CN1435865A - 绝缘膜的制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种绝缘膜的制造装置，该装置降低了由透光窗的光线减少，以使处理基板大型化，同时也可提升氧化速度。其中，至少在含有氧气的N2+O2混合气体10中，使用照射氙气激励灯(xenon excimerlamp)1光线形成的氧原子活性种，对基板6的半导体表面进行氧化，而在该表面形成绝缘膜的绝缘膜制造装置中，具有：由不吸收氙气激励灯1光线的氮气，使在大气压封入的光源2内环境气氛压力，与基板6表面部的N2+O2混合气体10的环境气氛压力保持为略相等的气体导入口8及气体排出口9。

Description

绝缘膜的制造装置
                      技术领域
本发明涉及至少含有氧气的环境气氛中，使用由光源照射的光线形成的氧原子活性种，对半导体表面进行氧化，并在上述半导体表面形成绝缘膜的绝缘膜制造装置。
                     背景技术
例如，为了形成使用于具有金属氧半导体(Metal-Oxide-Semiconductor，MOS)构造的场效晶体管(Field Effect Transistor，FET)、多晶硅薄膜晶体管等的半导体及绝缘膜的组合构造，在半导体上形成绝缘膜。
FET在大规模集成电路(Large Scale Integrated-circuit，LSI)上广泛使用，然而为了该LSI的高性能化，就需要能在低温形成的较薄的良好绝缘膜，及良好的半导体-绝缘膜界面特性。
以往一般在单晶硅表面形成绝缘膜时，采用700至1000℃高温热氧化方法。只有在热氧化中，由半导体表面逐渐向内部进行氧化反应。因此，由以半导体表面进行热氧化形成氧化硅膜所成的绝缘膜(如：闸极绝缘膜)与半导体的界面，形成在原来半导体的内侧，因而难以接受原来半导体表面状态的影响，故有能形成相当良好界面的优点。
但是，上述绝缘膜的形成，因需在高温处理，容易在硅晶圆上发生翘曲现象。若以低温处理，虽可改善上述翘曲的发生，但氧化速度急速下降，因而实用性劣化。另有用化学气相沉积(Chemical Vapor Deeposition，CVD)成膜法形成绝缘膜，因电浆而无法避免离子的损伤问题，故难以获得良好界面特性。
一方面，由液晶显示装置观点，随着大型化、高精细化、高机能化，对该作为开关组件使用的薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)的高精细化要求愈为严格，有用多晶硅替代现有的非晶硅(amorphous-Si)，而对使用多晶硅膜的需求渐高。且用电浆CVD法形成左右TFT性能及可靠性的闸极绝缘膜。只有用电浆CVD法形成闸极绝缘膜时，有如上述的因电浆而无法避免离子的损伤，无法高精度地控制晶体管的阈值电压，因而在可靠性上有问题。若使用多采用为多晶硅TFT的TEOS(TetraEthyl Ortho Silicate)与O2的混合气体，用电浆CVD法成膜的SiO2膜，将含在气体原料中的碳元素包含在膜中，虽然用350℃以上的温度成膜，也难以使碳元素浓度为1.1×1020原子/cm3以下。尤其以成膜温度为200℃以下时，该膜中的碳元素浓度将成为增加1个位数的1.1×1021，原子/cm3，因此，要使成膜温度低温化有其困难。
若使用SiN4与N2O系气体的电浆CVD法成膜时，将在界面部产生1原子％以上的氮浓度，因而，无法使固定电荷密度为5×1011cm-2以下，故无法作为闸极绝缘膜使用。
若在电浆CVD法中，欲减少离子损坏(ion damage)来获得高品质绝缘膜的方法，有开发中的所谓电子回旋共振(Electron Cyclotron Resonance，ECR)电浆CVD法，或由氧元素电浆氧化法。然而，因在半导体表面附近使用电浆，故难以完全避免离子的损伤。
又，如日本特开平4-326731号公报的揭示，有提供含有臭氧环境气氛的氧化方法。唯因须由光线作成臭氧，再对该臭氧进行光分解形成氧原子活性种的两阶段反应，致使效率低落，且氧化速度较慢。
另一方面，也有使用激励灯(excimer lamp)的光线，在250℃2的低温使硅氧化的研究。(J.Zhang et al.，A.P.L，71(20)，1997，P2964)。
也有用氙气(Xenon，Xe)激励灯的光线照射在含有氧气体的环境气氛中，以形成氧原子活性种，使半导体表面氧化，且在半导体表面形成第1层绝缘膜后，将第2层绝缘膜以使用TEOS+O2气体或SiH4+N20气体，由电浆CVD法成膜。如：
(1)Y.Nakata，T.Okamoto，T.Hamada，T.Itoga，Y.Ishii：
Proceedings of Int.Conf.on Rapid Thermal
Processing for Future Semiconductor Device(2001).
