JPH11261073A - Semiconductor element and its heating method - Google Patents

Semiconductor element and its heating method

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JPH11261073A
JPH11261073A JP6280098A JP6280098A JPH11261073A JP H11261073 A JPH11261073 A JP H11261073A JP 6280098 A JP6280098 A JP 6280098A JP 6280098 A JP6280098 A JP 6280098A JP H11261073 A JPH11261073 A JP H11261073A
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JP
Japan
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layer
heat
substrate
heating
amorphous semiconductor
Prior art date
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Application number
JP6280098A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Sasaki
厚 佐々木
Keizaburo Kuramasu
敬三郎 倉増
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To conduct a great amount of heat values by an amorphous semiconductor layer, by a method wherein a second insulation layer is arranged between the amorphous semiconductor layer and a heat generation layer, and the amorphous semiconductor layer is heated by the heat generation layer via the second insulation layer. SOLUTION: First, a silicon oxide film is formed as a first insulation film 2 on a surface of a glass substrate 1. Next, a film of Pt, etc., having resistivity of 5 to 250 μΩ.cm as a heat generation layer 3 is formed on the first insulation film 2, and the film of a portion corresponding to a pixel is removed. Thereafter, a silicon oxide film is provided as a second insulation film 4 on the heat generation layer 3 provided with an opening part. Further, a silicon film 5 is formed as an amorphous semiconductor layer on the second insulation film 4. The silicon film 5 is locally heated and fused by laser beams to be crystallized, and a current flows from an external power supply electrically connected to the heat generation layer 3 to heat the heat generation layer 3, and the heat preheats the silicon film 5. Therefore, it is possible to prevent an increase in temperature of the glass substrate 1 and preheat effectively a silicon film.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、アクティ
ブマトリックス方式の液晶表示装置などに用いられる薄
膜トランジスタアレイのような半導体素子および、その
加熱方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device such as a thin film transistor array used for an active matrix type liquid crystal display device and the like, and a method of heating the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、アクティブマトリックス方式の液
晶表示装置で用いられる半導体素子としての薄膜トラン
ジスタアレイにおいては、薄膜トランジスタアレイの大
型化に伴う基板のコストUPを抑制するべく、基板とし
て、歪み点が990℃から1000℃である石英ガラス
に代え、歪み点が610℃から670℃である無アルカ
リガラスを用いることが求められている。
2. Description of the Related Art At present, in a thin film transistor array as a semiconductor element used in an active matrix type liquid crystal display device, a strain point of the substrate is 990.degree. It is required to use a non-alkali glass having a strain point of 610 ° C. to 670 ° C. instead of quartz glass having a temperature of from 1000 ° C. to 1000 ° C.

【0003】ところで、非晶質半導体層としての非晶質
シリコン膜の結晶化を行う方法として、レーザービーム
を用いて非晶質シリコン膜を局部的に溶融して結晶化を
行う方法が取られている。このレーザービームを用いた
結晶化に際しては、非晶質シリコン膜の予熱温度が結晶
化の状態に影響を与えることが知られており、より高い
温度であるほど結晶粒が大きくなり、優れた結晶性を示
すという傾向が見られる。
As a method of crystallizing an amorphous silicon film as an amorphous semiconductor layer, a method of locally melting and crystallizing the amorphous silicon film using a laser beam has been adopted. ing. It is known that in crystallization using this laser beam, the preheating temperature of the amorphous silicon film affects the state of crystallization, and the higher the temperature, the larger the crystal grains and the better the crystallization. There is a tendency to show sex.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来、図6に
示すように、シリコン膜5の予熱はガラス基板1の裏面
と発熱板17とを接触させ、ガラス基板1を通して熱を
伝導していたため、予熱温度がガラス基板1の歪み点に
近づくとガラス基板1のそりなどを生じることとなり、
十分にシリコン膜5を予熱できないという課題があっ
た。
However, conventionally, as shown in FIG. 6, the preheating of the silicon film 5 is performed by bringing the back surface of the glass substrate 1 into contact with the heating plate 17 and conducting heat through the glass substrate 1. When the preheating temperature approaches the strain point of the glass substrate 1, warpage of the glass substrate 1 occurs, and so on.
There is a problem that the silicon film 5 cannot be sufficiently preheated.

【0005】本発明は、非晶質半導体層を従来よりも高
温度に加熱でき、結晶性の優れた多結晶半導体層を得
て、高性能な半導体素子およびその加熱方法を提供する
ことを目的とする。
An object of the present invention is to provide a polycrystalline semiconductor layer which can heat an amorphous semiconductor layer to a higher temperature than conventional ones, has excellent crystallinity, and provides a high-performance semiconductor device and a heating method therefor. And

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、基板と、この基板上に設けられる第1の絶縁層と、
この第1の絶縁層上の少なくとも一部分に設けられる発
熱層と、この発熱層を覆うように設けられる第2の絶縁
層と、この第2の絶縁層上に設けられ、その少なくとも
一部分が前記第2の絶縁層を挟んで前記発熱層と対向す
る非晶質半導体層とを有することを特徴とする半導体素
子である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a substrate, a first insulating layer provided on the substrate,
A heating layer provided on at least a portion of the first insulating layer; a second insulating layer provided to cover the heating layer; and a second insulating layer provided on the second insulating layer, and at least a portion of the second insulating layer is provided on the second insulating layer. A semiconductor element comprising: an amorphous semiconductor layer facing the heat generating layer with two insulating layers interposed therebetween.

