JPH08181069A - 多結晶薄膜の形成方法及び薄膜半導体素子 - Google Patents
多結晶薄膜の形成方法及び薄膜半導体素子Info
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- JPH08181069A JPH08181069A JP6325177A JP32517794A JPH08181069A JP H08181069 A JPH08181069 A JP H08181069A JP 6325177 A JP6325177 A JP 6325177A JP 32517794 A JP32517794 A JP 32517794A JP H08181069 A JPH08181069 A JP H08181069A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザービームによるアニールを用いて、基
板上の多結晶薄膜の結晶均一性を向上し、基板面内に分
布するデバイスの性能ばらつきを抑制する方法を提供す
る。 【構成】 第１ステップのアニールで、基板５上の非晶
質Ｓｉ薄膜２に対し、エキシマレーザービーム１による
アニールを行い、平均結晶粒径が約20nm以下の微結晶Ｓ
ｉ薄膜３を形成し、次に第２ステップのアニールで、微
結晶Ｓｉ薄膜３に対し、エキシマレーザービーム１によ
るアニールを行い、多結晶Ｓｉ薄膜４を形成する。この
多結晶Ｓｉ薄膜４を用いて薄膜トランジスタを作製す
る。
板上の多結晶薄膜の結晶均一性を向上し、基板面内に分
布するデバイスの性能ばらつきを抑制する方法を提供す
る。 【構成】 第１ステップのアニールで、基板５上の非晶
質Ｓｉ薄膜２に対し、エキシマレーザービーム１による
アニールを行い、平均結晶粒径が約20nm以下の微結晶Ｓ
ｉ薄膜３を形成し、次に第２ステップのアニールで、微
結晶Ｓｉ薄膜３に対し、エキシマレーザービーム１によ
るアニールを行い、多結晶Ｓｉ薄膜４を形成する。この
多結晶Ｓｉ薄膜４を用いて薄膜トランジスタを作製す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置用の薄膜
トランジスタ、イメージセンサ、あるいはＳＲＡＭ等の
製造工程等に用いられる多結晶薄膜の形成方法及びそれ
を用いて作製した薄膜半導体素子に関するものである。
トランジスタ、イメージセンサ、あるいはＳＲＡＭ等の
製造工程等に用いられる多結晶薄膜の形成方法及びそれ
を用いて作製した薄膜半導体素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、液晶表示装置は、大画面化、高精
細化等の要求がますます高まっており、駆動素子として
の薄膜トランジスタの高性能化が必要となってきてい
る。現在、液晶表示装置に用いられる薄膜トランジスタ
の主流は、非晶質Ｓｉ薄膜トランジスタであるが、素子
性能の向上や駆動回路の基板内蔵化が可能等の利点があ
る多結晶Ｓｉ薄膜トランジスタへと徐々に移行しつつあ
る。多結晶薄膜形成技術としては、使用可能な基板が石
英基板に制限される従来の高温形成技術に比較して、安
価な低歪点のガラス基板を用いることができる低温（約
600℃以下）形成技術の開発が盛んになってきている。
特に基板への熱ダメージが小さく、非晶質薄膜を溶融結
晶化して高品質な多結晶薄膜を得ることができるエキシ
マレーザーアニールが最も有望視されている。
細化等の要求がますます高まっており、駆動素子として
の薄膜トランジスタの高性能化が必要となってきてい
る。現在、液晶表示装置に用いられる薄膜トランジスタ
の主流は、非晶質Ｓｉ薄膜トランジスタであるが、素子
性能の向上や駆動回路の基板内蔵化が可能等の利点があ
る多結晶Ｓｉ薄膜トランジスタへと徐々に移行しつつあ
る。多結晶薄膜形成技術としては、使用可能な基板が石
英基板に制限される従来の高温形成技術に比較して、安
価な低歪点のガラス基板を用いることができる低温（約
600℃以下）形成技術の開発が盛んになってきている。
特に基板への熱ダメージが小さく、非晶質薄膜を溶融結
晶化して高品質な多結晶薄膜を得ることができるエキシ
