JPH0433327A - 半導体結晶化膜の形成方法 - Google Patents
半導体結晶化膜の形成方法Info
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- JPH0433327A JPH0433327A JP14038090A JP14038090A JPH0433327A JP H0433327 A JPH0433327 A JP H0433327A JP 14038090 A JP14038090 A JP 14038090A JP 14038090 A JP14038090 A JP 14038090A JP H0433327 A JPH0433327 A JP H0433327A
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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】
(産業上の利用分野)
本発明は半導体結晶化膜の形成方法に関し、特に半導体
層の下地層に金属層を介在させて半導体層を結晶化する
半導体結晶化膜の形成方法に関する。
層の下地層に金属層を介在させて半導体層を結晶化する
半導体結晶化膜の形成方法に関する。
(発明の背景)
近時、非晶質または多結晶半導体膜にレーザビームを照
射して溶融・固化させて結晶化した半導体結晶化膜を用
いて半導体素子を形成することか種々試みられている。
射して溶融・固化させて結晶化した半導体結晶化膜を用
いて半導体素子を形成することか種々試みられている。
このレーザビーム結晶化法では、レーザビームを照射し
てシリコンを溶融させるときに一時的には1400°C
以上に加熱しなければならないことから、石英基板やガ
ラス基板などが被結晶化膜を形成する基板として一般に
用いられている。
てシリコンを溶融させるときに一時的には1400°C
以上に加熱しなければならないことから、石英基板やガ
ラス基板などが被結晶化膜を形成する基板として一般に
用いられている。
また、液晶表示装置やイメージセンサなとの駆動素子に
用いられる薄膜トランジスタなども、石英基板やガラス
基板なとの上に形成される。石英基板を用いるとプロセ
ス温度は1000°C前後、またガラス基板を用いると
プロセス温度は600°C前後まで可能であり、石英基
板を用いる場合は半導体素子のゲート酸化膜を熱酸化法
で形成することができ、またガラス基板を用いる場合は
イオン注入法でソース・ドレイン部を形成して熱アニー
ルを行うことかでき、特性的にも一応満足できる半導体
素子か得られている。
用いられる薄膜トランジスタなども、石英基板やガラス
基板なとの上に形成される。石英基板を用いるとプロセ
ス温度は1000°C前後、またガラス基板を用いると
プロセス温度は600°C前後まで可能であり、石英基
板を用いる場合は半導体素子のゲート酸化膜を熱酸化法
で形成することができ、またガラス基板を用いる場合は
イオン注入法でソース・ドレイン部を形成して熱アニー
ルを行うことかでき、特性的にも一応満足できる半導体
素子か得られている。
ところが、石英基板やガラス基板は重量か大きく、また
可撓性がないために基板の厚みを薄くすれば強度が極端
に弱くなり、可搬性ある携帯用機器の表示装置なとへは
適用には自ずと限界かあると考えられていた。
可撓性がないために基板の厚みを薄くすれば強度が極端
に弱くなり、可搬性ある携帯用機器の表示装置なとへは
適用には自ずと限界かあると考えられていた。
本発明は、このような背景のもとに案出されたものであ
り、合成樹脂性のような基板上に形成した半導体膜を結
晶化するとともに、特性の良好な半導体素子が得られる
半導体結晶化膜の形成方法を提供することを目的とする
ものである。
り、合成樹脂性のような基板上に形成した半導体膜を結
晶化するとともに、特性の良好な半導体素子が得られる
半導体結晶化膜の形成方法を提供することを目的とする
ものである。
(発明の構成)
本発明によれば、基板上に、金属層を介在せしめた下地
層、非晶質もしくは多結晶半導体層、および保護層を順
次形成した後、上記半導体層にレーザ光を照射して溶融
・固化させて結晶化する半導体結晶化膜の形成方法が提
供され、そのことにより上記目的が達成される。
層、非晶質もしくは多結晶半導体層、および保護層を順
次形成した後、上記半導体層にレーザ光を照射して溶融
・固化させて結晶化する半導体結晶化膜の形成方法が提