【0007】そして、請求項1の発明によれば、非晶質
半導体層と発熱層との間には、第2の絶縁層が配設され
ており、非晶質半導体層は第2の絶縁層を介して発熱層
により加熱される。このため、従来のように、非晶質半
導体層が基板を介して加熱させられる形態における基板
の歪み点を考慮する必要がないので、従来に較べて、非
晶質半導体層により多くの熱量を伝導することが可能と
なる。
According to the first aspect of the present invention, the second insulating layer is provided between the amorphous semiconductor layer and the heat generating layer, and the amorphous semiconductor layer is provided with the second insulating layer. Heated by the heating layer through the layers. For this reason, unlike the related art, it is not necessary to consider the strain point of the substrate in a form in which the amorphous semiconductor layer is heated through the substrate, so that a larger amount of heat is applied to the amorphous semiconductor layer than in the related art. It is possible to conduct.

【0008】さらに、請求項1の発明によれば、基板と
発熱層の間には、第1の絶縁層が配設されているので、
従来のように、基板に発熱板が直接,接触させられてい
る場合に較べて、基板に伝導される熱量の低減が図られ
る。
Further, according to the first aspect of the present invention, the first insulating layer is provided between the substrate and the heat generating layer.
The amount of heat conducted to the substrate can be reduced as compared with the conventional case where the heating plate is directly in contact with the substrate.

【0009】以上のことにより、請求項1の発明によれ
ば、基板の軟化を極力,防止しつつ、非晶質半導体層を
より高温に加熱でき、結晶性の優れた多結晶半導体層を
有する半導体素子が得られる。
As described above, according to the first aspect of the invention, the amorphous semiconductor layer can be heated to a higher temperature while minimizing the softening of the substrate, and the polycrystalline semiconductor layer having excellent crystallinity can be provided. A semiconductor device is obtained.

【0010】また、請求項4の発明によれば、発熱層が
透明導電膜であるので、発熱層に光を透過する開口部を
設けることなく、基板の全面に発熱層を設けることがで
き、このことにより、製造プロセスが簡略化できる。
According to the fourth aspect of the present invention, since the heat generating layer is a transparent conductive film, the heat generating layer can be provided on the entire surface of the substrate without providing an opening for transmitting light in the heat generating layer. This simplifies the manufacturing process.

【0011】また、請求項6の発明によれば、第1の絶
縁層と第2の絶縁層は同一材料で構成され、第2の絶縁
層は第1の絶縁層よりも小さい層厚であるので、発熱層
において発生した熱量のうち、非晶質半導体層に伝導さ
れる熱量が基板に伝導される熱量よりも大きくなる。こ
のことにより、基板の軟化を防止しつつ、非晶質半導体
層をより効率的に高温に加熱でき、結晶性のより優れた
多結晶半導体層を有する半導体素子が得られる。
According to the invention of claim 6, the first insulating layer and the second insulating layer are made of the same material, and the second insulating layer has a smaller thickness than the first insulating layer. Therefore, of the heat generated in the heat generating layer, the heat transferred to the amorphous semiconductor layer is larger than the heat transferred to the substrate. Thus, the amorphous semiconductor layer can be more efficiently heated to a high temperature while the softening of the substrate is prevented, and a semiconductor element having a polycrystalline semiconductor layer with more excellent crystallinity can be obtained.

【0012】また、請求項8の発明によれば、第2の絶
縁層は第1の絶縁層よりも熱伝導率の高い材料であるの
で、発熱層において発生した熱のうち、非晶質半導体層
に伝導される熱の熱伝導速度が、基板に伝導される熱の
熱伝導速度よりも大きくなる。このことにより、基板の
軟化を防止しつつ、非晶質半導体層をより効率的に高温
に加熱でき、結晶性のより優れた多結晶半導体層を有す
る半導体素子が得られる。
According to the eighth aspect of the present invention, the second insulating layer is made of a material having a higher thermal conductivity than the first insulating layer. The rate of heat conduction of the heat conducted to the layer is greater than the rate of heat conducted to the substrate. Thus, the amorphous semiconductor layer can be more efficiently heated to a high temperature while the softening of the substrate is prevented, and a semiconductor element having a polycrystalline semiconductor layer with more excellent crystallinity can be obtained.

