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半導体装置の製造方法 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P130009024
掲載日 2013年4月10日
出願番号 特願2011-141111
公開番号 特開2012-074675
登録番号 特許第6010809号
出願日 平成23年6月24日(2011.6.24)
公開日 平成24年4月12日(2012.4.12)
登録日 平成28年9月30日(2016.9.30)
優先権データ
  • 特願2010-195123 (2010.8.31) JP
発明者
  • 野口 隆
  • 岡田 竜弥
  • 鈴木 俊治
  • 白井 克弥
  • ムジラネザ ビレジェヤ ジョン ドゥ ジュ
  • 荻野 義明
  • 佐保田 英司
  • 橋本 隆夫
  • 松島 英紀
出願人
  • 国立大学法人　琉球大学
  • 株式会社日立情報通信エンジニアリング
発明の名称 半導体装置の製造方法 コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】絶縁層上に結晶性の良好な半導体層を形成することができる、半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】絶縁層４１上に厚さ４ｎｍ～１μｍの非晶質の半導体層４３を形成する工程と、この半導体層４３に対して、波長が３５０ｎｍ～５００ｎｍの範囲内のエネルギービームを照射することにより、半導体層４３を結晶化させる工程とを含んで、半導体装置を製造する。
【選択図】図２
従来技術、競合技術の概要


フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）においては、ガラス基板上に形成した薄膜に、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を形成して、画像を表示する表示素子の駆動を行っている。



従来から、高性能ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）として、移動度の高さや成膜の容易性から、ポリシリコンＴＦＴが使用されている。移動度は、有機ＴＦＴが０．５ｃｍ２／Ｖｓ以下、水素化アモルファスシリコンＴＦＴが０．３～１ｃｍ２／Ｖｓであるのに対して、ポリシリコンＴＦＴは１０～４００ｃｍ２／Ｖｓと大きくすることが可能である。
このポリシリコンＴＦＴは、ガラス基板上にＣＭＯＳ構造を形成することが可能である唯一の構成である。



このようなポリシリコンＴＦＴの典型例として、トップゲート型の薄膜トランジスタの概略断面図を、図２２に示す。
図２２に示すように、ガラス基板等のパネル５１上に、バッファ層５２を介して、薄膜トランジスタのポリシリコン薄膜５３が形成されている。ポリシリコン薄膜５３の中央部の上には、ゲート絶縁膜５４を介して、ゲート電極５５が形成されている。ポリシリコン薄膜５３とゲート電極５５は、層間絶縁層５６に覆われている。そして、ポリシリコン薄膜５３の左右端部には、層間絶縁層５６に形成されたコンタクトホールを通じて、電極層５７が接続されている。



さらに高機能のフラットパネルディスプレイを実現するためには、ガラス基板だけでなく、プラスチック基板やフレキシブルな基板材料から成る、任意の基板上に、トランジスタ等の機能回路素子を形成することが求められる。
例えば、ガラス基板、さらにはプラスチック基板上に、ディスプレイの画素部及び周辺回路部だけでなく、機能センサ、メモリ、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）コンバータ、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）コンバータ、さらには、ＣＰＵ等、様々な機能回路素子を配置した構成とすることが考えられる。



ここで、ガラス基板やプラスチック基板等の、絶縁基板上に、ディスプレイの画素部及び機能システムを設けた構成の概略平面図を、図２３に示す。
図２３に示すように、ガラス基板やプラスチック基板等の絶縁基板１０１の上に、ディスプレイの画素部（表示部）１０７が形成されており、この画素部（表示部）１０７の周囲の絶縁基板１０１上に、各種の回路素子のチップ等が配置されて、半導体装置から成る表示装置１００が構成されている。



回路素子としては、図中左側に配置された、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０２、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０３、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０４、Ａ／Ｄコンバータ１０５や、図中上側に配置された、画素部１０７の駆動を行うためのドライバＩＣ１０６等が設けられている。
これらの回路素子（１０２，１０３，１０４，１０５，１０６）は、絶縁基板１０１上に取り付けられたチップによって、構成されている。



そして、図２３に示した構成のような、ガラス基板やプラスチック基板等の絶縁基板上に機能システムを構成した、いわゆるＳｏＧ（System on Glass）、ＳｏＰ（System on Panel）を目指して、研究開発が進められている（例えば、非特許文献１を参照）。



ポリシリコンＴＦＴにおいては、ポリシリコン（多結晶シリコン）の結晶粒を増大させることによって、伝導キャリアの高移動度化がなされている。



ＦＰＤにおいては、表示素子の駆動のために、ポリシリコンＴＦＴの他にも、有機半導体薄膜、酸化物半導体（ＩＧＺＯ）によるＴＦＴ等も期待され、可能性を秘めているが、これらの材料では、信頼性、集積機能性がまだ充分に実現されていない。



プラスチック基板等にポリシリコンＴＦＴを形成するためには、プラスチック基板への熱の影響が少なくなるように、ポリシリコンを形成することが求められる。
そのためには、例えば、低温でポリシリコン層を形成する方法を採用することが考えられる。
産業上の利用分野


本発明は、結晶化シリコン層（薄膜、厚膜等）を含む半導体装置の製造方法に係わる。
特許請求の範囲 【請求項1】
ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリシリセスキオキサンから選ばれる１種以上を使用し、プラスチックにより絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層上に、厚さが０．２～１．５μｍであり、ＺｎＳ－ＳｉＯ２から成るバッファ層を形成する工程と、
前記バッファ層上に、プラズマＣＶＤ法により、厚さ３００ｎｍ～１μｍの非晶質の半導体層を形成する工程と、
前記非晶質の半導体層を形成する工程を行った後、脱水素のための熱処理工程は行わないで、前記半導体層に対して、波長が３５０ｎｍ～５００ｎｍの範囲内のエネルギービームを照射することにより、前記半導体層を結晶化させる工程を含む
半導体装置の製造方法。

【請求項2】
前記半導体層が、Ｓｉ，Ｇｅ，Ｃから選ばれる１種以上の元素を含む、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項3】
前記半導体層を結晶化させる工程の途中又は前後において、前記半導体層に能動素子の不純物領域を導入する工程をさらに含む、請求項１又は請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011141111thum.jpg
出願権利状態 登録

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発明の名称 METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE AND SEMICONDUCTOR DEVICE コモンズ 新技術説明会
発明の概要 PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of forming a semiconductor layer having excellent crystallinity on an insulating layer.
SOLUTION: A method of manufacturing a semiconductor device comprises the steps of: forming an amorphous semiconductor layer 43 having a thickness of 4 nm to 1 μm above an insulating layer 41; and crystallizing the semiconductor layer 43 by irradiating the semiconductor layer 43 with an energy beam having a wavelength within a range from 350 to 500 nm.
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明細書 特許第6010809号
公開公報 特開2012-074675(PDF,2489KB) PDF
特許公報 特許第6010809号(PDF,2588KB) PDF

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