供され、そのことにより上記目的が達成される。
(実施例)
以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。
第1図は、本発明に係る半導体結晶化膜の形成方法を説
明するための図であり、■は基板、2は下地層、3は非
晶質または多結晶半導体層、4は保護膜である。
明するための図であり、■は基板、2は下地層、3は非
晶質または多結晶半導体層、4は保護膜である。
前記基板lとしては、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ガ
ラス繊維入りフェノール樹脂、ガラス繊維入りメラミン
樹脂、ポリエステル樹脂、ガラス繊維入りケイ素樹脂、
ガラスエポキシ樹脂なとの各種合成樹脂やステンレス基
板上に合成樹脂のコート層を形成したものなどが用いら
れる。
ラス繊維入りフェノール樹脂、ガラス繊維入りメラミン
樹脂、ポリエステル樹脂、ガラス繊維入りケイ素樹脂、
ガラスエポキシ樹脂なとの各種合成樹脂やステンレス基
板上に合成樹脂のコート層を形成したものなどが用いら
れる。
前記基板1上に、下地層2を形成する。この下地層2は
、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜などから成る第1の
絶縁膜2a、Ta、Ni、Cr、Ti、W、Moなどの
比較的高融点の金属材料から成る金属層2b、および酸
化シリコン膜や窒化シリコン膜などから成る第2の絶縁
膜20などで構成されており、第1の絶縁膜2aおよび
第2の絶縁膜2Cは、それぞれ従来周知のプラズマCV
D法などにより厚み5000Å以上に、また金属層2b
は従来周知のスパッタリング法などにより厚み1μm以
上に形成される。本発明では、基板1として合成樹脂性
のものなどが用いられるように、下地層2は比較的厚く
形成される。
、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜などから成る第1の
絶縁膜2a、Ta、Ni、Cr、Ti、W、Moなどの
比較的高融点の金属材料から成る金属層2b、および酸
化シリコン膜や窒化シリコン膜などから成る第2の絶縁
膜20などで構成されており、第1の絶縁膜2aおよび
第2の絶縁膜2Cは、それぞれ従来周知のプラズマCV
D法などにより厚み5000Å以上に、また金属層2b
は従来周知のスパッタリング法などにより厚み1μm以
上に形成される。本発明では、基板1として合成樹脂性
のものなどが用いられるように、下地層2は比較的厚く
形成される。
第1の絶縁膜2aおよび第2の絶縁膜2Cを例えばプラ
ズマCVD法で形成する場合は、例えはプラズマ反応炉
を0.1〜5torr、好適には2torrに減圧して
、絶縁基板を100〜300°C1好適には150°C
に維持しなから、N20ガスとSiH4ガスとを流量比
(N20/5iH4)力月〜200程度、好適には37
になるように反応炉内に供給して約0.1W/cm2〜
2W/Cm2、好適には0.5W/cm2の放電用電源
でプラズマ反応を起こさせて酸化シリコン膜を基板上に
堆積させることにより形成する。
ズマCVD法で形成する場合は、例えはプラズマ反応炉
を0.1〜5torr、好適には2torrに減圧して
、絶縁基板を100〜300°C1好適には150°C
に維持しなから、N20ガスとSiH4ガスとを流量比
(N20/5iH4)力月〜200程度、好適には37
になるように反応炉内に供給して約0.1W/cm2〜
2W/Cm2、好適には0.5W/cm2の放電用電源
でプラズマ反応を起こさせて酸化シリコン膜を基板上に
堆積させることにより形成する。
なお、第1の絶縁膜2aおよび第2の絶縁膜2Cは、そ
れぞれ半導体膜3にレーザビームを照射して結晶化する
際に、基板lから半導体膜3か汚染されるのを防止した
り、半導体膜3と合成樹脂基板lの熱収縮率の差異に起
因する熱ストレスか半導体膜3が固化する時に発生する
のを防止するために設ける。また、金属層2bは、半導
体膜3にレーザビームを照射して溶融する際の熱か合成
樹脂性基板1に伝搬するのを防止するために、すなわち
放熱板としての作用を持たせるために設ける。
れぞれ半導体膜3にレーザビームを照射して結晶化する
際に、基板lから半導体膜3か汚染されるのを防止した
り、半導体膜3と合成樹脂基板lの熱収縮率の差異に起
因する熱ストレスか半導体膜3が固化する時に発生する
