JP2002261013A - Method of irradiating laser beam and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method of irradiating laser beam and method of manufacturing semiconductor deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はレーザビームを用い
た半導体膜のアニール（以下、レーザアニールという）
の方法およびそ れを行なうためのレーザ照射装置（レ
ーザと該レーザから出力されるレーザビームを被処理体
まで導くため の光学系を含む装置）に関する。また、
前記レーザアニールを工程に含んで作製された半導体装
置及びその 作製方法に関する。なお、ここでいう半導
体装置には、液晶表示装置や発光装置等の電気光学装置
及び該電 気光学装置を部品として含む電子装置も含ま
れるものとする。The present invention relates to annealing of a semiconductor film using a laser beam (hereinafter referred to as laser annealing).
And a laser irradiation apparatus (an apparatus including a laser and an optical system for guiding a laser beam output from the laser to an object to be processed). Also,
The present invention relates to a semiconductor device manufactured by including the laser annealing in a process and a manufacturing method thereof. Note that the semiconductor device here includes an electro-optical device such as a liquid crystal display device or a light-emitting device, and an electronic device including the electro-optical device as a component.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、ガラス等の絶縁基板上に形成され
た半導体膜に対し、レーザアニールを施して、結晶化さ
せたり 、結晶性を向上させる技術が広く研究されてい
る。上記半導体膜には珪素がよく用いられる。2. Description of the Related Art In recent years, techniques for performing laser annealing on a semiconductor film formed on an insulating substrate such as glass to crystallize or improve crystallinity have been widely studied. Silicon is often used for the semiconductor film.
【０００３】ガラス基板は、従来よく使用されてきた合
成石英ガラス基板と比較し、安価で加工性に富んでお
り、 大面積基板を容易に作製できる利点を持ってい
る。これが上記研究の行われる理由である。また、結晶
化に 好んでレーザが使用されるのは、ガラス基板の融
点が低いからである。レーザは基板の温度を余り上昇さ
せ ずに、半導体膜のみ高いエネルギーを与えることが
出来る。The glass substrate is inexpensive, has good workability, and has an advantage that a large-area substrate can be easily manufactured, as compared with a synthetic quartz glass substrate which has been often used in the past. This is the reason for the above research. Further, a laser is preferably used for crystallization because the melting point of the glass substrate is low. The laser can apply high energy only to the semiconductor film without increasing the temperature of the substrate so much.
【０００４】結晶質半導体は多くの結晶粒から出来てい
るため、多結晶半導体膜とも呼ばれる。レーザアニール
を 施して形成された結晶質半導体膜は、高い移動度を
有するため、この結晶質半導体膜を用いて薄膜トランジ
スタ（ＴＦＴ）を形成し、例えば、１枚のガラス基板
上に、画素部用と駆動回路用のＴＦＴを作製する、モ
ノリシック型の液晶電気光学装置等に盛んに利用されて
いる。[0004] Since a crystalline semiconductor is made of many crystal grains, it is also called a polycrystalline semiconductor film. Since a crystalline semiconductor film formed by laser annealing has high mobility, a thin film transistor (TFT) is formed using the crystalline semiconductor film, and, for example, a pixel is formed on one glass substrate. For manufacturing TFTs for parts and drive circuits,
It is widely used in a nolithic liquid crystal electro-optical device and the like.
【０００５】また、出力の大きい、エキシマレーザ等の
パルスレーザビームを、照射面において、数ｃｍ角の四
角 いスポットや、長さ１０ｃｍ以上の線状となるよう
に光学系にて加工し、レーザビームを走査させて(ある
いはレーザビームの照射位置を被照射面に対し相対的
に移動させて)、レーザアニールを行なう方法が量産
性が高く工業的に優れているため、好んで使用されてい
る。[0005] Further, a pulse laser beam such as an excimer laser having a large output is processed by an optical system so that a square spot of several cm square or a linear shape having a length of 10 cm or more is formed on the irradiation surface. Laser annealing is performed by scanning the beam (or by moving the irradiation position of the laser beam relative to the irradiated surface) and mass-producing the method.
It is used favorably because of its high property and industrial superiority.
【０００６】特に、線状ビームを用いると、前後左右の
走査が必要なスポット状のレーザビームを用いた場合と
は 異なり、線状ビームの長尺方向に直角な方向だけの
走査で照射面全体にレーザ照射を行なうことが出来るた
め、量産性が高い。長尺方向に直角な方向に走査する
のは、それが最も効率の良い走査方向であるからであ
る。この高い量産性により、現在レーザアニール法には
パルス発振エキシマレーザビームを適当な光学系で 加
工した線状ビームを使用することが、ＴＦＴを用いる液
晶表示装置の製造技術の主流になりつつある。In particular, when a linear beam is used, unlike the case where a spot-shaped laser beam that needs to be scanned back and forth and right and left is used, the entire irradiation surface is scanned only in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the linear beam. Since laser irradiation can be performed on the surface, mass productivity is high. Scanning in the direction perpendicular to the machine direction is because it is the most efficient scanning direction.
You. Due to this high mass productivity, the use of a linear beam obtained by processing a pulsed excimer laser beam with an appropriate optical system for the laser annealing method is becoming the mainstream of the manufacturing technology of a liquid crystal display device using a TFT.
【０００７】しかし、レーザアニール法で作製される結
晶質半導体膜は、複数の結晶粒が集合して形成されてお
り 、その結晶粒の位置と大きさはランダムなものであ
った。ガラス基板上に作製されるＴＦＴは素子分離のた
めに、前記結晶質半導体を島状のパターニングに分離
して形成している。その場合において、結晶粒の位置
や大きさを指定して形成する事はできなかった。結晶粒
内と比較して、結晶粒の界面（結晶粒界）は非晶質 構
造や結晶欠陥などに起因する再結合中心や捕獲中心が無
数に存在している。この捕獲中心にキャリアがト ラッ
プされると、結晶粒界のポテンシャルが上昇し、キャリ
アに対して障壁となるため、キャリアの電流輸 送特性
を低下することが知られている。チャネル形成領域の半
導体膜の結晶性は、ＴＦＴの特性に重大な影 響を及ぼ
すが、結晶粒界の影響を排除して単結晶の半導体膜で前
記チャネル形成領域を形成することはほと んど不可能
であった。However, the crystalline semiconductor film produced by the laser annealing method is formed by assembling a plurality of crystal grains, and the positions and sizes of the crystal grains are random. The TFT manufactured on the glass substrate is formed by separating the crystalline semiconductor into island-shaped patterning for element isolation. In that case, the position of the crystal grain
It could not be formed by specifying the size or size. Compared with the inside of a crystal grain, the interface of crystal grains (grain boundaries) has a myriad of recombination centers and trapping centers due to amorphous structures and crystal defects. It is known that when carriers are trapped in the trapping center, the potential of the crystal grain boundary increases and acts as a barrier for the carriers, and therefore, the current transport characteristics of the carriers are reduced. Although the crystallinity of the semiconductor film in the channel formation region has a significant effect on the characteristics of the TFT, it is almost impossible to form the channel formation region with a single-crystal semiconductor film by eliminating the influence of the crystal grain boundaries. It was impossible.
【０００８】また、結晶粒の成長距離は、結晶化時間と
成長速度の積に比例することが知られている。ここで、
結 晶化時間とは、半導体膜中に結晶核が生成されてか
ら半導体膜の結晶化が終了するまでの時間のことである
。また、半導体膜が溶融してから結晶化が終了するま
での時間を溶融時間とすると、溶融時間を延ばして、
半導体膜の冷却速度を緩やかなものとすれば、結晶化時
間が長くなり、大粒径の結晶粒を形成することがで き
る。It is known that the growth distance of a crystal grain is proportional to the product of the crystallization time and the growth rate. here,
The crystallization time is a time from generation of a crystal nucleus in a semiconductor film to completion of crystallization of the semiconductor film. Further, if the time from the melting of the semiconductor film to the end of crystallization is defined as the melting time, the melting time is extended,
When the cooling rate of the semiconductor film is set to be slow, the crystallization time becomes long, and large crystal grains can be formed.
【０００９】結晶粒界の影響を排除して単結晶の半導体
膜で前記チャネル形成領域を形成するために、レーザア
ニ ール法において、位置制御され、しかも大粒径の結
晶粒を形成する様々な試みがなされている。ここではま
ず、半導体膜にレーザビームを照射した後の前記半導
体膜の固化過程について説明する。In order to form the channel formation region with a single-crystal semiconductor film while eliminating the influence of crystal grain boundaries, various methods for controlling the position and forming crystal grains having a large grain size by a laser annealing method. Attempts have been made. First, a process of solidifying the semiconductor film after irradiating the semiconductor film with a laser beam will be described.
【００１０】レーザビームの照射によって完全溶融した
液体半導体膜中に固相核生成が発生するまでにはある程
度 の時間が掛かり、完全溶融領域において無数の均一
（あるいは不均一）核生成が発生し、成長することで、
前記液体半導体膜の固化過程は終了する。この場合に
得られる結晶粒の位置と大きさはランダムなものとな
る。[0010] It takes some time until solid-phase nucleation occurs in the liquid semiconductor film completely melted by laser beam irradiation, and countless uniform (or non-uniform) nucleation occurs in the completely melted region. By growing,
The solidification process of the liquid semiconductor film ends. In this case, the position and size of the crystal grains obtained are random.
You.
【００１１】また、レーザビームの照射によって前記半
導体膜が完全溶融することなく、固相半導体領域が部分
的 に残存している場合には、レーザビームの照射後、
直ちに前記固相半導体領域から結晶成長が始まる。既に
述べたように、完全溶融領域において核生成が発生す
るにはある程度時間が掛かる。そのため、完全溶融領
域において核生成が発生するまでの間に、前記半導体膜
の膜面に対する水平方向（以下、ラテラル方向と呼
ぶ）に結晶成長の先端である固液界面が移動すること
で、結晶粒は膜厚の数十倍もの長さに成長する。この
ような成長は、完全溶融領域において無数の均一（ある
いは不均一）核生成が発生することで終了する。以
下、この現象をスーパーラテラル成長と言う。In the case where the semiconductor film is not completely melted by laser beam irradiation and the solid-state semiconductor region partially remains, after the laser beam irradiation,
Crystal growth starts immediately from the solid-state semiconductor region. As already mentioned, it takes some time for nucleation to occur in the fully molten region. As a result,
Until nucleation occurs in the region, a horizontal direction (hereinafter referred to as a lateral direction) with respect to the film surface of the semiconductor film.
As the solid-liquid interface, which is the tip of the crystal growth, moves, the crystal grains grow several tens of times longer than the film thickness. this
Such growth is terminated by the occurrence of countless uniform (or non-uniform) nucleation in the completely molten region. Less than
Below, this phenomenon is called super lateral growth.
【００１２】非晶質半導体膜や多結晶半導体膜において
も、前記スーパーラテラル成長が実現するレーザビーム
の エネルギー領域は存在する。しかし、前記エネルギ
ー領域は非常に狭く、また、大結晶粒の得られる位置に
ついては制御できなかった。さらに、大結晶粒以外の
領域は無数の核生成が発生した微結晶領域、もしくは
非晶質領域であった。[0012] Even in an amorphous semiconductor film or a polycrystalline semiconductor film, there is an energy region of a laser beam for realizing the super lateral growth. However, the energy region was very narrow, and the position where large crystal grains could be obtained could not be controlled. Further, the region other than the large crystal grains is a microcrystalline region where countless nucleation has occurred, or
It was an amorphous region.
【００１３】以上に説明したように、半導体膜が完全溶
融するレーザビームのエネルギー領域でラテラル方向の
温 度勾配を制御する（ラテラル方向への熱流を生じさ
せる）ことが出来れば、結晶粒の成長位置および成長方
向を制御することが出来る。この方法を実現するため
に様々な試みがなされている。As described above, if the temperature gradient in the lateral direction can be controlled (generates a heat flow in the lateral direction) in the energy region of the laser beam at which the semiconductor film is completely melted, the growth of crystal grains can be achieved. Position and growth direction can be controlled. Various attempts have been made to realize this method.
【００１４】例えば、コロンビア大のJames S. Im氏ら
は、任意の場所にスーパーラテラル成長を実現させるこ
と の出来るSequential Lateral Solidification meth
od（以下、ＳＬＳ法と言う。）を示した。ＳＬＳ法は、
１ショット毎にスリット状のマスクをスーパーラテラ
ル成長が行なわれる距離程度（約０．７５μｍ）ずらし
て、結晶化を行なうものである。[0014] For example, James S. Im of Columbia University et al. Have proposed a Sequential Lateral Solidification meth- od capable of realizing super lateral growth anywhere.
od (hereinafter, referred to as SLS method). The SLS method is
The crystallization is performed by shifting the slit-shaped mask by a distance (approximately 0.75 μm) at which super lateral growth is performed for each shot.
【００１５】また、東工大の松村正清氏らは、第４７回
応用物理学関係連合講演会において、位置制御された大
粒 径の結晶粒を形成する方法について発表している。
その方法は、非晶質珪素膜中に上面形状が四角形である
絶縁層を埋め込み、さらに、前記非晶質珪素膜上に絶
縁膜を形成する。レーザビームを照射する際には位相
シフトマスクを用いて、前記レーザビームのエネルギー
に勾配を持たせ、前記絶縁層の上方はレーザビーム の
エネルギーが低い照射になっている。つまり、前記絶縁
層の下方の非晶質珪素膜は、前記絶縁層が遮光効 果お
よび位相シフトマスクによるエネルギー勾配のため、レ
ーザビームの照射後、最も速く冷却し、結晶核 が生成
する。一方、他の領域の非晶質珪素膜はまだ溶融状態で
あるから、前記結晶核は溶融領域へ成長して 、位置制
御された大粒径の結晶粒を形成するというものである。At the 47th Joint Lecture Meeting on Applied Physics, Masayoshi Matsumura et al. Of Tokyo Tech presented a method of forming position-controlled large-diameter crystal grains.
According to the method, an insulating layer having a rectangular upper surface is buried in an amorphous silicon film, and an insulating film is formed on the amorphous silicon film. When irradiating a laser beam, the phase
The energy of the laser beam has a gradient by using a shift mask, and the energy of the laser beam is low above the insulating layer. In other words, the amorphous silicon film below the insulating layer cools fastest after the laser beam irradiation and generates crystal nuclei because the insulating layer has a light-shielding effect and an energy gradient due to the phase shift mask. On the other hand, since the amorphous silicon film in the other region is still in a molten state, the crystal nucleus grows in the molten region and forms large-diameter crystal grains whose position is controlled.
【００１６】[0016]
【発明が解決しようとする課題】レーザビームにも様々
な種類があるが、一般的にはパルス発振型のエキシマレ
ーザを光源とするレー ザビーム（以下、エキシマレー
ザビームという）を用いた結晶化が用いられている。エ
キシマレーザは出力 が大きく、高周波数での繰り返し
照射が可能であるという利点を有し、さらにエキシマレ
ーザビームは珪素 膜に対しての吸収係数が高いという
利点を有する。There are various types of laser beams. Generally, crystallization using a laser beam (hereinafter, referred to as an excimer laser beam) using a pulse oscillation type excimer laser as a light source is described. Used. An excimer laser has the advantage that it has a large output and can be repeatedly irradiated at a high frequency, and the excimer laser beam has an advantage that it has a high absorption coefficient for a silicon film.
【００１７】エキシマレーザビームを形成するには励起
ガスとして、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）やＸｅＣｌ（波
長 ３０８ｎｍ）が用いられる。ところが、Ｋｒ（クリ
プトン）やＸｅ（キセノン）といったガスは非常に高価
であり、ガス交換の頻度が高くなると製造コストの増
加を招くという問題がある。To form an excimer laser beam, KrF (wavelength 248 nm) or XeCl (wavelength 308 nm) is used as an excitation gas. However, gases such as Kr (krypton) and Xe (xenon) are very expensive, and there is a problem in that the frequency of gas exchange increases the production cost.
【００１８】また、レーザ発振を行なうレーザチューブ
や発振過程で生成した不要な化合物を除去するためのガ
ス 精製器などの付属機器の交換が２〜３年に一度必要
となる。これらの付属機器は高価なものが多く、やはり
製造コストの増加を招くという問題がある。In addition, it is necessary to replace a laser tube for performing laser oscillation and an accessory such as a gas purifier for removing unnecessary compounds generated in the oscillation process once every two to three years. Many of these accessories are expensive and have the problem of increasing manufacturing costs.
【００１９】以上のように、エキシマレーザビームを用
いたレーザ照射装置は確かに高い性能を持っているが、
メ ンテナンスに非常に手間がかかり、量産用レーザ照
射装置としてはランニングコスト（ここでは稼働に伴い
発生する費用を意味する）が高いという欠点も併せ持
っている。As described above, the laser irradiation apparatus using the excimer laser beam has high performance,
The maintenance is very laborious, and the laser irradiation equipment for mass production also has the disadvantage of high running costs (meaning the costs incurred during operation).
【００２０】そこで、エキシマレーザに比較してランニ
ングコストの低いレーザ照射装置およびそれを用いたレ
ー ザアニール方法を実現するために、固体レーザ（結
晶ロッドを共振キャビティとしたレーザビームを出力す
るレーザ）を用いる方法がある。Therefore, in order to realize a laser irradiation apparatus having a lower running cost than an excimer laser and a laser annealing method using the same, a solid-state laser (a laser that outputs a laser beam using a crystal rod as a resonance cavity) is used. Is used.
【００２１】その理由として、現状の固体レーザは大出
力であるが、出力時間は非常に短いことが考えられる。
固 体レーザの励起方法はＬＤ（レーザダイオード）励
起、フラッシュランプ励起等がある。ＬＤ励起によって
大出力を得るためには、ＬＤに大電流を流す必要があ
る。そのため、ＬＤの寿命が短くなり、結果的にフラ
ッシュランプ励起に比べてコストが高くなる。このよう
な理由により、ＬＤ励起の固体レーザは小出力の装 置
がほとんどであり、現状では産業用の大出力レーザとし
てはまだ開発段階にある。一方、フラッシュラン プは
極めて強い光を出すことができるため、フラッシュラン
プによって励起されたレーザは大出力となる。 しかし
ながら、フラッシュランプ励起による発振は、瞬間的に
投入されたエネルギーによって励起された電 子が一気
に放出するので、レーザの出力時間は非常に短くなる。
このように、現状の固体レーザは、大出力 であるが、
出力時間は非常に短くなっている。そのため、固体レー
ザを用いたレーザ結晶化によって、エキ シマレーザを
用いたレーザ結晶化を行なって形成される粒径と同程
度、もしくはそれ以上の大きさの粒径の 結晶粒の形成
を実現することは困難になっている。なお、本明細書中
において、出力時間とは１パルスにお ける半値幅のこ
とを言う。The reason may be that the current solid-state laser has a large output, but the output time is very short.
Solid laser excitation methods include LD (laser diode) excitation and flash lamp excitation. In order to obtain a large output by LD excitation, a large current needs to flow through the LD. Therefore, the life of the LD is shortened, and as a result,
The cost is higher than that of the flash lamp excitation. For these reasons, most LD-pumped solid-state lasers have low power, and at present they are still in the development stage as industrial high-power lasers. On the other hand, a flash lamp can emit extremely intense light, so that the laser excited by the flash lamp has a large output. However, in the case of oscillation by flash lamp excitation, the electrons excited by the instantaneously applied energy emit all at once, so that the output time of the laser becomes very short.
As described above, the current solid-state laser has a large output,
The output time is very short. Therefore, it is necessary to realize the formation of crystal grains with a grain size that is about the same as or larger than that formed by laser crystallization using an excimer laser by laser crystallization using a solid-state laser. Is getting harder. Note that in this specification, the output time refers to a half width in one pulse.
【００２２】ここで、代表的な固体レーザの１つである
ＹＡＧレーザを用いて半導体膜の結晶化を行なった。前
記 ＹＡＧレーザは、フラッシュランプ励起のものを用
い、非線形光学素子により第２高調波に変調した後、長
さ１０ｃｍ以上の線状となるように光学系にて加工し
て珪素膜に照射した。前記ＹＡＧレーザを用いたレー
ザアニールによって形成された結晶粒の粒径は、エキシ
マレーザを用いて形成される結晶粒と比較して、非 常
に小さかった。ＹＡＧレーザを用いて形成された結晶粒
の様子を図６に示す。このような結晶粒を有する 結晶
質半導体膜を用いてＴＦＴを作製すると、ＴＦＴの電気
的特性に重要な影響を及ぼすチャネル形成領域 におい
て多数の結晶粒界が存在することになり、前記電気的特
性を低下させる要因となる。固体レーザを用 いたレー
ザアニールによって小さな結晶粒しか形成されない理由
として、既に述べたように、現状の固体レ ーザは大出
力であるが、出力時間は非常に短いことが考えられる。
また、他の理由として、長さ１０ｃｍ以 上の線状に加
工すると、結晶化に適したエネルギー密度より低いエネ
ルギー密度しか得られていないことも 考えられる。も
ちろん、この場合の対策として、結晶化に適したエネル
ギー密度にまで集光させたレーザビ ームを用いてレー
ザアニールを行なうことが考えられる。しかしながら、
ＹＡＧレーザによるレーザアニー ルにおいても、エキ
シマレーザでのレーザアニールと比較して、少なくとも
同程度の処理効率で行なうこと が望ましい。そのため
には、エキシマレーザのレーザビームの長さと同程度以
上の線状ビームに加工する方が好ましい。Here, the semiconductor film was crystallized using a YAG laser which is one of the typical solid-state lasers. The YAG laser used was a flash lamp-excited one, which was modulated into the second harmonic by a non-linear optical element, processed into an optical system so as to have a linear shape with a length of 10 cm or more, and irradiated to a silicon film. A laser using the YAG laser
The grain size of the crystal grains formed by the annealing was much smaller than the crystal grains formed by using an excimer laser. FIG. 6 shows a state of crystal grains formed using a YAG laser. When a TFT is manufactured using a crystalline semiconductor film having such crystal grains, a large number of crystal grain boundaries exist in a channel formation region that has an important effect on the electrical characteristics of the TFT. Is a factor that reduces The reason why only small crystal grains are formed by laser annealing using a solid-state laser may be that the current solid-state laser has a large output, but the output time is very short, as described above.
Another possible reason is that, when processing into a linear shape having a length of 10 cm or more, only an energy density lower than the energy density suitable for crystallization can be obtained. Of course, as a countermeasure in this case, laser annealing using a laser beam focused to an energy density suitable for crystallization can be considered. However,
It is desirable that the laser annealing using the YAG laser is performed at least at the same processing efficiency as the laser annealing using the excimer laser. For this purpose, it is preferable to process the excimer laser into a linear beam that is at least as long as the laser beam.
【００２３】また、ＳＬＳ法は、マスクと基板との相対
的な位置決めの技術にミクロンオーダーの精密な制御が
必 要であり、通常のレーザ照射装置と比較して複雑な
装置になってしまう。さらに、大面積領域を有する液晶
ディスプレイに適用されるＴＦＴの作製に用いるには
スループットに問題がある。In addition, the SLS method requires precise control on the order of microns on the technology of the relative positioning between the mask and the substrate, and is more complicated than an ordinary laser irradiation apparatus. Further, there is a problem in throughput when used for manufacturing a TFT applied to a liquid crystal display having a large area.
【００２４】さらに、松村氏らの発表による方法では、
レーザビームのエネルギー勾配を作るための位相シフト
マ スクを用いる必要性がある。そのため、位相シフト
マスクと埋め込み絶縁層との相対的な位置決めの技術に
、ミクロンオーダーの精密な制御が必要であり、やは
り、通常のレーザ照射装置と比較して複雑な装置にな
る。Further, according to the method disclosed by Matsumura et al.,
It is necessary to use a phase shift mask to create a laser beam energy gradient. Therefore, the relative positioning technology between the phase shift mask and the buried insulating layer requires precise control on the order of microns, which again makes the device more complicated than a normal laser irradiation device.
You.
【００２５】そこで、本発明は、従来に比較して、ラン
ニングコストの低いレーザ照射装置およびそれを用いた
レ ーザアニール方法において、従来と同程度、もしく
はそれ以上の大きさの粒径の結晶粒を形成するためのレ
ーザアニール方法を提供することを課題とする。ま
た、本発明は、結晶粒の位置とその大きさを制御した結
晶質半導体膜を作製するためのレーザ照射方法を提供
することを課題とする。さらに、そのようなレーザ照
射方法を用いて作製された前記結晶質半導体膜をＴＦＴ
のチャネル形成領域に用いることにより、高速動作 が
可能なＴＦＴを実現する。さらにそのようなＴＦＴを透
過型の液晶表示装置やエレクトロルミネッセンス 材料
を用いた表示装置などのさまざまな半導体装置に適用で
きる技術を提供することを目的とする。Therefore, the present invention provides a laser irradiator having a lower running cost and a laser annealing method using the laser irradiator as compared with the prior art, and is capable of forming crystal grains having a grain size similar to or larger than the conventional one. It is an object to provide a laser annealing method for forming. Another object of the present invention is to provide a laser irradiation method for manufacturing a crystalline semiconductor film in which the positions and sizes of crystal grains are controlled. In addition, such laser illumination
The crystalline semiconductor film produced by the projection method
A TFT capable of high-speed operation can be realized by using the TFT in the channel formation region of FIG. It is still another object of the present invention to provide a technique in which such a TFT can be applied to various semiconductor devices such as a transmissive liquid crystal display device and a display device using an electroluminescent material.
【００２６】[0026]
【課題を解決するための手段】図１〜図４に、波長に対
する反射率および透過率を示す。図１は１７３７ガラス
基板上に形成された 非晶質珪素膜（膜厚５５ｎｍ）に
おける波長に対する反射率および透過率であり、図２は
１７３７ガラス基 板上に形成された結晶質珪素膜（膜
厚５５ｎｍ）における波長に対する反射率および透過率
であり、図３は １７３７ガラス基板における波長に対
する反射率および透過率であり、図４は合成石英ガラス
基板における 波長に対する反射率および透過率であ
る。FIGS. 1 to 4 show reflectance and transmittance with respect to wavelength. FIG. 1 shows the reflectance and the transmittance with respect to wavelength of an amorphous silicon film (55 nm thick) formed on a 1737 glass substrate. FIG. 2 shows a crystalline silicon film (film) formed on a 1737 glass substrate. FIG. 3 shows the reflectance and the transmittance with respect to the wavelength in a 1737 glass substrate, and FIG. 4 shows the reflectance and the transmittance with respect to the wavelength in a synthetic quartz glass substrate.