(2)Y.Nakata，T.Okamoto，T.Hamada，T.Itoga，Y.Ishii：
Proceedings of Int.Workshop on Gate Insulator 2001(2001).
(3)Y.Nakata，T.Okamoto，T.Hamada，T.Itoga，Y.Ishii：
Proceedings ofAsia Display/IDW′01 p.375(2001).
(4)中田行彦、系贺隆志、石井裕：2001年春季第48届应用物理学关系联合演讲会(东京)使用光线产生氧原子活性种的方法，因有无离子损伤而得以形成良好的界面的极大特色。唯有如下述光氧化装置上的课题。
图8为现有的光氧化绝缘膜制造装置的概略剖视图。801为光源的氙气激励灯，802为光源部(灯室lamp house)，803为用大约大气压封装在光源部802内的氮气(N2气体)，804为由合成石英所成的透光窗，805为真空反应室(真空槽)，806为基板，807为基板架，808为真空。
如图8所示的现有装置，由氙气激励灯801发出波长172nm的光线，由基板架807导入载置及保持基板806的反应室805，将基板806上的半导体表面进行氧化后，在该表面形成绝缘膜。
氙气激励灯801发出的短波长光线，在射出空气中后，分解空气中的氧分子为氧原子活性种，由数mm厚度的空气层吸收。为此，通常在设有合成石英所成透光窗的光源部802内，为避免光线被吸收而将不吸收波长172nm光线的氮气803，以大约大气压进行填满。复为了减少形成在绝缘膜内的杂物，在设置欲氧化基板806的反应室805内进行真空排气后，导入氧气保持所需压力，将光线透过透光窗804进行照射，由该光线分解氧分子而产生氧原子活性种，并进行该半导体表面的氧化，形成氧化膜。
此时，在透光窗804施加大约为大气压与接近于真空压力的气体压力差，也就是约1kg/cm2的力。因此，需使该透光窗804的厚度为能耐该力量的厚度。
如下表1所示，若将透光窗804的直径由300mm的圆，变为250mm四方的大小时，该透光窗804即需要约为30mm的厚度。
图9是光线波长与合成石英板(厚度：1mm、10mm、30mm)的透光率的关系图。
但是，如图9所示，合成石英板对波长172nm光线的透过率，是随合成石英板的厚度增加急速下降，在30mm时为30％，因而，可以使用的有效光线将为1/3以下，故有使氧化速度下降的问题。何况在1m四方左右的大型基板制造装置时，该合成石英的厚度必将极厚、无法实现。
表1波长172nm的光线时；
    窗部尺寸   直径6英时   直径300mm   250mm四方   300mm四方
  合成石英板厚度     4.3mm     30mm      30.6mm     36.8mm
    透光率     45％     30％     30％     25.6％
                 发明内容
本发明的目的在于提供一种降低由透光窗的光线减少，以使处理基板大型化，同时，也可提升氧化速度的绝缘膜制造装置。
为解决上述问题，在本发明中采用如权利要求书中所述的构成。也就是：
本发明的一种绝缘膜制造装置，在至少含有氧气的环境气氛中，使用由光源照射光形成的氧原子活性种，使半导体表面形成绝缘膜的绝缘膜制造装置中，具有：保持上述光源环境气氛压力，及上述半导体表面部环境气氛压力为大略相等的保持手段。
本发明的绝缘膜制造装置，由保持光源环境气氛压力，及半导体表面部环境气氛压力为大略相等状况，使透光窗为较薄状态，因而，可降低由透光窗的光线减少，以使处理基板大型化，同时也可提升氧化速度。
在绝缘膜制造装置中，在上述光源及上述半导体表面部之间，设有可透过上述光源光线的透光窗，使上述光源环境气氛由不吸收上述光源光线的气体形成大气压，而具有：至少由包含氧气，及不吸收上述光源光线气体的混合气体，使上述半导体表面部环境气氛为大气压的机构。
