JP2005347765A - 半導体装置及びその製造方法並びにシリコン薄膜の形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 基板1上に島状の半導体膜3を形成する工程と、半導体膜を分離膜4で覆い、半導体膜の側面を分離膜を介して保温膜5で囲む工程と、半導体膜に対して上面からエネルギービームを照射して半導体膜を結晶化し、動作半導体膜11を形成する工程とを有している。
【選択図】 図2
Description
本発明の第1実施形態では、半導体装置として薄膜トランジスタ(TFT)を例示し、その構成を製造方法とともに説明する。当該製造方法を述べるにあたって、先ず本発明の特徴であるTFTの動作半導体膜の構造及び形成方法について説明する。
ここで、良好な結晶成長を考慮し、パターニング形状の異なる種々の準単結晶シリコン膜について説明する。
先ず、変形例(その1)について述べる。サンプル作成方法は上述の手法とほぼ同様であるので省略する。
次いで、変形例(その2)について述べる。サンプル作成方法は上述の手法とほぼ同様であるので省略する。
次いで、変形例(その3)について述べる。サンプル作成方法は上述の手法とほぼ同様であるので省略する。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態では、第1実施形態と同様にTFTの構造及び製造方法について例示するが、動作半導体膜の構造及び形成方法が異なる点で相違する。なお、第1実施形態と同様の構成部材等については同符号を記して説明を省略する。
本発明の第3実施形態によるシリコン薄膜の形成方法を図21乃至図31を用いて説明する。図21乃至図24は、本実施形態によるシリコン薄膜の形成方法を示す工程断面図である。図25は、シリコン層のパターニング形状を示す平面図である。
次に、上記のようにして形成されたシリコン薄膜の結晶状態について図31を用いて説明する。図31は、本実施形態により形成されたシリコン薄膜の結晶状態を示す顕微鏡写真である。なお、この顕微鏡写真は、SEM(Scanning Electron Microscopy、走査型電子顕微鏡)法により観察したものである。また、欠陥を明瞭化させるためにセコエッチングが行われている。
次に、本実施形態の変形例(その1)によるシリコン薄膜の形成方法を図32を用いて説明する。図32は、本変形例によるシリコン薄膜の形成方法を示す平面図である。
次に、本実施形態の変形例(その2)によるシリコン薄膜の形成方法を図34を用いて説明する。図34は、本変形例によるシリコン薄膜の形成方法を示す概念図である。
次に、本実施形態の変形例(その3)によるシリコン薄膜の形成方法を図35を用いて説明する。図35は、本変形例によるシリコン薄膜の形成方法を示す概念図である。
次に、本実施形態の変形例(その4)によるシリコン薄膜の形成方法を図36を用いて説明する。図36は、本変形例によるシリコン薄膜の形成方法を示す概念図である。
次に、本実施形態の変形例(その5)によるシリコン薄膜の形成方法を図37を用いて説明する。図37は、本変形例によるシリコン薄膜の形成方法を示す概念図である。
本発明の第4実施形態による薄膜トランジスタの製造方法を図39乃至図42を用いて説明する。図39乃至図42は、本実施形態による薄膜トランジスタの製造方法を示す工程断面図である。図1乃至図38に示す第1乃至第3実施形態の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
次に、上記のようにして製造された薄膜トランジスタの電子移動度を測定した。
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
(付記1) 絶縁基板上に動作半導体膜が形成された薄膜型の半導体装置であって、前記動作半導体膜の少なくともチャネル領域が、電流方向に対して90°未満の傾きを有する粒界のみを含む結晶状態である準単結晶状態になっていることを特徴とする半導体装置。
2…バッファとなるシリコン酸化膜
3…アモルファスシリコン膜
4…分離膜となるシリコン酸化膜
5…保温膜
11…動作半導体膜
12…ネッキング部
13…熱吸収体
21…ガラス基板
22…バッファとなるシリコン酸化膜
23…ゲート酸化膜(シリコン酸化膜)
24…ゲート電極(アルミニウム膜)
25…層間絶縁膜
26…コンタクトホール
27…配線(金属膜)
31…動作半導体膜
32…ゲート電極(アルミニウム膜)
33…ソース領域
34…ドレイン領域
35…円形大粒径のディスク状結晶粒
36…微結晶シリコン
41…アモルファスシリコン膜
42…保温膜
110…ガラス基板
112…バッファ層
114…シリコン層
114a…単結晶シリコン
115a、115b、115c…領域
