JP3326158B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は結晶性を有する半導
体を用いた半導体装置の作製方法に関する。
体を用いた半導体装置の作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】結晶性の珪素薄膜半導体を用いた薄膜ト
ランジスタ（以下ＴＦＴ等）や薄膜ダイオード（ＴＦ
Ｄ）が知られている。このＴＦＴやＴＦＤは、絶縁基板
上に、もしくは半導体基板上に設けられた絶縁表面上に
薄膜半導体を形成し、この薄膜半導体を用いて構成され
るものである。このＴＦＴは、各種集積回路に利用され
ているが、特にアクティブマトリックス型の液晶表示装
置の各画素の設けられたスイッチング素子、周辺回路部
分に形成されるドライバー素子や、３次元集積回路に用
いられる素子として利用することが考えられている。
ランジスタ（以下ＴＦＴ等）や薄膜ダイオード（ＴＦ
Ｄ）が知られている。このＴＦＴやＴＦＤは、絶縁基板
上に、もしくは半導体基板上に設けられた絶縁表面上に
薄膜半導体を形成し、この薄膜半導体を用いて構成され
るものである。このＴＦＴは、各種集積回路に利用され
ているが、特にアクティブマトリックス型の液晶表示装
置の各画素の設けられたスイッチング素子、周辺回路部
分に形成されるドライバー素子や、３次元集積回路に用
いられる素子として利用することが考えられている。
【０００３】このような素子に用いられる結晶珪素膜を
得る方法としては、６００℃以上の温度で非晶質珪素膜
を加熱する方法が知られている。この方法では、非晶質
状態の珪素膜（非晶質珪素膜）を固相成長させて結晶性
珪素膜に変換するものである。その他に、レーザー光も
しくはそれと同等な強光を照射することによって珪素膜
を溶融させ、これが冷却されて凝固することを利用して
結晶性珪素膜を得る方法も知られている。
得る方法としては、６００℃以上の温度で非晶質珪素膜
を加熱する方法が知られている。この方法では、非晶質
状態の珪素膜（非晶質珪素膜）を固相成長させて結晶性
珪素膜に変換するものである。その他に、レーザー光も
しくはそれと同等な強光を照射することによって珪素膜
を溶融させ、これが冷却されて凝固することを利用して
結晶性珪素膜を得る方法も知られている。
【０００４】しかしながら、これらの方法によって得ら
れる珪素膜は多結晶であり、粒界の存在によって、単結
晶のものに比較して特性が劣った。加えて、粒界の生成
する場所が制御できないために、得られるＴＦＴの特性
のばらつきが非常に大きなものとなっている。
れる珪素膜は多結晶であり、粒界の存在によって、単結
晶のものに比較して特性が劣った。加えて、粒界の生成
する場所が制御できないために、得られるＴＦＴの特性
のばらつきが非常に大きなものとなっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を鑑みてなされたものであり、結晶化の進行を制御し、
粒界の発生する場所を制御することによって、十分な結
晶性の珪素膜を得ることを目的とする。
を鑑みてなされたものであり、結晶化の進行を制御し、
粒界の発生する場所を制御することによって、十分な結
晶性の珪素膜を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、パルス状レー
ザー光もしくはそれと同等な強光（コヒーレント光もし
くは非コヒーレント光）、すなわち、急激に出力が変動
する光エネルギーを照射することによって、珪素膜を溶
融させ、光エネルギーが絶たれた後での、珪素膜の冷却
速度に空間的な差を持たせることによって、凝固を人為
的に制御することを特徴とする。すなわち、冷却速度の
大きな部分では、早い時期に珪素膜が凝固して結晶化す
るが、冷却速度の小さな部分では結晶化に至っていない
状態を作りだす。このような状態が存在すると、先に結
晶化した部分が核となって、結晶成長が冷却速度の大き
な領域から小さな領域に拡がることとなる。この結果、
得られる結晶性珪素は極めて良好な結晶性を有し、条件
によっては、１０μｍ〜１ｍｍ四方の範囲で粒界の存在
しない実質的に単結晶の珪素膜を得ることができる。
ザー光もしくはそれと同等な強光（コヒーレント光もし
くは非コヒーレント光）、すなわち、急激に出力が変動
する光エネルギーを照射することによって、珪素膜を溶
融させ、光エネルギーが絶たれた後での、珪素膜の冷却
速度に空間的な差を持たせることによって、凝固を人為
的に制御することを特徴とする。すなわち、冷却速度の
大きな部分では、早い時期に珪素膜が凝固して結晶化す
るが、冷却速度の小さな部分では結晶化に至っていない
状態を作りだす。このような状態が存在すると、先に結
晶化した部分が核となって、結晶成長が冷却速度の大き
な領域から小さな領域に拡がることとなる。この結果、
得られる結晶性珪素は極めて良好な結晶性を有し、条件
によっては、１０μｍ〜１ｍｍ四方の範囲で粒界の存在
しない実質的に単結晶の珪素膜を得ることができる。
【０００７】本発明において、かような冷却速度の分布
を持たせるためには、窒化アルミニウム、ダイヤモン
ド、窒化ホウ素のごとき熱伝導度の高い材料の被膜を選
択的に形成すればよい。これらの材料は結晶状態であっ
ても、また、非晶質状態であってもよい。このような高
熱伝導被膜に対して、直接もしくは間接に、さらに、上
もしくは下に珪素膜を形成する。珪素膜の上にこれらの
高熱伝導被膜を形成した場合には、結晶化工程の終了し
た後、これを除去できるので、デバイスの構成上の自由
度が高まる。また、特に高熱伝導材料としてダイヤモン
ドを選択した場合には、酸素プラズマ処理等によって容
易に酸化除去できるので好ましい。
を持たせるためには、窒化アルミニウム、ダイヤモン
ド、窒化ホウ素のごとき熱伝導度の高い材料の被膜を選
択的に形成すればよい。これらの材料は結晶状態であっ
ても、また、非晶質状態であってもよい。このような高
熱伝導被膜に対して、直接もしくは間接に、さらに、上
もしくは下に珪素膜を形成する。珪素膜の上にこれらの
高熱伝導被膜を形成した場合には、結晶化工程の終了し
た後、これを除去できるので、デバイスの構成上の自由
度が高まる。また、特に高熱伝導材料としてダイヤモン
ドを選択した場合には、酸素プラズマ処理等によって容
易に酸化除去できるので好ましい。
【０００８】本発明では珪素膜の結晶性は特に問わず、
非晶質でも微結晶状態でも、多結晶状態でもよいが、レ
ーザー光等の吸収等を考慮して選定すればよい。ただ
し、レーザー光等の照射によって、珪素膜が完全に溶融
することがない場合には、結晶性の珪素膜の残りが核と
なって、本発明で意図したものとは別の結晶成長が生じ
る恐れがあるので注意が必要である。本発明でより効果
的に高い結晶性珪素膜を得るには、レーザー光等の照射
時に被膜を４００℃以上の温度に加熱しておくと良い。
このような加熱は、レーザー照射後の冷却速度を全般的
に低下させるため、結晶成長の進行の上で都合がよい。
非晶質でも微結晶状態でも、多結晶状態でもよいが、レ
ーザー光等の吸収等を考慮して選定すればよい。ただ
し、レーザー光等の照射によって、珪素膜が完全に溶融
することがない場合には、結晶性の珪素膜の残りが核と
なって、本発明で意図したものとは別の結晶成長が生じ
る恐れがあるので注意が必要である。本発明でより効果
的に高い結晶性珪素膜を得るには、レーザー光等の照射
