還把透明導(dǎo)電膜作為薄膜來(lái)使用。在現(xiàn)有技術(shù)中，這些薄膜主要用CVD裝置或?yàn)R射裝置形成。現(xiàn)有的用CVD法或?yàn)R射法形成薄膜的方法，存在著生產(chǎn)性低、缺陷多成品率不好、在表面的凹凸部分處膜厚不均一，在布線圖形中在臺(tái)階部分處產(chǎn)生斷線等的課題。這些課題，結(jié)果將變成為用上述方法制造的薄膜晶體管的價(jià)格上漲的課題。在CVD法或?yàn)R射法中的這些課題，要?dú)w因于這些成膜方法本質(zhì)上所具有的特征使用真空裝置、需要對(duì)基板加熱、需要用來(lái)產(chǎn)生等離子體等的電源、在基板以外的裝置內(nèi)壁等的不需要的部分上也成膜，且該膜的剝落將變成為異物缺陷的根由等等。此外，這些本質(zhì)上的特征，由于裝置將變成為大規(guī)模的裝置從而還具有裝置的價(jià)格昂貴、裝置的運(yùn)行費(fèi)用高的課題。
圖1示出了用現(xiàn)有的一般性的CVD法成膜的標(biāo)準(zhǔn)的工序。放置在CVD裝置中的基板，在移動(dòng)到負(fù)載密閉室(load-lock chamber)中之后抽真空，其次在移動(dòng)到加熱室內(nèi)之后進(jìn)行加熱，其次再移動(dòng)到工藝處理室內(nèi)進(jìn)行成膜。在工藝處理室內(nèi)，有用來(lái)維持基板溫度的加熱機(jī)構(gòu)，可以進(jìn)行成膜所必須的工藝處理氣體的導(dǎo)入，在壓力穩(wěn)定下來(lái)之后，加上高頻使已導(dǎo)入進(jìn)來(lái)的氣體等離子體化進(jìn)行成膜。在成膜之后，清除殘余的工藝處理氣體，把基板移動(dòng)到負(fù)載密閉室，彎曲(bent)后取出到大氣中。由于在CVD法中使用的工藝處理氣體中多為具有毒性和可燃性的氣體，故從安全管理方面考慮在CVD裝置中也必須具有這些氣體的漏泄探測(cè)器和用來(lái)使外排氣體無(wú)害化的除害裝置。此外，在上述清除工序中，必須充分清除掉具有毒性和可燃性的氣體，故完成成膜工序需要花時(shí)間。
在濺射法中，也可以經(jīng)與
圖1所示的CVD法大體上同樣的處理工序進(jìn)行成膜。與CVD法的不同之處在于所使用的氣體主要是Ar等的惰性氣體不大使用有毒和具有可燃性的氣體，在濺射用的等離子體電源中大多使用DC電源而不使用高頻電源。這些差異，從形成薄膜的工序或裝置構(gòu)成的全體性地比較來(lái)看差異很小，在裝置規(guī)模大、生產(chǎn)性低等這些方面，濺射法也具有與CVD法同樣的課題。
對(duì)此，在本發(fā)明中，用液體材料形成上述薄膜。其主要的方法是，由在基板上邊液體材料的涂敷膜的形成工序和用來(lái)使該涂敷膜變成為所希望的功能膜的熱處理工序構(gòu)成。在涂敷膜的形成中，有旋轉(zhuǎn)涂敷法、輥涂法、幕式淋涂法、浸涂法、噴涂法和噴墨法等等，在這些方法中使用的涂敷裝置的基本構(gòu)成，由于是保持基板的載物臺(tái)或保持器和為了在該基板上邊涂敷液體的機(jī)構(gòu)，故該涂敷機(jī)構(gòu)的構(gòu)成是極其簡(jiǎn)單的。在用來(lái)使涂敷膜變成為功能膜的熱處理工序和/或光照射工序中使用的裝置中，有烘箱、烤爐、退火爐等的熱處理裝置或以鹵素?zé)襞莼騏V燈泡等為光源的光照射裝置，而且這些裝置由于沒(méi)有真空系統(tǒng)故構(gòu)造也是簡(jiǎn)單的。
圖2示出了在本發(fā)明中使用的作為形成薄膜的基本方法的用液體材料形成薄膜的方法。如圖2所示該方法由涂敷膜形成和薄膜形成這2個(gè)工序構(gòu)成。涂敷膜形成工序和薄膜形成工序，雖然取決于所使用的液體材料有時(shí)候必須進(jìn)行氣氛控制，但基本上可以在大氣壓下進(jìn)行。若與用
圖1所示的現(xiàn)有的CVD法或?yàn)R射法實(shí)施的成膜工序比較，理應(yīng)可以理解本發(fā)明的薄膜形成方法工序是如何地短。此外，例如，使用旋涂法的涂敷膜的形成裝置，如圖3所示，只要有可以旋轉(zhuǎn)的載物臺(tái)301和向放置在其上邊的基板302上邊滴下液體材料303的機(jī)構(gòu)就可以。旋涂法以外的輥涂法、幕式淋涂法、浸涂法、噴涂法、噴墨法等的涂敷膜形成裝置，裝置的基本構(gòu)成也與旋涂法是一樣的，與CVD裝置或?yàn)R射裝置比較起來(lái)是非常簡(jiǎn)單的。此外圖2的熱處理裝置，基本構(gòu)成也由放置基板的載物臺(tái)或保持器與加熱機(jī)構(gòu)構(gòu)成，不需要真空裝置。因此，與現(xiàn)有的CVD裝置或?yàn)R射裝置比較起來(lái)，理應(yīng)明白在本發(fā)明中使用的裝置是小型且便宜的裝置，而且具有大的生產(chǎn)能力。
此外，還必須向構(gòu)成薄膜晶體管的活性層的硅膜中導(dǎo)入決定導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)，該雜質(zhì)的濃度必須根據(jù)薄膜晶體管的電學(xué)特性嚴(yán)格地進(jìn)行控制。以往，雜質(zhì)導(dǎo)入一直使用離子注入法，但如果采用本發(fā)明的用液體材料形成雜質(zhì)濃度受控的硅膜的方法，則不再需要昂貴且大型的離子注入裝置。
在本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法中，采用向基板上涂敷液體材料的工序。圖3所示的旋轉(zhuǎn)涂敷法，滴到基板上的液體材料的大部分都因基板的旋轉(zhuǎn)而飛散，可以在實(shí)際涂敷膜的形成中利用的是很少的一部分。為了解決該問(wèn)題，在本發(fā)明中，用噴墨法與旋轉(zhuǎn)涂敷法的組合或用噴墨法來(lái)形成涂敷膜。
圖4示出了使噴墨法與旋轉(zhuǎn)涂敷法組合起來(lái)形成涂敷膜的方法。在圖4(a)中，在可以旋轉(zhuǎn)的載物臺(tái)401上邊放置基板402，從噴墨頭403噴吐出來(lái)的液體材料404在基板上邊形成微小的液滴405。其次，如圖4(b)所示，當(dāng)載物臺(tái)401借助于旋轉(zhuǎn)軸406進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，就可以形成涂敷膜407。雖然在旋轉(zhuǎn)涂敷法中材料的利用效率頂多也就是百分之幾那種程度，但由于采用圖4所示的方法，則材料的利用效率可以提高到百分之幾十。另外，在單獨(dú)使用噴墨法，僅僅在必要的區(qū)域上形成涂敷膜的方法中，材料的利用效率也可以提高到90％以上。
本發(fā)明，是解決現(xiàn)有的成膜方法本質(zhì)上內(nèi)在的上述課題的發(fā)明，可以用小型且便宜的裝置，生產(chǎn)性高、缺陷少、成品率高、臺(tái)階部分的被覆性好、低價(jià)格地形成薄膜，因此，可以提供用低價(jià)格制造薄膜晶體管的方法。
