JPH08242002A - 薄膜集積回路 - Google Patents

薄膜集積回路

Info

Publication number
JPH08242002A
JPH08242002A JP30534995A JP30534995A JPH08242002A JP H08242002 A JPH08242002 A JP H08242002A JP 30534995 A JP30534995 A JP 30534995A JP 30534995 A JP30534995 A JP 30534995A JP H08242002 A JPH08242002 A JP H08242002A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
channel
tft
laser
integrated circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP30534995A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2624223B2 (ja
Inventor
Hiroshi Tanabe
浩 田邉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP7305349A priority Critical patent/JP2624223B2/ja
Publication of JPH08242002A publication Critical patent/JPH08242002A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2624223B2 publication Critical patent/JP2624223B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄膜集積回路を構成するp−ch.TFTと
n−ch.TFTとの性能を独立して制御する。 【解決手段】 p−ch.TFTのチャネル半導体薄膜
と、n−ch.TFTチャネル半導体薄膜との結晶粒
径、非結晶性成分量を独立して制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は薄膜集積回路に係わ
り、特に液晶ディスプレイ、イメージセンサ等に応用可
能な薄膜トランジスタ(以下、TFTと称す)を用いた
薄膜集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶ディスプレイ用周辺駆動回路などの
高速動作を必要とする薄膜集積回路への応用を目的とし
て、多結晶シリコンTFTの開発が進められている。な
かでもエキシマレーザなどの紫外パルスレーザによるレ
ーザアニール工程を経て形成されるTFTは、ソーダガ
ラスなどの低コスト、低軟化点ガラス基板上に集積回路
を作成する上での主要素子となっている。
【0003】このようなレーザアニールによるTFTに
より形成される薄膜集積回路は、図5に示すような液晶
ディスプレイ用TFT基板を例にとると、ガラス基板3
1上の画素用アクティブマトリックスTFTアレイ領域
32と、駆動回路領域35、36とを具備する。
【0004】レーザアニール工程はTFTのチャネルを
形成すべくCVD法等で堆積されたシリコン薄膜にエキ
シマレーザ34を照射することにより行われる。この
時、図5に示すようなパルスレーザの順次操作33によ
り、基板全面が同一レーザ照射強度でアニールされる。
レーザ照射強度のばらつきは各TFTのチャネル領域の
多結晶構造のばらつきを誘起するため、3%程度の均一
性を有するビームが用いられている。また、より大面積
なビームを用いることにより生産性の向上が図られてい
る。したがって、基板全面に一様にキャリア移動度の高
い多結晶Si薄膜を得ることが必要である。
【0005】一方で、上記駆動回路をnチャネル型TF
T(以下、n−ch.TFTと称す)もしくはpチャネ
ル型TFT(以下、p−ch.TFTと称す)の単チャ
ネル構成とする場合、消費電力、及びそれに伴う発熱量
が大きくなる。発熱は駆動回路の安定した動作を妨げる
ため、それらの低減あるいは冷却装置の付加が必要とな
る。したがって、消費電力、発熱量の低減手段の1つと
して駆動回路のCMOS化が進められている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】一般に、駆動回路を高
速動作させるためには高いキャリア移動度を有する半導
体材料を用いることが望ましい。単結晶シリコンを用い
たCMOS回路を形成する場合、特開平1−16237
6号公報に記述されているように、電子をキャリアとす
るnチャネル型電界効果トランジスタを(100)結晶
面に、正孔をキャリアとするpチャネル型電界効果トラ
ンジスタを(110)面に形成することにより、もっと
も良好な電子及び正孔のキャリア走行性を得るという技
術が知られている。ところで、特開平1−162376
号公報のような単結晶シリコン基板上にトランジスタを
形成する場合では、支持基体である結晶シリコンとキャ
リアが走行する結晶シリコン層が同一材料であるため、
キャリアが走行する結晶シリコン層中に誘起される応力
は小さい。
【0007】ところが、上記のような薄膜集積回路では
