JPH1187670A - Fabrication of semiconductor device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain good element characteristics by inclining the breadthwise direction of channel against the long axis direction of a region to be irradiated with a pulse laser thereby preventing fluctuation in the irradiating energy of pulse laser from having effect on the characteristics of a semiconductor element. SOLUTION: Direction of a line beam is differentiated from a channel region for an element having channel width wider than the pitch of a pulse laser. Since a part of channel region deviates from a detective crystallization region R when it occurs to pass through the channel region, partial MG of moving path is held in good state. According to the arrangement, fluctuation in the irradiating energy of pulse laser has no effect on the characteristics of a semiconductor element and the characteristics thereof can be enhanced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置、特
に、液晶表示装置（ＬＣＤ）、エレクトロルミネッセン
ス（ＥＬ）表示装置等、アクティブマトリクス型ディス
プレイ装置に用いられる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：th
in film tansistor）を、表示部におけるスイッチング
素子として形成するとともに、周辺部に駆動回路を構成
すべく形成した周辺駆動回路一体型ディスプレイの製造
方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film transistor (TFT) used for an active matrix type display device such as a semiconductor device, in particular, a liquid crystal display (LCD) and an electroluminescence (EL) display.
The present invention relates to a method of manufacturing a peripheral drive circuit integrated display in which an in-film tansistor is formed as a switching element in a display portion and a drive circuit is formed in a peripheral portion.

【０００２】[0002]

【従来の技術】光学部材として液晶や有機エレクトロル
ミネッセンス（ＥＬ）を用いた表示素子からなる平面デ
ィスプレイ装置は、小型、薄型、低消費電力などの利点
を有し、ＯＡ機器、ＡＶ機器等の分野で実用化が進めら
れている。これらＬＣＤや有機ＥＬディスプレイ装置で
は、各表示素子の画像情報の保持と書き換えのタイミン
グを制御するスイッチング素子として、液晶やＥＬを支
持する基板上にＴＦＴを作り込んだアクティブマトリク
ス型が、その画質の良さから主流となってる。中でも、
ＴＦＴを表示素子のスイッチング素子としてのみなら
ず、表示素子を駆動する周辺ドライバーを構成すべく表
示素子群の周辺にも形成したドライバー内蔵型が開発さ
れ、更なる小型化や低コスト化が実現をしている。2. Description of the Related Art A flat display device comprising a display element using liquid crystal or organic electroluminescence (EL) as an optical member has advantages of small size, thin shape, low power consumption, and the like, and is used in the field of OA equipment, AV equipment, and the like. Is being put to practical use. In these LCD and organic EL display devices, an active matrix type in which a TFT is formed on a substrate supporting a liquid crystal or EL is used as a switching element for controlling the timing of holding and rewriting image information of each display element. It has become mainstream because of its goodness. Among them,
A built-in driver has been developed that forms the TFT not only as a switching element for the display element but also around the display element group to constitute a peripheral driver for driving the display element, realizing further miniaturization and lower cost. doing.

【０００３】ドライバー内蔵型の表示装置に用いるＴＦ
Ｔとしては、ドライバーにも適用できる動作速度と、耐
熱性の低い安価なガラス基板上に作成できる成膜温度の
低さから、チャンネル層に多結晶半導体特にポリシリコ
ン（ｐ−Ｓｉ）を用いたものが適している。ポリシリコ
ンの形成に当たっては、基板上に形成されたアモルファ
スシリコンにレーザーアニールを施すことにより、支持
基板温度を４００〜６００℃に抑えながら結晶化するこ
とができ、こうして得たｐ−Ｓｉを使ってＴＦＴを形成
するという方法により、無アルカリガラス基板上にドラ
イバー回路を作成することが可能となる。[0003] TF used in a display device with a built-in driver
As T, a polycrystalline semiconductor, particularly polysilicon (p-Si) was used for the channel layer because of the operation speed applicable to a driver and the low film formation temperature that can be formed on an inexpensive glass substrate having low heat resistance. Things are suitable. In forming polysilicon, by performing laser annealing on amorphous silicon formed on the substrate, crystallization can be performed while suppressing the temperature of the supporting substrate to 400 to 600 ° C., and p-Si thus obtained is used. By a method of forming a TFT, a driver circuit can be formed on a non-alkali glass substrate.