時に被膜を４００℃以上の温度に加熱しておくと良い。
このような加熱は、レーザー照射後の冷却速度を全般的
に低下させるため、結晶成長の進行の上で都合がよい。
【０００９】また、基板を薄くしてもよい。基板はヒー
トシンクとしての機能も有するため、レーザー光等の照
射によって珪素膜に与えられた熱は、ただちに基板に吸
収されてしまう。基板が厚ければ熱容量も大きく、その
傾向が強い。逆に基板が薄く、かつ、基板の周囲が断熱
性の材料で囲まれた状態では熱の散逸が防止され、これ
もレーザー照射後の冷却速度を全般的に低下させるた
め、結晶成長の進行の上で好都合である。基板を全面的
に薄くすると機械的に問題がある場合には、必要な場所
のみを薄くしても同じ効果が得られる。例えば、ＴＦＴ
を形成する領域のみに基板に孔を設ける、というような
方法である。上記の珪素膜を加熱する方法、および基板
を薄くする方法は組み合わせて用いるとより効果的であ
る。
トシンクとしての機能も有するため、レーザー光等の照
射によって珪素膜に与えられた熱は、ただちに基板に吸
収されてしまう。基板が厚ければ熱容量も大きく、その
傾向が強い。逆に基板が薄く、かつ、基板の周囲が断熱
性の材料で囲まれた状態では熱の散逸が防止され、これ
もレーザー照射後の冷却速度を全般的に低下させるた
め、結晶成長の進行の上で好都合である。基板を全面的
に薄くすると機械的に問題がある場合には、必要な場所
のみを薄くしても同じ効果が得られる。例えば、ＴＦＴ
を形成する領域のみに基板に孔を設ける、というような
方法である。上記の珪素膜を加熱する方法、および基板
を薄くする方法は組み合わせて用いるとより効果的であ
る。
【００１０】このようにして得た高い結晶性を示す珪素
膜を用いてＴＦＴを作製する場合には、単結晶または実
質的に単結晶状態の部分がＴＦＴのチャネル形成領域と
なるようにすればよい。実質的な単結晶状態とは、完全
な結晶状態ではなく、水素またはハロゲン元素を添加し
て結晶領域中に存在する不対結合手が中和される必要が
あるが、Ｘ線回折法、ラマン散乱分光法等の構造解析手
段によって、主たる結晶方位以外の結晶方位が１％以下
しか認められない状態（結晶方位が強く配向した状態）
を言う。このような単結晶もしくは実質的に単結晶状態
は、高熱伝導材料膜の形成された領域には得られないの
で、必然的にチャネル形成領域は、高熱伝導材料膜の形
成された領域以外の領域に設けられる。
膜を用いてＴＦＴを作製する場合には、単結晶または実
質的に単結晶状態の部分がＴＦＴのチャネル形成領域と
なるようにすればよい。実質的な単結晶状態とは、完全
な結晶状態ではなく、水素またはハロゲン元素を添加し
て結晶領域中に存在する不対結合手が中和される必要が
あるが、Ｘ線回折法、ラマン散乱分光法等の構造解析手
段によって、主たる結晶方位以外の結晶方位が１％以下
しか認められない状態（結晶方位が強く配向した状態）
を言う。このような単結晶もしくは実質的に単結晶状態
は、高熱伝導材料膜の形成された領域には得られないの
で、必然的にチャネル形成領域は、高熱伝導材料膜の形
成された領域以外の領域に設けられる。
【００１１】本発明ではレーザー照射後の冷却過程にお
いて、常に結晶核が所定の場所から発生し、結晶成長は
その部分から安定的に発生する。そのため、この結晶化
過程は極めて再現性の高いものである。そのため、レー
ザーのエネルギーの変動による結晶性の変動は十分に小
さく、したがって、得られる薄膜半導体デバイスの部ま
りは極めて高くなる。
いて、常に結晶核が所定の場所から発生し、結晶成長は
その部分から安定的に発生する。そのため、この結晶化
過程は極めて再現性の高いものである。そのため、レー
ザーのエネルギーの変動による結晶性の変動は十分に小
さく、したがって、得られる薄膜半導体デバイスの部ま
りは極めて高くなる。
【００１２】
【実施例】〔実施例１〕図１に本実施例を示す。本実施
例はガラス基板上にＴＦＴを作製するプロセスに関する
ものである。本実施例においては、基板１０１としてコ
ーニング７０５９ガラスを用い、その厚さは１．１ｍｍ
もしくは３０μｍとした。次に、スパッタリング法、特
に反応性スパッタリング法によって、厚さ２００〜５０
００Å、好ましくは、３００〜１０００Åの窒化アルミ
ニウム膜を形成した。窒化アルミニウム膜における窒素
とアルミニウムの比率は０．８〜１．２が好ましかっ
た。そして、得られた窒化アルミニウム膜を選択的にエ
ッチングして、窒化アルミニウム領域１０２、１０３を
形成した。（図１（Ａ））
例はガラス基板上にＴＦＴを作製するプロセスに関する
ものである。本実施例においては、基板１０１としてコ
ーニング７０５９ガラスを用い、その厚さは１．１ｍｍ
もしくは３０μｍとした。次に、スパッタリング法、特
に反応性スパッタリング法によって、厚さ２００〜５０
００Å、好ましくは、３００〜１０００Åの窒化アルミ
ニウム膜を形成した。窒化アルミニウム膜における窒素
とアルミニウムの比率は０．８〜１．２が好ましかっ
た。そして、得られた窒化アルミニウム膜を選択的にエ
ッチングして、窒化アルミニウム領域１０２、１０３を
形成した。（図１（Ａ））
【００１３】その後、プラズマＣＶＤ法によって、厚さ
５００〜５０００Å、好ましくは５００〜３０００Åの
酸化珪素膜１０４を形成した。熱伝導を良くするため
に、酸化珪素膜１０４は可能な限り薄い方が好ましかっ
た。そして、引き続き、非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ
法やＬＰＣＶＤ法によって１００〜１０００Å、好まし
くは４００〜８００Å、例えば、５００Åの厚さに形成
した。ここでは、プラズマＣＶＤ法によって非晶質珪素
膜１０５を１０００Åの厚さに成膜した。
５００〜５０００Å、好ましくは５００〜３０００Åの
酸化珪素膜１０４を形成した。熱伝導を良くするため
に、酸化珪素膜１０４は可能な限り薄い方が好ましかっ
た。そして、引き続き、非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ
法やＬＰＣＶＤ法によって１００〜１０００Å、好まし
くは４００〜８００Å、例えば、５００Åの厚さに形成
した。ここでは、プラズマＣＶＤ法によって非晶質珪素
膜１０５を１０００Åの厚さに成膜した。
【００１４】さらに、真空中においてＫｒＦエキシマレ
ーザ（波長２４８ｎｍ、パルス幅３０ｎｓｅｃ）を照射
した。レーザー照射のエネルギー密度は２００〜４５０
ｍＪ／ｃｍ2 、ショット数は１か所に付き２〜５ショト
とした。また、基板温度は室温もしくは５００℃とし
た。レーザーとしては、その他にＸｅＣｌエキシマーレ
ーザー（波長３０８ｎｍ）やＡｒＦエキシマーレーザー
（波長１９３ｎｍ）のごとき紫外線レーザー、あるいは
ルビーレーザーのごとき可視光レーザー、Ｎｄ：ＹＡＧ
レーザーのごとき赤外線レーザーであってもよい。しか
しながら、いずれの場合にもレーザーはパルス発振レー
ザーであることが要求される。
ーザ（波長２４８ｎｍ、パルス幅３０ｎｓｅｃ）を照射
した。レーザー照射のエネルギー密度は２００〜４５０
ｍＪ／ｃｍ2 、ショット数は１か所に付き２〜５ショト
とした。また、基板温度は室温もしくは５００℃とし
た。レーザーとしては、その他にＸｅＣｌエキシマーレ
ーザー（波長３０８ｎｍ）やＡｒＦエキシマーレーザー
（波長１９３ｎｍ）のごとき紫外線レーザー、あるいは
ルビーレーザーのごとき可視光レーザー、Ｎｄ：ＹＡＧ
