JPH09289325A - 半導体装置およびその作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザー光を利用することによって作製した
薄膜トランジスタの特性を向上させる。 【構成】 珪素膜１０１上に酸化珪素膜１０５が成膜さ
れた状態において、レーザー光１００を照射し、珪素膜
１０１と酸化珪素膜１０５に対するアニールを行う。こ
の時、酸化珪素膜１０５の膜厚ｄを（Ｎ／４ｎ）λ₀ で
示される値に概略一致させる。ここで、Ｎは正の奇数、
ｎがレーザー光の波長に対する酸化珪素膜１０５の屈折
率、λ₀ は真空中でのレーザー光の波長である。このよ
うな条件を満足させることにより、酸化珪素膜１０５中
においてレーザー光の定常波を生じさせることができ
る。そして、珪素膜１０１に対するアニールと同時に酸
化珪素膜１０５に対するアニールを同時に行うことがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本明細書で開示する発明は、
薄膜トランジスタの作製に際してレーザー光の照射を利
用する技術に関する。またこの技術を利用することによ
って得られた薄膜トランジスタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、非晶質珪素膜にレーザー光を
照射することにより、結晶性珪素膜に変成する技術が知
られている。また、不純物イオンの注入後に珪素膜に対
してレーザー光を照射し、不純物イオンの衝撃によって
損傷した領域のアニールと注入された不純物の活性化と
を行う技術が知られている。

【０００３】珪素膜を利用する場合は、その吸収性の良
さから紫外領域以下の波長を有するレーザー光が利用さ
れる。また、その発振効率の高さからエキシマレーザー
光が利用されている。

【０００４】図５に非晶質珪素膜に対して波長２４８ｎ
ｍのＫｒＦエキシマレーザー光を照射して、結晶性珪素
膜に変成する場合の状態を模式的に示す。

【０００５】図において、１０はガラス基板である。そ
してこのガラス基板１０上に下地膜１１として酸化珪素
膜が成膜されている。さらに下地膜１１上に非晶質珪素
膜１２が成膜されている。

【０００６】１３は照射されるレーザー光の光路であ
る。このような状態でレーザー光１３を照射すると、１
５で示されるような非晶質珪素膜１２の表面で反射され
る成分が観察される。１５で示される成分は普通有効利
用されず散逸してしまう。なお、１４は非晶質珪素膜１
２中に吸収される成分である。

【０００７】非晶質珪素膜にレーザー光の照射を行い結
晶性珪素膜を得た場合、高い結晶性を得ることができ
る。しかし、その表面が荒れたものとなってしまうとい
う問題がある。この荒れは、膜厚程度以上の凹凸となっ
てしまう場合もある。

【０００８】この珪素膜表面の荒れは、珪素膜を利用し
て薄膜トランジスタを作製しようとする際に大きな問題
となる。

【０００９】即ち、ゲイト絶縁膜とチャネル形成領域と
の界面に珪素膜表面の荒れに起因する準位が高密度に形
成されてしまい、この準位が薄膜トランジスタの動作に
悪影響を与えることが問題となる。

【００１０】この悪影響は、動作の不安定さ、特性のバ
ラツキ、特性の経時変化といった問題の要因となる。

【００１１】

【発明が解決しようとしする課題】本明細書で開示する
発明は、レーザー光の照射を行った珪素膜を利用した薄
膜トランジスタにおいて、動作の不安定さ、特性のバラ
ツキ、特性の経時変化といった問題が生じないような技
術を提供することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本明細書で開示する発明
の一つは、珪素膜と、該珪素膜上に形成された酸化珪素
膜と、を有した構造に対してレーザー光を照射するプロ
セスであって、Ｎを正の奇数、ｎを酸化珪素膜の屈折
率、λ₀ を真空中でのレーザー光の波長として、酸化珪
素膜の厚さを概略ｄ＝（Ｎ／４ｎ）λ₀ で示される値に
することを特徴とする。

