JPH09260676A - 薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents
薄膜トランジスタの製造方法Info
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- JPH09260676A JPH09260676A JP7002296A JP7002296A JPH09260676A JP H09260676 A JPH09260676 A JP H09260676A JP 7002296 A JP7002296 A JP 7002296A JP 7002296 A JP7002296 A JP 7002296A JP H09260676 A JPH09260676 A JP H09260676A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 非晶質シリコンをレーザアニールにより結晶
化して薄膜トランジスタを製造する際に、簡単なプロセ
スによりシリコンの結晶性を向上させる。 【解決手段】 基板１１の上面に高融点金属からなる遮
光層１２を形成し、その上部に紫外光透過性を有する層
間膜１３を介して非晶質シリコン層１４を形成し、その
シリコン層を素子分離した後のプロセスにおいて斜めか
らレーザ光１５を照射してレーザアニールを行う。これ
により、一度に非晶質シリコン層１４の両面にレーザ光
１５が照射されるので、形成されたシリコンの結晶状態
が均一となると共に、トランジスタ特性を向上すること
ができる。
化して薄膜トランジスタを製造する際に、簡単なプロセ
スによりシリコンの結晶性を向上させる。 【解決手段】 基板１１の上面に高融点金属からなる遮
光層１２を形成し、その上部に紫外光透過性を有する層
間膜１３を介して非晶質シリコン層１４を形成し、その
シリコン層を素子分離した後のプロセスにおいて斜めか
らレーザ光１５を照射してレーザアニールを行う。これ
により、一度に非晶質シリコン層１４の両面にレーザ光
１５が照射されるので、形成されたシリコンの結晶状態
が均一となると共に、トランジスタ特性を向上すること
ができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多結晶シリコン半
導体薄膜を活性領域に用いた薄膜トランジスタ（以下、
ＴＦＴと称する）の製造方法、特にシリコン層のアニー
ル処理方法に関する。
導体薄膜を活性領域に用いた薄膜トランジスタ（以下、
ＴＦＴと称する）の製造方法、特にシリコン層のアニー
ル処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置においては画面の拡大化及
び低コスト化等の要望から、半導体層として多結晶シリ
コン半導体を安価な低融点ガラス基板上に形成するため
の低温プロセス技術の開発が盛んに行われている。多結
晶シリコン薄膜をＴＦＴの活性層として低融点ガラス基
板上に６００℃以下の低温で作成する技術としては、低
融点ガラス基板上に非晶質シリコン膜を堆積し、これに
レーザ光を照射し、瞬時に熔融させ再結晶化させるレー
ザアニール法がよく知られている。この方法は、スポッ
ト状やライン状のレーザビームをガラス基板上に走査さ
せることにより短時間で処理でき、しかもガラス基板表
面のみを加熱するので基板への熱的影響が少なく、実用
性が高い。
び低コスト化等の要望から、半導体層として多結晶シリ
コン半導体を安価な低融点ガラス基板上に形成するため
の低温プロセス技術の開発が盛んに行われている。多結
晶シリコン薄膜をＴＦＴの活性層として低融点ガラス基
板上に６００℃以下の低温で作成する技術としては、低
融点ガラス基板上に非晶質シリコン膜を堆積し、これに
レーザ光を照射し、瞬時に熔融させ再結晶化させるレー
ザアニール法がよく知られている。この方法は、スポッ
ト状やライン状のレーザビームをガラス基板上に走査さ
せることにより短時間で処理でき、しかもガラス基板表
面のみを加熱するので基板への熱的影響が少なく、実用
性が高い。
【０００３】レーザアニール法においては、従来、大出
力で照射面積の広いエキシマレーザ光を用いてシリコン
