JP2997375B2 - 多結晶シリコン薄膜の製造方法 - Google Patents
多結晶シリコン薄膜の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は多結晶シリコン薄膜の製
造方法に係り、特に、非結晶シリコン（Ａｍｏｒｐｈｏ
ｕｓ Ｓｉｌｉｃｏｎ：ａ−Ｓｉ）薄膜をレーザを用い
て熱処理（アニーリング）することにより多結晶シリコ
ン（ＰｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅＳｉｌｉｃｏｎ：
ｐ−Ｓｉ）薄膜に結晶化させるための多結晶シリコン薄
膜の製造方法に関する。
造方法に係り、特に、非結晶シリコン（Ａｍｏｒｐｈｏ
ｕｓ Ｓｉｌｉｃｏｎ：ａ−Ｓｉ）薄膜をレーザを用い
て熱処理（アニーリング）することにより多結晶シリコ
ン（ＰｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅＳｉｌｉｃｏｎ：
ｐ−Ｓｉ）薄膜に結晶化させるための多結晶シリコン薄
膜の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、多結晶シリコン薄膜は、半導体の
ＤＲＡＭ素子またはディスプレイの多結晶シリコン、Ｔ
ＦＴ、ＬＣＤあるいはＣＩＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｉｍａ
ｇｅＳｅｎｓｏｒ）等に広範囲に使用されている。
ＤＲＡＭ素子またはディスプレイの多結晶シリコン、Ｔ
ＦＴ、ＬＣＤあるいはＣＩＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｉｍａ
ｇｅＳｅｎｓｏｒ）等に広範囲に使用されている。
【０００３】一般に、このような多結晶シリコン薄膜の
製造方法としては、非結晶シリコンあるいは微結晶シリ
コン（Ｍｉｃｒｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｓｉｌｉｃ
ｏｎ：μ−Ｓｉ）等を１０００℃付近の高温で熱処理す
るものがあった。このような製造方法により製造された
多結晶シリコンは、その特性においては優れるものであ
るが、熱処理を高温でおこなうため、基板が曲ったり、
あるいは、薄膜が剥離される現象が発生してしまう。そ
のため、単結晶シリコン（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｓｉｌｉｃ
ｏｎ：ｃ−Ｓｉ）または石英（Ｑｕａｒｔｚ）等の高価
な基板を使用しなければならないという問題があった。
特に、薄膜が厚いほどその現象が顕著であり、その次の
工程であるフォトリソグラフィ工程を進行することがで
きない問題があった。
製造方法としては、非結晶シリコンあるいは微結晶シリ
コン（Ｍｉｃｒｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｓｉｌｉｃ
ｏｎ：μ−Ｓｉ）等を１０００℃付近の高温で熱処理す
るものがあった。このような製造方法により製造された
多結晶シリコンは、その特性においては優れるものであ
るが、熱処理を高温でおこなうため、基板が曲ったり、
あるいは、薄膜が剥離される現象が発生してしまう。そ
のため、単結晶シリコン（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｓｉｌｉｃ
ｏｎ：ｃ−Ｓｉ）または石英（Ｑｕａｒｔｚ）等の高価
な基板を使用しなければならないという問題があった。
特に、薄膜が厚いほどその現象が顕著であり、その次の
工程であるフォトリソグラフィ工程を進行することがで
きない問題があった。
【０００４】また、従来の他の非結晶シリコン薄膜を多
結晶シリコン薄膜に結晶化する具体的な方法としては、
炉等で加熱する固相結晶化（Ｓｏｌｉｄ Ｐｈａｓｅ
Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ：ＳＰＣ）法と、レー
ザで加熱するレーザアニーリング（Ｌａｓｅｒ Ａｎｎ
ｅａｌｉｎｇ：ＬＡ）法とがある（米国特許明細書第４
８５１３６３号、第４８８０７５３号および日本国特開
昭６２−１０４１１７号公報、特開昭６３−１１９５７
６号公報、特開昭６４−２５５１５号公報、特開平２−
３３９３５号公報、特開平２−１４３５５９号公報参
照）。
結晶シリコン薄膜に結晶化する具体的な方法としては、
炉等で加熱する固相結晶化（Ｓｏｌｉｄ Ｐｈａｓｅ
Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ：ＳＰＣ）法と、レー
ザで加熱するレーザアニーリング（Ｌａｓｅｒ Ａｎｎ
ｅａｌｉｎｇ：ＬＡ）法とがある（米国特許明細書第４
８５１３６３号、第４８８０７５３号および日本国特開
昭６２−１０４１１７号公報、特開昭６３−１１９５７
６号公報、特開昭６４−２５５１５号公報、特開平２−
３３９３５号公報、特開平２−１４３５５９号公報参
照）。
【０００５】しかしながら、前記ＳＰＣ法においては、
非結晶シリコンを均一に多結晶シリコンに結晶化するこ
とができるという長所を有しているが、熱処理が１００
