JPH0242717A - エネルギービーム照射方法 - Google Patents
エネルギービーム照射方法Info
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- JPH0242717A JPH0242717A JP63192732A JP19273288A JPH0242717A JP H0242717 A JPH0242717 A JP H0242717A JP 63192732 A JP63192732 A JP 63192732A JP 19273288 A JP19273288 A JP 19273288A JP H0242717 A JPH0242717 A JP H0242717A
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Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、エネルギービームの照射方法に係り、特に薄
膜トランジスタの製造に必要なエネルギービーム照射方
法に関する。
膜トランジスタの製造に必要なエネルギービーム照射方
法に関する。
従来、例えば特開昭62−31111号公報に記載のよ
うに、エネルギービームを絶縁基板−ヒの薄膜に照射し
て、薄膜をアニールし、結晶性を向上させたり、不純物
を活性化し、特にパルス状のエネルギービームを照射す
る場合、この際、一般にエネルギービームのスポラ1へ
とスポラ1〜との間である一定の幅で重ねて、照射する
ことによって、照射されない領域をなくす方法が用いら
れている。
うに、エネルギービームを絶縁基板−ヒの薄膜に照射し
て、薄膜をアニールし、結晶性を向上させたり、不純物
を活性化し、特にパルス状のエネルギービームを照射す
る場合、この際、一般にエネルギービームのスポラ1へ
とスポラ1〜との間である一定の幅で重ねて、照射する
ことによって、照射されない領域をなくす方法が用いら
れている。
特開昭63−10516号公報に記載のように、双峰状
のエネルギー分布を持つエネルギービームを用いた場合
、双峰ビームの一方の峰が前に走査した双峰ビームの他
方の峰にほぼ重ね合わさるように順次ビームアニールす
る方法が記載されている。
のエネルギー分布を持つエネルギービームを用いた場合
、双峰ビームの一方の峰が前に走査した双峰ビームの他
方の峰にほぼ重ね合わさるように順次ビームアニールす
る方法が記載されている。
エネルギービームはビームのスポット内においてエネル
ギー密度分布を持ち、ビームスポットの周辺においては
エネルギー密度が低い。また、ビーム間領域をなくすた
めに、現在ビームスポットとビームスポット間をある程
度重ねて、基板全面を照射する方法が用いられている。
ギー密度分布を持ち、ビームスポットの周辺においては
エネルギー密度が低い。また、ビーム間領域をなくすた
めに、現在ビームスポットとビームスポット間をある程
度重ねて、基板全面を照射する方法が用いられている。
しかし、−旦、エネルギービームによるアニール(例え
ば、レーザアニール)照射を行なうと、エネルギー密度
の低いビーム周辺部に相当する薄膜が結晶化され、ビー
ム中心領域より結晶性の悪い領域が出来てしまう。この
領域に再びビームを照射(以下、重なる照射と称す)し
ても、結晶性が良くならない」−に、さらに膜はがれと
口う問題が起る。しかも。
ば、レーザアニール)照射を行なうと、エネルギー密度
の低いビーム周辺部に相当する薄膜が結晶化され、ビー
ム中心領域より結晶性の悪い領域が出来てしまう。この
領域に再びビームを照射(以下、重なる照射と称す)し
ても、結晶性が良くならない」−に、さらに膜はがれと
口う問題が起る。しかも。
結晶性の不均一性の問題もあるため、良質な再結晶化膜
が得られなかった。
が得られなかった。
本発明の目的は、絶縁基板上に多数の半導体能動素子を