レーザーのごとき赤外線レーザーであってもよい。しか
しながら、いずれの場合にもレーザーはパルス発振レー
ザーであることが要求される。
【００１５】このような条件でのレーザー照射直後の珪
素膜の温度変化の概念図を図３に示す。本発明の意図と
しては当然のことではあるが、窒化アルミニウム上の方
が、他の領域（酸化珪素上）よりも温度の低下が急激で
ある。加えて、基板が室温に保たれた状態の方（Ｔs ＝
室温）が、熱の移動が大きく、基板が５００℃に保たれ
た状態（Ｔs ＝５００℃）よりも温度の低下が急激であ
った。図３に示した凝固点温度以上の状態の持続時間
は、上記の議論を反映して、窒化アルミニウム上の方が
酸化珪素上よりも短く、基板が室温に保たれている方
が、基板が５００℃に加熱されている状態よりも短い。
その結果、基板温度が室温のものでは、図１（Ｂ）に矢
印で示すような、窒化アルミニウム領域から周囲へ結晶
化は観測されなかった。一方、基板温度が５００℃のも
のでは、１０〜１００μｍの長さにわたって図１（Ｂ）
に矢印で示された結晶成長が観察された。
素膜の温度変化の概念図を図３に示す。本発明の意図と
しては当然のことではあるが、窒化アルミニウム上の方
が、他の領域（酸化珪素上）よりも温度の低下が急激で
ある。加えて、基板が室温に保たれた状態の方（Ｔs ＝
室温）が、熱の移動が大きく、基板が５００℃に保たれ
た状態（Ｔs ＝５００℃）よりも温度の低下が急激であ
った。図３に示した凝固点温度以上の状態の持続時間
は、上記の議論を反映して、窒化アルミニウム上の方が
酸化珪素上よりも短く、基板が室温に保たれている方
が、基板が５００℃に加熱されている状態よりも短い。
その結果、基板温度が室温のものでは、図１（Ｂ）に矢
印で示すような、窒化アルミニウム領域から周囲へ結晶
化は観測されなかった。一方、基板温度が５００℃のも
のでは、１０〜１００μｍの長さにわたって図１（Ｂ）
に矢印で示された結晶成長が観察された。
【００１６】このときの熱の流れについて説明すると、
レーザービームの照射される領域が窒化アルミニウム領
域１０２、１０３で囲まれた領域を覆いきれない場合，
もしくは窒化アルミニウム膜１０２、１０３が離れてい
る場合（図６（Ａ））には、珪素膜に与えられた熱エネ
ルギーは四方に伝導するが、窒化アルミニウム膜と通っ
て、レーザーの照射されなかった領域へ熱が拡散する速
度が大きいため、主としてレーザー照射領域に沿って、
窒化アルミニウム領域の方へ１次元的に移動する。
レーザービームの照射される領域が窒化アルミニウム領
域１０２、１０３で囲まれた領域を覆いきれない場合，
もしくは窒化アルミニウム膜１０２、１０３が離れてい
る場合（図６（Ａ））には、珪素膜に与えられた熱エネ
ルギーは四方に伝導するが、窒化アルミニウム膜と通っ
て、レーザーの照射されなかった領域へ熱が拡散する速
度が大きいため、主としてレーザー照射領域に沿って、
窒化アルミニウム領域の方へ１次元的に移動する。
【００１７】図６（Ａ）の実線の矢印は熱の流れを示す
が、太い線は熱の流れが大きなことを示し、主として、
窒化アルミニウム領域に向かって流れる様子が図示され
ている。レーザー照射領域から他の方向にも熱が流れる
のであるが、その量は少ない。そして、このような熱の
流れを反映して、結晶化の方向は図に点線の矢印で示す
ように熱の主たる流れの逆向きになる。そして、レーザ
ー照射領域のほぼ中央に両方から成長した結晶が衝突
し、結晶化の歪みの蓄積される部分が生じる。（図６
（Ａ））
が、太い線は熱の流れが大きなことを示し、主として、
窒化アルミニウム領域に向かって流れる様子が図示され
ている。レーザー照射領域から他の方向にも熱が流れる
のであるが、その量は少ない。そして、このような熱の
流れを反映して、結晶化の方向は図に点線の矢印で示す
ように熱の主たる流れの逆向きになる。そして、レーザ
ー照射領域のほぼ中央に両方から成長した結晶が衝突
し、結晶化の歪みの蓄積される部分が生じる。（図６
（Ａ））
【００１８】一方、窒化アルミニウムで周囲が囲まれた
領域全面にレーザーが照射された場合（図６（Ｂ））は
熱は２次元的に流れ、結果として熱の流れとは逆向き
に、窒化アルミニウムで囲まれた領域の中央部に向かっ
て結晶化が進行する。そして、この場合には中央部に結
晶の歪みが蓄積されることとなる。（図６（Ｂ））いず
れにせよ、このような結晶の歪みの大きな部分はＴＦＴ
のチャネル形成領域とするには適当でない。
領域全面にレーザーが照射された場合（図６（Ｂ））は
熱は２次元的に流れ、結果として熱の流れとは逆向き
に、窒化アルミニウムで囲まれた領域の中央部に向かっ
て結晶化が進行する。そして、この場合には中央部に結
晶の歪みが蓄積されることとなる。（図６（Ｂ））いず
れにせよ、このような結晶の歪みの大きな部分はＴＦＴ
のチャネル形成領域とするには適当でない。
【００１９】同じことは基板の厚さを変えても観察され
た。図４には基板の厚さが１．１ｍｍのものと３０μｍ
のものでの珪素膜のレーザー照射直後の温度変化の概念
図を示す。レーザー照射は室温でおこない、基板は熱伝
導を避けるために、サセプター等を用いないで、両端の
みを固定して支えた。雰囲気は真空中とした。図４から
明らかなように同じ厚さの基板であっても、窒化アルミ
ニウム上の方が、他の領域（酸化珪素上）よりも温度の
低下が急激である。また、基板が薄い方（ｔs＝３０μ
ｍ）が、基板が厚い方（ｔs ＝１．１ｍｍ）よりも温度
の低下が緩やかである。この結果、室温におけるレーザ
ー照射であっても、基板を３０μｍと薄くし、かつ、断
熱状態としてレーザー照射をおこなえば、図１（Ｂ）に
矢印で示すような、窒化アルミニウム領域から周囲へ結
晶化が、１０〜１０００μｍの長さにわたって観察され
た。
た。図４には基板の厚さが１．１ｍｍのものと３０μｍ
のものでの珪素膜のレーザー照射直後の温度変化の概念
図を示す。レーザー照射は室温でおこない、基板は熱伝
導を避けるために、サセプター等を用いないで、両端の
みを固定して支えた。雰囲気は真空中とした。図４から
明らかなように同じ厚さの基板であっても、窒化アルミ
ニウム上の方が、他の領域（酸化珪素上）よりも温度の
低下が急激である。また、基板が薄い方（ｔs＝３０μ
ｍ）が、基板が厚い方（ｔs ＝１．１ｍｍ）よりも温度
の低下が緩やかである。この結果、室温におけるレーザ
ー照射であっても、基板を３０μｍと薄くし、かつ、断
熱状態としてレーザー照射をおこなえば、図１（Ｂ）に
矢印で示すような、窒化アルミニウム領域から周囲へ結
晶化が、１０〜１０００μｍの長さにわたって観察され
た。
【００２０】なお、基板の加熱手段を赤外線ランプ等と
して、断熱状態で上記のごとき薄い基板を４００℃以上
の温度に加熱し、レーザー照射をおこなえば、より結晶
性の良好な珪素膜を得ることができた。このようにし
て、珪素膜の結晶化をおこなった。（図１（Ｂ））上記
のレーザー照射後、珪素膜をパターニング・エッチング
して、島状珪素膜領域１０６を形成し、さらにゲイト酸
化膜として厚さ５００〜２０００Å、好ましくは７００
〜１５００Åの酸化珪素膜１０７をプラズマＣＶＤ法に
よって形成し、さらに、厚さ２０００Å〜１μｍの多結
晶珪素膜を減圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）法によって形成し
た。そして、これをパターニング・エッチングし、ゲイ
ト電極１０８（Ｎチャネル型ＴＦＴ用）と１０９（Ｐチ
