JPH10209467A - 薄膜半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボトムゲート型の薄膜トランジスタの活性層
となる半導体薄膜のレーザアニールによる再結晶化処理
を均一化及び最適化する。 【解決手段】 薄膜半導体装置は薄膜トランジスタ３を
絶縁基板１に集積形成したものである。薄膜トランジス
タ３は下から順にゲート電極５、絶縁膜４及び半導体薄
膜２を積層したボトムゲート構造となっている。ゲート
電極５は比較的熱伝導度が低く且つコンタクトを取る為
に必要な導電性を備えた上層５ａと、比較的熱伝導度が
高く且つ配線として必要な導電性を備えた下層５ｂとを
重ねた多層構造を有する。半導体薄膜２は絶縁膜４を介
してゲート電極５及び絶縁基板１の上に延在した状態で
エネルギー照射を受け、均一且つ最適に再結晶化された
多結晶構造を呈する。場合によっては、絶縁基板１の表
面に、平面的に見てゲート電極５と隣接する様に熱伝導
性の下地膜を形成し、絶縁基板１表面の熱伝導状態を一
様化してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は多結晶シリコンなど
を活性層とするボトムゲート型の薄膜トランジスタを絶
縁基板上に集積形成した薄膜半導体装置に関する。より
詳しくは、６００℃以下の低温プロセスで作成される多
結晶シリコン薄膜トランジスタの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄膜半導体装置は表示用としてアクティ
ブマトリクス型液晶ディスプレイなどの駆動基板に好適
であり、現在盛んに開発が進められている。薄膜トラン
ジスタの活性層には多結晶シリコン又は非晶質シリコン
が用いられる。特に、多結晶シリコン薄膜トランジスタ
は小型で高精細のアクティブマトリクス型カラー液晶表
示装置が実現でき、注目を集めている。透明なガラスな
どからなる絶縁基板上に画素スイッチング素子として薄
膜トランジスタを形成する為、従来の半導体技術では電
極材料や抵抗材料としてのみ活用されていた多結晶シリ
コン薄膜を活性層に利用する技術である。市場で求めら
れる画像品位を実現する為の高密度設計が可能な高性能
のスイッチング素子用薄膜トランジスタを実現できる唯
一の技術である。これは同時に、従来外付けのＩＣを用
いていた周辺回路部を画素アレイ部と同一基板上に同一
プロセスで形成することも可能にした。非晶質シリコン
薄膜トランジスタでは実現できなかった高精細でかつ周
辺回路部一体型のアクティブマトリクス液晶ディスプレ
イが実現できる。

【０００３】多結晶シリコンは非晶質シリコンに比べキ
ャリア移動度が大きい為、多結晶シリコン薄膜トランジ
スタの電流駆動能力が高くなり、高速駆動が必要な水平
走査回路及び垂直走査回路などの周辺回路部を画素スイ
ッチング用の薄膜トランジスタと同一基板上に同時に作
り込むことができる。従って、表示用薄膜半導体装置か
ら外部に取り出す信号線の本数を大幅に削減することが
できる。又、Ｎチャネル型及びＰチャネル型の薄膜トラ
ンジスタを集積形成したＣＭＯＳ回路をオンチップ化で
き、レベルシフト回路の内蔵が可能になりタイミング系
信号の低電圧駆動ができる。

【０００４】薄膜トランジスタのデバイス技術及びプロ
セス技術としては、従来から１０００℃以上の処理温度
を採用した高温プロセス技術が確立されている。この高
温プロセスの特徴は、石英など高耐熱性基板の上に成膜
された半導体薄膜を固相成長により改質する点である。
固相成長法は１０００℃以上の温度で半導体薄膜を熱処
理する方法であり、成膜段階では微小なシリコン結晶の
集合である多結晶シリコンに含まれる一個一個の結晶粒
を大きくする。この固相成長法により得られた多結晶シ
リコンは１００ｃｍ² ／ｖ．ｓ程度の高いキャリア移動
度が得られる。この様な高温プロセスを実施する為には
耐熱性に優れた基板の採用が必須であり、従来から高価
な石英などを用いていた。しかしながら、石英は製造コ
スト低減化の観点からは不利である。