形成するのに好適な再結晶化瞑を得るためのエネルギー
ビーム照射方法を提供する。
形成するのに好適な再結晶化瞑を得るためのエネルギー
ビーム照射方法を提供する。
本発明の上記目的を達成するために、下記の手段を採用
した。
した。
本発明で使われるスポット径(ビーム径)とは有効スポ
ット径であり、第2図に示すようにビームのピークパワ
ー密度強度の1/e4あろいは1.83%の強度を持つ
位置のビーム中心からの距離の8倍と定義する(第2図
のD+、)。また、ビームのピークパワー密度強度から
L/c”、あるいは13.5%だけ低下する位置すなわ
ち86.5%の強度を持つ位置からビームピークパワー
密度強度の1/e’(あるいは1.83%)に低下する
位置までの領域をビーム周辺エネルギー低下領域と定義
する(第2図の25)。
ット径であり、第2図に示すようにビームのピークパワ
ー密度強度の1/e4あろいは1.83%の強度を持つ
位置のビーム中心からの距離の8倍と定義する(第2図
のD+、)。また、ビームのピークパワー密度強度から
L/c”、あるいは13.5%だけ低下する位置すなわ
ち86.5%の強度を持つ位置からビームピークパワー
密度強度の1/e’(あるいは1.83%)に低下する
位置までの領域をビーム周辺エネルギー低下領域と定義
する(第2図の25)。
半導体能動素子の配列を持つ基板内の上記素子内、素子
間の再結晶化の不均一性をなくすために、ビームのピー
クパワーエネルギー密度強度から1/e2、あるいは1
3.5%だけ、低下する領域すなわち、ピークエネルギ
ーの86.5%以上のエネルギーを持つ領域第2図の2
6(以下エネルギー−一定領域26と定義し、略称する
)に」1記素子が完全に入れるように、エネルギービー
ムスポットの位置、スポットの怪、形状を決めておく。
間の再結晶化の不均一性をなくすために、ビームのピー
クパワーエネルギー密度強度から1/e2、あるいは1
3.5%だけ、低下する領域すなわち、ピークエネルギ
ーの86.5%以上のエネルギーを持つ領域第2図の2
6(以下エネルギー−一定領域26と定義し、略称する
)に」1記素子が完全に入れるように、エネルギービー
ムスポットの位置、スポットの怪、形状を決めておく。
また、第3図に示す様に、半導体能動素子部分の膜はが
れを防ぐために、上記素子を形成する領域23に同じ結
晶化過程にエネルギービームスポツトを重ねて照射しな
いように、すなわち、ビームスポットとビームスボッ1
〜の重なる部分24が上記素子領域23に重ね合わさな
いように試料の移動量、あるいはエネルギービームの移
動量(所謂スキャン幅、あるいはスキャンピッチ)を決
めておく。
れを防ぐために、上記素子を形成する領域23に同じ結
晶化過程にエネルギービームスポツトを重ねて照射しな
いように、すなわち、ビームスポットとビームスボッ1
〜の重なる部分24が上記素子領域23に重ね合わさな
いように試料の移動量、あるいはエネルギービームの移
動量(所謂スキャン幅、あるいはスキャンピッチ)を決
めておく。
上記エネルギー低下領域25.上記ビー11スボツ1〜
とスポットの重なる領域24を上記素子と素子の間に入
れるように、順次エネルギービームを照射し、レーザア
ニールを行なう。
とスポットの重なる領域24を上記素子と素子の間に入
れるように、順次エネルギービームを照射し、レーザア
ニールを行なう。
また、」1記の目的を達成するために、次の様な第2の
手段を採用した。
手段を採用した。
液晶デイスプレィの周辺回路のような絶縁基板上に形成
される半導体能動素子の場合、その面積が大きいため、
エネルギービームスポットの径。
される半導体能動素子の場合、その面積が大きいため、
エネルギービームスポットの径。
形状、スキャン幅の変化だけでは上述の目的を達成しき
れない場合もあるので、次の手段を採用した。
れない場合もあるので、次の手段を採用した。