０℃付近という高温で行なわれるため、やはり使用する
基板に制約を受けてしまう。なお、現在、６００℃付近
で低温熱処理を行なうことが研究されているが、それも
やはり安価なガラス基板を使用することができる程度に
は達していない（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓｔｒａｃｔ
ｏｆ ｔｈｅ １９９１Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃ
ｅ ｏｎ Ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅＤｅｖｉｃｅ ａｎ
ｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ，１９９１，ｐｐ５７１）。
非結晶シリコンを均一に多結晶シリコンに結晶化するこ
とができるという長所を有しているが、熱処理が１００
０℃付近という高温で行なわれるため、やはり使用する
基板に制約を受けてしまう。なお、現在、６００℃付近
で低温熱処理を行なうことが研究されているが、それも
やはり安価なガラス基板を使用することができる程度に
は達していない（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓｔｒａｃｔ
ｏｆ ｔｈｅ １９９１Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃ
ｅ ｏｎ Ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅＤｅｖｉｃｅ ａｎ
ｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ，１９９１，ｐｐ５７１）。
【０００６】これを解決するために、従来から、非結晶
シリコンの光吸収が高いエクシマレーザを用いて熱処理
するエクシマレーザアニーリング（Ｅｘｃｉｍｅｒ Ｌ
ａｓｅｒ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ：ＥＬＡ）法が研究され
ている。
シリコンの光吸収が高いエクシマレーザを用いて熱処理
するエクシマレーザアニーリング（Ｅｘｃｉｍｅｒ Ｌ
ａｓｅｒ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ：ＥＬＡ）法が研究され
ている。
【０００７】エクシマレーザは、ビームサイズが大き
く、短波長のパルスであるため、非結晶シリコンの表面
で光エネルギが吸収され、そのため、基板への熱伝達が
少なくてアニーリングに有利である。
く、短波長のパルスであるため、非結晶シリコンの表面
で光エネルギが吸収され、そのため、基板への熱伝達が
少なくてアニーリングに有利である。
【０００８】しかし、図８に示すように、エクシマレー
ザビーム自体のレーザビームエネルギが均一でないの
で、中央の高エネルギ部分でアニーリングされた非結晶
シリコンは容易に多結晶シリコンに結晶化するが、低エ
ネルギ部分であるビーム周辺部の非結晶シリコンはエネ
ルギが足りなくて非結晶シリコンで残るかまたは微結晶
シリコンに変化するという問題がある。
ザビーム自体のレーザビームエネルギが均一でないの
で、中央の高エネルギ部分でアニーリングされた非結晶
シリコンは容易に多結晶シリコンに結晶化するが、低エ
ネルギ部分であるビーム周辺部の非結晶シリコンはエネ
ルギが足りなくて非結晶シリコンで残るかまたは微結晶
シリコンに変化するという問題がある。
【０００９】そのため、図９に示すように、エクシマレ
ーザビームの高エネルギ部分の範囲を拡大して均一化す
る研究が行なわれている。
ーザビームの高エネルギ部分の範囲を拡大して均一化す
る研究が行なわれている。
【００１０】そして、図１０および図１１に示すよう
に、所定の基板１１の表面に非結晶シリコン３を形成し
た後、この基板１１の表面に前記均一化されたエクシマ
レーザビーム１を重ねてスキャンニングさせることによ
り、前記非結晶シリコン３を多結晶シリコン２に結晶化
させるようになっている。
に、所定の基板１１の表面に非結晶シリコン３を形成し
た後、この基板１１の表面に前記均一化されたエクシマ
レーザビーム１を重ねてスキャンニングさせることによ
り、前記非結晶シリコン３を多結晶シリコン２に結晶化
させるようになっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の多
結晶シリコン薄膜の製造方法においては、エクシマレー
ザビーム１の高エネルギ範囲Ｘは拡大されたもののエク
シマレーザビーム１を完全に均一化することができず、
図９に示すように、レーザビーム１の高エネルギ範囲Ｘ
の周辺部ΔＸのエネルギは均一でなく、このΔＸ部分
は、非結晶シリコン３を結晶化させるエネルギが不足し
ているため、非結晶シリコン３を適正に多結晶シリコン
２に結晶化させることができず、微結晶シリコン４に変
化されてしまう。
結晶シリコン薄膜の製造方法においては、エクシマレー
ザビーム１の高エネルギ範囲Ｘは拡大されたもののエク
シマレーザビーム１を完全に均一化することができず、
図９に示すように、レーザビーム１の高エネルギ範囲Ｘ
