JPH0521344A - 薄膜トランジスタおよびその製法 - Google Patents
薄膜トランジスタおよびその製法Info
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- JPH0521344A JPH0521344A JP19995391A JP19995391A JPH0521344A JP H0521344 A JPH0521344 A JP H0521344A JP 19995391 A JP19995391 A JP 19995391A JP 19995391 A JP19995391 A JP 19995391A JP H0521344 A JPH0521344 A JP H0521344A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 本発明は、結晶性良く部分的に再結晶した無
定形あるいは多結晶半導体層を絶縁基板上に形成したＴ
ＦＴアクティブマトリックス等に有用な薄膜トランジス
タの提供を目的とする。 【構成】 絶縁基板と部分的に再結晶化した多結晶ある
いは無定形半導体層の間に再結晶化領域に対応して熱伝
導性のよいヒートシンク層が設けられていることを特徴
とする薄膜トランジスタ。
定形あるいは多結晶半導体層を絶縁基板上に形成したＴ
ＦＴアクティブマトリックス等に有用な薄膜トランジス
タの提供を目的とする。 【構成】 絶縁基板と部分的に再結晶化した多結晶ある
いは無定形半導体層の間に再結晶化領域に対応して熱伝
導性のよいヒートシンク層が設けられていることを特徴
とする薄膜トランジスタ。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は、薄膜トランジスタを構成するＳ
ＯＩ構造の薄膜の多結晶あるいは無定形の半導体層を再
結晶する方法に関する。
ＯＩ構造の薄膜の多結晶あるいは無定形の半導体層を再
結晶する方法に関する。
【０００２】
【従来技術】ガラス等の絶縁基板上に、多結晶又は非晶
質半導体層を複数の領域に分離せしめて構成した半導体
膜の少なくとも一部を、局所的な加熱手段によって再結
晶温度以上に加熱して、該半導体膜を再結晶せしめた
後、前記複数の領域の半導体膜のそれぞれに薄膜トラン
ジスタを形成することを特徴とする半導体装置の製造方
法は知られている（特開昭６４−４５１６２）。そし
て、該方法によると、再結晶化する半導体膜と再結晶化
しない半導体膜とを分離することによって、再結晶化し
ない半導体膜への熱的影響が少ない状態で再結晶化を行
うことができる。
質半導体層を複数の領域に分離せしめて構成した半導体
膜の少なくとも一部を、局所的な加熱手段によって再結
晶温度以上に加熱して、該半導体膜を再結晶せしめた
後、前記複数の領域の半導体膜のそれぞれに薄膜トラン
ジスタを形成することを特徴とする半導体装置の製造方
法は知られている（特開昭６４−４５１６２）。そし
て、該方法によると、再結晶化する半導体膜と再結晶化
しない半導体膜とを分離することによって、再結晶化し
ない半導体膜への熱的影響が少ない状態で再結晶化を行
うことができる。
【０００３】しかしながら、前記方法によると、絶縁基
板上に半導体層を直接形成しているために、耐熱性のな
い基板を用いることはできなかった。また、多結晶又は
非晶質半導体層を再結晶するための加熱手段として通常
使用されるレーザビームを用いる場合、結晶欠陥の位置
を制御することができる方法として知られている双峰レ
ーザビームを用いても、ガラスのような熱伝導性の悪い
基板を使用する場合、半導体層の温度分布は図４に示す
ようになり結晶性の良い膜が得られないという問題があ
った。
板上に半導体層を直接形成しているために、耐熱性のな
い基板を用いることはできなかった。また、多結晶又は
非晶質半導体層を再結晶するための加熱手段として通常
使用されるレーザビームを用いる場合、結晶欠陥の位置
を制御することができる方法として知られている双峰レ
ーザビームを用いても、ガラスのような熱伝導性の悪い
基板を使用する場合、半導体層の温度分布は図４に示す
ようになり結晶性の良い膜が得られないという問題があ
った。
【０００４】
【目的】本発明は、結晶性良く部分的に再結晶した無定
形あるいは多結晶半導体層を絶縁基板上に形成した薄膜
トランジスタに関する。
形あるいは多結晶半導体層を絶縁基板上に形成した薄膜
トランジスタに関する。
【０００５】
【構成】本発明は、絶縁基板上に作製した薄膜トランジ
スタにおいて、前記絶縁基板と部分的に再結晶した多結
晶あるいは無定形半導体層との間に再結晶化領域に対応
した熱伝導性の良いヒートシンク層を設けたことを特徴
とする薄膜トランジスタに関する。但し、ヒートシンク
層上の半導体を全面にわたって再結晶化する必要はな
く、例えば高速駆動するトランジスタ形成部のみ再結晶
化する場合には、ヒートシンク層よりも再結晶化する領
域の面積の方が小さい。
スタにおいて、前記絶縁基板と部分的に再結晶した多結
晶あるいは無定形半導体層との間に再結晶化領域に対応
した熱伝導性の良いヒートシンク層を設けたことを特徴
とする薄膜トランジスタに関する。但し、ヒートシンク
層上の半導体を全面にわたって再結晶化する必要はな
く、例えば高速駆動するトランジスタ形成部のみ再結晶
化する場合には、ヒートシンク層よりも再結晶化する領
域の面積の方が小さい。
【０００６】次に本発明の薄膜トランジスタの構成およ
びその製造法について、図面に基づいて具体的に説明す
る。先ず絶縁基板１上にＴａ，Ｗ，Ｃｒ，Ｍｏ等の高融
点金属膜からなる熱伝導性の良いヒートシンク層４を形
成する。該ヒートシンク層４は絶縁層３を介して設けら
れる多結晶あるいはアモルファス半導体層５の再結晶化
する領域に対応して設けられる。このヒートシンク層４
の膜厚は再結晶化する半導体膜及びレーザ照射条件によ
って異なるが１〜数μｍの厚さでよい。ヒートシンク層
４を形成する手段は、金属膜を形成させるために通常採
用されるものでもよいが、特にマスクスパッタリング法
またはマスク蒸着法が好ましく、これらの方法で成膜す
る場合には、ヒートシンク層の膜厚を数μｍとしても、
ヒートシンク層端部の傾斜化は緩やかとなるため、上部
に形成する膜のカバレッジが良くなるという利点があ
る。
びその製造法について、図面に基づいて具体的に説明す
る。先ず絶縁基板１上にＴａ，Ｗ，Ｃｒ，Ｍｏ等の高融
点金属膜からなる熱伝導性の良いヒートシンク層４を形
成する。該ヒートシンク層４は絶縁層３を介して設けら
れる多結晶あるいはアモルファス半導体層５の再結晶化
する領域に対応して設けられる。このヒートシンク層４
の膜厚は再結晶化する半導体膜及びレーザ照射条件によ
って異なるが１〜数μｍの厚さでよい。ヒートシンク層
４を形成する手段は、金属膜を形成させるために通常採
用されるものでもよいが、特にマスクスパッタリング法
またはマスク蒸着法が好ましく、これらの方法で成膜す
る場合には、ヒートシンク層の膜厚を数μｍとしても、
ヒートシンク層端部の傾斜化は緩やかとなるため、上部
に形成する膜のカバレッジが良くなるという利点があ
る。
【０００７】ヒートシンク層を形成する前に絶縁基板上
にあらかじめ熱バリヤ層２を形成してもよい。特に耐熱
性のない基板を使用する場合にはこのような膜を設ける
のが好ましい。例えばＳｉＯ2層２をＣＶＤ法等により
２０００〜５０００Åの厚さに形成して熱バリヤ層とす
る。
にあらかじめ熱バリヤ層２を形成してもよい。特に耐熱
性のない基板を使用する場合にはこのような膜を設ける
のが好ましい。例えばＳｉＯ2層２をＣＶＤ法等により
２０００〜５０００Åの厚さに形成して熱バリヤ層とす
る。
【０００８】ヒートシンク層４の形成後、順次絶縁層
３、多結晶あるいはアモルファスＳｉ層５、絶縁膜６を
慣用の手段で形成する。絶縁膜３，６としてはＳｉＯ2
又はＳｉ3Ｎ4膜を用いる。絶縁膜６はａ−Ｓｉ膜４を結
晶化させるために照射するレーザ光の反射を抑え、また
レーザ光照射時にａ−Ｓｉ層から水素が放出されるのを
防ぐ目的で形成する。
３、多結晶あるいはアモルファスＳｉ層５、絶縁膜６を
慣用の手段で形成する。絶縁膜３，６としてはＳｉＯ2
又はＳｉ3Ｎ4膜を用いる。絶縁膜６はａ−Ｓｉ膜４を結
晶化させるために照射するレーザ光の反射を抑え、また
レーザ光照射時にａ−Ｓｉ層から水素が放出されるのを
防ぐ目的で形成する。
【０００９】前記多結晶あるいはアモルファスＳｉ層５
を前記絶縁膜上よりレーザビーム７を用いて溶融再結晶
化させる。このレーザによる溶融再結晶化はヒートシン
ク層２上の半導体領域のみに行う。レーザビーム７を用
いて結晶化を行う場合、レーザビーム７内のパワー分布
は、通常、ほぼガウス分布をしているので、このまま照
射すると、結晶成長は照射領域の周辺から中央へ進み、
多数の核生成により、それぞれの成長面が出会って、大
きな単結晶を得ることはできない。したがって、多結晶
あるいはアモルファス層５の温度分布を周期的に変化さ
せるか、あるいは双峰型にして結晶成長を行わせてい
る。
を前記絶縁膜上よりレーザビーム７を用いて溶融再結晶
化させる。このレーザによる溶融再結晶化はヒートシン
ク層２上の半導体領域のみに行う。レーザビーム７を用
いて結晶化を行う場合、レーザビーム７内のパワー分布
は、通常、ほぼガウス分布をしているので、このまま照
射すると、結晶成長は照射領域の周辺から中央へ進み、
多数の核生成により、それぞれの成長面が出会って、大
きな単結晶を得ることはできない。したがって、多結晶
あるいはアモルファス層５の温度分布を周期的に変化さ
せるか、あるいは双峰型にして結晶成長を行わせてい
る。
【００１０】本発明においてもレーザビーム照射は、双
峰ビームを用いるのが好ましい。双峰ビームの手法は、
本発明においては、特に限定されないが、たとえば、１
本のレーザ光を１／４波長板を使って円偏光させ、これ
を水晶複屈折板により２本の双峰ビームにする手法があ
げられる。
峰ビームを用いるのが好ましい。双峰ビームの手法は、
本発明においては、特に限定されないが、たとえば、１
本のレーザ光を１／４波長板を使って円偏光させ、これ
を水晶複屈折板により２本の双峰ビームにする手法があ
げられる。
【００１１】レーザビームとして、双峰ビームを用いて
Ｓｉを溶融再結晶化させると、双峰ビーム照射の中心
点、即ち温度の低い部分から結晶化が始まり外側へ結晶
成長していくため、結晶粒径の大きな高移動度の膜が得
られやすい。しかし温度分布が最適化されない場合には
双峰ビームを用いてもクラック等の結晶欠陥が多発し、
良い膜は得られない。例えば、ガラス等の熱伝導性の悪
い基板等を用いた場合には、図４に示したようにビーム
中心点と他の部分との温度の高低差が大きくなり過ぎる
ため、良い膜が得られない。しかしヒートシンク層を設
けることによってこのような場合であっても温度分布の
傾きが緩やかとなり結晶粒径の大きなものが得られる。
Ｓｉを溶融再結晶化させると、双峰ビーム照射の中心
点、即ち温度の低い部分から結晶化が始まり外側へ結晶
成長していくため、結晶粒径の大きな高移動度の膜が得
られやすい。しかし温度分布が最適化されない場合には
双峰ビームを用いてもクラック等の結晶欠陥が多発し、
良い膜は得られない。例えば、ガラス等の熱伝導性の悪
い基板等を用いた場合には、図４に示したようにビーム
中心点と他の部分との温度の高低差が大きくなり過ぎる
ため、良い膜が得られない。しかしヒートシンク層を設
けることによってこのような場合であっても温度分布の
傾きが緩やかとなり結晶粒径の大きなものが得られる。
【００１２】本発明で使用するレーザビーム７も特にそ
の種類は限定されないが、例えばエキシマレーザ、アル
ゴンレーザ等があげられる。
の種類は限定されないが、例えばエキシマレーザ、アル
ゴンレーザ等があげられる。
【００１３】本発明において、レーザビームによって結
晶化させる半導体層は、前記の多結晶あるいはアモルフ
ァスＳｉ層に限られるものではなく、本発明の半導体薄
膜としては、シリコンについて詳述するが、本発明はシ
リコンに限らず、周期率IV族、III-V族、II-VI族の単
体、あるいは化合物半導体であって、その結晶構造がダ
イヤモンド構造、あるいはジンクブレンド構造を持つす
べての材料に適用可能であり、具体的には、Ｓｉの他、
Ｇｅ，ＳｉＣ，ＢＮ，ＢＰ，ＢＡｓ，ＡｌＰ，ＡｌＳ
ｂ，ＧａＰ，ＧａＡｓ，ＧａＳｂ，ＩｎＰ，ＩｎＡｓ，
ＩｎＳｂ，ＺｎＳ，ＺｎＳｅ，ＺｎＴｅ，ＣｄＳ，Ｃｄ
Ｓｅ，ＣｄＴｅ，ＣｄＨｇ等である。
晶化させる半導体層は、前記の多結晶あるいはアモルフ
ァスＳｉ層に限られるものではなく、本発明の半導体薄
膜としては、シリコンについて詳述するが、本発明はシ
リコンに限らず、周期率IV族、III-V族、II-VI族の単
体、あるいは化合物半導体であって、その結晶構造がダ
イヤモンド構造、あるいはジンクブレンド構造を持つす
べての材料に適用可能であり、具体的には、Ｓｉの他、
Ｇｅ，ＳｉＣ，ＢＮ，ＢＰ，ＢＡｓ，ＡｌＰ，ＡｌＳ
ｂ，ＧａＰ，ＧａＡｓ，ＧａＳｂ，ＩｎＰ，ＩｎＡｓ，
ＩｎＳｂ，ＺｎＳ，ＺｎＳｅ，ＺｎＴｅ，ＣｄＳ，Ｃｄ
Ｓｅ，ＣｄＴｅ，ＣｄＨｇ等である。
【００１４】また、これ等多結晶あるいは無定形の半導
体を再結晶化するための加熱源としては、前記のエキシ
マレーザ、アルゴンレーザ等のレーザビームに限られ
ず、その他のレーザや、電子線などでもよい。
体を再結晶化するための加熱源としては、前記のエキシ
マレーザ、アルゴンレーザ等のレーザビームに限られ
ず、その他のレーザや、電子線などでもよい。
【００１５】以上のようにしてレーザによる溶融再結晶
後、再結晶化した領域、即ちヒートシンク層上部に周辺
回路を構成し、再結晶化しない領域３に画素部のＴＦＴ
マトリックスを形成することにより高性能の周辺回路を
内蔵し、かつ、表示特性にバラツキのないＴＦＴアクテ
ィブマトリックスを得ることができる。
後、再結晶化した領域、即ちヒートシンク層上部に周辺
回路を構成し、再結晶化しない領域３に画素部のＴＦＴ
マトリックスを形成することにより高性能の周辺回路を
内蔵し、かつ、表示特性にバラツキのないＴＦＴアクテ
ィブマトリックスを得ることができる。
【００１６】
【効果】(１) 透明絶縁基板上に、再結晶化する領域の
半導体膜下にのみ、熱伝導性の良いヒートシンク層を形
成しているので、安価な耐熱性のないガラス等の基板上
にも高速動作が可能なＴＦＴを形成できる。また、ヒー
トシンク層を形成していない部分は透明であるため、液
晶表示等の画素形成、又はイメージセンサの受光素子を
形成することが可能となる。即ち、同一基板上に液晶デ
ィスプレイの画素スイッチング素子だけでなく画像素示
のための走査回路等の周辺回路をＴＦＴで構成すること
等が可能となる。さらに、レーザ照射等によって発生し
た熱はヒートシンク層を通して逃げるため、レーザを照
射していない多結晶あるいは無定形半導体層への熱的影
響も少ない。 (２) ヒートシンク層形成方法としてはマスクスパッタ
法またはマスク蒸着法を採用することによりヒートシン
ク層の所定の位置に簡単に形成できるだけでなく、ヒー
クシンク層の膜厚を数μｍのように厚くして熱の吸収を
良くする場合にも、ヒートシンク層端部の傾斜は緩やか
となるため、上部に形成する膜のカバレッジが良くな
り、信号配線等の断線が生じない。 (３) 局所的加熱手段として双峰状のエネルギー分布か
らなるレーザ光を採用することによりガラスのような熱
伝導体の悪い基板を用いても適切な双峰状の温度分布が
得られ結晶粒径の大きなＳｉ膜が得られる。
半導体膜下にのみ、熱伝導性の良いヒートシンク層を形
成しているので、安価な耐熱性のないガラス等の基板上
にも高速動作が可能なＴＦＴを形成できる。また、ヒー
トシンク層を形成していない部分は透明であるため、液
晶表示等の画素形成、又はイメージセンサの受光素子を
形成することが可能となる。即ち、同一基板上に液晶デ
ィスプレイの画素スイッチング素子だけでなく画像素示
のための走査回路等の周辺回路をＴＦＴで構成すること
等が可能となる。さらに、レーザ照射等によって発生し
た熱はヒートシンク層を通して逃げるため、レーザを照
射していない多結晶あるいは無定形半導体層への熱的影
響も少ない。 (２) ヒートシンク層形成方法としてはマスクスパッタ
法またはマスク蒸着法を採用することによりヒートシン
ク層の所定の位置に簡単に形成できるだけでなく、ヒー
クシンク層の膜厚を数μｍのように厚くして熱の吸収を
良くする場合にも、ヒートシンク層端部の傾斜は緩やか
となるため、上部に形成する膜のカバレッジが良くな
り、信号配線等の断線が生じない。 (３) 局所的加熱手段として双峰状のエネルギー分布か
らなるレーザ光を採用することによりガラスのような熱
伝導体の悪い基板を用いても適切な双峰状の温度分布が
得られ結晶粒径の大きなＳｉ膜が得られる。
【図１】本発明の薄膜トランジスタの製造に使用する熱
バリヤ層（ＳｉＯ2）、ヒートシンク層および絶縁膜を
設けた絶縁基板の断面図を示す。
バリヤ層（ＳｉＯ2）、ヒートシンク層および絶縁膜を
設けた絶縁基板の断面図を示す。
【図２】図１の絶縁基板上に無定形あるいは多結晶半導
体層を設けた薄膜トランジスタの断面図を示す。
体層を設けた薄膜トランジスタの断面図を示す。
【図３】本発明の薄膜トランジスタの製造に使用する部
分的にヒートシンク層を設けた絶縁基板の平面図であ
る。
分的にヒートシンク層を設けた絶縁基板の平面図であ
る。
【図４】薄膜トランジスタの半導体層の温度分布を示
す。 Ｘ：本発明の構成要件であるヒートシンク層を設けたガ
ラス基板上の半導体層の温度分布を示す曲線。 Ｙ：ガラス基板のみの場合の半導体層の温度分布を示す
曲線。
す。 Ｘ：本発明の構成要件であるヒートシンク層を設けたガ
ラス基板上の半導体層の温度分布を示す曲線。 Ｙ：ガラス基板のみの場合の半導体層の温度分布を示す
曲線。
１ 絶縁基板
２ 熱バリア層（ＳｉＯ2）
３ 絶縁層
４ ヒートシンク層
５ 多結晶あるいはアモルファス半導体層
６ 絶縁層
７ レーザビーム
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所
Ｈ０１Ｌ 29/784
Claims (3)
- 【請求項１】 絶縁基板上に作製した薄膜トランジスタ
において、絶縁基板と部分的に再結晶化した多結晶ある
いは無定形半導体層の間に、再結晶化領域に対応した熱
伝導性のよいヒートシンク層が設けられていることを特
徴とする薄膜トランジスタ。 - 【請求項２】 絶縁基板上に部分的にヒートシンク層を
設け、次に多結晶あるいは無定形の半導体層を形成した
後、ヒートシンク層の上の前記半導体層領域のみを部分
的に再結晶化することを特徴とする請求項１記載の薄膜
トランジスタの製法。 - 【請求項３】 双峰状のエネルギー分布からなるレーザ
ビームを用い多結晶あるいは無定形の半導体膜の再結晶
化を行い、熱伝導性のよいヒートシンク層の形成をマス
クスパッタ法またはマスク蒸着法を用いて行うことを特
徴とする請求項２記載の薄膜トランジスタの製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19995391A JPH0521344A (ja) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | 薄膜トランジスタおよびその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19995391A JPH0521344A (ja) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | 薄膜トランジスタおよびその製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0521344A true JPH0521344A (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=16416351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19995391A Pending JPH0521344A (ja) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | 薄膜トランジスタおよびその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0521344A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007032053A (ja) * | 2005-07-26 | 2007-02-08 | Matsushita Electric Works Ltd | 外壁用役物 |
| JP2007032054A (ja) * | 2005-07-26 | 2007-02-08 | Matsushita Electric Works Ltd | 外装材および役物の施工方法、ならびに外壁開口部用役物 |
| US9236254B2 (en) | 2011-11-09 | 2016-01-12 | Joled Inc. | Substrate having thin film and method of thin film formation |
-
1991
- 1991-07-15 JP JP19995391A patent/JPH0521344A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007032053A (ja) * | 2005-07-26 | 2007-02-08 | Matsushita Electric Works Ltd | 外壁用役物 |
| JP2007032054A (ja) * | 2005-07-26 | 2007-02-08 | Matsushita Electric Works Ltd | 外装材および役物の施工方法、ならびに外壁開口部用役物 |
| US9236254B2 (en) | 2011-11-09 | 2016-01-12 | Joled Inc. | Substrate having thin film and method of thin film formation |
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