JP2001332493A - レーザアニール方法および薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents
レーザアニール方法および薄膜トランジスタの製造方法Info
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- JP2001332493A JP2001332493A JP2000148393A JP2000148393A JP2001332493A JP 2001332493 A JP2001332493 A JP 2001332493A JP 2000148393 A JP2000148393 A JP 2000148393A JP 2000148393 A JP2000148393 A JP 2000148393A JP 2001332493 A JP2001332493 A JP 2001332493A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】液晶ディスプレイの画素スイッチ用いられる薄
膜トランジスタ装置向けの多結晶シリコンを、歩留まり
よく量産する装置および製造方法を提供する。 【解決手段】ガラス基板上に非晶質シリコン半導体薄膜
を堆積したガラス基板を移動ながらパルスレーザビーム
を照射することによって、多結晶シリコン半導体を生成
するレーザアニール装置および薄膜トランジスタの製造
方法において、ガラス基板Ｏ上に照射されるレーザビー
ムＬの断面ビーム形状が矩形であり、その長手方向の中
心線を、移動されるガラス基板の画素に対応する領域が
配列されて定義される直線に対して角度θだけ傾けるこ
とにより、粒径の均一な多結晶シリコンを得ることがで
きる。
膜トランジスタ装置向けの多結晶シリコンを、歩留まり
よく量産する装置および製造方法を提供する。 【解決手段】ガラス基板上に非晶質シリコン半導体薄膜
を堆積したガラス基板を移動ながらパルスレーザビーム
を照射することによって、多結晶シリコン半導体を生成
するレーザアニール装置および薄膜トランジスタの製造
方法において、ガラス基板Ｏ上に照射されるレーザビー
ムＬの断面ビーム形状が矩形であり、その長手方向の中
心線を、移動されるガラス基板の画素に対応する領域が
配列されて定義される直線に対して角度θだけ傾けるこ
とにより、粒径の均一な多結晶シリコンを得ることがで
きる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、液晶表示装置の
アレイ基板に用いられる多結晶シリコン半導体を生成す
るレーザアニール装置および薄膜トランジスタの製造方
法に関する。
アレイ基板に用いられる多結晶シリコン半導体を生成す
るレーザアニール装置および薄膜トランジスタの製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、スイッチング素子に、アモルファ
スシリコン（ａ−Ｓｉ）からなる絶縁ゲート型薄膜トラ
ンジスタ（ＴＦＴ）を、用いた液晶ディスプレイ（ＬＣ
Ｄ）が広く利用されている。
スシリコン（ａ−Ｓｉ）からなる絶縁ゲート型薄膜トラ
ンジスタ（ＴＦＴ）を、用いた液晶ディスプレイ（ＬＣ
Ｄ）が広く利用されている。
【０００３】しかし、高精彩で、高速動作可能な高機能
を有するディスプレイを実現するには、電界移動度（μ
ＦＥ）が１ｃｍ２／Ｖｓ以下と低いａ−ＳｉＴＦＴでは
能力が不足することが確認されている。
を有するディスプレイを実現するには、電界移動度（μ
ＦＥ）が１ｃｍ２／Ｖｓ以下と低いａ−ＳｉＴＦＴでは
能力が不足することが確認されている。
【０００４】一方、ａ−Ｓｉを加熱して多結晶シリコン
（ｐ−Ｓｉ）を生成し、ｐ−Ｓｉを用いてＴＦＴを構成
すると、電界移動度が１００から２００ｃｍ２／Ｖｓ程
度のものが得られており、ディスプレイを、高精彩で、
高速動作可能とし、しかも駆動回路を一体に形成できる
等の高機能化を期待できる。
（ｐ−Ｓｉ）を生成し、ｐ−Ｓｉを用いてＴＦＴを構成
すると、電界移動度が１００から２００ｃｍ２／Ｖｓ程
度のものが得られており、ディスプレイを、高精彩で、
高速動作可能とし、しかも駆動回路を一体に形成できる
等の高機能化を期待できる。
【０００５】なお、ｐ−Ｓｉを得るために、ａ−Ｓｉ
に、例えば長さ２５０ｍｍ、幅０．４ｍｍ、パルス繰り
返し周波数３００Ｈｚのエキシマレーザを照射し、ａ−
Ｓｉにパルスビームが照射される領域を徐々に移動させ
るレーザアニール法が広く利用されている。
に、例えば長さ２５０ｍｍ、幅０．４ｍｍ、パルス繰り
返し周波数３００Ｈｚのエキシマレーザを照射し、ａ−
Ｓｉにパルスビームが照射される領域を徐々に移動させ
るレーザアニール法が広く利用されている。
【０００６】ｐ−ＳｉＴＦＴのμＦＥを決定する要素
は、ｐ−Ｓｉの粒径であるが、粒径の大きさは、フルエ
ンスという名で呼ばれる単位面積あたりのエネルギーに
大きく依存する。
は、ｐ−Ｓｉの粒径であるが、粒径の大きさは、フルエ
ンスという名で呼ばれる単位面積あたりのエネルギーに
大きく依存する。
【０００７】すなわち、フルエンスが増大するにつれ
て、ｐ−Ｓｉの粒径も増大するが、移動度１００ｃｍ２
／Ｖｓ以上の高性能多結晶シリコンを得るためには、Ｆ
１というあるフルエンスよりも高いフルエンスが必要で
ある。