在绝缘膜制造装置中，将上述半导体表面部环境气氛与外气接触，且以上述混合气体保持上述半导体表面部环境气氛为大气压。
本发明的绝缘膜制造装置不需要压力分隔壁。
在绝缘膜制造装置中，具有：载置数个上述基板，而向上述光源下方移动的机构。
本发明的绝缘膜制造装置可以增加生产效率(through-put)。
在绝缘膜制造装置中，具有：使上述光源及上述半导体表面部的两环境气氛为无压力差地进行减压的减压机构，及使上述光源及上述半导体表面部的两环境气氛为无压力差地回归于大气压的机构。
本发明的绝缘膜制造装置对环境气氛进行减压，因而，可避免对基板的杂物混入。
在绝缘膜制造装置中，在上述光源及上述半导体表面部之间设置透明板，使上述光源及上述半导体表面部的两环境气氛，保持无压力差。
本发明的绝缘膜制造装置用透明板避免由光源产生的杂物混入基板。
在绝缘膜制造装置中，上述光源为低压水银灯。
本发明的绝缘膜制造装置使用低压水银灯，因此，消耗电力低。
在绝缘膜制造装置中，上述光源为氙气激励灯。
本发明的绝缘膜制造装置使用效率良好的氙气激励灯，因此，使氧化速度加快，且可增加通量。
在绝缘膜制造装置中，具有：收容上述基板，将上述光源环境气氛压力，及上述半导体表面部环境气氛压力为大略相等，以形成上述绝缘膜的反应室，及收容上述基板，以堆积法在上述绝缘膜上形成包含第2绝缘膜的第2反应室的数个反应室，以及能在数个反应室间，将上述基板以不曝露在大气中而移动的机构。
本发明的绝缘膜制造装置，可将光洗净制程、光氧化制程、界面改善退火制程、以及由堆积法的成膜制程连续在真空中进行而不会降低其生产性。
如上所述，本发明提供一种以降低因透光窗发生的光线减少，使处理的基板大型化，同时，也能提升氧化速度的绝缘膜制造装置。
                    附图说明
图1是本发明实施例1的绝缘膜制造装置的概略剖视图；
图2是本发明实施例2的绝缘膜制造装置的概略剖视图；
图3是本发明实施例3的绝缘膜制造装置的概略剖视图；
图4是本发明实施例4的绝缘膜制造装置的概略剖视图；
图5是适用于制造本发明实施例5的多晶硅薄膜晶体管时的处理流程图；
图6是适用于制造本发明实施例5的多晶硅薄膜晶体管时，在各处理中的组件剖视图；
图7是有关本发明实施例5的绝缘膜制造装置；
图8是现有的光氧化绝缘膜制造装置的概略剖视图；
图9是合成石英板透过率的波长相依性示意图。
                      具体实施方式
下面参照附图详述本发明的实施例：在说明的附图中，对具有同一机能者，附注同一符号以省略该重复说明。实施例1
图1为本发明实施例1的绝缘膜制造装置的概略剖视图。
其中，符号1为发射波长172nm光线的光源的氙气激励灯，2为光源部(灯室)，3为用大约大气压封装在光源部2内的氮气(N2气体)，4为由合成石英所成的透光窗，5为反应室，6为基板，7为基板架，8为气体导入口，9为气体排出口，10为略同于大气压的N2+O2混合气体，11为空气。在本实施例1中，使用单晶硅基板为例，用基板6表示。
本实施例具有：在至少含有氧气的环境气氛(此处为N2+O2混合气体10)中，使用照射来自氙气激励灯1的光线形成的氧原子活性种，使基板6的半导体表面氧化，在该表面形成绝缘膜的绝缘膜制造装置，将光源部2内的环境气氛(以大约大气压封装在光源部2内的不吸收氙气激励灯1光线的氮气3)压力，与基板6表面部的环境气氛(N2+O2混合气体10)保持为大略相等的保持机构(包含将N2+O2混合气体10导入为略大气压的气体导入口8及排出空气11的气体排出口9)。
又在光源部2及基板6之间具有：设置可透过氙气激励灯1光线的透光窗4，而光源部2内的环境气氛，以不吸收氙气激励灯1光线的氮气3形成大气压，由氧气及含有不吸收氙气激励灯1光线的混合气体，使基板6表面部的环境气氛，形成大气压的机构(气体导入口8及排出口9)。
