JP3346145B2 - 半導体膜の結晶化方法、薄膜トランジスタの製造方法、アクティブマトリクス基板、アクティブマトリクス基板の製造方法、液晶表示装置及びアニール装置 - Google Patents
半導体膜の結晶化方法、薄膜トランジスタの製造方法、アクティブマトリクス基板、アクティブマトリクス基板の製造方法、液晶表示装置及びアニール装置Info
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- JP3346145B2 JP3346145B2 JP436196A JP436196A JP3346145B2 JP 3346145 B2 JP3346145 B2 JP 3346145B2 JP 436196 A JP436196 A JP 436196A JP 436196 A JP436196 A JP 436196A JP 3346145 B2 JP3346145 B2 JP 3346145B2
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Description
をアニールしてその結晶化を図るための半導体膜の結晶
化方法、この結晶化方法を用いたアクティブマトリクス
の製造方法、この方法によって製造したアクティブマト
リクス基板、この基板を用いた液晶表示装置、および前
記結晶化方法に用いるアニール装置に関するものであ
る。更に詳しくは、レーザアニールと急速加熱処理(ラ
ンプアニール)とを利用した半導体膜の結晶化技術に関
するものである。
板では、基板にガラス基板を用いることができるよう低
温プロセスによって薄膜トランジスタ(以下、TFTと
いう。)を製造することが望まれている。ここで、TF
Tのチャネル領域等を形成するのに必要なシリコン膜の
うち、アモルファスシリコン膜については低温プロセス
によって成膜できるものの、TFTの移動度が低いとい
う欠点がある。
ァスシリコン膜に対してレーザアニールを行い、アモル
ファスシリコン膜を溶融結晶化することによって、移動
度の高いTFTを形成する方法が案出されている。
レーザアニールでは、その処理時間が長すぎるため、ス
ループットが悪く、かつ、半導体膜の結晶化が十分でな
いので、移動度の高いTFTを製造できないという問題
点がある。そこで、レーザアニールと長時間の炉内アニ
ールとを組み合わせる方法やレーザアニールと急速加熱
処理とを組み合わせる方法などが検討されているもの
の、これらのいずれの方法でも、2種以上のアニールを
それぞれの専用の装置で行う必要がため、スループット
が悪いという問題点がある。
スループットが高く、かつ、結晶化度合いも向上するこ
とができる半導体膜の結晶化方法、それを用いたアクテ
ィブマトリクス基板の製造方法、この方法により製造し
たアクティブマトリクス基板、この基板を用いた液晶表
示装置、および前記の結晶化方法に用いるアニール装置
を提供することにある。
に、本発明に係る半導体膜の結晶化方法において、基板
上の面方向で互いに直交する方向をX方向およびY方向
としたときに、前記基板の表面上に形成した非晶質の半
導体膜を結晶化させるために、前記半導体膜に対して、
レーザ光の照射領域がX方向に長いラインビームを照射
するとともに、該レーザ光の照射領域に向けて、急速加
熱処理のためのランプ光を照射し、この状態で、前記レ
ーザ光および前記ランプ光の照射領域と前記基板とをY
方向に相対的に移動させることにより、前記半導体膜を
溶融結晶化する半導体膜の結晶化方法において、半導体
膜の、薄膜トランジスタ形成予定領域を照射するときに
は、前記相対的に移動させる速度を低速にし、薄膜トラ
ンジスタの間の領域を照射するときには、前記相対的に
移動させる速度を高速にすることを特徴とする。
したシリコン(半導体)の凝固速度を積極的にコントロ
ールしようにも、ガラス基板に熱的なダメージを与えず
にシリコン膜を高温に加熱することができなかったが、
本発明に係る半導体膜の結晶化方法によれば、レーザア
ニールを行うときに、ランプ光を用いてシリコン膜を短
時間に加熱するため、ガラス基板にダメージがない。そ
れ故、シリコン膜の凝固速度をかなり自由に制御できる
ので、シリコン膜の結晶粒を大粒径化することができ
る。しかも、レーザアニールと急速加熱処理を同時に行
うため、スループットが向上する。また、薄膜トランジ
スタ形成予定領域をゆっくる照射するので、効率良く、
結晶成長させることが出来る。
基板上の面方向で互いに直交する方向をX方向およびY
方向としたときに、前記基板の表面上に形成した非晶質
の半導体膜を結晶化させるために、前記半導体膜に対し
て、レーザ光の照射領域がX方向に長いラインビームを
照射するとともに、該レーザ光の照射領域に隣接する領
域に向けて、急速加熱処理のためのランプ光を照射し、
この状態で、前記レーザ光および前記ランプ光の照射領
域と前記基板とをY方向に相対的に移動させることによ
り、前記半導体膜を溶融結晶化する半導体膜の結晶化方
法において、前記半導体膜に対してレーザアニールとそ
れに続く急速加熱処理とを連続的に行い、半導体膜の、
薄膜トランジスタ形成予定領域を照射するときには、前
記相対的に移動させる速度を低速にし、薄膜トランジス
タの間の領域を照射するときには、前記相対的に移動さ
せる速度を高速にすることを特徴とする。
よれば、レーザアニール後に存在するシリコン膜中のダ
ングリングボンドを急速加熱処理によって終端化させる
ことができ、しかも、かかる2つのアニール処理を連続
して行うので、高いスループットで良質のシリコン膜を
得ることができる。また、薄膜トランジスタ形成予定領
域をゆっくる照射するので、効率良く、結晶成長させる
ことが出来る。
基板上の面方向で互いに直交する方向をX方向およびY
方向としたときに、前記基板の表面上に形成した非晶質
の半導体膜を結晶化させるアニール工程では、前記半導
体膜に対して、レーザ光の照射領域がX方向に長いライ
ンビームを照射するとともに、該レーザ光の照射領域に
隣接する領域に向けて、急速加熱処理のためのランプ光
を照射し、この状態で、前記レーザ光および前記ランプ
光の照射領域と前記基板とをY方向に相対的に移動させ
ることにより、前記半導体膜を溶融結晶化する半導体膜
の結晶化方法において、前記半導体膜に対して急速加熱
処理とそれに続くレーザアニールとを連続的に行い、半
導体膜の、薄膜トランジスタ形成予定領域を照射すると
きには、前記相対的に移動させる速度を低速にし、薄膜
トランジスタの間の領域を照射するときには、前記相対
的に移動させる速度を高速にすることを特徴とする。
よれば、プラズマCVD法などにより形成したアモルフ
ァスシリコン膜に対してレーザアニール前に急速加熱処
理によって脱水素処理を行うことになり、しかも2つの
アニールを連続して行うので、高いスループットで良質
のシリコン膜を得ることができる。また、薄膜トランジ
スタ形成予定領域のみをゆっくる照射するので、効率良
く、結晶成長させることが出来る。
基板上の面方向で互いに直交する方向をX方向およびY
方向としたときに、前記基板の表面上に形成した非晶質
の半導体膜を結晶化させるために、前記半導体膜に対し
て、レーザ光の照射領域がX方向に長いラインビームを
照射するとともに、該レーザ光の照射領域を含む領域に
対して、前記レーザ光の照射領域よりも広い照射領域を
もって急速加熱処理のためのランプ光を照射し、この状
態で、前記レーザ光および前記ランプ光の照射領域と前
記基板とをY方向に相対的に移動させることにより、前
記半導体膜を溶融結晶化するにあたって、前記ランプ光
の照射領域のY方向における中心部分と、前記レーザ光
の照射領域のY方向における中心部分とを重ね、半導体
膜の、薄膜トランジスタ予定領域を照射するときには、
前記相対的に移動させる速度を低速にし、薄膜トランジ
スタの間の領域を照射するときには、前記相対的に移動
させる速度を高速にすることをことを特徴とする。
よれば、半導体膜をレーザアニールするときには、ラン
プ光を用いて半導体膜を短時間に加熱することになるの
で、基板に熱的なダメージを与えることなく、半導体膜
の結晶粒を大粒径化することができる。しかも、かかる
アニール前に、半導体膜は、レーザアニール前にランプ
光を受けて脱水素処理され、さらに、レーザアニール後
にもランプ光を受け、半導体膜中のダンリングボンドが
終端化する。しかも、かかるアニールを連続して行うの
で、高いスループットで良質の半導体膜を得ることがで
きる。また、薄膜トランジスタ形成予定領域のみをゆっ
くる照射するので、効率良く、結晶成長させることが出
来る。
基板上の面方向で互いに直交する方向をX方向およびY
方向としたときに、前記基板の表面上に形成した非晶質
の半導体膜を結晶化させるために、前記半導体膜に対し
て、レーザ光の照射領域がX方向に長いラインビームを
照射するとともに、該レーザ光の照射領域を含む領域に
対して、前記レーザ光の照射領域よりも広い照射領域を
もって急速加熱処理のためのランプ光を照射し、この状
態で、前記レーザ光および前記ランプ光の照射領域と前
記基板とをY方向に相対的に移動させることにより、前
記半導体膜を溶融結晶化するにあたって、前記ランプ光
の照射領域のY方向における中心部分を、前記レーザ光
の照射領域のY方向における中心部分から、前記レーザ
光および前記ランプ光の照射領域に対して前記基板が相
対的に移動する方向にずらし、半導体膜の、薄膜トラン
ジスタ形成予定領域を照射するときには、前記相対的に
移動させる速度を低速にし、薄膜トランジスタの間の領
域を照射するときには、前記相対的に移動させる速度を
高速にすることを特徴とする。
よれば、レーザアニール時には、ランプ光を用いて半導
体膜を短時間に加熱するため、ガラス基板にダメージを
与えることなく、半導体膜の結晶粒を大粒径化すること
ができる。さらに、半導体膜は、レーザアニール後にも
ランプ光を受けるので、半導体膜中のダングリングボン
ドが充分に終端化する。しかも、かかるアニールを連続
して行うので、高いスループットで良質の半導体膜を得
ることができる。また、薄膜トランジスタ形成予定領域
のみをゆっくる照射するので、効率良く、結晶成長させ
ることが出来る。
基板上の面方向で互いに直交する方向をX方向およびY
方向としたときに、前記基板の表面上に形成した非晶質
の半導体膜を結晶化させるために、前記半導体膜に対し
て、レーザ光の照射領域がX方向に長いラインビームを
照射するとともに、該レーザ光の照射領域を含む領域に
対して、前記レーザ光の照射領域よりも広い照射領域を
もって急速加熱処理のためのランプ光を照射し、この状
態で、前記レーザ光および前記ランプ光の照射領域と前
記基板とをY方向に相対的に移動させることにより、前
記半導体膜を溶融結晶化するにあたって、前記ランプ光
の照射領域のY方向における中心部分を、前記レーザ光
の照射領域のY方向における中心部分から、前記レーザ
光および前記ランプ光の照射領域に対して前記基板が相
対的に移動する方向と反対方向にずらし、半導体膜の、
薄膜トランジスタ形成予定領域を照射するときには、前
記相対的に移動させる速度を低速にし、薄膜トランジス
タの間の領域を照射するときには、前記相対的に移動さ
せる速度を高速にすることを特徴とする。