て、ｐ−Ｓｉの粒径も増大するが、移動度１００ｃｍ２
／Ｖｓ以上の高性能多結晶シリコンを得るためには、Ｆ
１というあるフルエンスよりも高いフルエンスが必要で
ある。
【０００８】しかし、さらにフルエンスを増大させてい
くと、ｐ−Ｓｉの粒径は次第に増大していくが、あるフ
ルエンスの値Ｆ２を境に、微結晶粒となり所望のＴＦＴ
特性を得ることができなくなる。
くと、ｐ−Ｓｉの粒径は次第に増大していくが、あるフ
ルエンスの値Ｆ２を境に、微結晶粒となり所望のＴＦＴ
特性を得ることができなくなる。
【０００９】このことは、パルスビームのフルエンスの
大きさ値を最適に選択すれば、所望の移動度を示すｐ−
ＳｉＴＦＴを得ることができることを示している。
大きさ値を最適に選択すれば、所望の移動度を示すｐ−
ＳｉＴＦＴを得ることができることを示している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フルエ
ンスの大きさをＦ１とＦ２との間に設定しても、常に、
同程度の粒径のｐ−Ｓｉを得ることができず、ｐ−Ｓｉ
ＴＦＴを用いた液晶表示装置を、高い歩留まりで安定に
量産することができない問題がある。
ンスの大きさをＦ１とＦ２との間に設定しても、常に、
同程度の粒径のｐ−Ｓｉを得ることができず、ｐ−Ｓｉ
ＴＦＴを用いた液晶表示装置を、高い歩留まりで安定に
量産することができない問題がある。
【００１１】このパルスビームのエネルギーの変化は、
レーザビームを発振しているレーザ装置側で発生するた
め、エネルギーの変化を制御することは、実質的に困難
である。
レーザビームを発振しているレーザ装置側で発生するた
め、エネルギーの変化を制御することは、実質的に困難
である。
【００１２】この発明の目的は、ガラス基板の全域にお
いて、電子移動度が高く特性および粒径の揃った薄膜ト
ランジスタを得ることのできるレーザアニール装置、お
よび薄膜トランジスタのための多結晶シリコンの生成方
法を提供することにある。
いて、電子移動度が高く特性および粒径の揃った薄膜ト
ランジスタを得ることのできるレーザアニール装置、お
よび薄膜トランジスタのための多結晶シリコンの生成方
法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明は、上述した問
題点に基づきなされたもので、非晶質シリコン半導体薄
膜を堆積したガラス基板を一定方向に移動させながらパ
ルスレーザビームを照射することによって、非晶質シリ
コン半導体を、多結晶シリコン半導体に変移させるレー
ザアニール方法において、前記非晶質シリコン薄膜に照
射されるレーザビームの形状が矩形であり、その長手方
向の中心線を、前記ガラス基板の前記非晶質シリコン半
導体が多結晶シリコン半導体に変移された後の画素に対
応する領域が配列されて定義される直線に対して、角度
θ傾けて前記レーザビームを照射することを特徴とする
レーザアニール方法を提供するものである。
題点に基づきなされたもので、非晶質シリコン半導体薄
膜を堆積したガラス基板を一定方向に移動させながらパ
ルスレーザビームを照射することによって、非晶質シリ
コン半導体を、多結晶シリコン半導体に変移させるレー
ザアニール方法において、前記非晶質シリコン薄膜に照
射されるレーザビームの形状が矩形であり、その長手方
向の中心線を、前記ガラス基板の前記非晶質シリコン半
導体が多結晶シリコン半導体に変移された後の画素に対
応する領域が配列されて定義される直線に対して、角度
θ傾けて前記レーザビームを照射することを特徴とする
レーザアニール方法を提供するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態を詳細に説明する。
の実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】図１は、ＸｅＣｌエキシマレーザアニール
装置を説明する概略図である。
装置を説明する概略図である。
【００１６】図１に示すように、エキシマレーザアニー
ル装置１は、所定の波長および強度のパルスレーザビー
ムを出力するレーザ発振器１１、レーザ発振器１１から
出力されたパルスレーザビームのエネルギーを所定の値
に調整するバリアブルアッテネータ１２、バリアブルア
ッテネータ１２により所定のフルエンスが与えられたパ
ルスレーザビームに、アニールすべきガラス基板Ｏの大
きさに対応する所定の断面ビーム形状を与えるビーム整
形光学系１３、ビーム整形光学系１３により所定の断面
ビーム形状が与えられたパルスレーザビームを９０°折
り曲げる４５°全反射ミラー１４、４５°全反射ミラー
１４により折り曲げられたパルスレーザビームに所定の
収束性を与える収束レンズ１５および収束レンズ１５に
より収束性が与えられたパルスレーザビームが収束する
収束位置にガラス基板Ｏを保持しながら、所定の方向に
移動可能なＸ−Ｙテーブル１６を有している。
ル装置１は、所定の波長および強度のパルスレーザビー
ムを出力するレーザ発振器１１、レーザ発振器１１から
出力されたパルスレーザビームのエネルギーを所定の値
に調整するバリアブルアッテネータ１２、バリアブルア
ッテネータ１２により所定のフルエンスが与えられたパ
ルスレーザビームに、アニールすべきガラス基板Ｏの大
きさに対応する所定の断面ビーム形状を与えるビーム整
形光学系１３、ビーム整形光学系１３により所定の断面
ビーム形状が与えられたパルスレーザビームを９０°折