【００１３】ここで、珪素膜としては非晶質珪素膜、さ
らに多結晶珪素膜や微結晶珪素膜で代表される結晶性珪
素膜を利用することができる。また珪素膜は真性でも、
Ｐ型でも、Ｎ型もよい。

【００１４】酸化珪素膜中には、ハロゲン元素や水素、
さらにはリンやボロンといった不純物元素が添加されて
いてもよい。

【００１５】レーザー光としては、珪素膜に吸収され易
い紫外領域を有したエキシマレーザー光を利用すること
が好ましい。具体的には、ＫｒＦエキシマレーザー（波
長２４８ｎｍ）やＸｅＣｌエキシマレーザー（波長２０
８ｎｍ）等を利用することができる。

【００１６】なお、本明細書で開示する発明は、基本的
に酸化珪素膜を透過するレーザー光を用いる場合に成立
する。一般に、レーザー光の波長の下限は、１５０ｎｍ
程度とすることが適当である。具体的には、酸化珪素膜
のエネルギーバンドギャップに対応する波長が上記レー
ザー光の下限に相当する。この波長以下であるとレーザ
ー光が酸化珪素膜に吸収されるので、本明細書で開示す
る発明を利用することが困難となる。

【００１７】他の発明の構成は、半導体薄膜と、該半導
体薄膜上に形成された絶縁膜と、を有した構造に対して
レーザー光を照射するプロセスであって、前記レーザー
光の波長に対しての前記絶縁膜の屈折率ｎは前記半導体
薄膜のそれよりも大きく、Ｎを正の奇数、λ₀ を真空中
でのレーザー光の波長として、絶縁膜の厚さを概略ｄ＝
（Ｎ／４ｎ）λ₀ で示される値にすることを特徴とす
る。

【００１８】半導体薄膜としては、珪素膜が一般的に利
用される。しかし、他にシリコンゲルマ等の化合物半導
体の薄膜を利用することもできる。また珪素膜の成膜方
法も特に限定されるものではない。

【００１９】また、異なる結晶性や異なる組成でなる多
層構造を有する半導体薄膜を利用することもできる。

【００２０】絶縁膜としては、酸化珪素膜に代表される
所要するレーザー光の波長に対しての屈折率が下地の半
導体薄膜のそれに比較して小さいものを利用することが
重要である。

【００２１】また、レーザー光の波長は、絶縁膜を透過
するものである必要がある。一般には、絶縁膜のエネル
ギーバンドギャップ（Ｅｇ）がレーザー光の光子エネル
ギー（ｈν）よりも大きいことが必要となる。逆にいえ
ば、レーザー光の光子エネルギー（ｈν）は絶縁膜のエ
ネルギーバンドギャップ（Ｅｇ）よりも小さいことが必
要となる。

【００２２】他の発明の構成は、活性層となるべき領域
に対してレーザー光の照射が行われた薄膜トランジスタ
であって、レーザー光の波長に対してのゲイト絶縁膜の
屈折率ｎは活性層を構成する半導体薄膜のそれよりも大
きく、Ｎを正の奇数、λ₀ を真空中でのレーザー光の波
長として、ゲイト絶縁膜の厚さが概略ｄ＝（Ｎ／４ｎ）
λ₀ で示される値であることを特徴とする。

【００２３】レーザー光の照射が行われたか否かは、活
性層の表面状態を観察すれば判別することができる。こ
れは、レーザー光の照射によって結晶化やアニールが行
われた珪素膜の表面は、加熱処理による結晶化やアニー
ルが施された珪素膜に比較して、確実に異なる表面状態
を有しているからである。

【００２４】

【作用】可視光線に対する珪素膜の屈折率は、ｎ＝3.5
〜3.7 である。この値は非晶質珪素膜と結晶性珪素膜と
で異なる。また成膜方法や成膜条件によっても異なる。
しかし、一般的には上記範囲内に納まる。