【0013】また、請求項10の発明によれば、発熱層
の加熱に用いる電流は電磁誘導によって発生させられる
ので、発熱層を外部と電気的に接続することなく発熱す
ることができ、製造工程を簡略化することができる。
According to the tenth aspect of the present invention, since the current used to heat the heat generating layer is generated by electromagnetic induction, heat can be generated without electrically connecting the heat generating layer to the outside. Can be simplified.

【0014】また、請求項12の発明は、基板と非晶質
半導体層とを有する半導体素子における非晶質半導体層
を結晶化させるための加熱方法であって、基板と非晶質
半導体層との間に配設した発熱層を発熱させることによ
り、非晶質半導体層を基板を介することなく発熱層によ
り加熱可能としたことを特徴とする半導体素子の加熱方
法である。
A twelfth aspect of the present invention is a heating method for crystallizing an amorphous semiconductor layer in a semiconductor device having a substrate and an amorphous semiconductor layer. A method for heating a semiconductor element, characterized in that an amorphous semiconductor layer can be heated by a heat generating layer without interposing a substrate by causing a heat generating layer disposed between the heat generating layers to generate heat.

【0015】そして、請求項12の発明によれば、基板
と非晶質半導体層との間に配設した発熱層を発熱させる
ことにより、非晶質半導体層を基板を介することなく発
熱層により加熱可能としたので、従来のように、非晶質
半導体層が基板を介して加熱させられる形態における基
板の歪み点を考慮する必要がないので、従来に較べて、
非晶質半導体層により多くの熱量を伝導することが可能
となる。このことにより、非晶質半導体層をより効率的
に高温に加熱できる。
According to the twelfth aspect of the present invention, the heat generating layer disposed between the substrate and the amorphous semiconductor layer is caused to generate heat, so that the amorphous semiconductor layer is formed by the heat generating layer without the substrate. Since it is possible to heat, it is not necessary to consider the strain point of the substrate in the form in which the amorphous semiconductor layer is heated through the substrate as in the conventional case.
A larger amount of heat can be conducted to the amorphous semiconductor layer. Thus, the amorphous semiconductor layer can be more efficiently heated to a high temperature.

【0016】また、請求項13の発明は、基板と非晶質
半導体層とを有する半導体素子における非晶質半導体層
を結晶化させるための加熱方法であって、基板と非晶質
半導体層との間に配設した発熱層を発熱させ、この発熱
層から非晶質半導体層に伝導される第1の伝導熱が、こ
の発熱層から基板に伝導される第2の伝導熱よりも大き
な熱量となるようにしたことを特徴とする半導体素子の
加熱方法である。
A thirteenth aspect of the present invention is a heating method for crystallizing an amorphous semiconductor layer in a semiconductor device having a substrate and an amorphous semiconductor layer. The first conductive heat transmitted from the heat generating layer to the amorphous semiconductor layer is larger than the second conductive heat transmitted from the heat generating layer to the substrate. A method for heating a semiconductor element, characterized in that:

【0017】そして、請求項13の発明によれば、基板
と非晶質半導体層との間に配設した発熱層を発熱させ、
この発熱層から非晶質半導体層に伝導される第1の伝導
熱が、この発熱層から基板に伝導される第2の伝導熱よ
りも大きな熱量となる。このことにより、基板の軟化を
防止しつつ、非晶質半導体層をより効率的に高温に加熱
できる。
According to the thirteenth aspect of the present invention, the heat generation layer disposed between the substrate and the amorphous semiconductor layer generates heat,
The first conductive heat transmitted from the heat generating layer to the amorphous semiconductor layer is larger than the second conductive heat transmitted from the heat generating layer to the substrate. This makes it possible to more efficiently heat the amorphous semiconductor layer to a high temperature while preventing softening of the substrate.

【0018】また、請求項14の発明は、基板と非晶質
半導体層とを有する半導体素子における非晶質半導体層
を結晶化させるための加熱方法であって、この半導体素
子内で発生する熱は、非晶質半導体層に伝導される第1
の伝導熱と、基板に伝導される第2の伝導熱とに分割さ
せられて伝導させられるようにしたことを特徴とする半
導体素子の加熱方法である。
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a heating method for crystallizing an amorphous semiconductor layer in a semiconductor device having a substrate and an amorphous semiconductor layer, wherein heat generated in the semiconductor device is provided. Is a first conductive material that is conducted to the amorphous semiconductor layer.
And a second conduction heat conducted to the substrate. The method for heating a semiconductor element comprises the steps of:

【0019】そして、請求項14の発明によれば、非晶
質半導体層は、基板に伝導される第2の伝導熱とは別の
第1の伝導熱により加熱されるので、基板の歪み点を考
慮する必要がなく、従来に較べて、非晶質半導体層によ
り多くの熱量を伝導することが可能となる。このことに
より、基板の軟化を防止しつつ、非晶質半導体層をより
効率的に高温に加熱できる。
According to the fourteenth aspect of the present invention, the amorphous semiconductor layer is heated by the first conduction heat different from the second conduction heat conducted to the substrate. Does not need to be considered, and it becomes possible to conduct more heat to the amorphous semiconductor layer than before. This makes it possible to more efficiently heat the amorphous semiconductor layer to a high temperature while preventing softening of the substrate.