り曲げる４５°全反射ミラー１４、４５°全反射ミラー
１４により折り曲げられたパルスレーザビームに所定の
収束性を与える収束レンズ１５および収束レンズ１５に
より収束性が与えられたパルスレーザビームが収束する
収束位置にガラス基板Ｏを保持しながら、所定の方向に
移動可能なＸ−Ｙテーブル１６を有している。
【００１７】なお、バリアブルアッテネータ１２の前後
には、必要に応じて、またはレーザアニール装置１の大
きさの制約等に関連して、レーザ発振器１１と４５°全
反射ミラー１４との間の光路を任意に設定可能な、複数
の全反射ミラーが設けられてもよい。
には、必要に応じて、またはレーザアニール装置１の大
きさの制約等に関連して、レーザ発振器１１と４５°全
反射ミラー１４との間の光路を任意に設定可能な、複数
の全反射ミラーが設けられてもよい。
【００１８】また、Ｘ−Ｙテーブル１６は、２軸方向す
なわち同一平面で互いに直交するＸ軸方向とＹ軸方向に
独立に移動可能であり、回転中心を回転軸として同一平
面内を回転可能に形成されている。
なわち同一平面で互いに直交するＸ軸方向とＹ軸方向に
独立に移動可能であり、回転中心を回転軸として同一平
面内を回転可能に形成されている。
【００１９】図１に示したレーザアニール装置１におい
ては、Ｘ−Ｙテーブル１６上に載置されたレーザアニー
ルの対象物であるアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）の
薄層が形成されているガラス基板Ｏに向けてレーザ発振
器１１から出力されたパルスレーザビームが照射され
る。
ては、Ｘ−Ｙテーブル１６上に載置されたレーザアニー
ルの対象物であるアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）の
薄層が形成されているガラス基板Ｏに向けてレーザ発振
器１１から出力されたパルスレーザビームが照射され
る。
【００２０】レーザ発振器１１からのパルスレーザビー
ムは、バリアブルアッテネータ１２により所定のエネル
ギーとされて、ビーム整形光学系１３により、図２に示
すように、アニール対象であるガラス基板Ｏに投影され
た状態でガラス基板Ｏに対し、少なくとも最終製品に要
求される大きさの一辺をカバーできる長さが与えられた
細長い矩形に、断面ビーム形状（投影面積）が設定され
る。
ムは、バリアブルアッテネータ１２により所定のエネル
ギーとされて、ビーム整形光学系１３により、図２に示
すように、アニール対象であるガラス基板Ｏに投影され
た状態でガラス基板Ｏに対し、少なくとも最終製品に要
求される大きさの一辺をカバーできる長さが与えられた
細長い矩形に、断面ビーム形状（投影面積）が設定され
る。
【００２１】ビーム整形光学系１３で所定の形状に整え
られたパルスレーザビームは、全反射ミラー１４で９０
°折り曲げられて、収束レンズ１５に案内され、収束レ
ンズ１５により所定の収束性が与えられて、Ｘ−Ｙテー
ブル１６上に載置されているガラス基板Ｏに照射され
る。
られたパルスレーザビームは、全反射ミラー１４で９０
°折り曲げられて、収束レンズ１５に案内され、収束レ
ンズ１５により所定の収束性が与えられて、Ｘ−Ｙテー
ブル１６上に載置されているガラス基板Ｏに照射され
る。
【００２２】なお、レーザ発振器１１は、ＸｅＣｌエキ
シマパルスレーザであり、発光波長が３０８ｎｍで、パ
ルスレーザビームの周期が３００Ｈｚである。また、パ
ルスレーザビームのガラス基板Ｏ上でのフルエンスは、
例えば３５０ｍＪ／ｃｍ２となるように設定される。
シマパルスレーザであり、発光波長が３０８ｎｍで、パ
ルスレーザビームの周期が３００Ｈｚである。また、パ
ルスレーザビームのガラス基板Ｏ上でのフルエンスは、
例えば３５０ｍＪ／ｃｍ２となるように設定される。
【００２３】このとき、Ｘ−Ｙテーブル１６が、パルス
レーザビームの１周期毎に、６ｍｍ移動され、投影され
たパルスレーザビームがオーバーラップする範囲を、９
５％とする。また、ガラス基板Ｏに投影されるパルスレ
ーザビームの投影面積（断面ビーム形状）は、２５０ｍ
ｍＸ０．４ｍｍとする。
レーザビームの１周期毎に、６ｍｍ移動され、投影され
たパルスレーザビームがオーバーラップする範囲を、９
５％とする。また、ガラス基板Ｏに投影されるパルスレ
ーザビームの投影面積（断面ビーム形状）は、２５０ｍ
ｍＸ０．４ｍｍとする。
【００２４】図２は、図１を用いて説明したエキシマレ
ーザアニール装置のＸ−Ｙテーブル１６を上方から見た
状態を説明する概略図である。
ーザアニール装置のＸ−Ｙテーブル１６を上方から見た
状態を説明する概略図である。
【００２５】図２に示すように、エキシマレーザアニー
ル装置のＸ−Ｙテーブル１６に載置されたガラス基板Ｏ
には、アニール装置１の収束レンズ１５により、所定の
断面形状（この実施の形態では２５０ｍｍ×０．４ｍ
ｍ）に収束されたパルスレーザビームＬが照射される。
ル装置のＸ−Ｙテーブル１６に載置されたガラス基板Ｏ
には、アニール装置１の収束レンズ１５により、所定の
断面形状（この実施の形態では２５０ｍｍ×０．４ｍ
ｍ）に収束されたパルスレーザビームＬが照射される。
【００２６】このとき、図３に拡大して説明するよう
に、レーザビームＬの長手方向の中心線とガラス基板Ｏ
の端部とが、非平行または非直角になるよう、Ｘ−Ｙテ
ーブル１６の移動方向またはＸ−Ｙテーブル１６にガラ