マレーザーアニールが最も有望視されている。
【０００３】以下、従来の多結晶薄膜の形成方法、特に
エキシマレーザーアニールを用いた場合の多結晶Ｓｉ薄
膜の形成方法を例にして説明する。
エキシマレーザーアニールを用いた場合の多結晶Ｓｉ薄
膜の形成方法を例にして説明する。
【０００４】図３は、エキシマレーザーアニールによる
多結晶Ｓｉ薄膜の形成工程を示す模式図である。図３に
示すように、縦横の幅を約5〜10mmの断面形状に整形し
たレーザービーム１を基板５に対し相対的に移動させな
がら、非晶質Ｓｉ薄膜全面に照射する。この際、エキシ
マレーザーはパルス状レーザーであるので、未照射領域
が残らないように既照射領域に重ねて照射するようにす
る。このようにして形成した多結晶Ｓｉ薄膜４は、レー
ザービーム断面のエッジ周辺部のエネルギー密度が小さ
い部分で照射された領域４ａでは結晶性が大きく変動す
る。したがって、この多結晶Ｓｉ薄膜４を用いて作製し
たデバイス特性は周期的に変動することになる。
多結晶Ｓｉ薄膜の形成工程を示す模式図である。図３に
示すように、縦横の幅を約5〜10mmの断面形状に整形し
たレーザービーム１を基板５に対し相対的に移動させな
がら、非晶質Ｓｉ薄膜全面に照射する。この際、エキシ
マレーザーはパルス状レーザーであるので、未照射領域
が残らないように既照射領域に重ねて照射するようにす
る。このようにして形成した多結晶Ｓｉ薄膜４は、レー
ザービーム断面のエッジ周辺部のエネルギー密度が小さ
い部分で照射された領域４ａでは結晶性が大きく変動す
る。したがって、この多結晶Ｓｉ薄膜４を用いて作製し
たデバイス特性は周期的に変動することになる。
【０００５】図４（ａ）〜（ｃ）は、従来例Ａのエキシ
マレーザーアニールを用いた多結晶薄膜の形成方法及び
形成された多結晶Ｓｉ薄膜断面の一部分を示す模式図で
ある。図４に示すように従来例Ａでは、異なるエネルギ
ー密度のレーザービームで２度にわたり照射する２ステ
ップアニールを用いている（以降、レーザービームを基
板に対し相対的に移動しながら、多結晶Ｓｉ薄膜を形成
すべき領域を一通り照射し終える過程を１つのステップ
と数える）。まず第１ステップのアニール（図４
（ａ））において、基板５上記の非晶質Ｓｉ薄膜２に約
270mJ/cm2のエネルギー密度のレーザービーム１を照射
し、微結晶Ｓｉ薄膜３を形成する（ただし、従来例Ａに
おいては平均結晶粒径が50nm程度のものも微結晶と呼ん
でいる）。次に第２ステップのアニール（図４（ｂ））
において、約450mJ/cm2のエネルギー密度のレーザービ
ーム１を照射し、結晶性能を向上させる（図４
（ｃ））。とりわけ第１ステップのアニールで生じた結
晶性が変動する領域（概ね周囲に比較して結晶性に劣る
微結晶Ｓｉの領域）の結晶性能を向上させ、多結晶Ｓｉ
薄膜４の結晶均一性を良化させる。
マレーザーアニールを用いた多結晶薄膜の形成方法及び
形成された多結晶Ｓｉ薄膜断面の一部分を示す模式図で
ある。図４に示すように従来例Ａでは、異なるエネルギ
ー密度のレーザービームで２度にわたり照射する２ステ
ップアニールを用いている（以降、レーザービームを基
板に対し相対的に移動しながら、多結晶Ｓｉ薄膜を形成
すべき領域を一通り照射し終える過程を１つのステップ
と数える）。まず第１ステップのアニール（図４
（ａ））において、基板５上記の非晶質Ｓｉ薄膜２に約
270mJ/cm2のエネルギー密度のレーザービーム１を照射
し、微結晶Ｓｉ薄膜３を形成する（ただし、従来例Ａに
おいては平均結晶粒径が50nm程度のものも微結晶と呼ん
でいる）。次に第２ステップのアニール（図４（ｂ））
において、約450mJ/cm2のエネルギー密度のレーザービ
ーム１を照射し、結晶性能を向上させる（図４
（ｃ））。とりわけ第１ステップのアニールで生じた結
晶性が変動する領域（概ね周囲に比較して結晶性に劣る
微結晶Ｓｉの領域）の結晶性能を向上させ、多結晶Ｓｉ
薄膜４の結晶均一性を良化させる。
【０００６】以上、従来例Ａのようなエキシマレーザー
の２ステップアニールによる多結晶薄膜の形成方法につ
いては、例えばエクステンディッド・アブストラクト・
オブ・エス・エス・ディー・エム Ｂ−１−４（1992
