JPH02226718A - 非単結晶半導体の作製方法 - Google Patents
非単結晶半導体の作製方法Info
- Publication number
- JPH02226718A JPH02226718A JP4773889A JP4773889A JPH02226718A JP H02226718 A JPH02226718 A JP H02226718A JP 4773889 A JP4773889 A JP 4773889A JP 4773889 A JP4773889 A JP 4773889A JP H02226718 A JPH02226718 A JP H02226718A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light beam
- crystal semiconductor
- single crystal
- semiconductor
- irradiated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims abstract 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 13
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 12
- 239000010408 film Substances 0.000 description 5
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 3
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Thin Film Transistor (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
r産業上の利用分野1
本発明は薄膜トランジスタ(以下にTPTともいう)等
に応用可能なキャリアの移動度の高い非単結晶半導体の
作製方法に関する。
に応用可能なキャリアの移動度の高い非単結晶半導体の
作製方法に関する。
「従来の技術」
最近、化学的気相法等によって、作製された非単結晶半
導体薄膜を利用した薄膜トランジスタが注目されている
。
導体薄膜を利用した薄膜トランジスタが注目されている
。
この薄膜トランジスタは、絶縁性基板上に前述の如く化
学的気相法等を用いて形成されるので、その作製雰囲気
温度が最高で450°C程度と低温で形成でき、安価な
ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス等を基板として用いる
ことができる。
学的気相法等を用いて形成されるので、その作製雰囲気
温度が最高で450°C程度と低温で形成でき、安価な
ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス等を基板として用いる
ことができる。
この薄膜トランジスタは電界効果型であり、いわゆるM
OSFETと同様の機能を有しているが、前述の如く安
価な絶縁性基板上に低温で形成でき、さらにその作製す
る最大面積は薄膜半導体を形成する装置の寸法にのみ限
定されるもので、容易に大面積基板上にトランジスタを
作製できるという利点を持っていた。このため多量の画
素を持つマトリクス構造の液晶デイスプレーのスイッチ
ング素子や一次元又は二次元のイメージセンサ等のスイ
ッチング素子として極めて有望である。
OSFETと同様の機能を有しているが、前述の如く安
価な絶縁性基板上に低温で形成でき、さらにその作製す
る最大面積は薄膜半導体を形成する装置の寸法にのみ限
定されるもので、容易に大面積基板上にトランジスタを
作製できるという利点を持っていた。このため多量の画
素を持つマトリクス構造の液晶デイスプレーのスイッチ
ング素子や一次元又は二次元のイメージセンサ等のスイ
ッチング素子として極めて有望である。
この薄膜トランジスタを作製するにはすでに確立された
技術であるフォトリソグラフィーが応用可能で、いわゆ
る微細加工が可能であり、IC等と同様に集積化を図る
ことも可能であった。 この従来より知られた薄膜トラ
ンジスタの代表的な構造を第2図に概略的に示す。
技術であるフォトリソグラフィーが応用可能で、いわゆ
る微細加工が可能であり、IC等と同様に集積化を図る
ことも可能であった。 この従来より知られた薄膜トラ
ンジスタの代表的な構造を第2図に概略的に示す。
(20)はガラスよりなる絶縁性基板であり、(21)
は非単結晶半導体よりなる薄膜半導体、(22)、(2
3)はソースドレイン領域で、(24)、(25)はソ
ースドレイン電極、(26)はゲート絶縁膜で(27)
はゲート電極であります。
は非単結晶半導体よりなる薄膜半導体、(22)、(2
3)はソースドレイン領域で、(24)、(25)はソ
ースドレイン電極、(26)はゲート絶縁膜で(27)
はゲート電極であります。
このように構成された薄膜トランジスタはゲート電極(