よれば、半導体膜は、まず、レーザアニール前にランプ
光を受け、脱水素処理される。しかる後、レーザアニー
ル時には、ランプ光を用いて半導体膜を短時間に加熱す
るため、ガラス基板にダメージを与えることなく、半導
体膜の結晶粒を大粒径化することができる。しかも、か
かるアニールを連続して行うので、高いスループットで
良質の半導体膜を得ることができる。また、薄膜トラン
ジスタ形成予定領域のみをゆっくる照射するので、効率
良く、結晶成長させることが出来る。
本発明の結晶化方法により得られた半導体膜から形成す
ることを特徴とする。また、本発明のアクティブマトリ
クス基板の製造方法は、本発明の薄膜トランジスタの製
造方法により得られた薄膜トランジスタにより形成する
ことを特徴とする。本発明のアクティブマトリクス基板
の製造方法は、基板上の面方向で互いに直交する方向を
X方向およびY方向としたときに、前記基板の表面上に
形成した非晶質の半導体膜を結晶化させるために、前記
半導体膜に対して、レーザ光の照射領域がX方向に長い
ラインビームを照射するとともに、該レーザ光の照射領
域に向けて、急速加熱処理のためのランプ光を照射し、
この状態で、前記レーザ光および前記ランプ光の照射領
域と前記基板とをY方向に相対的に移動させることによ
り、前記半導体膜を溶融結晶化する半導体膜の結晶化方
法において、半導体膜の、薄膜トランジスタ及びドライ
バ部形成予定領域を照射するときには、前記相対的に移
動させる速度を低速にし、薄膜トランジスタとドライバ
部の間の領域を照射するときには、前記相対的に移動さ
せる速度を高速にすることを特徴とする。また、本発明
のアクティブマトリクス基板の製造方法は、基板上の面
方向で互いに直交する方向をX方向およびY方向とした
ときに、前記基板の表面上に形成した非晶質の半導体膜
を結晶化させるために、前記半導体膜に対して、レーザ
光の照射領域がX方向に長いラインビームを照射すると
ともに、該レーザ光の照射領域に隣接する領域に向け
て、急速加熱処理のためのランプ光を照射し、この状態
で、前記レーザ光および前記ランプ光の照射領域と前記
基板とをY方向に相対的に移動させることにより、前記
半導体膜を溶融結晶化する半導体膜の結晶化方法におい
て、前記半導体膜に対してレーザアニールとそれに続く
急速加熱処理とを連続的に行い、半導体膜の、薄膜トラ
ンジスタ及びドライバ部形成予定領域を照射するときに
は、前記相対的に移動させる速度を低速にし、薄膜トラ
ンジスタとドライバ部の間の領域を照射するときには、
前記相対的に移動させる速度を高速にすることを特徴と
する。また、本発明のアクティブマトリクス基板の製造
方法は、基板上の面方向で互いに直交する方向をX方向
およびY方向としたときに、前記基板の表面上に形成し
た非晶質の半導体膜を結晶化させるアニール工程では、
前記半導体膜に対して、レーザ光の照射領域がX方向に
長いラインビームを照射するとともに、該レーザ光の照
射領域に隣接する領域に向けて、急速加熱処理のための
ランプ光を照射し、この状態で、前記レーザ光および前
記ランプ光の照射領域と前記基板とをY方向に相対的に
移動させることにより、前記半導体膜を溶融結晶化する
半導体膜の結晶化方法において、前記半導体膜に対して
急速加熱処理とそれに続くレーザアニールとを連続的に
行い、半導体膜の、薄膜トランジスタ及びドライバ部形
成予定領域を照射するときには、前記相対的に移動させ
る速度を低速にし、薄膜トランジスタとドライバ部の間
の領域を照射するときには、前記相対的に移動させる速
度を高速にすることを特徴とする。また、本発明のアク
ティブマトリクス基板の製造方法は、基板上の面方向で
互いに直交する方向をX方向およびY方向としたとき
に、前記基板の表面上に形成した非晶質の半導体膜を結
晶化させるために、前記半導体膜に対して、レーザ光の
照射領域がX方向に長いラインビームを照射するととも
に、該レーザ光の照射領域を含む領域に対して、前記レ
ーザ光の照射領域よりも広い照射領域をもって急速加熱
処理のためのランプ光を照射し、この状態で、前記レー
ザ光および前記ランプ光の照射領域と前記基板とをY方
向に相対的に移動させることにより、前記半導体膜を溶
融結晶化するにあたって、前記ランプ光の照射領域のY
方向における中心部分と、前記レーザ光の照射領域のY
方向における中心部分とを重ね、半導体膜の、薄膜トラ
ンジスタ及びドライバ部形成予定領域を照射するときに
は、前記相対的に移動させる速度を低速にし、薄膜トラ
ンジスタとドライバ部の間の領域を照射するときには、
前記相対的に移動させる速度を高速にすることを特徴と
する。また、本発明のアクティブマトリクス基板の製造
方法は、基板上の面方向で互いに直交する方向をX方向
およびY方向としたときに、前記基板の表面上に形成し
た非晶質の半導体膜を結晶化させるために、前記半導体
膜に対して、レーザ光の照射領域がX方向に長いライン
ビームを照射するとともに、該レーザ光の照射領域を含
む領域に対して、前記レーザ光の照射領域よりも広い照
射領域をもって急速加熱処理のためのランプ光を照射
し、この状態で、前記レーザ光および前記ランプ光の照
射領域と前記基板とをY方向に相対的に移動させること
により、前記半導体膜を溶融結晶化するにあたって、前
記ランプ光の照射領域のY方向における中心部分を、前
記レーザ光の照射領域のY方向における中心部分から、
前記レーザ光および前記ランプ光の照射領域に対して前
記基板が相対的に移動する方向にずらし、半導体膜の、
薄膜トランジスタ及びドライバ部形成予定領域を照射す
るときには、前記相対的に移動させる速度を低速にし、
薄膜トランジスタとドライバ部の間の領域を照射すると
きには、前記相対的に移動させる速度を高速にすること
を特徴とする。また、本発明のアクティブマトリクス基
板の製造方法は、基板上の面方向で互いに直交する方向
をX方向およびY方向としたときに、前記基板の表面上
に形成した非晶質の半導体膜を結晶化させるために、前
記半導体膜に対して、レーザ光の照射領域がX方向に長
いラインビームを照射するとともに、該レーザ光の照射
領域を含む領域に対して、前記レーザ光の照射領域より
も広い照射領域をもって急速加熱処理のためのランプ光
を照射し、この状態で、前記レーザ光および前記ランプ
光の照射領域と前記基板とをY方向に相対的に移動させ
ることにより、前記半導体膜を溶融結晶化するにあたっ
て、前記ランプ光の照射領域のY方向における中心部分
を、前記レーザ光の照射領域のY方向における中心部分
から、前記レーザ光および前記ランプ光の照射領域に対
して前記基板が相対的に移動する方向と反対方向にずら
し、半導体膜の、薄膜トランジスタ及びドライバ部形成
予定領域を照射するときには、前記相対的に移動させる
速度を低速にし、薄膜トランジスタとドライバ部の間の
領域を照射するときには、前記相対的に移動させる速度
を高速にすることを特徴。本発明の構成にする事によ
り、高性能なアクティブマトリクス基板を製造すること
ができる。
導体膜の結晶化方法に用いるために、アニール装置に対
して、レーザ光を照射するレーザ光照射装置、およびラ
ンプ光を照射するランプ光照射装置の双方を設けること
を特徴とする。
法に用いるために、前記アニール装置としては、前記ラ
ンプ光照射装置が前記レーザ光照射装置におけるレーザ
光の照射領域よりも広い照射領域をもつランプ光を形成
するように構成することを特徴とする。
を説明する。
晶表示装置のアクティブマトリクス基板の構成を模式的
に示す説明図である。
アクティブマトリクス基板2上に、データ線3および走
査線4で区画形成された画素領域5を有し、そこには、
画素用のTFT10を介して画像信号が入力される液晶
セルの液晶容量6が構成されている。以下の説明では、
アクティブマトリクス基板2上で互いに直交する方向を
X方向およびY方向とし、そのうち、x方向に走査線4
が延び、y方向にデータ線3が延びているものとする。
なお、本願発明におけるX方向は、ここでいうx方向
(走査線4が延びる方向)に限定されるものでなく、本
願発明におけるY方向とは、ここでいうy方向(データ
線3が延びる方向)に限定されるものでない。本願発明
におけるX方向が、データ線3が延びる方向を意味し、
本願発明におけるY方向が、走査線4が延びる方向を意
味することもある。
1、レベルシフタ72、ビデオライン73、アナログス
イッチ74を備えるデータドライバ部7が構成されてい
る。走査線4に対しては、シフトレジスタ81およびレ
ベルシフタ82を備える走査ドライバ部8が構成されて
いる。なお、画素領域には、前段の走査線との間に保持
容量51が形成されることもある。
びTFT10からなるアクティブマトリクス部9では、
TFT10がX方向およびY方向に整列しているが、デ
ータドライバ部7では、図1(B)に2段のインバータ
を示すように、N型のTFTn1、n2と、P型のTF
Tp1、p2とによって構成されたCMOS回路などが
高密度に形成されることから、そこに形成されるTFT
n1、n2やP型のTFTp1、p2は、X方向および
Y方向に整列しているとは限らない。但し、アクティブ
マトリクス部9のTFT10と、データドライバ部7の
TFTn1、n2やP型のTFTp1、p2とは、基本
的な構造が同じであり、同じ工程中で製造される。
クティブマトリクス部9だけが基板上に構成されたも
の、アクティブマトリクス部9と同じ基板上にデータド
ライバ部7が構成されたもの、アクティブマトリクス部
9と同じ基板上に走査ドライバ部8が構成されたもの、
アクティブマトリクス部9と同じ基板上にデータドライ
バ部7および走査ドライバ部8の双方が構成されたもの
がある。また、ドライバ内蔵型のアクティブマトリクス
基板2であっても、データドライバ部7に含まれるシフ
トレジスタ71、レベルシフタ72、ビデオライン7
3、アナログスイッチ74等の全てがアクティブマトリ
クス基板2上に構成された完全ドライバ内蔵タイプと、
それらの一部がアクティブマトリクス基板2上に構成さ
れた部分ドライバ内蔵タイプとがある。以下に説明する
実施例は、いずれのタイプにも適用できる。以下の説明
では、アクティブマトリクス部9に対してY方向の側に
データドライバ部7が構成されたアクティブマトリクス
基板2を例に説明する。なお、図1(A)では、アクテ
ィブマトリクス部9に対するY方向のうち、一方の側に
のみデータドライバ部7が図示されているが、アクティ
ブマトリクス部9に対するY方向の両方の側にデータド
ライバ部7が構成されることが多い。そこで、以下の説
明では、アクティブマトリクス部9に対するY方向の両
側にデータドライバ部7が構成されているものとして説
明する。
領域の1つを拡大して示す平面図、図3(A)は、図2
のI−I′線における断面図、図3(B)は、図2のII
−II′線における断面図である。なお、データドライバ
部におけるTFTも基本的には同一の構造を有するの
で、その図示を省略する。
でも、TFT10は、基板20上において、データ線3
に対して層間絶縁膜16のコンタクトホール17を介し
て電気的接続するソース領域11、画素電極19に対し
て層間絶縁膜16のコンタクトホール18を介して電気
的接続するドレイン領域12、ドレイン領域12とソー
