CN101162687A - 半导体装置的制法、电子仪器的制法和半导体制造装置 - Google Patents

半导体装置的制法、电子仪器的制法和半导体制造装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能减轻对基板的热负荷，能进行大面积的基板的热处理的半导体装置的制造方法。此外，提高热处理温度的均一性，提高形成的半导体装置的特性。在基板上形成硅膜，在通过用以氢和氧的混合气体作为燃料的气体喷燃器(22)的火焰对该硅膜进行扫描，从而进行热处理的工序中，气体喷燃器(22)的火焰F为大致直线状。结果，热处理温度的均一性提高，减少硅膜的结晶率的偏移，能提高形成的半导体装置的特性。

Description

半导体装置的制法、电子仪器的制法和半导体制造装置
技术领域
本发明涉及半导体装置的制造方法，特别是涉及热处理工序中的热处理温度的均一性的提高。
背景技术
在通过CVD(chemical vapor deposition，化学气相沉积)法等，在基板上成膜的硅的再结晶的结晶方法中，有基于600℃～1000℃的高温热处理的固相成长法、进行受激准分子激光照射的激光退火法、把热等离子体作为热源的热等离子体喷射法(专利文献1、非专利文献1)等。
[专利文献1]特开平11-145148号公报
[非专利文献1]Crystallization of Si Thin Film Using Thermal Plasma Jetand Its Application to Thin-Film Transistor Fabrication，S.Higasi，AM-LCD’04Technical Digest Papers，p.179
可是，在上述的基于热处理的固相成长法中，因为把基板加热到600℃～1000℃的高温，所以对基板的热负荷大，容易产生基板的变形或破裂。此外，结晶需要长时间，缺乏生产性。此外，根据激光退火法，虽然能使用耐热性低的玻璃基板，但是需要高价的设备，而且还有元件特性增大的倾向。
因此，本发明者们作为能减轻对基板的热负荷，能进行大面积的基板的热处理的半导体装置的制造方法，把使用氢和氧的混合气体作为燃料的气体喷燃器(gas burner)的火焰的热处理作为研究对象(例如，参照特愿2005-329205等)，为了提高该热处理特性，锐意进行研究。
可是，如追加详细说明的那样，在该热处理后的膜中，能确认膜不均匀，就其原因加以研究，判明热处理温度的不均一是原因。
发明内容
本发明的目的在于，提供能减轻对基板的热负荷，能进行大面积的基板的热处理的半导体装置的制造方法。此外，本发明的目的在于，提高热处理温度的均一性，提高形成的半导体装置的特性。
(1)本发明的半导体装置的制造方法具有：在基板上形成第一膜的步骤；通过用以氢和氧的混合气体为燃料的气体喷燃器的火焰对所述第一膜进行扫描，从而进行热处理的步骤；所述气体喷燃器的火焰为大致直线状。
根据该方法，通过大致直线状的火焰的扫描来进行热处理，所以能提高热处理温度的均一性。
(2)本发明的半导体装置的制造方法具有：在基板上形成第一膜的步骤；通过用以氢和氧的混合气体为燃料的气体喷燃器的火焰对所述第一膜进行扫描，从而进行热处理的步骤；所述气体喷燃器的火焰是排列为导致直线状的多个火焰，在所述基板上相邻的所述火焰重叠。
根据该方法，因为相邻的火焰的端部在基板上重叠，所以能提高热处理温度的均一性。
例如，通过改变所述气体喷燃器和所述基板的距离，从而调整所述火焰的重叠。根据该方法，能容易地调整火焰的重叠，能提高热处理温度的均一性。
(3)本发明的半导体装置的制造方法具有：在基板上形成第一膜的步骤；通过用以氢和氧的混合气体为燃料、每隔一定间隔排列为大致直线状的多个火焰对所述第一膜进行扫描，从而进行热处理的步骤；实施所述热处理的步骤具有：所述多个火焰在第一方向上进行扫描的第一步骤；使所述多个火焰在与所述第一方向正交的第二方向上移动所述一定间隔的1/2的距离后，在所述第一方向进行扫描的第二步骤。
根据该方法，能在第二步骤中用火焰扫描在第一步骤中火焰间被扫描过的区域，能降低热处理温度差引起的处理膜的不均一。
例如，所述第一步骤是所述多个火焰从所述基板的第一端部一侧开始扫描的步骤，所述第二步骤是所述多个火焰从与所述第一端部相反一侧的第二端部开始扫描的步骤。根据该方法，能实现处理的高速化。
例如，所述第一膜是半导体膜，通过所述的热处理，进行所述半导体膜的再结晶。根据该方法，能进行半导体膜的再结晶，能降低结晶粒的尺寸的偏差。