本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法，構(gòu)成薄膜晶體管的雜質(zhì)濃度受控的硅膜、絕緣膜和導(dǎo)電膜的各種薄膜的全部或一部分的薄膜是用液體材料形成。雖然上述各種薄膜的基本的形成工序，由向基板上涂敷液體材料形成涂敷膜的工序和其次借助于熱處理使該涂敷膜變成為薄膜的工序構(gòu)成，但也包括由通過(guò)把基板浸泡到液體材料中，在基板表面上形成所希望的薄膜的工序構(gòu)成的方法。
本發(fā)明的雜質(zhì)濃度受控的硅膜的形成中，使用含有硅化合物的溶液。上述硅化合物，是具有用通式SinXm(其中n表示5以上的整數(shù)，m表示n或2n-2或2n的整數(shù)，X表示氫原子和/或鹵素原子)表示的環(huán)系硅化合物。此外，特別是作為用上述通式SinXm表示的硅化合物，理想的是n在5以上20以下，更為理想的是n為5或6的硅化合物。在n小于5的情況下，由于硅化合物本身的環(huán)構(gòu)造引起的變形而變?yōu)椴环€(wěn)定，故難于進(jìn)行操作，此外在n大于20的情況下，起因于硅化合物的凝聚力，溶液中的溶解性降低，實(shí)際上可以使用的溶劑的選擇性變窄。
作為上述通式的硅化合物的具體例子，可以舉出的有，作為具有一個(gè)環(huán)系的硅化合物是環(huán)戊硅烷、甲硅烷基環(huán)戊硅烷、環(huán)己硅烷、甲硅烷基環(huán)己硅烷、環(huán)庚硅烷，作為具有2個(gè)環(huán)系的硅化合物，具體地可以舉出1,1’-雙環(huán)丁硅烷、1,1’-雙環(huán)戊硅烷、1,1’-雙環(huán)己硅烷、1,1’-雙環(huán)庚硅烷、1,1＇-環(huán)四甲硅烷基環(huán)戊硅烷、1,1＇-環(huán)四甲硅烷基環(huán)己硅烷、1,1＇-環(huán)四甲硅烷基環(huán)庚硅烷、1,1＇-環(huán)五甲硅烷基環(huán)己硅烷、1,1＇-環(huán)五甲硅烷基環(huán)庚硅烷、1,1＇-環(huán)六甲硅烷基環(huán)庚硅烷、螺[2,2]戊硅烷、螺[3,3]庚硅烷、螺[3,3]壬硅烷、螺[4,5]癸硅烷、螺[4,6]十一硅烷、螺[5,5]十一硅烷、螺[5,6]十二硅烷和螺[6,6]十三硅烷。
此外，作為多環(huán)系的硅化合物可以舉出下述式的化合物1～化合物5的氫化硅化合物。 此外，除這些氫化硅化合物外還可以舉出它們的骨架上的氫原子部分地置換成SiH3基或鹵素原子的硅化合物。這些也可以2種以上混合起來(lái)使用。在這些當(dāng)中，從對(duì)溶劑的溶解性的觀點(diǎn)來(lái)看特別理想的是1,1；-雙環(huán)戊硅烷、1,1’-雙環(huán)己硅烷、螺[4,4]壬硅烷、螺[4,5]癸硅烷、螺[5,5]十一硅烷、螺[5,6]十二硅烷和在它們的骨架中有SiH3基的硅化合物。
此外，在本發(fā)明中的硅膜形成中使用的硅化合物，雖然使用以具有用上述通式SinXm表示的環(huán)系的硅化合物為必須成分的溶液，但是，在該溶液中也可以含有n-戊硅烷、n-己硅烷、n-庚硅烷等的硅化合物。
此外，在為形成本發(fā)明的雜質(zhì)濃度受控的硅膜而使用的液體材料中所含有的硅化合物，含有用通式SiaXbYc(其中X表示氫原子和/或鹵素原子，Y表示硼原子或磷原子，a表示3以上的整數(shù)，b表示a以上2a+c+2以下的整數(shù)，c表示1以上a以下的整數(shù)，)表示的改性硅烷化合物。式中的X是氫原子或氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等的鹵素原子，式中的Y表示硼原子或磷原子。在惰性氣體氣氛中或還原性氣體氣氛中進(jìn)行熱分解、光分解或再對(duì)它照射激光時(shí)，用硼原子或磷原子使改性硅烷化合物變換成改性的硅。此外，式中的a、b和c是下列關(guān)系成立的數(shù)字，a表示3以上的整數(shù)，b表示在a以上且在2a+c+2以下的整數(shù)，c表示在1以上且在a以下的整數(shù)。在a小于3的情況下，由于改性硅烷化合物是氣體狀態(tài)或液體狀態(tài)故難于用涂敷法形成良好的改性硅烷膜。
特別要說(shuō)明的是，作為上述通式SiaXbYc的硅化合物，a+c在5以上20以下是理想的，更為理想的是a+c為5或6。在n比5小的情況下，由于硅化合物本身的環(huán)構(gòu)造引起的變形而變?yōu)椴环€(wěn)定，故難于進(jìn)行操作，此外，在a+c大于20的情況下，起因于硅化合物的凝聚力則在溶液中的溶解性降低，實(shí)際上可以使用的溶劑的選擇性變窄。
作為上述通式SiaXbYc的具體例子，可以舉出下述通式的化合物6～化合物27的改性硅烷化合物。
其中，化合物8、9、10、18、19和20中的n表示0以上的整數(shù)，化合物26和27中的m表示2以上的整數(shù)。另外，在這些通式中，雖然僅僅舉出了用硼形成的改性硅烷化合物，但是作為由磷形成的改性硅烷化合物，也可以舉出具有與用硼形成的改性硅烷化合物同樣的骨架的改性硅烷化合物。
在本發(fā)明中，既可以把上述改性硅烷化合物作為溶液中的硅化合物單獨(dú)使用，也可以與未改性的上述硅烷化合物混合起來(lái)使用。改性硅烷化合物與未變形的硅烷化合物的混合比率，取決于改性硅烷化合物的硼或磷的改性元素的含有率而不同，相對(duì)于硅原子來(lái)說(shuō)改性元素約為1ppb～25％左右。
作為為了形成本發(fā)明的雜質(zhì)濃度受控的硅膜而使用的液體材料，使用的是把上述通式SinXm的硅化合物和/或上述通式SiaXbYc的改性硅化合物溶解于溶劑中的溶液。在本發(fā)明中，在上述溶液中使用的溶劑，通常使用在室溫下的蒸汽壓為0.001～200mmHg的溶劑。在蒸汽壓比200mmHg還高的情況下，在用涂敷法形成涂敷膜的情況下，溶劑常常先蒸發(fā)掉，難于形成良好的涂敷膜。另一方面，在蒸汽壓比0.001mmHg還低的溶劑的情況下，干燥變慢溶劑就易于殘留在硅化合物的涂敷膜中，有時(shí)候在后工序的熱和/或光處理之后也難于得到優(yōu)質(zhì)的硅膜和改性硅膜。
作為在本發(fā)明中使用的溶劑，只要是溶解硅化合物且不與溶劑進(jìn)行反應(yīng)的都可以，沒(méi)有特別的限定，作為具體例子，除正己烷、正庚烷、正辛烷、正癸烷、二環(huán)戊烷、苯、甲苯、二甲苯、杜烯、茚、四氫化萘、十氫化萘、鯊烯等的烴系溶劑之外，還可以舉出二丙醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇甲基乙基醚、四氫呋喃、四氫吡喃、1,2二甲氧基乙烷、雙(2-甲氧基乙基)醚、p-二噁烷等醚系溶劑，還可舉出碳酸亞酯、γ-丁內(nèi)酯、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、乙腈、二甲亞砜、三氯甲烷等的極性溶劑。在這些之內(nèi)，從與硅化合物和改性硅化合物之間的溶解性及該溶液的安全性這一點(diǎn)考慮，理想的是烴系溶劑、醚系溶劑，作為更為理想的溶劑，可以舉出烴系溶劑。這些溶劑，單獨(dú)使用或作成為2種以上的混合物使用都行。特別是烴系溶劑，從可以提高硅化合物的溶解性、抑制后敘的熱處理或光處理時(shí)的硅化合物的殘留的觀點(diǎn)來(lái)看是合適的。
