JPH09283443A - 半導体薄膜の製造方法 - Google Patents
半導体薄膜の製造方法Info
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- JPH09283443A JPH09283443A JP11522296A JP11522296A JPH09283443A JP H09283443 A JPH09283443 A JP H09283443A JP 11522296 A JP11522296 A JP 11522296A JP 11522296 A JP11522296 A JP 11522296A JP H09283443 A JPH09283443 A JP H09283443A
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Abstract
素化及び結晶化を短時間で行うことができるようにす
る。 【解決手段】 第2ゲート絶縁膜24の上面に水素含有
のアモルファスシリコン薄膜25および窒化シリコンか
らなるチャネル保護膜形成用膜26を連続して成膜す
る。このように、アモルファスシリコン薄膜25をチャ
ネル保護膜形成用膜26で被っているので、後工程の脱
水素化工程及び結晶化工程を大気中で行うことが可能と
なる。そこで、大気中においてエキシマランプの放射光
を照射することにより、アモルファスシリコン薄膜25
の脱水素化処理を行い、次いで同じく大気中においてエ
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25を結晶化してポリシリコン薄膜27を形成
する。
Description
方法に関する。
て、成膜したアモルファスシリコン薄膜を結晶化してポ
リシリコン薄膜とする方法がある。そして、結晶化した
ポリシリコン薄膜によって薄膜トランジスタを形成する
ことがある。図3は従来のこのようなポリシリコン薄膜
トランジスタの製造工程の一例を示し、図4(A)〜
(D)はそれぞれ図3に示す製造工程を経て製造される
ポリシリコン薄膜トランジスタの各状態における断面図
を示したものである。このポリシリコン薄膜トランジス
タの製造に際しては、まず図3に示すゲート電極形成工
程Aにおいて、図4(A)に示すように、ガラス基板1
の上面の所定の個所にゲート電極2を形成する。次に、
図3に示す2層連続成膜工程Bにおいて、ゲート電極2
を含むガラス基板1の上面全体にゲート絶縁膜3及び水
素含有の真性なアモルファスシリコン薄膜4を連続して
成膜する。次に、図3に示す脱水素化工程Cにおいて、
後の工程でエキシマレーザ照射により高エネルギを与え
たとき水素が突沸して欠陥が生じるのを避けるために、
脱水素化用真空電気炉で熱処理を行うことにより、アモ
ルファスシリコン薄膜4中の水素濃度を低減する。
真空中においてエキシマレーザを高エネルギ密度で照射
することにより、真性なアモルファスシリコン薄膜4を
結晶化して真性なポリシリコン薄膜5を形成する。次
に、図3に示す不純物注入工程Eにおいて、図4(B)
に示すように、ポリシリコン薄膜5のうちチャネル領域
5aとなる領域上に不純物注入マスク6を形成し、ポリ
シリコン薄膜5のうちチャネル領域5aとなる領域を除
く全領域にリンなどのn型不純物を注入する。この後、
不純物注入マスク6を剥離する。次に、図3に示す活性
化工程Fにおいて、エキシマレーザを低エネルギ密度で
照射することにより、n型不純物注入領域を活性化す
る。次に、図3に示すチャネル保護膜形成工程Gにおい
て、図4(C)に示すように、ポリシリコン薄膜5のう
ちチャネル領域5aとなる領域上にチャネル保護膜7を
形成する。
Hにおいて、図4(D)に示すように、ポリシリコン薄
膜5のうち不要な部分を除去する。この状態では、ポリ
シリコン薄膜5の中央部は真性領域からなるチャネル領
域5aとされ、その両側はn型不純物注入領域からなる
ソース領域5b及びドレイン領域5cとされている。次
に、図3に示すソース・ドレイン電極形成工程Iにおい
て、チャネル保護膜7の上面両側及びソース領域5b、
ドレイン領域5cの各上面などにソース電極8及びドレ
イン電極9を形成する。次に、図3に示すオーバーコー
ト膜成膜工程Jにおいて、全上面にオーバーコート膜1
0を成膜する。次に、図3に示す水素化工程Kにおい
て、水素化用電気炉または水素化用プラズマ炉で水素化
処理を行うことにより、ポリシリコン薄膜5のダングリ
ングボンドを減少させる。かくして、ボトムゲート型の
ポリシリコン薄膜トランジスタが製造される。
薄膜トランジスタの製造方法では、図3に示す脱水素化
工程C及び結晶化工程Dを行う際、図4(A)に示すよ
うに、アモルファスシリコン薄膜4が露出しているの
で、真空中で行っている。このため、脱水素化工程C及
び結晶化工程Dにおける真空引きに時間がかかり、スル
ープットが良くないという問題があった。この発明の課
題は、脱水素化工程及び結晶化工程を短時間で行うこと
ができるようにすることである。
アモルファス状の半導体薄膜上に絶縁膜を形成し、常圧
雰囲気中において前記半導体薄膜にエキシマ光を照射す
