JP2000114174A - Manufacture of semiconductor film, manufacture of thin- film transistor, active matrix substrate and annealing equipment - Google Patents
Manufacture of semiconductor film, manufacture of thin- film transistor, active matrix substrate and annealing equipmentInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、基板表面に形成し
た半導体薄膜にエネルギー光を照射してその結晶化処
理、あるいは結晶性を高めるための処理を行う半導体膜
の製造方法、それを用いた薄膜トランジスタ（以下、Ｔ
ＦＴという。）の製造方法、この方法で製造したＴＦＴ
を用いたアクティブマトリクス基板、および半導体膜の
製造方法に用いるアニール装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor thin film in which a semiconductor thin film formed on a substrate surface is irradiated with energy light to perform a crystallization treatment or a treatment for improving crystallinity, and to use the method. Thin film transistor (hereinafter, T
It is called FT. ), A TFT manufactured by this method
More specifically, the present invention relates to an active matrix substrate using the same and an annealing apparatus used for a method of manufacturing a semiconductor film.
【０００２】[0002]
【従来の技術】液晶表示装置に用いられるアクティブマ
トリクス基板では、基板に汎用の安価なガラス基板を用
いることができるよう低温プロセスによるＴＦＴの製造
が望まれている。ここで、ＴＦＴのチャネル領域等を形
成するのに必要なシリコン膜のうち、アモルファスシリ
コン膜については低温プロセスによって成膜できるもの
の、アモルファスシリコンのままでは得られるＴＦＴの
移動度が低いという欠点がある。2. Description of the Related Art In an active matrix substrate used for a liquid crystal display device, it is desired to manufacture a TFT by a low-temperature process so that a general-purpose inexpensive glass substrate can be used as the substrate. Here, among the silicon films necessary for forming the channel region and the like of the TFT, an amorphous silicon film can be formed by a low-temperature process, but the amorphous silicon film has a drawback that the mobility of the obtained TFT is low. .
【０００３】そこで、基板上に形成したアモルファスシ
リコン膜にレーザー光（エネルギー光）を照射して溶融
結晶化する方法（レーザーアニール）が検討されてい
る。このようなレーザー光による溶融結晶化において
は、その照射レーザー光強度により得られる結晶性半導
体膜の結晶性は大きく異なる。照射されたレーザー光の
エネルギー密度が弱すぎると、十分な結晶成長が進ま
ず、逆に強すぎるとアモルファスシリコン膜は微結晶化
と呼ばれる粒径が数〜数十ｎｍの微小粒の集合体となっ
てしまう。そのためレーザー光の照射エネルギー密度は
この微結晶化が起こらず、かつその範囲で可能な限り強
いレベルに設定されている。Therefore, a method (laser annealing) of irradiating a laser beam (energy light) to an amorphous silicon film formed on a substrate to melt and crystallize the film is being studied. In such melt crystallization by laser light, the crystallinity of the crystalline semiconductor film obtained by the intensity of the irradiation laser light is greatly different. If the energy density of the irradiated laser beam is too weak, sufficient crystal growth does not proceed.If the energy density is too strong, the amorphous silicon film becomes an aggregate of fine grains having a grain size of several to several tens nm called microcrystallization. turn into. For this reason, the irradiation energy density of the laser beam is set to a level as high as possible without causing this microcrystallization and within that range.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体膜の製造方法では、このような微結晶化のしきい
値を判断する方法として、予備照射工程としてのレーザ
ー光の１パルス照射を１度以上行い、その基板を集光ラ
ンプのような強い光の下にかざすなどして、オペレータ
ーの目視により、経験と勘に頼った判断が必要であっ
た。However, in the conventional method of manufacturing a semiconductor film, one pulse irradiation of laser light as a preliminary irradiation step is performed once as a method for determining such a threshold value of microcrystallization. As described above, it is necessary to judge by relying on experience and intuition by visually checking the operator by holding the substrate under strong light such as a condensing lamp.
【０００５】また分析的な手法としては、以前よりラマ
ン分光分析によるラマンスペクトルの半値幅または半々
値幅が結晶性の判断材料として用いられてきた。しかし
ながらこの方法では半値幅を求めるために、ソフトウェ
アーによるデータの処理と解析が必要であり、その場の
結晶性フィードバックには向かず、むしろ処理後の確認
として用いられてきた。As an analytical method, the half-width or half-width of the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy has been used as a material for determining the crystallinity. However, this method requires processing and analysis of data by software in order to obtain a half width, and is not suitable for in-situ crystallinity feedback, but rather has been used as a confirmation after processing.
【０００６】さらに微結晶化のしきい値は、ビーム形
状、光学系の透過率、アモルファスシリコン膜の膜厚な
どに応じて変動するものである。そのためには基板毎に
このような判断作業を行うことが必須となり、作業効率
上大変負担となり、前述したラマン分光分析の半値幅解
析といった処理を行っていては追いついていけない。こ
の対策としてはある数量の基板を流動する範囲において
は種々の条件における変動を見越して照射エネルギー密
度を決定してしまうのであるが、変動分によっても微結
晶化が生じないよう、最適値より幾分低めの照射エネル
ギー密度とするため、ＴＦＴ特性も低くなってしまう。Further, the threshold value of microcrystallization varies depending on the beam shape, the transmittance of the optical system, the thickness of the amorphous silicon film, and the like. For this purpose, it is necessary to perform such a determination operation for each substrate, which is very burdensome in terms of work efficiency, and cannot be caught up with the processing such as the half-width analysis of the Raman spectroscopic analysis described above. As a countermeasure, the irradiation energy density is determined in anticipation of fluctuations in various conditions in a range in which a certain number of substrates flow. Since the irradiation energy density is slightly lower, the TFT characteristics are also lowered.
【０００７】これら問題点に鑑みて、本発明の課題は、
時事、基板毎に変化する微結晶化のしきい値に対応し
て、絶えずこの微結晶化を超えないような照射エネルギ
ー密度条件によってレーザー結晶化が行えるよう、基板
毎簡潔に微結晶化のしきい値を確認し、エネルギー密度
の制御を行うことによって、半導体膜の結晶化率にばら
つきのない高品質な半導体膜の製造方法、それを用いた
ＴＦＴの製造方法、この方法で製造したＴＦＴを用いた
アクティブマトリクス基板、および半導体膜の製造方法
に用いるアニール装置を提供することにある。[0007] In view of these problems, an object of the present invention is to provide:
In accordance with current affairs and the threshold value of microcrystallization that changes for each substrate, the microcrystallization should be performed simply for each substrate so that laser crystallization can be performed under irradiation energy density conditions that do not constantly exceed this microcrystallization. By confirming the threshold value and controlling the energy density, a method of manufacturing a high-quality semiconductor film having no variation in the crystallization ratio of the semiconductor film, a method of manufacturing a TFT using the same, and a method of manufacturing a TFT manufactured using this method can be used. An object of the present invention is to provide an active matrix substrate used and an annealing apparatus used for a method of manufacturing a semiconductor film.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、基板上に半導体膜を形成する成膜工程
と、前記半導体膜に対してエネルギー光を照射して結晶
性半導体膜を得るアニール工程を有する半導体膜の製造
方法において、前記成膜工程前に前記半導体膜にエネル
ギー光を照射し、前記半導体膜からの光に基づいて前記
エネルギー光の照射エネルギー密度を決定する予備照射
工程を有することを特徴とする。According to the present invention, there is provided a film forming step of forming a semiconductor film on a substrate, and a step of irradiating the semiconductor film with energy light to form a crystalline semiconductor film. In the method of manufacturing a semiconductor film having an annealing step of obtaining the above, the semiconductor film is irradiated with energy light before the film forming step, and preliminary irradiation is performed to determine the irradiation energy density of the energy light based on the light from the semiconductor film. It is characterized by having a process.
