JPH0828337B2 - 半導体薄膜の製造方法 - Google Patents
半導体薄膜の製造方法Info
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- JPH0828337B2 JPH0828337B2 JP5007126A JP712693A JPH0828337B2 JP H0828337 B2 JPH0828337 B2 JP H0828337B2 JP 5007126 A JP5007126 A JP 5007126A JP 712693 A JP712693 A JP 712693A JP H0828337 B2 JPH0828337 B2 JP H0828337B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体薄膜の製造方法に
関するものであり、とくに液晶ディスプレイ、イメージ
センサ等に応用可能な高速応答性を有する薄膜トランジ
スタ用半導体薄膜の製造方法に関する。
関するものであり、とくに液晶ディスプレイ、イメージ
センサ等に応用可能な高速応答性を有する薄膜トランジ
スタ用半導体薄膜の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】周辺駆動回路一体型液晶ディスプレイ
（ＬＣＤ）では、画素部として対角十数インチもしくは
それ以上の広範囲において均一度が非常に高く、かつ高
品質な半導体薄膜が、周辺駆動回路部として狭幅ながら
も長尺な領域において、画素部以上により高移動度を有
する半導体薄膜が、それぞれ要求されている。一般に、
従来からの結晶成長技術であるＬＰＣＶＤ法や固相成長
法により作製した多結晶シリコン薄膜（以下ｐｏｌｙ−
Ｓｉ薄膜）移動度が低いながらも均一性が非常に高いと
いう特徴を有している。その一方で、レーザアニール法
によって作製したｐｏｌｙ−Ｓｉ薄膜は、高移動度化が
可能である反面、ビーム強度分布によりばらつきが生じ
易いという特性がある。そこで、上記駆動回路一体型Ｌ
ＣＤのように同一基板上においてもそれぞれ異なる性能
が要求される場合、予めＬＰＣＶＤ法や固相成長法によ
り基板１０１上にｐｏｌｙ−Ｓｉ薄膜１０２を均一に形
成し図３（Ａ）、駆動回路部１０４のみにレーザアニー
ル１０５を行い高移動度化を図るといった半導体薄膜の
製造方法が提案されている（ｓｓｄｍ’９１ ｐｐ．５
９０〜５９２「Ｅｘｃｉｍｅｒ Ｌａｓｅｒ Ａｎｎｅ
ａｌｅｄ ｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴｓ ｆｏｒ ＣＭＯＳ
Ｃｉｒｃｕｉｔｓ，１９９１年８月２７日）。
（ＬＣＤ）では、画素部として対角十数インチもしくは
それ以上の広範囲において均一度が非常に高く、かつ高
品質な半導体薄膜が、周辺駆動回路部として狭幅ながら
も長尺な領域において、画素部以上により高移動度を有
する半導体薄膜が、それぞれ要求されている。一般に、
従来からの結晶成長技術であるＬＰＣＶＤ法や固相成長
法により作製した多結晶シリコン薄膜（以下ｐｏｌｙ−
Ｓｉ薄膜）移動度が低いながらも均一性が非常に高いと
いう特徴を有している。その一方で、レーザアニール法
によって作製したｐｏｌｙ−Ｓｉ薄膜は、高移動度化が
可能である反面、ビーム強度分布によりばらつきが生じ
易いという特性がある。そこで、上記駆動回路一体型Ｌ
ＣＤのように同一基板上においてもそれぞれ異なる性能
が要求される場合、予めＬＰＣＶＤ法や固相成長法によ
り基板１０１上にｐｏｌｙ−Ｓｉ薄膜１０２を均一に形
成し図３（Ａ）、駆動回路部１０４のみにレーザアニー
ル１０５を行い高移動度化を図るといった半導体薄膜の
製造方法が提案されている（ｓｓｄｍ’９１ ｐｐ．５
９０〜５９２「Ｅｘｃｉｍｅｒ Ｌａｓｅｒ Ａｎｎｅ