【００２７】レーザアニールにおいて一般的に用いられ
ているＸｅＣｌエキシマレーザ（波長３０８ｎｍ）で
は、 非晶質珪素膜に対する反射率は５４％、透過率は
０％になっている。また、結晶質珪素膜に対する反射率
は ５２％、透過率は０％になっている。一方、ＹＡＧ
レーザの第２高調波（波長５３２ｎｍ）では、非晶質珪
素膜に対する反射率は２６％、透過率は３８％になっ
ている。また、結晶質珪素膜に対する反射率は３０％
、透過率は４５％になっている。In a XeCl excimer laser (wavelength: 308 nm) generally used in laser annealing, the reflectance for an amorphous silicon film is 54%, and the transmittance is 0%. The reflectance for the crystalline silicon film is 52%, and the transmittance is 0%. Meanwhile, YAG
At the second harmonic (532 nm wavelength) of the laser, the reflectance with respect to the amorphous silicon film is 26%, and the transmittance is 38%. The reflectivity for the crystalline silicon film is 30%.
, And the transmittance is 45%.
【００２８】図１および図２は１７３７ガラス基板を用
いているが、図３より１７３７ガラス基板の透過率は、
２ ００〜３８０ｎｍでは波長に比例して増加し、３８
０ｎｍより長い波長では９０％以上の透過率となってい
る。波長３０８ｎｍにおける１７３７ガラス基板の透
過率は波長３８０ｎｍ以上の場合よりも低いが、波長
３０８ｎｍにおける非晶質珪素膜および結晶質珪素膜に
対する透過率は０％になっているため、前記１７３ ７
ガラス基板の影響はほとんどないと考えて良い。また、
波長５３２ｎｍでは１７３７ガラス基板における 透過
率が９０％以上であるため、１７３７ガラス基板の影響
はほとんどないと考えて良い。Although FIGS. 1 and 2 use a 1737 glass substrate, the transmittance of the 1737 glass substrate is shown in FIG.
At 200 to 380 nm, it increases in proportion to the wavelength,
At a wavelength longer than 0 nm, the transmittance is 90% or more. The transmittance of the 1737 glass substrate at a wavelength of 308 nm is lower than that at a wavelength of 380 nm or more.
Since the transmittance of the amorphous silicon film and the crystalline silicon film at 308 nm is 0%,
It can be considered that there is almost no influence of the glass substrate. Also,
At a wavelength of 532 nm, the transmittance of the 1737 glass substrate is 90% or more, so it can be considered that the 1737 glass substrate has almost no influence.
【００２９】さらに、合成石英ガラス基板上に半導体膜
を形成した場合について考察する。図４より、合成石英
ガ ラス基板の透過率は、波長２００〜８００ｎｍに対
して常に９０％以上になっている。そのため、合成石英
ガラス基板の影響は１７３７ガラス基板よりも考慮し
なくてよくなる。Further, a case where a semiconductor film is formed on a synthetic quartz glass substrate will be considered. According to FIG. 4, the transmittance of the synthetic quartz glass substrate is always 90% or more for wavelengths of 200 to 800 nm. Therefore, the influence of the synthetic quartz glass substrate does not need to be considered as compared with the 1737 glass substrate.
【００３０】以上のことから、ＹＡＧレーザの第２高調
波は、ＸｅＣｌエキシマレーザに比べて、非晶質半導体
膜 および結晶質半導体膜（いずれも膜厚５５ｎｍ）に
対する反射率が低く、透過率が高いことがわかる。つま
り、非晶質珪素膜または結晶質半導体膜にレーザアニ
ールを行なうとき、ＸｅＣｌエキシマレーザではこれ
らの半導体膜を透過しないが、ＹＡＧレーザの第２高調
波を用いれば透過することがわかる。また、ＹＡＧ レ
ーザの第２高調波は１７３７ガラス基板および合成石英
ガラス基板に対しても高い透過率を示す。As described above, the second harmonic of the YAG laser has a lower reflectance and a lower transmittance for the amorphous semiconductor film and the crystalline semiconductor film (both having a thickness of 55 nm) than the XeCl excimer laser. It turns out that it is high. In other words, when laser annealing is performed on an amorphous silicon film or a crystalline semiconductor film, the XeCl excimer laser
It can be seen that the light does not pass through these semiconductor films, but does pass through the use of the second harmonic of the YAG laser. In addition, the second harmonic of the YAG laser shows a high transmittance to a 1737 glass substrate and a synthetic quartz glass substrate.
【００３１】そこで本発明は、レーザアニールの低コス
ト化および前記レーザアニールによる結晶化法で作製さ
れ る結晶質半導体膜の結晶粒の大粒径化を実現するた
めに、半導体膜が形成されている基板（以下、半導体膜
基板と呼ぶ）の裏面側に、反射膜が形成されている基
板や反射率の高い材料で形成された反射板（以下、こ
れらを反射体と呼ぶ）を設置して、前記半導体膜基板の
表面側（本明細書中では膜が形成されている面と定 義
する）からレーザビームを照射し、前記半導体膜基板を
透過したレーザビームを前記反射体によって反射 さ
せ、再び前記半導体膜基板に裏面側（本明細書中では膜
が形成されている面と反対側の面と定義する）か らも
照射することを特徴としている。このような照射方法に
することで、半導体膜に対する実効的なエネル ギー密
度を向上させることができる。また、前記半導体膜に対
するレーザビームの出力時間を延ばすことが できるた
め、前記半導体膜における冷却過程を緩やかなものと
し、大粒径の結晶粒を形成することができる ことを特
徴としている。さらに、基板上に下地絶縁膜を形成させ
てから半導体膜を形成すると、レーザビー ムの照射に
よって得られる熱を徐々に放熱して、前記半導体膜の冷
却過程をさらに緩やかなものとすること ができる。も
ちろん、前記下地絶縁膜は、結晶化に用いるレーザビー
ムの波長に対し、酸化珪素膜や酸化窒 化珪素膜などの
透過率の高い膜であるとする。さらに、これまでよりレ
ーザ発振器の出力を下げてレーザア ニールを行なうこ
とも可能となることから、ロッドの寿命を延ばすことが
できる。Therefore, in the present invention, a semiconductor film is formed to reduce the cost of laser annealing and to increase the crystal grain size of the crystalline semiconductor film produced by the crystallization method by laser annealing. On the back side of a substrate (hereinafter referred to as a semiconductor film substrate), a substrate on which a reflective film is formed or a reflective plate formed of a material having a high reflectance (hereinafter, referred to as a semiconductor film substrate)
These are called reflectors), and a laser beam is irradiated from the surface side of the semiconductor film substrate (defined as a surface on which a film is formed in the present specification) to irradiate the semiconductor film substrate. The transmitted laser beam is reflected by the reflector, and the semiconductor film substrate is irradiated again from the back surface side (defined as the surface opposite to the surface on which the film is formed) on the semiconductor film substrate. And With such an irradiation method, the effective energy density of the semiconductor film can be improved. In addition, the output time of the laser beam to the semiconductor film can be extended, so that the cooling process in the semiconductor film can be made slow and large-sized crystal grains can be formed. Further, when the semiconductor film is formed after forming the base insulating film on the substrate, the heat obtained by the irradiation of the laser beam is gradually radiated, so that the cooling process of the semiconductor film can be further moderated. . Needless to say, the base insulating film is a film having a high transmittance such as a silicon oxide film or a silicon oxynitride film with respect to the wavelength of a laser beam used for crystallization. Furthermore, since the laser annealing can be performed by lowering the output of the laser oscillator, the life of the rod can be extended.
【００３２】また、位置制御された大粒径の結晶粒を形
成するためには、半導体膜に温度分布を作ることが有効
な手段の一つとして挙げられる。具体的には、半導体膜
に対し、レーザビームの照射強度の分布を作る方法があ
る。In order to form a crystal grain having a large grain size whose position is controlled, forming a temperature distribution in a semiconductor film is one of effective means. Specifically, there is a method of forming a distribution of irradiation intensity of a laser beam on a semiconductor film.
【００３３】そこで本発明は、レーザアニールによる結
晶化法で作製される結晶質半導体膜の結晶粒の位置制御
および大粒径化を実現するために、半導体膜基板の下方
に、所望の形状の反射層が形成されている基板（反射
体）を設置して、前記半導体膜基板の上方からレーザビ
ームを照射し、前記半導体膜基板を透過したレーザビー
ムを前記反射体上の所望の形状の反射層によって反射さ
せ、再び前記半導体膜基板に下方から照射することで、
半導体膜の冷却過程を部分的に緩やかなものとすること
を特徴としている。Therefore, the present invention provides a method for controlling the position of crystal grains and increasing the grain size of a crystalline semiconductor film formed by a crystallization method by laser annealing. A substrate (reflector) on which a reflective layer is formed is installed, a laser beam is irradiated from above the semiconductor film substrate, and the laser beam transmitted through the semiconductor film substrate is reflected in a desired shape on the reflector. By being reflected by the layer and irradiating the semiconductor film substrate again from below,
It is characterized in that the cooling process of the semiconductor film is partially moderated.
【００３４】前記反射体上の反射層の形状を所望の形状
とすることで、半導体膜において所望の領域にのみ反射
光を照射することができ、半導体膜中に温度分布を作る
ことができるので、結晶粒の位置制御を実現することが
できる。また、結晶粒の成長距離は成長時間と成長速度
の積に比例する。そのため、冷却速度が緩やかとなり成
長時間が長くなることで、大粒径化を実現することがで
きる。つまり、反射層の形状は結晶粒の成長距離を考慮
した大きさにするのが望ましい。By setting the shape of the reflection layer on the reflector to a desired shape, it is possible to irradiate only a desired region in the semiconductor film with reflected light and to form a temperature distribution in the semiconductor film. In addition, position control of crystal grains can be realized. The growth distance of a crystal grain is proportional to the product of the growth time and the growth rate. Therefore, the cooling rate becomes slow and the growth time becomes long, so that a large grain size can be realized. That is, it is desirable that the shape of the reflective layer be a size in consideration of the growth distance of the crystal grains.
【００３５】前記反射体を形成する材料としては、耐熱
性材料を用い、前記レーザビームに対する反射率が高い
も のを用いることを特徴とする。図５に示すように、
タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ
）、クロム（Ｃｒ）から選ばれた元素、または前記元
素を成分とする化合物或いは合金から形成してもよい
。前記反射体として、基板上に反射膜を形成してもよ
いし、反射率の高い材料で形成された反射体を使用し
てもよい。As a material for forming the reflector, a heat resistant material is used, and a material having a high reflectance with respect to the laser beam is used. As shown in FIG.
Tungsten (W), tantalum (Ta), titanium (Ti
), Chromium (Cr), or a compound or alloy containing the element as a component. As the reflector, a reflective film may be formed on a substrate, or a reflector formed of a material having a high reflectance may be used.
You may.
【００３６】前記反射体において、レーザビームが反射
する面は平面でもよいし、曲面としてもよい。前記レー
ザ ビームは基板上に形成された半導体膜の表面または
その近傍で集光する。また、前記レーザビームの一部は
前記基板および前記半導体膜を透過し、反射体によっ
て反射されて前記半導体膜の裏面側からも照射する。
その際、前記反射体においてレーザビームが反射する面
の形状が平面であると、前記反射体によって反射し た
レーザビームは前記半導体膜の表面側から入射したレー
ザビームより拡がる場合がある。そのため、前記 反射
体においてレーザビームが反射する面の形状を曲面とす
れば、前記反射体によって反射し、かつ、集光 された
レーザビームを前記半導体膜の裏面側から照射すること
ができ、前記半導体膜に対する実効的なエネ ルギー密
度をさらに高めることができる。前記曲面の曲率は、レ
ーザビームの状態や前記基板と前記反射体 との距離等
によって異なるので、実施者が適宜決定すればよい。In the reflector, the surface on which the laser beam is reflected may be a flat surface or a curved surface. The laser beam is focused on or near the surface of the semiconductor film formed on the substrate. In addition, a part of the laser beam transmits through the substrate and the semiconductor film, is reflected by a reflector, and irradiates from the back surface side of the semiconductor film.
At this time, if the surface of the reflector that reflects the laser beam is flat, the laser beam reflected by the reflector may be wider than the laser beam incident from the surface side of the semiconductor film. Therefore, if the shape of the surface on which the laser beam reflects in the reflector is a curved surface, the laser beam reflected by the reflector and condensed can be irradiated from the back surface side of the semiconductor film. The effective energy density of the semiconductor film can be further increased. The curvature of the curved surface varies depending on the state of the laser beam, the distance between the substrate and the reflector, and the like, and may be appropriately determined by a practitioner.
【００３７】また、半導体膜が形成された基板に該基板
の表面側からレーザビームを照射する際、前記基板およ
び 反射体は前記レーザビームに対して相対的に移動し
てもよいし、前記基板のみが前記レーザビームおよび前
記反射体に対して相対的に移動してもよい。When the substrate on which the semiconductor film is formed is irradiated with a laser beam from the front side of the substrate, the substrate and the reflector may move relative to the laser beam, Only one may move relative to the laser beam and the reflector.
【００３８】また、本発明において用いるレーザビーム
は、ＹＡＧレーザの第２高調波に限らない。前記レーザ
ビ ームは半導体膜および半導体膜が形成されている基
板を透過することが必須条件である。そこで、図２（Ｂ
）および図３（Ｂ）より、前記レーザビームの波長は
３５０ｎｍ以上（好ましくは４００ｎｍ以上）である
とする。例えば、連続発振またはパルス発振の固体レー
ザ、気体レーザ、金属レーザを用いることができる 。
前記固体レーザとして、連続発振またはパルス発振のＹ
ＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ 、ガラ
スレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、
Ｔｉ：サファイアレーザ等があり、前記気体 レーザと
して、連続発振またはパルス発振のＸｅＦエキシマレー
ザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ2レー ザ等があ
り、前記金属レーザとして、連続発振またはパルス発振
のヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レー ザ、金蒸気
レーザ等が挙げられる。これらのレーザから発振される
レーザビームを非線形光学素子を用いる ことにより、
高調波に変換して用いても良い。The laser beam used in the present invention is not limited to the second harmonic of the YAG laser. It is an essential condition that the laser beam transmits through a semiconductor film and a substrate on which the semiconductor film is formed. Therefore, FIG.
) And FIG. 3B, the wavelength of the laser beam is 350 nm or more (preferably 400 nm or more).
And For example, a continuous oscillation or pulse oscillation solid laser, gas laser, or metal laser can be used.
As the solid-state laser, a continuous oscillation or pulse oscillation Y
VO 4 laser, YLF laser, YAlO 3 laser, glass laser, ruby laser, alexandride laser,
Ti: a sapphire laser, etc., as the gas laser, a continuous oscillation or pulse oscillation XeF excimer laser, an Ar laser, a Kr laser, a CO 2 laser, etc., and as the metal laser, a continuous oscillation or pulse oscillation helium cadmium. Lasers, copper vapor lasers, gold vapor lasers and the like can be mentioned. By using non-linear optical elements, laser beams oscillated from these lasers can be used.
It may be used after being converted into a harmonic.
【００３９】また、半導体膜として非晶質半導体膜や結
晶質半導体膜があり、非晶質珪素膜のほかに、非晶質珪
素 ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半
導体膜を適用しても良い。Further, there is an amorphous semiconductor film or a crystalline semiconductor film as a semiconductor film. In addition to an amorphous silicon film, a compound semiconductor film having an amorphous structure such as an amorphous silicon germanium film is applied. May be.
【００４０】また、基板として、レーザ光に対して透光
性を有するものであって、ガラス基板、石英基板や、プ
ラスチック基板、可撓性基板などを用いることができ
る。前記ガラス基板として、バリウムホウケイ酸ガラ
ス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスから
なる基板が挙げられる。また、可撓性基板とは、ＰＥ
Ｔ、ＰＥＳ、ＰＥＮ、アクリルなどからなるフィルム状
の基板のことであり、可撓性基板を用いて半導体装置を
作製すれば、軽量化が見込まれる。可撓性基板の表面、
または表面および裏面にアルミ膜（ＡｌＯＮ、ＡｌＮ、
ＡｌＯなど）、炭素膜（ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカ
ーボン）など）、ＳｉＮなどのバリア層を単層または多
層にして形成すれば、耐久性などが向上するので望まし
い。The substrate has a property of transmitting laser light, and may be a glass substrate, a quartz substrate, a plastic substrate, a flexible substrate, or the like. Examples of the glass substrate include a substrate made of glass such as barium borosilicate glass or aluminoborosilicate glass. The flexible substrate is PE
A film-shaped substrate made of T, PES, PEN, acrylic, or the like. If a semiconductor device is manufactured using a flexible substrate, weight reduction is expected. The surface of a flexible substrate,
Or an aluminum film (AlON, AlN,
It is preferable to form a single layer or multiple layers of a barrier layer such as AlO, a carbon film (DLC (diamond-like carbon), etc.), and SiN because durability and the like are improved.
【００４１】以上のように、本発明は、反射体を利用し
て、半導体膜の結晶化を行なうことで、大粒径の結晶粒
を 有する結晶質半導体膜を形成することができる。ま
た、前記反射体は１度作製しておけば、何度でも利用す
ることができる。As described above, according to the present invention, a crystalline semiconductor film having large crystal grains can be formed by crystallization of a semiconductor film using a reflector. Further, once the reflector is manufactured, it can be used any number of times.
【００４２】そして、大粒径の結晶粒を有する結晶質半
導体膜を得ることにより、半導体装置の性能を大幅に向
上 させうる。例えば、ＴＦＴを例に挙げると、結晶粒
の粒径が大きくなることでチャネル形成領域に含まれう
る結晶粒界の本数を少なくすることができる。即ち、
チャネル形成領域に結晶粒界が１本、好ましくは０本
であるようなＴＦＴを作製することも可能となる。ま
た、個々の結晶粒は実質的に単結晶と見なせる結晶性
を有することから、単結晶半導体を用いたトランジスタ
と同等もしくはそれ以上の高いモビリティ（電界効 果
移動度）を得ることも可能である。By obtaining a crystalline semiconductor film having large crystal grains, the performance of the semiconductor device can be greatly improved. For example, taking a TFT as an example, the number of crystal grain boundaries included in a channel formation region can be reduced by increasing the crystal grain size. That is,
One grain boundary in the channel formation region, preferably no grain boundary
It is also possible to fabricate a TFT as follows. In addition, the crystallinity of each crystal grain can be regarded as substantially a single crystal
Therefore, high mobility (electric field effect mobility) equal to or higher than that of a transistor using a single crystal semiconductor can be obtained.
【００４３】さらに、キャリアが結晶粒界を横切る回数
を極端に減らすことができるため、オン電流値（ＴＦＴ
が オン状態にある時に流れるドレイン電流値）、オフ
電流値（ＴＦＴがオフ状態にある時に流れるドレイン電
流値）、しきい値電圧、Ｓ値及び電界効果移動度のバ
ラツキを低減することも可能となる。Furthermore, since the number of times carriers cross the crystal grain boundary can be extremely reduced, the on-current value (TFT
It is also possible to reduce variations in the drain current value that flows when the TFT is in the ON state, the OFF current value (the drain current value that flows when the TFT is in the OFF state), the threshold voltage, the S value, and the field-effect mobility. Becomes
【００４４】[0044]
【発明の実施の形態】［実施形態１］本発明の実施形態
について、以下に図７および図８を用いて説明する。[Embodiment 1] An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【００４５】まず、反射体の作製方法の一例について、
図７（Ａ）を用いて説明する。図７（Ａ）において、基
板 ２０としては、ガラス基板や合成石英ガラス基板を
用いる。また、処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラ
スチック基板を用いてもよい。First, an example of a method for manufacturing a reflector will be described.
This will be described with reference to FIG. In FIG. 7A, a glass substrate or a synthetic quartz glass substrate is used as the substrate 20. Alternatively, a plastic substrate having heat resistance enough to withstand the processing temperature may be used.
【００４６】そして、基板２０上に公知の手段（スパッ
タ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）によ
り 反射膜２１を成膜する。反射膜２１としては、結晶
化の際に用いるレーザビームの波長に対し、反射率が高
く、かつ、処理温度に耐えうる耐熱性を有する膜が望
ましい。結晶化に最適な反射率は、半導体膜の状態や
レーザビームの波長等による。Then, the reflection film 21 is formed on the substrate 20 by a known means (sputtering method, LPCVD method, plasma CVD method or the like). As the reflective film 21, a film having a high reflectance with respect to the wavelength of the laser beam used for crystallization and having heat resistance enough to withstand the processing temperature is desirable. The optimal reflectance for crystallization depends on the state of the semiconductor film and
It depends on the wavelength of the laser beam.
【００４７】以上のようにして、反射体を作製する。も
ちろん、基板上に反射膜を形成して反射体を作製するの
で はなく、反射率の高い材料を用いた反射板を反射体
としてもよい。これらの反射体は１度作製すれば、何度
でもレーザ照射する際に利用することができる。The reflector is manufactured as described above. Of course, instead of forming a reflector by forming a reflective film on a substrate, a reflector using a material having high reflectivity may be used as the reflector. Once these reflectors are manufactured, they can be used for laser irradiation any number of times.
【００４８】次に、半導体膜基板の作製方法について、
図７（Ｂ）を用いて説明する。図７（Ｂ）において、基
板 ３０として、透光性を有する基板が望ましく、ガラ
ス基板や合成石英ガラス基板を用いるとよい。そして、
基板３０上に下地絶縁膜３１および半導体膜３２を公
知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズ
マＣＶＤ法等）により形成しておく。もちろん、下地絶
縁膜３１を作製しなくてもよいが、下地絶縁膜３１ に
結晶化に用いるレーザビームの波長に対し、酸化珪素膜
や酸化窒化珪素膜などの透過率の高い膜を用いれ ば、
レーザビームの照射による保熱効果を有するので、半導
体膜の冷却速度を緩やかなものにするのに有効 であ
る。Next, a method for manufacturing a semiconductor film substrate will be described.
This will be described with reference to FIG. In FIG. 7B, a substrate having a light-transmitting property is preferably used as the substrate 30, and a glass substrate or a synthetic quartz glass substrate may be used. And
A base insulating film 31 and a semiconductor film 32 are formed on a substrate 30 by known means (sputtering, LPCVD, or plasma).
(A CVD method, etc.). Needless to say, the base insulating film 31 need not be formed. However, if a film having a high transmittance such as a silicon oxide film or a silicon oxynitride film with respect to the wavelength of the laser beam used for crystallization is used for the base insulating film 31,
Since the semiconductor film has a heat retention effect by laser beam irradiation, it is effective in slowing down the cooling rate of the semiconductor film.
【００４９】以上のようにして、半導体膜基板を作製す
る。As described above, a semiconductor film substrate is manufactured.
【００５０】このような作製方法によって半導体膜基板
および反射体を用意し、半導体膜の結晶化を行なう。結
晶 化の工程ではまず、半導体膜が含有する水素を放出
させておくことが好ましく、４００〜５００℃で１時間
程度の加熱処理を行ない含有する水素量を前記半導体
層に含まれる全原子数の５％以下にしてから結晶化さ
せると膜表面の荒れを防ぐことが出来るので良い。A semiconductor film substrate and a reflector are prepared by such a manufacturing method, and the semiconductor film is crystallized. In the crystallization step, first, it is preferable to release hydrogen contained in the semiconductor film, and heat treatment is performed at 400 to 500 ° C. for about 1 hour to reduce the amount of hydrogen contained to the total number of atoms contained in the semiconductor layer. Crystallized after less than 5%
It is good to make the surface of the film rough.
【００５１】そして、図８（Ａ）に示すように、半導体
膜基板の裏面側に反射体を設置して、半導体膜基板の表
面 側からレーザビーム４１を照射する。このとき、半
導体膜基板と反射体とを接して設置しても良い。また、
レーザビーム４１としては、波長が３５０ｎｍ以上
（好ましくは４００ｎｍ以上）のものを用いる。例えば
、ＹＡＧレーザ、ガラスレーザ、Ａｒレーザ、ＹＬＦ
レーザ、ＹＶＯ4レーザ等を用いれば良い。これらの
レーザを用いる場合には、レーザ発振器から放射された
レーザビームを光学系で線状に集光し半導体膜に照 射
する方法を用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣
選択するものであるが、ＹＡＧレーザの第２高調 波を
用いる場合にはパルス発振周波数１〜３００Ｈｚとし、
レーザーエネルギー密度を３００〜１０００ｍ Ｊ／ｃ
ｍ2(代表的には３５０〜８００ｍＪ／ｃｍ2)とすると良
い。そして幅１００〜１０００μｍ、例 えば４００μ
ｍで線状に集光したレーザビームを基板全面に渡って照
射する。この時、線状ビームを重ね合 わせて照射して
も良く、例えば重ね合わせ率（オーバーラップ率）を５
０〜９８％として行なってもよい。Then, as shown in FIG. 8A, a reflector is provided on the back side of the semiconductor film substrate, and a laser beam 41 is irradiated from the front side of the semiconductor film substrate. At this time, the semiconductor film substrate and the reflector may be placed in contact with each other. Also,
A laser beam having a wavelength of 350 nm or more (preferably 400 nm or more) is used as the laser beam 41. For example, YAG laser, glass laser, Ar laser, YLF
A laser, a YVO 4 laser, or the like may be used. these
In the case of using a laser, a method in which a laser beam emitted from a laser oscillator is linearly condensed by an optical system and radiated on a semiconductor film is preferably used. The crystallization conditions are appropriately selected by the practitioner, but when the second harmonic of the YAG laser is used, the pulse oscillation frequency is 1 to 300 Hz.
