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
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 70
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000005224 laser annealing Methods 0.000 abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000059 patterning Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 abstract description 3
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 18
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 7
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 229910016006 MoSi Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 で
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
程順に示す断面図である。
略平面図である。
て、レーザ強度と移動度との関係を示す図である。
る。
FT基板を示す図である。
Claims (2)
- 【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。 - 【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。
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)
| 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 |
-
1995
- 1995-11-24 JP JP7305349A patent/JP2624223B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| 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 |