第7図に示すように、絶′a基板上に形成される駆動用
の周辺回路71のような大面積を有する回路を、それぞ
れが、上記ビームスポットのエネルギー一定領域26に
入るように分割する。分割された周辺回路を以下分割周
辺回路73と呼ぶ。
の周辺回路71のような大面積を有する回路を、それぞ
れが、上記ビームスポットのエネルギー一定領域26に
入るように分割する。分割された周辺回路を以下分割周
辺回路73と呼ぶ。
この場合のビームの照射方法について、さらに。
第4図を用いて説明する。第4図では1周辺回路71に
相当するものとして半導体能動素子を考える。この半導
体能動素子を分割して1分割半導体能動素子31とする
。この分割半導体能動素子は、第7図では分割周辺回路
73に相当する。
相当するものとして半導体能動素子を考える。この半導
体能動素子を分割して1分割半導体能動素子31とする
。この分割半導体能動素子は、第7図では分割周辺回路
73に相当する。
第4図に示すように、符号21で示すエネルギー強度分
布を有するエネルギービームスポット22とスポット2
2の重なる部分24が分割半導体能動素子31の形成領
域と重ならないように、分割半導体能動素子間領域33
の幅を決めておく。
布を有するエネルギービームスポット22とスポット2
2の重なる部分24が分割半導体能動素子31の形成領
域と重ならないように、分割半導体能動素子間領域33
の幅を決めておく。
エネルギービーム照射の後、これらの分割半導体素子3
1を結線32で結ぎ、最終的な回路とする。
1を結線32で結ぎ、最終的な回路とする。
絶8基板上の膜の同一部分に、繰返しエネルギービーム
を照射すると、1回目のエネルギービームの照射によっ
て膜がそのビームに対し、透過率がよくなって、2回目
の照射によって、膜と基板界面付近が熱される。そのた
め、その部分の膜がはがれやすくなる。
を照射すると、1回目のエネルギービームの照射によっ
て膜がそのビームに対し、透過率がよくなって、2回目
の照射によって、膜と基板界面付近が熱される。そのた
め、その部分の膜がはがれやすくなる。
本発明の上記手段を用いれば、半導体能動素子となる領
域の膜に重ねてエネルギービームを照射しないため、適
切な入射エネルギーの選定によって、高結晶化、しかも
膜はがれのない好適な再結晶化膜が得られる。
域の膜に重ねてエネルギービームを照射しないため、適
切な入射エネルギーの選定によって、高結晶化、しかも
膜はがれのない好適な再結晶化膜が得られる。
また、本発明によれば半導体能動素子を完全にエネルギ
ー一定領域に入れることによって、半導体能動素子内が
ほぼ同じエネルギー照射を受けるので、上記素子内が同
じ再結晶化効果が得られる。
ー一定領域に入れることによって、半導体能動素子内が
ほぼ同じエネルギー照射を受けるので、上記素子内が同
じ再結晶化効果が得られる。
これによって、均一な再結晶化膜が得られる。
以下、図面を用いて、本発明の一実施例を説明する。第
5図は本発明を用いた液晶デイスプレィの画素用薄膜ト
ランジスタ(以下T P Tと略称)の断面構造を示す
図である。絶縁基板たる歪温度580℃のガラス基板4
1の上に、低圧気相成長法(以下LPCVD法と称す)
により、約1500人の厚さのアモルファスシリコン膜
を堆積させる。
5図は本発明を用いた液晶デイスプレィの画素用薄膜ト
ランジスタ(以下T P Tと略称)の断面構造を示す
図である。絶縁基板たる歪温度580℃のガラス基板4
1の上に、低圧気相成長法(以下LPCVD法と称す)
により、約1500人の厚さのアモルファスシリコン膜
を堆積させる。
画素部となる領域の膜を波長308nmのX e CQ
パルスエキシマレーザで約350 m J / a+1
のピークエネルギーで照射し、再結晶化させた。この際
、第6図に示すレーザー照射装置dを用いた。試料基板
面上57のビームスポットは有効ビーム領域27.2.