在本發(fā)明的雜質(zhì)濃度受控的硅膜的形成中，不是象通常進(jìn)行的CVD法那樣地供給氣體，而是在把如上所述的硅化合物溶解了的溶液涂敷到基板上之后，使溶劑干燥形成硅化合物的薄膜，再使該硅化合物的薄膜進(jìn)行熱分解和/或光分解變換成金屬硅膜，或在熱分解和/或光分解之后再借助于激光處理變換成多晶硅膜。此外，特別是在使用改性硅化合物的情況下，對(duì)于借助于硼原子或磷原子改性的硅膜無(wú)須用真空系統(tǒng)離子注入則可以形成p型或n型的硅膜。
作為含有硅化合物的溶液的涂敷方法，可以使用旋轉(zhuǎn)涂敷法、輥涂法、幕式淋涂法、浸涂法、噴涂法和噴墨法等方法。涂敷通?？梢栽谑覝匾陨系臏囟认逻M(jìn)行。在室溫以下的溫度下，硅化合物的溶解性降低，有時(shí)候還會(huì)析出一部分來(lái)。此外在進(jìn)行涂敷的情況下的氣氛，理想的是在已排除了氧的氮?dú)?、氦氣、氬氣等的惰性氣體中進(jìn)行。更為理想的是根據(jù)需要混入了氫等的還原性氣體的氣氛。在使用旋轉(zhuǎn)涂敷法的情況下的旋轉(zhuǎn)器的旋轉(zhuǎn)次數(shù)雖然由要形成的薄膜的厚度、涂敷溶液組成決定，但是一般地說(shuō)使用100～5000rpm，理想的是使用300～3000rpm。在進(jìn)行了涂敷之后進(jìn)行加熱處理以除去溶劑。加熱溫度雖然因所使用的溶劑的種類(lèi)、沸點(diǎn)(蒸汽壓)而異，但通常為100℃～200℃。氣氛，與上述涂敷工序一樣，理想的是在已排除了氧的氮?dú)?、氦氣、氬氣等的惰性氣體中進(jìn)行。
在本發(fā)明中，借助于熱和/或光處理使含有上述硅化合物的涂敷膜變成為硅膜。在本發(fā)明中得到的硅膜雖然是無(wú)定形狀態(tài)或多晶狀態(tài)，但在熱處理的情況下，在一般所到達(dá)的溫度約為550℃以下的溫度下可以得到無(wú)定形狀態(tài)，在比這更高的溫度下可以得到多晶狀態(tài)的硅膜。在想要得到無(wú)定形狀態(tài)的硅膜的情況下，理想的是在300℃～550℃，更為理想的是在350℃～500℃下進(jìn)行熱處理。在到達(dá)溫度為不足300℃的情況下，不能充分地進(jìn)行硅化合物的熱分解，有時(shí)候不能形成足夠的厚度的硅膜。在進(jìn)行上述熱處理的情況下的氣氛，理想的是在已排除了氧的氮?dú)狻⒑?、氬氣等的隋性氣體，或已混入了氫等的還原性氣體的氣氛。在想得到多晶狀態(tài)的硅膜的情況下，可以向用上述方法得到的無(wú)定形狀態(tài)的硅膜照射激光使之變換成多晶硅膜。在照射上述激光時(shí)的氣氛，理想的是氮?dú)?、氦氣、氬氣等的惰性氣體，或向這些惰性氣體中混入了氫等的還原性氣體的氣體等的不含氧的氣氛。
另一方面，對(duì)于光處理來(lái)說(shuō)，對(duì)于硅化合物溶液的涂敷膜，在除去其溶劑之前和/或除去溶劑后，可以在除去氧的惰性氣體中進(jìn)行?？扇苡谌軇┑墓杌衔锝柚谟迷摴馓幚磉M(jìn)行的反應(yīng)，不僅變成為溶劑不溶性強(qiáng)韌的涂敷膜，而且采用在光處理后，或與之同時(shí)進(jìn)行熱處理的辦法，還可以變成光學(xué)上電學(xué)特性?xún)?yōu)良的硅膜。
在本發(fā)明中，作為在使硅化合物變換成硅膜時(shí)的光處理中使用的光源，除去低壓或高壓水銀燈、重氫燈、弧光燈或氬、氪、氙等的稀有氣體的放電光之外，還可以把YAG激光器、氬氣激光器、二氧化碳激光器、XeF、XeCl、XeBr、KrF、KrCl、ArF、ArCl等的準(zhǔn)分子激光器等作為光源使用。這些光源，一般地說(shuō)可以使用10～5000W的功率的光源，但是通常100～1000W就足夠了。這些光源的波長(zhǎng)，只要是能多少吸收一點(diǎn)硅化合物的波長(zhǎng)即可，沒(méi)有特別的限定，但是通常是170nm～600nm，特別是從吸收效率這點(diǎn)上來(lái)看，特別理想的是在波長(zhǎng)170nm～380nm的范圍內(nèi)具有足夠的強(qiáng)度的光源。此外，從向多晶硅膜進(jìn)行變換的變換效率這一點(diǎn)上來(lái)看特別理想的是使用激光。這些的光處理時(shí)的溫度通常為室溫～500℃，可以根據(jù)所要得到的硅膜的半導(dǎo)體特性適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行選擇。
本發(fā)明的上述硅化合物溶液的濃度為1～80重量％左右，可以根據(jù)所希望的硅膜厚度進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)超過(guò)80重量％時(shí)，就易于析出，因而得不到均一的涂敷膜。
這些溶液，在不損害目的功能的范圍內(nèi)，可以根據(jù)需要微量添加氟系、聚硅氧烷系、非離子系等的表面張力調(diào)節(jié)劑。該非離子系表面張力調(diào)節(jié)劑，使得溶液對(duì)于涂敷對(duì)象的沾潤(rùn)性良好化，改善已涂敷上的膜的自動(dòng)調(diào)平性，對(duì)于防止涂敷膜的疙疙瘩瘩的發(fā)生、和粗糙表面的發(fā)生等是有好處的。
作為這樣的非離子性表面活性劑，可以舉出具有氟代烷基或全氟烷基的氟系表面活性劑，或具有烷氧基的聚醚烷基系表面活性劑。作為上述氟系表面活性劑，可以舉出C9F19CONHC12H25、C8F17SO2NH-(C2H4O)6H、C9F17O(Pullronick L-35)C9F17、C9F17O(Pullronick P-84)C9F17、和C9F17O(Tetronic-704)(C9F17)2等。(其中，Pullronick L-35旭電化工業(yè)(株)生產(chǎn)，是聚氧丙烯-氧乙烯嵌段共聚物，平均分子量為1900，Pullronick P-84旭電化工業(yè)(株)生產(chǎn)，是聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物，平均分子量為4200，Tetronic-704旭電化工業(yè)(株)生產(chǎn)，是N,N,N’,N’-四(聚氧丙烯-聚氧乙烯)嵌段共聚物，平均分子量為5000)。
作為這些氟系表面活性劑的具體例子，可以舉出F-TOPEF301、F-TOPEF303和F-TOPEF352(新秋田化成(株)生產(chǎn))，Megafax F171、Megafax F173(大日本墨水(株)生產(chǎn))，Ashai Guard AG710(旭硝子(株)生產(chǎn))，F(xiàn)lorode FC170C、FlorodeFC430、FlorodeFC431(住友3M(株)生產(chǎn))，Surflon S382、SurflonSC101、SurflonSC102、SurflonSC103、SurflonSC104、SurflonSC105和Surflon SC106(旭硝子(株)生產(chǎn))，BM-1000、BM1100(B.M-Chemie公司生產(chǎn))，Schsego-Fluor(Schwegmann公司生產(chǎn))等。
