316999 A7 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印製 _ · B7五、發明説明（1 ) 【技術範圍】 本發明係第一有關適於主動作陣型液晶顯示器等之薄 膜半導體裝置及製造方法者。又，本發明係有關適於此等 液晶顯示裝置及液晶顯示裝置製造方法、電子機器、電子 機器之製造方法。更且本發明係有關電漿化學氣相堆積法 (PECVD法）之薄膜堆積方法者。 【背景技術】 近年來，伴隨液晶顯示器（LCD)之大査面化，高解析 度化，其驅動方式由單純之矩陣方式移轉爲主動矩陣方式 ，而可呈顯示大容量之資訊者。主動矩陣方式可爲超越數 十萬畫素之液晶顯示器，可具有於各畫素形成開關電晶體 。做爲各液晶顯示器之基板，可使用令透過型顯示器爲可 能之熔融石英板或玻璃等之透明絕緣基板。做爲薄膜電晶 體（TFT)之主動層，使用通常之非晶質矽或多結晶矽等之 半導體膜，於以一體化驅動電路之薄膜電晶體形成之時， 以動作速度爲快之多結晶矽較爲有利。令多結晶矽膜呈主 動層時，令熔融石英板做爲基板使用，通常於稱之爲工程 最高溫度超越100 0°C的高溫步驟的製造方法中，作成TFT 。此時多結晶矽膜之移動度係由1 0 c m 2 . V _ 1 . s ^呈1 0 0 cm2 · V — 1 · s _ 1之値。另一方面令非晶質呈主動膜時，工、 程最高溫度爲400°C之低溫之故，通常使用玻璃基板。非 晶質矽膜之移動度係40cm2 . V — 1 · s_ 1呈1 cm2 . V~ 1 · s - 1 程度之値。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 装- 、tr 本紙張尺度逍用中國國家揉準（CNS ) A4規格（2丨0乂297公蠢） 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 316999 A7 _ B7_五、發明説明（2 ) 又，在進行LCD之顯示畫面之擴大化或低價格化時， 做爲絕緣基板，使用便宜之玻璃爲不可或缺的。但是，如 前所述非晶質矽膜係有電氣性特較多結晶矽膜明顯動作速 度爲慢等之問題。又，高溫步驟之多結晶矽TFT係使用熔 融石英板之故，難以進行LCD之大型化或低價化的問題。 因此，於通常之玻璃基板上，作成令多結晶矽膜等之半導 體膜呈主動膜之薄膜半導體裝置的技術在於今日是非常需 要的。然而，使用富於量產性之大型之通常玻璃基板時， 爲避免基板之變形，有令工程最高溫度呈約4GQ°C程度以 下的極大限制。即，於如是限制之下，期望形成可動作液 晶顯示器之薄膜電晶體，和可高速動作之薄膜電晶體之主 動餍之技術。此等係稱之爲低溫步驟PQly-Si TFT，·正進 行開發之中。 相當於以往之低溫步驟pol y-s i TFT的第1以往技術係 顯示於 SID(Society for Information Display).’93 文摘 P.387 (1993 )。由此得知，首先以LPCVD法做爲原料氣體使 用單矽烷（S i H4 )，於堆積溫度550°C，堆稹50nra之非晶質 矽（a - S i )膜，此a - S i膜施以雷射照射，令a - S i膜改性爲ρ 〇 ly-Si膜。poly-Si膜之圖案化後，令爲閘極絕緣膜之Si〇2 膜，以EC-PECVD法，令基板溫度爲l〇〇°C地加以堆積。於 閘極絕緣膜上，於鉅（Ta)形成閘極電極之後’將閘電極I 爲光罩，令施體或受體不純物於矽膜注入離子，令電晶體 之源極.汲極自我整合地地加以形成。此時離子注入係使 用稱之爲離子·滲雜法之質量非分離型之注入裝置，將氫 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（2丨〇：<297公釐） A7 B7 *16999 五、發明説▼ ( 3 ) 化氧 稀釋之？：^?j)(PH3)或丨？？?乂 B2H6)做爲原料氣體加以使用。注 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 入離子之活化係3 0 0°C。之後堆積層間絕緣膜，以銦錫氧 化物（ITO)或鋁（A1)作成電極或配線，完成薄膜半導體裝 置。因此，於此以往技術中，工程最高溫度係以LPCVD法 堆積a-S i膜（以後將此略記爲LPCVD a-S i )之5 5 0 °C者。 經濟部中央樣準局貝工消费合作社印簟 相當於低溫步驟ρο 1 y-Si TFT之第2以往技術係以例如 日本特開平6-163401爲代表。此以往技術之特徵係對第1 以往技術使用LPCVDa-Si而言，具有令a-Si膜於電漿CVD法 (PECVD法）堆積之後，以所謂除氫？？之300°C至450°C程度 之溫度，熱處理堆積膜，之後施以雷射照射形成poly-Si 膜。於實際同公報中，有如下之記載。「於玻璃基板（圆 錐7059)1上，經由電漿CVD法，令200 nm厚之氧化矽之鈍化 膜2及l〇〇nm厚之非晶質矽薄膜3，以基板溫度200°C加以形 成。以3 Q 0°C熱處理2 0分後，令1 3 W之氬離子雷射聚光約直 徑m，以約11m/秒之速度掃瞄照射（光束點徑X 2 20 Q0Q/秒之掃瞄溫度），進行非晶質矽薄膜3之多結晶化 。」如此例所示，以PECVD法爲將成膜a-S i膜（以後將此略 記爲PECVD a-S 1 )結晶化時，需於結晶化工程前施以熱處 理。如不施以熱處理，或於該溫度爲低之狀態下，於 PECVD a - S i膜施以雷射照射時，於照射雷射能量强度爲弱 時，結晶則完全不進行，相反地過强時，於S i膜會有損傷、 ，結果PECVD a-S i膜則會導致完全不結晶的事態。令此情 形申請人所實驗的結果以第1圖所示加以說明。試料係於 玻璃基板（日本電氣玻璃有限公司' 0A-2)上，以平行平板 ^紙浪尺度逍用中®國家標準（CNS〉規格（210X297公釐）~. 6 . 經濟部中央標準局属工消費合作社印袈 316999 at B7五、發明説明（4) 型PECVD裝置將a-Si膜堆積2500埃之膜厚者。成膜條件係 SiH4流量爲225CCM、氫（H2)流量爲1300CCM、RF輸出爲150 W，壓力1.3torr、電極面積1656cm2、（因此施加電力密度 爲0.091¥/<：1112)電極間距離24.4111111、基板溫度3 00°(：，此 時之PECVD a-Si膜之成膜速度爲547埃/ min。此膜係依賴 以往技術之典型？£口〇13丨膜，於膜中包含約10.3原子％ 之氫，Si原子之密度係4.38X 1022cnT3。更且，令此a-Si 膜之紅外線吸收光譜（IR)示於第5圖，令拉曼分光測定結 果示於第6圖。第5圖之紅外吸收光譜之中，於2000cm-l附 近觀測至S i -H之伸縮模式。另一方面，於第6圖之拉曼分 光法中，於4 8 0 cm-1附近辨出由非晶質矽之光學横波成分 ，兩者之結果係顯示當a-Si膜令氫與矽結合之狀態·，有含 非晶質矽膜之情事。令此PECVD a-Si膜，於所定溫度之氮 氣氛中，進行一小時的熱處理之後，施以雷射照射的結果 則示於第1圇。第1圖之橫軸係顯示熱處理溫度，縱軸係顯 示雷射照射能量。橫軸之A . D /係As-Depos i ted之略文，係 意味堆積後膜，即無施以任何熱處理之PECVD a-S i膜者。 於第1圖中，A係顯示非晶質狀態，C係結晶化之狀態，D係 表示膜有損傷者。例如橫軸爲A.D.，縱軸爲150mJ. cm—2 之處的A係未施以熱處理之PECVD a-S丨膜，以150mJ· ciT2 之能S密度施以雷射照射處，雷射照射後之膜係意味非晶、 質之情形。如此圖所示，以往之PECVD a-Si膜中，於As-D eposited狀態下，能量强度爲弱之時（l60mJ. cm — 2程度以 下時）完全無法結晶化，如果高時（1 6 0 m J . c πΓ 2程度以上 本紙》•尺度適用中國國家梂準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐)一-7 - — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 316999 A7 B7 經濟部中央揉準局負工消費合作杜印装 五、發明説明（5) 時）膜會有損傷侵入，無法做爲半導體加以工作。於PECVD a-Si膜施以熱處理時，結晶化之範圍（第1圖中之C所示範 圍）係伴隨處理溫度之上昇而擴展。例如於處理溫度爲300 °C之膜中，結晶化之雷射能量强度則爲180m J · cnT 2之一 點，但令處理溫度上升至390°C時，結晶化能量强度則自1 90 mJ · cm—2至310 mJ · cnT2之廣範圍加以結晶化。第1圖 之中，爲使Si膜之狀態易於理解，分類爲非晶（A)、結晶 化（C )、損壞（D )之三範圍，可更細分結晶化能置範圍（C ) 內結晶可良好進行之範圍、和接近非晶質之結晶化範圍， 和進入損傷之結晶化範圍。第1圖中令結晶化優異進行之 範圍之C係以圓圈圈起。如此範圍之結晶化膜係以波長分 散型分光？？ ？或拉曼分光法測定之結晶率亦呈70¾以上，顯 示較高之結晶化率。結果以雷射照射法，結晶化PECVD a-Si膜時，令成膜之膜以40ITC程度以上之溫度熱處理之情 事爲必需之條件。雷射照射時之雷射束之能置强度的參差 ，和結晶化之膜品質爲高準位均勻之故，熱處理溫度係事 實上呈450°C程度以上。相當低溫步驟P〇ly-Si TFT的第2 以往技術中，使用如此方法所得多結晶矽膜之後，與第1 之以往技術之同樣製造方法中，作成poly-SiTFT。以往第 2之以往技術之工程最高溫度係令PECVD a-Si於結晶化工 程前，熱處理時之溫度爲46 0°C。 · 相當低溫步驟ρο 1 y-S 1 TFT之第3以往技術係代表例如 日本特開平5-275336。此以往技術係令PECVD a-S!膜雷射 結晶化時，令雷射之照射能量强度逐漸增加使之無損傷地 本紙张尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4规格（210X297公釐）-8 · ------ί-丨I.丨『‘装------訂------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 316999 A7 B7 經濟部中央橾準局員工消費合作社印裝 五、發明説明（6 ) 加以結晶。同公報之申請專利範圍第1項之中，記載有「 令雷射光之照射能量順序增大，令氫化非晶質半導雅薄膜 中之氫階段性地加以放出爲特徵之多結晶半導體薄膜之製 造方法。」，更且，於同公報說明書中，有以下之記述。 「對於將雷射照射於a - S i : Η膜的方法，令雷射光之輸 出能量，以a - S i : Η膜呈多結晶化之必需能量以下之能置， 使開始能量爲小，以一定之能量，例如16 OmJ (惟光束尺寸 爲0.9cmX 0.9cm，全光學系之透過率爲70¾之故，膜表面 之能量密度係138mJ/cin2)，複數次掃瞄照射之同時，以質 量分析計監視氫量，氫量當爲前1次之掃瞄時沒有變化時 ，令輸出能置較大於例如200mJ(能量密度係173mJ/cm2)， 以該能置複數掃瞄照射，同樣地監視氫量，更且令能量呈 較例如240ιη·Ι(能量密度係2 0 7m_J/cra2)爲大地進行工程，令 能量順序增大重覆如此之工程，經此令a-Si:H膜中之氫緩 緩放出，此後令雷射光以多結晶化充分之能量照射a - S i : Η 膜，令該a-Si: Η膜改變爲多結晶化矽膜。然而此時不改變 雷射光之輸出能量，緊縮光束，改變雷射之照射能量（被 處理面之單位面積能量）亦可。 該說明書第3圖係令如此雷射？？之情形以模式化顯示 之模式圖。81係玻璃基板（惟TFT之一部分爲有附上膜者） ，82係形成盡素部TFT之a-Si: Η膜，83係形成裝置部之a-、 Si :H膜。 根據如此之實施例時，首先令較雷射光小之能量照射 於a-Si:H膜地，放出仲介之氫，經由同樣能量之雷射光複 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 装. 本纸張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4规格（210X297公釐） A7 316999 ____B7_ 五、發明说明（7) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 數掃瞄照射地，命介於該能置之氫則對應掃瞄次數，階段 性地減少，終於幾乎放出。然後，令雷射光之能量較前次 之照射能置爲高地進行同樣工程地，仲介更高之能量的氫 則對應掃瞄照射次數，階段性地產生的同時加以減少，如 此地經由令雷射光之照射能量變大地，自對應小能置之氫 至對應大能量之氫地加以順序放出。 因此，a-Si: Η膜之氫則階段地放出，而且邊監視該氫 量向高能量照射移轉之故，無實質上之膜損傷，放出含有 氫之大部分，爲令a-Si: Η膜多結晶化，加上大的能量時， 膜中之氫含量已少之故，即使此等氫一口氣放出，亦不會 有膜損傷之情事。 以上之工程之中，令霤射光之照射能量變大時’，於氫 量產生置爲預定以下之不會產生的階段時，首次實施令具 前述a - S i : Η膜呈多結晶化所需之能量的雷射光加以照得之 工程。」 如此地得多結晶膜矽後，於與以後第1之以往技術同 樣之製造方法，製作poly-Si TFT。 經濟部中央梂隼局属工消費合作社印製 又，以往葉片式PECVD法中，於堆積薄膜時，設置與 反應室不同之預備加熱室，於此預備加熱室中，施以基板 加熱後，搬送室之機器人則搬送至反應室，令基板設置於 反應塞後，更進行數分之基板加熱後，堆積薄膜。 但是，於前述之各以往技術之低溫步驟pQly-Si TFT 中，存在有以下之問題，此等呈量產化之阻礙要因。 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-1〇 - 316999 A7 B7_ 五、發明説明（8 ) 第1之以往技術所抱持之問題 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 課題1-1).工程溫度呈550°C爲高時，無法使用便宜之 玻璃，而導致製品價格之高漲。更且，由於玻璃自身之重 量，大型化的同時而變大，無法得大型化之液晶顯示裝置 (LCD)。 課題1-2).現在之LCD用之玻璃基板係有由360 mraX 460 mm之尺寸至550mmX 650mm之尺寸的大型化，但不存在得對 應此大型化之LPCVD裝置。 第2之以往技術所抱持之問題 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印製 課題2-1).較LPCVD a-Si，於基板整體進行均匀之雷 射照射之適正照射條件非常嚴格，如前所述該適切範圍則 熱處理溫度愈低則愈窄。爲此，切需令熱處理溫度由45 0 °C程度提昇至500°C。伴隨之無法使用便宜之玻璃，招至 製品價格之高價。更且，由於玻璃自身之重量，大型化的 同時而變大，無法得大型化之液晶顯示裝置（LCD)。相反 地，熱處理溫度呈4 5 0 °C以下之低時，雷射照射之結晶化 的程度則於每區塊爲均勻，或爲不均匀地變季，無法進行 安定之生產，又，該結晶化度亦低，不法得良好之結晶性 半導體膜。 課題2-2).無關於熱處理溫度之高低需要加以熱處理、 。因此，於PECVD裝置之外，需要熱處理爐。通常於熱處 理爐，附加眞空裝置之時，呈LPCVD裝置之故，熱處理爐 之價格係與LPCVD裝置之價格呈相同之程度。依照如此之 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐）_ ^ 經濟部中央梂準局員工消费合作社印製 A7 __B7_五、發明説明（9) 理由，第2之以往技術係較第1之以往技術爲高價。又，工 程愈長，製品之良率亦會下降。加上與課題卜2)同樣地， 現在未存在得對應玻璃基板之大型化之熱處理爐。 第3之以往技術所抱持之問題 課題3 - 1 )，如前述之引例所示，爲除去氫地，以135 mJ/cm2照射複數階掃瞄，接著以173niJ/cm2照射複數階掃 瞄，更且以2 0 7 m J / c m 2照射複數階掃瞄，順序令能置變大 重覆同樣之工程。然後，於放出含氫之大部分後，結晶化 a-Si膜。如此地至結晶化PECVD a-Si膜時，需重覆十數次 以上雷射之照射。爲此生產性明顯下降，而導致製品價格 之高價。又令同一處照射數次以上雷射時，必需非常注意 基板周邊之氣氛的控制。於大氣氣氛下，施以雷射照射時 ，空氣中之氧氣則於每雷射照射置入半導體膜中。除氫時 係於氫除去後之不對結合補得氧，於結晶化時於Si原子之 移動時，氧則被導入膜中。雷射照射次數爲數次之時，空 氣中氧的置入只有少量之故不會有問題，但是重覆數十次 雷射照射時，必需充分注意氧置入膜中之情形。（當然地 對於Si、Ge、GaAs等通常之半導體物質係於半導體膜中混 入氧時，會使半導體特性下降）。因此，第3之以往技術中 ，不令雷射照射於眞空中或非氧化氣氛下進行時，無法得、 未混入氧之半導體膜。此係意味會產生生產性更爲下降和 製品價格更爲上昇的情形。 課題3 - 2 )如課題3 - 1所述，於此以往技術之中，能置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐）-12 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂 經濟部中央標準局貝工消費合作杜印製 A7 _B7_五、發明説明（10) 强度爲小之狀態照射雷射之後，順序提升能量之强度。如 此之雷射照射結晶化之方法中，結晶粒不會變大，由於較 小之粒徑之結晶粒構成多結晶半導體膜。因此，良好的半 導體膜即使無氧的混入，亦無法獲得，因此薄膜半導體膜 裝置之特性亦呈優異者。 