JPH11102867A - 半導体薄膜の形成方法およびプラスチック基板 - Google Patents
半導体薄膜の形成方法およびプラスチック基板Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 非晶質半導体薄膜を多結晶化する際に、完全
に多結晶化するための最適エネルギー値を有するパルス
レーザビームを照射した場合においても膜破壊の虞れの
ない半導体薄膜の形成方法を提供する。 【解決手段】 非晶質シリコン薄膜を形成する際に、前
処理として下地のプラスチック製の基板１１の表面およ
び絶縁膜１６ａ，１６ｂにそれぞれパルスレーザビーム
を照射してレジストなどの揮発性汚染物質を除去する。
これにより、薄膜形成時に揮発性汚染物質に起因して下
地の基板１１や絶縁膜１６ａ，１６ｂから放出される気
体によって膜破壊が生ずる虞れがなくなる。また、基板
１１上にはガスバリア層１２および熱的バッファ層１３
からなる保護層が形成され、基板１１側から非晶質シリ
コン膜側へのガスの透過を阻止すると共に、エネルギー
ビーム照射により発生する熱の基板１１側への伝導を阻
止する。非晶質シリコン薄膜にエネルギービームを照射
して多結晶化する工程において、照射可能なエネルギー
ビームのエネルギー強度は完全に多結晶化可能な最適エ
ネルギー強度以上になる。
に多結晶化するための最適エネルギー値を有するパルス
レーザビームを照射した場合においても膜破壊の虞れの
ない半導体薄膜の形成方法を提供する。 【解決手段】 非晶質シリコン薄膜を形成する際に、前
処理として下地のプラスチック製の基板１１の表面およ
び絶縁膜１６ａ，１６ｂにそれぞれパルスレーザビーム
を照射してレジストなどの揮発性汚染物質を除去する。
これにより、薄膜形成時に揮発性汚染物質に起因して下
地の基板１１や絶縁膜１６ａ，１６ｂから放出される気
体によって膜破壊が生ずる虞れがなくなる。また、基板
１１上にはガスバリア層１２および熱的バッファ層１３
からなる保護層が形成され、基板１１側から非晶質シリ
コン膜側へのガスの透過を阻止すると共に、エネルギー
ビーム照射により発生する熱の基板１１側への伝導を阻
止する。非晶質シリコン薄膜にエネルギービームを照射
して多結晶化する工程において、照射可能なエネルギー
ビームのエネルギー強度は完全に多結晶化可能な最適エ
ネルギー強度以上になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板あるい
はガラスやプラスチック等の絶縁基板の表面、これらの
基板上に形成された薄膜の表面の洗浄工程を含む半導体
薄膜の形成方法に係り、特に、液晶表示装置（ＬＣＤ；
Liquid Crystal Display）等に用いられる薄膜トランジ
スタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）の製造工程のよ
うに、エネルギービームの照射による非晶質膜の多結晶
化が行われる半導体薄膜の形成方法、および、この方法
に適用されるプラスチック基板に関する。
はガラスやプラスチック等の絶縁基板の表面、これらの
基板上に形成された薄膜の表面の洗浄工程を含む半導体
薄膜の形成方法に係り、特に、液晶表示装置（ＬＣＤ；
Liquid Crystal Display）等に用いられる薄膜トランジ
スタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）の製造工程のよ
うに、エネルギービームの照射による非晶質膜の多結晶
化が行われる半導体薄膜の形成方法、および、この方法
に適用されるプラスチック基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＴＦＴ液晶表示装置は、スイッチング機
能をもつ素子に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いるも
ので、このＴＦＴは液晶ディスプレイの画素の１つ１つ
に対応して基板上に形成される。ＴＦＴには非晶質シリ
コン（Ｓｉ）膜製と多結晶シリコン膜製のものがあり、
このうち多結晶シリコン膜製のＴＦＴは、非晶質のシリ
コン膜に対してエネルギービーム、特にエキシマレーザ
を照射することにより、低温で、基板上に高性能なもの
を作製することが可能である。このような多結晶シリコ
ン膜製のＴＦＴを用いて、液晶ディスプレイの周辺回路
とピクセルスイッチング素子を同一基板上に作製するこ
とができる。近年、この多結晶シリコン膜製のＴＦＴの
うち、特に、安定した特性が得られることから、ボトム
ゲート構造のＴＦＴが注目されている。
能をもつ素子に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いるも
ので、このＴＦＴは液晶ディスプレイの画素の１つ１つ
に対応して基板上に形成される。ＴＦＴには非晶質シリ
コン（Ｓｉ）膜製と多結晶シリコン膜製のものがあり、
このうち多結晶シリコン膜製のＴＦＴは、非晶質のシリ
コン膜に対してエネルギービーム、特にエキシマレーザ
を照射することにより、低温で、基板上に高性能なもの
を作製することが可能である。このような多結晶シリコ
ン膜製のＴＦＴを用いて、液晶ディスプレイの周辺回路
とピクセルスイッチング素子を同一基板上に作製するこ
とができる。近年、この多結晶シリコン膜製のＴＦＴの
うち、特に、安定した特性が得られることから、ボトム
ゲート構造のＴＦＴが注目されている。
【０００３】このボトムゲート構造のＴＦＴは例えば次
のような構成を有している。すなわち、ガラス基板上に
モリブデンタンタル（ＭｏＴａ）からなるゲート電極が
形成され、このゲート電極上に酸化膜（Ｔａ2 Ｏ5 ）が
形成されている。この酸化膜を含むガラス基板上には窒
化シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 ) 膜および二酸化シリコン（Ｓ
ｉＯ2 ）膜からなるゲート絶縁膜が形成され、更にこの
二酸化シリコン膜上に薄い多結晶シリコン膜が形成され
ている。この多結晶シリコン膜内には例えばｎ型不純物
が導入されることによりソース領域およびドレイン領域
がそれぞれ形成されている。多結晶シリコン膜上には、
この多結晶シリコン膜のチャネル領域に対応して二酸化
シリコン膜が選択的に形成されている。多結晶シリコン
膜および二酸化シリコン膜の上にはｎ+ ドープト多結晶
シリコン膜、更にこのｎ+ ドープト多結晶シリコン膜上
にソース領域に対向してソース電極、またドレイン領域
に対向してドレイン電極がそれぞれ形成されている。
のような構成を有している。すなわち、ガラス基板上に
モリブデンタンタル（ＭｏＴａ）からなるゲート電極が
形成され、このゲート電極上に酸化膜（Ｔａ2 Ｏ5 ）が
形成されている。この酸化膜を含むガラス基板上には窒
化シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 ) 膜および二酸化シリコン（Ｓ
ｉＯ2 ）膜からなるゲート絶縁膜が形成され、更にこの
二酸化シリコン膜上に薄い多結晶シリコン膜が形成され
ている。この多結晶シリコン膜内には例えばｎ型不純物
が導入されることによりソース領域およびドレイン領域
がそれぞれ形成されている。多結晶シリコン膜上には、
この多結晶シリコン膜のチャネル領域に対応して二酸化
シリコン膜が選択的に形成されている。多結晶シリコン
膜および二酸化シリコン膜の上にはｎ+ ドープト多結晶
シリコン膜、更にこのｎ+ ドープト多結晶シリコン膜上
にソース領域に対向してソース電極、またドレイン領域
に対向してドレイン電極がそれぞれ形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような構成を有す
るＴＦＴの多結晶シリコン膜は、例えば非晶質シリコン