の周辺部ΔＸのエネルギは均一でなく、このΔＸ部分
は、非結晶シリコン３を結晶化させるエネルギが不足し
ているため、非結晶シリコン３を適正に多結晶シリコン
２に結晶化させることができず、微結晶シリコン４に変
化されてしまう。
【００１２】したがって、図１０および図１１に示すよ
うに、レーザビーム１を重ねながら、スキャンニングし
ても、基板１１全面には微結晶シリコン４と多結晶シリ
コン２とが共存することになる。
うに、レーザビーム１を重ねながら、スキャンニングし
ても、基板１１全面には微結晶シリコン４と多結晶シリ
コン２とが共存することになる。
【００１３】この場合、微結晶シリコン４と多結晶シリ
コン２との電気的特性の差により、素子の位置により動
作特性が異なってしまい、さらに、フォトリソグラフィ
等の製造工程においても、化学物質に対する反応特性ま
たは耐熱特性が異なるため、適正な処理を行なうことが
できず、素子の信頼性が著しく低下してしまうという問
題を有している。
コン２との電気的特性の差により、素子の位置により動
作特性が異なってしまい、さらに、フォトリソグラフィ
等の製造工程においても、化学物質に対する反応特性ま
たは耐熱特性が異なるため、適正な処理を行なうことが
できず、素子の信頼性が著しく低下してしまうという問
題を有している。
【００１４】そして、一度、非結晶シリコン３が微結晶
シリコン４に変化されると、エンタルピ値が３０％以上
上昇するため、３倍のエネルギを加えることにより、多
結晶シリコン２に結晶化させることができるが、実際に
３倍のエネルギを加えると、薄膜が破壊してしまうの
で、この問題は解決されなかった。
シリコン４に変化されると、エンタルピ値が３０％以上
上昇するため、３倍のエネルギを加えることにより、多
結晶シリコン２に結晶化させることができるが、実際に
３倍のエネルギを加えると、薄膜が破壊してしまうの
で、この問題は解決されなかった。
【００１５】本発明は前記した点に鑑みなされたもの
で、エクシマレーザ等の短波長のレーザビームを均一に
照射して６００℃以下の低温工程でも非結晶シリコンを
均一に多結晶シリコンに結晶化することのできる多結晶
シリコン薄膜の製造方法を提供することを目的とするも
のである。
で、エクシマレーザ等の短波長のレーザビームを均一に
照射して６００℃以下の低温工程でも非結晶シリコンを
均一に多結晶シリコンに結晶化することのできる多結晶
シリコン薄膜の製造方法を提供することを目的とするも
のである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明に係る多結晶シリコン薄膜の製造方法は、基板の
表面に形成された非結晶シリコン薄膜をレーザを用いて
熱処理することにより、多結晶シリコン薄膜を製造する
ための多結晶シリコン薄膜の製造方法において、前記非
結晶シリコンの表面の不均一なレーザビームが照射され
る部分に金属反射膜を形成し、この金属反射膜の表面全
体にＳｉＯ2 絶縁膜を形成し、前記金属反射膜の両端の
上方にマイクロレンズを配置した後、レーザビームを照
射するようにしたことを特徴とするものである。
本発明に係る多結晶シリコン薄膜の製造方法は、基板の
表面に形成された非結晶シリコン薄膜をレーザを用いて
熱処理することにより、多結晶シリコン薄膜を製造する
ための多結晶シリコン薄膜の製造方法において、前記非
結晶シリコンの表面の不均一なレーザビームが照射され
る部分に金属反射膜を形成し、この金属反射膜の表面全
体にＳｉＯ2 絶縁膜を形成し、前記金属反射膜の両端の
上方にマイクロレンズを配置した後、レーザビームを照
射するようにしたことを特徴とするものである。
【００１７】また、好ましくは、前記金属反射膜は、ア
ルミニウム、金、銀、銅等の金属のうちいずれか１つを
選択して形成され、前記金属反射膜にフォトリソグラフ
ィにより窓部分が形成され、さらに、前記マイクロレン
ズは、低屈折率のＳｉＯ2 絶縁膜に高屈折率の物質を挿
入して凹レンズ状に形成したものであることを特徴とす
るものである。
ルミニウム、金、銀、銅等の金属のうちいずれか１つを
選択して形成され、前記金属反射膜にフォトリソグラフ
ィにより窓部分が形成され、さらに、前記マイクロレン
ズは、低屈折率のＳｉＯ2 絶縁膜に高屈折率の物質を挿
入して凹レンズ状に形成したものであることを特徴とす
るものである。
【００１８】
【作用】本発明によれば、非結晶シリコンの表面に金属
反射膜およびＳｉＯ2 絶縁膜を形成し、前記金属反射膜
の両端の上方にマイクロレンズを配置した後、前記金属
反射膜が形成されていない部分が均一なエネルギ強度部
分と重なるようにレーザビームを照射すると、前記金属
反射膜の両端のマイクロレンズがビーム周辺の低エネル
ギ強度のレーザビームを高エネルギ強度部分に屈折させ
て分散させることにより、高エネルギ強度部分および低
エネルギ強度部分の一部が多結晶シリコン結晶化に寄与
して、金属反射膜が形成されていない部分における非結
晶シリコン部分を多結晶シリコンに結晶化する。そし
て、低エネルギ強度のビームの残りは金属反射膜に反射
されるかまたは吸収されるので、金属反射膜の下部の非
結晶シリコン部分は結晶化されず、非結晶シリコンとし
て残ることになり、不均一なレーザビームの照射による