【０００５】上述した高温プロセスに代えて、６００℃
以下の処理温度を採用した低温プロセスが開発されてい
る。薄膜半導体装置の製造工程を低温プロセス化する方
法の一環として、レーザビームを用いたレーザアニール
が注目を集めている。これは、ガラスなどの低耐熱性絶
縁基板上に成膜された非晶質シリコンや多結晶シリコン
など非単結晶性の半導体薄膜にレーザビームを照射して
局部的に加熱溶融した後、その冷却過程で半導体薄膜を
結晶化するものである。この結晶化した半導体薄膜を活
性層（チャネル領域）として多結晶シリコン薄膜トラン
ジスタを集積形成する。結晶化した半導体薄膜はキャリ
アの移動度が高くなる為、ある程度薄膜トランジスタを
高性能化できる。

【０００６】ところで、薄膜トランジスタは従来トップ
ゲート型の構造が主流である。トップゲート構造は絶縁
基板の上に半導体薄膜を成膜し、更にゲート絶縁膜を介
して上方にゲート電極を形成する。低温プロセスでは低
コストの大型ガラス板を絶縁基板に使用する。このガラ
ス板にはＮａなどの不純物金属が多く含まれている為、
薄膜トランジスタを駆動する電圧に応じてＮａなどが局
在化する。その電界によって薄膜トランジスタの特性が
変動するという信頼性上の問題がある。これに対し、近
年低温プロセスに適したボトムゲート型の構造が開発さ
れている。これは、ガラス板などの絶縁基板上に金属膜
などからなるゲート電極を配置し、その上にゲート絶縁
膜を介して半導体薄膜を形成している。ゲート電極がガ
ラス板中の電界を遮蔽する効果があり、構造的な観点か
ら信頼性上トップゲート型に比べボトムゲート型の方が
優れている。因みに、図７にボトムゲート型とトップゲ
ート型の薄膜トランジスタの信頼性を比較したデータを
示す。このデータは薄膜トランジスタでＣＭＯＳリング
オシレータを作成し、１２０℃の温度条件下で発振周波
数の変化を経時的に測定したものである。図７のグラフ
から明らかな様に、ボトムゲート型の方がトップゲート
型に比べて動作特性が安定している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ボトム
ゲート構造はレーザアニールによる結晶化を行う時に大
きな問題がある。再結晶化する半導体薄膜は、概ねチャ
ネル領域となる部分がゲート電極の直上に位置し、ソー
ス領域及びドレイン領域となる部分はガラス板上にあ
る。この為、レーザビームの照射によりエネルギーを与
えた時、ガラス板上と金属ゲート電極上では熱の伝導状
態や放散状態に相違が出てくる。よって、最適なレーザ
エネルギーがチャネル領域とソース領域及びドレイン領
域で異なる為、大きなキャリア移動度が得られる最適エ
ネルギーでのレーザ照射ができなくなる。即ち、レーザ
アニールによる再結晶化を行う場合、金属ゲート電極上
の半導体薄膜とガラス板上の半導体薄膜の両者に同時に
レーザビームを照射する訳であるが、一旦溶融化して冷
却過程で固化する間に、金属ゲート電極上では熱がゲー
ト配線を伝わって水平方向に放散する為、比較的短時間
に固化する。この為、金属ゲート電極上とガラス板上と
では再結晶化した半導体薄膜の結晶粒が異なり、キャリ
ア移動度が均一でなくなる。極端に言うと、金属ゲート
電極上の半導体薄膜の結晶粒径を大きくしようとする
と、ガラス板上の半導体薄膜は照射エネルギーが高くな
り過ぎて蒸発することがある。逆に、ガラス板上の半導
体薄膜の結晶状態を正常にしようとすると、金属ゲート
電極上の半導体薄膜は結晶粒径が小さくなってしまう。
これが、従来のボトムゲート構造の解決すべき課題とな
っている。

【０００８】

【課題を解決する為の手段】上述した従来の技術の課題
を解決する為に以下の手段を講じた。本発明によれば、
薄膜半導体装置は基本的な構成として、下から順にゲー
ト電極、絶縁膜及び半導体薄膜を積層したボトムゲート
構造の薄膜トランジスタを絶縁基板上に集積形成したも
のである。特徴事項として、前記ゲート電極は、少くと
も比較的熱伝導度が低く且つコンタクトを取る為に必要
な導電性を備えた上層と、比較的熱伝導度が高く且つ配
線として必要な導電性を備えた下層とを重ねた多層構造
を有する。前記半導体薄膜は、該絶縁膜を介して該ゲー
ト電極及び該絶縁基板の上に延在した状態でエネルギー
照射により再結晶化された多結晶構造を有する。好まし
くは、前記ゲート電極は断面形状が台形になっている。
又好ましくは、前記ゲート電極は、上層及び下層の少く
とも一方が遮光性である。

