DE112008003488T5 - Verfahren zum Herstellen eines Dünnschichttransistors und Dünnschichttransistor - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Dünnschichttransistors, das umfasst:
Bilden einer dünnen Isolierschicht auf einer dünnen Gate-Elektrodenschicht;
Bilden einer dünnen Schicht aus amorphem Silicium auf der dünnen Isolierschicht;
Bilden einer Schicht für ohmschen Kontakt, die in eine Source-Seite und eine Drain-Seite unterteilt ist, auf der dünnen Schicht aus amorphem Silicium und Bilden einer Source-Elektrodenschicht und einer dünnen Drain-Elektrodenschicht auf der Schicht für ohmschen Kontakt; und
Strahlen eines grünen Festkörperlasers auf die dünne Schicht aus amorphem Silicium unter Verwendung der dünnen Source-Elektrodenschicht und der dünnen Drain-Elektrodenschicht als Masken.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnschichttransistors des Typs mit amorphem Silicium, der eine hohe Trägermobilität besitzt, und einen Dünnschichttransistor.
  • Technischer Hintergrund
  • In den letzten Jahren hat eine Flüssigkristallanzeige des Aktivmatrixtyps eine breite Verwendung gefunden. Die Flüssigkristallanzeige des Aktivmatrixtyps besitzt als eine Schaltvorrichtung für jedes Pixel einen Dünnschichttransistor TFT.
  • Zusätzlich zu einem Dünnschichttransistor des Polysiliciumtyps, der eine aus Polysilicium gebildete aktive Schicht besitzt, ist als Dünnschichttransistor ein Dünnschichttransistor des Typs mit amorphem Silicium bekannt, der eine aus amorphem Silicium gebildete aktive Schicht besitzt (siehe Patentdokument 1).
  • Der Dünnschichttransistor des Typs mit amorphem Silicium besitzt den Vorteil, dass er auf einem Substrat mit einer verhältnismäßig großen Fläche gleichmäßig abgelagert werden kann, weil eine aktive Schicht in dem Dünnschichttransistor des Typs mit amorphem Silicium einfacher hergestellt werden kann als in dem Dünnschichttransistor, des Polysilicium-Typs. Da jedoch der Dünnschichttransistor des Typs mit amorphem Silicium eine Trägerbeweglichkeit besitzt, die niedriger als jene des Dünnschichttransistors des Polysilicium-Typs ist, ist es schwierig gewesen, eine Anzeige mit höherer Auflösung herzustellen.
  • Andererseits ist eine Technik bekannt, in der ein Kanalabschnitt einer aktiven Schicht, der sich zwischen einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode befindet, durch Laserglühen kristallisiert wird, um dadurch die Trägerbeweglichkeit zu verbessern. Beispielsweise offenbart das Patentdokument 1 ein Verfahren für die Herstellung einer Halbleitervorrichtung, in der eine aktive Schicht unter Verwendung eines KrF-Excimer-Lasers (Wellenlänge von 248 nm) modifiziert wird, um die Beweglichkeit zu verbessern.
    • Patentdokument 1: Japanische Offenlegungsschrift Nr. Hei 10-56180 (Absatz [0110]).
  • Offenbarung der Erfindung
  • Von der Erfindung zu lösendes Problem
  • Ein Laserausgang des Excimer-Lasers ist jedoch instabil, weil der Excimer-Laser eine Entladung eines aktiven Gases (Gasgemisch aus Edelgas, Halogengas und dergleichen) verwendet, weshalb der Excimer-Laser nicht geeignet ist, eine gleichmäßige Laserbestrahlung auf dem Substrat mit großer Fläche zu schaffen. Daher besteht ein Problem, dass wahrscheinlich eine Schwankung der Transistoreigenschaften aufgrund einer unterschiedlichen Kristallinität von Kanalabschnitten unter den Vorrichtungen auftritt.
  • Weiterhin werden aufgrund von Beschädigungen einer Laseroszillationsröhre und einer optischen Komponente, die durch ein aktives Gas verursacht werden, und aufgrund einer Verschlechterung der Reinheit des aktiven Gases Komponenten im Excimer-Laser häufiger als in einem Festkörperlaser ersetzt. Daher besteht das Problem, dass die Stillstandszeit-Kosten einer Vorrichtung ansteigen und dass es schwierig ist, die Produktivität zu verbessern.
  • Angesichts der obigen Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnschichttransistors des Typs mit amorphem Silicium, bei dem die Produktivität verbessert ist und bei dem verhindert werden kann, dass eine Schwankung der Transistoreigenschaften zwischen den Vorrichtungen auftritt, um die Trägerbeweglichkeit zu verbessern, sowie einen solchen Dünnschichttransistor zu schaffen.