Laser energy density of 300-1000m J / c
m 2 (typically 350 to 800 mJ / cm 2 ). And a width of 100 to 1000 μm, for example 400 μm
A laser beam condensed linearly at m is irradiated over the entire surface of the substrate. At this time, the linear beams may be irradiated while being superimposed. For example, the superposition rate (overlap rate) may be 5
It may be performed at 0 to 98%.
【００５２】半導体膜基板を透過したレーザビームは、
反射膜によって反射されたレーザビーム４２は、再び半
導 体膜３２を裏面側から照射する。レーザビーム４
１、４２の照射により半導体膜３２に対する実効的なエ
ネ ルギー密度が高くなる。さらに、前記半導体膜に対
するレーザビームの実効的な出力時間が延長され、また
下地絶縁膜の保熱効果により、前記半導体膜の溶融状
態からの冷却過程を緩やかなものにすることができる
。その結果、前記半導体膜において大粒径の結晶粒を
形成することができる。The laser beam transmitted through the semiconductor film substrate is
The laser beam 42 reflected by the reflection film irradiates the semiconductor film 32 again from the back surface side. Laser beam 4
The effective energy density of the semiconductor film 32 is increased by the irradiation of the light beams 1 and 42. Further, the effective output time of the laser beam to the semiconductor film is extended, and the cooling process from the molten state of the semiconductor film can be made slow by the heat retaining effect of the base insulating film. As a result, large crystal grains can be formed in the semiconductor film.
【００５３】［実施形態２］実施形態１とは異なる本発
明の他の構成について、以下に図２２〜図２４を用いて
説明する。[Second Embodiment] Another configuration of the present invention, which is different from the first embodiment, will be described below with reference to FIGS.
【００５４】まず、反射体の作製方法について、図２２
を用いて説明する。図２２において、基板２２０として
は、ガラス基板や合成石英ガラス基板を用いる。また、
処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を
用いてもよい。First, a method of manufacturing a reflector will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. In FIG. 22, as a substrate 220, a glass substrate or a synthetic quartz glass substrate is used. Also,
A plastic substrate having heat resistance to withstand the processing temperature may be used.
【００５５】そして、基板２２０上に公知の手段（スパ
ッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）に
より反射膜２２１を成膜する。反射膜２２１としては、
結晶化の際に用いるレーザビームの波長に対し、反射率
が高く、かつ、処理温度に耐えうる耐熱性を有する膜が
望ましい。結晶化に最適な反射率は、半導体膜の状態や
レーザビームの波長等による。Then, the reflection film 221 is formed on the substrate 220 by a known means (sputtering, LPCVD, plasma CVD, or the like). As the reflection film 221,
It is desirable that the film has high reflectivity with respect to the wavelength of the laser beam used for crystallization and has heat resistance enough to withstand the processing temperature. The optimal reflectivity for crystallization depends on the state of the semiconductor film, the wavelength of the laser beam, and the like.
【００５６】そして、前記反射膜を所望の形状にパター
ニングして、複数の反射層２２２を形成する。図２２
（Ｂ）に、反射層が形成された基板の断面図と上面図を
示す。反射層２２の幅や反射層２２２を形成する間隔
は、形成される結晶粒の大きさを考慮して形成するとよ
い。例えば、図２２（Ｂ）で示すように、上面形状がス
トライプ状である反射層を周期的に形成する方法もあ
る。このとき、反射層の幅は１〜１０μｍとし、０．１
〜１０μｍの間隔で形成するのが望ましい。Then, the reflection film is patterned into a desired shape to form a plurality of reflection layers 222. FIG.
(B) shows a cross-sectional view and a top view of the substrate on which the reflective layer is formed. The width of the reflective layer 22 and the interval at which the reflective layer 222 is formed may be formed in consideration of the size of crystal grains to be formed. For example, as shown in FIG. 22B, there is a method of periodically forming a reflective layer having a stripe-shaped top surface. At this time, the width of the reflection layer is 1 to 10 μm,
It is desirable to form at intervals of 10 to 10 μm.
【００５７】以上のようにして、反射体を作製する。こ
の反射体は１度作製すれば、何度でもレーザ照射する際
に利用することができる。The reflector is manufactured as described above. If this reflector is produced once, it can be used for laser irradiation any number of times.
【００５８】次に、半導体膜基板の作製方法について、
図２３を用いて説明する。図２３において、基板２３０
として、透光性を有する基板が望ましく、ガラス基板や
合成石英ガラス基板を用いるとよい。そして、基板２３
０上に下地絶縁膜２３１および半導体膜２３２を公知の
手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶ
Ｄ法等）により形成しておく。下地絶縁膜２３１は、結
晶化に用いるレーザビームの波長に対し、酸化珪素膜や
酸化窒化珪素膜などの透過率の高い膜とする。Next, a method for manufacturing a semiconductor film substrate will be described.
This will be described with reference to FIG. In FIG. 23, the substrate 230
Preferably, a light-transmitting substrate is used, and a glass substrate or a synthetic quartz glass substrate may be used. And the substrate 23
On the base insulating film 231 and the semiconductor film 232, a known method (a sputtering method, an LPCVD method, or a plasma CV) is formed.
D method). The base insulating film 231 is a film having a high transmittance such as a silicon oxide film or a silicon oxynitride film with respect to the wavelength of a laser beam used for crystallization.
【００５９】以上のようにして、半導体膜基板を作製す
る。The semiconductor film substrate is manufactured as described above.
【００６０】このような作製方法によって半導体膜基板
および反射体を用意し、半導体膜の結晶化を行なう。結
晶化の工程ではまず、半導体膜が含有する水素を放出さ
せておくことが好ましく、４００〜５００℃で１時間程
度の加熱処理を行ない含有する水素量を前記半導体層に
含まれる全原子数の５％以下にしてから結晶化させると
膜表面の荒れを防ぐことが出来るので良い。A semiconductor film substrate and a reflector are prepared by such a manufacturing method, and the semiconductor film is crystallized. In the crystallization step, first, it is preferable to release hydrogen contained in the semiconductor film, and heat treatment is performed at 400 to 500 ° C. for about one hour to reduce the amount of hydrogen contained in the total number of atoms contained in the semiconductor layer. Crystallization after 5% or less is preferable because roughness of the film surface can be prevented.
【００６１】そして、図２４（Ａ）に示すように、半導
体膜基板の下方に反射体を設置して、半導体膜基板の上
方からレーザビーム２４１を照射する。このとき、半導
体膜基板と反射体とを接して設置しても良い。また、レ
ーザビーム２４１としては、波長が３５０ｎｍ以上（好
ましくは４００ｎｍ以上）のものを用いる。例えば、Ｙ
ＡＧレーザ、ガラスレーザ、Ａｒレーザ、ＹＬＦレー
ザ、ＹＶＯ4レーザ等を用いれば良い。これらのレーザ
を用いる場合には、レーザ発振器から放射されたレーザ
ビームを光学系で線状に集光し半導体膜に照射する方法
を用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣選択する
ものであるが、ＹＡＧレーザの第２高調波を用いる場合
にはパルス発振周波数１〜３００Ｈｚとし、レーザーエ
ネルギー密度を３００〜１０００ｍＪ／ｃｍ2(代表的に
は３５０〜８００ｍＪ／ｃｍ2)とすると良い。そして幅
１００〜１０００μｍ、例えば４００μｍで線状に集光
したレーザビームを基板全面に渡って照射する。この
時、線状ビームを重ね合わせて照射しても良い。例え
ば、重ね合わせ率（オーバーラップ率）を５０〜９８％
として行なってもよい。Then, as shown in FIG. 24A, a reflector is provided below the semiconductor film substrate, and a laser beam 241 is irradiated from above the semiconductor film substrate. At this time, the semiconductor film substrate and the reflector may be placed in contact with each other. The laser beam 241 has a wavelength of 350 nm or more (preferably 400 nm or more). For example, Y
An AG laser, a glass laser, an Ar laser, a YLF laser, a YVO 4 laser, or the like may be used. In the case of using these lasers, a method in which a laser beam emitted from a laser oscillator is linearly condensed by an optical system and irradiated to a semiconductor film is preferably used. The conditions of crystallization are appropriately selected by the practitioner. When the second harmonic of the YAG laser is used, the pulse oscillation frequency is 1 to 300 Hz, and the laser energy density is 300 to 1000 mJ / cm 2 (typical). Should be 350 to 800 mJ / cm 2 ). A linearly focused laser beam having a width of 100 to 1000 μm, for example, 400 μm, is irradiated over the entire surface of the substrate. At this time, the irradiation may be performed by overlapping linear beams. For example, the overlap ratio (overlap ratio) is 50 to 98%.
May be performed.
【００６２】半導体膜基板を透過したレーザビームは、
反射層によって反射されたレーザビーム２４２と、反射
されないレーザビーム２４３になる。反射されたレーザ
ビーム２４２は、再び半導体膜２３２を部分的に照射す
る。The laser beam transmitted through the semiconductor film substrate is
A laser beam 242 reflected by the reflection layer and a laser beam 243 not reflected are obtained. The reflected laser beam 242 partially irradiates the semiconductor film 232 again.
【００６３】レーザビーム２４１、２４２の照射により
半導体膜２３２は完全溶融状態になる。前記半導体膜２
３２には、反射層によって反射されたレーザビーム２４
２が照射された領域および照射されない領域がある。こ
のようなレーザビームの照射強度の分布により、前記半
導体膜において、図２４（Ｃ）に示すような温度の分布
ができる。前記半導体膜において、温度の低い領域は、
温度の高い領域より早く冷却し、結晶核２４５が生成す
る。このとき、温度の高い領域はまだ完全溶融状態であ
る。完全溶融領域において結晶核が生成するにはある程
度時間が掛かる。そのため、完全溶融領域において結晶
核が生成するまでの間に、結晶成長の先端である固液界
面がラテラル方向に移動し、前記結晶核２４５は大粒径
の結晶粒に成長する。このようにして、反射層の上方の
半導体膜には大粒形の結晶粒が形成されることになる。
つまり、反射層を所望の形状にすれば、半導体膜におい
て任意の位置に大粒径の結晶粒を形成することができ
る。The semiconductor film 232 is completely melted by the irradiation of the laser beams 241 and 242. The semiconductor film 2
Reference numeral 32 denotes a laser beam 24 reflected by the reflection layer.
There are areas irradiated with 2 and areas not irradiated. With such a distribution of the irradiation intensity of the laser beam, a temperature distribution as shown in FIG. 24C is formed in the semiconductor film. In the semiconductor film, the low temperature region is
Cooling is performed faster than the region where the temperature is high, and crystal nuclei 245 are generated. At this time, the region where the temperature is high is still in a completely molten state. It takes some time to generate crystal nuclei in the completely melted region. Therefore, before the crystal nucleus is generated in the completely melted region, the solid-liquid interface, which is the tip of crystal growth, moves in the lateral direction, and the crystal nucleus 245 grows into a crystal grain having a large grain size. Thus, large crystal grains are formed in the semiconductor film above the reflective layer.
That is, by forming the reflective layer into a desired shape, large-sized crystal grains can be formed at an arbitrary position in the semiconductor film.
【００６４】また、レーザビーム２４１、２４２の照射
により半導体膜２３２が完全溶融することなく、固相半
導体領域が部分的に残存している場合は、前記固相半導
体領域から結晶成長が始まる。この場合にも、やはり半
導体膜において図２４（Ｃ）に示すような温度の分布が
できるので、図２４（Ｅ）に示すようにラテラル方向に
結晶成長し、位置制御された大粒径の結晶粒を形成する
ことができる。When the semiconductor film 232 is not completely melted by the irradiation of the laser beams 241 and 242 and the solid-state semiconductor region partially remains, crystal growth starts from the solid-state semiconductor region. In this case as well, a temperature distribution as shown in FIG. 24C can be formed in the semiconductor film, so that the crystal grows in the lateral direction as shown in FIG. Grains can be formed.
【００６５】このようにして、位置制御され、しかも大
粒径の結晶粒を有する結晶質半導体膜２４６を形成する
ことができる。In this manner, the crystalline semiconductor film 246 whose position is controlled and which has large crystal grains can be formed.
【００６６】以上の構成でなる本発明について、以下に
示す実施例によりさらに詳細な説明を行なうこととす
る。The present invention having the above configuration will be described in more detail with reference to the following embodiments.
【００６７】[0067]
【実施例】［実施例１］本発明の実施例について、以下
に図７および図８を用いて説明する。[Embodiment 1] An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【００６８】まず、反射体の作製方法の一例について、
図７（Ａ）を用いて説明する。図７（Ａ）において、基
板 ２０としては、ガラス基板や合成石英ガラス基板を
用いる。また、処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラ
スチック基板を用いてもよい。本実施例では、コーニ
ング社製１７３７基板ガラスを用いた。First, an example of a method for manufacturing a reflector will be described.
This will be described with reference to FIG. In FIG. 7A, a glass substrate or a synthetic quartz glass substrate is used as the substrate 20. Alternatively, a plastic substrate having heat resistance enough to withstand the processing temperature may be used. In this example, Corning 1737 substrate glass was used.
【００６９】そして、基板２０上に公知の手段（スパッ
タ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）によ
り反 射膜２１を成膜する。反射膜２１としては、結晶
化の際に用いるレーザビームの波長に対し、反射率が高
く 、かつ、処理温度に耐えうる耐熱性を有する膜が望
ましい。結晶化に最適な反射率は、半導体膜の状態やレ
ーザビームの波長等による。本実施例では、タンタル
（Ｔａ）をスパッタ法により形成した。Then, a reflection film 21 is formed on the substrate 20 by a known means (sputtering method, LPCVD method, plasma CVD method or the like). As the reflection film 21, a film having a high reflectance with respect to the wavelength of the laser beam used for crystallization and having heat resistance enough to withstand the processing temperature is desirable. The optimal reflectivity for crystallization depends on the state of the semiconductor film, the wavelength of the laser beam, and the like. In this embodiment, tantalum (Ta) is formed by a sputtering method.
【００７０】以上のようにして、反射体を作製する。A reflector is manufactured as described above.
【００７１】次に、半導体膜基板の作製方法について、
図７（Ｂ）を用いて説明する。基板３０として、透光性
を 有する基板が望ましく、ガラス基板や合成石英ガラ
ス基板を用いるとよい。本実施例では、コーニング社製
１７３７基板ガラスを用いた。そして、基板３０上に
下地絶縁膜３１および半導体膜３２を公知の手段（ス
パッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）
により形成しておく。下地絶縁膜３１は、結晶化に 用
いるレーザビームの波長に対し、酸化珪素膜や酸化窒化
珪素膜などの透過率の高い膜とする。本実施例で は、
プラズマＣＶＤ法により酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝
３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％ ）５０
ｎｍおよび酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝
５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）５０ｎｍを形 成した
後、続けて非晶質珪素膜５４ｎｍを形成した。Next, a method for manufacturing a semiconductor film substrate will be described.
This will be described with reference to FIG. As the substrate 30, a light-transmitting substrate is desirable, and a glass substrate or a synthetic quartz glass substrate may be used. In this example, Corning 1737 substrate glass was used. Then, a base insulating film 31 and a semiconductor film 32 are formed on the substrate 30 by a known means (semiconductor device).
Putter method, LPCVD method, plasma CVD method, etc.)
Is formed in advance. The base insulating film 31 is a film having a high transmittance such as a silicon oxide film or a silicon oxynitride film with respect to the wavelength of a laser beam used for crystallization. In this embodiment,
Silicon oxynitride film (composition ratio Si =
32%, O = 27%, N = 24%, H = 17%) 50
nm and a silicon oxynitride film (composition ratio Si = 32%, O =
(59%, N = 7%, H = 2%) 50 nm was formed, and then an amorphous silicon film 54 nm was formed.
【００７２】以上のようにして、半導体膜基板を作製す
る。As described above, a semiconductor film substrate is manufactured.
【００７３】このような作製方法によって半導体膜基板
および反射体を用意し、半導体膜の結晶化を行なう。結
晶 化の工程ではまず、半導体膜が含有する水素を放出
させておくことが好ましく、４００〜５００℃で１時間
程度の加熱処理を行ない含有する水素量を前記半導体
層に含まれる全原子数の５％以下にしてから結晶化さ
せると膜表面の荒れを防ぐことが出来るので良い。本実
施例では、半導体膜基板を温度５００℃の窒素雰囲 気
中に１時間曝した。A semiconductor film substrate and a reflector are prepared by such a manufacturing method, and the semiconductor film is crystallized. In the crystallization step, first, it is preferable to release hydrogen contained in the semiconductor film, and heat treatment is performed at 400 to 500 ° C. for about 1 hour to reduce the amount of hydrogen contained to the total number of atoms contained in the semiconductor layer. Crystallized after less than 5%
It is good to make the surface of the film rough. In this example, the semiconductor film substrate was exposed to a nitrogen atmosphere at a temperature of 500 ° C. for one hour.
【００７４】そして、図８（Ａ）に示すように、半導体
膜基板の裏面側に反射体を設置して、半導体膜基板の表
面 側からレーザビーム４１を照射する。このとき、半
導体膜基板と反射体とを接して設置しても良い。また、
レーザビーム４１としては、波長が３５０ｎｍ以上
（好ましくは４００ｎｍ以上）のものを用いる。例えば
、ＹＡＧレーザ、ガラスレーザ、Ａｒレーザ、ＹＬＦ
レーザ、ＹＶＯ4レーザ等を用いれば良い。これらの
レーザを用いる場合には、レーザ発振器から放射された
レーザビームを光学系で線状に集光し半導体膜に照 射
する方法を用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣
選択するものであるが、ＹＡＧレーザの第２高調 波を
用いる場合にはパルス発振周波数１〜３００Ｈｚとし、
レーザーエネルギー密度を３００〜１０００ｍ Ｊ／ｃ
ｍ2(代表的には３５０〜８００ｍＪ／ｃｍ2)とすると良
い。そして幅１００〜１０００μｍ、例 えば４００μ
ｍで線状に集光したレーザビームを基板全面に渡って照
射し、この時の線状ビームの重ね合わ せ率（オーバー
ラップ率）を５０〜９８％として行なってもよい。本実
施例では、ＹＡＧレーザの第２高調 波を用いて、レー
ザアニールを行なった。Then, as shown in FIG. 8A, a reflector is provided on the back side of the semiconductor film substrate, and a laser beam 41 is irradiated from the front side of the semiconductor film substrate. At this time, the semiconductor film substrate and the reflector may be placed in contact with each other. Also,
A laser beam having a wavelength of 350 nm or more (preferably 400 nm or more) is used as the laser beam 41. For example, YAG laser, glass laser, Ar laser, YLF
A laser, a YVO 4 laser, or the like may be used. these
In the case of using a laser, a method in which a laser beam emitted from a laser oscillator is linearly condensed by an optical system and radiated on a semiconductor film is preferably used. The crystallization conditions are appropriately selected by the practitioner, but when the second harmonic of the YAG laser is used, the pulse oscillation frequency is 1 to 300 Hz.
Laser energy density of 300-1000m J / c
m 2 (typically 350 to 800 mJ / cm 2 ). And a width of 100 to 1000 μm, for example 400 μm
The laser beam condensed linearly at m may be irradiated over the entire surface of the substrate, and the superposition rate (overlap rate) of the linear beams at this time may be set to 50 to 98%. In this embodiment, laser annealing was performed using the second harmonic of the YAG laser.
【００７５】半導体膜基板を透過したレーザビームは、
反射膜によって反射されたレーザビーム４２は、再び半
導 体膜３２を裏面側から照射する。レーザビーム４
１、４２の照射により半導体膜３２に対する実効的なエ
ネ ルギー密度が高くなる。さらに、前記半導体膜に対
するレーザビームの実効的な出力時間が延長され、また
下地絶縁膜の保熱効果により、前記半導体膜の溶融状
態からの冷却過程を緩やかなものにすることができる
。その結果、前記半導体膜において大粒径の結晶粒を
形成することができる。The laser beam transmitted through the semiconductor film substrate is
The laser beam 42 reflected by the reflection film irradiates the semiconductor film 32 again from the back surface side. Laser beam 4
The effective energy density of the semiconductor film 32 is increased by the irradiation of the light beams 1 and 42. Further, the effective output time of the laser beam to the semiconductor film is extended, and the cooling process from the molten state of the semiconductor film can be made slow by the heat retaining effect of the base insulating film. As a result, large crystal grains can be formed in the semiconductor film.
【００７６】ここで、線状ビームを形成する光学系につ
いて図２８を用いて説明する。Here, an optical system for forming a linear beam will be described with reference to FIG.
【００７７】図２８で示す構成は極めて一般的なもので
あり、あらゆる前記光学系は図２８の構成に準じてい
る。この構成は、レーザ光の照射面における形状を線状
に変換するだけでなく、同時に、照射面におけるレーザ
光のエネルギー均一化を果たすものである。The configuration shown in FIG. 28 is very general, and all the optical systems conform to the configuration shown in FIG. This configuration not only converts the shape of the laser light irradiation surface to a linear shape, but also achieves uniform energy of the laser light on the irradiation surface.
【００７８】レーザ７１から出たレーザ光は、シリンド
リカルアレイレンズ７３により、レーザ光の進行方向に
対して直角方向に分割される。該方向を本明細書中で
は、第１の方向と呼ぶことにする。前記第１の方向は、
光学系の途中でミラーが入ったとき、前記ミラーが曲げ
た光の方向に曲がるものとする。この構成では、７分割
となっている。その後、シリンドリカルレンズ７４に
て、レーザ光は照射面７９にて１つに合成される。これ
により、線状ビームの長尺方向のエネルギーの均一化が
なされ、また線状ビームの長さが決定される。The laser light emitted from the laser 71 is split by the cylindrical array lens 73 in a direction perpendicular to the direction of travel of the laser light. This direction will be referred to herein as a first direction. The first direction is
When a mirror enters in the middle of the optical system, the mirror bends in the direction of the bent light. In this configuration, there are seven divisions. After that, the laser light is combined into one by the irradiation surface 79 by the cylindrical lens 74. As a result, the energy in the longitudinal direction of the linear beam is made uniform, and the length of the linear beam is determined.
【００７９】次に、図２８の側面図について説明する。
レーザ７１から出たレーザ光は、シリンドリカルアレイ
レンズ７２ａと７２ｂにより、レーザ光の進行方向およ
び前記第１の方向に直角方向に分割される。前記方向を
本明細書中では、第２の方向と呼ぶことにする。前記第
２の方向は、光学系の途中でミラーが入ったとき、前記
ミラーが曲げた光の方向に曲がるものとする。この構成
では、４分割となっている。これらの分割されたレーザ
光は、シリンドリカルアレイレンズ７４により、いった
ん１つのレーザ光にまとめられる。ミラー７７で反射さ
れ、その後、ダブレットシリンドリカルレンズ７８によ
り、照射面７９にて再び１つのレーザ光に集光される。
ダブレットシリンドリカルレンズとは、２枚のシリンド
リカルレンズで構成されているレンズのことを言う。こ
れにより、線状ビームの短尺方向のエネルギー均一化と
短尺方向の長さが決定される。Next, a side view of FIG. 28 will be described.
The laser light emitted from the laser 71 is divided by the cylindrical array lenses 72a and 72b in a direction perpendicular to the traveling direction of the laser light and the first direction. The direction is referred to as a second direction in this specification. The second direction bends in the direction of the light bent by the mirror when the mirror enters in the middle of the optical system. In this configuration, there are four divisions. These split laser beams are once combined into one laser beam by the cylindrical array lens 74. After being reflected by the mirror 77, the laser beam is again focused on the irradiation surface 79 into one laser beam by the doublet cylindrical lens 78.
The doublet cylindrical lens refers to a lens composed of two cylindrical lenses. Thereby, the energy uniformity in the short direction of the linear beam and the length in the short direction are determined.
【００８０】このようにして、照射面７９においてエネ
ルギー分布の一様な線状ビームを形成することができ、
照射面７９の裏面側に反射体８０を設置すれば、本発明
を実施することができる。In this manner, a linear beam having a uniform energy distribution can be formed on the irradiation surface 79.
If the reflector 80 is provided on the back side of the irradiation surface 79, the present invention can be implemented.
【００８１】なお、上記光学系の母材は例えばＢＫ７や
石英とすれば高い透過率が得られる。また、コーティン
グは、使用するレーザ光の波長に対する透過率が９９％
以上得られるものを使用すると良い。If the base material of the optical system is, for example, BK7 or quartz, a high transmittance can be obtained. The coating has a transmittance of 99% for the wavelength of the laser light used.
It is better to use the one obtained above.
【００８２】そして、本実施例により形成された結晶粒
をＳＥＭにより５万倍にて観察した写真を図９に示す。
図９より、図６と比較して結晶粒の大粒径化が実現した
ことは明らかである。FIG. 9 shows a photograph obtained by observing the crystal grains formed according to the present example at a magnification of 50,000 with an SEM.
It is apparent from FIG. 9 that the grain size of the crystal grains was increased as compared with FIG.
【００８３】このような結晶粒を有する結晶質半導体膜
を用いてＴＦＴを作製すると、その電気的特性は良好な
も のとなる。When a TFT is manufactured using a crystalline semiconductor film having such crystal grains, its electrical characteristics are improved.
【００８４】［実施例２］本実施例では、実施例１とは
異なる反射膜を用いて反射体を形成し、半導体膜のレー
ザアニールを行な った場合について説明する。[Embodiment 2] In this embodiment, a case where a reflector is formed using a reflection film different from that of Embodiment 1 and laser annealing of a semiconductor film is performed will be described.
【００８５】まず、反射体の作製方法について、図７
（Ａ）を用いて説明する。図７（Ａ）において、基板２
０と しては、ガラス基板や合成石英ガラス基板を用い
る。また、処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチ
ッ ク基板を用いてもよい。本実施例では、コーニング
社製１７３７基板ガラスを用いた。First, a method of manufacturing a reflector will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. In FIG. 7A, the substrate 2
As 0, a glass substrate or a synthetic quartz glass substrate is used. Alternatively, a plastic substrate having heat resistance enough to withstand the processing temperature may be used. In this example, Corning 1737 substrate glass was used.