チャネルを形成する半導体薄膜とガラス基板との熱膨張
率が異なるため、従来の結晶シリコンからなる電界効果
トランジスタに比べ、製造プロセス中の熱サイクルによ
り半導体薄膜中に応力が発生しやすい。多結晶薄膜中の
微細構造ばかりでなく、薄膜中に誘起される応力は、キ
ャリアの走行性に大きく影響を及ぼし、電子移動度を向
上させる反面、正孔移動度を低下させるという現象を生
じさせる。さらに、特開平1−162376号公報に記
述されているような、結晶基板を結晶成長核とするよう
な結晶面方位の制御も困難であるため、多結晶薄膜中の
結晶粒の優先配向面を制御した電子と正孔のキャリア走
行性の最適化は困難であるという問題があった。
【0008】その結果、良好な特性を有するn−ch.
TFT、p−ch.TFTを同時に得ることができず、
得られる駆動回路の動作速度の向上が困難であるという
問題があった。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、ガラス
基板上にnチャネル型薄膜トランジスタとpチャネル型
薄膜トランジスタとを有する薄膜集積回路において、前
記ガラス基板上に堆積された半導体薄膜のうち前記nチ
ャネル型薄膜トランジスタのチャネルとなる第1の半導
体薄膜と前記pチャネル型薄膜トランジスタのチャネル
となる第2の半導体薄膜とは共に非単結晶薄膜であり、
かつ第1及び第2のそれぞれの半導体薄膜を構成する結
晶粒の平均径、及び非結晶成分量がたがいに異なること
を特徴とする薄膜集積回路にある。
【0010】また本発明の特徴は、前記nチャネル型薄
膜トランジスタのチャネルとなる第1の半導体薄膜と前
記pチャネル型薄膜トランジスタのチャネルとなる第2
の半導体薄膜とは、たがいに異なる強度のレーザ照射に
より形成された半導体薄膜であることを特徴とする請求
項1に記載の薄膜集積回路にある。
【0011】ここで上記薄膜集積回路において、基板の
第1の領域に複数のn−ch.TFTの群を、また第2
の領域に複数のp−ch.TFTの群を形成させること
ができる。
【0012】すなわち、図3に示すようなレーザ強度
と、トランジスタ特性から得られるキャリア移動度との
関係が実験から得られた。エネルギーを選択することに
よってn−ch.TFTと、p−ch.TFTとの高移
動度化が可能である。レーザ強度の違いは形成されるS
i微細構造を変化させる。例えば、多結晶構造と非結晶
構造等の違いや、多結晶構造中の結晶粒径、結晶粒界の
変化などである。したがって微細構造によりキャリアの
移動度が変化するが、実験結果からキャリアとなる電子
とホールの移動度に対する最適強度は異なっている。こ
の原因としてSi中に生じる応力が考えられる。
【0013】なお、実験に用いたTFTは図4に示すよ
うな構造のものを用いた。石英基板上にソース・ドレイ
ン電極となるMoSi/poly−Si:P層を形成
し、その上部に堆積されたa(アモルファス)−Si層
を各エネルギーで1ヶ所につき10ショットずつレーザ
アニールすることによってチャネル層を形成した。チャ
ネル長6μm 、チャネル幅6μm であり、ゲート絶縁膜
としてSiO2 薄膜を減圧CVD法により1500nm堆
積し、ゲート電極、ソース、ドレイン端子はAl(アル
ミニウム)を用いた。またパターニングはフォトリソグ
ラフィとドライエッチング等により行った。
【0014】このように本発明の特徴によれば、n−c
h.領域を形成する半導体薄膜と、p−ch.領域を形
成する半導体薄膜とが異なる照射レーザ強度でアニール
される。レーザ強度の違いは形成されるSi微細構造の
相違を生じさせる。したがって微細構造の異なる半導体
薄膜を得ることによって、その半導体薄膜中の応力制御
が可能になる。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の第1の実施例を図1に示
す。まず図1(A)に示すように、ガラス基板1上に例
えば減圧CVD法によってa−Si薄膜2を100nmの
膜厚に堆積する。次に、p−ch.TFTが形成される
領域にレーザの遮光層3をフォトリソグラフィ等により
パターニングし形成する。遮光層としてはW、Mo等の
高融点金属、Al等のエキシマレーザに対し反射率の高
い金属、Si等の吸収係数の高い薄膜、あるいは上記の
ような材料の積層膜等レーザの遮光が可能な材料であれ
ば良い。以上のように、p−ch.TFT領域を遮光し
た状態で、回路を形成すべき領域を360mJ/cm2
レーザアニール4する。用いたレーザはXeClエキシ
マレーザ、波長308nm、1ヶ所に対する照射回数は1
0ショットである。
【0016】次に、上記遮光層3を剥離した後、図1
(B)に示すように、n−ch.TFT領域に遮光層1
3を形成し、400mJ/cm2 でレーザアニールを行
う。上記と同様に、1ヶ所に対する照射回数は10ショ
ットである。その後、遮光層13を剥離し、レーザアニ
ールされたSi薄膜を用いて、図1(C)に示すような
薄膜トランジスタ6を形成する。チャネル層6−1,6
−6に対しn+ 層6−2、p+ 層6−5はイオン注入法
等により形成し、ゲート絶縁膜としてSiO2 薄膜6−
7を減圧CVD法により1500nm堆積する。ゲート電
極6−4、ソース、ドレイン端子6−3はAl(アル
ミ)を用いている。さらに、集積回路の製造には、以上
のように形成されたn−ch.TFT、p−ch.TF