在此，本發明係提供針對解決上述諸課題，該第1目 的係實現良好之薄膜半導體裝置的簡便方法，以可使用於 通常大型玻璃基板之製造裝®和工程溫度，可安定地加以 製造之方法者。 另一方面，令非晶質矽膜使用於薄膜半導體裝置之主 動層（以後略記爲a-Si TFT)，該移動度係有O.lcra2· V—1 _ s_1之程度，例如768行X1024列X3色- = 2359296畫素之 高精密彩色LCD之開關元件中，會有回應速度過慢無法使 用之問題。即，有强烈需求以與以往所使用之a-.Si TFT的 同等製造工程，可令移動度呈lcm2· IT1, s — 1之程度以上 的薄膜半導體裝置和該製造方法。 在此，本發明之其他目的係針對解決上述諸課題，該 第二目的係提供以與a-Si TFT同等之製造工程，可令移動 度呈lcm2· V—1. S — 1之程度以上的薄膜半導體裝置和該製 造方法。 又，依賴以往之葉片式PECVD裝置之薄膜堆積方法中、 ，預備加熱室之存在爲不可或缺之故，PECVD裝置則大型 化，其價格亦有呈高價之問題。更且，搬送室之機器人之 溫度係室溫程度，預備加熱溫度爲300°C程度以上之故， 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4规格（210X297公釐）-13 . (請先閱讀背面之注^h項再填寫本頁) 裝. 訂 經濟部中央梯準局員工消費合作社印製 316999 A7 _B7__五、發明説明（11) 自基板之預備加熱室向反應室搬送中，基板溫度則下降， 於結局反應室設置基板後，依然需長時間之預備加熱期間 ，呈低生產性之一因。 在此，本發明之其他目的係針對解決上述諸課題，該 第三目的係提供於依賴PECVD裝置之薄膜堆積裝置中，具 有簡便且高生產性之1薄膜堆積方法。 【本發明之揭示】 本發明係於至少表面之一部分爲絕緣性物質基板之該 絕緣性物質上，形成半導體膜，令該半導體膜呈電晶體之 主動層的薄膜半導體裝置之製造方法中，包含將含有該半 導體膜之構成元件的化學物質爲原料氣體，更且做爲追加 氣體使用氬Ur)的電漿化學氣相堆積法（PECVD法）中，令 該半導體膜膜厚呈自40nm程度至300ηπι程度地加以堆稹的 工程爲特徵者。更且前述半導體膜爲矽膜，前述氣體爲矽 烷（SiH4，Si2H6，SUiU)者。 本發明係於至少表面之一部分爲絕緣性物質基板之該 絕緣性物質上，形成半導體膜，令該半導體膜呈電晶體之 主動層的薄膜半導體裝置之製造方法中，包含將含有該半 導體膜之構成元件的化學物質爲原料氣體，更且做爲追加 氣體使用氬（Ar·)，於該原料氣體之澳度呈6.25¾程度以下、 之電漿化學氣相堆積法（P E C V D法）中，令該半導體膜加以 堆積的工程爲特徵者。此時前述半導體膜之堆積速度爲 0.15nm/s程度以上爲特徵者。更且前述半導體膜爲矽膜， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、π 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇Χ297公釐）-14 經濟部中央橾準局員工消费合作社印氧 316999 A7 _____B7_ 五、發明説明（12) ' 前述氣體爲矽烷（SiH4，Si2H6，Si3H8)爲特徵者。 本發明係於至少表面之一部分爲絕緣性物質基板之該 絕綠性物質上，形成半導體膜，令該半導體膜呈電晶體之 主動層的薄膜半導體裝置之製造方法中，包含將含有該半 導體膜之構成元件的化學物質爲原料氣體，更且做爲追加 氣體使用氬（Ar)，於該半導體膜堆積中反應室內之壓力爲 1 . OTorr程度以上之電漿化學氣相堆積法（PECVD法）中，令 該半導體膜加以堆積的工程爲特徵者。此時前述半導體膜 之堆積速度爲0.15nm/s程度以上爲特徵者。更且前述半導 體膜爲矽膜，前述氣體爲矽烷（SiH4，Si2H6，Si3H8)爲特 徵者。 本發明係於至少表面之一部分爲絕緣性物質基板之該 絕綠性物質上，形成半導體膜，令該半導體膜呈電晶體之 主動層的薄膜半導體裝置之製造方法中，包含將含有該半 導體膜之構成元件的化學物質爲原料氣體，更且做爲追加 氣體使用氬（Ar)，半導體膜堆積中之反應室內之電極間距 離爲17.8mm程度以上之電漿化學氣相堆積法（PECVD法）中 ，令該半導體膜加以堆積的工程爲特徵者。此時前述半導 體膜之堆積速度爲0.15η m/s程度以上爲特徵者。更且前述 半導體膜爲矽膜，前述氣體爲矽烷（SifU，Si2H6’ Si3H8) 爲特徵者。 . 本發明係於至少表面之一部分爲絕緣性物質基板之該 絕緣性物質上，形成半導體膜，令該半導體膜呈電晶體之 主動層的薄膜半導體裝置之製造方法中，包含將含有該半 本紙張又度適用中國國家揉準（CNS ) A4現格（210X297公釐）-15 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本育) 装. ----訂 經濟部中央揉準局—工消费合作社印装 A7 B7五、發明説明（l3) 導體膜之構成元件的化學物質爲原料氣體，更且做爲追加 氣體使用氬（Ar)，於該原料氣體之濃度呈6.25¾程度以下 之電漿化學氣相堆積法（PECVD法）中，包含令該半導體膜 加以堆積的工程，此時該半導體膜堆積中之反應室內之壓 力爲l.OTorr程度以上爲特徵者。此時前述半導體膜之堆 積速度爲0.15nm/S程度以上爲特徵者。更且前述半導體膜 爲矽膜，前述氣體爲矽烷（S1H4，Si2H6，Si3H8)爲特徵者 0 本發明係於至少表面之一部分爲絕綠性物質基板之該 絕緣性物質上，形成半導體膜，令該半導體膜呈電晶體之 主動層的薄膜半導體裝置之製造方法中，包含將含有該半 導體膜之構成元件的化學物質爲原料氣體，更且做爲追加 氣體使用氬（Ar)，於該原料氣體之濃度呈6.25¾程度以下 之電漿化學氣相堆積法（PECVD法）中，包含令該半導體膜 加以堆積的工程，此時該半導體膜堆積中之反應室內之電 極間距離爲17 . 8mni程度以上爲特徵者。此時前述半導體膜 之堆積速度爲0.：15iim/s程度以上爲特徵者。更且前述半導 體膜爲矽膜，前述氣體爲矽烷（SilU，Si2H6，Si3H8)爲特 徵者。 本發明係於至少表面之一部分爲絕緣性物質基板之該 絕綠性物質上，形成半導體膜，令該半導體膜呈電晶體之、 主動層的薄膜半導體裝置之製造方法中，包含將含有該半 導體膜之構成元件的化學物質爲原料氣體，更且做爲追加 氣體使用氬（Ar)，半導體膜堆積中之反應室內之Μ力爲 本紙張纽適用中國國家標準（CNS>A4«^( 210X297公釐）_ 16—- ---------叫装-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 經濟部中央樣準局貝工消费合作社印製 A7 __^_____B7_五、發明説明（14) l.OTQrr程度以上，且電極間距離爲17.8mm程度以上之電 漿化學氣相堆積法（PECVD法）中，包含令該半導體膜加以 堆積的工程爲特徵者。此時前述半導體膜之堆稹速度爲 〇.15nin/s程度以上爲特徵者。更且前述半導體膜爲矽膜， 前述氣體爲矽烷（SifU，Si2H6，Si3H6)爲特徵者。 本發明係於至少表面之一部分爲絕緣性物質基板之該 絕緣性物質上，形成半導體膜，令該半導體膜呈電晶體之 主動屉的薄膜半導體裝置之製造方法中，包含將含有該半 導體膜之構成元件的化學物質爲原料氣體，更且做爲追加 氣體使用氬（Ar)，該原料氣體之濃度爲6.25¾以下，且該 半導體膜堆積中之反應室內之壓力爲l.OTorr程度以上， 且電極間距離爲17 . Slum程度以上之電漿化學氣相堆積法（ PECVD法）中，包含令該半導體膜加以堆積的工程爲特徴者 。此時前述半導體膜之堆積速度爲0.15nm/s程度以上爲特 徵者。更且前述半導體膜爲矽膜，前述氣體爲矽烷（Si H4 ，S i 2H6，S 1 3H8)爲特徵者。 本發明係於至少表面之一部分爲絕綠性物質基板之該 絕緣性物質上，形成半導體膜，令該半導體膜呈電晶體之 主動層的薄膜半導體裝置之製造方法中，包含將含有該半 導體膜之構成元件的化學物質爲原料氣體，更且做爲追加 氣體使用氬（Ar )之電漿化學氣相堆積法（PECVD法）中，包、 含令該半導體膜加以堆積的第1工程，和提高該半導體膜 結晶性之第2工程爲特徵者。此時前述半導體膜之堆積速 度爲0.15nm/s程度以上爲特徵者。更且前述半導體膜爲矽 -17 - 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝_ 訂 316999 A7 B7 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 五 '發明説明（15) 膜，前述氣體爲矽烷（SiH4，Si2H6，Si3H8)爲特徵者。 本發明係於至少表面之一部分爲絕緣性物質基板之該 絕緣性物質上，形成半導體膜，令該半導體膜呈電晶體之 主動層的薄膜半導體裝置之製造方法中，包含將含有該半 導體膜之構成元件的化學物質爲原料氣體，更且做爲追加 氣體使用氬（Ar)，前述原料氣體之濃度爲6.25¾程度以下 之電漿化學氣相堆積法（PECVD法）中，包含令該半導體膜 加以堆積的第1工程，和提高該半導體膜結晶性之第2工程 爲特徵者。此時前述半導體膜之堆積速度爲Q.15n m/s程度 以上爲特徵者。更且前述半導體膜爲矽膜，前述氣體爲矽 烷（S i Η 4，S i 2 Η 6，S i 3 Η 8 )爲特徵者。 本發明係於至少表面之一部分爲絕綠性物質基板之該 絕緣性物質上，形成半導體膜，令該半導體膜呈電晶體之 主動層的薄膜半導體裝置之製造方法中，將含有該半導體 膜之構成元件的化學物質爲原料氣體，更且做爲追加氣體 使用氬（Ar)，於該半導體膜堆積中反應室內之壓力爲1.0 To rr程度以上之電漿化學氣相堆積法（PECVD法）中，包含 令該半導體膜加以堆積的第1工程，和提高該半導體膜結 晶性之第2工程爲特徵者。此時前述半導體膜之堆積速度 爲0.15nni/s程度以上爲特徵者。更且前述半導體膜爲矽膜 ，前述氣體爲矽烷（SiH4，Si2H6，Sl3H8)爲特徵者。 本發明係於至少表面之一部分爲絕緣性物質基板之該 絕緣性物質上，形成半導體膜，令該半導體膜呈電晶體之 主動層的薄膜半導體裝置之製造方法中，將含有該半導體 本紙張尺度逍用中國國家橾準（CNS)A4規格（210X297公羞）-18 - — I '-裝 訂 ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央棣準局員工消費合作社印裝 五、發明説明（16) 膜之構成元件的化學物質爲原料氣體，更且做爲追加氣體 使用氬（Ar)，於該半導體膜堆積中反應室內之電極間距離 爲17 . 8min程度以上之電漿化學氣相堆積法（PECVD法）中， 包含令該半導體膜加以堆積的第1工程，和提高該半導體 膜結晶性之第2工程爲特徵者。此時前述半導體膜之堆積 速度爲0.15nin/s程度以上爲特徵者。更且前述半導體膜爲 矽膜，前述氣體爲矽烷（SiH4，Si2H6，Si3H8)爲特徵者。 本發明係於至少表面之一部分爲絕緣性物質基板之該 絕緣性物質上，形成半導體膜，令該半導體膜呈電晶體之 主動層的薄膜半導體裝置之製造方法中，將含有該半導體 膜之構成元件的化學物質爲原料氣體，更且做爲追加氣體 使用氬（Ar)，前述原料氣體之濃度爲6.25%以下，且前述 半導體膜堆積中反應室內之壓力爲l.OTorr程度以上之電 漿化學氣相堆積法（PECVD法）中，包含令該半導體膜加以 堆積的第1工程，和提高該半導體膜結晶性之第2工程爲特 徵者。此時前述半導體膜之堆積速度爲Q.15nm/s程度以上 爲特徵者。更且前述半導體膜爲矽膜，前述氣體爲矽烷（ S i H4，S i 2H6，S 1 3H8)爲特徵者。 本發明係於至少表面之一部分爲絕緣性物質基板之該 絕緣性物質上，形成半導體膜，令該半導體膜呈電晶體之 主動層的薄膜半導體裝置之製造方法中，將含有該半導體. 膜之構成元件的化學物質爲原料氣體，更且做爲追加氣體 使用氬（Ar)，前述原料氣體之濃度爲6. 25¾以下，且前述 半導體膜堆積中之電極間距離爲17 . 8mm程度以上之電漿化 本紙張尺度逍用中囷國家標隼（CNS ) Μ規格（210X297兮釐）-19 . . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .装_ 、1Τ 316999 A7 經濟部中央揉準局貝工消费合作社印笨 B7五、發明説明（l7) 學氣相堆稹法（PEC VD法）中，包含令該半導體膜加以堆積 的第1工程，和提高該半導體膜結晶性之第2工程爲特徵者 。此時前述半導體膜之堆積速度爲0.15nm/s程度以上爲特 徵者。更且前述半導體膜爲矽膜，前述氣體爲矽烷（SiH4 ，Si2H6，Si3H8)爲特徵者。 本發明係於至少表面之一部分爲絕緣性物質基板之該 絕綠性物質上，形成半導體膜，令該半導體膜呈電晶體之 主動層的薄膜半導體裝置之製造方法中，將含有該半導體 膜之構成元件的化學物質爲原料氣體，更且做爲追加氣體 使用氬（Ar)，前述原料氣體之濃度爲6.25¾以下，前述半 導體膜堆積中反應室內之壓力爲l.OTorr程度以上，且電 極間距離爲17. 8程度以上之電漿化學氣相堆積法（PECVD法 )中，包含令該半導體膜加以堆積的第1工程，和提高該半 導體膜結晶性之第2工程爲特徵者。此時前述半導體膜之 堆積速度爲0.15nm/s程度以上爲特徵者。更且前述半導體 膜爲矽膜，前述氣體爲矽烷（SiH4，Si2H6，SUiU)爲特徵 者。 本發明係於至少表面之一部分爲絕緣性物質基板之該 絕緣性物質上，形成半導體膜，令該半導體膜呈電晶體之 主動層的薄膜半導體裝置之製造方法中，將含有該半導體 膜之構成元件的化學物質爲原料氣體，更且做爲追加氣體、 使用氬（Ar),前述半導體膜堆積中反應室內之壓力爲1·〇 To rr程度以上，且電極間距離爲17 . 8程度以上之電漿化學 氣相堆稹法（PECVD法）中，包含令該半導體膜加以堆稹的 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-20 _ 經濟部中央樣準局負工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（1δ) 第1工程，和提高該半導體膜結晶性之第2工程爲特徵者。 此時前述半導體膜之堆積速度爲〇.15nm/s程度以上爲特徵 者。更且前述半導體膜爲矽膜，前述氣體爲矽烷（SiH4， Si2H6 ^ SiaHs)爲特徵者。 本發明係於至少表面之一部分爲絕綠性物質基板之該 絕緣性物質上，形成半導體膜，令該半導體膜呈電晶體之 主動層的薄膜半導體裝置之製造方法中，將含有該半導體 膜之構成元件的化學物質爲原料氣體，更且做爲追加氣體 使用氬（Ar)之電漿化學氣相堆積法（PECVD法）中，包含令 該半導體膜加以堆積的第1工程，和於半導體膜施以光學 能量或電磁波能量照射之第2工程爲特徵者。此時前述半 導體膜之堆積速度爲0.15nin/s程度以上爲特徵者。更且前 述半導體膜爲矽膜，前述氣體爲矽烷（SilU，Si2H6， S i 3H8)爲特徵者。 本發明係於至少表面之一部分爲絕緣性物質基板之該 絕緣性物質上，形成矽膜，令該矽膜呈電晶體之主動層的 薄膜半導體裝置中，該矽膜係以紅外線吸收分光法測定時 ，至少存在2 1 0 2 c m - 1附近（2 0 9 8 c ηΤ 1程度至2 1 0 6 c ηΓ 1程度 間）之吸收峰和2084^1附近（2080cm-1程度至2088(：111]程 度間）之吸收峰的二者，該2 1 0 2 c πι — 1附近之吸收峰强度較 2 0 0 0 c nr 1 ( 1 9 8 0 c m — 1程度至2 0 2 0 c m — 1程度間）之吸收峰强度、 爲强者爲特徵者。 本發明係於至少表面之一部分爲絕緣性物質基板之該 絕綠性物質上，形成矽膜，令該矽膜呈電晶體之主動層的 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4规格（210X297公釐）~- 91 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 316999 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 £7_五、發明説明（19) 薄膜半導體裝置之製造方法中，包含將以紅外線吸收分光 法測定時，至少存在2102CHT1附近（ 2 098 cm-1程度至2106 cm—1程度間）之吸收峰和2084cm-1附近UOSOcnr1程度至 2 0 8 8 c πΓ 1程度間）之吸收峰的二者，該2 1 0 2 c m _1附近之吸 收峰强度較2000(^-2(1980(:111-1程度至2020CHT1程度間）之 吸收峰强度爲强之矽膜，以電漿化學氣相堆積法（PECVD法 )加以堆積之工程者爲特徵者。 本發明係於至少表面之一部分爲絕緣性物質基板之該 絕綠性物質上，形成矽膜，令該矽膜呈電晶體之主動層的 薄膜半導體裝置之製造方法中，包含形成以紅外線吸收分 光法測定時，至少存在2102(:11^1附近（2098C1T1程度至 2106cm- 1程度間）之吸收峰和2084 cπΓ 1附近（2080 cπΓ 1程度 至ΖΟδδεηΓ1程度間）之吸收峰的二者，該2102cin_1附近之 吸收峰强度較2 0 0 0 cm- 1 ( 1 980 cm—1程度至20 20 CHT1程度間） 之吸收峰强度爲强之矽膜的第1工程，和提高該矽膜之結 晶性之第2工程者爲特徵者。此時令第1工程於電漿化學氣 相堆積法（PECVD法）進行者爲特徵者。 