【００８６】そして、基板２０上に公知の手段（スパッ
タ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）によ
り反 射膜２１を成膜する。反射膜２１としては、結晶
化の際に用いるレーザビームの波長に対し、反射率が高
く 、かつ、処理温度に耐えうる耐熱性を有する膜が望
ましい。結晶化に最適な反射率は、半導体膜の状態やレ
ーザビームの波長等による。本実施例では、Ａｌ−Ｓ
ｉをスパッタ法により形成した。Then, the reflection film 21 is formed on the substrate 20 by a known means (sputtering method, LPCVD method, plasma CVD method or the like). As the reflection film 21, a film having a high reflectance with respect to the wavelength of the laser beam used for crystallization and having heat resistance enough to withstand the processing temperature is desirable. The optimal reflectivity for crystallization depends on the state of the semiconductor film, the wavelength of the laser beam, and the like. In this embodiment, Al-S
i was formed by a sputtering method.
【００８７】以上のようにして、反射体を作製する。As described above, a reflector is manufactured.
【００８８】半導体膜基板については実施例１と同様に
して形成した。The semiconductor film substrate was formed in the same manner as in Example 1.
【００８９】このような作製方法によって半導体膜基板
および反射体を用意し、半導体膜の結晶化を行なう。結
晶 化の工程ではまず、半導体膜が含有する水素を放出
させておくことが好ましく、４００〜５００℃で１時間
程度の加熱処理を行ない含有する水素量を前記半導体
層に含まれる全原子数の５％以下にしてから結晶化さ
せると膜表面の荒れを防ぐことが出来るので良い。本実
施例では、半導体膜基板を温度５００℃の窒素雰囲 気
中に１時間曝した。A semiconductor film substrate and a reflector are prepared by such a manufacturing method, and the semiconductor film is crystallized. In the crystallization step, first, it is preferable to release hydrogen contained in the semiconductor film, and heat treatment is performed at 400 to 500 ° C. for about 1 hour to reduce the amount of hydrogen contained to the total number of atoms contained in the semiconductor layer. Crystallized after less than 5%
It is good to make the surface of the film rough. In this example, the semiconductor film substrate was exposed to a nitrogen atmosphere at a temperature of 500 ° C. for one hour.
【００９０】そして、図８（Ａ）に示すように、半導体
膜基板の裏面側に反射体を設置して、半導体膜基板の表
面 側からレーザビーム４１を照射する。このとき、半
導体膜基板と反射体とを接して設置しても良い。また、
レーザビーム４１としては、波長が３５０ｎｍ以上
（好ましくは４００ｎｍ以上）のものを用いる。例えば
、ＹＡＧレーザ、ガラスレーザ、Ａｒレーザ、ＹＬＦ
レーザ、ＹＶＯ4レーザ等を用いれば良い。これらの
レーザを用いる場合には、レーザ発振器から放射された
レーザビームを光学系で線状に集光し半導体膜に照 射
する方法を用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣
選択するものであるが、ＹＡＧレーザの第２高調 波を
用いる場合にはパルス発振周波数１〜３００Ｈｚとし、
レーザーエネルギー密度を３００〜１０００ｍ Ｊ／ｃ
ｍ2(代表的には３５０〜８００ｍＪ／ｃｍ2)とすると良
い。そして幅１００〜１０００μｍ、例 えば４００μ
ｍで線状に集光したレーザビームを基板全面に渡って照
射し、この時の線状ビームの重ね合わ せ率（オーバー
ラップ率）を５０〜９８％として行なってもよい。本実
施例では、ＹＡＧレーザの第２高調 波を用いて、レー
ザアニールを行なった。Then, as shown in FIG. 8A, a reflector is provided on the back side of the semiconductor film substrate, and a laser beam 41 is irradiated from the front side of the semiconductor film substrate. At this time, the semiconductor film substrate and the reflector may be placed in contact with each other. Also,
A laser beam having a wavelength of 350 nm or more (preferably 400 nm or more) is used as the laser beam 41. For example, YAG laser, glass laser, Ar laser, YLF
A laser, a YVO 4 laser, or the like may be used. these
In the case of using a laser, a method in which a laser beam emitted from a laser oscillator is linearly condensed by an optical system and radiated on a semiconductor film is preferably used. The crystallization conditions are appropriately selected by the practitioner, but when the second harmonic of the YAG laser is used, the pulse oscillation frequency is 1 to 300 Hz.
Laser energy density of 300-1000m J / c
m 2 (typically 350 to 800 mJ / cm 2 ). And a width of 100 to 1000 μm, for example 400 μm
The laser beam condensed linearly at m may be irradiated over the entire surface of the substrate, and the superposition rate (overlap rate) of the linear beams at this time may be set to 50 to 98%. In this embodiment, laser annealing was performed using the second harmonic of the YAG laser.
【００９１】半導体膜基板を透過したレーザビームは、
反射膜によって反射されたレーザビーム４２は、再び半
導 体膜３２を裏面側から照射する。レーザビーム４
１、４２の照射により半導体膜３２に対する実効的なエ
ネ ルギー密度が高くなる。さらに、前記半導体膜に対
するレーザビームの実効的な出力時間が延長され、また
下地絶縁膜の保熱効果により、前記半導体膜の溶融状
態からの冷却過程を緩やかなものにすることができる
。その結果、前記半導体膜において大粒径の結晶粒を
形成することができる。本実施例により形成された結
晶粒をＳＥＭにより５万倍にて観察した写真を図１０に
示す。図１０より、図６と比較して結晶粒の大粒径 化
が実現したことは明らかである。The laser beam transmitted through the semiconductor film substrate is
The laser beam 42 reflected by the reflection film irradiates the semiconductor film 32 again from the back surface side. Laser beam 4
The effective energy density of the semiconductor film 32 is increased by the irradiation of the light beams 1 and 42. Further, the effective output time of the laser beam to the semiconductor film is extended, and the cooling process from the molten state of the semiconductor film can be made slow by the heat retaining effect of the base insulating film. As a result, large crystal grains can be formed in the semiconductor film. The connection formed by the present embodiment
FIG. 10 shows a photograph obtained by observing the crystal grains with a SEM at a magnification of 50,000. It is apparent from FIG. 10 that the grain size of the crystal grains was increased as compared with FIG.
【００９２】このような結晶粒を有する結晶質半導体膜
を用いてＴＦＴを作製すると、その電気的特性は良好な
も のとなる。When a TFT is manufactured using a crystalline semiconductor film having such crystal grains, the electrical characteristics thereof are excellent.
【００９３】［実施例３］実施例１、実施例２とは異な
る構成の本発明について、以下に図２２〜図２４を用い
て説明する。[Embodiment 3] The present invention having a structure different from those of Embodiments 1 and 2 will be described below with reference to FIGS.
【００９４】まず、反射体の作製方法について、図２２
を用いて説明する。図２２において、基板２２０として
は、ガラス基板や合成石英ガラス基板を用いる。また、
処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を
用いてもよい。本実施例では、コーニング社製１７３７
基板ガラスを用いた。First, a method of manufacturing a reflector will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. In FIG. 22, as a substrate 220, a glass substrate or a synthetic quartz glass substrate is used. Also,
A plastic substrate having heat resistance to withstand the processing temperature may be used. In this embodiment, 1737 manufactured by Corning Incorporated
Substrate glass was used.
【００９５】そして、基板２２０上に公知の手段（スパ
ッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）に
より反射膜２２１を成膜する。反射膜２２１としては、
結晶化の際に用いるレーザビームの波長に対し、反射率
が高く、かつ、処理温度に耐えうる耐熱性を有する膜が
望ましい。結晶化に最適な反射率は、半導体膜の状態や
レーザビームの波長等による。本実施例では、タンタル
（Ｔａ）をスパッタ法により形成した。Then, the reflection film 221 is formed on the substrate 220 by a known means (sputtering method, LPCVD method, plasma CVD method or the like). As the reflection film 221,
It is desirable that the film has high reflectivity with respect to the wavelength of the laser beam used for crystallization and has heat resistance enough to withstand the processing temperature. The optimal reflectivity for crystallization depends on the state of the semiconductor film, the wavelength of the laser beam, and the like. In this embodiment, tantalum (Ta) is formed by a sputtering method.
【００９６】そして、前記反射膜を所望の形状にパター
ニングして、複数の反射層２２２を形成する。図２２
（Ｂ）に、反射層が形成された基板の断面図と上面図を
示す。反射層２２２の幅や反射層２２２を形成する間隔
は、形成される結晶粒の大きさを考慮して形成するとよ
い。本実施例では、結晶粒の大きさを３μｍと見積も
り、反射層の幅を６μｍとし、０．５μｍ間隔で形成し
た。Then, the reflection film is patterned into a desired shape to form a plurality of reflection layers 222. FIG.
(B) shows a cross-sectional view and a top view of the substrate on which the reflective layer is formed. The width of the reflective layer 222 and the interval at which the reflective layer 222 is formed may be formed in consideration of the size of crystal grains to be formed. In this embodiment, the size of the crystal grains is estimated to be 3 μm, the width of the reflection layer is set to 6 μm, and the crystal layers are formed at intervals of 0.5 μm.
【００９７】以上のようにして、反射体を作製する。As described above, a reflector is manufactured.
【００９８】次に、半導体膜基板の作製方法について、
図２３を用いて説明する。基板２３０として、透光性を
有する基板が望ましく、ガラス基板や合成石英ガラス基
板を用いるとよい。本実施例では、コーニング社製１７
３７基板ガラスを用いた。そして、基板２３０上に下地
絶縁膜２３１および半導体膜２３２を公知の手段（スパ
ッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）に
より形成しておく。下地絶縁膜２３１は、結晶化に用い
るレーザビームの波長に対し、酸化珪素膜や酸化窒化珪
素膜などの透過率の高い膜とする。本実施例では、プラ
ズマＣＶＤ法により酸化珪素膜１５０ｎｍ形成した後、
続けて非晶質珪素膜５５ｎｍを形成した。Next, a method for manufacturing a semiconductor film substrate will be described.
This will be described with reference to FIG. As the substrate 230, a light-transmitting substrate is preferable, and a glass substrate or a synthetic quartz glass substrate is preferably used. In the present embodiment, a 17
37 glass substrates were used. Then, the base insulating film 231 and the semiconductor film 232 are formed over the substrate 230 by a known means (a sputtering method, an LPCVD method, a plasma CVD method, or the like). The base insulating film 231 is a film having a high transmittance such as a silicon oxide film or a silicon oxynitride film with respect to the wavelength of a laser beam used for crystallization. In this embodiment, after a silicon oxide film is formed to a thickness of 150 nm by a plasma CVD method,
Subsequently, an amorphous silicon film of 55 nm was formed.
【００９９】以上のようにして、半導体膜基板を作製す
る。As described above, a semiconductor film substrate is manufactured.
【０１００】このような作製方法によって半導体膜基板
および反射体を用意し、半導体膜の結晶化を行なう。結
晶化の工程ではまず、半導体膜が含有する水素を放出さ
せておくことが好ましく、４００〜５００℃で１時間程
度の加熱処理を行ない含有する水素量を前記半導体層に
含まれる全原子数の５％以下にしてから結晶化させると
膜表面の荒れを防ぐことが出来るので良い。A semiconductor film substrate and a reflector are prepared by such a manufacturing method, and the semiconductor film is crystallized. In the crystallization step, first, it is preferable to release hydrogen contained in the semiconductor film, and heat treatment is performed at 400 to 500 ° C. for about one hour to reduce the amount of hydrogen contained in the total number of atoms contained in the semiconductor layer. Crystallization after 5% or less is preferable because roughness of the film surface can be prevented.
【０１０１】そして、図２４（Ａ）に示すように、半導
体膜基板の下方に反射体を設置して、半導体膜基板の上
方からレーザビーム２４１を照射する。このとき、半導
体膜基板と反射体とを接して設置しても良い。また、レ
ーザビーム２４１としては、波長が３５０ｎｍ以上（好
ましくは４００ｎｍ以上）のものを用いる。例えば、Ｙ
ＡＧレーザ、ガラスレーザ、Ａｒレーザ、ＹＬＦレー
ザ、ＹＶＯ4レーザ等を用いれば良い。これらのレーザ
を用いる場合には、レーザ発振器から放射されたレーザ
ビームを光学系で線状に集光し半導体膜に照射する方法
を用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣選択する
ものであるが、ＹＡＧレーザの第２高調波を用いる場合
にはパルス発振周波数１〜３００Ｈｚとし、レーザーエ
ネルギー密度を３００〜１０００ｍＪ／ｃｍ2(代表的に
は３５０〜８００ｍＪ／ｃｍ2)とすると良い。そして幅
１００〜１０００μｍ、例えば４００μｍで線状に集光
したレーザビームを基板全面に渡って照射し、この時の
線状ビームの重ね合わせ率（オーバーラップ率）を５０
〜９８％として行なえばよい。本実施例では、ＹＡＧレ
ーザの第２高調波を用いて、レーザアニールを行なっ
た。Then, as shown in FIG. 24A, a reflector is provided below the semiconductor film substrate, and a laser beam 241 is irradiated from above the semiconductor film substrate. At this time, the semiconductor film substrate and the reflector may be placed in contact with each other. The laser beam 241 has a wavelength of 350 nm or more (preferably 400 nm or more). For example, Y
An AG laser, a glass laser, an Ar laser, a YLF laser, a YVO 4 laser, or the like may be used. In the case of using these lasers, a method in which a laser beam emitted from a laser oscillator is linearly condensed by an optical system and irradiated to a semiconductor film is preferably used. The conditions of crystallization are appropriately selected by the practitioner. When the second harmonic of the YAG laser is used, the pulse oscillation frequency is 1 to 300 Hz, and the laser energy density is 300 to 1000 mJ / cm 2 (typical). Should be 350 to 800 mJ / cm 2 ). Then, a laser beam condensed linearly with a width of 100 to 1000 μm, for example, 400 μm, is irradiated over the entire surface of the substrate, and the superposition rate (overlap rate) of the linear beam at this time is set to 50.
What is necessary is just to set it as 98%. In this embodiment, laser annealing was performed using the second harmonic of the YAG laser.
【０１０２】半導体膜基板を透過したレーザビームは、
反射層によって反射されたレーザビーム２４２と、反射
されないレーザビーム２４３になる。反射されたレーザ
ビーム２４２は、再び半導体膜２３２を部分的に照射す
る。The laser beam transmitted through the semiconductor film substrate is
A laser beam 242 reflected by the reflection layer and a laser beam 243 not reflected are obtained. The reflected laser beam 242 partially irradiates the semiconductor film 232 again.
【０１０３】レーザビーム２４１、２４２の照射により
半導体膜２３２は完全溶融状態になる。前記半導体膜２
３２には、反射層によって反射されたレーザビーム２４
２が照射された領域および照射されない領域がある。こ
のようなレーザビームの照射強度の分布により、前記半
導体膜において、図２４（Ｃ）に示すような温度の分布
ができる。前記半導体膜において、温度の低い領域は、
温度の高い領域より早く冷却し、結晶核２４５が生成す
る。このとき、温度の高い領域はまだ完全溶融状態であ
る。完全溶融領域において結晶核が生成するにはある程
度時間が掛かる。そのため、完全溶融領域において結晶
核が生成するまでの間に、結晶成長の先端である固液界
面がラテラル方向に移動し、前記結晶核２４５は大粒径
の結晶粒に成長する。このようにして、反射層の上方の
半導体膜には大粒形の結晶粒が形成されることになる。
つまり、反射層を所望の形状にすれば、半導体膜におい
て任意の位置に大粒径の結晶粒を形成することができ
る。The semiconductor film 232 is completely melted by the irradiation of the laser beams 241 and 242. The semiconductor film 2
Reference numeral 32 denotes a laser beam 24 reflected by the reflection layer.
There are areas irradiated with 2 and areas not irradiated. With such a distribution of the irradiation intensity of the laser beam, a temperature distribution as shown in FIG. 24C is formed in the semiconductor film. In the semiconductor film, the low temperature region is
Cooling is performed faster than the region having a higher temperature, and crystal nuclei 245 are generated. At this time, the region where the temperature is high is still in a completely molten state. It takes some time to generate crystal nuclei in the completely melted region. Therefore, before the crystal nucleus is generated in the completely melted region, the solid-liquid interface, which is the tip of crystal growth, moves in the lateral direction, and the crystal nucleus 245 grows into a crystal grain having a large grain size. Thus, large crystal grains are formed in the semiconductor film above the reflective layer.
That is, by forming the reflective layer into a desired shape, large-sized crystal grains can be formed at an arbitrary position in the semiconductor film.
【０１０４】このようにして、位置制御され、しかも大
粒径の結晶粒を有する結晶質半導体膜２４６を形成する
ことができる。In this manner, the crystalline semiconductor film 246 whose position is controlled and which has large crystal grains can be formed.
【０１０５】［実施例４］本実施例では、反射体を作製
して半導体膜基板の裏面側に設置して、半導体膜の結晶
化を行った例について説明する。[Embodiment 4] In this embodiment, an example will be described in which a reflector is manufactured and placed on the back side of a semiconductor film substrate to crystallize a semiconductor film.
【０１０６】まず、反射体の作製方法について、図２２
を用いて説明する。図２２において、基板２２０とし
て、コーニング社製１７３７基板ガラス基板を用いた。
そして、基板２２０上にＣＶＤ法により窒化酸化珪素膜
を５０ｎｍ形成し、続いてスパッタ法により、Ｗ膜を２
００ｎｍ形成した。次いで、パターニングを行って、１
０μｍおきに幅１０μｍのＷ膜が形成された反射体を形
成した。First, a method of manufacturing a reflector will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. In FIG. 22, a 1737 glass substrate manufactured by Corning Incorporated was used as the substrate 220.
Then, a silicon nitride oxide film is formed to a thickness of 50 nm on the substrate 220 by a CVD method, and then a W film is formed on the substrate 220 by a sputtering method.
00 nm was formed. Next, patterning is performed to
A reflector in which a W film having a width of 10 μm was formed every 0 μm was formed.
【０１０７】次に、半導体膜基板の作製方法について、
図２３を用いて説明する。基板３０として、コーニング
社製１７３７基板ガラスを用いた。そして、基板２３０
上に下地絶縁膜２３１としてＣＶＤ法により窒化酸化珪
素膜を１００ｎｍ形成し、続いて半導体膜２３２として
ＣＶＤ法により非晶質珪素膜を５４ｎｍ形成した。Next, a method for manufacturing a semiconductor film substrate will be described.
This will be described with reference to FIG. As the substrate 30, 1737 substrate glass manufactured by Corning Incorporated was used. Then, the substrate 230
A 100-nm-thick silicon nitride oxide film was formed thereon as a base insulating film 231 by a CVD method, and a 54-nm amorphous silicon film was formed as a semiconductor film 232 by a CVD method.
【０１０８】このような作製方法によって半導体膜基板
および反射体を用意し、半導体膜の結晶化を行なう。結
晶化の工程ではまず、半導体膜が含有する水素を放出さ
せておくことが好ましく、４００〜５００℃で１時間程
度の加熱処理を行ない含有する水素量を前記半導体層に
含まれる全原子数の５％以下にしてから結晶化させると
膜表面の荒れを防ぐことが出来るので良い。本実施例で
は、５００℃で１時間の加熱処理を行った。A semiconductor film substrate and a reflector are prepared by such a manufacturing method, and the semiconductor film is crystallized. In the crystallization step, first, it is preferable to release hydrogen contained in the semiconductor film, and heat treatment is performed at 400 to 500 ° C. for about one hour to reduce the amount of hydrogen contained in the total number of atoms contained in the semiconductor layer. Crystallization after 5% or less is preferable because roughness of the film surface can be prevented. In this embodiment, the heat treatment was performed at 500 ° C. for one hour.
【０１０９】そして、図２４（Ａ）に示すように、半導
体膜基板の下方に反射体を設置して、半導体膜基板の上
方からレーザビーム２４１を照射する。このとき、半導
体膜基板と反射体とを接して設置しても良い。本実施例
では、１．１ｍｍの間隔を持たせた。また、レーザビー
ム２４１としては、波長が３５０ｎｍ以上（好ましくは
４００ｎｍ以上）のものを用いる。例えば、ＹＡＧレー
ザ、ガラスレーザ、Ａｒレーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＶＯ
4レーザ等を用いれば良い。これらのレーザを用いる場
合には、レーザ発振器から放射されたレーザビームを光
学系で線状に集光し半導体膜に照射する方法を用いると
良い。本実施例では、ＹＡＧレーザの第２高調波を用い
て、レーザアニールを行なった。Then, as shown in FIG. 24A, a reflector is provided below the semiconductor film substrate, and a laser beam 241 is irradiated from above the semiconductor film substrate. At this time, the semiconductor film substrate and the reflector may be placed in contact with each other. In the present embodiment, an interval of 1.1 mm is provided. The laser beam 241 has a wavelength of 350 nm or more (preferably 400 nm or more). For example, YAG laser, glass laser, Ar laser, YLF laser, YVO
Four lasers or the like may be used. In the case of using these lasers, a method in which a laser beam emitted from a laser oscillator is linearly condensed by an optical system and irradiated to a semiconductor film is preferably used. In this embodiment, laser annealing was performed using the second harmonic of the YAG laser.
【０１１０】半導体膜基板を透過したレーザビームは、
反射層によって反射されたレーザビーム２４２と、反射
されないレーザビーム２４３になる。反射されたレーザ
ビーム２４２は、再び半導体膜２３２を部分的に照射す
る。The laser beam transmitted through the semiconductor film substrate is
A laser beam 242 reflected by the reflection layer and a laser beam 243 not reflected are obtained. The reflected laser beam 242 partially irradiates the semiconductor film 232 again.
【０１１１】このようにして、形成された結晶質半導体
膜に対してセコエッチングを行ない、３万倍にてＳＥＭ
観察を行った結果について図２５に示す。図２５より、
位置制御され、しかも大粒径の結晶粒を有する結晶質半
導体膜２４６を形成されていることがわかる。The crystalline semiconductor film thus formed is subjected to Secco etching to increase the SEM by 30,000 times.
FIG. 25 shows the result of the observation. From FIG. 25,
It can be seen that the crystalline semiconductor film 246 whose position is controlled and which has crystal grains with a large grain size is formed.
【０１１２】［実施例５］本実施例では、反射体におけ
る反射層の配置の例を図２６および図２７を用いて説明
する。[Embodiment 5] In this embodiment, an example of the arrangement of a reflection layer in a reflector will be described with reference to FIGS. 26 and 27. FIG.
【０１１３】まず、実施例１にしたがって、図２２
（Ａ）の状態を得る。First, according to the first embodiment, FIG.
The state of (A) is obtained.
【０１１４】そして、半導体膜においてＴＦＴのチャネ
ル形成領域となる部分と、反射体における反射層とが重
なるように、反射膜をエッチングして反射層を形成す
る。（図２６（Ａ））このように反射層を形成すること
で、レーザアニールによって半導体膜の結晶化を行なっ
たときに、チャネル形成領域に大粒径の結晶粒が形成さ
れる。Then, the reflective film is etched to form a reflective layer such that a portion of the semiconductor film which becomes a channel forming region of the TFT and the reflective layer of the reflector overlap. (FIG. 26A) By forming the reflective layer in this manner, large crystal grains are formed in the channel formation region when the semiconductor film is crystallized by laser annealing.
【０１１５】また、半導体膜においてＴＦＴの活性領域
となる部分と、反射体における反射層とが重なるよう
に、重なるように反射膜をエッチングして反射層を形成
する。（図２６（Ｂ）および（図２６（Ｃ））このよう
に反射層を形成することで、レーザアニールによって半
導体膜の結晶化を行なったときに、活性領域に大粒径の
結晶粒が形成される。In addition, the reflective film is etched so that the portion of the semiconductor film which becomes the active region of the TFT overlaps with the reflective layer of the reflector so as to form a reflective layer. (FIGS. 26B and 26C) By forming the reflective layer in this manner, when the semiconductor film is crystallized by laser annealing, crystal grains having a large grain size are formed in the active region. Is done.
【０１１６】また、半導体膜基板において、ゲートドラ
イバ２５１、ソースドライバ２５２および画素２５４が
形成される領域を考慮して、反射体において、図２７
（Ａ）や図２７（Ｃ）のように反射層２５４を形成する
方法もある。In consideration of the region where the gate driver 251, the source driver 252 and the pixel 254 are formed on the semiconductor film substrate, the reflector shown in FIG.
There is also a method of forming the reflective layer 254 as shown in FIG.
【０１１７】また、図２７（Ａ）で作製された反射体を
９０度回転させて用いれば、図２７（Ｂ）のような配置
となる。When the reflector manufactured in FIG. 27A is used by rotating it by 90 degrees, the arrangement shown in FIG. 27B is obtained.
【０１１８】以上のように、反射体における反射層の配
置の方法はさまざまであるが、いずれの場合において
も、半導体膜基板の下方に反射体を設置して、前記半導
体膜基板の上方からレーザビームを照射して半導体膜の
結晶化を行なうと、所望の位置に大粒径の結晶粒を形成
することができる。As described above, there are various methods for arranging the reflection layer in the reflector. In any case, the reflector is provided below the semiconductor film substrate, and the laser is disposed from above the semiconductor film substrate. When the semiconductor film is crystallized by irradiation with a beam, crystal grains having a large grain size can be formed at desired positions.
【０１１９】なお、図２６および図２７は、反射層の配
置の一例であって、反射層の配置の方法はこれらに限る
ものではなく、また、反射層は同じ幅、長さおよび間隔
で形成しなくてもよい。FIGS. 26 and 27 show an example of the arrangement of the reflective layers. The method of arranging the reflective layers is not limited to these, and the reflective layers are formed with the same width, length and interval. You don't have to.
【０１２０】［実施例６］本実施例ではアクティブマト
リクス基板の作製方法について図１１〜１４を用いて説
明する。[Embodiment 6] In this embodiment, a method for manufacturing an active matrix substrate will be described with reference to FIGS.