ス基板Ｏを載置する際のセット位置が、決定される。
に、レーザビームＬの長手方向の中心線とガラス基板Ｏ
の端部とが、非平行または非直角になるよう、Ｘ−Ｙテ
ーブル１６の移動方向またはＸ−Ｙテーブル１６にガラ
ス基板Ｏを載置する際のセット位置が、決定される。
【００２７】一例として、Ｘ−Ｙテーブル１６のガラス
基板Ｏが載置される位置に、Ｘ−Ｙテーブル１６がＸ軸
方向またはＹ軸方向に移動される際にそれぞれの軸に対
して非平行もしくは非直角となる所定の角度にガラス基
板Ｏを支持可能な図示しないガイドを設け、ガラス基板
Ｏをガイドに突き当てて、Ｘ−Ｙテーブル１６に載置す
ることで、あるいは、Ｘ−Ｙテーブル１６の回転機構お
よびＸ軸とＹ軸の移動量を制御することで、ガラス基板
Ｏの端部とレーザビームＬの長手方向の中心線とのなす
角を、所定の角度θに設定できる。この場合、予め、整
形光学系１３を出射されるレーザビームＬの断面ビーム
形状の長手方向の中心線を、ガラス基板のトランジスタ
に利用されるシリコンの配列に対して所定の角度となる
ように、整形光学系を構成してもよい。
基板Ｏが載置される位置に、Ｘ−Ｙテーブル１６がＸ軸
方向またはＹ軸方向に移動される際にそれぞれの軸に対
して非平行もしくは非直角となる所定の角度にガラス基
板Ｏを支持可能な図示しないガイドを設け、ガラス基板
Ｏをガイドに突き当てて、Ｘ−Ｙテーブル１６に載置す
ることで、あるいは、Ｘ−Ｙテーブル１６の回転機構お
よびＸ軸とＹ軸の移動量を制御することで、ガラス基板
Ｏの端部とレーザビームＬの長手方向の中心線とのなす
角を、所定の角度θに設定できる。この場合、予め、整
形光学系１３を出射されるレーザビームＬの断面ビーム
形状の長手方向の中心線を、ガラス基板のトランジスタ
に利用されるシリコンの配列に対して所定の角度となる
ように、整形光学系を構成してもよい。
【００２８】なお、ガラス基板ＯにレーザビームＬを照
射する工程は複数回であり、Ｘ−Ｙテーブル１６上に載
置されたガラス基板ＯにレーザビームＬが複数回照射さ
れるとともに、複数回の任意の照射において、ガイドに
突き当てられる方向が９０°回転される。
射する工程は複数回であり、Ｘ−Ｙテーブル１６上に載
置されたガラス基板ＯにレーザビームＬが複数回照射さ
れるとともに、複数回の任意の照射において、ガイドに
突き当てられる方向が９０°回転される。
【００２９】また、角度θは、レーザビームＬの長手方
向と直角な液晶パネルの１画素のピッチをＸμｍとし、
レーザビームＬの長手方向の中心線と隣り合う画素のア
レイトランジスタ間を結ぶ線が、平行に配列された隣り
合うアレイトランジスタ間を結ぶ約Ｙｍｍ分を除いて、
所望のＴＦＴ特性が得られるようにするため（角度θが
大きすぎると、表示面の面積に対してＴＦＴ特性が均一
とならない領域が増大する）に、隣り合うアレイトラン
ジスタ間を結ぶ線との角度であり、 θ＝ｔａｎ−１（Ｘ／１０００×Ｙ） で、定義される。
向と直角な液晶パネルの１画素のピッチをＸμｍとし、
レーザビームＬの長手方向の中心線と隣り合う画素のア
レイトランジスタ間を結ぶ線が、平行に配列された隣り
合うアレイトランジスタ間を結ぶ約Ｙｍｍ分を除いて、
所望のＴＦＴ特性が得られるようにするため（角度θが
大きすぎると、表示面の面積に対してＴＦＴ特性が均一
とならない領域が増大する）に、隣り合うアレイトラン
ジスタ間を結ぶ線との角度であり、 θ＝ｔａｎ−１（Ｘ／１０００×Ｙ） で、定義される。
【００３０】例えば、Ｘ＝１９０．５，Ｙ＝１とする
と、θ＝１０．８°である。この角度θで照射すれば、
少なくとも連続１ｍｍを除いて、所望のＴＦＴ特性が得
られる。なお、同条件で、Ｙ＝５とすると、θ＝２．１
８°であり、Ｙ＝１０とすると、θ＝１．０９°であ
る。
と、θ＝１０．８°である。この角度θで照射すれば、
少なくとも連続１ｍｍを除いて、所望のＴＦＴ特性が得
られる。なお、同条件で、Ｙ＝５とすると、θ＝２．１
８°であり、Ｙ＝１０とすると、θ＝１．０９°であ
る。
【００３１】また、液晶パネルの画素ピッチが６３．５
μｍで、これをＸとし、液晶パネルの画素領域が１６０
０ドット×６３．５μｍ＝３０４．８ｍｍで、これをＹ
とすれば、θ＝０．００００３６°である。
μｍで、これをＸとし、液晶パネルの画素領域が１６０
０ドット×６３．５μｍ＝３０４．８ｍｍで、これをＹ
とすれば、θ＝０．００００３６°である。
【００３２】すなわち、角度θ＝０．００００３６°で
レーザビームＬを照射すれば、少なくとも液晶パネルの
横方向の１列の全てがＴＦＴ特性不良を起こすことが避
けられる。
レーザビームＬを照射すれば、少なくとも液晶パネルの
横方向の１列の全てがＴＦＴ特性不良を起こすことが避
けられる。
【００３３】同様に、液晶パネルの縦方向の１列の全て
がＴＦＴ特性不良を起こすことを避けるには、ガラス基
板Ｏを９０°回転すると考えると、θの最大角度は、９
０°−０．００００３６°＝８９．９９９９６４°であ
る。
がＴＦＴ特性不良を起こすことを避けるには、ガラス基
板Ｏを９０°回転すると考えると、θの最大角度は、９
０°−０．００００３６°＝８９．９９９９６４°であ
る。
【００３４】なお、レーザビームＬをガラス基板Ｏに照
射する際に、ガラス基板Ｏの面積が１回のレーザビーム
Ｌの照射によりアニールされる領域よりも大きい場合に
は、アニール後の液晶パネルに要求される面積に対し
