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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JPS62181419A JP61024410A JP2441086A JPS62181419A JP S62181419 A JPS62181419 A JP S62181419A JP 61024410 A JP61024410 A JP 61024410A JP 2441086 A JP2441086 A JP 2441086A JP S62181419 A JPS62181419 A JP S62181419A
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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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