【0020】また、請求項15の発明によれば、第1の
伝導熱は第2の伝導熱よりも熱量が大きくなるので、基
板の軟化を防止しつつ、非晶質半導体層をより効率的に
高温に加熱できる。
According to the fifteenth aspect of the present invention, the amount of heat of the first conductive heat is larger than that of the second conductive heat, so that the amorphous semiconductor layer can be more efficiently formed while preventing the substrate from softening. Can be heated to a high temperature.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】次に、本発明の具体例を説明す
る。
Next, a specific example of the present invention will be described.

【0022】(実施の形態1)図1は本発明による半導
体装置の第1の実施形態の断面図を示し、図2は本発明
による第1の実施形態の結晶化方法を示す説明図であ
る。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory view showing a crystallization method of the first embodiment of the present invention. .

【0023】以下、図1に示した半導体装置の構成及び
製造過程について説明を行う。まず、ガラス基板1の表
面に、CVD等を用いて第1の絶縁層2としての酸化珪
素膜を700nm〜1μm形成する。
Hereinafter, the configuration and the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. 1 will be described. First, a silicon oxide film serving as the first insulating layer 2 is formed on the surface of the glass substrate 1 by CVD or the like at 700 nm to 1 μm.

【0024】ついで、第1の絶縁層2上に、発熱層3と
して5μΩ・cmから250μΩ・cmの抵抗率を有す
るPt,W、Mo、Ni−Cr合金、Fe−Cr−Al
合金、SiC、MoSi2、TaNのいずれかをスパッ
タで成膜し、フォトリソグラフィを用いて画素に相当す
る部分の膜を除去する。発熱層3の材料として挙げた前
記の材料は、いずれも電熱抵抗材料として広く用いられ
ているものであり、最高使用温度は少なくとも1100
℃を超える。
Next, on the first insulating layer 2, as the heat generating layer 3, Pt, W, Mo, Ni—Cr alloy, Fe—Cr—Al having a resistivity of 5 μΩ · cm to 250 μΩ · cm.
One of an alloy, SiC, MoSi2, and TaN is formed by sputtering, and a portion of the film corresponding to the pixel is removed by photolithography. Each of the above-mentioned materials for the heat generating layer 3 is widely used as an electrothermal resistance material, and has a maximum operating temperature of at least 1,100.
Exceeds ° C.

【0025】その後、開口部を設けた発熱層3の上に、
CVDを用いて第2の絶縁層4として酸化珪素膜を設け
る。第2の絶縁膜4の膜厚は、シリコン膜5への熱伝導
量を多くし、かつ発熱層3を構成する材料のシリコン膜
5への拡散を防ぐために、第1の絶縁膜2の膜厚の1%
〜50%、好ましくは膜厚として100nm近傍とする
と良い。
Then, on the heat generating layer 3 provided with the opening,
A silicon oxide film is provided as the second insulating layer 4 using CVD. The film thickness of the first insulating film 2 is set to be large in order to increase the amount of heat conduction to the silicon film 5 and to prevent the material forming the heat generating layer 3 from diffusing into the silicon film 5. 1% of thickness
5050%, preferably around 100 nm in film thickness.

【0026】さらに、第2の絶縁層4上に、プラズマC
VDを用いて非晶質半導体層としてのシリコン膜5を5
00℃以下の温度で形成する。形成されたシリコン膜5
はレーザービーム6で局部的加熱溶融して結晶化する
が、このとき、発熱層3に電気的に接続された外部電源
7から電流を流すことによって発熱層3を加熱し、その
熱をシリコン膜5側に伝導することによってシリコン膜
5を予熱する。
Further, on the second insulating layer 4, a plasma C
The silicon film 5 as an amorphous semiconductor layer is
It is formed at a temperature of 00 ° C. or less. Silicon film 5 formed
Is locally heated and melted by a laser beam 6 to be crystallized. At this time, the heating layer 3 is heated by flowing a current from an external power supply 7 electrically connected to the heating layer 3, and the heat is converted to a silicon film. The silicon film 5 is preheated by conducting to the side 5.

【0027】ここで、発熱層3で発生した熱は、第2の
絶縁膜4を介してシリコン膜5に伝導される第1の伝導
熱と、第1の絶縁膜2を介してガラス基板1に伝導され
る第2の伝導熱とに分けられて伝導されることになる。
Here, the heat generated in the heat generating layer 3 is divided into a first conductive heat conducted to the silicon film 5 through the second insulating film 4 and a glass substrate 1 through the first insulating film 2. And the second heat is conducted separately to the second heat.