膜を成膜したのち、この非晶質シリコン膜に対してエネ
ルギービームを照射して一旦溶融させ、その後、室温に
なるまで冷却することによって作製することができる。
るＴＦＴの多結晶シリコン膜は、例えば非晶質シリコン
膜を成膜したのち、この非晶質シリコン膜に対してエネ
ルギービームを照射して一旦溶融させ、その後、室温に
なるまで冷却することによって作製することができる。
【０００５】しかしながら、従来の製造方法では、非晶
質シリコン膜に対してエネルギービームを照射すること
により非晶質シリコン膜を多結晶化する工程等におい
て、エネルギービームの照射により非晶質シリコン膜の
下地に付着している揮発性汚染物質が気化（ガス化）し
て部分的に非晶質シリコン膜の膜破壊が生ずるという問
題があった。
質シリコン膜に対してエネルギービームを照射すること
により非晶質シリコン膜を多結晶化する工程等におい
て、エネルギービームの照射により非晶質シリコン膜の
下地に付着している揮発性汚染物質が気化（ガス化）し
て部分的に非晶質シリコン膜の膜破壊が生ずるという問
題があった。
【０００６】この揮発性汚染物質とは、デバイス作製プ
ロセスで基板または基板上に形成された薄膜の表面が大
気に曝されることにより表面に吸着した水、レジストを
マスクに用いてエッチングを行った際のレジストの残存
破片，または基板の取り扱いの際に付着したゴミなどの
有機物である。このような揮発性汚染物質が気化し、放
出された気体が薄膜（非晶質シリコン膜）と下地との間
にたまると、薄膜が自然に剥離することもある。
ロセスで基板または基板上に形成された薄膜の表面が大
気に曝されることにより表面に吸着した水、レジストを
マスクに用いてエッチングを行った際のレジストの残存
破片，または基板の取り扱いの際に付着したゴミなどの
有機物である。このような揮発性汚染物質が気化し、放
出された気体が薄膜（非晶質シリコン膜）と下地との間
にたまると、薄膜が自然に剥離することもある。
【０００７】このため、従来では、非晶質シリコン膜を
多結晶化する際に照射するエネルギービームのエネルギ
ー値を、多結晶化するためのエネルギーの最適値より低
くしなければならず、完全に多結晶化されていない不完
全な結晶しか得ることができないという問題があった。
多結晶化する際に照射するエネルギービームのエネルギ
ー値を、多結晶化するためのエネルギーの最適値より低
くしなければならず、完全に多結晶化されていない不完
全な結晶しか得ることができないという問題があった。
【０００８】また、この種のＴＦＴでは、基板としては
ガラスの他、プラスチックが考えられているが、プラス
チック基板は耐熱性に劣るため、従来方法では、エネル
ギービームの照射により発生する熱の影響が基板側にも
及び、プラスチック基板が変形する等の問題が起きる。
そのため、上記と同様に、最適エネルギーのエネルギー
ビームを照射することができず、不完全な結晶しか得る
ことができないという問題があった。
ガラスの他、プラスチックが考えられているが、プラス
チック基板は耐熱性に劣るため、従来方法では、エネル
ギービームの照射により発生する熱の影響が基板側にも
及び、プラスチック基板が変形する等の問題が起きる。
そのため、上記と同様に、最適エネルギーのエネルギー
ビームを照射することができず、不完全な結晶しか得る
ことができないという問題があった。
【０００９】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その第１の目的は、非晶質半導体薄膜を多結晶化
する際に、完全に多結晶化させるための最適エネルギー
のエネルギービームを照射した場合においても膜破壊や
基板の変形等の問題が発生する虞れのない半導体薄膜の
形成方法を提供することにある。
ので、その第１の目的は、非晶質半導体薄膜を多結晶化
する際に、完全に多結晶化させるための最適エネルギー
のエネルギービームを照射した場合においても膜破壊や
基板の変形等の問題が発生する虞れのない半導体薄膜の
形成方法を提供することにある。
【００１０】本発明は、また、このような半導体薄膜の
形成に好適なプラスチック基板を提供することを第２の
目的とする。
形成に好適なプラスチック基板を提供することを第２の
目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の半導体薄
膜の形成方法は、基板上の面に影響を与えない程度の高
いエネルギーを有するパルスレーザビームを照射するこ
とにより基板上の面に付着している汚染物質を除去する
工程と、汚染物質が除去された基板上に非晶質半導体薄
膜を形成する工程と、基板上に形成された非晶質半導体
薄膜を多結晶化させる工程とを含むものである。
膜の形成方法は、基板上の面に影響を与えない程度の高
いエネルギーを有するパルスレーザビームを照射するこ
とにより基板上の面に付着している汚染物質を除去する
工程と、汚染物質が除去された基板上に非晶質半導体薄
膜を形成する工程と、基板上に形成された非晶質半導体
薄膜を多結晶化させる工程とを含むものである。
【００１２】請求項７記載の半導体薄膜の形成方法は、
基板上の面に影響を与えない程度の高いエネルギーを有
するパルスレーザビームを照射することにより基板上の
面に付着している汚染物質を除去する工程と、汚染物質
が除去された基板上に薄膜トランジスタのゲート電極と
しての金属膜を選択的に形成する工程と、金属膜に影響
を与えない程度の高いエネルギーを有するパルスレーザ
ビームを照射することにより金属膜の表面に付着してい
る汚染物質を除去する工程と、金属膜上の面に絶縁膜を
形成する工程と、絶縁膜に影響を与えない程度の高いエ
ネルギーを有するパルスレーザビームを照射することに
より絶縁膜の表面に付着している汚染物質を除去する工
程と、汚染物質が除去された絶縁膜上に非晶質半導体薄
膜を形成する工程と、非晶質半導体膜中に選択的に不純
物を導入してソース領域およびドレイン領域をそれぞれ
形成する工程と、エネルギービームを照射することによ
り前記ソース領域およびドレイン領域が形成された非晶
質半導体薄膜を多結晶化させる工程とを含むものであ
る。
基板上の面に影響を与えない程度の高いエネルギーを有
するパルスレーザビームを照射することにより基板上の
面に付着している汚染物質を除去する工程と、汚染物質
が除去された基板上に薄膜トランジスタのゲート電極と
しての金属膜を選択的に形成する工程と、金属膜に影響
を与えない程度の高いエネルギーを有するパルスレーザ
ビームを照射することにより金属膜の表面に付着してい
る汚染物質を除去する工程と、金属膜上の面に絶縁膜を
形成する工程と、絶縁膜に影響を与えない程度の高いエ
ネルギーを有するパルスレーザビームを照射することに
より絶縁膜の表面に付着している汚染物質を除去する工
程と、汚染物質が除去された絶縁膜上に非晶質半導体薄
膜を形成する工程と、非晶質半導体膜中に選択的に不純
物を導入してソース領域およびドレイン領域をそれぞれ
形成する工程と、エネルギービームを照射することによ
り前記ソース領域およびドレイン領域が形成された非晶
質半導体薄膜を多結晶化させる工程とを含むものであ
る。
【００１３】請求項８記載の半導体薄膜の形成方法は、
プラスチック基板の表面にガスの透過を阻止する機能を
有するガスバリア層を形成する工程と、ガスバリア層の
上に、熱の伝導を阻止する機能を有する熱的バッファ層
を形成する工程と、熱的バッファ層の上にエネルギービ
ーム照射による加熱処理が行われる半導体薄膜を形成す
る工程と、エネルギービームを照射して半導体薄膜の加
熱処理を行う工程とを含むものである。
プラスチック基板の表面にガスの透過を阻止する機能を
有するガスバリア層を形成する工程と、ガスバリア層の
上に、熱の伝導を阻止する機能を有する熱的バッファ層
