JP2006261183A - Thin film semiconductor device - Google Patents

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史人 岡
Katsumi Nomura
克己 野村
Shinichi Muramatsu
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a thin film semiconductor device in which a crack-free polycrystalline silicon film thicker than before is formed on a substrate of different kind such as a glass substrate. <P>SOLUTION: The thin film semiconductor device has a polycrystalline silicon film formed directly on a glass substrate wherein the average crystal grain area is 80 square μm or above. It is obtained by irradiating an amorphous silicon film with an area 13 of weak laser light intensity and then irradiating it with an area 14 of strong laser light intensity when the polycrystalline silicon film is scanned with a laser beam and rendered to the polycrystalline silicon. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、薄膜太陽電池、TFT(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)用基板等の半導体素子基板や半導体素子(以下、これらを薄膜半導体装置と総称する)に関する。   The present invention relates to a semiconductor element substrate such as a thin film solar cell, a TFT (Thin Film Transistor) substrate, and a semiconductor element (hereinafter collectively referred to as a thin film semiconductor device).

近年、非導電性の異種基板、例えばガラス基板などの上に結晶シリコン膜を形成する研究が盛んに行なわれている。この異種基板上に形成した結晶シリコン膜の用途は広く、TFT、薄膜太陽電池などに用いることができる。   In recent years, research on forming a crystalline silicon film on a non-conductive dissimilar substrate such as a glass substrate has been actively conducted. The crystalline silicon film formed on this heterogeneous substrate can be used widely for TFTs, thin film solar cells, and the like.

薄膜太陽電池は、安価な基板上に低温プロセスで良好な結晶性をもつ結晶シリコン膜を形成し、これを光電変換装置に用いて、低コスト化と高性能化を図るものである。この結晶シリコン膜を太陽電池に用いることによって、非晶質シリコンからなる太陽電池で問題となっている光劣化が観測されず、さらに非晶質シリコンからなる太陽電池では感度のない、長波長光をも電気的エネルギーに変換することができる。この技術は太陽電池のみならず、光センサなどの光電変換素子への応用も可能であると期待されている。   A thin-film solar cell is formed by forming a crystalline silicon film having good crystallinity on a low-cost substrate by a low-temperature process, and using this for a photoelectric conversion device, thereby reducing cost and improving performance. By using this crystalline silicon film for a solar cell, long-wavelength light that is not observed in a solar cell made of amorphous silicon and that is not sensitive to solar cells made of amorphous silicon is not observed. Can also be converted into electrical energy. This technology is expected to be applicable not only to solar cells but also to photoelectric conversion elements such as optical sensors.

この結晶シリコン膜からなる太陽電池には、一般的にプラズマCVD法によって直接、結晶シリコン膜を堆積させる手法が用いられている。この手法によって、基板上に低温で結晶シリコン膜を形成できることが知られており、低コスト化に有効であるとされている。   In general, a solar cell made of a crystalline silicon film uses a technique of directly depositing a crystalline silicon film by a plasma CVD method. It is known that a crystalline silicon film can be formed on a substrate at a low temperature by this method, and is said to be effective for cost reduction.

このプラズマCVD法においては、形成条件を、水素でシラン系原料ガスを15倍程度以上に希釈し、プラズマ反応室内圧力を10mTorr〜10Torr、基板温度を150℃〜550℃、望ましくは400℃以下の範囲内とすることにより成膜する。これによって、結晶シリコン膜が基板上に形成される。しかし、この方法では結晶粒径は高々数μmで膜厚以上に粒径を大きくすることは困難である。その上、この方法では基板上から柱状の結晶が成長するが、その結晶内部には欠陥が多く存在し、結晶の質としてもさほど良いものではない。また、発電機能の根幹を担うi層は、素子構造最適化のためにドーピングを行なうと品質が急激に低下する。これらのことから、光電変換素子としては低コスト化に有利なシングルセルで10%を大きく上回る効率を達成することは困難であった。また、多結晶シリコンとしては、移動度が10cm2/Vsを超えることが困難であった。 In this plasma CVD method, the silane-based source gas is diluted about 15 times or more with hydrogen, the plasma reaction chamber pressure is 10 mTorr to 10 Torr, the substrate temperature is 150 ° C. to 550 ° C., preferably 400 ° C. or less. The film is formed by setting it within the range. Thereby, a crystalline silicon film is formed on the substrate. However, with this method, the crystal grain size is at most several μm, and it is difficult to increase the grain size beyond the film thickness. Moreover, in this method, columnar crystals grow from the substrate, but there are many defects inside the crystals, and the quality of the crystals is not so good. In addition, the quality of the i layer, which is the basis of the power generation function, is drastically lowered when doping is performed to optimize the device structure. For these reasons, it has been difficult for a photoelectric conversion element to achieve an efficiency significantly exceeding 10% with a single cell advantageous for cost reduction. Further, it has been difficult for polycrystalline silicon to have a mobility exceeding 10 cm 2 / Vs.

一方、レーザの走査によって結晶シリコンを形成する試みも種々検討されており、連続波レーザを用いる方法が特開平2001−351863号公報(特許文献1)に開示されている。この方法は異種基板上に非晶質シリコンを形成し、帯状の連続光源を走査することで多結晶シリコンに熔融・結晶化するもので、走査方向に長い結晶粒を成長させることを可能としている。   On the other hand, various attempts to form crystalline silicon by laser scanning have been studied, and a method using a continuous wave laser is disclosed in JP-A-2001-351863 (Patent Document 1). This method forms amorphous silicon on a heterogeneous substrate, and melts and crystallizes into polycrystalline silicon by scanning a strip-like continuous light source, making it possible to grow long crystal grains in the scanning direction. .

この連続波レーザを用いて結晶化を行なう場合、Nd:YAGやNd:YVO4等の固体レーザを用いることが試みられている。これら固体レーザを用いることで、ランニングコストを大幅に低下させると同時に品質の高い多結晶シリコンを形成することが可能となった。 When crystallization is performed using this continuous wave laser, it has been attempted to use a solid-state laser such as Nd: YAG or Nd: YVO 4 . By using these solid-state lasers, it has become possible to significantly reduce running costs and at the same time form high-quality polycrystalline silicon.

ディスプレイ用TFT基板向けの多結晶シリコン膜は、表面にMOSFETを形成することから平坦であることが求められており、固体レーザ光を用いることで非常に平坦にできることが報告されている(例えば、非特許文献1参照)。   A polycrystalline silicon film for a display TFT substrate is required to be flat because a MOSFET is formed on the surface, and it has been reported that it can be made very flat by using solid-state laser light (for example, Non-patent document 1).