【０００９】本発明の他の側面によれば、下から順にゲ
ート電極、絶縁膜及び半導体薄膜を積層したボトムゲー
ト構造の薄膜トランジスタを絶縁基板上に集積形成した
薄膜半導体装置において、前記絶縁基板の表面には、平
面的に見て該ゲート電極と隣接する様に熱伝導性の下地
膜が形成されており、絶縁基板表面の熱伝導状態を一様
化することを特徴とする。この場合、前記半導体薄膜
は、該絶縁膜を介して該ゲート電極及び該下地膜の上に
延在した状態でエネルギー照射により再結晶化された多
結晶構造を有する。

【００１０】本発明の第１側面によれば、ゲート電極を
積層構造とし、比較的熱伝導度が低く且つコンタクトを
取る為に必要な導電性を備えた上層を形成している。こ
れにより、ゲート電極の上と絶縁基板の上とで熱伝導状
態の差を少くしている。これにより、レーザエネルギー
の最適化が可能になり、高品質の多結晶半導体薄膜を得
ることができる。又、熱伝導度が低い場合これに応じて
電気伝導度も低くなることが一般的である。これは、ゲ
ート配線としては不利な条件である。そこで、本発明で
は配線として必要な導電性を備えた下層を設けることで
低抵抗化を図っている。以上の様に、絶縁基板の全面に
渡って熱分布を均一化する為には、ゲート電極として用
いる導体材料の熱伝導度を小さくすればよい。但し、ゲ
ート配線としては抵抗率はできるだけ小さい方がよい。
この２つの物性は相反するものであるから、本発明の第
１側面ではゲート電極を二層構造として上層及び下層の
物性の良い所を利用する。又、本発明の第２側面によれ
ば、平面的に見てゲート電極と隣接する様に熱伝導性の
下地膜が形成されており、絶縁基板表面の熱伝導状態を
一様化している。これにより、レーザアニールによる半
導体薄膜の再結晶化が均一に行え、レーザビーム照射条
件の最適化が可能になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
形態を詳細に説明する。図１は本発明に係る半導体薄膜
の第１実施形態を示す模式的な部分断面図である。図示
する様に、本薄膜半導体装置は下から順にゲート電極
５、絶縁膜４及び半導体薄膜２を積層したボトムゲート
構造の薄膜トランジスタ３をガラスなどからなる絶縁基
板１上に集積形成したものである。本薄膜半導体装置は
アクティブマトリクス型表示装置の駆動基板に用いられ
ている。この為、薄膜トランジスタ３には画素電極１４
が接続されている。又、薄膜トランジスタ３は信頼性を
高める為、ダブルゲート構造となっている。但し、本発
明はこれに限られるものではなくシングルゲート構造の
薄膜トランジスタにも適用可能であることは言うまでも
ない。表示装置を組み立てる場合には、所定の間隙を介
して一方の絶縁基板６０に他方の絶縁基板１を接合す
る。一方の絶縁基板６０はガラスなどからなり、その表
面にはあらかじめ対向電極６１が形成されている。両基
板６０，１の間隙には電気光学物質として例えば液晶５
０が保持される。

【００１２】本発明の特徴事項として、ゲート電極５は
少くとも上層５ａと下層５ｂとを重ねた多層構造を有し
ている。上層５ａは比較的熱伝導度が低く且つコンタク
トを取る為に必要な導電性を備えている。具体的には、
ＩＴＯ膜，ＴｉＮ膜，ＴｉＯＮ膜などの化合物膜、ある
いはニクロムなどの合金膜が用いられる。その膜厚は例
えば５０〜３００ｎｍ程度である。一方、下層５ｂは比
較的熱伝導度が高く且つ配線として必要な導電性を備え
ている。例えば、Ｗ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｔｉなどの低抵抗高
融点金属膜を用いる。この膜厚は５０〜２００ｎｍの範
囲にあり、例えば１００ｎｍに設定する。ゲート電極５
はゲート配線（図示せず）から延設されている。一般
に、ゲート配線はゲート電極５と同一の多層構造を有
し、コンタクトホール（図示せず）を介して他の回路部
（図示せず）に接続する。この関係で、上層５ａは少く
ともコンタクトを取る為に必要な導電性を備えており、
下層５ｂは配線として必要な導電性を備えている。ゲー
ト電極５は断面形状が台形になっている。端面の傾斜角
は４５度以下であり、好ましくは５度〜１５度の範囲に
ある。この台形形状はゲート電極５より上方に形成され
る膜の断切れを防止する為に有効である。又、ゲート電
極５は上層５ａ及び下層５ｂの少くとも一方が遮光性を
備えており、全体としてゲート電極５は不透明である。
これにより、絶縁基板１の裏面から入射する光による薄
膜トランジスタ３の電流リークなどを抑制している。