首先，在(100)面，将p型、10至15 Ωcm的直径6时的圆状单晶硅基板6予以清洗后，将该基板移动至光氧化室、即反应室5，将该基板6设置在由加热器加温为300℃的基板架7，保持该基板6的温度为300℃。
其次，以N2+O2混合气体10，通过气体混合箱，将氧气0.5sccm、氮气760sccm由气体导入口8导入，并将空气11排出，该交换空气11与N2+O2混合气体10的状态约需10分钟。
之后，由波长172nm的氙气激励灯1的光线照射，将上述氧气直接以良佳效率分解，来产生反应性较高的氧原子活性种。此时，氧气分压为70Pa。与该氧原子活性种，使基板6的(100)面氧化。约90分钟可由光氧化形成厚度4.3nm的氧化膜(SiO2膜)。而在基板6位置的本实施例1的照射光强度为11mW/cm2。透光窗4与基板6的距离为5mm。使用光源为氙气激励灯1即可增加生产量。
其次，消除穿隧(tunnel)电流，为使半导体-绝缘膜的界面准位容易测定，使用另一CVD装置，在形成上述氧化膜的基板6上，由SiHH4气体及N2O气体，形成第2绝缘膜(SiO2膜)约94nm厚。之后，在基板6的(100)面上成膜的第2绝缘膜(SiO2膜)上，以溅散作业形成铝膜后，以微影方法形成多个直径0.8nm的圆形点型样，作为电容量测量用试料。用该试料作容量-电压特性测试。
该结果，获得界面固定电荷密度为1×1011cm-2。该值与由热氧化膜(将基板6的(100)面以加热氧化成膜的SiO2膜)相等。
使用反应室5内的氙气激励灯1的本实施例1，如下反应式(1)所示，可由氧气直接形成氧原子活性种O(1D)。而由该氧原子活性种O(1D)，将半导体层表面(基板的(100)面)氧化。如上述，使用氙气激励灯1时，不与臭氧反应。
另一方，若使用低压水银灯时，如下反应式(2)所示，以185nm的光线由氧气作成臭气，由该臭氧以254nm的光线形成氧原子活性种O(1D)。也就是两阶段的反应。
由于氙气激励灯1较低压水银灯能以一阶段反应完成，因而，能以良佳的效率形成氧原子活性种O(1D)，故具有较快氧化速度的优点。使用175nm以下波长的光线时，会产生反应式(1)的反应；
使用氙气激励灯时，
    波长172nm    (1)
使用低压水银灯时，
      波长185nm    (2)
      波长254nm    (3)
式中，O(3p)：3P顺位激励状态的氧原子
O(1D)：1D顺位激励状态的氧原子
M：O2、O(3P)、O(1D)、O3以外的氧化合物气体
h：plank常数
v：光线的波长
氧化有由硅与氧的反应速度决定氧化速度的「反应律速度」，及以氧化种在氧化膜中扩散，到达氧化硅膜(SiO2膜)与硅(Si)界面的速度决定氧化速度的「扩散律速度」等两种模式。由基板温度的上升虽可使与氧气的反应速度上升，尤使氧化种在氧化膜中的扩散速度加大。因此，若使基板温度上升，即可提升氧化速度。为考虑对装置及基板的影响通常光氧化时的半导体温度，应在100至500℃为宜，尤以200至350℃为佳。在本实施例1中，设定半导体温度为300℃。
在本实施例1，在光氧化装置中，保持光源部2内的环境气氛压力与基板6表面部的环境气氛压力为略同，以使透光窗4厚度为薄，因而减少由透光窗4的光线减少，以便于处理基板6的大型化，同时，也使氧化速度提升。又因光源部2内的环境气氛压力与基板6表面部的环境气氛压力皆为大气压，故不需压力分隔壁。如若使用低压水银灯为光源，即消耗电力较少。实施例2
图2为本发明实施例2的绝缘膜制造装置的概略剖视图。其中，12为反应室，13为载置数个基板6向箭印A方向移动的皮带。
在实施例2中，将基板6表面部接触外气，而以N2+O2混合气体10保持基板6表面部的环境气氛为大气压。又在光源部2下方设置载置数个基板6移动的移动机构的皮带13。