また、光吸収層を用いてYAGレーザの基本波で加熱する方法が提案されている。この方法を用いることで上記第二高調波を用いる方法よりも効率良く大粒径多結晶シリコン膜が得られるとされている(例えば、非特許文献2参照)。   Further, a method of heating with a fundamental wave of a YAG laser using a light absorption layer has been proposed. By using this method, it is said that a polycrystalline silicon film having a large grain size can be obtained more efficiently than the method using the second harmonic (see, for example, Non-Patent Document 2).

さらに特開平2003−68644号公報(特許文献2)には、複数のパルスレーザを用いてシリコン膜を融解、結晶化させる方法について開示されている。この方法は、第1のパルスレーザで一旦融解、結晶化させた箇所に、第2の弱いパルスレーザ光を照射することで、結晶粒を横方向に成長させ、且つこの工程を横方向にずらしながら反復して実施することで、横方向に長い結晶を成長させることを可能としたものである。
特開平2001−351863号公報 特開平2003−68644号公報 電子情報通信学会論文誌vol.j85−cNo.8(2002)p601 第63回応用物理学関係連合講演会 講演予稿集(2002.9新潟大学)第二分冊26a−G−6(p780)
Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-68644 (Patent Document 2) discloses a method for melting and crystallizing a silicon film using a plurality of pulse lasers. This method irradiates a second weak pulse laser beam to a portion once melted and crystallized by the first pulse laser to grow crystal grains in the lateral direction and shift this process in the lateral direction. However, it is possible to grow a crystal that is long in the lateral direction by repeatedly performing the process.
JP 2001-351863 A Japanese Patent Laid-Open No. 2003-68644 IEICE Transactions vol. j85-cNo. 8 (2002) p601 63rd Applied Physics Related Conference Lecture Proceedings (2002.9 Niigata University) Volume 2 26a-G-6 (p780)

しかしながら、従来技術においては、膜中にクラックが発生し易いという問題がある。   However, the conventional technique has a problem that cracks are likely to occur in the film.

詳述するに、上記のように非晶質シリコン膜などのプリカーサ膜を直接加熱して融解するレーザ光として、上記Nd:YAGやNd:YVO4レーザの第二高調波を用いる方法や、パルスレーザであるエキシマレーザを用いて結晶化させる方法が試みられている。 More specifically, as described above, as a laser beam for directly heating and melting a precursor film such as an amorphous silicon film, a method using the second harmonic of the Nd: YAG or Nd: YVO 4 laser, or a pulse Attempts have been made to crystallize using an excimer laser, which is a laser.

しかし、上記レーザ光を用いて非晶質シリコン膜を融解・結晶化させる方法で太陽電池など、1μmを超える膜厚を結晶化させる場合、1μmを一回の照射で融解させて結晶化させると膜中にクラックが発生する。   However, when crystallizing a film thickness exceeding 1 μm, such as a solar cell, by melting and crystallizing the amorphous silicon film using the laser beam, if 1 μm is melted and crystallized by a single irradiation, Cracks occur in the film.

この原因として、次のように考えられる。レーザ光照射によってプリカーサ膜が融解し、冷却されることによって結晶化する際に、上部のシリコン膜は融点を超えるような温度領域から常温まで温度変化する。これに対して透明な異種基板を用いた場合は、レーザ光による直接加熱は期待できない為、加熱されたシリコン膜からの伝熱のみによって加熱される。しかし一般的にレーザ光で結晶化させる場合は数ミリ秒以下のレーザ光照射時間である為、ほとんど加熱されない状態で上部のシリコン膜が融点から冷却されることとなる。このシリコン膜と基板の温度変化の差によってシリコン膜には引張応力が掛かる。この応力がシリコン膜の臨界引張応力を超えるとシリコン膜にはクラックが生じる。臨界引張応力はシリコン膜の膜厚の平方根に反比例することから、シリコン膜が厚くなる程クラックが生じ易くなる。   This is considered as follows. When the precursor film is melted by laser light irradiation and is crystallized by being cooled, the temperature of the upper silicon film changes from a temperature range exceeding the melting point to room temperature. On the other hand, when a transparent dissimilar substrate is used, direct heating with a laser beam cannot be expected, so that the substrate is heated only by heat transfer from the heated silicon film. However, in general, when crystallization is performed with a laser beam, the irradiation time of the laser beam is several milliseconds or less, so that the upper silicon film is cooled from the melting point in a state of being hardly heated. A tensile stress is applied to the silicon film due to the difference in temperature change between the silicon film and the substrate. If this stress exceeds the critical tensile stress of the silicon film, the silicon film will crack. Since the critical tensile stress is inversely proportional to the square root of the thickness of the silicon film, cracks are more likely to occur as the silicon film becomes thicker.

上記の問題があることや、一般的なTFTを作製する上では膜厚は100nmあれば十分なことから、500nmを超える非晶質シリコン膜の厚膜化の検討や、その際の結晶粒径についての検討は行われていない。   Since there is the above-mentioned problem and a film thickness of 100 nm is sufficient for manufacturing a general TFT, examination of increasing the thickness of an amorphous silicon film exceeding 500 nm and the crystal grain size at that time No consideration has been made.

一般に、結晶シリコン膜を使用した薄膜太陽電池を作製する場合、十分な光吸収を行うために、2μm程度以上の膜厚を必要とする。クラックが生じたシリコン膜を太陽電池素子に用いるとクラックの端面を流れるリーク電流が極端に多くなる。さらにひどい場合には短絡し、pn素子として機能しない。太陽電池用多結晶シリコン膜を作製する上でクラックフリーの厚膜な多結晶シリコン膜を作製することは必須条件である。   In general, when a thin-film solar cell using a crystalline silicon film is manufactured, a film thickness of about 2 μm or more is required in order to perform sufficient light absorption. When a silicon film having a crack is used for a solar cell element, the leakage current flowing through the end face of the crack is extremely increased. In a more severe case, it is short-circuited and does not function as a pn element. In order to produce a polycrystalline silicon film for a solar cell, it is an indispensable condition to produce a crack-free thick polycrystalline silicon film.