【0028】この場合、第1,第2の絶縁膜は共に酸化
珪素膜であり、第1の絶縁膜2の膜厚が700nm〜1
μmであるのに対して第2の絶縁膜4は100nmであ
るので、前記の熱は、ガラス基板1よりもシリコン膜5
により多く伝導されることになる。すなわち、第1の伝
導熱は第2の伝導熱よりも大きな熱量となる。
In this case, the first and second insulating films are both silicon oxide films, and the first insulating film 2 has a thickness of 700 nm to 1 nm.
μm, the second insulating film 4 has a thickness of 100 nm.
More will be conducted. That is, the first conductive heat has a larger heat quantity than the second conductive heat.

【0029】このことにより、ガラス基板1の温度上昇
を防止すると共に、効果的にシリコン膜5を予熱でき
る。
As a result, the temperature of the glass substrate 1 can be prevented from rising, and the silicon film 5 can be effectively preheated.

【0030】上記したように、シリコン膜5を結晶化し
た後、フォトリソグラフィを用いてシリコン膜5の不要
な部分を除去してシリコンパタ−ンを形成する。シリコ
ンパタ−ンを形成後、ゲ−ト絶縁膜8として酸化珪素膜
を形成する。ゲ−トメタルとしてAl膜を成膜した後、
フォトリソグラフィを用いてゲ−トパタ−ン9を形成す
る。ゲ−トパタ−ン9形成後は、透明導電膜であるIT
Oを用いて画素電極10を形成し、層間絶縁膜11とし
て酸化珪素膜を設け、接続部分のコンタクトホ−ルを形
成したのち、配線層としてAl膜を設けフォトリソグラ
フィで配線パタ−ン12を形成する。
As described above, after crystallizing the silicon film 5, unnecessary portions of the silicon film 5 are removed by photolithography to form a silicon pattern. After forming the silicon pattern, a silicon oxide film is formed as the gate insulating film 8. After forming an Al film as a gate metal,
A gate pattern 9 is formed by using photolithography. After the formation of the gate pattern 9, the transparent conductive film IT
A pixel electrode 10 is formed using O, a silicon oxide film is provided as an interlayer insulating film 11, a contact hole at a connection portion is formed, an Al film is provided as a wiring layer, and a wiring pattern 12 is formed by photolithography. Form.

【0031】最後に画素電極以外の部分を窒化珪素膜1
3で保護し、TFTアレイが完成する。
Finally, a portion other than the pixel electrode is formed on the silicon nitride film 1.
3 and the TFT array is completed.

【0032】以上のように製造されたTFTアレイにお
いては、シリコン膜をレーザービームを用いて結晶化す
るときの予熱に際して、従来のようにガラス基板の裏面
から予熱を行う場合のようにガラス基板全体の温度を上
げることなく、ガラス基板に伝導する熱量を第1の絶縁
層によって低減し、また、第1の絶縁層より相対的に薄
い第2の絶縁膜を通して、非晶質シリコンパターンによ
り多くの熱量を伝導することになるので、ガラス基板の
軟化を招くことなく、非晶質シリコンパターンをより効
率的に高温度に予熱でき、結晶性の優れたシリコン膜が
得られ、高性能な薄膜トランジスタアレイを実現するこ
とができる。
In the TFT array manufactured as described above, when preheating when crystallizing a silicon film using a laser beam, the entire glass substrate is preheated from the back surface of the glass substrate as in the conventional case. The amount of heat conducted to the glass substrate can be reduced by the first insulating layer without increasing the temperature of the first insulating layer, and more amorphous silicon patterns can be formed through the second insulating film which is relatively thinner than the first insulating layer. Because it conducts heat, the amorphous silicon pattern can be more efficiently preheated to a high temperature without softening the glass substrate, and a silicon film with excellent crystallinity can be obtained, and a high performance thin film transistor array Can be realized.

【0033】また、投写型液晶表示装置のライトバルブ
などに用いる場合には発熱層のパターンを遮光膜として
用いることができるという副次的な効果を有する。
When used for a light valve of a projection type liquid crystal display device, there is a secondary effect that the pattern of the heat generating layer can be used as a light shielding film.

【0034】なお、本実施の形態においては、同一材料
からなる第1,第2の絶縁膜として、酸化珪素膜を適用
したが、これに限定されず、例えば、窒化珪素などの他
の絶縁膜を適用することも可能である。
In this embodiment, a silicon oxide film is used as the first and second insulating films made of the same material. However, the present invention is not limited to this. For example, another insulating film such as silicon nitride may be used. It is also possible to apply