非結晶シリコンの微結晶シリコン等への変化を確実に防
止することができるものである。
反射膜およびＳｉＯ2 絶縁膜を形成し、前記金属反射膜
の両端の上方にマイクロレンズを配置した後、前記金属
反射膜が形成されていない部分が均一なエネルギ強度部
分と重なるようにレーザビームを照射すると、前記金属
反射膜の両端のマイクロレンズがビーム周辺の低エネル
ギ強度のレーザビームを高エネルギ強度部分に屈折させ
て分散させることにより、高エネルギ強度部分および低
エネルギ強度部分の一部が多結晶シリコン結晶化に寄与
して、金属反射膜が形成されていない部分における非結
晶シリコン部分を多結晶シリコンに結晶化する。そし
て、低エネルギ強度のビームの残りは金属反射膜に反射
されるかまたは吸収されるので、金属反射膜の下部の非
結晶シリコン部分は結晶化されず、非結晶シリコンとし
て残ることになり、不均一なレーザビームの照射による
非結晶シリコンの微結晶シリコン等への変化を確実に防
止することができるものである。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図７を参照
して説明する。
して説明する。
【００２０】図１乃至図７は本発明に係る多結晶シリコ
ン薄膜の製造方法の一実施例を示したもので、前述のよ
うに、エクシマレーザビーム１のエネルギ強度を空間的
に均一にすると図９のような形態が得られ、エネルギの
均一な部分Ｘが非結晶シリコン３を多結晶シリコン２に
結晶化するために必要なエネルギ強度を有するように調
整すると、周辺のΔＸ部分の非結晶シリコン３はエネル
ギが不足して微結晶シリコン４に変化するので、本発明
においては、微結晶シリコン４に変化する部分が非結晶
シリコン３として残るように、凹マイクロレンズおよび
金属反射膜を使用してΔＸ部分のエネルギ強度を除去す
るものである。
ン薄膜の製造方法の一実施例を示したもので、前述のよ
うに、エクシマレーザビーム１のエネルギ強度を空間的
に均一にすると図９のような形態が得られ、エネルギの
均一な部分Ｘが非結晶シリコン３を多結晶シリコン２に
結晶化するために必要なエネルギ強度を有するように調
整すると、周辺のΔＸ部分の非結晶シリコン３はエネル
ギが不足して微結晶シリコン４に変化するので、本発明
においては、微結晶シリコン４に変化する部分が非結晶
シリコン３として残るように、凹マイクロレンズおよび
金属反射膜を使用してΔＸ部分のエネルギ強度を除去す
るものである。
【００２１】この本発明の方法においては、図１乃至図
７に示すように、エクシマレーザビーム１を反射する役
目を果たす金属反射膜７と、非結晶シリコン３と前記金
属反射膜７との間に位置しアニーリング時の高温による
非結晶シリコン３と前記金属反射膜７との望まない反応
を抑えるＳｉＯ2 絶縁膜８と、金属反射膜７の上方に位
置しレーザビーム１の周辺部のエネルギを散乱させてエ
ネルギ集中を防止するマイクロレンズ６とを用いること
により、均一にレーザビーム１を照射することができる
ものである。
７に示すように、エクシマレーザビーム１を反射する役
目を果たす金属反射膜７と、非結晶シリコン３と前記金
属反射膜７との間に位置しアニーリング時の高温による
非結晶シリコン３と前記金属反射膜７との望まない反応
を抑えるＳｉＯ2 絶縁膜８と、金属反射膜７の上方に位
置しレーザビーム１の周辺部のエネルギを散乱させてエ
ネルギ集中を防止するマイクロレンズ６とを用いること
により、均一にレーザビーム１を照射することができる
ものである。
【００２２】以下、本発明による製造方法を説明する。
【００２３】まず、図２に示すように、基板１１の表面
に、非結晶シリコン３薄膜を素子が要求する所望の形態
にフォトリソグラフィ法によりパターンニングした後、
化学蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）法またはスパッタリング等の
薄膜形成方法により１０００オングストローム以上のＳ
ｉＯ2 絶縁膜８を形成する。
に、非結晶シリコン３薄膜を素子が要求する所望の形態
にフォトリソグラフィ法によりパターンニングした後、
化学蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）法またはスパッタリング等の
薄膜形成方法により１０００オングストローム以上のＳ
ｉＯ2 絶縁膜８を形成する。
【００２４】次いで、図３に示すように、前記絶縁膜８
の表面に、アルミニウム、金、銀、銅等の金属のうちい
ずれか１つを選択してスパッタリングまたは蒸着等の一
般の半導体薄膜形成法により厚み１０００オングストロ
ーム以上の金属反射膜７を形成した後、フォトリソグラ
フィ法により均一なレーザビーム１の大きさであるＸよ
り小さく窓９を形成する。前記形成された金属反射膜７
の幅は、微結晶シリコン４が位置するΔＸ部分より大き
くＸより小さいようにしてレーザビーム１が漏らないよ
うになされている。
の表面に、アルミニウム、金、銀、銅等の金属のうちい
ずれか１つを選択してスパッタリングまたは蒸着等の一
般の半導体薄膜形成法により厚み１０００オングストロ
ーム以上の金属反射膜７を形成した後、フォトリソグラ
フィ法により均一なレーザビーム１の大きさであるＸよ