横型デバイス、例えばTFT用多結晶シリコン膜を作製する場合は、さらに重要である。横型デバイスは横方向にキャリアが移動する。TFTの場合は、ソースとドレインの間に形成されるチャネル部にキャリアが流れることで、電流を制御する。このチャネルは、多結晶シリコン膜の表面近傍でゲート電圧によって反転することで形成される。従って、シリコン膜にクラックが存在すると、キャリアが走行することは全く不可能となる。   It is even more important when producing a lateral device, for example, a polycrystalline silicon film for TFT. In the horizontal device, the carrier moves in the horizontal direction. In the case of a TFT, current is controlled by carriers flowing through a channel portion formed between a source and a drain. This channel is formed by being inverted by the gate voltage in the vicinity of the surface of the polycrystalline silicon film. Therefore, if there is a crack in the silicon film, the carrier cannot travel at all.

バイポーラトランジスタを作製する場合についても同様である。集積回路中にバイポーラトランジスタを形成する場合、プレーナ型のバイポーラトランジスタを作製することが一般的であるが、バイポーラトランジスタのコレクタでは横方向にキャリアが走行してコレクタ電極で集電される。従って、多結晶シリコン膜中にクラックが存在するとキャリアの移動が妨げられ、コレクタ抵抗が大きくなり、要求性能を満たすことは困難である。   The same applies to the case of manufacturing a bipolar transistor. When forming a bipolar transistor in an integrated circuit, it is common to produce a planar type bipolar transistor. However, in the collector of the bipolar transistor, carriers run in the lateral direction and are collected by the collector electrode. Therefore, if there are cracks in the polycrystalline silicon film, carrier movement is hindered, collector resistance increases, and it is difficult to satisfy the required performance.

これらレーザアニールで形成した多結晶シリコン膜を各種デバイスに適用するに当たり、厚い膜厚の結晶化を行う必要があるが、上記の問題によるクラックの発生のために使用可能な膜を作製することが不可能であった。   In applying these polycrystalline silicon films formed by laser annealing to various devices, it is necessary to perform crystallization with a large film thickness, but it is possible to produce a film that can be used for the generation of cracks due to the above problems. It was impossible.

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、レーザアニールによって、クラックの生じない従来よりも厚膜の多結晶シリコン膜をガラス基板等の異種基板上に作製した薄膜半導体装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a thin film semiconductor device in which a polycrystalline silicon film having a thicker film than that of the prior art in which cracks do not occur is produced on a different substrate such as a glass substrate by solving the above-described problems and laser annealing. It is in.

上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成したものである。   In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.

請求項1の発明に係る薄膜半導体装置は、ガラス基板上に直接形成された多結晶シリコン膜において、その平均結晶粒面積が80平方μm以上であることを特徴とする。   The thin film semiconductor device according to the invention of claim 1 is characterized in that, in the polycrystalline silicon film directly formed on the glass substrate, the average crystal grain area is 80 square μm or more.

請求項2の発明は、請求項1に記載の薄膜半導体装置において、上記多結晶シリコン膜が、ガラス基板上に形成された熱緩衝層上に形成されていることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the thin film semiconductor device according to the first aspect, the polycrystalline silicon film is formed on a thermal buffer layer formed on a glass substrate.

請求項3の発明は、請求項2に記載の薄膜半導体装置において、上記熱緩衝層が、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜のいずれかもしくはこれらの積層構造であることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the thin film semiconductor device according to the second aspect, the thermal buffer layer is any one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or a laminated structure thereof. To do.

請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の薄膜半導体装置において、上記ガラス基板が、その構成物質中に1%以上の不純物を含んでいることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the thin film semiconductor device according to any one of the first to third aspects, the glass substrate contains 1% or more of impurities in its constituent materials.

請求項5の発明は、請求項4に記載の薄膜半導体装置において、上記ガラス基板がアルミノシリケートガラスもしくはボロシリケートガラスからなることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the thin film semiconductor device according to the fourth aspect, the glass substrate is made of aluminosilicate glass or borosilicate glass.

請求項6の発明は、請求項1〜5のいずれかに記載の薄膜半導体装置において、上記多結晶シリコン膜は、膜厚が500nm以上で平均結晶粒面積が100平方μm以上であることを特徴とする
<発明の要点>
本発明は以下の構成からなる。
A sixth aspect of the present invention is the thin film semiconductor device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the polycrystalline silicon film has a thickness of 500 nm or more and an average crystal grain area of 100 square μm or more. <Key points of the invention>
The present invention has the following configuration.

TFTや太陽電池に多結晶シリコン膜を使用する場合、安価なガラス基板を使用する必要がある。一般的に、酸化ケイ素以外の構成物質が1%を超えるガラス基板は価格が安価である。このようなガラス基板上に熱緩衝層、及び不純物拡散防止層を形成する。このような層としては、SiO2膜やSiN膜、SiON膜、またこれらの積層構造が使用できるが、上記熱緩衝、及び不純物拡散防止の機能を果たすものであればなんでもよい。その上部に非晶質シリコン膜を所望の膜厚まで堆積させる。これにレーザ照射することで非晶質シリコン膜を多結晶シリコン膜に変換する。このレーザ照射は以下の方法で行う。 When a polycrystalline silicon film is used for a TFT or a solar battery, it is necessary to use an inexpensive glass substrate. In general, a glass substrate containing more than 1% of a constituent material other than silicon oxide is inexpensive. A thermal buffer layer and an impurity diffusion prevention layer are formed on such a glass substrate. As such a layer, a SiO 2 film, a SiN film, a SiON film, or a laminated structure thereof can be used, but any layer can be used as long as it performs the functions of thermal buffering and preventing impurity diffusion. On top of this, an amorphous silicon film is deposited to a desired thickness. By irradiating this with laser, the amorphous silicon film is converted into a polycrystalline silicon film. This laser irradiation is performed by the following method.

例えば図1(a)に示すように異種基板01上に酸化シリコン膜(SiO2膜)02を介して非晶質シリコン膜03が形成されたサンプルにレーザ光12を照射し、レーザアニールによって溶融・結晶化して多結晶シリコン膜03aとするに際し、レーザ光12は図1(b)に示すように2つのレーザ光領域13、14から構成され、一方の領域14は他方の領域13よりもレーザ光強度の強い領域(レーザ光エネルギー密度の高い領域)とする。 For example, as shown in FIG. 1A, a sample in which an amorphous silicon film 03 is formed on a heterogeneous substrate 01 via a silicon oxide film (SiO 2 film) 02 is irradiated with laser light 12 and melted by laser annealing. When crystallizing the polycrystalline silicon film 03a, the laser beam 12 is composed of two laser beam regions 13 and 14 as shown in FIG. A region with high light intensity (region with high laser light energy density) is used.