【００２５】一方、可視光線に対する酸化珪素膜の屈折
率は、ｎ＝1.45〜1.50程度である。この値も成膜方法や
成膜条件によって異なる。

【００２６】上記の屈折率は、波長依存性があり、波長
によって異なる。しかし、同じ波長に対しては、珪素膜
の屈折率が酸化珪素膜の屈折率に対して大きいという関
係は変わらない。このような関係は、紫外領域から赤外
領域まで成り立つ。

【００２７】従って、図１に示すように、珪素膜１０１
上に酸化珪素膜１０５を積層した構造にレーザー光１０
０を照射した場合、レーザー光は酸化珪素膜を透過し、
珪素膜１０１との界面で一部が１０４に示されるように
反射される。

【００２８】このような場合、レーザー光の反射端（酸
化珪素膜１０５と珪素膜１０１との界面）は固定端と考
えることができる。従って、酸化珪素膜１０５と珪素膜
１０１との界面で反射されるレーザー光は、位相がπだ
け変化したものとなる。

【００２９】この位相がπだけ変化したレーザー光の反
射波１０４は、珪素膜１０１に向かって進行するレーザ
ー光と干渉する。

【００３０】この時、ある条件が満たされるとこの干渉
に起因して定常波が形成される。この条件とは、酸化珪
素膜１０５の表面及び裏面（珪素膜１０１との界面）が
定常波の腹または節となる場合である。

【００３１】ここで、珪素膜１０１との界面で反射した
レーザー光１０４が酸化珪素膜１０５から膜外に出よう
とする状態を考える。

【００３２】この状態においては、屈折率のより高い酸
化珪素膜１０５中から屈折率がより低い雰囲気中（適当
なガス雰囲気または減圧雰囲気）中へとレーザー光が進
行することになる。

【００３３】即ち、光学的に密な物質中から光学的に疎
な物質へとレーザー光が進行する状態となる。よって、
定常波が形成される状態においては、酸化珪素膜１０５
の表面は、定常波の腹となる。

【００３４】従って、図２に示すようなモードでもって
定常波が形成されることになる。即ち、酸化珪素膜１０
５の光学膜厚ｎｄが入射レーザー光の波長λ₀ （真空中
での波長）の１／４の奇数倍となった場合に定常波が形
成されることになる。

【００３５】図２には、１／４波長に定常波（ａ）と３
／４波長に定常波（ｂ）とが示されている。

【００３６】この定常波は形成された状態では、酸化珪
素膜１０５中にレーザー光のエネルギーが閉じ込められ
た状態となる。このエネルギーは酸化珪素膜１０５中の
不純物や準位に吸収される。こうして、酸化珪素膜１０
５のアニールが効果的に行われる。

【００３７】なお、珪素膜１０１との界面で反射されず
に珪素膜１０１中に入射するレーザー光１０３（図１参
照）は、珪素膜１０１のアニールに寄与する。

【００３８】本明細書で開示する発明を利用すること
で、ゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素膜のアニール
を効果的に行うことができる。このアニールは非常に効
果的であり、作製工程間における酸化珪素膜の物性のバ
ラツキや界面特性のバラツキを抑制するたに大きな寄与
をする。従って、薄膜トランジスタのロット毎の特性の
バラツキや劣化特性のバラツキを抑制することができ
る。

【００３９】

【発明の実施例の形態】珪素膜１０１に対してレーザー
光の照射によるアニールを行うに際し、珪素膜１０１上
に形成された酸化珪素膜１０５の厚さをｄ、酸化珪素膜
中でのレーザー光１０１の波長をλとして、ｄ＝（Ｎ／
４）λを満たす状態とする。

【００４０】なお、酸化珪素膜の屈折率（当該レーザー
光の波長に対する屈折率）をｎとした場合、上式はｄ＝
（Ｎ／４ｎ）λ₀ と変形される。ただし、Ｎは１，３，
５，７で示される正の奇数である。またλ₀ は真空中で
のレーザー光の波長（一般には空気中での波長を利用し
て差し支えない）である。

【００４１】このような構成とすることにより、図１に
示すように酸化珪素膜１０５と珪素膜１０１との界面で
反射される反射光１０４と、珪素膜１０１に向かう入射
光１００と、が酸化珪素膜１０５中において干渉して共
鳴状態を生じる。

