JPH04180624A - パターンの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はパターンの形成方法に関する。

〔従来の技術〕

液晶デイスプレィ等の画素を駆動するのに薄膜トランジ
スタが用いられる。従来はこれを、プラズマＣＶＤ、ス
パッタ等による一括成膜後、フォトリソグラフィによる
パターニング、エツチング等の工程を経てパターンを形
成していた。この方法は多工程である上、レジストの塗
布、除去工程を通じて、素子自体に損傷を与える可能性
が高いため、デイスプレィが大面積化するのに伴って、
歩留が著しく低下する一可能性が懸念されている。

工程数短縮を実現する方法の一つとして、レジスト工程
を経ることなく、薄膜のパターン形成を可能とするレー
ザＣＶＤをＴＦＴ形成に適用しようとする試みが第４９
回応用物理学関係連合講演会講演番号５Ｐ−Ｌ−１１に
樋浦らにより報告されている。しかし、この方法では、
−回の成膜で形成し得るＴＰＴのパターン個数は、レー
ザ光のビーム面積で決まるため、工程数は削減されるも
のの、現状のレーザの出力では、１枚のパネルを作成す
るのに、多数回のレーザ照射が必要となり、スループッ
トは先に述べたレーザを用いない方法以下になってしま
う。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように従来のフォトリソグラフィを用いたパターン
の形成方法では、高歩留でデイスプレィパネルを製作す
ることが困難であり、また従来のレーザを用いた直接成
膜でのパターンの形成方法では、スループットの確保が
困難である。本発明の目的はこのような従来方法の問題
点を解決したパターンの形成方法を提供することにある
。

〔課題を解決するための手段〕

第１の発明のパターンの形成方法は、基板上に形成され
た薄膜上にレーザ光を照射し、所望するパターン部分を
局所的に加熱して再結晶化した後、前記薄膜に対するエ
ツチング速度が再結晶化した前記パターン部分よりも大
きいエッチャントを用いて前記薄膜をエツチングするも
のである。

第２の発明のパターンの形成方法は、薄膜が形成された
基板を、レーザ光照射により分解されて前記薄膜表面を
改質するガスの雰囲気中に置き、所望パターン部分にレ
ーザ光を走引して薄膜を改質した後、前記薄膜に対する
エツチング速度が改質した前記パターン部分よりも大き
いエッチャントを用いて前記薄膜をエツチングするもの
である。

〔作用〕

エツチング速度の異なる材料で構成された薄膜表面をエ
ツチングすると、エツチング速度の低い材料が十分な厚
みを有している場合にはエツチング速度が高い材料が完
全に除去された時点でもエツチング速度の低い材料は残
存している。また、水素化アモルファスシリコンは、加
熱により再結晶化し、ドライエツチングでのエツチング
速度が非晶質シリコンに比べて低いポリシリコンに改質
される。これらのことを利用して、水素化アモルファス
シリコン膜を基板全面に形成した後、レーザアニールに
よりこれを部分的にポリシリコンに改質し、その後ドラ
イエツチングすることによって、水素化アモルファスシ
リコンは除去されてポリシリコンのパターンを形成する
ことができる。

また同様に水素化アモルファスシリコンを一括成膜した
後、同様のレーザ照射を酸素ガス雰囲気で行った場合に
は、表面を酸化シリコンに、窒素ガス雰囲気で行った場
合には窒化シリコンにそれぞれ改質することができる。

酸化シリコン及び窒化シリコンのドライエツチングでの
エツチング速度は、エッチャントを適正に選べば、非晶
質シリコンよりはるかに低くすることが可能なので、表
面に酸化シリコン、もしくは窒化シリコンを有するポリ
シリコンのパターン−を形成することが可能である０本
発明では、パターン形成にレジストを用いないので、半
導体素子に対する損傷が少ない。また、レーザによる再
結晶化、及びレーザによる酸化、窒化等の改質に要する
時間は、レーザによる成膜に要する時間に比べて、はる
かに短いので、レーザＣＶＤでパターンを形成する場合
のようにスルーブツトの低下を招くこともない。

〔実施例〕

以下石英基板上にポリシリコン薄膜によるＴＰＴマトリ
ックスのパターンを形成する場合に本発明による方法を
適用した実施例を図面を参照して詳細に説明する。

まず第１図に示すように、プラズマＣＶＤ装置のチャン
バ１の中のヒータ３上に、ドレイン及びソース電極とし
て、ｎ“Ｓｉ層を表面に有するＣｒ膜のパターン５が設
けられた石英基板２を固定する。次で原料ガスとしてＳ
ｉＨ４を用い、プラズマＣＶＤ法により、石英基板２の
全面に水素化非晶質シリコン（ａ−３ｉ：Ｈ）６膜を約
２００　ＯＡの厚さに形成する。