レーザ光強度の強い領域(レーザ光エネルギー密度の高い領域)14とレーザ光強度の弱い領域(レーザ光エネルギー密度の低い領域)13を形成する方法としては、一方の領域14のレーザ光照射領域を小さくすることでレーザ光エネルギー密度を高くし、他方の領域13はレーザ光照射領域を広くすることでレーザ光エネルギー密度を低くする方法がある。このようにしてレーザ光照射領域に差を設けた上で、エネルギー密度の高いレーザ光領域(レーザ光強度の強い領域14)のレーザ光パワーを大きくすることで、その差をより大きくすることが可能である。それぞれの領域(レーザ光強度の弱い領域13、レーザ光強度の強い領域14)のレーザ光の形状には特に制限はなく、図1にサンプルの移動方向Xとして示す走査方向や走査方向に垂直な方向にガウス分布を有した形状に加工することが容易であるが、それ以外にも走査方向に垂直な向きに均一な形状を有するレーザ光を使用してもよい。   As a method of forming the region 14 with high laser beam intensity (region with high laser beam energy density) and the region 13 with low laser beam intensity (region with low laser beam energy density), the laser beam irradiation region of one region 14 is There is a method in which the laser beam energy density is increased by reducing the laser beam energy density, and the laser beam energy density of the other region 13 is decreased by expanding the laser beam irradiation region. In this way, by providing a difference in the laser beam irradiation region, and increasing the laser beam power in the laser beam region having a high energy density (region 14 having a high laser beam intensity), the difference can be further increased. Is possible. There is no particular limitation on the shape of the laser light in each of the regions (the region 13 where the laser light intensity is weak and the region 14 where the laser light intensity is strong), and is perpendicular to the scanning direction or the scanning direction shown as the sample moving direction X in FIG. Although it is easy to process into a shape having a Gaussian distribution in the direction, laser light having a uniform shape in a direction perpendicular to the scanning direction may be used.

上記レーザ光の光源であるレーザ光源15にはNd:YVO4レーザを用いることができるが、このレーザ光源15に限ったものではなく、非晶質シリコン膜もしくは結晶シリコン膜を融解させることができる波長の光であればなんでもよい。具体的には半導体レーザ、Nd:YAGレーザ、He−Neレーザ、エキシマレーザ等が使用可能である。本方式は連続発振するレーザ光を用いることが望ましい。 An Nd: YVO 4 laser can be used as the laser light source 15 that is the light source of the laser light, but is not limited to the laser light source 15, and an amorphous silicon film or a crystalline silicon film can be melted. Any light having a wavelength may be used. Specifically, a semiconductor laser, Nd: YAG laser, He—Ne laser, excimer laser, or the like can be used. In this method, it is desirable to use continuously oscillating laser light.

上記のような二つのレーザ光領域13、14を有するレーザ光12を使用してレーザ光照射を実施するにあたり、非晶質シリコン膜03はレーザ光強度の弱い領域13で始めに加熱され、その後、レーザ光強度の強い領域14で加熱される方向に走査する。この順でレーザ光12を照射することで、より厚い膜厚をクラックを生じさせることなく結晶化させることが可能である。   In performing laser beam irradiation using the laser beam 12 having the two laser beam regions 13 and 14 as described above, the amorphous silicon film 03 is first heated in the region 13 where the laser beam intensity is weak, and thereafter The scanning is performed in the heating direction in the region 14 where the laser light intensity is high. By irradiating the laser beam 12 in this order, a thicker film thickness can be crystallized without causing cracks.

非晶質シリコン/ガラスもしくは石英などの透明な異種基板の構造をレーザ光で加熱する際、低いエネルギー密度のレーザ光で長時間加熱する場合と、高いエネルギー密度のレーザ光で短時間加熱する場合とを比較すると、同じエネルギー量を用いた場合、低いエネルギー密度で長時間加熱する方が、ガラスなどの異種基板の温度勾配が緩やかとなる。これは長時間加熱する方が加熱中に伝熱の影響が大きくなることによる。   When heating the structure of a transparent heterogeneous substrate such as amorphous silicon / glass or quartz with a laser beam, when heating for a long time with a laser beam with a low energy density, or when heating with a laser beam with a high energy density for a short time If the same amount of energy is used, the temperature gradient of the dissimilar substrate such as glass becomes gentler when heating at a lower energy density for a longer time. This is because the effect of heat transfer becomes larger during heating for a longer time.

この知見は熱解析によって明らかにできる。図2は、一定のエネルギー量を短時間(10nm)で照射した場合と長時間(100nm)で照射した場合における、加熱終了時の温度分布の解析結果を示したものである。照射する試料は非晶質シリコン膜(膜厚:1μm)に石英からなる異種基板(厚さ:1mm)を仮定した。短時間照射した場合は基板表面側の温度勾配が急峻であり、長時間照射した場合はなだらかになっていることが分かる。   This finding can be clarified by thermal analysis. FIG. 2 shows the analysis results of the temperature distribution at the end of heating when a certain amount of energy is irradiated for a short time (10 nm) and when irradiated for a long time (100 nm). The sample to be irradiated was assumed to be an amorphous silicon film (film thickness: 1 μm) and a heterogeneous substrate (thickness: 1 mm) made of quartz. It can be seen that the temperature gradient on the substrate surface side is steep when irradiated for a short time, and becomes gentle when irradiated for a long time.

通常、レーザ光によるシリコンの結晶化は数nsec〜数μsec程度のレーザ光照射を用いることが一般的である。この程度のレーザ光照射時間では基板全体に熱量が均一に分布せず、基板温度は内部で勾配を持つ。上記数nsec〜数μsecのレーザ光照射時間内では、非晶質シリコン膜の膜厚が1μm以下の場合、基板表面より数十μmよりも深い位置では常温であり、非晶質シリコン膜からの熱は伝わっていない。   In general, the crystallization of silicon by laser light generally uses laser light irradiation of about several nsec to several μsec. With such a laser beam irradiation time, the amount of heat is not uniformly distributed over the entire substrate, and the substrate temperature has an internal gradient. When the film thickness of the amorphous silicon film is 1 μm or less within the laser beam irradiation time of several nsec to several μsec, the film is at room temperature at a position deeper than several tens of μm from the substrate surface. The heat is not transmitted.