を形成する工程と、熱的バッファ層の上にエネルギービ
ーム照射による加熱処理が行われる半導体薄膜を形成す
る工程と、エネルギービームを照射して半導体薄膜の加
熱処理を行う工程とを含むものである。
【００１４】請求項１０記載の半導体薄膜の形成方法
は、プラスチック基板の表面に影響を与えない程度の高
いエネルギーを有するパルスレーザビームを照射するこ
とによりプラスチック基板上の表面に付着している汚染
物質を除去する工程と、汚染物質が除去されたプラスチ
ック基板上にガスの透過を阻止する機能を有するガスバ
リア層を形成する工程と、ガスバリア層の上に、熱の伝
導を阻止する機能を有する熱的バッファ層を形成する工
程と、熱的バッファ層の上に非晶質半導体薄膜を形成す
る工程と、非晶質半導体薄膜に対してエネルギービーム
を照射して非晶質半導体薄膜を多結晶化させる工程とを
含むものである。
は、プラスチック基板の表面に影響を与えない程度の高
いエネルギーを有するパルスレーザビームを照射するこ
とによりプラスチック基板上の表面に付着している汚染
物質を除去する工程と、汚染物質が除去されたプラスチ
ック基板上にガスの透過を阻止する機能を有するガスバ
リア層を形成する工程と、ガスバリア層の上に、熱の伝
導を阻止する機能を有する熱的バッファ層を形成する工
程と、熱的バッファ層の上に非晶質半導体薄膜を形成す
る工程と、非晶質半導体薄膜に対してエネルギービーム
を照射して非晶質半導体薄膜を多結晶化させる工程とを
含むものである。
【００１５】請求項１１記載のプラスチック基板は、ガ
スの透過を阻止する機能を有するガスバリア層と、熱の
伝導を阻止する機能を有する熱的バッファ層とからなる
保護層を表面に有する構成となっている。
スの透過を阻止する機能を有するガスバリア層と、熱の
伝導を阻止する機能を有する熱的バッファ層とからなる
保護層を表面に有する構成となっている。
【００１６】請求項１記載の半導体薄膜の形成方法で
は、非晶質半導体薄膜の形成時に、前処理として、下地
に例えば波長が１００〜３５０ｎｍのパルスレーザビー
ムが照射され揮発性汚染物質が除去されることにより、
下地表面に付着した汚染物質の気化による膜破壊の虞れ
がなくなる。よって、非晶質半導体薄膜を多結晶化する
工程において照射するエネルギービームのエネルギー値
を多結晶化のための最適値とすることが可能になる。ま
た、請求項７記載の半導体薄膜の形成方法では、請求項
１記載の方法によって完全な多結晶半導体膜を有する薄
膜トランジスタが作製される。
は、非晶質半導体薄膜の形成時に、前処理として、下地
に例えば波長が１００〜３５０ｎｍのパルスレーザビー
ムが照射され揮発性汚染物質が除去されることにより、
下地表面に付着した汚染物質の気化による膜破壊の虞れ
がなくなる。よって、非晶質半導体薄膜を多結晶化する
工程において照射するエネルギービームのエネルギー値
を多結晶化のための最適値とすることが可能になる。ま
た、請求項７記載の半導体薄膜の形成方法では、請求項
１記載の方法によって完全な多結晶半導体膜を有する薄
膜トランジスタが作製される。
【００１７】請求項８記載の半導体薄膜の形成方法で
は、非晶質半導体膜にエネルギービームを照射する際
に、プラスチック基板と非晶質半導体膜との間の熱的バ
ッファ層によってエネルギービーム照射による発熱の影
響がプラスチック基板へ及ぶことが阻止されると共に、
ガスバリア層によってプラスチック基板から非晶質半導
体膜側へのガスの透過が阻止される。
は、非晶質半導体膜にエネルギービームを照射する際
に、プラスチック基板と非晶質半導体膜との間の熱的バ
ッファ層によってエネルギービーム照射による発熱の影
響がプラスチック基板へ及ぶことが阻止されると共に、
ガスバリア層によってプラスチック基板から非晶質半導
体膜側へのガスの透過が阻止される。
【００１８】請求項１０記載の半導体薄膜の形成方法で
は、パルスレーザビームが照射されることによりプラス
チック基板の表面の清浄化が行われる。また、非晶質半
導体膜にエネルギービームを照射する際に、プラスチッ
ク基板と非晶質半導体膜との間の熱的バッファ層によっ
てエネルギービーム照射による発熱の影響がプラスチッ
ク基板へ及ぶことが阻止されると共に、ガスバリア層に
よってプラスチック基板から非晶質半導体膜側へのガス
の透過が阻止される。
は、パルスレーザビームが照射されることによりプラス
チック基板の表面の清浄化が行われる。また、非晶質半
導体膜にエネルギービームを照射する際に、プラスチッ
ク基板と非晶質半導体膜との間の熱的バッファ層によっ
てエネルギービーム照射による発熱の影響がプラスチッ
ク基板へ及ぶことが阻止されると共に、ガスバリア層に
よってプラスチック基板から非晶質半導体膜側へのガス
の透過が阻止される。
【００１９】請求項１１記載のプラスチック基板では、
ガスバリア層および熱的バッファ層からなる保護層が形
成されているので、非晶質半導体膜に対して最適エネル
ギー値のエネルギービームを照射することが可能にな
る。
ガスバリア層および熱的バッファ層からなる保護層が形
成されているので、非晶質半導体膜に対して最適エネル
ギー値のエネルギービームを照射することが可能にな
る。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。ここでは、本発明を
薄膜トランジスタの製造方法に適用した場合について説
明する。
て図面を参照して詳細に説明する。ここでは、本発明を
薄膜トランジスタの製造方法に適用した場合について説
明する。
【００２１】図１（ａ）〜（ｄ），図２（ａ）〜（ｃ）
および図３は本発明の一実施の形態に係る薄膜トランジ
スタの製造方法を工程順に表すものである。まず、例え
ば厚さ２００μｍのプラスチック（可塑性物質）からな
る基板１１の表面を中性洗剤と純水（Ｈ2 Ｏ）とにより
初期洗浄し、そののち図１（ａ）に示したようにＵＶパ
ルスレーザビームを例えば５０〜３５０ｍＪ／ｃｍ2 の
範囲内の値のエネルギーで照射して、基板１１の表面に
付着している水や有機物などの揮発性汚染物質を除去す
る。ＵＶパルスレーザビームを照射することにより、水
の場合には、エネルギーを吸収すると温度が急速に上昇
し、水は蒸発する。また、有機物の場合には、エネルギ
ーを吸収すると有機物内部に振動エネルギーが蓄えら
れ、規則的な振動運動が生じて排出される（Andrew C.T
am, Wing P.Leung, Werner Zapta and Winfrid Ziemlic
h, J. Appl. Phys., 71 (1992) 3515 参照）。
および図３は本発明の一実施の形態に係る薄膜トランジ
スタの製造方法を工程順に表すものである。まず、例え
ば厚さ２００μｍのプラスチック（可塑性物質）からな
る基板１１の表面を中性洗剤と純水（Ｈ2 Ｏ）とにより
初期洗浄し、そののち図１（ａ）に示したようにＵＶパ
ルスレーザビームを例えば５０〜３５０ｍＪ／ｃｍ2 の
範囲内の値のエネルギーで照射して、基板１１の表面に
付着している水や有機物などの揮発性汚染物質を除去す
る。ＵＶパルスレーザビームを照射することにより、水
の場合には、エネルギーを吸収すると温度が急速に上昇
し、水は蒸発する。また、有機物の場合には、エネルギ
ーを吸収すると有機物内部に振動エネルギーが蓄えら
れ、規則的な振動運動が生じて排出される（Andrew C.T
am, Wing P.Leung, Werner Zapta and Winfrid Ziemlic
h, J. Appl. Phys., 71 (1992) 3515 参照）。
【００２２】ＵＶパルスレーザとしては、ＫｒＦ（共振
波長２４８ｎｍ），ＡｒＦ（共振波長１９３ｎｍ）およ
びＸｅＣｌ（共振波長３０８ｎｍ）などの短波長のエキ
シマレーザを用いることが好ましい。基板１１を構成す
るプラスチック（可塑性物質）としては、例えばポリエ