【０００４】図８は、このようなレーザーアニールを行
うためのレーザーアニール装置の構成図である。（５
１）はパルスレーザーを発生する発振源、（５２）は、
レンズ（５５）、ミラー（５６）からなる光学系、（５
３）は最終照射部、（５４）は内部に被処理基板（５
９）を支持するステージ（５８）を装備した処理チャン
バである。レーザー発振源（５１）において発生された
エキシマレーザー等のレーザー光は、光学系（５２）に
送出される。光学系（５２）において、各種レンズ（５
５）はシリンドリカルレンズ、コンデンサレンズ等であ
り、ここを通過する間にレーザー光は所定の断面形状に
整形されたレーザービームとされる。レーザービームは
四角形、中でも、長軸方向が短軸方向に対して非常に大
きなライン状とされる。このラインビームは、チャンバ
（５４）に設けれた透明な窓（６０）を通して、チャン
バ（５４）内の被処理基板（５９）に照射される。比処
理基板（５９）を載せたステージ（５８）は平面上を水
平方向及び垂直方向に可動で、相対的に比処理基板（５
９）上をラインビームがスキャンされる。FIG. 8 is a configuration diagram of a laser annealing apparatus for performing such laser annealing. (5
1) is an oscillation source for generating a pulse laser, and (52) is
An optical system including a lens (55) and a mirror (56);
3) is a final irradiation part, and (54) is a substrate to be processed (5) inside.
9) A processing chamber equipped with a stage (58) for supporting the same. Laser light such as an excimer laser generated in the laser oscillation source (51) is sent to the optical system (52). In the optical system (52), various lenses (5
Reference numeral 5) denotes a cylindrical lens, a condenser lens or the like, and while passing therethrough, the laser beam is converted into a laser beam having a predetermined cross-sectional shape. The laser beam has a rectangular shape, in particular, a long-axis direction having a very large line shape with respect to the short-axis direction. The line beam is applied to a substrate (59) to be processed in the chamber (54) through a transparent window (60) provided in the chamber (54). The stage (58) on which the ratio processing substrate (59) is mounted is movable in a horizontal direction and a vertical direction on a plane, and is relatively movable.
9) The line beam is scanned above.

【０００５】図９は、被処理基板（５９）の拡大断面図
である。無アルカリガラス等の基板（１０）上にＴＦＴ
のゲート電極（１１）と、これを覆うゲート絶縁膜（１
２）上に被処理膜であるａ−Ｓｉ（１３ａ）が形成され
ている。図１０は、得られたｐ−Ｓｉ（１３）を用いた
ＴＦＴの断面図である。図１１はＴＦＴの平面図であ
り、図９及び図１０は図１１のＡ−Ａ線に沿った断面図
となっている。ａ−Ｓｉ（１３Ａ）にレーザーアニール
を施すことにより得られたｐ−Ｓｉ（１３）は、ゲート
電極（１１）の上方を通過する領域に島状に残され、ゲ
ート電極（１１）の直上領域をノンドープのチャンネル
領域（ＣＨ）、その両側に不純物が低濃度にドーピング
されたＬＤ（Lightly Doped）領域（ＬＤ）、更にその
外側に、不純物が高濃度にドーピングされたソース領域
（Ｓ）及びドレイン領域（Ｄ）が形成されている。ｐ−
Ｓｉ（１３）及びＬＤ領域（ＬＤ）を形成する際にマス
クとして用いられた注入ストッパ膜（１４）を覆ってＳ
ｉＮｘ、ＳｉＯ2等の層間絶縁膜（１５）が形成されて
いる。層間絶縁膜（１５）上には、ソース電極（１６）
及びドレイン電極（１７）が形成され、層間絶縁膜（１
５）中に形成されたコンタクトホール（ＣＴ）を介して
各々ソース領域（Ｓ）及びドレイン領域（Ｄ）に接続さ
れている。FIG. 9 is an enlarged sectional view of a substrate (59) to be processed. TFT on substrate (10) such as non-alkali glass
Gate electrode (11) and a gate insulating film (1
2) An a-Si (13a) to be processed is formed thereon. FIG. 10 is a sectional view of a TFT using the obtained p-Si (13). FIG. 11 is a plan view of the TFT, and FIGS. 9 and 10 are cross-sectional views along the line AA in FIG. The p-Si (13) obtained by performing laser annealing on the a-Si (13A) is left in an island shape in a region passing above the gate electrode (11), and a region immediately above the gate electrode (11). Is a non-doped channel region (CH), an LD (Lightly Doped) region (LD) lightly doped with impurities on both sides thereof, and a source region (S) and a drain further heavily doped with impurities outside thereof. A region (D) is formed. p-
Covering the implantation stopper film (14) used as a mask when forming the Si (13) and the LD region (LD),
An interlayer insulating film (15) of iNx, SiO2 or the like is formed. A source electrode (16) is formed on the interlayer insulating film (15).
And a drain electrode (17) are formed, and the interlayer insulating film (1) is formed.
5) They are connected to the source region (S) and the drain region (D) through the contact holes (CT) formed therein.