  • Mittel zum Lösen des Problems
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnschichttransistors geschaffen, das das Bilden einer dünnen Isolierschicht auf einer dünnen Gate-Elektrodenschicht umfasst. Die dünne Schicht aus amorphem Silicium wird auf der dünnen Isolierschicht gebildet. Auf der dünnen Schicht aus amorphem Silicium wird eine Schicht für ohmschen Kon takt gebildet, die in eine Source-Seite und eine Drain-Seite unterteilt ist. Eine dünne Source-Elektrodenschicht und eine dünne Drain-Elektrodenschicht werden auf der Schicht für ohmschen Kontakt gebildet. Auf die dünne Schicht aus amorphem Silicium wird unter Verwendung der dünnen Source-Elektrodenschicht und der dünnen Drain-Elektrodenschicht als Masken Licht eines grünen Festkörperlasers gestrahlt.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Dünnschichttransistor geschaffen, der eine dünne Gate-Elektrodenschicht, eine dünne Isolierschicht, eine dünne Schicht aus amorphem Silicium, eine Schicht für ohmschen Kontakt, eine dünne Source-Elektrodenschicht, eine dünne Drain-Elektrodenschicht und einen Kanalabschnitt umfasst.
  • Die dünne Isolierschicht ist auf der dünnen Gate-Elektrodenschicht gebildet. Die dünne Schicht aus amorphem Silicium ist auf der dünnen Isolierschicht gebildet. Die Schicht für ohmschen Kontakt ist auf der dünnen Schicht aus amorphem Silicium gebildet und in eine Source und einen Drain unterteilt. Die dünne Source-Elektrodenschicht und die dünne Drain-Elektrodenschicht sind auf der Schicht für ohmschen Kontakt gebildet. Der Kanalabschnitt besitzt eine mikrokristalline Struktur und ist durch Strahlen von Licht eines grünen Festkörperlasers auf die dünne Schicht aus amorphem Silicium an einer Stelle zwischen der dünnen Source-Elektrodenschicht und der dünnen Drain-Elektrodenschicht gebildet.
  • Beste Arten für die Ausführung der Erfindung
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnschichttransistors geschaffen, das das Bilden einer dünnen Isolierschicht auf einer dünnen Gate-Elektrodenschicht umfasst. Auf der dünnen Isolierschicht wird eine dünne Schicht aus amorphem Silicium gebildet. Auf der dünnen Schicht aus amorphem Silicium wird eine Schicht für ohmschen Kontakt gebildet, die in eine Source-Seite und eine Drain-Seite unterteilt ist. Auf der Schicht für ohmschen Kontakt werden eine dünne Source-Elektrodenschicht und eine dünne Drain-Elektrodenschicht gebildet. Licht eines grünen Festkörperlasers wird auf die dünne Schicht aus amorphem Silicium unter Verwendung der dünnen Source-Elektrodenschicht und der dünnen Drain-Elektrodenschicht als Masken gestrahlt.
  • Der grüne Festkörperlaser ist beispielsweise Laserlicht mit einem grünen Wellenlängenband mit einer Mittenwellenlänge von 532 nm. Der grüne Festkörperlaser kann als eine Harmonische zweiter Ordnung eines Lasers mit einer Wellenlänge von 1064 nm, die von einem Festkörperlasermedium (Nd-YAG/YVO4) emittiert wird, zu Oszillationen angeregt werden. Durch Strahlen von Licht des grünen Festkörperlasers auf die dünne Schicht aus amorphem Silicium wird ein bestrahlter Bereich mikrokristallisiert. Da ein Bereich, auf den der grüne Festkörperlaser strahlt, dem Kanalabschnitt der dünnen Schicht aus amorphem Silicium entspricht, der sich zwischen der dünnen Source-Elektrodenschicht und der dünnen Drain-Elektrodenschicht befindet, wird die Trägerbeweglichkeit aufgrund der Mikrokristallisation des Kanalabschnitts verbessert.