此外，作為聚醚烷基系界面活性劑，可以舉出聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烯丙基醚、聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯、氧化乙烯-氧化丙烯嵌段聚合物等。
作為這些聚醚烷基系表面活性劑的具體例子，可以舉出Emargen105、Emargen 430、Emargen 810和Emargan 920、Leodol SP-40S和Leodol TW-L120,Emanol 3199和4110,Exel P-40S,Bridge 30、Bridge52、Bridge 72和Bridge 92,Arassel 20,Emasol 320,Tween 20和Tween 60,Marge 45(都由(株)花王生產(chǎn))，Nonipol 55(三洋化成(株)生產(chǎn))等。作為除上述之外的非離子性表面活性劑，例如，有聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧化烯烴嵌共聚物等，具體地說(shuō)可以舉出Chemistatt 2500(三洋化成工業(yè)(株)生產(chǎn))，SN-EX9228(Sun-nobuko(株)生產(chǎn))，Nonal 530(東邦化學(xué)工業(yè)(株)生產(chǎn))等。該非離子性界面活性劑的使用量，相對(duì)于(a)+(b)成分100重量份，理想的是0.01～10重量份，特別理想的是0.1～5重量份。若不足0.01重量份，則不能發(fā)揮非離子性表面活性劑的效果，若超過(guò)了10重量份則得到的組合物易于發(fā)泡的同時(shí)，有時(shí)候還產(chǎn)生熱變色，是不能令人滿(mǎn)意的。
這樣地調(diào)制的硅化合物溶液的黏度，通常為1～100mPa·s的范圍內(nèi)，可以根據(jù)涂敷裝置或目的涂敷膜膜厚適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行選擇。若超過(guò)了100mPa·s，則難于得到均一的涂敷膜。
在本發(fā)明中，要盡可能地用使用液體材料的方法進(jìn)行絕緣膜的形成。作為可以在絕緣膜的形成中使用的液體材料，有聚硅氮烷(polysilazane)或SOG和各種有機(jī)材料。有機(jī)材料中有聚酰亞胺或丙烯酸系的材料等各種材料，雖然作為左右薄膜晶體管的電學(xué)特性的柵極絕緣膜是不合適的，但可以用做層間絕緣膜或鈍化用的絕緣膜。聚硅氮烷具有Si-N-Si結(jié)合，SOG具有Si-O-Si結(jié)合，在常溫下兩者都是液體，可以用旋轉(zhuǎn)涂敷法、輥涂法、幕式淋涂法、浸涂法、噴涂法和噴墨法等方法在基板上邊形成涂敷膜。涂敷膜的形成方法，可以根據(jù)絕緣膜的厚度或膜厚的均一性、基板的尺寸或形狀等進(jìn)行選擇。此外，形成了涂敷膜后的熱處理溫度，一般地說(shuō)越高則越可以得到優(yōu)質(zhì)的絕緣膜，但是應(yīng)當(dāng)考慮到所使用的基板的耐熱性和半導(dǎo)體裝置的工藝條件后在適當(dāng)?shù)臏囟认逻M(jìn)行。在熱處理溫度限定為300到500℃左右這種比較低溫的情況下，使用聚硅氮烷可以形成比使用SOG膜質(zhì)更優(yōu)良的絕緣膜。此外，也有采用把基板浸漬到液體材料中的辦法，在基板表面上形成絕緣膜的方法。例如，就象在特開(kāi)平5-259154中所公開(kāi)的那樣，也可以采用把基板浸漬到硅氫氟酸的水溶液中，并向該水溶液中添加硼酸的辦法，在基板上邊形成SiO2膜。另外，柵極絕緣膜由于其膜質(zhì)或形成方法將大大地左右薄膜晶體管的電學(xué)特性，特別是在需要得到高性能的薄膜晶體管的情況下，也可以用現(xiàn)有的使用真空裝置的成膜方法和借助于熱氧化或等離子體氧化來(lái)形成。
在本發(fā)明中，要盡可能地以使用液體材料的方法形成導(dǎo)電膜。在使用液體材料的導(dǎo)電膜的形成中，有由借助于旋轉(zhuǎn)涂敷法向基板上邊涂敷液體材料形成涂敷膜的工序和對(duì)該涂敷膜進(jìn)行熱處理使之變成為導(dǎo)電膜的工序構(gòu)成的方法，和把基板浸漬到液體材料中在基板表面上形成導(dǎo)電膜的方法。在上述使用涂敷膜的方法中使用的液體材料，可以使用使金屬微粒子分散到有機(jī)溶液中的懸濁液或使含有金屬的有機(jī)化合物溶于溶劑中的溶液。在懸濁液中人們熟知使用貴金屬的微粒子的懸濁液，可以形成Au或Ag等的金屬膜。含有金屬的有機(jī)化合物溶液中，有含有Al、Cu等的溶液，用含有In和Sn的有機(jī)化合物可以形成是透明導(dǎo)電膜的ITO膜。此外，在用浸漬法實(shí)施的導(dǎo)電膜形成中，可以利用所謂的電鍍法，可以形成Ni、Cu、Au等的金屬膜。在導(dǎo)電膜的形成中，為了確保與下層的布線或電極或者薄膜晶體管的源·漏區(qū)之間的接觸電阻，也可以用本身為現(xiàn)有的形成方法的濺射法，或把濺射法與上述使用液體材料的方法組合起來(lái)形成導(dǎo)電膜。
以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
(實(shí)施例1)參看圖5說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例1。圖5沿著其工序示出了本發(fā)明的共平面型薄膜晶體管的制造方法。
在圖5(a)中，在玻璃基板501上邊，作為硅化合物，使用以苯為溶劑的環(huán)戊硅烷與環(huán)己硅烷的混合物的5％溶液，用旋轉(zhuǎn)次數(shù)500rpm涂敷形成涂敷膜。其次，在進(jìn)行100℃20分鐘的熱處理除去了涂敷膜的溶劑之后，再在400℃進(jìn)行30分鐘的熱處理，使上述涂敷膜變成為金屬狀的硅膜。其次，用能密度250mJ/cm2進(jìn)行激光退火，形成多晶硅膜。其次，用光刻法形成將成為源、漏和溝道區(qū)的島狀區(qū)域502。
上述將成為源、漏和溝道區(qū)的島狀區(qū)域，雖然用非摻雜硅膜形成，但是為了對(duì)薄膜晶體管的Vth進(jìn)行控制，也可以作成為摻硼或摻磷的摻雜硅膜。為此，把本身為環(huán)戊硅烷與環(huán)己硅烷的混合物的硅化合物和磷改性硅烷化合物或硼改性硅烷化合物的化合物的混合物作成為涂敷膜。涂敷膜的熱處理和激光退火在與前邊所說(shuō)大體上同樣的條件下進(jìn)行。摻雜硅膜的磷或硼濃度的控制，可以借助于上述硅化合物與改性硅烷化合物的混合比率進(jìn)行調(diào)整。
作為上述摻雜硅膜的磷或硼的濃度控制方法，可以利用由上述硅化合物構(gòu)成的涂敷膜與由磷或硼形成的改性硅烷化合物形成的涂敷膜的疊層膜。在形成了上述疊層膜之后，采用進(jìn)行激光退火的辦法，使摻雜硅膜中的雜質(zhì)向非摻雜硅膜中擴(kuò)散。雜質(zhì)的濃度控制可以用上述涂敷膜的膜厚和激光退火的條件進(jìn)行控制。