【０１２１】まず、反射体を作製する。反射体の基板３
０３として、コーニング社製の７０５９ガラスや１７３
７ガ ラスなどに代表されるバリウムホウケイ酸ガラ
ス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスから
なる 基板や石英基板を用いる。また、本実施例の処理
温度に耐えうる耐熱性が有するプラスチック基板を用い
て もよい。本実施例では、１７３７ガラス基板を用い
た。前記基板３０３上に公知の手段（スパッタ法、ＬＰ
ＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により反射膜
を成膜する。反射膜としては、結晶化の際に用いるレ
ーザビームの波長に対し、反射率が高く、かつ、処理温
度に耐えうる耐熱性を有する膜が望ましい。結晶化 に
最適な反射率は、半導体膜の状態やレーザビームの波長
等による。本実施例では、タンタル（Ｔａ）をス パッ
タ法により形成した。First, a reflector is manufactured. Reflector substrate 3
03, Corning 7059 glass or 173
A substrate made of glass such as barium borosilicate glass represented by 7 glass or aluminoborosilicate glass or a quartz substrate is used. Further, a plastic substrate having heat resistance enough to withstand the processing temperature of this embodiment may be used. In this embodiment, a 1737 glass substrate was used. A known means (sputtering method, LP
A reflective film is formed by a CVD method or a plasma CVD method. As a reflective film, the laser used for crystallization
It is desirable that the film has a high reflectance with respect to the wavelength of the laser beam and has heat resistance enough to withstand the processing temperature. The optimal reflectivity for crystallization depends on the state of the semiconductor film, the wavelength of the laser beam, and the like. In this embodiment, tantalum (Ta) is formed by the sputtering method.
【０１２２】以上のようにして、反射体を作製すること
ができる。（図１１（Ａ））As described above, a reflector can be manufactured. (FIG. 11A)
【０１２３】次に、半導体膜基板を作製する。半導体膜
基板の基板３００として、コーニング社製の７０５９ガ
ラ スや１７３７ガラスなどに代表されるバリウムホウ
ケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどの
ガラスからなる基板や合成石英ガラス基板を用いる。
また、本実施例の処理温度に耐えうる耐熱性が有する
プラスチック基板を用いてもよい。本実施例では、コー
ニング社製の１７３７ガラス基板を用いた。Next, a semiconductor film substrate is manufactured. As the substrate 300 of the semiconductor film substrate, a substrate made of glass such as barium borosilicate glass represented by 7059 glass or 1737 glass manufactured by Corning, or aluminoborosilicate glass, or a synthetic quartz glass substrate is used.
In addition, it has heat resistance enough to withstand the processing temperature of this embodiment.
A plastic substrate may be used. In this embodiment, a 1737 glass substrate manufactured by Corning Incorporated was used.
【０１２４】次いで、基板３００上に酸化珪素膜、窒化
珪素膜または酸化窒化珪素膜などの絶縁膜から成る下地
膜 ３０１を形成する。本実施例では下地膜３０１とし
て２層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層膜または２層
以上積層させた構造を用いても良い。下地膜３０１の
一層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ
4 、ＮＨ3、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される酸
化窒化珪素膜３０１ａを１０〜２００nm（好ましくは
５０〜１００nm）形成する。本実施例では、膜厚５０ｎ
ｍの酸化窒化珪素膜３０１ａ（組成比Ｓｉ＝３２％ 、
Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を形成した。次
いで、下地膜３０１のニ層目としては、プラズマ ＣＶ
Ｄ法を用い、ＳｉＨ4、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜
される酸化窒化珪素膜３０１ｂを５０〜２０ ０ｎｍ
（好ましくは１００〜１５０nm）の厚さに積層形成す
る。本実施例では、膜厚１００ｎｍの酸化窒化 珪素膜
４０１ｂ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７
％、Ｈ＝２％）を形成した。Next, a silicon oxide film and a nitride
Underlayer made of insulating film such as silicon film or silicon oxynitride film
A film 301 is formed. In this embodiment, the underlying film 301 is used.
A two-layer structure, but a single-layer or two-layer insulating film
A stacked structure may be used. Of the base film 301
As the first layer, a plasma CVD method is used, and SiH
Four , NHThree, And NTwoAcid formed as a film by using O as a reaction gas
The silicon oxynitride film 301a is formed to a thickness of 10 to 200 nm (preferably,
(50-100 nm). In this embodiment, the film thickness is 50 n
m silicon oxynitride film 301a (composition ratio Si = 32%,
O = 27%, N = 24%, H = 17%). Next
Then, as the second layer of the base film 301, plasma CV
D method, SiHFour, And NTwoFilm formation with O as reactive gas
The silicon oxynitride film 301b to be formed is 50 to 200 nm.
(Preferably 100 to 150 nm)
You. In this embodiment, a silicon oxynitride film with a thickness of 100 nm is used.
401b (composition ratio Si = 32%, O = 59%, N = 7
%, H = 2%).
【０１２５】次いで、下地膜上に半導体膜３０２を形成
する。半導体膜３０２は、非晶質構造を有する半導体膜
を 公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプ
ラズマＣＶＤ法等）により、２５〜８０ｎｍ（好ましく
は３０〜６０ｎｍ）の厚さで形成する。半導体膜の材
料に限定はないが、好ましくは珪素または珪素ゲルマ
ニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形成すると良い。本実施
例では、プラズマＣＶＤ法を用い、５５ｎｍの非晶 質
珪素膜を成膜した。Next, a semiconductor film 302 is formed on the base film. As the semiconductor film 302, a semiconductor film having an amorphous structure is formed with a thickness of 25 to 80 nm (preferably 30 to 60 nm) by a known means (a sputtering method, an LPCVD method, a plasma CVD method, or the like). The material of the semiconductor film is not limited, but is preferably silicon or silicon germanium.
It is preferable to form the gate electrode by using a silicon (SiGe) alloy or the like. In this embodiment, an amorphous silicon film having a thickness of 55 nm is formed by a plasma CVD method.
【０１２６】このような方法により半導体膜基板および
反射体を用意し、半導体膜の結晶化を行なう。結晶化の
工 程ではまず、半導体膜が含有する水素を放出させて
おくことが好ましく、４００〜５００℃で１時間程度の
加熱処理を行ない含有する水素量を前記半導体層に含
まれる全原子数の５％以下にしてから結晶化させると
膜表面の荒れを防ぐことが出来るので良い。A semiconductor film substrate and a reflector are prepared by such a method, and the semiconductor film is crystallized. In the crystallization step, first, it is preferable to release hydrogen contained in the semiconductor film, and heat treatment is performed at 400 to 500 ° C. for about 1 hour to reduce the amount of hydrogen contained in the total number of atoms contained in the semiconductor layer. When crystallizing after 5% or less of
It is good because the surface of the film can be prevented from being roughened.
【０１２７】そして、図１１（Ａ）に示すように、半導
体膜基板の裏面側に反射体を設置して、半導体膜基板の
表 面側からレーザビームを照射する。このとき、半導
体膜基板と反射体とを接して設置しても良い。また、レ
ーザビームとしては、波長が３５０ｎｍ以上（好まし
くは４００ｎｍ以上）のものを用いる。例えば、ＹＡ
Ｇレーザ、ガラスレーザ、Ａｒレーザ、ＹＬＦレーザ、
ＹＶＯ4レーザ等を用いれば良い。これらのレーザ を
用いる場合には、レーザ発振器から放射されたレーザビ
ームを光学系で線状に集光し半導体膜に照射する 方法
を用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣選択する
ものであるが、ＹＡＧレーザの第２高調波を用 いる場
合にはパルス発振周波数１〜３００Ｈｚとし、レーザー
エネルギー密度を３００〜１０００ｍＪ／ｃ ｍ2(代表
的には３５０〜８００ｍＪ／ｃｍ2)とすると良い。そし
て幅１００〜１０００μｍ、例えば４ ００μｍで線状
に集光したレーザビームを基板全面に渡って照射する。
また、連続発振のＹＬＦレーザの第 ２高調波等を用い
る場合には、エネルギー密度を０．０１〜１００ＭＷ／
ｃｍ2程度（好ましくは０．１〜 １０ＭＷ／ｃｍ2）と
し、０．５〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザ光に
対して相対的に半導体膜を移 動させて照射するのが望
ましい。本実施例では、ＹＡＧレーザの第２高調波を光
学系を用いて線状に加工し て、レーザアニールを行な
った。Then, as shown in FIG. 11A, a reflector is provided on the back side of the semiconductor film substrate, and a laser beam is irradiated from the front side of the semiconductor film substrate. At this time, the semiconductor film substrate and the reflector may be placed in contact with each other. A laser beam having a wavelength of 350 nm or more (preferably 400 nm or more) is used. For example, YA
G laser, glass laser, Ar laser, YLF laser,
A YVO 4 laser or the like may be used. In the case of using these lasers, a method in which a laser beam emitted from a laser oscillator is linearly condensed by an optical system and irradiated onto a semiconductor film is preferable. The crystallization conditions are appropriately selected by the practitioner. When the second harmonic of the YAG laser is used, the pulse oscillation frequency is 1 to 300 Hz, and the laser energy density is 300 to 1000 mJ / cm 2 ( Typically, it is preferably 350 to 800 mJ / cm 2 ). Then, a linearly focused laser beam having a width of 100 to 1000 μm, for example, 400 μm, is irradiated over the entire surface of the substrate.
When the second harmonic of a continuous wave YLF laser or the like is used, the energy density is 0.01 to 100 MW /
cm 2 (preferably 0.1 to 10 MW / cm 2 ), and it is desirable that the semiconductor film is irradiated with the laser light at a speed of about 0.5 to 2000 cm / s while moving the semiconductor film relatively. In the present embodiment, laser annealing was performed by processing the second harmonic of the YAG laser into a linear shape using an optical system.
【０１２８】レーザビームの基板の表面側および裏面側
からの照射により半導体膜に対する実効的なエネルギー
密 度が高くなる。さらに、前記半導体膜に対するレー
ザビームの実効的な出力時間が延長され、また下地絶縁
膜の保熱効果により、前記半導体膜の溶融状態からの
冷却過程を緩やかなものにすることができる。その結
果、前記半導体膜において大粒径の結晶粒を形成するこ
とができる。By irradiating the laser beam from the front side and the back side of the substrate, the effective energy density with respect to the semiconductor film is increased. Furthermore, the effective output time of the laser beam to the semiconductor film is extended, and the cooling process from the molten state of the semiconductor film can be made slow by the heat retaining effect of the underlying insulating film. The result
As a result, large crystal grains can be formed in the semiconductor film.
【０１２９】続いて、この結晶質半導体膜をフォトリソ
グラフィ法を用いたパターニング処理によって、半導体
層４ ０２〜４０６を形成した。Subsequently, semiconductor layers 402 to 406 were formed by patterning the crystalline semiconductor film using photolithography.
【０１３０】半導体層４０２〜４０６を形成した後、Ｔ
ＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ボ
ロ ンまたはリン）のドーピングを行なってもよい。After forming the semiconductor layers 402 to 406, T
A small amount of impurity element (boron or phosphorus) may be doped to control the threshold value of FT.
【０１３１】次いで、半導体層４０２〜４０６を覆うゲ
ート絶縁膜４０７を形成する。ゲート絶縁膜４０７はプ
ラ ズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを４０
〜１５０ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実
施例では、プラズマＣＶＤ法により１１０ｎｍの厚さ
で酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％
、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成した。もちろん、ゲー
ト絶縁膜は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、
他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用い
ても良い。Next, a gate insulating film 407 covering the semiconductor layers 402 to 406 is formed. The gate insulating film 407 is formed by a plasma CVD method or a sputtering method and has a thickness of 40 nm.
The insulating film containing silicon is formed to have a thickness of up to 150 nm. In this embodiment, a silicon oxynitride film (composition ratio: Si = 32%, O = 59%) having a thickness of 110 nm by a plasma CVD method.
, N = 7%, H = 2%). Of course, the gate insulating film is not limited to the silicon oxynitride film,
Another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a stacked structure.
【０１３２】また、酸化珪素膜を用いる場合には、プラ
ズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（Tetraethyl Orthosilicate）
と Ｏ2とを混合し、反応圧力４０Pa、基板温度３００
〜４００℃とし、高周波（１３．５６MHz）電力密度０
．５〜０．８W/cm2で放電させて形成することができ
る。このようにして作製される酸化珪素膜は、その後４
００〜５００℃の熱アニールによりゲート絶縁膜として
良好な特性を得ることができる。In the case where a silicon oxide film is used, TEOS (Tetraethyl Orthosilicate) is formed by a plasma CVD method.
And O 2 are mixed at a reaction pressure of 40 Pa and a substrate temperature of 300.
~ 400 ° C, high frequency (13.56 MHz) power density 0
. It can be formed by discharging at 5 to 0.8 W / cm 2 . The silicon oxide film thus produced is
Good characteristics as a gate insulating film can be obtained by thermal annealing at 00 to 500 ° C.
【０１３３】次いで、図１１（Ｂ）に示すように、ゲー
ト絶縁膜４０７上に膜厚１００〜５００ｎｍの導電膜４
０ ８を形成する。本実施例では、膜厚４００ｎｍのＷ
膜からなる導電膜４０８を積層形成した。Ｗ膜は、Ｗの
ターゲットを用いたスパッタ法で形成した。その他に
６フッ化タングステン（ＷＦ6）を用いる熱ＣＶＤ法
で形成することもできる。いずれにしてもゲート電極と
して使用するためには低抵抗化を図る必要があり、 Ｗ
膜の抵抗率は２０μΩｃｍ以下にすることが望ましい。
Ｗ膜は結晶粒を大きくすることで低抵抗率化を図 るこ
とができるが、Ｗ膜中に酸素などの不純物元素が多い場
合には結晶化が阻害され高抵抗化する。従って 、本実
施例では、高純度のＷ（純度９９．９９９９％）のター
ゲットを用いたスパッタ法で、さらに成膜時 に気相中
からの不純物の混入がないように十分配慮してＷ膜を形
成することにより、抵抗率９〜２０μΩｃ ｍを実現す
ることができた。Then, as shown in FIG. 11B, a conductive film 4 having a thickness of 100 to 500 nm is formed on the gate insulating film 407.
08 is formed. In this embodiment, a 400 nm-thick W
A conductive film 408 made of a film was stacked. The W film was formed by a sputtering method using a W target. In addition, thermal CVD using tungsten hexafluoride (WF 6 )
Can also be formed. In any case, it is necessary to lower the resistance in order to use it as a gate electrode.
It is desirable that the resistivity of the film be 20 μΩcm or less.
The resistivity of the W film can be reduced by enlarging the crystal grains. However, when the W film contains many impurity elements such as oxygen, crystallization is inhibited and the resistance is increased. Therefore, in this embodiment, the W film is formed by a sputtering method using a high-purity W (purity 99.9999%) target, and further taking into account the intrusion of impurities from the gas phase during film formation. Formed, a resistivity of 9 to 20 μΩcm could be realized.
【０１３４】なお、本実施例では、導電膜４０８をＷと
したが、特に限定されず、いずれもＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍ
ｏ 、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、また
は前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料
で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドー
ピングした結晶質珪素膜に代表される半導体膜を用い
てもよい。また、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。In this embodiment, the conductive film 408 is made of W. However, the present invention is not particularly limited, and any of Ta, W, Ti, M
O, an element selected from Al, Cu, Cr, and Nd, or an alloy material or a compound material containing the element as a main component. Further, a semiconductor film typified by a crystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus is used.
You may. Further, an AgPdCu alloy may be used.
【０１３５】次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジ
ストからなるマスク４１０〜４１５を形成し、電極及び
配 線を形成するための第１のエッチング処理を行な
う。本実施例ではエッチング処理として、ＩＣＰ（Indu
ct ively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッ
チング法を用い、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ
2とを用い、それぞれのガス流量比を２５：２５：１０
（ｓｃｃｍ）とし、１Paの圧力でコイル型の電極 に５
００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生
成してエッチングを行なった。ここでは、松下 電器産
業（株）製のＩＣＰを用いたドライエッチング装置（Mo
del Ｅ６４５−□ＩＣＰ）を用いた。基板 側（試料
ステージ）にも１５０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入
し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加 する。この
第１のエッチング処理によりＷ膜をエッチングして導電
層の端部をテーパー形状とする。なお、 ゲート絶縁膜
上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０
〜２０％程度の割合でエッチング時間 を増加させると
良い。Next, resist masks 410 to 415 are formed by photolithography, and a first etching process for forming electrodes and wirings is performed. In the present embodiment, as the etching process, ICP (Indu
Using a ctively Coupled Plasma (inductively coupled plasma) etching method, CF 4 , Cl 2 and O
2 and the respective gas flow ratios were 25:25:10
(Sccm) and a pressure of 1 Pa, 5
An RF (13.56 MHz) power of 00 W was applied to generate plasma to perform etching. Here, a dry etching device (Mo) using ICP manufactured by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
del E645- □ ICP). A 150 W RF (13.56 MHz) power is also applied to the substrate side (sample stage) and a substantially negative self-bias voltage is applied. This first etching process etches the W film to make the end of the conductive layer tapered. Note that in order to perform etching without leaving a residue on the gate insulating film, 10
It is preferable to increase the etching time by about 20%.
【０１３６】上記エッチング処理では、レジストからな
るマスクの形状を適したものとすることにより、基板側
に 印加するバイアス電圧の効果により導電層の端部が
テーパー形状となる。このテーパー部の角度は１５〜４
５°となる。４１６はゲート絶縁膜であり、導電層４
０８で覆われない領域は２０〜５０nm程度エッチング
され薄くなった領域が形成される。In the above etching process, by making the shape of the resist mask appropriate, the end of the conductive layer becomes tapered due to the effect of the bias voltage applied to the substrate side. The angle of this tapered portion is 15 to 4
5 °. 416 is a gate insulating film, and the conductive layer 4
The area not covered with 08 is etched about 20-50 nm
As a result, a thinned region is formed.
【０１３７】そして、レジストからなるマスクを除去せ
ずに第１のドーピング処理を行ない、半導体層にｎ型を
付 与する不純物元素を低濃度に添加する。（図１２
（Ａ））ドーピング処理はイオンドープ法、若しくはイ
オ ン注入法で行なえば良い。イオンドープ法の条件は
ドーズ量を１×１０12〜５×１０15／ｃｍ2とし、加速
電圧を３０〜１２０ｋｅＶとして行なう。本実施例で
はドーズ量を１．５×１０14／ｃｍ2とし、加速電圧
を８０ｋｅＶとして行なった。ｎ型を付与する不純物元
素として１５族に属する元素、典型的にはリン（Ｐ ）
または砒素（Ａｓ）を用いるが、ここではリン（Ｐ）を
用いた。この場合、導電層４１７〜４２１がｎ型 を付
与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に
低濃度不純物領域３０６〜３１０が形成される 。Then, a first doping process is performed without removing the resist mask to add an n-type impurity element to the semiconductor layer at a low concentration. (FIG. 12
(A)) The doping treatment may be performed by an ion doping method or an ion implantation method. The conditions of the ion doping method are such that the dose is 1 × 10 12 to 5 × 10 15 / cm 2 and the acceleration voltage is 30 to 120 keV. In this embodiment, the dose is set to 1.5 × 10 14 / cm 2 and the acceleration voltage
Was performed at 80 keV. Elements belonging to Group 15 as impurity elements imparting n-type, typically phosphorus (P)
Alternatively, arsenic (As) is used, but phosphorus (P) is used here. In this case, the conductive layers 417 to 421 serve as a mask for the impurity element imparting n-type, and the low concentration impurity regions 306 to 310 are formed in a self-aligned manner.
【０１３８】次いで、レジストからなるマスクを除去し
た後、新たにレジストからなるマスク３２０ａ〜３２０
ｅ を形成して、図１２（Ｂ）に示すように、第２のド
ーピング処理を行なう。この場合、第１のドーピング処
理よりもドーズ量を上げて、３０〜１２０ｋｅＶの加
速電圧で、ｎ型を付与する不純物元素を高濃度に添加
する。高濃度不純物領域４２３ａ〜４２７ａには１×１
０20〜１×１０21／ｃｍ3の濃度範囲でｎ型を付与 す
る不純物元素を添加する。本実施例ではドーズ量を１．
５×１０15／ｃｍ2とし、加速電圧を８０ｋｅＶ とし
て行なった。こうして、高濃度不純物領域４２３ａ〜４
２７ａおよび低濃度不純物領域４２３ｂ〜４２ ７ｂが
形成される。Next, after removing the mask made of resist, masks 320a to 320
After forming e, a second doping process is performed as shown in FIG. In this case, the dose is higher than that of the first doping process, and an n-type impurity element is added at a high concentration at an acceleration voltage of 30 to 120 keV.
I do. 1 × 1 in the high concentration impurity regions 423a to 427a
An impurity element for imparting n-type is added in a concentration range of 0 20 to 1 × 10 21 / cm 3 . In this embodiment, the dose is set to 1.
The test was performed at 5 × 10 15 / cm 2 and an acceleration voltage of 80 keV. Thus, the high-concentration impurity regions 423a to 423a-4
27a and low-concentration impurity regions 423b to 427b are formed.
【０１３９】次いで、レジストからなるマスクを除去し
た後、新たにレジストからなるマスク４４５ａ〜４４５
ｃ を形成して第３のドーピング処理を行なう。（図１
２（Ｃ））この第３のドーピング処理により、ｐチャネ
ル型ＴＦＴの活性層となる半導体層に前記一導電型と
は逆の導電型を付与する不純物元素が添加された不純
物領域４４６ａ、４４７ａを形成する。導電層４１８、
４２１を不純物元素に対するマスクとして用い、ｐ 型
を付与する不純物元素を添加して自己整合的に不純物領
域を形成する。本実施例では、不純物領域４４６ ａ、
４４７ａはジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法
で形成する。この第３のドーピング処理の際 には、ｎ
チャネル型ＴＦＴを形成する半導体層はレジストからな
るマスク４４５ａ〜４４５ｃで覆われてい る。第１の
ドーピング処理及び第２のドーピング処理によって、不
純物領域４４６ａ、４４７ａにはそれぞ れ異なる濃度
でリンが添加されているが、そのいずれの領域において
もｐ型を付与する不純物元素の濃度を ２×１０20〜２
×１０21／ｃｍ3となるようにドーピング処理すること
により、ｐチャネル型ＴＦＴのソー ス領域およびドレ
イン領域として機能するために何ら問題は生じない。Next, after removing the resist mask, new masks 445a to 445 are newly formed.
c is formed and a third doping process is performed. (Figure 1
2 (C)) Due to the third doping treatment, the semiconductor layer serving as the active layer of the p-channel type TFT is doped with an impurity element imparting a conductivity type opposite to the one conductivity type.
Object regions 446a and 447a are formed. A conductive layer 418,
421 is used as a mask for the impurity element, and an impurity element imparting p-type is added to form an impurity region in a self-aligned manner. In this embodiment, the impurity regions 446a,
447a is formed by an ion doping method using diborane (B 2 H 6 ). In the third doping process, n
The semiconductor layer forming the channel type TFT is covered with resist masks 445a to 445c. Phosphorus is added at different concentrations to the impurity regions 446a and 447a by the first doping process and the second doping process, but the concentration of the impurity element imparting p-type conductivity is increased in each of the regions. 2 × 10 20 〜2
By performing the doping treatment so as to have a density of × 10 21 / cm 3 , there is no problem because it functions as a source region and a drain region of a p-channel TFT.
【０１４０】以上までの工程で、それぞれの半導体層に
不純物領域が形成される。Through the above steps, impurity regions are formed in the respective semiconductor layers.
【０１４１】次いで、レジストからなるマスク４４５ａ
〜４４５ｃを除去して第１の層間絶縁膜４６１を形成す
る 。（図１３（Ａ））この第１の層間絶縁膜４６１と
しては、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚
さを１００〜２００ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形
成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚
１５０ｎｍの酸化窒化珪素膜を形成した。もちろん、第
１の層間絶縁膜４６１は酸化窒化珪素膜に限定され る
ものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構
造として用いても良い。Next, a mask 445a made of resist is used.
To 445c are removed to form a first interlayer insulating film 461. (FIG. 13A) The first interlayer insulating film 461 is formed of an insulating film containing silicon with a thickness of 100 to 200 nm by a plasma CVD method or a sputtering method. In this embodiment, the film thickness is determined by the plasma CVD method.
A 150-nm silicon oxynitride film was formed. Of course, the first interlayer insulating film 461 is not limited to a silicon oxynitride film, and another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a stacked structure.
【０１４２】次いで、図１３（Ａ）に示すように、加熱
処理を行なって、半導体層の結晶性の回復、それぞれの
半 導体層に添加された不純物元素の活性化を行なう。
この加熱処理はファーネスアニール炉を用いる熱アニー
ル法で行なう。熱アニール法としては、酸素濃度が１
ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下の窒素雰囲
気中で４００〜７００℃、代表的には５００〜５５０℃
で行なえばよく、本実施例では５５０℃、４時間の 熱
処理で活性化処理を行なった。なお、熱アニール法の他
に、レーザアニール法、またはラピッドサーマル アニ
ール法（ＲＴＡ法）を適用することができる。レーザア
ニール法を用いる場合には、実施例１乃至５で 示した
本発明を適用して行うこともできる。このとき、レーザ
として、連続発振またはパルス発振の固体レ ーザ、気
体レーザ、金属レーザを用いることができる。また、連
続発振のレーザを用いる場合には、エネル ギー密度を
０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ2程度（好ましくは０．０
１〜１ＭＷ／ｃｍ2）とし、０．５〜２ ０００ｃｍ／
ｓ程度の速度でレーザ光に対して相対的に半導体膜を移
動させて照射するのが望ましい。また 、パルス発振の
レーザを用いる場合には、エネルギー密度を５０〜１０
００ｍＪ／ｃｍ2(代表的には１０ ０〜６００ｍＪ／ｃ
ｍ2)とすると良い。Next, as shown in FIG. 13A, heat treatment is performed to recover the crystallinity of the semiconductor layer and activate the impurity elements added to each semiconductor layer.