ャネル型ＴＦＴ用）を形成した。多結晶珪素膜には導電
性を高めるため、燐を１ｐｐｍ〜５原子％ドーピングし
た。（図１（Ｃ））
して、断熱状態で上記のごとき薄い基板を４００℃以上
の温度に加熱し、レーザー照射をおこなえば、より結晶
性の良好な珪素膜を得ることができた。このようにし
て、珪素膜の結晶化をおこなった。（図１（Ｂ））上記
のレーザー照射後、珪素膜をパターニング・エッチング
して、島状珪素膜領域１０６を形成し、さらにゲイト酸
化膜として厚さ５００〜２０００Å、好ましくは７００
〜１５００Åの酸化珪素膜１０７をプラズマＣＶＤ法に
よって形成し、さらに、厚さ２０００Å〜１μｍの多結
晶珪素膜を減圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）法によって形成し
た。そして、これをパターニング・エッチングし、ゲイ
ト電極１０８（Ｎチャネル型ＴＦＴ用）と１０９（Ｐチ
ャネル型ＴＦＴ用）を形成した。多結晶珪素膜には導電
性を高めるため、燐を１ｐｐｍ〜５原子％ドーピングし
た。（図１（Ｃ））
【００２１】その後、イオンドーピング法（プラズマド
ーピング法ともいう）によって、各ＴＦＴの島状シリコ
ン膜中に、ゲイト電極部をマスクとして自己整合的に不
純物（燐およびホウ素）を注入した。ドーピングガスと
しては、燐のドーピングにはフォスフィン（ＰＨ3 ）
を、ホウ素のドーピングにはジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）用い
た。ドーズ量は、５×１０14〜６×１０15ｃｍ-2とし
た。ドーピングは、一方のドーピングの際には他方をマ
スクで覆って、交互におこなった。そして、ＫｒＦエキ
シマーレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅３０ｎｓｅ
ｃ）を照射して、上記不純物領域の導入によって結晶性
の劣化した部分の結晶性を改善させた。レーザーのエネ
ルギー密度は１５０〜４００ｍＪ／ｃｍ2 、好ましくは
２００〜２５０ｍＪ／ｃｍ2 である。こうして、Ｎ型不
純物（燐）領域１１０、Ｐ型不純物（ホウ素）領域１１
１を形成した。これらの領域のシート抵抗は２００〜８
００Ω／□であった。
ーピング法ともいう）によって、各ＴＦＴの島状シリコ
ン膜中に、ゲイト電極部をマスクとして自己整合的に不
純物（燐およびホウ素）を注入した。ドーピングガスと
しては、燐のドーピングにはフォスフィン（ＰＨ3 ）
を、ホウ素のドーピングにはジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）用い
た。ドーズ量は、５×１０14〜６×１０15ｃｍ-2とし
た。ドーピングは、一方のドーピングの際には他方をマ
スクで覆って、交互におこなった。そして、ＫｒＦエキ
シマーレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅３０ｎｓｅ
ｃ）を照射して、上記不純物領域の導入によって結晶性
の劣化した部分の結晶性を改善させた。レーザーのエネ
ルギー密度は１５０〜４００ｍＪ／ｃｍ2 、好ましくは
２００〜２５０ｍＪ／ｃｍ2 である。こうして、Ｎ型不
純物（燐）領域１１０、Ｐ型不純物（ホウ素）領域１１
１を形成した。これらの領域のシート抵抗は２００〜８
００Ω／□であった。
【００２２】この工程において、レーザー光を用いる代
わりに、フラッシュランプを使用して短時間に１０００
〜１２００℃（シリコンモニターの温度）まで上昇さ
せ、試料を加熱する、いわゆるＲＴＡ（ラピッド・サー
マル・アニール）（ＲＴＰ、ラピット・サーマル・プロ
セスともいう）等のいわゆるレーザー光と同等の強光を
用いてもよい。その後、全面に層間絶縁物１１２とし
て、プラズマＣＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ３００
０〜８０００Å形成した。基板温度は２５０〜４５０
℃、例えば、３５０℃とした。成膜はなるべく平坦な被
膜の得られる条件でおこない、より表面の平坦性を得る
ためには、この酸化珪素膜を機械的に研磨しても効果的
であった。
わりに、フラッシュランプを使用して短時間に１０００
〜１２００℃（シリコンモニターの温度）まで上昇さ
せ、試料を加熱する、いわゆるＲＴＡ（ラピッド・サー
マル・アニール）（ＲＴＰ、ラピット・サーマル・プロ
セスともいう）等のいわゆるレーザー光と同等の強光を
用いてもよい。その後、全面に層間絶縁物１１２とし
て、プラズマＣＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ３００
０〜８０００Å形成した。基板温度は２５０〜４５０
℃、例えば、３５０℃とした。成膜はなるべく平坦な被
膜の得られる条件でおこない、より表面の平坦性を得る
ためには、この酸化珪素膜を機械的に研磨しても効果的
であった。
【００２３】そして、層間絶縁物１１２をエッチングし
て、ＴＦＴのソース／ドレインにコンタクトホールを形
成し、クロムもしくは窒化チタンの配線１１３〜１１５
を形成した。最後に、水素中で３００〜４００℃で０．
１〜２時間アニールして、シリコンの水素化を完了し
た。水素化は、イオンドーピング法によって、加速した
水素イオンを注入することによっておこなってもよい。
このようにして、ＴＦＴが完成した。
て、ＴＦＴのソース／ドレインにコンタクトホールを形
成し、クロムもしくは窒化チタンの配線１１３〜１１５
を形成した。最後に、水素中で３００〜４００℃で０．
１〜２時間アニールして、シリコンの水素化を完了し
た。水素化は、イオンドーピング法によって、加速した
水素イオンを注入することによっておこなってもよい。
このようにして、ＴＦＴが完成した。
【００２４】本実施例で作製されたＴＦＴは、移動度が
Ｎチャネル型のもので典型的には、１５０〜７５０ｃｍ
2 ／Ｖｓ、Ｐチャネル型のもので１００〜４５０ｃｍ2
／Ｖｓであった。またサブスレシュホールド特性値（Ｓ
値）は、０．０５〜０．１５桁／Ｖで、単結晶珪素のＭ
ＯＳトランジスタのものと遜色なかった。本実施例では
ＴＦＴは絶縁基板上に形成されているため、実際に回路
を形成した場合には、基板との寄生容量がないため、従
来の半導体基板上のＭＯＳトランジスタ回路以上の高速
動作が、より低消費電力で実現した。
Ｎチャネル型のもので典型的には、１５０〜７５０ｃｍ
2 ／Ｖｓ、Ｐチャネル型のもので１００〜４５０ｃｍ2
／Ｖｓであった。またサブスレシュホールド特性値（Ｓ
値）は、０．０５〜０．１５桁／Ｖで、単結晶珪素のＭ
ＯＳトランジスタのものと遜色なかった。本実施例では
ＴＦＴは絶縁基板上に形成されているため、実際に回路
を形成した場合には、基板との寄生容量がないため、従
来の半導体基板上のＭＯＳトランジスタ回路以上の高速
動作が、より低消費電力で実現した。
【００２５】〔実施例２〕 図２に本実施例の作製工程
を示す。基板としては厚さ１．１ｍｍのコーニング７０
５９を用いた。まず、基板２０１にプラズマＣＶＤ法に
よって厚さ１０００〜５０００Å、例えば、２０００Å
の酸化珪素の下地膜２０２を形成した。そして、プラズ
マＣＶＤ法によって、厚さ１００〜１０００Å、例えば
５００Åの真性（Ｉ型）の非晶質珪素膜２０３を成膜し
た。次に連続的に厚さ５００〜５０００Å、例えば１０
００Åの多結晶ダイヤモンド膜をプラズマＣＶＤ法によ
って成膜した。そして、この多結晶ダイヤモンド膜を選