本發明係於至少表面之一部分爲絕緣性物質基板之該 絕綠性物質上，形成矽膜，令該矽膜呈電晶體之主動層的 薄膜半導體裝置之製造方法中，包含形成以紅外線吸收分 光法測定時，至少存在2102cm-1附近（ 2098 cm—1程度至 、 2 1 0 6 c m _ 1程度間）之吸收峰和2 0 8 4 c m _ 1附近（2 0 8 0 c ηΓ 1程度 至2 0 8 8 c ηΤ 1程度間）之吸收峰的二者，該2 1 0 2 c πΓ 1附近之 吸收峰强度較ZOOOcnrUigSOcnr1程度至2020CIT1程度間） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-22 . 316999 V A7 _ B7 五、發明説明（2〇) 之吸收峰强度爲强之矽膜的第1工程，和於該矽膜施以光 學能量或電磁波能量照射之第2工程者爲特徵者。此時令 第1工程於電漿化學氣相堆稹法（PECVD法）進行者爲特徵者 0 本發明係於至少表面之一部分爲絕緣性物質基板之該 絕緣性物質上，形成半導體膜，令該半導體膜呈電晶體之 主動層的薄膜半導體裝置中，該半導體膜包含非晶質成分 和結晶質成分之二者，該非晶質成分係呈柱狀構造爲特徵 者。此時前述半導體膜爲矽膜爲特徵者。 本發明係於至少表面之一部分爲絕緣性物質基板之該 絕緣性物質上，形成半導體膜，令該半導體膜呈電晶體之 主動層的薄膜半導體裝置之製造方法中，含有該半導體膜 包含非晶質成分和結晶質成分之二者，該非晶質成分係呈 柱狀構造地堆積半導體膜之第1工程，和提高該柱狀構造 半導體膜之結晶性之第2工程爲特徵者。此時前述半導體 膜爲矽膜爲特徵者。 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印製 (锖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係於至少表面之一部分爲絕緣性物質基板之該 絕緣性物質上，形成半導體膜，令該半導體膜呈電晶體之 主動層的薄膜半導體裝置之製造方法中，含有該半導體膜 包含非晶質成分和結晶質成分之二者，該非晶質成分係呈 柱狀構造地堆積半導體膜之第1工程，和於該柱狀構造半、 導體膜施以光學能量或電磁能量照射之第2工程爲特徵者 。此時前述半導體膜爲矽膜爲特徵者。 本發明係於至少表面之一部分爲絕緣性物質基板之該 本紙張尺度逍用中國國家棟準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 23 經济部中央橾準局貝工消費合作社印製 A7 B7 _五、奋明説明（21) 絕緣性物質上，形成半導體膜，令該半導體膜呈電晶體之 主動層的薄膜半導體裝置之製造方法中，含有該半導體膜 包含非晶質成分和結晶質成分之二者，將該非晶質成分呈 柱狀構造之半導體膜以電漿化學氣相堆積法（PECVD法）力口 以堆積之第1工程，和提高該柱狀構造半導體膜之結晶性 之第2工程爲特徵者。此時前述半導體膜爲矽膜爲特徵者 0 本發明係於至少表面之一部分爲絕緣性物質基板之該 絕緣性物質上，形成半導體膜，令該半導體膜呈電晶體之 主動層的薄膜半導體裝置之製造方法中，含有該半導體膜 包含非晶質成分和結晶質成分之二者，將該非晶質成分呈 柱狀構造之半導體膜以電漿化學氣相堆積法（PECVD法）加 以堆積之第1工程，和於該柱狀構造半導體膜施以光學能 量或電磁能量照射之第2工程爲特徵者。此時前述半導體 膜爲矽膜爲特徵者。 本發明係於至少表面之一部分爲絕緣性物質基板之該 絕緣性物質上，形成具有混晶狀態之半導體膜，令該半導 體膜呈電晶體之主動層的薄膜半導體裝置之製造方法中， 成膜該半導體膜時，於成膜室內存在氬（Αι·)者爲特徵者。 此時前述半導體膜爲矽膜爲特徵者。 本發明係於至少表面之一部分爲絕緣性物質基板之該、 絕緣性物質上，形成半導體膜，令該半導體膜呈電晶體之 主動層的薄膜半導體裝置之製造方法中，將具有混晶狀態 之半導體膜，以電漿化學氣相堆積法（PECVD法），做爲稀 (請先閲讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) 裝· 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-24 - 經濟部中央梯準局員工消費合作社印製 A7 _______B7_五、發明説明（22) 釋氣體使用氬Ur)進行堆積之工程者爲特徵者。此時前述 半導體膜爲矽膜爲特徵者。 本發明係於至少表面之一部分爲絕緣性物質基板之該 絕緣性物質上’形成半導體膜，令該半導體膜呈電晶體之 主動層的薄膜半導體裝置之製造方法中，將具有混晶狀態 之半導體膜，於氬（Ar)存在的氣氛下加以堆積之第1工程 ，和結晶化具有該混晶狀態之半導體膜之第2工程者爲特 徵者。此時前述第2工程之結晶化係經過短時間熔融狀態 者爲特徵者。此時前述半導體膜爲矽膜爲特徵者。 本發明係於至少表面之一部分爲絕綠性物質基板之該 絕緣性物質上，形成半導體膜，令該半導體膜呈電晶體之 主動層的薄膜半導體裝置之製造方法中，將具有混晶狀態 之半導體膜，於氬（Ar)存在的氣氛下加以堆積之第1工程 ，和於具有該混晶狀態之半導體膜施以光學能量或電磁波 能量之照射之第2工程者爲特徵者。此時前述第2工程中， 半導體膜具有短時間熔融狀態者爲特徵者。此時前述半導 體膜爲矽膜爲特徵者。 本發明係於至少表面之一部分爲絕緣性物質基板之該 絕緣性物質上，形成半導體膜，令該半導體膜呈電晶體之 主動層的薄膜半導體裝置之製造方法中，將具有混晶狀態 之半導體膜，以電漿化學氣相堆積法（PECVD法），做爲稀、 釋氣體使用氬（Ar)進行堆積之第1工程，和於具有該混晶 狀態之半導體膜施以光學能量或電磁波能量照射之第2工 程者爲特徵者。此時前述第2工程中，半導體膜具有短時 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) Μ规格（210X297公釐）-25 . 經濟部中央標準局負工消费合作社印裝 A7 ________B7__五、發明説明（23) 間熔融狀態者爲特徵者。此時前述半導體膜爲矽膜爲特徵 者。 本發明之液晶顯示裝置係具有上述記載之薄膜半導體 裝置者爲特徵者。又，本發明之電子機係具備如此之液晶 顯示裝置者。 本發明係於至少表面之一部分爲絕緣性物質基板之該 絕緣性物質上，形成半導體膜，於設置令該半導體膜呈電 晶體之主動層的薄膜半導體裝置的一方基板，和另一方基 板間，挾持液晶之液晶顯示裝置之製造方法中，含有該半 導體膜之構成元素之化學物質爲原料氣體，更且做爲追加 氣體使用氬（Ar·)，以電漿化學氣相堆積法（PECVD法）堆積 半導體膜之第1工程，和提高該半導體膜結晶性之第2工程 者爲特徵者。 本發明係於電漿化學氣相堆積裝置（PECVD裝置），於 基板上堆積薄膜之方法中，包含於反應室內設置基板之第 1工程，和設置該基板後，於成膜時，將較導入該反應室 的氣體熱傳導度高之氣體，導入該反應室，進行該基板第 1之預備加熱的第2工程，和起動電漿之外，令成膜之諸條 件與成膜過程爲同一者，進行該基板之第2預備加熱的第3 工程，和之後嘗試薄膜之成膜的第4工程者爲特徵者。 本發明係於電漿化學氣相堆積裝置（PECVD裝置），於、 基板上堆積薄膜之方法中’包含於反應室內設置基板之第 1工程，和設置該基板後，令該反應室保持較成膜時爲高 之壓力，進行該基板之第1之預備加熱的第2工程，和起動 本紙張尺度適用中國國家揲準（CNS)A4規格（ 210X297公釐）-26 - (請先閲讀背面之注意事項存填寫本莨) A7 B7 316999 五、發明説明（24) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 電漿之外，令成膜之諸條件與成膜過程爲同一者，進行該 基板之第2預備加熱的第3工程，和之後嘗試薄膜之成膜的 第4工程者爲特徵者。 本發明係於電漿化學氣相堆積裝置（PECVD裝置），於 基板上堆積薄膜之方法中，包含於反應室內設置基板之第 1工程，和設置該基板後，於成膜時，將較導入該反應室 的氣體熱傳導性爲高之氣體，於較成膜時爲高之壓力下導 入該反應室，進行該基板之第1之預備加熱的第2工程，和 起動電漿之外，令成膜之諸條件與成膜過程爲同一者，進 行該基板之第2預備加熱的第3工程，和之後嘗試薄膜之成 膜的第4工程者爲特徵者。 以下參照圖面詳細說明本發明之基礎原理及實施形態 。第3圖（a)〜（d)係將形成MIS型電場效應電晶體之薄膜半 導體裝置之製造工程，以截面加以顯示之概圖。使用此圖 1說明有關本發明TFT製造方法之概略後，說明各工程之詳 細。 經濟部中央樣準局員工消费合作社印製 (1、本發明之薄膜半導體裝置之製造方法的概略） 本發明中，做爲基板1 0 1之一例，使用汎用無鈉玻璃 。首先於基板101上，以常壓化學氣相堆積法（APCVD法）或 PECVD法或濺射法等，形成絕緣性物質之基底保護膜102。、 接著之後堆積呈薄膜半導體裝置之主動層的眞性矽膜等之 半導體膜。半導體膜係依PECVD法或A PC VD法等之化學氣相 堆稹法（CVD法），或濺射法或蒸著法等之物理氣相堆積法（ 本紙張尺度遑用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 27 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（25) PVD法）加以形成。如此所得半導體膜係以該as-depQsi ted 膜，做爲TFT通道等之能動層加以使用，或於此等之半導 體膜短時間照射雷射光等之光學能量或電磁波能量，進行 結晶化亦可。於最初有堆積之半導體膜爲非晶質，或非晶 質和微結晶混合存在之混晶質時 > 稱此工程爲結晶化。另 一方面，於最初堆積之半導體膜爲多結晶質，稱此工程爲 再結晶化。本說明書中如未特別加以限定，兩者皆稱爲提 高結晶化或結晶性之工程。雷射光等之能量强度愈髙，則 於結晶化時，半導體膜係先行熔融，經由冷卻固化過程加 以結晶化。在此本發明稱之爲熔融結晶化。對此不熔融半 導體膜之結晶化，進行至固相，稱之爲固相成長法（SPC法 )。固相成長法係於由550°C程度至650°C程度之溫度，花 上數十小時至數十小時進行結晶化之熱處理法（Furnace-SPC法），和以自不足一秒至一分程度的短時間，自700°C 至1 0 0 0°C之高溫進行結晶化的急速處理法（RTA法），及雷 射光等之能量强度爲低時，所產生之極短時間固相成長法 (VST-SPC法）之三者爲主地加以分類。本發明係可爲適用 於此等之結晶之方法，但爲令大型基板高生產性地加以製 造的觀點視之，熔融結晶化法，或R T A法、V S T - S P C法者爲 特別適合。此等之結晶化方法中，照射時間非常短之故， 且照射範圍對基板整體而言爲局部性之故，半導體膜之結、 晶化時，基板整體不會同時加熱至高溫，因此不會有由於 基板之熱而導致之變形和龜裂。之後，將此半導體膜圖案 化，之後呈電晶體之主動層地作成半導體膜1 0 3。（第3圖（ 本紙張尺度適用t國國家梯準（CNS ) A4規格（2IOX297公釐）~~-28 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印製 五、發明説明（26) a)) 半導體膜形成後，以CVD法或PVD法等形成閘極絕緣膜 104。隨（第3圖（b))絕緣膜之形成，考量種種之製造方法 ，但以絕緣膜形成溫度爲350 °C以下者爲佳。此係爲防止 M0S界面或閘極絕緣膜之熱劣化之重要要件。同樣戈情形 ，對以下所有工程都適用。閘極絕緣膜形成後之所有工程 溫度必需抑制於35QC以下。經此，可令高性能薄膜半導 體裝置容易地且安定地加以製造。再者，一般以CVD法或 PVD法所形成之氧化膜係令半導體膜，較以丨以上之 溫度熱氧化作成之氧化膜，其膜品質者劣化。例如以紅外 線吸引分光法，分析氧化矽膜時，O-Si-Ο之直線模式之主 吸收峰則於108 0 cnT1附近出現。膜品質優良之熱氧化膜中 ，此主吸收峰則於1086 ± 10 cm — 1附近，半振幅脈衝寬度爲 SOtlOcnT1程度，呈吸收係數33400± 4000cm_1加以出現 。對此，以CVD法或PVD法所成之氧化膜中，主吸收峰係於 1070 土 lOcm—1附近，半振幅脈衝寬度爲108 士 10cm—1程度 ，其吸收係數則以2 4 0 0 0 ± 3 000 cnT 1出現。以CVD法或PVD 法所形成品質之劣等氧化膜係，而且於膜堆積後進行膜質 改善處理。對此具體而言，以2 0 0°C至4 0 0°C的溫度，令氧 氣包含分壓爲Q.1氣壓至3氣壓程度，且做爲氧化膜品質改 善反應之觸媒的水蒸氣，於露點包含2 (TC至1 0 (TC之氧化、 性氣氛中，經過10分至5分時間程度，達成令氧化膜熱處 理。例如令單矽烷（S iH4)和一氧化二氮（N2〇)爲原料，以 PECVD法成膜之氧化膜係於as-depQsited狀態中，主吸收 I "裝 訂^-^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本羝伕尺度遒用_國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-29 - 經濟部中央搮準局員工消资合作社印輦 A7 B7 五、發明説明（27) 峰係於1 068附近，半振幅脈衝寬度•爲llOcnT1程度，該吸 收係數則以236 00 cnT 1出現。令此氧化膜以35 0°C之溫度， 令氧分壓爲0.2氣壓程度，和水蒸氣露點包含80 °C程度之 氣氛下，施以約3小時的熱處理，先前之主吸收峰則改善 爲於1Q77CHT1附近，半振幅脈衝寬度爲95cm-1程度，該吸 收係數則呈2 7 5 0 OcnT 1者。此係經由熱氧化膜，做爲膜品 質雖有些不佳，做爲以3 5 Q°C之低溫工程作成之氧化膜爲 良質者。如此地，以低溫步驟形成氧化膜時，氧化膜堆積 後之氧化性氣氛下之熱處理係於良好之半導體裝置製造上 ，爲非常有效者。然而薄膜半導體裝置之半導體層則作成 基底保護膜等之氧化膜時，對此氧化膜亦於含水蒸氣等的 氧化膜氣氛下進行處理者爲佳。 接著，令呈閘極電極105之薄膜以PVD法或CVD法等加 以堆積。通常閘極電極和閘極配線係於同一材料以同一工 程加以製作之故，此材質之電阻抗爲低，對350°C之熱工 程而言爲安定者。堆積呈閘極電極之薄膜後進行圖案化， 接著於半導體膜進行不純物離子注入106，形成汲極範圍1 07及通道範圍108。（第3圖U))此時閘極電極則呈離子注 入的罩幕之故，通道係呈僅形成閘極電極下的自我整合構 造。不純物離子注入係適於使用質量非分離型離子注入裝 置，注入不純物元素之氫化物和注入氫之離子·滲雜法，、 和使用質量分離型離子注入裝置，注入僅所期望之不純物 元素的離子置入法的二種。做爲離子·滲雜法之原料氣體 ，使用稀釋濃度（3.1¾至1(3¾之PH3或二矽烷等之注入不純物 本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）_ 3O - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 ____B7_五、發明説明（28) 元素的氫化物。離子置入法中，僅注入所期望之不純物元 素後’接著注入氫離子（質子或氣分子離子）。如前所述爲 安定保持MOS界面或閘極絕綠膜，不論是離子.滲雜法， 或離入置入法，離子注入時之基板溫度必需爲3 5 Q °C以下 。一方面，爲令注入不純物之活性化於350°C以下之低溫 經常安定地加以進行（本發明中，此稱之爲低溫活性化）， 離子注入時之基板溫度係以2Q(TC以上者爲佳。爲調整電 晶體之臨限値電壓，將進行通道·滲雜，或作成LDD構造 之於低濃度注入之不純物離子，爲以低溫確實地加以活化 ，離子注入時之基板溫度係必須呈2 5 0°C以上。如此地， 以基板溫度爲高之狀態，進行離子注入時，伴隨半導體膜 之離子注入之結晶破壞時的再結晶化可同時產生，就結果 而言，可防止離子注入部的非晶質化。即離子注入的範圍 注入後亦依然以結晶質殘留，之後之活化溫度爲3 5 0以下 的低溫時，亦可達離子注入之活化。令CMOS TFT作成時， 使用聚醯亞胺樹脂等之適當罩幕材料，令NM0S或PM0S之一 方斗互地以罩幕被覆，於上述方法進行各離子注入。 接著，令層間絕緣膜109以CVD法或PVD法形成。於離 子注入和層間絕緣膜形成後，於3 5 Q°C以下之適切熱環境 下，施以數十分至數小時之熱處理，進行注入離子之活化 及層間絕綠膜之燒結。此熱處理係先行與進行閘極絕緣膜. 堆積後之含水蒸氣氧化性氣氛·下的熱處理的同樣條件下進 行。但是，熱處理溫度係爲令注入離子確實活化呈2 5 0°C 以上爲佳。通常閘極絕緣膜和層間絕緣膜則其膜品質亦有 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-31 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標牟局貝工消費合作社印製 316999 a7 _B7五、發明説明（29) 不同。爲此，於層間絕緣膜形成後之二個絕緣膜，令連接 孔開啓時，絕緣膜之蝕刻速度則普通爲不同者。於如此條 件下，連接孔之形狀則愈下愈廣，而產生反推拔狀或瑕疵 ，於其後形成電極時，而呈電氣無法導通之所謂接觸不良 的原因。將層間絕緣膜有效能燒結之接觸不良的產生止於 最小狀態。於層間絕綠膜形成後之源極·汲極上開孔連接 孔，令源極·汲極取出電極11Q和配線，以PVD法或CVD法 形成，完成薄膜半導體裝置。（第3圖（d)) 然面此章中，閘極電極對半導體膜，以上側具有薄膜 半導體裝置爲例加以說明，但本發明亦適用閘極電極對半 導體膜，具有於下側型薄膜半導體裝置者。 (2、詳細說明有關本發明之薄膜半導體裝置之製造方法的 工程） (2-1、本發明適應之基板和基底保護膜） 首先，對於適於本發明之基板和基底保護膜加以說明 。