(4)本发明的电子仪器的制造方法具有所述半导体装置的制造方法。根据该方法，能制造特性良好的电子仪器。电子仪器包含使用上述的半导体装置的制造方法制作出的显示器等，电子仪器中包含摄像机、电视、大型屏幕、移动电话、个人电脑、便携式信息仪器(所谓的PDA)、其他各种仪器。
(5)本发明的半导体制造装置具有：氢和氧的混合气体供给部；燃烧所述氢和氧的混合气体、以形成火焰的气体喷燃器；使基板在与所述气体喷燃器的火焰正交的方向移动的移动机构；所述气体喷燃器导出所述氢和氧的混合气体，从大致直线状的开口部放射火焰。
根据该结构，通过从大致直线状的开口部放射火焰，从而能提高热处理的均一性。
(6)本发明的半导体制造装置具有：氢和氧的混合气体供给部；燃烧所述氢和氧的混合气体、以形成火焰的气体喷燃器；使基板在与所述气体喷燃器的火焰正交的方向移动的移动机构；所述气体喷燃器导出所述氢和氧的混合气体，从以一定的间距形成为大致直线状的多个开口部放射多个火焰。
根据该结构，通过从以一定的间距形成为大致直线状的多个开口部放射多个火焰，从而可以对基板上的膜进行热处理。
例如，在多个火焰之下包含具有大致直线状的开口部的喷嘴部，所述多个火焰通过所述开口部而被放射。根据该结构，通过从喷嘴部的大致直线状的开口部放射火焰，从而能提高热处理的均一性。
例如，所述移动机构控制为能在第一方向和与所述第一方向正交的第二方向上移动。根据该结构，能进行以下控制：使基板向第一方向移动后，使它在第二方向移动所述一定间隔的1/2的距离，再使基板向第一方向移动，能提高热处理的均一性。
附图说明
图1是表示本实施例的半导体装置的制造中使用的半导体制造装置的构成例的图。
图2是表示半导体制造装置的气体喷燃器部的构成例的平面图。
图3是表示半导体制造装置的气体喷燃器部的构成例的剖视图。
图4是表示半导体制造装置的气体喷燃器部的第一构成例的图。
图5是表示半导体制造装置的气体喷燃器部的第二构成例的图。
图6是表示半导体制造装置的气体喷燃器部的第三构成例的图。
图7是表示喷嘴的高度和流出气体的压力的关系的图。
图8是表示喷嘴的形状以及角度和流出气体的压力的关系的图。
图9是表示喷嘴和导气管的距离与流出气体的压力的关系的图。
图10是表示本发明者们研究的半导体装置的制造工序的工序剖视图。
图11是表示样品A的再结晶后的硅膜厚、氧化硅膜厚和结晶率的图(曲线图)。
图12是表示样品B的再结晶后的硅膜厚、氧化硅膜厚和结晶率的图(曲线图)。
图13是表示样品C的再结晶后的硅膜厚、氧化硅膜厚和结晶率的图(曲线图)。
图14是表示样品D的再结晶后的硅膜厚、氧化硅膜厚和结晶率的图(曲线图)。
图15是表示样品E的再结晶后的硅膜厚、氧化硅膜厚和结晶率的图(曲线图)。
图16是表示氢火焰处理工序和基板的测定位置的图。
图17是表示半导体装置的制造方法1的工序剖视图。
图18是表示气体喷燃器的结构的仰视图、剖视图和剖视图。
图19是表示半导体装置的制造方法1的工序剖视图。
图20是表示气体喷燃器的点火焰的重叠的图。
图21是表示半导体装置的制造方法4的氢火焰的扫描方法的平面图。
图22是表示使用电光装置的电子仪器的例子的图。
图中：11-水箱；12-电解槽；15-气体控制器；21-腔室(处理室)；22-气体喷燃器；22a-导气管；22b-遮蔽器；22c-燃烧室；22d-喷嘴；22e-流出口(开口部)；51-台架部；100-玻璃基板(基板)；101-底层保护膜；102-硅膜；102a-多晶硅膜；102b-氧化硅膜；103-栅绝缘膜；104a、104b-源、漏区；105-层间绝缘膜；106a、106b-源电极、漏电极；500-电光装置；530-移动电话；531-天线部；532-声音输出部；533-声音输入部；534-操作部；540-摄像机；541-受像部；542-操作部；543-声音输入部；550-电视；560-卷起式电视；F-火焰；G-栅电极。
具体实施方式
在本实施方式中，使用把氢和氧的混合气体作为燃料的气体喷燃器，对基板上的膜进行热处理。以下，有时把该热处理称作“氢火焰处理”。此外，有时把所述气体喷燃器的火焰称作“氢火焰”。在该热处理中例如有硅膜(半导体膜、半导体层)的再结晶时的热处理。
以下，参照附图，详细说明本发明的实施例。须指出的是，对具有同一功能的部分付与相同或关联的符号，省略重复的说明。
(半导体制造装置)
首先，参照图1～图9说明本实施例的半导体装置的制造中使用的半导体制造装置。
图1是表示本实施方式的半导体装置的制造中使用的半导体制造装置(半导体元件制造装置)的构成例的图。在图1中，在水箱11中存储着纯水，对电解槽(电解装置)12供给水。水由电解槽12电解，分离为氢气和氧气。分离后的氢气和氧气对气体控制器15供给。气体控制器15由计算机系统和调压阀、流量调整阀、各种传感器构成，按照预先设定的程序，调整对下游的气体喷燃器22供给的氢气和氧气(混合气体)的供给量、供给压力、两种气体的混合比等。