ａｌｅｄ ｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴｓ ｆｏｒ ＣＭＯＳ
Ｃｉｒｃｕｉｔｓ，１９９１年８月２７日）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、レーザアニ
ールｐｏｌｙ−Ｓｉ薄膜のキャリア移動度は被アニール
材料に依存する。上記ＬＰＣＶＤ法等により形成された
第１のｐｏｌｙ−Ｓｉ薄膜をレーザアニールすることに
より作製した第２のｐｏｌｙ−Ｓｉ薄膜は、ａ−Ｓｉを
レーザアニールして作製した第３のｐｏｌｙ−Ｓｉ薄膜
よりその移動度が低いという課題があった。
ールｐｏｌｙ−Ｓｉ薄膜のキャリア移動度は被アニール
材料に依存する。上記ＬＰＣＶＤ法等により形成された
第１のｐｏｌｙ−Ｓｉ薄膜をレーザアニールすることに
より作製した第２のｐｏｌｙ−Ｓｉ薄膜は、ａ−Ｓｉを
レーザアニールして作製した第３のｐｏｌｙ−Ｓｉ薄膜
よりその移動度が低いという課題があった。
【０００４】本発明の目的は、均一度の高い半導体薄膜
と、移動度の高い半導体薄膜とを、同一基板上に製造す
る方法を提供することである。
と、移動度の高い半導体薄膜とを、同一基板上に製造す
る方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁性基板上
に気相成長または固相成長により多結晶半導体薄膜を形
成する工程と、上記多結晶半導体薄膜上にアモルファス
半導体薄膜を積層する工程と、上記基板上に形成された
アモルファス半導体薄膜の任意の領域をレーザアニール
する工程と、及び前記アモルファス半導体薄膜を熱アニ
ールする工程とをこの順に行うことを特徴とする半導体
薄膜の製造方法である。
に気相成長または固相成長により多結晶半導体薄膜を形
成する工程と、上記多結晶半導体薄膜上にアモルファス
半導体薄膜を積層する工程と、上記基板上に形成された
アモルファス半導体薄膜の任意の領域をレーザアニール
する工程と、及び前記アモルファス半導体薄膜を熱アニ
ールする工程とをこの順に行うことを特徴とする半導体
薄膜の製造方法である。
【０００６】また、熱アニールにかえて、レーザアニー
ル以外のアモルファス半導体薄膜層のみを除去する工程
とからなる半導体薄膜の製造方法である。この場合に
は、レーザアニールする工程と、アモルファス半導体薄
膜層を除去する工程との順序関係に制限はなく、どちら
を先に行ってもよい。
ル以外のアモルファス半導体薄膜層のみを除去する工程
とからなる半導体薄膜の製造方法である。この場合に
は、レーザアニールする工程と、アモルファス半導体薄
膜層を除去する工程との順序関係に制限はなく、どちら
を先に行ってもよい。
【０００７】気相成長または固相成長により多結晶半導
体薄膜を形成する方法とには、例えばＬＰＣＶＤ法、プ
ラズマＣＶＤ法、スパッタリンク法またはＣＶＤ法によ
りアモルファス半導体薄膜を形成し、熱アニールにより
多結晶化する方法等公知の方法を用いることができる。
体薄膜を形成する方法とには、例えばＬＰＣＶＤ法、プ
ラズマＣＶＤ法、スパッタリンク法またはＣＶＤ法によ
りアモルファス半導体薄膜を形成し、熱アニールにより
多結晶化する方法等公知の方法を用いることができる。
【０００８】アモルファス半導体薄膜の形成についても
同様に、ＬＰＣＶＤ法、常圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ
法スパッタリング法等を用いることができる。
同様に、ＬＰＣＶＤ法、常圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ
法スパッタリング法等を用いることができる。
【０００９】レーザアニールには、ＸｅＣｌ，ＸｅＦ，
ＫｒＦ，ＫｒＣｌ，Ｆ2 ，ＡｒＦ等のエキシマレーザを
用いることができる。
ＫｒＦ，ＫｒＣｌ，Ｆ2 ，ＡｒＦ等のエキシマレーザを