27)に電圧を加えることにより、ソースドレイン(2
2)、(23)間に流れる電流を調整するものでありま
す。
27)に電圧を加えることにより、ソースドレイン(2
2)、(23)間に流れる電流を調整するものでありま
す。
この時、この薄膜トランジスタの応答速度は次式で与え
られる。
られる。
S−μ・V/L”
ここでLはチャネル長、μはキャリアの移動度、■はゲ
ート電圧。
ート電圧。
この薄膜トランジスタに用いられる非単結晶半導体層は
、半導体層中に多量の再結合中心や結晶粒界等を含んで
おり、これらが原因で単結晶の半導体に比べてキャリア
の移動度が非常に小さく上式より判るようにトランジス
タの応答速度が非常に遅いという問題が発生していた。
、半導体層中に多量の再結合中心や結晶粒界等を含んで
おり、これらが原因で単結晶の半導体に比べてキャリア
の移動度が非常に小さく上式より判るようにトランジス
タの応答速度が非常に遅いという問題が発生していた。
特にアモルファスシリコン半導体を用いた時、壬の移動
度はだいたい0.1= 1 (cn+”/V−3ec)
程度で、はとんどTPTとして動作しない程度のもので
あった。
度はだいたい0.1= 1 (cn+”/V−3ec)
程度で、はとんどTPTとして動作しない程度のもので
あった。
このような問題を解決するには上式より明らかなように
チャネル長を短くすることと、キャリアの移動度を大き
くすることが知られ、種々の改良が行われている。
チャネル長を短くすることと、キャリアの移動度を大き
くすることが知られ、種々の改良が行われている。
特に、移動度を向上させることは、従来より種々の方法
によって行われていた。代表的には、非単結晶半導体を
アニールして、単結晶化又は多結晶のグレインサイズを
大きくすることが行われていた。
によって行われていた。代表的には、非単結晶半導体を
アニールして、単結晶化又は多結晶のグレインサイズを
大きくすることが行われていた。
これら従来例では、高温下でアニールするために、高価
な耐熱性基板を使用しなければならなかったり、基板上
全面の半導体層を単結晶化又は多結晶化するため、処理
時間が長くなるという問題が発生していた。
な耐熱性基板を使用しなければならなかったり、基板上
全面の半導体層を単結晶化又は多結晶化するため、処理
時間が長くなるという問題が発生していた。
「発明の目的」
本発明は、前述の如き問題を解決するものであり、従来
より知られた方法に比べて、低温でより短時間で容易に
キャリアの移動度の高い非単結晶半導体を作製する方法
を提供することを、その目的とするものである。
より知られた方法に比べて、低温でより短時間で容易に
キャリアの移動度の高い非単結晶半導体を作製する方法
を提供することを、その目的とするものである。
r発明の構成」
本発明は照射面積が広く、均一またはゆるやかなビーム
°内エネルギー分布を持つ第1の光!−”−ムを非単結
晶半導体被膜に照射しこの光ビームによって加熱された
非単結晶半導体被膜に対し、照射面積が狭い第2の光ビ
ームを第1の光ビーム照射領域内で移動させて非単結晶
半導体のキャリアの移動度を向上させるものであります
。
°内エネルギー分布を持つ第1の光!−”−ムを非単結
晶半導体被膜に照射しこの光ビームによって加熱された
非単結晶半導体被膜に対し、照射面積が狭い第2の光ビ
ームを第1の光ビーム照射領域内で移動させて非単結晶
半導体のキャリアの移動度を向上させるものであります
。
第1図に本発明の光ビームの様子を示します。
同図(a)は光ビームの照射面の形状を示し第1の光ビ
ームは(1)のように広い照射面を持っており、第2の
光ビームは(2)のように第1の光ビームに比べて狭い
照射面を有している。
ームは(1)のように広い照射面を持っており、第2の
光ビームは(2)のように第1の光ビームに比べて狭い
照射面を有している。
一方同図■)は光ビームの持つエネルギー分布の様子を
示している。
示している。
第1の光ビームは(3)のように均一あるいはゆるやか
なエネルギー分布をもっており、第2の光ビームはこれ
に比べて急峻でとがったエネルギー分布(4)を有して
おります。
なエネルギー分布をもっており、第2の光ビームはこれ
に比べて急峻でとがったエネルギー分布(4)を有して
おります。
この様な状態の光ビームを用いることにより非単結晶半
導体のキャリアの移動度の向上を行うもので、第1の光
ビームを非単結晶半導体に照射しこの照射により非単結
晶半導体が温められた状態で第2の光ビームを照射する
ことにより非単結晶半導体をアニールし、キャリアの移
動度を向上させるものであります。
導体のキャリアの移動度の向上を行うもので、第1の光
ビームを非単結晶半導体に照射しこの照射により非単結
晶半導体が温められた状態で第2の光ビームを照射する
ことにより非単結晶半導体をアニールし、キャリアの移
動度を向上させるものであります。
この時、光ビームの照射時間、エネルギーと非単結晶半
導体の関係において、第1の光ビームは非単結晶半導体
が溶融されない程度の照射時間、エネルギー量にして、