【０００６】従来、比処理基板（５８）に形成される複
数のＴＦＴの向き即ちチャンネル領域（ＣＨ）のチャン
ネル幅の延長方向あるいはチャンネル長の延長方向は、
基板平面に関して、水平方向（Ｈ）を向くか、垂直方向
（Ｖ）を向いている。言い換えれば、各ＴＦＴ素子間
で、チャンネルの向きが互いに平行または直角をなす関
係となっている。また、ラインビームの向き即ちライン
ビームの辺、及び、基板の辺等も、水平方向（Ｈ）ある
いは垂直方向（Ｖ）を向いている。Conventionally, the direction of the plurality of TFTs formed on the ratio processing substrate (58), that is, the direction in which the channel width or the channel length of the channel region (CH) extends, is
With respect to the substrate plane, it is oriented in the horizontal direction (H) or in the vertical direction (V). In other words, the channel directions are parallel or perpendicular to each other between the TFT elements. In addition, the direction of the line beam, that is, the side of the line beam, the side of the substrate, and the like also face the horizontal direction (H) or the vertical direction (V).

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】図１２は、ａ−Ｓｉ
（１３Ａ）への照射レーザーエネルギー（横軸）と、そ
の時形成されるｐ−Ｓｉ（１３）のグレインサイズ（縦
軸）との関係図である。エネルギーが大きくなるに従っ
てグレインサイズも大きくなるが、最大のグレインさず
が得られるあるエネルギー値Ｅoを越えるとグレインサ
イズが急激に小さくなる。従って、所定のグレインサイ
ズを得るためには、エネルギーがＥdとＥuの狭い範囲内
になければならない。FIG. 12 shows a-Si
It is a relational diagram between laser energy (horizontal axis) applied to (13A) and the grain size (vertical axis) of p-Si (13) formed at that time. As the energy increases, the grain size also increases. However, when the energy exceeds a certain energy value Eo at which the maximum grain is not obtained, the grain size rapidly decreases. Therefore, in order to obtain a predetermined grain size, the energy must be within a narrow range of Ed and Eu.

【０００８】このため、ラインビームの照射エネルギー
が僅かでもばらついて、最適範囲Ｅd〜Ｅu間から外れる
と、結晶化が十分に行われず、グレインサイズの小さい
結晶化不良領域（Ｒ）が、ｐ−Ｓｉ中のある領域に生じ
る。図１１に、あるＴＦＴのチャンネル領域（ＣＨ）と
結晶化不良領域（Ｒ）との位置関係を示す。チャンネル
領域（ＣＨ）が、チャンネル幅Ｗがチャンネル長よりも
長い細長形状であるとき、図に示されるように、基板上
のあるＴＦＴに関して、チャンネルの向き即ちチャンネ
ル幅Ｗの延長方向と、結晶化不良領域（Ｒ）の向き即ち
結晶化不良領域（Ｒ）の長軸の延長方向との関係は、平
行であるか直角である。For this reason, if the irradiation energy of the line beam is slightly varied and deviates from the optimum range between Ed and Eu, crystallization is not sufficiently performed, and the poorly crystallized region (R) having a small grain size becomes p-p. It occurs in a certain area in Si. FIG. 11 shows a positional relationship between a channel region (CH) of a certain TFT and a poorly crystallized region (R). When the channel region (CH) has an elongated shape in which the channel width W is longer than the channel length, as shown in the drawing, the direction of the channel, that is, the extension direction of the channel width W, and the crystallization of a certain TFT on the substrate. The relationship between the direction of the defective region (R), that is, the direction in which the major axis of the defective crystallization region (R) extends, is parallel or perpendicular.