【０００９】本発明では、アモルファスシリコン膜が形
成された基板の一枚毎に、上記のような微結晶化のしき
い値の確認を簡潔かつ正確に行った後、そのエネルギー
密度を超えないような条件において基板全面の結晶化を
行っている。このため、半導体膜は微結晶化のしきい値
を越えない最適なエネルギー密度によってアニールさ
れ、高い結晶性を有する。また基板間の半導体膜の結晶
化率にばらつきは生じない。それ故、このように構成し
た半導体膜を用いてＴＦＴを製造すると、いずれの基板
のＴＦＴからもばらつきのない高い電気特性を得られ
る。According to the present invention, after confirming the threshold value of microcrystallization as described above for each of the substrates on which the amorphous silicon film is formed, simply and accurately, the energy density is not exceeded. The entire surface of the substrate is crystallized under the proper conditions. Therefore, the semiconductor film is annealed at an optimum energy density that does not exceed the threshold for microcrystallization, and has high crystallinity. Further, there is no variation in the crystallization ratio of the semiconductor film between the substrates. Therefore, when a TFT is manufactured using the semiconductor film configured as described above, high electrical characteristics without variation can be obtained from the TFT on any substrate.
【００１０】本発明において、前記エネルギー光として
その種類に限定はなく、連続発振であるレーザー光を用
いたとしても、その予備照射工程においては断髪的な照
射によって同様な条件出しを行えばよい。また、ライン
ビームの長尺方向とは垂直となるＹ軸方向のビーム断面
形状は、頂上に平らな部分を有していても（トップフラ
ットビーム）、平らな部分を有さなくても（ガウシアン
ビーム）、いずれのビーム形状についても有効である
が、ガウシアンビームの場合は、微結晶化のしきい値を
確認できる幅が狭いため注意を要する。In the present invention, the type of the energy light is not limited, and even if a continuous wave laser light is used, the same condition may be set by a hair-cutting irradiation in the preliminary irradiation step. Further, the beam cross-sectional shape in the Y-axis direction perpendicular to the long direction of the line beam may have a flat portion at the top (top flat beam) or may not have a flat portion (Gaussian). Beam), and any beam shape is effective. However, in the case of a Gaussian beam, care must be taken because the threshold for confirming the threshold of microcrystallization is narrow.
【００１１】また、予備照射工程では、半導体膜に対し
て１パルスのラインビームであるエネルギー光の照射を
行ない、半導体膜をライン状に結晶化し、結晶性半導体
膜が微結晶化を生じる照射エネルギー密度（以下、微結
晶化のしきい値、とする）を求めた後、その微結晶化の
しきい値を超えないよう、結晶性半導体膜を得るアニー
ル工程の照射エネルギー密度を決定する。In the pre-irradiation step, the semiconductor film is irradiated with energy light, which is a one-pulse line beam, to crystallize the semiconductor film into a line, and to generate an irradiation energy at which the crystalline semiconductor film is microcrystallized. After the density (hereinafter, referred to as a threshold value of microcrystallization) is determined, an irradiation energy density of an annealing step for obtaining a crystalline semiconductor film is determined so as not to exceed the threshold value of the microcrystallization.
【００１２】また、本発明は、半導体膜は１０ｎｍから
６０ｎｍの膜厚の範囲に形成され、且つエネルギー密度
が６０〜１８０ｍＪ／ｃｍ２の範囲でアニールされるこ
とを特徴とする。特に、半導体膜の膜厚が２０〜４０ｎ
ｍの範囲ではレーザー光のエネルギー密度が１００〜１
６０ｍＪ／ｃｍ２の範囲に設定されてなる。このような
範囲で半導体膜をアニールすることにより、蒸発するこ
とがなく且つ非晶質の状態にもならずに多結晶化させる
ことが可能となる。Further, the present invention is characterized in that the semiconductor film is formed in a thickness range of 10 nm to 60 nm, and is annealed in an energy density range of 60 to 180 mJ / cm 2 . In particular, when the thickness of the semiconductor film is 20 to 40 n
m, the energy density of the laser beam is 100 to 1
It is set in the range of 60 mJ / cm 2 . By annealing the semiconductor film in such a range, the semiconductor film can be polycrystallized without evaporation and without being in an amorphous state.
【００１３】更に、このような半導体膜の製造方法に用
いるアニール装置では、前記エネルギー光を出射する光
源部、および該光源部から出射されたエネルギー光をラ
インビームへと成形する光学系を備える光照射装置と、
微結晶化を生じた状態を判定するための光学的な判断方
法としてのラマン分光分析の信号強度測定等の測定装置
と、該微結晶化の測定装置によって確認された微結晶化
のしきい値を超えないエネルギー密度によってエネルギ
ー光の照射を行う照射装置を有することを特徴とする。Further, in the annealing apparatus used in such a method of manufacturing a semiconductor film, a light source including a light source for emitting the energy light and an optical system for shaping the energy light emitted from the light source into a line beam. An irradiation device;
A measuring device such as a signal intensity measurement of Raman spectroscopy as an optical judgment method for judging a state in which microcrystallization has occurred, and a threshold value of microcrystallization confirmed by the microcrystallization measuring device. Characterized in that it has an irradiation device for irradiating energy light with an energy density not exceeding.
【００１４】本発明に係る半導体膜の製造方法は、この
方法で得た半導体膜からＴＦＴを製造することが好まし
く、この方法で製造したＴＦＴは、大型基板において高
性能の電気特性が要求される液晶表示装置用のアクティ
ブマトリクス基板上で駆動回路や画素スイッチング素子
を構成するのに適している。In the method of manufacturing a semiconductor film according to the present invention, it is preferable to manufacture a TFT from the semiconductor film obtained by this method, and the TFT manufactured by this method is required to have high-performance electrical characteristics on a large substrate. It is suitable for forming a driving circuit and a pixel switching element on an active matrix substrate for a liquid crystal display device.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】本発明の各実施の形態を説明する
前に、各形態で共通なアクティブマトリクス基板の基本
的な構成、およびＴＦＴを形成する基本的な工程を説明
する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing each embodiment of the present invention, a basic configuration of an active matrix substrate and a basic process for forming a TFT common to each embodiment will be described.
【００１６】［アクティブマトリクス基板の基本構成］
図１（Ａ）は、液晶表示装置に用いるアクティブマトリ
クス基板の構成を模式的に示す説明図である。[Basic Configuration of Active Matrix Substrate]
FIG. 1A is an explanatory diagram schematically illustrating a configuration of an active matrix substrate used for a liquid crystal display device.
【００１７】このアクティブマトリクス基板２は例えば
図１０もしくは図１１に示すような液晶表示装置(１)に
用いられる一方の基板(２)に相当するものであり、基板
２上にはデータ線３および走査線４が形成されている
（図１参照）。図１０は液晶表示装置の平面図であり、
アクティブマトリクス基板２と対向基板（ＯＰ）とによ
り形成されている。アクティブマトリクス基板には、駆
動回路（７０、６０）が基板上に形成されている。図１
のＨ−Ｈ’断面で液晶表示装置を示したのが図１１であ
る。This active matrix substrate 2 corresponds to one substrate (2) used in a liquid crystal display device (1) as shown in FIG. 10 or FIG. 11, for example. The scanning lines 4 are formed (see FIG. 1). FIG. 10 is a plan view of the liquid crystal display device,
It is formed by an active matrix substrate 2 and a counter substrate (OP). The drive circuit (70, 60) is formed on the active matrix substrate. FIG.
FIG. 11 shows the liquid crystal display device in the section HH ′ of FIG.
【００１８】基板（２）上にはデータ線３及び走査線４
には画素用薄膜トランジスタ（１０）を介して画素電極
が接続されてなり、画素領域５がマトリクス上に形成さ
れている。また、そこには画素用のＴＦＴ１０を介して
画像信号が入力され、液晶セルの液晶容量６が構成され
ている。The data lines 3 and the scanning lines 4 are provided on the substrate (2).
Is connected to a pixel electrode via a pixel thin film transistor (10), and a pixel region 5 is formed on a matrix. Further, an image signal is input thereto through a TFT 10 for a pixel, and a liquid crystal capacitor 6 of a liquid crystal cell is formed.