ーテルスルホン（ＰＥＳ；Polyether Sulfone ）やポリ
メチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）が用いられる。本実
施の形態では、軟化温度が２５０°Ｃ以下のプラスチッ
ク基板の場合に特に有効であるが、それ以上の耐熱性を
有するプラスチック基板に適用することも可能である。
なお、基板１１としてはプラスチックにより形成された
ものに限らず、他の異なる材質、例えば石英（Ｓｉ
Ｏ2 ）などからなる基板を用いるようにしてもよい。
波長２４８ｎｍ），ＡｒＦ（共振波長１９３ｎｍ）およ
びＸｅＣｌ（共振波長３０８ｎｍ）などの短波長のエキ
シマレーザを用いることが好ましい。基板１１を構成す
るプラスチック（可塑性物質）としては、例えばポリエ
ーテルスルホン（ＰＥＳ；Polyether Sulfone ）やポリ
メチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）が用いられる。本実
施の形態では、軟化温度が２５０°Ｃ以下のプラスチッ
ク基板の場合に特に有効であるが、それ以上の耐熱性を
有するプラスチック基板に適用することも可能である。
なお、基板１１としてはプラスチックにより形成された
ものに限らず、他の異なる材質、例えば石英（Ｓｉ
Ｏ2 ）などからなる基板を用いるようにしてもよい。
【００２３】次に、図１（ｂ）に示したように、基板１
１上にガスバリア層１２として例えば膜厚５０ｎｍの窒
化シリコン（ＳｉＮ）膜を、例えば雰囲気ガスとしてヘ
リウム（Ｈｅ）を用いると共に酸素（Ｏ2 ）を導入した
スパッタリング法により成膜する。続いて、このガスバ
リア層１２上に熱的バッファ層１３として例えば膜厚１
μｍの二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜をＰＶＤ（Physic
al Vapor Deposition:物理的気相成長 )法により成膜す
る。なお、上記ＵＶパルスレーザビームの照射を、更
に、この熱的バッファ層１３を形成した後に行ってもよ
く、あるいはいずれか一方の場合だけ行うようにしても
よい。
１上にガスバリア層１２として例えば膜厚５０ｎｍの窒
化シリコン（ＳｉＮ）膜を、例えば雰囲気ガスとしてヘ
リウム（Ｈｅ）を用いると共に酸素（Ｏ2 ）を導入した
スパッタリング法により成膜する。続いて、このガスバ
リア層１２上に熱的バッファ層１３として例えば膜厚１
μｍの二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜をＰＶＤ（Physic
al Vapor Deposition:物理的気相成長 )法により成膜す
る。なお、上記ＵＶパルスレーザビームの照射を、更
に、この熱的バッファ層１３を形成した後に行ってもよ
く、あるいはいずれか一方の場合だけ行うようにしても
よい。
【００２４】次いで、図１（ｃ）に示したように、洗浄
された熱的バッファ層１３上に例えば膜厚１００ｎｍの
タンタル（Ｔａ）からなるゲート電極１４を形成する。
すなわち、熱的バッファ層１３上に例えばスパッタリン
グ法によりタンタル膜を成膜し、その後、このタンタル
膜上にフォトレジスト膜を形成する。そして、このフォ
トレジスト膜のパターニングを行い、更に、このフォト
レジスト膜をマスクとしてタンタル膜のエッチングを行
う。そののちレジスト膜を剥がすことによりゲート電極
１４のパターンが形成される。続いて、ゲート電極１４
の表面をアセトンまたは純水を用いて洗浄し、更にＵＶ
パルスレーザビームを例えば５０〜３５０ｍＪ／ｃｍ2
の範囲内の値のエネルギーで照射してフォトレジストの
破片１５を除去する。
された熱的バッファ層１３上に例えば膜厚１００ｎｍの
タンタル（Ｔａ）からなるゲート電極１４を形成する。
すなわち、熱的バッファ層１３上に例えばスパッタリン
グ法によりタンタル膜を成膜し、その後、このタンタル
膜上にフォトレジスト膜を形成する。そして、このフォ
トレジスト膜のパターニングを行い、更に、このフォト
レジスト膜をマスクとしてタンタル膜のエッチングを行
う。そののちレジスト膜を剥がすことによりゲート電極
１４のパターンが形成される。続いて、ゲート電極１４
の表面をアセトンまたは純水を用いて洗浄し、更にＵＶ
パルスレーザビームを例えば５０〜３５０ｍＪ／ｃｍ2
の範囲内の値のエネルギーで照射してフォトレジストの
破片１５を除去する。
【００２５】次いで、図１（ｄ）に示したように、洗浄
されたゲート電極１４上に、絶縁層１６ａとして例えば
膜厚１００ｎｍの二酸化シリコン膜，絶縁層１６ｂとし
て例えば膜厚５０ｎｍの窒化シリコン膜をヘリウム（Ｈ
ｅ）ガス雰囲気中のスパッタリング法により順次積層し
たのち、更にＵＶパルスレーザビームを照射することに
より絶縁層１６ｂの表面を清浄化する。なお、この絶縁
層１６ａ，１６ｂからなる積層膜がゲート絶縁膜とな
る。
されたゲート電極１４上に、絶縁層１６ａとして例えば
膜厚１００ｎｍの二酸化シリコン膜，絶縁層１６ｂとし
て例えば膜厚５０ｎｍの窒化シリコン膜をヘリウム（Ｈ
ｅ）ガス雰囲気中のスパッタリング法により順次積層し
たのち、更にＵＶパルスレーザビームを照射することに
より絶縁層１６ｂの表面を清浄化する。なお、この絶縁
層１６ａ，１６ｂからなる積層膜がゲート絶縁膜とな
る。
【００２６】次に、図２（ａ）に示したように、清浄化
された絶縁層１６ｂの上に例えばヘリウム（Ｈｅ）ガス
雰囲気中のスパッタリング法により膜厚３０ｎｍの非晶
質シリコン膜１７を形成する。続いて、非晶質シリコン
膜１７上に例えば、同じくヘリウム（Ｈｅ）ガス雰囲気
中のスパッタリング法により膜厚１００ｎｍの二酸化シ
リコンからなる絶縁層１８を成膜する。更に、絶縁層１
８上の全面にフォトレジスト膜１９を塗布形成し、この
フォトレジスト膜１９に対して基板１１の裏面側から例
えばｇ線（波長４３６ｎｍ）による露光（裏面露光）２
０を行う。このときゲート電極１４がマスクとなりゲー
ト電極１４と同じ幅のフォトレジスト膜１９が自己整合
的に形成される。
された絶縁層１６ｂの上に例えばヘリウム（Ｈｅ）ガス
雰囲気中のスパッタリング法により膜厚３０ｎｍの非晶
質シリコン膜１７を形成する。続いて、非晶質シリコン
膜１７上に例えば、同じくヘリウム（Ｈｅ）ガス雰囲気
中のスパッタリング法により膜厚１００ｎｍの二酸化シ
リコンからなる絶縁層１８を成膜する。更に、絶縁層１
８上の全面にフォトレジスト膜１９を塗布形成し、この
フォトレジスト膜１９に対して基板１１の裏面側から例
えばｇ線（波長４３６ｎｍ）による露光（裏面露光）２
０を行う。このときゲート電極１４がマスクとなりゲー
ト電極１４と同じ幅のフォトレジスト膜１９が自己整合
的に形成される。
【００２７】次いで、このフォトレジスト膜１９をマス
クとしてエッチングすることにより図２（ｂ）に示した
ようにゲート電極１４が形成された領域のみに対応させ
て絶縁層１８を残す。次いで、フォトレジスト膜１９を
マスクとして例えば９０℃の低温でＰＨ3 （ホスフィ
ン）のプラズマを用いたプラズマドーピングまたはイオ
ンドーピングによりｎ型不純物２１、例えば燐（Ｐ）を
非晶質シリコン膜１７に導入する。これにより、ソース
領域２２ａおよびドレイン領域２２ｂが形成される。続
いて、フォトレジスト膜１９を剥がしたのち、図２
（ｃ）に示したように、基板表面からエキシマレーザビ
ームを照射する。このエキシマレーザビームの照射によ
り非晶質シリコン膜１７が溶融し、そののち、室温に冷
却することにより溶融領域が多結晶化し、ソース領域２
２ａおよびドレイン領域２２ｂを備えた多結晶シリコン
膜２３が形成される。
クとしてエッチングすることにより図２（ｂ）に示した
ようにゲート電極１４が形成された領域のみに対応させ
て絶縁層１８を残す。次いで、フォトレジスト膜１９を