此外，气体控制器15把从未图示的气体贮藏容器供给的氢气(H2)、氧气(O2)向所述的混合气体中导入，对气体喷燃器22供给。据此，把混合气体的氢和氧的混合比(混合比率)从水(H2O)的化学计算组成比(H2∶O2＝2mol∶1mol)错开，取得氢过剩(富含氢)或氧过剩(富含氧)的混合气体。
此外，气体控制器15能把从未图示的气体贮藏容器供给的氩(Ar)、氦(He)、氮(N2)等惰性气体向所述的混合气体中导入。据此，进行气体喷燃器22的火焰温度(燃烧温度)或火焰状态的控制。
上述的水箱11、电解槽12和气体控制器15构成燃料(原料)供给部。
在气体控制器15的下游配置形成封闭空间的腔室(处理室)21。在腔室21中配置产生热处理的火焰的气体喷燃器22、安放处理对象的基板(半导体基板或玻璃基板等)100并且对气体喷燃器22而言能相对移动的台架部(安放台)51等。
腔室21内的气氛并不局限于此，但是构成为内部压力能设定为大气压～0.5MPa左右，内部温度能设定为室温～100℃。为了把腔室21内的气压保持所期望的状态，对腔室21内导入上述的氩等惰性气体。
台架部51为了防止微粒(particle)，设置有以一定速度移动安放了基板的台的机构。此外，为了防止急剧的温度差引起的基板100的热冲击，设置对基板100的安放台进行加热(预热)或冷却的机构，由外部的温度调节部52进行该温度控制。在加热中使用电加热机构，在冷却中使用利用冷却气体或冷却水的冷却机构等。
图2是表示半导体制造装置的气体喷燃器部的构成例的平面图。如图2所示，图1的半导体制造装置的气体喷燃器22由比台架部51的宽度(图示的上下方向)还大的纵向构件形成，能放射比台架部51的宽度还宽的火焰。构成为：台架部51在与气体喷燃器22的纵向正交的方向(图中的箭头方向)上移动，或者移动气体喷燃器22，从而气体喷燃器22扫描基板100。
图3是表示半导体制造装置的气体喷燃器部的构成例的剖视图。如图3所示，气体喷燃器22由设置了把混合气体向燃烧室导出的出口孔的导气管22a、包围导气管22a的遮蔽器22b、由遮蔽器22b包围并且混合气体燃烧的燃烧室22c、成为燃烧气体从遮蔽器22b向外方出来的出口的喷嘴22d、设置在导气管22a中的混合气体的流出口22e等构成。
如果喷嘴22d和基板100的间隔(距离)设定得宽阔，则燃烧气体在从喷嘴放出时压力降低。如果喷嘴22d和基板100的间隔设定得狭窄(缩小)，就能抑制燃烧气体的压力下降，压力提高。因此，通过调整间隔，就能调整气体压力。通过加压，能促进水蒸汽退火、富含氢退火、富含氧退火等。根据混合气体的设定，能选择各种退火。在图中表示水蒸汽(H2O蒸汽)的喷出的样子。
如后所述，通过把混合气体的流出口22e形成多个或线状，从而能把气体喷燃器22的燃烧室22c的火焰(torch，火炬)形状变为线状(长火焰)、多个火炬状等。根据流出口22e或遮蔽器22b的喷嘴22d等的设计，优选气体喷燃器22附近的温度分布图设定为在火焰的扫描方向成为矩形。
图4是表示半导体制造装置的气体喷燃器部的第一构成例的图。图4(A)是气体喷燃器22的横向的剖视图，图4(B)表示气体喷燃器22的纵向局部剖视图，图4(C)是示意地表示气体喷燃器的立体图。在这些图中，对与图3对应的部分付与相同的符号。
在该例子中，以包围导气管22a的方式形成遮蔽器22b。遮蔽器22b的下方成为喷嘴22d，在导气管22a的下方(喷嘴22d一侧)，把气体流出口22e设置为线状(长孔)。须指出的是，为了使直线状的气体流出口22e的各部位的流出量相同，也可以按照位置改变孔的宽度。
图5是表示半导体制造装置的气体喷燃器部的第二构成例的图。表示气体喷燃器22的其他构成例。图5(A)是气体喷燃器22的横向剖视图，图5(B)表示气体喷燃器22的纵向局部剖视图。在两个图中，对与图3对应的部分付与相同的符号。
在该例子中，以包围导气管22a的方式形成遮蔽器22b。遮蔽器22b的下方成为喷嘴22d，在导气管22a的下方(喷嘴22d一侧)，等间隔地设置有多个流出口22e。在该结构中，为了使燃烧室的气体密度一样，使从喷嘴22d流到外部的气体流量均匀，导气管22a在图示的左右方向能适当移动。须指出的是，也可以固定导气管22a，为了使气体流出口22e的各部位的流出量相同，根据需要按照位置改变气体流出口22e的间隔。
图6是表示半导体制造装置的气体喷燃器部的第三构成例的图。图6(A)气体喷燃器22的横向剖视图，图6(B)表示气体喷燃器22的纵向局部剖视图。在两个图中，对与图3对应的部分付与相同的符号。