【００１９】データ線３に対しては、シフトレジスタ７
１、レベルシフタ７２、ビデオライン７３、アナログス
イッチ７４を備えるデータドライバ部７が構成され、走
査線４に対しては、シフトレジスタ８１およびレベルシ
フタ８２を備える走査ドライバ部８が構成されている。
なお、画素領域５には、前段の走査線４との間に保持容
量２５が形成されることもある。For the data line 3, a shift register 7
1, a data driver unit 7 including a level shifter 72, a video line 73, and an analog switch 74, and a scanning driver unit 8 including a shift register 81 and a level shifter 82 for the scanning line 4.
Note that a storage capacitor 25 may be formed between the pixel region 5 and the preceding scanning line 4.
【００２０】データドライバ部７や走査ドライバ部８で
は、図１（Ｂ）に２段のインバータを例示するように、
Ｎ型のＴＦＴｎ１、ｎ２と、Ｐ型のＴＦＴｐ１、ｐ２と
によって構成されたＣＭＯＳ回路などが高密度に形成さ
れる。但し、アクティブマトリクス部９のＴＦＴ１０
と、データドライバ部７のＴＦＴｎ１、ｎ２やＰ型のＴ
ＦＴｐ１、ｐ２とは、基本的な構造が同じであり、基本
的には同じ工程中で製造される。In the data driver section 7 and the scan driver section 8, as shown in FIG.
A CMOS circuit or the like constituted by N-type TFTs n1 and n2 and P-type TFTs p1 and p2 is formed at high density. However, the TFT 10 of the active matrix section 9
And the TFTs n1 and n2 of the data driver section 7 and the P-type TFTs.
FTp1 and p2 have the same basic structure and are basically manufactured in the same process.
【００２１】アクティブマトリクス基板２としては、ア
クティブマトリクス部９だけが基板上に構成されたも
の、アクティブマトリクス部９と同じ基板上にデータド
ライバ部７が構成されたもの、アクティブマトリクス部
９と同じ基板上に走査ドライバ部８が構成されたもの、
アクティブマトリクス部９と同じ基板上にデータドライ
バ部７および走査ドライバ部８の双方が構成されたもの
がある。また、ドライバ内蔵型のアクティブマトリクス
基板２であっても、データドライバ部７に含まれるシフ
トレジスタ７１、レベルシフタ７２、ビデオライン７
３、アナログスイッチ７４等の全てがアクティブマトリ
クス基板２上に構成された完全ドライバ内蔵タイプと、
それらの一部がアクティブマトリクス基板２上に構成さ
れた部分ドライバ内蔵タイプとがあるが、いずれに対し
ても本発明を適用できる。The active matrix substrate 2 includes only the active matrix section 9 on the substrate, the same substrate on which the data driver section 7 is formed on the same substrate as the active matrix section 9, and the same substrate on which the active matrix section 9 is formed. The one on which the scanning driver unit 8 is configured,
In some cases, both the data driver section 7 and the scanning driver section 8 are formed on the same substrate as the active matrix section 9. Further, even if the active matrix substrate 2 has a built-in driver, the shift register 71, the level shifter 72, the video line 7
3. a complete driver built-in type in which all of the analog switches 74 and the like are configured on the active matrix substrate 2,
Although there is a partial driver built-in type in which a part of them is formed on the active matrix substrate 2, the present invention can be applied to any of them.
【００２２】図２は、本形態のアクティブマトリクス基
板２において画素領域５が形成されているアクティブマ
トリクス部の一部を拡大して示す平面図であり、図３
（Ａ）は図２のＡ−Ａ’線における断面図、図３（Ｂ）
は図２のＢ−Ｂ’線における断面図である。なお、デー
タドライバ部７などのＴＦＴは基本的には同一の構造を
有するので、その図示を省略する。FIG. 2 is an enlarged plan view showing a part of the active matrix portion where the pixel region 5 is formed in the active matrix substrate 2 of the present embodiment.
FIG. 3A is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along line BB ′ of FIG. 2. Note that the TFTs of the data driver section 7 and the like have basically the same structure, and are not shown.
【００２３】これらの図において、いずれの画素領域５
におけるＴＦＴ１０はデータ線３に対して層間絶縁膜１
６に形成されたコンタクトホール１７を介して電気的接
続するソース領域１１、画素電極１９に対して層間絶縁
膜１６に形成されたコンタクトホール１８を介して電気
的接続するドレイン領域１２、ドレイン領域１２とソー
ス領域１１との間に位置するチャネル領域１３、および
チャネル領域１３に対してゲート絶縁膜１４を介して対
峙するゲート電極１５から構成されている。このゲート
電極１５は走査線４の一部として構成されている。な
お、基板２０の表面側には、シリコン酸化膜からなる下
地保護膜２１が形成されている。In these figures, any pixel region 5
The TFT 10 in FIG.
6, a drain region 12 and a drain region 12 electrically connected to a pixel electrode 19 via a contact hole 18 formed in an interlayer insulating film 16. A source region 11 and a channel region 13, and a gate electrode 15 opposed to the channel region 13 via a gate insulating film 14. This gate electrode 15 is configured as a part of the scanning line 4. Note that a base protective film 21 made of a silicon oxide film is formed on the front surface side of the substrate 20.
【００２４】［アクティブマトリクス基板２の製造方法
の基本構成］図４を参照して、ＴＦＴの製造方法の基本
的な工程を説明する。図４は、図２のＡ−Ａ’線におけ
る断面に対応するＴＦＴの工程断面図である。[Basic Configuration of Manufacturing Method of Active Matrix Substrate 2] With reference to FIG. 4, basic steps of a manufacturing method of a TFT will be described. FIG. 4 is a process sectional view of the TFT corresponding to a section taken along line AA ′ of FIG.
【００２５】本例では、ガラス基板として、３００ｍｍ
角の無アルカリガラス板を用いて以下の各工程を行なう （下地保護膜形成工程）図４（Ａ）において、まず、Ｐ
ＥＣＶＤ法により２５０℃〜４００℃の温度条件下で、
ガラス基板の表面に下地保護膜２１となる膜厚が３００
ｎｍのシリコン酸化膜を形成する。シリコン酸化膜は、
ＡＰＣＶＤ法でも形成することができ、この場合には基
板２０の温度を２５０℃から４５０℃までの範囲に設定
した状態で、モノシラン及び酸素を原料ガスとしてシリ
コン酸化膜を形成する。In this example, the glass substrate is 300 mm
The following steps are performed using a non-alkali glass plate having a corner (underlying protective film forming step). In FIG.
Under the temperature condition of 250 ° C. to 400 ° C. by the ECVD method,
The thickness of the undercoating protective film 21 on the surface of the glass substrate is 300
A silicon oxide film having a thickness of nm is formed. The silicon oxide film is
In this case, a silicon oxide film is formed using monosilane and oxygen as a source gas while the temperature of the substrate 20 is set in a range from 250 ° C. to 450 ° C.
【００２６】（半導体膜堆積工程）次に、下地保護膜２
１の表面に真性のシリコン膜３０（半導体膜）を５０ｎ
ｍ程度堆積する。本例では、高真空型ＬＰＣＶＤ装置を
用いて、原料ガスであるジシランを２００ＳＣＣＭ流し
ながら、４２５℃の堆積温度でアモルファスシリコン膜
３０を堆積する。なお、シリコン膜３０の形成にあたっ
ては、ＰＥＣＶＤ法やスパッタ法を用いてもよく、これ
らの方法によれば、その成膜温度を室温から３５０℃ま
での範囲に設定することができる。(Semiconductor film depositing step)
50 n of intrinsic silicon film 30 (semiconductor film)
about m. In this example, the amorphous silicon film 30 is deposited at a deposition temperature of 425 ° C. using a high vacuum LPCVD apparatus while flowing disilane as a source gas at 200 SCCM. In forming the silicon film 30, a PECVD method or a sputtering method may be used, and according to these methods, the film formation temperature can be set in a range from room temperature to 350 ° C.