This heat treatment is performed by a thermal annealing method using a furnace annealing furnace. As a thermal annealing method, an oxygen concentration of 1
ppm or less, preferably 0.1 ppm or less nitrogen atmosphere
400-700 ° C in air, typically 500-550 ° C
In this embodiment, the activation treatment is performed by heat treatment at 550 ° C. for 4 hours. Note that, other than the thermal annealing method, a laser annealing method or a rapid thermal annealing method (RTA method) can be applied. When the laser annealing method is used, the present invention described in Embodiments 1 to 5 can be applied. At this time, a continuous wave or pulsed solid laser, gas laser, or metal laser can be used as the laser. When a continuous wave laser is used, the energy density is set to about 0.01 to 100 MW / cm 2 (preferably 0.0 to 100 MW / cm 2).
1-1 MW / cm 2 ), and 0.5-2000 cm /
It is desirable that the semiconductor film be moved relative to the laser beam at a speed of about s for irradiation. When a pulsed laser is used, the energy density is set to 50 to 10%.
00 mJ / cm 2 (typically 100 to 600 mJ / c
m 2 ).
【０１４３】また、第１の層間絶縁膜を形成する前に加
熱処理を行なっても良い。ただし、用いた配線材料が熱
に 弱い場合には、本実施例のように配線等を保護する
ため層間絶縁膜（珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒
化珪素膜）を形成した後で活性化処理を行なうことが
好ましい。Further, heat treatment may be performed before forming the first interlayer insulating film. However, when the wiring material used is weak to heat, after forming an interlayer insulating film (an insulating film containing silicon as a main component, for example, a silicon nitride film) to protect the wiring and the like as in this embodiment. It is preferable to perform an activation process.
【０１４４】さらに、３〜１００％の水素を含む雰囲気
中で、３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理を行な
い 、半導体層を水素化する工程を行なう。本実施例で
は水素を約３％の含む窒素雰囲気中で４１０℃、１時間
の熱処理を行なった。この工程は層間絶縁膜に含まれ
る水素により半導体層のダングリングボンドを終端す
る工程である。水素化の他の手段として、プラズマ水素
化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行 な
っても良い。Further, a heat treatment is performed at 300 to 550 ° C. for 1 to 12 hours in an atmosphere containing 3 to 100% of hydrogen to perform a step of hydrogenating the semiconductor layer. In this embodiment, heat treatment was performed at 410 ° C. for one hour in a nitrogen atmosphere containing about 3% of hydrogen. In this step, dangling bonds in the semiconductor layer are terminated by hydrogen contained in the interlayer insulating film.
This is the process of As another means of hydrogenation, plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma) may be performed.
【０１４５】また、活性化処理としてレーザアニール法
を用いる場合には、上記水素化を行なった後、エキシマ
レ ーザやＹＡＧレーザ等のレーザビームを照射するこ
とが望ましい。When a laser annealing method is used as the activation treatment, it is desirable to irradiate a laser beam such as an excimer laser or a YAG laser after performing the above hydrogenation.
【０１４６】次いで、第１の層間絶縁膜４６１上に無機
絶縁膜材料または有機絶縁物材料から成る第２の層間絶
縁 膜４６２を形成する。本実施例では、膜厚１．６μ
ｍのアクリル樹脂膜を形成したが、粘度が１０〜１００
０ｃｐ、好ましくは４０〜２００ｃｐのものを用い、
表面に凸凹が形成されるものを用いた。Next, a second interlayer insulating film 462 made of an inorganic insulating material or an organic insulating material is formed on the first interlayer insulating film 461. In this embodiment, the film thickness is 1.6 μm.
m, an acrylic resin film having a viscosity of 10 to 100
0 cp, preferably 40-200 cp,
The one having irregularities formed on the surface was used.
【０１４７】本実施例では、鏡面反射を防ぐため、表面
に凸凹が形成される第２の層間絶縁膜を形成することに
よ って画素電極の表面に凸凹を形成した。また、画素
電極の表面に凹凸を持たせて光散乱性を図るため、画素
電極の下方の領域に凸部を形成してもよい。その場
合、凸部の形成は、ＴＦＴの形成と同じフォトマスクで
行なうことができるため、工程数の増加なく形成する
ことができる。なお、この凸部は配線及びＴＦＴ部以
外の画素部領域の基板上に適宜設ければよい。こうし
て、凸部を覆う絶縁膜の表面に形成された凸凹に沿っ
て画素電極の表面に凸凹が形成される。In the present embodiment, in order to prevent specular reflection, the second interlayer insulating film having the unevenness is formed on the surface to form the unevenness on the surface of the pixel electrode. In addition, a projection may be formed in a region below the pixel electrode in order to make the surface of the pixel electrode have unevenness to achieve light scattering. In that case, the projection can be formed using the same photomask as that for forming the TFT, so that the projection can be formed without increasing the number of steps. In addition, this convex part is below the wiring and the TFT part.
What is necessary is just to provide suitably on the board | substrate of the outside pixel part area | region. In this way, along the irregularities formed on the surface of the insulating film covering the convex portions
As a result, irregularities are formed on the surface of the pixel electrode.
【０１４８】また、第２の層間絶縁膜４６２として表面
が平坦化する膜を用いてもよい。その場合は、画素電極
を 形成した後、公知のサンドブラスト法やエッチング
法等の工程を追加して表面を凹凸化させて、鏡面反射を
防ぎ、反射光を散乱させることによって白色度を増加
させることが好ましい。A film whose surface is flattened may be used as the second interlayer insulating film 462. In this case, after forming the pixel electrode, it is necessary to increase the whiteness by adding a known process such as sandblasting or etching to make the surface uneven, prevent specular reflection, and scatter reflected light. Is preferred.
【０１４９】そして、駆動回路５０６において、各不純
物領域とそれぞれ電気的に接続する配線４６３〜４６７
を 形成する。なお、これらの配線は、膜厚５０ｎｍの
Ｔｉ膜と、膜厚５００ｎｍの合金膜（ＡｌとＴｉとの合
金膜）との積層膜をパターニングして形成する。In the drive circuit 506, the wirings 463 to 467 electrically connected to the respective impurity regions, respectively.
To form Note that these wirings are formed by patterning a laminated film of a 50-nm-thick Ti film and a 500-nm-thick alloy film (alloy film of Al and Ti).
【０１５０】また、画素部５０７においては、画素電極
４７０、ゲート配線４６９、接続電極４６８を形成す
る。 （図１３（Ｂ））この接続電極４６８によりソー
ス配線（４４３ｂと４４９の積層）は、画素ＴＦＴと電
気 的な接続が形成される。また、ゲート配線４６９
は、画素ＴＦＴのゲート電極と電気的な接続が形成され
る 。また、画素電極４７０は、画素ＴＦＴのドレイン
領域４４２と電気的な接続が形成され、さらに保持容量
を形成する一方の電極として機能する半導体層４５８
と電気的な接続が形成される。また、画素電極４７０
としては、ＡｌまたはＡｇを主成分とする膜、またはそ
れらの積層膜等の反射性の優れた材料を用いること が
望ましい。In the pixel portion 507, a pixel electrode 470, a gate wiring 469, and a connection electrode 468 are formed. (FIG. 13B) With this connection electrode 468, the source wiring (the lamination of 443b and 449) is electrically connected to the pixel TFT. In addition, the gate wiring 469
Is electrically connected to the gate electrode of the pixel TFT. Further, the pixel electrode 470 is electrically connected to the drain region 442 of the pixel TFT, and furthermore, the semiconductor layer 458 which functions as one electrode forming a storage capacitor.
And an electrical connection is formed. In addition, the pixel electrode 470
It is preferable to use a material having excellent reflectivity, such as a film containing Al or Ag as a main component or a laminated film thereof.
【０１５１】以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ５０
１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２からなるＣＭＯＳ回路、
及 びｎチャネル型ＴＦＴ５０３を有する駆動回路５０
６と、画素ＴＦＴ５０４、保持容量５０５とを有する画
素部５０７を同一基板上に形成することができる。こ
うして、アクティブマトリクス基板が完成する。As described above, the n-channel TFT 50
1 and a CMOS circuit comprising a p-channel TFT 502;
And driving circuit 50 having n-channel TFT 503
6 and a pixel portion 507 having a pixel TFT 504 and a storage capacitor 505 can be formed over the same substrate. Thus, an active matrix substrate is completed.
【０１５２】また、本実施例で作製するアクティブマト
リクス基板の画素部の上面図を図１４に示す。なお、図
１ １〜図１３に対応する部分には同じ符号を用いてい
る。図１３中の鎖線Ａ−Ａ’は図１４中の鎖線Ａ―Ａ’
で切断した断面図に対応している。また、図１３中の
鎖線Ｂ−Ｂ’は図１４中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断
面図に対応している。FIG. 14 is a top view of a pixel portion of an active matrix substrate manufactured in this embodiment. Note that the same reference numerals are used for the portions corresponding to FIGS. A chain line AA ′ in FIG. 13 is a chain line AA ′ in FIG.
It corresponds to the cross-sectional view cut by. The broken line BB ′ in FIG. 13 is cut along the broken line BB ′ in FIG.
It corresponds to a plan view.
【０１５３】なお、本実施例は実施例１乃至５のいずれ
か一と自由に組み合わせることが可能である。This embodiment can be freely combined with any one of Embodiments 1 to 5.
【０１５４】［実施例７］本実施例では、本発明を用い
て発光装置を作製した例について説明する。本明細書に
おいて、発光装 置とは、基板上に形成された発光素子
を該基板とカバー材の間に封入した表示用パネルおよび
該表示用パネ ルにＩＣを実装した表示用モジュールを
総称したものである。なお、発光素子は、電場を加える
ことで発生 するルミネッセンス（Electro Luminescen
ce）が得られる有機化合物を含む層（発光層）と陽極層
と、陰極 層とを有する。また、有機化合物におけるル
ミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る
際の発 光（蛍光）と三重項励起状態から基底状態に戻
る際の発光（リン光）があり、これらのうちどちらか、
ある いは両方の発光を含む。[Embodiment 7] In this embodiment, an example in which a light emitting device is manufactured using the present invention will be described. In this specification, a light emitting device is a general term for a display panel in which a light emitting element formed on a substrate is sealed between the substrate and a cover material, and a display module in which an IC is mounted on the display panel. Things. The light-emitting element emits luminescence (Electro Luminescen) generated by applying an electric field.
ce), a layer containing an organic compound (light emitting layer), an anode layer, and a cathode layer. The luminescence of an organic compound includes light emission (fluorescence) when returning from a singlet excited state to a ground state and light emission (phosphorescence) when returning from a triplet excited state to a ground state. ,
Or both luminescence.
【０１５５】なお、本明細書中では、発光素子において
陽極と陰極の間に形成された全ての層を有機発光層と定
義する。有機発光層には具体的に、発光層、正孔注入
層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層等が含まれ
る。基本的に発光素子は、陽極層、発光層、陰極層が順
に積層された構造を有しており、この構造に加えて、陽
極層、正孔注入層、発光層、陰極層や、陽極層、正孔注
入層、発光層、電子輸送層、陰極層等の順に積層した構
造を有していることもある。In the present specification, all layers formed between the anode and the cathode in the light emitting element are defined as organic light emitting layers. The organic light emitting layer specifically includes a light emitting layer, a hole injection layer, an electron injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer, and the like. Basically, a light-emitting element has a structure in which an anode layer, a light-emitting layer, and a cathode layer are sequentially stacked. In addition to this structure, an anode layer, a hole injection layer, a light-emitting layer, a cathode layer, and an anode layer , A hole injection layer, a light emitting layer, an electron transport layer, a cathode layer, and the like.
【０１５６】図１５は本発明の発光装置の断面図であ
る。図１５において、基板７００上に設けられたスイッ
チン グＴＦＴ６０３は図１３（Ｂ）のｎチャネル型Ｔ
ＦＴ５０３を用いて形成される。したがって、構造の説
明 はｎチャネル型ＴＦＴ５０３の説明を参照すれば良
い。FIG. 15 is a sectional view of a light emitting device according to the present invention. In FIG. 15, the switching TFT 603 provided on the substrate 700 is an n-channel TFT shown in FIG.
It is formed using FT503. Therefore, for the description of the structure, the description of the n-channel TFT 503 may be referred to.
【０１５７】なお、本実施例ではチャネル形成領域が二
つ形成されるダブルゲート構造としているが、チャネル
形 成領域が一つ形成されるシングルゲート構造もしく
は三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。Although the present embodiment has a double gate structure in which two channel forming regions are formed, a single gate structure in which one channel forming region is formed or a triple gate structure in which three channel forming regions are formed. Is also good.
【０１５８】基板７００上に設けられた駆動回路は図１
３（Ｂ）のＣＭＯＳ回路を用いて形成される。従って、
構 造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル
型ＴＦＴ５０２の説明を参照すれば良い。なお、本実施
例ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲー
ト構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。The driving circuit provided on the substrate 700 is shown in FIG.
3B is formed using a CMOS circuit. Therefore,
For a description of the structure, the description of the n-channel TFT 501 and the p-channel TFT 502 may be referred to. Although the present embodiment has a single gate structure, it may have a double gate structure or a triple gate structure.
【０１５９】また、配線７０１、７０３はＣＭＯＳ回路
のソース配線、７０２はドレイン配線として機能する。
ま た、配線７０４はソース配線７０８とスイッチング
ＴＦＴのソース領域とを電気的に接続する配線として機
能し、配線７０５はドレイン配線７０９とスイッチン
グＴＦＴのドレイン領域とを電気的に接続する配線と
して機能する。The wirings 701 and 703 function as a source wiring of a CMOS circuit, and the wiring 702 functions as a drain wiring.
The wiring 704 functions as a wiring for electrically connecting the source wiring 708 and the source region of the switching TFT, and the wiring 705 is a wiring for electrically connecting the drain wiring 709 and the drain region of the switching TFT.
Function.
【０１６０】なお、電流制御ＴＦＴ６０４は図１３
（Ｂ）のｐチャネル型ＴＦＴ５０２を用いて形成され
る。従っ て、構造の説明はｐチャネル型ＴＦＴ５０２
の説明を参照すれば良い。なお、本実施例ではシングル
ゲート 構造としているが、ダブルゲート構造もしくは
トリプルゲート構造であっても良い。Note that the current control TFT 604 corresponds to FIG.
It is formed using the p-channel TFT 502 of FIG. Accordingly, the description of the structure will be made with respect to the p-channel TFT 502.
Please refer to the description. In this embodiment, a single gate structure is used, but a double gate structure or a triple gate structure may be used.
【０１６１】また、配線７０６は電流制御ＴＦＴのソー
ス配線（電流供給線に相当する）であり、７０７は後工
程 で形成される画素電極７１０と電気的に接続する電
極である。A wiring 706 is a source wiring of the current control TFT (corresponding to a current supply line), and 707 is an electrode electrically connected to a pixel electrode 710 formed in a later step.
【０１６２】７１０は無機絶縁膜材料または有機絶縁物
材料から成る第３の層間絶縁膜である。また、第２の層
間 絶縁膜７１０として表面が平坦化する膜を用いても
よい。Reference numeral 710 denotes a third interlayer insulating film made of an inorganic insulating material or an organic insulating material. Alternatively, a film whose surface is planarized may be used as the second interlayer insulating film 710.
【０１６３】そして、画素部において、電極７０６と電
気的に接続する画素電極７１１を形成する。なお、７１
１ は、透明導電膜からなる画素電極（発光素子の陽
極）である。透明導電膜としては、酸化インジウムと酸
化 スズとの化合物、酸化インジウムと酸化亜鉛との化
合物、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化インジウムを用い
ることができる。また、前記透明導電膜にガリウムを
添加したものを用いても良い。Then, in the pixel portion, a pixel electrode 711 electrically connected to the electrode 706 is formed. Note that 71
Reference numeral 1 denotes a pixel electrode (anode of a light emitting element) made of a transparent conductive film. As the transparent conductive film, a compound of indium oxide and tin oxide, a compound of indium oxide and zinc oxide, zinc oxide, tin oxide, or indium oxide can be used. Further, a material obtained by adding gallium to the transparent conductive film may be used.
【０１６４】画素電極７１１を形成後、図１５に示すよ
うにバンク７１２を形成する。バンク７１２は１００〜
４ ００ｎｍの珪素を含む絶縁膜もしくは有機樹脂膜を
パターニングして形成すれば良い。なお、バンク７１２
は絶縁膜であるため、成膜時における素子の静電破壊
には注意が必要である。本実施例ではバンク７１２の
材料となる絶縁膜中にカーボン粒子や金属粒子を添加し
て抵抗率を下げ、静電気の発生を抑制する。この際 、
抵抗率は１×１０6〜１×１０12Ωｍ（好ましくは１×
１０8〜１×１０10Ωｍ）となるようにカーボン 粒子
や金属粒子の添加量を調節すれば良い。After forming the pixel electrode 711, a bank 712 is formed as shown in FIG. Bank 712 is 100 ~
The insulating film or the organic resin film containing silicon having a thickness of 400 nm may be formed by patterning. The bank 712
Is an insulating film, so care must be taken to prevent electrostatic breakdown of the element during film formation. In this embodiment, the bank 712
Carbon particles or metal particles are added to the insulating film to reduce the resistivity and suppress the generation of static electricity. On this occasion ,
The resistivity is 1 × 10 6 to 1 × 10 12 Ωm (preferably 1 × 10 12 Ωm).
What is necessary is just to adjust the addition amount of carbon particles or metal particles so that it may be 10 8 to 1 × 10 10 Ωm).
【０１６５】画素電極７１１の上には発光層７１３が形
成される。なお、図１５では一画素しか図示していない
が 、本実施例ではＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各
色に対応した発光層を作り分けている。また、本実施例
では蒸着法により低分子系有機発光材料を形成してい
る。具体的には、正孔注入層として２０ｎｍ厚の銅フ
タロシアニン（ＣｕＰｃ）膜を設け、その上に発光層と
して７０ｎｍ厚のトリス−８−キノリノラトアルミ ニ
ウム錯体（Ａｌｑ3）膜を設けた積層構造としている。
Ａｌｑ3にキナクリドン、ペリレンもしくはＤＣ Ｍ１
といった蛍光色素を添加することで発光色を制御するこ
とができる。The light emitting layer 713 is formed on the pixel electrode 711. Although only one pixel is shown in FIG. 15, light-emitting layers corresponding to each of R (red), G (green), and B (blue) are separately formed in this embodiment. In this embodiment, the low-molecular organic light-emitting material is formed by an evaporation method. Specifically, a 20 nm thick copper foil is used as a hole injection layer.
A talocyanine (CuPc) film is provided, and a 70 nm-thick tris-8-quinolinolato aluminum complex (Alq 3 ) film is provided thereon as a light emitting layer.
Alq 3 with quinacridone, perylene or DCM
By adding such a fluorescent dye, the emission color can be controlled.
【０１６６】但し、以上の例は発光層として用いること
のできる有機発光材料の一例であって、これに限定する
必要はまったくない。発光層、電荷輸送層または電荷注
入層を自由に組み合わせて発光層（発光及びそのための
キャリアの移動を行わせるための層）を形成すれば良
い。例えば、本実施例では低分子系有機発光材料を発光
層として用いる例を示したが、中分子系有機発光材料や
高分子系有機発光材料を用いても良い。なお、本明細書
中において、昇華性を有さず、かつ、分子数が２０以下
または連鎖する分子の長さが１０μｍ以下の有機発光材
料を中分子系有機発光材料とする。また、高分子系有機
発光材料を用いる例として、正孔注入層として２０ｎｍ
のポリチオフェン（ＰＥＤＯＴ）膜をスピン塗布法によ
り設け、その上に発光層として１００ｎｍ程度のパラフ
ェニレンビニレン（ＰＰＶ）膜を設けた積層構造として
も良い。なお、ＰＰＶのπ共役系高分子を用いると、赤
色から青色まで発光波長を選択できる。また、電荷輸送
層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いるこ
とも可能である。これらの有機発光材料や無機材料は公
知の材料を用いることができる。However, the above example is an example of the organic light emitting material that can be used as the light emitting layer, and it is not necessary to limit the present invention to this. A light-emitting layer (a layer for performing light emission and carrier movement therefor) may be formed by freely combining a light-emitting layer, a charge transport layer, or a charge injection layer. For example, in this embodiment, an example in which a low molecular weight organic light emitting material is used as the light emitting layer has been described, but a medium molecular weight organic light emitting material or a high molecular weight organic light emitting material may be used. Note that in this specification, an organic light-emitting material having no sublimability and having a number of molecules of 20 or less or a chain of molecules having a length of 10 μm or less is referred to as a medium molecular organic light-emitting material. As an example of using a high molecular weight organic light emitting material, a hole injection layer having a thickness of 20 nm is used.
A polythiophene (PEDOT) film may be provided by a spin coating method, and a paraphenylene vinylene (PPV) film having a thickness of about 100 nm may be provided thereon as a light emitting layer. When a π-conjugated polymer of PPV is used, the emission wavelength can be selected from red to blue. It is also possible to use an inorganic material such as silicon carbide for the charge transport layer and the charge injection layer. Known materials can be used for these organic light emitting materials and inorganic materials.
【０１６７】次に、発光層７１３の上には導電膜からな
る陰極７１４が設けられる。本実施例の場合、導電膜と
し てアルミニウムとリチウムとの合金膜を用いる。勿
論、公知のＭｇＡｇ膜（マグネシウムと銀との合金膜）
を用いても良い。陰極材料としては、周期表の１族も
しくは２族に属する元素からなる導電膜もしくはそれ
らの元素を添加した導電膜を用いれば良い。Next, a cathode 714 made of a conductive film is provided on the light emitting layer 713. In this embodiment, an alloy film of aluminum and lithium is used as the conductive film. Of course, a known MgAg film (an alloy film of magnesium and silver)
May be used. As a cathode material, a conductive film made of an element belonging to Group 1 or 2 of the periodic table or a conductive film made of the same.
A conductive film to which these elements are added may be used.
【０１６８】この陰極７１４まで形成された時点で発光
素子７１５が完成する。なお、ここでいう発光素子７１
５ は、画素電極（陽極）７１１、発光層７１３及び陰
極７１４で形成されたダイオードを指す。The light emitting element 715 is completed when the cathode 714 is formed. The light emitting element 71 here
Reference numeral 5 denotes a diode formed by the pixel electrode (anode) 711, the light emitting layer 713, and the cathode 714.
【０１６９】発光素子７１５を完全に覆うようにしてパ
ッシベーション膜７１６を設けることは有効である。パ
ッ シベーション膜７１６としては、炭素膜、窒化珪素
膜もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からなり、該絶
縁膜を単層もしくは組み合わせた積層で用いる。It is effective to provide the passivation film 716 so as to completely cover the light emitting element 715. As the passivation film 716, an insulating film including a carbon film, a silicon nitride film, or a silicon nitride oxide film is used, and the insulating film is used as a single layer or a stacked layer.
【０１７０】この際、カバレッジの良い膜をパッシベー
ション膜として用いることが好ましく、炭素膜、特にＤ
ＬＣ （ダイヤモンドライクカーボン）膜を用いること
は有効である。ＤＬＣ膜は室温から１００℃以下の温度
範 囲で成膜可能であるため、耐熱性の低い発光層７１
３の上方にも容易に成膜することができる。また、ＤＬ
Ｃ膜は酸素に対するブロッキング効果が高く、発光層
７１３の酸化を抑制することが可能である。そのため
、この後に続く封止工程を行なう間に発光層７１３が
酸化するといった問題を防止できる。At this time, a film having good coverage is preferably used as a passivation film, and a carbon film, particularly, a D film is preferably used.
It is effective to use an LC (diamond-like carbon) film. Since the DLC film can be formed in a temperature range from room temperature to 100 ° C. or less, the light-emitting layer 71 having low heat resistance is used.
3 can easily be formed. Also, DL
The C film has a high blocking effect on oxygen, and can suppress oxidation of the light-emitting layer 713. Therefore, the problem that the light emitting layer 713 is oxidized during the subsequent sealing step can be prevented.
【０１７１】さらに、パッシベーション膜７１６上に封
止材７１７を設け、カバー材７１８を貼り合わせる。封
止 材７１７としては紫外線硬化樹脂を用いれば良く、
内部に吸湿効果を有する物質もしくは酸化防止効果を有
する物質を設けることは有効である。また、本実施例
においてカバー材７１８はガラス基板や合成石英ガラ
ス基板やプラスチック基板（プラスチックフィルムも含
む）の両面に炭素膜（好ましくはダイヤモンドライ ク
カーボン膜）を形成したものを用いる。Further, a sealing material 717 is provided on the passivation film 716, and a cover material 718 is attached. As the sealing material 717, an ultraviolet curable resin may be used.
It is effective to provide a substance having a moisture absorbing effect or a substance having an antioxidant effect inside. In this embodiment, the cover member 718 is made of a glass substrate or synthetic quartz glass.
A substrate in which a carbon film (preferably a diamond-like carbon film) is formed on both surfaces of a plastic substrate or a plastic substrate (including a plastic film) is used.
【０１７２】こうして図１５に示すような構造の発光装
置が完成する。なお、バンク７１２を形成した後、パッ
シ ベーション膜７１６を形成するまでの工程をマルチ
チャンバー方式（またはインライン方式）の成膜装置を
用いて、大気解放せずに連続的に処理することは有効
である。また、さらに発展させてカバー材７１８を貼
り合わせる工程までを大気解放せずに連続的に処理する
ことも可能である。Thus, a light emitting device having a structure as shown in FIG. 15 is completed. Note that it is effective to continuously process the steps from the formation of the bank 712 to the formation of the passivation film 716 using a multi-chamber system (or an in-line system) without exposing to the atmosphere. is there. In addition, cover material 718 is further developed
It is also possible to process continuously without exposing to the atmosphere up to the joining step.
【０１７３】さらに、図１５を用いて説明したように、
ゲート電極に絶縁膜を介して重なる不純物領域を設ける
こ とによりホットキャリア効果に起因する劣化に強い
ｎチャネル型ＴＦＴを形成することができる。そのため
、信頼性の高い発光装置を実現できる。Further, as described with reference to FIG.
By providing an impurity region which overlaps with the gate electrode with an insulating film interposed therebetween, an n-channel TFT which is resistant to deterioration due to a hot carrier effect can be formed. Therefore, a highly reliable light emitting device can be realized.
