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薄膜結晶化方法 コモンズ

国内特許コード P07A012458
整理番号 ID5062
掲載日 2007年12月28日
出願番号 特願2004-242351
公開番号 特開2006-060130
登録番号 特許第4701376号
出願日 平成16年8月23日(2004.8.23)
公開日 平成18年3月2日(2006.3.2)
登録日 平成23年3月18日(2011.3.18)
発明者
  • 白井 肇
出願人
  • 学校法人埼玉大学
発明の名称 薄膜結晶化方法 コモンズ
発明の概要

【課題】アモルファス薄膜を簡単な構成で短時間に結晶化できる薄膜結晶化装置を提供する。
【解決手段】非結晶薄膜を溶融した後に再結晶化する薄膜結晶化装置に、絶縁体から成る細管34と、細管の一端にプラズマ生成ガスを導入するプラズマ生成ガス供給手段36と、細管34の周囲を囲むコイル33と、コイル33に高周波電力を供給する高周波電源31と、細管34の他端と非結晶薄膜51との対向位置、及び、細管34の他端と非結晶薄膜51との距離aを変える移動手段とを設け、細管34の他端に生成するマイクロプラズマジェット40を、大気中に配置された非結晶薄膜51に照射する。簡単な構成でありながら、非結晶薄膜を短時間で溶融することができる。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


近年、多結晶シリコン薄膜は、薄膜トランジスタ(TFT)のチャネル層や太陽電池用基板等に利用されている。
この多結晶シリコン薄膜は、下記特許文献1に記載されているように、ガラス基板やSiO2膜上にシリコンのアモルファス薄膜を形成し、これにレーザを照射して結晶化する方法(レーザアニール)で主に生成される。



図5は、下記特許文献1に記載されたレーザアニール装置を示している。この装置は、高エネルギのエキシマレーザを出力するレーザ発振器20と、レーザ光21の方向を変える反射ミラー27と、レーザ光を方形のラインビームに整形するための長軸ホモジナイザー22a及び短軸ホモジナイザー22bと、レーザ光の方向を変える反射ミラー28と、基板50上のアモルファスシリコン51にラインビーム24を集光する集光レンズ23とを備えている。
アモルファスシリコン膜51が形成された基板50は、レーザアニール装置の真空室内に設置され、このアモルファスシリコン膜51に長軸(紙面に垂直な方向)×短軸(紙面に平行な方向)が約200×0.4mmの方形のラインビーム24が照射される。また、アモルファスシリコン膜51の全面を結晶化するために、ラインビーム24の1ショット当り、ラインビーム短軸幅の5~10%の送りピッチで基板50を短軸方向(矢印方向)に移動している。そのため、基板50は、同一箇所に10~20回のレーザ光の照射を受けることになる。



レーザが照射されたアモルファスシリコン膜51は、溶融(シリコンの溶融温度は1200℃)した後、冷却速度の速い溶融領域の縁部分から固化が始まり、固化した部分が成長核となって結晶が生成する。そして、基板50の同一箇所が複数回レーザ照射されることで結晶が成長し、結晶化度の高い多結晶シリコン膜52が生成する。
こうしたレーザアニールにより、結晶粒1~2μの多結晶シリコン膜を得ることができる。

【特許文献1】特開2003-282433号公報

産業上の利用分野


本発明は、シリコン(Si)等のアモルファス薄膜を結晶化する方法と、その方法を実施する装置に関し、特に、簡単な装置で短時間に多結晶化することを可能にしたものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
非結晶薄膜を溶融した後に再結晶化する薄膜結晶化方法において、
細管に導入したプラズマ生成ガスを前記細管の先端から大気中に噴出させて前記細管の先端にマイクロプラズマジェットを生成し、前記細管の先端から距離を置いた非結晶薄膜に前記マイクロプラズマジェットを大気中で照射し、該非結晶薄膜の同一位置への照射時間を1秒より短い時間に設定して前記非結晶薄膜を溶融するとともに、
前記細管を絶縁体で形成し、前記細管の周囲に設けたコイルに高周波電力を供給して前記細管内部に誘導電場を生成し、前記細管に導入したプラズマ生成ガスをプラズマ化して前記マイクロプラズマジェットを生成することを特徴とする薄膜結晶化方法。

【請求項2】
非結晶薄膜を溶融した後に再結晶化する薄膜結晶化方法において、
細管に導入したプラズマ生成ガスを前記細管の先端から大気中に噴出させて前記細管の先端にマイクロプラズマジェットを生成し、前記細管の先端から距離を置いた非結晶薄膜に前記マイクロプラズマジェットを大気中で照射し、該非結晶薄膜の同一位置への照射時間を1秒より短い時間に設定して前記非結晶薄膜を溶融するとともに、
前記細管を金属で形成し、前記細管に高周波電力を印加して前記細管の先端から噴出する前記プラズマ生成ガスをプラズマ化し、前記細管の先端から1~3mmの距離に置いた非結晶薄膜に前記マイクロプラズマジェットを照射することを特徴とする薄膜結晶化方法。

【請求項3】
前記マイクロプラズマジェットの前記非結晶薄膜に対する照射位置を順次移動させることを特徴とする請求項1または2に記載の薄膜結晶化方法。

【請求項4】
複数の前記細管の先端に生成した複数の前記マイクロプラズマジェットを前記非結晶薄膜に同時に照射することを特徴とする請求項1または2に記載の薄膜結晶化方法。
産業区分
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2004242351thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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