【００２７】（レーザー溶融結晶化法によるアニール工
程）次に、図４（Ｂ）に示すように、アモルファスシリ
コン膜３０にレーザー光を照射してアモルファスシリコ
ン膜３０を多結晶シリコンに改質する。本例では、たと
えば、ゼノン・クロライド（ＸｅＣｌ）のエキシマ・レ
ーザー（波長が３０８ｎｍ）を照射する。出力が２００
Ｗであるこのレーザービームを光学系を介することによ
って、長尺方向が１５０ｍｍ、断面のビーム形状は上底
が０．３５ｍｍ、下底が０．４５ｍｍである台形のライ
ンビームを形成している。そしてこのラインビームを、
基板に対して上底のビーム幅以下のピッチで重なりを持
ちながら、照射をしていくことによって、アモルファス
シリコン膜は溶融結晶化により多結晶シリコン膜とな
る。(Annealing Step by Laser Melt Crystallization) Next, as shown in FIG. 4B, the amorphous silicon film 30 is irradiated with laser light to modify the amorphous silicon film 30 into polycrystalline silicon. In this example, for example, an excimer laser (wavelength: 308 nm) of xenon chloride (XeCl) is irradiated. Output is 200
By passing this laser beam of W through an optical system, a trapezoidal line beam having a longitudinal direction of 150 mm, a cross-sectional beam shape of 0.35 mm at the upper base and 0.45 mm at the lower base is formed. And this line beam,
By irradiating while irradiating the substrate with a pitch equal to or less than the upper bottom beam width, the amorphous silicon film becomes a polycrystalline silicon film by melt crystallization.
【００２８】この工程において、レーザー照射は、基板
２０を室温（２５℃）とし、真空雰囲気中あるいは不活
性ガス雰囲気中または大気中で行なう。In this step, the laser irradiation is performed in a vacuum atmosphere, an inert gas atmosphere, or the air with the substrate 20 at room temperature (25 ° C.).
【００２９】本発明では、このアニール工程を行なう際
に、照射エネルギー密度を決定するにあたって、光学的
な手法によって微結晶化を発現するエネルギー密度を判
断した後、それを越えないエネルギー密度によって照射
を行っているが、その詳細な説明は実施の形態毎に後述
する。According to the present invention, when performing the annealing step, in determining the irradiation energy density, the energy density at which microcrystallization is developed is determined by an optical method, and then the irradiation is performed at an energy density not exceeding it. The details are described below for each embodiment.
【００３０】（シリコン膜のパターニング工程）次に、
図４（Ｃ）に示すように、アニール工程で多結晶化した
シリコン膜３０を、フォトリソグラフィ技術を用いてパ
ターニングを行い、島状のシリコン膜３１とする。(Patterning Step of Silicon Film)
As shown in FIG. 4C, the silicon film 30 that has been polycrystallized in the annealing step is patterned using a photolithography technique to form an island-shaped silicon film 31.
【００３１】（ゲート絶縁膜の形成工程）次に、図４
（Ｄ）に示すように、 ＰＥＣＶＤ法により２５０℃〜
４００℃の温度条件下で、シリコン膜３１に対してシリ
コン酸化膜からなるゲート酸化膜１４を形成する。(Step of Forming Gate Insulating Film) Next, FIG.
(D) As shown in FIG.
The gate oxide film 14 made of a silicon oxide film is formed on the silicon film 31 at a temperature of 400 ° C.
【００３２】（ゲート電極形成工程）次に、ゲート酸化
膜１４の表面側に膜厚が６００ｎｍのタンタル薄膜をス
パッタ法により形成した後、それをフォトリソグラフィ
技術を用いてパターニングし、ゲート電極１５を形成す
る。本例では、タンタル薄膜を形成する際に、基板温度
を１８０℃に設定し、スパッタガスとして窒素ガスを
６．７％含むアルゴンガスを用いる。このように形成し
たタンタル薄膜は、結晶構造がα構造であり、その比抵
抗は小さい。(Gate Electrode Forming Step) Next, a tantalum thin film having a thickness of 600 nm is formed on the surface side of the gate oxide film 14 by sputtering, and then patterned by photolithography to form the gate electrode 15. Form. In this example, when forming a tantalum thin film, the substrate temperature is set to 180 ° C., and an argon gas containing 6.7% of a nitrogen gas is used as a sputtering gas. The tantalum thin film thus formed has an α-structure crystal structure and a low specific resistance.
【００３３】（不純物導入工程）次に、バケット型質量
非分離型のイオン注入装置（イオンドーピング装置）を
用いて、ゲート電極１５をマスクとしてシリコン膜３１
に不純物イオンを打ち込む。Ｎチャネル型のＴＦＴを形
成する場合には、原料ガスとして、水素ガスで濃度が５
％となるように希釈したホスフィンなどを用いる。その
結果、ゲート電極１５に対してセルフアライン的にソー
ス領域１１およびドレイン領域１２が形成される。この
とき、シリコン膜３１のうち、不純物イオンが打ち込ま
れなかった部分がチャネル領域１３となる。このとき、
Ｐチャネル型のＴＦＴを形成する領域をレジストマスク
で覆っておく。(Impurity Introducing Step) Next, using a bucket type non-mass separation type ion implantation apparatus (ion doping apparatus), using the gate electrode 15 as a mask, the silicon film 31 is formed.
Is implanted with impurity ions. In the case of forming an N-channel TFT, a hydrogen gas having a concentration of 5 is used as a source gas.
% Phosphine or the like is used. As a result, the source region 11 and the drain region 12 are formed in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 15. At this time, the portion of the silicon film 31 where the impurity ions have not been implanted becomes the channel region 13. At this time,
A region where a P-channel TFT is to be formed is covered with a resist mask.
【００３４】逆に、Ｐチャネル型のＴＦＴを形成する場
合には、原料ガスとして、水素ガスで濃度が５％となる
ように希釈したジボランなどを用いるが、その際にはＮ
チャネル型のＴＦＴを形成する領域をレジストマスクで
覆っておく。Conversely, when forming a P-channel type TFT, diborane or the like diluted with hydrogen gas to a concentration of 5% is used as a source gas.
A region where a channel type TFT is to be formed is covered with a resist mask.
【００３５】（層間絶縁膜の形成工程）次に、図４
（Ｅ）に示すように、ＰＥＣＶＤ法により２５０℃〜４
００℃の温度条件下で、層間絶縁膜１６としての膜厚が
５００ｎｍのシリコン酸化膜を形成する。このときの原
料ガスは、ＴＥＯＳと酸素である。(Step of Forming Interlayer Insulating Film) Next, FIG.
(E) As shown in FIG.
Under a temperature condition of 00 ° C., a silicon oxide film having a thickness of 500 nm as the interlayer insulating film 16 is formed. The source gases at this time are TEOS and oxygen.
【００３６】（活性化工程）次に、水素を３％含んだア
ルゴンガス雰囲気下で４００℃、１時間の熱処理を行な
い、注入したリンイオンの活性化と、層間絶縁膜１６の
改質とを行なう。(Activation Step) Next, a heat treatment is performed at 400 ° C. for 1 hour in an argon gas atmosphere containing 3% of hydrogen to activate the implanted phosphorus ions and modify the interlayer insulating film 16. .
【００３７】（配線工程）次に、層間絶縁膜１６にコン
タクトホール１７、１８を形成する。しかる後に、図３
（Ａ）に示すように、コンタクトホール１７、１８を介
して、ソース電極（データ線３）をソース領域１１に電
気的に接続し、ドレイン電極（画素電極１９）をドレイ
ン領域１２に電気的に接続し、ＴＦＴ１０を形成する。(Wiring Step) Next, contact holes 17 and 18 are formed in the interlayer insulating film 16. After a while, FIG.
As shown in (A), the source electrode (data line 3) is electrically connected to the source region 11 via the contact holes 17 and 18, and the drain electrode (pixel electrode 19) is electrically connected to the drain region 12. Then, the TFT 10 is formed.