【０１７４】また、本実施例では画素部と駆動回路の構
成のみ示しているが、本実施例の製造工程に従えば、そ
の 他にも信号分割回路、Ｄ／Ａコンバータ、オペアン
プ、γ補正回路などの論理回路を同一の絶縁体上に形成
可能であり、さらにはメモリやマイクロプロセッサを
も形成しうる。In this embodiment, only the configuration of the pixel portion and the driving circuit is shown. However, according to the manufacturing process of this embodiment, a signal dividing circuit, a D / A converter, an operational amplifier, and a γ correction circuit are additionally provided. Can be formed over the same insulator, and furthermore, a memory or a microprocessor can be formed.
【０１７５】さらに、発光素子を保護するための封止
（または封入）工程まで行なった後の本実施例の発光発
光装 置について図１６を用いて説明する。なお、必要
に応じて図１５で用いた符号を引用する。Further, the light emitting device of the present embodiment after performing a sealing (or enclosing) step for protecting the light emitting element will be described with reference to FIG. It should be noted that the reference numerals used in FIG.
【０１７６】図１６（Ａ）は、発光素子の封止までを行
なった状態を示す上面図、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）
を Ｃ−Ｃ’で切断した断面図である。点線で示された
８０１はソース側駆動回路、８０６は画素部、８０７は
ゲート側駆動回路である。また、９０１はカバー材、
９０２は第１シール材、９０３は第２シール材であり
、第１シール材９０２で囲まれた内側には封止材９０
７が設けられる。FIG. 16A is a top view showing a state in which the light emitting element has been sealed, and FIG. 16B is a view showing FIG. 16A.
It is sectional drawing cut | disconnected by CC '. Reference numeral 801 indicated by a dotted line denotes a source side driving circuit, 806 denotes a pixel portion, and 807 denotes a gate side driving circuit. 901 is a cover material,
Reference numeral 902 denotes a first sealing material, 903 denotes a second sealing material, and a sealing material 90 is surrounded by the first sealing material 902.
7 are provided.
【０１７７】なお、９０４はソース側駆動回路８０１及
びゲート側駆動回路８０７に入力される信号を伝送する
た めの配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレ
キシブルプリントサーキット）９０５からビデオ信号や
クロック信号を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか
図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基
盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書に
おける発光装置には、発光装置本体だけでなく、そ れ
にＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含む
ものとする。Reference numeral 904 denotes wiring for transmitting signals input to the source-side drive circuit 801 and the gate-side drive circuit 807, and a video signal or clock from an FPC (flexible print circuit) 905 serving as an external input terminal. Receive a signal. Although only the FPC is shown here, this FPC has a printed circuit board.
A board (PWB) may be attached. The light-emitting device in this specification includes not only the light-emitting device main body but also a state in which an FPC or a PWB is attached thereto.
【０１７８】次に、断面構造について図１６（Ｂ）を用
いて説明する。基板７００の上方には画素部８０６、ゲ
ー ト側駆動回路８０７が形成されており、画素部８０
６は電流制御ＴＦＴ６０４とそのドレインに電気的に接
続された画素電極７１１を含む複数の画素により形成
される。また、ゲート側駆動回路８０７はｎチャネル
型ＴＦＴ６０１とｐチャネル型ＴＦＴ６０２とを組み合
わせたＣＭＯＳ回路（図１４参照）を用いて形成さ れ
る。Next, a cross-sectional structure will be described with reference to FIG. A pixel portion 806 and a gate-side drive circuit 807 are formed above the substrate 700.
6 is formed by a plurality of pixels including a current control TFT 604 and a pixel electrode 711 electrically connected to its drain. The gate driver circuit 807 has n channels
It is formed using a CMOS circuit (see FIG. 14) in which a type TFT 601 and a p-channel type TFT 602 are combined.
【０１７９】画素電極７１１は発光素子の陽極として機
能する。また、画素電極７１１の両端にはバンク７１２
が 形成され、画素電極７１１上には発光層７１３およ
び発光素子の陰極７１４が形成される。The pixel electrode 711 functions as an anode of a light emitting element. Further, banks 712 are provided at both ends of the pixel electrode 711.
Are formed, and a light-emitting layer 713 and a cathode 714 of a light-emitting element are formed over the pixel electrode 711.
【０１８０】陰極７１４は全画素に共通の配線としても
機能し、接続配線９０４を経由してＦＰＣ９０５に電気
的 に接続されている。さらに、画素部８０６及びゲー
ト側駆動回路８０７に含まれる素子は全て陰極７１４お
よびパッシベーション膜７１６で覆われている。The cathode 714 also functions as a common wiring for all pixels, and is electrically connected to the FPC 905 via the connection wiring 904. Further, the elements included in the pixel portion 806 and the gate side driver circuit 807 are all covered with the cathode 714 and the passivation film 716.
【０１８１】また、第１シール材９０２によりカバー材
９０１が貼り合わされている。なお、カバー材９０１と
発 光素子との間隔を確保するために樹脂膜からなるス
ペーサを設けても良い。そして、第１シール材９０２の
内側には封止材９０７が充填されている。なお、第１
シール材９０２、封止材９０７としてはエポキシ系樹
脂を用いるのが好ましい。また、第１シール材９０２は
できるだけ水分や酸素を透過しない材料であること が
望ましい。さらに、封止材９０７の内部に吸湿効果をも
つ物質や酸化防止効果をもつ物質を含有させても 良
い。Further, a cover member 901 is attached by a first seal member 902. Note that a spacer made of a resin film may be provided to secure an interval between the cover member 901 and the light emitting element. The inside of the first sealant 902 is filled with a sealant 907. The first
Epoxy resin as the sealing material 902 and the sealing material 907
Preferably, a fat is used. Further, it is preferable that the first sealant 902 be a material that does not transmit moisture and oxygen as much as possible. Further, a substance having a moisture absorbing effect or a substance having an antioxidant effect may be contained in the sealing material 907.
【０１８２】発光素子を覆うようにして設けられた封止
材９０７はカバー材９０１を接着するための接着剤とし
て も機能する。また、本実施例ではカバー材９０１を
構成するプラスチック基板９０１aの材料としてＦＲＰ
（Fiberglass-ReinforcedPlastics）、ＰＶＦ（ポリ
ビニルフロライド）、マイラー、ポリエステルまたは
アクリルを用いることができる。[0182] The sealing material 907 provided so as to cover the light-emitting element also functions as an adhesive for bonding the cover material 901. In the present embodiment, FRP is used as the material of the plastic substrate 901a constituting the cover member 901.
(Fiberglass-ReinforcedPlastics), PVF (polyvinyl fluoride), mylar, polyester or
Acrylic can be used.
【０１８３】また、封止材９０７を用いてカバー材９０
１を接着した後、封止材９０７の側面（露呈面）を覆う
よ うに第２シール材９０３を設ける。第２シール材９
０３は第１シール材９０２と同じ材料を用いることがで
きる。Further, the cover material 90 is formed by using the sealing material 907.
After bonding, the second sealing material 903 is provided so as to cover the side surface (exposed surface) of the sealing material 907. Second sealing material 9
03 can be made of the same material as the first sealant 902.
【０１８４】以上のような構造で発光素子を封止材９０
７に封入することにより、発光素子を外部から完全に遮
断 することができ、外部から水分や酸素等の発光層の
酸化による劣化を促す物質が侵入することを防ぐことが
できる。従って、信頼性の高い発光表示装置が得られ
る。With the above structure, the light emitting element is sealed with the sealing material 90.
By enclosing the light-emitting element in the light-emitting layer 7, the light-emitting element can be completely shut off from the outside, and a substance that promotes deterioration of the light-emitting layer due to oxidation, such as moisture or oxygen, can be prevented from entering from outside. Therefore, a highly reliable light-emitting display device can be obtained.
【０１８５】なお、本実施例は実施例１乃至５のいずれ
か一と自由に組み合わせることが可能である。This embodiment can be freely combined with any one of Embodiments 1 to 5.
【０１８６】［実施例８］本実施例では、アクティブマ
トリクス基板のＴＦＴ構造が異なる他の例を挙げ、液晶
表示装置を作製 する方法について図１７および図１８
を用いて説明する。[Embodiment 8] In this embodiment, another example in which the TFT structure of the active matrix substrate is different will be described, and a method of manufacturing a liquid crystal display device will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG.
【０１８７】図１７に示すアクティブマトリクス基板
は、ｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５
０２を 有するＣＭＯＳ回路部とｎチャネル型ＴＦＴ５
０３から成るサンプリング回路とを有する駆動回路５０
６と 、画素ＴＦＴ５０４と保持容量５０５を有する画
素部５０７とが形成されている。駆動回路５０６のＣＭ
Ｏ Ｓ回路のＴＦＴはシフトレジスタ回路やバッファ回
路などを形成し、サンプリング回路のＴＦＴは基本的に
はアナログスイッチで形成する。An active matrix substrate shown in FIG. 17 has an n-channel TFT 501 and a p-channel TFT 5.
Circuit portion having N.02 and n-channel TFT 5
Drive circuit 50 having a sampling circuit comprising
6 and a pixel portion 507 having a pixel TFT 504 and a storage capacitor 505 are formed. CM of drive circuit 506
The TFT of the OS circuit forms a shift register circuit, a buffer circuit, and the like, and the TFT of the sampling circuit is basically formed by an analog switch.
【０１８８】これらのＴＦＴは基板８０８に下地膜８０
９を形成したのち、前記下地膜上の半導体層にチャネル
形成 領域やソース領域、ドレイン領域及びＬＤＤ領域
などを設けて形成する。下地膜は実施例１〜実施例３と
同 様に形成し、半導体層は実施例１〜実施例３と同様
に本発明を用いて形成する。These TFTs are formed on a substrate 808 by a base film 80.
After the formation of 9, a channel formation region, a source region, a drain region, an LDD region, and the like are provided in the semiconductor layer on the base film. The underlayer is formed in the same manner as in Examples 1 to 3, and the semiconductor layer is formed using the present invention in the same manner as in Examples 1 to 3.
【０１８９】ゲート絶縁膜８１１上に形成するゲート電
極８１２〜８１６は第１の導電層および第２の導電層か
らな る積層構造となっているが、端部がテーパー形状
となるように形成することに特徴がある。この形状は少
な くとも３回のエッチングによって形成され、それぞ
れのエッチングによって形成されたゲート電極の形状を
利用して、半導体層に不純物を導入している。The gate electrodes 812 to 816 formed on the gate insulating film 811 have a laminated structure including a first conductive layer and a second conductive layer, but are formed so that the ends are tapered. It has special features. This shape is formed by etching at least three times, and an impurity is introduced into the semiconductor layer by utilizing the shape of the gate electrode formed by each etching.
【０１９０】具体的には、第１のエッチング処理によっ
て端部がテーパー形状となった第１の形状のゲート電極
をマ スクとし、自己整合的に第１のドーピング処理を
行なって、高濃度不純物領域を形成する。次に、第２の
導 電層を選択的にエッチングして、第２の形状のゲー
ト電極を形成する。前記第２の形状のゲート電極におけ
る第１の導電層のテーパー形状の部分を利用して、第
２のドーピング処理を行ない、低濃度不純物領域を形
成する。そして、ｎチャネル型ＴＦＴを作製する半導体
層にマスクを設け、ｐチャネル型ＴＦＴおよび画素 部
における第１の導電層を選択的にエッチングして、第３
の形状のゲート電極を形成する。そして、前記第 ３の
形状のゲート電極をマスクとして、ゲート絶縁膜をエッ
チングする。続いて、ｎチャネル型ＴＦＴおよ び画素
部にマスクを設け、第３のドーピング処理を行なう。こ
の第３のドーピング処理により、ｐチャネル 型ＴＦＴ
の活性層となる半導体層に前記一導電型とは逆の導電型
を付与する不純物元素が添加された不純物 領域を形成
するMore specifically, a first doping process is performed in a self-aligned manner by using a first-shaped gate electrode having a tapered end portion as a mask by the first etching process, and a high-concentration impurity is formed. Form an area. Next, the second conductive layer is selectively etched to form a gate electrode of a second shape. A second doping process is performed using the tapered portion of the first conductive layer in the second shape gate electrode to form a low-concentration impurity region.
To achieve. Then, a mask is provided on a semiconductor layer for forming an n-channel TFT, and the p-channel TFT and the first conductive layer in the pixel portion are selectively etched to form a third mask.
Is formed. Then, the gate insulating film is etched using the third shape gate electrode as a mask. Subsequently, a mask is provided for the n-channel TFT and the pixel portion, and a third doping process is performed. By this third doping process, a p-channel TFT
Forming an impurity region to which an impurity element imparting a conductivity type opposite to the one conductivity type is added to a semiconductor layer to be an active layer
【０１９１】第２の形状のゲート電極の第１の導電層の
テーパー形状の部分を利用して形成されるＬＤＤ領域は
ｎ チャネル型ＴＦＴの信頼性を向上させるために設
け、これによりホットキャリア効果によるオン電流の劣
化 を防止する。このＬＤＤ領域はイオンドープ法によ
り当該不純物元素のイオンを電界で加速して、ゲート電
極の端部及び該端部の近傍におけるゲート絶縁膜を通
して半導体膜に添加する。The LDD region formed by using the tapered portion of the first conductive layer of the gate electrode of the second shape is provided to improve the reliability of the n-channel type TFT, thereby providing the hot carrier effect. This prevents the on-current from deteriorating. In the LDD region, ions of the impurity element are accelerated by an electric field by an ion doping method, and are added to the semiconductor film through the end portion of the gate electrode and the gate insulating film near the end portion.
【０１９２】このようにして、ｎチャネル型ＴＦＴ５０
１にはチャネル形成領域８６３の外側にＬＤＤ領域８３
３ 、ソース領域またはドレイン領域８１９が形成さ
れ、ＬＤＤ領域８３３はゲート電極８１２と重なるよう
に 形成されている。ｎチャネル型ＴＦＴ５０３も同様
な構成とし、チャネル形成領域８６５、ゲート電極と重
なるＬＤＤ領域８３５、ソース領域またはドレイン領
域８２１から成っている。一方、ｐチャネル型ＴＦＴ
５０２は、チャネル形成領域８６４の外側にＬＤＤ領域
８４６、ソース領域またはドレイン領域８４５、８ ４
４から成っている。Thus, the n-channel TFT 50
1 includes an LDD region 83 outside the channel formation region 863.
3. A source or drain region 819 is formed, and the LDD region 833 is formed so as to overlap with the gate electrode 812. The n-channel TFT 503 has a similar structure and includes a channel formation region 865, an LDD region 835 overlapping with a gate electrode, and a source or drain region 821. On the other hand, a p-channel TFT
Reference numeral 502 denotes an LDD region 846 outside the channel formation region 864, and a source or drain region 845, 84.
Consists of four.
【０１９３】画素部５０７において、ｎチャネル型ＴＦ
Ｔで形成される画素ＴＦＴはオフ電流の低減を目的とし
て マルチゲート構造で形成され、チャネル形成領域８
６６の外側にＬＤＤ領域８３６、ソース領域またはドレ
イン領域８２２が設けられている。また、保持容量５
０５は半導体層と、ゲート絶縁膜８１１と同じ層で形
成される絶縁層と、容量配線８１６とから形成されてい
る。前記半導体層には不純物元素が添加されていて 、
抵抗率が低いことにより容量配線に印加する電圧を低く
抑えることができる。In the pixel portion 507, an n-channel type TF
The pixel TFT formed of T has a multi-gate structure for the purpose of reducing off-current, and has a channel forming region 8.
An LDD region 836 and a source region or a drain region 822 are provided outside 66. In addition, the storage capacity 5
05 is the same layer as the semiconductor layer and the gate insulating film 811
An insulating layer formed and a capacitor wiring 816 are formed. An impurity element is added to the semiconductor layer;
Since the resistivity is low, the voltage applied to the capacitor wiring can be kept low.
【０１９４】層間絶縁膜は酸化珪素、窒化珪素、または
酸化窒化珪素などの無機材料から成り、５０〜５００nm
の 厚さの第１の層間絶縁膜８５１と、ポリイミド、ア
クリル、ポリイミドアミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテ
ン）などの有機絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜
８５２とで形成する。このように、第２の層間絶縁膜
を有機絶縁物材料で形成することにより、表面を良好に
平坦化させることができる。また、有機樹脂材料は 一
般に誘電率が低いので、寄生容量を低減することができ
る。しかし、吸湿性があり保護膜としては適さな いの
で、第１の層間絶縁膜８５１と組み合わせて形成するこ
とが好ましい。The interlayer insulating film is made of an inorganic material such as silicon oxide, silicon nitride, or silicon oxynitride.
And a second interlayer insulating film 852 made of an organic insulating material such as polyimide, acrylic, polyimide amide, or BCB (benzocyclobutene). Thus, the second interlayer insulating film
Is made of an organic insulating material, the surface can be satisfactorily planarized. In addition, since organic resin materials generally have a low dielectric constant, parasitic capacitance can be reduced. However, since it has a hygroscopic property and is not suitable as a protective film, it is preferably formed in combination with the first interlayer insulating film 851.
【０１９５】その後、所定のパターンのレジストマスク
を形成し、それぞれの半導体層に形成されたソース領域
ま たはドレイン領域に達するコンタクトホールを形成
する。コンタクトホールの形成はドライエッチング法に
より行なう。この場合、エッチングガスにＣＦ4、
Ｏ2、Ｈｅの混合ガスを用い有機樹脂材料から成る第２
の層間絶縁膜８５２をまずエッチングし、その後、続い
てエッチングガスをＣＦ4、Ｏ2として第１の層間 絶縁
膜８５１をエッチングする。After that, a resist mask having a predetermined pattern is formed, and a contact hole reaching the source region or the drain region formed in each semiconductor layer is formed. The contact holes are formed by dry etching. In this case, CF 4 ,
A second material made of an organic resin material using a mixed gas of O 2 and He
The first interlayer insulating film 852 is first etched, and then the first interlayer insulating film 851 is etched using CF 4 and O 2 as etching gases.
【０１９６】そして、導電性の金属膜をスパッタ法や真
空蒸着法で形成し、レジストマスクパターンを形成し、
エ ッチングによってソース領域及びドレイン配線８５
３〜８５７と、画素電極８６２、ゲート配線８６０、接
続配線８５９を形成する。このようにして、アクティ
ブマトリクス基板を形成することができる。Then, a conductive metal film is formed by sputtering or vacuum evaporation, and a resist mask pattern is formed.
The source region and the drain wiring 85 are formed by etching.
3 to 857, a pixel electrode 862, a gate wiring 860, and a connection wiring 859 are formed. Thus, an active matrix substrate can be formed.
【０１９７】そして、図１７のアクティブマトリクス基
板上、少なくとも画素電極８６２上に配向膜５６７を形
成し ラビング処理を行なう（図１８）。なお、本実施
例では配向膜５６７を形成する前に、アクリル樹脂膜等
の 有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間
隔を保持するための柱状のスペーサ５７２を所望の位置
に形成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状の
スペーサを基板全面に散布してもよい。Then, an alignment film 567 is formed on at least the pixel electrode 862 on the active matrix substrate of FIG. 17, and a rubbing process is performed (FIG. 18). Note that in this embodiment, before forming the alignment film 567, a columnar spacer 572 for maintaining a substrate interval was formed at a desired position by patterning an organic resin film such as an acrylic resin film. Instead of the columnar spacers, spherical spacers may be spread over the entire surface of the substrate.
【０１９８】次いで、対向基板５６９を用意する。次い
で、対向基板５６９上に着色層５７０、５７１、平坦化
膜 ５７３を形成する。赤色の着色層５７０と青色の着
色層５７２とを重ねて、遮光部を形成する。また、赤色
の着色層と緑色の着色層とを一部重ねて、遮光部を形
成してもよい。Next, a counter substrate 569 is prepared. Next, coloring layers 570 and 571 and a planarizing film 573 are formed over the counter substrate 569. The red coloring layer 570 and the blue coloring layer 572 are overlapped to form a light shielding portion. Further, the light-shielding portion may be formed by partially overlapping the red coloring layer and the green coloring layer.
【０１９９】このように、ブラックマスク等の遮光層を
形成することなく、各画素間の隙間を着色層の積層から
な る遮光部で遮光することによって工程数の低減を可
能とした。As described above, the number of steps can be reduced by shielding the gap between each pixel with the light-shielding portion composed of the colored layers without forming a light-shielding layer such as a black mask.
【０２００】次いで、平坦化膜５７３上に透明導電膜か
らなる対向電極５７６を少なくとも画素部に形成し、対
向 基板の全面に配向膜５７４を形成し、ラビング処理
を施した。Next, a counter electrode 576 made of a transparent conductive film was formed on at least the pixel portion on the flattening film 573, an alignment film 574 was formed on the entire surface of the counter substrate, and rubbing treatment was performed.
【０２０１】そして、画素部と駆動回路が形成されたア
クティブマトリクス基板と対向基板とをシール材５６８
で 貼り合わせる。シール材５６８にはフィラーが混入
されていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一
な間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられる。その
後、両基板の間に液晶材料５７５を注入し、封止剤（
図示せず）によって完全に封止する。液晶材料５７５に
は公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして 図
１８に示す反射型液晶表示装置が完成する。そして、必
要があれば、アクティブマトリクス基板または対 向基
板を所望の形状に分断する。さらに、対向基板のみに偏
光板（図示しない）を貼りつけた。そして、公 知の技
術を用いてＦＰＣを貼りつけた。Then, the active matrix substrate on which the pixel portion and the driving circuit are formed and the opposing substrate are sealed with a sealing material 568.
Attach. A filler is mixed in the sealing material 568, and the two substrates are bonded at a uniform interval by the filler and the columnar spacer. After that, a liquid crystal material 575 is injected between both substrates, and a sealing agent (
(Not shown). A known liquid crystal material may be used for the liquid crystal material 575. Thus, the reflection type liquid crystal display device shown in FIG. 18 is completed. Then, if necessary, the active matrix substrate or the opposite substrate is cut into a desired shape. Further, a polarizing plate (not shown) was attached only to the counter substrate. Then, the FPC was attached using a known technique.
【０２０２】以上のようにして作製される液晶表示パネ
ルは各種電子機器の表示部として用いることができる。The liquid crystal display panel manufactured as described above can be used as a display unit of various electronic devices.
【０２０３】なお、本実施例は実施例１乃至５のいずれ
か一と自由に組み合わせることが可能である。This embodiment can be freely combined with any one of Embodiments 1 to 5.
【０２０４】［実施例９］本発明を適用して、本願発明
を実施して形成されたＣＭＯＳ回路や画素部は様々な電
気光学装置（ア クティブマトリクス型液晶ディスプレ
イ、アクティブマトリクス型ＥＣディスプレイ、アクテ
ィブマトリク ス型発光ディスプレイ）に用いることが
出来る。即ち、それら電気光学装置を表示部に組み込ん
だ電子機器 全てに本発明を実施出来る。[Embodiment 9] By applying the present invention, a CMOS circuit and a pixel portion formed by carrying out the present invention can be applied to various electro-optical devices (active matrix type liquid crystal display, active matrix type EC display, active matrix type Matrix type light emitting display). That is, the present invention can be applied to all electronic devices in which the electro-optical device is incorporated in the display unit.
【０２０５】その様な電子機器としては、ビデオカメ
ラ、デジタルカメラ、プロジェクター、ヘッドマウント
ディ スプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビ
ゲーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、
携 帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話また
は電子書籍等）などが挙げられる。それらの例を図１９
、図２０及び図２１に示す。Such electronic devices include a video camera, digital camera, projector, head mounted display (goggle type display), car navigation, car stereo, personal computer,
Mobile information terminals (mobile computers, mobile phones, e-books, etc.) are examples. Examples of these are shown in FIG.
, FIG. 20 and FIG.
【０２０６】図１９（Ａ）はパーソナルコンピュータで
あり、本体２００１、画像入力部２００２、表示部２０
０ ３、キーボード２００４等を含む。本発明により作
製される半導体装置を表示部２００３に適用することで
、本発明のパーソナルコンピュータが完成する。FIG. 19A shows a personal computer, which includes a main body 2001, an image input section 2002, and a display section 20.
03, a keyboard 2004 and the like. The personal computer of the present invention is completed by applying the semiconductor device manufactured according to the present invention to the display portion 2003.
【０２０７】図１９（Ｂ）はビデオカメラであり、本体
２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１０３、操作
ス イッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１
０６等を含む。本発明により作製される半導体装置を表
示部２１０２に適用することで、本発明のビデオカメ
ラが完成する。FIG. 19B shows a video camera, which includes a main body 2101, a display portion 2102, an audio input portion 2103, an operation switch 2104, a battery 2105, and an image receiving portion 21.
06 and the like. The video camera of the present invention is completed by applying the semiconductor device manufactured according to the present invention to the display portion 2102.
【０２０８】図１９（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モ
ービルコンピュータ）であり、本体２２０１、カメラ部
２ ２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、
表示部２２０５等を含む。本発明により作製される半導
体装置を表示部２２０５に適用することで、本発明の
モバイルコンピュータが完成する。FIG. 19C shows a mobile computer (mobile computer), which includes a main body 2201, a camera section 2202, an image receiving section 2203, operation switches 2204,
A display unit 2205 and the like are included. The mobile computer of the present invention is completed by applying the semiconductor device manufactured according to the present invention to the display portion 2205.
【０２０９】図１９（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイで
あり、本体２３０１、表示部２３０２、アーム部２３０
３ 等を含む。本発明により作製される半導体装置を表
示部２３０２に適用することで、本発明のゴーグル型デ
ィスプレイが完成する。FIG. 19D shows a goggle type display, which includes a main body 2301, a display portion 2302, and an arm portion 230.
3 etc. are included. The goggle type display of the present invention is completed by applying the semiconductor device manufactured according to the present invention to the display portion 2302.
【０２１０】図１９（Ｅ）はプログラムを記録した記録
媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであ
り 、本体２４０１、表示部２４０２、スピーカ部２４
０３、記録媒体２４０４、操作スイッチ２４０５等を含
む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ
（Ｄｉｇｔｉａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、
ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインタ
ーネットを行なうことができる。本発明により作製さ
れる半導体装置を表示部２４０２に適用することで、本
発明の記録媒体が完成する。FIG. 19E shows a player that uses a recording medium (hereinafter, referred to as a recording medium) on which a program is recorded, and includes a main body 2401, a display section 2402, and a speaker section 24.