116…分離膜
117a…幅が狭くなっている領域
117b…幅が徐々に広くなっている領域
117c…幅が広くなっている領域
118…保温層
118a…保温層
119…ネッキング部
120…不純物層
121…結晶粒界
124…半導体層
126…ゲート酸化膜
128…アルミニウム層
130…ゲート電極
132…ソース/ドレイン拡散層
134…層間絶縁膜
136…コンタクトホール
138a…ゲート電極
138b…ソース/ドレイン電極
Claims (13)
- 絶縁基板上に動作半導体膜が形成された薄膜型の半導体装置であって、
前記動作半導体膜の少なくともチャネル領域が、電流方向に対して90°未満の傾きを有する粒界のみを含む結晶状態である準単結晶状態になっている
ことを特徴とする半導体装置。 - 絶縁基板上に動作半導体膜が形成された薄膜型の半導体装置であって、
前記動作半導体膜の少なくともチャネル領域が、円形の結晶粒で、前記結晶粒の半径をLとすると250nm<Lであり、かつ、チャネル幅をWとすると、W<4Lである円形大粒径の結晶粒からなる多結晶状態になっている
ことを特徴とする半導体装置。 - 絶縁基板上に動作半導体膜が形成された薄膜型の半導体装置の製造方法であって、
前記絶縁基板上に島状の半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜を分離膜で覆い、前記半導体膜の側面を前記分離膜を介して保温膜で囲む工程と、
前記半導体膜に対して上面からエネルギービームを照射して前記半導体膜を結晶化し、前記動作半導体膜を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項3記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体膜の下部に熱吸収体を設け、前記エネルギービームの照射を行なう
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項3記載の半導体装置の製造方法において、
前記保温膜を前記半導体膜より厚く形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 絶縁基板上に動作半導体膜が形成された薄膜型の半導体装置の製造方法であって、
前記絶縁基板上に島状の半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜を分離膜で覆い、前記半導体膜の全面を前記分離膜を介して保温膜で覆う工程と、
前記半導体膜に対して前記絶縁基板の下面からエネルギービームを照射して前記半導体膜を結晶化し、前記動作半導体膜を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 絶縁基板上にシリコン層を形成する工程と、
前記シリコン層の少なくとも側面に保温層を形成する工程と、
前記シリコン層に連続発振するエネルギービームを照射し、前記シリコン層を結晶化する工程と
を有することを特徴とするシリコン薄膜の形成方法。 - 請求項7記載のシリコン薄膜の形成方法において、
前記絶縁基板は、前記エネルギービームを透過する基板であり、
前記シリコン層を結晶化する工程では、波長400nm以上のエネルギービームを照射する
ことを特徴とするシリコン薄膜の形成方法。 - 請求項8記載のシリコン薄膜の形成方法において、
前記保温層を形成する工程では、前記シリコン層の上面にも前記保温層を形成し、
前記シリコン層を結晶化する工程では、前記絶縁基板の裏側から前記エネルギービームを照射する
ことを特徴とするシリコン薄膜の形成方法。 - 請求項7乃至9のいずれか1項に記載のシリコン薄膜の形成方法において、
前記保温層を形成する工程では、前記シリコン層の一部の領域の近傍に選択的に前記保温層を形成する
ことを特徴とするシリコン薄膜の形成方法。 - 請求項7乃至10のいずれか1項に記載のシリコン薄膜の形成方法において、
前記シリコン層を形成する工程では、前記シリコン層の一部の領域で幅が変化するように前記シリコン層を形成する
ことを特徴とするシリコン薄膜の形成方法。 - 請求項7乃至11のいずれか1項に記載のシリコン薄膜の形成方法において、
前記シリコン層を形成する工程では、前記シリコン層の一部に切り込みを形成する
ことを特徴とするシリコン薄膜の形成方法。 - 請求項11又は12記載のシリコン薄膜の形成方法において、
前記シリコン層を結晶化する工程では、前記シリコン層の幅が狭くなっている部分から前記シリコン層の幅が広くなっている部分に向かう方向に、前記エネルギービームを走査する
ことを特徴とするシリコン薄膜の形成方法。
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