【００１３】ゲート電極５はＳｉＯ₂ などからなる絶縁
膜４により被覆されている。絶縁膜４の上には多結晶シ
リコンなどからなる半導体薄膜２が成膜されている。半
導体薄膜２の上には各ゲート電極５と整合する様にスト
ッパ６がパタニング形成されている。ストッパ６の直下
に位置する半導体薄膜２の部分がチャネル領域となる。
又、半導体薄膜２には不純物が高濃度で注入されたソー
ス領域７及びドレイン領域８が形成されている。更に、
不純物が低濃度で注入されたＬＤＤ領域７１，７８，８
１も形成されている。係る構成を有する薄膜トランジス
タ３はＳｉＯ₂などからなる層間膜９により被覆されて
いる。層間膜９の上には信号配線１０がパタニング形成
されており、コンタクトホールを介して薄膜トランジス
タ３のソース領域７に電気接続している。この信号配線
１０はＭｏなどからなる上層金属膜１０ａとＡｌなどか
らなる下層金属膜１０ｂの二層構造となっている。同様
に、ドレイン領域８側にも接続用の配線１０がパタニン
グ形成されている。これらの配線１０はパシベーション
膜１１を間にして平坦化膜１２により被覆されている。
平坦化膜１２の上にはＩＴＯなどからなる画素電極１４
がパタニング形成されている。この画素電極１４は平坦
化膜１２に開口したコンタクトホール及び接続用の配線
１０を介して薄膜トランジスタ３のドレイン領域８に電
気接続している。

【００１４】図２を参照して、図１に示した薄膜半導体
装置の製造方法を詳細に説明する。尚図を見やくする
為、ゲート電極は一個のみを示してある。まず（Ａ）に
示す様に、ガラスなどからなる絶縁基板１の上に下層５
ｂをスパッタ法で全面的に形成する。この下層５ｂは低
抵抗であることが好ましく、更には高融点であることが
望ましいので、一般的にＷ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｔｉなどの金
属膜を用いる。膜厚は約１００ｎｍである。一般的に
は、５０〜２００ｎｍの膜厚範囲に入ればよい。下層５
ｂの上に連続的又は不連続的に、上層５ａをスパッタ法
などで全面的に成膜する。この上層５ａが本発明の特徴
要素となっている。上層５ａは低抵抗である必要はあま
りないが、熱伝導の小さい材料を使う。但し、上層５ａ
は配線としては不適当であってもコンタクトを取る為に
必要な導電性は備えている必要がある。上層５ａは、例
えばＩＴＯ膜、ＴｉＮ膜、ＴｉＯＮ膜などの化合物膜あ
るいはニクロムなどの合金膜が用いられる。膜厚は比較
的厚い方がよく、大体５０〜３００ｎｍの範囲に設定さ
れる。

【００１５】次に（Ｂ）に示す様に、上層５ａ及び下層
５ｂを重ねた多層膜を例えば等方性のドライエッチング
でパタニングし、ゲート電極５に加工する。等方性のド
ライエッチングを行うことにより、ゲート電極５の断面
形状を台形に加工することができる。即ち、ゲート電極
５の端面は５度〜１５度の範囲でテーパーが付けられ
る。