ス領域11との間にチャネルを形成するためのチャネル
領域13、およびチャネル領域13に対してゲート絶縁
膜14を介して対峙するゲート電極15から構成されて
いる。このゲート電極15は、走査線4の一部として構
成されている。なお、基板20の表面側には、シリコン
酸化膜からなる下地保護膜21が形成されている。
位置に形成されている場合、隣接する画素領域5の間で
対称の位置に形成されている場合等々があるが、X方向
およびY方向のうちの一方向では、TFT10が整列し
ている場合が多い。かかる整列されている構造を利用し
て、本例では、以下の製造方法を用いている。
発明の実施例1に係るTFTの製造方法を説明する。
アルカリガラス板を用いて以下の各工程を行なう。
対応するTFTの工程断面図、図5は、図2のII−II′
線における断面に対応するTFTの工程断面図である。
なお、データドライバ部におけるTFTも基本的には同
じ工程中で製造されるので、その説明を省略する。
(A)において、まず、ECR−PECVD法により2
50℃〜300℃の温度条件下で、基板20の表面に下
地保護膜21となる膜厚が2000オングストロームの
シリコン酸化膜を形成する。シリコン酸化膜は、APC
VD法でも形成でき、この場合には、基板20の温度を
250℃から450℃までの範囲に設定した状態で、モ
ノシラン(SiH4 )及び酸素を原料ガスとしてシリコ
ン酸化膜を形成する。
1の表面に真性のシリコン膜30(半導体膜)を600
オングストローム程度堆積する。本例では、高真空型L
PCVD装置を用いて、原料ガスであるジシラン(Si
2 H6 )を200SCCM流しながら、425℃の堆積
温度でアモルファスのシリコン膜30を堆積する。この
高真空型LPCVD装置では、反応室の内部に基板を配
置し、反応室内の温度を、まず250℃に保持する。こ
の状態で、ターボ分子ポンプの運転を開始し、定常回転
に達した後、反応室内の温度を約1時間かけて、250
℃から425℃の堆積温度にまで昇温する。この昇温を
開始してから最初の10分間は、反応室にガスを全く導
入せず、真空中で昇温を行ない、しかる後、純度が9
9.9999%以上の窒素ガスを300SCCM流し続
ける。堆積温度に到達した後、原料ガスであるジシラン
(Si2 H6 )を200SCCM流すとともに、純度が
99.9999%以上の希釈用ヘリウム(He)を10
00SCCM流す。
は、PECVD法やスパッタ法を用いてもよく、これら
の方法によれば、その成膜温度を室温から350℃まで
の範囲に設定することができる。
(B)、(C)に示すように、アモルファスのシリコン
膜30にレーザ光LAを照射してシリコン膜30を多結
晶シリコンに改質する。本例では、キセノン・クロライ
ド(XeCl)のエキシマ・レーザ(波長が308n
m)を照射する。この工程において、レーザ照射は、基
板20を室温(25℃)とし、真空雰囲気中または不活
性ガス雰囲気中で行なう。
ように、レーザ光LAの照射領域に対して、急速加熱処
理を行うためのアークランプ91、およびリフレクタ9
2を向け、アークランプ91が発するランプ光LCの照
射領域と、レーザ光LAの照射領域とが重なるようにす
る。
印Y1の方向に移動させれば、図5(C)に示すよう
に、ランプ光LCの照射領域およびレーザ光LAの照射
領域は、矢印Y2の方向に移動することなる。
アニール方法では、シリコンの凝固による結晶化は、シ
リコン膜の冷却速度に依存している。通常、レーザアニ
ールには、エキシマレーザが用いられ、その発振時間
は、1パルス数十nsと極めて短時間である。従って、
いったん溶融したシリコン膜の凝固速度を制御すること
は極めて困難であった。また、従来、基板全体を加熱す
る方法等が用いられているが、基板内における温度の均
一性を確保することが難しく、しかも予備加熱のための
時間が必要である。また、基板の耐熱性の面から基板温
度を600℃以上には上げれないので、シリコンの融点
1400℃からみれば、充分に高い温度とがいえない。
これに対し、本例では、急速加熱処理によってレーザ照
射領域周辺の限られた領域のみを短時間で昇温するた
め、600℃以上の温度にまで昇温可能であり、溶融シ
リコンの冷却速度を適正にコントロールする方法として
は極めて有効な方法である。
4(A)、図5(A)に示す状態)は、図6に示すよう
に、基板20の全面に下地保護膜21およびシリコン膜
30が形成された状態にあるが、シリコン膜30のう
ち、アクティブマトリクス部9においてTFT10のソ
ース領域11、ドレイン領域12、およびチャネル領域
13となるべき部分は、図6に点線L1で示す部分だけ
であり、データドライバ部7においてTFT10のソー
ス領域11、ドレイン領域12、およびチャネル領域1
3となるべき部分は、図6に点線L2で示す部分だけで
ある。
部9については、シリコン膜30のY方向のうち、TF
T10の形成予定領域A1に相当する領域に対して選択
的にレーザ光LAおよびランプ光LCを照射し、TFT
10の形成予定領域A1の間の領域B1には、レーザ光
LAおよびランプ光LCを積極的には照射しない。
リクス部9のY方向の側には、同じくTFT10を備え
るデータドライバ部7が構成されることになっている
が、このデータドライバ部7では、狭い領域内に多数の
TFT10を配置するという観点から、アクティブマト
リクス部9と相違して、TFT10の形成予定領域は、
点線L2で示すように、通常、単純な直線配列ではな
い。従って、データドライバ部7に対しては、TFT1
0の形成予定領域に対して選択的にレーザ光LAおよび
ランプ光LCを照射することができないので、データド
ライバ部7に対しては、その全領域A2に対してレーザ
光LAおよびランプ光LCを照射する。なお、アクティ
ブマトリクス部9とデータドライバ部7との間の領域B
2にも、レーザ光LAおよびランプ光LCを積極的には
照射しない。
ザ光LAの照射領域L1がX方向に長く、かつ、Y方向
のレーザ光LAの強度プロファイルにおける半値幅がY
方向における画素ピッチPYよりも狭いラインビーム
(たとえば、レーザパルスの繰り返し周波数が200H
zのラインビーム)をシリコン膜30に照射する。すな
わち、図7(B)に示すように、シリコン膜30上にお
けるレーザ光LAの照射領域L0では、そのY方向にお
ける位置を横軸とし、レーザ光LAの強度を縦軸として
表したレーザ光LAの強度プロファイルにおいて、半値
幅WH(ピーク値Hに対して1/2の強度に相当する領
域における幅)がY方向における画素ピッチPYよりも
狭いラインビームを用いている。このように、レーザ光
LAの照射領域を絞ってあるため、高価で大型のレーザ
光照射装置を用いなくても、照射領域L0内でのレーザ
光LAの強度が高い。また、レーザ結晶化シリコン膜の
結晶性の空間分布は、レーザ光LAの強度プロファイル
と重ね率とに依存する。仮に、レーザ光LAの半値幅W
Hが画素ピッチPYより大きいと、結晶性分布の周期
は、画素ピッチPYより必ず大きな周期となる。これに
対して、画素ピッチPYより狭い半値幅WHのレーザ光
LAを用いることによって、画素ピッチPYと同等の周
期で結晶性分布を制御できる。これによって、TFTの
ばらつきを制御できる。ここで、図7(C)に示すよう
に、レーザ光LAの強度プロファイルがガウス分布をと
らず、最大値Hを示す領域が所定の幅を有するレーザ光
LAについても、ピーク値Hに対して1/2の強度に相
当する領域における幅を半値幅WHとみなす。
Cを用いてシリコン膜30をアニールするにあたって、
本例では、図8(A)に示すように、レーザ光LAおよ
びランプ光LCの位置を固定しておき、基板20をステ
ージ40によってY方向(矢印Y1の方向)に向けて移
動させることによって、シリコン膜30の溶融結晶化を
連続的に行う。ここで、レーザ光LAの照射領域L0で
は、そのY方向のレーザ光LAの強度プロファイルにお
ける半値幅WHが画素ピッチPYよりも狭いので、レー
ザ光LAがTFT10の形成予定領域A1を照射してい
る間、レーザアニールを行う必要のない領域B1には、
実質的にはレーザ光LAが照射されない。
LAおよびランプ光LCがデータドライバ部7の形成予
定領域A2を照射するときには、ステージ40を低速で
移動させ、レーザ光LAおよびランプ光LCがデータド
ライバ部7とTFT10の形成予定領域との間の領域B
2を照射するときには、ステージ40を高速で移動させ
る。そして、レーザ光LAおよびランプ光LCがTFT
10の形成予定領域A1を照射するときには、ステージ
40を低速で移動させ、レーザ光LAおよびランプ光L
CがTFT10の形成予定領域A1の間の領域B1を照
射するときには、ステージ40を高速で移動させる。そ
の結果、アモルファスのシリコン膜30のうち、レーザ
光LAおよびランプ光LCが長い時間にわたって照射さ
れた領域のシリコン膜30のみが選択的に溶融結晶化
し、多結晶のシリコン膜となる。特に、データドライバ
部7においては、より動作速度の速いTFT10が求め
られることから、レーザ光LAおよびランプ光LCがデ
ータドライバ部7の形成予定領域A2を照射するときに
は、図8(B)に示すように、ステージ40をできるだ
け低速で移動させる。このようにして、レーザ光LAと
ランプ光LCとは、図8(C)に示すように、シリコン
膜30の略同じ領域を照射しながら矢印Y2の方向に移
動していく。
図4(C)、図5(D)、図9に示すように、アニール
工程を行なったシリコン膜30を、フォトリソグラフィ
技術を用いてパターニングを行い、島状のシリコン膜3
1とする。ここで、シリコン膜30に対して行ったレー
ザアニールのアニールパターンと、このパターニング工
程で用いるマスクパターンとのアライメントは、レーザ
アニール後のシリコン膜30の色相がレーザビームL0
の照射度合いによって異なることを利用して行う。すな
わち、レーザビームL0が照射されずアモルファスのま
まのシリコン膜30は、赤色であり、レーザビームL0
が照射されて多結晶化したシリコン膜30は、黄色であ
る。このため、赤色の領域と黄色の領域との境界部分を
基準にして、シリコン膜30に対するアニールパターン
と、このパターニングのためのマスクパターンとのアラ
イメントを行う。
(D)、図5(E)に示すように、ECR−PECVD
法により250℃〜300℃の温度条件下で、シリコン
膜31に対して1200オングストロームのシリコン酸
化膜からなるゲート酸化膜14を形成する。
膜14の表面側に膜厚が6000オングストロームのタ
ンタル薄膜をスパッタ法により形成した後、それをフォ
トリソグラフィ技術を用いてパターニングし、ゲート電
極15を形成する。本例では、タンタル薄膜を形成する
際に、基板温度を180℃に設定し、スパッタガスとし
て窒素ガスを6.7%含むアルゴンガスを用いる。この
ように形成したタンタル薄膜は、結晶構造がα構造であ
り、その比抵抗が40μΩcmである。なお、タンタル
薄膜は、CVD法等によっても形成できる。
非分離型のイオン注入装置(イオンドーピング装置)を
用いて、ゲート電極15をマスクとしてシリコン膜31
に不純物イオンを打ち込む。その結果、ゲート電極15
に対してセルフアライン的にソース領域11およびドレ
イン領域12が形成される。このとき、シリコン膜31
