JPS62181419A - 多結晶シリコンの再結晶化法 - Google Patents

多結晶シリコンの再結晶化法

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、平面表示装置の駆動用トランジスタを構成す
る基本要素である薄膜の多結晶シリコンの再結晶化方法
に関する。
〔従来の技術〕
近年、ELD、LCD等の表示装置が大容量化するにつ
れて、各セルをTPTで駆動するアクティブマトリック
ス駆動方式が検討されるようになってきた。この方式で
は、各セル毎に設けたTPTの他に、X、Yの電極線を
駆動するためのドライバが必要であるが、これらはTP
Tと共にガラス基板の上にIC化されるのが価格的に望
ましい。
このドライバとしては相互コンダクタンスgmが大きく
、高速に動作する程、表示装置の性能が向上し、大容量
化が可能になる。
通常よく用いられる低圧CVD法で成膜された多結晶シ
リコンの移動度は非常に低く、数cm2/■・see程
度であり、単結晶シリコンと比べて2桁も小さい。この
原因としては、ダングリングボンドが多く、結晶の粒界
に多くのトラップ準位を持つために、この電気的に活性
なトラップをこキャリアが捕えられ、周辺領域を空乏化
し、電位障壁が形成されるからと考えられている。
このような問題を改善するために、水素イオンでタンク
リングボンドをターミネイトすることにより電位障壁を
無くず水素プラズマ処理法も検討されているが、高々1
0cm2/v ・SeC程度の移動度しか得られていな
い。
これに対し、多結晶シリコン薄膜に電子ビームやレーザ
ビームを照射することにより溶融再結晶化して、結晶粒
度の大きい膜を得る方法も検討されている。
次に、第2図を用いて、従来の多結晶シリコンの再結晶
化法の第1の例を説明する。
カラス基板11上に島状に設けた多結晶シリコン層15
を5i02やSi3N4等の絶縁膜からなるキャップ層
16でおおい、その上からc w A rレーザやパル
スモードのYAGレーザでスボッI〜状のビームを走査
照射する。この場合、キャップ層16は溶融したシリコ
ンが蒸発するのを防止するために設けられているもので
ある。
高エネルギーのビームを照射すると、多結晶シリコンが
溶融するため、ガラス基板11との界面付近の温度はシ
リコンの溶融点(〜1400’C)近くになる。このな
めガラス基板11としては石英ガラスの如き高融点のガ
ラスに制限される。また石英ガラスは熱電動率が低いの
で、多結晶シリコン層15の結晶粒子の成長に不適当な
熱分布(エツジ部より中央部の温度が高い)ができ、結
晶性の良い膜が形成されにくい。
第3図は、従来の多結晶シリコン再結晶化法の第2の例
を説明する為の図である。
この第2の例は、第1の例よりも簡便な手法であり、石
英基板11上の多結晶シリコン層15に直接ビームを照
射して溶融再結晶化する方法を用いている。この場合も
、ガラス基板11の界面付近の温度は第1の例と同じよ
うに高温に達するので、ガラス基板11としては石英ガ
ラスに制限される。
し発明が解決しようとする問題点〕 ところで、これらのガラス基板上に形成されたドライバ
をELDやLCD等の表示装置と一体化すると、表示装
置の価格は高くなる。特に、表示面積が大きくなる程、
基板の価格が大きな割合を占めるようになる。従来の方
法では、高温処理に伴う熱歪により安価なホウケイ酸ガ
ラスを使用することは不可能なので、表示装置の価格が
高くならざるを得なかった。また、島状に設けた多結晶
シリコンを再結晶化する際の温度分布が結晶粒子の成長
には不適当になるため(中央部が高温)、結晶性の良い
膜を容易に形成し難かった。
本発明の目的は、かかる従来の欠点を除き、低熱伝導度
の絶縁膜と高熱伝導度のヒートシンク層を設けて、高効
率で基板への熱的影響の少い多結晶シリコンの再結晶化
法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の多結晶シリコンの再結晶化法は、ガラス基板上
に第1の絶縁膜と高熱伝導層を積層し、さらに該高熱伝
導層上に第2の絶縁膜と多結晶シリコン層と該多結晶シ
リコン層を覆う第3の絶縁層からなるキャップ層とを島
状に連続して積み重ね、前記キャップ層上から高エネル
ギービームを照射して前記多結晶シリコン層の結晶粒度
を大きくするものである。
〔発明の原理と作用〕
ガラス基板上に適当な膜厚の5i02の如き絶縁膜とW
の如き高融点金属からなる高熱伝導層とをつけ、更にそ
の上に島状にAfNの如き高熱伝導絶縁膜と多結晶シリ
コンを成長し、Si3N4のような絶縁膜からなるキャ
ップ層でこれら高熱伝導絶縁膜と多結晶シリコン層をお
おう。この上から、C1wArレーザやパルスモードの
YAGレーザーを用いてビームを照射すると、多結晶シ
リコンは溶融再結晶化されるかあるいはアニーリングさ
