CN1258807C - 热处理设备和制造半导体器件的方法 - Google Patents

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Abstract

热处理设备和制造半导体器件的方法。本发明的热处理设备包括一个反应管、一个用于减小该反应管中的压力的排出单元、一个用于对放置在该反应管中的受处理衬底进行加热或冷却而导入气体的单元、一个用于对放置在该反应管中的受处理衬底进行加热的光源、和一个以脉冲形式接通和关断该光源的单元。而且，通过一个光源进行对受处理衬底的加热是通过一个第一单元和一个第二单元进行的，该第一单元用于以一种一秒或更短的循环的脉冲形式来接通和关断该光源以对该受处理衬底进行加热，该第二单元用于以一种一秒或更长的循环的脉冲形式来接通和关断该光源以对该受处理衬底进行加热。

Description

热处理设备和制造半导体器件的方法
技术领域
本发明涉及一种热处理设备和一种使用该热处理设备制造半导体器件的方法。具体地，本发明涉及一种用于采用来自例如照明灯的光源的辐射对受处理衬底(subject subs trate)进行加热的热处理设备，并且一种使用该热处理设备的制造半导体器件的方法被应用于采用具有晶态结构的半导体膜的半导体器件。
背景技术
热处理是用于激活添加到半导体中的杂质并且用于形成半导体和电极之间的接触所需要的一种工艺。具体地，已知一种热壁型(hot-wall type)水平或垂直退火炉是一种典型的热处理设备。
然而，就采用半导体来制造的单片集成电路而言，随着小型化而存在对相当高的加工精度的日益增加的需求。具体地，为了形成一个薄的结，需要一种用于使杂质的扩散变得最小的热处理技术。考虑到如同在退火炉中的加热或冷却需要相当的时间，该方法并非完全适用。
相反，作为一种快速加热或快速冷却的热处理技术，已开发出快速热退火(thermal anneal)(以下称为“RTA”)，并且开发出一种热处理方法，它是通过在数十秒至几微秒内同时施加热而进行的。RTA是一种主要采用红外灯来快速加热衬底的已知的方法，据此在一个短的时间周期内进行热处理。
制造集成电路并非仅采用例如硅晶片的半导体衬底，而且还采用形成在由玻璃、石英等制备的衬底上的薄膜晶体管(以下称为“TFT”)。虽然取决于结构和制造方法，但可通过采用具有晶态结构的半导体膜(以下称为“晶态半导体膜”)来形成构成沟道的激活层从而获得具有较令人满意的电特性的TFT，而不是采用非晶态半导体膜来形成构成沟道的激活层。
当采用石英衬底时，所得到的TFT可承受900℃的热处理，并且，可运用基于半导体衬底的制造技术。另一方面，在如同液晶显示器件中的衬底的尺寸被放大的情况下，为了降低成本，需要采用便宜的玻璃衬底。如同采用商业上适用的或大规模生产的用于具有减低的所含的碱性元素的浓度的例如液晶显示器件、硼硅酸铝玻璃、硼硅酸钡玻璃等的电子设备的玻璃衬底。然而，这样一种玻璃衬底的热阻温度最高约650℃，使得热处理温度的上限必然被决定在该温度附近。
例如，非晶态硅膜需要在600℃或更高的热处理达数十小时以进行晶化。为了缩短用于晶化的时间，需要更高的温度。然而，将热处理温度增加得高于一个应变点会导致玻璃衬底的不可还原的变形，故此这不是一个实用的方法。所以，根据为了该目的而采用的一种激光退火的方法，辐射由一个光学系统会聚的具有高能量密度的激光以进行晶化。典型地，采用一种脉冲振荡的分子激光器。在分子激光器的情况下，虽然激光的辐射时间是数十纳秒，但半导体膜熔化成一种液相态，然后晶化。
虽然试图采用RTA方法使非晶态半导体模晶化，但与激光退火方法相比较，需要较长的加热时间。而且，就加热温度而言，采用RTA方法的晶化也有问题。更具体地，采用RTA方法的晶化是固相生长；因此，与激光退火方法不同，无法得到令人满意的晶体，并且衬底温度也显著地增加了。这需要采用具有热阻的石英衬底。在玻璃衬底的情况下，已确定采用用于晶化的照明灯辐射的光来进行加热以增加衬底温度达数十秒，并且或导致应变和变形。
采用热处理的半导体膜的晶化和添加的杂质的激活具有一个最适宜的温度范围。然而，采用较高温度的加热，反应进行得更快，热处理在一个较短的时间周期内进行。即使采用RTA方法，在采用具有低热阻的玻璃衬底的情况下，不能运用在热阻温度或更高温度下用于加热玻璃衬底的处理条件。因此，需要延长处理时间，而不是降低处理温度。然而，RTA是基于一个单一晶片的处理，于是热处理时间的增加会导致产出的减少。
RTA方法能够在一个短的时间周期内进行达到高温的热处理。而且，虽然采用一个单一的晶片处理，但与退火炉方法相比，RTA方法潜在地具有较高的处理能力。但是，根据传统的RTA方法，需要增加加热温度，而不是缩短加热时间。因此，为了得到激活和吸取(gettering)处理中的所希望的效果，需要在玻璃的应变点或更高进行热处理，并且，在一些情况下，在玻璃的软化点或更高进行热处理。例如，为了吸取处理的目的，采用800℃热处理达60秒，玻璃衬底在其静止重量的情况下被弯曲和变形。
也考虑采用用于批处理的退火炉。然而，在这种情况下，由于受处理衬底的尺寸的增加，设备要加大。由于大容量的炉中的非均匀加热以及放置区域的增加，会导致功率消耗的增加。
发明内容
因此，考虑到上述情况，本发明的一个目的是提供一种通过在半导体器件的制造工艺中在一个短的时间周期的热处理而不使衬底变形来激活添加到半导体膜中的杂质的方法，该器件采用具有由玻璃等制备的低热阻和由半导体膜吸取的衬底，和一种实现这种热处理的热处理设备。
为了解决上述问题，本发明的热处理设备具有的构造包括一个反应管、一个用于对放置在该反应管中的受处理衬底进行加热或冷却而导入气体的单元、一个用于对放置在该反应管中的受处理衬底进行加热的光源、和一个以脉冲形式接通和关断该光源的单元。本发明的热处理设备具有的另一种构造包括一个反应管、一个用于对放置在该反应管中的受处理衬底导入加热或冷却至等于或低于室温的的气体的单元、一个用于对放置在该反应管中的受处理衬底进行加热的光源、和一个以脉冲形式接通和关断该光源的单元。除这种构造之外，可提供一个用于减小该反应管中的压力的排出单元。
而且，通过一个光源进行对受处理衬底的加热是通过一个第一单元和一个第二单元进行的，该第一单元用于以一种一秒或更短的循环的脉冲形式来接通和关断该光源以对该受处理衬底进行加热，该第二单元用于以一种一秒或更长的循环的脉冲形式来接通和关断该光源以对该受处理衬底进行加热。这是通过改变用于在采用普通的光源时接通和关断该光源的一个电源电路的构造来实现的。
作为光源，可采用卤灯、金属卤化物灯、高压水银灯、高压钠灯、氙灯等。在任何情况下，可采用发射包含有被受处理衬底吸收的波长带的辐射光的灯。例如，如果受处理衬底是一个硅膜，则发射0.5至1.5μm的波长带中的光的卤灯、金属卤化物灯等是适用的。