在该例子中，以包围导气管22a的方式形成遮蔽器22b。遮蔽器22b的下方成为喷嘴22d，在导气管22a的下方(喷嘴22d一侧)，以等间隔把多个气体流出口22e设置为螺旋状。在该结构中，为了使燃烧室的气体密度一样，使从喷嘴22d流到外部的气体流量均匀，导气管22a构成为能如图中的箭头那样旋转。
图7是表示喷嘴的高度和流出气体的压力的关系的图。如图7(A)所示，通过使喷嘴22d远离基板100的表面，从而能降低流出燃烧气体的压力。此外，如图7(B)所示，通过使喷嘴22d接近基板100的表面，从而能提高流出燃烧气体的压力。
图8是表示喷嘴的形状以及角度和流出气体的压力的关系的图。如图8所示，根据喷嘴22d的形状或姿态的调整(例如，流出口的形状或对基板的角度的调整)，能调整流出气体压力。在该例子中，如图8(A)所示，喷嘴22d的流出口形状为在单侧开放的形状。因此，在气体喷燃器22直立的状态下，能降低流出燃烧气体的压力。此外，如图8(B)所示，如果使气体喷燃器22转动或倾斜，喷嘴22d的流出口就接近基板100的表面，能提高流出燃烧气体的压力。
图9是表示喷嘴和导气管的距离与流出气体的压力的关系的图。如图9所示，导气管22a和遮蔽器22b的相对位置关系为可变的，能调整从喷嘴22d流出的燃烧气体的温度。例如，采用导气管22a在遮蔽器22b内能向喷嘴22d进退的结构，移动燃烧室22c，能改变热源和喷嘴22d之间的距离。此外，能调整热源和基板之间的距离。
因此，如图9(A)所示，导气管22a相对接近喷嘴22d时，从喷嘴22d流出的燃烧气体相对变为高温。此外，如图(B)所示，在导气管22a相对从喷嘴22d远离时，从喷嘴22d流出的燃烧气体相对变为低温。
这样的结构不改变气体喷燃器22和基板100之间的间隔，就能调整流出燃烧气体的温度，很方便。当然，也可以改变气体喷燃器22和基板之间的间隔，调整基板温度。当然，也可以采用改变气体喷燃器22和基板之间的间隔，再调整导气管22a和遮蔽器22b的相对位置关系，调整气体温度的结构。此外，通过改变气体喷燃器22对基板的扫描速度，能调整基板温度。
须指出的是，图4～图9所示的气体喷燃器的构造能适宜组合它们。
例如，能把图7所示的结构和图9所示的结构组合。作为把图7所示的气体喷燃器22全体接近或远离基板100的结构，能调整喷嘴22d和基板100之间的间隔，调节基板100的温度(例如，表面温度)。如图9所示，通过使气体喷燃器22内的导气管22a向喷嘴22d能进退，从而微调基板100的温度。据此，把基板100的温度变为目标的热处理温度变得更容易。
此外，能组合图7和图8所示的结构。作为把气体喷燃器22全体接近或远离基板100的结构，能调整喷嘴22d和基板100之间的间隔(参照图7)，调节基板100的表面温度或火焰的压力。通过调整气体喷燃器22全体对基板的姿态，从而能调节基板100的表面温度或火焰的压力(参照图8)。
此外，能组合图7和图8和图9所示的结构。作为把气体喷燃器22全体接近或远离基板100的结构，能调整喷嘴22d和基板100之间的间隔，粗调基板100的表面温度或火焰的压力(参照图7)。通过调整气体喷燃器22全体对基板的姿态，调节基板100表面的火焰的压力(参照图8)。再通过使气体喷燃器22内的导气管22a向喷嘴22d能进退，从而微调基板100的表面温度(参照图9)。根据该结构，更正确的热处理成为可能。
此外，虽然未图示，但是气体喷燃器22的遮蔽板22b为可动式，能把喷嘴22d的开口(流出口、节流孔)在气体喷燃器22的扫描方向变更宽窄。据此，能调整气体喷燃器22的扫描方向的基板100的被处理部分的暴露时间、基板100的热处理的温度分布、热处理温度、火焰压力等。
在以上说明的半导体制造装置中，因为具有横穿基板的长的气体喷燃器，所以能进行窗玻璃那样的大面积的基板的热处理。此外，通过水的电解能取得成为燃料的氢和氧，所以容易取得气体材料，运营成本低。
此外，在上述半导体制造装置中，在气体喷燃器22中设置了遮蔽器22b，但是也可以不使用遮蔽器22b，把气体喷燃器22暴露在外部气体中的状态下，即从导气管22a直接放射火焰而进行处理。此外，在上述半导体制造装置中，对从遮蔽器22b喷出燃料气体的情形进行了说明，但是也可以调整为从遮蔽器22b喷出火焰。
此外，对基板的处理可以是基于燃烧气体的处理，也可以是直接使火焰接触的处理。按照各处理的各条件，能适当设定这些处理的控制。