一方、非晶質シリコン膜が融解する温度まで上昇した場合、非晶質シリコン膜は1400℃を超える温度に達する。従って基板の表面側から数十μmの間で1400℃程度の温度差があることとなる。この状態から融解したシリコン膜は冷却されることで凝固し、常温となる。この過程でシリコン膜は熱収縮をする。これに対して、基板の温度上昇は200〜300℃であることから、シリコン膜と比較するとほとんど熱収縮しない。この時にシリコン膜にかかる引張応力によってクラックが生じる。この引張応力は温度差が大きいほど大きくなることから、基板側の温度が高くなるようにする必要がある。そのためには温度勾配が小さくなるように長時間かけて加熱する必要がある。   On the other hand, when the temperature rises to a temperature at which the amorphous silicon film melts, the amorphous silicon film reaches a temperature exceeding 1400 ° C. Therefore, there is a temperature difference of about 1400 ° C. between several tens of μm from the surface side of the substrate. The silicon film melted from this state is solidified by cooling and becomes room temperature. In this process, the silicon film undergoes thermal contraction. On the other hand, since the temperature rise of the substrate is 200 to 300 ° C., it hardly heat shrinks as compared with the silicon film. At this time, a crack is generated by the tensile stress applied to the silicon film. Since the tensile stress increases as the temperature difference increases, it is necessary to increase the temperature on the substrate side. For that purpose, it is necessary to heat for a long time so that a temperature gradient becomes small.

しかし、できるだけ長時間加熱するとよいというわけではない。非常にゆっくりと加熱した場合は、十分に伝熱する時間があるため基板の温度も上昇する。非晶質シリコン膜が融解する温度までゆっくりと加熱した場合は、基板の温度も同様の温度にまで上昇してしまう。安価なガラス基板を使用する場合は最高でも600℃程度、望ましくは450℃以上にできないことから、ゆっくり加熱するにも限界がある。   However, it is not always good to heat as long as possible. When heated very slowly, the temperature of the substrate also rises because there is sufficient time for heat transfer. When it is slowly heated to a temperature at which the amorphous silicon film melts, the temperature of the substrate also rises to a similar temperature. In the case of using an inexpensive glass substrate, since it cannot be raised to about 600 ° C., desirably 450 ° C. or higher, there is a limit to the slow heating.

そこで、ガラス基板の表面付近の温度を600℃以下の温度まで上昇させるようなレーザ光(レーザ光強度の弱い領域13)を照射し、基板温度を上げておく。その後、非晶質シリコン膜のみを一気に融解させるレーザ光(レーザ光強度の強い領域14)を照射する。ガラス基板表面付近の温度を上昇させるレーザ光とは、具体的には低いエネルギー密度で非晶質シリコン膜を長時間照射する形状のレーザ光である。非晶質シリコン膜のみを一気に融解させるレーザ光とは、高いエネルギー密度で短時間非晶質シリコンを加熱するレーザ光である。   Therefore, the substrate temperature is raised by irradiating with a laser beam (region 13 having a low laser beam intensity) that raises the temperature near the surface of the glass substrate to a temperature of 600 ° C. or lower. Thereafter, a laser beam that melts only the amorphous silicon film at once (region 14 having a high laser beam intensity) is irradiated. The laser beam that raises the temperature near the surface of the glass substrate is specifically a laser beam having a shape in which the amorphous silicon film is irradiated for a long time at a low energy density. The laser beam that melts only the amorphous silicon film at once is a laser beam that heats amorphous silicon for a short time at a high energy density.

このように、基板温度を上昇させるレーザ光照射(レーザ光強度の弱い領域13)と非晶質シリコンを融解させるレーザ光照射(レーザ光強度の強い領域14)の二回に分けることで、より厚い膜厚までクラックを生じさせずに結晶化させることが可能となる。   In this way, the laser beam irradiation (region 13 with low laser beam intensity) that raises the substrate temperature and the laser beam irradiation (region 14 with high laser beam intensity) that melts amorphous silicon can be divided into two times. It is possible to crystallize a thick film without causing cracks.

基板温度を上昇させるレーザ光(レーザ光強度の弱い領域13)の照射は一回の照射で行うことに限定するものではなく、何回に分けて照射してもよい。また、非晶質シリコンを融解させるレーザ光(レーザ光強度の強い領域14)の照射についても一回の照射に限るものではない。   Irradiation with a laser beam for raising the substrate temperature (region 13 where the laser beam intensity is weak) is not limited to being performed once, and may be performed in several steps. Further, the irradiation with the laser beam for melting the amorphous silicon (region 14 having a high laser beam intensity) is not limited to one irradiation.

上記のレーザ光照射の方法に加えて、クラックを生じさせない為には更なる工夫が必要である。上記の方法を用いると、基板の表面近傍付近は600℃を越える高温になる。低価格なガラス基板を用いるとガラス中の不純物がシリコン中に拡散する。特に600℃程度まで基板温度を上昇させた上で融解させることから、ガラス基板とシリコン膜が高温で接触している時間が長い。従って、図1(a)に示すように、異種基板01と非晶質シリコン膜03の間に不純物拡散を防止する機能を持つ熱緩衝層として、例えば、酸化シリコン膜02を形成する必要性がある。この熱緩衝層には酸化シリコン膜02を用いることが望ましいが、これに限るものではなく、窒化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜等、高温に耐えて不純物の拡散を防止するものであればよい。   In addition to the laser beam irradiation method described above, further ingenuity is necessary in order not to cause cracks. When the above method is used, the vicinity of the surface of the substrate becomes a high temperature exceeding 600 ° C. If a low-cost glass substrate is used, impurities in the glass diffuse into the silicon. In particular, since the substrate temperature is raised to about 600 ° C. and then melted, the glass substrate and the silicon film are in contact with each other at a high temperature for a long time. Therefore, as shown in FIG. 1A, for example, it is necessary to form a silicon oxide film 02 as a thermal buffer layer having a function of preventing impurity diffusion between the heterogeneous substrate 01 and the amorphous silicon film 03. is there. Although it is desirable to use the silicon oxide film 02 for the thermal buffer layer, the present invention is not limited to this, and any silicon nitride film or silicon oxynitride film may be used as long as it can withstand high temperatures and prevent diffusion of impurities.