次に第２図に示すように、石英基板２をレーザ照射装置
のチャンバＩＡのＸＹステージ７の上に固定し、窒素雰
囲気中でＸＹステージ７を走引してＴＰＴ形成部分にレ
ンズ１０１石英窓８を通して、ＸｅＣル−ザ９の出射光
を照射し、非晶質シリコン膜を再結晶化してポリシリコ
ン膜６Ａに改質する。

次に第３図に示すように、石英基板２をドライエツチン
グ装置のチャンバＩＢ内に入れ、エッチャントガスとし
てフレオンガスを流し、プラズマ電極４Ａによるプラズ
マ放電でこれを励起することによって表面を数１０秒間
エツチングする。ポリシリコン膜６Ａのエツチング速度
は非晶質シリコンより小さいので、ＸｅＣｌレーザで再
結晶化されたポリシリコンパターンの部分だけが残り、
ポリシリコンアイランドのマトリックスが形成される。

レーザ光照射を酸素雰囲気中で行えば、ポリシリコン膜
６Ａの表面は酸化シリコン膜に改質される。酸化シリコ
ン膜の場合は、四塩化炭素をエッチャントとするドライ
エツチングによるエツチング速度が非晶質シリコンのエ
ツチング速度より著しく小さいので、表面に酸化シリコ
ン膜を有するポリシリコンパターンのアイランドを形成
でき、表面の酸化膜をゲート絶縁膜として利用すること
ができる。この場合、レーザ照射は必ずしも酸素雰囲気
中でなくとも構わない。亜酸北壁素中でＡｒＦレーザを
照射することによって亜酸化を素を光化学分解し、非晶
質シリコン膜表面と反応させることによっても表面を酸
化シリコンに改質することができる。

レーザ光照射を望素雰囲気で行えば、ポリシリコン膜の
表面は窒化シリコン膜に改質される。窒化シリコン膜の
場合も、酸化シリコン膜の場合と同様のドライエツチン
グにより、表面に窒化シリコン膜を有するポリシリコン
パターンのアイランドを形成でき、表面の窒化シリコン
膜をゲート絶縁膜として利用することができる。

このように本実施例においてはレジストを一切用いない
ので、工程数が少なくてすむ上、素子に損傷が加わるこ
ともないので、高歩留でＴＰＴマトリックスを形成する
ことができる。またレーザによるアニールに要する時間
は、一つの素子当り０．１秒足らずと十分に短いので、
レーザＣＶＤを使う方法のように著しくスループットを
下げることもない。

本発明においては必らずしも一括成膜をプラズマＣＶＤ
で行う必要はなく、スパッタ、熱ＣＶＤ等の方法で行っ
ても構わない。またレーザは必ずしもエキシマレーザに
限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しないも
のであれば、如何なるレーザでも構わない。またエツチ
ングの方法は必ずしもドライエツチング法に限定される
ものではなく、ウェットエツチング法でも構わない。但
しこの場合°、水水素化７ルルフアスシリコン膜選択的
にエツチングするエッチャントとして、水酸化カリウム
等のアルカリ溶液を用いるので、ＴＰＴの電気特性に劣
化が生じさせないためには十分な洗浄が必要となる。

〔発明の効果〕 以上説明したように本発明の方法によれば、高歩留でス
ルーブツトを下げることなくデイスプレィデバイス等に
用いられるＴＰＴマトリックスのパターンを形成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の実施例に用いられるＣＶ
Ｄ装置、レーザ照射装置及びドライエツチング装置の模
式断面図である。 １〜ＩＢ・・・チャンバ、２・・・石英基板、３・・・
ヒータ、４，４Ａ・・・プラズマ電極、５・・・Ｃｒ膜
パターン、６−　　ａ−Ｓｉ：Ｈ膜、７−、　Ｘ　Ｙス
テージ、８・・・石英窓、９・・・ＸｅＣｌレーザ、１
０・・・レンズ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上に形成された薄膜上にレーザ光を照射し、所
   望するパターン部分を局所的に加熱して再結晶化した後
   、前記薄膜に対するエッチング速度が再結晶化した前記
   パターン部分よりも大きいエッチャントを用いて前記薄
   膜をエッチングすることを特徴とするパターンの形成方
   法。 ２、薄膜が形成された基板を、レーザ光照射により分解
   されて前記薄膜表面を改質するガスの雰囲気中に置き、
   所望パターン部分にレーザ光を走引して薄膜を改質した
   後、前記薄膜に対するエッチング速度が改質した前記パ
   ターン部分よりも大きいエッチャントを用いて前記薄膜
   をエッチングすることを特徴とするパターンの形成方法
   。