のうち、不純物イオンが打ち込まれなかった部分がチャ
ネル領域13となる。本例では、原料ガスとして、濃度
が5%になるように水素ガスで希釈したホスフィン(P
H3 )を用い、加速電圧は、100keVである。イオ
ンの全ドーズ量は、1×1016cm-2である。
合には、原料ガスとして水素ガスで濃度が5%となるよ
うに希釈したジボラン(B2 H6 )を用いる。
(E)、図5(F)に示すように、PECVD法により
250℃〜300℃の温度条件下で、層間絶縁膜16と
しての膜厚が5000オングストロームのシリコン酸化
膜を形成する。このときの原料ガスは、TEOS(Si
−(O−CH2 −CH3 )4 )と酸素とである。基板温
度は、250℃〜300℃である。
0℃、1時間の熱処理を行ない、注入したリンイオンの
活性化と、層間絶縁膜16の改質とを行なう。
タクトホール17、18を形成する。しかる後に、コン
タクトホール17、18を介して、ソース電極(データ
線3)をソース領域11に電気的に接続し、ドレイン電
極(画素電極19)をドレイン領域12に電気的に接続
し、TFT10を形成する。
例のアクティブマトリクス基板の製造方法では、アニー
ル工程において、X方向に並ぶ画素用のTFT10の形
成予定領域A1に対して、レーザ光LAの照射領域L0
がX方向に長く、かつ、Y方向のレーザ光LAの強度プ
ロファイルにおける半値幅WHがY方向における画素ピ
ッチよりも狭いラインビームを照射する。それととも
に、レーザ光LAの照射領域L0に重なるように、ラン
プ光LCを照射する。このため、レーザアニールと急速
加熱処理を同時に行うため、アニール効果が高いととも
に、別々の工程で行うよりもスループットが向上する。
しかも、従来のアニール方法では、溶融シリコンの凝固
速度を積極的にコントロールしようにも、基板20(ガ
ラス基板)に熱的なダメージを与えずにシリコン膜30
を高温に加熱する方法がなかったが、本例では、ランプ
光LCを用いてシリコン膜30を短時間に加熱するた
め、基板20にダメージがない。それ故、本例では、シ
リコン膜30の凝固速度をかなり自由に制御できるの
で、シリコン膜30の結晶粒を大粒径化することができ
る。
たシリコン膜30のうち、TFT10を製造するのに必
要な部分のみにレーザ光LAおよびランプ光LCを集中
して照射するので、この照射領域におけるレーザ光LA
およびランプ光LCの強度が高い。それ故、シリコン膜
30を短時間で溶融結晶化でき、スループットを向上す
ることができる。
示したように、基板20と、レーザ光LAおよびランプ
光LCとをY方向に相対移動させながらシリコン膜30
の溶融結晶化を連続的に行うときに、レーザ光LAおよ
びランプ光LCがTFT10またはデータドライバ部7
の形成予定領域A1、A2を照射するときには、ステー
ジ40を低速で移動させ、レーザ光LAおよびランプ光
LCがその他の領域を照射するときには、ステージ40
を高速で移動させる。従って、無駄な領域に対するアニ
ール時間を削ることができるので、スループットが向上
する。
は、TFT10がX方向に直線的に並んでいるのに対
し、データドライバ部7では、TFT10は、直線的に
並んでいない。それでも、本例では、データドライバ部
7に相当する全域にアニール処理を行うため、十分に結
晶化したシリコン膜30からデータドライバ部7のTF
T10を製造できるので、データドライバ部7のTFT
10も移動度が高い。
チャネル長の方向がX方向となるように設定され、レー
ザ光LAおよびビームランプ光LCの照射領域における
長手方向と一致している。このため、チャネル領域13
では、ソース領域11からドレイン領域12に至る間
に、アニール不足の部分が発生しにくい。それ故、TF
T10の電気的特性が安定している。
工程を行うので、レーザ光LAは、下地保護膜21に直
接照射されない。従って、下地保護膜21が損傷するこ
とを防止することができる。ここで、レーザアニール後
のシリコン膜30の色相がレーザビームの照射度合いに
よって異なるため、その色相の違いによって、レーザア
ニールのアニールパターンを判別できる。それ故、レー
ザアニールのアニールパターンと、パターニング工程で
用いるマスクパターンとのアライメントを行うのに支障
がない。また、このようにしてアライメントを行うと、
実際のアニールパターン通りにパターニングを行うこと
になるので、位置合わせ精度が高い。
1と同様、図1(A)に示す液晶表示装置のアクティブ
マトリクス基板において、画素用およびドライバ用のT
FT10として用いられ、その構造は、図2、図3
(A)、(B)に示すとおりである。従って、対応する
部分については同じ符合を付して、それらの構造につい
ての説明を省略し、TFT10の製造方法についての
み、図10および図11を参照して説明する。
に対応するTFTの工程断面図、図11は、そのII−I
I′線における断面に対応するTFTの工程断面図であ
る。なお、データドライバ部におけるTFTも基本的に
は同一の構造を有するので、その図示を省略する。
トリクス基板2上に、データ線3および走査線4で区画
形成された画素領域5には、画素用のTFT10が形成
され、これらのTFT10は、アクティブマトリクス部
9でX方向に一直線上に位置している。また、実施例1
と同様、アクティブマトリクス部9に対してY方向の両
方の側にデータドライバ部7が構成されている。
TFT10を製造するのに、本例では、アモルファスの
シリコン膜をパターニングした後にアニール工程を行う
点が実施例1と相違する。
11(A)において、まず、ECR−PECVD法によ
り250℃〜300℃の温度条件下で、基板20の表面
に下地保護膜21となる膜厚が2000オングストロー
ムのシリコン酸化膜を形成する。シリコン酸化膜は、A
PCVD法でも形成でき、この場合には、基板20の温
度を250℃から450℃までの範囲に設定した状態
で、モノシラン(SiH4 )及び酸素を原料ガスとして
シリコン酸化膜を形成する。
1の表面に真性のシリコン膜30(半導体膜)を600
オングストローム程度堆積する。本例では、高真空型L
PCVD装置を用いて、原料ガスであるジシラン(Si
2 H6 )を200SCCM流しながら、425℃の堆積
温度でアモルファスのシリコン膜30を堆積する。
図10(B)、図11(B)に示すように、シリコン膜
30をフォトリソグラフィ技術を用いてパターニング
し、島状のシリコン膜31とする。
11(C)、(D)に示すように、アモルファスのシリ
コン膜30にレーザ光LAを照射してシリコン膜30を
多結晶シリコンに改質する。本例では、キセノン・クロ
ライド(XeCl)のエキシマ・レーザ(波長が308
nm)を照射する(レーザアニール/アニール工程)。
この工程において、レーザ照射は、基板20を室温(2
5℃)とし、真空雰囲気中または不活性ガス雰囲気中で
行なう。
るように、レーザ光LAの照射領域に対して、急速加熱
処理を行うためのアークランプ91、およびリフレクタ
92を向け、アークランプ91が発するランプ光LCの
照射領域と、レーザ光LAの照射領域とが重なるように
する。
印Y1の方向に移動させれば、図11(D)に示すよう
に、ランプ光LCの照射領域およびレーザ光LAの照射
領域は、矢印Y2の方向に移動することなる。
アニール方法では、シリコンの凝固による結晶化は、シ
リコン膜の冷却速度に依存している。通常、レーザアニ
ールには、エキシマレーザが用いられ、その発振時間
は、1パルス数十nsと極めて短時間である。従って、
いったん溶融したシリコン膜の凝固速度を制御すること
は極めて困難であった。また、従来、基板20全体を加
熱する方法等が用いられているが、基板20内における
温度の均一性を確保することが難しく、しかも予備加熱
のための時間が必要である。また、基板20の耐熱性の
面から基板温度を600℃以上には上げれないので、シ
リコンの融点1400℃からみれば、充分に高い温度と
がいえない。これに対し、本例では、急速加熱処理によ
ってレーザ光LAの照射領域周辺の限られた領域のみを
短時間で昇温するため、600℃以上の温度にまで昇温
可能であり、溶融シリコンの冷却速度を適正にコントロ
ールする方法としては極めて有効な方法である。
示すように、基板20の全面に下地保護膜21が形成さ
れ、この下地保護膜21の表面には、パターニングされ
たシリコン膜31が形成されている。そこで、本例で
は、TFT10を形成するためにシリコン膜31が残っ
ている部分(アクティブマトリクス部9においてシリコ
ン膜31が残っている領域A11、およびデータドライ
バ部7においてシリコン膜31が残っている部分A1
2)のみに対しレーザ光LAおよびランプ光LCを照射
し、その他の部分B11、B12には、レーザ光LAお
よびランプ光LCを積極的には照射しない。
てTFT10を形成するためのシリコン膜31は、X方
向においてTFT10が一直線上に配列されているが、
データドライバ部7では、狭い領域内に多数のTFT1
0を配置するという観点から、アクティブマトリクス部
9と相違して、シリコン膜31は、X方向に一直線に配
列されていない。従って、データドライバ部7に対して
は、シリコン膜31に対して選択的にレーザ光LAおよ
びランプ光LCを照射することができないので、データ
ドライバ部7に対しては、その全領域A12に対してレ
ーザ光LAおよびランプ光LCを照射する。
(C)を参照して説明したように、レーザ光LAの照射
領域L0がX方向に長く、かつ、Y方向のレーザ光LA
の強度プロファイルにおける半値幅がY方向における画
素ピッチよりも狭いラインビームをシリコン膜31に照
射する。このように、レーザ光LAの照射領域を絞って
あるため、高価で大型のレーザ光LA照射装置を用いな
くても、照射領域L0内でのレーザ光LAの強度が高
い。
Cを用いてシリコン膜30をアニールするにあたって、
本例でも、図13(A)に示すように、レーザ光LAお
よびランプ光LCの位置を固定しておき、基板20をス
テージ40によってY方向(矢印Y1の方向)に向けて
移動させることによってシリコン膜31の溶融結晶化を
連続的に行う。この場合には、図13(B)に示すよう
に、レーザ光LAおよびランプ光LCがデータドライバ
部7の形成予定領域A12を照射するときには、ステー
ジ40を低速で移動させ、レーザ光LAおよびランプ光
LCがデータドライバ部7とTFT10の形成予定領域
との間の領域B12を照射するときには、ステージ40
を高速で移動させる。そして、レーザ光LAおよびラン
プ光LCがTFT10の形成予定領域A11を照射する
ときには、ステージ40を低速で移動させ、レーザ光L
Aおよびランプ光LCがTFT10の形成予定領域の間
の領域B11を照射するときには、ステージ40を高速
で移動させる。特に、データドライバ部7においては、
より動作速度の速いTFT10が求められることから、
レーザ光LAおよびランプ光LCがデータドライバ部7
の形成予定領域A12を照射するときには、図13
(B)に示すように、ステージ40をできるだけ低速で
移動させる。このようにして、レーザ光LAとランプ光
LCとは、図13(C)に示すように、シリコン膜30
の略同じ領域を照射しながら矢印Y2の方向に移動して
いく。