  • Gemäß dem Verfahren zum Herstellen eines Dünnschichttransistors wie oben beschrieben kann, da der Kanalabschnitt der dünnen Schicht aus amorphem Silicium durch Bestrahlen mit dem grünen Festkörperlaser mikrokristallisiert wird, die Laseroszillationscharakteristik stabiler als in einem herkömmlichen Verfahren, das einen Excimer-Laser verwendet, sein. Daher wird eine Laserbestrahlung auf ein Substrat mit großen Abmessungen mit gleichmäßiger Ausgangscharakteristik in der Ebene möglich, mit der Folge, dass eine Schwankung der Kristallinität der Kanalabschnitte zwischen den Vorrichtungen vermieden werden kann. Da darüber hinaus ein Wartungszyklus eines Laseroszillators verlängert wird, können die Stillstandszeit-Kosten der Vorrichtung reduziert werden und kann die Produktivität verbessert werden.
  • Der grüne Festkörperlaser kann ein Dauerstrichlaser oder ein Impulslaser sein. Die dünne Source-Elektrodenschicht und die dünne Drain-Elektrodenschicht dienen als Lasermasken. Daher ist es möglich, selektiv lediglich den Kanalabschnitt der dünnen Schicht aus amorphem Silicium durch Punktbestrahlung oder überstreichende Bestrahlung des grünen Festkörperlasers zu glühen.
  • Eine Bestrahlungsleistung des grünen Festkörperlasers kann in Übereinstimmung mit der geforderten Trägerbeweglichkeit und mit einem Typ der dünnen Isolierschicht (dünne Gate-Isolierschicht), die als die dünne Basisschicht der dünnen Schicht aus amorphem Silicium verwendet werden soll, geeignet eingestellt werden. Falls beispielsweise die dünne Isolierschicht eine dünne Siliciumnitrid-Schicht ist, wird eine Laserleistung (Energiedichte) auf 100 mJ/cm2 oder mehr und 700 mJ/cm2 oder weniger eingestellt, während dann, wenn die dünne Isolierschicht eine dünne Siliciumoxidschicht ist, die Laserleistung (Energiedichte) auf 100 mJ/cm2 oder mehr und 700 mJ/cm2 oder weniger eingestellt wird.
  • Um die dünne Schicht aus amorphem Silicium zu bilden, wird typischerweise ein Plasma-CVD-Verfahren verwendet, das Silan (SiH4) als ein Ausgangsgas verwendet. Wenn die dünne Schicht aus amorphem Silicium unter Verwendung eines reaktiven Gases dieses Typs gebildet wird, kann der verbleibende Wasserstoff in der dünnen Schicht die Trägerbeweglichkeit nachteilig beeinflussen. Deswegen wird in der vorliegenden Erfindung die dünne Schicht aus amorphem Silicium einer Wärmebehandlung bei einer hohen Temperatur unterworfen, nachdem die dünne Schicht aus amorphem Silicium auf der dünnen Isolierschicht gebildet worden ist und bevor der grüne Festkörperlaser auf die dünne Schicht aus amorphem Silicium strahlt. Daher kann überschüssiger Wasserstoff in der dünnen Schicht aus amorphem Silicium beseitigt werden. Es sei angemerkt, dass eine Atmosphäre für die Wärmebehandlung eine Stickstoffatmosphäre bei reduziertem Druck ist und dass eine Temperatur für die Wärmebehandlung 400°C oder mehr beträgt.
  • Ferner können durch die Wärmebehandlung der dünnen Schicht aus amorphem Silicium in der Wasserstoffatmosphäre bei reduziertem Druck nach der Lasermodifikation der dünnen Schicht aus amorphem Silicium freie Bindungen in der dünnen Schicht aus amorphem Silicium, die aufgrund der Laser-Bestrahlung zugenommen haben, beseitigt werden, was eine weitere Verbesserung der Transistorcharakteristik zur Folge hat. Es sei angemerkt, dass eine höhere Temperatur bei der Wärmebehandlung, beispielsweise 400°C, wünschenswerter ist.
  • Ferner wird gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Dünnschichttransistor geschaffen, der eine dünne Gate-Elektrodenschicht, eine dünne Isolierschicht, eine dünne Schicht aus amorphem Silicium, eine Schicht für ohmschen Kontakt, eine dünne Source-Elektrodenschicht, eine Drain-Elektrodenschicht und einen Kanalabschnitt umfasst.
  • Die dünne Isolierschicht ist auf der dünnen Gate-Elektrodenschicht gebildet. Die dünne Schicht aus amorphem Silicium ist auf der dünnen Isolierschicht gebildet. Die Schicht für ohmschen Kontakt ist auf der dünnen Schicht aus amorphem Silicium gebildet und in eine Source und einen Drain unterteilt. Die dünne Source-Elektrodenschicht und die dünne Drain-Elektrodenschicht sind auf der Schicht für ohmschen Kontakt gebildet. Der Kanalabschnitt besitzt eine mikrokristalline Struk tur und ist durch Strahlen von Licht eines grünen Festkörperlasers auf die dünne Schicht aus amorphem Silicium an einer Position zwischen der dünnen Source-Elektrodenschicht und der dünnen Drain-Elektrodenschicht gebildet.
  • Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage der Zeichnungen beschrieben.
  • 1(A) bis 1(F) sind Querschnittsansichten von Hauptabschnitten in Schritten, die ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnschichttransistors des Typs mit amorphem Silicium gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutern.
  • Zunächst wird, wie in 1(A) gezeigt ist, eine dünne Gate-Elektrodenschicht 2 auf einer Oberfläche eines Substrats 1 gebildet.
  • Das Substrat 1 ist ein Isoliersubstrat, typischerweise ein Glassubstrat. Die dünne Gate-Elektrodenschicht 2 ist beispielsweise aus einer dünnen Einzelschicht-Metallschicht oder aus einer dünnen Mehrschicht-Metallschicht aus Molybdän, Chrom, Aluminium und dergleichen gebildet und beispielsweise durch ein Katodenzerstäubungsverfahren gebildet. Die dünne Gate-Elektrodenschicht 2 wird durch eine Photolithographie-Technik strukturiert, damit sie eine vorgegebene Form hat. Die dünne Gate-Elektrodenschicht 2 besitzt eine Dicke von beispielsweise 100 nm.
  • Als nächstes wird, wie in 1(B) gezeigt ist, eine dünne Gate-Isolierschicht 3 auf der Oberfläche des Substrats 1 in der Weise gebildet, dass die dünne Gate-Elektrodenschicht 2 abgedeckt ist.
  • Die dünne Gate-Isolierschicht 3 ist aus einer dünnen Siliciumnitrid-Schicht (SINx), einer dünnen Siliciumoxid-Schicht (SiO2) und dergleichen gebildet und beispielsweise durch ein CVD-Verfahren gebildet. Die dünne Gate-Isolierschicht 3 besitzt eine Dicke beispielsweise im Bereich von 200 nm bis 500 nm.
  • Anschließend wird, wie in 1(C) gezeigt ist, auf der dünnen Gate-Isolierschicht 3 eine dünne Schicht 4 aus amorphem Silicium gebildet.
  • Die dünne Schicht 4 aus amorphem Silicium entspricht einer aktiven Schicht eines Transistors. Die dünne Schicht 4 aus amorphem Silicium ist beispielsweise durch ein Plasma-CVD-Verfahren gebildet, das Silan (SiH4) als Ausgangsgas verwendet. Die dünne Schicht 4 aus amorphem Silicium besitzt eine Dicke beispielsweise im Bereich von 50 nm bis 200 nm.
  • Nachdem die dünne Schicht 4 aus amorphem Silicium gebildet worden ist, wird das Substrat 1 erhitzt, um eine Dehydrogenisierungsbehandlung für die dünne Schicht 4 aus amorphem Silicium auszuführen. In der Dehydrogenisierungsbehandlung für die dünne Schicht 4 aus amorphem Silicium wird das Substrat 1 in einen Heizofen geladen und in einer Stickstoffatmosphäre bei reduziertem Druck während 30 Minuten beispielsweise bei einer Temperatur, die größer oder gleich 400°C ist, erhitzt. Mit dieser Dehydrogenisierungsbehandlung wird zusätzlicher Wasserstoff, der in die dünne Schicht während der Ablagerung der dünnen Schicht 4 aus amorphem Silicium eingetreten ist, beseitigt.
  • Als nächstes werden, wie in 1(D) gezeigt ist, eine Schicht 5 für ohmschen Kontakt und eine Elektrodenschicht 6 nacheinander auf die dünne Schicht 4 aus amorphem Silicium laminiert.
  • Die Schicht 5 für ohmschen Kontakt ist beispielsweise aus einer dünnen Schicht gebildet, die aus einem Halbleiter mit geringem Widerstand wie etwa amorphem Silicium des n+-Typs hergestellt ist, während die Elektrodenschicht 6 beispielsweise aus einer dünnen Schicht gebildet ist, die aus einem Metall wie etwa Aluminium hergestellt ist. Die Schicht 5 für ohmschen Kontakt wird gebildet, um den ohmschen Kontakt und die Klebefähigkeit zwischen der dünnen Schicht 4 aus amorphem Silicium und der Elektrodenschicht 6 zu verbessern. Die Schicht 5 für ohmschen Kontakt besitzt beispielsweise eine Dicke von 50 nm, während die Elektrodenschicht 6 beispielsweise eine Dicke von 500 nm hat.