特别是火焰具有还原性强的内焰(还原焰)和氧化性强的外焰(氧化焰)，通过使任意一个与基板接触，能进行与处理条件对应的设定。此外，内焰比较低温(500℃左右)，外焰是高温(1400～1500℃左右)。内焰和外焰之间更高温，为1800℃左右。因此，能进行与处理条件对应的设定。
此外，在热处理工序中，通过适宜设定氢和氧的混合比和供给量，能容易设定还原气氛(富含氢)或氧化气氛(富含氧)。
此外，通过水的电解，取得成为燃料的氢和氧，所以能容易取得水(H2O)的化学计算组成比的2mol∶1mol的氢和氧的混合气体，通过在该混合气体中另外添加氧或氢，能容易设定还原气氛(富含氢)或氧化气氛(富含氧)。
此外，火焰温度的调整也容易。根据需要导入惰性气体，或调整原料气体的流量，能调整火焰状态(温度、气体压力等)。
此外，通过调整气体喷燃器的喷嘴形状等，容易取得所期望的温度曲线。
使用这样的气体喷燃器的处理的生产率高，能廉价进行处理。此外，火焰的原料是氢和液氧等清洁的能量，主生成物是水，所以能降低环境负荷(环境破坏)。
(半导体装置的制造方法)
在本发明的实施例中，使用上述的半导体制造装置，进行氢火焰处理。这里，把使用把氢和氧的混合气体作为燃料的气体喷燃器，基于硅膜(半导体膜、半导体层)的加热处理的再结晶为例，进行说明
首先，说明本发明者们的实验结果。硅膜的再结晶如下这样进行。图10是表示本发明者们研究的半导体制造工序的工序剖视图。
如图10所示，在玻璃基板100上形成底层保护膜101，在其上部形成硅膜102后，对硅膜102进行氢火焰处理，把硅再结晶。
即，在台架部51(参照图1等)搭载基板100，使气体喷燃器22在基板100(硅膜102)上扫描，进行热处理，使硅膜102成为多晶硅膜。这时，多晶硅膜的表面被氧化，形成氧化硅膜。
关于在各种条件下进行上述氢火焰处理的A～E的5个样品，测定再结晶后的硅膜厚(多晶硅膜厚)、氧化硅膜厚和结晶率。分别在图11～图15表示其结果。在各图中，(A)表示再结晶后的硅膜厚[Thickness]，(B)表示氧化硅膜厚[Thickness]，(C)表示结晶率[Ratio]。
关于各种样品，在以下表示的条件下进行氢火焰处理后，在图16(A)所示的x方向，在30mm之间，以0.3mm间隔设定测定位置，测定该点的结晶率。须指出的是，从设置有多个孔状的气体流出口22e的导气管22a放射的火焰在图16(A)所示的y方向上扫描，从而进行氢火焰处理。图16是表示氢火焰处理工序和基板的测定位置的图。Gap表示气体喷燃器(开口部)和基板的距离。
样品A表示Gap为50mm、扫描速度为62mm/s时，样品B表示Gap为50mm、扫描速度为50mm/s时，样品C表示Gap为30mm、扫描速度为98mm/s时，此外，样品D表示Gap为30mm、扫描速度为65mm/s时，样品E表示Gap为30mm、扫描速度为38mm/s时。
基板温度在样品E变为最高，是889℃。如图11～图15所示，关于硅膜的膜厚，在样品A～D中几乎都是0.051μm左右，此外，其表面的氧化硅膜的膜厚几乎是0.004μm左右。该氧化硅膜是空气中或火焰中的氧和硅膜反应形成的。结晶率在样品A～D中是0.87～0.89左右。在样品E(图15)中，结晶率是0.94(94％)左右，成为最高，取得良好的结晶。这时，硅膜是0.04μm，氧化硅膜是0.009μm左右。在样品E中，硅膜的表面的氧化程度比其他样品大。
从上述数据，能看到通过减小Gap，比较慢的扫描，基板表面的温度升高，结晶率提高。
可是，从图14(样品D)和图15(样品E)可知，由于扫描速度减小，能显著观察到再结晶后的硅膜厚、氧化硅膜厚和结晶率的偏移。
以下，研究该现象。即在这里，如图16(B)所示，使用导出氢和氧的混合气体，形成以一定间隔形成大致直线状的多个气体流出口(开口部)22e，照射火焰。这里，把从1的开口部放射的火焰称作“点火焰”。认为原因是：在该点火焰之间，火焰的温度下降，在开口部22e的正下方，火焰的温度高，在开口部22e之间，火焰的温度相对低。
因此，认为通过提高火焰的温度的均一性，能减少膜不均匀(膜厚的不均匀或结晶率的偏移)。
因此，在本发明的半导体装置的制造方法中，通过提高火焰的温度的均一性，提高热处理特性。
(制造方法1)
参照图17～图19，以TFT(薄膜晶体管，Thin Film Transistor)的制造工序为例，说明本发明的半导体装置的制造方法。图17是表示制造方法1的半导体装置的制造工序的工序剖视图(对于图19来说同样)。