【０００９】図１１において、チャンネル領域（ＣＨ）
を結晶化不良領域（Ｒv）が縦断する場合は、チャンネ
ル領域（ＣＨ）中の移動経路の一部が結晶化不良領域
（Ｒv）により占められて悪化するに過ぎず(ＭＮ）、残
りの移動経路（ＭＧ）は結晶化不良領域（Ｒv）を回避
しているので、素子の正常な動作が可能となる。これに
対して、結晶化不良領域（Ｒh）がチャンネル領域（Ｃ
Ｈ）を横断する場合、結晶化不良領域（Ｒh）がチャン
ネル領域（ＣＨ）の一部でもかかっていると、全ての移
動経路（ＭＮh）が悪化し、この素子の特性は劣化す
る。In FIG. 11, a channel area (CH)
When the poorly crystallized region (Rv) vertically crosses, only a part of the movement path in the channel region (CH) is occupied by the poorly crystallized region (Rv) and deteriorates (MN). Since the path (MG) avoids the poor crystallization region (Rv), the element can operate normally. On the other hand, the poorly crystallized region (Rh) corresponds to the channel region (C
In the case of crossing H), if the poorly crystallized region (Rh) covers even a part of the channel region (CH), all the movement paths (MNh) are deteriorated, and the characteristics of this element are deteriorated.

【００１０】前述の如く、基板（５８）に形成されるＴ
ＦＴの中いくつかが、図１１に示すような特性の悪化を
被ると、これを含む装置全体が不良となる問題がある。As described above, T formed on the substrate (58)
When some of the FTs suffer from deterioration in characteristics as shown in FIG. 11, there is a problem that the entire device including the FTs becomes defective.

【００１１】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明はこの課題を解決
するために成され、パルスレーザーによるアニールを施
された半導体層をチャンネル領域に用いた半導体素子が
複数形成された半導体装置の製造方法において、前記パ
ルスレーザーのピッチがＰの時、前記チャンネル領域の
チャンネル幅がＰよりも大きい半導体素子に関して、前
記チャンネル領域を、前記チャンネル幅方向が前記パル
スレーザーの被照射領域の長軸方向及び短軸方向のいず
れとも異なるようにした構成である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve this problem, and a method of manufacturing a semiconductor device in which a plurality of semiconductor elements using a semiconductor layer annealed by a pulse laser in a channel region is formed. In the above, when the pitch of the pulse laser is P, for a semiconductor device in which the channel width of the channel region is larger than P, the channel region is defined such that the channel width direction is the long axis direction and the short axis direction of the pulse laser irradiation region. The configuration is different from any of the axial directions.

【００１２】また、基板上に形成された多結晶半導体膜
の島状層と、前記多結晶半導体膜の島状層中のチャンネ
ル領域に絶縁膜を介して重畳配置されたゲート電極とを
有し、前記多結晶半導体膜は、基板上に形成された非晶
質半導体膜にパルスレーザーによるアニールを施すこと
により多結晶化して得られる多結晶半導体素子を複数有
した半導体装置の製造方法において、前記パルスレーザ
ーのピッチがＰの時、前記チャンネル領域のチャンネル
幅がＰよりも大きい半導体素子に関して、前記チャンネ
ル領域を、前記チャンネル幅方向が前記パルスレーザー
の被照射領域の長軸方向及び短軸方向のいずれとも異な
るようにした構成である。In addition, the semiconductor device has an island-like layer of a polycrystalline semiconductor film formed on a substrate, and a gate electrode which is superposed on a channel region in the island-like layer of the polycrystalline semiconductor film via an insulating film. A method for manufacturing a semiconductor device having a plurality of polycrystalline semiconductor elements obtained by subjecting an amorphous semiconductor film formed on a substrate to polycrystallization by annealing with a pulsed laser; When the pitch of the pulse laser is P, with respect to a semiconductor device in which the channel width of the channel region is larger than P, the channel region is formed such that the channel width direction is the major axis direction and the minor axis direction of the region to be irradiated with the pulse laser. The configuration is different from any of them.