択的にエッチングして、多結晶ダイヤモンド領域２０４
および２０５を形成した。
を示す。基板としては厚さ１．１ｍｍのコーニング７０
５９を用いた。まず、基板２０１にプラズマＣＶＤ法に
よって厚さ１０００〜５０００Å、例えば、２０００Å
の酸化珪素の下地膜２０２を形成した。そして、プラズ
マＣＶＤ法によって、厚さ１００〜１０００Å、例えば
５００Åの真性（Ｉ型）の非晶質珪素膜２０３を成膜し
た。次に連続的に厚さ５００〜５０００Å、例えば１０
００Åの多結晶ダイヤモンド膜をプラズマＣＶＤ法によ
って成膜した。そして、この多結晶ダイヤモンド膜を選
択的にエッチングして、多結晶ダイヤモンド領域２０４
および２０５を形成した。
【００２６】そして実施例１と同様にＫｒＦエキシマー
レーザー（波長２４８ｎｍ）を照射して、珪素膜２０３
の結晶化をおこなった。レーザー照射は真空中でおこな
い、エネルギー密度は２００〜３５０ｍＪ／ｃｍ2 、シ
ョット数は１か所に付き５ショトとした。また、基板温
度は５００℃とした。この結果、図２（Ａ）の矢印で示
すように珪素膜２０３の結晶化が進行した。（図２
（Ａ））
レーザー（波長２４８ｎｍ）を照射して、珪素膜２０３
の結晶化をおこなった。レーザー照射は真空中でおこな
い、エネルギー密度は２００〜３５０ｍＪ／ｃｍ2 、シ
ョット数は１か所に付き５ショトとした。また、基板温
度は５００℃とした。この結果、図２（Ａ）の矢印で示
すように珪素膜２０３の結晶化が進行した。（図２
（Ａ））
【００２７】なお、レーザー照射は、図２（Ｂ）に示す
ように、珪素膜２０３をパターニング・エッチングして
島状の珪素膜領域２０６、２０７を形成してからおこな
っても同じ効果が得られた。多結晶ダイヤモンド膜は用
いたレーザー光を十分に透過したが、いずれの場合でも
多結晶ダイヤモンド膜の下の領域の珪素膜は十分な結晶
化がおこなわれなかった。
ように、珪素膜２０３をパターニング・エッチングして
島状の珪素膜領域２０６、２０７を形成してからおこな
っても同じ効果が得られた。多結晶ダイヤモンド膜は用
いたレーザー光を十分に透過したが、いずれの場合でも
多結晶ダイヤモンド膜の下の領域の珪素膜は十分な結晶
化がおこなわれなかった。
【００２８】その後、酸素プラズマ中に放置することに
よって多結晶ダイヤモンド膜２０４、２０５を酸化させ
た。多結晶ダイヤモンド膜の残査（主として無定形炭
素）は、硫酸過酸化水素水で洗浄することによって完全
に除去できた。そして、珪素膜２０３をパターニング・
エッチングして、島状珪素膜領域２０６、２０７を形成
した。島状領域のうち、２１３および２１４で示す領域
は先の多結晶ダイヤモンド膜の下の領域であり、珪素膜
の結晶性は極めて悪かったが、本実施例では、これらの
部分をＴＦＴのチャネル形成領域以外として用いるの
で、何ら問題はない。
よって多結晶ダイヤモンド膜２０４、２０５を酸化させ
た。多結晶ダイヤモンド膜の残査（主として無定形炭
素）は、硫酸過酸化水素水で洗浄することによって完全
に除去できた。そして、珪素膜２０３をパターニング・
エッチングして、島状珪素膜領域２０６、２０７を形成
した。島状領域のうち、２１３および２１４で示す領域
は先の多結晶ダイヤモンド膜の下の領域であり、珪素膜
の結晶性は極めて悪かったが、本実施例では、これらの
部分をＴＦＴのチャネル形成領域以外として用いるの
で、何ら問題はない。
【００２９】その後、プラズマＣＶＤ法によって、厚さ
５００〜２０００Å、例えば、１２００Åの酸化珪素膜
２０８を堆積し、引き続いて、スパッタリング法によっ
て、厚さ３０００〜８０００Å、例えば６０００Åのア
ルミニウム（０．０１〜０．２重量％のスカンジウムを
含む）を成膜した。そして、アルミニウム膜をパターニ
ングして、ゲイト電極２０９（Ｎチャネル型ＴＦＴ用）
および２１１（Ｐチャネル型ＴＦＴ用）を形成した。
５００〜２０００Å、例えば、１２００Åの酸化珪素膜
２０８を堆積し、引き続いて、スパッタリング法によっ
て、厚さ３０００〜８０００Å、例えば６０００Åのア
ルミニウム（０．０１〜０．２重量％のスカンジウムを
含む）を成膜した。そして、アルミニウム膜をパターニ
ングして、ゲイト電極２０９（Ｎチャネル型ＴＦＴ用）
および２１１（Ｐチャネル型ＴＦＴ用）を形成した。
【００３０】さらに、これらのアルミニウムの電極の表
面を陽極酸化して、表面に酸化物層２１０、２１２を形
成した。この陽極酸化は、酒石酸が１〜５％含まれたエ
チレングリコール溶液中でおこなった。得られた酸化物
層２１０、２１２の厚さは約２０００Åであった。な
お、この酸化物２１０、２１２は、後のイオンドーピン
グ工程において、オフセットゲイト領域を形成する厚さ
となるので、オフセットゲイト領域の長さを上記陽極酸
化工程で決めることができる。（図２（Ｃ））
面を陽極酸化して、表面に酸化物層２１０、２１２を形
成した。この陽極酸化は、酒石酸が１〜５％含まれたエ
チレングリコール溶液中でおこなった。得られた酸化物
層２１０、２１２の厚さは約２０００Åであった。な
お、この酸化物２１０、２１２は、後のイオンドーピン
グ工程において、オフセットゲイト領域を形成する厚さ
となるので、オフセットゲイト領域の長さを上記陽極酸
化工程で決めることができる。（図２（Ｃ））
【００３１】次に、イオンドーピング法（プラズマドー
ピング法とも言う）によって、島状珪素膜領域２０６、
２０７にゲイト電極部（すなわちゲイト電極２０９、２
１１とその周囲の酸化層２１０、２１２を一体として表
現したもの）をマスクとして、自己整合的にＮ型不純物
（燐）およびＰ型不純物（ホウ素）を添加した。ドーズ
量は５×１０14〜８×１０15ｃｍ-2、例えば、燐を１×
１０15ｃｍ-2、ホウ素を２×１０15ｃｍ-2とした。この
結果、Ｎ型の不純物領域２１５とＰ型の不純物領域２１
６が形成された。図からも明らかなように不純物領域と
ゲイト電極とは陽極酸化物２１０、２１２の厚さ程度離
れたオフセットゲイト状態となった。このようなオフセ
ットゲイト状態は、特にゲイト電極に逆電圧（Ｎチャネ
ルＴＦＴの場合はマイナス）を印加した際のリーク電流
（オフ電流ともいう）を低減する上で有効であった。
ピング法とも言う）によって、島状珪素膜領域２０６、
２０７にゲイト電極部（すなわちゲイト電極２０９、２
１１とその周囲の酸化層２１０、２１２を一体として表
現したもの）をマスクとして、自己整合的にＮ型不純物
（燐）およびＰ型不純物（ホウ素）を添加した。ドーズ
量は５×１０14〜８×１０15ｃｍ-2、例えば、燐を１×
１０15ｃｍ-2、ホウ素を２×１０15ｃｍ-2とした。この
結果、Ｎ型の不純物領域２１５とＰ型の不純物領域２１
６が形成された。図からも明らかなように不純物領域と
ゲイト電極とは陽極酸化物２１０、２１２の厚さ程度離
れたオフセットゲイト状態となった。このようなオフセ
ットゲイト状態は、特にゲイト電極に逆電圧（Ｎチャネ
ルＴＦＴの場合はマイナス）を印加した際のリーク電流
（オフ電流ともいう）を低減する上で有効であった。
【００３２】その後、レーザー光の照射によってアニー
ルをおこなった。レーザー光としては、ＫｒＦエキシマ
レーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を
用いた。レーザー光の照射条件は、エネルギー密度が２
００〜４００ｍＪ／ｃｍ2 、例えば２５０ｍＪ／ｃｍ2
とし、一か所につき２〜１０ショット、例えば２ショッ