【００３８】なお、上記の製造方法は、ＴＦＴ１０をセ
ルフアライン構造として製造する例であったが、ＴＦＴ
１０をＬＤＤ構造あるいはオフセットゲート構造で製造
する場合でも本発明を適用できる。この場合の構造や製
造方法についての説明を省略するが、レジストマスクや
サイドウォールを利用して、ソース・ドレイン領域のう
ち、ゲート電極１５の端部に対峙する部分には低濃度ソ
ース・ドレイン領域（ＬＤＤ領域）、あるいはオフセッ
ト領域を形成する。The above manufacturing method is an example of manufacturing the TFT 10 in a self-aligned structure.
The present invention can also be applied to a case where 10 is manufactured with an LDD structure or an offset gate structure. Although a description of the structure and the manufacturing method in this case is omitted, a low concentration source / drain region is formed in a portion of the source / drain region facing the end of the gate electrode 15 using a resist mask or a sidewall. (LDD region) or an offset region is formed.
【００３９】［レーザー照射時のエネルギー密度と膜
質］次に、図４（Ｂ）を参照して説明したアニール工程
において、アモルファスのシリコン膜３０に照射したレ
ーザー光のエネルギー密度（エネルギー強度）と、レー
ザー照射後の膜質との関係を、図５乃至図６を参照して
説明しておく。[Energy Density and Film Quality at the Time of Laser Irradiation] Next, in the annealing step described with reference to FIG. 4B, the energy density (energy intensity) of the laser light irradiated to the amorphous silicon film 30 is as follows: The relationship with the film quality after laser irradiation will be described with reference to FIGS.
【００４０】本発明のいずれの形態でも、後述するよう
に、アモルファスのシリコン膜をレーザー溶融結晶化法
により多結晶化させるが、このレーザー溶融結晶化法で
は、図５に示すように、エネルギー密度Ｅを増加させて
いくと、「▲」および一点鎖線Ｌ１で示すＥc以上でシ
リコン膜には溶融凝固が起こって多結晶化する。ここ
で、エネルギー密度Ｅを増加させるほど、その多結晶化
が進むが、エネルギー密度Ｅが「□」および点線Ｌ２で
示すＥaを超えるとシリコン膜は微結晶化し、移動度の
低下が起きてしまう。In any of the embodiments of the present invention, as described later, an amorphous silicon film is polycrystallized by a laser melting crystallization method. In this laser melting crystallization method, as shown in FIG. As E is increased, the silicon film is melt-solidified and polycrystallized above Ec indicated by “▲” and dashed line L1. Here, as the energy density E increases, the polycrystallization progresses, but when the energy density E exceeds “Ea” indicated by “□” and the dotted line L2, the silicon film is microcrystallized, and the mobility decreases. .
【００４１】また、シリコン膜の膜厚が薄い場合には、
エネルギー密度ＥがＥaを越えなくても、エネルギー密
度Ｅが「○」および二点鎖線Ｌ３で示すＥｂを超える
と、アモルファスシリコン膜に戻ってしまう。なお、エ
ネルギー密度Ｅが「□」および実線Ｌ４で示すＥdを超
えると、シリコン膜は蒸発してしまう。When the thickness of the silicon film is small,
Even if the energy density E does not exceed Ea, if the energy density E exceeds Eb indicated by “「 ”and the two-dot chain line L3, it returns to the amorphous silicon film. When the energy density E exceeds Ed shown by “□” and the solid line L4, the silicon film evaporates.
【００４２】また、パルス発振レーザー光のエネルギー
密度Ｅを変えたときのシリコン膜の結晶性を図６に
「○」および実線Ｌ５で示す。図６の縦軸は、ラマンピ
ークの半値幅であるから、その値が小さいほど、結晶性
が高いことを表す。これらの結果を比較してわかるよう
に、レーザー溶融結晶化では、エネルギー密度Ｅの最高
値を上限値Ｅaにかなり近い値に設定すれば、その結晶
性を高めることができる。なお、ラマンピークの半値幅
が上限値Ｅaをわずかに越えた付近で跳ね上がっている
のが、シリコン膜の微結晶化が生じている状態である。FIG. 6 shows the crystallinity of the silicon film when the energy density E of the pulsed laser beam is changed, as indicated by “○” and a solid line L5. Since the vertical axis in FIG. 6 is the half width of the Raman peak, the smaller the value, the higher the crystallinity. As can be seen from a comparison of these results, in the laser melting crystallization, the crystallinity can be enhanced by setting the maximum value of the energy density E to a value considerably close to the upper limit value Ea. It should be noted that the Raman peak jumps in the vicinity where the half-value width slightly exceeds the upper limit value Ea when the silicon film is microcrystallized.
【００４３】ここで、アモルファスのシリコン膜からＴ
ＦＴ１０を形成するには、シリコン膜３０の結晶性を可
能な限り高め、高い移動度を得たい。そこで理想的には
レーザー光のエネルギー密度は、微結晶化のしきい値よ
りわずかに低いエネルギー密度に設定することが好まし
い。Here, T is converted from the amorphous silicon film.
In order to form the FT 10, it is desired to increase the crystallinity of the silicon film 30 as much as possible and obtain a high mobility. Therefore, ideally, the energy density of the laser beam is preferably set to be slightly lower than the threshold value of microcrystallization.
【００４４】しかしながら、例えばパルスレーザーの安
定性の問題などによって、エネルギー密度にはばらつき
が生じるため、理想的なエネルギー密度の設定を行って
しまうと、強い方にばらついたエネルギー密度が微結晶
化のしきい値を越えたときに、結晶性の低下が起こって
しまう。そこで、このようなばらつきを考慮し、強い方
にばらついた時にも微結晶化のしきい値を越えないよ
う、理想的な設定値より低く設定せざるを得ない。However, since the energy density varies due to, for example, the problem of the stability of the pulsed laser, if the ideal energy density is set, the energy density that is dispersed in the stronger one will be reduced. When the threshold value is exceeded, the crystallinity decreases. Therefore, in consideration of such a variation, it is necessary to set a value lower than an ideal set value so as not to exceed the threshold value of microcrystallization even when the variation is strong.
【００４５】このように高品質な結晶性半導体膜を得る
ためには、微結晶化のしきい値をアモルファスシリコン
膜に対して正確に確認しておく必要がある。さらにこの
微結晶化のしきい値の変動要因としては、ビーム形状の
変動、光学系の透過率の変動、アモルファスシリコン膜
の膜厚変動があるため、基板毎に微結晶化のしきい値を
確認することが重要である。In order to obtain such a high-quality crystalline semiconductor film, it is necessary to accurately check the threshold value of microcrystallization for the amorphous silicon film. Further, as the factors that cause the threshold of microcrystallization to fluctuate, there are fluctuations in the beam shape, fluctuations in the transmittance of the optical system, and fluctuations in the thickness of the amorphous silicon film. It is important to check.
【００４６】そこで、本発明では、この微結晶化のしき
い値の簡易的かつ正確な光学的判断方法を提供すると共
に、その判断装置を搭載した結晶化アニール装置を使用
することによって、基板毎に最適な結晶化エネルギー密
度により結晶化を行い、高品質な結晶性半導体膜を、基
板間でばらつきなく形成できるようにしている。Therefore, the present invention provides a simple and accurate optical judgment method of the threshold value of the microcrystallization, and uses a crystallization annealing device equipped with the judgment device, so that each substrate can be determined. The crystallization is performed with an optimum crystallization energy density for a high quality, so that a high quality crystalline semiconductor film can be formed without variation between substrates.
【００４７】［実施例１］図７は、本発明を適用した微
結晶化のしきい値の判断方法として、ラマン分光分析の
信号強度測定を用いた結晶性半導体膜のアニール装置の
概要図である。レーザー光の照射が行われるレーザー照
射室６０にはラマン分光分析用の励起光６６導出用のレ
ーザー６４（本例の場合はＡｒレーザー：５１４．５ｎ
ｍを使用）と、試料からの散乱光６７の導入部が備え付
けられている。そしてその導入部に引き続くところには
分光器ならびにラマンスペクトル信号をカウントするた
めのＣＣＤ（電荷結合素子）６３が備え付けられてい
る。[Embodiment 1] FIG. 7 is a schematic diagram of an annealing apparatus for a crystalline semiconductor film using signal intensity measurement of Raman spectroscopy as a method of determining a threshold value of microcrystallization according to the present invention. is there. In a laser irradiation chamber 60 where laser light irradiation is performed, a laser 64 for extracting excitation light 66 for Raman spectroscopic analysis (Ar laser: 514.5 n in this example)
m), and a portion for introducing scattered light 67 from the sample. Further, a spectroscope and a CCD (Charge Coupled Device) 63 for counting Raman spectrum signals are provided subsequent to the introduction portion.