用いることができる。
【００１０】熱アニールは、基板にガラス基板を用いる
場合には６２０℃以下の低温で行うことが望ましいが、
石英基板を用いるならばこの限りではない。
場合には６２０℃以下の低温で行うことが望ましいが、
石英基板を用いるならばこの限りではない。
【００１１】
【作用】本発明によれば、周辺駆動回路等を形成する領
域のように高移動度を要求される領域は、アモルファス
層をレーザアニールしており、均一度を要求される領域
は、アモルファス層の熱アニールあるいは、気相成長ま
たは固相成長による多結晶薄膜を用いているため、均一
度の高い半導体薄膜と、移動度の高い半導体薄膜とを同
一基板上に製造することができる。また、熱アニール工
程において、すでにレーザアニールされた領域は膜質の
変化を生じない。
域のように高移動度を要求される領域は、アモルファス
層をレーザアニールしており、均一度を要求される領域
は、アモルファス層の熱アニールあるいは、気相成長ま
たは固相成長による多結晶薄膜を用いているため、均一
度の高い半導体薄膜と、移動度の高い半導体薄膜とを同
一基板上に製造することができる。また、熱アニール工
程において、すでにレーザアニールされた領域は膜質の
変化を生じない。
【００１２】特に、予め形成されたアモルファス層をレ
ーザアニールしているため、多結晶層を直接レーザアニ
ールする方法に比べ低いレーザエネルギーで、かつより
キャリア移動度の高い半導体薄膜を得ることができる。
ーザアニールしているため、多結晶層を直接レーザアニ
ールする方法に比べ低いレーザエネルギーで、かつより
キャリア移動度の高い半導体薄膜を得ることができる。
【００１３】さらに熱アニールによりアモルファス層を
結晶化させる工程においても、下層部に多結晶層を有す
るため、アモルファス層を直接熱アニールする方法に比
べ熱アニールによる多結晶薄膜形成時間を短縮すること
ができる。
結晶化させる工程においても、下層部に多結晶層を有す
るため、アモルファス層を直接熱アニールする方法に比
べ熱アニールによる多結晶薄膜形成時間を短縮すること
ができる。
【００１４】また、アモルファス層をエッチングするこ
とにより、下層部多結晶層を利用可能となり、熱アニー
ルにかかる時間を省略することができる。
とにより、下層部多結晶層を利用可能となり、熱アニー
ルにかかる時間を省略することができる。
【００１５】
【実施例】図１（Ａ）に示すように、ガラス基板（例え
ば、日本電気硝子製ＯＡ−２）（２０１）上に予め被ア
ニール薄膜として、ｐｏｌｙ−Ｓｉ薄膜（２０２）をＳ
ｉＨ4 ガスを原料とするＬＰＣＶＤ法により成膜温度６
２０℃で、ａ−Ｓｉ薄膜（２０３）を同様のＬＰＣＶＤ
法により成膜温度５５０℃でそれぞれ厚さ１００ｎｍ堆
積し積層する。次ぎ基板上の半分の領域に、紫外パルス
レーザであるＸｅＣｌエキシマレーザ（波長３０８ｎ
ｍ）を照射（２０５）しアニールを行い多結晶Ｓｉ（２
０４）化する（図１（Ｂ））。この時の照射強度は３０
０ｍＪ／ｃｍ2であった。エキシマレーザアニール終了
後、窒素雰囲気中で６００℃での熱アニールを行い（２
０時間）、レーザ非照射部分を多結晶化（２０６）する
（図１（Ｃ））。ＬＰＣＶＤ法の原料ガスとしては、Ｓ
ｉＨ4 に限らずＳｉ2 Ｈ6 等でも良い。
ば、日本電気硝子製ＯＡ−２）（２０１）上に予め被ア
ニール薄膜として、ｐｏｌｙ−Ｓｉ薄膜（２０２）をＳ
ｉＨ4 ガスを原料とするＬＰＣＶＤ法により成膜温度６
２０℃で、ａ−Ｓｉ薄膜（２０３）を同様のＬＰＣＶＤ
法により成膜温度５５０℃でそれぞれ厚さ１００ｎｍ堆
積し積層する。次ぎ基板上の半分の領域に、紫外パルス
レーザであるＸｅＣｌエキシマレーザ（波長３０８ｎ
ｍ）を照射（２０５）しアニールを行い多結晶Ｓｉ（２
０４）化する（図１（Ｂ））。この時の照射強度は３０
０ｍＪ／ｃｍ2であった。エキシマレーザアニール終了
後、窒素雰囲気中で６００℃での熱アニールを行い（２