を結晶化させるエキシマレーザアニール法が主流であ
る。一般的には、基板上のシリコン薄膜の上方からエキ
シマレーザを照射する手法が取られている。多結晶シリ
コン薄膜はある大きさの分布を持ったシリコンの単結晶
粒が集合したものであり、その単結晶粒同士が接する部
分に結晶粒界が形成される。多結晶シリコン薄膜の電気
的特性は結晶粒径および結晶粒界の格子欠陥密度によっ
て左右されるので、半導体装置を製造する場合は単結晶
粒あるいは可能な限り結晶粒界の少ない大粒径の結晶粒
により半導体装置の活性層を構成することが望ましい。
活性層中に結晶粒界が多数存在すると、この結晶粒界に
沿ってリーク電流が流れることになり、ＴＦＴの特性を
著しく損なうからである。また、結晶粒界の少ない半導
体層を得るには、レーザ光照射により半導体層を瞬時に
加熱熔融させた後にできるだけ長い時間をかけて冷却す
るのが良いとされている。
力で照射面積の広いエキシマレーザ光を用いてシリコン
を結晶化させるエキシマレーザアニール法が主流であ
る。一般的には、基板上のシリコン薄膜の上方からエキ
シマレーザを照射する手法が取られている。多結晶シリ
コン薄膜はある大きさの分布を持ったシリコンの単結晶
粒が集合したものであり、その単結晶粒同士が接する部
分に結晶粒界が形成される。多結晶シリコン薄膜の電気
的特性は結晶粒径および結晶粒界の格子欠陥密度によっ
て左右されるので、半導体装置を製造する場合は単結晶
粒あるいは可能な限り結晶粒界の少ない大粒径の結晶粒
により半導体装置の活性層を構成することが望ましい。
活性層中に結晶粒界が多数存在すると、この結晶粒界に
沿ってリーク電流が流れることになり、ＴＦＴの特性を
著しく損なうからである。また、結晶粒界の少ない半導
体層を得るには、レーザ光照射により半導体層を瞬時に
加熱熔融させた後にできるだけ長い時間をかけて冷却す
るのが良いとされている。
【０００４】しかしながら、通常のエキシマレーザアニ
ール処理では半導体層のレーザ光照射面から約４０ｎｍ
の深さまでしか十分に熱が届かないため、それよりも深
いところでは結晶性が向上しない。その上、半導体層の
厚み方向の温度勾配が大きいため十分に加熱された浅い
部分が急冷され、多数の結晶核が発生して結晶粒径が小
さくなる。結果として半導体層厚み方向に不均一な粒径
が生じ、全体として結晶性は劣ることとなる。
ール処理では半導体層のレーザ光照射面から約４０ｎｍ
の深さまでしか十分に熱が届かないため、それよりも深
いところでは結晶性が向上しない。その上、半導体層の
厚み方向の温度勾配が大きいため十分に加熱された浅い
部分が急冷され、多数の結晶核が発生して結晶粒径が小
さくなる。結果として半導体層厚み方向に不均一な粒径
が生じ、全体として結晶性は劣ることとなる。
【０００５】この問題を解決するために、特開平５−８
２４６６号公報にはレーザ光をガラス基板の両側から照
射して半導体層の結晶性を向上させる方法が開示されて
いる。上記公報によれば、レーザ光照射を半導体層の両
面から行うので、厚みが４０μｍを越える半導体層のア
ニール処理を行う場合に特に効果的である。
２４６６号公報にはレーザ光をガラス基板の両側から照
射して半導体層の結晶性を向上させる方法が開示されて
いる。上記公報によれば、レーザ光照射を半導体層の両
面から行うので、厚みが４０μｍを越える半導体層のア
ニール処理を行う場合に特に効果的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記公報による手法に
よれば、レーザ光照射を半導体層の両面から行うので、
厚みが４０μｍを越える半導体層をアニール処理する場
合に特に効果的である。しかしながら、レーザ光を半導
体層の下面から照射することに伴って、使用する基板は
紫外線透過性を有するものに限定されることや、２台の
レーザ光発生装置が必要であること等の不具合が生じて
いた。さらに、近年、盛んに開発が行われている投影型
液晶表示装置のように、基板表面に光電流の発生を防止
するための遮光膜を設けることが不可欠である場合に
は、上記公報による手法は無効であった。
よれば、レーザ光照射を半導体層の両面から行うので、
厚みが４０μｍを越える半導体層をアニール処理する場