03, a recording medium 2404, an operation switch 2405, and the like. This player uses a DVD as a recording medium.
(Digital Versatile Disc),
Using a CD or the like, music viewing, movie viewing, games, and the Internet can be performed. Made according to the present invention
By applying the semiconductor device to the display portion 2402, the recording medium of the present invention is completed.
【０２１１】図１９（Ｆ）はデジタルカメラであり、本
体２５０１、表示部２５０２、接眼部２５０３、操作ス
イ ッチ２５０４、受像部（図示しない）等を含む。本
発明により作製される半導体装置を表示部２５０２に適
用することで、本発明のデジタルカメラが完成する。FIG. 19F shows a digital camera, which includes a main body 2501, a display section 2502, an eyepiece section 2503, an operation switch 2504, an image receiving section (not shown), and the like. The digital camera of the present invention is completed by applying the semiconductor device manufactured according to the present invention to the display portion 2502.
【０２１２】図２０（Ａ）はフロント型プロジェクター
であり、投射装置２６０１、スクリーン２６０２等を含
む 。本発明により作製される半導体装置を投射装置２
６０１の一部を構成する液晶表示装置２８０８やその他
の駆動回路に適用することで、本発明のフロント型プ
ロジェクターが完成する。FIG. 20A shows a front type projector, which includes a projection device 2601, a screen 2602, and the like. Projection device 2
The front-type projector of the present invention is completed by applying the present invention to the liquid crystal display device 2808 constituting a part of the 601 and other driving circuits.
【０２１３】図２０（Ｂ）はリア型プロジェクターであ
り、本体２７０１、投射装置２７０２、ミラー２７０
３、 スクリーン２７０４等を含む。本発明により作製
される半導体装置を投射装置２７０２の一部を構成する
液 晶表示装置２８０８やその他の駆動回路に適用する
ことで、本発明のリア型プロジェクターが完成する。FIG. 20B shows a rear type projector, which includes a main body 2701, a projection device 2702, and a mirror 270.
3, including a screen 2704 and the like. The rear-type projector of the present invention is completed by applying the semiconductor device manufactured by the present invention to a liquid crystal display device 2808 constituting a part of the projection device 2702 and other driving circuits.
【０２１４】なお、図２０（Ｃ）は、図２０（Ａ）及び
図２０（Ｂ）中における投射装置２６０１、２７０２の
構 造の一例を示した図である。投射装置２６０１、２
７０２は、光源光学系２８０１、ミラー２８０２、２８
０４〜２８０６、ダイクロイックミラー２８０３、プ
リズム２８０７、液晶表示装置２８０８、位相差板２
８０９、投射光学系２８１０で構成される。投射光学系
２８１０は、投射レンズを含む光学系で構成される 。
本実施例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例
えば単板式であってもよい。また、図２０（Ｃ） 中に
おいて矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズ
や、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節 する
ためのフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよ
い。FIG. 20C is a diagram showing an example of the structure of the projection devices 2601 and 2702 in FIGS. 20A and 20B. Projection device 2601, 2
702, a light source optical system 2801, mirrors 2802, 28
04 to 2806, dichroic mirror 2803, prism 2807, liquid crystal display device 2808, retardation plate 2
809, and a projection optical system 2810. The projection optical system 2810 is configured by an optical system including a projection lens.
In this embodiment, an example of a three-plate type is shown, but there is no particular limitation, and for example, a single-plate type may be used. Also, the practitioner may appropriately provide an optical system such as an optical lens, a film having a polarizing function, a film for adjusting a phase difference, or an IR film in the optical path indicated by the arrow in FIG. Good.
【０２１５】また、図２０（Ｄ）は、図２０（Ｃ）中に
おける光源光学系２８０１の構造の一例を示した図であ
る 。本実施例では、光源光学系２８０１は、リフレク
ター２８１１、光源２８１２、レンズアレイ２８１３、
２８１４、偏光変換素子２８１５、集光レンズ２８１
６で構成される。なお、図２０（Ｄ）に示した光源光
学系は一例であって特に限定されない。例えば、光源光
学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有 す
るフィルムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィル
ム等の光学系を設けてもよい。FIG. 20D is a diagram showing an example of the structure of the light source optical system 2801 in FIG. 20C. In this embodiment, the light source optical system 2801 includes a reflector 2811, a light source 2812, a lens array 2813,
2814, polarization conversion element 2815, condenser lens 281
6. The light source light shown in FIG.
The academic system is an example and is not particularly limited. For example, a practitioner may appropriately provide an optical system such as an optical lens, a film having a polarizing function, a film for adjusting a phase difference, and an IR film in the light source optical system.
【０２１６】ただし、図２０に示したプロジェクターに
おいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示して
お り、反射型の電気光学装置及び発光装置での適用例
は図示していない。However, in the projector shown in FIG. 20, a case where a transmission type electro-optical device is used is shown, and an example of application to a reflection type electro-optical device and a light emitting device is not shown.
【０２１７】図２１（Ａ）は携帯電話であり、本体２９
０１、音声出力部２９０２、音声入力部２９０３、表示
部 ２９０４、操作スイッチ２９０５、アンテナ２９０
６等を含む。本発明により作製される半導体装置を表示
部２９０４に適用することで、本発明の携帯電話が完
成する。FIG. 21A shows a mobile phone,
01, audio output unit 2902, audio input unit 2903, display unit 2904, operation switch 2905, antenna 290
6 and so on. The mobile phone of the present invention is completed by applying the semiconductor device manufactured by the present invention to the display portion 2904.
【０２１８】図２１（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であ
り、本体３００１、表示部３００２、３００３、記憶媒
体 ３００４、操作スイッチ３００５、アンテナ３００
６等を含む。本発明により作製される半導体装置を表示
部３００２、３００３に適用することで、本発明の携
帯書籍が完成する。FIG. 21B shows a portable book (electronic book), which includes a main body 3001, display portions 3002 and 3003, a storage medium 3004, operation switches 3005, and an antenna 300.
6 and so on. The mobile book of the present invention is completed by applying the semiconductor device manufactured according to the present invention to the display portions 3002 and 3003.
【０２１９】図２１（Ｃ）はディスプレイであり、本体
３１０１、支持台３１０２、表示部３１０３等を含む。
本 発明により作製される半導体装置を表示部３１０３
に適用することで、本発明のディスプレイが完成する。
本発明のディスプレイは特に大画面化した場合におい
て有利であり、対角１０インチ以上（特に３０インチ
以上）のディスプレイには有利である。FIG. 21C shows a display, which includes a main body 3101, a support 3102, a display portion 3103, and the like.
The display device 3103 is used for the semiconductor device manufactured according to the present invention.
The display of the present invention is completed.
The display of the present invention is particularly advantageous when a large screen is used, and a diagonal of 10 inches or more (especially 30 inches).
The above-mentioned display is advantageous.
【０２２０】以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広
く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能であ
る 。また、本実施例の電子機器は実施例１〜７、また
は８、または９のどのような組み合わせからなる構成を
用いても実現することができる。As described above, the applicable range of the present invention is extremely wide, and the present invention can be applied to electronic devices in various fields. Further, the electronic apparatus of the present embodiment can be realized by using any combination of Embodiments 1 to 7, or 8, or 9.
【発明の効果】本発明の構成を採用することにより、以
下に示すような基本的有意性を得ることが出来る。 （ａ）従来のＴＦＴの作製プロセスに完全に適合した、
簡単な構成である。 （ｂ）通常のレーザ照射装置をそのまま利用できる。 （ｃ）レーザ照射装置のランニングコストを低減するこ
とができる。 （ｄ）以上の利点を満たした上で、大粒径の結晶粒また
は位置制御した大粒径の結晶粒を作製できる方 法であ
る。By adopting the structure of the present invention, the following basic significance can be obtained. (A) fully compatible with conventional TFT fabrication processes,
It is a simple configuration. (B) An ordinary laser irradiation device can be used as it is. (C) The running cost of the laser irradiation device can be reduced. (D) A method capable of producing a crystal grain having a large grain size or a crystal grain having a large grain size whose position is controlled while satisfying the above advantages.
【図１】（Ａ）非晶質珪素膜５５ｎｍにおける波長に対
する反射率を示す図。 （Ｂ）非晶質珪素膜５５ｎｍにおける波長に対する透過
率を示す図。FIG. 1A is a graph showing reflectance with respect to wavelength in an amorphous silicon film of 55 nm. FIG. 6B is a graph showing the transmittance with respect to the wavelength in an amorphous silicon film of 55 nm.
【図２】（Ａ）結晶質珪素膜５５ｎｍにおける波長に対
する反射率を示す図。 （Ｂ）結晶質珪素膜５５ｎｍにおける波長に対する透過
率を示す図。FIG. 2A is a graph showing reflectance with respect to wavelength in a crystalline silicon film of 55 nm. FIG. 4B is a graph showing the transmittance of the crystalline silicon film at a wavelength of 55 nm with respect to the wavelength.
【図３】（Ａ）１７３７ガラス基板における波長に対す
る反射率を示す図。 （Ｂ）１７３７ガラス基板における波長に対する透過率
を示す図。FIG. 3A is a graph showing reflectance with respect to wavelength on a 1737 glass substrate. FIG. 4B is a graph showing transmittance with respect to wavelength in a 1737 glass substrate.
【図４】（Ａ）合成石英ガラス基板における波長に対す
る反射率を示す図。 （Ｂ）合成石英ガラス基板における波長に対する透過率
を示す図。FIG. 4A is a graph showing reflectance with respect to wavelength in a synthetic quartz glass substrate. FIG. 3B is a graph showing transmittance with respect to wavelength in a synthetic quartz glass substrate.
【図５】反射材料の例における波長に対する反射率を示
す図。FIG. 5 is a diagram illustrating reflectance with respect to wavelength in an example of a reflective material.
【図６】ＹＡＧレーザを用いてレーザアニールを行なっ
たときの結晶粒の一例を示す図。FIG. 6 is a view showing an example of crystal grains when laser annealing is performed using a YAG laser.
【図７】本発明が開示する半導体膜基板の例を示す図。FIG. 7 is a diagram showing an example of a semiconductor film substrate disclosed by the present invention.
【図８】本発明が開示するレーザアニールによる半導体
膜の結晶化方法の例を示す図。FIG. 8 is a diagram showing an example of a method for crystallizing a semiconductor film by laser annealing disclosed in the present invention.
【図９】本発明が開示するレーザ照射方法により形成さ
れた結晶粒の一例を示す図。FIG. 9 is a view showing an example of crystal grains formed by a laser irradiation method disclosed in the present invention.
【図１０】本発明が開示するレーザ照射方法により形成
された結晶粒の一例を示す図。FIG. 10 is a view showing an example of crystal grains formed by a laser irradiation method disclosed in the present invention.
【図１１】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程の
例を示す断面図。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating an example of a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.
【図１２】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程の
例を示す断面図。FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating an example of a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.
【図１３】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程の
例を示す断面図。FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating an example of a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.
【図１４】画素部の画素を示す上面図。FIG. 14 is a top view illustrating a pixel in a pixel portion.
【図１５】発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造
図。FIG. 15 is a cross-sectional structure diagram of a driving circuit and a pixel portion of a light-emitting device.
【図１６】（Ａ）発光装置の上面図。 （Ｂ）発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造図。FIG. 16A is a top view of a light-emitting device. FIG. 2B is a cross-sectional structural view of a driving circuit and a pixel portion of a light-emitting device.
【図１７】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程の
例を示す断面図。FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating an example of a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.
【図１８】アクティブマトリクス型液晶表示装置の作製
工程を示す断面図。FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of an active matrix liquid crystal display device.
【図１９】半導体装置の例を示す図。FIG. 19 illustrates an example of a semiconductor device.
【図２０】半導体装置の例を示す図。FIG. 20 illustrates an example of a semiconductor device.
【図２１】半導体装置の例を示す図。FIG. 21 illustrates an example of a semiconductor device.
【図２２】本発明が開示する反射体の作製方法の例を示
す図。FIG. 22 illustrates an example of a method for manufacturing a reflector disclosed in the present invention.
【図２３】本発明が開示する半導体膜基板の例を示す
図。FIG. 23 illustrates an example of a semiconductor film substrate disclosed by the present invention.
【図２４】本発明が開示するレーザアニールによる半導
体膜の結晶化方法の例を示す図。FIG. 24 is a diagram showing an example of a method for crystallizing a semiconductor film by laser annealing disclosed in the present invention.
【図２５】ＹＡＧレーザを用いてレーザアニールを行な
ったときの結晶粒の一例を示す図。FIG. 25 is a diagram showing an example of crystal grains when laser annealing is performed using a YAG laser.
【図２６】本発明が開示する反射体上の反射層の配置の
例を示す図。FIG. 26 is a diagram showing an example of the arrangement of a reflective layer on a reflector disclosed by the present invention.
【図２７】本発明が開示する反射体上の反射層の配置の
例を示す図。FIG. 27 is a diagram showing an example of the arrangement of a reflective layer on a reflector disclosed by the present invention.
【図２８】線状ビームを形成する光学系の例を示す図。FIG. 28 is a diagram illustrating an example of an optical system that forms a linear beam.
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H092 MA30 MA35 5C094 AA07 AA08 AA13 AA25 AA43 AA44 AA53 BA03 BA43 CA19 CA24 DA09 DA13 DB01 DB04 EA04 EB02 ED03 FB14 GB10 JA11 5F052 AA02 AA11 AA17 BA01 BA02 BA07 BB01 BB02 BB03 BB07 DA02 DB02 DB03 DB07 FA25 JA01 5F110 AA01 BB02 BB04 CC02 DD01 DD02 DD03 DD13 DD14 DD15 DD17 EE02 EE03 EE04 EE06 EE11 EE23 EE28 EE44 EE45 FF02 FF04 FF09 FF28 FF30 GG01 GG02 GG13 GG25 GG32 GG43 GG45 GG47 GG51 HJ01 HJ12 HJ13 HJ23 HL02 HL03 HL04 HL06 HL11 HM15 NN03 NN04 NN05 NN22 NN27 NN34 NN35 NN72 NN73 PP03 PP04 PP05 PP06 PP07 PP23 PP35 PP40 QQ09 QQ11 QQ19 QQ24 QQ25 Continued on front page F-term (reference) 2H092 MA30 MA35 5C094 AA07 AA08 AA13 AA25 AA43 AA44 AA53 BA03 BA43 CA19 CA24 DA09 DA13 DB01 DB04 EA04 EB02 ED03 FB14 GB10 JA11 5F052 AA02 AA11 AA17 BA01 BA02 DB07 BB03 DB01 JA01 5F110 AA01 BB02 BB04 CC02 DD01 DD02 DD03 DD13 DD14 DD15 DD17 EE02 EE03 EE04 EE06 EE11 EE23 EE28 EE44 EE45 FF02 FF04 FF09 FF28 FF30 GG01 GG02 GG13 GG25 GG32. NN27 NN34 NN35 NN72 NN73 PP03 PP04 PP05 PP06 PP07 PP23 PP35 PP40 QQ09 QQ11 QQ19 QQ24 QQ25
Claims (16)
から第１のレーザビームを照射し、前記基板の裏面側か
ら第２のレーザビームを照射するレーザ照射方法であっ
て、 前記第２のレーザビームは、前記第１のレーザビームの
一部が前記被照射体および前記基板を透過して 、反射
体によって反射されたレーザビームであることを特徴と
するレーザ照射方法。1. A laser irradiation method for irradiating a first laser beam from a front surface side of a substrate on which an irradiation object is formed and irradiating a second laser beam from a back surface side of the substrate, The laser irradiation method according to claim 2, wherein the second laser beam is a laser beam in which a part of the first laser beam is transmitted through the irradiation object and the substrate and is reflected by a reflector.
に反射体を設置して、前記基板の表面側から第１のレー
ザビームを照射し、前記基板の裏面側から第２のレーザ
ビームを照射するレーザ照射方法であって、 前記第２のレーザビームは、前記第１のレーザビームの
一部が前記被照射体および前記基板を透過して 、前記
反射体によって反射されたレーザビームであることを特
徴とするレーザ照射方法。2. A reflector is provided on the back side of a substrate on which an object to be irradiated is formed, a first laser beam is irradiated from the front side of the substrate, and a second laser beam is irradiated from the back side of the substrate. A laser irradiation method for irradiating a beam, wherein the second laser beam is a laser beam in which a part of the first laser beam is transmitted through the irradiation object and the substrate, and is reflected by the reflector. A laser irradiation method, characterized in that:
から第１のレーザビームを照射し、前記基板の裏面側か
ら第２のレーザビームを照射するレーザ照射方法であっ
て、 前記第２のレーザビームは、前記第１のレーザビームの
一部が前記被照射体および前記基板を透過して 、反射
体によって反射されたレーザビームであり、前記基板お
よび前記反射体は、前記第１のレーザビームおよび前記
第２のレーザビームに対して相対的 に移動しながら照
射されることを特徴とするレーザ照射方法。3. A laser irradiation method for irradiating a first laser beam from a front surface side of a substrate on which an object to be irradiated is formed, and irradiating a second laser beam from a back surface side of the substrate. The second laser beam is a laser beam in which a part of the first laser beam passes through the irradiation object and the substrate and is reflected by a reflector, and the substrate and the reflector are the first laser beam. A laser irradiation method characterized in that irradiation is performed while moving relative to the first laser beam and the second laser beam.
に反射体を設置して、前記基板の表面側から第１のレー
ザビームを照射し、前記基板の裏面側から第２のレーザ
ビームを照射するレーザ照射方法であって、 前記第２のレーザビームは、前記第１のレーザビームの
一部が前記被照射体および前記基板を透過して 、前記
反射体によって反射されたレーザビームであり、 前記基板および前記反射体は、前記第１のレーザビーム
および前記第２のレーザビームに対して相対的 に移動
しながら照射されることを特徴とするレーザ照射方法。4. A reflector is provided on a back side of a substrate on which an object to be irradiated is formed, a first laser beam is irradiated from a front side of the substrate, and a second laser is irradiated from a back side of the substrate. A laser irradiation method for irradiating a beam, wherein the second laser beam is a laser beam in which a part of the first laser beam is transmitted through the irradiation object and the substrate, and is reflected by the reflector. The laser irradiation method, wherein the substrate and the reflector are irradiated while relatively moving with respect to the first laser beam and the second laser beam.
から第１のレーザビームを照射し、前記基板の裏面側か
ら第２のレーザビームを照射するレーザ照射方法であっ
て、 前記第２のレーザビームは、前記第１のレーザビームの
一部が前記被照射体および前記基板を透過して 、反射
体によって反射されたレーザビームであり、前記基板
は、前記第１のレーザビームおよび前記第２のレーザビ
ームおよび前記反射体に対して相対的 に移動しながら
照射されることを特徴とするレーザ照射方法。5. A laser irradiation method for irradiating a first laser beam from a front surface side of a substrate on which an object to be irradiated is formed, and irradiating a second laser beam from a back surface side of the substrate. The second laser beam is a laser beam in which a part of the first laser beam passes through the irradiation object and the substrate and is reflected by a reflector, and the substrate has the first laser beam and the first laser beam. A laser irradiation method, wherein the irradiation is performed while relatively moving the second laser beam and the reflector.
に反射体を設置して、前記基板の表面側から第１のレー
ザビームを照射し、前記基板の裏面側から第２のレーザ
ビームを照射するレーザ照射方法であって、 前記第２のレーザビームは、前記第１のレーザビームの
一部が前記被照射体および前記基板を透過して 、前記
反射体によって反射されたレーザビームであり、 前記基板は、前記第１のレーザビームおよび前記第２の
レーザビームおよび前記反射体に対して相対的 に移動
しながら照射されることを特徴とするレーザ照射方法。6. A reflector is provided on a back side of a substrate on which an object to be irradiated is formed, a first laser beam is irradiated from a front side of the substrate, and a second laser is irradiated from a back side of the substrate. A laser irradiation method for irradiating a beam, wherein the second laser beam is a laser beam in which a part of the first laser beam is transmitted through the irradiation object and the substrate, and is reflected by the reflector. And irradiating the substrate while relatively moving the first laser beam, the second laser beam, and the reflector.
て、前記反射体の前記第１のレーザビームが反射する面
は曲面であることを特徴とするレーザ照射方法。7. The laser irradiation method according to claim 1, wherein a surface of the reflector that reflects the first laser beam is a curved surface.
て、前記第１のレーザビームおよび前記第２のレーザビ
ームの波長は、３５０ｎｍ以上であることを特徴とする
レーザ照射方法。8. The laser irradiation method according to claim 1, wherein the first laser beam and the second laser beam have a wavelength of 350 nm or more.
から第１のレーザビームを照射し、前記基板の裏面側か
ら第２のレーザビームを照射する工程を有する半導体装
置の作製方法であって、 前記第２のレーザビームは、前記第１のレーザビームの
一部が前記半導体膜および前記基板を透過して 、反射
体によって反射されたレーザビームであることを特徴と
する半導体装置の作製方法。9. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: irradiating a first laser beam from a front surface side of a substrate on which a semiconductor film is formed, and irradiating a second laser beam from a back surface side of the substrate. Wherein the second laser beam is a laser beam in which part of the first laser beam passes through the semiconductor film and the substrate and is reflected by a reflector. Method.
側に反射体を設置して、前記基板の表面側から第１のレ
ーザビームを照射し、前記基板の裏面側から第２のレー
ザビームを照射する工程を有する半導体装置の作製方法
であって、 前記第２のレーザビームは、前記第１のレーザビームの
一部が前記半導体膜および前記基板を透過して 、前記
反射体によって反射されたレーザビームであることを特
徴とする半導体装置の作製方法。10. A reflector is provided on a back surface of a substrate on which a semiconductor film is formed, a first laser beam is irradiated from a front surface of the substrate, and a second laser beam is irradiated from a back surface of the substrate. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: irradiating a part of the second laser beam through the semiconductor film and the substrate, and is reflected by the reflector. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized by using a laser beam.
側から第１のレーザビームを照射し、前記基板の裏面側
から第２のレーザビームを照射する工程を有する半導体
装置の作製方法であって、 前記第２のレーザビームは、前記第１のレーザビームの
一部が前記半導体膜および前記基板を透過して 、反射
体によって反射されたレーザビームであり、前記基板お
よび前記反射体は、前記第１のレーザビームおよび前記
第２のレーザビームに対して相対的 に移動しながら照
射されることを特徴とする半導体装置の作製方法。11. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: irradiating a first laser beam from a front surface side of a substrate on which a semiconductor film is formed, and irradiating a second laser beam from a back surface side of the substrate. The second laser beam is a laser beam in which a part of the first laser beam passes through the semiconductor film and the substrate and is reflected by a reflector, and the substrate and the reflector are A method for manufacturing a semiconductor device, wherein irradiation is performed while moving relative to the first laser beam and the second laser beam.
側に反射体を設置して、前記基板の表面側から第１のレ
ーザビームを照射し、前記基板の裏面側から第２のレー
ザビームを照射する工程を有する半導体装置の作製方法
であって、 前記第２のレーザビームは、前記第１のレーザビームの
一部が前記半導体膜および前記基板を透過して 、前記
反射体によって反射されたレーザビームであり、 前記基板および前記反射体は、前記第１のレーザビーム
および前記第２のレーザビームに対して相対的 に移動
しながら照射されることを特徴とする半導体装置の作製
方法。12. A reflector is provided on a back side of a substrate on which a semiconductor film is formed, a first laser beam is irradiated from a front side of the substrate, and a second laser beam is irradiated from a back side of the substrate. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: irradiating a part of the second laser beam through the semiconductor film and the substrate, and is reflected by the reflector. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the substrate and the reflector are irradiated while moving relative to the first laser beam and the second laser beam.
側から第１のレーザビームを照射し、前記基板の裏面側
から第２のレーザビームを照射する工程を有する半導体
装置の作製方法であって、 前記第２のレーザビームは、前記第１のレーザビームの
一部が前記半導体膜および前記基板を透過して 、反射
体によって反射されたレーザビームであり、 前記基板は、前記第１のレーザビームおよび前記第２の
レーザビームおよび前記反射体に対して相対的 に移動
しながら照射されることを特徴とする半導体装置の作製
方法。13. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: irradiating a first laser beam from a front surface side of a substrate on which a semiconductor film is formed, and irradiating a second laser beam from a back surface side of the substrate. The second laser beam is a laser beam in which a part of the first laser beam is transmitted through the semiconductor film and the substrate and is reflected by a reflector. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein irradiation is performed while moving relative to a laser beam, the second laser beam, and the reflector.
側に反射体を設置して、前記基板の表面側から第１のレ
ーザビームを照射し、前記基板の裏面側から第２のレー
ザビームを照射する工程を有する半導体装置の作製方法
であって、 前記第２のレーザビームは、前記第１のレーザビームの
一部が前記半導体膜および前記基板を透過して 、前記
反射体によって反射されたレーザビームであり、 前記基板は、前記第１のレーザビームおよび前記第２の
レーザビームおよび前記反射体に対して相対的 に移動
しながら照射されることを特徴とする半導体装置の作製
方法。14. A reflector is provided on the back side of a substrate on which a semiconductor film is formed, a first laser beam is irradiated from the front side of the substrate, and a second laser beam is irradiated from the back side of the substrate. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: irradiating a part of the second laser beam through the semiconductor film and the substrate, and is reflected by the reflector. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the substrate is irradiated with the first laser beam, the second laser beam, and the reflector while moving relatively to the substrate.
いて、前記反射体の前記第１のレーザビームが反射する
面は曲面であることを特徴とする半導体装置の作製方
法。15. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein a surface of the reflector that reflects the first laser beam is a curved surface.
いて、前記第１のレーザビームおよび前記第２のレーザ
ビームの波長は、３５０ｎｍ以上であることを特徴とす
る半導体装置の作製方法。16. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the wavelengths of the first laser beam and the second laser beam are 350 nm or more.
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