マスクとして例えば９０℃の低温でＰＨ3 （ホスフィ
ン）のプラズマを用いたプラズマドーピングまたはイオ
ンドーピングによりｎ型不純物２１、例えば燐（Ｐ）を
非晶質シリコン膜１７に導入する。これにより、ソース
領域２２ａおよびドレイン領域２２ｂが形成される。続
いて、フォトレジスト膜１９を剥がしたのち、図２
（ｃ）に示したように、基板表面からエキシマレーザビ
ームを照射する。このエキシマレーザビームの照射によ
り非晶質シリコン膜１７が溶融し、そののち、室温に冷
却することにより溶融領域が多結晶化し、ソース領域２
２ａおよびドレイン領域２２ｂを備えた多結晶シリコン
膜２３が形成される。
【００２８】ここで、本実施の形態では、非晶質シリコ
ン膜１７の多結晶化のためのレーザビーム照射工程の前
段階において、ＵＶパルスレーザビームを照射すること
により下地に付着した揮発性汚染物質が除去されている
ので、基板１１と非晶質シリコン膜１７との間に汚染物
質は存在しない。そのため、汚染物質の気化により生じ
た気体が放出され膜破壊が起こる虞れがなくなる。従っ
て、非晶質シリコン膜１７を多結晶化するために照射す
るレーザビームのエネルギー強度を、多結晶化するため
の最適値まで高めることが可能になる。
ン膜１７の多結晶化のためのレーザビーム照射工程の前
段階において、ＵＶパルスレーザビームを照射すること
により下地に付着した揮発性汚染物質が除去されている
ので、基板１１と非晶質シリコン膜１７との間に汚染物
質は存在しない。そのため、汚染物質の気化により生じ
た気体が放出され膜破壊が起こる虞れがなくなる。従っ
て、非晶質シリコン膜１７を多結晶化するために照射す
るレーザビームのエネルギー強度を、多結晶化するため
の最適値まで高めることが可能になる。
【００２９】次いで、図３に示したように例えばスパッ
タガスとしてアルゴン（Ａｒ）を用いたスパッタリング
法により、多結晶シリコン膜２３中のソース領域２２ａ
上にアルミニウム（Ａｌ）からなるソース電極２４ａ，
ドレイン領域２２ｂ上に同じくアルミニウムからなるド
レイン電極２４ｂをそれぞれ形成する。続いて、水素プ
ラズマ中で、多結晶シリコン膜２３中のチャネル領域の
水素化を行うことによりダングリングボンドなどを不活
性化させる。最後に、スパッタリング法やＰＥＣＶＤ法
により保護層２５として窒化シリコン膜を形成する。続
いて、エキシマレーザビームを照射することにより、プ
ラズマ水素化中に発生した多結晶シリコン中の欠陥を取
り除き，かつ，多結晶シリコン中の水素の放出を防ぎな
がら、多結晶シリコン中の水素化を完全にすると共に水
素分布の均一化を図る。これにより薄膜トランジスタが
完成する。
タガスとしてアルゴン（Ａｒ）を用いたスパッタリング
法により、多結晶シリコン膜２３中のソース領域２２ａ
上にアルミニウム（Ａｌ）からなるソース電極２４ａ，
ドレイン領域２２ｂ上に同じくアルミニウムからなるド
レイン電極２４ｂをそれぞれ形成する。続いて、水素プ
ラズマ中で、多結晶シリコン膜２３中のチャネル領域の
水素化を行うことによりダングリングボンドなどを不活
性化させる。最後に、スパッタリング法やＰＥＣＶＤ法
により保護層２５として窒化シリコン膜を形成する。続
いて、エキシマレーザビームを照射することにより、プ
ラズマ水素化中に発生した多結晶シリコン中の欠陥を取
り除き，かつ，多結晶シリコン中の水素の放出を防ぎな
がら、多結晶シリコン中の水素化を完全にすると共に水
素分布の均一化を図る。これにより薄膜トランジスタが
完成する。
【００３０】〔実施例〕次に、本発明の半導体薄膜の形
成方法を適用した実施例について説明する。
成方法を適用した実施例について説明する。
【００３１】本実施例では、基板として石英基板を用
い、エネルギー（基板清浄化照射エネルギー）が約３１
０ｍＪ／ｃｍ2 のエキシマレーザビームを１０パルス照
射することにより石英基板および石英基板上に形成され
た薄膜の表面に付着した揮発性汚染物質を除去した。こ
のように揮発性汚染物質が除去された石英基板上に、上
記実施の形態で説明した薄膜トランジスタの製造方法に
より、ソース領域およびドレイン領域を有する非晶質シ
リコン膜を複数用意し、各々多結晶化するため、それぞ
れに異なるエネルギー強度のエキシマレーザビームを１
００パルス照射した。
い、エネルギー（基板清浄化照射エネルギー）が約３１
０ｍＪ／ｃｍ2 のエキシマレーザビームを１０パルス照
射することにより石英基板および石英基板上に形成され
た薄膜の表面に付着した揮発性汚染物質を除去した。こ
のように揮発性汚染物質が除去された石英基板上に、上
記実施の形態で説明した薄膜トランジスタの製造方法に
より、ソース領域およびドレイン領域を有する非晶質シ
リコン膜を複数用意し、各々多結晶化するため、それぞ
れに異なるエネルギー強度のエキシマレーザビームを１
００パルス照射した。
【００３２】その結果、本実施例では、図４に示したよ
うに、レーザビームのエネルギー（照射可能エネルギ
ー）を３００ｍＪ／ｃｍ2 とした場合においてもシリコ
ン膜は破壊されないことが分かった。なお、この３００
ｍＪ／ｃｍ2 は、非晶質シリコン膜が完全に多結晶化す
るために十分大きなエネルギー値である。
うに、レーザビームのエネルギー（照射可能エネルギ
ー）を３００ｍＪ／ｃｍ2 とした場合においてもシリコ
ン膜は破壊されないことが分かった。なお、この３００
ｍＪ／ｃｍ2 は、非晶質シリコン膜が完全に多結晶化す
るために十分大きなエネルギー値である。
【００３３】また、比較例として、ＵＶパルスレーザビ
ームを照射して石英基板および石英基板上に形成された
薄膜の表面に付着した揮発性汚染物質を除去する工程を
経ることなく（すなわち、基板清浄化照射エネルギーが
零）、その他は上述の実施例と同一の方法を用いて非晶
質シリコン膜の多結晶化を行った。その結果、図４に示
したように１５０ｍＪ／ｃｍ2 以下のエネルギーでレー
ザビームを照射しないとシリコン膜が破壊することがわ
かった。
ームを照射して石英基板および石英基板上に形成された
薄膜の表面に付着した揮発性汚染物質を除去する工程を
経ることなく（すなわち、基板清浄化照射エネルギーが
零）、その他は上述の実施例と同一の方法を用いて非晶
質シリコン膜の多結晶化を行った。その結果、図４に示
したように１５０ｍＪ／ｃｍ2 以下のエネルギーでレー
ザビームを照射しないとシリコン膜が破壊することがわ
かった。
【００３４】以上の実施例および比較例から、前処理と
して基板等にＵＶパルスレーザビームを照射して基板等
の表面を清浄化することにより、非晶質シリコン膜を多
結晶化する際に照射可能なレーザビームのエネルギー強
度を、完全な多結晶化に必要な最適エネルギー強度以上
とすることができることが分かった。
して基板等にＵＶパルスレーザビームを照射して基板等
の表面を清浄化することにより、非晶質シリコン膜を多
結晶化する際に照射可能なレーザビームのエネルギー強
度を、完全な多結晶化に必要な最適エネルギー強度以上
とすることができることが分かった。
【００３５】このように本実施の形態による半導体薄膜
の形成方法では、半導体薄膜を形成する際に、前処理と
してＵＶパルスレーザビームを照射して下地の清浄化を
行うようにしたので、薄膜形成時に下地からガスが放出
されることを防止できる。従って、半導体薄膜の膜破壊
の虞れがなく、多結晶化するために最適な強度のエネル
ギービームを照射することができ、品質の向上した高性
能な半導体薄膜を作製することが可能になる。
の形成方法では、半導体薄膜を形成する際に、前処理と
してＵＶパルスレーザビームを照射して下地の清浄化を
行うようにしたので、薄膜形成時に下地からガスが放出
されることを防止できる。従って、半導体薄膜の膜破壊
の虞れがなく、多結晶化するために最適な強度のエネル
ギービームを照射することができ、品質の向上した高性