其次，如圖5(b)所示，用液體材料形成柵極絕緣膜503。首先，用旋轉(zhuǎn)次數(shù)2000rpm向基板上涂敷以二甲苯為溶劑的5％濃度的聚硅氮烷，形成膜厚約1200的涂敷膜。其次對(duì)上升涂敷膜進(jìn)行80℃30分鐘的烘烤，除去溶劑，其次在350℃下進(jìn)行60分鐘的熱處理，使之變成為SiO2膜，形成柵極絕緣膜503。上述350℃的熱處理在含有氧的氣氛中進(jìn)行，但若在含有氧和水蒸汽的氣氛中進(jìn)行，則將提高柵極絕緣膜的電學(xué)特性或MOS表面特性，也將提高作為薄膜晶體管的可靠性。
其次，用液體材料形成柵極電極504。對(duì)于柵極電極雖然可以利用使用液體材料形成的摻雜硅膜或使用金屬微粒子的懸濁液形成的金屬膜或用電鍍法形成的金屬膜等，但在本實(shí)施例中，則使用用液體材料形成的ITO膜。首先，用含有銦和錫的有機(jī)化合物以二甲苯為溶劑的濃度8％的溶液，用旋轉(zhuǎn)次數(shù)1500rpm向基板上邊涂敷形成涂敷膜。其次借助于80℃的熱處理除去溶劑，其次進(jìn)行300℃的熱處理形成厚度2000的ITO膜。其次，用光刻法如圖5(b)所示形成柵極電極504。另外在上述熱處理中，在300℃進(jìn)行了30分鐘到60分鐘左右的熱處理之后，接著在含有氫的還原氣氛中，使基板一直冷卻到200℃，理想的是冷卻到150℃為止之后，再取出到大氣中，就可以進(jìn)一步減小ITO膜的電阻。
其次，如圖5(c)所示，以柵極電極為掩模除去柵極絕緣膜，使將成為源·漏區(qū)的硅膜505和506露出來(lái)。
其次，如圖5(d)所示，用含有硅原子和磷原子或硼原子的液體材料形成摻雜硅膜507。該摻雜硅膜被形成為使得把上述露了出來(lái)的源·漏區(qū)505和506覆蓋起來(lái)。在本實(shí)施例中，作為含有硅原子和硼或磷的液體材料是使用把磷改性硅化合物以甲苯為溶劑作成的溶液，將上述溶液旋轉(zhuǎn)涂敷到基板上形成涂敷膜，借助于150℃的熱處理除去溶劑，其次，借助于350℃的熱處理使之變成為摻雜無(wú)定形狀態(tài)硅膜，其次進(jìn)行利用XeCl的激光退火。借助于上述激光退火；硅膜變成為多晶的同時(shí)，磷從摻雜硅膜507向下層的硅膜中擴(kuò)散，作為n型多晶硅形成源·漏區(qū)505和506。
其次，如圖5(e)所示，對(duì)n型多晶硅進(jìn)行光刻形成源·漏區(qū)的一部分(508、509)。因此源·漏區(qū)雖然部分地變成為2層構(gòu)造，但該2層構(gòu)造要作成為使得至少在要形成用來(lái)進(jìn)行源·漏區(qū)的電極引出的接觸孔形成開(kāi)口的位置上形成。其次，用聚硅氮烷形成層間絕緣膜510。首先向基板上邊用旋轉(zhuǎn)次數(shù)1000rpm涂敷濃度10％的溶液形成涂敷膜。其次進(jìn)行80℃的烘烤除去作為溶劑的二甲苯，其次進(jìn)行350℃的熱處理形成膜厚約5000的SiO2膜。上述350℃的熱處理雖然在含有氧的氣氛中進(jìn)行，但若在含有氧和水蒸氣的氣氛中進(jìn)行時(shí)，則可以進(jìn)一步提高作為絕緣膜的電學(xué)特性或可靠性。
其次，在上述層間絕緣膜上形成了接觸孔的開(kāi)口后，如圖5(f)所示，用液體材料形成源·漏用的電極511。作為可以在該電極的形成中使用的液體材料，可以使用使金屬微粒子分散到有機(jī)溶劑中的懸濁液或使含有銦和錫的有機(jī)化合物溶到有機(jī)溶劑中的溶液。此外，也可以利用借助于無(wú)電解電鍍形成的鎳膜等的薄膜。在形成具有在液晶顯示裝置等中使用的透明電極的薄膜晶體管的情況下，該透明導(dǎo)電膜可以把含有銦和錫的有機(jī)化合物作為液體材料使用。在本實(shí)施例中，使用使粒徑數(shù)十的金微粒子分散到有機(jī)溶劑中的懸濁液。把該懸濁液涂敷到基板上邊形成涂敷膜，其次進(jìn)行200℃的熱處理變成為導(dǎo)電膜。如圖5(f)所示進(jìn)行圖形化形成電極511、511’。
(實(shí)施例2)參看圖6說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例2。圖6沿著其工序示出了本發(fā)明的交差(stagger)型薄膜晶體管的制造方法。
在圖6(a)中，601是玻璃基板，602和603是將成為源·漏區(qū)構(gòu)成的摻入了雜質(zhì)的摻雜硅膜。摻雜硅膜的形成中，使用磷改性硅烷化合物溶液。用旋轉(zhuǎn)涂敷法把磷改性硅烷化合物溶液涂敷到基板上形成涂敷膜。其次，用80℃到150℃的熱處理除去涂敷膜的溶劑后，再進(jìn)行350℃ 30分鐘的熱處理，使之變成為無(wú)定形狀態(tài)的摻雜硅膜。其次，用能密度300mJ/cm2進(jìn)行激光退火，使摻雜硅膜多晶化。其次，用光刻法使之圖形化形成源·漏區(qū)602和603。
其次，如圖6(b)所示，形成將成為溝道區(qū)的硅膜604。首先，作為硅化合物使用以苯為溶劑的環(huán)戊硅烷與環(huán)己硅烷的混合物的5％溶液，用旋轉(zhuǎn)次數(shù)500rpm涂敷形成涂敷膜。其次使溫度從100℃慢慢地上升到350℃進(jìn)行熱處理除去涂敷膜的溶劑，同時(shí)使之變成為無(wú)定形狀態(tài)的硅膜。然后，用能密度250mJ/cm2進(jìn)行激光退火，使該硅膜多晶化。其次，如圖6(b)所示，用光刻法形成將成為與源·漏區(qū)接觸的溝道區(qū)的島狀區(qū)域604。
雖然上述溝道區(qū)是用非摻雜硅膜形成的，但是，為了控制薄膜晶體管的Vth也可以作成為摻雜磷或硼的摻雜硅膜。為此，用環(huán)戊硅烷與環(huán)己硅烷的混合物的硅化合物與磷改性硅烷化合物或硼改性硅烷化合物的混合物形成涂敷膜。涂敷膜的熱處理和激光退火用大體上與上述同樣的條件進(jìn)行。摻雜硅膜的磷或硼濃度的控制，可以借助于上述硅化合物與改性硅烷的混合比率進(jìn)行調(diào)整。
作為上述摻雜硅膜的林或硼的濃度控制的方法，可以使用用上述硅化合物形成的涂敷膜與用磷或硼改性硅烷化合物形成的涂敷膜的疊層膜。在形成了上述疊層膜之后，通過(guò)激光退火，使摻雜硅膜中的雜質(zhì)向非摻雜硅膜中擴(kuò)散。雜質(zhì)的濃度控制不僅可以借助于上述改性硅烷中的磷或硼的濃度，還可以借助于上述疊層膜各自的膜厚或激光退火的條件進(jìn)行控制。
其次，如圖6(c)所示，用液體材料形成柵極絕緣膜605。首先，向基板上用旋轉(zhuǎn)次數(shù)2000rpm涂敷5％濃度的聚硅氮烷，形成膜厚約1200的涂敷膜。其次，對(duì)上述涂敷膜進(jìn)行350℃ 30分鐘的熱處理，使之變成為SiO2膜，形成柵極絕緣膜605。