年）第５５頁から第５７頁（Extended Abstracts of th
e 1992 International Conference on Solid StateDevi
ces and Materials B-1-4(1992)P.55-57）に報告されて
いる。
の２ステップアニールによる多結晶薄膜の形成方法につ
いては、例えばエクステンディッド・アブストラクト・
オブ・エス・エス・ディー・エム Ｂ−１−４（1992
年）第５５頁から第５７頁（Extended Abstracts of th
e 1992 International Conference on Solid StateDevi
ces and Materials B-1-4(1992)P.55-57）に報告されて
いる。
【０００７】図５（ａ）〜（ｂ）は、従来例Ｂのエキシ
マレーザーアニールを用いた多結晶Ｓｉ薄膜の形成方法
及び形成された多結晶薄膜断面の一部分を示す模式図で
ある。図５に示すように従来例Ｂでは、約400℃に加熱
した基板５上の非晶質Ｓｉ薄膜２に対し、約 300mJ/cm
2のエネルギー密度のエキシマレーザーによるアニール
を行う（図５（ａ））。基板加熱状態においては、非加
熱状態に比較して、凝固速度が小さくなって結晶成長が
促進されるとともに、非加熱状態のアニールにおいては
融点まで到達せず、溶融しなかった領域において、基板
加熱を行った分だけ薄膜の温度が底上げされ、融点まで
達して溶融状態になる。そのため、レーザービーム照射
領域全体が溶融結晶化の過程を経ることにより、図５
（ｂ）のように、多結晶Ｓｉ薄膜の結晶均一性は良化す
る（ここで、非加熱状態でレーザービームのエネルギー
密度を高くして照射領域全体を溶融する方法もあるが、
薄膜のアブレーションが発生する頻度が高くなるので、
この方法はあまり用いることができない）。
マレーザーアニールを用いた多結晶Ｓｉ薄膜の形成方法
及び形成された多結晶薄膜断面の一部分を示す模式図で
ある。図５に示すように従来例Ｂでは、約400℃に加熱
した基板５上の非晶質Ｓｉ薄膜２に対し、約 300mJ/cm
2のエネルギー密度のエキシマレーザーによるアニール
を行う（図５（ａ））。基板加熱状態においては、非加
熱状態に比較して、凝固速度が小さくなって結晶成長が
促進されるとともに、非加熱状態のアニールにおいては
融点まで到達せず、溶融しなかった領域において、基板
加熱を行った分だけ薄膜の温度が底上げされ、融点まで
達して溶融状態になる。そのため、レーザービーム照射
領域全体が溶融結晶化の過程を経ることにより、図５
（ｂ）のように、多結晶Ｓｉ薄膜の結晶均一性は良化す
る（ここで、非加熱状態でレーザービームのエネルギー
密度を高くして照射領域全体を溶融する方法もあるが、
薄膜のアブレーションが発生する頻度が高くなるので、
この方法はあまり用いることができない）。
【０００８】以上、従来例Ｂのような基板加熱状態での
エキシマレーザーアニールによる多結晶薄膜の形成方法
については、例えばアイ・イー・ディー・エム・テクニ
カル・ダイジェスト（1991年）第５６３頁から第５６６
頁（IEDM Tech. Digest.(1991)P.563-566）に報告され
ている。
エキシマレーザーアニールによる多結晶薄膜の形成方法
については、例えばアイ・イー・ディー・エム・テクニ
カル・ダイジェスト（1991年）第５６３頁から第５６６
頁（IEDM Tech. Digest.(1991)P.563-566）に報告され
ている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし従来例の方法で
は次に示すような問題点があった。従来例Ａの場合、第
１ステップのアニールにおいて、レーザービーム１の断
面のエッジ周辺部、特に結晶化しきい値近傍のエネルギ
ー密度の部分が照射される領域では、平均結晶粒径が約
50nmの周囲と比較して平均結晶粒径が小さい結晶領域が
形成されるため、次に領域を重ねて照射した際や第２ス
テップのアニールにおいも、若干の結晶粒径の拡大や結
晶欠陥の低減等がある程度であった。したがって、非晶