のを防止するために設ける。また、金属層2bは、半導
体膜3にレーザビームを照射して溶融する際の熱か合成
樹脂性基板1に伝搬するのを防止するために、すなわち
放熱板としての作用を持たせるために設ける。
前記下地層2上に、非晶質または多結晶半導体層3を形
成する。この非晶質または多結晶半導体膜3をシリコン
で形成する場合、例えば従来周知のプラズマCVD法な
どで1〜3μm程度の厚みに形成する。すなわち、非晶
質または多結晶半導体膜3を例えばプラズマCVD法で
形成する場合、下地層2が形成された基板1をプラズマ
反応炉内に搬入して、モノシラン(SiH4)なとの水
素化シリコンガスを反応炉に導入し、基板1を150〜
300°Cに加熱しながら水素化シリコンガスをプラズ
マ中で分解することによって下地層2上に形成する。こ
の場合、ボロンやリンなとの半導体用不純物を同時に混
入させておくとよい。
成する。この非晶質または多結晶半導体膜3をシリコン
で形成する場合、例えば従来周知のプラズマCVD法な
どで1〜3μm程度の厚みに形成する。すなわち、非晶
質または多結晶半導体膜3を例えばプラズマCVD法で
形成する場合、下地層2が形成された基板1をプラズマ
反応炉内に搬入して、モノシラン(SiH4)なとの水
素化シリコンガスを反応炉に導入し、基板1を150〜
300°Cに加熱しながら水素化シリコンガスをプラズ
マ中で分解することによって下地層2上に形成する。こ
の場合、ボロンやリンなとの半導体用不純物を同時に混
入させておくとよい。
次に、前記非晶質または多結晶半導体膜3上に、保護膜
4を形成する。この保護膜4は、酸化シリコン膜、窒化
シリコン膜なとて構成される。保護膜4を酸化シリコン
膜で構成する場合は、プラズマCVD法、光CVD法な
どで形成される。プラダマCVD法で形成する場合、例
えばプラズマ反応炉を0.1〜5torr、好適には2
torrに減圧して、絶縁基板を100〜300°C1
好適には150°Cに維持しながら、N20ガスと5I
H4ガスとを流量比(N20/S 1H4)が1〜20
0程度、好適には37になるように反応炉内に供給して
約0.1W/cm2〜2W/cm2好適には0.5W/
cm2の放電用電源でプラズマ反応を起こさせることに
より、絶縁基板l上に300〜50000人程度の厚み
に形成する。
4を形成する。この保護膜4は、酸化シリコン膜、窒化
シリコン膜なとて構成される。保護膜4を酸化シリコン
膜で構成する場合は、プラズマCVD法、光CVD法な
どで形成される。プラダマCVD法で形成する場合、例
えばプラズマ反応炉を0.1〜5torr、好適には2
torrに減圧して、絶縁基板を100〜300°C1
好適には150°Cに維持しながら、N20ガスと5I
H4ガスとを流量比(N20/S 1H4)が1〜20
0程度、好適には37になるように反応炉内に供給して
約0.1W/cm2〜2W/cm2好適には0.5W/
cm2の放電用電源でプラズマ反応を起こさせることに
より、絶縁基板l上に300〜50000人程度の厚み
に形成する。
次に、前記保護膜4上から、レーザ光りを照射して非晶
質または多結晶半導体膜3を結晶化して結晶化膜を形成
する。このレーザ光りとしては、0゜1〜20Wの連続
発振アルゴンレーザを走査速度0.5〜20cm/se
cで照射して非晶質または多結晶半導体膜3を溶融・固
化させて結晶化する。この場合、非晶質または多結晶半
導体膜3は、厚み方向の全体にわたって溶融させる必要
はなく、非晶質または多結晶半導体膜3の下層部分を残
して結晶化させてもよい。このように半導体膜の下層部
分を残して結晶化せると、半導体膜3の下層部分を比較
的低温に維持できることから、半導体膜3が基板1から
汚染されることが少なく、且つトランジスタを形成した
場合のバックチャネルの影響も少なくなる。上述のよう
にして形成した結晶化膜3は、例えば保護層4全体と結
晶化膜3の表面部分0.5μm程度を例えばフッ硝酸溶
液などでエツチング除去して、半導体素子を形成するた
めの半導体層として用いる。。
質または多結晶半導体膜3を結晶化して結晶化膜を形成
する。このレーザ光りとしては、0゜1〜20Wの連続
発振アルゴンレーザを走査速度0.5〜20cm/se
cで照射して非晶質または多結晶半導体膜3を溶融・固
化させて結晶化する。この場合、非晶質または多結晶半
導体膜3は、厚み方向の全体にわたって溶融させる必要
はなく、非晶質または多結晶半導体膜3の下層部分を残