れて、多結晶シリコン層の結′晶粒度は大きくなる。
この場合、多結晶シリコン層の下に、熱伝導度の高い絶
縁膜及び高融点金属を設けであるので、熱はこの高熱伝
導絶縁膜を通して金属膜へと伝導し、熱伝導率の著しく
小さいSiO□膜で阻止され、島状の多結晶シリコン層
の領域外に延びて設けられている高融点金属膜からほと
んどの熱が外部へ放散されることになる。
従って、多結晶シリコン層に高エネルギービームを照射
している時の多結晶シリコン層の温度は融点近傍になる
とも、5i02膜下のガラス基板表面の温度はSiO□
の膜厚を適当に選べば十分低く設定できることになり、
熱歪点が約700℃のホウケイ酸ガラスを基板として用
いることができるようになる。また、ヒートシンクであ
る高熱伝導層を設けたことにより、多結晶シリコン層の
端部が中央部より高温となるため、エツジヒーティング
効果によりビーム照射後に得られる多結晶シリコンの結
晶性は良くなる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について図面を参照し乍ら詳細に
説明する。
第1図は本発明の一実施例となる多結晶シリコンの再結
晶化法を説明する為の図である。
まずガラス基板11上に5i02の如き低熱伝導度を持
つ第1の絶縁膜12とWやMoの如き高融点金属からな
る高熱伝導層13を形成する。高熱伝導層13としては
、必ずしも高融点金属のみにこだわるわけではなく、池
の高熱伝導度を有する不純物を導入した多結晶シリコン
等のような膜であってもよい。
このような高熱伝導度を持つ高熱伝導層13の上に、A
eN等の高熱伝導度を有する絶縁膜14と多結晶シリコ
ン層15を島状に形成する。尚、絶縁膜14は、多結晶
シリコン層15を加熱した時に高熱伝導層13と多結晶
シリコン層15との化学的反応が生じ、多結晶シリコン
層中に不純物が混入して膜質が部分的に劣化するのを防
止するために設けている。絶縁膜14としては熱をよく
伝導する薄い膜厚からなるSiO□であってもよい。
次に、多結晶シリコン層15と絶縁膜14とを5i02
やSi3N4あるいはこれらの多層膜からなるキャップ
層16でおおい、その上からcwArレーザーやパルス
モードのYAGレーザーのビームを照射する。すると、
多結晶シリコン層15は溶融するかアニーリングされる
。この時、加えられた熱エネルギーは、絶縁膜14と高
熱伝導層13とを通り、島状領域から外部に延伸された
高熱伝導層13を介して外部へ放散される。
一方、ヒートシンク材としての高熱伝導層13の下に設
けである絶縁膜12の熱伝導度は、例えばSiO□の場
合はSiに比べても3桁以上も小さいので、下のガラス
基板11への熱伝導は大部分阻止される。従って、熱伝
導を阻止する絶縁膜12の膜厚を適切に選べば、ガラス
基板11としては高価な石英でなく、安価なホウケイ酸
ガラスを使うこともできる。また、島状の多結晶シリコ
ン層15の端部の温度は、ヒートシンクにより中央部よ
り低くなるので、いわゆるエツジヒーティング効果によ
り高品質の再結晶化膜が得られる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、基板に対する発熱
効果を小さくすることができるので、低温歪点を有する
ホウケイ散ガラス基板上にも多結晶シリコンの再結晶層
を形成できる効果がある。
この結果、平面表示装置の駆動用のTPTの基板コスト
は、石英等の高価なガラス基板を用いる必要がないので
、安価になる。
また、多結晶シリコン層の下にヒートシンク用の高熱伝
導層を設けて、熱が中心から周辺へ伝導し、外部へ放散
するようにしているので、エツジヒーティング効果がう
まく作用し、結晶性の良い膜が効率よく得られる。この
効果は、基板として石英基板を用いた場合でももちろん
得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第一の実施例を説明する為の図、第2
図及び第3図は従来の多結晶Siの再結晶化法を説明す
る為の図である。 11・・・ガラス基板、12・・・絶縁膜、13・・・
高熱伝導層、14・・・絶縁膜、15・・・多結晶シリ
コン層、16・・・キャップ層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  ガラス基板上に第1の絶縁膜と高熱伝導層を積層し、
    さらに該高熱伝導層上に第2の絶縁膜と多結晶シリコン
    層と該多結晶シリコン層を覆う第3の絶縁膜からなるキ
    ャップ層とを島状に連続して積み重ね、前記キャップ層
    上から高エネルギービームを照射して前記多結晶シリコ
    ン層の結晶粒度を大きくすることを特徴とする多結晶シ
    リコンの再結晶化法。
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