做爲本發明適應之基板，使用金屬等之導電性物質、碳 化矽（SiC)或氧化鋁（Al2〇3)、氮化鋁（A1N)等之陶瓷材料 、熔融石英或玻璃等之透明絕緣性物質、矽晶圓等之半導 體基板及加工此等之LSI、藍天（三方晶系Al2〇3結晶）等之 結晶性絕綠物質等。做爲廉價之汎用玻璃基板係可使用、 CONN丨NGJAPAN有限公司製#7059玻璃或#1737玻璃、或日本 電氣硝子有限公司製0A-2玻璃、NH TECHNO製NA35玻璃等 。半導體膜係無關乎基板之種類，至少基板表面之一部分 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-32 _ 經濟部中央樣率局員工消费合作社印裝 A7 ___B7__五、發明説明（30) 則以絕緣性物質加以構成，堆積於該絕緣性物質。令此絕 緣性物質，本案稱之爲基底保護膜。例如做爲基板使用熔 融石英基板時，基板本身爲絕緣性物質之故，直接於熔融 石英基板上堆積半導體膜亦可。或令氧化矽膜（Si〇x:0<x S2)或氮化矽膜（Si3Nx:0<xS4)等絕緣性物質，於熔融 石英基板上做爲基底保護膜形成之後，堆稹半導體膜亦可 。做爲基板通常使用玻璃之時，令半導體膜直接堆積於絕 緣性物質之通常玻璃上亦可，含於玻璃中之鈉（Na)等之可 動離子則不混入半導體膜中，於氧化膜或焦化膜等之絕緣 性物質，於玻璃基板上形成基底保護膜後，堆稹半導體膜 爲佳。經此，薄膜半導體裝置係對於長時間的使用或高電 壓之使用，動作特性不會有所變化，而增加安定性。本發 明中，令此安定性稱之爲電晶體之可靠性。除去令藍寶石 等之結晶性絕緣物質做爲基板使用之時，半導體膜則堆稹 於基底保護膜爲佳。令各陶瓷基板做爲基板使用時，添加 於陶瓷中之燒結助材原料則令扮演防止擴散混入半導體部 的功能以基底保護膜加以進行。又令金屬材料做爲基板使 用時，爲確保絕緣性，基底保護膜則不可或缺的。更且， 半導體基板或L S I元件中，電晶體間或配線間之層間絕緣 膜等則擔任基底保護膜。基板之大小或形狀中，無對製造 工程中之熱環境的伸縮或扭曲等變形之產生的話，不做任、 何之限制。即自直徑3英吋（76.21〇)之圓板至56〇111111/720 mm以上之長方形基板可任意使用。 基底保護膜則首先將基板以純水洗淨後，於基板上以 本紙浪尺度逍用中國國家橾準（CNS ) A4规格（210X297公釐）-33 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 訂 經濟部中央梂準局員工消費合作社印製 A7 __B7五、發明説明（31) APCVD法或LPCVD法、PECVD法等之CVD法、或濺射法等之 PVD法，經由氧化鋁膜、氧化鉅膜之氧化膜、或氮化矽膜 等之氮化膜加以形成。APCVD法中，以基板溫度250Ό至 450°C，以單砂燒（SilU)或氧爲原料時，可堆稹氧化砂膜 。於PECVD法或濺射法中，於基板溫度自室溫至400 Ό間形 成此等之基底保護膜。基底保護膜之厚度係需防止自基板 混入不純物離子之擴散混入的充分厚度，其値係最小具有 10 Onm。考量塊間或基板間之參差，以2 0 0 n m以上者爲佳， 有300ιιιη時做爲保護膜可充分作用。基底保護膜兼具1C元 件間或連接此等之配線等之層間絕綠膜時，呈400nm至600 nm之膜厚。 (2-2、本發明之半導體膜和成膜此等之原料物質） 本發明之中，令半導體膜堆積於基板上。此係共通於 如以下發明。做爲適於本發明之半導體膜種類，除了矽（ Si)或鍺（Ge)等之單體半導體膜之外，可爲矽·鍺（ SixGei-x:0<x<l)或砂·碳（SixCi-x:0<x<l)或鍺·碳（ GexCi-xKHl)等之第四族元素複合的半導體膜，或鎵· 砷（GaAs)、銦·銻（丨nSb)等第三族和第六族元素之複合體 化合物半導體膜。或矽·鍺·鎵.砷（SixGeyGazAsz:x + y + z二1)之複合化合物半導體膜或於此等之半導體膜添加磷（P、 )、砷（As)、銻（Sb)等之碑體元素的N型半導體膜，或添加 硼（B)、鋁（A1)、鎵（Ga)、銦（In)等之施體元素的P型半導 體膜亦可適於此本發明。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-34 · (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- 訂 A7 B7 經濟部中央樣準局—工消費合作社印製 五、發明説明（32) 本發明中，令半導體膜以CVD法堆積時，令含有堆積 之半導體膜之構成元素的化學物質，做爲原料氣體堆積半 導體膜。例如半導體膜具有矽時，做爲原料氣體使用單矽 燒（SiH4)、二砂院（Si2H6)、三较焼（Si3H8)、二氛砂院（ Si H2C12)等。本說明書中令二矽烷或三矽烷稱之爲高次矽 烷（SinH2n + 2:2以上之整數）。鍺（Ge)爲半導體膜之時，使 用GeH4,令碳（C)或鎵（Ga)、砷（As)呈半導體時，使用甲 烷（CH4)，或三甲基鎵（（CH3)3Ga)、AsH3等。又，令磷（P) 或硼（B)添加於半導體膜時，共同使用PH3或B2H6等。做爲 原料氣體，可使用含有構成前述各半導體膜之元素的化學 物質，但必定原料氣體殘留於半導體膜中之故，以構成元 素之氫化物爲佳。例如自二氯矽烷（SilUCU)成膜的矽膜 中，不論量之大小，必會殘留氯（C1)，令此矽膜使用薄膜 半導體裝置之主動層時，殘留之氯則呈電晶體特性之劣化 因素。因此較二氯矽烷以具有構成元素之氫化物的單矽烷 (SiH4)者爲佳。原料氣體及依需要添加之追加氣體之純度 係愈高愈好，考*得高純度氣體技術的困難之增大，價格 的上升，純度係以9 9 . 9 9 9 9 ¾以上爲佳。通常半導體膜成膜 裝置係呈背景眞空度10 — 6t〇rr，成膜壓力則自O.ltorr至 數t d r r °自該背景眞空至成膜過程的不純物混入之比例則 呈1(Τ5至1(Γ6。使用成膜之原料氣體或追加氣體之純度係、 對利用此等氣體之成膜裝置之背景眞空度，與成膜壓力同 等即可。因此，本發明中流入成膜裝置之氣體純度係以 99.999¾以上（不純物之比例爲lx 1〇-5以下）爲佳，如有 ---------、裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 35 316999 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（33) 99.9999¾時（不純物之比例爲IX 1(Γ6以下），做爲原料完 全無問題，背景眞空度和成膜壓力比的十倍純度時（此例 中爲99.99999¾，不純物之比例爲IX 1(Γ7以下）時，完全 不用考量不純物之混入非常的理想。 (2-3、本發明所使用之PECVD裝置） 首先、使用第2圖說明使用於本發明之電漿化學氣相 堆積裝置（PECVD裝置）的概略構成。PECVD裝S係以葉片式 容量結合型，電漿係產生於使用工業用頻率（13.56 MHz)之 高頻電源的平行平板電極間。第2圖上圖係以令反應室附 近由上方視得之概略圖，圖中之A -A ’之截面圖爲第2圚下 圖。反應室201係經反應容器202，隔離外氣，於成膜中， 呈O.ltDrr至lOtorr之減壓狀態。於反應容器202內，下部 平板電極203和上部平板電極204相互平行設置，此等二枚 之電極則形成平行平板電極。此平行平板電極間則呈反應 室201。本發明中，使用4 7 0minX 560ιηιη之平行平板電極， 令電極間距離自18.Qmin至37.0mm呈可變之反應室201之容 積係對應電極間距，呈4738cm3至9738cra3。平行平板電極 間距離係令下部平板電極2 0 3之位置上下移動，自由於 10 . Qm至40 . Omni間加以設定。又，設定於所定電極間距離 時，470mmX 560mm之平板電極面內之電極間距離的偏差氬 爲0 . 5mni。因此，產生電極間之電場强度偏差係於平板電 極而內呈2¾以下，極均勻的電漿則產生於反應室20 1。於 下部平板電極2Q3上，置上堆積薄膜之基板205，基板邊緣 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙铢尺度適用中國國家標準（CNS ) A4说格（210 X 297公釐） 36 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（34) 部2mm則經由遮蔽框2 0 6壓制。第2圖上圖之中，爲將PECVD 裝置之概略易於理解，省略了遮蔽框206。於下部平板電 極203內部，設置加熱器207，令下部平板電極之溫度，可 任意調整於25 0°C至4 0 0°C間。除去周邊2mm下部電極2 0 3內 的溫度分布係芍設定溫度爲土 5°C，實質上令基板205之 大小，呈360mmX 465mm時，仍可保持基板內溫度偏差於士 2°C以內。遮蔽框2 0 6係做爲例如基板2 0 5，使用汎用玻璃 基板（例如CONNING JAPAN有限公司製NA35等）時，基板則 依賴加熱器2 07之熱，防止凹型之變形的同時，於基板之 邊緣部及背面不成膜不需之薄膜地，壓制基板。原料氣體 和追加氣體所成反應氣體係通過配管2Q8，導入於上部平 板電極204內，更且擦過設於上部平板電極內之氣體擴散 板209間，經由上部平板電極整面，以略均勻之壓力流入 反應室201。爲成膜中時，反應氣體之一部分係由上部平 板電極出來處電離，於平行平板電極間產生電漿·。反應氣 體之一部分乃至整體你有關於成膜，無關於成膜之殘留反 應氣體及成膜化學反應結果所產生之生成氣體你呈排氣氣 體，介由設於反應容器2 0 2周邊上部之排氣孔210加以排氣 。排氣孔210之電導係較平行平板電極間之電導爲大，該 値係平行平板電極間之電導的1 0 0倍以上爲佳。更且平行 平板電極間之電導係較氣體擴散板209之電導爲大，其値、 係氣體擴散板之電導之1 () f)倍以上者爲佳。經由此構成， 自470mmX 560mm之大型上部平板電極整面，以略均匀之壓 力，該反應氣體導入反應室，同時地排氣氣體則自反應室 ^紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-37 - 裝 訂 c·'^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 ______B7五、發明説明（35) 向所有方向，以均等之流量加以排氣。各反應氣體之流置 係導入配管208之前，經由質量流量控制調整所定之値。 又，反應室201內之壓力係經由設於排氣孔出口的電導閥 211，調整於所期望之値。於電導閥211之排氣側中，設置 渦輪分子栗等之眞空排氣裝置。本發明之中，無油之乾式 泵則做爲眞空排氣裝置的一部分加以使用，令反應室等之 反應容器內之背景眞空度爲l(T5t〇rr。第2圖中，於箭頭 顯示氣體之流動概略。反應容器202及下部平板電極2Q3係 具有接地電位，此等和上部平板電極20 4係由絕緣環212, 保持於電氣絕綠狀態。於電漿產生時，由高頻振盪源213 輸出之例如13 . 56MHz之高頻則介由阻抗匹配電路214，施 加於上部平板電極204。 使用本發明之PECVD裝置係實現如上述極精巧之電極 間控制和均質氣體流，呈可對應360nimX 465mm之大型基板 的薄膜半導體裝置。但是，只要因襲此等之基礎概念，可 容易對應更大型化之基板，實際上可實現較550mm X 650ram 大型之基板裝置。又，本發明中，雖使用最爲汎用之頻率 13.56MHz之高頻率，此外利用此高頻之整數倍的高頻亦可 ★。例如有2倍之27.12MHz或3倍之40.68MHz、4倍之54.24 MHz等爲有效者。更且，利用100MHz率爲10MHz之rf波至數 百MHz之VHF波時，於平行平板電極間可產生電漿。因此，、 經由交換使用本發明之PECVD裝置之高頻振盪源213和阻抗 匹配電路214，可容易使用所期望之頻率高頻，可產生電 漿。一般而言，於高頻電漿中，令頻率提升時，電漿中之 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS)A4说格（21〇X297公釐）-38 . A7 316999 _B7___ 五、發明説明（36) 電子溫度則上昇，會易於呈亂數產生之故，對後述之本發 明之薄膜形成方法而言，尤其有效。 (2-4、本發明之半導體膜和該PECVD法之堆積） 說明根據本發明之薄膜半導體裝置之半導體膜和將此 於PECVD法形成之方法。於基板表面之至少一部分，設置 氧化矽膜等之絕緣性物質的基底保護膜後，於此基底保護 膜形成半導體膜，最終而言此半導體膜製造做爲電晶體之 主動層的薄膜半導體裝置。 基板係設於下部平板電極203之溫度保持於380°C之 PECVD裝置內。除去起動電漿，令PECVD裝置呈與成膜裝置 同一者。例如令單矽烷以50SCCM，令氬以3 000SCCM流動， 令反應室內之壓力保持於1.5ΤΟΓΓ。平行平板電極間距離 係有24.4 ram。設置基板與如此系統呈平衡狀態後之基板表 面溫度係具有3 4 9°C。於PECVD裝置設置基板後至達成平衡 狀態之時間稱之爲平衡時間，保持於室溫之基板時，，平 衡時間係最短需要5分- 6分。此平衡時間係當然會依基板 之厚度、熱容量、熱俥導度、設置前之基板溫度及導入反 應室的氣體種類或該流量、壓力而不同。基板之厚度由本 發明所使用之1 . lmm薄至例如0 . 7mm時，平衡時間亦比例於 厚度縮短爲3分一4分。令基板設置於反應室內前，預備加、 熱則可縮短平衡時間。尤其，經由平衡狀態之基板表面溫 度，以高1 0°C之溫度預備加熱時，可使平衡時間呈1分程 度。平衡時間之縮短係當然意味呑吐量之提升和製品價格 本紙張尺度適用中國國家橾隼（CNS ) Μ规格（210X297公釐)—-39 - 一―- I--------( '餐------、訂------fJ. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印策 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A 7 B7五、發明説明（37) 之下降。又反應室之壓力愈低，平衡狀態之基板表面溫度 會下降者爲一般者。因此，基板設置後之最初數十秒至數 分間，於成膜時較導入反應室之氣體保持於高壓，或將此 等兩者組合，於成膜時經由反應室導入氣體，將熱傳導度 爲高之氣體，於較成膜時爲高之壓力，導入反應室地，進 行基板之第1預備加熱後，更於該後數十秒至數分間，除 去電漿之起動，將上述諸條件（導入氣體種類、氣體流量 、反應流量、反應室內壓力、平行平板電極間距離、下部 平板電極溫度）做爲與成膜過程同一者，進行第2之預備加 熱後，嘗試成膜亦可。反應室內自第1之預備加熱氣氛完 全置換爲第2之預備加熱氣氛，花费充分的時間，再進行 此第2之預備加熱者爲佳。第2之預備加熱期間中之時刻t( rain)的第1預備加熱氣氛之殘留氣體成分比X係以最慢之排 氣的完全混合系統加以考量，令反應室體積呈V(CC)、令 成膜時之壓力呈P(Torr)、令成膜時之氣體流量爲Q(sccm) 加以表示時，則記述爲 t = - (P/7 6 0 ) · (V/Q) · 1n(x) 令χ = 1(Γ6完全置換定義時，此式係改寫爲 t = -(P/760 ) · (V/Q) X 13 . 82 因此令第2之預備加熱期間，以較此式計算之時間t ( m i η ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）-40 - A7 316999 B7 五、發明説明（38) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 爲長時，反應室內係完全置換爲第2之預備加熱氣氛。以 ‘如此之事，於第1之預備加熱時導入的氣體則無於半導體 膜堆積殘留之輸，半導體膜堆積中，經常維持於同一氣氛 。更且，藉由第2之預備加熱，成膜中之基板溫度則保持 於一定。結果，藉由第2之預備加熱，安定氣氛和溫度， 於膜厚方向堆積均匀之膜，而且可令平衡時間更加以縮短 0 達成平衡狀態之後，於上部平衡電極2 0 4施加高頻產 生電漿，進行半導體膜之成膜。高頻輸出係例有600W。矽 膜體積條件之一例係如以下所述。 矽烷流量：S i Η 4 = 5 0 S C C Μ 氬流量：Ar = 3000SCCM(原料濃度1.64¾) 高頻輸出：RF = 6 0 0 W( 0.2 2 8W/cm2)