  • Anschließend werden, wie in 1(E) gezeigt ist, die Schicht 5 für ohmschen Kontakt und die Elektrodenschicht 6 strukturiert, damit sie eine vorgegebene Form haben, um eine Source und einen Drain zu bilden, so dass die Source und der Drain voneinander getrennt sind, weil die dünne Schicht 4 aus amorphem Silicium zwischen ihnen vorhanden ist. Die Elektrodenschicht 6 ist so ausgebildet, dass sie in eine dünne Source-Elektrodenschicht 71 und eine dünne Drain-Elektrodenschicht 72 unterteilt ist.
  • Daher ist die dünne Schicht 4 aus amorphem Silicium an einem Abschnitt zwischen der Source und dem Drain teilweise der äußeren Umgebung ausgesetzt. Ferner werden zusätzlich zu dem Schritt des Bildens der Source und des Drains die dünne Schicht 4 aus amorphem Silicium und die dünne Gate-Isolierschicht 3 strukturiert, um in Vorrichtungen unterteilt zu werden, wie in der Figur gezeigt ist. Ein Verfahren für die Strukturierung ist nicht besonders eingeschränkt. Beispielsweise wird ein Nassätzverfahren verwendet, es könnte jedoch auch ein Trockenätzverfahren verwendet werden.
  • Als nächstes wird, wie in 1(F) gezeigt ist, Licht eines grünen Festkörperlasers GL auf einen Kanalabschnitt 41 der dünnen Schicht 4 aus amorphem Silicium gestrahlt, der zwischen der dünnen Source-Elektrodenschicht 71 und der dünnen Drain-Elektrodenschicht 72 vorgesehen ist.
  • Wenn an die Gate-Elektrode 2 eine vorgegebene Spannung angelegt wird, bildet der Kanalabschnitt 41 der dünnen Schicht 4 aus amorphem Silicium einen Bewegungsbereich (Kanalabschnitt) für Träger (Elektronen oder Löcher) zwischen der Source und dem Drain. Durch einen Glüheffekt der Laserbestrahlung wird der aus einer amorphen Schicht gebildete Kanalabschnitt 41 in eine mikrokristalline Schicht modifiziert, mit der Folge, dass die Trägerbeweglichkeit verbessert ist, wie später beschrieben wird.
  • In dieser Ausführungsform wird als der grüne Festkörperlaser GL Laserlicht mit einem grünen Wellenlängenband mit einer Mittenwellenlänge von 532 nm verwendet. Der grüne Festkörperlaser GL kann zu Oszillationen einer Harmonischen zweiter Ordnung angeregt werden, indem ein oszillierender Laser mit einer Wellenlänge von 1064 nm, die von einem Festkörperlasermedium (Nd-YAG/YVO4) über einen nichtlinearen optischen Kristall wie etwa einen KTP emittiert wird, umgewandelt wird.
  • Der grüne Festkörperlaser GL kann ein Dauerstrichlaser oder ein Impuls-Laser sein. In dieser Ausführungsform wird ein Impuls-Laser verwendet. Eine Frequenz pro Impuls beträgt 4 kHz und eine Abtastrate beträgt 8 mm/s. Die dünne Source-Elektrodenschicht 71 und die dünne Drain-Elektrodenschicht 72 dienen als Lasermasken. Daher ist es möglich, wahlweise nur den Kanalabschnitt der dünnen Schicht aus amorphem Silicium durch Abtastbestrahlung mit dem grünen Festkörperlaser GL zu glühen.
  • Eine Bestrahlungsleistung des grünen Festkörperlasers kann in Übereinstimmung mit einer geforderten Trägerbeweglichkeit und mit einem Typ der dünnen Isolationsschicht (dünne Gate-Isolationsschicht), die als die dünne Basisschicht der dünnen Schicht aus amorphem Silicium verwendet werden soll, geeignet eingestellt werden. Falls beispielsweise die dünne Isolierschicht eine dünne Siliciumnitridschicht ist, wird eine Laserleistung (Energiedichte) von 100 mJ/cm2 oder mehr bis 700 mJ/cm2 oder weniger verwendet und falls die dünne Isolierschicht eine dünne Siliciumoxidschicht ist, beträgt die Laserleistung (Energiedichte) 100 mJ/cm oder mehr und 700 mJ/cm2 oder weniger.