(D)、図11(E)に示すように、ECR−PECV
D法により250℃〜300℃の温度条件下で、シリコ
ン膜31に対して1200オングストロームのシリコン
酸化膜からなるゲート酸化膜14を形成する。
膜14の表面側に膜厚が6000オングストロームのタ
ンタル薄膜をスパッタ法により形成した後、それをフォ
トリソグラフィ技術を用いてパターニングし、ゲート電
極15を形成する。本例では、タンタル薄膜を形成する
際に、基板温度を180℃に設定し、スパッタガスとし
て窒素ガスを6.7%含むアルゴンガスを用いる。この
ように形成したタンタル薄膜は、結晶構造がα構造であ
り、その比抵抗が40μΩcmである。なお、タンタル
薄膜は、CVD法等によっても形成できる。
非分離型のイオン注入装置(イオンドーピング装置)を
用いて、ゲート電極15をマスクとしてシリコン膜31
に不純物イオンを打ち込む。その結果、ゲート電極15
に対してセルフアライン的にソース領域11およびドレ
イン領域12が形成される。このとき、シリコン膜31
のうち、不純物イオンが打ち込まれなかった部分がチャ
ネル領域13となる。本例では、原料ガスとして、濃度
が5%になるように水素ガスで希釈したホスフィン(P
H3 )を用い、加速電圧は、100keVである。イオ
ンの全ドーズ量は、1×1016cm-2である。
合には、原料ガスとして水素ガスで濃度が5%となるよ
うに希釈したジボラン(B2 H6 )を用いる。
(E)、図11(F)に示すように、PECVD法によ
り250℃〜300℃の温度条件下で、層間絶縁膜16
としての膜厚が5000オングストロームのシリコン酸
化膜を形成する。このときの原料ガスは、TEOS(S
i−(O−CH2 −CH3 )4 )と酸素とである。基板
温度は、250℃〜300℃である。
0℃、1時間の熱処理を行ない、注入したリンイオンの
活性化と、層間絶縁膜16の改質とを行なう。
タクトホール17、18を形成する。しかる後に、コン
タクトホール17、18を介して、ソース電極(データ
線3)をソース領域11に電気的に接続し、ドレイン電
極(画素電極19)をドレイン領域12に電気的に接続
し、TFT10を形成する。
のアクティブマトリクス基板2の製造方法では、アニー
ル工程において、レーザ光LAの照射領域に重なるよう
に、ランプ光LCを照射し、レーザアニールと急速加熱
処理とを同時に行うため、アニール効果が高いととも
に、別々の工程で行うよりもスループットが向上する。
しかも、従来のアニール方法では、溶融シリコンの凝固
速度を積極的にコントロールしようにも、ガラス基板に
熱的なダメージを与えずにシリコン膜を高温に加熱する
方法がなかったが、本例では、ランプ光を用いてシリコ
ン膜を短時間に加熱するため、ガラス基板にダメージが
ない。それ故、本例では、シリコン膜の凝固速度をかな
り自由に制御できるので、シリコン膜の結晶粒を大粒径
化することができる。
ている部分にだけレーザ光LAおよびランプ光LCを集
中して照射しているので、この照射領域におけるレーザ
光LAおよびランプ光LCの強度が高い。それ故、シリ
コン膜30を短時間で溶融結晶化でき、スループットを
向上することができる。
示したように、レーザ光LAおよびランプ光LCがTF
T10またはデータドライバ部7の形成予定領域A1
1、A12を照射するときにステージ40を低速で移動
させ、レーザ光LAおよびランプ光LCがその他の領域
を照射するときには、ステージ40を高速で移動させ
る。従って、無駄な領域に対するアニール時間を削るこ
とができるので、スループットが向上する。
は、TFT10がX方向に直線的に並んでいるのに対
し、データドライバ部7では、TFT10は、直線的に
並んでいない。それでも、本例では、データドライバ部
7に相当する全域にアニール処理を行うため、多結晶化
したシリコン膜31からデータドライバ部7のTFT1
0を製造できるので、データドライバ部7のTFT10
も移動度が高い。
チャネル長の方向がX方向となるように設定され、レー
ザ光LAおよびランプ光LCの照射領域における長手方
向と一致している。このため、チャネル領域13では、
ソース領域11からドレイン領域12に至る間に、アニ
ール不足の部分が発生しにくい。それ故、TFT10の
電気的特性が安定している。
LAの照射領域に対して、ランプ光LCの照射領域が重
なるように設定したが、本例では、レーザ光LAの照射
領域にY方向( 矢印Y1の方向)で隣接する領域に対し
て、急速加熱処理のためのランプ光LCを照射し、この
状態で、レーザ光LAおよびランプ光LCの照射領域
と、基板20とをY方向に相対的に移動させることによ
り、シリコン膜に対してレーザアニールと、それに続く
急速加熱処理とを連続的に行う点に特徴を有する。
様、図1(A)に示す液晶表示装置のアクティブマトリ
クス基板において、画素用およびドライバ用のTFT1
0として用いられ、その構造は、図2、図3(A)、
(B)に示すとおりである。従って、対応する部分につ
いては同じ符合を付して、それらの構造についての説明
を省略し、TFT10の製造方法についてのみ、図14
および図15を参照して説明する。
に対応するTFTの工程断面図、図15は、そのII−I
I′線における断面に対応するTFTの工程断面図であ
る。なお、データドライバ部におけるTFTも基本的に
は同一の構造を有するので、その図示を省略する。ま
た、本例のTFTの製造方法は、実施例1と概ね同様で
あるため、共通する工程についての詳細な説明を省略す
る。
15(A)において、まず、ECR−PECVD法によ
り250℃〜300℃の温度条件下で、基板20の表面
に下地保護膜21となる膜厚が2000オングストロー
ムのシリコン酸化膜を形成する。
1の表面に真性のシリコン膜30(半導体膜)を600
オングストローム程度堆積する。本例では、高真空型L
PCVD装置を用いて、原料ガスであるジシラン(Si
2 H6 )を200SCCM流しながら、425℃の堆積
温度でアモルファスのシリコン膜30を堆積する。
(C)、図15(B)、(C)に示すように、アモルフ
ァスのシリコン膜30にレーザ光LAを照射してシリコ
ン膜30を多結晶シリコンに改質する。本例では、キセ
ノン・クロライド(XeCl)のエキシマ・レーザ(波
長が308nm)を照射する。この工程において、レー
ザ照射は、基板20を室温(25℃)とし、真空雰囲気
中または不活性ガス雰囲気中で行なう。
るように、レーザ光LAの照射領域と、急速加熱処理を
行うためのアークランプ91、およびリフレクタ92に
よるランプ光LCの照射領域とがY方向において隣接す
るようにする。ここで、ランプ光LCの照射領域は、レ
ーザ光LAの照射領域に対して基板20の移動方向(矢
印Y1で示す方向)の側に位置するように設定する。
移動させれば、図15(C)、図16に示すように、ラ
ンプ光LCの照射領域およびレーザ光LAの照射領域
は、矢印Y2の方向に移動するので、シリコン膜30
は、図14(B)、(C)に示すように、レーザ光LA
によってレーザアニールが施された後、引き続いて、ラ
ンプ光LCによって急速加熱処理が施されることにな
る。
め、それらの説明を省略する。但し、本例では、ランプ
光LCの照射領域とレーザ光LAの照射領域とがY方向
にずれているため、シリコン膜30のY方向において選
択的にアニールを行う場合には、ランプ光LCの照射領
域とレーザ光LAの照射領域とがずれている分だけ、基
板20の移動条件を微調整する。
図14(D)、図15(D)に示すように、アニール工
程を行なったシリコン膜30を、フォトリソグラフィ技
術を用いてパターニングを行い、島状のシリコン膜31
とする。ここで、シリコン膜30に対して行ったレーザ
アニールのアニールパターンと、このパターニング工程
で用いるマスクパターンとのアライメントは、レーザア
ニール後のシリコン膜30の色相がレーザビームL0の
照射度合いによって異なることを利用して行う。
(E)、図15(E)に示すように、ECR−PECV
D法により250℃〜300℃の温度条件下で、シリコ
ン膜31に対して1200オングストロームのシリコン
酸化膜からなるゲート酸化膜14を形成する。
膜14の表面側に膜厚が6000オングストロームのタ
ンタル薄膜をスパッタ法により形成した後、それをフォ
トリソグラフィ技術を用いてパターニングし、ゲート電
極15を形成する。
非分離型のイオン注入装置(イオンドーピング装置)を
用いて、ゲート電極15をマスクとしてシリコン膜31
に不純物イオンを打ち込む。その結果、ゲート電極15
に対してセルフアライン的にソース領域11およびドレ
イン領域12が形成される。このとき、シリコン膜31
のうち、不純物イオンが打ち込まれなかった部分がチャ
ネル領域13となる。
(F)、図15(F)に示すように、PECVD法によ
り250℃〜300℃の温度条件下で、層間絶縁膜16
としての膜厚が5000オングストロームのシリコン酸
化膜を形成する。
0℃、1時間の熱処理を行ない、注入したリンイオンの
活性化と、層間絶縁膜16の改質とを行なう。
タクトホール17、18を形成する。しかる後に、コン
タクトホール17、18を介して、ソース電極(データ
線3)をソース領域11に電気的に接続し、ドレイン電
極(画素電極19)をドレイン領域12に電気的に接続
し、TFT10を形成する。
10の製造方法では、アニール工程において、基板20
の進行方向(矢印Y1で示す方向)の側にアークランプ
91の照射領域があり、それに隣接するように、基板2
0の進行方向と反対方向(矢印Y2で示す方向)の側
に、レーザ光LCの照射領域を設定してある。このよう
に配置すると、シリコン膜30からみると、レーザアニ
ールが施された後、続いて、急速加熱処理が施されるこ
とになる。ここで、レーザアニールは、数百nsオーダ
ーの短時間に溶融、固化が起きることによってシリコン
膜を結晶化する方法であるため、従来のようにレーザア
ニールだけでは、シリコン膜中に多くのダングリングボ
ンドがあり、このダンリングボンドは、TFTが動作す
る際に電子をトラップするため、チャネル中のポテンシ
ャルバリヤとなって実効的な移動度の低下をもたらす。
これに対して、本例のように、レーザアニール後に急速
加熱処理(急速加熱処理)を行うと、シリコン膜中に含
まれる微量(1%〜2%程度)の水素が結晶中のダング
リングボンドと結合し、終端化させることができ、しか
も、かかる2つのアニール処理を連続して行うことがで
きる。それ故、本例によれば、高いスループットで良質
のシリコン膜30を得ることができる。
熱せられるだけであるため、レーザアニールよりも処理
速度が速い。それ故、急速加熱処理と、レーザアニール
とを連続的に行っても、処理速度を遅くする必要がな
く、連続的に処理を行う分だけ、スループットが向上す
る。
LAの照射領域に対して、ランプ光LCの照射領域が重
なるように設定したが、本例では、レーザ光LAの照射
領域にY方向(矢印Y2の方向)で隣接する領域に向け
て急速加熱処理のためのランプ光LCを照射し、この状
態で、レーザ光LAおよびランプ光LCの照射領域と、
基板20とをY方向に相対的に移動させることにより、
シリコン膜に対して急速加熱処理と、それに続くレーザ
アニールとを連続的に行う点に特徴を有する。