91111(DL) X2.5mm (DLL)の長方
形であり、また、そのうちエネルギー一定領域26は2
.5mm(De) X 2.1nm (Dae)である
。照射された半導体能動素子23は50μ×20μmの
口径であり、素子と素子間の距離は左右150μm(1
1)、上下450μm(12)である。第1図に示すよ
うに、横方向に関して、上記素子を完全にビームのエネ
ルギー一定領域26に入れるために、18列ごとに素子
間距離を150μmから300μmになるように配列を
変更する(第1図の第n列及び第n+18列)。この例
では、横方向ではビームスポット22とスポット22の
重なる領域24の幅とビー11の周辺エネルギー低下領
域25との幅と一致している。この値は200μmであ
る。
パルスエキシマレーザで約350 m J / a+1
のピークエネルギーで照射し、再結晶化させた。この際
、第6図に示すレーザー照射装置dを用いた。試料基板
面上57のビームスポットは有効ビーム領域27.2.
91111(DL) X2.5mm (DLL)の長方
形であり、また、そのうちエネルギー一定領域26は2
.5mm(De) X 2.1nm (Dae)である
。照射された半導体能動素子23は50μ×20μmの
口径であり、素子と素子間の距離は左右150μm(1
1)、上下450μm(12)である。第1図に示すよ
うに、横方向に関して、上記素子を完全にビームのエネ
ルギー一定領域26に入れるために、18列ごとに素子
間距離を150μmから300μmになるように配列を
変更する(第1図の第n列及び第n+18列)。この例
では、横方向ではビームスポット22とスポット22の
重なる領域24の幅とビー11の周辺エネルギー低下領
域25との幅と一致している。この値は200μmであ
る。
また横方向にビームスポットのエネルギー一定領域26
に計18個の半導体能動索子23が入っている。
に計18個の半導体能動索子23が入っている。
縦方向に関しては、素子間距離が大きいので、上記素子
の配列を変更する必要はない。この方向にビームスポッ
ト22ごとのエネルギー一定領域26に計5個の上記素
子23が入っている。
の配列を変更する必要はない。この方向にビームスポッ
ト22ごとのエネルギー一定領域26に計5個の上記素
子23が入っている。
縦方向ではスポット22とスポット22の重なる領域2
4aの幅は250μmであり、ビームスポット22の周
辺エネルギー低下領域25aの幅は200μmである。
4aの幅は250μmであり、ビームスポット22の周
辺エネルギー低下領域25aの幅は200μmである。
エネルギー低下領域25.25a及びスポット22とス
ポット22の重なる領域24.24aには上記素子23
が配列されていないことが第1図で明らかになっている
。
ポット22の重なる領域24.24aには上記素子23
が配列されていないことが第1図で明らかになっている
。
但し第1図では実際の上記素子の一部しか描いていない
。以外は省略して点線で記しである。レーザ照射スポッ
トは3スポット分に相当するように一部省略して記しで
ある。
。以外は省略して点線で記しである。レーザ照射スポッ
トは3スポット分に相当するように一部省略して記しで
ある。
ビームスキャン幅(スキャンピッチ)は横方向2.7m
で、縦方向2.25anである。
で、縦方向2.25anである。
上述の条件で試料ステージを縦、横方向に二次元的に、
繰返し基板全面を照射したことによって。
繰返し基板全面を照射したことによって。
1つのTPT素子部に対して複数回のレーザーを照射し
ないことができた。これによって、素子部の膜はがれを
防ぐことが出来た。また、すへての素子領域に照射され
るエネルギーのバラツキが±6.8%以内であるため、
均一な結晶化シリコン膜が得られた。
ないことができた。これによって、素子部の膜はがれを
防ぐことが出来た。また、すへての素子領域に照射され
るエネルギーのバラツキが±6.8%以内であるため、
均一な結晶化シリコン膜が得られた。
その後、絶縁膜5iOz45を膜厚1000人を形成し
、ゲート電極46用にLPGVD+漠を膜厚1000人
堆積させた。ホト・エッチ工程によって、素子部を形成
し、イオン打込み法によりP(リン)を30KeVのエ
ネルギーで5X10工5個/ cJのドーズ量を与える
。その上にキャッピング用Si○2膜を膜厚1000人
形成した後、温度600℃2時間24hr於て画素用の
薄膜1〜ランジスタのソース、ドレイン領域42.43