其次，如圖6(d)所示，用液體材料形成柵極電極606。對(duì)于柵極電極中雖然可以利用用液體材料形成的摻雜硅膜或用金屬微粒子的懸濁液形成的金屬膜或者用電鍍法形成的金屬膜，但在本實(shí)施例中，使用用液體材料形成的ITO膜。首先，使用將含有銦和錫的有機(jī)化合物以二甲苯為溶劑制成的濃度為8％的溶液，用旋轉(zhuǎn)次數(shù)1500rpm向基板上邊涂敷形成涂敷膜。其次借助于80℃的熱處理除去溶劑，其次進(jìn)行300℃的熱處理形成厚度2000的ITO膜。其次，用光刻法如圖6(d)所示形成柵極電極606。另外在上述熱處理中，在300℃進(jìn)行了30分鐘到60分鐘左右的熱處理之后，接著在含有氫的還原氣氛中，使基板一直冷卻到200℃，理想的是冷卻到150℃之后，再取出到大氣中，就可以進(jìn)一步減小ITO膜的電阻。
其次，如圖6(e)所示，用液體材料形成層間絕緣膜607。首先，用旋轉(zhuǎn)次數(shù)1000rpm向基板上邊涂敷濃度10％的溶液形成涂敷膜。其次，進(jìn)行80℃的烘烤除去作為溶劑的二甲苯，其次進(jìn)行350℃的熱處理，形成膜厚約5000的SiO2膜。上述350℃的熱處理雖然在含有氧的氣氛中進(jìn)行時(shí)，但若在含有氧和水蒸氣的氣氛中進(jìn)行，則可以進(jìn)一步提高作為絕緣膜的電學(xué)特性或可靠性。
其次，如圖6(f)所示，在上述層間絕緣膜607上形成了接觸孔的開(kāi)口后，用液體材料形成電極608、608’。作為可以在該電極的形成中使用的液體材料，可以使用使金屬微粒子分散到有機(jī)溶劑中的懸濁液或使含有銦和錫的有機(jī)化合物溶到有機(jī)溶劑中的溶液。此外，也可以利用借助于無(wú)電解電鍍形成的鎳膜等的薄膜。在形成具有在液晶顯示裝置等中使用的透明電極的薄膜晶體管的情況下，該透明導(dǎo)電膜可以把含有銦和錫的有機(jī)化合物作為液體材料使用。
在本實(shí)施例中，用ITO膜形成電極。首先，使用以二甲苯作為溶劑將含有銦和錫的有機(jī)化合物作成濃度為8％的溶液，用旋轉(zhuǎn)次數(shù)1500rpm向基板上邊涂敷形成涂敷膜。其次借助于80℃的熱處理除去溶劑，其次進(jìn)行300℃的熱處理，形成膜厚約2000的ITO膜。其次，通過(guò)光刻形成如圖6(f)所示的電極608。另外，在上述熱處理中，在300℃進(jìn)行了30分鐘到60分鐘左右的熱處理之后，接著在含有氫的還原氣氛中，使基板一直冷卻到200℃，理想的是冷卻到150℃左右之后，再取出到大氣中時(shí)，就可以進(jìn)一步減小ITO膜的電阻。此外，上述電極是透明電極，也可以作為在液晶顯示裝置中所必須的象素電極使用。
(實(shí)施例3)參看圖7說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例3。圖7沿著其工序示出了本發(fā)明的反交差型薄膜晶體管的制造方法。
首先，如圖7(a)所示，在玻璃基板701上邊形成柵極電極702。在本實(shí)施例中，用無(wú)電解電鍍法形成柵極電極。電鍍液中使用無(wú)鈉的鎳電鍍液在基板上邊形成膜厚約4000的鎳膜。鎳膜的成膜雖然可以采用把基板浸泡到電鍍液中析出鎳的辦法進(jìn)行，但作為其前處理工序有表面清洗或活化處理。在這些前工序處理中，通常使用含有鈉的溶液，但在本發(fā)明中這些前工序處理也用無(wú)鈉的溶液進(jìn)行。鎳膜的圖形化用通常的光刻法進(jìn)行。鎳的刻蝕液用硝酸與冰醋酸的混合酸進(jìn)行。
其次，如圖7(b)所示，用液體材料形成柵極絕緣膜703。首先，用旋轉(zhuǎn)次數(shù)2000rpm向基板上涂敷5％濃度的聚硅氮烷，形成膜厚約1200的涂敷膜。其次在80℃下進(jìn)行除去上述涂敷膜中的溶劑的熱處理，其次再在350℃進(jìn)行30分鐘的熱處理，變成為SiO2膜，作成柵極絕緣膜703。
其次，如圖7(c)所示，用液體材料形成將成為溝道層的硅膜704。首先，將作為硅化合物的環(huán)戊硅烷與環(huán)己硅烷的混合物以苯為溶劑制成5％的溶液，用旋轉(zhuǎn)次數(shù)500rpm涂敷形成涂敷膜。在借助于150℃的熱處理除去溶劑，其次進(jìn)行300℃ 30分鐘的熱處理變成為金屬狀的硅膜之后，用能密度250mJ/cm2進(jìn)行激光退火，形成多晶硅膜。
在上述熱處理工序和激光退火之后，在得到無(wú)定形硅膜的情況下，或者是使上述熱處理溫度變成為450℃以上不進(jìn)行激光退火工序，或者是在激光能量低的條件下進(jìn)行激光退火。但是，由于無(wú)定形硅膜的無(wú)定形化的程度或多晶狀態(tài)的比率，或者硅作為有機(jī)化合物殘存在硅膜中的比率等，依賴(lài)于上述熱處理溫度及其時(shí)間以及上述能密度和上述涂敷膜的膜厚，故為了得到所希望的無(wú)定形硅膜就有必要使這些條件最佳化。
其次，如圖7(d)所示，用液體材料形成將成為溝道保護(hù)膜的絕緣膜705和將成為源·漏區(qū)的雜質(zhì)摻雜的硅膜706和707。溝道保護(hù)膜與上述柵極電極一樣，例如，可以用聚硅氮烷形成。將成為源·漏區(qū)的摻雜硅膜的形成，首先形成磷或硼改性硅烷化合物的涂敷膜。其次用80℃到150℃的熱處理除去涂敷膜的溶劑，再進(jìn)行350℃ 30分鐘的熱處理，使之變成為無(wú)定形狀態(tài)的摻雜硅膜。其次用能密度300mJ/cm2進(jìn)行激光退火，使摻雜硅膜多晶化。在上述激光退火時(shí)雜質(zhì)從摻雜硅膜向下層的非摻雜硅膜中擴(kuò)散。其次借助于光刻進(jìn)行圖形化形成源·漏區(qū)706和707。
其次，如圖7(e)所示，用液體材料形成電極708。在本實(shí)施例中，用ITO膜形成該電極。首先，用以二甲苯為溶劑使含有銦和錫的有機(jī)化合物成為濃度為8％的溶液、用旋轉(zhuǎn)次數(shù)1500rpm向基板上涂敷形成涂敷膜。其次，進(jìn)行80℃的熱處理除去溶劑，其次，進(jìn)行300℃的熱處理形成膜厚約2000的ITO膜。其次借助于光刻，形成如圖7(e)所示那樣的電極708和708’。另外，在上述熱處理中，在在300℃進(jìn)行了30分鐘到60分鐘左右的熱處理之后，接著在含有氫的還原氣氛中，使基板一直冷卻到200℃，理想的是冷卻到150℃左右之后，再取出到大氣中，就可以進(jìn)一步減小ITO膜的電阻。此外，上述電極是透明電極，也可以作為在液晶顯示裝置等裝置中所必須的象素電極進(jìn)行利用。
本發(fā)明中的薄膜晶體管的制造方法，用液體材料形成構(gòu)成薄膜晶體管的硅膜、絕緣膜、導(dǎo)電膜的各種薄膜的全部或一部分的薄膜。其主要方法是向基板上涂敷液體材料形成涂敷膜，對(duì)該涂敷膜進(jìn)行熱處理以形成所希望的薄膜。因此，可以解決現(xiàn)有的用CVD法或?yàn)R射法實(shí)施的成膜方法本質(zhì)上內(nèi)在的種種的課題，可以用小型且便宜的裝置，生產(chǎn)性高、缺陷少、成品率高、臺(tái)階部分的被覆性好、且可以用低價(jià)格形成薄膜，因此可以用低價(jià)格制造薄膜晶體管。
此外，在本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法中，用液體材料形成控制雜質(zhì)量的硅膜。因此，由于不需要在向硅膜中進(jìn)行的摻雜和該雜質(zhì)量的控制上使用昂貴的離子注入法，故可以用低價(jià)格制造薄膜晶體管。