而且，作为导入反应管中的气体，采用例如氦、氩、氪和氙的惰性气体，以防止与受处理衬底的反应。
而且，采用具有上述构造的热处理设备的本发明的制造半导体器件的方法包括向反应管提供加热的气体，并且以脉冲形式接通和关断设置在反应管外面的一个光源对放置在反应管中的受处理衬底进行加热。而且，在加热完成之后，向反应管提供冷却至等于或低于室温的一个温度的气体，以冷却受处理衬底，据此可加强产出。而且，当将反应管保持在减小压力的状态下时，类似的制造方法也是可应用的。在本发明中，半导体器件是指所有能够采用半导体特性而发挥功能的器件。
根据一种受处理衬底的热处理的方法，除了采用加热的惰性气体对受处理衬底进行加热之外，也采用一种加热处理，它是通过一个第一阶段和一个第二阶段进行的，该第一阶段用于以一种一秒或更短的循环的脉冲形式来接通和关断一个光源以对该受处理衬底进行加热，该第二阶段以一种一秒或更长的循环的脉冲形式来接通和关断该光源以对该受处理衬底进行加热。进行该第一阶段是为了将受处理衬底预热至一个预定的温度的目的，进行该第二阶段是为了执行一个所希望的热处理，例如晶化、激活、和吸取。
作为受处理衬底，采用在由玻璃、石英等制备的衬底上形成的半导体膜。在半导体膜中，可形成一个具有向该膜添加的一种导电类型的杂质的杂质区。而且，可形成一个栅绝缘膜、一个栅电极等。
采用本发明的热处理设备的热处理大致上分为三个阶段：预加热、热处理、和冷却处理，如图6所示。在预加热中，受处理衬底被由一个加热单元所加热的惰性气体加热。加热温度大约是300℃至500℃，在保持加热温度的同时，以脉冲形式接通和关断一个光源，据此进行热处理。光源的每一个光发射时间是0.1至60秒，最好是0.1至20秒，并且从光源多次地辐射光。或者，以脉冲形式从光源辐射光，使得半导体膜的最高温度的保持时间是0.5至5秒。之后，在冷却处理中，受处理衬底被由通过一个冷却单元提供的惰性气体冷却至200℃或更低，并且冷却至等于或低于室温的一个温度。
可以一个一秒或更短的循环来接通和关断一个光源以多次地辐射脉冲光，以及采用加热的惰性气体，以便进行预加热，如图7所示。采用一种脉冲形成网络电路，用于接通和关断光源，据此有效地向光源提供一个脉冲形状的大电流。无需说明，可通过将脉冲光的加热或加热的惰性气体的加热相结合来进行预加热。
对于本领域的普通技术人员来说，通过阅读和理解以下参照附图的说明，本发明的这些和其他优点将变得清晰。
附图说明
图1是一个图解本发明的热处理设备的一种构造的视图；
图2是一个图解本发明的热处理设备的一种构造的视图；
图3是一个图解本发明的热处理设备的一种构造的视图；
图4是一个图解本发明的热处理设备的一种构造的视图；
图5A和5B是图解一个加热单元和一个冷却单元的例子的视图；
图6是图解光源的接通和关断和半导体衬底中的温度的改变的示意图；
图7是图解采用脉冲光的预加热处理和热处理的方法的示意图；
图8A和8B示出一个适用于以脉冲形式接通和关断的例如卤灯的光源的解释性的控制电路；
图9是一个图解采用本发明的热处理设备的半导体的热处理的一种方法的视图；
图10A至10D图解半导体器件的制造过程；
图11是一个图解采用本发明的热处理设备的半导体的热处理的一种方法的视图；
图12是一个图解半导体器件的一种制造处理的视图；
图13A至13B是图解其上形成有一个驱动电路和一个象素部分的衬底的构造的视图；
图14是一个图解一个象素部分的构造的视图；
图15是一个图解一个显示设备的一个单位衬底的外观的视图；
图16A至16C图解根据本发明的晶态半导体膜的一种制造方法；
图17A至17D图解根据本发明的晶态半导体膜的一种制造方法；
图18A至18F示出解释性的半导体器件；和
图19A至19C示出解释性的半导体器件。
具体实施方式
以下，通过参照附图的解释性的实施例来详细说明本发明。将参照图1说明本发明的热处理设备的构造。图1所示的热处理设备包括围绕在一个传送室101周围的一个加载室102、一个卸载室103、一个预加热室104、一个热处理室105、和一个激光处理室106，该传送室带有一个传送单元108，用于传送衬底。采用一个排出单元111，可使这些室保持在一个减小的压力下。这些室还通过门107a至107e连接至传送室101。
热处理室105带有一个由一个电源单元119接通和关断的光源118。而且，作为用于减小热处理室105中的压力的排出单元111，提供一个涡轮分子泵109和一个干燥泵110。可以预计，其它的真空泵可用作排出单元111。
作为导入热处理室105中的气体，采用例如氮、氦、氩、氪和氙的惰性气体。在任何情况下，希望该气体是一种相对于光源118的辐射热具有小的吸收率的介质。从一个汽缸116b提供该气体。作为一个用于提供气体的单元，在将气体导入热处理室105之前，为气体提供一个加热单元112b和一个冷却单元113b。热处理单元112b和冷却单元113b设置得用于加热或冷却放置在热处理室105之中的一个受处理衬底。经过其中任意一个通道将气体导入热处理室105。提供给热处理室105的气体经过一个循环器115b被循环，以冷却衬底。在本例中，希望在某中间点提供一个净化器114b，以保持气体的纯度。作为净化器114b，可采用一种吸取材料，或可采用由液氮制备的一种冷阱(cold trap)。
由电源单元119以脉冲形式接通和关断光源118。光源118的接通和关断和流经热处理室105的气体的流动速率是同步变化的。通过接通和关断光源118，受处理衬底被迅速地加热。受处理衬底以一个100℃至200℃/秒的加热速率被加热至一个设定的温度(例如1150℃)。该设定的温度是由一个设置在受处理衬底附近的温度检测器检测的。作为温度检测器，可采用一个热电堆或一个热电偶等。
例如，如果以一个150℃/秒的加热速率加热受处理衬底，受处理衬底可在7秒中或更短时间内被加热至1100℃。之后，受处理衬底被保持在一个设定的温度达一个预定的时间周期，并且关断光源。受处理衬底被保持达0.5至5秒钟。于是，光源的连续发光时间在0.1秒至短于90秒的范围。
作为光源，可采用卤灯、金属卤化物灯、高压水银灯、高压钠灯、氙灯等。光源118的发光可以第一和第二阶段的方式进行。在第一阶段，以一种一秒或更短的循环的脉冲形式接通和关断光源118以对受处理衬底进行加热。在第二阶段，以一种一秒或更长的循环的脉冲形式接通和关断光源以对受处理衬底进行加热。进行第一阶段是为了受处理衬底的预热处理的目的，其中受处理衬底被加热至200℃至400℃。进行该第二阶段是为了热处理的目的，其中通过延长光源118的发光时间将受处理衬底加热至一个希望的温度。