在上述实施例1时，该照射光强度在基板6上为11mW/cm2。因有照射光强度为60nW/cm2的氙气激励灯可由市面出售者购用，且因可改善界面特性效果的光氧化膜最低厚度为约1nm，因此，若使用照射光强度60mW/cm2的氙气激励灯时，大约在1分钟内形成必要的氧化膜。
为此，如图2所示，开放在大气中的皮带炉，将使用移动于箭印A方向的皮带13，将基板6移向反应室(光氧化室)，由光线形成氧化膜。又在实施例2中，因光源部2内的环境气氛压力与基板6表面部的环境气氛压力为大气压，故不需压力分隔壁。且可使生产量增加。实施例3
图3为本发明实施例3的绝缘膜制造装置的概略剖视图。其中，15为真空反应室(真空槽)。
在实施例3中，设有使光源部2内的环境气氛与基板6表面部的环境气氛减压的机构(气体排气机构，未图标)及将光源部2内的环境气氛与基板6表面部的环境气氛复归于大气压的机构(气体导入机构，未图标)。在实施例3中，将环境气氛减压，因此，可以避免杂质混入基板6中。
上述实施例1、2中，将激起氧化反应的基板6表面保持在大约大气压时，为避免杂质的混入，有将反应室15内排成真空状的方法。此时，为消除光源部2内的环境气氛与基板6表面部的环境气氛的压力差，如图3所示，将氙气激励灯1设置在真空反应室15内，即可在减压及反应时等的任何时候，使氙气激励灯1的环境气氛及基板6表面部的环境气氛无压力差，且因无透光窗。此时，将基板6设定后，进行真空排气，导氧气进入，保持反应室15内的压力约为70Pa，即照射氙气激励灯1的光线形成氧化膜。实施例4
图4为本发明实施例4的绝缘膜制造装置的概略剖视图。其中，符号16为设在光源的氙气激励灯1及基板6之间的透明板。
在实施例4中，在光源部2与基板6的表面部之间设有透明板16，且将光源部2内的环境气氛与基板6表面部的环境气氛在透明板16外侧连通，用以将光源部2内的环境气氛与基板6表面部的环境气氛的压力差保持为零的状态。实施例4，在光源1及基板6之间设置透明板16，有避免将由灯电极发生的杂质混入基板6的效果。实施例5
上述实施例1、2、3、4是使用单晶硅基板的示例，以该结果为依据，说明在玻璃基板上形成液晶用多晶硅薄膜晶体管的制程如下：
图5为将本发明适用于液晶显示装置用的n信道型、p信道型多晶硅薄膜晶体管时的处理流程图。而用图6的(a)至(e)分别表示各处理工序中的组件剖视图。
玻璃基板200(图6中)是使用以320×400×1.1nm的玻璃板。
序图6(a)所示，以TEOS玻璃，由PE-CVD法(电浆CVD法)，在清洗后的玻璃基板200上，形成厚度200nm的氧化硅膜(SiO2膜)为底层涂膜201(如图5中的S1)。
其后，可使用SiH4及H2气体，由PE-CVD法形成厚度为50nm的非晶硅膜(S2)。
该非晶硅膜因含有5至15原子％的氢气，若在该膜直接照射雷射光时，上述氢气即化为气体，而使上述薄膜急速膨胀并堆积，致使薄膜吹走，因此，将形成非晶硅膜的玻璃基板200以断绝氢气结合的350℃温度保持1小时，使氢气逃脱(S3)。
之后，由氯化氙(XeCl)激励雷射光源，将波长308nm的脉冲光(670mJ/脉冲)以光学成形为0.8×130mm，再以360mJ/cm2的强度照射上述玻璃基板上的非晶硅膜。即因非晶硅膜吸收雷射光而溶融为液态后，降低温度使其固化而获得多晶硅。该雷射光为200Hz脉冲、溶融及固化在1个脉冲时间内完成。为此，由雷射光的照射，使每一个脉冲时间，重复进行溶融+固化作业。用移动玻璃基板200方式照射雷射光，即可使大面积得以晶化。又为了抑制特性不均匀，将每一雷射光的照射区域，重叠95至97.5％进行(S4)。
将该多晶硅层由微影(photolithography)工序(S5)及蚀刻步骤(S6)图案化为图6(a)所示的对应于源极、信道、汲极等的岛状多晶硅层216，来形成n信道TFT区域202、p信道TFT区域203像素部TFT区域204等(参照图6(a))。