權(quán)利要求
1．一種薄膜晶體管的制造方法，該方法是具有雜質(zhì)濃度受控的硅膜和絕緣膜及導(dǎo)電膜的各種薄膜的薄膜晶體管的制造方法，其特征是上述雜質(zhì)濃度受控的硅膜由非摻雜硅膜和摻雜硅膜構(gòu)成，上述非摻雜硅膜的形成由向基板上涂敷含有硅原子的液體材料形成涂敷膜的工序，其次使該涂敷膜變成為非摻雜硅膜的熱處理工序構(gòu)成，上述摻雜硅膜的形成，包括把含有硅原子和雜質(zhì)的液體材料涂敷到基板上形成涂敷膜的工序、和其次使該涂敷膜變成為摻雜硅膜的熱處理工序。
2．權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征是在由上述非摻雜硅膜和摻雜硅膜構(gòu)成的雜質(zhì)濃度受控的硅膜中，上述非摻雜硅膜形成溝道區(qū)，上述摻雜硅膜形成源·漏區(qū)。
3．權(quán)利要求1或2所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征是上述摻雜硅膜形成柵極電板。
4．權(quán)利要求1到3任一項(xiàng)所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征是上述摻雜硅膜形成電極和布線。
5．一種薄膜晶體管的制造方法，該方法是具有雜質(zhì)濃度受控的硅膜和絕緣膜和導(dǎo)電膜的各種薄膜的薄膜晶體管的制造方法，其特征是為了得到含所要求的雜質(zhì)濃度的上述雜質(zhì)濃度受控的硅膜，包括把含有硅原子的液體材料、含有硅原子和雜質(zhì)的液體材料的混合液涂敷到基板上形成涂敷膜的工序；其次使該涂敷膜變成為雜質(zhì)濃度受控的硅膜的熱處理工序。
6．權(quán)利要求5所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征是含上述所要求的雜質(zhì)濃度的上述雜質(zhì)濃度受控的硅膜，形成溝道區(qū)。
7．一種薄膜晶體管的制造方法，該方法是具有雜質(zhì)濃度受控的硅膜和絕緣膜和導(dǎo)電膜的各種薄膜的薄膜晶體管的制造方法，其特征是上述雜質(zhì)濃度受控硅膜，由非摻雜硅膜和摻雜硅膜的疊層膜形成，上述非摻雜硅膜的形成由向基板上涂敷含有硅原子的液體材料形成涂敷膜的工序、和其次使該涂敷膜變成為非摻雜硅膜的熱處理工序構(gòu)成，上述摻雜硅膜的形成包括把含有硅原子和雜質(zhì)的液體材料涂敷到基板上形成涂敷膜的工序、和其次使該涂敷膜變成為摻雜硅膜的熱處理工序。
8．權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征是由上述非摻雜硅膜和摻雜硅膜的疊層膜構(gòu)成的雜質(zhì)濃度受控的硅膜形成溝道區(qū)。
9．一種薄膜晶體管的制造方法，該方法是具有雜質(zhì)濃度受控的硅膜和絕緣膜和導(dǎo)電膜的各種薄膜的薄膜晶體管的制造方法，其特征是該方法包含向絕緣基板或絕緣膜上邊涂敷含有硅原子的液體材料或含有硅原子和雜質(zhì)的液體材料形成涂敷膜的工序；使該涂敷膜變成為雜質(zhì)濃度受控的硅膜的熱處理工序；使該硅膜圖形化以形成將成為源、漏和溝道的島狀區(qū)域的工序；形成柵極絕緣膜的工序；形成柵極電極的工序；以上述柵極電極為掩模，除去源、漏區(qū)上邊的柵極絕緣膜使將成為源、漏區(qū)的硅膜露出來(lái)的工序；向已露出來(lái)的源·漏區(qū)上邊涂敷含有硅原子和雜質(zhì)的液體材料形成涂敷膜的工序；對(duì)該涂敷膜進(jìn)行熱處理形成摻雜硅膜的第1熱處理工序；使該摻雜硅膜中的雜質(zhì)向下層的硅膜中擴(kuò)散的第2熱處理工序；使上述摻雜硅膜圖形化形成與上述源·漏區(qū)上邊的一部分進(jìn)行重疊的圖形的工序；形成層間絕緣膜的工序；在層間絕緣膜上形成接觸孔的開(kāi)口的工序；形成電極的工序。
10．一種薄膜晶體管的制造方法，該方法是具有雜質(zhì)濃度受控的硅膜和絕緣膜和導(dǎo)電膜的各種薄膜的薄膜晶體管的制造方法，其特征是該方法包含向絕緣基板或絕緣膜上邊涂敷含有硅原子和雜質(zhì)的液體材料形成涂敷膜的工序；對(duì)該涂敷膜進(jìn)行熱處理作為摻雜硅膜形成源、漏區(qū)的工序；向基板上涂敷含有硅原子的液體材料或含有硅原子和雜質(zhì)的液體材料形成涂敷膜的工序；使該涂敷膜變成為雜質(zhì)濃度受控的硅膜的熱處理工序；使該雜質(zhì)濃度受控的硅膜圖形化以形成含有與上述源、漏區(qū)連接的溝道區(qū)的島狀區(qū)域的工序；形成柵極絕緣膜的工序；形成柵極電極的工序；形成層間絕緣膜的工序；在層間絕緣膜上形成接觸孔的開(kāi)口的工序；形成電極的工序。
11．一種薄膜晶體管的制造方法，該方法是具有雜質(zhì)濃度受控的硅膜和絕緣膜和導(dǎo)電膜的各種薄膜的薄膜晶體管的制造方法，其特征是該方法包含在絕緣基板或絕緣膜上邊，形成柵極電極的工序；形成柵極絕緣膜的工序；向基板上涂敷含有硅原子的液體材料或含有硅原子和雜質(zhì)的液體材料形成涂敷膜的工序；使該涂敷膜變成為雜質(zhì)濃度受控的硅膜的熱處理工序；涂敷含有硅原子和雜質(zhì)的液體材料形成涂敷膜的工序；對(duì)該涂敷膜進(jìn)行熱處理作成為雜質(zhì)摻雜的硅膜形成源、漏區(qū)的工序；形成電極的工序。
12．權(quán)利要求1、5、7、9、10和11中任何一項(xiàng)所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征是向基板上涂敷上述液體材料形成涂敷膜，其次對(duì)該涂敷膜進(jìn)行熱處理形成雜質(zhì)濃度受控的硅膜的上述熱處理工序，由從上述涂敷膜上除去溶劑的第1熱處理工序，和其次形成雜質(zhì)濃度受控的硅膜的第2熱處理工序構(gòu)成。
13．權(quán)利要求1、5、7、9、10和11中任何一項(xiàng)所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征是向基板上涂敷上述液體材料形成涂敷膜，其次對(duì)該涂敷膜進(jìn)行熱處理形成雜質(zhì)濃度受控的硅膜的上述熱處理工序，由從上述涂敷膜上除去溶劑的第1熱處理工序、其次形成雜質(zhì)濃度受控的硅膜的第2熱處理工序和其次使該雜質(zhì)濃度受控的硅膜結(jié)晶化的第3熱處理工序構(gòu)成。
14．權(quán)利要求12或13所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征是上述第1熱處理工序含除去溶劑的干燥工序和在該涂敷膜內(nèi)進(jìn)行熱分解和/或光分解的工序。
15．權(quán)利要求14所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征是上述光分解工序，向上述涂敷膜照射波長(zhǎng)在170nm以上380nm以下的光。
16．權(quán)利要求12或13所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征是上述第2或第3熱處理工序是用燈泡退火或激光退火實(shí)施的熱處理。
