特許

J-GLOBAL ID：200903009103047148

プラスチック基板上に薄膜トランジスタを形成させる方法

発明者： キャレイ,ポール,ジェイ. ,  スミス,パトリック,エム. ,  シグモン,トーマス,ダブリュ. ,  アセーヴズ,ランディー,シー.
出願人/特許権者： ザ リージェンツ オブ ザ ユニヴァーシティー オブ カリフォルニア
代理人 (1件)： 石川 泰男 (外1名)
公報種別：公表公報
出願番号（国際出願番号）：特願平9-531923
公開番号（公開出願番号）：特表2001-508937
出願日： 1997年03月05日
公開日（公表日）： 2001年07月03日
要約：

【要約】プラスチック基板(10)上に薄膜トランジスタ(TFTs)を形成させる方法は、標準的薄膜トランジスタ組み立て技術に取って代り、標準的なガラス、石英及びシリコンウェハを基にした基板の代わりに安価なプラスチック基板を使えるように、十分低い加工温度を使用する。そのプロセスは、半導体(20)、誘電体(11,24)及び金属(21,22,23)を低温で付着させる技術と、パルス発生のエネルギーソースを持つTFT中に半導体層(20)を結晶させて不純物を加える技術と、バックゲートTFT構造だけでなくトップゲートの自己調整構造を創りだす技術とに基づいている。そのプロセスは、十分低い温度で無定形且つ多結晶チャネルのシリコンTFTsの組み立てを可能にして、プラスチック基板の損傷を防止する。そのプロセスは、フラットパネルディスプレイ及び携帯用エレクトロニックスのような、大きな分野の低コストのエレクトロニックスに用途がある。

請求項（抜粋）：

1.低温プラスチック基盤上にシリコンの薄膜トランジスタを組み立てる方法であって、低温プラスチック基盤を提供すること、その基盤上に最初の絶縁層を形成すること、その最初の絶縁層の上に無定形シリコンの層を形成すること、その無定形シリコン層の上に第二の絶縁層を形成すること、その第二の絶縁層の上に金属層を形成すること、その金属層の一部を除去すること、少なくともそのシリコン層の一部が露出した状態で残るように第二の絶縁層の一部を除去すること、その露出されたシリコン層をパルスレーザー加工によって不純物を加えて結晶化させること、その不純物を加えたシリコン層と残っている金属層の上に第三の絶緑層を生成させること、その第三の絶縁層に接触路を形成すること、そしてその接触路にソース、ゲート及びドレーン接触及び相互接続金属化を形成することとを含む方法。 2.さらに、第二の絶縁層を形成するに先立って、少なくとも無定形シリコン層の一部ポリシリコンに変換させることを含む請求範囲第1項の方法。 3.その無定形シリコンのポリシリコンへの変換は、その無定形シリコンの少なくとも一部の上に少なくとも一つのレーザーパルスを向けることによって実施する請求範囲第2項の方法。 4.少なくとも一つのレーザーパルスをエキシマレーザーによって生じさせる請求範囲第3項の方法。 5.第一及び第二の絶縁層がSiO2、SiN成いはポリアミドで形成されている請求範囲第1項の方法。 6.ゲート金属層が、アルミニウム、銅、モリブデン、クロム、タンタル、タングステン、ニッケル、チタン、ケイ素、チタン-ケイ素合金、アルミニウム-ケイ素合金、アルミニウム-銅合金、チタン-アルミニウム合金、及びケイ化物で形成されている請求範囲第1項の方法。 7.ソース、ゲート及びドレーンの相互接続金属化が、アルミニウム、銅、モリブデン、クロム、タンタル、タングステン、ニッケル、チタン、チタン-ケイ素合金、アルミニウム-ケイ素合金、アルミニウム-銅合金、チタン-アルミニウム合金、及びケイ化物で形成されている請求範囲第1項の方法。 8.露出したシリコンのドーピングを、PF5、BF3、B2H6及びAsF5から成る群から選ばれたドーパントガス中で実施する請求範囲第1項の方法。 9.イオンシャワー、イオン移植及びCVDE付着の群から選ばれた技術によって予め付着されたドーパント膜を使用して、ドーピングを実施する請求範囲第1項の方法。 10.露出されたシリコンの結晶化は、各レーザーパルス或いは多数のレーザーパルスの各グループに対するレーザーの影響を増加させながら、レーザーパルスをシリコンの上に向けることによって実施する請求範囲第1項の方法。 11.前記レーザーの影響が30-600mJ/cm2の範囲にある請求範囲第10項の方法。 12.露出したシリコンのドーピング及び/或いは結晶化を真空条件下で実施する請求範囲第1項の方法。 13.さらに、PET、E-CTFE、E-TFE、PES、PTFE、FEP及びHDPEから成る群から選ばれた材料からその低温プラスチック基盤を形成させることを含む請求範囲第1項の方法。 14.前記低温プラスチック基盤が、約250°Cより高く維持された加工温度に耐えることができない材料から成る請求範囲第1項の方法。 15.第一及び第二の絶縁層と無定形シリコン層の形成が、約100°Cより高くない温度で実施される請求範囲第1項の方法。 16.さらに、第一の絶縁層を低温プラスチック基盤の上に形成させるに先立ち、その低温プラスチック基盤を約110から150°Cの温度で焼きなますことを含む請求範囲第1項の方法。 17.薄膜トランジスタであって、低温プラスチックから成る基盤と、そのプラスチックの上のSiO2の断熱層と、その断熱SiO2層の上のシリコン層と、前記シリコン層は不純物を加えられたシリコンの部分及び不純物を加えられていないシリコンの部分から成り、前記シリコン層はポリシリコンの部分を含んでいるシリコン層と、そのシリコン層の少なくとも一部の上にSiO2のゲート誘電層と、そのSiO2のゲート誘電層の少なくとも一部の上のゲート金属層と、前記シリコン層及び前記ゲート金属層の部分の上の酸化物の層と、ソース、ゲート及びドレーン接続部及び相互接続部を明示している前記シリコン層及び前記ゲート金属層の部分の上の金属接続部とを含む薄膜トランジスタ。 18.前記不純物を加えられていないシリコンはポリシリコン或いは無定形シリコンである請求範囲第17項の薄膜トランジスタ。 19.前記低温プラスチック基盤は、約250°Cよりも高い温度に維持された加工温度に耐えることができない請求範囲第17項の薄膜トランジスタ。 20.基盤上にシリコンを基にした薄膜トランジスタ(TFT)を形成させる方法であって、約250°Cよりも高い温度に維持された加工温度に耐えることができない低温の柔軟性のある或いは固いプラスチック基盤を提供すること、その基盤に損傷を与える加工温度を約100μs以上維持することなく、そのプラスチック基盤上にTFT構造を組み立てることとを含む方法。

IPC (3件)：

H01L 29/786 ,  H01L 21/20 ,  H01L 21/336

FI (4件)：

H01L 29/78 627 G ,  H01L 21/20 ,  H01L 29/78 616 L ,  H01L 29/78 617 M

引用特許：

審査官引用 (1件)

• レーザー処理方法およびレーザー処理装置
  公報種別：公開公報   出願番号：特願平4-108489   出願人：株式会社半導体エネルギー研究所