【００１３】これにより、パルスレーザーのピッチと同
じ幅を有する不良領域がチャンネル領域上に発生して
も、チャンネル領域の全幅を占めることが少なくなり、
素子特性の悪化が防がれる。更に、基板上に島状に形成
された多結晶半導体膜が間に絶縁層を挟んでゲート電極
に対向してなり、前記多結晶半導体膜中に、前記ゲート
電極に対向するチャンネル領域と、このチャンネル領域
の両側に間に不純物が低濃度に含有された低濃度領域を
挟んで前記不純物が高濃度に含有されたソース領域及び
ドレイン領域を有し、前記多結晶半導体膜は、基板上に
形成された非晶質半導体膜にパルスレーザーによるアニ
ール施すことにより多結晶化して得られる多数の多結晶
半導体素子を有した半導体装置の製造方法において、前
記パルスレーザーのピッチがＰの時、前記チャンネル領
域のチャンネル幅がＰよりも大きい半導体素子に関し
て、前記チャンネル領域を、前記チャンネル幅方向が前
記パルスレーザーの被照射領域の長軸方向及び短軸方向
のいずれとも異なるようにした構成である。Thus, even if a defective region having the same width as the pitch of the pulse laser is generated on the channel region, it does not occupy the entire width of the channel region.
Deterioration of element characteristics is prevented. Further, a polycrystalline semiconductor film formed in an island shape on the substrate faces the gate electrode with an insulating layer interposed therebetween, and a channel region facing the gate electrode in the polycrystalline semiconductor film; A source region and a drain region containing the impurity at a high concentration with a low-concentration region containing the impurity at a low concentration between both sides of the channel region; and the polycrystalline semiconductor film is formed over a substrate. In a method for manufacturing a semiconductor device having a large number of polycrystalline semiconductor elements obtained by performing polycrystallization by annealing a formed amorphous semiconductor film with a pulse laser, when the pitch of the pulse laser is P, the channel region For a semiconductor device having a channel width larger than P, the channel region is defined as having the channel width direction defined by the long axis direction and the short axis direction of the pulse laser irradiation region. With any direction is also configured to have different.

【００１４】これにより、パルスレーザーのピッチと同
じ幅を有する不良領域がチャンネル領域上に発生して
も、チャンネル領域の全幅を占めることが避けられ、良
好な素子特性を有した半導体装置が製造される。Thus, even if a defective region having the same width as the pitch of the pulse laser is generated on the channel region, it does not occupy the entire width of the channel region, and a semiconductor device having good element characteristics is manufactured. You.

【００１５】[0015]

【発明の実施の形態】図１及び図２を用いて、本発明の
第１の実施の形態に係るレーザーアニール方法を示す。
まず、図１は、大基板（１）に、表示装置に用いられる
アクティブマトリクス基板（２）が複数枚例えば６枚含
まれている。各アクティブマトリクス基板（２）におい
て、（３）は表示素子がマトリクス状に配列形成される
予定の表示部、（４）は各表示素子に表示信号を書き込
むためにスイッチングを制御する走査信号を発生すべく
形成される予定のゲートドライバー、（５）は走査信号
に同期して各々の表示素子に表示信号を供給すべく形成
される予定のドレインドライバーである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A laser annealing method according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, in FIG. 1, a large substrate (1) includes a plurality of, for example, six, active matrix substrates (2) used for a display device. In each of the active matrix substrates (2), (3) is a display section in which display elements are to be formed in a matrix, and (4) generates a scanning signal for controlling switching to write a display signal to each display element. A gate driver to be formed to be formed, and (5) is a drain driver to be formed to supply a display signal to each display element in synchronization with a scanning signal.