ト照射した。このレーザー光の照射時に基板を２００〜
４５０℃程度に加熱することによって、効果を増大せし
めてもよい。この工程によって、結晶性の不十分な領域
２１３、２１４は十分な結晶性を有する領域となった。
実際、これらの領域はＴＦＴのソースあるいはドレイン
として用いられた。（図２（Ｄ））
ルをおこなった。レーザー光としては、ＫｒＦエキシマ
レーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を
用いた。レーザー光の照射条件は、エネルギー密度が２
００〜４００ｍＪ／ｃｍ2 、例えば２５０ｍＪ／ｃｍ2
とし、一か所につき２〜１０ショット、例えば２ショッ
ト照射した。このレーザー光の照射時に基板を２００〜
４５０℃程度に加熱することによって、効果を増大せし
めてもよい。この工程によって、結晶性の不十分な領域
２１３、２１４は十分な結晶性を有する領域となった。
実際、これらの領域はＴＦＴのソースあるいはドレイン
として用いられた。（図２（Ｄ））
【００３３】続いて、厚さ６０００Åの酸化珪素膜２１
７を層間絶縁物としてプラズマＣＶＤ法によって形成し
た。そして、層間絶縁物２１７にコンタクトホールを形
成して、金属材料、例えば、窒化チタンとアルミニウム
の多層膜によってＴＦＴの電極・配線２１８〜２２０を
形成した。最後に、１気圧の水素雰囲気で３５０℃、３
０分のアニールを行い、ＴＦＴを有するアクティブマト
リクスの画素回路を完成した。（図２（Ｅ））
７を層間絶縁物としてプラズマＣＶＤ法によって形成し
た。そして、層間絶縁物２１７にコンタクトホールを形
成して、金属材料、例えば、窒化チタンとアルミニウム
の多層膜によってＴＦＴの電極・配線２１８〜２２０を
形成した。最後に、１気圧の水素雰囲気で３５０℃、３
０分のアニールを行い、ＴＦＴを有するアクティブマト
リクスの画素回路を完成した。（図２（Ｅ））
【００３４】〔実施例３〕本実施例は基板に部分的に薄
い領域を設け、その領域にＴＦＴを形成したものであ
る。図５に本実施例のＴＦＴの断面の概略を示す。厚さ
１．１ｍｍの基板５０１には部分的に、例えば、５０×
２００μｍの大きさで厚さが５０μｍの領域５０２を設
けた。このような領域の上では断熱効果によって珪素膜
の冷却速度は小さく、図４に示したのと同じ効果が得ら
れた。
い領域を設け、その領域にＴＦＴを形成したものであ
る。図５に本実施例のＴＦＴの断面の概略を示す。厚さ
１．１ｍｍの基板５０１には部分的に、例えば、５０×
２００μｍの大きさで厚さが５０μｍの領域５０２を設
けた。このような領域の上では断熱効果によって珪素膜
の冷却速度は小さく、図４に示したのと同じ効果が得ら
れた。
【００３５】その結果、十分な大きさの結晶が領域５０
２に得られた。しかしながら、他の領域では基板が厚い
ため得られた結晶珪素膜の結晶性はそれほど良くなかっ
た。本実施例では、実施例１と同様に最初に基板上に窒
化アルミニウム膜を選択的に形成し、その後、下地の酸
化珪素膜と非晶質珪素膜を堆積した。そして、この状態
で、真空中においてＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８
ｎｍ、パルス幅３０ｎｓｅｃ）を照射した。レーザー照
射のエネルギー密度は２００〜４５０ｍＪ／ｃｍ2 とし
た。また、基板温度は室温とした。
２に得られた。しかしながら、他の領域では基板が厚い
ため得られた結晶珪素膜の結晶性はそれほど良くなかっ
た。本実施例では、実施例１と同様に最初に基板上に窒
化アルミニウム膜を選択的に形成し、その後、下地の酸
化珪素膜と非晶質珪素膜を堆積した。そして、この状態
で、真空中においてＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８
ｎｍ、パルス幅３０ｎｓｅｃ）を照射した。レーザー照
射のエネルギー密度は２００〜４５０ｍＪ／ｃｍ2 とし
た。また、基板温度は室温とした。
【００３６】この結果、室温におけるレーザー照射であ
るにも関わらず、他の実施例と同じような横方向への結
晶成長（すなわち、窒化アルミニウム領域から周囲への
結晶成長）が観察された。得られた結晶性珪素膜を用い
て作製されたＴＦＴの典型的な特性は、移動度がＮチャ
ネル型のもので２５０〜７５０ｃｍ2 ／Ｖｓであった。
るにも関わらず、他の実施例と同じような横方向への結
晶成長（すなわち、窒化アルミニウム領域から周囲への
結晶成長）が観察された。得られた結晶性珪素膜を用い
て作製されたＴＦＴの典型的な特性は、移動度がＮチャ
ネル型のもので２５０〜７５０ｃｍ2 ／Ｖｓであった。
【００３７】
【発明の効果】本発明によって、少なくともチャネル形
成領域を実質的な単結晶珪素膜で構成したＴＦＴを作製
することができた。その結果、ＴＦＴの特性は飛躍的に
向上した。本発明はＴＦＴに限らず、その他の薄膜半導
体を用いたデバイスに応用でき、これらの特性を向上さ
せる上で有効なことは言うまでもない。また、実施例で
は絶縁基板上の薄膜半導体デバイス（ここではＴＦＴ）
についてのみ記述したが、単結晶半導体基板上に形成さ
れたＴＦＴにおいても本発明が有効であることは言うま
でもない。
成領域を実質的な単結晶珪素膜で構成したＴＦＴを作製
することができた。その結果、ＴＦＴの特性は飛躍的に
向上した。本発明はＴＦＴに限らず、その他の薄膜半導
体を用いたデバイスに応用でき、これらの特性を向上さ
せる上で有効なことは言うまでもない。また、実施例で
は絶縁基板上の薄膜半導体デバイス（ここではＴＦＴ）
についてのみ記述したが、単結晶半導体基板上に形成さ
れたＴＦＴにおいても本発明が有効であることは言うま
でもない。
【００３８】従来のレーザー照射後の結晶化工程におい
ては、このような安定的に結晶核となるものが存在しな
かったため、レーザーのエネルギーによって得られる珪
素膜の結晶性は大きく変動した。すなわち、エネルギー
が小さすぎると珪素膜の溶融が不十分で結晶成長が不十
分であるだけでなく、エネルギーが大きすぎても珪素膜
が完全に溶融してしまい、冷却過程においても結晶核が
存在せず、過冷却状態となって、非晶質化してしまっ
た。このため、最適なレーザーのエネルギーは、膜が十
分に溶融し、かつ、結晶核となる部分が残っているとい
う条件の満たされるごく狭い範囲であった。
ては、このような安定的に結晶核となるものが存在しな
かったため、レーザーのエネルギーによって得られる珪
素膜の結晶性は大きく変動した。すなわち、エネルギー
が小さすぎると珪素膜の溶融が不十分で結晶成長が不十
分であるだけでなく、エネルギーが大きすぎても珪素膜
が完全に溶融してしまい、冷却過程においても結晶核が
存在せず、過冷却状態となって、非晶質化してしまっ
た。このため、最適なレーザーのエネルギーは、膜が十
分に溶融し、かつ、結晶核となる部分が残っているとい
う条件の満たされるごく狭い範囲であった。
【００３９】これに対し、本発明では、レーザー光等を
照射した後の冷却過程においては、最初に結晶核の生じ
る場所（選択的に形成された高熱伝導材料被膜）が特定
されており、いかなる冷却過程においても結晶成長がそ
の核から進行した。このため、膜が十分に溶融し、か
つ、膜が蒸発しないという、極めて広いエネルギー範囲
であれば、安定して同じ程度の結晶性の珪素膜を得るこ
とができた。
照射した後の冷却過程においては、最初に結晶核の生じ
る場所（選択的に形成された高熱伝導材料被膜）が特定