能な半導体薄膜を作製することが可能になる。
【００３６】次に、上記実施の形態における熱的バッフ
ァ層１３およびガスバリア層１２の役割について説明す
る。なお、これは基板１１の軟化温度が２５０°Ｃ以下
のプラスチック基板の場合に特に意味がある。
ァ層１３およびガスバリア層１２の役割について説明す
る。なお、これは基板１１の軟化温度が２５０°Ｃ以下
のプラスチック基板の場合に特に意味がある。
【００３７】まず、図５〜図７および図８を参照して、
熱的バッファ層１３の厚さと、プラスチック製の基板１
１の表面の最大温度との関係を説明する。図５はＰＭＭ
Ａからなり厚さ０．０１ｍｍのプラスチック基板５１上
にＳｉＯ2 からなる厚さ０．５μｍの熱的バッファ層５
２Ａを介して膜厚３０ｎｍの非晶質シリコン膜５３を形
成した状態を表している。また、図６は図５に示した熱
的バッファ層５２Ａの代わりに、厚さ１．０μｍの熱的
バッファ層５２Ｂ、図７は同じく厚さ１．５μｍの熱的
バッファ層５２Ｃを形成した状態をそれぞれ表してい
る。
熱的バッファ層１３の厚さと、プラスチック製の基板１
１の表面の最大温度との関係を説明する。図５はＰＭＭ
Ａからなり厚さ０．０１ｍｍのプラスチック基板５１上
にＳｉＯ2 からなる厚さ０．５μｍの熱的バッファ層５
２Ａを介して膜厚３０ｎｍの非晶質シリコン膜５３を形
成した状態を表している。また、図６は図５に示した熱
的バッファ層５２Ａの代わりに、厚さ１．０μｍの熱的
バッファ層５２Ｂ、図７は同じく厚さ１．５μｍの熱的
バッファ層５２Ｃを形成した状態をそれぞれ表してい
る。
【００３８】図８は図５〜図７に示した各非晶質シリコ
ン膜５３をエネルギー２００ｍＪ／ｃｍ2 のエキシマレ
ーザビーム（共振波長３０８ｎｍ）によって多結晶化し
た場合の、プラスチック基板５１と熱的バッファ層５２
Ａ，５２Ｂ，５２Ｃとの間の界面（すなわちプラスチッ
ク基板５１の表面）における温度（最大温度）をシミュ
レーションした結果を表したものである。熱的バッファ
層の厚さが薄くなると、プラスチック基板５１の表面の
温度が高くなる。
ン膜５３をエネルギー２００ｍＪ／ｃｍ2 のエキシマレ
ーザビーム（共振波長３０８ｎｍ）によって多結晶化し
た場合の、プラスチック基板５１と熱的バッファ層５２
Ａ，５２Ｂ，５２Ｃとの間の界面（すなわちプラスチッ
ク基板５１の表面）における温度（最大温度）をシミュ
レーションした結果を表したものである。熱的バッファ
層の厚さが薄くなると、プラスチック基板５１の表面の
温度が高くなる。
【００３９】図９は図６に示した厚さ１．０μｍの熱的
バッファ層５２Ｂにエキシマレーザビームを照射した場
合の、非晶質シリコン基板５３の表面からの深さ（横
軸）方向の温度分布（縦軸）をレーザ照射後一定時間毎
に表したものである。ここで、実線Ａはレーザ照射から
１μｓ経過した後の温度分布、破線Ｂはレーザ照射から
５μｓ後の温度分布、一点鎖線Ｃはレーザ照射から１０
μｓ後の温度分布をそれぞれ示している。
バッファ層５２Ｂにエキシマレーザビームを照射した場
合の、非晶質シリコン基板５３の表面からの深さ（横
軸）方向の温度分布（縦軸）をレーザ照射後一定時間毎
に表したものである。ここで、実線Ａはレーザ照射から
１μｓ経過した後の温度分布、破線Ｂはレーザ照射から
５μｓ後の温度分布、一点鎖線Ｃはレーザ照射から１０
μｓ後の温度分布をそれぞれ示している。
【００４０】図９および図８の結果により２つの点が明
らかとなる。第１は熱的バッファ層（ＳｉＯ2 ）の厚さ
が１．０μｍ未満になると、プラスチック基板５１と熱
的バッファ層５２Ｂとの界面では、プラスチック（ＰＭ
ＭＡ）の軟化温度１００℃以上に温度が上昇する。第２
に、プラスチック基板５１の内部においては温度分布は
急激に変化するため、プラスチック基板が薄い場合には
その影響を受ける。従って、熱的バッファ層の厚さは
１．０〜２．０μｍとすることが望ましい。
らかとなる。第１は熱的バッファ層（ＳｉＯ2 ）の厚さ
が１．０μｍ未満になると、プラスチック基板５１と熱
的バッファ層５２Ｂとの界面では、プラスチック（ＰＭ
ＭＡ）の軟化温度１００℃以上に温度が上昇する。第２
に、プラスチック基板５１の内部においては温度分布は
急激に変化するため、プラスチック基板が薄い場合には
その影響を受ける。従って、熱的バッファ層の厚さは
１．０〜２．０μｍとすることが望ましい。
【００４１】但し、可塑性のプラスチック基板上に直接
に熱的バッファ層を形成すると、熱的バッファ層および
非晶質シリコン膜の平坦性を確保することが困難であ
る。また、プラスチック基板の場合には、基板自身から
ガスや不純物が生じやすく、このガスの非晶質シリコン
膜側への透過を阻止する必要がある。そのため、上記実
施の形態のように、例えばＳｉＮ（シリコン窒化膜）の
ように緊密な材料により形成されたガスバリア層をプラ
スチック基板側へ設け、熱的バッファ層との２層構造と
することが望ましい。
に熱的バッファ層を形成すると、熱的バッファ層および
非晶質シリコン膜の平坦性を確保することが困難であ
る。また、プラスチック基板の場合には、基板自身から
ガスや不純物が生じやすく、このガスの非晶質シリコン
膜側への透過を阻止する必要がある。そのため、上記実
施の形態のように、例えばＳｉＮ（シリコン窒化膜）の
ように緊密な材料により形成されたガスバリア層をプラ
スチック基板側へ設け、熱的バッファ層との２層構造と
することが望ましい。
【００４２】なお、この熱的バッファ層とガスバリア層
との合計の厚さは、少なくとも結晶化の対象となる非晶
質シリコン膜の厚さよりも厚くすることが望ましい。例
えば、図３に示したようなボトムゲート構造のＴＦＴの
場合、ガスバリア層１２，熱的バッファ層１３および絶
縁層（ゲート絶縁膜）１６ａ，１６ｂを全て含めた厚さ
が非晶質シリコン膜１７よりも厚ければよい。また、ト
ップゲート構造のＴＦＴの場合には、ガスバリア層１２
および熱的バッファ層１３を含めた厚さが非晶質シリコ
ン膜よりも厚ければよい。
との合計の厚さは、少なくとも結晶化の対象となる非晶
質シリコン膜の厚さよりも厚くすることが望ましい。例
えば、図３に示したようなボトムゲート構造のＴＦＴの
場合、ガスバリア層１２，熱的バッファ層１３および絶
縁層（ゲート絶縁膜）１６ａ，１６ｂを全て含めた厚さ
が非晶質シリコン膜１７よりも厚ければよい。また、ト
ップゲート構造のＴＦＴの場合には、ガスバリア層１２
および熱的バッファ層１３を含めた厚さが非晶質シリコ
ン膜よりも厚ければよい。
【００４３】本実施の形態では、前述の効果に加え、プ
ラスチック製の基板１１と非晶質シリコン膜１７との間
にガスバリア層１２が介在しているため、基板１１から
非晶質シリコン膜１７側へのガスの透過が阻止される。
また、基板１１と非晶質シリコン膜１７との間には熱的
バッファ層１３が介在しているため、エネルギービーム
照射による発熱の影響がプラスチック製の基板１１へ及
び、軟化する等の虞れがなくなる。従って、エネルギー
ビームのエネルギー値を結晶化のための最適値とするこ
とができ、高品質の多結晶シリコン膜を形成することが
できる。
ラスチック製の基板１１と非晶質シリコン膜１７との間
にガスバリア層１２が介在しているため、基板１１から
非晶質シリコン膜１７側へのガスの透過が阻止される。
また、基板１１と非晶質シリコン膜１７との間には熱的
バッファ層１３が介在しているため、エネルギービーム
照射による発熱の影響がプラスチック製の基板１１へ及
び、軟化する等の虞れがなくなる。従って、エネルギー
ビームのエネルギー値を結晶化のための最適値とするこ
とができ、高品質の多結晶シリコン膜を形成することが
できる。
【００４４】以上実施の形態および実施例を挙げて本発
明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例