て、レーザビームＬが角度θを有する結果、要求される
領域以外にも照射されることになる。
射する際に、ガラス基板Ｏの面積が１回のレーザビーム
Ｌの照射によりアニールされる領域よりも大きい場合に
は、アニール後の液晶パネルに要求される面積に対し
て、レーザビームＬが角度θを有する結果、要求される
領域以外にも照射されることになる。
【００３５】この場合、ガラス基板Ｏ上の他の領域（別
の工程でアニールされる、または既に終了している領
域）を不所望に加熱して、アブレーションを生じさせる
虞れがあることから、図４に示すように、ガラス基板Ｏ
上に、スリット１７を配置してレーザビームＬを照射す
ることで、（１回のアニール工程において）液晶パネル
として求められる面積のみをアニールすることができ
る。
の工程でアニールされる、または既に終了している領
域）を不所望に加熱して、アブレーションを生じさせる
虞れがあることから、図４に示すように、ガラス基板Ｏ
上に、スリット１７を配置してレーザビームＬを照射す
ることで、（１回のアニール工程において）液晶パネル
として求められる面積のみをアニールすることができ
る。
【００３６】図５は、図１に示したレーザアニール装置
を用いて形成した多結晶シリコンの薄膜を有するガラス
基板を用いたＴＦＴを含む液晶表示装置の一例を示す概
略断面図である。
を用いて形成した多結晶シリコンの薄膜を有するガラス
基板を用いたＴＦＴを含む液晶表示装置の一例を示す概
略断面図である。
【００３７】液晶表示装置１０１において、カラーフィ
ルタ基板（アレイ基板）３０と対向基板５０との間に
は、両基板によって液晶層７０が挟持されている。
ルタ基板（アレイ基板）３０と対向基板５０との間に
は、両基板によって液晶層７０が挟持されている。
【００３８】カラーフィルタ基板３０と対向基板５０
は、例えばガラスビーズ等である粒状スペーサ６１によ
って、両基板間距離が一定になるよう保持されている。
なお、カラーフィルタ基板３０と対向基板５０は、図示
しない液晶注入口を除いて、両基板の外周を囲むように
配置されるシール６２によって接着されている。また、
液晶注入口は、液晶層７０を形成する液晶材が投入され
た後に図示しない封止材が塗布されて封止される。
は、例えばガラスビーズ等である粒状スペーサ６１によ
って、両基板間距離が一定になるよう保持されている。
なお、カラーフィルタ基板３０と対向基板５０は、図示
しない液晶注入口を除いて、両基板の外周を囲むように
配置されるシール６２によって接着されている。また、
液晶注入口は、液晶層７０を形成する液晶材が投入され
た後に図示しない封止材が塗布されて封止される。
【００３９】カラーフィルタ基板３０は、透明基板３
１、透明基板３１上に所定の厚さに設られたＳｉＮｘと
ＳｉＯｘからなるアンダーコート層３２、アンダーコー
ト層３２上に所定の厚さに設けられた多結晶シリコン層
３３、多結晶シリコン層３３を所定形状にパターニング
した後に、ＳｉＯｘからなるゲート絶縁膜３５が形成さ
れ、その上に、例えばＭｏ（モリブデン）を所定形状に
加工して得られる複数の互いに平行な図示しない走査
線、それぞれの走査線に接続されたゲート電極３４、さ
らに走査線を覆う層間絶縁膜が形成され、多結晶シリコ
ン層３３と接続されたＡｌ（アルミニウム）等の金属か
らなるソース電極３６およびドレイン電極３７、および
複数の互いに平行な図示しない信号線等を有している。
なお、走査線と信号線は、互いに交差して配置され、そ
の交差部毎に、スイッチング素子３８が配置されてい
る。また、画素電極３９がソース電極３６と接続されて
いる。
１、透明基板３１上に所定の厚さに設られたＳｉＮｘと
ＳｉＯｘからなるアンダーコート層３２、アンダーコー
ト層３２上に所定の厚さに設けられた多結晶シリコン層
３３、多結晶シリコン層３３を所定形状にパターニング
した後に、ＳｉＯｘからなるゲート絶縁膜３５が形成さ
れ、その上に、例えばＭｏ（モリブデン）を所定形状に
加工して得られる複数の互いに平行な図示しない走査
線、それぞれの走査線に接続されたゲート電極３４、さ
らに走査線を覆う層間絶縁膜が形成され、多結晶シリコ
ン層３３と接続されたＡｌ（アルミニウム）等の金属か
らなるソース電極３６およびドレイン電極３７、および
複数の互いに平行な図示しない信号線等を有している。
なお、走査線と信号線は、互いに交差して配置され、そ
の交差部毎に、スイッチング素子３８が配置されてい
る。また、画素電極３９がソース電極３６と接続されて
いる。
【００４０】スイッチング素子３８は、それぞれ、スト
ライプ状に設けられた所定の着色材からなる緑色着色層
４０Ｇ、青色着色層４０Ｂおよび赤色着色層４０Ｒによ
り、覆われている。また、画素電極３９は、各着色層４
０Ｇ，４０Ｂおよび４０Ｒ上に設けられ、スルーホール
４１により、それぞれの着色層４０Ｇ，４０Ｂおよび４
０Ｒに覆われているソース電極３６と接続されている。
なお、画素電極３９および各着色層４０Ｇ，４０Ｂおよ
び４０Ｒは、配向膜４２により覆われている。
ライプ状に設けられた所定の着色材からなる緑色着色層
４０Ｇ、青色着色層４０Ｂおよび赤色着色層４０Ｒによ
り、覆われている。また、画素電極３９は、各着色層４
０Ｇ，４０Ｂおよび４０Ｒ上に設けられ、スルーホール
４１により、それぞれの着色層４０Ｇ，４０Ｂおよび４
０Ｒに覆われているソース電極３６と接続されている。