【００１６】（Ｃ）に示す様に、例えばプラズマＣＶＤ
法（ＰＥ−ＣＶＤ法）でＳｉＯ₂ を例えば１００〜２０
０ｎｍの厚みで堆積し、ゲート電極５を被覆する絶縁膜
４とする。更にその上に、非晶質シリコンを例えば２０
〜６０ｎｍの厚みで堆積して半導体薄膜２を設ける。同
一の成膜チャンバで真空を破らずに絶縁膜４及び半導体
薄膜２を連続成長させることができる。ここで、絶縁基
板１を例えば４００℃の温度まで加熱する。ＰＥ−ＣＶ
Ｄ法で成膜した非晶質シリコンの半導体薄膜２には約１
０％の水素が含まれており、４００℃の熱処理でこの水
素は脱離する。この後、例えば波長３０８ｎｍのＸｅＣ
ｌエキシマレーザ光を照射して半導体薄膜２の再結晶化
を図る。レーザ光のエネルギーによって非晶質シリコン
が溶融し、固まる時に多結晶シリコンとなる。この固ま
る時の時間によって結晶性（主に結晶粒径、グレインサ
イズ）が決められる。本発明では、ゲート電極５の上層
５ａとして比較的熱伝導性の小さな材料を用いており、
その分水平方向の熱拡散が少くなり、溶融してから固ま
るまでのスピードが遅くなる。これにより、実用的に見
て十分大きな結晶粒径を有する多結晶シリコンが得られ
る。又、ゲート電極５は台形形状に加工されている為、
段差部における半導体薄膜２の断切れを防止することが
可能である。

【００１７】（Ｄ）に示す様に、半導体薄膜２の上にＳ
ｉＯ₂ をＰＥ−ＣＶＤ法で堆積する。ここで裏面露光技
術を使ってＳｉＯ₂ をパタニングし、ストッパ６に加工
する。即ち、遮光性を有するゲート電極５をマスクとし
て裏面露光を行うことによりセルフアライメントでゲー
ト電極５に整合したストッパ６を得ることができる。こ
こで、ストッパ６をマスクとしてイオンドーピング法に
より不純物（例えばリン）を比較的低濃度で半導体薄膜
２に注入する。更に、ストッパ６とその周辺をフォトレ
ジストで被覆した後、比較的高濃度で不純物（例えばリ
ン）をイオンドーピング法により半導体薄膜２に注入す
る。これにより、ソース領域７及びドレイン領域８が形
成される。又、レジストで被覆された半導体薄膜２の部
分には比較的低不純物濃度のＬＤＤ領域７１，８１が残
される。この後、不要になったフォトレジストは除去さ
れる。イオンドーピング法はプラズマ状態のイオンを一
気に電界加速して半導体薄膜２にドーピングするもので
あり、短時間で処理できる。

【００１８】最後に（Ｅ）に示す様に、ドーピングされ
た原子を活性化する為に再度レーザ光を照射する。再結
晶化と同一方法であるが、結晶を大きくする必要がない
為弱いエネルギーで十分である。この後、配線間の絶縁
の為にＳｉＯ₂ を堆積して層間膜９とする。この層間膜
９にコンタクトホールを開口した後、金属アルミニウム
などをスパッタで堆積し、所定の形状にパタニングして
配線１０に加工する。以下、表示用の薄膜半導体装置を
製造する場合には、必要に応じてパシベーション膜、平
坦化膜及び画素電極を形成する。

【００１９】図３は、レーザアニール時における半導体
薄膜の温度変化を模式的に表わしたものである。レーザ
アニールでは、例えばエキシマレーザ光がパルス的に照
射される。パルス照射と共に半導体薄膜を構成するシリ
コン（Ｓｉ）の温度は急激に上昇し、融点を超える。こ
の後しばらく定常状態を保った後、パルス照射の終了と
共にＳｉの温度は室温まで徐々に低下する。この時、一
旦溶融したシリコンが固化し、多結晶状態が得られる。
冷却過程は下地のゲート電極の熱伝導性に依存してい
る。曲線（１）に示す様に、ゲート電極が従来の単層金
属膜からなる場合、シリコンの温度は急激に低下する。
一方、曲線（３）に示す様に、ガラスなどからなる絶縁
基板上のシリコンは比較的緩慢に冷却化する。これは、
ガラスの熱伝導性が金属などに比べ低い為である。曲線
（２）は本発明に従ってゲート電極の上層を比較的熱伝
導度の低い材料で構成した場合の冷却カーブを表わして
いる。グラフから明らかな様に、この冷却曲線（２）は
冷却曲線（３）に近づいている。即ち、本発明によれ
ば、ガラス上のシリコンとゲート電極上のシリコンが溶
融してから固まるまでの時間差を小さくすることができ
る。これにより、下地の相違に係わらずほぼ均一な結晶
状態のシリコンを得ることができ、レーザアニールの条
件を最適化することが容易である。