０時間）、レーザ非照射部分を多結晶化（２０６）する
（図１（Ｃ））。ＬＰＣＶＤ法の原料ガスとしては、Ｓ
ｉＨ4 に限らずＳｉ2 Ｈ6 等でも良い。
【００１６】このようにして形成されるｐｏｌｙ−Ｓｉ
薄膜を用いてプレーナ型薄膜トランジスタを作製した。
その結果、エキシマレーザアニール部において電子移動
度１００ｃｍ2 ／Ｖｓｅｃ（均一性±１０％）が得ら
れ、結晶性層を直接アニールする場合（照射強度３４０
ｍＪ／ｃｍ2 、電子移動度７０ｃｍ2 ／Ｖｓｅｃ程度）
に比べ１．５倍程度の高い移動度が得られた。また熱ア
ニール部で移動度１０ｃｍ2 ／Ｖｓｅｃ（均一性±１
％）の特性が得られた。下地に多結晶層を有するため、
従来の固相成長法に比べ熱アニール時間が半分程度と短
縮された。
薄膜を用いてプレーナ型薄膜トランジスタを作製した。
その結果、エキシマレーザアニール部において電子移動
度１００ｃｍ2 ／Ｖｓｅｃ（均一性±１０％）が得ら
れ、結晶性層を直接アニールする場合（照射強度３４０
ｍＪ／ｃｍ2 、電子移動度７０ｃｍ2 ／Ｖｓｅｃ程度）
に比べ１．５倍程度の高い移動度が得られた。また熱ア
ニール部で移動度１０ｃｍ2 ／Ｖｓｅｃ（均一性±１
％）の特性が得られた。下地に多結晶層を有するため、
従来の固相成長法に比べ熱アニール時間が半分程度と短
縮された。
【００１７】次に図２を用いて他の実施例を示す。図１
（Ａ）と同様に、ガラス基板（３０１）上に被アニール
薄膜として、ｐｏｌｙ−Ｓｉ薄膜（３０２）、及びａ−
Ｓｉ薄膜（３０３）をＬＰＣＶＤ法により形成し積層す
る（図２（Ａ））。次に紫外パルスレーザであるＸｅＣ
ｌエキシマレーザ（λ＝３０８ｎｍ）を照射（３０５）
しアニールを行う（図２（Ｂ））。次に、エキシマレー
ザアニールされた領域のみにレジストをパターニング
し、ＣＦ4 ，Ｏ2 混合気体によるプラズマエッチングに
より非結晶層部分のみを取り除く（３０６（図２
（Ｃ））。
（Ａ）と同様に、ガラス基板（３０１）上に被アニール
薄膜として、ｐｏｌｙ−Ｓｉ薄膜（３０２）、及びａ−
Ｓｉ薄膜（３０３）をＬＰＣＶＤ法により形成し積層す
る（図２（Ａ））。次に紫外パルスレーザであるＸｅＣ
ｌエキシマレーザ（λ＝３０８ｎｍ）を照射（３０５）
しアニールを行う（図２（Ｂ））。次に、エキシマレー
ザアニールされた領域のみにレジストをパターニング
し、ＣＦ4 ，Ｏ2 混合気体によるプラズマエッチングに
より非結晶層部分のみを取り除く（３０６（図２
（Ｃ））。
【００１８】このようにして形成されるｐｏｌｙ−Ｓｉ
薄膜を用いてプレーナ型薄膜トランジスタを作製した。
その結果、エキシマレーザアニール部において電子移動
度１００ｃｍ2 ／Ｖｓｅｃ（均一性±１０％）が得ら
れ、結晶性層を直接アニールする場合（電子移動度７０
ｃｍ2 ／Ｖｓｅｃ程度）に比べ１．５培程度の高い移動
度が得られた。また非結晶層を取り除いた後のｐｏｌｙ
−Ｓｉ薄膜部で移動度１０ｃｍ2 ／Ｖｓｅｃ（均一性±
１％以下）の特性が得られた。従って、上記の方法によ
り、同一基板上に用途に応じた特性を有する半導体薄膜
の形成が可能となった。
薄膜を用いてプレーナ型薄膜トランジスタを作製した。
その結果、エキシマレーザアニール部において電子移動
度１００ｃｍ2 ／Ｖｓｅｃ（均一性±１０％）が得ら
れ、結晶性層を直接アニールする場合（電子移動度７０
ｃｍ2 ／Ｖｓｅｃ程度）に比べ１．５培程度の高い移動
度が得られた。また非結晶層を取り除いた後のｐｏｌｙ
−Ｓｉ薄膜部で移動度１０ｃｍ2 ／Ｖｓｅｃ（均一性±
１％以下）の特性が得られた。従って、上記の方法によ
り、同一基板上に用途に応じた特性を有する半導体薄膜
の形成が可能となった。
【００１９】ガラス基板上の非結晶性半導体薄膜をレー
ザアニールするため、電子移動度；１００ｃｍ2 ／Ｖｓ
ｅｃが得られ、ガラス基板上の結晶性半導体薄膜をレー