下面，说明适用本发明的该多晶硅TFT最重要的界面及绝缘膜形成：
图7表示使用在该步骤中的枚叶式光氧化法的薄膜形成装置，与由电浆CVD形成薄膜的薄膜形成装置的融合形薄膜形成装置的本发明绝缘膜的制造装置的概略剖视图。
其中，1为氙气激励灯、4为透光窗、21为负载室、22为光清洗室、23为光氧化室、24为氢气电浆室、25为成膜室、26为卸载室、200为基板、101a至101g为闸阀、102为加热器、103为阴电极、104为阳电极、105为基板架。
图7所示装置具有：收纳玻璃基板200，以光氧化形成绝缘膜的反应室的光氧化室23；包含收纳玻璃基板200，在绝缘膜上，以沉积法形成第2绝缘膜的第2反应室的成膜室25的数个反应室，及在该数个反应室间，使玻璃基板200避免曝露在大气中，来移动的闸阀101a至101g。
将上述在基极涂膜201(第6图(a))上具有岛状多晶硅层216的玻璃基板200，在开启闸阀101a，导入负载室21(第7图)后进行真空排气，再开启闸阀101b，在光清洗室22移动基板200，关闭闸阀101b。将基板200设定在加温至350℃的基板架105上，通过合成石英的透光窗4，由光源的氙气激励灯1将波长172nm的光线照射在硅表面(岛状多晶硅层216表面)，即可由光线对硅表面进行清洗(S8)。
且在该反应室，即光清洗室22中，为了氙气激励灯1及玻璃基板200部保持同一压力，设有贯穿部分。此时，也以低压水银灯为光源进行光清洗，唯氙气激励灯1的清洗效果较高。其在出透光窗4处的光照射强度为60mW/cm2，且将该透光窗4至硅表面的距离保持为25mm。
之后，开启闸阀101c，使玻璃基板200移入光氧化室23(形成第1绝缘膜的第1反应室)后，关闭闸阀101c。在该光氧化室23中，为使氙气激励灯1部与玻璃基板200部的压力能保持为同一压力，设有贯穿部。然后，在加温为350℃的基板架105上设定基板20(未图标)，在该光氧化室23中导入氧气，将光氧化室23保持为70Pa。再由氙气激励灯1发出的波长172nm光线，将氧气直接分解为反应性极高的氧原子活性种，由该氧原子活性种对岛状多晶硅层216进行氧化，以形成由SiO2所成的闸极绝缘膜205(如图6(b))的第1绝缘膜的光氧化膜。该第1闸极绝缘膜205(第1绝缘膜)以3分钟形成约3nm的厚度(S9)。
之后，为界面改善退火处理开启闸阀101d，以移动玻璃基板200进入氢气电浆室24，关闭闸阀101d。保持基板温度为350℃、H2气体流量为1000sccm、气体压为173Pa(1.3Torr)，且将氢气电浆室24内的压力设为80Pa(0.6Torr)，以RF电源电力450W，对光氧化膜进行3分钟的氢气电浆处理(S10)。
其次，开启闸阀101e，将玻璃基板200移入成膜室25(形成第2绝缘膜的第2反应室)后，关闭闸阀101e，以基板温度350℃、SiH4气体流量30sccm、N2O气体流量6000sccm、成膜室25内压力267Pa(2Torr)、RF电源电力450W，由电浆CVD法，使由SiO2膜所成的第2闸极绝缘膜206(第2绝缘膜)成膜。以3分钟形成约膜厚97nm的第2闸极绝缘膜206(S11)。
之后，开启闸阀101f，将玻璃基板200移入卸载室26后，关闭闸阀101f，开启闸阀101g，取出该玻璃基板200(如图6(b))。
由图7所示的本实施例5的绝缘膜制造装置，将光清洗步骤(S8)、光氧化步骤(S9)、界面改善退火步骤(S10)，以及由电浆CVD法的第2闸极绝缘膜206成膜步骤(S11)等，连续在真空中，且能在不降低生产性进行。由此，形成了良好的半导体(岛状多晶硅层216)与第1闸极绝缘膜205的界面，同时，也可迅速形成较厚且耐于实用的绝缘膜。
之后，可由现有的同一制程形成多晶硅TFT。