【００２０】図４はゲート電極５の形成方法の他の実施
例を示す工程図である。（Ａ）に示す様に、ガラスなど
からなる絶縁基板１の上に下層５ｂとなる金属膜をスパ
ッタリングする。例えば、金属膜としてＴｉを２００ｎ
ｍの厚みで形成する。次に（Ｂ）に示す様に、下層５ｂ
をゲート電極の形状にパタニングする。更に（Ｃ）に示
す様に、下層５ｂの表面を改質して、上層５ａを設け
る。即ち、下層５ｂを窒素雰囲気中で熱処理することに
より、ＴｉＮからなる上層５ａが形成される。この様に
して、上層５ａと下層５ｂを重ねた多層構造を有するゲ
ート電極５が得られる。以下の工程は、図２と同様であ
る。

【００２１】図５は本発明に係る薄膜半導体装置の第２
実施形態を示す模式的な部分断面図である。図１に示し
た第１実施形態と対応する部分には対応する参照番号を
付して理解を容易にしている。本実施形態でも、下から
順にゲート電極５、絶縁膜４及び半導体薄膜２を積層し
たボトムゲート構造の薄膜トランジスタ３を絶縁基板１
上に集積形成している。特徴事項として、ガラスなどか
らなる絶縁基板１の表面には、平面的に見てゲート電極
５と隣接する様に熱伝導性の下地膜２０が形成されてお
り、絶縁基板１表面の熱伝導状態を一様化している。こ
の関係で、ゲート電極５はＣｒ，Ｍｏ，Ｔａなどの単層
金属膜となっている。一方、下地膜２０はＩＴＯなどの
透明導電膜からなる。半導体薄膜２は絶縁膜４を介して
ゲート電極５及び下地膜２０の上に延在した状態で、レ
ーザ光などのエネルギー照射により再結晶化された多結
晶構造を有する。以上の様に、本実施形態では、ボトム
ゲート型の薄膜トランジスタにおいて、半導体薄膜２を
レーザアニールで再結晶化処理する場合、熱分布を均一
にする為ゲート電極５の回りにガラスよりも大きな熱伝
導性を有する下地膜２０を設けている。これにより、良
質の多結晶構造を得ることができる。

【００２２】図６は本発明に係る薄膜半導体装置を駆動
基板として組み立てられたアクティブマトリクス型液晶
表示装置の一例を示す模式的な斜視図である。この表示
装置は駆動基板１と対向基板６０との間に液晶などから
なる電気光学物質５０を保持した構造となっている。駆
動基板１には画素アレイ部と周辺回路部とが集積形成さ
れている。周辺回路部は垂直走査回路４１と水平走査回
路４２とに分かれている。又、駆動基板１の上端側には
外部接続用の端子電極４７も形成されている。各端子電
極４７は配線４８を介して垂直走査回路４１及び水平走
査回路４２に接続している。画素アレイ部には互いに交
差するゲート配線４３と信号配線１０が形成されてい
る。ゲート配線４３は垂直走査回路４１に接続し、信号
配線１０は水平走査回路４２に接続している。両配線４
３，１０の交差部には画素電極１４とこれを駆動する薄
膜トランジスタ３とが形成されている。一方、対向基板
６０の内表面には図示しないが対向電極が形成されてい
る。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１側面
によれば、ゲート電極は比較的熱伝導度が低く且つコン
タクトを取る為に必要な導電性を備えた上層と、比較的
熱伝導度が高く且つ配線として必要な導電性を備えた下
層とを重ねた多層構造を有している。係る構成により、
半導体薄膜は絶縁膜を介してゲート電極及び絶縁基板の
上に延在した状態でエネルギー照射を受け、均一且つ最
適に再結晶化された多結晶構造を呈することが可能にな
る。又、本発明の第２側面によれば、絶縁基板の表面に
は平面的に見てゲート電極と隣接する様に熱伝導性の下
地膜が形成されており、絶縁基板表面の熱伝導状態を一
様化している。半導体薄膜は絶縁膜を介してゲート電極
及び下地膜の上に延在した状態でエネルギー照射を受
け、均一且つ最適に再結晶化された多結晶構造が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る薄膜半導体装置の第１実施形態を
示す部分断面図である。