进行光源118的以脉冲形式的发光是为了有选择地加热受处理衬底的一个预定的区域。例如，在采用玻璃衬底上的半导体膜作为受处理衬底的情况下，如果采用一种具有在红外区域的一个强的光谱分布的卤灯，半导体膜可被加热至600℃或更高而基本上不会使玻璃衬底变形。
图8A和8B示出一个在第一阶段中以一种脉冲形式接通和关断光源以实现放电的电路的例子，其中以一种一秒或更短的循环的脉冲形式接通和关断光源118以对受处理衬底进行加热。图8A示出一个脉冲形成网络电路，它通过加入具有由L2、C2和R的三倍循环的阻尼振荡至L1、C1和R的严格的阻尼放电以将一个脉冲波转换成一个方波。因为这种放电电路，使得一个10纳秒至100毫秒的10MA的脉冲宽度的输出是有可能的。放电的持续时间可随L和C的数值、以及连接级的数量而变化。施加至光源H1至Hn的输出如图8B所示。另一方面，采用电池或调速轮发电机通过以一种一秒或更长的循环的脉冲形式接通和关断光源以进行其中对受处理衬底加热的第二阶段。
按以下方式进行热处理。将一个衬底放置在热处理室105中，该室保持在经排出单元111而得到的一个13.3帕或更低的减小的压力下。在第一阶段，由加热单元112b加热的气体被导入热处理室105，并且保持在13.3至1.33×104帕。受处理衬底被导入的气体加热至约200℃至400℃。该气体可通过净化器114b，循环器115b、和加热单元112b的一个通道而被循环。在第一阶段，可进行加热以便以一种具有一秒或更短的循环的短的间隔接通和关断光源118。之后，作为第二阶段，进行热处理，其中由光源118以1至60秒的发光时间多次地辐射脉冲光。在预定的热处理完成之后，气体的导入通道被改变，并且气体经冷却单元113b被导入。进行此操作的目的是为了冷却受处理衬底。被冷却的气体的温度假设为从室温至大约液氮的温度。
于是，本得法热处理设备的特征在于，采用等于或高于室温的温度的加热的气体或者等于或低于室温的温度的冷却的气体，为的是缩短加热或冷却受处理衬底所需要的时间的目的。而且，在减小的压力的情况下进行热处理，据此增加热绝缘，以增强热效率。通过缩短实际的加热时间，并且半导体膜有选择地吸收来自光源的辐射光，只有半导体膜能够被有选择地加热，而不加热衬底本身。
预加热室104实际地加热或冷却受处理衬底。在预加热室104中，由一个汽缸116a提供的惰性气体被加热单元112a或冷却单元113a加热或冷却，并且被喷向受处理衬底。也可能的是，预加热室104由于排出单元111而保持在一个减小的压力下，并且导入的气体在净化器114b和循环器115a中被循环。
而且，激光处理室106采用激光进行受处理衬底的热处理。激光处理室106带有一个激光振荡器121和一个光学系统122，用于向受处理衬底辐射具有一个预定的能量密度的激光。
图2图解热处理室105的细节。热处理室105带有一个由石英制备的反应管160，在反应管160的外面设有一个光源118。受处理衬底被放置在反应管中。为了使温度分布均匀，将受处理衬底放置在一个支脚(pin)上。一个压力减小单元111最好由一个涡轮分子泵109和一个干燥泵110组成，并且用于排出反应管160的压力，使其内部保持于一个减小的压力之下。光源118的加热温度是由一个采用热电偶的温度检测器124测量的。在反应管160中，提供一个例如热电堆的传感器125，它间接地监视受处理衬底的加热温度。
即使采用减小的压力下的热处理，其中采用具有由受处理衬底吸收的来自光源的辐射的波长带，也可进行有效的加热。减小的压力下的热处理可减小氧的浓度，并且抑制受处理衬底的氧化。
由电源单元119接通和关断光源118。一个计算机120以集中的方式控制电源单元119、用于气体的加热单元112b和冷却单元113b、净化器114b、和循环器115b的操作。
反应管160具有一个双重结构，并且受处理衬底被放置在一个内管161之内。通过加热单元112b或冷却单元113b提供的惰性气体被提供于反应管(外管)160和内管161之间，并且通过设置在内管161之内的小孔被提供在内管161之内。
图3示出热处理室105的另一种解释性的构造。在此构造中，一个辐射器162用于加热和冷却提供给反应管160的惰性气体。辐射器162连接至一个热交换器126以进行加热或冷却。其余的构造与图2中的那些相同。
图4示出预加热室104的一种构造。在此构造中，通过加热单元112a或冷却单元113a所提供的来自汽缸116a的惰性气体通过一种多孔材料107被提供给预加热室104。作为多孔材料107，可采用一种带有多个小孔的簇射板(shower plate)。为了将惰性气体更均匀地喷向衬底100，最好采用由陶瓷等制备的多孔材料。排出单元111等的其余的构造如图1所述。
图5A和5B示出适用于本发明的热处理设备的惰性气体的加热单元和冷却单元的解释性的构造。图5A示出一个加热单元的例子，其中由高纯度的钛或钨制备的一个散热片(fin)设置在一个汽缸150之内，用于允许气体通过。汽缸150由透光的石英制备，并且散热片152被来自设置在汽缸150之外的一个光源151的辐射加热。气体通过与散热片152相接触而被加热；然而，通过在汽缸150之外提供一个热源，可防止气体被污染，并且可保持通过的气体的纯度。
图5B示出冷却单元的一个例子，其中由高纯度的钛或钨制备的一个散热器154被设置在一个汽缸153内，用于允许气体通过，并且通过一个热盘(heatpie)连接至一个热交换器155。气体通过与散热片154相接触而被加热。
如上所述，即使采用由玻璃等制备的具有低热阻的衬底。根据本发明的采用在短的时间周期内的热处理以激活添加在半导体膜中的杂质元素和进行半导体膜的吸取处理的方法，可实现这种热处理。这种热处理可被结合在半导体期间的制造工艺中。对本发明的热处理设备的说明仅用于解释性的目的，并且本发明并不受其限制。本发明的热处理设备的特征在于采用用于受处理衬底的一个冷却单元，并且具有一种以来自光源的脉冲形式的光的辐射来加热半导体膜的构造。如果可满足这种构造的话，其余的构造则不必特别地加以限制。
可以预见，本发明的热处理设备可用于采用半导体衬底的集成电路、以及TFT的热处理。
实施例
实施例1
将参照图9说明采用本发明的热处理设备的一种非晶态半导体膜的晶化。
在图9中，一个衬底201是由硼硅酸铝玻璃或硼硅酸钡玻璃制备的透光衬底。其厚度是0.3至1.1mm。由等离子体CVD方法在衬底201上形成一个非晶态硅膜203。一个阻隔层202是这样形成的，使得在热处理等情况下，杂质元素不会从衬底201混合到非晶态硅膜203中。通常，阻隔层202是采用一种包含硅作为一种成分的绝缘膜来形成的。然而，在本实施例中，由等离子体CVD方法以SiH4，N2O，和NH3制备一个第一氮氧化硅脱，使得具有50nm的厚度，和由等离子体CVD方法以SiH4，和N2O制备一个第二氮氧化硅膜，使得具有100nm的厚度，并且将这些膜叠置(压成薄片)以形成阻隔层202。