首先，将玻璃基板200以基板温度350℃，在氮气中进行2小时的退火，以使由SiO2膜所成的第1闸极绝缘膜205为高密度化(S12)。由高密度化处理将SiO2膜的密度提高，使泄漏电流、耐压提升。
其后，以喷溅散法(spattering)，将Ti作为阻障(barrier)金属成膜100nm后，同样以喷溅散法，将Al成膜400nm(S13)。且将该Al所成的金属层，由微影法(S14)和蚀刻(S15)，形成如图6(c)所示的闸极207。
之后，在微影步骤中仅将p信道TFT250用光阻膜(未图标)覆盖(S16)。再用离子掺杂(ion doping)法，以闸极207为屏蔽(mask)，将磷以80keV及6×1015/cm2，在n信道TFT260的n+源.汲极连接部209进行掺杂(S17)。
之后，由微影步骤将n信道TFT区域202及像素部TFT区域204的n信道TFT260，以光阻膜覆盖(S18)，由离子掺杂法，以闸极207为屏蔽，将硼以60keV及1×1016/cm2，在p信道TFT区域203(图6(a))的p信道TFT250(图6(c))的P+源.汲极连接部210进行掺杂(S19)。
其后，将玻璃基板200以基板温度350℃进行2小时的退火处理，使离子掺杂的磷及硼活性化(S20)。然后，使用TEOS气体由电浆CVD法形成SiO2所成的层间绝缘膜208(如图6(c))(S21)。
其次，在第2闸极绝缘膜206、层间绝缘膜208，由微影步骤(S22)及蚀刻步骤(S23)，对n+源.汲极连接部209及P+源.汲极连接部210的接触孔图案化，图6(d)所示。然后，将Ti为隔离金属(未图标)溅散膜厚100nm后，再将Al溅散膜厚400nm(S24)，由微影步骤(S25)及蚀刻步骤(S26)型样化成为源极213、汲极212(如图6(d))。
再如图6(e)所示，由电浆CVD法形成SiO2所成的保护膜211300nm厚(S27)，在像素部TFT区域204(如图6(a))的n信道TFT260(图6(c))的汲极部212，将连接用的接触孔，由微影步骤(S28)及蚀刻步骤(S29)进行图案化。
之后，在枚样式复室(multichamber)喷溅装置中，以基板温度350℃、H2气体流量1000sccm、气体压为173Pa(1.3Torr)、以RF电源电力450W进行3分钟的氢气电浆处理(S30)。
之后，再将玻璃基板200移入另一反应室，进行ITO150nm的成膜(S31)。再以ITO为像素电极214，由微影步骤(S32)及蚀刻步骤(S33)进行图案化，以完成TFT基板215后，进行基板检查(S34)。
对该形成有TFT基板215及彩色滤波器的玻璃基板(未图标)涂上聚亚醯胺(polyimide)，经过刮擦(mbbing)后将该基板贴合。之后，该贴合基板即分割为各面板(panel)状。
将该等面板置放在真空槽中，将注入口浸在盛有液晶的盘中，导入空气由该压力使液晶注入面板内。之后，以树脂封塞注入口，即可完成液晶面板(S35)。
再经由偏转板(deflection plate)张贴、周边电路、背面光、聚光圈(bezel)等的组装，完成液晶模块(S36)。
而该液晶模块，即可以使用在个人计算机、监视器、电视、及携带式终端机等。
此时，该TFT的阈值(threshold value)电压，若无光氧化层(光氧化膜)而由电浆CVD法形成SiO2成膜的现有品时，为1.9+0.8V，但在本实施例5中，由硅氧化膜与多晶硅(岛状多晶硅层216)的界面特性，及绝缘膜成批(bulk)特性的改善，而改善为1.5+0.6V。因上述阈值电压的偏差减少，将使成品率大大提升。同时，降低驱动电压节减10％的消耗电力。又因，由光清洗及光氧化，可以形成清净的SiO2/Si(硅氧化膜及多晶硅)界面，因此，没有Na离子等的污染，可减少阈值电压的变化，提升其可靠性。
如上，依实施例对本发明作具体说明，但本发明不限于上述实施例，当然在不超出该发明要旨的范围，可作种种变化。