合に特に効果的である。しかしながら、レーザ光を半導
体層の下面から照射することに伴って、使用する基板は
紫外線透過性を有するものに限定されることや、２台の
レーザ光発生装置が必要であること等の不具合が生じて
いた。さらに、近年、盛んに開発が行われている投影型
液晶表示装置のように、基板表面に光電流の発生を防止
するための遮光膜を設けることが不可欠である場合に
は、上記公報による手法は無効であった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のＴＦＴの製造方
法は、レーザアニール法により多結晶シリコン半導体を
形成するＴＦＴの製造方法において、基板上面に遮光層
を形成する工程と、層間膜を形成する工程と、非晶質シ
リコン層を形成する工程と、レーザ光を基板斜め方向か
ら照射することにより前記非晶質シリコン層の両面に入
射させる工程とを含むことを特徴とし、そのことにより
上記目的が達成される。
法は、レーザアニール法により多結晶シリコン半導体を
形成するＴＦＴの製造方法において、基板上面に遮光層
を形成する工程と、層間膜を形成する工程と、非晶質シ
リコン層を形成する工程と、レーザ光を基板斜め方向か
ら照射することにより前記非晶質シリコン層の両面に入
射させる工程とを含むことを特徴とし、そのことにより
上記目的が達成される。
【０００８】好ましくは、前記層間膜が紫外光透過性を
有する。
有する。
【０００９】また好ましくは、前記遮光層が紫外光反射
率の高い材料からなる。
率の高い材料からなる。
【００１０】以下、上記構成による作用について説明を
行う。
行う。
【００１１】本発明のＴＦＴの製造方法は、基板上面に
遮光層を形成する工程と、層間膜を形成する工程と、非
晶質シリコン層を形成する工程と、レーザ光を基板斜め
方向から照射することにより前記非晶質シリコン層の両
面に入射させる工程とを含む。これにより、レーザ光の
一部が一旦、層間膜へ入射した後、遮光層で反射するこ
とによって再び層間膜を透過して非晶質シリコン膜の下
面に入射するので、レーザ光が基板を透過することなく
一度に非晶質シリコン層の両面に照射される。
遮光層を形成する工程と、層間膜を形成する工程と、非
晶質シリコン層を形成する工程と、レーザ光を基板斜め
方向から照射することにより前記非晶質シリコン層の両
面に入射させる工程とを含む。これにより、レーザ光の
一部が一旦、層間膜へ入射した後、遮光層で反射するこ
とによって再び層間膜を透過して非晶質シリコン膜の下
面に入射するので、レーザ光が基板を透過することなく
一度に非晶質シリコン層の両面に照射される。
【００１２】また、層間膜が紫外光透過性を有すること
によりレーザ光が層間膜を透過することが可能となる。
によりレーザ光が層間膜を透過することが可能となる。
【００１３】さらに、遮光層が紫外光反射率の高い材料
からなることにより、層間膜に入射したレーザ光が高い
反射率で反射する。同時に、基板下面から入射する光の
遮光率も高いため、ＴＦＴにおける光電流の発生を防止
することができる。さらには、遮光層が熱伝導度性の良
好な材料で形成されたので入射光による基板全体の温度
上昇を防止することができる。
からなることにより、層間膜に入射したレーザ光が高い
反射率で反射する。同時に、基板下面から入射する光の
遮光率も高いため、ＴＦＴにおける光電流の発生を防止
することができる。さらには、遮光層が熱伝導度性の良
好な材料で形成されたので入射光による基板全体の温度
上昇を防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
面に基づき以下に説明を行う。
面に基づき以下に説明を行う。
【００１５】図１は、本発明のＴＦＴの製造方法の基本
概念を示す図である。
概念を示す図である。
【００１６】図１において、ガラス等からなる基板１１
上に遮光層１２として金属膜等の光反射膜を形成する。
その上に層間膜１３を形成し、ＴＦＴの半導体層となる
非晶質シリコン膜１４を形成する。この後、基板上面に
対して斜め方向から非晶質シリコン膜１４をアニール処
理するためのレーザ光１５を照射する。レーザ光１５は