  • In Abhängigkeit von der Laserleistung gibt es den Fall, in dem freie Bindungen in der dünnen Schicht aus amorphem Silicium (Kanalabschnitt 41) aufgrund von Beschädigungen, die durch die Laserbestrahlung verursacht werden, zunehmen, weshalb die Trägerbeweglichkeit nicht erheblich verbessert werden kann. Deswegen werden in dieser Ausführungsform dadurch, dass das Substrat 1 einer Wärmebehandlung in einer Wasserstoffatmosphäre bei reduziertem Druck nach dem Laserglühen des Kanalabschnitts 41 unterworfen wird, die freien Bindungen in der dünnen Schicht 4 aus amorphem Silicium an Wasserstoff gebunden und dadurch als solche beseitigt, was eine weitere Verbesserung der Trägerbeweglichkeit zur Folge hat, wie später beschrieben wird.
  • Da gemäß dieser Ausführungsform der grüne Festkörperlaser GL als ein modifizierender Laser für den Kanalabschnitt 41 der dünnen Schicht 4 aus amorphem Silicium verwendet wird, kann die Laseroszillationscharakteristik stabiler sein als in einem herkömmlichen Verfahren, das einen Excimer-Laser verwendet. Daher wird eine Laserbestrahlung auf ein Substrat mit großen Abmessungen bei gleichmäßiger Ausgangscharakteristik in der Ebene möglich, mit der Folge, dass eine Schwankung der Kristallinität von Kanalabschnitten zwischen Vorrichtungen vermieden werden kann. Da darüber hinaus ein Wartungszyklus eines Laser-Oszillators verlängert wird, können die Stillstandszeit-Kosten der Vorrichtung reduziert werden und kann die Produktivität verbessert werden.
  • Als Nächstes werden die Transistoreigenschaften eines Dünnschichttransistors, der wie oben beschrieben hergestellt worden ist, beschrieben.
  • 2 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Probe, die in einem Experiment verwendet wird. In der Figur sind ein Siliciumsubstrat, das als ein Substrat und als eine Gate-Elektrode (G) dient, mit 12, eine dünne Siliciumnitridschicht oder eine dünne Siliciumoxidschicht (230 nm), die als dünne Gate-Isolierschicht dient, mit 13, eine dünne Schicht aus amorphem Silicium (100 nm) mit 14, amorphes Silicium des n+-Typs (50 nm), das als Schicht für ohmschen Kontakt dient, mit 15, eine dünne Aluminiumschicht, die als eine Elektrodenschicht dient, mit 16, und eine dünne Source-Elektrodenschicht und eine dünne Drain-Elektrodenschicht, die durch Strukturieren der Elektrodenschicht 16 gebildet sind, mit S bzw. D bezeichnet.
  • In dem Experiment wurde ein grüner Festkörperlaser zunächst auf einen Bereich (Kanalabschnitt) in der dünnen Schicht 14 aus amorphem Silicium, der zwischen der dünnen Source-Elektrodenschicht S und der dünnen Drain-Elektrodenschicht D vorgesehen ist, gestrahlt, woraufhin während 30 Minuten eine Wärmebehandlung (Glühen) in einer Wasserstoffatmosphäre bei 400°C ausgeführt wurde. Es hat sich gezeigt, dass bei zunehmender Temperatur, die bei dieser Wärmebehandlung (Glühen) in der Wasserstoffatmosphäre verwendet wird, die resultierende Verbesserungswirkung hinsichtlich der Beweglichkeit größer wird. Eine wünschenswerte Wärmebehandlungstemperatur beträgt 400°C oder mehr.
  • Die 3 und 4 zeigen Ergebnisse, die durch Untersuchen einer Beziehung zwischen einer Laserleistung des grünen Festkörperlasers und der Trägerbeweglichkeit zwischen der Source und dem Drain erhalten wurden. 3 zeigt ein Beispiel einer Probe, in der die dünne Gate-Isolierschicht 13 aus einer dünnen Siliciumnitridschicht gebildet ist, während 4 ein Beispiel einer Probe zeigt, in der die dünne Gate-Isolierschicht 13 aus einer dünnen Siliciumoxidschicht gebildet ist.
  • In dem in 3 gezeigten Beispiel nimmt die Beweglichkeit ausgehend von einer Umgebung um einen Punkt, bei dem die Laserleistung 400 mJ/cm2 überschreitet, allmählich zu und erreicht einen Spitzenwert bei etwa 570 mJ/cm2. Dies kommt wahrscheinlich daher, dass der Kanalabschnitt aus einer amorphen Struktur durch das Laserglühen in eine mikrokristalline Struktur modifiziert wird, weshalb sein ohmscher Widerstand gesenkt wird. Hierbei neigt die Beweglichkeit ausgehend von einem Punkt, bei dem die Laserleistung 570 mJ/cm2 überschreitet, zu einer Abnahme. Dies kommt wahrscheinlich von einer Schwankung der Kristallinität in dem Kanalabschnitt oder von einem Schmelzen des Kanalabschnitts. Aus dem Ergebnis des Experiments ist ersichtlich, dass die Laserleistung, bei der eine Beweglichkeit von 2 cm2/Vs erhalten werden kann, im Bereich von 530 mJ/cm2 oder mehr bis 610 mJ/cm2 oder weniger erhalten werden kann.