り小さく窓９を形成する。前記形成された金属反射膜７
の幅は、微結晶シリコン４が位置するΔＸ部分より大き
くＸより小さいようにしてレーザビーム１が漏らないよ
うになされている。
【００２５】その後、図４に示すように、金属反射膜７
の上部に、ΔＸ部分のエネルギを分散させて結晶化を防
ぐためのマイクロレンズ６を形成する。このマイクロレ
ンズ６の一般的な形成手段としては、ＳｉＯ2 等の低屈
折率（約１．４５）の薄膜を製造した後、フォトリソグ
ラフィ法を用いて前記金属反射膜７の周縁に沿って溝を
形成した後、高屈折率のＳｉ3 Ｎ4 （約２．０）等をス
パッタリングまたは化学蒸着法により挿入することによ
り、凹レンズの形態に形成する（Ｏｐｔｒｏｎｉｃｓ，
Ｎｏ８，１９９１，ｐｐ５３、Ｉｅｅｅ Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．１０，Ｎ
ｏ８，Ａｕｇｕｓｔ １９８９，ｐｐ３４９参照）。
の上部に、ΔＸ部分のエネルギを分散させて結晶化を防
ぐためのマイクロレンズ６を形成する。このマイクロレ
ンズ６の一般的な形成手段としては、ＳｉＯ2 等の低屈
折率（約１．４５）の薄膜を製造した後、フォトリソグ
ラフィ法を用いて前記金属反射膜７の周縁に沿って溝を
形成した後、高屈折率のＳｉ3 Ｎ4 （約２．０）等をス
パッタリングまたは化学蒸着法により挿入することによ
り、凹レンズの形態に形成する（Ｏｐｔｒｏｎｉｃｓ，
Ｎｏ８，１９９１，ｐｐ５３、Ｉｅｅｅ Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．１０，Ｎ
ｏ８，Ａｕｇｕｓｔ １９８９，ｐｐ３４９参照）。
【００２６】そして、図５に示すように、このように製
造された金属反射膜７の窓９部分をエクシマレーザでア
ニーリングし、このアニーリングにより窓９部分におけ
る非結晶シリコン３部分の一部を多結晶シリコン２に結
晶化する。すなわち、前記金属反射膜７の窓９部分にお
いて均一なエネルギ強度部分と重なるようにレーザビー
ム１を照射すると、窓９の周縁のマイクロレンズ６がΔ
Ｘ部分の低エネルギ強度のレーザビーム１を高エネルギ
強度部分Ｘに屈折させて分散させる。これにより、低エ
ネルギ強度部分のレーザビーム１の一部だけが内部の多
結晶シリコン２結晶化に寄与することになり、残りのレ
ーザビーム５は、金属反射膜７に反射されるかまたは吸
収されるので、金属反射膜７の下部の非結晶シリコン３
部分は結晶化されず非結晶シリコン３として残ることに
なる。
造された金属反射膜７の窓９部分をエクシマレーザでア
ニーリングし、このアニーリングにより窓９部分におけ
る非結晶シリコン３部分の一部を多結晶シリコン２に結
晶化する。すなわち、前記金属反射膜７の窓９部分にお
いて均一なエネルギ強度部分と重なるようにレーザビー
ム１を照射すると、窓９の周縁のマイクロレンズ６がΔ
Ｘ部分の低エネルギ強度のレーザビーム１を高エネルギ
強度部分Ｘに屈折させて分散させる。これにより、低エ
ネルギ強度部分のレーザビーム１の一部だけが内部の多
結晶シリコン２結晶化に寄与することになり、残りのレ
ーザビーム５は、金属反射膜７に反射されるかまたは吸
収されるので、金属反射膜７の下部の非結晶シリコン３
部分は結晶化されず非結晶シリコン３として残ることに
なる。
【００２７】前記窓９部分の非結晶シリコン３部分をす
べて結晶化した後、図６に示すように、金属反射膜７お
よびマイクロレンズ６をフォトリソグラフィ法で除去
し、その後、図７に示すように、金属反射膜７の下部の
結晶化されなかった残留非結晶シリコン３部分をエクシ
マレーザで結晶化する。このとき、既に結晶化された部
分（窓９部分）の多結晶シリコン２部分は安定した状態
に存在するため、再び、レーザビーム１に露出されても
結晶化に影響を受けない。したがって、金属反射膜７の
下部の大きさがＸより小さいようにして、その部分をレ
ーザビーム１でアニーリングすると全面を均一に結晶化
することができるものである。
べて結晶化した後、図６に示すように、金属反射膜７お
よびマイクロレンズ６をフォトリソグラフィ法で除去
し、その後、図７に示すように、金属反射膜７の下部の
結晶化されなかった残留非結晶シリコン３部分をエクシ
マレーザで結晶化する。このとき、既に結晶化された部
分（窓９部分）の多結晶シリコン２部分は安定した状態
に存在するため、再び、レーザビーム１に露出されても
結晶化に影響を受けない。したがって、金属反射膜７の
下部の大きさがＸより小さいようにして、その部分をレ
ーザビーム１でアニーリングすると全面を均一に結晶化
することができるものである。
【００２８】このような工程を行なうことにより、基板
１１全面を均一にレーザアニーリングした多結晶シリコ
ン２薄膜が完成する。
１１全面を均一にレーザアニーリングした多結晶シリコ
ン２薄膜が完成する。
【００２９】次に、本発明の多結晶シリコン２薄膜の製
造方法をより具体的にした実施例について説明するもの
であるが、本発明の範囲を限定するものではない。
造方法をより具体的にした実施例について説明するもの
であるが、本発明の範囲を限定するものではない。
【００３０】（実施例）まず、ガラス基板１１上に非結