に限定されるものではなく種々変形可能である。例え
ば、上記実施の形態においては、各工程毎（図１（ａ）
〜（ｄ））に清浄化のためのＵＶパルスレーザビームを
照射するようにしたが、適宜省略することもできる。ま
た、上記実施の形態では、非晶質の半導体薄膜としてシ
リコン膜を用いて説明したが、その他の非晶質膜につい
てもエネルギービームの照射により多結晶化するもので
あれば適用可能である。更に、上記実施の形態において
は、本発明を薄膜トランジスタの製造方法に適用した例
について説明したが、その他の半導体デバイスの製造プ
ロセスに適用することも可能である。
明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例
に限定されるものではなく種々変形可能である。例え
ば、上記実施の形態においては、各工程毎（図１（ａ）
〜（ｄ））に清浄化のためのＵＶパルスレーザビームを
照射するようにしたが、適宜省略することもできる。ま
た、上記実施の形態では、非晶質の半導体薄膜としてシ
リコン膜を用いて説明したが、その他の非晶質膜につい
てもエネルギービームの照射により多結晶化するもので
あれば適用可能である。更に、上記実施の形態において
は、本発明を薄膜トランジスタの製造方法に適用した例
について説明したが、その他の半導体デバイスの製造プ
ロセスに適用することも可能である。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように請求項１ないし７の
いずれかに記載の半導体薄膜の形成方法によれば、非晶
質の半導体薄膜を多結晶化するためにエネルギービーム
を照射する際、前処理としてパルスレーザビームを基板
に照射し、基板に付着した汚染物質を除去するようにし
たので、揮発性汚染物質に起因する気体の発生を阻止で
き、多結晶化のための最適エネルギー値のエネルギービ
ームを照射することにより半導体薄膜を多結晶化させる
ことができる。従って、膜破壊の虞れがなくなり、膜品
質が向上すると共に、プロセスマージンを大きくとるこ
とができるという効果を奏する。
いずれかに記載の半導体薄膜の形成方法によれば、非晶
質の半導体薄膜を多結晶化するためにエネルギービーム
を照射する際、前処理としてパルスレーザビームを基板
に照射し、基板に付着した汚染物質を除去するようにし
たので、揮発性汚染物質に起因する気体の発生を阻止で
き、多結晶化のための最適エネルギー値のエネルギービ
ームを照射することにより半導体薄膜を多結晶化させる
ことができる。従って、膜破壊の虞れがなくなり、膜品
質が向上すると共に、プロセスマージンを大きくとるこ
とができるという効果を奏する。
【００４６】また、請求項８記載の半導体薄膜の形成方
法では、プラスチック基板の表面に、ガスの透過を阻止
する機能を有するガスバリア層、および熱の伝導を阻止
する機能を有する熱的バッファ層の積層構造を形成する
ようにしたので、非晶質半導体膜にエネルギービームを
照射する際に、プラスチック基板と非晶質半導体膜との
間の熱的バッファ層によってエネルギービーム照射によ
る発熱の影響がプラスチック基板へ及ぶことが阻止され
ると共に、ガスバリア層によってプラスチック基板から
非晶質半導体膜側へのガスの透過が阻止される。従っ
て、多結晶化のための最適エネルギー値のエネルギービ
ームを照射することができ、膜品質が向上すると共に、
プロセスマージンを大きくとることができるという効果
を奏する。
法では、プラスチック基板の表面に、ガスの透過を阻止
する機能を有するガスバリア層、および熱の伝導を阻止
する機能を有する熱的バッファ層の積層構造を形成する
ようにしたので、非晶質半導体膜にエネルギービームを
照射する際に、プラスチック基板と非晶質半導体膜との
間の熱的バッファ層によってエネルギービーム照射によ
る発熱の影響がプラスチック基板へ及ぶことが阻止され
ると共に、ガスバリア層によってプラスチック基板から
非晶質半導体膜側へのガスの透過が阻止される。従っ
て、多結晶化のための最適エネルギー値のエネルギービ
ームを照射することができ、膜品質が向上すると共に、
プロセスマージンを大きくとることができるという効果
を奏する。
【００４７】更に、請求項１１記載のプラスチック基板
によれば、表面にガスバリア層および熱的バッファ層か
らなる保護層を形成するようにしたので、非晶質半導体
膜に対して最適エネルギー値のエネルギービームを照射
することが可能になる。
によれば、表面にガスバリア層および熱的バッファ層か
らなる保護層を形成するようにしたので、非晶質半導体
膜に対して最適エネルギー値のエネルギービームを照射
することが可能になる。
【図１】本発明の一実施の形態に係る薄膜トランジスタ
の製造方法を説明するための断面図である。
の製造方法を説明するための断面図である。
【図２】図１に続く工程を表す断面図である。
【図３】図２に続く工程を表す断面図である。
【図４】基板清浄化のための照射エネルギーと、半導体
膜の多結晶化の際に照射可能なエネルギー強度との関係
を表す特性図である。
膜の多結晶化の際に照射可能なエネルギー強度との関係
を表す特性図である。
【図５】熱的バッファ層の役割を説明するための断面図
である。
である。
【図６】熱的バッファ層の役割を説明するための断面図
である。
である。
【図７】熱的バッファ層の役割を説明するための断面図
である。
である。
【図８】熱的バッファ層の厚さとプラスチック基板の表
面温度（最大温度）との関係を表す特性図である。
面温度（最大温度）との関係を表す特性図である。
【図９】エキシマレーザビームを照射した場合の、非晶
質シリコン基板の表面からの深さ方向の温度分布を一定
時間経過毎に表す特性図である。
質シリコン基板の表面からの深さ方向の温度分布を一定
時間経過毎に表す特性図である。
１１…基板（プラスチック）、１２…ガスバリア層、１
３…熱的バッファ層、１４…ゲート電極、１５ａ…フォ
トレジストの破片、１６ａ，１６ｂ…絶縁膜、１７…非
晶質シリコン膜、１８…絶縁層、１９…フォトレジスト
膜、２３…多結晶シリコン膜
３…熱的バッファ層、１４…ゲート電極、１５ａ…フォ
トレジストの破片、１６ａ，１６ｂ…絶縁膜、１７…非
晶質シリコン膜、１８…絶縁層、１９…フォトレジスト
膜、２３…多結晶シリコン膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/336 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６２７Ｇ ６２７Ｚ (72)発明者 中越 美弥子 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 碓井 節夫 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内
Claims (11)
- 【請求項１】 基板上の面に影響を与えない程度の高い
エネルギーを有するパルスレーザビームを照射すること
により前記基板上の面に付着している汚染物質を除去す
る工程と、 前記汚染物質が除去された基板上に非晶質半導体薄膜を
形成する工程と、 前記基板上に形成された非晶質半導体薄膜を多結晶化さ
せる工程とを含むことを特徴とする半導体薄膜の形成方
法。 - 【請求項２】 前記基板の表面に直接付着した汚染物質
を除去することを特徴とする請求項１記載の半導体薄膜
の形成方法。 - 【請求項３】 前記基板の上に形成された膜の表面に付
着した汚染物質を除去することを特徴とする請求項１記
載の半導体薄膜の形成方法。 - 【請求項４】 前記非晶質半導体薄膜をシリコンにより
形成することを特徴とする請求項１記載の半導体薄膜の
形成方法。 - 【請求項５】 前記パルスレーザビームの波長を１００
〜３５０ｎｍの範囲とすることを特徴とする請求項１記