【００４２】図２にＮ＝１とＮ＝３の場合における定常
波のモードを模式的に示す。図２は、珪素膜１０１界面
で反射されるレーザー光と珪素膜１０１に入射するレー
ザー光とが酸化珪素膜１０５中において干渉することに
よって得られる共鳴状態を示している。図のおける共鳴
状態は、気柱の共鳴状態からの類推により表現したもの
である。

【００４３】この状態においては、レーザー光のエネル
ギーが酸化珪素膜中の不純物やトラップ準位に高い効率
で吸収される。そしてその結果として、酸化珪素膜１０
５のアニールが行われる。

【００４４】このアニールは、酸化珪素膜１０５中の準
位を減少させるのと同時に珪素膜１０１と酸化珪素膜１
０５との界面近傍の準位を減少させるのに効果がある。

【００４５】即ち、酸化珪素膜１０５の膜厚ｄを照射さ
れるレーザー光の波長λ（λは酸化珪素膜中でのレーザ
ー光の波長）に対応させて所定の値に限定することによ
り、珪素膜１０１に対するアニールと同時に酸化珪素膜
１０５のアニールをも同時に行うことができる。

【００４６】また、酸化珪素膜１０５が存在すること
で、レーザー光の照射に従う珪素膜表面の荒れを抑制す
ることができる。

【００４７】

【実施例】

〔実施例１〕本実施例は、本明細書に開示する発明を利
用して薄膜トランジスタを作製する工程を示す。

【００４８】図３に本実施例の薄膜トランジスタの作製
工程を示す。まず、ガラス基板３０１上に下地膜３０２
を成膜する。ここでは、下地膜３０２として、スパッタ
法によって３０００Åの厚さに酸化珪素膜を成膜する。

【００４９】この下地膜は、後の工程においてガラス基
板３０１からの不純物の拡散を防ぐ機能を有している。
また、ガラス基板３０１と後に形成される珪素膜との間
に発生する応力を緩和させる機能を有している。

【００５０】次に下地膜３０２上に非晶質珪素膜３０３
を５００Åの厚さにプラズマＣＶＤ法で成膜する。本実
施例で利用する非晶質珪素膜は、後に利用するレーザー
光（ＫｒＦエキシマレーザー）の波長２４８ｎｍに対し
て約2.10の屈折率を有している。（図３（Ａ））

【００５１】非晶質珪素膜の成膜方法としては、減圧熱
ＣＶＤ法を利用するのでもよい。減圧熱ＣＶＤ法は、装
置にメンテナンスや大面積への成膜に難があるが、得ら
れる膜質はプラズマＣＶＤ法によるものよりも高いもの
が得られる。

【００５２】非晶質珪素膜を得たら、パターニングを行
うことにより、後に薄膜トランジスタの活性層を構成す
る島状の領域３０４を形成する。

【００５３】次にプラズマＣＶＤ法により、１２０８Å
厚の酸化珪素膜３０５を成膜する。この酸化珪素膜３０
５は、２４８ｎｍの波長に対して約1.54の屈折率を有し
ている。（図３（Ｂ））

【００５４】この酸化珪素膜の膜厚は、酸化珪素膜３０
５中において、ＫｒＦエキシマレーザー光の共鳴条件が
成立する厚さとする。即ち、珪素膜との界面から反射さ
れるレーザー光と珪素膜との界面に向かうレーザー光と
が干渉して定常波が形成される条件を満足する厚さとす
る。

【００５５】具体的には、ｄ＝λ₀ Ｎ／４ｎで示される
計算式より求められる。ここでは、λ₀ ＝２４８０Å、
Ｎ＝３、ｎ＝1.54を上式に代入し、ｄ＝１２０８Åを得
る。