質Ｓｉからの溶融結晶化を経た多結晶Ｓｉ領域との結晶
性能の差は依然として大きく、アニール後の薄膜から作
製したデバイス性能の基板面内均一性の向上も不十分で
あった。
は次に示すような問題点があった。従来例Ａの場合、第
１ステップのアニールにおいて、レーザービーム１の断
面のエッジ周辺部、特に結晶化しきい値近傍のエネルギ
ー密度の部分が照射される領域では、平均結晶粒径が約
50nmの周囲と比較して平均結晶粒径が小さい結晶領域が
形成されるため、次に領域を重ねて照射した際や第２ス
テップのアニールにおいも、若干の結晶粒径の拡大や結
晶欠陥の低減等がある程度であった。したがって、非晶
質Ｓｉからの溶融結晶化を経た多結晶Ｓｉ領域との結晶
性能の差は依然として大きく、アニール後の薄膜から作
製したデバイス性能の基板面内均一性の向上も不十分で
あった。
【００１０】また、従来例Ｂの場合、周囲と比較して平
均結晶粒径が小さい結晶領域でも溶融結晶化は起こる
が、非晶質から多結晶へ変化する場合と、前記平均結晶
粒径が小さい結晶状態から多結晶へ変化する場合では、
結晶化に必要なエネルギーが異なり、生成する結晶性に
も差が生じる。したがって、アニール後の薄膜から作製
したデバイスの性能の面内均一性も、従来例Ａと同様不
十分であった。
均結晶粒径が小さい結晶領域でも溶融結晶化は起こる
が、非晶質から多結晶へ変化する場合と、前記平均結晶
粒径が小さい結晶状態から多結晶へ変化する場合では、
結晶化に必要なエネルギーが異なり、生成する結晶性に
も差が生じる。したがって、アニール後の薄膜から作製
したデバイスの性能の面内均一性も、従来例Ａと同様不
十分であった。
【００１１】そこで本発明は、従来の結晶性を維持しな
がら、結晶均一性を向上する多結晶薄膜の形成方法及び
それを用いた薄膜半導体素子を提供することを目的とす
る。
がら、結晶均一性を向上する多結晶薄膜の形成方法及び
それを用いた薄膜半導体素子を提供することを目的とす
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】従来の課題を解決するた
め、本発明は平均結晶粒径が20nm以下の基板上の微結晶
薄膜をレーザービームによってアニールを行って平均結
晶粒径が20nm以上の多結晶薄膜を形成する方法である。
また200〜600℃の熱平衡状態にある前記基板上の微結晶
薄膜をレーザービームでアニールを行って平均結晶粒径
が20nm以上の多結晶薄膜を形成する方法である。
め、本発明は平均結晶粒径が20nm以下の基板上の微結晶
薄膜をレーザービームによってアニールを行って平均結
晶粒径が20nm以上の多結晶薄膜を形成する方法である。
また200〜600℃の熱平衡状態にある前記基板上の微結晶
薄膜をレーザービームでアニールを行って平均結晶粒径
が20nm以上の多結晶薄膜を形成する方法である。
【００１３】また、基板上の多結晶薄膜を前記多結晶薄
膜の形成方法を用いて作製する薄膜半導体素子である。
膜の形成方法を用いて作製する薄膜半導体素子である。
【００１４】
【作用】上記手段により、多結晶薄膜の基板面内におけ
る結晶均一性が向上するとともに、基板加熱した場合に
は、結晶粒径が拡大し、結晶歪みが低減するため、高品
質な多結晶薄膜が得られる。また、前記多結晶薄膜を用
いて作製した薄膜半導体素子の性能の面内均一性は向上
する。
る結晶均一性が向上するとともに、基板加熱した場合に
は、結晶粒径が拡大し、結晶歪みが低減するため、高品
質な多結晶薄膜が得られる。また、前記多結晶薄膜を用
いて作製した薄膜半導体素子の性能の面内均一性は向上
する。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の多結晶薄膜の形成方法、特に
非晶質Ｓｉ薄膜に対してエキシマレーザービームによる
アニールを行って多結晶Ｓｉ薄膜を形成する場合を例に
して、図面を参照しながら説明する。また、以降、平均
結晶粒径が20nm以下を微結晶、20nm以上を多結晶と呼ぶ
ことにする。
非晶質Ｓｉ薄膜に対してエキシマレーザービームによる
アニールを行って多結晶Ｓｉ薄膜を形成する場合を例に
して、図面を参照しながら説明する。また、以降、平均