【００４８】予備照射工程においては、搬送ステージ６
１上のアモルファスシリコン膜付き基板６２に対して１
パルスのラインビームであるレーザー光の照射を行い、
アモルファスシリコン膜の一部をライン状に結晶化した
後、この結晶化された部分に対してラマン分光分析の信
号強度測定の手法を用いて、結晶性半導体膜が微結晶化
を生じる照射エネルギー密度を求めている。散乱光強度
の数値化など一連の処理はコンピューターからなる付属
のラマン制御装置６５により処理される。このときの信
号強度の変化から微結晶化のしきい値を判断する方法に
ついて説明する。In the preliminary irradiation step, the transfer stage 6
1 for the substrate 62 with an amorphous silicon film
Irradiation of laser light, which is a pulse line beam,
After crystallizing a portion of the amorphous silicon film into a line, the crystallized semiconductor film is micro-crystallized by using a technique for measuring the signal intensity of Raman spectroscopy on the crystallized portion. Seeking. A series of processes such as digitizing the scattered light intensity is performed by the attached Raman control device 65 composed of a computer. A method for determining the threshold value of microcrystallization from the change in signal intensity at this time will be described.
【００４９】図８はラマン分光分析の信号強度である。
［レーザー照射時のエネルギー密度と膜質］において説
明したラマン半値幅は、微結晶化のしきい値に達すると
わずかに広がるのに対応して、信号強度は急激に低くな
る。これは微結晶化のしきい値に到達することによっ
て、多結晶シリコンはその結晶性が低下するためと、表
面の荒れが収まり平滑になるため、観測される散乱光が
減少するためである。この結果、この信号強度を見るこ
とによって、データ解析を行いラマン半値幅を求めなく
とも、微結晶化のしきい値を生じるエネルギー密度を容
易に判断できる。FIG. 8 shows the signal intensity of Raman spectroscopy.
The Raman half-width described in [Energy Density and Film Quality at Laser Irradiation] slightly increases when the threshold value of microcrystallization is reached, and the signal intensity sharply decreases. This is because the crystallinity of polycrystalline silicon is reduced by reaching the threshold value of microcrystallization, and the scattered light to be observed is reduced because the surface roughness is reduced to be smooth. As a result, by observing this signal intensity, the energy density at which the threshold for microcrystallization is generated can be easily determined without performing data analysis and determining the Raman half-width.
【００５０】このように測定された信号強度からオペレ
ーターが微結晶化のしきい値を確認した後に、レーザー
発振器の制御系に微結晶化のしきい値よりわずかに低い
値である照射エネルギー密度を入力し結晶化アニールを
行うことができる。またこの信号強度データをレーザー
発振器に取り込み微分処理し、その傾きが最大となると
ころから微結晶化のしきい値を判断するようプログラミ
ングすれば、自動的に照射エネルギー密度が最適化され
結晶化アニールを行うことができるので、より一層効率
的である。After the operator confirms the threshold of microcrystallization from the signal intensity measured in this manner, the control system of the laser oscillator supplies the irradiation energy density which is slightly lower than the threshold of microcrystallization. Input and crystallization annealing can be performed. If this signal intensity data is taken into a laser oscillator and differentiated, and programming is performed to determine the threshold of microcrystallization from the point where the slope becomes maximum, the irradiation energy density is automatically optimized and crystallization annealing is performed. Is more efficient.
【００５１】［実施例２］同様に実施例２として光学顕
微鏡システムと評価系を組み込んだ微結晶化のしきい値
判定システムについて説明する。光学顕微鏡は照射室に
取り付けられておりレーザー光照射後直ちに観察が可能
となっている。[Embodiment 2] Similarly, as Embodiment 2, a threshold value determination system for microcrystallization incorporating an optical microscope system and an evaluation system will be described. The optical microscope is attached to the irradiation room, and observation is possible immediately after laser beam irradiation.
【００５２】ここでは予備照射工程においてのアモルフ
ァスシリコン膜に対して１パルスのラインビームである
レーザー光の照射を行い、アモルファスシリコン膜の一
部をライン状に結晶化した後、この結晶化された部分を
光学顕微鏡の暗視野モードによって、結晶性半導体膜が
微結晶化を生じる照射エネルギー密度を求める方法につ
いて説明する。Here, the amorphous silicon film in the pre-irradiation step is irradiated with a laser beam, which is a one-pulse line beam, to partially crystallize the amorphous silicon film into a line shape. A method for obtaining an irradiation energy density at which a crystalline semiconductor film is microcrystallized by using a dark field mode of an optical microscope will be described.
【００５３】光学顕微鏡は暗視野において落射光を観察
しており、これは基板表面における直接の反射光ではな
く、表面における散乱光が取り込まれている。そのため
微結晶化を迎えた半導体膜表面は急激にその表面荒れが
低減するため、明確な散乱光の変化となって観測され
る。さらにこの散乱光はＣＣＤによって取り込まれた
後、Ｒ（Ｒｅｄ）Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）Ｂ（Ｂｌｕｅ）の３
色に成分分離することによって、その変化がより明確な
となる。図９にはＲ（「●」および実線Ｌ１１）、Ｇ
（「■」および点線Ｌ１２）、Ｂ（「▲」および一点鎖
線Ｌ１３）それぞれについての結果を示す。The optical microscope observes the incident light in a dark field, which is not directly reflected light on the surface of the substrate but scattered light on the surface. For this reason, the surface of the semiconductor film which has undergone microcrystallization is sharply reduced in its surface roughness, and is observed as a clear change in scattered light. Further, after this scattered light is captured by the CCD, the scattered light is reflected by R (Red) G (Green) B (Blue)
By separating the components into colors, the change becomes clearer. FIG. 9 shows R (“●” and solid line L11), G
(“Δ” and dotted line L12) and B (“▲” and dot-dash line L13) are shown.
【００５４】図中に矢印をもって示した条件において強
度は急激に低下しており、これより微結晶化を迎えたこ
とが判断される。Under the conditions indicated by the arrows in the figure, the strength is sharply reduced, and it is determined from this that microcrystallization has started.
【００５５】このように測定された反射光強度からオペ
レーターが微結晶化のしきい値を確認した後に、レーザ
ー発振器の制御系に微結晶化のしきい値よりわずかに低
い値である照射エネルギー密度を入力し結晶化アニール
を行うことができる。またこの反射光強度データをレー
ザー発振器に取り込み微分処理し、その傾きが最大とな
るところから微結晶化のしきい値を判断するようプログ
ラミングすれば、自動的に照射エネルギー密度が最適化
され結晶化アニールを行うことができるので、より一層
効率的である。After the operator confirms the threshold of microcrystallization from the measured intensity of the reflected light, the control system of the laser oscillator supplies the irradiation energy density which is slightly lower than the threshold of microcrystallization. To perform crystallization annealing. If this reflected light intensity data is taken into a laser oscillator and differentiated, and programming is performed to determine the threshold value of microcrystallization from the point where the inclination becomes maximum, the irradiation energy density is automatically optimized and crystallization is performed. Since the annealing can be performed, it is more efficient.
【００５６】[0056]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るアク
ティブマトリクス基板では、多結晶シリコン膜を得るた
めのエネルギー光照射時に、時事、基板毎に変化する微
結晶化のしきい値に対応して、絶えずこの微結晶化を超
えないような照射エネルギー密度条件によってレーザー
結晶化を行うことで、結晶化率にばらつきのない高品質
な結晶性半導体膜を形成することができ、高い移動度の
ＴＦＴを均一性よく製造することができる。As described above, in the active matrix substrate according to the present invention, when irradiating with energy light for obtaining a polycrystalline silicon film, the threshold value of the microcrystallization, which varies from one topic to another, can be changed. Therefore, by continuously performing laser crystallization under irradiation energy density conditions that do not exceed this microcrystallization, it is possible to form a high-quality crystalline semiconductor film with no variation in crystallization rate, and high mobility. TFTs can be manufactured with high uniformity.