【００１６】これらアクティブマトリクス基板（２）
は、各々の表示素子を構成すべく、対向電極を備えた対
向基板と貼り合わされ、各アクティブマトリクス基板
（２）毎に表示装置筐体が構成されて切り離され、個々
の筐体内に光学部材である液晶が装填されて液晶表示装
置（ＬＣＤ）が完成される。表示部（３）において、各
表示素子は、液晶を誘電層としたコンデンサと、このコ
ンデンサに液晶を駆動するための表示信号電圧の書き換
えと保持を制御するためのスイッチング素子としてのＴ
ＦＴが形成され、また、ドライバー部（４，５）におい
ては、インバータを構成すべくＣＭＯＳトランジスタ
が、Ｎ−ｃｈ及びＰ−ｃｈのＴＦＴにより形成される。These active matrix substrates (2)
Is bonded to a counter substrate provided with a counter electrode to form each display element, and a display device housing is formed and separated for each active matrix substrate (2), and an optical member is provided in each housing. A certain liquid crystal is loaded to complete a liquid crystal display (LCD). In the display section (3), each display element includes a capacitor having a liquid crystal as a dielectric layer and a T as a switching element for controlling rewriting and holding of a display signal voltage for driving the liquid crystal in the capacitor.
An FT is formed, and in the driver sections (4, 5), CMOS transistors are formed by N-ch and P-ch TFTs to form an inverter.

【００１７】図１では、拡大断面を図９に示すような、
基板（１０）上にａ−Ｓｉ（１３ａ）が形成された状態
で、レーザーアニールを施す様子が示されている。パル
スレーザーであるラインビーム（ＬＢ）の各ショット
が、基板（１）上を所定のオーバラップ量をもって順次
にずらされていくことでスキャンが行われる。ラインビ
ーム（ＬＢ）の長軸方向及び短軸方向は、各々基板
（１）平面に関して水平方向（Ｈ）及び垂直方向（Ｖ）
にされている。In FIG. 1, an enlarged cross section is shown in FIG.
A state in which laser annealing is performed in a state where the a-Si (13a) is formed on the substrate (10) is shown. Scanning is performed by sequentially shifting each shot of the line beam (LB), which is a pulse laser, on the substrate (1) with a predetermined overlap amount. The major axis direction and the minor axis direction of the line beam (LB) are the horizontal direction (H) and the vertical direction (V) with respect to the substrate (1) plane, respectively.
Has been.

【００１８】図２は、レーザーアニールを用いて形成さ
れたｐ−Ｓｉ（１３）を使って形成されるＴＦＴの平面
図である。なお、図２のＡ−Ａ線に沿う断面構造は図１
０と同じである。本発明では、後に詳述するように、チ
ャンネル領域（ＣＨ）の向き即ちチャンネル幅Ｗ方向
を、ラインビーム（ＬＢ）の向き即ち長軸方向、ここで
は水平方向（Ｈ）から傾けている。これにより、電荷の
移動経路の一部（ＭＧ）が結晶化不良領域（Ｒ）を回避
して存在することができ、素子特性の悪化が防がれる。FIG. 2 is a plan view of a TFT formed by using p-Si (13) formed by using laser annealing. The cross-sectional structure along the line AA in FIG. 2 is shown in FIG.
Same as 0. In the present invention, as will be described in detail later, the direction of the channel region (CH), that is, the direction of the channel width W, is inclined from the direction of the line beam (LB), that is, the long axis direction, here, the horizontal direction (H). Thereby, a part (MG) of the movement path of the charge can be present avoiding the poor crystallization region (R), and the deterioration of the element characteristics can be prevented.