結晶粒径が20nm以下を微結晶、20nm以上を多結晶と呼ぶ
ことにする。
【００１６】（実施例１）図１（ａ）〜（ｃ）は、第１
の実施例におけるエキシマレーザー（XeClレーザー,波
長:308nm）によるアニールを用いた多結晶Ｓｉ薄膜の形
成方法及び形成された多結晶Ｓｉ薄膜断面の一部分を示
す模式図である。図１（ａ）に示すように、第１ステッ
プのアニールにおいて、ビーム断面の中央部が結晶化し
きい値近傍（約200mJ/cm2）のエネルギー密度を有する
エキシマレーザービーム１によるアニールを行って、基
板５上の非晶質Ｓｉ薄膜２の微結晶化を行う。この時、
結晶化しきい値以下のエネルギー密度を有するビームエ
ッジ周辺部が照射される領域は非晶質のまま初期状態と
変化しない。したがって、既照射領域に重ねながら照射
していくことにより、微結晶Ｓｉ薄膜３が形成される。
次に、図１（ｂ）に示すように、第２ステップのアニー
ルにおいて、約400mJ/cm2のエネルギー密度のエキシマ
レーザービームでアニールを行い、微結晶Ｓｉ薄膜３か
ら多結晶Ｓｉ薄膜４を形成する。この時、結晶化しきい
値エネルギー近傍及びそれ以下のエネルギー密度の照射
領域は微結晶のまま変化しないのであまり考慮する必要
はない。また、それ以上のエネルギー密度の照射領域は
第１ステップで形成された微結晶の骨格を残しながら多
結晶へと成長する。これは、非晶質、微結晶、そして多
結晶へと結晶化が進むにつれて、融点は高くなり、レー
ザー光の吸収係数は小さくなる傾向にあるため、一度非
晶質から微結晶や多結晶に変化すると、溶融や結晶性変
化するのにさらに余分にエネルギーが必要になるためで
ある。したがって、第１ステップ、第２ステップのアニ
ール時のいずれの場合も結晶性が変動する領域は生成さ
れず、結晶均一性は向上する。また、このようにして形
成された多結晶Ｓｉ薄膜４（図１（ｃ））を用いて薄膜
トランジスタを作製したところ、従来例Ａの方法を用い
て作製した薄膜トランジスタの移動度ばらつきが±10%
であったのに対し、±5%まで改善した。
の実施例におけるエキシマレーザー（XeClレーザー,波
長:308nm）によるアニールを用いた多結晶Ｓｉ薄膜の形
成方法及び形成された多結晶Ｓｉ薄膜断面の一部分を示
す模式図である。図１（ａ）に示すように、第１ステッ
プのアニールにおいて、ビーム断面の中央部が結晶化し
きい値近傍（約200mJ/cm2）のエネルギー密度を有する
エキシマレーザービーム１によるアニールを行って、基
板５上の非晶質Ｓｉ薄膜２の微結晶化を行う。この時、
結晶化しきい値以下のエネルギー密度を有するビームエ
ッジ周辺部が照射される領域は非晶質のまま初期状態と
変化しない。したがって、既照射領域に重ねながら照射
していくことにより、微結晶Ｓｉ薄膜３が形成される。
次に、図１（ｂ）に示すように、第２ステップのアニー
ルにおいて、約400mJ/cm2のエネルギー密度のエキシマ
レーザービームでアニールを行い、微結晶Ｓｉ薄膜３か
ら多結晶Ｓｉ薄膜４を形成する。この時、結晶化しきい
値エネルギー近傍及びそれ以下のエネルギー密度の照射
領域は微結晶のまま変化しないのであまり考慮する必要
はない。また、それ以上のエネルギー密度の照射領域は
第１ステップで形成された微結晶の骨格を残しながら多
結晶へと成長する。これは、非晶質、微結晶、そして多
結晶へと結晶化が進むにつれて、融点は高くなり、レー
ザー光の吸収係数は小さくなる傾向にあるため、一度非
晶質から微結晶や多結晶に変化すると、溶融や結晶性変
化するのにさらに余分にエネルギーが必要になるためで
ある。したがって、第１ステップ、第２ステップのアニ
ール時のいずれの場合も結晶性が変動する領域は生成さ
れず、結晶均一性は向上する。また、このようにして形
成された多結晶Ｓｉ薄膜４（図１（ｃ））を用いて薄膜
トランジスタを作製したところ、従来例Ａの方法を用い
て作製した薄膜トランジスタの移動度ばらつきが±10%
であったのに対し、±5%まで改善した。
【００１７】（実施例２）図２（ａ）〜（ｃ）は、第２
の実施例におけるエキシマレーザーによるアニールを用
いた多結晶Ｓｉ薄膜の形成方法及び形成された多結晶Ｓ