Tが用いられ、図1(C)に示すTFT上部に層間絶縁
膜の形成、配線用金属の形成が行われる。
【0017】以上のように、n−ch.TFTチャネル
領域と、p−ch.TFTチャネル領域を異なる強度で
レーザアニールを行った結果、n−ch.TFTでは移
動度198cm2 /Vsec、p−ch.TFTでは移動
度103cm2 /Vsecという、各TFTにおいて最も
高い移動度が得られた。各チャネル領域に生じている応
力をRAMAN散乱分光法から見積もったところn−c
h.領域で9×109dyn/cm2 、p−ch.領域で
5×109 dyn/cm2 と応力の制御がなされているこ
とが確認された。
【0018】また、上記実施例においてはレーザの遮蔽
層が基板上に形成されレーザ強度の選択が行われたが、
レーザを任意の照射形状に制御するマスクは本実施例の
みに限らずレーザの光路上いずれの位置に配置されても
良い。
【0019】次に本発明の第2の実施例について説明す
る。図2は400ビットシフトレジスタの配置概略図で
ある。操作回路1ビットPチャネルセル7、及びNチャ
ネルセル8がそれぞれ平行して400個直列にならぶこ
とによって400ビットのシフトレジスタが構成されて
いる。このようにn−ch.TFT領域11、p−c
h.TFT領域12とを明確に分離し配置することによ
り、集積回路製造工程におけるレーザ照射強度の選択が
容易になった。したがって上記第1の実施例と同様に、
n−ch.TFT領域360mJ/cm2 で、p−ch.
TFT領域を400mJ/cm2 でそれぞれ1ヶ所につき
10ショットずつレーザアニールすることにより、製造
工程においてそれぞれ最適条件でのレーザアニールを行
う。
【0020】上記各実施例においては、上記に示したご
とく10ショット/所の照射数密度で行っているが、照
射数密度を変えてアニールすることも可能であり、n−
ch.TFT、p−ch.TFTに対し異なる照射数密
度でのアニールも可能である。使用されるレーザについ
てもXeClエキシマレーザに限らず、KrF、ArF
等の他エキシマレーザ、YAGレーザ等のパルスレーザ
についても使用可能である。
【0021】
【発明の効果】本発明により、薄膜集積回路を構成する
TFTのチャネル領域の独立した応力制御が可能とな
り、形成される集積回路の動作性能の向上、信頼性の向
上が実現されるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の薄膜集積回路を製造工
程順に示す断面図である。
【図2】本発明の第2の実施例の薄膜集積回路を示す概
略平面図である。
【図3】p−ch.TFTとn−ch.TFTについ
て、レーザ強度と移動度との関係を示す図である。
【図4】図3の実験に用いたTFTを示す断面図であ
る。
【図5】薄膜集積回路の例として液晶ディスプレイ用T
FT基板を示す図である。
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 Si基板 3,13 遮光層 4 エキシマレーザ 5 レーザアニールにより改質された領域 6 薄膜トランジスタ 6−1 n−ch.TFTチャネル 6−2 n+ Si層 6−3 Al電極 6−4 ゲート電極 6−5 p+ Si層 6−6 p−ch.TFTチャネル 7 走査回路1ビットPチャネルセル 8 走査回路1ビットNチャネルセル 9 シフトレジスタ出力 10 電源他 11 n−ch.TFT領域 12 p−ch.TFT領域 31 駆動回路一体型液晶ディスプレイTFT基板 32 画素領域 33 レーザ既照射領域 34 エキシマレーザ 35 データ走査回路 36 ゲート走査回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガラス基板上にnチャネル型薄膜トランジ
    スタとpチャネル型薄膜トランジスタとを有する薄膜集
    積回路において、前記ガラス基板上に堆積された半導体
    薄膜のうち前記nチャネル型薄膜トランジスタのチャネ
    ルとなる第1の半導体薄膜と前記pチャネル型薄膜トラ
    ンジスタのチャネルとなる第2の半導体薄膜とは共に非
    単結晶薄膜であり、かつ第1及び第2のそれぞれの半導
    体薄膜を構成する結晶粒の平均径、及び非結晶成分量が
    たがいに異なることを特徴とする薄膜集積回路。
  2. 【請求項2】前記nチャネル型薄膜トランジスタのチャ
    ネルとなる第1の半導体薄膜と前記pチャネル型薄膜ト
    ランジスタのチャネルとなる第2の半導体薄膜とは、た
    がいに異なる強度のレーザ照射により形成された半導体
    薄膜であることを特徴とする請求項1に記載の薄膜集積
    回路。
JP7305349A 1995-11-24 1995-11-24 薄膜集積回路 Expired - Lifetime JP2624223B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7305349A JP2624223B2 (ja) 1995-11-24 1995-11-24 薄膜集積回路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7305349A JP2624223B2 (ja) 1995-11-24 1995-11-24 薄膜集積回路