ることにより、前記半導体薄膜を脱水素化するとともに
前記半導体薄膜の少なくとも一部を結晶化するようにし
たものである。
ス状の半導体薄膜上に絶縁膜を形成しているので、半導
体薄膜が露出せず、したがって半導体薄膜の脱水素化及
び結晶化を常圧雰囲気中において行うことができる。こ
の結果、従来のような真空引きが不要となり、脱水素化
工程及び結晶化工程を短時間で行うことができる。
用したポリシリコン薄膜トランジスタの製造工程を示
し、図2(A)〜(C)はそれぞれ図1に示す製造工程
を経て製造されるポリシリコン薄膜トランジスタの各状
態における断面図を示したものである。このポリシリコ
ン薄膜トランジスタの製造に際しては、まず図1に示す
ゲート電極形成工程Aにおいて、図2(A)に示すよう
に、ガラス基板21の上面の所定の個所にアルミニウム
−チタン合金からなるゲート電極22を形成する。次
に、図1に示す陽極酸化工程Bにおいて、陽極酸化処理
を行うことにより、ゲート電極22の表面に酸化アルミ
ニウムからなる第1ゲート絶縁膜23を形成する。次
に、図1に示す3層連続成膜工程Cにおいて、第1ゲー
ト絶縁膜23を含むガラス基板21の上面全体に、PE
−CVDにより、窒化シリコンからなる第2ゲート絶縁
膜24、水素含有の真性なアモルファスシリコン薄膜
(半導体薄膜)25及び窒化シリコンからなるチャネル
保護膜形成用膜(絶縁膜)26を連続して成膜する。
について説明するが、この場合、水素含有の真性なアモ
ルファスシリコン薄膜25上にチャネル保護膜形成用膜
26を成膜しているので、水素含有の真性なアモルファ
スシリコン薄膜25が露出せず、したがって常圧雰囲気
中例えば大気中において行うことが可能となる。そこ
で、まず大気中においてエキシマランプの放射光(エキ
シマ光)を照射することにより、水素含有の真性なアモ
ルファスシリコン薄膜25の脱水素化処理を行う。この
場合、エキシマランプ照射エリアをガラス基板21を通
過させるが、エキシマランプ照射エリアは予備加熱エリ
アと本加熱エリアとからなっている。予備加熱エリアで
は、加熱温度250℃以下での連続照射により、本加熱
エリアにおいてゲート電極22及び第1ゲート絶縁膜2
3中のアルミニウムにヒロックが発生するのを防止する
とともに、ガラス基板21の熱ストレスを緩和させる。
本加熱エリアでは、ゲート電極22の材料であるアルミ
ニウム−チタン合金の融点以下の高温での連続照射によ
り、水素含有の真性なアモルファスシリコン薄膜25の
脱水素化処理を短時間で行う。
ザ(エキシマ光)を低エネルギ密度で例えば150mJ
/cm2程度以下で照射すると、真性なアモルファスシ
リコン薄膜25が結晶化して真性なポリシリコン薄膜2
7が形成される。この場合、エキシマレーザのエネルギ
密度を150mJ/cm2程度以下と低くするのは、特
にチャネル保護膜形成用膜26を形成する窒化シリコン
膜に水素が含有されているので、この水素が突沸するの
を避けるためである。また、エキシマレーザのエネルギ
密度が150mJ/cm2程度以下と低くても、1μm
程度以下のマイクロクリスタル(結晶化していないもの
も含む)が形成される。このように、脱水素化工程と結
晶化工程とを大気中で連続して行うことができるので、
従来のような真空引きが不要となり、脱水素化工程及び
結晶化工程を短時間で行うことができ、スループットを
良くすることができる。なお、結晶化工程におけるエキ
シマレーザの照射は、ビームサイズを短い幅を有する細
長い帯状とされたレーザビームをビームサイズの幅方向
にオーバーラップさせながらスキャン照射することによ
り行うようにしてもよい。この場合、オーバーラップ量
を好ましくは50%以上、より好ましくは90〜99%
とする。
Eにおいて、図2(B)に示すように、チャネル保護膜
形成用膜26のうち不要な部分を除去することにより、
ポリシリコン薄膜27上の所定の個所にチャネル保護膜
26aを形成する。次に、図1に示すn型シリコン成膜
工程Fにおいて、チャネル保護膜26aを含むポリシリ
コン薄膜27の上面全体にPE−CVDによりリンなど
がドープされたn型シリコン膜28を成膜する。次に、
図1に示すデバイスエリア形成工程Gにおいて、図2
(C)に示すように、n型シリコン膜28のうち不要な
部分を除去してソース領域28a及びドレイン領域28
bを形成するとともに、ポリシリコン薄膜27のうち不
要な部分を除去してチャネル領域27aを形成する。す
なわち、チャネル保護膜26aの上面両側及びその両側
におけるチャネル領域27aの各上面にソース領域28
a及びドレイン領域28bを形成する。この場合、チャ
ネル領域27aは真性ポリシリコンからなり、ソース領
域28a及びドレイン領域28bはn型シリコンからな
っている。このように、ソース領域28a及びドレイン
領域28bを、成膜したn型シリコン膜によって形成し
ているので、不純物注入工程及び活性化工程が不要とな
り、したがってこれによっても製造工程を簡略化するこ
とができる。なお、ソース領域28a及びドレイン領域
28bはn型アモルファスシリコンあるいはn型ポリシ
リコンからなるものであってもよい。
成工程Hにおいて、ソース領域28a及びドレイン領域