載の半導体薄膜の形成方法。 - 【請求項６】 エキシマレーザを用いてパルスレーザビ
ームを照射することを特徴とする請求項５記載の半導体
薄膜の形成方法。 - 【請求項７】 基板上の面に影響を与えない程度の高い
エネルギーを有するパルスレーザビームを照射すること
により前記基板上の面に付着している汚染物質を除去す
る工程と、 前記汚染物質が除去された基板上に薄膜トランジスタの
ゲート電極としての金属膜を選択的に形成する工程と、 前記金属膜に影響を与えない程度の高いエネルギーを有
するパルスレーザビームを照射することにより前記金属
膜の表面に付着している汚染物質を除去する工程と、 前記金属膜上の面に絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜に影響を与えない程度の高いエネルギーを有
するパルスレーザビームを照射することにより前記絶縁
膜の表面に付着している汚染物質を除去する工程と、 前記汚染物質が除去された絶縁膜上に非晶質半導体薄膜
を形成する工程と、 前記非晶質半導体膜中に選択的に不純物を導入してソー
ス領域およびドレイン領域をそれぞれ形成する工程と、 エネルギービームを照射することにより前記ソース領域
およびドレイン領域が形成された非晶質半導体薄膜を多
結晶化させる工程とを含むことを特徴とする半導体薄膜
の形成方法。 - 【請求項８】 プラスチック基板の表面にガスの透過を
阻止する機能を有するガスバリア層を形成する工程と、 前記ガスバリア層の上に、熱の伝導を阻止する機能を有
する熱的バッファ層を形成する工程と、 前記熱的バッファ層の上にエネルギービーム照射による
加熱処理が行われる半導体薄膜を形成する工程と、 エネルギービームを照射して前記半導体薄膜の加熱処理
を行う工程とを含むことを特徴とする半導体薄膜の形成
方法。 - 【請求項９】 前記半導体薄膜をヘリウム雰囲気中のス
パッタリングにより形成することを特徴とする請求項８
記載の半導体薄膜の形成方法。 - 【請求項１０】 プラスチック基板の表面に影響を与え
ない程度の高いエネルギーを有するパルスレーザビーム
を照射することにより前記プラスチック基板上の表面に
付着している汚染物質を除去する工程と、 汚染物質が除去されたプラスチック基板上にガスの透過
を阻止する機能を有するガスバリア層を形成する工程
と、 前記ガスバリア層の上に、熱の伝導を阻止する機能を有
する熱的バッファ層を形成する工程と、 前記熱的バッファ層の上に非晶質半導体薄膜を形成する
工程と、 前記非晶質半導体薄膜に対してエネルギービームを照射
して非晶質半導体薄膜を多結晶化させる工程とを含むこ
とを特徴とする半導体薄膜の形成方法。 - 【請求項１１】 ガスの透過を阻止する機能を有するガ
スバリア層と、熱の伝導を阻止する機能を有する熱的バ
ッファ層とからなる保護層を表面に有することを特徴と
するプラスチック基板。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10011496A JPH11102867A (ja) | 1997-07-16 | 1998-01-23 | 半導体薄膜の形成方法およびプラスチック基板 |
| KR1019980028887A KR100539045B1 (ko) | 1997-07-16 | 1998-07-16 | 반도체박막의형성방법 |
| US09/116,119 US6376290B1 (en) | 1997-07-16 | 1998-07-16 | Method of forming a semiconductor thin film on a plastic substrate |
| US09/116,119 US20020048869A1 (en) | 1997-07-16 | 1998-07-16 | Method of forming semiconductor thin film and plastic substrate |
| US10/011,736 US6794673B2 (en) | 1997-07-16 | 2001-12-11 | Plastic substrate for a semiconductor thin film |
| KR1020050056260A KR100581626B1 (ko) | 1997-07-16 | 2005-06-28 | 플라스틱 기판에 반도체 박막을 형성하는 방법 및 플라스틱기판 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9-191538 | 1997-07-16 | ||
| JP19153897 | 1997-07-16 | ||
| JP10011496A JPH11102867A (ja) | 1997-07-16 | 1998-01-23 | 半導体薄膜の形成方法およびプラスチック基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11102867A true JPH11102867A (ja) | 1999-04-13 |
Family
ID=26346930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10011496A Pending JPH11102867A (ja) | 1997-07-16 | 1998-01-23 | 半導体薄膜の形成方法およびプラスチック基板 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US6376290B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11102867A (ja) |
| KR (2) | KR100539045B1 (ja) |
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| WO2011118845A1 (en) | 2010-03-26 | 2011-09-29 | Fujifilm Corporation | Polyester resin, and optical materials, films and image display devices using the same |
| JP4849292B2 (ja) * | 1999-11-22 | 2012-01-11 | ソニー株式会社 | 機能性デバイスおよびその製造方法 |
| JP2012124494A (ja) * | 2002-05-13 | 2012-06-28 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置及び電子機器 |
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|---|---|---|---|---|
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| KR100586241B1 (ko) * | 2000-10-28 | 2006-06-02 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 액정표시장치용 어레이기판 및 제조방법 |
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| KR100437474B1 (ko) * | 2001-04-04 | 2004-06-23 | 삼성에스디아이 주식회사 | 듀얼채널층을 갖는 박막 트랜지스터 및 그의 제조방법 |
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