【００１９】まず、本願出願人は、結晶化不良領域
（Ｒ）が発生する理由が以下の通りであることを突き止
めた。初めに、図３に示すようにラインビーム（ＬＢ）
のスキャンは、パルスレーザーの各ショット（ＳＴn）
が、その短軸方向、ここでは垂直方向（Ｖ）に順次にず
れていくことにより行われる。ここで、ラインビーム
（ＬＢ）の線幅Ｔと線長は図８に示すレーザーアニール
装置のレーザー発振源（５１）と光学系（５２）により
設定される。即ち、パルスレーザーの各ショット間の安
定性のために、発振源（５１）の発振周波数は２００〜
３００Ｈｚ程度、例えば２９０Ｈｚに設定され、ライン
ビーム（ＬＢ）の被照射領域におけるエネルギー密度の
均一性のためにラインビーム（ＬＢ）の線幅Ｔは１００
〜１０００μｍ例えば６００μｍに設定される。更に、
スキャン速度即ちステージ（５８）のステージの移動速
度によってスループットが決まると同時に、各ショット
（ＳＴn）間のオーバラップ量即ちピッチＰが決定され
る。例えばＰ＝３０μｍで、同一地点に関して２０ショ
ットの重ね撃ちに設定される。First, the applicant of the present application has found out that the reason for the occurrence of the poor crystallization region (R) is as follows. First, a line beam (LB) as shown in FIG.
Scan of each shot of pulsed laser (STn)
Is sequentially shifted in the short axis direction, here, the vertical direction (V). Here, the line width T and the line length of the line beam (LB) are set by the laser oscillation source (51) and the optical system (52) of the laser annealing apparatus shown in FIG. That is, the oscillation frequency of the oscillation source (51) is set to 200 to 200 for stability between shots of the pulse laser.
The line beam (LB) is set to about 300 Hz, for example, 290 Hz, and the line width (T) of the line beam (LB) is set to 100 for uniformity of the energy density in the irradiation area of the line beam (LB).
１０００1000 μm, for example, set to 600 μm. Furthermore,
The throughput is determined by the scanning speed, that is, the moving speed of the stage (58), and the amount of overlap between the shots (STn), that is, the pitch P is determined. For example, when P = 30 μm, 20 shots are set for the same spot.

【００２０】パルスレーザーの照射エネルギーは、各シ
ョット間で若干のばらつきが避けきれず、あるショット
について、照射エネルギーがＥdとＥuの間の非常に狭い
最適範囲から外れてしまうと、結晶化が不良となり、そ
のショットは失敗となる。図３において、例えば、ショ
ットＳＴn-3が失敗となった場合、続くショットＳＴn-
2，ＳＴn-1，・・・が重ねられる領域は、再び結晶化が
行われ、ショットＳＴn-3の失敗が回復されるが、ショ
ットＳＴn-3の最後尾の帯状領域については、このショ
ットが最終となるので、結晶化の不良が回復されず、結
晶化不良領域（Ｒ）として残ってしまう。即ち、結晶化
不良領域（Ｒ）は、ラインビーム（ＬＢ）のスキャン方
向に垂直方向に延びる細長で、かつ、その線幅Ｔは、パ
ルスレーザーのピッチＰに等しいことが分かる。Irradiation energy of the pulse laser is inevitable to slightly vary from shot to shot. If the irradiation energy of a certain shot deviates from a very narrow optimum range between Ed and Eu, crystallization becomes poor. And the shot fails. In FIG. 3, for example, when the shot STn-3 fails, the next shot STn-
The region where 2, STn-1,... Overlap is recrystallized to recover the failure of shot STn-3. Since it is final, the crystallization failure is not recovered, and remains as a poor crystallization region (R). That is, it can be seen that the poorly crystallized region (R) is a slender elongated in the direction perpendicular to the scanning direction of the line beam (LB), and its line width T is equal to the pitch P of the pulse laser.

【００２１】Ｐは、前述の如く、装置及びプロセス条件
によって決定されるが、チャンネル幅ＷがピッチＰより
も大きい素子に関して、例えば、チャンネル領域（Ｃ
Ｈ）の向きとラインビーム（ＬＢ）の向きとのなす角度
θが、As described above, P is determined by the apparatus and process conditions. For an element having a channel width W larger than the pitch P, for example, the channel region (C
The angle θ between the direction of H) and the direction of the line beam (LB) is

【００２２】[0022]

【数１】 (Equation 1)

【００２３】の関係にあるとき、図４より、結晶化不良
領域（Ｒ）がチャンネル領域（ＣＨ）上にある場合、結
晶化不良領域（Ｒ）が図のＲ１からＲ２の間に位置する
ときのみ、チャンネル領域（ＣＨ）中の移動経路（Ｍ
Ｎ）が結晶化不良領域（Ｒ）を通過することを避けられ
ず、この時、移動経路（ＭＮ）が全幅にわたって悪化
し、素子特性が悪化する。即ち、結晶化不良領域（Ｒ）
がこれ以外の領域を通過する場合は、素子特性が悪化す
ることは防がれる。FIG. 4 shows that when the poorly crystallized region (R) is above the channel region (CH), the poorly crystallized region (R) is located between R1 and R2 in FIG. Only, the movement route (M) in the channel area (CH)
N) cannot avoid passing through the poorly crystallized region (R), and at this time, the movement path (MN) deteriorates over the entire width, and the element characteristics deteriorate. That is, the poor crystallization region (R)
However, when passing through the other region, deterioration of the element characteristics is prevented.