非晶質シリコン膜１４の上面に直接入射する以外に、一
旦、層間膜１３に入射して遮光層１２で反射した後に非
晶質シリコン膜１４の下面に入射することによって非晶
質シリコン膜１４を両面から瞬時に加熱熔融する。熔融
した非晶質シリコン膜１４が冷却されるに従い、再結晶
化が進行する。
上に遮光層１２として金属膜等の光反射膜を形成する。
その上に層間膜１３を形成し、ＴＦＴの半導体層となる
非晶質シリコン膜１４を形成する。この後、基板上面に
対して斜め方向から非晶質シリコン膜１４をアニール処
理するためのレーザ光１５を照射する。レーザ光１５は
非晶質シリコン膜１４の上面に直接入射する以外に、一
旦、層間膜１３に入射して遮光層１２で反射した後に非
晶質シリコン膜１４の下面に入射することによって非晶
質シリコン膜１４を両面から瞬時に加熱熔融する。熔融
した非晶質シリコン膜１４が冷却されるに従い、再結晶
化が進行する。
【００１７】ここで、上記のレーザ光の基板１１法線方
向に対する入射角ｉ、層間膜１３の厚みｄ及び屈折率
ｎ、レーザ光が基板上の一点へ入射してから基板水平方
向へ進む距離ｘの関係は空気の屈折率を１．００とする
と以下のように書くことができる。
向に対する入射角ｉ、層間膜１３の厚みｄ及び屈折率
ｎ、レーザ光が基板上の一点へ入射してから基板水平方
向へ進む距離ｘの関係は空気の屈折率を１．００とする
と以下のように書くことができる。
【００１８】 ｎ＝｛sinｉ(ｘ2＋ｄ2)1/2}/ｘ2 ・・・ 上記式に基づきレーザ光の照射条件、層間膜の形成条
件等を最適化することが可能となる。
件等を最適化することが可能となる。
【００１９】以下、さらに詳細に本発明の実施の形態に
ついて説明を行う。
ついて説明を行う。
【００２０】まず、本発明の手法により作製したＴＦＴ
の構成について説明を行う。
の構成について説明を行う。
【００２１】図２（ａ）は基板上に形成されたＴＦＴの
上面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）Ｂ−Ｂ’断面図
である。
上面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）Ｂ−Ｂ’断面図
である。
【００２２】図２（ａ）及び（ｂ）において、基板２１
上に遮光膜２２、層間膜２３、その上に島状に分離され
た半導体層であるシリコン膜２４が備えられている。さ
らにこの上にゲート絶縁膜２５が形成され、この上にゲ
ート電極２６が設けられている。これらを被覆するよう
に層間絶縁膜２７が形成され、これらを貫通するコンタ
クトホール２８を介して金属配線２９が下部の半導体層
のソース及びドレイン領域と接続している。図２（ｂ）
中のレーザ光のスキャン方向については後述する。
上に遮光膜２２、層間膜２３、その上に島状に分離され
た半導体層であるシリコン膜２４が備えられている。さ
らにこの上にゲート絶縁膜２５が形成され、この上にゲ
ート電極２６が設けられている。これらを被覆するよう
に層間絶縁膜２７が形成され、これらを貫通するコンタ
クトホール２８を介して金属配線２９が下部の半導体層
のソース及びドレイン領域と接続している。図２（ｂ）
中のレーザ光のスキャン方向については後述する。
【００２３】次に、本発明のＴＦＴの製造方法を説明す
る。
る。
【００２４】図３（ａ）〜（ｌ）は、本実施形態におけ
るＴＦＴの製造工程を示す断面図である。図３（ａ）〜
（ｆ）は図２のＡ−Ａ’断面の製造方法を示す図であ
り、図３（ｇ）〜（ｌ）は図２のＢ−Ｂ’断面の製造方
法を示す図である。
るＴＦＴの製造工程を示す断面図である。図３（ａ）〜
（ｆ）は図２のＡ−Ａ’断面の製造方法を示す図であ
り、図３（ｇ）〜（ｌ）は図２のＢ−Ｂ’断面の製造方
法を示す図である。
【００２５】図３（ａ）及び（ｇ）において、透明基板
３１上に膜厚４００ｎｍのタンタル（Ｔａ）を例えばス
パッタ法を用いて成膜することにより遮光膜３２を形成
する。次にこの上に透明基板全面を覆うようにしてＳｉ
Ｏ2をプラズマＣＶＤ法により厚さ１μｍの膜を形成
し、層間膜３３とする。さらに、この上からプラズマＣ
ＶＤ法により１００ｎｍの非晶質シリコンを成膜する。
その後、図３（ｂ）及び（ｈ）に示すように、非晶質シ