晶シリコン３薄膜をフォトリソグラフィ法でパターンニ
ングした後、ＳｉＯ2 絶縁膜８をスパッタリング方法で
１０００オングストロームの薄膜に製造した（図２）。
晶シリコン３薄膜をフォトリソグラフィ法でパターンニ
ングした後、ＳｉＯ2 絶縁膜８をスパッタリング方法で
１０００オングストロームの薄膜に製造した（図２）。
【００３１】次いで、アルミニウムをスパッタリングし
て前記ＳｉＯ2 絶縁膜８の上に厚み１０００オングスト
ロームの金属反射膜７を形成した後、フォトリソグラフ
ィ法により均一なレーザビーム１の大きさであるＸより
小さく窓９を形成した（図３）。
て前記ＳｉＯ2 絶縁膜８の上に厚み１０００オングスト
ロームの金属反射膜７を形成した後、フォトリソグラフ
ィ法により均一なレーザビーム１の大きさであるＸより
小さく窓９を形成した（図３）。
【００３２】その後、金属反射膜７の上方には、ΔＸ部
分のエネルギを分散させて結晶化させないようにするマ
イクロレンズ６を製造した（図４）。ここで、前記凹マ
イクロレンズ６は、ＳｉＯ2 等の低屈折率（約１．４
５）の薄膜を全体的に１５００オングストロームに形成
した後、フォトリソグラフィ法により前記金属反射膜７
の窓９の周縁に沿って溝を形成し、高屈折率（約２．
０）等を化学蒸着法で挿入することにより、凹レンズ形
態に形成される。
分のエネルギを分散させて結晶化させないようにするマ
イクロレンズ６を製造した（図４）。ここで、前記凹マ
イクロレンズ６は、ＳｉＯ2 等の低屈折率（約１．４
５）の薄膜を全体的に１５００オングストロームに形成
した後、フォトリソグラフィ法により前記金属反射膜７
の窓９の周縁に沿って溝を形成し、高屈折率（約２．
０）等を化学蒸着法で挿入することにより、凹レンズ形
態に形成される。
【００３３】このように製造された金属反射膜７の窓９
部分をエクシマレーザでアニーリングし（図５）、非結
晶シリコン３部分の一部を多結晶シリコン２部分に結晶
化させた後、金属反射膜７およびマイクロレンズ６を除
去した（図６）。
部分をエクシマレーザでアニーリングし（図５）、非結
晶シリコン３部分の一部を多結晶シリコン２部分に結晶
化させた後、金属反射膜７およびマイクロレンズ６を除
去した（図６）。
【００３４】終わりに、金属反射膜７の下部の結晶化さ
れなかった非結晶シリコン３部分をエクシマレーザで結
晶化することにより、基板１１全面が均一にレーザアニ
ーリングされた多結晶シリコン２薄膜を製造した（図
７）。
れなかった非結晶シリコン３部分をエクシマレーザで結
晶化することにより、基板１１全面が均一にレーザアニ
ーリングされた多結晶シリコン２薄膜を製造した（図
７）。
【００３５】したがって、本発明の多結晶シリコン薄膜
の製造方法は、従来のように高温工程ではなく低温工程
により多結晶シリコン２薄膜を製造することができるの
で、高価な単結晶または石英基板の代わりに安価なガラ
ス基板、プラスチック、セラミック等の種々の基板を使
用することができる。また、精密、かつ、均一な強度分
布のレーザビーム１を製造するためには、高価な光学設
備が必要であるが、本発明は、従来の半導体製造工程を
応用することができるので、現在保有の設備および技術
を用いることができ、経済的である。
の製造方法は、従来のように高温工程ではなく低温工程
により多結晶シリコン２薄膜を製造することができるの
で、高価な単結晶または石英基板の代わりに安価なガラ
ス基板、プラスチック、セラミック等の種々の基板を使
用することができる。また、精密、かつ、均一な強度分
布のレーザビーム１を製造するためには、高価な光学設
備が必要であるが、本発明は、従来の半導体製造工程を
応用することができるので、現在保有の設備および技術
を用いることができ、経済的である。
【００３６】さらに、均一な多結晶シリコン２薄膜を製
造することができるので、素子の動作性および信頼性を
向上させることができる。
造することができるので、素子の動作性および信頼性を
向上させることができる。
【００３７】なお、本発明は前記実施例のものに限定さ
れるものではなく、必要に応じて種々変更することが可
能である。
れるものではなく、必要に応じて種々変更することが可
能である。
【００３８】
【発明の効果】以上述べたように本発明に係る多結晶シ
リコン薄膜の製造方法は、従来のように高温工程ではな
く低温工程により多結晶シリコン薄膜を製造することが
できるので、高価な単結晶または石英基板の代わりに安
価なガラス基板、プラスチック、セラミック等の種々の
基板を使用することができる。また、精密、かつ、均一
な強度分布のレーザビームを製造するためには、高価な
光学設備が必要であるが、本発明は、従来の半導体製造
工程を応用することができるので、現在保有の設備およ
び技術を用いることができ、経済的である。さらに、均
一な多結晶シリコン薄膜を製造することができるので、
素子の動作性および信頼性を向上させることができる等
の効果を奏する。
リコン薄膜の製造方法は、従来のように高温工程ではな
く低温工程により多結晶シリコン薄膜を製造することが
できるので、高価な単結晶または石英基板の代わりに安
価なガラス基板、プラスチック、セラミック等の種々の
基板を使用することができる。また、精密、かつ、均一