様、図1(A)に示す液晶表示装置のアクティブマトリ
クス基板において、画素用およびドライバ用のTFT1
0として用いられ、その構造は、図2、図3(A)、
(B)に示すとおりである。従って、対応する部分につ
いては同じ符合を付して、それらの構造についての説明
を省略し、TFT10の製造方法についてのみ、図17
および図18を参照して説明する。
に対応するTFTの工程断面図、図18は、そのII−I
I′線における断面に対応するTFTの工程断面図であ
る。なお、データドライバ部におけるTFTも基本的に
は同一の構造を有するので、その図示を省略する。ま
た、本例のTFTの製造方法は、実施例1と概ね同様で
あるため、共通する工程についての詳細な説明を省略す
る。
18(A)において、まず、ECR−PECVD法によ
り250℃〜300℃の温度条件下で、基板20の表面
に下地保護膜21となる膜厚が2000オングストロー
ムのシリコン酸化膜を形成する。
1の表面に真性のシリコン膜30(半導体膜)を600
オングストローム程度堆積する。本例では、高真空型L
PCVD装置を用いて、原料ガスであるジシラン(Si
2 H6 )を200SCCM流しながら、425℃の堆積
温度でアモルファスのシリコン膜30を堆積する。
(C)、図18(B)、(C)に示すように、アモルフ
ァスのシリコン膜30にレーザ光LAを照射してシリコ
ン膜30を多結晶シリコンに改質する。本例では、キセ
ノン・クロライド(XeCl)のエキシマ・レーザ(波
長が308nm)を照射する。この工程において、レー
ザ照射は、基板20を室温(25℃)とし、真空雰囲気
中または不活性ガス雰囲気中で行なう。
るように、レーザ光LAの照射領域と、急速加熱処理を
行うためのアークランプ91、およびリフレクタ92に
よるランプ光LCの照射領域とがY方向において隣接す
るようにする。ここで、ランプ光LCの照射領域は、レ
ーザ光LAの照射領域に対して基板20の移動方向(矢
印Y1で示す方向)と反対方向(矢印Y2で示す方向)
の側に位置するように設定する。
移動させれば、図18(C)、図19に示すように、ラ
ンプ光LCの照射領域およびレーザ光LAの照射領域
は、矢印Y2の方向に移動することなる。従って、シリ
コン膜30は、図17(B)、(C)に示すように、ラ
ンプ光LCによって急速加熱処理が施された後、引き続
いて、レーザ光LAによってレーザアニールが施される
ことになる。
め、それらの説明を省略する。但し、本例では、ランプ
光LCの照射領域とレーザ光LAの照射領域とがY方向
にずれているため、シリコン膜30に対して選択的にア
ニールを行う場合には、ランプ光LCの照射領域とレー
ザ光LAの照射領域とがずれている分だけ、基板20の
移動条件を微調整する。
図17(D)、図18(D)に示すように、アニール工
程を行なったシリコン膜30を、フォトリソグラフィ技
術を用いてパターニングを行い、島状のシリコン膜31
とする。ここで、シリコン膜30に対して行ったレーザ
アニールのアニールパターンと、このパターニング工程
で用いるマスクパターンとのアライメントは、レーザア
ニール後のシリコン膜30の色相がレーザビームL0の
照射度合いによって異なることを利用して行う。
(E)、図18(E)に示すように、ECR−PECV
D法により250℃〜300℃の温度条件下で、シリコ
ン膜31に対して1200オングストロームのシリコン
酸化膜からなるゲート酸化膜14を形成する。
膜14の表面側に膜厚が6000オングストロームのタ
ンタル薄膜をスパッタ法により形成した後、それをフォ
トリソグラフィ技術を用いてパターニングし、ゲート電
極15を形成する。
非分離型のイオン注入装置(イオンドーピング装置)を
用いて、ゲート電極15をマスクとしてシリコン膜31
に不純物イオンを打ち込む。その結果、ゲート電極15
に対してセルフアライン的にソース領域11およびドレ
イン領域12が形成される。このとき、シリコン膜31
のうち、不純物イオンが打ち込まれなかった部分がチャ
ネル領域13となる。
(F)、図18(F)に示すように、PECVD法によ
り250℃〜300℃の温度条件下で、層間絶縁膜16
としての膜厚が5000オングストロームのシリコン酸
化膜を形成する。
0℃、1時間の熱処理を行ない、注入したリンイオンの
活性化と、層間絶縁膜16の改質とを行なう。
タクトホール17、18を形成する。しかる後に、コン
タクトホール17、18を介して、ソース電極(データ
線3)をソース領域11に電気的に接続し、ドレイン電
極(画素電極19)をドレイン領域12に電気的に接続
し、TFT10を形成する。
10の製造方法では、アニール工程において、基板20
の進行方向(矢印Y1で示す方向)と反対方向(矢印Y
2で示す方向)の側に急速加熱処理用のアークランプ9
1の照射領域があり、それに隣接するように、レーザ光
LAの照射領域を設定してある。このように配置する
と、シリコン膜30からみると、急速加熱処理が施され
た後、引き続いて、レーザアニールが施されることにな
る。ここで、プラズマCVD法により形成したアモルフ
ァスシリコン膜には、10%〜20%程度の多量の水素
が含まれているため、従来は、炉アニールによって脱水
素処理を行った後に、レーザアニールを行っている。こ
れに対して、本例では、急速熱処理(急速加熱処理)に
よって脱水素処理を行った後に、連続して、レーザアニ
ールを行っているので、高いスループットで良質のシリ
コン膜を得ることができる。しかも、大がかりな炉アニ
ール装置を設けなくてもよいという利点がある。
実施例6、7は、いずれも、実施例1、3、4と基本的
な構成が同じであり、レーザ光の照射領域とランプ光の
照射領域との位置関係のみが相違するため、以下の説明
では、かかる位置関係についてのみ説明する。
LA(レーザビーム)の照射領域を含む領域に対して、
レーザ光LAの照射領域よりも広い照射領域をもつ急速
加熱処理用のランプ光LCを照射し、この状態で、レー
ザ光LAおよびランプ光LCの照射領域と基板20とを
Y方向に相対的に移動させることにより、シリコン膜3
0を溶融結晶化する。この際に、本例では、ランプ光L
Cの照射領域のY方向における中心部分と、レーザ光L
Aの照射領域のY方向における中心部分とを重ねてお
く。
ず、ランプ光LCを受けた後、ランプ光LCとレーザ光
LCとを受け、しかる後も、ランプ光LCを受け続け
る。従って、プラズマCVDにより成膜した後のアモル
ファスのシリコン膜30には、10%〜20%程度の多
量の水素が含まれているが、アモルファスシリコン膜3
0は、レーザアニール前にランプ光LCを受け、脱水素
処理された後にレーザアニールされることになる。ま
た、レーザ光LCによるアニールを行うときには、ラン
プ光LCを用いてシリコン膜30を短時間に加熱するこ
とになる。このため、基板20(ガラス基板)にダメー
ジを与えることなく、シリコン膜30を高温に加熱する
ことができる。それ故、シリコン膜30の凝固速度をか
なり自由に制御できるので、シリコン膜30の結晶粒を
大粒径化することができる。さらに、シリコン膜30
は、レーザアニールが施された後もランプ光LCを受け
続けるので、レーザアニール後のシリコン膜30中に多
くのダングリングボンドが残っていても、このダンリン
グボンドは、レーザアニール後のランプ光LCの照射に
よって終端化する。しかも、これらのアニールは、連続
して行われるので、本例によれば、高いスループットで
良質のシリコン膜30を得ることができる。
に、レーザ光LA(レーザビーム)の照射領域を含む領
域に対して、レーザ光LAの照射領域よりも広い照射領
域をもつ急速加熱処理用のランプ光LCを照射し、この
状態で、レーザ光LAおよびランプ光LCの照射領域と
基板20とをY方向に相対的に移動させることにより、
シリコン膜30を溶融結晶化する。この際に、本例で
は、ランプ光LCの照射領域のY方向における中心部分
は、レーザ光LAの照射領域のY方向における中心部分
に対して基板20の移動方向(矢印Y1で示す。)にず
れている。
ず、実施例5よりは短時間であるがランプ光LCを受け
た後、ランプ光LCとレーザ光LCとを受け、しかる後
に、実施例5よりも長い時間、ランプ光LCを充分に受
ける。従って、プラズマCVDにより成膜した後のアモ
ルファスのシリコン膜30は、ランプ光LCを受け、脱
水素処理された後にレーザアニールされることになる。
また、レーザ光LCによるアニールを行うときには、ラ
ンプ光LCを用いてシリコン膜30を短時間に加熱する
ことになる。このため、基板20(ガラス基板)にダメ
ージを与えることなく、シリコン膜30の結晶粒を大粒
径化することができる。さらに、シリコン膜30は、レ
ーザアニールが施された後もランプ光LCを充分に受け
るので、レーザアニール後に残るシリコン膜30中のダ
ンリングボンドは、終端化する。しかも、これらのアニ
ールは、連続して行われるので、本例によれば、高いス
ループットで良質のシリコン膜30を得ることができ
る。
に、レーザ光LA(レーザビーム)の照射領域に対し
て、レーザ光LAの照射領域よりも広い照射領域をもつ
急速加熱処理用のランプ光LCを照射し、この状態で、
レーザ光LAおよびランプ光LCの照射領域と基板20
とをY方向に相対的に移動させることにより、シリコン
膜30を溶融結晶化する。この際に、本例では、ランプ
光LCの照射領域のY方向における中心部分は、レーザ
光LAの照射領域のY方向における中心部分に対して基
板20の移動方向(矢印Y1で示す。)とは反対方向
(矢印Y2で示す。)にずれている。
ず、実施例5よりも長時間、ランプ光LCを充分に受け
た後、ランプ光LCとレーザビームとを受け、しかる後
に、実施例5より短時間であるがランプ光LCを受け
る。従って、プラズマCVDにより成膜した後のアモル
ファスのシリコン膜30は、ランプ光LCを充分に受
け、脱水素処理された後にレーザアニールされることに
なる。また、レーザ光LCによるアニールを行うときに
は、ランプ光LCを用いてシリコン膜30を短時間に加
熱することになる。このため、基板20(ガラス基板)
にダメージを与えることなく、シリコン膜30の結晶粒
を大粒径化することができる。さらに、シリコン膜30
は、レーザアニールが施された後も、実施例5より短い
時間であるが、ランプ光LCを受けるので、レーザアニ
ール後に残るシリコン膜30中のダンリングボンドは、
終端化する。しかも、これらのアニールは、連続して行
われるので、本例によれば、高いスループットで良質の
シリコン膜30を得ることができる。
は、実施例1と同様、アニール工程をパターニング工程
の前に行ったが、実施例2のように、パターニング工程
の後にアニール工程に行い、このアニール工程におい
て、レーザアニールと急速加熱処理とを連続して行うよ
うにしてもよい。
省くという観点から、実施例1ないし7では、シリコン
膜30を選択的にアニールするか、あるいはパターニン
グした後のシリコン膜31をアニールしたが、基板の表
面に形成したシリコン膜全体に、実施例1ないし7のよ
うに、レーザアニールと急速加熱処理とを組み合わせた
アニールを行えば、従来に比較して、高いスループット
で良質のシリコン膜を得ることができる。
ーザ光LAの重ね率に依存するので、かかる結晶性分布