ｉ薄膜断面の一部分を示す模式図である。図２（ｂ）に
示すように第２ステップのアニールにおいて、基板５の
温度をヒータ等の基板加熱手段６を用いて、約200〜600
℃に保持した状態で、微結晶Ｓｉ薄膜３の多結晶化を行
う。この時、従来例Ｂのように、第１ステップのアニー
ルにおいて結晶性の変動する領域は生成されないため、
第１の実施例と同様に結晶均一性は向上する。また、第
２ステップのアニール時においては、薄膜と基板との温
度差が非加熱時と比べて小さくなるため、薄膜から基板
への熱の流れが減少し、凝固（冷却）速度が遅くなる。
したがって、非加熱状態のアニールに比較して結晶粒径
は拡大し、凝固時に生成する結晶歪みも低減するため、
高品質でかつ基板面内均一性が良好な多結晶Ｓｉ薄膜が
形成される。また、このようにして形成された多結晶Ｓ
ｉ薄膜４（図２（ｃ））を用いて薄膜トランジスタを作
製すれば、第１の実施例と同様の効果が得られる。
の実施例におけるエキシマレーザーによるアニールを用
いた多結晶Ｓｉ薄膜の形成方法及び形成された多結晶Ｓ
ｉ薄膜断面の一部分を示す模式図である。図２（ｂ）に
示すように第２ステップのアニールにおいて、基板５の
温度をヒータ等の基板加熱手段６を用いて、約200〜600
℃に保持した状態で、微結晶Ｓｉ薄膜３の多結晶化を行
う。この時、従来例Ｂのように、第１ステップのアニー
ルにおいて結晶性の変動する領域は生成されないため、
第１の実施例と同様に結晶均一性は向上する。また、第
２ステップのアニール時においては、薄膜と基板との温
度差が非加熱時と比べて小さくなるため、薄膜から基板
への熱の流れが減少し、凝固（冷却）速度が遅くなる。
したがって、非加熱状態のアニールに比較して結晶粒径
は拡大し、凝固時に生成する結晶歪みも低減するため、
高品質でかつ基板面内均一性が良好な多結晶Ｓｉ薄膜が
形成される。また、このようにして形成された多結晶Ｓ
ｉ薄膜４（図２（ｃ））を用いて薄膜トランジスタを作
製すれば、第１の実施例と同様の効果が得られる。
【００１８】なお、第１及び第２の実施例ではレーザー
としてエキシマレーザーを用いたが、他のレーザー、例
えばＹＡＧレーザーでも同様の効果が得られる。
としてエキシマレーザーを用いたが、他のレーザー、例
えばＹＡＧレーザーでも同様の効果が得られる。
【００１９】また、基板上の薄膜として、Ｓｉ薄膜の場
合について説明したが、他の薄膜、例えばＧｅ薄膜でも
同様の効果が得られる。
合について説明したが、他の薄膜、例えばＧｅ薄膜でも
同様の効果が得られる。
【００２０】さらに、基板上の微結晶薄膜として、非晶
質薄膜をレーザービームによるアニールを行って得られ
た微結晶薄膜を用いたが、例えば基板上にＬＰＣＶＤ法
等で直接成膜した微結晶薄膜を用いても同様の効果が得
られる。
質薄膜をレーザービームによるアニールを行って得られ
た微結晶薄膜を用いたが、例えば基板上にＬＰＣＶＤ法
等で直接成膜した微結晶薄膜を用いても同様の効果が得
られる。
【００２１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、平均結晶
粒径が約20nm以下の微結晶薄膜からレーザービームによ
るアニールを用いて、平均結晶粒径が約20nm以上の多結
晶薄膜を形成することにより、基板面内の結晶均一性は
向上する。しかも、基板加熱した場合には結晶粒径の拡
大、結晶歪みの低減のため高品質な多結晶薄膜が得られ
る。また、多結晶薄膜を用いて作製するデバイスの基板
面内におけるばらつきを抑制することができる。
粒径が約20nm以下の微結晶薄膜からレーザービームによ
るアニールを用いて、平均結晶粒径が約20nm以上の多結
晶薄膜を形成することにより、基板面内の結晶均一性は
向上する。しかも、基板加熱した場合には結晶粒径の拡
大、結晶歪みの低減のため高品質な多結晶薄膜が得られ
る。また、多結晶薄膜を用いて作製するデバイスの基板
面内におけるばらつきを抑制することができる。
【図１】（ａ）は第１の実施例における形成方法の第１
ステップのアニールを示す図 （ｂ）は第１の実施例における形成方法の第２ステップ
のアニールを示す図 （ｃ）は形成された多結晶Ｓｉ薄膜の部分断面図