【0035】さらに、本実施の形態においては、第1の
伝導熱を第2の伝導熱よりも大きな熱量とするために、
第1,第2の絶縁膜を同一材料とし、第1の絶縁膜2が
第2の絶縁膜4よりも大きな膜厚としたが、これに限定
されず、例えば、第1,第2の絶縁膜を異なる材料と
し、第2の絶縁膜4として第1の絶縁膜2よりも熱伝導
性の高い材料を適用し、第1,第2の絶縁膜の膜厚を適
宜、設定するようにしても良い。その一例として、第1
の絶縁膜2として酸化珪素を適用し、第2の絶縁膜とし
て窒化珪素を適用し、第1の絶縁膜2が第2の絶縁膜4
よりも大きな膜厚となるようにしてもよい。
Further, in the present embodiment, in order to make the first conduction heat larger than the second conduction heat,
The first and second insulating films are made of the same material, and the first insulating film 2 has a larger thickness than the second insulating film 4. However, the present invention is not limited to this. For example, the first and second insulating films may be used. The film is made of a different material, a material having higher thermal conductivity than the first insulating film 2 is applied as the second insulating film 4, and the film thicknesses of the first and second insulating films are appropriately set. Is also good. As an example, the first
Silicon oxide is applied as the first insulating film 2, silicon nitride is applied as the second insulating film, and the first insulating film 2 is formed as the second insulating film 4.
A larger film thickness may be used.

【0036】また、基板材料は無アルカリガラスに限定
されるものではなく、歪み点が相対的に低い他の材料を
適用することができ、勿論、石英ガラス等の歪み点が相
対的に高い材料を適用することを妨げるものではない。
The substrate material is not limited to non-alkali glass, but other materials having a relatively low strain point can be used. Of course, materials such as quartz glass having a relatively high strain point can be used. It does not prevent the application of.

【0037】(実施の形態2)図3は本発明による半導
体装置の第2の実施形態の断面図を示し、図4は本発明
による第2の実施形態の結晶化方法を示す説明図であ
る。
(Embodiment 2) FIG. 3 is a sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an explanatory view showing a crystallization method of the second embodiment of the present invention. .

【0038】ここで、図3に示した半導体装置の構成及
び製造過程について説明を行う。まず、ガラス基板1の
表面にCVD等を用いて第1の絶縁層2としての酸化珪
素膜を700nm〜1μm形成する。
Here, the configuration and the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. 3 will be described. First, a silicon oxide film as the first insulating layer 2 is formed on the surface of the glass substrate 1 by CVD or the like at 700 nm to 1 μm.

【0039】ついで、第1の絶縁層2上に発熱層3とし
て透明導電膜を成膜する。透明導電膜としては、酸化錫
やITOが知られているが、TFTアレイの画素電極の
材料として用いられているITOを用いることが望まし
い。なお、発熱層3に不透明な膜を用いた場合には、フ
ォトリソグラフィを用いて画素に相当する部分の膜を除
去することが必要であったが、透明導電膜を用いる場合
には、その必要はなく、工程が簡略化される。
Next, a transparent conductive film is formed as the heat generating layer 3 on the first insulating layer 2. As the transparent conductive film, tin oxide and ITO are known, but it is desirable to use ITO used as a material of a pixel electrode of a TFT array. In the case where an opaque film is used for the heat generating layer 3, it is necessary to remove the film corresponding to the pixel by using photolithography. And the process is simplified.

【0040】以下の製造プロセスは実施の形態1と同様
である。このように製造されたTFTアレイにおいて
は、発熱層の材料として透明導電体を用いたことによ
り、不透明な材料を用いた場合と異なり、開口部を設け
る必要がないので工程が簡略化されるという効果を有す
ると共に、第1の実施の形態と同じく、薄膜トランジス
タのシリコン膜をレーザービームを用いて結晶化すると
きの予熱に際して、従来のようにガラス基板の裏面から
予熱を行う場合のように、ガラス基板全体の温度を上げ
ることなく、第1の絶縁層によってガラス基板に伝導す
る熱量を低減し、また、第1の絶縁層より相対的に薄い
第2の絶縁膜を通してシリコン膜により多くの熱量を伝
導することになるので、ガラス基板の軟化を招くことな
く、非晶質シリコンパターンをより効率的に高温度に予
熱でき、結晶性の優れたシリコン膜が得られ、高性能な
薄膜トランジスタアレイを実現することができる。
The following manufacturing process is the same as in the first embodiment. In the TFT array manufactured in this way, the use of a transparent conductor as the material of the heat generating layer makes it unnecessary to provide an opening unlike the case of using an opaque material, so that the process is simplified. In addition to having the effect, as in the first embodiment, when preheating when crystallizing the silicon film of the thin film transistor using a laser beam, as in the case of performing preheating from the back surface of the glass substrate as in the related art, Without increasing the temperature of the entire substrate, the amount of heat conducted to the glass substrate by the first insulating layer is reduced, and more heat is transferred to the silicon film through the second insulating film, which is relatively thinner than the first insulating layer. Since it conducts, the amorphous silicon pattern can be more efficiently preheated to a high temperature without causing the glass substrate to soften, and the silicon having excellent crystallinity can be obtained. Film is obtained, it is possible to realize a high-performance thin-film transistor array.

【0041】また、発熱層を電気的に接地することによ
り画素電極との間に蓄積容量が形成されるという副次的
な効果を得ることができる。
The secondary effect that a storage capacitor is formed between the heat generating layer and the pixel electrode by electrically grounding the heat generating layer can be obtained.