を不純物熱活性化を行なった。その後、Afl配線48
を形成し、 I T O(Tnclium Tita
n 0xyde)からなる透明電極を堆積させる。ホト
・エッチ工程によって、液晶デイスプレィ用画素部T
F ’rが形成された。
、ゲート電極46用にLPGVD+漠を膜厚1000人
堆積させた。ホト・エッチ工程によって、素子部を形成
し、イオン打込み法によりP(リン)を30KeVのエ
ネルギーで5X10工5個/ cJのドーズ量を与える
。その上にキャッピング用Si○2膜を膜厚1000人
形成した後、温度600℃2時間24hr於て画素用の
薄膜1〜ランジスタのソース、ドレイン領域42.43
を不純物熱活性化を行なった。その後、Afl配線48
を形成し、 I T O(Tnclium Tita
n 0xyde)からなる透明電極を堆積させる。ホト
・エッチ工程によって、液晶デイスプレィ用画素部T
F ’rが形成された。
第7図に、本発明の他の実施例を示す。
液晶デイスプレィの周辺回路部に用いられる’I” F
Tの断面構造を第8図に示す。
Tの断面構造を第8図に示す。
上記実施例で形成された膜の周辺回路となる領域を次の
ような方法で再結晶化した。
ような方法で再結晶化した。
画素部の時と異なった光学特性を持つ第6図のオプテイ
カルインテグレータ53.集光レンズ54、縮小レンズ
55で構成された第6図のような光学系装置で、有効ビ
ームスポット270径が1111關X11mm、エネル
ギー一定領域26が口径10nraX10mmのエキシ
マレーザ−(λ=308nm、ピークパワー強度350
nJ/ad)スポットが得られた。
カルインテグレータ53.集光レンズ54、縮小レンズ
55で構成された第6図のような光学系装置で、有効ビ
ームスポット270径が1111關X11mm、エネル
ギー一定領域26が口径10nraX10mmのエキシ
マレーザ−(λ=308nm、ピークパワー強度350
nJ/ad)スポットが得られた。
上記のスポット口径に合せて、第7図(a)の周辺回路
部分71を第7図(b)のように9冊×911Ilに分
割した。また、分割回路73間の距離74を21mとし
た。
部分71を第7図(b)のように9冊×911Ilに分
割した。また、分割回路73間の距離74を21mとし
た。
第7図(b)の周辺回路部を拡大したのは第9図である
。第9図に示すように本例ではスキャンピッチは1la
aすなわちビームスポットとスポットの間は重らないよ
うにした。これによって膜はがれの発生を防いだ。また
、ビームスポット周辺エネルギー低下領域25(この例
では0.5nn)は分割回路73から外れたため、分割
回路73内に照射されるレーザビームのエネルギーのバ
ラツキ上6.8%以内となり、均一な結晶化シリコン膜
が得られた。
。第9図に示すように本例ではスキャンピッチは1la
aすなわちビームスポットとスポットの間は重らないよ
うにした。これによって膜はがれの発生を防いだ。また
、ビームスポット周辺エネルギー低下領域25(この例
では0.5nn)は分割回路73から外れたため、分割
回路73内に照射されるレーザビームのエネルギーのバ
ラツキ上6.8%以内となり、均一な結晶化シリコン膜
が得られた。
その後上記実施例と同様に、不純物活性化後。
分割回路間を結線74を用いて結線し、最終的な周辺回
路とする。
路とする。
本発明によれば、エネルギービームの照射による半導体
能動素子を形成する膜のはがれ及び結晶化の不均一性を
なくし、゛ト導体能動素子を形成するのにH適な再結晶
化膜を得ることができる。
能動素子を形成する膜のはがれ及び結晶化の不均一性を
なくし、゛ト導体能動素子を形成するのにH適な再結晶
化膜を得ることができる。
第1図は本発明を示すビームスボッ!−とスポットの重
なり合せ方と半導体能動素子の位は関係を示す図である
。 第2図はエネルギービームの強度分布を示す図である。 第3図はエネルギービームのエネルギー強度分布と半導
体能動素子の配列関係を示す図である。 第4図はエネルギービームのエネルギー強度分布及びそ
の重なり合せ方と分割半導体能動素子との関係を示す図
である。 第5図は本発明の一実施例の薄1漠トランジスタの断面
構造を示す図である。 第6図は本発明で使用した照射装置の略図である。 第7図は実施例で使用した分割周辺回路の例を示す図で
ある。 第8図は本発明の他の実施例の薄膜トランジスタ断面を
示す図である。 第9図は実施例中の周辺回路の分割方法とエネルギービ