ステップのアニールを示す図 （ｂ）は第１の実施例における形成方法の第２ステップ
のアニールを示す図 （ｃ）は形成された多結晶Ｓｉ薄膜の部分断面図
【図２】（ａ）は第２の実施例における形成方法の第１
ステップのアニールを示す図 （ｂ）は第２の実施例における形成方法の第２ステップ
のアニールを示す図 （ｃ）は形成された多結晶Ｓｉ薄膜の部分断面図
ステップのアニールを示す図 （ｂ）は第２の実施例における形成方法の第２ステップ
のアニールを示す図 （ｃ）は形成された多結晶Ｓｉ薄膜の部分断面図
【図３】エキシマレーザーによるアニールを用いた多結
晶Ｓｉ薄膜の形成工程を示す模式図
晶Ｓｉ薄膜の形成工程を示す模式図
【図４】（ａ）は従来例Ａにおける形成方法の第１ステ
ップのアニールを示す図 （ｂ）は従来例Ａにおける形成方法の第２ステップのア
ニールを示す図 （ｃ）は形成された多結晶Ｓｉ薄膜の部分断面図
ップのアニールを示す図 （ｂ）は従来例Ａにおける形成方法の第２ステップのア
ニールを示す図 （ｃ）は形成された多結晶Ｓｉ薄膜の部分断面図
【図５】（ａ）は従来例Ｂにおける形成方法のアニール
を示す図 （ｂ）は形成された多結晶Ｓｉ薄膜の部分断面図
を示す図 （ｂ）は形成された多結晶Ｓｉ薄膜の部分断面図
１ エキシマレーザービーム ２ 非晶質Ｓｉ薄膜 ３ 微結晶Ｓｉ薄膜 ４ 多結晶Ｓｉ薄膜 ４ａ 結晶性が変動する領域 ５ 基板 ６ 基板加熱手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 29/786 21/336
Claims (11)
- 【請求項１】基板上に平均結晶粒径が２０ｎｍ以下の微
結晶を含む薄膜を形成する工程と、前記微結晶を含む薄
膜をレーザービームでアニールすることにより平均結晶
粒径が２０ｎｍ以上の多結晶薄膜を形成する工程を少な
くとも有することを特徴とする多結晶薄膜の形成方法。 - 【請求項２】基板上に平均結晶粒径が２０ｎｍ以下の微
結晶を含む薄膜を形成する工程と、２００〜６００℃に
ある基板上の前記微結晶を含む薄膜をレーザービームで
アニールすることにより平均結晶粒径が２０ｎｍ以上の
多結晶薄膜を形成する工程を少なくとも有することを特
徴とする多結晶薄膜の形成方法。 - 【請求項３】基板上の非晶質薄膜をレーザービームでア
ニールすることにより、微結晶を含む薄膜を形成するこ
とを特徴とする請求項１または２記載の多結晶薄膜の形
成方法。 - 【請求項４】レーザービームがエキシマレーザービーム
であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に
記載の多結晶薄膜の形成方法。 - 【請求項５】微結晶を含む薄膜がＳｉを主成分とする薄
膜であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項
に記載の多結晶薄膜の形成方法。 - 【請求項６】基板上に平均結晶粒径が２０ｎｍ以下の微
結晶を含む薄膜を形成する工程と、前記微結晶を含む薄
膜をレーザービームでアニールすることにより平均結晶
粒径が２０ｎｍ以上の多結晶薄膜を形成する工程を少な
くとも有する多結晶薄膜の形成方法を用いて作製したこ
とを特徴とする薄膜半導体素子。 - 【請求項７】基板上に平均結晶粒径が２０ｎｍ以下の微
結晶を含む薄膜を形成する工程と、２００〜６００℃に
ある基板上の前記微結晶を含む薄膜をレーザービームで
アニールすることにより平均結晶粒径が２０ｎｍ以上の
多結晶薄膜を形成する工程を少なくとも有する多結晶薄
膜の形成方法を用いて作製したことを特徴とする薄膜半
導体素子。 - 【請求項８】基板上の非晶質薄膜をレーザービームでア
ニールすることにより、前記微結晶を含む薄膜を形成す
ることを特徴とする請求項６または７記載の薄膜半導体
素子。 - 【請求項９】レーザービームがエキシマレーザービーム
であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に
記載の薄膜半導体素子。 - 【請求項１０】微結晶を含む薄膜がＳｉを主成分とする