【0042】(実施の形態3)図5は本発明による第3
の実施形態の結晶化方法を示す説明図である。
(Embodiment 3) FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention.
It is explanatory drawing which shows the crystallization method of embodiment.

【0043】ここで、実施の形態2の構成の半導体装置
について本発明の結晶化方法を適用した場合について図
5を用いて説明を行う。
Here, a case where the crystallization method of the present invention is applied to the semiconductor device having the structure of the second embodiment will be described with reference to FIG.

【0044】第1の絶縁膜2上に形成された透明導電材
料からなる発熱層3は、ガラス基板1に近接した位置に
置かれたコイル14に外部電源7から交流電流を印加し
て交番する磁界15を発生すると発熱層3に渦電流16
が誘導され、渦電流16が流れることによって発熱層3
が発熱する。その発生した熱を第2の絶縁膜4を通して
シリコン膜5に伝導することによってシリコン膜5を予
熱する。それと同時にシリコン膜5の表面にレーザービ
ーム6を照射しシリコン膜5の結晶化を行う。
The heat generating layer 3 made of a transparent conductive material and formed on the first insulating film 2 alternates by applying an alternating current from an external power supply 7 to a coil 14 located in a position close to the glass substrate 1. When the magnetic field 15 is generated, the eddy current 16
Is induced, and the eddy current 16 flows, so that the heating layer 3
Generates heat. The generated heat is conducted to the silicon film 5 through the second insulating film 4 to preheat the silicon film 5. At the same time, the surface of the silicon film 5 is irradiated with a laser beam 6 to crystallize the silicon film 5.

【0045】このように誘導加熱を用いてシリコン膜の
予熱を行うと、発熱層を外部電源と電気的に接続するこ
となくシリコン膜の予熱が行えるので製造プロセスが簡
略化されるという効果が得られる。
When the silicon film is preheated by using the induction heating as described above, the silicon film can be preheated without electrically connecting the heat generating layer to an external power supply, so that the effect of simplifying the manufacturing process can be obtained. Can be

【0046】[0046]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、非晶質半
導体層を従来よりも高温度に加熱でき、結晶性の優れた
多結晶半導体層を得て、高性能な半導体素子を提供する
ことができる。
As described above, according to the present invention, an amorphous semiconductor layer can be heated to a higher temperature than before, and a polycrystalline semiconductor layer having excellent crystallinity can be obtained to provide a high-performance semiconductor device. can do.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による半導体装置の第1の実施形態の断
面図
FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of a semiconductor device according to the present invention;

【図2】本発明による第1の実施形態の結晶化方法を示
す説明図
FIG. 2 is an explanatory view showing a crystallization method according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明による半導体装置の第2の実施形態の断
面図
FIG. 3 is a sectional view of a second embodiment of the semiconductor device according to the present invention;

【図4】本発明による第2の実施形態の結晶化方法を示
す説明図
FIG. 4 is an explanatory view showing a crystallization method according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明による第3の実施形態の結晶化方法を示
す説明図
FIG. 5 is an explanatory view showing a crystallization method according to a third embodiment of the present invention.

【図6】従来の結晶化方法を示す説明図FIG. 6 is an explanatory view showing a conventional crystallization method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガラス基板 2 第1の絶縁層 3 発熱層 4 第2の絶縁層 5 シリコン膜 6 レーザービーム 14 コイル 15 磁界 16 渦電流 17 発熱板 REFERENCE SIGNS LIST 1 glass substrate 2 first insulating layer 3 heating layer 4 second insulating layer 5 silicon film 6 laser beam 14 coil 15 magnetic field 16 eddy current 17 heating plate