一种用于硅的晶化所需的能够降低加热温度的金属元素被添加到非晶态硅膜203。具有催化功能的金属元素的例子包括铁(Fe)、镍(Ni)、钴(Co)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)、铜(Cu)、金(Au)等。可采用从这些元素中选择的一种或多种元素。
采用一种离心式涂覆机(spinner)向非晶态硅膜203涂覆一种其中以重量计的含镍量为0.1至100ppm、最好是1至5ppm的镍醋酸盐溶液，以形成一个含镍层204。在本例中，为了改善溶液的通用性，非晶态硅膜203受到以下的一种表面处理：采用一种含臭氧的水溶液形成一个相当薄的氧化膜；采用一种的氟酸和过氧化氢混合溶液腐蚀所得到的氧化膜，以形成一个清洁的表面；并且，再次采用一种含臭氧的水溶液处理非晶态硅膜203的表面，以形成一个相当薄的氧化膜。由于硅的表面原本是不易被水沾湿的，该表面可按如上所述在其上形成一个氧化膜而被均匀地涂覆镍醋酸盐溶液。
处于这种状态中的受处理衬底被放置在事先保持在13.3帕或更低的减小的压力的一个反应管206中。由加热单元加热至250℃的惰性气体被导入反应管206，据此进行预加热。虽然预加热时间是任意的，但作为举例，受处理衬底被保持在该状态达5分钟。或者，在受处理衬底由分开设置的一个预加热室事先加热的情况下，预加热时间可以是一分钟。
之后，受处理衬底受到多次的脉冲光的辐射(典型地，2至10次)，条件是发光时间是40秒，发光间隔是30秒，据此进行热处理。虽然被脉冲光瞬间加热的半导体膜的温度不是直接则量的，但辐射密度是这样规定的，使得采用热电偶的一个温度传感器的测量值为1250℃。因为热处理，非晶态硅膜可被晶化。之后，切换惰性气体的导入通道，并且受处理衬底被由冷却单元冷却的惰性气体冷却至等于或低于室温的温度。
而且，在采用等离子体CVD制造的非晶态硅膜中，氢保持在大约10至30％的量。因此，非晶态硅膜在通过加热而消除氢之后被晶化。作为为了此目的的热处理，可使半导体膜被脉冲光辐射多次，条件是发光时间大约是0.1秒，以便被加热至大约500℃，据此进行除氢处理(dehydrogenation)。除氢处理可在减小的压力下进行。
于是，非晶态硅膜可在数十秒至数分钟的加热时间内基本上被晶化。即使采用具有660℃的应变点的玻璃衬底。非晶态硅膜可被晶化而不导致衬底出现应变。
实施例2
将参照图10A至10D说明采用如上述所生产的晶态半导体膜的TFT的制造方法。
首先，如图10A所示，在由硼硅酸铝玻璃或硼硅酸钡玻璃等制备的透光衬底301上形成以一种岛型分开的晶态半导体膜303和304。而且，在衬底301和半导体膜303和304之间形成一个具有厚度为50至200nm的第一绝缘膜302。第一绝缘膜302由氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或其组合的其中之一制成。
作为第一绝缘膜302的一个例子，以等离子体CVD方法用SiH4和N2O形成具有厚度为50至200nm的一个氮氧化硅膜。或者，可采用一种双重结构，其中以等离子体CVD方法用SiH4和、NH3和N2O形成具有厚度为50nm的一个氮氧化硅膜(50nm)和以等离子体CVD方法用SiH4和N2O形成具有厚度为100nm的一个氮氧化硅膜(100nm)被相互叠置在上面。或者，可采用一种双重结构，其中采用四乙基正硅酸盐(tetraethyl orthosilicate)(TEOS)形成的一个氮化硅膜和一个氧化硅膜被相互叠置在上面。
然后，形成一个具有厚度为80nm的第二绝缘膜305。第二绝缘膜305用作一个栅绝缘膜，并且采用等离子体CVD或真空溅镀的方法形成。通过将O2添加到SiH4和N2O而形成的一个氮氧化硅膜能够减小该膜中的固定的放电密度，使得该膜适用于栅绝缘膜。无需说明，栅绝缘膜并不限制于氮氧化硅膜。例如氧化硅膜或氧化钽膜的一个绝缘膜可被用于一种单层结构或一种多层结构。
之后，如图10B所示，在第二绝缘膜305上形成用于一个栅电极的一个第一导电膜和一个第二导电膜。第一导电膜由氮化钽制成。第二导电膜由钨制成。提供这些导电膜是为了形成一个栅电极的目的，其各自的厚度是30nm和300nm。
之后，采用曝光步骤形成一个用于栅电极的抗蚀剂图案308。采用该抗蚀剂图案308进行第一蚀刻处理。并不特别限制一种蚀刻方法。然而，最好采用电感耦合的等离子体(ICP)蚀刻。通过在0.5至2帕、最好是1帕的压力下向一个线圈型电极提供的500W的RF(13.56MHz)电功率而产生的等离子体来进行蚀刻，采用CF4和Cl2作为用于钨和氮化钽的蚀刻气体。这时，在衬底一侧(样品阶段)还提供100W的RF(13.56MHz)电功率，据此向衬底侧施加一个基本上负的自偏置电压。在混合CF4和Cl2的情况下，可以相似的速率蚀刻钨和氮化钽。
在上述蚀刻条件下，由于抗蚀剂罩的形状和向衬底侧施加的偏置电压的效果，可使第一和第二导电膜的端部逐渐变小。变小部分的角度设置为15°至45°。而且，为了对第一和第二导电膜进行蚀刻而不在栅绝缘膜上留下残余物，可以大约10％至20％的速率增加蚀刻时间。氮氧化硅膜对W膜的选择比率是2至4(典型地是3)，使得由于过蚀刻处理而暴露的第二绝缘膜305的表面被蚀刻大约20至40nm。因此，采用第一蚀刻处理可形成由氮化钽和钨制备的第一形状的电极306和307。
然后，采用一个第一掺杂处理将半导体膜303和304掺以n-型杂质(施主)。并不特别限制一种掺杂方法。然而，最好进行离子掺杂或离子注入。在1×1013至5×1014/cm2剂量的条件下进行离子掺杂。作为提供n-型的一种杂质元素，采用属于元素周期表中第15族的一种元素，典型地是磷(P)或砷(As)。在本例中，第一形状电极306和307发挥相对于掺杂元素的罩的功能，并且通过适当地调节一个加速电压(例如，20至60keV)，杂质元素穿过第二绝缘膜305而形成第一杂质区309和310。在第一杂质区309和310中，磷(P)的浓度设置在1×1020至1×1021/cm3的范围。
然后，如图10C所示，进行一个第二蚀刻处理。在第二蚀刻处理中，通过在1帕的压力下向一个线圈型电极提供的500W的RF(13.56MHz)电功率而产生的等离子体来进行ICP蚀刻，采用CF4、Cl2和O2的混合体作为蚀刻气体。在衬底一侧(样品阶段)还提供50W的RF(13.56MHz)电功率，并且向衬底侧施加一个低于第一蚀刻处理的自偏置电压的自偏置电压。在这种条件下，钨膜受到unisotropic蚀刻，以留下氮化钽膜(即，第一导电膜)。于是,采用第一蚀刻处理形成由氮化钽和钨制备的第二形状电极311和312。由于这种蚀刻处理，没有被第二绝缘膜305的氮化钽覆盖的部分被蚀刻大约10至30nm，从而变薄。