壓力：P=1.5Torr 電極間距離：S = 2 4 . 4 nun 下部平板電極溫度：Tsus = 380°C 基板表面溫度：Tsub = 3 4 9°C 經濟部中央揉準局月工消费合作社印策 於此條件下，半導體膜之堆積速度係呈0.327n m/s，於熱 脫離氣體頻譜（TDS)，測定之矽膜中的氫濃度有9.10原子％ 。又，經由透過型電子顯微鏡的觀察，此矽膜包含非晶質、 成分和結晶質成分的兩者，主要非晶質成分呈柱狀構造。 結晶成分係於柱狀之非晶質成分中有島狀之點。一方，於 第7圖顯示此矽膜之拉曼分光測定結果。第6圖之以往技術 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 41 經濟部中央標準局負工消費合作社印褽 A7 ___ B7__ 五、發明説明（39) 之矽膜中可見到未觀察到之5 3 0 c ηΓ 1附近的尖峰。此係由 於矽膜中所含有之結晶成分的拉曼偏移。即，本發明所得 之矽膜係混有非晶質和結晶質之混晶質。第4圖中顯示於 此矽膜之紅外吸收分光法所測定之光譜者。比較以往之a -Si膜（第5圖）的結果，2102 cnT 1附近（吸收峰位置爲2098cm 〃至2106CHT1之程度間所顯現者）之吸收峰和2084(:1^1附 近（吸收峰位置爲SOSOcnr1至2088CHT1之程度間所顯現者） 之吸收峰二者則明白地加以分離，其中2 1 0 2 c πΓ 1附近之吸 收峰强度爲較2000cm-1附近（吸收峰位置爲1980cm—1至 2 0 2 OcnT1之程度間所顯現者）的吸收峰强度愈强。2000 crT1附近之吸收峰係結合於a-Si之氫（Si-H)的直接模式。 於以往之2 0 9 0 cni_ 1附近，顯現以（S i H2)或（SiH2)n之形態 結合的直線模式（文獻 M . H . B r 〇 d s k e y , M C a r d ο n a a n d J . J . C uomo:Phys.Rev.B16(1977)3556或G.Lucovskey’R.J.Neman ich andJ.C.Knights :Pliys.Rev.B19(1979)2O 64)。 但 是較本系時2000CIT1附近之峰，2102cm-1附近或2084CIT1 附近之峰者則較强，或於半導體膜中結晶成分爲多、改變 成膜條件令結晶成分之比例爲多時，2 0 0 0 c ηΓ 1附近之吸收 峰變弱的同時，2 1 0 2 c πΓ 1附近或2 0 8 4 c m — 1附近的峰者較强 ，以TDS提升半導體試料溫度測定放出氫量的結果，於通 常之2 0 0 0 C Μ — 1附近由具峰之試料之氫脫離放出係於試料溫、 度爲3 0 (3°C時，會成爲最大，本系之試料則高達3 7 0Ό， 2 1 0 2 c ηΤ 1附近或2 (] 8 4 c ηΓ 1附近展現之二個吸收峰則爲本系 所固有者，爲非晶質成分和結晶成分混合之結合於膜中結 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 Χ297公釐） -42 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 、1Τ 316999 經濟部中央棣準局貝工消费合作社印裝 A7 B7五、發明説明（40) 晶成分氫的振動所展示者。更且於稀釋氣體使用氫，以P-ECVD成膜之以住微結晶砂（氣系微結晶砂）中，於21〇2cm_1 附近和2 0 84 cnT1附近不顯現明白分離之二個吸收峰，可 稱二個吸收峰爲氬系之特徵者。換言之，紅外線光譜之 2102 cm—1附近之峰和2084C1T1附近之峰係令氬做爲稀釋 氣體加以使用，成膜混晶質膜時，最容易出現。結果令含 有半導體膜之構成元素矽之化學物質的矽烷爲原料氣體， 更且做爲追加氣體，使用氬以PECVD法堆積之矽膜係主要 爲非晶質成分爲柱狀構造之混晶質。更且於半導體膜中， 自1 %至10 %之氫則與非晶質矽或結晶質矽結合，此等之IR 峰係有觀測於2102 cm_1附近或2 084 ciT 1附近的膜。又， 本系所得之半導體膜係於該成膜時，未使用氟化矽烷（ SiF4 )等之鹵化物之故，完全無半導體膜中之鹵元素等之 混入，呈純度極高之膜。以下爲簡單說明稱此半導體膜爲 (Ar系）混晶質膜。 如此所得之本發明（A I·系）混晶質半導體膜係不需施以 特別之結晶化工程，直接以A S - D E P 0 S I T E D膜，可做爲薄膜 半導體裝置之主動層（即源極範圍或汲極範圍、通道範圍 、或射極範圍或集極範圍、集極範圍）加以利用。本發明 之半導體膜係如前述以高純度於非晶質中含多量之結晶質 ，而且未足1 0%之氫則令非晶質或結晶質中之缺陷或不對、 結合對爲終端之故，使用此半導體膜作成薄膜半導體裝置 時，呈顯示移動度爲2cm2. V — 1· S-1以上的良好電氣特性 ,。更且，本發明之半導體膜係反映此良好膜品質，事前（1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逋用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297分釐）-43 _ 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 A7 B7五、發明説明（41) 、本發明之薄膜半導體裝置之製造方法的概略）所述之方 法中，可作成MOS型TFT。即，不施以特別之結晶化工程， 亦可適於離子注入法和連接於此之35 0°C之低溫活化的第1 章節的製造方法。於此製造方法有工程最高溫度之35 0°C 之故，於通常之大型玻璃等之耐熱性低之基板上，可簡單 地作成自我整合型薄膜半導體裝置。本發明之薄膜半導體 裝置係閘極電極和源極範圍、或汲極範圍之重量會變大， 對應此等閘極·源極間或閘極·汲極間之寄生容量則呈小 者。於如此本發明之薄膜半導體裝置，構成電路時，電路 之動作速度則變快，或使用AMLCD之開關元件時，可使元 件微小化，減少保持容量，可製得高畫質高孔徑率顯示之 液晶顯示裝置。 如此地令良好之半導體膜，以PECVD法堆稹之時的重 要參數係有追加氣體種類，和該氣體流量比（對原料氣體（ 單矽烷等第之總氣體（追加氣體（氬等）和原料氣體之和）之 濃度），及壓力、電極間距離、基板表面溫度之5個。以下 對此加以詳述。 本發明特徵之一係於汎用性高之PECVD法中，有將堆 積後之膜（AS-DEPOS I TED膜）做爲較高結晶性之混晶質。以 通常PECVD法，難以令此AS-DEPOSITED膜呈結晶性之高混 晶膜。此係基板溫度不足400°C之故，矽烷等之原料物質、 之成長膜表面的移動度會減少，對原料物質之非晶質狀態 結晶狀態的選擇性會消失。爲此以往係於成膜中施以導入 氟化矽烷等之處置，同時呈半導體膜純度下降的環境。本 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逍用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐）-44 - 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 ____B7 五、發明説明（42) 發明係將PECVD法之缺點，以多量導入氬氣等之追加氣體 ，更且以此等追加氣體原料物質之稀釋加以解決。於as-deposited狀態， 爲成膜結晶性之高混 晶質膜 ，不製作原 料物質之基或離子，而製作氬之基或離子，由此需令能置 搬運至基板表面。原料物質之基或離子係產生氣相反應， 或原料物質到達基板表面的瞬間加以反應之故，選擇性之 喪失則產生，阻礙半導體膜表面之結晶成長。而且，如此 之基或離子之電漿中的生成則必需極力加以避免。原料物 質係於非活性狀態搬運至成長膜表面，吸附於此後，爲反 應之能量則由稀釋氣體等供給時，於AS-DEPOSITED狀態形 成結晶性高之混晶質膜。由此需要原料氣體之稀釋，更且 令促進原料物質之基板表面之反應的氣體，需選擇做爲稀 釋物質。氬係當然由原子單體所成，離子化電位之光譜則 非常單純。氬之一價離子化電位係1 5 . 759 eV，二價離子化 電位係27.629eV，三價離子化電位係40.74eV。因此，於 氬中稀釋少量之原料物質起動電漿時，離子化之氬係則由 一價離子和二價離子之二者所支配，離子化能量則較低之 故，生成氬基或離子。對此，做爲以往稀釋氣體廣爲使用 之氫中，氫分子之離子化電位係於15eV至18Ev間，存在十 數個之不同之離子化電位。而且對呈氬爲一個或二個能量 之整合電漿狀態（以光爲例爲雷射光）、氫等之分子氣體係、 呈混有多數之能量的電漿狀態（以光爲例爲白光）。如較白 光雷射光之能量傳送較爲有效地，以離子化能量低之氬稀 釋原料氣體時，可更有放地將能量搬運至基板表面。半導 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐）_ - 45 - ------------裝------訂------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局贝工消费合作社印製 A7 B7五、發明説明（43) 體膜堆積時之稀釋物質爲氬之外，當然可爲氦或氖、氪、 氙的稀釋氣體族亦可。此等之氣體亦具有單純之離子化電 位光譜。 附加較氫等稀有氣體元素之優異能量輸送性，氬係亦 同時具蝕刻性。爲此非晶質成分內，具2個乃至3個不對結 合對之不安定半導體原子係經由氬氣，於成膜中可提高蝕 刻率，同樣地較結晶成分，非晶質成分者之蝕刻率則提高 。結果，令氬做爲稀釋氣體堆積之半導體膜係較半導體膜 爲氫或氦等之其他氣體爲稀釋氣體的半導體膜，不對結合 對之數則減少，有較結晶率（對結晶成分之整體的比率）爲 高之傾向。又，以同樣之原理，於成膜中，不安定原子係 由氬選擇性的排除之故，堆稹膜係由較安定之原子所構成 。此係氬系半導體膜於短時間接受大的能量供給時，不易 產生由半導體膜之原子飛散等之情事。換言之，Ar系半導 體膜係較氫系等之其他半導體膜，於雷射照射或急速熱處 理等之結晶化時難以損傷，可更適於結晶化。又，前述有 關於TDS測定所述，結合於本發明之Ar系半導體膜之氫係 較結合於通常之半導體膜的氫，其脫離所需之活化能量爲 大，於較高溫度下方開始脫離。此係結晶化時，A r系半導 體膜於短時間接受多量之能量供給時（半導體膜之溫度上 昇速度由1CTC /秒至1 0 11 °c /秒），氫之放出相較之下較爲、 緩和，而且結晶化時不產生損傷。對此令氫或氦之輕元素 做爲稀釋氣體使用時，於堆積膜中，矽原子所有之4條結 合對中的3對呈不對結合對，存在多數以殘留的一對與其 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐）-46 - 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 316999 A7 _B7__五、發明説明（44) 他矽原子結合之不安定原子。如此之半導體膜係於少量之 能量供給時，不安定原子之結合會斷裂，易於產生半導體 0 原子之飛散或就該巨視現象而言產生之膜損傷《又，氫脫 離之活化能量爲低之故，令緩和之溫度上昇（例如1 0 °c / 分程度），僅以半導體膜被覆之時，亦會爆發性地放出氫 氣，由此產生膜之剝離或損傷，阻礙結晶化。結果做爲本 發明之稀釋氣體，最適切者爲氬，接著爲氦等之稀有氣體 0 氣體流量比係原料氣體濃度（原料氣體"原料氣體+追 加氣體）），6 . 25¾程度以下爲其必需要件。基板表面溫度 之外的其他二個參數亦存在必需條件，僅於三個參數同時 滿足之時，才會堆積本發明之（Ar·系）混晶質膜。當其他二 個參數爲接近必需條件値時，（欲越過必需條件時）（A r系） 混晶質膜能成膜者爲原料氣體濃度3 . 23¾以下之時。當澳 度太低之時，堆積速度會變慢之故，不能忽視起因於背景 眞空度之氧或水、二氧化碳等之不純物氣體的影響，半導 體膜質則會劣化。當濃度爲0 . 3 6 %以上時，如此不純物之 影響則消失，可得良好之半導體膜。壓力之必需條件爲 1 . 0 t q r r以上。當其他二個參數爲接近必需條件値時，（欲 越過必需條件時）（Ar系）混晶質膜能成膜者爲壓力呈1 .6 torr以上之時。當壓力過高之時，電漿則不安定，會產. 生異常放電。於本發明之氣體流量比中，爲起動安定均勻 之電漿，壓力以2 . 7 t 〇 r r以下者爲佳。電極間距離之必需 條件係1 7 . 8 m m以上者。當其他二個參數爲接近必需條件値 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-47 - A7 B7 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印裝 五、發明説明（45) 時，（欲越過必需條件時）（Ar系）混晶質膜能成膜者爲電極 間距離爲2 5 · 4 m m以上時。當電極間距離過廣之時，電漿仍 呈不安定而產生不正常之放電。本發明爲起動安定均勻之 電漿，爲電極間距離45.7mm以下者。對基板表面溫度雖未 存在必需條件’於200°C以上者較易得混晶質膜，而由無 問題地使用大型化玻璃基板的場合視之，期望有4 〇 〇。(：以 下者。爲成膜（Ar系）混晶質膜，以此原料氣體漉度低者爲 佳，又壓力以高者爲佳，更且電極間距離以廣者爲佳。令 如此原料氣體濃度變低2，或壓力變高，或電極間距離變 廣時，as-deposited膜之膜質則結晶率變高，氫含量更爲 減少，2 1 Q 2 c nr 1附近之峰和2 Q 8 4 c ηΓ 1附近之峰則變得更强 ，如後述以雷射照射或急速熱處理等，結晶化可更容易進 行。有關氫含量係使用例如（2-3)章所述之PECVD裝置，令 單矽烷流量呈lOOsccra。氬流量呈7000sccm，（單矽烷濃度 1 · 41%)、r f輸出爲6 0 0W ' (電力密度0 . 228W/cra2)、令壓力 呈2.25 torr、電極間距離爲35.56mm、下部平板電極溫度 爲38Q°C，堆積速度呈Q.17Q3nni/s時，以TDS測定，可減低 1 . 83原子％和LPCVD法所形成之非晶質半導體膜。 如前所說明，本系之中，於基板表面促進反應之能量 則經由稀釋氣體之離子或基輸送。然而，此等離子或基之 壽命係對壓力或電極間距離，顯示指數函數之減少。壓力、 變大、或距離變長，其離子或基之衝撞率會增加之故。其 結果，成膜速度DR(nm/s)係如下所述加以表現。 (請先閱讀背面之注意^項再填寫本頁) 、vl9 本紙張尺度速用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐）_ 48 A7 B7 經濟部中央梂準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（46) DR-d〇exp{-(^ S+/3 P)} 在此之中，d。稱之爲破壞位能因子（nm/s)，經由氣體流董 或裝置形狀，rf電力密度、基板溫度等所決定之係數。此 係數與矽烷等之原料氣體流量有强而有力之關係。即原料 氣體流量愈大，d〇則隨之變大。S係表電極間距離（mm)，p 係Μ力（Torr)。而且，使用於（2-3)章說明之PECVD裝置， 令單矽烷流量呈lOOsccra、氬流量呈7 0 0 0 sccin、rf輸出爲 600W、下部平板電極溫度爲380°C時，d〇和α、/3値則呈 如下。 d〇=8.70(ns/m) a =0.0522(ιηιη'1) β =0.9258(torrz_1) 本發明之（Ar系）混晶質膜係以PECVD法，成膜速度對壓力 和電極間距離，滿足上述之指數函數的關係式時加以形成 再則，成膜速度之如此關係於原料氣體濃度和壓力、 電極間距離之所謂（Ar系）半導體膜，令重要之三個參數向 較佳之方向進行時，可減低成膜速度。例如 ， 矽烷流量.：S丨Η 4 = 2 5 S C C Μ 氬流量：Ar = 7 0 0 0SCCM(原料濃度〇 . 36¾) 壓力：P = 2 . 7To r r ί請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 裝· •、tT. 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） 49 316999 A7 經濟部中央標準局負工消費合作社印敢 B7五、發明説明（47) 電極間距離：S = 45 . 7ηπη 高頻輸出：RF = 600W(0.228W/Cr-Si〇2 膜 2) 下部平板電極溫度：Tsus = 380°C 基板表面溫度：Tsub = 349°C 之成膜條件下，嘗試30分鐘之堆積時，堆積膜厚亦僅能達 程度（堆積速度：DR = 0.0017nin/s)，如後所述，於薄膜 半導體裝置中，半導體膜厚通常爲數十nm至數百nm之故， 由製造的觀點來看，此成膜速度則過慢不具實用性。更且 ，於（2-2)所述，對背景眞空度之成膜壓力比或氣體中之 不純物比例爲1(Τ5至1(Γ6之系統中，成膜速度係期望爲 0 . 15nni/s以上。此係如此程度之背景眞空度或氣體純度時 ，將置入半導體膜之氧或水、一氧化碳、二氧化碳等之不 純物氣體的不良影響，以此成膜速度以上加以除去者。不 足0 . 15nm/s之成膜速度堆積膜時，膜之密度則低·，而呈含 多量空隙之低品質者，更且半導體膜之純度亦會變劣。因 此，滿足前述各條件的同時，堆積速度亦呈〇.15nm/s以上 ，加以堆積高純度、高品質（A !系）混晶質膜者爲佳。爲何 0 . 15nm/s爲臨限値雖然不明白，令先前之壓力比或不純物 比率自1(Γ 6至1(Γ 7進行高眞空化和高純化時，此成膜速度 之下限可令0.15nm/s以上下降。 如前述加上製造上的實用性，期望之成膜速度的下限 爲0 . 3nm/s。爲令對上述各條件及成膜速度之限制同時加 以滿足，可令反應室之排氣速度變大加以達成。一般而言 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙法尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4洗格（210X297公釐）-50 - 經濟部中央橾準局員工消費合作社印裝 A7 B7五、發明説明（48) ，氣體流量Q和反應室壓力P、及反應室之排氣速度Sp間， 有 P = Q/Sp. ...(1) 之關係。上述之佛8中，總氣體流量^720255(^!|(壓力=2.7 Torr之故，反應室之排氣速度係Sp = Q/P = 2.60SCCM/mTorr 。（lSCCM/mTorr = 12.671/s)，令此排氣速度變大時，壓力 保持於一定之下，可令氣體流置Q變大。成膜速度係與原 料氣體流量有强力的正關係之故，經氣體流量Q可調整成 膜速度。