されており、いかなる冷却過程においても結晶成長がそ
の核から進行した。このため、膜が十分に溶融し、か
つ、膜が蒸発しないという、極めて広いエネルギー範囲
であれば、安定して同じ程度の結晶性の珪素膜を得るこ
とができた。
【００４０】従来のレーザー結晶化では、得られる薄膜
半導体デバイスの特性が安定せず、量産性のないプロセ
スであったが、これは上記の如き、最適レーザーエネル
ギーが狭いためであった。本発明によって最適なレーザ
ーエネルギーの範囲は十分に拡がったため、得られる半
導体デバイスの特性も安定したものとなった。このた
め、レーザー結晶化は量産性の高い半導体プロセスとな
った。このように本発明は産業上有益な発明である。
半導体デバイスの特性が安定せず、量産性のないプロセ
スであったが、これは上記の如き、最適レーザーエネル
ギーが狭いためであった。本発明によって最適なレーザ
ーエネルギーの範囲は十分に拡がったため、得られる半
導体デバイスの特性も安定したものとなった。このた
め、レーザー結晶化は量産性の高い半導体プロセスとな
った。このように本発明は産業上有益な発明である。
【図１】 実施例１の工程を示す
【図２】 実施例２の工程を示す。
【図３】 レーザー照射後の珪素膜の温度変化の概念図
を示す。
を示す。
【図４】 レーザー照射後の珪素膜の温度変化の概念図
を示す。
を示す。
【図５】 実施例３のＴＦＴの断面の概略図を示す。
【図６】 実施例１のレーザー照射時の熱の流れと結晶
化の向きについて示す。
化の向きについて示す。
１０１・・・・ ガラス基板 １０２、１０３ 窒化アルミニウム膜 １０４・・・・ 酸化珪素膜 １０５・・・・ 珪素膜 １０６・・・・ 島状珪素膜領域 １０７・・・・ ゲイト絶縁膜（酸化珪素膜） １０８、１０９ ゲイト電極（多結晶珪素） １１０・・・・ Ｎ型不純物領域 １１１・・・・ Ｐ型不純物領域 １１２・・・・ 層間絶縁物（酸化珪素） １１３〜１１４ 電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−140915（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−297923（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−62971（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−106599（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−275328（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−21343（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/336 H01L 21/20 H01L 29/786
Claims (19)
- 【請求項１】 絶縁表面を有する基板上に選択的に少な
くとも２つの部分に設けられた周囲の物質より熱伝導率
の高い膜と、前記２つの部分の間に位置し、前記熱伝導
率の高い膜が設けられてない部分に設けられた珪素膜
と、前記珪素膜をチャネル形成領域、ソース領域および
ドレイン領域として用いた少なくとも２つの薄膜トラン
ジスタとを有し、 前記珪素膜は、前記熱伝導率の高い膜が設けられた前記
２つの部分のそれぞれから成長した少なくとも２つの結
晶と、前記２つの結晶が衝突した部分とを有し、前記２
つの薄膜トランジスタの一方のチャネル形成領域は、前
記２つの結晶の一方を用いて形成され、前記２つの薄膜
トランジスタの他方のチャネル形成領域は、前記２つの
結晶の他方を用いて形成され、かつそれぞれのチャネル
形成領域は、前記結晶が衝突した部分を含まないことを
特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 絶縁表面を有する基板上に選択的に少な
くとも２つの部分に設けられた周囲の物質より熱伝導率
の高い膜と、前記２つの部分の間に位置し、前記熱伝導
率の高い膜が設けられてない部分に設けられた珪素膜
と、前記珪素膜をチャネル形成領域、ソース領域および
ドレイン領域として用い、前記珪素膜上にゲート絶縁膜
を介してゲート電極を有する少なくとも２つの薄膜トラ
ンジスタとを有し、 前記珪素膜は、前記熱伝導率の高い膜が設けられた前記
２つの部分のそれぞれから成長した少なくとも２つの結
晶と、前記２つの結晶が衝突した部分とを有し、前記２
つの薄膜トランジスタの一方のチャネル形成領域は、前
記２つの結晶の一方を用いて形成され、前記２つの薄膜
トランジスタの他方のチャネル形成領域は、前記２つの
結晶の他方を用いて形成され、かつそれぞれのチャネル
形成領域は、前記結晶が衝突した部分を含まないことを
特徴とする半導体装置。 - 【請求項３】 絶縁表面を有する基板上に選択的に少な
くとも２つの部分に設けられた周囲の物質より熱伝導率
の高い膜と、前記２つの部分の間に位置し、前記熱伝導
率の高い膜が設けられてない部分に設けられた珪素膜
と、前記珪素膜をチャネル形成領域、ソース領域および
ドレイン領域として用いた少なくとも２つの薄膜トラン
ジスタとを有し、 前記珪素膜は、前記熱伝導率の高い膜が設けられた前記
２つの部分のそれぞれから成長した少なくとも２つの結
晶成長の向きが異なる結晶と、前記２つの結晶が衝突し
た部分とを有し、 前記２つの薄膜トランジスタの一方のチャネル形成領域
は、前記２つの結晶の一方を用いて形成され、前記２つ
の薄膜トランジスタの他方のチャネル形成領域は、前記
２つの結晶の他方を用いて形成され、かつそれぞれのチ
ャネル形成領域は、前記結晶が衝突した部分を含まない
ことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項４】 絶縁表面を有する基板上に選択的に設け
られた珪素膜と、前記珪素膜の設けられていない部分に
前記珪素膜の周囲を囲むように設けられた周囲の物質よ
り熱伝導率の高い膜と、前記珪素膜をチャネル形成領
域、ソース領域およびドレイン領域として用いた少なく
とも２つの薄膜トランジスタとを有し、 前記珪素膜は、前記珪素膜の周囲から中央に向かって成
長した結晶と、前記結晶が衝突した部分とを有し、 前記２つの薄膜トランジスタのチャネル形成領域は、前
記結晶を用いて形成され、かつ前記結晶が衝突した部分
を含まないことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項５】 絶縁表面を有する基板上に選択的に設け
られた珪素膜と、前記珪素膜の設けられていない部分に
前記珪素膜の周囲を囲むように設けられた周囲の物質よ
り熱伝導率の高い膜と、前記珪素膜をチャネル形成領
域、ソース領域およびドレイン領域として用い、前記珪
素膜上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を有する少な
くとも２つの薄膜トランジスタとを有し、 前記珪素膜は、前記珪素膜の周囲から中央に向かって成
長した結晶と、前記結晶が衝突した部分とを有し、 前記２つの薄膜トランジスタのチャネル形成領域は、前
記結晶を用いて形成され、かつ前記結晶が衝突した部分
を含まないことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか一において、