在第二掺杂处理中，半导体膜303和304被掺以n-性杂质(施主)，其条件是剂量小于第一掺杂处理的剂量并且是高的加速电压。例如，在70至120keV的加速电压和1×1013/cm3的剂量的条件下，据此在第一杂质区之内形成第二杂质区。在第二掺杂处理期间，允许杂质元素穿过暴露的氮化钽并且被添加到氮化钽下面的半导体膜。于是，形成第二杂质区313和314，以便与氮化钽交迭。第二杂质区313和314随氮化钽的厚度而变化，并且其峰值浓度在1×1017至1×1019/cm3的范围内变化。n-型杂质在这些区中的深度分布是不均匀，并且以一个确定的分布来形成杂质区。
如图10D所示，形成一个抗蚀剂罩315。在这种状态下，半导体膜303和304掺以p-型杂质(受主)。典型地，采用硼(B)。添加到区316和317的第一p-型杂质的杂质浓度设定为2×1020至2×1021/cm3，并且以包含在这些区中的磷的1.5至3倍的浓度添加硼，据此这些区的导电性变为p-型。
之后，如图11所示，进行用于激活添加的杂质的热处理。采用在实施例中说明的热处理设备进行热处理，其中将一个受处理衬底置入保持在减小的压力的反应管中，并且通过脉冲光的辐射来激活杂质。脉冲光辐射到衬底的一个表面或两个表面，采用一个卤化钨灯319作为光源。在氧浓度减小至10ppm或更低的条件下进行的热处理可在减小的压力下进行，而不使在此阶段中暴露的栅电极的表面氧化。
因为上述热处理，杂质被激活，并且用于晶化的催化元素可从与第二电极相交迭的半导体膜的这些区(即，沟道形成区)中被吸取到添加有磷和硼的杂质区。这里，考虑到以下情况：在添加有硼的区，在离子掺杂期间的同时提取氢。并且采用上述热处理将氢再次释放，由此暂时产生大量的悬浮键，用作吸取点(site)。
之后，如图12所示，采用等离子体CVD方法形成由氮氧化硅膜或氮化硅膜制备的具有厚度为50nm的一个保护绝缘膜318。采用一个清洁炉在410℃的热处理允许使氢从保护绝缘膜318释放，并且半导体膜被氢化，据此补偿缺陷。
可用例如聚合酰亚酸(polyimide)或丙烯酸树脂的有机绝缘材料形成一个内层绝缘膜321，以便确定表面的高度。无需说明，也可运用等离子体CVD方法以TEOS形成氧化硅。
然后，形成从内层绝缘膜321的表面到达各半导体膜的杂质区的接触孔，并且采用铝、钛、钽等形成导线连接。在图12中，参考标号322和323变成一个源线或一个漏电极。因此，可形成一个n-沟道TFT和p-沟道TFT。这里，简单地示出各TFT的实质。然而，采用这些TFT可形成CMOS电路、NMOS电路、和PMOS电路。
实施例3
图13A示出一种构造，其中，由一个p-沟道TFT403和一个n-沟道TFT404组成的一个驱动电路401和由一个n-沟道TFT405和一个保持电容406组成的一个象素部分402由实施例2的处理而被形成在同一衬底上。虽然n-沟道TFT405具有一种多栅结构，但它是以同样的方法制造的。在象素部分402中，形成由与一个栅电极的相同的处理所形成的一个半导体膜414、一个第二绝缘膜、和一个电容电极409组成的保持电容406。参考标号412标出一个象素电极，并且410标出一个将一个数据线408连接至半导体膜413的杂质区的连接电极。而且。参考标号411标出一个栅线。它连接至一个用作一个栅电极(未示出)的第三形状电极407。通过对第二形状电极的氮化钽进行蚀刻以形成第三形状电极407。
采用驱动电路401的p-沟道TFT 403和n-沟道TFT 404可形成例如移位寄存器、电平移位器、锁存器和缓冲器电路的各种功能电路。图13A中的沿A-A’线所得到的剖面结构对应于图14所示的一个象素的顶视图中的沿A-A’线所得到的剖面结构。图13B中的沿B-B’线所得到的剖面结构对应于图14所示的一个象素的顶视图中的沿B-B’线所得到的剖面结构。
采用上述结构可形成一个液晶显示器件和其中由一个发光元件形成一个象素的发光设备。图15示出一个衬底的外观。其中由TFT形成一个驱动电路和一个象素部分。在一个衬底501上，形成一个象素部分506和驱动电路504和505。而且，在衬底的一端形成一个输入端502，并且形成连接至个驱动电路的导线连接503。
为了制造一个液晶显示器件，采用一种其间设有间隙并且将液晶注入到间隙中的密封机制(sealing agent)，将一个计数器衬底附加到上述衬底上。在发光设备的情况下，在一个象素部分中形成一个有机发光元件。于是，在本发明中可以制造各种半导体器件。
实施例4
如实施例1所示，采用本发明的热处理设备，可实施通过在一个非晶态半导体膜的整个表面上添加具有催化功能的一种金属元素而进行晶化的方法。更优选地，通过吸取而将金属元素移去。
图16A至16C图解上述方法的一个实施例。更具体地，图16A至16C图解一种方法，其中具有催化功能的一种金属元素被添加到一个非晶态半导体膜的整个表面上，接着进行晶化和吸取。在图16A中，一个衬底601硼硅酸钡玻璃、硼硅酸铝玻璃或石英制备。在衬底601的表面上，形成一个具有厚度为10至200nm的无机绝缘膜，作为一个阻隔层602。提供阻隔层602的目的是为了防止包含在玻璃衬底中的碱金属扩散以在阻隔层602上形成一个半导体膜。在衬底是由石英制备的情况下，阻隔层602可以省去。
在阻隔层602上形成的具有非晶态结构的一个半导体膜603由主要包含硅的一种半导体材料制备。典型地，采用一个非晶态硅膜或一个非晶态硅锗膜作为半导体膜603，并且采用等离子体CVD、低压CVD或溅射方法形成具有厚度为10至100nm的半导体膜6031。为了得到良好质量的晶体，需要将包含在具有非晶态结构的半导体膜603中的例如氧、氮和碳的杂质的浓度尽可能地减小，并且希望采用高纯度材料气体和被设计用于超高真空状态的CVD设备。
之后，将一种具有加速晶化的催功能的金属元素添加到具有非晶态结构的半导体膜603的表面。采用一种离心式涂覆机向半导体膜603的表面涂覆一种其中以重量计的含镍量为1至10ppm的镍醋酸盐溶液，以形成一个含催化剂层604。在本例中，为了改善溶液的通用性，具有非晶态结构的半导体膜603受到以下处理：用一种含臭氧的水溶液形成一个非常薄的氧化膜；采用一种的氟酸和过氧化氢混合溶液腐蚀该氧化膜，以形成一个清洁的表面；并且，再次采用一种含臭氧的水溶液处理所得到的表面，以形成一个非常薄的氧化膜。由于例如硅的半导体表面是不易被水沾湿的，该表面可按如上所述在其上形成一个氧化膜而被均匀地涂覆镍醋酸盐溶液。
形成含催化剂层604的方法并不限制于上述，并且可采用溅射、蒸发沉淀、等离子体处理等来形成。