【００５６】こうして図３（Ｂ）に示す状態を得る。こ
の状態でＫｒＦエキシマレーザー光を照射する。レーザ
ー光は、光学系によって幅が数ｍｍ、長さは数十ｃｍの
線状のビームに成形したものを走査して照射する。この
ようにすることで、大面積に対するレーザー光の照射を
効率的に行うことができる。

【００５７】この工程で入射されたレーザー光は一部が
非晶質珪素膜３０４と酸化珪素膜３０５との界面で反射
される。

【００５８】非晶質珪素膜３０４に入射するレーザー光
は、非晶質珪素膜中でほとんど吸収され、そのエネルギ
ーは非晶質珪素膜３０４の結晶化に寄与することにな
る。

【００５９】一方、非晶質珪素膜３０４の界面で反射
し、酸化珪素膜３０５中を照射したレーザー光と反対方
向（基板から遠ざかる向き）に進行するレーザー光は、
図２（ｂ）に示すようなモードで共鳴状態が生じる。即
ち、非晶質珪素膜に入射するレーザー光と非晶質珪素膜
から反射するレーザー光とが干渉することにより、定常
波が形成される。

【００６０】この結果、酸化珪素膜３０５中にレーザー
光のエネルギーが閉じ込められた状態となる。そして酸
化珪素膜に効果的にレーザー光のエネルギーが吸収され
る。

【００６１】こうして、非晶質珪素膜３０４の結晶化が
行われ、結晶性珪素膜でなる活性層３０６が得られる。
また同時にゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素膜３０
５のアニール行われる。特に活性層となる珪素膜のゲイ
ト絶縁膜との界面付近のアニールが効果的に行われる。

【００６２】次に図３（Ｃ）に示すゲイト電極３０７を
形成する。まず、ゲイト電極の基となるアルミニウム膜
をスパッタ法によって４０００Åの厚さに成膜する。

【００６３】このアルミニウム膜中には、スカンジウム
またはイットリウムを0.1 重量％含有させる。これは、
後の工程においてヒロックやウィスカーが発生してしま
うことを抑制するためである。

【００６４】ヒロックやウィスカーというのは、アルミ
ニウムに異常成長によって生じる刺状あるいは針状の突
起物のことである。

【００６５】上記アルミニウム膜を成膜したら、その表
面に１００Å厚の極薄い陽極酸化膜（図示せず）を形成
する。

【００６６】ここでは、３％の酒石酸を含んだエチレン
グルコール溶液をアンモニウム膜を陽極、白金を電極と
して陽極酸化電流を流し、アルミニウム膜の表面に陽極
酸化膜を形成する。また、膜厚の制御は印加電圧によっ
て行うことができる。

【００６７】この工程で形成される陽極酸化膜は、緻密
な膜質を有している。

【００６８】さらに図示しないレジストマスクを配置
し、パターニングを行う。この工程により、ゲイト電極
３０７の基となるパターンを形成する。

【００６９】次に再度の陽極酸化を行う。ここでは、３
％のシュウ酸水溶液を電解溶液として用いる。この工程
では３０８で示される部分に多孔質状の陽極酸化膜が形
成される。

【００７０】この多孔質状の陽極酸化膜は、２μｍ程度
まで成長させることが可能である。ここでは、５０００
Åの厚さにこの多孔質状の陽極酸化膜３０８を成長させ
る。

【００７１】次に図示しないレジストマスクを除去し、
再度緻密な膜質を有する陽極酸化膜を形成する。この工
程では、３０９で示される緻密な膜質を有する陽極酸化
膜を１０００Åの厚さに成膜する。

【００７２】この工程でゲイト電極３０７が画定する。
ゲイト電極３０７は、緻密な膜質を有する陽極酸化膜３
０９によって保護された状態となる。

【００７３】こうして図３（Ｃ）に示す状態を得る。次
に不純物イオンの注入を行う。ここでは、Ｎチャネル型
の薄膜トランジスタを作製するためにＰ（リン）イオン
の注入を行う。