なお、画素電極３９および各着色層４０Ｇ，４０Ｂおよ
び４０Ｒは、配向膜４２により覆われている。
【００４１】対向基板５０は、透明基板５１と透明基板
５１上に設けられたＩＴＯからなる透明電極５２および
配向膜５３からなる。
５１上に設けられたＩＴＯからなる透明電極５２および
配向膜５３からなる。
【００４２】次に、図５を用いて説明した液晶表示装置
１０１の製造工程について、簡単に説明する。
１０１の製造工程について、簡単に説明する。
【００４３】まず、カラーフィルタ基板３０の製造工程
について説明する。
について説明する。
【００４４】透明基板３１上に、プラズマＣＶＤ法でＳ
ｉＮｘとＳｉＯｘからなるアンダーコート層３２を形成
する。なお、透明基板すなわちガラス基板３１の大きさ
は、４００ｍｍＸ５００ｍｍで、厚さが０．７ｍｍであ
る。
ｉＮｘとＳｉＯｘからなるアンダーコート層３２を形成
する。なお、透明基板すなわちガラス基板３１の大きさ
は、４００ｍｍＸ５００ｍｍで、厚さが０．７ｍｍであ
る。
【００４５】次に、アンダーコート層３２上に、アモル
ファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層３３を、例えば厚さ５０
ｎｍに、プラズマＣＶＤ法により堆積する。
ファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層３３を、例えば厚さ５０
ｎｍに、プラズマＣＶＤ法により堆積する。
【００４６】続いて、窒素雰囲気中で、５００℃、１０
分間の環境で、熱処理を行い、ａ−Ｓｉ膜中の水素濃度
を低下させる。このとき、ａ−Ｓｉ膜の厚さを分光エリ
プソ法により求めたところ、４９．５ｎｍであった。
分間の環境で、熱処理を行い、ａ−Ｓｉ膜中の水素濃度
を低下させる。このとき、ａ−Ｓｉ膜の厚さを分光エリ
プソ法により求めたところ、４９．５ｎｍであった。
【００４７】以下、図１を用いて既に説明したＸｅＣｌ
レーザアニール装置を用い、レーザ発振器１１からのＸ
ｅＣｌエキシマパルスレーザを、発光波長が３０８ｎ
ｍ、パルス周期が３００Ｈｚ、ガラス基板３１上のａ−
Ｓｉ膜に投影されるパルスレーザビームの断面ビーム形
状が２５０ｍｍＸ０．４ｍｍおよびガラス基板３１上で
のフルエンスが３５０ｍＪ／ｃｍ２となるように設定
し、ガラス基板３１をセットしたＸ−Ｙテーブル１６を
パルスレーザビームの１周期毎に６ｍｍ移動させて、ａ
−Ｓｉ膜をアニールして多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）膜
３３を得ている。なお、パルスレーザビームがオーバー
ラップする範囲は、９５％とする。
レーザアニール装置を用い、レーザ発振器１１からのＸ
ｅＣｌエキシマパルスレーザを、発光波長が３０８ｎ
ｍ、パルス周期が３００Ｈｚ、ガラス基板３１上のａ−
Ｓｉ膜に投影されるパルスレーザビームの断面ビーム形
状が２５０ｍｍＸ０．４ｍｍおよびガラス基板３１上で
のフルエンスが３５０ｍＪ／ｃｍ２となるように設定
し、ガラス基板３１をセットしたＸ−Ｙテーブル１６を
パルスレーザビームの１周期毎に６ｍｍ移動させて、ａ
−Ｓｉ膜をアニールして多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）膜
３３を得ている。なお、パルスレーザビームがオーバー
ラップする範囲は、９５％とする。
【００４８】以下、レーザアニールにより形成された多
結晶シリコン層３３を所定の形状にパターニングし、Ｃ
ＶＤ法により、ゲート絶縁膜３４を堆積し、スパッタリ
ング法により厚さ約０．３μｍのＭｏ膜を堆積し、パタ
ーニングすることによりゲート電極３４および走査線を
形成し、層間絶縁膜を形成し、Ａｌを堆積、パターニン
グして、信号線、ソース電極３６、ドレイン電極３７を
形成した。
結晶シリコン層３３を所定の形状にパターニングし、Ｃ
ＶＤ法により、ゲート絶縁膜３４を堆積し、スパッタリ
ング法により厚さ約０．３μｍのＭｏ膜を堆積し、パタ
ーニングすることによりゲート電極３４および走査線を
形成し、層間絶縁膜を形成し、Ａｌを堆積、パターニン
グして、信号線、ソース電極３６、ドレイン電極３７を
形成した。
【００４９】次に、所定の着色材４０（Ｒ，Ｇおよび
Ｂ）を塗布した後プリベークし、所定形状にパターニン
グしてポストベークすることで、Ｒ，ＧおよびＢの各着
色層とスルーホール４１が形成される。
Ｂ）を塗布した後プリベークし、所定形状にパターニン
グしてポストベークすることで、Ｒ，ＧおよびＢの各着
色層とスルーホール４１が形成される。
【００５０】続いて、スパッタリング法を用いて、イン
ジウム−すず酸化物（ＩＴＯ）を、所定の厚さ堆積し、
所定形状にパターニングすることにより画素電極３９が
形成される。なお、画素電極３９は、スルーホール４１
を介して、ソース電極３６と接続される。
ジウム−すず酸化物（ＩＴＯ）を、所定の厚さ堆積し、
所定形状にパターニングすることにより画素電極３９が
形成される。なお、画素電極３９は、スルーホール４１
を介して、ソース電極３６と接続される。
【００５１】次に、着色層４０上に、ポリイミドからな
る配向膜材料を基板全面に塗布、配向処理を施して配向
膜４２を形成して、カラーフィルタ基板３０を得た。
る配向膜材料を基板全面に塗布、配向処理を施して配向
膜４２を形成して、カラーフィルタ基板３０を得た。