  • Andererseits ist aus dem in 4 gezeigten Beispiel ersichtlich, dass die Mobilität zunimmt, wenn die Laserleistung zunimmt und einen Spitzenwert bei 490 mJ/cm2 erreicht. Die Beweglichkeit nimmt jedoch ausgehend von einem Punkt, an dem die Laserleistung 490 mJ/cm2 überschreitet, stark ab. Aus dem Ergebnis des Experiments ist ersichtlich, dass die Laserleistung, bei der die Beweglichkeit von 2 cm2/Vs erhalten werden kann, in einem Bereich von 320 mJ/cm2 oder mehr bis 530 mJ/cm2 oder weniger liegt.
  • Es sei angemerkt, dass eine Änderung der Mobilität in Übereinstimmung mit einer Abstimmung [engl.: pitch] des Lasers, mit einer Dicke oder mit Ablagerungsbedingungen der dünnen Schicht 14 aus amorphem Silicium und mit einem Typ oder Ablagerungsbedingungen der dünnen Isolierschicht oder dergleichen schwankt. Gemäß den Experimenten durch die Erfinder schwankt die Laserleistung, bei der die Beweglichkeit von 2 cm2/Vs oder mehr erhalten werden kann, je nach den oben beschriebenen Bedingungen zwischen 100 mJ/cm2 oder mehr und 700 mJ/cm2 oder weniger. Daher kann eine geeignete Laserleistung innerhalb dieses Bereichs in Übereinstimmung mit den Bedingungen ausgewählt werden.
  • Bisher ist die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben worden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht nur auf die obige Ausführungsform eingeschränkt, vielmehr können selbstverständlich viele verschiedene Abwandlungen vorgenommen werden, ohne vom Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Beispielsweise wird in der oben beschriebenen Ausführungsform eine Abtastbestrahlung des grünen Festkörperlasers für das Laserglühen auf der dünnen Schicht 4 aus amorphem Silicium (Kanalabschnitt 41) als ein Beispiel verwendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf eingeschränkt, stattdessen kann die gleiche Wirkung wie oben beschrieben auch durch eine Fleckbestrahlung des grünen Festkörperlasers auf den Kanalabschnitt 41 erhalten werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • [1] Querschnittsansichten von Hauptabschnitten in Schritten zur Erläuterung eines Verfahrens zum Herstellen eines Dünnschichttransistors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • [2] Schematisches Diagramm, das eine Probenstruktur in einem Beispiel eines Experiments zeigt, das in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wird.
  • [3] Ein Graph, der ein Ergebnis eines Experiments zeigt, das in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wird und in dem eine Beziehung zwischen einer Laserleistung und einer Trägerbeweglichkeit in einem Laserglühprozess, wenn als eine dünne Gate-Isolierschicht eine dünne Siliciumnitridschicht verwendet wird, gezeigt ist.
  • [4] Ein Graph, der ein Ergebnis des Experiments zeigt, das in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wird und in dem die Beziehung zwischen der Laserleistung und der Trägermobilität in dem Laserglühprozess, wenn als die dünne Gate-Isolierschicht eine dünne Siliciumoxidschicht verwendet wird, gezeigt ist.
    • 1
    Substrat
    2, 12
    dünne Gate-Elektrodenschicht
    3, 13
    dünne Gate-Isolierschicht
    4, 14
    dünne Schicht aus amorphem Silicium
    5, 15
    Schicht für ohmschen Kontakt
    6, 16
    Elektrodenschicht
    71
    dünne Source-Elektrodenschicht
    72
    dünne Drain-Elektrodenschicht
    GL
    grüner Festkörperlaser.
  • Zusammenfassung
  • [Aufgabe] Schaffung eines Verfahrens zum Herstellen eines Dünnschichttransistors, das eine bessere Produktivität hat und das Auftreten einer Schwankung von Transistoreigenschaften zwischen Vorrichtungen verhindern kann, um die Trägerbeweglichkeit zu verbessern, und eines Dünnschichttransistors.