之后，以与实施例1相同的方式采用本发明的热处理设备，如图16B所示的晶态半导体膜605可在13.3至1.33×104帕的压力下通过脉冲光辐射而形成。
为了加强晶化比率(膜的整个体积中的晶体成分的比率)，并且纠正晶体晶粒中存在的缺陷，采用激光辐射晶态半导体膜605也是有效的。作为激光器，采用一种具有波长为400nm或更短、第二和第三谐波的YAG激光的分子激光器。在任何情况下，相对于晶态半导体膜605可进行激光处理，条件是采用具有大约10至1000Hz的重复频率的脉冲激光，由一个具有交迭比率(overlapratio)为90至95％的光学系统将该激光聚光为100至400mJ/cm2。
在由此得到的晶态半导体膜605中，存在金属元素(在此为镍)。虽然金属元素并不是均匀地分布在膜中，但平均而言它以超过1×1019/cm3的浓度存在。无需说明，即使在这种状态，可以形成例如TFT的各种半导体器件。较好地，通过吸取而去除金属元素。
图16B示出通过离子掺杂而向晶态半导体膜605添加一种稀有气体元素、或一种稀有气体元素和一种导电类型的杂质元素以形成吸取点608的处理。在晶态半导体膜605的表面上，形成用于一个罩的具有厚度为100至200nm的氧化硅膜606，并且在设置开口607并且使晶态半导体膜605暴露的区添加一种稀有气体元素、或一种稀有气体元素和一种导电类型的杂质元素。晶态半导体膜605中的稀有气体元素的浓度设置为1×1019至1×1021/cm3。
上述掺杂是通过进行添加用氢稀释至1至10％、最好是3至5％的磷(PH3)或乙硼烷(B2H6)而进行的，之后，添加一种稀有气体元素。或者，添加用稀有气体稀释至1至10％、最好是3至5％的PH3或B2H6。然而，较好地，通过离子掺杂只添加一种稀有气体元素，据此形成吸取点。
作为稀有气体元素，采用选自氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)和氙(Xe)的一种或多种元素。典型地采用氩。本发明的特征在于，为了形成吸取点，这些惰性气体用作离子源，并且通过离子掺杂或离子注入的方法注入到半导体膜中。这些惰性气体的离子的注入具有两种效果。一种效果是通过注入而形成悬浮键，以便为半导体膜提供应变。另一种效果是在半导体膜的晶格之间注入离子，以便提供应变。这些惰性气体的离子的注入可以同时具有这两种效果。然而，当采用一种具有大于硅的原子的半径的元素时，例如氩(Ar)、氪(Kr)和氙(Xe)，显著地表现出后一种效果。
当在氮气中在450℃至800℃进行热处理达1至24小时(例如，在550℃达14小时)时，金属元素会被隔离在吸取点608。或者，以与实施例1相同的方式采用本发明的热处理设备，在13.3至1.33×104帕的减小的压力下用脉冲光进行辐射。在本例中，为了有效地达到吸取，用脉冲光加热的半导体膜的温度被设置得不是通过舒缓晶格以消除应变。
之后，当通过腐蚀而去除吸取点608时，得到具有减小的金属元素的浓度的晶态半导体膜609，如图16C所示。在如此得到的晶态半导体膜609中，聚集条形或针形的晶体，并且当用放大镜观察时，每一个晶体晶粒以一个特定的方向性而生长。特别地，在仅采用一种稀有气体元素来形成吸取点的情况下，按其本身的状态采用晶态半导体膜609，由此可形成如实施例2或3所示的一个TFT。
实施例5
参照图17A至17D说明选择性地形成一种用于加速一个半导体膜的晶化的元素的方法。在图17A中，在采用玻璃衬底作为衬底601的情况下，形成阻隔层602。以与实施例1相同的方式形成具有非晶态结构的半导体膜603。
在具有非晶态结构的半导体膜603的上面形成具有厚度为100至200nm的一个氧化硅膜610。对制造氧化硅膜的方法没有特别的限制。例如，将四乙基正硅酸盐(TEOS)和O2混合，在40帕的反应压力、300℃至400℃的衬底温度、和0.5至0.8W/cm2的高频电功率密度的条件下进行放电，由此形成一个氧化硅膜。
接着，在氧化硅膜610中形成开口611，并且所得到的氧化硅膜610被涂覆其中以重量计的含镍量为1至10ppm的镍醋酸盐溶液。因为这样，形成一个晶体含金属层612。晶体含金属层612只在开口611的底部与半导体膜603接触。
以与实施例1相同的方式采用本发明的热处理设备，如图17B所示的晶态半导体膜605可在1至200帕的压力下通过脉冲光辐射而形成。在本例中，在半导体膜的一个部分中形成硅化物，藉此与要成为晶体的金属元素相接触，并且利用硅化物作为核，在平行于衬底的表面的方向上进行晶化。在如此得到的晶态硅膜614中，聚集条形或针形晶体，并且当用放大镜观察时，每一个晶体晶粒以一个特定的方向性而生长。
然后，利用开口611，通过离子掺杂添加一种稀有气体元素、或一种稀有气体元素和一种导电类型的杂质元素，由此形成吸取点615。当在氮气中在450℃至800℃进行热处理达1至24小时(例如，在550℃达14小时)时，金属元素会被隔离在吸取点615。或者，以与实施例1相同的方式采用本发明的热处理设备，在13.3至1.33×104帕的减小的压力下用脉冲光进行辐射。在本例中，为了有效地达到吸取，用脉冲光加热的半导体膜的温度被设置得不是通过舒缓晶格以消除应变。
之后，当通过腐蚀而去除吸取点时，得到具有减小的金属元素的浓度的晶态半导体膜616，如图17D所示。按其本身的状态采用晶态半导体膜609，由此可形成如实施例2或3所示的一个TFT。
实施例6
在如实施例2所示的制造过程中，通过将一种稀有气体元素添加到一个杂质区以形成源/漏区，采用如实施例4和5所示的稀有气体元素的吸取可具有类似的效果。更具体地，通过进行用于激活的热处理以便降低杂质区的阻值，保留在沟道形成区中的金属元素的浓度可被减小。
实施例7
采用本发明可形成各种半导体器件。作为本发明的半导体器件，有：视频摄像机；数字摄像机(头戴式显示器)；汽车导航系统；声音重放器件(汽车音频立体声和音频组合等)；笔记簿型个人计算机；游戏设备；便携式信息终端(例如移动计算机，便携式电话机，便携式游戏机，或电子手册)；和配备有记录介质的图像重放器件。这些电子设备的具体的例子如图18A至19C所示。
图18A示出一个台式个人计算机的监视器，包括一个外壳3301、一个支撑架3302、和一个显示部分3303。本发明的发光器件可用作显示部分3303。采用本发明，可通过形成显示部分3303和其它集成电路来制造监视器。
图18B示出一个视频摄像机，并且包括一个主体3311、一个显示部分3312、一个声音输入部分3313、操作开关33l4、一个电池3315、和一个图像接收部分3316。采用本发明，可通过形成显示部分3312和其它集成电路来制造视频摄像机。