【００５２】また、透明基板５１上に、スパッタ法によ
りＩＴＯを約１００ｎｍの厚さに堆積して対向電極５２
を形成し、続いてポリイミドからなる配向膜材料を基板
全面に塗布、配向処理を施して配向膜５３を形成して、
対向基板５０を得た。
りＩＴＯを約１００ｎｍの厚さに堆積して対向電極５２
を形成し、続いてポリイミドからなる配向膜材料を基板
全面に塗布、配向処理を施して配向膜５３を形成して、
対向基板５０を得た。
【００５３】次に、対向基板５０の配向膜５３上に、所
定の粒径を有する粒状スペーサ６１を、１平方ｍｍあた
り約１００個の割合で散布し、続いて、対向基板５０の
外周周辺部に所定の大きさを有するファイバを混入した
図示しないシール材を、液晶注入用の注入口を除いて塗
布した。
定の粒径を有する粒状スペーサ６１を、１平方ｍｍあた
り約１００個の割合で散布し、続いて、対向基板５０の
外周周辺部に所定の大きさを有するファイバを混入した
図示しないシール材を、液晶注入用の注入口を除いて塗
布した。
【００５４】続いて、対向基板５０、カラーフィルタ基
板３０とを、図示しないシール材により貼り合わせて、
空状態のセルが完成する。
板３０とを、図示しないシール材により貼り合わせて、
空状態のセルが完成する。
【００５５】次に、例えばカイラル材が添加されたネマ
ティック液晶材料を注入口からセル内に真空注入し、注
入後、注入口を、図示しない封止材としての紫外線硬化
樹脂を用いて封止したあと、セルの両側にそれぞれ偏光
板を配置することにより液晶表示装置が完成する。
ティック液晶材料を注入口からセル内に真空注入し、注
入後、注入口を、図示しない封止材としての紫外線硬化
樹脂を用いて封止したあと、セルの両側にそれぞれ偏光
板を配置することにより液晶表示装置が完成する。
【００５６】このようにして作製された液晶表示装置
は、ＴＦＴの特性が均一であり、また電子移動度がａ−
Ｓｉを半導体層に用いた液晶表示装置に比較して高速
で、基板全面にわたって、均一な表示が表示された。
は、ＴＦＴの特性が均一であり、また電子移動度がａ−
Ｓｉを半導体層に用いた液晶表示装置に比較して高速
で、基板全面にわたって、均一な表示が表示された。
【００５７】以上説明したように、本発明の発明者ら
は、非晶質シリコンにレーザビームを照射して多結晶シ
リコンを得るレーザアニールにおいて、非晶質シリコン
に照射されるレーザビームの断面ビーム形状の長手方向
と後工程で形成されるトランジスタが配列される方向と
の間に角度θを持たせることで、高い電子移動度などの
ＴＦＴ特性を有する多結晶シリコンを、高い歩留りで得
ることができる。
は、非晶質シリコンにレーザビームを照射して多結晶シ
リコンを得るレーザアニールにおいて、非晶質シリコン
に照射されるレーザビームの断面ビーム形状の長手方向
と後工程で形成されるトランジスタが配列される方向と
の間に角度θを持たせることで、高い電子移動度などの
ＴＦＴ特性を有する多結晶シリコンを、高い歩留りで得
ることができる。
【００５８】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、基板全面で移動度の高いＴＦＴを均一に歩留りよく
大量に量産することができ、表示特性が安定で高品質の
液晶表示装置を、低コストで作製することができる。
ば、基板全面で移動度の高いＴＦＴを均一に歩留りよく
大量に量産することができ、表示特性が安定で高品質の
液晶表示装置を、低コストで作製することができる。
【図１】この発明の実施の形態であるエキシマレーザア
ニール装置を説明する概略図。
ニール装置を説明する概略図。
【図２】図１に示したレーザアニール装置において、Ｘ
−Ｙテーブルに載置されたガラス基板とレーザビームの
長手方向の関係を説明する概略図。
−Ｙテーブルに載置されたガラス基板とレーザビームの
長手方向の関係を説明する概略図。
【図３】図２に示したＸ−Ｙテーブルに載置されたガラ
ス基板のａ−Ｓｉ層に照射されるレーザビームの長手方
向の中心線と基板および隣り合うアレイトランジスタの
角度の関係を説明する概略図。
ス基板のａ−Ｓｉ層に照射されるレーザビームの長手方
向の中心線と基板および隣り合うアレイトランジスタの
角度の関係を説明する概略図。
【図４】図２に示したＸ−Ｙテーブル上でのレーザビー
ムの照射に利用されるスリットを説明する概略図。
ムの照射に利用されるスリットを説明する概略図。
【図５】図１に示したエキシマレーザアニール装置を用
いて形成した多結晶シリコンを半導体層に用いたＴＦＴ
を含む液晶表示装置の一例を説明する概略断面図。
いて形成した多結晶シリコンを半導体層に用いたＴＦＴ
を含む液晶表示装置の一例を説明する概略断面図。