【図１】（Ａ）は、液晶表示装置のアクティブマトリク
ス基板を模式的に示す説明図、（Ｂ）は、その駆動回路
に用いたＣＭＯＳ回路の説明図である。FIG. 1A is an explanatory diagram schematically showing an active matrix substrate of a liquid crystal display device, and FIG. 1B is an explanatory diagram of a CMOS circuit used for a driving circuit thereof.
【図２】液晶表示装置のアクティブマトリクス基板上の
画素領域を拡大して示す平面図である。FIG. 2 is an enlarged plan view showing a pixel region on an active matrix substrate of the liquid crystal display device.
【図３】（Ａ）は、図２のI−I’線における断面図、
（Ｂ）は、図２のII−II’線における断面図である。FIG. 3A is a sectional view taken along line II ′ of FIG. 2;
FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line II-II ′ of FIG.
【図４】本発明の実施例において、図２のに示すI−I’
線における断面に対するＴＦＴの工程断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line II ′ shown in FIG. 2 in the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a process cross-sectional view of a TFT with respect to a cross section taken along a line.
【図５】レーザー溶融結晶化におけるエネルギー密度と
シリコン膜に起きる変化との関係を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between an energy density in laser melting crystallization and a change occurring in a silicon film.
【図６】レーザー溶融結晶化におけるエネルギー密度と
結晶性の関係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between energy density and crystallinity in laser melting crystallization.
【図７】本発明の実施例に係る結晶性半導体膜のアニー
ル装置を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory view showing an apparatus for annealing a crystalline semiconductor film according to an example of the present invention.
【図８】本発明の実施例に係る、レーザー溶融結晶化に
おけるエネルギー密度とラマン信号強度の関係を示すグ
ラフである。FIG. 8 is a graph showing a relationship between energy density and Raman signal intensity in laser melting crystallization according to an example of the present invention.
【図９】本発明の実施例に係る、レーザー溶融結晶化に
おけるエネルギー密度と光学顕微鏡暗視野モードの散乱
光強度の関係を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing a relationship between energy density in laser melting crystallization and scattered light intensity in an optical microscope dark-field mode according to an example of the present invention.
【図１０】本発明の実施例に係る液晶表示装置の平面図
である。FIG. 10 is a plan view of a liquid crystal display according to an embodiment of the present invention.
【図１１】本発明の実施例に係る液晶表示装置の断面図
であり、図１０のＨ−Ｈ‘における断面である。11 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device according to the example of the present invention, which is a cross section taken along line HH ′ of FIG.
１ 液晶表示装置 ２ アクティブマトリクス基板 ３ データ線 ４ 走査線 ５ 画素領域 ６ 液晶容量 ９ アクティブマトリクス部 １０ ＴＦＴ １１ ソース領域 １２ ドレイン領域 １３ チャネル領域 １４ ゲート絶縁膜 １５ ゲート電極 １６ 層間絶縁膜 １７、１８ コンタクトホール １９ 画素電極 ２０ ガラス基板 ２１ 下地保護膜 ２５ 保持容量 ３０ シリコン膜（シリコン膜３０） ３１ 島状のシリコン膜（シリコン膜３０） REFERENCE SIGNS LIST 1 liquid crystal display device 2 active matrix substrate 3 data line 4 scanning line 5 pixel region 6 liquid crystal capacitor 9 active matrix section 10 TFT 11 source region 12 drain region 13 channel region 14 gate insulating film 15 gate electrode 16 interlayer insulating film 17, 18 contact Hole 19 Pixel electrode 20 Glass substrate 21 Base protective film 25 Storage capacitor 30 Silicon film (silicon film 30) 31 Island-shaped silicon film (silicon film 30)
Claims (14)
と、前記半導体膜に対してエネルギー光を照射して結晶
性半導体膜を得るアニール工程を有する半導体膜の製造
方法において、 前記成膜工程前に前記半導体膜にエネルギー光を照射
し、前記半導体膜からの光に基づいて前記エネルギー光
の照射エネルギー密度を決定する予備照射工程を有する
ことを特徴とする半導体膜の製造方法。1. A method for manufacturing a semiconductor film, comprising: a film forming step of forming a semiconductor film on a substrate; and an annealing step of irradiating the semiconductor film with energy light to obtain a crystalline semiconductor film. A method for manufacturing a semiconductor film, comprising: irradiating the semiconductor film with energy light before the step, and determining an irradiation energy density of the energy light based on light from the semiconductor film.
レーザー光であることを特徴とする半導体膜の製造方
法。2. The method according to claim 1, wherein the energy light is a laser light.
インビームであることを特徴とする半導体膜の製造方
法。3. The method according to claim 2, wherein the laser beam is a line beam.
ほぼライン方向と垂直であるビームの断面形状の頂上に
平らな部分を有していることを特徴とする半導体膜の製
造方法。4. The method for manufacturing a semiconductor film according to claim 3, wherein a flat portion is provided at the top of a cross-sectional shape of the beam substantially perpendicular to the line direction of the line beam.
ほぼライン方向と垂直であるビームの断面形状の頂上に
平らな部分がないことを特徴とする半導体膜の製造方
法。5. The method for manufacturing a semiconductor film according to claim 3, wherein there is no flat portion on the top of the cross-sectional shape of the beam substantially perpendicular to the line direction of the line beam.
前記予備照射工程では、前記半導体膜に対して１パルス
のラインビームであるエネルギー光の照射を行ない、前
記半導体膜をライン状に結晶化し、結晶性半導体膜が微
結晶化を生じる照射エネルギー密度（以下、微結晶化の
しきい値、とする）を求めた後、その微結晶化のしきい
値を超えないよう、前記結晶性半導体膜を得るアニール
工程の照射エネルギー密度を決定することを特徴とする
半導体膜の製造方法。6. The method according to claim 1, wherein
In the pre-irradiation step, the semiconductor film is irradiated with energy light, which is a one-pulse line beam, to crystallize the semiconductor film in a line shape, and to irradiate the semiconductor film with an irradiation energy density that causes microcrystallization. (Hereinafter referred to as a threshold of microcrystallization), and then determining an irradiation energy density of an annealing step for obtaining the crystalline semiconductor film so as not to exceed the threshold of microcrystallization. Of manufacturing a semiconductor film.
い値を、その表面の散乱光強度の変化から判断すること
を特徴とする半導体膜の製造方法。7. The method of manufacturing a semiconductor film according to claim 6, wherein the threshold value of the microcrystallization is determined from a change in scattered light intensity on the surface.
光強度の変化から前記微結晶化のしきい値を、ラマン分
光分析による信号強度測定によって判断することを特徴
とする半導体膜の製造方法。8. The method for manufacturing a semiconductor film according to claim 7, wherein the threshold value of the microcrystallization is determined from a change in the intensity of the surface scattered light of the semiconductor film by measuring the signal intensity by Raman spectroscopy. .
光強度の変化から光学顕微鏡の暗視野における落射光の
強度測定を行うことによって前記微結晶化のしきい値を
判断することを特徴とする半導体膜の製造方法。9. The method according to claim 7, wherein the threshold of the microcrystallization is determined by measuring the intensity of incident light in a dark field of an optical microscope from a change in the intensity of the scattered light on the surface of the semiconductor film. Of manufacturing a semiconductor film.
半導体膜の製造方法において、前記半導体膜は１０ｎｍ
から６０ｎｍの膜厚の範囲に形成され、且つエネルギー
密度が６０〜１８０ｍＪ／ｃｍ２の範囲でアニールされ
ることを特徴とする半導体膜の製造方法。10. The method of manufacturing a semiconductor film according to claim 1, wherein the semiconductor film has a thickness of 10 nm.
A method for producing a semiconductor film, wherein the semiconductor film is annealed in an energy density range of 60 to 180 mJ / cm 2 .
