JP2003234478A5 - - Google Patents

Claims (22)

1. 絶縁表面上に設けられた直線状のストライプパターンで形成された凹部と、
   前記ストライプパターンで形成された凹部と平行な方向に結晶粒界が存在することなく複数の結晶方位を含む結晶性半導体膜と、
   前記結晶性半導体膜上に絶縁層を介して設けられた導電層により、前記結晶性半導体膜の上面部に設けられるチャネル形成領域とを有し、
   前記結晶性半導体膜は、前記ストライプパターンで形成された凹部に設けられていることを特徴とする半導体装置。
2. 絶縁表面上に設けられた直線状のストライプパターンで形成された凹部と、
   不純物領域および前記ストライプパターンで形成された凹部と平行な方向に結晶粒界が存在することなく複数の結晶方位を含むチャネル形成領域とを有する結晶性半導体膜と、
   前記結晶性半導体膜の上面部を被覆するゲート絶縁膜を介して重畳したゲート電極とを有し、
   前記チャネル形成領域における前記結晶性半導体膜は、チャネル幅方向が０．０１μｍ以上２μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以上１μｍ以下であり、厚さが０．０１μｍ以上１μｍ以下であることを特徴とする半導体装置。
3. 絶縁表面上に設けられた直線状のストライプパターンで形成された凹部と、
   不純物領域および前記ストライプパターンで形成された凹部と平行な方向に結晶粒界が存在することなく複数の結晶方位を含むチャネル形成領域とを有する結晶性半導体膜と、
   前記結晶性半導体膜の上面部を被覆するゲート絶縁膜を介して重畳したゲート電極とを有し、
   前記結晶性半導体膜は、前記ストライプパターンで形成された凹部に設けられ、
   前記チャネル形成領域における前記結晶性半導体膜は、チャネル幅方向が０．０１μｍ以上２μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以上１μｍ以下であり、厚さが０．０１μｍ以上１μｍ以下であることを特徴とする半導体装置。
4. 絶縁表面上に設けられた直線状のストライプパターンで形成された凹部と、
   不純物領域および前記ストライプパターンで形成された凹部と平行な方向に結晶粒界が存在することなく複数の結晶方位を含むチャネル形成領域とを有する結晶性半導体膜と、
   前記結晶性半導体膜の上面部を被覆するゲート絶縁膜を介して重畳したゲート電極とを有し、
   前記結晶性半導体膜は、前記ストライプパターンで形成された凹部に設けられ、
   前記チャネル形成領域における前記結晶性半導体膜は、チャネル幅方向が０．０１μｍ以上２μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以上１μｍ以下であり、厚さが０．０１μｍ以上１μｍ以下であり、前記一対の一導電型不純物領域の間に一つまたは複数個設けられていることを特徴とする半導体装置。
5. 基板上に設けられたＷ、Ｍｏ、Ｔｉ、ＴａまたはＣｒのいずれか一種または複数種を含む金属層と、
   前記金属層上に設けられた直線状のストライプパターンで形成された凹部と、
   不純物領域および前記ストライプパターンで形成された凹部と平行な方向に結晶粒界が存在することなく複数の結晶方位を含むチャネル形成領域とを有する結晶性半導体膜と、
   前記結晶性半導体膜の上面部を被覆するゲート絶縁膜を介して重畳したゲート電極と、
   前記金属層と前記結晶性半導体膜との間に設けられた絶縁層とを有し、
   前記結晶性半導体膜は、前記ストライプパターンで形成された凹部に設けられ、
   前記チャネル形成領域における前記結晶性半導体膜は、チャネル幅方向が０．０１μｍ以上２μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以上１μｍ以下であり、厚さが０．０１μｍ以上１μｍ以下であり、前記一対の一導電型不純物領域の間に一つまたは複数個設けられていることを特徴とする半導体装置。
6. 基板上に設けられたＷ、Ｍｏ、Ｔｉ、ＴａまたはＣｒのいずれか一種または複数種を含む金属層と、
   前記金属層上に設けられた窒化アルミニウムまたは酸窒化アルミニウムからなる絶縁層と、
   前記絶縁層上に設けられた直線状のストライプパターンで形成された凹部と、
   不純物領域および前記ストライプパターンで形成された凹部と平行な方向に結晶粒界が存在することなく複数の結晶方位を含むチャネル形成領域とを有する結晶性半導体膜と、
   前記結晶性半導体膜の上面部を被覆するゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極とを有し、
   前記結晶性半導体膜は、前記ストライプパターンで形成された凹部に設けられ、
   前記チャネル形成領域における前記結晶性半導体膜は、チャネル幅方向が０．０１μｍ以上２μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以上１μｍ以下であり、厚さが０．０１μｍ以上１μｍ以下であり、前記一対の一導電型不純物領域の間に一つまたは複数個設けられていることを特徴とする半導体装置。
7. 基板上に設けられた凹部および凸部からなるストライプパターンを有する絶縁膜と、
   チャネル形成領域および不純物領域を有する結晶性半導体膜と、