の周期性を画素ピッチPYと同等の周期で制御できるよ
うにとの観点から、実施例1ないし7では、Y方向のレ
ーザ光LAの強度プロファイルにおける半値幅がY方向
における画素ピッチPYよりも狭いラインビームを用い
たが、それに限らず、Y方向のレーザ光LAの強度プロ
ファイルにおける半値幅がY方向における画素ピッチP
Yよりも広いラインビームを用いた場合でも、実施例1
ないし7のように、レーザアニールと急速加熱処理とを
組み合わせたアニールを行えば、従来に比較して、高い
スループットで良質のシリコン膜を得ることができる。
ニール装置では、レーザ光LAを照射するレーザ光照射
装置と、ランプ光LCを照射するランプ光照射装置の双
方を設ける。一方、実施例5ないし第7に用いるアニー
ル装置では、レーザ光LAを照射するレーザ光照射装置
と、このレーザ光LAの照射領域よりも広い照射領域を
もつランプ光LCを形成するランプ光照射装置を設け
る。ここで、レーザ光照射装置とランプ光照射装置と
は、図23(A)に示すように、基板20の表面および
裏面のうちの一方の側に双方の装置を配置してもよい
が、図23(B)に示すように、基板20の表面および
裏面のそれぞれ反対側に配置してもよい。
体膜の結晶化方法では、アニール工程において、レーザ
光の照射領域に重なるように、ランプ光を照射し、か
つ、半導体膜の、薄膜トランジスタ形成予定領域を照射
するときには、前記相対的に移動させる速度を低速に
し、薄膜トランジスタの間の領域を照射するときには、
前記相対的に移動させる速度を高速にすることを特徴と
する。従って、従来のアニール方法では、溶融シリコン
の凝固速度を積極的にコントロールしようにも、ガラス
基板に熱的なダメージを与えずにシリコン膜(半導体
膜)を高温に加熱する方法がなかったが、本発明によれ
ば、ランプ光を用いてシリコン膜を短時間に加熱するた
め、ガラス基板にダメージがない。このため、シリコン
膜の凝固速度をかなり自由に制御できるので、シリコン
膜の結晶粒を大粒径化することができる。しかも、レー
ザアニールと急速加熱処理を同時に行うため、スループ
ットが向上する。また、薄膜トランジスタ形成予定領域
をゆっくる照射するので、効率良く、結晶成長させるこ
とが出来る。
では、アニール工程において、レーザ光の照射領域に隣
接する領域に向けて急速加熱処理用のランプ光を照射
し、レーザアニールを施した後、引き続いて急速加熱処
理を施し、かつ、半導体膜の、薄膜トランジスタ形成予
定領域を照射するときには、前記相対的に移動させる速
度を低速にし、薄膜トランジスタの間の領域を照射する
ときには、前記相対的に移動させる速度を高速にするこ
とに特徴を有する。従って、本発明では、レーザアニー
ル後に存在するシリコン膜中のダングリングボンドを急
速加熱処理によって終端化させることができ、しかも、
かかる2つのアニールを連続して行うので、高いスルー
プットで良質のシリコン膜を得ることができる。また、
薄膜半導体装置形成予定領域をゆっくる照射するので、
効率良く、結晶成長させることが出来る。
では、アニール工程において、レーザ光の照射領域に隣
接する領域に向けて急速加熱処理用のランプ光を照射
し、急速加熱処理を施した後、引き続いてレーザアニー
ルを施し、かつ、半導体膜の、薄膜トランジスタ形成予
定領域を照射するときには、前記相対的に移動させる速
度を低速にし、薄膜トランジスタの間の領域を照射する
ときには、前記相対的に移動させる速度を高速にするこ
とに特徴を有する。従って、本発明によれば、プラズマ
CVD法により形成したアモルファスシリコン膜に対し
てレーザアニール前に急速加熱処理によって脱水素処理
を行うことになり、しかも2つのアニールを連続して行
うので、高いスループットで良質のシリコン膜を得るこ
とができる。また、薄膜トランジスタ形成予定領域をゆ
っくる照射するので、効率良く、結晶成長させることが
出来る。
法では、アニール工程において、レーザ光の照射領域を
含む領域に対して、レーザ光の照射領域よりも広い照射
領域をもつ急速加熱処理用のランプ光を照射するととも
に、ランプ光の照射領域のY方向における中心部分と、
レーザ光の照射領域のY方向における中心部分とを重
ね、かつ、半導体膜の、薄膜トランジスタ形成予定領域
を照射するときには、前記相対的に移動させる速度を低
速にし、薄膜トランジスタの間の領域を照射するときに
は、前記相対的に移動させる速度を高速にすることに特
徴を有する。従って、本発明によれば、半導体膜をレー
ザアニールするときには、ランプ光を用いて半導体膜を
短時間に加熱することになるので、基板に熱的なダメー
ジを与えることなく、半導体膜の結晶粒を大粒径化する
ことができる。しかも、かかるアニール前に、半導体膜
は、レーザアニール前にランプ光を受けて脱水素処理さ
れ、さらに、レーザアニール後にもランプ光を受けるの
で、半導体膜中のダンリングボンドが終端化する。しか
も、かかるアニールを連続して行うので、高いスループ
ットで良質の半導体膜を得ることができる。また、薄膜
トランジスタ形成予定領域をゆっくる照射するので、効
率良く、結晶成長させることが出来る。
法では、アニール工程において、レーザ光の照射領域を
含む領域に対して、レーザ光の照射領域よりも広い照射
領域をもつ急速加熱処理用のランプ光を照射するととも
に、ランプ光の照射領域の中心部分をレーザ光の照射領
域の中心部分に対して基板の移動方向にずらし、かつ、
半導体膜の、薄膜トランジスタ形成予定領域を照射する
ときには、前記相対的に移動させる速度を低速にし、薄
膜トランジスタの間の領域を照射するときには、前記相
対的に移動させる速度を高速にすることに特徴を有す
る。従って、本発明によれば、レーザアニール時には、
ランプ光を用いて短時間に加熱されるため、ガラス基板
にダメージを与えることなく、半導体膜の結晶粒を大粒
径化することができる。さらに、半導体膜は、レーザア
ニール後にランプ光を受けるので、半導体膜中のダング
リングボンドが終端化する。しかも、かかるアニールを
連続して行うので、高いスループットで良質の半導体膜
を得ることができる。また、薄膜トランジスタ形成予定
領域をゆっくる照射するので、効率良く、結晶成長させ
ることが出来る。
アニール工程において、レーザ光の照射領域を含む領域
に対して、レーザ光の照射領域よりも広い照射領域をも
つ急速加熱処理用のランプ光を照射するとともに、ラン
プ光の照射領域の中心部分をレーザ光の照射領域の中心
部分に対して基板の移動方向と反対側にずらすことに特
徴を有する。従って、本発明によれば、半導体膜は、ま
ず、レーザアニール前にランプ光を受け、脱水素処理さ
れる。しかる後、レーザアニール時には、ランプ光を用
いて半導体膜を短時間に加熱するため、ガラス基板にダ
メージを与えることなく、半導体膜の結晶粒を大粒径化
することができる。しかも、かかるアニールを連続して
行うので、高いスループットで良質の半導体膜を得るこ
とができる。
のアクティブマトリクス基板を模式的に示す説明図、
(B)は、その駆動回路に用いたCMOS回路の説明図
である。
して示す平面図である。
(B)は、図2のII−II′線における断面図である。
における断面に対応するTFTの工程断面図である。
における断面に対応するTFTの工程断面図である。
ち、レーザアニールする必要がある部分を模式的に示す
説明図である。
ル工程でレーザ光を照射する状態を模式的に示す説明
図、(B)は、そのレーザ光のY方向における強度プロ
ファイル、(C)は、別のレーザ光のY方向における強
度プロファイルである。
ル工程でレーザ光が選択的に照射される様子を模式的に
示す説明図、(B)は、そのときの基板の移動速度を示
す説明図、(C)は、レーザ光の照射領域とランプ光の
照射領域との位置関係を示す説明図である。
にパターニングを行った状態を模式的に示す説明図であ
る。
線における断面に対応するTFTの工程断面図である。
線における断面に対応するTFTの工程断面図である。
レーザ光を照射する状態を模式的に示す説明図である。
ール工程でレーザ光が選択的に照射される様子を模式的
に示す説明図、(B)は、そのときの基板の移動速度を
示す説明図、(C)は、レーザ光の照射領域とランプ光
の照射領域との位置関係を示す説明図である。
線における断面に対応するTFTの工程断面図である。
線における断面に対応するTFTの工程断面図である。
おけるレーザ光の照射領域とランプ光の照射領域との位
置関係を示す説明図である。
線における断面に対応するTFTの工程断面図である。
線における断面に対応するTFTの工程断面図である。
おけるレーザ光の照射領域とランプ光の照射領域との位
置関係を示す説明図である。
おけるレーザ光の照射領域とランプ光の照射領域との位
置関係を示す説明図である。
おけるレーザ光の照射領域とランプ光の照射領域との位
置関係を示す説明図である。
おけるレーザ光の照射領域とランプ光の照射領域との位
置関係を示す説明図である。
装置の2つの例を示す説明図である。
Claims (18)
- 【請求項1】 基板上の面方向で互いに直交する方向を
X方向およびY方向としたときに、前記基板の表面上に
形成した非晶質の半導体膜を結晶化させるために、前記
半導体膜に対して、レーザ光の照射領域がX方向に長い
ラインビームを照射するとともに、該レーザ光の照射領
域に向けて、急速加熱処理のためのランプ光を照射し、
この状態で、前記レーザ光および前記ランプ光の照射領
域と前記基板とをY方向に相対的に移動させることによ
り、前記半導体膜を溶融結晶化する半導体膜の結晶化方
法において、 半導体膜の、薄膜トランジスタ形成予定領域を照射する
ときには、前記相対的に移動させる速度を低速にし、薄
膜トランジスタの間の領域を照射するときには、前記相
対的に移動させる速度を高速にすることを特徴とする半
導体膜の結晶化方法。 - 【請求項2】 基板上の面方向で互いに直交する方向を
X方向およびY方向としたときに、前記基板の表面上に
形成した非晶質の半導体膜を結晶化させるために、前記
半導体膜に対して、レーザ光の照射領域がX方向に長い
ラインビームを照射するとともに、該レーザ光の照射領
域に隣接する領域に向けて、急速加熱処理のためのラン
プ光を照射し、この状態で、前記レーザ光および前記ラ
ンプ光の照射領域と前記基板とをY方向に相対的に移動
させることにより、前記半導体膜を溶融結晶化する半導
体膜の結晶化方法において、 前記半導体膜に対してレーザアニールとそれに続く急速
加熱処理とを連続的に行い、半導体膜の、薄膜トランジ
スタ形成予定領域を照射するときには、前記相対的に移
動させる速度を低速にし、薄膜トランジスタの間の領域
を照射するときには、前記相対的に移動させる速度を高
速にすることを特徴とする半導体膜の結晶化方法。 - 【請求項3】 基板上の面方向で互いに直交する方向を
X方向およびY方向としたときに、前記基板の表面上に
形成した非晶質の半導体膜を結晶化させるアニール工程
では、前記半導体膜に対して、レーザ光の照射領域がX
方向に長いラインビームを照射するとともに、該レーザ
光の照射領域に隣接する領域に向けて、急速加熱処理の
ためのランプ光を照射し、この状態で、前記レーザ光お
よび前記ランプ光の照射領域と前記基板とをY方向に相