リコンをドライエッチング法を用いて島状に素子分離を
行い、シリコン膜３４とする。
３１上に膜厚４００ｎｍのタンタル（Ｔａ）を例えばス
パッタ法を用いて成膜することにより遮光膜３２を形成
する。次にこの上に透明基板全面を覆うようにしてＳｉ
Ｏ2をプラズマＣＶＤ法により厚さ１μｍの膜を形成
し、層間膜３３とする。さらに、この上からプラズマＣ
ＶＤ法により１００ｎｍの非晶質シリコンを成膜する。
その後、図３（ｂ）及び（ｈ）に示すように、非晶質シ
リコンをドライエッチング法を用いて島状に素子分離を
行い、シリコン膜３４とする。
【００２６】次に図３（ｃ）及び（ｉ）のように、エキ
シマレーザ光３５を基板面に対して約１５°の角度で図
２（ａ）に示した方向の一方に走査しながら照射し、シ
リコン膜３４の熔融結晶化を行う。また、この後、図３
（ｄ）及び（ｊ）のようにレーザ光３５の走査方向を１
８０°変えて、先程と逆方向に再度走査しながら照射す
る。照射したエキシマレーザ光はシリコン膜の表面に吸
収されると同時に、シリコン膜３４のないところではＳ
ｉＯ2膜を透過し、下側の遮光膜３２で反射した後、シ
リコン膜３４の下面に照射吸収される。この結果、上記
のアニール法ではシリコン膜３４はほとんど同時に上下
面からレーザ光照射されることになるため厚さ１００ｎ
ｍのシリコン膜３４の厚さ方向の全域にわたって均一に
アニールされることとなる。シリコン膜３４の上下面で
温度が上昇するため温度勾配による熱の逃げも遅くなり
大きな結晶粒を得ることができる。
シマレーザ光３５を基板面に対して約１５°の角度で図
２（ａ）に示した方向の一方に走査しながら照射し、シ
リコン膜３４の熔融結晶化を行う。また、この後、図３
（ｄ）及び（ｊ）のようにレーザ光３５の走査方向を１
８０°変えて、先程と逆方向に再度走査しながら照射す
る。照射したエキシマレーザ光はシリコン膜の表面に吸
収されると同時に、シリコン膜３４のないところではＳ
ｉＯ2膜を透過し、下側の遮光膜３２で反射した後、シ
リコン膜３４の下面に照射吸収される。この結果、上記
のアニール法ではシリコン膜３４はほとんど同時に上下
面からレーザ光照射されることになるため厚さ１００ｎ
ｍのシリコン膜３４の厚さ方向の全域にわたって均一に
アニールされることとなる。シリコン膜３４の上下面で
温度が上昇するため温度勾配による熱の逃げも遅くなり
大きな結晶粒を得ることができる。
【００２７】その後、図３（ｅ）及び（ｋ）のようにゲ
ート絶縁膜３６、金属によるゲート電極３７を公知の半
導体製造プロセスによって作製し、イオン注入法を用い
てソース及びドレイン領域３８を形成する。さらに図３
（ｆ）及び（ｌ）のようにして層間絶縁膜３９を形成
後、この層間絶縁膜３９及びゲート絶縁膜３６にコンタ
クトホール４０を穿設し、上部の金属配線４１と接続す
る。
ート絶縁膜３６、金属によるゲート電極３７を公知の半
導体製造プロセスによって作製し、イオン注入法を用い
てソース及びドレイン領域３８を形成する。さらに図３
（ｆ）及び（ｌ）のようにして層間絶縁膜３９を形成
後、この層間絶縁膜３９及びゲート絶縁膜３６にコンタ
クトホール４０を穿設し、上部の金属配線４１と接続す
る。
【００２８】以上のような構成とすることにより、本実
施形態のＴＦＴの電気的特性は移動度が高くなる、しき
い値電圧が低下する、スイングが小さくなる、リーク電
流が低減する等、高性能化を図ることができた。また、
遮光膜が形成されたので光電流の発生を防止し、光によ
る基板の温度上昇も抑制することができた。
施形態のＴＦＴの電気的特性は移動度が高くなる、しき
い値電圧が低下する、スイングが小さくなる、リーク電
流が低減する等、高性能化を図ることができた。また、
遮光膜が形成されたので光電流の発生を防止し、光によ
る基板の温度上昇も抑制することができた。
【００２９】尚、遮光膜を形成する材料としては、本実
施形態においてはＴａを用いたが、この他にも、レーザ
光照射による熔融結晶化に耐え、熱伝導性が良好で、紫
外光波長、特にエキシマレーザ波長で高い反射率を有す
るものが好ましい。ここでいう高い反射率とは、４０％
以上のことを言う。また、以上のような条件を満たすも