首先，如图17(A)所示，准备玻璃基板(基板、石英基板、透明基板、绝缘性基板)100。玻璃基板在液晶显示装置中使用，根据装置的不同而使用大面积的基板。该玻璃基板的形状例如为矩形。在该基板100上例如形成氧化硅膜，以作为底层保护膜(底层氧化膜、底层绝缘膜)101。把TEOS(tetraethyl orthosilicate，原硅酸四乙酯)和氧气等作为原料气体，例如采用等离子体CVD(chemical vapor deposition，化学气相生长)法，形成该氧化硅膜。
接着，在底层保护膜101上形成作为半导体膜的非晶体的硅膜102。例如，由使用SiH4(甲硅烷)气体的CVD法，形成该硅膜102。
接着，在硅膜102上形成未图示的光致抗蚀剂膜(以下只称作“抗蚀剂膜”)，通过曝光和显影(光刻)，使抗蚀剂膜(掩模膜、抗蚀剂掩模)以岛状残存。接着，把该抗蚀剂膜作为掩模，蚀刻硅膜102，形成半导体元件区域(岛状区域)。接着，除去抗蚀剂膜。以下，把该光刻、蚀刻和抗蚀剂膜的除去的处理称作构图(patterning，图案化)。
接着，如图17(B)所示，对硅膜102进行氢火焰处理，把硅再结晶。即，通过在台架部51上(参照图1等)搭载基板100，使气体喷燃器22在基板100(硅膜102)上进行扫描，从而进行热处理，把硅膜102再结晶。这时，伴随着氢火焰的扫描，硅膜102变化为多晶硅膜102a，并且在其表面形成氧化硅膜102b。
这里，气体喷燃器22采用以下的结构。图18是表示气体喷燃器的结构的仰视图、剖视图和剖视图。剖视图(B)、(C)分别与仰视图(A)的B-B剖视对应，与C-C剖视对应。此外，(D)是立体图。
如图18所示，导出所述氢和氧的混合气体的导气管22a具有大致直线状的开口部(狭缝)22e，从该开口部22e放出线状的火焰F。须指出的是，在该气体喷燃器中，不使用遮蔽器22b(参照图4)，从导气管22a直接放射火焰。
根据上述气体喷燃器22的结构，能放射线状的火焰F，与从图16(B)所示的从多个开口部22e放射点火焰时相比，能提高火焰温度的均一性。因此，能提高热处理的均一性，能降低所述膜不均。能提高图14和图15所示的再结晶后的硅膜的膜厚、形成在其表面的氧化硅膜的膜厚的均一性。此外，能降低所述硅膜的结晶率的偏移。
如果减小Gap(30mm以下)，或用比较慢的扫描(40mm/s)进行所述处理，就能提高结晶率(例如结晶率90％以上)(参照图15的样品E)。
接着，除去氧化硅膜102b，如图19(A)所示，作为栅绝缘膜103，例如通过热氧化或CVD法，形成氧化硅膜。也可以通过氢火焰处理进行该热氧化。此外，也可以使氧化硅膜102b残存，作为栅绝缘膜103或其一部分。
接着，在栅绝缘膜103上，通过溅射法形成作为导电性膜的例如Al(铝)等金属材料。接着，把导电性膜构图为所期望的形状，形成栅电极(栅电极布线)G。作为导电性膜，除了Al，还可以使用Ta(钽)等高熔点金属。此外，也可以使用溶胶-凝胶法或MOD(Metal-organicdecomposition，有机金属堆积法)法，形成导电性膜。即通过涂敷和烧成金属化合物溶液，从而形成导电性膜。这时，通过液滴喷出法，能按照栅电极的图案，涂敷并烧成所述溶液。这时，能省略构图工序。
接着，把栅极G作为掩模，在多晶硅膜102a中浇灌(掺杂、注入)杂质离子，形成源、漏区104a、104b。须指出的是，104a、104b中的任意一方成为源区，另一方成为漏区。此外，杂质离子在形成n型半导体层时，例如离子注入PH3(磷化氢：Phosphine)，在形成p型半导体层时，例如离子注入B2H6(乙硼烷)。然后，把杂质离子活性化。
接着，如图19(B)所示，在栅电极G上形成层间绝缘膜105。例如通过把TEOS和氧气作为原料气体的等离子体CVD法，能形成该层间绝缘膜105。此外，涂敷聚硅氮烷溶液等绝缘性的液体材料，进行热处理(烧成)，从而形成。使用聚硅氮烷溶液时，通过烧成，形成氧化硅膜。聚硅氮烷溶液是把聚硅氮烷溶解在有机溶剂(例如二甲苯溶液)中。
接着，通过对层间绝缘膜105进行构图，从而在源、漏区104a、104b上形成接触孔。
接着，在包含该接触孔的内部的层间绝缘膜105上，使用溅射法形成作为导电性膜106的ITO(铟锡氧化膜)。作为导电性膜106，除了ITO以外，还可以使用例如Al、Mo(钼)或Cu(铜)等金属材料。此外，也可以使用溶胶-凝胶法或MOD法形成导电性膜106。
接着，把导电性膜106构图为所需的形状，形成源电极、漏电极(源极、漏极引出电极、引出布线)106a、106b。须指出的是，106a、106b中的任意一方成为源电极，另一方成为漏电极。
通过以上的工序，TFT基本完成。该TFT例如作为液晶显示装置、电泳装置或有机EL装置等的像素电极的驱动元件、像素区周边的逻辑电路使用。此外，作为构成存储器的元件、驱动存储器的逻辑电路使用。