图18C示出一个头戴式显示器件的一部分(右手侧)，并且包括一个主体3321、一个信号电缆3322、一个头固定带3323、一个显示部分3324、一个光学系统3325和一个显示器件3326。采用本发明，可通过形成显示部分3326和其它集成电路来制造头戴式显示器件。
图18D是一个配备有记录介质的图像重放器件(具体地，一个DVD重放器件)，并且包括一个主体3331、一个记录介质(例如一个DVD等)3332，操作开关3333、一个显示部分(a)3334、和一个显示部分(b)3335。显示部分(a)3334主要用于显示图像信息。显示部分(b)3335主要用于显示字符信息。采用本发明，可通过形成显示部分(a)3334显示部分(b)3335和其它集成电路来制造图像重放器件。需要注意，配备有记录介质的图像重放器件包括例如家庭游戏机在内的器件。
图18E示出一个护目镜式显示器件(头戴式显示器件)，并且包括一个主体3341、一个显示部分3342、和一个臂部分3343。采用本发明，可通过形成显示部分3342和其它集成电路来制造护目镜式显示器件。
图18F膝式个人计算机，并且包括一个主体3351、一个外壳3352、一个显示部分3353、和一个键盘3354。采用本发明，可通过形成显示部分3353和其它集成电路来制造膝式个人计算机。
图19A示出一个便携式电话机，并且包括一个主体3401、一个声音输出部分3402、一个声音输入部分3403、一个显示部分3404、操作开关3405、和一个天线3406。采用本发明，可通过形成显示部分3404和其它集成电路来制造便携式电话机。
图19B示出一个声音重放器件，具体地，一个汽车音频立体声装置，并且包括一个主体3411、一个显示部分3412、和操作开关3413和3414。采用本发明，可通过形成显示部分3412和其它集成电路来制造声音重放器件。而且，在此实施例中示出一个汽车安装音频立体声装置，但也可采用一个便携型或一个家庭型声音重放器件。
图19C示出一个数字摄像机，并且包括一个主体3501、一个显示部分(A)3502、一个目视部分3503、和一个操作开关3504、一个显示部分(B)3505、一个电池3506。采用本发明，可通过形成显示部分(A)3502和(B)3505和其它集成电路来制造数字摄像机。
如上所述，本发明的应用范围是极为广泛的，并且可用于各种领域的电子器件。而且，可通过自由组合图1至6所示的结构的其中任何结构而得到本实施例的电子器件。
如上所述，本发明的热处理设备允许进行热处理，其目的是为了在一个短的时间周期内使一个非晶态半导体膜晶化，并且激活添加到半导体膜的杂志元素。
而且，通过将一个光源的每一次发光时间设置为0.1至60秒、最好是0.1至20秒而从光源多次地辐射光，并且设置半导体衬底的最高温度的保持时间为0.5至5秒，即使采用具有低热阻的玻璃衬底，也可增强热处理的效果，并且可防止形成在半导体衬底上的具有低热阻的一个层被损坏。
而且，通过在减小的压力下进行热处理，空气中的氧的浓度得以减小，并且半导体膜的表面的氧化得以抑制，以加速杂质的激活，由此可进行具有高重复性的热处理。
在不脱离本发明的范围和精神的前提下，各种其它的修改对于本领域的普通技术人员来说是明显的和容易实现的。因此，后附的权利要求书并不被限制于说明书的内容，而以宽的方式构造权利要求书的范围。

Claims (28)

1.一种热处理设备，包括：
一个反应管；
一个气体提供装置，用于将气体提供到所述反应管中并且加热或冷却所述气体；
一个光源，用于对放置在所述反应管中的一个衬底进行加热；和
用于以脉冲形式接通和关断所述光源的装置。
2.一种热处理设备，包括：
一个反应管；
一个气体提供装置，用于将气体提供到所述反应管中并且加热或冷却所述气体；
一个光源，用于对放置在所述反应管中的一个衬底进行加热；和
用于以脉冲形式接通和关断所述光源的装置，
其中，所述光源设置在所述反应管的外面，并且
其中，当提供由所述气体提供装置加热的气体时，所述以脉冲形式接通和关断所述光源以加热所述衬底。
3.一种热处理设备，包括：
一个反应管；
一个气体提供装置，用于将气体提供到所述反应管中并且加热或冷却所述气体；
一个光源，用于对放置在所述反应管中的一个衬底进行加热；和
用于以脉冲形式接通和关断所述光源的装置，
其中，所述光源设置在所述反应管的外面，并且
其中，当提供由所述气体提供装置加热的气体时，所述以脉冲形式接通和关断所述光源以加热所述衬底，之后，由所述气体提供装置提供冷却至等于或低于室温的气体以冷却所述衬底。
4.一种热处理设备，包括：
一个反应管；
一个气体提供装置，用于将气体提供到所述反应管中并且加热或冷却所述气体；
一个光源，用于对放置在所述反应管中的一个衬底进行加热；
一个第一装置，用于以一种一秒或更短的循环的脉冲形式来接通和关断所述光源以对所述衬底进行加热；和
一个第二装置，用于以一种一秒或更长的循环的脉冲形式来接通和关断所述光源以对所述衬底进行加热。
5.一种热处理设备，包括：
一个反应管；
一个排出装置，用于减小所述反应管中的压力；
一个气体提供装置，用于将气体提供到所述反应管中并且加热或冷却所述气体；
一个光源，用于对放置在所述反应管中的一个衬底进行加热；和
用于以脉冲形式接通和关断所述光源的装置。
6.一种热处理设备，包括：
一个反应管；
一个排出装置，用于减小所述反应管中的压力；
一个气体提供装置，用于将气体提供到所述反应管中并且加热或冷却所述气体；
一个光源，用于对放置在所述反应管中的一个衬底进行加热；和
用于以脉冲形式接通和关断所述光源的装置，
其中，所述光源设置在所述反应管的外面，并且
其中，当在所述反应管保持在一个减小的压力的条件下提供由所述气体提供装置加热的气体时，所述以脉冲形式接通和关断所述光源以加热所述衬底。
7.一种热处理设备，包括：
一个反应管；
一个排出装置，用于减小所述反应管中的压力；
一个气体提供装置，用于将气体提供到所述反应管中并且加热或冷却所述气体；
一个光源，用于对放置在所述反应管中的一个衬底进行加热；和
用于以脉冲形式接通和关断所述光源的装置，
其中，所述光源设置在所述反应管的外面，并且
其中，当在所述反应管保持在一个减小的压力的条件下提供由所述气体提供装置加热的气体时，所述以脉冲形式接通和关断所述光源以加热所述衬底，之后，由所述气体提供装置提供冷却至等于或低于室温的气体以冷却所述衬底。
8.一种热处理设备，包括：
一个反应管；
一个排出装置，用于减小所述反应管中的压力；
一个气体提供装置，用于将气体提供到所述反应管中并且加热或冷却所述气体；
一个光源，用于对放置在所述反应管中的一个衬底进行加热；
一个第一装置，用于以一种一秒或更短的循环的脉冲形式来接通和关断所述光源以对所述衬底进行加热；和