17．權(quán)利要求12到16中任何一項(xiàng)所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征是上述第1、第2、第3熱處理工序，是在氧濃度受控的氣氛中進(jìn)行處理使得在經(jīng)該熱處理工序形成的雜質(zhì)濃度受控的硅膜中含有的氧原子在100ppm以下。
18．權(quán)利要求1、5、7、9、10和11中的任何一項(xiàng)所述的薄膜晶體管的制造方法，該方法是具有雜質(zhì)濃度受控的硅膜和絕緣膜和導(dǎo)電膜的各種薄膜的薄膜晶體管的制造方法中，其特征是上述絕緣膜的形成工序，含向基板上涂敷聚硅氮烷的工序、和其次借助于熱處理使所涂敷的聚硅氮烷變成為SiO2膜的工序。
19．權(quán)利要求1、5、7、9、10和11中的任何一項(xiàng)所述的薄膜晶體管的制造方法，該方法是具有雜質(zhì)濃度受控的硅膜和絕緣膜和導(dǎo)電膜的各種薄膜的薄膜晶體管的制造方法，其特征是導(dǎo)電膜的形成工序，含向基板上涂敷含有金屬的液體材料形成涂敷膜的工序、和其次借助于熱處理使該涂敷膜變成為導(dǎo)電膜的工序、和其次使該導(dǎo)電膜圖形化的工序。
20．權(quán)利要求1、5、7、9、10和11中的任何一項(xiàng)所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征是上述導(dǎo)電膜的形成工序，含用電鍍法在基板上形成導(dǎo)電膜的工序、和其次使該導(dǎo)電膜圖形化的工序。
21．權(quán)利要求1到5、8、9中的任何一項(xiàng)所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征是上述導(dǎo)電膜的形成工序，由向基板上涂敷含有銦和錫的有機(jī)化合物形成涂敷膜的工序、和使涂敷膜變成為ITO膜的熱處理工序構(gòu)成。
22．權(quán)利要求1、5、7、9、10和11中的任何一項(xiàng)所述的薄膜晶體管的制造方法，該方法是具有雜質(zhì)濃度受控的硅膜和絕緣膜和導(dǎo)電膜的各種薄膜的薄膜晶體管的制造方法，其特征是上述薄膜晶體管具有透明導(dǎo)電膜，該透明導(dǎo)電膜的形成工序，由向基板上涂敷含有銦和錫的有機(jī)化合物形成涂敷膜的工序、和使該涂敷膜變成為ITO的熱處理工序構(gòu)成。
23．權(quán)利要求1、5、7、9、10和11中的任何一項(xiàng)所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征是用來(lái)形成上述雜質(zhì)濃度受控的硅膜的液體材料，是含有具有用通式SinXm(其中n表示5以上的整數(shù)，m表示n或2n-2或2n的整數(shù)，X表示氫原子和/或鹵素原子)表示的環(huán)系硅化合物的溶液。
24．權(quán)利要求23所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征是具有用上述通式SinXm表示的環(huán)系的硅化合物，n在5以上20以下。
25．權(quán)利要求1、5、7、9、10、11和22中的任何一項(xiàng)所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征是用來(lái)形成上述雜質(zhì)濃度受控的硅膜的液體材料，是含有具有用通式SiaXbYc(其中X表示氫原子和/或鹵素原子，Y表示硼原子或磷原子，a表示3以上的整數(shù)，b表示a以上2a+c+2以下的整數(shù)，c表示1以上a以下的整數(shù))表示的硅化合物的溶液。
26．權(quán)利要求25所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征是在用通式SiaXbYc(其中X表示氫原子和/或鹵素原子，Y表示硼原子或磷原子，a和c表示3以上的整數(shù)，b表示a以上2a+c+2以下的整數(shù))表示的硅化合物中，a+c在5以上20以下。
27．權(quán)利要求23到26中任一項(xiàng)所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征是上述含硅化合物的溶液，溶質(zhì)濃度為1～80重量％。
28．權(quán)利要求23到26中任一項(xiàng)所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征是上述含硅化合物的溶液的黏度，是1～100mPa·s。
29．權(quán)利要求23到26中任一項(xiàng)所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征是上述含硅化合物的溶液，含有在室溫下的蒸汽壓為0.001～100mmHg的溶劑。
30．權(quán)利要求29所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征是上述溶劑是烴系溶劑。
31．一種薄膜晶體管的制造方法，該方法是具有雜質(zhì)濃度受控的硅膜和絕緣膜和導(dǎo)電膜的各種薄膜的薄膜晶體管的制造方法，其特征是上述各個(gè)薄膜的全部的薄膜或大部分的薄膜是以使用液體材料的方法形成，而且，在該薄膜的形成中，用不使用真空裝置的方法形成。
32．一種薄膜晶體管的制造方法，該方法是具有雜質(zhì)濃度受控的硅膜和絕緣膜和導(dǎo)電膜的各種薄膜的薄膜晶體管的制造方法，其特征是上述薄膜晶體管具有透明導(dǎo)電膜，上述各個(gè)薄膜的全部的薄膜或大部分的薄膜以使用液體材料的方法形成，且在該薄膜的形成中，用不使用真空裝置的方法形成。
33．權(quán)利要求31或32所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征是在用上述液體材料形成的各個(gè)薄膜的形成方法中，向基板上涂敷該液體材料形成涂敷膜的方法，是輥涂法、幕式淋涂法、浸涂法、噴涂法、噴墨法中的任何一種方法或使上述任何一種方法與旋涂法組合起來(lái)的方法。
全文摘要
用液體材料形成構(gòu)成薄膜晶體管的硅膜、絕緣膜、導(dǎo)電膜等的薄膜的全部或一部分。其主要方法,采用先向基板上涂敷液體材料形成涂敷膜,再對(duì)該涂敷膜進(jìn)行熱處理的辦法,形成所希望的薄膜。所以可以用低價(jià)格的裝置用低價(jià)格制造薄膜晶體管。
文檔編號(hào)H01L21/288GK1297582SQ00800437
公開(kāi)日2001年5月30日 申請(qǐng)日期2000年3月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月30日
發(fā)明者湯田坂一夫, 下田達(dá)也, 關(guān)俊一 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社