薄膜であることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１
項に記載の薄膜半導体素子。 - 【請求項１１】薄膜半導体素子が薄膜トランジスタであ
ることを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１項に記
載の薄膜半導体素子。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6325177A JPH08181069A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 多結晶薄膜の形成方法及び薄膜半導体素子 |
| TW084113578A TW303526B (ja) | 1994-12-27 | 1995-12-19 | |
| US08/579,140 US5766989A (en) | 1994-12-27 | 1995-12-27 | Method for forming polycrystalline thin film and method for fabricating thin-film transistor |
| CN95119449A CN1050221C (zh) | 1994-12-27 | 1995-12-27 | 多结晶薄膜的形成方法和制造薄膜晶体管的方法 |
| KR1019950072158A KR100227439B1 (ko) | 1994-12-27 | 1995-12-27 | 다결정 박막 및 박막 반도체 장치 제작 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6325177A JPH08181069A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 多結晶薄膜の形成方法及び薄膜半導体素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08181069A true JPH08181069A (ja) | 1996-07-12 |
Family
ID=18173877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6325177A Pending JPH08181069A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 多結晶薄膜の形成方法及び薄膜半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08181069A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002217124A (ja) * | 2001-01-15 | 2002-08-02 | Toshiba Corp | レーザアニール装置およびレーザアニール方法 |
| WO2010035713A1 (ja) * | 2008-09-24 | 2010-04-01 | ソニー株式会社 | 半導体装置、半導体製造方法、半導体製造装置および表示装置 |
-
1994
- 1994-12-27 JP JP6325177A patent/JPH08181069A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002217124A (ja) * | 2001-01-15 | 2002-08-02 | Toshiba Corp | レーザアニール装置およびレーザアニール方法 |
| WO2010035713A1 (ja) * | 2008-09-24 | 2010-04-01 | ソニー株式会社 | 半導体装置、半導体製造方法、半導体製造装置および表示装置 |
| JP2010103485A (ja) * | 2008-09-24 | 2010-05-06 | Sony Corp | 半導体装置、半導体製造方法、半導体製造装置および表示装置 |
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