前記周囲の物質より熱伝導率の高い膜は、窒化アルミニ
ウム、窒化ホウ素またはダイヤモンドからなることを特
徴とする半導体装置。 - 【請求項７】 絶縁表面を有する基板上に選択的に少な
くとも２つの部分に設けられた酸化珪素より熱伝導率の
高い膜と、前記２つの部分の間に位置し、前記 熱伝導率
の高い膜が設けられてない部分に設けられた珪素膜と、
前記珪素膜をチャネル形成領域、ソース領域およびドレ
イン領域として用いた少なくとも２つの薄膜トランジス
タとを有し、 前記珪素膜は、前記熱伝導率の高い膜が設けられた前記
２つの部分のそれぞれから成長した少なくとも２つの結
晶と、前記２つの結晶が衝突した部分とを有し、前記２
つの薄膜トランジスタの一方のチャネル形成領域は、前
記２つの結晶の一方を用いて形成され、前記２つの薄膜
トランジスタの他方のチャネル形成領域は、前記２つの
結晶の他方を用いて形成され、かつそれぞれのチャネル
形成領域は、前記結晶が衝突した部分を含まないことを
特徴とする半導体装置。 - 【請求項８】 絶縁表面を有する基板上に選択的に少な
くとも２つの部分に設けられた酸化珪素より熱伝導率の
高い膜と、前記２つの部分の間に位置し、前記熱伝導率
の高い膜が設けられてない部分に設けられた珪素膜と、
前記珪素膜をチャネル形成領域、ソース領域およびドレ
イン領域として用い、前記珪素膜上にゲート絶縁膜を介
してゲート電極を有する少なくとも２つの薄膜トランジ
スタとを有し、 前記珪素膜は、前記熱伝導率の高い膜が設けられた前記
２つの部分のそれぞれから成長した少なくとも２つの結
晶と、前記２つの結晶が衝突した部分とを有し、前記２
つの薄膜トランジスタの一方のチャネル形成領域は、前
記２つの結晶の一方を用いて形成され、前記２つの薄膜
トランジスタの他方のチャネル形成領域は、前記２つの
結晶の他方を用いて形成され、かつそれぞれのチャネル
形成領域は、前記結晶が衝突した部分を含まないことを
特徴とする半導体装置。 - 【請求項９】 絶縁表面を有する基板上に選択的に少な
くとも２つの部分に設けられた酸化珪素より熱伝導率の
高い膜と、前記２つの部分の間に位置し、前記熱伝導率
の高い膜が設けられてない部分に設けられた珪素膜と、
前記珪素膜をチャネル形成領域、ソース領域およびドレ
イン領域として用いた少なくとも２つの薄膜トランジス
タとを有し、 前記珪素膜は、前記熱伝導率の高い膜が設けられた前記
２つの部分のそれぞれから成長した少なくとも２つの結
晶成長の向きが異なる結晶と、前記２つの結晶が衝突し
た部分とを有し、 前記２つの薄膜トランジスタの一方のチャネル形成領域
は、前記２つの結晶の一方を用いて形成され、前記２つ
の薄膜トランジスタの他方のチャネル形成領域は、前記
２つの結晶の他方を用いて形成され、かつそれぞれのチ
ャネル形成領域は、前記結晶が衝突した部分を含まない
ことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項１０】 絶縁表面を有する基板上に選択的に設
けられた珪素膜と、前記珪素膜の設けられていない部分
に前記珪素膜の周囲を囲むように設けられた酸化珪素よ
り熱伝導率の高い膜と、前記珪素膜をチャネル形成領
域、ソース領域およびドレイン領域として用いた少なく
とも２つの薄膜トランジスタとを有し、 前記珪素膜は、前記珪素膜の周囲から中央に向かって成
長した結晶と、前記結晶が衝突した部分とを有し、 前記２つの薄膜トランジスタのチャネル形成領域は、前
記結晶を用いて形成され、かつ前記結晶が衝突した部分
を含まないことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項１１】 絶縁表面を有する基板上に選択的に設
けられた珪素膜と、前記珪素膜の設けられていない部分
に前記珪素膜の周囲を囲むように設けられた酸化珪素よ
り熱伝導率の高い膜と、前記珪素膜をチャネル形成領
域、ソース領域およびドレイン領域として用い、前記珪
素膜上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を有する少な
くとも２つの薄膜トランジスタとを有し、 前記珪素膜は、前記珪素膜の周囲から中央に向かって成
長した結晶と、前記結晶が衝突した部分とを有し、 前記２つの薄膜トランジスタのチャネル形成領域は、前
記結晶を用いて形成され、かつ前記結晶が衝突した部分
を含まないことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項１２】 請求項１乃至１１のいずれか一におい
て、前記２つの薄膜トランジスタからなる相補型のトラ
ンジスタを有することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項１３】 請求項１乃至１２のいずれか一におい
て、前記熱伝導率の高い膜と前記珪素膜との間に絶縁膜
が設けられていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項１４】 請求項１乃至１２のいずれか一におい
て、前記熱伝導率の高い膜と前記珪素膜との間に酸化珪
素膜が設けられていることを特徴とする半導体 装置。 - 【請求項１５】 請求項１乃至１４のいずれか一におい
て、前記結晶は前記基板の前記絶縁表面と平行な方向に
成長した結晶であることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項１６】 請求項１乃至１５のいずれか一におい
て、前記珪素膜はＸ線回折法の構造解析手段によって、
主たる結晶方位以外の結晶方位が１％以下であることを
特徴とする半導体装置。 - 【請求項１７】 請求項１乃至１６のいずれか一におい
て、前記熱伝導率の高い膜は、レーザー光を透過するこ
とを特徴とする半導体装置。 - 【請求項１８】 請求項１乃至１７のいずれか一におい
て、前記基板は厚さが薄い部分を有し、前記厚さの薄い
部分に前記薄膜トランジスタのチャネル形成領域が形成
されていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項１９】 請求項１乃至１８のいずれか一におい
て、前記半導体装置はアクティブマトリクス型表示装置
であることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000209115A JP3326158B2 (ja) | 1994-03-11 | 2000-07-10 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000209115A JP3326158B2 (ja) | 1994-03-11 | 2000-07-10 | 半導体装置 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP06798394A Division JP3150840B2 (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 半導体装置の作製方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP2001044446A JP2001044446A (ja) | 2001-02-16 |
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