上記の方法によって、従来よりもより厚い膜厚の多結晶シリコン膜をガラス基板上に形成することが可能となり、ガラス基板上に、太陽電池やバイポーラトランジスタを有する電子回路を作製することが可能となった。具体的には、膜厚200nm以上で結晶粒径80平方μm以上のものを得ることができる。   By the above method, it becomes possible to form a thicker polycrystalline silicon film on a glass substrate than before, and to produce an electronic circuit having a solar cell or a bipolar transistor on the glass substrate. became. Specifically, a film having a thickness of 200 nm or more and a crystal grain size of 80 square μm or more can be obtained.

本発明によれば、ガラス基板上に直接形成された多結晶シリコン膜において、その平均結晶粒面積が80平方μm以上である薄膜半導体装置、すなわちホール移動度が大きい高品質な多結晶シリコン膜の薄膜半導体装置を得ることができる。例えば、結晶粒径が200平方μmを超える高品質な多結晶シリコン膜の場合には、移動度が160cm2/Vs以上となり、単結晶シリコンにも匹敵する高い移動度が得られる。 According to the present invention, in a polycrystalline silicon film directly formed on a glass substrate, a thin film semiconductor device having an average crystal grain area of 80 square μm or more, that is, a high-quality polycrystalline silicon film having high hole mobility. A thin film semiconductor device can be obtained. For example, in the case of a high-quality polycrystalline silicon film having a crystal grain size exceeding 200 square μm, the mobility is 160 cm 2 / Vs or higher, and a high mobility comparable to that of single crystal silicon can be obtained.

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施例は本発明の一例を示すものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. In addition, the following Examples show an example of this invention and this invention is not limited to these.

本発明の実施例を図1に従って説明する。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図1(a)に示すように、異種基板01としてのアルミノシリケートガラス基板上に酸化シリコン膜02を形成し、その上部に1μmの非晶質シリコン膜03を形成した。酸化シリコン膜02の形成はプラズマCVD法を用いた。原料ガスにはSiH4とN2Oの混合ガスを用いた。非晶質シリコン膜03の形成にはCat−CVD(Catalytic−Chemical Vapor Deposition)法を用い、原料ガスにはSiH4とH2の混合ガスを用いた。 As shown in FIG. 1A, a silicon oxide film 02 was formed on an aluminosilicate glass substrate as a heterogeneous substrate 01, and a 1 μm amorphous silicon film 03 was formed thereon. The silicon oxide film 02 was formed using a plasma CVD method. A mixed gas of SiH 4 and N 2 O was used as the source gas. The amorphous silicon film 03 was formed by a Cat-CVD (Catalytic-Chemical Vapor Deposition) method, and a mixed gas of SiH 4 and H 2 was used as a source gas.

このサンプルにレーザ光12を照射して結晶化を行った。その際、2種類のレーザ光を用いて結晶化の試作を行った。用いたレーザ光の仕様は次の通りである。   Crystallization was performed by irradiating the sample with laser light 12. At that time, a crystallization trial was made using two kinds of laser beams. The specifications of the used laser beam are as follows.

(A)2つのシリンドリカルレンズを用いて、図5の如く楕円形に整形したレーザ光(長軸:200μm、短軸:30μm)。   (A) Laser light (long axis: 200 μm, short axis: 30 μm) shaped into an ellipse as shown in FIG. 5 using two cylindrical lenses.

(B)二つの領域を有するレーザ光で、図6の如く、一方のレーザ光領域(レーザ光強度の弱い領域04)が楕円形(長軸350μm、短軸300μm)で、もう一つのレーザ光領域(レーザ光強度の強い領域05)がシリンドリカルレンズを用いて整形した楕円形(長軸:200μm、短軸:30μm)であるレーザ光。   (B) As shown in FIG. 6, one laser beam region (region 04 where the laser beam intensity is weak) is elliptical (major axis 350 μm, minor axis 300 μm), and another laser beam. Laser light whose region (region 05 where the laser light intensity is strong) is an ellipse (major axis: 200 μm, minor axis: 30 μm) shaped using a cylindrical lens.

上記のレーザの光源にはダイオード励起Nd:YVO4レーザ光を用いた。上記のレーザ光(A)を用いて結晶化を行った場合、非晶質シリコン膜が500nmを超えるサンプルを結晶化させたとき、膜中にクラックが発生した(図3の写真参照)。 Diode-excited Nd: YVO 4 laser light was used as the laser light source. When crystallization was performed using the above laser beam (A), when a sample having an amorphous silicon film exceeding 500 nm was crystallized, cracks occurred in the film (see the photograph in FIG. 3).

レーザ光(B)を使用し、短軸が長いレーザ光領域(レーザ光強度の弱い領域04)を先に照射し、その後短軸が短いレーザ光領域(レーザ光強度の強い領域05)を照射した場合、1.1μmまでクラックフリーにすることが可能であった(図4の写真参照)。   Using the laser beam (B), the laser beam region with a long short axis (region 04 with low laser beam intensity) is irradiated first, and then the laser beam region with a short short axis (region 05 with high laser beam intensity) is irradiated. In this case, it was possible to make crack-free up to 1.1 μm (see the photograph in FIG. 4).

レーザ光(B)を用い、短軸が長いレーザ光領域(レーザ光強度の弱い領域04)のみを非晶質シリコン膜に照射させた場合、非晶質シリコン膜が結晶シリコン膜に変化する条件にてレーザ光(B)を照射させたときは、クラックはレーザ光(A)の場合と同等の膜厚からクラックが発生した。また、この時のレーザ光(B)の短軸が長いレーザ光領域(レーザ光強度の弱い領域04)の出力で、短軸が短いレーザ光領域(レーザ光強度の強い領域05)も合わせて照射してもクラックが生じた。クラックを生じさせない短軸が長いレーザ光領域(レーザ光強度の弱い領域04)の出力について熱解析シミュレーションを実施したところ、レーザ光はシリコンの融点を超えないことが必要であった。   When laser light (B) is used and the amorphous silicon film is irradiated only with a laser light region having a long short axis (region 04 with low laser light intensity), the condition for changing the amorphous silicon film to a crystalline silicon film When the laser beam (B) was irradiated at, cracks were generated from the same film thickness as that of the laser beam (A). At this time, the output of the laser beam region (the laser beam intensity region 04) having a long short axis and the laser beam region (the laser beam intensity region 05) having a short minor axis are also combined. Cracks occurred even after irradiation. When thermal analysis simulation was performed on the output of a laser beam region having a long short axis that does not cause cracking (region 04 where the laser beam intensity is weak), the laser beam was required not to exceed the melting point of silicon.