して結晶化させてもよい。このように半導体膜の下層部
分を残して結晶化せると、半導体膜3の下層部分を比較
的低温に維持できることから、半導体膜3が基板1から
汚染されることが少なく、且つトランジスタを形成した
場合のバックチャネルの影響も少なくなる。上述のよう
にして形成した結晶化膜3は、例えば保護層4全体と結
晶化膜3の表面部分0.5μm程度を例えばフッ硝酸溶
液などでエツチング除去して、半導体素子を形成するた
めの半導体層として用いる。。
第2図は、半導体素子を形成する方法を説明するための
図である。
図である。
上述のようにして形成した結晶化膿3上に、結晶化膜3
中に混入された不純物とは逆導電型を呈する不純物を含
有する第2の半導体層5を形成する。この第2の半導体
層5は、界面準位を低く抑えるために例えば低イオンエ
ネルギーのイオンビームスパッタリング方法により形成
する。すなわち1、プラズマイオン発生源をスッパタ室
とは分離して設け、このプラズマイオン発生源で発生し
たプラズマイオンでスパッタ室内に配設したターケラト
をスパッタして被着面上に膜を堆積させる方法である。
中に混入された不純物とは逆導電型を呈する不純物を含
有する第2の半導体層5を形成する。この第2の半導体
層5は、界面準位を低く抑えるために例えば低イオンエ
ネルギーのイオンビームスパッタリング方法により形成
する。すなわち1、プラズマイオン発生源をスッパタ室
とは分離して設け、このプラズマイオン発生源で発生し
たプラズマイオンでスパッタ室内に配設したターケラト
をスパッタして被着面上に膜を堆積させる方法である。
次に、第2の半導体層5の一部を残してエツチング除去
する。この第2の半導体層5の残った部分かソース領域
5aとトレイン領域5bになる。
する。この第2の半導体層5の残った部分かソース領域
5aとトレイン領域5bになる。
次に、結晶化した半導体層3の表面部分およびソース領
域5aとドレイン領域5b上に、酸化シリコンや窒化シ
リコンなどから成る絶縁膜6を形成する。この絶縁膜6
も、界面準位を低く抑えるために例えば低イオンエネル
ギーのイオンビームスパッタリング方法により形成する
。次に、この絶縁膜6のソース領域5aとトレイン領域
5bとの間を残してエツチング除去する。エツチング除
去した絶縁膜がゲート絶縁膜となる。
域5aとドレイン領域5b上に、酸化シリコンや窒化シ
リコンなどから成る絶縁膜6を形成する。この絶縁膜6
も、界面準位を低く抑えるために例えば低イオンエネル
ギーのイオンビームスパッタリング方法により形成する
。次に、この絶縁膜6のソース領域5aとトレイン領域
5bとの間を残してエツチング除去する。エツチング除
去した絶縁膜がゲート絶縁膜となる。
最後に、ソース領域、ドレイン領域、ゲート絶縁膜上に
、それぞれA1などから成るソース電極、ドレイン電極
、ゲート電極を真空蒸着法やスパッタリング法で形成し
て電界効果型トランジスタが完成する。
、それぞれA1などから成るソース電極、ドレイン電極
、ゲート電極を真空蒸着法やスパッタリング法で形成し
て電界効果型トランジスタが完成する。
なお、イオンビームスパッタリング法、真空蒸着法、お
よびスパッタリング法は、室温ないし200°C程度の
比較的低温で行うことかでき、基板として樹脂を用いた
場合でも不都合は生じない。
よびスパッタリング法は、室温ないし200°C程度の
比較的低温で行うことかでき、基板として樹脂を用いた
場合でも不都合は生じない。
(発明の効果)
以上のように、本発明に係る半導体結晶化膜の形成方法
によれば、基板上に、金属層か介在した下地層、非晶質
もしくは多結晶半導体層、および保護層を順次形成して
、上記半導体層にレーザ光を照射して溶融・固化させて
結晶化させることから、半導体層にレーザビームを照射
した際の熱は下地層内の金属層から放散し、もって基板
として合成樹脂性のように比較的耐熱性の悪いものても
を用いることができ、装置の軽量化に大きく貢献でき、
超軽量な液晶表示装置などの製作が可能となる。
によれば、基板上に、金属層か介在した下地層、非晶質
もしくは多結晶半導体層、および保護層を順次形成して
、上記半導体層にレーザ光を照射して溶融・固化させて
結晶化させることから、半導体層にレーザビームを照射
した際の熱は下地層内の金属層から放散し、もって基板
として合成樹脂性のように比較的耐熱性の悪いものても
を用いることができ、装置の軽量化に大きく貢献でき、
超軽量な液晶表示装置などの製作が可能となる。