   前記結晶性半導体膜の上面部にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極とを有し、
   前記結晶性半導体膜は、前記絶縁膜の凹部に設けられていることを特徴とする半導体装置。
8. 基板上に設けられたＷ、Ｍｏ、Ｔｉ、ＴａまたはＣｒのいずれか一種または複数種を含む金属層と、
   前記金属層上に設けられた凹部および凸部からなるストライプパターンを有する絶縁膜と、
   チャネル形成領域および不純物領域を有する結晶性半導体膜と、
   前記結晶性半導体膜の上面部にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極とを有し、
   前記結晶性半導体膜は、前記絶縁膜の凹部に設けられていることを特徴とする半導体装置。
9. 基板上に設けられたＷ、Ｍｏ、Ｔｉ、ＴａまたはＣｒのいずれか一種または複数種を含む金属層と、
   前記金属層上に設けられた窒化アルミニウムまたは酸窒化アルミニウムからなる絶縁層と、
   前記絶縁層上に設けられた凹部および凸部からなるストライプパターンを有する絶縁膜と、
   チャネル形成領域および不純物領域を有する結晶性半導体膜と、
   前記結晶性半導体膜の上面部にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極とを有し、
   前記結晶性半導体膜は、前記絶縁膜の凹部に設けられていることを特徴とする半導体装置。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか一項において、
    前記結晶性半導体膜は、前記ストライプパターンと平行な方向に、＜１１０＞方位が優先配向として成長していることを特徴とする半導体装置。
11. 島状に分割された結晶性半導体膜を有する半導体装置の作製方法であって、
    絶縁表面を有する基板上に直線状のストライプパターンで延在する凹凸部が設けられた絶縁膜を形成し、
    前記島状に分割された結晶性半導体膜の配置に合わせて、それと交差する前記絶縁膜の凸部を除去した後、前記絶縁膜上に非晶質半導体膜を形成し、
    前記絶縁膜の凹部に溶融した半導体を流し込むように前記非晶質半導体膜を溶融して結晶化させて結晶性半導体膜を形成し、
    記絶縁膜の凸部に残存する結晶性半導体膜を除去した後凹部に形成された結晶性半導体膜から、前記島状に分割された結晶性半導体膜を形成し、
    該結晶性半導体膜の上面部に接するゲート絶縁膜とゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
12. 島状に分割された結晶性半導体膜を有する半導体装置の作製方法であって、
    絶縁表面を有する基板上に直線状のストライプパターンで延在する凹凸部が設けられた絶縁膜を形成し、
    前記島状に分割された結晶性半導体膜の配置に合わせて、それと交差する前記絶縁膜の凸部を除去した後、前記絶縁膜上に非晶質半導体膜を形成し、
    レーザー光の照射により、前記絶縁膜の凹部に溶融した半導体を流し込むように前記非晶質半導体膜を溶融して結晶化させて結晶性半導体膜を形成し、
    前記絶縁膜の凸部に残存する結晶性半導体膜を除去した後凹部に形成された結晶性半導体膜から、前記島状に分割された結晶性半導体膜を形成し、
    該結晶性半導体膜の上面部に接するゲート絶縁膜とゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
13. 島状に分割された結晶性半導体膜を有する半導体装置の作製方法であって、
    絶縁表面を有する基板上に直線状のストライプパターンで延在する凹凸部が設けられた絶縁膜を形成し、
    前記島状に分割された結晶性半導体膜の配置に合わせて、それと交差する前記絶縁膜の凸部を除去した後、前記絶縁膜上に非晶質半導体膜を形成し、
    レーザー光を照射し、且つ前記チャネル長方向と平行な方向に走査して、前記絶縁膜の凹部に溶融した半導体を流し込むように前記非晶質半導体膜を溶融して結晶化させて結晶性半導体膜を形成し、
    前記絶縁膜の凸部に残存する結晶性半導体膜を除去した後凹部に形成された結晶性半導体膜から、前記島状に分割された結晶性半導体膜を形成し、
    該結晶性半導体膜の上面部に接するゲート絶縁膜とゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
14. 請求項１２または請求項１３において、
    前記レーザー光は連続発振型のレーザー発振装置を光源として照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
15. 基板上に直線状の凹部および凸部からなるストライプパターンを有する絶縁膜を形成し、
    島状の結晶性半導体膜が形成される領域に配置する前記絶縁膜の凸部を除去し、
    前記絶縁膜を覆うように非晶質珪素膜を形成し、
    前記非晶質半導体膜を溶融させて結晶化することにより結晶性珪素膜を形成し、
    前記結晶性半導体膜の一部をエッチングして前記絶縁膜の凸部を露出させ、
    前記凹部に設けられた結晶性半導体膜を選択的に除去して島状に分割された結晶性半導体膜を形成し、
    前記結晶性半導体膜上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