のとしてＴａ以外にも例えばＰｔ、Ｔｉ、Ｎｉ等の金属
を用いることができる。
施形態においてはＴａを用いたが、この他にも、レーザ
光照射による熔融結晶化に耐え、熱伝導性が良好で、紫
外光波長、特にエキシマレーザ波長で高い反射率を有す
るものが好ましい。ここでいう高い反射率とは、４０％
以上のことを言う。また、以上のような条件を満たすも
のとしてＴａ以外にも例えばＰｔ、Ｔｉ、Ｎｉ等の金属
を用いることができる。
【００３０】また、層間膜はＳｉＯ2以外にもＳｉＯ
x等、エキシマレーザ光が透過するものならば使用可能
であり、その形成方法も遮光膜の変質しない方法であれ
ばＣＶＤ法でもスパッタ法でもよい。
x等、エキシマレーザ光が透過するものならば使用可能
であり、その形成方法も遮光膜の変質しない方法であれ
ばＣＶＤ法でもスパッタ法でもよい。
【００３１】さらに、レーザ光の入射角度、半導体層の
下面にレーザ光が照射される幅、層間膜の厚さ及びその
屈折率は前述の式によって最適条件を決定することが
できる。本実施形態ではシリコン膜の幅を３μｍとし、
層間膜として屈折率が１．４７、厚み１μｍのＳｉＯ2
を用いたので、レーザ光を基板水平方向に対して１５°
の角度で入射させると、層間膜上への入射点から１．７
μｍの領域まで半導体層の下面に光が照射された。すな
わち、半導体層の端部から最大１．７μｍの幅の領域に
下面からレーザ光が照射されることとなり、さらに逆方
向へのレーザ光照射を行えば、本実施形態で製造したＴ
ＦＴのようにチャネル幅が３μｍ程度のトランジスタで
あればシリコン膜の両面に十分にレーザ光が照射され
た。これにより、シリコンの活性層全面にわたりその結
晶性を向上させることが可能となった。
下面にレーザ光が照射される幅、層間膜の厚さ及びその
屈折率は前述の式によって最適条件を決定することが
できる。本実施形態ではシリコン膜の幅を３μｍとし、
層間膜として屈折率が１．４７、厚み１μｍのＳｉＯ2
を用いたので、レーザ光を基板水平方向に対して１５°
の角度で入射させると、層間膜上への入射点から１．７
μｍの領域まで半導体層の下面に光が照射された。すな
わち、半導体層の端部から最大１．７μｍの幅の領域に
下面からレーザ光が照射されることとなり、さらに逆方
向へのレーザ光照射を行えば、本実施形態で製造したＴ
ＦＴのようにチャネル幅が３μｍ程度のトランジスタで
あればシリコン膜の両面に十分にレーザ光が照射され
た。これにより、シリコンの活性層全面にわたりその結
晶性を向上させることが可能となった。
【００３２】尚、遮光膜は全面に形成される必要はなく
島状に形成してもよいが、この場合には下面への反射光
が得られる程度、シリコンのアイランドよりも大きくす
る必要がある。
島状に形成してもよいが、この場合には下面への反射光
が得られる程度、シリコンのアイランドよりも大きくす
る必要がある。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のＴＦＴの
製造方法は、基板上面に遮光層を形成する工程と、層間
膜を形成する工程と、非晶質シリコン層を形成する工程
と、レーザ光を基板斜め方向から照射することにより前
記非晶質シリコン層の両面に入射させる工程とを含む。
これにより、レーザ光の一部が一旦、層間膜へ入射した
後、遮光層で反射することによって再び層間膜を透過し
て非晶質シリコン層の下面に入射するので、レーザ光が
基板を透過することなく一度に非晶質シリコン層の両面
に照射される。この結果、非晶質シリコン層の厚みが４
０μｍを越える場合にも膜厚方向を均一に加熱すること
ができるので、加熱後、厚み方向の温度勾配が小さくな
り良好な粒界を有する多結晶シリコン層を得ることが可
能となる。また、従来のように使用する基板が紫外光透
過性を有するものに限定されず、非晶質シリコン層の下
面へのレーザ光照射を効果的に行うことができる。
製造方法は、基板上面に遮光層を形成する工程と、層間
膜を形成する工程と、非晶質シリコン層を形成する工程
と、レーザ光を基板斜め方向から照射することにより前
記非晶質シリコン層の両面に入射させる工程とを含む。
これにより、レーザ光の一部が一旦、層間膜へ入射した
後、遮光層で反射することによって再び層間膜を透過し