须指出的是，在本制造方法中，把硅膜102构图后，进行氢火焰处理，但是也可以进行氢火焰处理后，进行多晶硅膜102a的构图。
根据上述的制造方法，使氢火焰处理的火焰为线状，所以能降低火焰温度(基板温度)的不均一引起的膜不均匀，能提高处理膜的特性。
(制造方法2)
在制造方法1中，使用线状的火焰，但是也可以使相邻的火焰的端部重叠的方式调整多个点火焰，进行氢火焰处理。
这里，使用图16(B)所示的点火焰，进行氢火焰处理。这时，如图20所示，调整(1)开口部22e间隔d或(2)基板100和气体喷燃器(开口部22e)的距离(Gap)，以使一个点火焰和相邻的点火焰重叠。图20是表示气体喷燃器的点火焰的重叠的图。
如图所示，在开口部22e之间产生火焰的重叠部(图中的斜线部)，能提高火焰温度的均一性。须指出的是，w表示火焰的宽度。Gap越小，该w越大。
例如，Gap在0～10cm左右，设定间隔d，以使点火焰重叠，在各处理中通过微调Gap，从而能调整火焰的重叠面积。在玻璃基板(硅膜102)100，通过调整为相邻的火焰重叠，从而如在制造方法中详细说明的那样，使热处理的均一性提高，能减少膜不均匀。此外，能提高再结晶后的硅膜的膜厚、形成在其表面的氧化硅膜的膜厚的均一性。此外，如果减小Gap(30mm以下)，或用比较慢的扫描(40mm/s)进行上述处理，就能提高结晶率(例如，90％以上)(参照图15的样品E)。
此外，与形成狭缝时相比，形成多个圆形开口时，导气管的加工容易。此外，伴随着基板的大面积，即使导气管变长，只通过增加开口数，就能容易应对。
须指出的是，在本制造方法中，除了使用所述气体喷燃器进行硅膜102的氢火焰处理的工序以外，与制造方法1同样，所以省略其详细的说明。此外，也能根据气体流量(气压)来调整火焰的重叠。
(制造方法3)
在制造方法1中，在导气管22a上设置大致直线状的开口部，但是如参照图5所述，在包围导气管22a的遮蔽器22b设置大致直线状的开口部，调整为从该开口部放射线状的火焰。即在多个火焰之下配置具有大致直线状的开口部的喷嘴部，通过该开口部照射多个火焰。也可以形成线状的火焰。
这时，如制造方法2中说明的那样，通过调整开口部22e的间隔d或开口部22e和遮蔽器22b的开口部的间隔，相邻的火焰重叠，能降低放出的线状的火焰的温度梯度。因此，如在制造方法1中详细说明的那样，能提高被处理膜的特性。此外，也产生制造方法2中说明的导气管的加工的容易性的效果。
须指出的是，在本制造方法中，除了使用所述气体喷燃器进行硅膜102的氢火焰处理的工序以外，与制造方法1同样，所以省略其详细的说明。
(制造方法4)
此外，在多个点火焰的第一扫描后，进行错开点间隔的1/2的第二扫描，谋求处理的均一性。
图21是表示本制造方法的氢火焰的扫描方法的平面图。这里，使用图16(B)所示的多个点火焰，进行氢火焰处理。这时，如图21所示，从基板100的x方向的第一端部到第二端部，使气体喷燃器22向x1方向进行第一扫描，在x方向的第二端部，在y方向上错开间隔d的一半(d/2)的位置配置气体喷燃器22，使气体喷燃器22从第二端部到第一端部(向x2方向)进行第二扫描。通过使基板(台架部51)100移动，从而进行第一、第二扫描，也可以通过使气体喷燃器22移动来进行第一、第二扫描。本制造方法中使用的半导体制造装置构成为基板100或气体喷燃器22能在x和y方向移动。
根据本制造方法，在第二扫描中，通过在气体流出口22e的正下方扫描与气体流出口22e的正下方相比火焰的温度相对降低的气体流出口22e之间进行了第一扫描的区域，从而能纠正火焰的温度差引起的处理的不均一。具体而言，通过第二扫描，补偿在第一扫描中不充分的再结晶。
须指出的是，在本制造方法中，将扫描次数设为2次，但是也可以把第一和第二扫描作为一组，进行多次的扫描。此外，第二扫描的方向可以是与第一扫描相同的x1方向。其中，在第二扫描中，把第一扫描的扫描目标作为起点能实现处理的高速化。须指出的是，在制造方法1～3的氢火焰处理中，扫描次数可以为多次。
如以上详细说明的那样，根据上述制造方法1～4，能减轻对基板的热负荷，进行大面积的基板的热处理。能提高热处理温度的均一性，能提高所形成的半导体装置的特性。
须指出的是，在上述制造方法1～4中，以硅膜102的再结晶时的热处理(氢火焰处理)为例进行说明，但是本发明并不局限于该工序，能广泛应用于各种热处理。
例如，能通过氢火焰处理，进行制造方法1中说明的形成栅绝缘膜时的热氧化、杂质离子的活性化热处理、层间绝缘膜(聚硅氮烷)的烧成、溶胶-凝胶法或MOD法时的热处理。对于这些处理应用上述的制造方法或气体喷燃器(半导体制造装置)，从而能降低被处理膜的处理不均匀，能提高其特性。