16. 基板上にＷ、Ｍｏ、Ｔｉ、ＴａまたはＣｒのいずれか一種または複数種を含む金属層を形成し、
    前記金属層上に直線状の凹部および凸部からなるストライプパターンを有する絶縁膜を形成し、
    島状の結晶性半導体膜が形成される領域に配置する前記絶縁膜の凸部を除去し、
    前記絶縁膜を覆うように非晶質珪素膜を形成し、
    前記非晶質半導体膜を溶融させて結晶化することにより結晶性珪素膜を形成し、
    前記結晶性半導体膜の一部をエッチングして前記絶縁膜の凸部を露出させ、
    前記凹部に設けられた結晶性半導体膜を選択的に除去して島状に分割された結晶性半導体膜を形成し、
    前記結晶性半導体膜上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
17. 基板上にＷ、Ｍｏ、Ｔｉ、ＴａまたはＣｒのいずれか一種または複数種を含む金属層を形成し、
    前記金属層上に窒化アルミニウムまたは酸窒化アルミニウムからなる絶縁層を形成し、
    前記絶縁層上に直線状の凹部および凸部からなるストライプパターンを有する絶縁膜を形成し、
    島状の結晶性半導体膜が形成される領域に配置する前記絶縁膜の凸部を除去し、
    前記絶縁膜を覆うように非晶質珪素膜を形成し、
    前記非晶質半導体膜を溶融させて結晶化することにより結晶性珪素膜を形成し、
    前記結晶性半導体膜の一部をエッチングして前記絶縁膜の凸部を露出させ、
    前記凹部に設けられた結晶性半導体膜を選択的に除去して島状に分割された結晶性半導体膜を形成し、
    前記結晶性半導体膜上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
18. 基板上に第１の絶縁膜を形成し、
    前記第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜を形成し、
    前記第２の絶縁膜の一部を除去することによって直線状の凹部および凸部からなるストライプパターンを形成し、
    島状の結晶性半導体膜が形成される領域に配置する前記第２の絶縁膜を除去し、
    前記第１の絶縁膜および前記第２の絶縁膜を覆うように第３の絶縁膜と非晶質珪素膜を連続して成膜し、
    前記非晶質半導体膜を溶融させて結晶化することにより結晶性珪素膜を形成し、
    前記結晶性半導体膜の一部をエッチングして前記凸部に設けられた第３の絶縁膜を露出させ、
    前記凹部に設けられた結晶性半導体膜を選択的に除去して島状に分割された結晶性半導体膜を形成し、
    前記結晶性半導体膜上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
19. 基板上に第１の絶縁膜を形成し、
    前記第１の絶縁膜上にＷ、Ｍｏ、Ｔｉ、ＴａまたはＣｒのいずれか一種または複数種を含む金属層を形成し、
    前記金属層上に第２の絶縁膜を形成し、
    前記第２の絶縁膜の一部を除去することによって直線状の凹部および凸部からなるストライプパターンを形成し、
    島状の結晶性半導体膜が形成される領域に配置する前記第２の絶縁膜を除去し、
    前記金属層および前記第２の絶縁膜を覆うように第３の絶縁膜と非晶質珪素膜を連続し て成膜し、
    前記非晶質半導体膜を溶融させて結晶化することにより結晶性珪素膜を形成し、
    前記結晶性半導体膜の一部をエッチングして前記凸部に設けられた第３の絶縁膜を露出させ、
    前記凹部に設けられた結晶性半導体膜を選択的に除去して島状に分割された結晶性半導体膜を形成し、
    前記結晶性半導体膜上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
20. 基板上に第１の絶縁膜を形成し、
    前記第１の絶縁膜上にＷ、Ｍｏ、Ｔｉ、ＴａまたはＣｒのいずれか一種または複数種を含む金属層を形成し、
    前記金属層上に窒化アルミニウムまたは酸窒化アルミニウムからなる絶縁層を形成し、
    前記絶縁層上に第２の絶縁膜を形成し、
    前記第２の絶縁膜の一部を除去することによって直線状の凹部および凸部からなるストライプパターンを形成し、
    島状の結晶性半導体膜が形成される領域に配置する前記第２の絶縁膜を除去し、
    前記絶縁層および前記第２の絶縁膜を覆うように第３の絶縁膜と非晶質珪素膜を連続して成膜し、
    前記非晶質半導体膜を溶融させて結晶化することにより結晶性珪素膜を形成し、
    前記結晶性半導体膜の一部をエッチングして前記凸部に設けられた第３の絶縁膜を露出させ、
    前記凹部に設けられた結晶性半導体膜を選択的に除去して島状に分割された結晶性半導体膜を形成し、
    前記結晶性半導体膜上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
21. 請求項１４乃至請求項１９のいずれか一項において、
    前記非晶質半導体膜の結晶化は、レーザー光を照射することによって行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
22. 請求項１１乃至２１のいずれか一項において、
    前記凹部の幅は０．０１μm以上２μm以下であり、深さが０．０１μm以上１μm以下に形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。