第2の光ビームが照射されたときに初めて非単結晶半導
体はアニールされるようなエネルギーが選ばれる。
導体の関係において、第1の光ビームは非単結晶半導体
が溶融されない程度の照射時間、エネルギー量にして、
第2の光ビームが照射されたときに初めて非単結晶半導
体はアニールされるようなエネルギーが選ばれる。
また、下地基板に耐熱性がなくても、必要な部分だけ短
時間で非単結晶半導体のキャリアの移動度を向上させる
ことができるものであります。
時間で非単結晶半導体のキャリアの移動度を向上させる
ことができるものであります。
これにより、TPTの応答速度を増大せしめ、その結果
従来適用できなかった液晶デイスプレー、イメージセン
サ−等にTPT素子を適用可能とし得るものであります
。
従来適用できなかった液晶デイスプレー、イメージセン
サ−等にTPT素子を適用可能とし得るものであります
。
以下に実施例を示し本発明を説明する。
r実施例1
本実施例においては、基板として石英基板を用いた、こ
の基板上に公知のプラズマCVD法にてI型の非単結晶
半導体被膜を8000人形成した。
の基板上に公知のプラズマCVD法にてI型の非単結晶
半導体被膜を8000人形成した。
この時の作製条件を以下に示す。
基板温度 250°C
反応圧力 0.05Torr高周波出力
ioow 使用ガス SiH4 この被膜形成直後の非単結晶半導体膜のキャリアの移動
度は約0. 5 (cd/V ・5ec)であった。
ioow 使用ガス SiH4 この被膜形成直後の非単結晶半導体膜のキャリアの移動
度は約0. 5 (cd/V ・5ec)であった。
この被膜に対しエキシマレーザ光を光学系にて分割し第
1の光ビームを照射面として1飾2となるようにし第2
の光ビームとして照射面40μm2とし第1の光ビーム
と第2の光ビームを同時に照射し、第2の光ビームを第
1の光ビーム照射領域内を移動して照射した。
1の光ビームを照射面として1飾2となるようにし第2
の光ビームとして照射面40μm2とし第1の光ビーム
と第2の光ビームを同時に照射し、第2の光ビームを第
1の光ビーム照射領域内を移動して照射した。
この時レーザ光のエネルギーは第2の光ビームが照射さ
れた部分が第1の光ビームによって与えられたエネルギ
ーと合わせて約10Jを100μsecの間に被膜に照
射するように調整し、この部分の非単結晶半導体がアニ
ールされ、移動度を向上させることができた。
れた部分が第1の光ビームによって与えられたエネルギ
ーと合わせて約10Jを100μsecの間に被膜に照
射するように調整し、この部分の非単結晶半導体がアニ
ールされ、移動度を向上させることができた。
アニール後の非単結晶半導体のキャリアの移動度は約2
40 (cJ/ V・5ec)程度の値が得られた。
40 (cJ/ V・5ec)程度の値が得られた。
本実施例においては第1の光ビームと第2の光ビームと
をほぼ同時に照射したが、第1の光ビームを照射した後
に被膜の温度が下がりきらない内に第2の光ビームを照
射して、アニールを行ってもよい。
をほぼ同時に照射したが、第1の光ビームを照射した後
に被膜の温度が下がりきらない内に第2の光ビームを照
射して、アニールを行ってもよい。
また本実施例においては、同一のレーザ光を分割して第
1の光ビームと第2の光ビームとを構成せしめたが、全
く異なる光源をもちいてこれら光ビームを構成してもよ
い。ただし、同一の光源を用いた場合、は光学系のみ複
数用意すれば良いだけであるので、装置の製造コストを
安くおさえることが可能である。
1の光ビームと第2の光ビームとを構成せしめたが、全
く異なる光源をもちいてこれら光ビームを構成してもよ
い。ただし、同一の光源を用いた場合、は光学系のみ複
数用意すれば良いだけであるので、装置の製造コストを
安くおさえることが可能である。
r効果J
本発明のような状態の光ビームを用いることにより第1
の光ビームを非単結晶半導体に照射しこの照射により非
単結晶半導体が温められた状態で第2の光ビームを照射
することにより非単結晶半導体をアニールし、キャリア
の移動度を向上させるものであります。
の光ビームを非単結晶半導体に照射しこの照射により非
単結晶半導体が温められた状態で第2の光ビームを照射
することにより非単結晶半導体をアニールし、キャリア
の移動度を向上させるものであります。
また、レーザ光を用いて瞬時にアニールすることができ
るので、下地基板に耐熱性がなくても、十分に非単結晶
半導体層のアニールを行うことができた。
るので、下地基板に耐熱性がなくても、十分に非単結晶
半導体層のアニールを行うことができた。
これにより、TPTの応答速度を増大せしめ、その結果
従来適用できなかった液晶デイスプレー、イメージセン
サ−等にTPT素子を適用可能とし得るものであります
。
従来適用できなかった液晶デイスプレー、イメージセン
サ−等にTPT素子を適用可能とし得るものであります
。
第1図は本発明で使用する光ビームの様子を示す概略図
第2図は従来のTPTの概略断面図
(α)
第