例如令排氣速度呈Sp = 26.0SCCM/mTorr之先例10 倍者，亦可令矽烷流量呈SiH4 = 250SCCM、氬流量呈Ar = 7 0 0 0 QSCCM和氣體流量呈10倍者，結果令原料澳度或壓力 等之成膜條件呈與前例一樣，令成膜速度增大10倍（0.017 nm/s )。令反應室之排氣速度Sp變大時，較背景眞空度呈 高眞空化，減少不純物氣體之半導體膜中的置入。於本例 之中，雖Sp = 2.60SCCM/mTorr，爲令高純度結晶性高密度 大之（Ar系）混晶質膜呈現實之成膜速度（〇.3iini/s)，反應 室之排氣速度Sp以lOSCCM/mTorr者爲佳。 (2-5、TFT型薄膜半導體裝置之通道膜栗和電晶體特性）、 在此，於TFT型薄膜半導體裝置中，說明通道所形成 之主動層半導體膜的厚度（在此本發明稱爲通道膜厚）和電 晶體特性之關連。一般而言，薄膜半導體裝置之中，呈通 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS )八4規格（210X297公釐）~~-51 - ----------裝------訂------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（49) 道之半導體膜的最佳膜厚係强烈依附於該形成方法。此係 半導體膜之膜質係對應該膜厚會有很大之變化之故。例如 S 0 S ( S i 1 i c ο η 0 n S a p p h i r e )或 S 0 1 ( S i 1 i c ο η Ο η I n s u 1 a t 〇 r )，原則而言，半導體膜質不依附於該膜厚之系統中，半 導體膜愈薄電晶體特性則愈佳。（在此將此原理稱之爲根 據動作邏輯之薄膜效果），此係於薄半導體膜中，空乏層 快速向全半導體膜厚廣布，於半導體膜表面馬上形成反轉 層之故（臨限電壓Vth會變小）。一方面令多結晶膜等之非 單結晶膜使用於通道之薄膜半導體裝置中，半導體膜質則 由膜厚而大爲不同。爲此，該上述機構則變得更爲複雜。 通常多結晶膜之膜質則愈薄的狀態下愈惡化，具體而言， 比較薄膜和于厚膜時，薄膜者則其構成之結晶粒尺寸則變 小，又同時地，增大結晶內之缺陷或結晶粒界之陷阱數。 當結晶粒之尺寸變小時，使用此薄膜半導體裝置之移動度 則變小。更且結晶內之缺陷或結晶粒界之陷阱數的增大則 會令空乏層之擴散變慢，於實質上可令臨限電壓Vth變大 。（在此稱之原理爲薄膜劣化），結果，根據先前之動作理 論，薄膜效果則與薄膜烤化處於競爭之過程。就薄膜化而 言，只要膜質無太大的差異（薄膜劣化爲小時），根據動作 理論之薄膜效果則作用，電晶體特性則愈呈薄膜愈佳。相 反地，薄膜化使膜質明顯惡化時，（薄膜劣化爲大時），根. 據動作理論之薄膜效果則取銷，伴隨薄膜化的結果則被惡 化。即，由膜質之膜厚依存性的大小，薄膜化的電晶體特 性則有可能爲佳六有可能爲惡。此膜質之膜厚依存性係會 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐）-52 - 經洚部中夬樣準扃貝工消費合作社印製 A 7 B7五、發明説明（5Q) 因該膜之形成方法而不同，又，依其膜厚又有所不同。因 此，半導體膜之最適膜厚係由於薄膜半導體裝置的製造方 法而完全不同，對應該各製造方法，必需求得該最適値才 行。 (2-6、AS-DEPOSITED混晶質半導體膜之最佳膜厚） 在此，討論將（2-4)章所述（Ar系）混晶質半導體膜， 於AS-DEPOSITED狀態呈薄膜半導體裝置之主動層半導體膜 時的最佳膜厚者。當膜厚爲〇至40nin時，膜質則較通常之 結晶化膜爲非常不佳。呈小的結晶粒於非晶質之海中呈島 狀的狀態，而結晶化度亦極低，且缺陷亦多。因此，最小 膜厚有40nm。當膜厚呈60nm時，於非晶質中開始產征結晶 成分，對該非晶質之比較係伴隨膜厚之增加而增大。即結 晶性係膜變得愈厚則會被改善。300nm以上時，略與結晶 狀態相同地令膜成長。對應如是膜質膜厚的變代·，電晶體 特性之膜栗依存性亦會變化。以上時，膜質幾乎不 改變之故（全無薄膜劣化），根據動作理論之薄膜效果則支 配作用，膜則愈薄電晶體特性則愈好。膜厚300nm至2 0 0 nni 時，則薄膜會有劣化，但是依然地根據動作理論薄膜效果 被支配，雖然較3 0 0 n m以上者緩和，但是還是愈薄電晶體 特性則愈好。膜厚由2 0 0 ηηι至60 nra間時，根據動作理論薄. 膜理論則停止，開啓狀態之電晶體特性則取最大値。當膜 厚不足60ηπι時，薄膜劣化則强過根據動作理論薄膜效果， 膜愈薄時，電晶體特性則愈劣。即，本發明的情形下，電 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）~- 53 - ---------^ 政------tl------^ ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ^16999 A7 B7 經濟部中央梯準局貝工消費合作社印装 五、發明説明（51) 晶體特性以半導體膜栗爲6Qnm至2 0 0 nm間爲最佳，理想上 以80 nm至150 nm間爲佳。到此對電晶體特性之開啓狀態特 性做了說明，但關閉狀態之泄放電流亦依唳栗而不同。薄 膜半導體裝置之關閉泄放原理則並不十分清楚。本發明之 中雖然原理並不明，但於膜厚130nni以上時，膜厚與關閉 泄放有正向之關係，膜愈厚則關閉泄放亦愈大。膜厚爲 130nm以下時，其關連則愈弱。關閉泄放則對膜厚而言呈 獨立化。即，膜厚自0至130nm間中，關閉泄放電流値爲最 小値而呈一定。而且，開啓狀態之電晶體特性呈最佳，呈 關閉泄放最小之膜厚則爲50nm至130nm，理想上爲80nin至 130 ηιη之程度。將本發明之薄膜半導體裝置使用於LCD時 ，需考量光泄放電流之影響。薄膜半導體裝置係一般而言 經由光照射關閉泄放電流則會增大，對此稱之爲光泄放電 流，而光泄放電流爲小之情事爲良好之薄膜半導體裝置的 條件。本發明之薄膜半導體裝置中，光泄放電流係略比例 於膜厚。爲使安定製造和光泄放電流，半導體膜係自20nm 程度至ΙΟΟητη程度者爲佳。關閉泄放或光泄放、更且同時 考置開啓電流，滿足所有條件之系統係自60nm至130ηηι， 理想上呈自80nm至lOOnm。又，如本發明，令源極·汲極 範圍之離子注入活化，以3 5 0°C以下之低溫者通常爲困難 t 的。而且令活化安定的進行中，於半導體膜厚必須設定下、 限才行。本發明之中此値則呈70nm。又，採用LDD構造時 ，難以進行L D D範圍活化之故，期望爲9 0 n m以上。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝. 打 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐）-54 _ 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 幻 β999 at __Β7_五、發明説明（52) (2 - 7 '本發明之半導體膜之結晶化及熔融結晶化） 再則於（2 - 4 )所述本發明之半導體膜，施以雷射照射 等之結晶化時，於結晶化工程前，不施以熱處理，仍可以 熔融結晶化或SPC法之結晶化。將此使用第8圖加以說明。 第8圖/[糸顯τκ詳述（Ar系）混晶質as-deposited膜的雷射照 射的結晶性變化者。即，（Α Γ系）混晶質膜係於 矽烷流量：SiH4 = 50SCCM 氬流量：Ar = 3000SCCM(原料濃度1.34¾) 高頻輸出：RF = 600W(0.228W/cm2) 壓力：P=1 . 5Torr 電極間距離：S = 45.7mm 下部平板電極溫度：Tsus = 380°C 基板表面溫度：Tsub = 349°C 之條件下，成膜爲50 n m之膜厚，於此膜不施以任何熱處理 (33 46?(^4 6(3膜），直接照射波長30811111之\6(：1激發雷射 光，調査該結晶性之變化。激發雷射光係該半振幅脈衝寬 度爲45ns，於lcmXlcm之四角形狀，以各能量僅照射一次 。第8圖之橫軸係各照射基板面上之能量密度，縱軸係顯 示如此雷射照射後之半導體膜之結晶化率。結晶化率係於 多波長分散型橢圓測定加以湔定。又，圖中之黑圓係顯示、 雷射照射結果之半導體膜的損傷，第1圖中，相當於D。椭 圓測定之測定中，令結晶化率超越70¾時稱之爲多結晶狀 態之故，於雷射能量密度自1 0 0 m J · c m _ 2至1 5 0 m J · c nr 2 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-_ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 316999五、發明説明（53) 間可漂亮進行結晶化。第8圖中，能量密度爲145 mJ · cm—2時，結晶化率係達最大之92¾，得高品質之結晶性半 導體膜。如此例所示，使用本發明之（A r系）混晶質膜時， 完全不施以以往進行之除氫熱處理，可以單純之雷射照射 ，可容易製造具高結晶率的高品質多結晶半導體膜。 於此製法中，得ρ ο 1 y - S i膜後，根據（1、本發明之薄 膜半導體裝置之製造方法的概略）所述之製造方法，以低 溫步驟可製得poly-Si TFT。反映有熔融結晶化膜之高結 晶性，可簡單作成移動度呈100cm2· V·1. S_1程度之高性 能薄膜半導體裝匱。 於（2-4)章所述之本發明之半導體膜係於拉曼分光測 定等認爲有少量結晶構造之存在，但難以稱之爲多結晶。 又，密度與以以往PECVD法成膜之非晶質矽同程度爲低， 氫原子爲多時，含矽原子之2 0 %弱程度。如此之膜爲何可 以漂亮地熔融結晶化其詳細雖不明白，可能是較微結晶範 圍非晶質範圍容易熔融，於熔融矽液中，浮起之微結晶則 擔任如抑制矽熔液之蒸發或飛散的糊，更且於冷卻固化過 程中，扮演結晶成長核之工作之故。爲此令（A r系）混晶質 半導體膜熔融結晶化的雷射能量密度係較以往下降· cm_ 2。此係使用同樣雷射照射裝置，於同樣雷射照射輸出 ，進行半導體膜之熔融結晶化時，以1次之雷射照射，較、 以往之非晶質膜，本發明之（A r系）混晶質膜者可結晶化之 宽廣面積範圍。即（A r系）混晶質膜者可減輕雷射照射裝® 之負擔，可提高生產性。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中0囷家梯準（CNS )八4規格（210X297公釐） 56 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 316999 A7 ___B7_五、發明説明（54) 於（2 - 4 )章所詳述，於特別之成膜條件下，於汎用 PEC VD法as-depos丨ted狀態下，得結晶性高之混晶質膜。 但是，此等非結晶化膜程膜質優異之物。另一方，通常P -ECVD法所得膜係不施以除氫或緻密化之熱處理，結晶化 ，或雷射照射等之熔融結晶化可極爲容易進行者。此係於 as-deposited狀態下，太多爲之結晶化，殘留非晶質成分 爲少之故，以較少之能量供給下，殘留非晶質之結晶化仍 會進行。又，以高能量進行熔融結晶化時，多結晶成分扮 演半導體原子之蒸發或飛散糊的工作之故，不會產生半導 體膜之損傷或粗糙化，消失等可進行結晶化者。結果，本 案發明之混晶質半導體膜係較以as-depos i ted狀態呈薄膜 半導體裝置之主動部，適於利用熔融結晶化工程最高溫度 呈350°C以下製造低溫pQly-Si TFT時之最初半導體膜。即 ，於絕緣物質上，以PECVD法等形成本發明之結晶性高混 晶質半導體膜，接著令此膜以RTA法VST-SPC法等之固相結 晶化法、或雷射照射等之熔融結晶化法等加以結晶化，令 此之後的工程以3 5 0°C以下進行時，可容易製造高性能薄 膜半導體裝置。 本發明之（Ar系）混晶質半導體膜係含有以PECVD法等 之不活性氣體和單矽烷等之半導體膜構成元素之化學物質 的單矽烷流量比呈1 5 : 1以下（單矽烷濃度6 . 25%以下）即可、 得。一般而言，混晶質矽膜係令單矽烷以氫稀釋3¾時，仍 可以PECVD法成膜。但是，經申請人的實驗結果，於氫-單 矽烷系之混晶質膜中，無熱處理之熔融結晶化爲困難者。 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) A4优格（210X297公釐）~~~Τΐ~- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消費合作社印裝 3j6999 at _____B7___五、發明説明（55) 而即無熱處理可結晶化之時，但是其再現性非常之低，於 熔融結晶化可進行之雷射範圍亦僅呈lOmJ/cm2以下。又假 使結晶化，產生微小之矽粉，令電晶體特性之偏差變大， 增大缺陷密度仍不適於賓用之上。微小之矽粉係如（2 - 4 ) 章所說明，最終起因於稀釋氣體氫之非蝕刻性。對此氬-單矽烷系之混晶質矽膜係經由調整半導體膜之膜厚或成膜 條件，雷射能量則自50mJ/cm2以上至350mJ/cin2程度的寬 廣能量範圍，可漂亮地結晶化。當然（A r·系）混晶質膜中不 會產生結晶化後之微小粉。，此理由係由以上之議論集合 如下。 (1)爲混晶質之供給能量爲低時，亦可進行結晶化。 (2 )結晶成分係扮演抑制矽溶液之蒸發或飛散目的。 (3)經由Ar之蝕刻性，as-deposited膜係減少飛散或 微小粉產生原因之不安定元素含量。· (4 )減少混晶質膜中之氫含量。 (5)Αγ系混晶質膜中之氫係僅殘留結合之物。爲此， 膜中之氫係於較高溫時，緩緩地加以放出。因此，於半導 體膜供給所定之能量時，無氫系矽膜所產生爆發性的氫放 出。 氫系混晶質半導體膜以無亦做爲以低溫步驟作成結晶 性薄膜半導體裝置時之最初半導體膜，由上述結論（2-4)、 ，詳述之本發明（A r系）混晶質膜者可更爲適切。 接著，於本發明之半導體膜，施以退火處理，對結晶 化方法加以說明。本發明之有用退火處理係照射雷射光或 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-58 - 31 ^999 A7 .二__B7_ 五、發明説明（56) 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印袋 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 高能量光，可進行半導體膜之熔融結晶化或VST-SPC之方 法。在此首先以氯化氙（XeCl)之激發雷射（波長308nm)爲 例，記述雷射照射方法。雷射脈衝之强度半振幅脈衝寬度 (即退火處理時間）係自10ns至500ns之短時間。於本例中 ，雷射脈衝之强度半振幅脈衝寬度係呈4 5 n s。照射時間如 如此爲非常短時間之故，於混晶質等之半導體膜之結晶化 時，基板不會發熱，因此不會有基板之變形。雷射照射係 令基板呈自室溫（25°C )至400°C間，空氣中至背景眞空度 爲l(T4Torr至10_9Torr程度之眞空中，或於含有氫或微量 之單矽烷等之還原性氣氛、氦或氬等之不活性氣氛下進行 。雷射照射之一次之照射面積係呈自5mm至20mm的正方形（ 例如8mm)，於各照射中，令照射範圍自1%至99%進行（例如 50%:前例爲4mm)。最初掃瞄於水平方向（Y方向）後，接著 於垂直方向（X方向）偏離適切量，再於水平方向偏離所定 量加以掃瞄，以後重複此掃瞄，於基板整面進行第一次的 雷射照射。此第1次雷射照射能量密度爲以50mJ/cm2至300 mJ/cni2間爲佳。第1次之雷射照射終了後，依需要於整面 施以第2之雷射照射。進行第2次之雷射照射時，該能量密 度係較第1次爲高値時爲佳，呈100mJ/cm2至1 0 0 0 mJ/cm2 間爲佳。掃瞄方法係與第1次之雷射照射.同樣地，令正方 形狀之照射範圍，於Y方向和X方向偏移適切量加以掃瞄。、 更且，依需要進行能量密度更高之第3次或第4次雷射照射 。如此地，以高能量施以數次之雷射照射後，再度階段地 下降能量密度，進行數次之雷射照射後，化爲結晶粒場具 I紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐）.59 - 經濟部中失棣準局貞工消費合作社印装 326999 a? _ _ _B7_五、發明説明（57) 有對稱性之對應粒場，提升電晶體臨限電壓之下降或移動 度之上昇等的結晶性半導體膜品質。更且。使用此多階段 雷射照射法時，可令起因於雷射照射範圍端部之參差完全 地消失。不限於多階段雷射照射之各次照射，通常一階段 照射時，雷射照射係以不損傷半導體膜之能S密度加以進 行。除此之外，將照射範圍形狀，以寬1 0 0 p m以上，令長 度呈10cm之線狀，令此線狀雷射光掃瞄，進行結晶化亦可 。此時各照射之光束寬方向之重®則自光束寬之5¾至95¾ 。光束寬以m每光束重S量爲90%時，於一次之照射 ，光束係以1 0 a m進行之故，同一點則呈接受1 0次雷射照 射。令通常半導體膜於基板整體均勻結晶化，至少需10次 之雷射照射之故，照射之光束之重壘量則要求爲80¾以上 。爲確實得高結晶性之多結晶膜，於同一點進行10次至30 次之照射地，調整重叠量自90%至97%者爲佳。在此做爲雷 射光源，雖以氯化氙激發雷射爲例加以說明，半導體膜之 同一地點的雷射照射時間則爲1 0ms以內，且僅照射基板之 一部分時，包含連續振盪雷射，雷射振盪源則無需選擇。 例如使用ArF激發雷射，或XeF激發雷射，或KrF激發雷射 、YAG雷射、二氧化碳雷射、Ar雷射、色素雷射等之各種 雷射亦可。 接著，將照射高能量結晶化之方法參照圖1 3加以說明、 。高能量光雖非雷射光位相爲對齊者，因以光學系（透鏡） 聚光，令光之能量密度提高者。