【００７４】この工程で３１０と３１１の領域にＰイオ
ンの注入を行う。（図３（Ｄ））

【００７５】次に陽極酸化膜３０８を除去し、再度のＰ
イオンの注入を行う。この工程では、最初のＰイオンの
注入時よりもドーズ量を下げてＰイオンの注入を行う。

【００７６】この工程では３１２と３１３で示される領
域が低濃度不純物領域として形成される。

【００７７】不純物イオンの注入が終了したら、レーザ
ー光の照射を行い、Ｐイオンの注入された領域のアニー
ルを行う。この工程で用いるレーザー光は、図３（Ｂ）
の工程において利用したＫｒＦエキシマレーザーを用い
ればよい。

【００７８】次に層間絶縁膜３１７として酸化珪素膜ま
たは窒化珪素膜を成膜する。そしてコンタクトホールの
形成を行う。さらにソース電極３１８とドレイン電極３
１９を形成する。これらの電極は、チタン膜とアルミニ
ウム膜とチタン膜との積層膜でもって構成する。

【００７９】最後に３５０℃の水素雰囲気中において、
１時間の加熱処理を施す。こうして、図３（Ｅ）に示す
薄膜トランジスタを完成させる。

【００８０】本実施例に示す薄膜トランジスタは、ゲイ
ト絶縁膜３０５中の欠陥が少なく、またゲイト絶縁膜３
０５と活性層３０４との界面特性が良好であるという特
徴がある。

【００８１】これは、活性層３０６の結晶化と同時に効
果的にゲイト絶縁膜３０５のアニールが行われるからで
ある。

【００８２】〔実施例２〕本実施例は、加熱処理による
結晶化とレーザー光の照射によるアニールとを併用した
構成に関する。

【００８３】図４に本実施例に示す作製工程を示す。ま
ず、ガラス基板４０１上に下地膜４０２として、酸化珪
素膜をスパッタ法によって３０００Åの厚さに成膜す
る。本実施例では、ガラス基板として歪点が６６７℃で
あるコーニング１７３７ガラス基板を利用する。

【００８４】次にプラズマＣＶＤ法または減圧熱ＣＶＤ
法により、非晶質珪素膜４０３を５００Åの厚さに成膜
する。

【００８５】この状態で非晶質珪素膜４０３の表面に珪
素の結晶化を助長する金属元素の導入を行う。ここで
は、珪素の結晶化を助長する金属元素としてＮｉを利用
する。

【００８６】この珪素の結晶化を助長する金属元素とし
ては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏ
ｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕから選ばれた一種または複数種類
のものを用いることができる。

【００８７】本実施例においては、Ｎｉ元素をニッケル
酢酸塩溶液を用いて非晶質珪素膜の表面に導入する。

【００８８】この溶液を利用した方法は、当該元素の導
入量を制御し易いという技術上の有意性がある。

【００８９】図４（Ａ）には、非晶質珪素膜４０３上に
重量換算で５ｐｐｍのニッケル元素を含んだニッケル酢
酸塩溶液を滴下し、水膜４００が形成された状態が示さ
れている。

【００９０】水膜４００を形成したら、図示しないスピ
ンコーターによって、余分な溶液を吹き飛ばす。こうし
て、ニッケル元素が非晶質珪素膜４０３の表面に接して
保持された状態を得る。

【００９１】ニッケル元素の導入量は、上記の溶液の濃
度やスピンコータを利用したスピンドライ工程の条件を
調整することにより制御することができる。

【００９２】次に加熱処理を行い、非晶質珪素膜４０３
を結晶化させる。ここでは、６４０℃の温度で４時間の
加熱処理を行い非晶質珪素膜４０３を結晶化させる。

【００９３】こうして図４（Ｂ）に示すように結晶性珪
素膜４０４を得る。図４（Ｂ）に示す状態を得たら、パ
ターニングを行うことにより、後の薄膜トランジスタの
活性層となる島状の領域４０５を形成する。（図４
（Ｃ））