28bの各上面などに、クロムからなる第1ソース電極
29及び第1ドレイン電極30を形成し、続いてその各
上面にアルミニウム−チタン合金からなる第2ソース電
極31及び第2ドレイン電極32を形成する。次に、図
1に示すオーバーコート膜成膜工程Iにおいて、全上面
にオーバーコート膜33を成膜する。次に、図1に示す
水素化工程Jにおいて、水素化用電気炉または水素化用
プラズマ炉で水素化処理を行うことにより、チャネル領
域27a、ソース領域28a及びドレイン領域28bの
ダングリングボンドを減少させる。かくして、ボトムゲ
ート型のポリシリコン薄膜トランジスタが製造される。
同型のつまりボトムゲート型のアモルファスシリコン薄
膜トランジスタの製造工程と比較した場合、脱水素化・
結晶化工程Dが付加されているだけであるので、従来の
ボトムゲート型のアモルファスシリコン薄膜トランジス
タの製造プロセスラインに脱水素化・結晶化工程Dのた
めのエキシマランプ装置及びエキシマレーザ装置を付加
すると、従来のボトムゲート型のアモルファスシリコン
薄膜トランジスタの製造プロセスラインを若干変更して
そのまま使用することにより、この発明のポリシリコン
薄膜トランジスタを製造することができることになる。
なお、この発明は、p型のポリシリコン薄膜トランジス
タにも適用することができる。
ば、アモルファス状の半導体薄膜の脱水素化及び結晶化
を常圧雰囲気中において行うことができるので、従来の
ような真空引きが不要となり、脱水素化工程及び結晶化
工程を短時間で行うことができ、スループットを良くす
ることができる。
薄膜トランジスタの製造工程を示す図。
を経て製造されるポリシリコン薄膜トランジスタの各状
態における断面図。
程を示す図。
を経て製造されるポリシリコン薄膜トランジスタの各状
態における断面図。
Claims (5)
- 【請求項1】 水素含有のアモルファス状の半導体薄膜
上に絶縁膜を形成し、常圧雰囲気中において前記半導体
薄膜にエキシマ光を照射することにより、前記半導体薄
膜を脱水素化するとともに前記半導体薄膜の少なくとも
一部を結晶化することを特徴とする半導体薄膜の製造方
法。 - 【請求項2】 請求項1記載の発明において、前記常圧
雰囲気は大気であることを特徴とする半導体薄膜の製造
方法。 - 【請求項3】 請求項1または2記載の発明において、
前記半導体薄膜の脱水素化はエキシマランプの照射によ
り行い、前記半導体薄膜の結晶化はエキシマレーザの照
射により行うことを特徴とする半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項4】 請求項3記載の発明において、前記エキ
シマランプを照射し、次いで前記エキシマレーザを照射
することを特徴とする半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の発明に
おいて、前記アモルファス状の半導体薄膜はアモルファ
スシリコン薄膜であることを特徴とする半導体薄膜の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11522296A JPH09283443A (ja) | 1996-04-15 | 1996-04-15 | 半導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11522296A JPH09283443A (ja) | 1996-04-15 | 1996-04-15 | 半導体薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09283443A true JPH09283443A (ja) | 1997-10-31 |
Family
ID=14657391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11522296A Pending JPH09283443A (ja) | 1996-04-15 | 1996-04-15 | 半導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09283443A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100284709B1 (ko) * | 1998-01-24 | 2001-04-02 | 구본준, 론 위라하디락사 | 비정질실리콘박막을결정화하는방법 |
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| CN109417099A (zh) * | 2016-04-25 | 2019-03-01 | 堺显示器制品株式会社 | 薄膜晶体管、显示装置和薄膜晶体管制造方法 |
-
1996
- 1996-04-15 JP JP11522296A patent/JPH09283443A/ja active Pending
Cited By (11)
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