第1図は本発明に係る半導体結晶化膜の形成方法を説明
するための図、第2図は本発明によって形成された半導
体結晶化膜を用いて半導体素子を形成する方法を説明す
るための図である。 :基板 二下地層 2b=金属層 :非晶質もしくは多結晶導体層 :保護膜
するための図、第2図は本発明によって形成された半導
体結晶化膜を用いて半導体素子を形成する方法を説明す
るための図である。 :基板 二下地層 2b=金属層 :非晶質もしくは多結晶導体層 :保護膜
Claims (1)
- 基板上に、金属層を介在せしめた下地層、非晶質もし
くは多結晶半導体層、および保護層を順次形成した後、
上記半導体層にレーザ光を照射して溶融・固化させて結
晶化する半導体結晶化膜の形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14038090A JPH0433327A (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | 半導体結晶化膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14038090A JPH0433327A (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | 半導体結晶化膜の形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0433327A true JPH0433327A (ja) | 1992-02-04 |
Family
ID=15267472
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14038090A Pending JPH0433327A (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | 半導体結晶化膜の形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0433327A (ja) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002099892A1 (fr) * | 2001-06-04 | 2002-12-12 | Sony Corporation | Dispositif fonctionnel et son procede de production |
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EP1196947A4 (en) * | 2000-03-21 | 2003-08-13 | Univ Columbia | SURFACE PASSIVATION OF THIN SILICON FILMS DURING AND AFTER PROCESSING STEPS IN SEQUENTIAL LATERAL CRYSTALIZATION |
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US8889569B2 (en) | 2009-11-24 | 2014-11-18 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Systems and methods for non-periodic pulse sequential lateral soldification |
US9012309B2 (en) | 2007-09-21 | 2015-04-21 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Collections of laterally crystallized semiconductor islands for use in thin film transistors |
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-
1990
- 1990-05-30 JP JP14038090A patent/JPH0433327A/ja active Pending
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