一个第二装置，用于以一种一秒或更长的循环的脉冲形式来接通和关断所述光源以对所述衬底进行加热。
9.一种制造半导体器件的方法，包括：
将加热的气体提供到一个反应管中；和
以一种脉冲形式接通和关断设置在所述反应管外面的一个光源以加热放置在所述反应管中的一个衬底。
10.一种制造半导体器件的方法，包括以下步骤：
将加热的气体提供到一个反应管中；
以一种脉冲形式接通和关断设置在所述反应管外面的一个光源以加热放置在所述反应管中的一个衬底；和
将冷却至等于或低于室温的气体提供到所述反应管中以冷却所述衬底。
11.一种制造半导体器件的方法，包括：
将一个衬底放置在一个反应管中；
在一个第一阶段中以一种一秒或更短的循环的脉冲形式来接通和关断一个光源以对所述衬底进行加热，所述光源设置在所述反应管外面；和
在一个第二阶段中以一种一秒或更长的循环的脉冲形式来接通和关断所述光源以对放置在所述反应管中的所述衬底进行加热。
12.一种制造半导体器件的方法，包括：
将一个衬底放置在一个反应管中；
将加热的气体提供到所述反应管中；
在一个第一阶段中以一种一秒或更短的循环的脉冲形式来接通和关断一个光源以对所述衬底进行加热，所述光源设置在所述反应管外面；和
在一个第二阶段中以一种一秒或更长的循环的脉冲形式来接通和关断所述光源以对放置在所述反应管中的所述衬底进行加热。
13.一种制造半导体器件的方法，包括：
将一个衬底放置在一个反应管中；
将加热的气体提供到在减小的压力下的所述反应管中；
以一种脉冲形式接通和关断一个设置在所述反应管外面的光源以对放置在所述反应管中的衬底进行加热。
14.一种制造半导体器件的方法，包括以下步骤：
将一个衬底放置在一个反应管中；
将加热的气体提供到在减小的压力下的所述反应管中；
以一种脉冲形式接通和关断一个设置在所述反应管外面的光源以对放置在所述反应管中的衬底进行加热；和
将冷却至等于或低于室温的一个温度的气体提供到所述反应管中以冷却所述衬底。
15.一种制造半导体器件的方法，包括：
将一个衬底放置在一个反应管中；
保持所述反应管在减小的压力下；
在一个第一阶段中以一种一秒或更短的循环的脉冲形式来接通和关断一个光源以对所述衬底进行加热，所述光源设置在所述反应管外面；
在一个第二阶段中以一种一秒或更长的循环的脉冲形式来接通和关断所述光源以对所述衬底进行加热。
16.一种制造半导体器件的方法，包括：
将一个衬底放置在一个反应管中；
在保持所述反应管在减小的压力下时将加热的气体提供到所述反应管中；
在一个第一阶段中以一种一秒或更短的循环的脉冲形式来接通和关断一个光源以对所述衬底进行加热，所述光源设置在所述反应管外面；
在一个第二阶段中以一种一秒或更长的循环的脉冲形式来接通和关断所述光源以对所述衬底进行加热。
17.一种制造半导体器件的方法，包括：
将其中形成有一个一种导电类型的杂质区的一个半导体膜放置在一个反应管中；
将加热的气体提供到所述反应管中；
以一种脉冲形式接通和关断一个设置在所述反应管外面的光源以对放置在所述反应管中的半导体膜进行加热。
18.一种制造半导体器件的方法，包括：
将其中形成有一个一种导电类型的杂质区的一个半导体膜放置在一个反应管中；
将加热的气体提供到所述反应管中；
以一种脉冲形式接通和关断一个设置在所述反应管外面的光源以对放置在所述反应管中的半导体膜进行加热；和
将冷却至等于或低于室温的一个温度的气体提供到所述反应管中以冷却所述半导体膜。
19.一种制造半导体器件的方法，包括：
将其中形成有一个一种导电类型的杂质区的一个半导体膜放置在一个反应管中；
在一个第一阶段中以一种一秒或更短的循环的脉冲形式来接通和关断一个设置在所述反应管外面的光源以对所述半导体膜进行加热；和
在一个第二阶段中以一种一秒或更长的循环的脉冲形式来接通和关断所述光源以对所述半导体膜进行加热。
20.一种制造半导体器件的方法，包括：
将其中形成有一个一种导电类型的杂质区的一个半导体膜放置在一个反应管中；
将加热的气体提供到所述反应管中；
在一个第一阶段中以一种一秒或更短的循环的脉冲形式来接通和关断一个设置在所述反应管外面的光源以对所述半导体膜进行加热；和
在一个第二阶段中以一种一秒或更长的循环的脉冲形式来接通和关断所述光源以对所述半导体膜进行加热。
21.一种制造半导体器件的方法，包括：
将其中形成有一个一种导电类型的杂质区的一个半导体膜放置在一个反应管中；
将加热的气体提供到在减小的压力下的所述反应管中；
以一种脉冲形式接通和关断一个设置在所述反应管外面的光源以对放置在所述反应管中的半导体膜进行加热。
22.一种制造半导体器件的方法，包括：
将其中形成有一个一种导电类型的杂质区的一个半导体膜放置在一个反应管中；
将加热的气体提供到在减小的压力下的所述反应管中；
以一种脉冲形式接通和关断一个设置在所述反应管外面的光源以对放置在所述反应管中的半导体膜进行加热；和
将冷却至等于或低于室温的一个温度的气体提供到所述反应管中以冷却所述半导体膜。
23.一种制造半导体器件的方法，包括：
将其中形成有一个一种导电类型的杂质区的一个半导体膜放置在一个反应管中；
保持所述反应管在减小的压力下；
在一个第一阶段中以一种一秒或更短的循环的脉冲形式来接通和关断一个设置在所述反应管外面的光源以对所述半导体膜进行加热；和
在一个第二阶段中以一种一秒或更长的循环的脉冲形式来接通和关断所述光源以对所述半导体膜进行加热。
24.一种制造半导体器件的方法，包括：
将其中形成有一个一种导电类型的杂质区的一个半导体膜放置在一个反应管中；
保持所述反应管在减小的压力下；
将加热的气体提供到所述反应管中；
在一个第一阶段中以一种一秒或更短的循环的脉冲形式来接通和关断一个设置在所述反应管外面的光源以对所述半导体膜进行加热；和
在一个第二阶段中以一种一秒或更长的循环的脉冲形式来接通和关断所述光源以对所述半导体膜进行加热。
25.根据权利要求1至8的其中任一项所述的设备，其中，所述光源是从由卤灯、金属卤化物灯、高压水银灯、高压钠灯、和氙灯组成的组中选择的至少其中之一。
26.根据权利要求1至8的其中任一项所述的设备，其中，所述气体是从氮、氦、氩、氪、和氙组成的组中选择的至少其中之一。
27.根据权利要求9至24的其中任一项所述的方法，其中，所述光源是从由卤灯、金属卤化物灯、高压水银灯、高压钠灯、和氙灯组成的组中选择的至少其中之一。
28.根据权利要求9至24的其中任一项所述的方法，其中，所述半导体器件被结合到由视频摄像机、数字摄像机、护目镜式显示器、汽车导航系统、声音重放器件、个人计算机、游戏设备、便携式信息终端、图像重放器件组成的组中选择的其中之一。
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