【００９４】さらにゲイト絶縁膜４０６として機能する
酸化珪素膜をプラズマＣＶＤ法により１２０８Åの厚さ
に成膜する。

【００９５】そして実施例１の場合と同様にＫｒＦエキ
シマレーザーの照射を行う。この工程では、定常波の形
成による酸化珪素膜でなるゲイト絶縁膜４０６のアニー
ルと、結晶性珪素膜でなる活性層４０６の結晶化の助長
とが同時に行われる。

【００９６】この後、図３に示す工程と同様にして薄膜
トランジスタを完成させる。

【００９７】〔実施例３〕本実施例は、実施例１に示す
構成において、レーザー光としてＸｅＣｌエキシマレー
ザーを用いる場合を示す。この場合、レーザー光の波長
は、３０８ｎｍである。従ってゲイト絶縁膜を構成する
酸化珪素膜の膜厚は、実施例１の場合と異なるものとな
る。

【００９８】ここでは、酸化珪素膜の膜厚を決定するｄ
＝λ₀ Ｎ／４ｎで示される数式に、λ₀ ＝３０８０Å、
Ｎ＝３、ｎ＝1.54（ここでは波長２４８ｎｍの場合と同
じ値を用いる）を代入して、ｄ＝１５００Åを得る。

【００９９】そこて、本実施例では、図３（Ｂ）に示す
ゲイト絶縁膜３０５を構成する酸化珪素膜の膜厚を１５
００Åとする。

【０１００】他の工程は、実施例１に示すものと同じで
ある。また、本実施例に示す構成を他の実施例に利用し
てもよい。

【０１０１】本実施例では、酸化珪素膜の屈折率とし
て、波長２４８ｎｍに対する値を利用する。しかし、利
用する酸化珪素膜の屈折率を実測し、その値を利用する
ことがより好ましい。

【０１０２】〔実施例４〕本実施例は、実施例１に示し
た方法とは異なる方法で薄膜トランジスタを作製する例
を示す。

【０１０３】本実施例では、結晶性珪素膜を得るために
レーザー光の照射を行い。さらに酸化珪素膜でなるゲイ
ト絶縁膜のアニールを行うために再度のレーザー光の照
射を行う。即ち、本実施例においては、実施例１では一
回のレーザー光の照射で済ましていたものを２回に分け
て行う。

【０１０４】図６に本実施例の作製工程を示す。まず図
６（Ａ）に示すようにガラス基板３０１上に下地膜とし
て酸化珪素膜３０２を成膜する。

【０１０５】次に図示しない非晶質珪素膜（後に結晶性
珪素膜６０１の出発膜となる）をプラズマＣＶＤ法また
は減圧熱ＣＶＤ法で成膜する。

【０１０６】そして、ＫｒＦエキシマレーザーの照射を
行うことにより、図示しない非晶質珪素膜の結晶化を行
う。ここでのレーザー光の照射は、線状にビーム加工し
たレーザー光を走査して照射することによって行う。

【０１０７】こうして結晶性珪素膜６０１を得る。次に
結晶性珪素膜６０１をパターニングして、図６（Ｂ）に
示す薄膜トランジスタの活性層６０２を形成する。

【０１０８】そして実施例１の場合と同じようにゲイト
絶縁膜３０５として、厚さ１２０８ｎｍの酸化珪素膜を
成膜し、再度ＫｒＦエキシマレーザーの照射を行う。こ
の工程は実施例１に示すものと同じである。

【０１０９】以下、実施例１に示す工程に従って、薄膜
トランジスタを完成させる。

【０１１０】〔実施例５〕本実施例は、図６に示す実施
例４の作製工程において、加熱処理による結晶化の工程
を加えたものである。

【０１１１】図６を用いて本実施例の作製工程を説明す
る。まず、ガラス基板３０１上に下地膜３０２として酸
化珪素膜を成膜する。さらに図示しない非晶質珪素膜を
成膜し、実施例２に示したニッケルの導入による加熱処
理による結晶化を行う。