て非晶質シリコン層の下面に入射するので、レーザ光が
基板を透過することなく一度に非晶質シリコン層の両面
に照射される。この結果、非晶質シリコン層の厚みが４
０μｍを越える場合にも膜厚方向を均一に加熱すること
ができるので、加熱後、厚み方向の温度勾配が小さくな
り良好な粒界を有する多結晶シリコン層を得ることが可
能となる。また、従来のように使用する基板が紫外光透
過性を有するものに限定されず、非晶質シリコン層の下
面へのレーザ光照射を効果的に行うことができる。
【００３４】また、層間膜が紫外光透過性を有すること
により、レーザ光が層間膜を透過してシリコン層の下面
に照射される。
により、レーザ光が層間膜を透過してシリコン層の下面
に照射される。
【００３５】さらに、遮光層が紫外光反射率の高い材料
からなることにより、層間膜に入射したレーザ光が高い
反射率で反射する。同時に基板下面から入射する光に対
する遮光率が高いので、ＴＦＴにおける光電流の発生を
防止することができる。さらには、熱伝導度性が良好で
あるので入射項による基板全体の温度上昇を防止するこ
とができる。
からなることにより、層間膜に入射したレーザ光が高い
反射率で反射する。同時に基板下面から入射する光に対
する遮光率が高いので、ＴＦＴにおける光電流の発生を
防止することができる。さらには、熱伝導度性が良好で
あるので入射項による基板全体の温度上昇を防止するこ
とができる。
【００３６】以上説明したように、本発明によれば、Ｔ
ＦＴのシリコン活性層のレーザアニール処理において、
金属遮光層を利用して半導体層に両面からレーザビーム
を照射するので、半導体層の結晶欠陥等を減少させるこ
とができ、高性能なＴＦＴを提供することが可能とな
る。
ＦＴのシリコン活性層のレーザアニール処理において、
金属遮光層を利用して半導体層に両面からレーザビーム
を照射するので、半導体層の結晶欠陥等を減少させるこ
とができ、高性能なＴＦＴを提供することが可能とな
る。
【図１】本発明のＴＦＴの製造方法の基本概念を示す図
である。
である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は基板上に形成されたＴＦＴ
の上面図及び断面図である。
の上面図及び断面図である。
【図３】本実施形態におけるＴＦＴの製造工程を示す断
面図であり、（ａ）〜（ｆ）は図２のＡ−Ａ’断面の製
造方法を示す図であり、（ｇ）〜（ｌ）は図２のＢ−
Ｂ’断面の製造方法を示す図である。
面図であり、（ａ）〜（ｆ）は図２のＡ−Ａ’断面の製
造方法を示す図であり、（ｇ）〜（ｌ）は図２のＢ−
Ｂ’断面の製造方法を示す図である。
１１、２１ 基板 １２、２２、３２ 遮光層 １３、２３、３３ 層間膜 １４、２４、３４ シリコン膜 １５、３５ レーザ光 ２５、３６ ゲート絶縁膜 ２６、３７ ゲート電極 ２７、３９ 層間絶縁膜 ２８、４０ コンタクトホール ２９、４１ 金属配線 ３１ 透明基板 ３８ ソース及びドレイン領域
Claims (3)
- 【請求項１】 レーザアニール法により多結晶シリコン
半導体を形成する薄膜トランジスタの製造方法におい
て、 基板上面に遮光層を形成する工程と、 層間膜を形成する工程と、 非晶質シリコン層を形成する工程と、 レーザ光を基板斜め方向から照射することにより前記非
晶質シリコン層の両面に入射させる工程とを含むことを
特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項２】 前記層間膜が、紫外光透過性を有するこ
とを特徴とする請求項１記載の薄膜トランジスタの製造
方法。 - 【請求項３】 前記遮光層が、紫外光反射率の高い材料
からなることを特徴とする請求項１記載の薄膜トランジ
スタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7002296A JPH09260676A (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7002296A JPH09260676A (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09260676A true JPH09260676A (ja) | 1997-10-03 |