高能光爲連續或非連續掃 瞄堆®於基板上之半導體膜，令半導體膜熔融結晶化或 本紙浪尺度逍用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210><297公釐）~-60 * ~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央橾準局負工消費合作社印製 316999 A7 _____B7五、發明説明（58) VS T-S PC結晶化者。高能光照射裝置50係經電弧燈，或阻 抗燈等之光源51和設於該周邊的反射板51、聚光鏡或光成 形鏡及光掃猫系等之光學系53等所構成。由光源51所發出 之光係經反射板52—次成形，而呈能量密度提升之一次收 縮光55。此一次收縮光係經由光學系53，成形爲更高能密 度，又同時具備掃瞄機能，而呈掃瞄聚集光56，於基板60 上照射堆積之半導體膜61。半導體膜上之同一點處理時間 係以掃瞄方向之照射範圍長和掃瞄速度加以訂定。例如呈 照射範圍長（Y方向長）爲50mm，宽（X方向長）爲5mm之長方 形狀，掃瞄速度則於X方向有500mm/s時，處理時間則呈10 ins 。照射範圍之溫度以投入光源之電力和光成形的情形 及處理時間所決定。對應半導體膜或膜厚，此等之値係在 適切的調整下，呈高能量光照射者。爲提高生產性，期望 處理面積爲lOQmm2以上，令對基板之熱影響呈最小地，要 求達500mm2以下。又，處理時間亦主要由於熱影響期望爲 不足10ms者。如此之結果，半導體膜61中僅於照射掃瞄收 縮光56的範圍部分性地加以結晶，重複此等，令半導體膜 之期望範圍加以掃瞄時，則終止結晶化。 接著，說明使用急速熱處理（RT A )裝置之結晶化方法 。第14圖（a)係使用本發明之RTA裝置之概略截面圖。於此 裝置中，基板11之搬送方向（箭頭X之方向）之上流側向下、 流側，設置長35cm之第1預備加熱區2、長35cm之第2預備 加熱區3、長25 cm之第3預備加熱區4、退火區5、及清潔蓝 6。第1至第3預備加熱區2〜4、及清潔區6中，於基板搬送 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度遑用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 61 經濟部中央揉準局貝工消费合作杜印製 A7 ___B7_五、發明説明（59) 面之下側配置加熱器，令基板加熱至所期望之溫度。退火 區5係於各別上下配置搬送之基板11照射能量光之電弧燈 5 A、5B和.，收縮該電弧燈之反射板5C、5D。收縮之電弧 燈火係呈細長之帶狀（參照第1 4圖（b ))。對基板11之能量 光的照射範圍係對基板之.搬送方向有10mm之寬度。基板11 以一定速度加以搬送之故，對應該搬送速度決定RT A處理 時間。例如令基板11以15mm/秒加以搬送時，RTA處理時間 係呈0 . 6 667秒。本發明中，令RT A處理時間，結晶化退火 工程處理時間，意味照射RT A光（能量光）期間之時間。RT A 退火溫度係以第1至第3預備加熱區的設定溫度和電弧燈5A 、5B之輸出及基板搬送速度（即RT A處理時間）加以決定。 言及本發明之RT A處理時間或結晶退火工程溫度時，係表 示能量光照射範圍5E之長手方向之終端5F的溫度。本發明 所使用之RTA裝置中，將此溫度以紅外線溫度計測定，進 行熱處理工程之管理。此溫度係相當RT A處理中之最高溫 度。實際基板11上之或一點之溫度流程係如第1 4圖（c )進 行變化。被處理基板通過第1至第3預備加熱菡2〜4後，當 進入退火區5時，急速地基溫溫度上昇，於退火區5之出口 附近到達溫度尖峰P。此最高溫度即是本發明之RT A處理溫 度。之後該基板進入清潔區6基板則緩緩冷卻。當使用此 RTA裝置時，結晶化退火工程處理面積較基板面積充分爲 % 小。例如就基板而言，假設爲3 (〕0 m m X 3 0 0 m m之正方形時， 能量光之照射範圍爲10mroX300inm( = 3000nnn2)之故，對基 板面積之熱處理面積之比則呈3.3¾。又，550mmX 650m之 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) A4現格（210X297公釐）-62 . (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ^16999 A7 B7 五、發明説明（60) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 基板中，熱處理範圍爲10mmX 550mni(=5500nini2)，該比呈 1 .5¾程度。如此RTA法之結晶化中，能量照射時間呈短時 間，對基板整體而言，呈局部熱處理之故，基板之熱所產 生之變形或龜裂則不會產生。進行半導體膜之結晶化時， RTA裝置（第14圖1)中，令第1預備加熱區2之加熱器設定 於250°C至55 0°C之間的適當溫度，令以下第2預備加熱區2 之加熱器設定於3 5 (TC至6 5 0°C之間的適當溫度，令第3預 備加熱區4之加熱器設定於450 °C至75CTC之間的適當溫度 。基板11之搬送時間係於2mm/秒至50mra/秒間加以調整， 對應於此，RTA處理時間係於0.2秒至5秒之範圍進行變化 。更且令上側電弧燈5 A和下側電弧燈5 B之輸出各別獨立調 整於3 W至21W間。此結果RTA處理溫度（以紅外線溫度計計 測之退火區5的基板溫度（燈光照射範圍5E終端5F之溫度）） 係於4 0 0°C至9 0 0°C間自由設定。於此等適當條件下，於半 導體膜施以退火處理時，終止半導體膜之結晶化+。然而， 做爲光源除了電弧燈之外，可利用阻抗燈等之燈光。本發 明（A r系）混晶質膜係以AS-DEPOSITED狀態，結晶成分則 多量存在，而且於短時間供給多量之能量時，亦不產生膜 之損傷或剝離、飛散。而且RT A法中可容易進行安定之結 晶化，又，該能量供給量（比例於RTA處理溫度和處理時間 之積的量）亦僅需少量即可，可避免基板之變形或扭曲，、 龜裂等。 以PECVD法所準備之以往a-Si膜，即使爲Furance-SP 法，爲避免氫的急速放出，於結晶化前呈昇溫速度1 0°C /m i 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4说格（210X297公釐）_们. 經濟部中央棣準局貝工消費合作杜印製 A 7 ___B7_五、發明説明（61) η以下上昇溫度後，450°C之熱處理是不可缺的。然而，本 發明之半導體膜中，不單是熔融結晶化法，於Fu ranee-SP 法或RT A法、VST-S PC法等所有結晶化時，於結晶化之前無 需熱處理。 (2 - 8，（ A r系）混晶質-結晶化膜之最適膜厚） 在此上述本發明之低溫步驟薄膜半導體裝置內，半導 體膜則呈（（A I·系）混晶質膜成膜後，對結晶化作成之ρ ο 1 y -Si TFT之最佳半導體膜厚加以說明。以PECVD法成膜混晶 質膜時，膜做爲膜加以連接時爲膜厚呈10 nra程度以上之時 。但是以PECVD法所得半導體膜之密度係容S膜密度之85¾ 至9 5¾。而且，結晶化經PECVD法之10 n m之半導體膜時，該 膜厚係於結晶厚減少9nm程度。因此，（Ar系）混晶質-結晶 之膜之最低膜厚爲9 π m。結晶化後之膜厚呈1 8 n m程度以上 時，熔融結晶化膜之電晶體特性則開始變好。即，於（A r 系）混晶質-結晶之膜中，以下時薄膜劣化爲優勢，當 18 n m以上之時，薄膜劣化則變小，根據動作理論之薄膜放 捆則有所阻礙。接著膜厚自18ηπι以上至90nm程度間，以此 間膜厚電晶體特性則呈最佳者。當膜厚較90nm爲厚時，根 據動作理論之薄膜效果則較蛋，電晶體特性係伴隨膜厚之 增大而漸漸惡化。半導體膜爲30n m以上時，可安定生產裔、 微細加工之高集體薄膜半導體裝置。即，以RIE不產生連 接之不良，可安定開孔連接孔。堆稹後之膜栗爲50 Μ以上 時（結晶後爲45nm以上），as-depGS 1 ted膜內之結晶成分則 本紙張尺度適用中國國家揲準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-64 - 1裝 訂 《^, (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 316999 A7 B7 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（62) 增大，無熱處理地，可成熔融結晶化之雷射能量範圍則會 變廣。以PECVD法等堆積後之半導體膜爲Ι20ηηι以下時（結 晶後1 0 8 π m以下），於雷射照射等之熔融結晶化時，膜整體 則均勻加熱漂亮地進行結晶化。堆積後之半導體膜爲2 〇 〇 n m以上時，令雷射光由上照射時，由熔融膜之上層部， 下層部留有非晶質部分之故，配合動作理論之薄膜放果， 電晶體特性則激烈地下降。因此，熔融結晶化膜之上限膜 厚爲180ηιη。本發明之薄膜半導體裝置使用於LCD時，考量 關閉泄放電流之影響和光泄放電流時爲佳。結晶後之膜厚 爲150ηιη以下時，電晶體關閉時之泄放電流則變得充分小 。本發明之薄膜半導體裝置中光泄放電流亦比例於膜厚。 由爲令安定製造和光泄放電流的兩者同時成立，半導體膜 係由10nm程度至100nm者爲佳。較ΙΟΟηιη膜厚之時，光泄放 電流則不可忽視，就做爲LCD用而言並不佳。於LCD之畫素 開關元件，使用薄膜半導體裝置地，關閉泄放和光泄放電 流變得很重要，更且需考量開啓電流時，滿足所有條件之 系則呈30nm至150nm，理想上爲45nm至100nm。以350°C之 活化溫度安定LCD構成加以製造時，以60nnt以上之膜厚爲 佳。 如以上所述，根據本發明時，可得以下記述之效果。 效果1 - 1 ).工程溫度爲3 5 0°C爲低時，可使用便宜的玻、 璃，可進行製品之低價化。又可容易達成高性能主動矩陣 基板之大型化，而容易得高品質液晶顯示裝置（LCD)。 效果卜2)，可使用汎用之PECVD裝置，可由現在360mro ---------^ -^.------iT------^ ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙伕尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（ 210X297公釐）.-65- 經濟部十央標準局貝工消費合作社印装 A7 B7____五、發明説明（63) X 46Qmm之玻璃基板容易地轉移至550mmX 650mm的大型基 板。 效果1-3)，不需半導體膜之結晶化前的熱處理工程， 以簡單 '之工程可得高品質之結晶性半導體膜。以現存之裝 置可容易製造高性能薄膜半導體裝置。 效果1-4)，於基板整體進行均勻之雷射照射的適切照 射條件爲廣。而且，假使雷射照射能量多少有變動時，於 基板整面進行安定之結晶。 效果1 - 5 )，熔融結晶化工程中，令結晶過程控制混晶 質半導體膜內之結晶成分之故，基板間或塊間之結晶性變 動明顯變小。結果，高性能薄膜半導體裝置可容易安定地 製造。第三之以往技術所抱持的問題 效果卜6)，可令AS-DEPOSITED半導體膜以僅一次的雷 射照射加以結晶化。爲此生產性明顯提升。又，令同一處 照射數次程度以下之雷射時，無需特別控制基板·周邊之氣 氛亦可。可於大氣氣氛下施以雷射照射。此係意味生產性 的更爲提升。 效果1-7)，令雷射能量密度可較爲自由設定之故，可 選擇該値之最佳値，該結果雷射照射後之結晶粒則變大。 因此，使用此之薄膜半導體裝置特性亦爲優異者。 效果卜8 )，令半導體膜，將熔融結晶化之雷射能量密、 度，較以往50mJ· cm2爲低。因此，每雷射照射一次，可 結晶較以往之非晶質膜爲廣之面積範圍者，減輕雷射照射 裝置之負擔，同時地提高生產性。 本紙張尺度適用中國國家梂率（CNS > A4規格（210^297公釐）：66 _ ---------^ -- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 ^16999 A7 B7 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 五、發明説明（64) 結果，可以現實簡單之本發明極爲良好之.薄膜半導體 裝置手段，使用通常之大型玻璃基板的製造裝置和工程溫 度，可安定地加以製造。 又，經由本發明得以下記述之其他效果。 效果2-1)，以以往之a-Si TFT和同等製造工程，無需 經由特別之結晶工程，可容易製造呈移動度lcm2· V—1· S—1以上的良好薄膜半導體裝置。 又經由本發明可得以下記述之其他效果。 效果3-1)，於經由葉片式PECVD裝置薄膜堆積中，無 需設置特別之預備加熱室地，可得高生產性之薄膜堆積。 因此，可達PECVD裝置之大型化或抑制該價格高昂。更且 ，於設置預備加熱室時，搬送室之機器人溫度爲室溫之時 ，於反應室可令基板設置後之預備加熱期間呈最短，提高 生產性者。因此於葉片式PECVD裝置之薄膜堆積中，可呈 簡易且高生產性之薄膜堆積。 【圖示之簡單說明】 第1圖係顯示以往PECVD a-S i膜之雷射結晶特性圖。 第2圖係顯示使用本發明pecvd裝置之圖。第3(a) — (d)係 顯示本發明之一實施例的薄膜半導體裝置製造各工程之元 件截面圖。第4圖係顯示本發明半導體膜之紅外吸收光譜 « 圖。第5圖係顯不以往a_Si膜之紅外吸收光譜圖。第6圖係 顯示以往a-Si膜之拉曼分光光譜圖。第7圖係顯示本發明 半導體膜之拉曼分光光譜圖。第8圖係顯示本發明之半導 -----ϊ----裝— (請先閲讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁)
*1T 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-67 _ A7 B7 五、發明説明（6¾ 體膜雷射結晶化特性。第9圖係顯示本發明半導體膜之紅 外吸收光第10圖係顯示本發明半導體膜之拉曼分光 光譜圖。第係顯示本發明之半導體膜雷射結晶化特性 。第1 2圖係使用本發明數位資料驅動裝置圖。第13圖 係使用本發高能光照射裝置。第14圖係使用本發明之 RTA裝置。 寅施發明之最佳形態 參照附圖詳細說明本發明 (實施例1) 說明本發明半導體膜和該PECVD法形成之一例。PECVD 裝置使用（2-3)所述者，於基板表面至少一部分，設置氧 化矽膜等之絕綠性物質的基底保護膜後，此基底保護膜上 形成半導體膜。 經濟部中央標準局員工消費合作.杜印裝 (請先閏讀背面之注意事項>|^寫本頁 於室溫之360πηιιΧ 475mX l.lmin之玻璃基板（0A-2)係 設置於下部平板電極2Q3之溫度保持於.380°C之PECVD裝置 內。於PECVD裝置反應爐內，基板設置後之列表如下。 (預備加熱1 ) 時間：t = 9 0 s 氫流量：H2 = 100sccm 氦流量：He = 3000sccm 高頻輸出：RF = OW(不起電漿） 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) A4規格（210X2?7公釐）-68 - 316999 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 五、發明説明（65) 體膜雷射結晶化特性。第9圖係顯示本發明半導體膜之紅 外吸收光譜圖。第10圖係顯示本發明半導體膜之拉曼分光 光譜圖。赛顯示本發明之半導體膜雷射結晶化特性 。第顥示使用本發明數位資料驅動裝置圖。第13圖 係使用本發明之高能光照射裝置。第1 4圖係使用本發明之 βΤΑ裝置。 實施發明之最佳形態 參照附圖詳細說明本發明 (實施例1 ) 說明本發明半導體膜和該PECVD法形成之一例。PECVD 裝置使用（2-3)所述者.，於基板表面至少一部分，設置氧 化矽膜等之絕緣性物質的基底保護膜後，此基底保護膜上 形成半導體膜。 於室溫之360 nun X 475 nun X 1.1mm之玻璃基板（0Α-2)係 設置於下部平板電極203之溫度保持於380°C之PECVD裝置 內。於PECVD裝置反應爐內，基板設置後之列表如下。 (預備加熱1 ) 時間：(:=9 0 s s 氫流置 iHzrlOOsccm 氦流置：He = 3000sccra 高頻輸出：RF = 0W(不起電漿） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度遑用中國國家棣準（CNS) A4規格（210x297公釐）-68 - 316999 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 五、發明説明（66) 壓力：P = 3 . OTo r r 電極間距離：S = 37.1mm 下部平板電極溫度：Tsus = 380°C (預備加熱2 ) 時間：t = 6 0 s 矽烷流量：S i Η 4 = 1 0 0 s c c m 蠢流量：Ar = 3000sccm 高頻輸出：RF = 0W(不起電漿） 壓力：P=1.5Torr 電極間距離：S = 3 7 . 1 m ra 下部平板電極溫度：Tsus = 380°C(成膜） 時間：t = 1 6 4 s 矽烷流量：S i Η 4 = 1 0 0 s c c ra 氬流量：A r = 3 Q 0 0 s c c m (原料濃度3 . 2 3 % ) 高頻輸出：R F 二 6 0 0 W ( 0 . 2 2 8 W / c m 2 ) 壓力：P=l_5Torr 電極間距離：S = 37 . lmm 下部平板電極溫度：Tsus = 380aC . 基板表面溫度：Tsub = 3 4 9°C 於預備加熱1中，令氫和氦導入反應室，將壓力設定呈3.0 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、νβ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210 X297公釐）-的- 經濟部中央梯準局貝工消费合作社印裝 、 A 7 _B7__五、發明説明（67) Torr爲高之故，令室溫之玻璃基板設置於直接反應室時， 令總加熱時間縮短爲2分30秒。電極間距離爲3 . 71cm，反 應室內體積V係呈9765cm3，使用此値和氣體流量Q = 3100 seem、壓力P=1 . 5T〇rr之値，計算於第2預備加熱中，完全 置換氣氛的時間時呈 C = (P/760). (V/Q)X 13.82 = 0.086分=5_2秒 而第2預備加熱爲60秒充分長之故，於第2之預備加熱期間 中，氣氛則完全置換，第1之預備加熱之影響則不會殘留 於成膜之時。於此條件下的半導體膜之堆積速度係0.365 n m/s，半導體膜之膜厚係6Qnm。又，熱脫離氣體光譜學（ TD S)中測定之矽膜的氫澳度係10 . 39原子％。根據透過型 電子顯微鏡的觀察，此矽膜係主要非晶質成分呈柱狀構造 。第9圖中，顯示於此矽膜之紅外吸收分光法測定之光譜 。較2 0 0 GCM—1附近之吸收峰强度，21Q2cnT 1附近之吸收峰 强度和2 0 8 4 c m _ 1附近之吸收峰强度者爲强。更且，於第1 0 圖顯示此矽膜之拉曼分光測定的結果。於520(:11^1附近確 認結晶成分之拉曼偏移，本例之矽膜顯示混晶質。 (實施例2 ) 、 令實施例1所得半導體膜，係於as-depos i ted狀態， 作成呈TFT之主動層的薄膜半導體裝置。 首先，於基板101，於PECVD法，形成由氧化矽膜所成 ---------^ i------ΐτ------^ ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐）-70 - 釘 6999 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製