此外，按照用途，可以适当组合通过所述发明的实施例说明的实施例和应用例，或加以变更或改良、使用，本发明并不局限于上述的实施方式的记载。
(电光装置和电子仪器的说明)
下面，说明使用由上述的实施方式中说明的方法形成的半导体装置(例如TFT)的电光装置(电子仪器)。
所述的半导体装置(TFT)用作电光装置(显示装置)的驱动元件。在图22表示使用电光装置的电子仪器的例子。图22(A)是向移动电话的应用例，图22(B)是向摄像机的应用例。此外，图22(C)是向电视(TV)的应用例，图22(D)是向卷起式电视的应用例。
如图22(A)所示，在移动电话530中具有天线部531、声音输出部532、声音输入部533、操作部534和电光装置(显示部)500。在该电光装置中能使用(组装)根据本发明而形成的半导体装置。
如图22(B)所示，在摄像机540中具有受像部541、操作部542、声音输入部543和电光装置(显示部)500。在该电光装置中能使用(组装)根据本发明而形成的半导体装置。
如图22(C)所示，电视550具有电光装置(显示部)500。在该电光装置中能使用(组装)根据本发明而形成的半导体装置。须指出的是，用于个人电脑等中的显示器装置(电光装置)中也能使用(组装)根据本发明而形成的半导体装置。
如图22(D)所示，卷起式电视560具有电光装置(显示部)500。在该电光装置中能使用(组装)根据本发明而形成的半导体装置。
须指出的是，在具有电光装置的电子仪器中，除了上述以外，还包含大型屏幕、个人电脑、便携式信息仪器(所谓的PDA、电子记事本)等、带显示功能的传真装置、数码相机的寻像器、便携式TV、电光布告牌、宣传广告用显示器等各种装置。

Claims (11)

1.一种半导体装置的制造方法，包括：
在基板上形成第一膜的步骤；
通过用以氢和氧的混合气体为燃料的气体喷燃器的火焰对所述第一膜进行扫描，从而进行热处理的步骤；
所述气体喷燃器的火焰为大致直线状。
2.一种半导体装置的制造方法，包括：
在基板上形成第一膜的步骤；
通过用以氢和氧的混合气体为燃料的气体喷燃器的火焰对所述第一膜进行扫描，从而进行热处理的步骤；
所述气体喷燃器的火焰是排列为大致直线状的多个火焰，在所述基板上相邻的所述火焰重叠。
3.根据权利要求2所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
通过改变所述气体喷燃器和所述基板的距离，从而调整所述火焰的重叠。
4.一种半导体装置的制造方法，包括：
在基板上形成第一膜的步骤；
通过用以氢和氧的混合气体为燃料、每隔一定间隔排列为大致直线状的多个火焰对所述第一膜进行扫描，从而进行热处理的步骤；
实施所述热处理的步骤具有：
用所述多个火焰在第一方向上进行扫描的第一步骤；
使所述多个火焰在与所述第一方向正交的第二方向上移动所述一定间隔的1/2的距离后，在所述第一方向上进行扫描的第二步骤。
5.根据权利要求4所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述第一步骤是所述多个火焰从所述基板的第一端部一侧开始扫描的步骤，
所述第二步骤是所述多个火焰从与所述第一端部相反一侧的第二端部开始扫描的步骤。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述第一膜是半导体膜，通过所述的热处理，进行所述半导体膜的再结晶。
7.一种电子仪器的制造方法，
具有权利要求1～6中的任意一项所述的半导体装置的制造方法。
8.一种半导体制造装置，包括：
氢和氧的混合气体供给部；
气体喷燃器，其燃烧所述氢和氧的混合气体，以形成火焰；和
移动机构，其使基板在与所述气体喷燃器的火焰正交的方向上移动；
所述气体喷燃器导出所述氢和氧的混合气体，从大致直线状的开口部放射火焰。
9.一种半导体制造装置，包括：
氢和氧的混合气体供给部；
气体喷燃器，其燃烧所述氢和氧的混合气体，以形成火焰；和
移动机构，其使基板在与所述气体喷燃器的火焰正交的方向上移动；
所述气体喷燃器导出所述氢和氧的混合气体，从以一定间距形成大致直线状的多个开口部放射多个火焰。
10.根据权利要求9所述的半导体制造装置，其特征在于，
在多个火焰之下包含具有大致直线状的开口部的喷嘴部，
所述多个火焰通过所述开口部而被放射。
11.根据权利要求9所述的半导体制造装置，其特征在于，
所述移动机构控制为能在第一方向和与所述第一方向正交的第二方向上移动。
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