Family
ID=13419572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7002296A Pending JPH09260676A (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09260676A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001144015A (ja) * | 1999-08-18 | 2001-05-25 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザー装置及びレーザーアニール方法 |
| KR100303142B1 (ko) * | 1999-10-29 | 2001-11-02 | 구본준, 론 위라하디락사 | 액정표시패널의 제조방법 |
| US6548370B1 (en) | 1999-08-18 | 2003-04-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of crystallizing a semiconductor layer by applying laser irradiation that vary in energy to its top and bottom surfaces |
| KR100434313B1 (ko) * | 2001-04-23 | 2004-06-05 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 비정질 실리콘의 결정화 방법 |
| US6753212B2 (en) | 1999-08-13 | 2004-06-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser apparatus, laser annealing method, and manufacturing method of a semiconductor device |
| US7078321B2 (en) * | 2000-06-19 | 2006-07-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| JP2007129269A (ja) * | 1999-08-13 | 2007-05-24 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
| WO2007122062A1 (de) * | 2006-04-22 | 2007-11-01 | Carl Zeiss Laser Optics Gmbh | Vorrichtung sowie verfahren zum erhitzen eines substrats |
| US7456371B2 (en) | 1999-08-18 | 2008-11-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser apparatus and laser annealing method |
-
1996
- 1996-03-26 JP JP7002296A patent/JPH09260676A/ja active Pending
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| US7179698B2 (en) | 1999-08-13 | 2007-02-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser apparatus, laser annealing method, and manufacturing method of a semiconductor device |
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