対的に移動させることにより、前記半導体膜を溶融結晶
化する半導体膜の結晶化方法において、 前記半導体膜に対して急速加熱処理とそれに続くレーザ
アニールとを連続的に行い、半導体膜の、薄膜トランジ
スタ形成予定領域を照射するときには、前記相対的に移
動させる速度を低速にし、薄膜トランジスタの間の領域
を照射するときには、前記相対的に移動させる速度を高
速にすることを特徴とする半導体膜の結晶化方法。 - 【請求項4】 基板上の面方向で互いに直交する方向を
X方向およびY方向としたときに、前記基板の表面上に
形成した非晶質の半導体膜を結晶化させるために、前記
半導体膜に対して、レーザ光の照射領域がX方向に長い
ラインビームを照射するとともに、該レーザ光の照射領
域を含む領域に対して、前記レーザ光の照射領域よりも
広い照射領域をもって急速加熱処理のためのランプ光を
照射し、この状態で、前記レーザ光および前記ランプ光
の照射領域と前記基板とをY方向に相対的に移動させる
ことにより、前記半導体膜を溶融結晶化するにあたっ
て、前記ランプ光の照射領域のY方向における中心部分
と、前記レーザ光の照射領域のY方向における中心部分
とを重ね、半導体膜の、薄膜トランジスタ形成予定領域
を照射するときには、前記相対的に移動させる速度を低
速にし、薄膜トランジスタの間の領域を照射するときに
は、前記相対的に移動させる速度を高速にすることを特
徴とする半導体膜の結晶化方法。 - 【請求項5】 基板上の面方向で互いに直交する方向を
X方向およびY方向としたときに、前記基板の表面上に
形成した非晶質の半導体膜を結晶化させるために、前記
半導体膜に対して、レーザ光の照射領域がX方向に長い
ラインビームを照射するとともに、該レーザ光の照射領
域を含む領域に対して、前記レーザ光の照射領域よりも
広い照射領域をもって急速加熱処理のためのランプ光を
照射し、この状態で、前記レーザ光および前記ランプ光
の照射領域と前記基板とをY方向に相対的に移動させる
ことにより、前記半導体膜を溶融結晶化するにあたっ
て、前記ランプ光の照射領域のY方向における中心部分
を、前記レーザ光の照射領域のY方向における中心部分
から、前記レーザ光および前記ランプ光の照射領域に対
して前記基板が相対的に移動する方向にずらし、半導体
膜の、薄膜トランジスタ形成予定領域を照射するときに
は、前記相対的に移動させる速度を低速にし、薄膜トラ
ンジスタの間の領域を照射するときには、前記相対的に
移動させる速度を高速にすることを特徴とする半導体膜
の結晶化方法。 - 【請求項6】 基板上の面方向で互いに直交する方向を
X方向およびY方向としたときに、前記基板の表面上に
形成した非晶質の半導体膜を結晶化させるために、前記
半導体膜に対して、レーザ光の照射領域がX方向に長い
ラインビームを照射するとともに、該レーザ光の照射領
域を含む領域に対して、前記レーザ光の照射領域よりも
広い照射領域をもって急速加熱処理のためのランプ光を
照射し、この状態で、前記レーザ光および前記ランプ光
の照射領域と前記基板とをY方向に相対的に移動させる
ことにより、前記半導体膜を溶融結晶化するにあたっ
て、前記ランプ光の照射領域のY方向における中心部分
を、前記レーザ光の照射領域のY方向における中心部分
から、前記レーザ光および前記ランプ光の照射領域に対
して前記基板が相対的に移動する方向と反対方向にずら
し、半導体膜の、薄膜トランジスタ形成予定領域を照射
するときには、前記相対的に移動させる速度を低速に
し、薄膜トランジスタの間の領域を照射するときには、
前記相対的に移動させる速度を高速にすることを特徴と
する半導体膜の結晶化方法。 - 【請求項7】 請求項1ないし6のいずれかの項に規定
する半導体膜の結晶化方法によって得た半導体膜から形
成することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項8】 請求項7に規定する薄膜トランジスタの
製造方法を用いて形成することを特徴とするアクティブ
マトリクス基板の製造方法。 - 【請求項9】 基板上の面方向で互いに直交する方向を
X方向およびY方向としたときに、前記基板の表面上に
形成した非晶質の半導体膜を結晶化させるために、前記
半導体膜に対して、レーザ光の照射領域がX方向に長い
ラインビームを照射するとともに、該レーザ光の照射領
域に向けて、急速加熱処理のためのランプ光を照射し、
この状態で、前記レーザ光および前記ランプ光の照射領
域と前記基板とをY方向に相対的に移動させることによ
り、前記半導体膜を溶融結晶化する半導体膜の結晶化方
法において、 半導体膜の、薄膜トランジスタ及びドライバ部形成予定
領域を照射するときには、前記相対的に移動させる速度
を低速にし、薄膜トランジスタとドライバ部の間の領域
を照射するときには、前記相対的に移動させる速度を高
速にすることを特徴とするアクティブマトリクス基板の
製造方法。 - 【請求項10】 基板上の面方向で互いに直交する方向
をX方向およびY方向としたときに、前記基板の表面上
に形成した非晶質の半導体膜を結晶化させるために、前
記半導体膜に対して、レーザ光の照射領域がX方向に長
いラインビームを照射するとともに、該レーザ光の照射
領域に隣接する領域に向けて、急速加熱処理のためのラ
ンプ光を照射し、この状態で、前記レーザ光および前記
ランプ光の照射領域と前記基板とをY方向に相対的に移
動させることにより、前記半導体膜を溶融結晶化する半
導体膜の結晶化方法において、 前記半導体膜に対してレーザアニールとそれに続く急速
加熱処理とを連続的に行い、半導体膜の、薄膜トランジ
スタ及びドライバ部形成予定領域を照射するときには、
前記相対的に移動させる速度を低速にし、薄膜トランジ
スタとドライバ部の間の領域を照射するときには、前記
相対的に移動させる速度を高速にすることを特徴とする
アクティブマトリクス基板の製造方法。 - 【請求項11】 基板上の面方向で互いに直交する方向
をX方向およびY方向としたときに、前記基板の表面上
に形成した非晶質の半導体膜を結晶化させるアニール工
程では、前記半導体膜に対して、レーザ光の照射領域が
X方向に長いラインビームを照射するとともに、該レー
ザ光の照射領域に隣接する領域に向けて、急速加熱処理
のためのランプ光を照射し、この状態で、前記レーザ光
および前記ランプ光の照射領域と前記基板とをY方向に
相対的に移動させることにより、前記半導体膜を溶融結
晶化する半導体膜の結晶化方法において、 前記半導体膜に対して急速加熱処理とそれに続くレーザ
アニールとを連続的に行い、半導体膜の、薄膜トランジ
スタ及びドライバ部形成予定領域を照射するときには、
前記相対的に移動させる速度を低速にし、薄膜トランジ
スタとドライバ部の間の領域を照射するときには、前記
相対的に移動させる速度を高速にすることを特徴とする
アクティブマトリクス基板の製造方法。 - 【請求項12】 基板上の面方向で互いに直交する方向
をX方向およびY方向としたときに、前記基板の表面上
に形成した非晶質の半導体膜を結晶化させるために、前
記半導体膜に対して、レーザ光の照射領域がX方向に長
いラインビームを照射するとともに、該レーザ光の照射
領域を含む領域に対して、前記レーザ光の照射領域より
も広い照射領域をもって急速加熱処理のためのランプ光
を照射し、この状態で、前記レーザ光および前記ランプ
光の照射領域と前記基板とをY方向に相対的に移動させ
ることにより、前記半導体膜を溶融結晶化するにあたっ
て、前記ランプ光の照射領域のY方向における中心部分
と、前記レーザ光の照射領域のY方向における中心部分
とを重ね、半導体膜の、薄膜トランジスタ及びドライバ
部形成予定領域を照射するときには、前記相対的に移動
させる速度を低速にし、薄膜トランジスタとドライバ部
の間の領域を照射するときには、前記相対的に移動させ
る速度を高速にすることを特徴とするアクティブマトリ
クス基板の製造方法。 - 【請求項13】 基板上の面方向で互いに直交する方向
をX方向およびY方向としたときに、前記基板の表面上
に形成した非晶質の半導体膜を結晶化させるために、前
記半導体膜に対して、レーザ光の照射領域がX方向に長
いラインビームを照射するとともに、該レーザ光の照射
領域を含む領域に対して、前記レーザ光の照射領域より
も広い照射領域をもって急速加熱処理のためのランプ光
を照射し、この状態で、前記レーザ光および前記ランプ
光の照射領域と前記基板とをY方向に相対的に移動させ
ることにより、前記半導体膜を溶融結晶化するにあたっ
て、前記ランプ光の照射領域のY方向における中心部分
を、前記レーザ光の照射領域のY方向における中心部分
から、前記レーザ光および前記ランプ光の照射領域に対
して前記基板が相対的に移動する方向にずらし、半導体
膜の、薄膜トランジスタ及びドライバ部形成予定領域を
照射するときには、前記相対的に移動させる速度を低速
にし、薄膜トランジスタとドライバ部の間の領域を照射
するときには、前記相対的に移動させる速度を高速にす
ることを特徴とするアクティブマトリクス基板の製造方
法。 - 【請求項14】 基板上の面方向で互いに直交する方向
をX方向およびY方向としたときに、前記基板の表面上
に形成した非晶質の半導体膜を結晶化させるために、前
記半導体膜に対して、レーザ光の照射領域がX方向に長
いラインビームを照射するとともに、該レーザ光の照射
領域を含む領域に対して、前記レーザ光の照射領域より
も広い照射領域をもって急速加熱処理のためのランプ光
を照射し、この状態で、前記レーザ光および前記ランプ
光の照射領域と前記基板とをY方向に相対的に移動させ
ることにより、前記半導体膜を溶融結晶化するにあたっ
て、前記ランプ光の照射領域のY方向における中心部分
を、前記レーザ光の照射領域のY方向における中心部分
から、前記レーザ光および前記ランプ光の照射領域に対
して前記基板が相対的に移動する方向と反対方向にずら
し、半導体膜の、薄膜トランジスタ及びドライバ部形成
予定領域を照射するときには、前記相対的に移動させる
速度を低速にし、薄膜トランジスタとドライバ部の間の
領域を照射するときには、前記相対的に移動させる速度
を高速にすることを特徴とするアクティブマトリクス基
板の製造方法。 - 【請求項15】 請求項8ないし14に規定するアクテ
ィブマトリクス基板の製造方法より製造されたことを特
徴とするアクティブマトリクス基板。 - 【請求項16】 請求項15に規定するアクティブマト
リクス基板を備えることを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項17】 請求項1ないし3のいずれかの項に規
定する半導体膜の結晶化方法に用いるアニール装置であ
って、前記レーザ光を照射するレーザ光照射装置と、前
記ランプ光を照射するランプ光照射装置ことを有すると
を特徴とするアニール装置。 - 【請求項18】 請求項4ないし6のいずれかの項に規
定する半導体膜の結晶化方法に用いるアニール装置であ
って、前記レーザ光を照射するレーザ光照射装置と、前
記レーザ光の照射領域よりも広い照射領域をもって前記
ランプ光を照射するランプ光照射装置とを有することを
特徴とするアニール装置。
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