如在本发明中，也可在上述实施例1、2、3、4中适用的单晶硅基板表面，及实施例5中使用的多晶硅层上，以塑料基板等的各种基板上的单晶硅层或多晶硅层等替代。
也可以适用本发明半导体上，适用薄膜晶体管外，也能适用单晶硅MOS型晶体管等，及其它广泛的半导体装置。
附图标记说明
1  氙气激励灯    2  光源部(灯室)
3  氮气          4  透光窗
5  反应室        6  基板
7  基板架        8  气体导入口
9  气体排出      10  氮.氧混合气体
11  空气         12  反应室
13  皮带         15  真空反应室
16  透明板       21  负载室
22  光清洗室     23  光氧化室
24  氢气电浆室   25  成膜室
26  卸载室       100基板
1O1a至101g
102加热器         103阴电极
104阳电极         105基板架
200玻璃基板       201基极涂膜
202 n信道TFT区域  203 p信道TFT区域
204像素部TFT区域  205第1闸极绝缘膜
206第2闸极绝缘膜  207闸极
208层间绝缘膜     209 n+源.汲极连接部
210 p+源.汲极连接部
211保护膜         212汲极
213源极           214像素电极
215 TFT基板       216岛状多晶硅层
250 p信道TFT      260 n信道TFT
801氙气激励灯     802光源部(灯室)
803氮气           804透光窗
805真空反应室     806基板
807基板架         808真空

Claims (9)

1.一种绝缘膜制造装置，其特征在于，是在至少含有氧气的环境气氛中，使用由光源照射光形成的氧原子活性种，使半导体表面形成绝缘膜的绝缘膜制造装置中，具有：保持上述光源环境气氛压力，及上述半导体表面部环境气氛压力为略等的保持手段。
2.如权利要求1所述的绝缘膜制造装置，其进一步特征在于，在上述光源及上述半导体表面部之间，设有可透过上述光源光线的透光窗，且使上述光源环境气氛由不吸收上述光源光线的气体形成大气压，而具有：至少由包含氧气，及不吸收上述光源光线气体的混合气体，使上述半导体表面部环境气氛为大气压的机构。
3.如权利要求2所述的绝缘膜制造装置，其进一步特征在于，将上述半导体表面部环境气氛与外气接触，且以上述混合气体保持上述半导体表面部环境气氛为大气压。
4.如权利要求3所述的绝缘膜制造装置，其进一步特征在于，具有：载置数个上述基板，移动在上述光源下方的机构。
5.如权利要求1所述的绝缘膜制造装置，其进一步特征在于，具有：使上述光源及上述半导体表面部的两环境气氛为无压力差地进行减压的减压机构，及使上述光源及上述半导体表面部的两环境气氛为无压力差地回归于大气压的机构。
6.如权利要求5所述的绝缘膜制造装置，其进一步特征在于，在上述光源及上述半导体表面部之间设置透明板，使上述光源及上述半导体表面部的两环境气氛，保持无压力差。
7.如权利要求1所述的绝缘膜制造装置，其进一步特征在于，上述光源为低压水银灯。
8.如权利要求1所述的绝缘膜制造装置，其进一步特征在于，上述光源为氙气激励灯。
9.如权利要求1所述的绝缘膜制造装置，其进一步特征在于，具有：收容上述基板，将上述光源环境气氛压力，及上述半导体表面部环境气氛压力为略等，以形成上述绝缘膜的反应室，及收容上述基板，以堆积法在上述绝缘膜上形成包含第2绝缘膜的第2反应室的数个反应室，以及能在数个反应室间，将上述基板以不曝露于大气，进行移动的机构。
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