１・・・エキシマレーザアニール装置、 １１・・・レーザ発振器、 １２・・・バリアブルアッテネータ、 １３・・・ビーム整形光学系、 １４・・・４５°全反射ミラー、 １５・・・収束レンズ、 １６・・・Ｘ−Ｙテーブル、 １７・・・スリット、 ３０・・・カラーフィルタ基板、 ３１・・・ガラス基板、 ３２・・・アンダーコート層、 ３３・・・多結晶シリコン、 ３４・・・ゲート電極、 ３５・・・ゲート絶縁膜、 ３６・・・ソース電極、 ３７・・・ドレイン電極、 ３８・・・スイッチング素子、 ３９・・・画素電極、 ４０・・・着色層、 ４１・・・スルーホール（コンタクトホール）、 ４２・・・配向膜、 ５１・・・ガラス基板、 ５２・・・対向電極、 ５３・・・配向膜、 ７０・・・液晶材、 Ｌ・・・レーザビーム、 Ｏ・・・ガラス基板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H092 JA24 KA04 KA07 MA30 MA35 NA24 NA29 PA08 5F052 AA02 BA04 BA12 BB07 CA04 CA07 DA02 DB03 JA01 5F110 AA01 BB01 CC01 DD02 DD13 DD14 DD17 EE04 EE44 FF02 FF29 GG02 GG13 GG25 GG45 HL03 HL07 HL23 NN02 NN72 PP03 PP04 PP05 PP06 PP35 5G435 AA00 AA14 AA17 BB12 EE33 KK05 KK10
Claims (8)
- 【請求項１】非晶質シリコン半導体薄膜を堆積したガラ
ス基板を一定方向に移動させながらパルスレーザビーム
を照射することによって、非晶質シリコン半導体を、多
結晶シリコン半導体に変移させるレーザアニール方法に
おいて、 前記非晶質シリコン薄膜に照射されるレーザビームの形
状が矩形であり、その長手方向の中心線を、前記ガラス
基板の前記非晶質シリコン半導体が多結晶シリコン半導
体に変移された後の画素に対応する領域が配列されて定
義される直線に対して、角度θ傾けて前記レーザビーム
を照射することを特徴とするレーザアニール方法。 - 【請求項２】前記角度θは、０．００００３６°＜θ＜
８９．９９９９６４°であることを特徴とする請求項１
記載のレーザアニール方法。 - 【請求項３】前記角度θは、より好ましくは、１．０９
°＜θ＜８８．０１°であることを特徴とする請求項２
記載のレーザアニール方法。 - 【請求項４】前記角度θは、より好ましくは、２．１８
°＜θ＜８７．８２°であることを特徴とする請求項３
記載のレーザアニール方法。 - 【請求項５】前記角度θは、前記ガラス基板を移動させ
るテーブルを回転させ、またはＸ軸方向およびＹ軸の移
動速度を制御して、設定することを特徴とする請求項１
記載のレーザアニール方法。 - 【請求項６】前記ガラス基板に前記レーザビームが照射
される際に、前記レーザビームが照射されるべき領域以
外の領域を遮蔽することを特徴とする請求項１記載のレ
ーザアニール方法。 - 【請求項７】非晶質シリコン半導体薄膜を堆積したガラ
ス基板を一定方向に移動させながらパルスレーザビーム
を照射することによって、非晶質シリコン半導体を、多
結晶シリコン半導体に変移させる薄膜トランジスタの製
造方法において、 前記非晶質シリコン薄膜に照射されるレーザビームの形
状が矩形であり、その長手方向の中心線を、前記ガラス
基板の前記非晶質シリコン半導体が多結晶シリコン半導
体に変移された後の画素に対応する領域が配列されて定
義される直線に対して、角度θ傾けて前記レーザビーム
を照射することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方
法。 - 【請求項８】所定の波長のパルスレーザビーム光を出力
するパルスレーザ装置と、 対象物を一定速度で所定の方向に移動させるＸ−Ｙテー
ブルと、 前記パルスレーザ装置から出力されたパルスレーザビー
ムを細長い形状に整形する整形光学系と、を有するレー
ザアニール装置において、 前記Ｘ−Ｙテーブルは、前記ガラス基板上の前記アモル
ファスシリコンの薄膜が液晶パネルの画素として利用さ
れる際の画素の配列により定義される線と前記パルスレ
ーザ装置から出力され、前記整形光学系により細長い形
状に整形されたレーザビームのビーム形状の長手方向の
中心線とが、所定の角度θとなるように案内する基板案
内部材を有することを特徴とするレーザアニール装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000148393A JP2001332493A (ja) | 2000-05-19 | 2000-05-19 | レーザアニール方法および薄膜トランジスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000148393A JP2001332493A (ja) | 2000-05-19 | 2000-05-19 | レーザアニール方法および薄膜トランジスタの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001332493A true JP2001332493A (ja) | 2001-11-30 |
| JP2001332493A5 JP2001332493A5 (ja) | 2007-08-23 |
Family
ID=18654432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000148393A Pending JP2001332493A (ja) | 2000-05-19 | 2000-05-19 | レーザアニール方法および薄膜トランジスタの製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001332493A (ja) |
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