ザアニールして得られる電子移動度；７０ｃｍ2 ／Ｖｓ
ｅｃに比べ高いキャリア移動度が得られた。したがっ
て、より高速動作が可能な薄膜トランジスタを形成する
ことが可能になる。また一方で、固相成長法やＣＶＤ法
により形成された結晶性半導体薄膜を同一基板上に有す
るため、高い均一度；±１％以下を持った薄膜トランジ
スタアレイを同時に形成することが可能である。レーザ
アニールにより形成した領域を周辺駆動回路用に用い、
固相成長法やＣＶＤ法により形成された領域を画素部な
どのトランジスタアレイ用に用いることで、それぞれの
要求性能を満足する半導体薄膜を提供することができ
る。
ザアニールするため、電子移動度；１００ｃｍ2 ／Ｖｓ
ｅｃが得られ、ガラス基板上の結晶性半導体薄膜をレー
ザアニールして得られる電子移動度；７０ｃｍ2 ／Ｖｓ
ｅｃに比べ高いキャリア移動度が得られた。したがっ
て、より高速動作が可能な薄膜トランジスタを形成する
ことが可能になる。また一方で、固相成長法やＣＶＤ法
により形成された結晶性半導体薄膜を同一基板上に有す
るため、高い均一度；±１％以下を持った薄膜トランジ
スタアレイを同時に形成することが可能である。レーザ
アニールにより形成した領域を周辺駆動回路用に用い、
固相成長法やＣＶＤ法により形成された領域を画素部な
どのトランジスタアレイ用に用いることで、それぞれの
要求性能を満足する半導体薄膜を提供することができ
る。
【００２０】
【発明の効果】以上により、より高移動度が要求される
半導体薄膜、より高い均一性が要求される半導体薄膜そ
れぞれを同一基板上に作製可能になり、薄膜トランジス
タ集積回路の動作性能の向上、高スループット化が実現
されるという効果を有する。
半導体薄膜、より高い均一性が要求される半導体薄膜そ
れぞれを同一基板上に作製可能になり、薄膜トランジス
タ集積回路の動作性能の向上、高スループット化が実現
されるという効果を有する。
【図１】本発明の１実施例の工程図である。
【図２】本発明の１実施例の工程図である。
【図３】従来技術の１例を示す図である。
２０１ ガラス基板 ２０２ ポリシリコン薄膜 ２０３ 非晶質シリコン薄膜 ２０４ レーザアニールされたシリコン薄膜 ２０５ エキシマレーザ ２０６ 熱アニールされたシリコン薄膜 ３０１ ガラス基板 ３０２ ポリシリコン薄膜 ３０３ 非晶質シリコン薄膜 ３０４ レーザアニールされたシリコン薄膜 ３０５ エキシマレーザ ３０６ エッチングにより除去された部分 １０１ ガラス基板 １０２ ポリシリコン薄膜 １０４ レーザアニールされたシリコン薄膜 １０５ エキシマレーザ
Claims (2)
- 【請求項１】 絶縁性基板上に気相成長または固相成長
により多結晶半導体薄膜を形成する工程と、上記多結晶
半導体薄膜上にアモルファス半導体薄膜を積層する工程
と、上記基板上に形成されたアモルファス半導体薄膜の
任意の領域をレーザアニールする工程と、及び上記基板
上に形成されたアモルファス半導体薄膜を熱アニールす
る工程とをこの順に行うことを特徴とする半導体薄膜の
製造方法。 - 【請求項２】 絶縁性基板上に気相成長または固相成長
により多結晶半導体薄膜を形成する工程と、上記多結晶
半導体薄膜上にアモルファス半導体薄膜を積層する工程
と、上記基板上に形成されたアモルファス半導体薄膜の
任意の領域をレーザアニールする工程と、及びレーザア
ニール領域以外のアモルファス半導体薄膜層のみを除去
する工程とからなる半導体薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5007126A JPH0828337B2 (ja) | 1993-01-20 | 1993-01-20 | 半導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5007126A JPH0828337B2 (ja) | 1993-01-20 | 1993-01-20 | 半導体薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06216044A JPH06216044A (ja) | 1994-08-05 |