【０１１２】こうして加熱処理による得られた結晶性珪
素膜６０１を得る。基板の耐熱性が高い場合には、単な
る加熱処理のみにより結晶性珪素膜を得てもよい。

【０１１３】そして結晶性珪素膜の結晶性をさらに高め
るために図６（Ａ）に示すようにＫｒＦエキシマレーザ
ー光の照射を行う。

【０１１４】後は結晶性珪素膜を薄膜トランジスタの活
性層の形状にパターニングし、図６に示す工程に従って
薄膜トランジスタを作製する。

【０１１５】

【発明の効果】本明細書で開示する発明を利用すること
により、レーザー光の照射を行った珪素膜を利用した薄
膜トランジスタにおいて、動作の不安定さ、特性のバラ
ツキ、特性の経時変化といった問題を抑制することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 珪素膜に対するレーザー光の照射の状態を示
す図。

【図２】 レーザー光による共鳴状態のモードを示す模
式図。

【図３】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。

【図４】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。

【図５】 珪素膜に対するレーザー光の照射の状態を示
す図。

【図６】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。

【符号の説明】

１０１ 珪素膜 １００ 照射されたレーザー光 １０３ 珪素膜に入射するレーザー光の成分 １０４ 珪素膜の表面で反射されたレーザー
光の成分 １０５ 酸化珪素膜 ３０１ ガラス基板 ３０２ 下地膜（酸化珪素膜） ３０３ 非晶質珪素膜 ３０４ 活性層を構成することとなる島状の
領域 ３０５ ゲイト絶縁膜（酸化珪素膜） ３０６ 結晶性珪素膜でなる活性層 ３０７ ゲイト電極 ３０８ 多孔質状の陽極酸化膜 ３０９ 緻密な膜質を有する陽極酸化膜 ３１０ ソース領域 ３１１ ドレイン領域 ３１２、３１３ 低濃度不純物領域が形成される領域 ３１４ チャネル形成領域 ３１５、３１６ 低濃度不純物領域 ３１７ 層間絶縁膜 ３１８ ソース電極 ３１９ ドレイン電極 １０ ガラス電極 １１ 下地膜 １２ 非晶質珪素膜 １３ 照射されるレーザー光 １４ 非晶質珪素膜に入射するレーザー光 １５ 非晶質珪素膜の表面で反射されるレー
ザー光

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 29/78 ６２７Ｇ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】珪素膜と、 該珪素膜上に形成された酸化珪素膜と、 を有した構造に対してレーザー光を照射するプロセスで
   あって、 Ｎを正の奇数、ｎを酸化珪素膜の屈折率、λ₀ を真空中
   でのレーザー光の波長として、 酸化珪素膜の厚さを概略ｄ＝（Ｎ／４ｎ）λ₀ で示され
   る値にすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
2. 【請求項２】請求項１において、 酸化珪素膜をゲイト絶縁膜として薄膜トランジスタを作
   製することを特徴とする半導体装置の作製方法。
3. 【請求項３】半導体薄膜と、 該半導体薄膜上に形成された絶縁膜と、 を有した構造に対してレーザー光を照射するプロセスで
   あって、 前記レーザー光の波長に対しての前記絶縁膜の屈折率ｎ
   は前記半導体薄膜のそれよりも大きく、 Ｎを正の奇数、λ₀ を真空中でのレーザー光の波長とし
   て、 絶縁膜の厚さを概略ｄ＝（Ｎ／４ｎ）λ₀ で示される値
   にすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
4. 【請求項４】請求項３において、 酸化珪素膜をゲイト絶縁膜として薄膜トランジスタを作
   製することを特徴とする半導体装置の作製方法。
5. 【請求項５】活性層となるべき領域に対してレーザー光
   の照射が行われた薄膜トランジスタであって、 レーザー光の波長に対してのゲイト絶縁膜の屈折率ｎは
   活性層を構成する半導体薄膜のそれよりも大きく、 Ｎを正の奇数、λ₀ を真空中でのレーザー光の波長とし
   て、 ゲイト絶縁膜の厚さが概略ｄ＝（Ｎ／４ｎ）λ₀ で示さ
   れる値であることを特徴とする半導体装置。