また、短軸が長いレーザ光領域がシリコンの融点を超えないという条件を満たした上で、短軸が短いレーザ光領域(レーザ光強度の強い領域05)を照射した場合においても、短軸が短いレーザ光領域(レーザ光強度の強い領域05)の出力が大きい場合にはクラックが発生していることが分かった。その場合についても熱解析シミュレーションを実施したところ、レーザ光を照射した際にクラックが発生する場合には、ガラス基板のいずれかの場所で歪点を越える温度となっていることが分かった。   In addition, when the laser beam region having a short minor axis does not exceed the melting point of silicon and the laser beam region having a short minor axis (region 05 having a strong laser beam intensity) is irradiated, It was found that cracks occurred when the output of the short laser beam region (region 05 where the laser beam intensity was strong) was large. A thermal analysis simulation was also conducted in this case, and it was found that when a crack was generated when laser light was irradiated, the temperature exceeded the strain point at any location on the glass substrate.

従って、クラックを発生させないようにするには、短軸が長いレーザ光領域(レーザ光強度の弱い領域04)については、これによる加熱によってシリコンの融点を超えない出力とし、且つ短軸が短いレーザ光領域(レーザ光強度の強い領域05)については、ガラス基板の歪点を越えない出力とすることが必要であることを見出した。   Therefore, in order to prevent cracks from occurring, a laser beam region having a long short axis (region 04 having a low laser beam intensity) is heated so that the output does not exceed the melting point of silicon, and the short axis is a short laser. For the light region (region 05 where the laser light intensity is strong), it has been found that the output must not exceed the strain point of the glass substrate.

次に、より厚い膜厚のシリコン膜を結晶化させる為にレーザ光をより適切な形状にすることを試みた。   Next, in order to crystallize a thicker silicon film, an attempt was made to make the laser beam into a more appropriate shape.

図7にこの実施例2におけるレーザ光の形状を示す。横方向つまり走査方向に垂直な方向のレーザ光強度が均一になるようなホモジナイザを取り付けて、レーザ光を照射した。レーザ光は実施例1と同様に2種類のレーザ光(レーザ光強度の弱い領域06、レーザ光強度の強い領域07)を使用した。ホモジナイザは2種類のレーザ光に対して使用した。   FIG. 7 shows the shape of the laser beam in the second embodiment. A homogenizer was attached so that the laser beam intensity in the horizontal direction, that is, the direction perpendicular to the scanning direction was uniform, and the laser beam was irradiated. As in Example 1, two types of laser light (region 06 with low laser light intensity and region 07 with high laser light intensity) were used. The homogenizer was used for two types of laser beams.

実施例1と同様に、非晶質シリコン膜03に始めに照射されるレーザ光領域(レーザ光強度の弱い領域06)は、その後に照射されるレーザ光領域(レーザ光強度の強い領域07)よりも弱い出力としたところ、クラックが低減した。二つのレーザ光領域のサイズは、図7に示すように、始めに照射される箇所のレーザ光領域(レーザ光強度の弱い領域06)は走査方向に500μm、その後に照射される箇所のレーザ光領域(レーザ光強度の強い領域07)は10μmで、走査方向に垂直方向には共に300μmである。   As in the first embodiment, the laser beam region (region 06 with low laser beam intensity) irradiated to the amorphous silicon film 03 first is the laser beam region (region 07 with high laser beam intensity) irradiated thereafter. When the output was weaker than that, cracks were reduced. As shown in FIG. 7, the size of the two laser beam regions is as follows. The first laser beam region irradiated with the laser beam region (region 06 where the laser beam intensity is weak) is 500 μm in the scanning direction, and the laser beam irradiated thereafter is laser beam. The region (region 07 where the laser beam intensity is strong) is 10 μm, and both are 300 μm in the direction perpendicular to the scanning direction.

上記クラックの低減する出力について熱解析を行ったところ、始めに照射するレーザ光領域(レーザ光強度の弱い領域06)については非晶質シリコン03を融解させない出力で、その後照射するレーザ光領域(レーザ光強度の強い領域07)については、シリコンの融点以上とする出力とした場合であることが判った。この方法によって2.4μmの膜厚までクラックフリーで多結晶化させることが可能であった。   As a result of thermal analysis of the output for reducing the cracks, the laser beam region (region 06 where the laser beam intensity is low) to be irradiated first is an output that does not melt the amorphous silicon 03, and the laser beam region to be irradiated thereafter ( It was found that the region 07) where the laser light intensity is strong is a case where the output is set to be equal to or higher than the melting point of silicon. By this method, it was possible to make a polycrystal without cracks to a film thickness of 2.4 μm.

レーザ光強度の弱い領域06にレーザ光強度の強い領域07を重ねて照射することも有効であった。この場合、非晶質シリコン膜は初めにレーザ光強度の弱い領域06で長時間加熱され、その後、レーザ光強度の強い領域07で融点を越える。その後、冷却される過程で弱いレーザ強度の領域を経て冷却されるが、このような照射方法でもクラックの低減は可能であった。   It was also effective to irradiate the region 07 having a high laser beam intensity on the region 06 having a low laser beam intensity. In this case, the amorphous silicon film is first heated for a long time in the region 06 where the laser beam intensity is low, and then exceeds the melting point in the region 07 where the laser beam intensity is high. Thereafter, cooling is performed through a weak laser intensity region in the cooling process, but cracks can be reduced by such an irradiation method.

ボロシリケートガラスからなるガラス基板上に非晶質シリコン膜を2μm形成し、その上部に非晶質シリコン膜を形成した。この非晶質シリコン膜の膜厚は100nm〜1μmの厚さとして、実施例1、2と同様の結晶化処理を行った。この結晶化処理によって、非晶質シリコン膜の膜厚100nm〜2μmのどの膜厚についても、結晶化することができ、多結晶シリコン膜へと変化した。   An amorphous silicon film having a thickness of 2 μm was formed on a glass substrate made of borosilicate glass, and an amorphous silicon film was formed thereon. The amorphous silicon film was formed to a thickness of 100 nm to 1 μm, and the same crystallization treatment as in Examples 1 and 2 was performed. By this crystallization treatment, any film thickness of 100 nm to 2 μm of the amorphous silicon film can be crystallized and changed to a polycrystalline silicon film.