  • [Mittel zur Lösung] In einem Verfahren zum Herstellen eines Dünnschichttransistors gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein grüner Festkörperlaser (GL) auf einen Kanalabschnitt (41) einer dünnen Schicht (4) aus amorphem Silicium unter Verwendung einer dünnen Source-Elektrodenschicht (71) und einer dünnen Drain-Elektrodenschicht (72) als Masken gestrahlt, wodurch die Beweglichkeit verbessert wird. Da der Kanalabschnitt der dünnen Schicht aus amorphem Silicium durch das Bestrahlen mit dem grünen Festkörperlaser kristallisiert wird, können die Laser-Oszillationseigenschaften stabiler sein als bei einem herkömmlichen Verfahren, das einen Excimer-Laser verwendet. Ferner wird eine Laser-Bestrahlung auf ein Substrat mit großen Abmessungen mit gleichmäßiger Ausgangscharakteristik in der Ebene möglich, mit der Folge, dass eine Schwankung der Kristallinität von Kanalabschnitten zwischen Vorrichtungen vermieden werden kann. Da darüber hinaus ein Wartungszyklus eines Laseroszillators verlängert wird, können die Stillstandszeit-Kosten der Vorrichtung reduziert werden und kann die Produktivität verbessert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 10-56180 [0005]

Claims (6)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Dünnschichttransistors, das umfasst: Bilden einer dünnen Isolierschicht auf einer dünnen Gate-Elektrodenschicht; Bilden einer dünnen Schicht aus amorphem Silicium auf der dünnen Isolierschicht; Bilden einer Schicht für ohmschen Kontakt, die in eine Source-Seite und eine Drain-Seite unterteilt ist, auf der dünnen Schicht aus amorphem Silicium und Bilden einer Source-Elektrodenschicht und einer dünnen Drain-Elektrodenschicht auf der Schicht für ohmschen Kontakt; und Strahlen eines grünen Festkörperlasers auf die dünne Schicht aus amorphem Silicium unter Verwendung der dünnen Source-Elektrodenschicht und der dünnen Drain-Elektrodenschicht als Masken.
  2. Verfahren zum Herstellen eines Dünnschichttransistors nach Anspruch 1, wobei das Bilden der dünnen Isolierschicht das Bilden einer dünnen Siliciumnitridschicht als dünne Isolierschicht umfasst und das Strahlen des grünen Festkörperlasers das Strahlen des grünen Festkörperlasers mit einer Energiedichte von 100 mJ/cm2 bis 700 mJ/cm2 umfasst.
  3. Verfahren zum Herstellen eines Dünnschichttransistors nach Anspruch 1, wobei das Bilden der dünnen Isolierschicht das Bilden einer dünnen Siliciumoxidschicht als dünne Isolierschicht umfasst und das Strahlen des grünen Festkörperlasers das Strahlen des grünen Festkörperlasers mit einer Energiedichte von 100 mJ/cm2 bis 700 mJ/cm2 umfasst.
  4. Verfahren zum Herstellen eines Dünnschichttransistors nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Wärmebehandeln der dünnen Schicht aus amorphem Silicium nach dem Bilden der dünnen Schicht aus amorphem Silicium auf der dünnen Isolierschicht und vor dem Strahlen des grünen Festkörperlasers auf die dünne Schicht aus amorphem Silicium.
  5. Verfahren zum Herstellen eines Dünnschichttransistors nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Wärmebehandeln der dünnen Schicht aus amorphem Silicium in einer Wasserstoffatmosphäre nach dem Strahlen des grünen Festkörperlasers auf die dünne Schicht aus amorphem Silicium.
  6. Dünnschichttransistor, der umfasst: eine dünne Gate-Elektrodenschicht; eine dünne Isolierschicht, die auf der dünnen Gate-Elektrodenschicht gebildet ist; eine dünne Schicht aus amorphem Silicium, die auf der dünnen Isolierschicht gebildet ist; eine Schicht für ohmschen Kontakt, die auf der dünnen Schicht aus amorphem Silicium gebildet ist und in eine Source und einen Drain unterteilt ist; eine dünne Source-Elektrodenschicht und eine dünne Drain-Elektrodenschicht, die auf der Schicht für ohmschen Kontakt gebildet sind; und einen Kanalabschnitt, der eine mikrokristalline Struktur besitzt und durch Strahlen des grünen Festkörperlasers auf die dünne Schicht aus amorphem Silicium an einer Position zwischen der dünnen Source-Elektrode und der dünnen Drain-Elektrode gebildet ist.
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