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板と、この基板上に設けられる第1の
絶縁層と、この第1の絶縁層上の少なくとも一部分に設
けられる発熱層と、この発熱層を覆うように設けられる
第2の絶縁層と、この第2の絶縁層上に設けられ、その
少なくとも一部分が前記第2の絶縁層を挟んで前記発熱
層と対向する非晶質半導体層とを有することを特徴とす
る半導体素子。
1. A substrate, a first insulating layer provided on the substrate, a heating layer provided on at least a part of the first insulating layer, and a second heating layer provided so as to cover the heating layer. A semiconductor element comprising: an insulating layer; and an amorphous semiconductor layer provided on the second insulating layer, at least a portion of which is opposed to the heat generating layer with the second insulating layer interposed therebetween.
【請求項2】 発熱層が5μΩ・cmから250μΩ・
cmの抵抗率を有する材料からなることを特徴とする請
求項1に記載の半導体素子。
2. The heat-generating layer has a thickness of 5 μΩ · cm to 250 μΩ · cm.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is made of a material having a resistivity of about 1 cm.
【請求項3】 発熱層の材料が、Pt、W、Mo、Ni
−Cr合金、Fe−Cr−Al合金、SiC、MoSi
2、TaNのいずれかであることを特徴とする請求項2
に記載の半導体素子。
3. The heating layer is made of Pt, W, Mo, Ni.
-Cr alloy, Fe-Cr-Al alloy, SiC, MoSi
2. It is any one of TaN.
A semiconductor device according to item 1.
【請求項4】 発熱層が透明導電膜であることを特徴と
する請求項1に記載の半導体素子。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the heat generating layer is a transparent conductive film.
【請求項5】 発熱層の材料がITOであることを特徴
とする請求項4に記載の半導体素子。
5. The semiconductor device according to claim 4, wherein the material of the heat generating layer is ITO.
【請求項6】 第1の絶縁層と第2の絶縁層は同一材料
で構成され、第2の絶縁層は第1の絶縁層よりも小さい
層厚であることを特徴とする請求項1に記載の半導体素
子。
6. The method according to claim 1, wherein the first insulating layer and the second insulating layer are made of the same material, and the second insulating layer has a smaller thickness than the first insulating layer. The semiconductor element as described in the above.
【請求項7】 第2の絶縁層は第1の絶縁層の1%〜5
0%の層厚であることを特徴とする請求項6に記載の半
導体素子。
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second insulating layer is 1% to 5% of the first insulating layer.
7. The semiconductor device according to claim 6, having a layer thickness of 0%.
【請求項8】 第2の絶縁層は第1の絶縁層よりも熱伝
導率の高い材料であることを特徴とする請求項1に記載
の半導体素子。
8. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second insulating layer is made of a material having higher thermal conductivity than the first insulating layer.
【請求項9】 第1の絶縁層の材料が酸化珪素であり、
第2の絶縁層の材料が窒化珪素であることを特徴とする
請求項8に記載の半導体素子。
9. The material of the first insulating layer is silicon oxide,
The semiconductor device according to claim 8, wherein the material of the second insulating layer is silicon nitride.
【請求項10】 発熱層は、電磁誘導によって発生させ
た渦電流が流されることによる誘導加熱によって加熱さ
れることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子。
10. The semiconductor device according to claim 1, wherein the heat generating layer is heated by induction heating by flowing an eddy current generated by electromagnetic induction.
【請求項11】 非晶質半導体層は、電磁誘導によって
発生させた渦電流が前記発熱層に流されることによる誘
導加熱と、ビーム照射による加熱とを併用して、結晶化
させられることを特徴とする請求項10に記載の半導体
素子。
11. The amorphous semiconductor layer is crystallized by using both induction heating by flowing an eddy current generated by electromagnetic induction to the heating layer and heating by beam irradiation. The semiconductor device according to claim 10, wherein
【請求項12】 基板と非晶質半導体層とを有する半導
体素子における非晶質半導体層を結晶化させるための加
熱方法であって、基板と非晶質半導体層との間に配設し
た発熱層を発熱させることにより、非晶質半導体層を基
板を介することなく発熱層により加熱可能としたことを
特徴とする半導体素子の加熱方法。
12. A heating method for crystallizing an amorphous semiconductor layer in a semiconductor device having a substrate and an amorphous semiconductor layer, wherein the heating element is provided between the substrate and the amorphous semiconductor layer. A method for heating a semiconductor element, characterized in that an amorphous semiconductor layer can be heated by a heat generating layer without passing through a substrate by causing the layer to generate heat.
【請求項13】 基板と非晶質半導体層とを有する半導
体素子における非晶質半導体層を結晶化させるための加
熱方法であって、 基板と非晶質半導体層との間に配設した発熱層を発熱さ
せ、この発熱層から非晶質半導体層に伝導される第1の
伝導熱が、この発熱層から基板に伝導される第2の伝導
熱よりも大きな熱量となるようにしたことを特徴とする
半導体素子の加熱方法。
13. A heating method for crystallizing an amorphous semiconductor layer in a semiconductor device having a substrate and an amorphous semiconductor layer, wherein the heating element is disposed between the substrate and the amorphous semiconductor layer. The layer generates heat so that the first conductive heat transmitted from the heat generating layer to the amorphous semiconductor layer is larger than the second conductive heat transmitted from the heat generating layer to the substrate. A method for heating a semiconductor element.
【請求項14】 基板と非晶質半導体層とを有する半導
体素子における非晶質半導体層を結晶化させるための加
熱方法であって、この半導体素子内で発生する熱は、非
晶質半導体層に伝導される第1の伝導熱と、基板に伝導
される第2の伝導熱とに分割させられて伝導させられる
ようにしたことを特徴とする半導体素子の加熱方法。
14. A heating method for crystallizing an amorphous semiconductor layer in a semiconductor device having a substrate and an amorphous semiconductor layer, wherein heat generated in the semiconductor device is an amorphous semiconductor layer. A first conductive heat conducted to the substrate and a second conductive heat conducted to the substrate, wherein the heat is divided and conducted.
【請求項15】 第1の伝導熱は、第2の伝導熱よりも
大きな熱量となるように設定されることを特徴とする請
求項14に記載の半導体素子の加熱方法。
15. The method according to claim 14, wherein the first conduction heat is set to be larger than the second conduction heat.
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