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5035934A Division JP2522470B2 (ja) 1993-02-25 1993-02-25 薄膜集積回路の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08242002A true JPH08242002A (ja) 1996-09-17
JP2624223B2 JP2624223B2 (ja) 1997-06-25

Family

ID=17944048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7305349A Expired - Lifetime JP2624223B2 (ja) 1995-11-24 1995-11-24 薄膜集積回路

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2624223B2 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63120467A (ja) * 1986-11-10 1988-05-24 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
JPH01162376A (ja) * 1987-12-18 1989-06-26 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63120467A (ja) * 1986-11-10 1988-05-24 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
JPH01162376A (ja) * 1987-12-18 1989-06-26 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2624223B2 (ja) 1997-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6964831B2 (en) Method of fabricating polysilicon film by excimer laser crystallization process
JP3586558B2 (ja) 薄膜の改質方法及びその実施に使用する装置
US6737672B2 (en) Semiconductor device, manufacturing method thereof, and semiconductor manufacturing apparatus
KR100971951B1 (ko) 엑시머 레이저를 이용한 비정질 실리콘 박막 결정화 방법
JP2522470B2 (ja) 薄膜集積回路の製造方法
KR100615502B1 (ko) 반도체 장치 제조 방법
US5580801A (en) Method for processing a thin film using an energy beam
KR100595455B1 (ko) 레이저 마스크 및 이를 이용한 결정화방법
KR20100089895A (ko) 박막 트랜지스터의 제조 방법 및 박막 트랜지스터
JPH06104432A (ja) 薄膜状半導体装置およびその作製方法
JP2624223B2 (ja) 薄膜集積回路
KR100611040B1 (ko) 레이저 열처리 장치
JP4035019B2 (ja) 半導体装置の製造方法
KR100840423B1 (ko) 박막의 제조방법 및 그 제조장치, 그리고 박막트랜지스터및 그 제조방법
JP2001320056A (ja) 薄膜トランジスタの製造方法及び薄膜半導体装置
JP2000323407A (ja) 半導体膜,半導体素子およびそれらの製造方法ならびにエネルギービーム照射装置
JPH04180624A (ja) パターンの形成方法
US7485505B2 (en) Thin-film transistor, method for manufacturing thin-film transistor, and display using thin-film transistors
JPH07131026A (ja) 薄膜半導体装置およびその製造方法
JPH09260286A (ja) 半導体装置の製造方法
JP3403927B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH09237767A (ja) 半導体装置の製造方法
JP3386713B2 (ja) アクテイブマトリクス型表示装置の作製方法
JPH06216044A (ja) 半導体薄膜の製造方法
JP2006054223A (ja) 半導体薄膜の結晶化方法、結晶化された半導体薄膜を有する基板、そして半導体薄膜の結晶化装置

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19970204

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080411

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090411

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100411

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110411

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120411

Year of fee payment: 15

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120411

Year of fee payment: 15

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130411

Year of fee payment: 16

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130411

Year of fee payment: 16

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130411

Year of fee payment: 16

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350