な強度分布のレーザビームを製造するためには、高価な
光学設備が必要であるが、本発明は、従来の半導体製造
工程を応用することができるので、現在保有の設備およ
び技術を用いることができ、経済的である。さらに、均
一な多結晶シリコン薄膜を製造することができるので、
素子の動作性および信頼性を向上させることができる等
の効果を奏する。
【図１】本発明に係る製造方法により結晶化された多結
晶シリコン薄膜を示す断面図
晶シリコン薄膜を示す断面図
【図２】本発明に係る製造方法による非結晶シリコンお
よび絶縁膜形成工程を示す断面図
よび絶縁膜形成工程を示す断面図
【図３】本発明に係る製造方法による金属反射膜形成工
程を示す断面図
程を示す断面図
【図４】本発明に係る製造方法によるマイクロレンズ形
成工程を示す断面図
成工程を示す断面図
【図５】本発明に係る製造方法によるレーザビーム照射
工程を示す断面図
工程を示す断面図
【図６】本発明に係る製造方法による金属反射膜除去工
程を示す断面図
程を示す断面図
【図７】本発明に係る製造方法による残留非結晶シリコ
ンへのレーザビーム照射工程を示す断面図
ンへのレーザビーム照射工程を示す断面図
【図８】従来のエキシマレーザビームの不均一なエネル
ギ強度を示す線図
ギ強度を示す線図
【図９】従来のエキシマレーザビームの均一なエネルギ
強度を示す線図
強度を示す線図
【図１０】従来の方法により結晶化された多結晶シリコ
ン薄膜を示す断面図
ン薄膜を示す断面図
【図１１】従来の方法により結晶化された多結晶シリコ
ン薄膜を示す平面図
ン薄膜を示す平面図
１ １次スキャンニングビーム ２ 多結晶シリコン ３ 非結晶シリコン ４ 微結晶シリコン ５ マイクロレンズにより吸収または反射されるビーム ６ マイクロレンズ ７ 金属反射膜 ８ ＳｉＯ2 絶縁膜 ９ 窓 １１ 基板
Claims (4)
- 【請求項１】 基板の表面に形成された非結晶シリコン
薄膜をレーザを用いて熱処理することにより、多結晶シ
リコン薄膜を製造するための多結晶シリコン薄膜の製造
方法において、前記非結晶シリコンの表面の不均一なレ
ーザビームが照射される部分に金属反射膜を形成し、こ
の金属反射膜の表面全体にＳｉＯ2 絶縁膜を形成し、前
記金属反射膜の両端の上方にマイクロレンズを配置した
後、レーザビームを照射するようにしたことを特徴とす
る多結晶シリコン薄膜の製造方法。 - 【請求項２】前記金属反射膜は、アルミニウム、金、
銀、銅等の金属のうちいずれか１つを選択して形成され
ることを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコン薄
膜の製造方法。 - 【請求項３】前記金属反射膜にフォトリソグラフィによ
り窓部分を形成することを特徴とする請求項１に記載の
多結晶シリコン薄膜の製造方法。 - 【請求項４】前記マイクロレンズは、低屈折率のＳｉＯ
2 絶縁膜に高屈折率の物質を挿入して凹レンズ状に形成
したものであることを特徴とする請求項１に記載の多結
晶シリコン薄膜の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1992-11615 | 1992-06-30 | ||
| KR1019920011615A KR100270618B1 (ko) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | 다결정 실리콘 박막의 제조방법 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0669128A JPH0669128A (ja) | 1994-03-11 |
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Family
ID=19335638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4347536A Expired - Lifetime JP2997375B2 (ja) | 1992-06-30 | 1992-12-28 | 多結晶シリコン薄膜の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| KR (1) | KR100270618B1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP3883592B2 (ja) * | 1995-08-07 | 2007-02-21 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | レーザ照射方法および半導体作製方法および半導体装置の作製方法および液晶電気光学装置の作製方法 |
| US5817743A (en) * | 1996-03-29 | 1998-10-06 | Alliant Techsystems Inc. | Process and materials for inducing pre-tilt in liquid crystals and liquid crystal displays |