【図２】第１実施形態の製造方法を示す工程図である。

【図３】レーザアニール処理時における半導体薄膜の温
度変化を示すグラフである。

【図４】本発明に係る薄膜半導体装置の製造方法の他の
例を示す工程図である。

【図５】本発明に係る薄膜半導体装置の第２実施形態を
示す部分断面図である。

【図６】本発明に係る薄膜半導体装置を用いて組み立て
られたアクティブマトリクス表示装置の一例を示す模式
的な斜視図である。

【図７】ボトムゲート型薄膜トランジスタ及びトップゲ
ート型薄膜トランジスタの信頼性を比較したグラフであ
る。

【符号の説明】

１・・・絶縁基板、２・・・半導体薄膜、４・・・絶縁
膜、５・・・ゲート電極、７・・・ソース領域、８・・
・ドレイン領域、９・・・層間膜、１０・・・信号配
線、１４・・・画素電極、２０・・・下地膜

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 29/78 ６１７Ｊ ６２７Ｇ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下から順にゲート電極、絶縁膜及び半導
   体薄膜を積層したボトムゲート構造の薄膜トランジスタ
   を絶縁基板上に集積形成した薄膜半導体装置であって、 前記ゲート電極は、少くとも比較的熱伝導度が低く且つ
   コンタクトを取る為に必要な導電性を備えた上層と、比
   較的熱伝導度が高く且つ配線として必要な導電性を備え
   た下層とを重ねた多層構造を有し、 前記半導体薄膜は、該絶縁膜を介して該ゲート電極及び
   該絶縁基板の上に延在した状態でエネルギー照射により
   再結晶化された多結晶構造を有することを特徴とする薄
   膜半導体装置。
2. 【請求項２】 前記ゲート電極は、断面形状が台形にな
   っていることを特徴とする請求項１記載の薄膜半導体装
   置。
3. 【請求項３】 前記ゲート電極は、上層及び下層の少く
   とも一方が遮光性であることを特徴とする請求項１記載
   の薄膜半導体装置。
4. 【請求項４】 下から順にゲート電極、絶縁膜及び半導
   体薄膜を積層したボトムゲート構造の薄膜トランジスタ
   を絶縁基板上に集積形成した薄膜半導体装置であって、 前記絶縁基板の表面には、平面的に見て該ゲート電極と
   隣接する様に熱伝導性の下地膜が形成されており、絶縁
   基板表面の熱伝導状態を一様化するとともに、 前記半導体薄膜は、該絶縁膜を介して該ゲート電極及び
   該下地膜の上に延在した状態でエネルギー照射により再
   結晶化された多結晶構造を有することを特徴とする薄膜
   半導体装置。
5. 【請求項５】 所定の間隙を介して接合した一対の絶縁
   基板と、該間隙に保持された電気光学物質とを備え、一
   方の絶縁基板には対向電極が形成され、他方の絶縁基板
   には下から順にゲート電極、絶縁膜及び半導体薄膜を積
   層したボトムゲート構造の薄膜トランジスタ及び画素電
   極が集積形成された表示装置であって、 前記ゲート電極は、少くとも比較的熱伝導度が低く且つ
   コンタクトを取る為に必要な導電性を備えた上層と、比
   較的熱伝導度が高く且つ配線として必要な導電性を備え
   た下層とを重ねた多層構造を有し、 前記半導体薄膜は、該絶縁膜を介して該ゲート電極及び
   該絶縁基板の上に延在した状態でエネルギー照射により
   再結晶化された多結晶構造を有することを特徴とする表
   示装置。
6. 【請求項６】 所定の間隙を介して接合した一対の絶縁
   基板と、該間隙に保持された電気光学物質とを備え、一
   方の絶縁基板には対向電極が形成され、他方の絶縁基板
   には下から順にゲート電極、絶縁膜及び半導体薄膜を積
   層したボトムゲート構造の薄膜トランジスタ及び画素電
   極が集積形成された表示装置であって、 前記他方の絶縁基板の表面には、平面的に見て該ゲート
   電極と隣接する様に熱伝導性の下地膜が形成されてお
   り、絶縁基板表面の熱伝導状態を一様化するとともに、 前記半導体薄膜は、該絶縁膜を介して該ゲート電極及び
   該下地膜の上に延在した状態でエネルギー照射により再
   結晶化された多結晶構造を有することを特徴とする表示
   装置。