| JPH0828337B2 true JPH0828337B2 (ja) | 1996-03-21 |
Family
ID=11657391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5007126A Expired - Lifetime JPH0828337B2 (ja) | 1993-01-20 | 1993-01-20 | 半導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0828337B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995034916A1 (fr) * | 1994-06-15 | 1995-12-21 | Seiko Epson Corporation | Fabrication d'un equipement a semi-conducteurs a couches minces, equipement a semi-conducteurs a couches minces, afficheur a cristaux liquides et equipement electronique |
| US6066516A (en) * | 1995-06-26 | 2000-05-23 | Seiko Epson Corporation | Method for forming crystalline semiconductor layers, a method for fabricating thin film transistors, and method for fabricating solar cells and active matrix liquid crystal devices |
| JP4818288B2 (ja) * | 2008-02-12 | 2011-11-16 | 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 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61145818A (ja) * | 1984-12-20 | 1986-07-03 | Sony Corp | 半導体薄膜の熱処理方法 |
| JPH01212430A (ja) * | 1988-02-20 | 1989-08-25 | Fujitsu General Ltd | 薄膜半導体装置の製造方法 |
-
1993
- 1993-01-20 JP JP5007126A patent/JPH0828337B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61145818A (ja) * | 1984-12-20 | 1986-07-03 | Sony Corp | 半導体薄膜の熱処理方法 |
| JPH01212430A (ja) * | 1988-02-20 | 1989-08-25 | Fujitsu General Ltd | 薄膜半導体装置の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06216044A (ja) | 1994-08-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960910 |
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