(b)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、非単結晶構造の半導体被膜に対し、広い照射面積を
有し、第1のエネルギーを有し、均一またはゆるやかな
ビーム内エネルギー分布を有する第1の光ビームを照射
し、前記第1の光ビームにより加熱された非単結晶半導
体被膜の温められている間に前記第1の光ビームの照射
領域内を前記第1のビームより狭い照射面積を有する第
2の光ビームを照射しつつ移動させることにより、前記
第2の光ビームが照射された部分の前記非単結晶構造の
半導体被膜のキャリアの移動度を向上させることを特徴
とする非単結晶半導体の作製方法。 2、特許請求の範囲第1項において、前記第1の光ビー
ムと前記第2の光ビームとは同一の光源より発光せられ
光学系により所定のエネルギーレベルおよびビーム内エ
ネルギー分布を有することを特徴とする非単結晶半導体
の作製方法。 3、特許請求の範囲第1項において、前記第1の光ビー
ムと前記第2の光ビームとは異なる光源より発光せられ
ていることを特徴とする非単結晶半導体の作製方法。 4、非単結晶構造の半導体被膜に対し、照射領域内に局
部的に大きなエネルギー分布を持つ光ビームを照射し、
前記光ビーム内の局部的に大きなエネルギー領域を光ビ
ーム内で移動させることにより非単結晶半導体被膜のキ
ャリアの移動度を向上させることを特徴とする非単結晶
半導体の作製方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1047738A JP2709376B2 (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | 非単結晶半導体の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1047738A JP2709376B2 (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | 非単結晶半導体の作製方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02226718A true JPH02226718A (ja) | 1990-09-10 |
JP2709376B2 JP2709376B2 (ja) | 1998-02-04 |
Family
ID=12783687
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1047738A Expired - Fee Related JP2709376B2 (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | 非単結晶半導体の作製方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2709376B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0722311A (ja) * | 1991-03-18 | 1995-01-24 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体材料およびその作製方法 |
JPH1064842A (ja) * | 1996-02-15 | 1998-03-06 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザー照射方法およびレーザー照射装置 |
US6562672B2 (en) | 1991-03-18 | 2003-05-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor material and method for forming the same and thin film transistor |
JP2006261181A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Hitachi Cable Ltd | 薄膜半導体装置の製造方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58106836A (ja) * | 1981-12-18 | 1983-06-25 | Hitachi Ltd | レ−ザ−アニ−ル装置 |
JPS62160781A (ja) * | 1986-01-09 | 1987-07-16 | Agency Of Ind Science & Technol | レ−ザ光照射装置 |
-
1989
- 1989-02-28 JP JP1047738A patent/JP2709376B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58106836A (ja) * | 1981-12-18 | 1983-06-25 | Hitachi Ltd | レ−ザ−アニ−ル装置 |