五、發明説明（68) 之基底保護層102，無需打破眞空，令連續於基底保護膜 ，呈薄膜半導體裝置之主動層的眞性矽膜，於實施例1之 方法堆積。基底保護膜之膜厚係有300ηιη，半導體膜厚係 有90 nm。因此，半導體膜之成膜時間係呈247秒。如此所 得半導體膜係於該as-deposite狀態，做爲呈TFT通道部等 的主動層加以使用。令基板由PECVD裝置取出後，令半導 體膜圖案化，於後作成呈電晶體之主動層的半導體膜103 。（第 3圖（a)) 接著，以PECVD法形成閘絕緣膜104。由（第3圖（b))氧 化矽膜所成閘絕綠膜係令TE0S(Si-(0-CH2-CH3)4)和氧（〇2 )、水（H2〇)爲原料氣體，做爲稀釋氣體使用氬，以基板表 面溫度350°C，成膜lOOnra之膜厚。閘絕緣膜堆稹後’，令氧 化膜以35 0°C之溫度，令氧分壓爲0.2氣壓和水蒸氣露點80 °C的氣氛下，施以約3小時之熱處理，進行絕緣膜之品質 改善。 接著，呈閘極電極1 Q 5之鉅薄膜，以濺射法堆積。濺 射時之基板溫度爲15Q°C，膜厚係有50Qnm。將呈閘電極之 鉅薄膜堆積後，進行圖案化，接著於半導體膜進行不純物 離子注入106，形成源極.汲極範圍107及通道範圍108。（ 第3圖（c))此時閘電極呈離子注入之罩幕，通道係僅於閘 電極下形成自我整合構造。不純物離子注入係使用質量非、 分離型離子注入裝置進行，做爲原料氣體係於氫使用稀釋 之濃度5%之PH3。含PH3 +或H2 +之全離子之置入量係IX 1 0 1 6 c ΠΓ 1，源極汲極範圍之磷原子濃度係呈約3 X 1 0 2 Q (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙张尺度逍用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-71 _ 316999 A7 B7 經濟部中央樣準局男工消費合作杜印製 五、發明説明（69) cm — 3。離子注入時之基板溫度爲250°C。 接著，令經由氧化矽膜所成層間絕緣膜1 〇 9，使用 TEOS以PECVD法形成。層間絕緣膜成膜時之基板表面溫度 爲35 0°C，膜厚具50Qnm。之後，於35Q°C之氧氣氛下，施 以1小時之熱處理，進行離子之活化及層間絕緣膜之燒結 。接著，於源極·汲極開孔連接孔，令鋁（A 1 )以濺射法堆 積。濺射時之基板溫度爲15Q°C，膜厚爲500nm°進行源極 •汲極取出電極110和配線所成鋁薄膜的圖案時，則完成 薄膜半導體裝置。（第3圖（資料）） 哼定如此試作之薄膜半導體裝置的電晶體特定的結果 ，源極•沒極電壓Vds = 4V，閘極電極Vgs = 10V，當電晶體 開啓時，源極·沒極電流I ds定義爲開啓電流Ion，以95¾ 之可靠係數，I〇n = (9.10 + 0.87，-0.8)Χ1(Τ7Α。又，Vds = 4V、Vgs = 0V，令電晶體呈關閉時之關閉電流爲Ioff=(6.50 + 3 . 2 8 , - 2 · 1 9 ) X 1 (Γ 1 3 A。在此測定係於溫度2 5 °C 下，對通 道部之長度L = 5 a m、寬=20 v in的電晶體所進行者。由飽和 ‘電流範圍所求之電子移動係y=3.53±0.17cm2· V — 1· ，臨限電壓爲Vth = 9.10±0.11V。由如此之本發明，爲與 以往a-Si TFT同等之工程最高溫度（350°C)，而且於同等 之製造工程（不需結晶工程）中，可製得以往a-Si TFT3倍 以上之高移動度極爲優異的薄膜半導體裝置。 (實施例3 ) 令實施例2所得薄膜半導體裝置.，製造呈768行X 1024 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-72 . 請 先 閲 請 背 之 注 事 再 填 頁 經濟部中央標準局負工消费合作社印袋 A7 B7五、發明説明（7〇) 列X3色= 2359296畫素所成高精密彩色LCD之盡素用開關元 件的主動矩陣基板。本賁施例3中，源極電極和源極配線 係與實施例2同樣爲A1但是汲極電極則使用銦錫氧化物（ ITO)。令如此所得主動矩陣基板，製造使用一對之基板 的一方之液晶面板。令所得液晶回板與外部之周邊驅動電 路或背光單元的組成，以製造液晶顯示裝置的結果，TFT 爲高性能，更且電晶體之寄生容量亦極小之故’可得高孔 徑率明亮顯示品質之高之液晶顯示裝置。又，主動矩陣基 板之製造工程亦安定之故。可令液晶顯示裝®安定且低成 本地加以製造。 令此液晶顯示裝置安裝於全彩之攜帶型個人電腦（筆 記型PC)之框體。薄膜半導體裝置爲高性能之故，此筆記 型PC呈具有非常漂亮畫面之電子機器。更且，液晶顯示裝 置反映具有高孔徑率的事實，可減低背景燈的使用電力， 因此可使電池小型輕量化和長時間使用。由此可長時間的 使用，且實現具漂亮顯示畫面的小型輕量之電子機器。 (實施例4 ) 令實施例1所得半導體膜無需任何熱處理，MAS-D E P 0 S I T E狀態，施以雷射照射進行結晶。顯示該結果第1 1圖。第11圖之看方係和第8圖相同。照得雷射光係以波長、 308nm之XeCl激發雷射，半振幅脈衝寬度爲45ns°光束形 狀係1 c m X 1 c m之四方形，各能量僅進行—度之雷射照射 。經由第1 1圖於實施例1所得半.導體膜係雷射能量密度爲 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙伕尺度逍用中國國家標準（CNS)A4规格（ 210X297公釐）-73 _ A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（71) 11 0 m J · c m _ 2至1 6 〇 m J · c ηΓ 2間，漂亮地進行結晶化。此半 導體.膜係進行一階段雷射照射法時，於能量密度125raJ · cnT 2時，達最大結晶率88%，得高品質之結晶性半導體膜 。如本實施例4所示，使用本發明之半導體膜時，不施以 以往進行之除氫熱處理等，可令單純雷射照射容易得具高 結晶率的高品質多結晶半導體膜，以更低之雷射光能量密 度加以製造。 (實施例5 ) 經由寶施例1所得半導體膜不經熱處理地，&as-dep-〇 s i t e d狀態，施以雷射照射形成結晶性半導體膜，將此作 成呈TFT主動層之薄膜半導體裝置。 首先，於36 0ππη X 475mm之大型玻璃基板101上，於 PEC VD法，形成經氧化矽所成基底保護膜102，無需打破 眞空連續地於此基底保護膜上，將眞性矽膜以實施例1之 方法加以堆積。基底保護膜之膜1?係3 OQnm，半導體膜厚 爲60n m。如此所得半導體膜係無需任何熱處理，於該as-deposi ted狀態，進行雷射光照射之熔融結晶。照射雷射 光係波長248nm之KrF激發雷射光，其半振幅脈衝寬度約爲 33ns。雷射光束形狀爲宽120 μ m，長呈38cm之線狀。各照 夙之光束寬方向的重叠量係光束寬的90¾。因此，於每一、 次照射，光束前述12 ^ m，半導體膜上之同一點係接受10 次之雷射照射。雷射光能量密度爲150 m J . ciT 2、.雷射光 照射係於背景眞空度爲ΐΧ1(Τ6ΤϋΚ的直空中進行。雷射 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS)A4规格（ 210X297公釐）-74 · 326999 A7 B7 五、發明説明（72) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央樣準局負工消費合作杜印製 照射時之基板溫度爲25°C之室溫。如此地，結晶化之半導 體膜係多波長分散型橢圓計之測定，結晶率爲95¾，膜厚 5 5 nm。於拉曼分光測定時，顯示由結晶成分之拉曼偏移 515 . 9cm_ 1附近，半振幅脈衝寬度呈現4 . 5cnT 1之銳利峰， 顯現作成結晶性極高之高品質膜。又、經由透過型電子顯 微鏡的觀察，此半導體膜係結晶粒徑由200ιιιη至5 00nm的結 晶粒所構成。結晶工程終止之後，令此結晶性半導體膜圖 案化，'作成電晶體主動層之半導體膜103。（第3圖（a))此 後閘絕緣膜形成至源極·汲極取出電極和配線形成的所有 工程係除去離子注入之源極·汲極形成工程，與實施例2 相同，如此完成薄膜半導體裝置。（第3圖（d))本實施例.5 中，作成C MOS TFT之故，令NMOS TFT和PM0STFT兩者作成 於一枚基板上。NMOS TFT之源極·汲極形成時，令PMOS TFT部被覆聚醯亞胺樹脂，相反地，形成PMOS TFT源極· 汲極時，令NM OS TFT部被覆聚醯亞胺樹脂作成CMOS TFT 。NMOS TFT之不純物注入係完全與寅施例2相同。PMOS T-FT之不純物離子注入亦使用質量非分離型離子注入裝置進 行。做爲原料氣體使用稀釋於氫的濃度5 %之B2H6。含 B2H6+或之全離子置入量爲lX1016cnT2，於源極汲 極範圍之硼原子濃度係呈約3Xl02°cnT3。離子注入時之 基板溫度爲25 0°C。 , 測定如此試作之薄膜半導體裝置的電晶體特定。測定 條件或定義係與實施例2相同。（惟PMOS TFT之Vgs或Vds係 與NMOS TFT反極性。）本實施例5中，以調査電晶體性能和 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-75 - 經濟部中央梂隼局員工消費合作社印製 A7 _B7_五、發明説明（73) 該基板內之參差爲目的，於大型玻璃基板上，對無偏移地 製作之通道部長L = 5v m、寬V = m的電晶體50個而言，進 行測定。結果如下 NMOS TTF Ion=(61.9 + 7.5 , -5 . 7) X 10'6A I off = ( 1.6 6 + 0 . 6 3 , - 0 . 4 4 ) X 1 0 ' 12A Vth = 2 , 17土 0·14V PMOS TTF Ion=(43+3.9,-3.4)X 10'6A I off = ( 4.6 4 + 1.1 9,- 0 . 9 6 ) X 1 0 ' 13A P = 5 7 . 7 5 ± 5 . 0 3 c m 2 · T 1 _ S — 1 V t h : -1 · 1 2 土 0 · 11 V 如此地，經本發明與以往之a-Si TFT同等之工程最高 溫度（35Q°C)下，而且於大型汎用玻璃基板上，可製得均 匀高移動度極爲優良之CMOS薄膜半導體裝置者。而且，本 實施例5所得TFT係由具備結晶性半導體膜和閘極氧化膜之 情事得知，電晶體之可靠性亦極高，於長時間可安定地動 作。以往技術1之低溫步驟之中，雷射結晶之均勻性係不 論基板內、塊間，都是重要的課題。然而根據本發明時，、 開啓電流，關閉電流亦可大幅減低其參差不齊。如此均匀 性的明顯改善係意味雷射發射源較爲安定，對雷射源之變 動初期矽膜爲安定者。即，多少雷射發射能量有所變動時 本紙張尺度遑用中國國家標準（CNS>A4规格（210X297公釐} _ 76 . (請先閲讀背面之注意事項再填寫本莧) 訂 經濟部中央梯準局員工消費合作杜印製 A7 __'_B7_五、發明説明（74) ，如第11圖所示結晶能量範圍爲廣，且令熔融過程調整混 晶質膜中的結晶成分。經此原理本發明係對塊間之變動有 明顯之改善。經此本發明，利於雷射照射等之之能置照射 ，可令矽等之半導體膜之結晶化在極安定狀態下進行。因 此於LCD適應於本發明之薄膜半導體裝置時，於LCD盡面整 面可得高晝質。又本發明之薄膜半導體裝置中，形成電路 之時，不單是偏移暫存器或類比開關之簡單電路，可容易 形成準位偏移或數位類比轉換電路，更且時鐘產生電路或 伽瑪修正電路，時間控制電路的複雜電路。 (實施例6 ) 實施例5所得NMOS薄膜半導體裝置，呈200行X 320列 X3色=19200畫素所成彩色LCD之畫素用開關元件，令6位 元數位資料驅動裝置（列驅動器）和掃瞄驅動裝置（行驅動 器），於實施例5所得CMOS薄膜半導體裝置內藏，製造主動 矩陣基板。第12圖中，顯示6位元數位資料驅動裝S之電 路圖。本實施例之數位資料驅動裝置係經由時鐘信號和時 鐘生成信號、偏移暂存器電路、N0R閘、數位映像信號線 、閂鎖脈衝線、閂鎖電路2、重置線1、AND閘極，基準電 位線、重置線2、由容量分割之6位元D/A轉換器、C0MS類 比開關、共通電位線、及源線重置電晶體所成。C0MS之鼠 比開關的輸出則向盡素之源線連接。D/A轉換器部之容量 係滿足 C。= C i / 2 = C 2 / 4 = C 3 / 8 = C 4 / 1 6 = C 5 / 3 2 的關係。數位影 像信號線中，由電腦之視訊隨機存取記憶體輸出之數位影 本紙張尺度逋用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-77 _ (，裝 訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 316999 A7 B7 經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 五、發明説明（75) 像信號則被直接輸入。本實施例之主動矩陣基板之畫素部 中，源電極及源配線、汲電極（畫素電極）係由鋁構成，而 成反射型LCD。將此所得主動矩陣基板，使用一對基板之 一方製造液晶面板。挾持於一對基板間的液晶中，使用分 散黑色顏料之高分子分散液晶（PDLC)，常態黑模式（於液 晶不施加電壓時顯示黑色）之反射型液晶面板。令所得液 晶面板連接於外部配線，製造液晶顯示裝置。結果NMOS和 PMOS之開啓阻抗和電晶體容量則各呈同等，而且TFT爲高 性能之故，更且電晶體之寄生容量極小，更且基板整面爲 特性均勻之故，6位元數位資料驅動裝置，掃猫驅動裝置 亦於廣動作範圍正常動作，且有關畜素部其孔徑率爲高之 故，使用黑顏料分散PDLC，可得顯示品質高之液晶顯示裝 置。又主動矩陣基板之製造工程亦安定之故，可令液晶顯 示裝置安定且低成本地製造。 令此液晶顯示裝置組裝於全彩之攜帶型個人電腦（筆記 型PC)之框體。將6位元數位資料驅動裝置內藏主動矩陣基 板，將由電腦之數位影像信號直接輸入液晶顯示裝置，令 電路構成簡化，同時消耗動力亦減爲極小。液晶薄膜半導 體裝置爲高性能之故，此筆記型PC爲具有非常漂亮之顯示 盡面的電子機器者。更且，液晶顯示裝置反映爲具有高孔 徑率反射型的事實得知，可得無需背光，而且電池可小乳 輕量化和長時間使用者。由此可作成長時間的使用，且具 有漂亮顯示畫面的超小型輕量電子機器者。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-78 _ 316999 A7 B7 五、發明説明（76) 【產業上之利用性】 如上所述，根據本發明之薄膜半導體裝置之製造方'法 時，可使用便宜之玻璃基板，可使用低溫步驟製造高性能 之薄膜半導體裝置。因此，令本發明適於主動矩陣液晶顯 示裝置之製造時，大型且高品質之液晶顯示裝置可容易且 安定地製造。又，適用於其他之電子電路製造時，可容易 安定製造髙品質的電子電路。 又，本發明之薄膜半導體裝置係便宜且高性能之故， 做爲主動矩陣液晶顯示裝置之主動矩陣基板爲最適者。尤 其，做爲需高性能之裝置內藏的主動矩陣爲最適者。 又，本發明之液晶顯示裝置係便宜且高性能之故，對 全彩之筆記型P C爲首，可適於做爲各型顯示器。’ 又，本發明之電子機器爲便宜且高性能之故，一般可 廣被接受。 裝 訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 本紙張尺度逍用中國國家榣準（CNS )八4規格（210X297公釐）-79 -