ームの照射法の関係を示す図である。 24・・・ビームスポットとスポットの重なる領域。 25・・・ビーム周辺エネルギー低下領域、26・・エ
ネルギー−窓領域。
なり合せ方と半導体能動素子の位は関係を示す図である
。 第2図はエネルギービームの強度分布を示す図である。 第3図はエネルギービームのエネルギー強度分布と半導
体能動素子の配列関係を示す図である。 第4図はエネルギービームのエネルギー強度分布及びそ
の重なり合せ方と分割半導体能動素子との関係を示す図
である。 第5図は本発明の一実施例の薄1漠トランジスタの断面
構造を示す図である。 第6図は本発明で使用した照射装置の略図である。 第7図は実施例で使用した分割周辺回路の例を示す図で
ある。 第8図は本発明の他の実施例の薄膜トランジスタ断面を
示す図である。 第9図は実施例中の周辺回路の分割方法とエネルギービ
ームの照射法の関係を示す図である。 24・・・ビームスポットとスポットの重なる領域。 25・・・ビーム周辺エネルギー低下領域、26・・エ
ネルギー−窓領域。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、エネルギービームを用いて、絶縁基板上に形成され
る多数の半導体能動素子をアニールする方法において、
半導体能動素子の形成する薄膜領域に、エネルギービー
ムスポットが1回のみ照射されるようにしたことを特徴
とするエネルギービーム照射方法。 2、請求項1において、エネルギービームのスポットと
スポットの重なる部分が半導体能動素子の形成する薄膜
領域からはずれるように照射することを特徴とするエネ
ルギービーム照射方法。 3、請求項1において、エネルギービームスポットとス
ポットの重なる部分が半導体能動素子を形成する薄膜領
域からはずれるように半導体能動素子を配置することを
特徴とするエネルギービーム照射方法。 4、ガウシアン分布を持つエネルギービームを用いて、
半導体能動素子をアニールする方法において、半導体能
動素子がエネルギービームのエネルギーのピーク強度の
1−1/e^2以上の強度を持つ領域に入れるように、
照射することを特徴とするエネルギービーム照射方法。 5、ガウシアン分布を持つエネルギービームを用いて、
半導体能動素子をアニールする方法において、半導体能
動素子がエネルギービームのエネルギーのピーク強度の
(1−1/e^2)以上の強度を持つ領域に入れるよう
に、半導体能動素子を配置することを特徴とするエネル
ギービーム照射方法。 6、請求項1において、エネルギービームのスポットと
スポットの重なる部分が半導体能動素子の形成する薄膜
領域からはずれるように、半導体能動素子を分割して形
成し、結線により、一体化をすることを特徴とするエネ
ルギービーム照射方法。 7、ガウシアン分布を持つエネルギービームを用いて、
半導体能動素子をアニールする方法において、半導体能
動素子をエネルギービームのエネルギーのピーク強度の
(1−1/e^2)以上の強度を持つ領域に入れられる
ように、分割して形成し、結線により、一体化すること
を特徴とするエネルギービーム照射方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63192732A JPH0242717A (ja) | 1988-08-03 | 1988-08-03 | エネルギービーム照射方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63192732A JPH0242717A (ja) | 1988-08-03 | 1988-08-03 | エネルギービーム照射方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0242717A true JPH0242717A (ja) | 1990-02-13 |
Family
ID=16296146
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63192732A Pending JPH0242717A (ja) | 1988-08-03 | 1988-08-03 | エネルギービーム照射方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0242717A (ja) |
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