膜厚が２０〜４０ｎｍの範囲では前記レーザー光のエネ
ルギー密度が１００〜１６０ｍＪ／ｃｍ２の範囲に設定
されてなることを特徴とする半導体膜の製造方法。11. The semiconductor film according to claim 10, wherein the energy density of the laser light is set in the range of 100 to 160 mJ / cm 2 when the thickness of the semiconductor film is in the range of 20 to 40 nm. Manufacturing method.
る半導体膜の製造方法によって得た結晶性半導体膜から
薄膜トランジスタを形成することを特徴とする薄膜トラ
ンジスタの製造方法。12. A method for manufacturing a thin film transistor, comprising: forming a thin film transistor from a crystalline semiconductor film obtained by the method for manufacturing a semiconductor film according to claim 1.
タの製造方法によって製造した薄膜トランジスタを有す
ることを特徴とするアクティブマトリクス基板。13. An active matrix substrate comprising a thin film transistor manufactured by the method for manufacturing a thin film transistor according to claim 12.
る半導体膜の製造方法に用いるアニール装置であって、
エネルギー光を出射する光源部、および該光源部から出
射されたエネルギー光を均一なラインビームにするため
の光学系と、前記予備照射の結果を判断するための分析
光学系を有することを特徴とするアニール装置。14. An annealing apparatus used in the method of manufacturing a semiconductor film according to claim 1, wherein
A light source unit for emitting energy light, an optical system for converting the energy light emitted from the light source unit into a uniform line beam, and an analysis optical system for determining a result of the preliminary irradiation. Annealing equipment.
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Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002009012A (en) * | 2000-06-21 | 2002-01-11 | Toshiba Corp | Method of manufacturing liquid crystal display device and laser annealer |
| JP2002217103A (en) * | 2001-01-15 | 2002-08-02 | Toshiba Corp | Laser annealing method |
| SG100798A1 (en) * | 2001-08-17 | 2003-12-26 | Toshiba Kk | Laser annealing method and apparatus for determining laser annealing conditions |
| JP2005277062A (en) * | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Hitachi Ltd | Method for manufacturing semiconductor thin film |
| JP2005294735A (en) * | 2004-04-05 | 2005-10-20 | Sharp Corp | Determination method for irradiated energy density, manufacturing method for semiconductor substrate, and manufacturing apparatus for semiconductor substrate |
| JP2006237525A (en) * | 2005-02-28 | 2006-09-07 | Nec Lcd Technologies Ltd | Laser irradiation method and equipment |
| JP2007234876A (en) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Sony Corp | Laser anneal apparatus, method and device for determining energy of laser beam therefor |
| JP2007288049A (en) * | 2006-04-19 | 2007-11-01 | Nec Corp | Laser irradiation method, and laser irradiation apparatus |
| US7695985B2 (en) * | 2004-12-24 | 2010-04-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd | Light exposure apparatus and manufacturing method of semiconductor device using the same |
| US8045184B2 (en) | 2008-02-07 | 2011-10-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Making method of sample for evaluation of laser irradiation position and making apparatus thereof and evaluation method of stability of laser irradiation position and evaluation apparatus thereof |
| US8346497B2 (en) | 2003-03-26 | 2013-01-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for testing semiconductor film, semiconductor device and manufacturing method thereof |
| US8431937B2 (en) | 2006-09-29 | 2013-04-30 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Semiconductor chip and method for producing a semiconductor chip |
| US8853782B2 (en) | 2006-12-05 | 2014-10-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
| CN104134616A (en) * | 2013-05-02 | 2014-11-05 | 三星显示有限公司 | Method and system for monitoring crystallization of amorphous silicon thin film |
-
1998
- 1998-10-05 JP JP28301598A patent/JP4016504B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002009012A (en) * | 2000-06-21 | 2002-01-11 | Toshiba Corp | Method of manufacturing liquid crystal display device and laser annealer |
| JP2002217103A (en) * | 2001-01-15 | 2002-08-02 | Toshiba Corp | Laser annealing method |
| JP4664512B2 (en) * | 2001-01-15 | 2011-04-06 | 東芝モバイルディスプレイ株式会社 | Laser annealing method |
| SG100798A1 (en) * | 2001-08-17 | 2003-12-26 | Toshiba Kk | Laser annealing method and apparatus for determining laser annealing conditions |
| US8346497B2 (en) | 2003-03-26 | 2013-01-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for testing semiconductor film, semiconductor device and manufacturing method thereof |
| JP4568000B2 (en) * | 2004-03-24 | 2010-10-27 | 株式会社 日立ディスプレイズ | Manufacturing method of semiconductor thin film |
| JP2005277062A (en) * | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Hitachi Ltd | Method for manufacturing semiconductor thin film |
| JP2005294735A (en) * | 2004-04-05 | 2005-10-20 | Sharp Corp | Determination method for irradiated energy density, manufacturing method for semiconductor substrate, and manufacturing apparatus for semiconductor substrate |
| US7695985B2 (en) * | 2004-12-24 | 2010-04-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd | Light exposure apparatus and manufacturing method of semiconductor device using the same |
| US8398725B2 (en) | 2004-12-24 | 2013-03-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light exposure apparatus and manufacturing method of semiconductor device using the same |
| KR100837128B1 (en) | 2005-02-28 | 2008-06-11 | 엔이씨 엘씨디 테크놀로지스, 엘티디. | Laser irradiation method and apparatus for forming a polycrystalline silicon film |
| US7473657B2 (en) | 2005-02-28 | 2009-01-06 | Nec Lcd Technologies, Ltd. | Laser irradiation method and apparatus for forming a polycrystalline silicon film |
| JP2006237525A (en) * | 2005-02-28 | 2006-09-07 | Nec Lcd Technologies Ltd | Laser irradiation method and equipment |
| JP2007234876A (en) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Sony Corp | Laser anneal apparatus, method and device for determining energy of laser beam therefor |
| JP2007288049A (en) * | 2006-04-19 | 2007-11-01 | Nec Corp | Laser irradiation method, and laser irradiation apparatus |
| US7724382B2 (en) | 2006-04-19 | 2010-05-25 | Nec Corporation | Method and apparatus for irradiating laser |
| US7920277B2 (en) | 2006-04-19 | 2011-04-05 | Nec Corporation | Method and apparatus for irradiating laser |
| US8431937B2 (en) | 2006-09-29 | 2013-04-30 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Semiconductor chip and method for producing a semiconductor chip |
| US8853782B2 (en) | 2006-12-05 | 2014-10-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
| US8339613B2 (en) | 2008-02-07 | 2012-12-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Making method of sample for evaluation of laser irradiation position and making apparatus thereof and evaluation method of stability of laser irradiation position and evaluation apparatus thereof |
| US8144341B2 (en) | 2008-02-07 | 2012-03-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Making method of sample for evaluation of laser irradiation position and making apparatus thereof and evaluation method of stability of laser irradiation position and evaluation apparatus thereof |
| US8045184B2 (en) | 2008-02-07 | 2011-10-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Making method of sample for evaluation of laser irradiation position and making apparatus thereof and evaluation method of stability of laser irradiation position and evaluation apparatus thereof |
| CN104134616A (en) * | 2013-05-02 | 2014-11-05 | 三星显示有限公司 | Method and system for monitoring crystallization of amorphous silicon thin film |
| KR20140130960A (en) * | 2013-05-02 | 2014-11-12 | 삼성디스플레이 주식회사 | Method and system for mornitoring of an amorphous silicon thin filim crystallization, and method of manufacturing thin film transistor using the mehtod and system |
| TWI649818B (en) * | 2013-05-02 | 2019-02-01 | 南韓商三星顯示器有限公司 | Method and system for monitoring crystallization of amorphous germanium film, and method for manufacturing thin film transistor using the same |
| KR102105075B1 (en) | 2013-05-02 | 2020-04-28 | 삼성디스플레이 주식회사 | Method and system for mornitoring of an amorphous silicon thin filim crystallization, and method of manufacturing thin film transistor using the mehtod and system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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