形成された多結晶シリコン膜の結晶粒径をEBSP(Electron backscattered diffraction pattern)によって同定した。その結果、図8のように膜厚によって結晶粒径が変化した。この結晶粒径の変化は、膜厚によって冷却速度が違うことに起因しており、より厚い非晶質シリコン基板をレーザ結晶化させることで、結晶粒径を大きくできることが判った。膜厚200nm以上で結晶粒径80平方μm以上、膜厚1μm以上で結晶粒径100平方μm以上となった。   The crystal grain size of the formed polycrystalline silicon film was identified by EBSP (Electron Backscattered Diffraction Pattern). As a result, the crystal grain size varied with the film thickness as shown in FIG. This change in crystal grain size is due to the difference in cooling rate depending on the film thickness, and it has been found that the crystal grain size can be increased by laser crystallization of a thicker amorphous silicon substrate. When the film thickness is 200 nm or more, the crystal grain size is 80 square μm or more, and when the film thickness is 1 μm or more, the crystal grain size is 100 square μm or more.

このようにして作成したサンプルについてホール移動度測定を行った。ホール移動度の測定はリンを1×1018cm-3にイオン注入を行った非晶質シリコンをレーザアニールした。ホール移動度を測定したところ、結晶粒径が80平方μmを超えると移動度は急激に大きくなり、200平方μmを超えると移動度は160cm2/Vs以上となった。この値は単結晶シリコンにも匹敵する高い移動度であり、結晶粒径を大きくすることで高品質な多結晶シリコン膜が形成できることが判った。 The hole mobility was measured for the sample thus prepared. The hole mobility was measured by laser annealing amorphous silicon ion-implanted with phosphorus at 1 × 10 18 cm −3 . When the hole mobility was measured, the mobility rapidly increased when the crystal grain size exceeded 80 square μm, and the mobility became 160 cm 2 / Vs or more when the crystal grain size exceeded 200 square μm. This value is a high mobility comparable to that of single crystal silicon, and it was found that a high-quality polycrystalline silicon film can be formed by increasing the crystal grain size.

本発明の実施例1に係る結晶シリコン系薄膜半導体装置の製造途中を示す図である。It is a figure which shows the middle of manufacture of the crystalline silicon type thin film semiconductor device which concerns on Example 1 of this invention. 一定のエネルギー量を短時間で照射した場合と長時間で照射した場合における基板表面側の温度勾配の違いを示した図である。It is the figure which showed the difference in the temperature gradient on the substrate surface side when the fixed amount of energy is irradiated for a short time and when irradiated for a long time. 図5のレーザ光を用いて結晶化した結晶シリコン膜の表面を示す図面代用写真である。6 is a drawing-substituting photograph showing the surface of a crystalline silicon film crystallized using the laser beam of FIG. 図6のレーザ光を用いて結晶化した結晶シリコン膜の表面を示す図面代用写真である。FIG. 7 is a drawing-substituting photograph showing the surface of a crystalline silicon film crystallized using the laser beam of FIG. 6. 本発明の比較として用いたレーザ光(A)の形状を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the shape of the laser beam (A) used as a comparison of this invention. 本発明の実施例1で用いたレーザ光(B)の形状を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the shape of the laser beam (B) used in Example 1 of this invention. 本発明の実施例2で用いたレーザ光の形状を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the shape of the laser beam used in Example 2 of this invention. 本発明の実施例3における膜厚と結晶粒径の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the film thickness in Example 3 of this invention, and a crystal grain diameter.

符号の説明Explanation of symbols

01 異種基板
02 酸化シリコン膜(SiO2膜)
03 非晶質シリコン膜
03a 多結晶シリコン膜
04 レーザ光強度の弱い領域
05 レーザ光強度の強い領域
06 レーザ光強度の弱い領域
07 レーザ光強度の強い領域
12 レーザ光
13 レーザ光強度の弱い領域
14 レーザ光強度の強い領域
15 レーザ光源
01 Dissimilar substrate 02 Silicon oxide film (SiO 2 film)
03 Amorphous silicon film 03a Polycrystalline silicon film 04 Low laser light intensity area 05 High laser light intensity area 06 Low laser light intensity area 07 High laser light intensity area 12 Laser light 13 Low laser light intensity area 14 Region with strong laser light intensity 15 Laser light source

Claims (6)

ガラス基板上に直接形成された多結晶シリコン膜において、その平均結晶粒面積が80平方μm以上であることを特徴とする薄膜半導体装置。   A thin film semiconductor device characterized in that an average crystal grain area of a polycrystalline silicon film directly formed on a glass substrate is 80 square μm or more. 請求項1に記載の薄膜半導体装置において、
上記多結晶シリコン膜が、ガラス基板上に形成された熱緩衝層上に形成されていることを特徴とする薄膜半導体装置。
The thin film semiconductor device according to claim 1,
A thin film semiconductor device, wherein the polycrystalline silicon film is formed on a thermal buffer layer formed on a glass substrate.
請求項2に記載の薄膜半導体装置において、
上記熱緩衝層が、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜のいずれかもしくはこれらの積層構造であることを特徴とする薄膜半導体装置。
The thin film semiconductor device according to claim 2,
A thin film semiconductor device, wherein the thermal buffer layer is a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or a laminated structure thereof.
請求項1〜3のいずれかに記載の薄膜半導体装置において、
上記ガラス基板が、その構成物質中に1%以上の不純物を含んでいることを特徴とする薄膜半導体装置。
In the thin film semiconductor device according to any one of claims 1 to 3,
A thin film semiconductor device, wherein the glass substrate contains 1% or more of impurities in its constituent materials.
請求項4に記載の薄膜半導体装置において、
上記ガラス基板が、アルミノシリケートガラスもしくはボロシリケートガラスからなることを特徴とする薄膜半導体装置。
The thin film semiconductor device according to claim 4,
A thin film semiconductor device, wherein the glass substrate is made of aluminosilicate glass or borosilicate glass.
請求項1〜5のいずれかに記載の薄膜半導体装置において、
上記多結晶シリコン膜は、膜厚が500nm以上で平均結晶粒面積が100平方μm以上であることを特徴とする薄膜半導体装置。
In the thin film semiconductor device according to any one of claims 1 to 5,
2. The thin film semiconductor device according to claim 1, wherein the polycrystalline silicon film has a film thickness of 500 nm or more and an average crystal grain area of 100 square μm or more.
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