JPS62160781A (ja) * | 1986-01-09 | 1987-07-16 | Agency Of Ind Science & Technol | レ−ザ光照射装置 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0722311A (ja) * | 1991-03-18 | 1995-01-24 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体材料およびその作製方法 |
US6271066B1 (en) | 1991-03-18 | 2001-08-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor material and method for forming the same and thin film transistor |
US6562672B2 (en) | 1991-03-18 | 2003-05-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor material and method for forming the same and thin film transistor |
JPH1064842A (ja) * | 1996-02-15 | 1998-03-06 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザー照射方法およびレーザー照射装置 |
JP2006261181A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Hitachi Cable Ltd | 薄膜半導体装置の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2709376B2 (ja) | 1998-02-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6755909B2 (en) | Method of crystallizing amorphous silicon using a mask | |
JPS60245174A (ja) | 絶縁ゲイト型電界効果半導体装置の作製方法 | |
JPS60245172A (ja) | 絶縁ゲイト型半導体装置 | |
TWI331366B (en) | Method of semiconductor thin film crystallization and semiconductor device fabrication | |
JP2603418B2 (ja) | 多結晶半導体薄膜の製造方法 | |
JP3221251B2 (ja) | 非晶質シリコンの結晶化方法および薄膜トランジスタの製造方法 | |
JPH02226718A (ja) | 非単結晶半導体の作製方法 | |
JPH02222545A (ja) | 薄膜トランジスタの作製方法 | |
JPH04133029A (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
JP2979227B2 (ja) | 薄膜トランジスタの作製方法 | |
JPH0955509A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JPH03159116A (ja) | 多結晶半導体薄膜の熱処理方法 | |
JP2775457B2 (ja) | 薄膜トランジスタの作製方法 | |
JPH08293464A (ja) | 半導体基板及び半導体装置の製造方法 | |
JPH11261078A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JPH0282519A (ja) | 固相エピタキシャル成長方法 | |
JP2789168B2 (ja) | 液晶表示パネル用絶縁ゲート型電界効果半導体装置の作製方法 | |
JPH02224339A (ja) | 薄膜トランジスタの作製方法 | |
JP3141909B2 (ja) | 半導体装置作製方法 | |
JPH02222154A (ja) | 薄膜トランジスタの作製方法 | |
JPH07142405A (ja) | 多結晶半導体膜およびその成膜方法 | |
JPH02226732A (ja) | 薄膜トランジスタの作製方法 | |
JPH03114030A (ja) | 液晶表示装置の製造方法 | |
JPH0372617A (ja) | 多結晶シリコン薄膜の特性改善方法 | |
JPH11102863A (ja) | 多結晶半導体膜の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081024 Year of fee payment: 11 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |