JPH06140324A - 半導体薄膜の結晶化方法 - Google Patents
半導体薄膜の結晶化方法Info
- Publication number
- JPH06140324A JPH06140324A JP30795892A JP30795892A JPH06140324A JP H06140324 A JPH06140324 A JP H06140324A JP 30795892 A JP30795892 A JP 30795892A JP 30795892 A JP30795892 A JP 30795892A JP H06140324 A JPH06140324 A JP H06140324A
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- JP
- Japan
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- thin film
- film
- amorphous silicon
- temperature region
- semiconductor thin
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ポリシリコン薄膜のグレインサイズを大きく
する。 【構成】 窒化シリコン膜１２と酸化シリコン膜１３と
をストライプ状又はモザイク状に交互に配列してなる下
地絶縁膜１４の上面にアモルファスシリコン薄膜１５を
形成し、エキシマレーザを照射することにより、アモル
ファスシリコン薄膜１５を結晶化してポリシリコン薄膜
１６とする。この場合、酸化シリコン膜１３よりも熱伝
導率の高い窒化シリコン膜１２の方が熱が逃げやすい。
このため、レーザ照射によりアモルファスシリコン薄膜
１５がほぼ均等に加熱されても、窒化シリコン膜１２上
のアモルファスシリコン薄膜１５の温度が酸化シリコン
膜１３上のアモルファスシリコン薄膜１５の温度に比べ
て低温となる。この結果、高温領域に存在する結晶核か
らの結晶成長速度が低温領域に存在する結晶核からの結
晶成長速度よりも速くなり、高温領域から成長した結晶
粒が低温領域まで広がり、グレインサイズが大きくな
る。
する。 【構成】 窒化シリコン膜１２と酸化シリコン膜１３と
をストライプ状又はモザイク状に交互に配列してなる下
地絶縁膜１４の上面にアモルファスシリコン薄膜１５を
形成し、エキシマレーザを照射することにより、アモル
ファスシリコン薄膜１５を結晶化してポリシリコン薄膜
１６とする。この場合、酸化シリコン膜１３よりも熱伝
導率の高い窒化シリコン膜１２の方が熱が逃げやすい。
このため、レーザ照射によりアモルファスシリコン薄膜
１５がほぼ均等に加熱されても、窒化シリコン膜１２上
のアモルファスシリコン薄膜１５の温度が酸化シリコン
膜１３上のアモルファスシリコン薄膜１５の温度に比べ
て低温となる。この結果、高温領域に存在する結晶核か
らの結晶成長速度が低温領域に存在する結晶核からの結
晶成長速度よりも速くなり、高温領域から成長した結晶
粒が低温領域まで広がり、グレインサイズが大きくな
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は半導体薄膜の結晶化方
法に関する。
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えばアモルファスシリコン薄膜を結晶
化して薄膜トランジスタを製造する方法には、図２
（Ａ）に示すように、ガラス基板１の上面に酸化シリコ
ンからなる下地絶縁膜２を形成し、この下地絶縁膜２の
上面にアモルファスシリコン薄膜３を形成し、このアモ
ルファスシリコン薄膜３にエキシマレーザを照射するこ
とにより該アモルファスシリコン薄膜３を結晶化してポ
リシリコン薄膜４とし、このポリシリコン薄膜４を素子
分離して薄膜トランジスタ形成領域を形成する方法があ
る。この場合、エキシマレーザのスポットサイズが直径
数ｍｍ程度とかなり小さいので、エキシマレーザをｘ方
向にスキャンさせてアモルファスシリコン薄膜３全体を
照射するようにしている。
化して薄膜トランジスタを製造する方法には、図２
（Ａ）に示すように、ガラス基板１の上面に酸化シリコ
ンからなる下地絶縁膜２を形成し、この下地絶縁膜２の
上面にアモルファスシリコン薄膜３を形成し、このアモ
ルファスシリコン薄膜３にエキシマレーザを照射するこ
とにより該アモルファスシリコン薄膜３を結晶化してポ
リシリコン薄膜４とし、このポリシリコン薄膜４を素子
分離して薄膜トランジスタ形成領域を形成する方法があ
る。この場合、エキシマレーザのスポットサイズが直径
数ｍｍ程度とかなり小さいので、エキシマレーザをｘ方
向にスキャンさせてアモルファスシリコン薄膜３全体を
照射するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
このような半導体薄膜の結晶化方法では、エキシマレー
ザを照射された直径数ｍｍの範囲内におけるアモルファ
スシリコン薄膜３がほぼ均等に加熱され、このため図２
（Ｂ）に示すように、レーザ照射範囲内におけるアモル
ファスシリコン薄膜３の温度分布がほぼ均等となり、こ
の結果レーザ照射範囲内におけるアモルファスシリコン
薄膜３中に存在する結晶核から非選択的に結晶粒が成長
するが、非選択的であるので結晶成長がすぐに飽和して
しまい、したがってグレインサイズの大きなポリシリコ
ン薄膜４を得ることができないという問題があった。こ
の発明の目的は、グレインサイズを大きくすることので
きる半導体薄膜の結晶化方法を提供することにある。
このような半導体薄膜の結晶化方法では、エキシマレー
ザを照射された直径数ｍｍの範囲内におけるアモルファ
スシリコン薄膜３がほぼ均等に加熱され、このため図２
（Ｂ）に示すように、レーザ照射範囲内におけるアモル
ファスシリコン薄膜３の温度分布がほぼ均等となり、こ
の結果レーザ照射範囲内におけるアモルファスシリコン
薄膜３中に存在する結晶核から非選択的に結晶粒が成長
するが、非選択的であるので結晶成長がすぐに飽和して
しまい、したがってグレインサイズの大きなポリシリコ
ン薄膜４を得ることができないという問題があった。こ
の発明の目的は、グレインサイズを大きくすることので
きる半導体薄膜の結晶化方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明は、熱伝導率の
異なる２種類の膜をストライプ状又はモザイク状に交互
に配列してなる下地絶縁膜上に半導体薄膜を形成し、レ
ーザを照射することにより、前記半導体薄膜を結晶化す
るようにしたものである。
異なる２種類の膜をストライプ状又はモザイク状に交互
に配列してなる下地絶縁膜上に半導体薄膜を形成し、レ
ーザを照射することにより、前記半導体薄膜を結晶化す
るようにしたものである。
【０００５】
【作用】この発明によれば、下地絶縁膜のうち熱伝導率
の高い方の膜の方が熱伝導率の低い方の膜よりも熱が逃
げやすいので、レーザ照射範囲内における半導体薄膜が
ほぼ均等に加熱されても、熱伝導率の高い方の膜上に形
成された半導体薄膜の温度が熱伝導率の低い方の膜上に
形成された半導体薄膜の温度に比べて低温となり、この
ため高温領域の半導体薄膜中に存在する結晶核からの結
晶成長速度が低温領域の半導体薄膜中に存在する結晶核
からの結晶成長速度よりも速くなり、この結果高温領域
から成長した結晶粒が低温領域まで広がることとなり、
したがってグレインサイズを大きくすることができる。
の高い方の膜の方が熱伝導率の低い方の膜よりも熱が逃
げやすいので、レーザ照射範囲内における半導体薄膜が
ほぼ均等に加熱されても、熱伝導率の高い方の膜上に形
成された半導体薄膜の温度が熱伝導率の低い方の膜上に
形成された半導体薄膜の温度に比べて低温となり、この
ため高温領域の半導体薄膜中に存在する結晶核からの結
晶成長速度が低温領域の半導体薄膜中に存在する結晶核
からの結晶成長速度よりも速くなり、この結果高温領域
から成長した結晶粒が低温領域まで広がることとなり、
したがってグレインサイズを大きくすることができる。
【０００６】
【実施例】図１（Ａ）はこの発明の一実施例における半
導体薄膜の結晶化方法を説明するために示す断面図であ
る。この半導体薄膜の結晶化方法では、まず、ガラス基
板１１の上面全体にプラズマＣＶＤにより窒化シリコン
膜１２を数千Åの厚さに堆積し、次いでこれを周知のフ
ォトリソグラフィにより幅および間隔が共に数μｍのピ
ッチでストライプ状又はモザイク状にパターンニングす
る。次に、窒化シリコン膜１２間におけるガラス基板１
１の上面に、スピン塗布およびその後の熱処理により、
ＳＯＧ（spin on glass）膜と呼ばれる無機質の酸化シ
リコン膜１３を形成する。これにより、ガラス基板１１
の上面には、窒化シリコン膜１２と酸化シリコン膜１３
とをストライプ状又はモザイク状に交互に配列してなる
下地絶縁膜１４が形成されることになる。この場合、窒
化シリコン膜１２および酸化シリコン膜１３の幅は共に
数μｍであって、エキシマレーザのスポットサイズ（直
径数ｍｍ）よりもかなり小さくなっている。次に、下地
絶縁膜１４の上面にプラズマＣＶＤによりアモルファス
シリコン薄膜１５を５００Å程度の厚さに堆積する。次
に、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザをｘ方向
にスキャンさせて照射すると、次に詳述するように、ア
モルファスシリコン薄膜１５が結晶化してポリシリコン
薄膜１６となる。
導体薄膜の結晶化方法を説明するために示す断面図であ
る。この半導体薄膜の結晶化方法では、まず、ガラス基
板１１の上面全体にプラズマＣＶＤにより窒化シリコン
膜１２を数千Åの厚さに堆積し、次いでこれを周知のフ
ォトリソグラフィにより幅および間隔が共に数μｍのピ
ッチでストライプ状又はモザイク状にパターンニングす
る。次に、窒化シリコン膜１２間におけるガラス基板１
１の上面に、スピン塗布およびその後の熱処理により、
ＳＯＧ（spin on glass）膜と呼ばれる無機質の酸化シ
リコン膜１３を形成する。これにより、ガラス基板１１
の上面には、窒化シリコン膜１２と酸化シリコン膜１３
とをストライプ状又はモザイク状に交互に配列してなる
下地絶縁膜１４が形成されることになる。この場合、窒
化シリコン膜１２および酸化シリコン膜１３の幅は共に
数μｍであって、エキシマレーザのスポットサイズ（直
径数ｍｍ）よりもかなり小さくなっている。次に、下地
絶縁膜１４の上面にプラズマＣＶＤによりアモルファス
シリコン薄膜１５を５００Å程度の厚さに堆積する。次
に、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザをｘ方向
にスキャンさせて照射すると、次に詳述するように、ア
モルファスシリコン薄膜１５が結晶化してポリシリコン
薄膜１６となる。
【０００７】ここで、アモルファスシリコン薄膜１５の
結晶化について説明する。下地絶縁膜１４のうち窒化シ
リコン膜１２の熱伝導率は酸化シリコン膜１３の熱伝導
率よりも高いので、窒化シリコン膜１２の方が酸化シリ
コン膜１３よりも熱が逃げやすい。しかも、窒化シリコ
ン膜１２および酸化シリコン膜１３の幅が共に数μｍで
あって、エキシマレーザのスポットサイズ（直径数ｍ
ｍ）よりもかなり小さくなっているので、レーザ照射範
囲内におけるアモルファスシリコン薄膜１５がほぼ均等
に加熱されても、熱伝導率の高い窒化シリコン膜１２上
に形成されたアモルファスシリコン薄膜１５の温度が熱
伝導率の低い酸化シリコン膜１３上に形成されたアモル
ファスシリコン薄膜１５の温度に比べて低温となる。こ
のため、図１（Ｂ）に示すように、レーザ照射範囲内に
おけるアモルファスシリコン薄膜１５の温度分布は高温
と低温が交互に繰り返される温度分布となる。この結
果、高温領域つまり熱伝導率の低い酸化シリコン膜１３
上のアモルファスシリコン薄膜１５中に存在する結晶核
からの結晶成長速度が低温領域つまり熱伝導率の高い窒
化シリコン膜１２上のアモルファスシリコン薄膜１５中
に存在する結晶核からの結晶成長速度よりも速くなり、
高温領域から成長した結晶粒が低温領域まで広がること
となる。したがって、グレインサイズの大きなポリシリ
コン薄膜１６を得ることができる。
結晶化について説明する。下地絶縁膜１４のうち窒化シ
リコン膜１２の熱伝導率は酸化シリコン膜１３の熱伝導
率よりも高いので、窒化シリコン膜１２の方が酸化シリ
コン膜１３よりも熱が逃げやすい。しかも、窒化シリコ
ン膜１２および酸化シリコン膜１３の幅が共に数μｍで
あって、エキシマレーザのスポットサイズ（直径数ｍ
ｍ）よりもかなり小さくなっているので、レーザ照射範
囲内におけるアモルファスシリコン薄膜１５がほぼ均等
に加熱されても、熱伝導率の高い窒化シリコン膜１２上
に形成されたアモルファスシリコン薄膜１５の温度が熱
伝導率の低い酸化シリコン膜１３上に形成されたアモル
ファスシリコン薄膜１５の温度に比べて低温となる。こ
のため、図１（Ｂ）に示すように、レーザ照射範囲内に
おけるアモルファスシリコン薄膜１５の温度分布は高温
と低温が交互に繰り返される温度分布となる。この結
果、高温領域つまり熱伝導率の低い酸化シリコン膜１３
上のアモルファスシリコン薄膜１５中に存在する結晶核
からの結晶成長速度が低温領域つまり熱伝導率の高い窒
化シリコン膜１２上のアモルファスシリコン薄膜１５中
に存在する結晶核からの結晶成長速度よりも速くなり、
高温領域から成長した結晶粒が低温領域まで広がること
となる。したがって、グレインサイズの大きなポリシリ
コン薄膜１６を得ることができる。
【０００８】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、レーザ照射範囲内における半導体薄膜がほぼ均等に
加熱されても、熱伝導率の高い方の下地絶縁膜上に形成
された半導体薄膜の温度を熱伝導率の低い方の下地絶縁
膜上に形成された半導体薄膜の温度に比べて低温とする
ことができるので、高温領域の半導体薄膜中に存在する
結晶核からの結晶成長速度が低温領域の半導体薄膜中に
存在する結晶核からの結晶成長速度よりも速くなり、高
温領域から成長した結晶粒を低温領域まで広げることが
でき、したがってグレインサイズを大きくすることがで
きる。
ば、レーザ照射範囲内における半導体薄膜がほぼ均等に
加熱されても、熱伝導率の高い方の下地絶縁膜上に形成
された半導体薄膜の温度を熱伝導率の低い方の下地絶縁
膜上に形成された半導体薄膜の温度に比べて低温とする
ことができるので、高温領域の半導体薄膜中に存在する
結晶核からの結晶成長速度が低温領域の半導体薄膜中に
存在する結晶核からの結晶成長速度よりも速くなり、高
温領域から成長した結晶粒を低温領域まで広げることが
でき、したがってグレインサイズを大きくすることがで
きる。
【図１】（Ａ）はこの発明の一実施例における半導体薄
膜の結晶化方法を説明するために示す断面図、（Ｂ）は
レーザ照射範囲内におけるアモルファスシリコン薄膜の
温度分布を示す図。
膜の結晶化方法を説明するために示す断面図、（Ｂ）は
レーザ照射範囲内におけるアモルファスシリコン薄膜の
温度分布を示す図。
【図２】（Ａ）は従来の半導体薄膜の結晶化方法を説明
するために示す断面図、（Ｂ）はレーザ照射範囲内にお
けるアモルファスシリコン薄膜の温度分布を示す図。
するために示す断面図、（Ｂ）はレーザ照射範囲内にお
けるアモルファスシリコン薄膜の温度分布を示す図。
１１ ガラス基板 １２ 窒化シリコン膜 １３ 酸化シリコン膜 １４ 下地絶縁膜 １５ アモルファスシリコン薄膜 １６ ポリシリコン薄膜
Claims (3)
- 【請求項１】 熱伝導率の異なる２種類の膜をストライ
プ状又はモザイク状に交互に配列してなる下地絶縁膜上
に半導体薄膜を形成し、レーザを照射することにより、
前記半導体薄膜を結晶化することを特徴とする半導体薄
膜の結晶化方法。 - 【請求項２】 前記下地絶縁膜のうち熱伝導率の高い方
の膜は窒化シリコン膜からなることを特徴とする請求項
１記載の半導体薄膜の結晶化方法。 - 【請求項３】 前記下地絶縁膜のうち熱伝導率の低い方
の膜は酸化シリコン膜からなることを特徴とする請求項
２記載の半導体薄膜の結晶化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30795892A JPH06140324A (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 半導体薄膜の結晶化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30795892A JPH06140324A (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 半導体薄膜の結晶化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06140324A true JPH06140324A (ja) | 1994-05-20 |
Family
ID=17975222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30795892A Pending JPH06140324A (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 半導体薄膜の結晶化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06140324A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5783257A (en) * | 1994-06-17 | 1998-07-21 | Tokyo Electron Limited | Method for forming doped polysilicon films |
| US5930609A (en) * | 1996-03-22 | 1999-07-27 | U.S. Philips Corporation | Electronic device manufacture |
| US6528397B1 (en) | 1997-12-17 | 2003-03-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor thin film, method of producing the same, apparatus for producing the same, semiconductor device and method of producing the same |
| US6815269B2 (en) | 2002-05-08 | 2004-11-09 | Nec Lcd Technologies, Ltd. | Thin-film transistor and method for manufacturing the same |
-
1992
- 1992-10-23 JP JP30795892A patent/JPH06140324A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5783257A (en) * | 1994-06-17 | 1998-07-21 | Tokyo Electron Limited | Method for forming doped polysilicon films |
| US5930609A (en) * | 1996-03-22 | 1999-07-27 | U.S. Philips Corporation | Electronic device manufacture |
| US6528397B1 (en) | 1997-12-17 | 2003-03-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor thin film, method of producing the same, apparatus for producing the same, semiconductor device and method of producing the same |
| US6806498B2 (en) | 1997-12-17 | 2004-10-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor thin film, method and apparatus for producing the same, and semiconductor device and method of producing the same |
| US6815269B2 (en) | 2002-05-08 | 2004-11-09 | Nec Lcd Technologies, Ltd. | Thin-film transistor and method for manufacturing the same |
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