| US5731405A (en) * | 1996-03-29 | 1998-03-24 | Alliant Techsystems Inc. | Process and materials for inducing pre-tilt in liquid crystals and liquid crystal displays |
| US6759628B1 (en) * | 1996-06-20 | 2004-07-06 | Sony Corporation | Laser annealing apparatus |
| KR100505449B1 (ko) * | 1998-12-24 | 2005-10-14 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 폴리사이드 게이트 전극 형성방법 |
| TW473783B (en) * | 1999-08-13 | 2002-01-21 | Semiconductor Energy Lab | Laser apparatus, laser annealing method, and manufacturing method of a semiconductor device |
| JP2002043245A (ja) * | 2000-07-31 | 2002-02-08 | Fujitsu Ltd | 結晶性半導体薄膜の形成方法 |
| JP4969024B2 (ja) * | 2003-01-21 | 2012-07-04 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
| US7387922B2 (en) * | 2003-01-21 | 2008-06-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser irradiation method, method for manufacturing semiconductor device, and laser irradiation system |
| JP2009135453A (ja) * | 2007-10-30 | 2009-06-18 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法、半導体装置及び電子機器 |
| US9536970B2 (en) * | 2010-03-26 | 2017-01-03 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Three-dimensional semiconductor memory devices and methods of fabricating the same |
| US11190810B2 (en) | 2018-01-26 | 2021-11-30 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Device and method for compressing image data using quantization parameter and entropy tables |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4897150A (en) * | 1988-06-29 | 1990-01-30 | Lasa Industries, Inc. | Method of direct write desposition of a conductor on a semiconductor |
| JPH03140920A (ja) * | 1989-10-26 | 1991-06-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 投写型表示装置及び該投写型表示装置に用いる液晶表示装置 |
| JPH046823A (ja) * | 1990-04-24 | 1992-01-10 | Seiko Epson Corp | 結晶性半導体薄膜の製造方法 |
-
1992
- 1992-06-30 KR KR1019920011615A patent/KR100270618B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1992-12-28 JP JP4347536A patent/JP2997375B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1992-12-30 US US07/998,683 patent/US5382548A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0669128A (ja) | 1994-03-11 |
| KR940001258A (ko) | 1994-01-11 |
| KR100270618B1 (ko) | 2000-12-01 |
| US5382548A (en) | 1995-01-17 |
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