【００２４】このように、チャンネル領域（ＣＨ）とラ
インビーム（ＬＢ）の向きを異ならせることにより、た
とえ結晶化不良領域（Ｒ）がチャンネル領域（ＣＨ）を
通過するように発生しても、チャンネル領域（ＣＨ）の
一部が、結晶化不良領域（Ｒ）から外れて、移動経路の
一部が（ＭＧ）が良好に保たれ、良好な素子特性が得ら
れる。By making the direction of the channel region (CH) different from that of the line beam (LB) as described above, even if the poorly crystallized region (R) occurs to pass through the channel region (CH), Part of the channel region (CH) deviates from the poorly crystallized region (R), and part of the movement path (MG) is kept good, and good device characteristics are obtained.

【００２５】また、図５に示すように、チャンネル領域
（ＣＨ）のチャンネル長がＬの時、As shown in FIG. 5, when the channel length of the channel area (CH) is L,

【００２６】[0026]

【数２】 (Equation 2)

【００２７】の関係にある場合、結晶化不良領域（Ｒ）
が図のＲ３に位置するときのみ、チャンネル領域（Ｃ
Ｈ）中の移動経路（ＭＮ）が結晶化不良領域（Ｒ）を通
過することが避けられず、移動経路（ＭＮ）が全幅にわ
たって悪化し、その素子が不良となる。即ち、結晶化不
良領域（Ｒ）が、これ以外の領域を通過する場合は、移
動経路の一部（ＭＧ）は悪化が防がれ、良好な素子特性
が得られる。In the case of the following relationship, the poorly crystallized region (R)
Is located only in R3 of FIG.
It is inevitable that the movement path (MN) in H) passes through the poorly crystallized region (R), and the movement path (MN) deteriorates over the entire width, and the element becomes defective. That is, when the poorly crystallized region (R) passes through other regions, a part (MG) of the movement path is prevented from deteriorating, and good device characteristics can be obtained.

【００２８】更に、図６に示すように、ＬＤ領域（Ｌ
Ｄ）の幅がＬ１の時、Further, as shown in FIG. 6, the LD region (L
When the width of D) is L1,

【００２９】[0029]

【数３】 (Equation 3)

【００３０】の関係にある場合、結晶化不良領域（Ｒ）
が図のＲ４に位置するときのみ、チャンネル領域（Ｃ
Ｈ）中のみならずＬＤ領域（ＬＤ）をも合わせた領域に
おける移動経路（ＭＮ）が、結晶化不良領域（Ｒ）をわ
たることを避けられず、従って、移動経路（ＭＮ）が全
幅にわたって悪化し、その素子が不良となる。即ち、結
晶化不良領域（Ｒ）がこれ以外の領域を通過する時、チ
ャンネル領域（ＣＨ）及びＬＤ領域（ＬＤ）をわたる移
動経路の一部（ＭＧ）は悪化が防がれ、良好な素子特性
が得られる。In the case of the relationship (1), the poorly crystallized region (R)
Is located in R4 of FIG.
H) The movement path (MN) in the region including the LD region (LD) as well as in the LD region cannot avoid crossing the poorly crystallized region (R), and therefore, the movement path (MN) deteriorates over the entire width. Then, the element becomes defective. That is, when the poorly crystallized region (R) passes through other regions, a part (MG) of the movement path across the channel region (CH) and the LD region (LD) is prevented from deteriorating, and a good device is obtained. Characteristics are obtained.

【００３１】なお、以上の説明において、水平方向
（Ｈ）と垂直方向（Ｖ）とは、相互に置換可能であり、
これらの方向が互いに直角な関係にあることが肝要であ
る。また、ラインビーム（ＬＢ）の長軸方向と短軸方
向、及び、大基板（１）の辺とアクティブマトリクス基
板（２）の辺の方向は、水平方向（Ｈ）または垂直方向
（Ｖ）である。In the above description, the horizontal direction (H) and the vertical direction (V) are interchangeable.
It is important that these directions are at right angles to each other. In addition, the major axis direction and the minor axis direction of the line beam (LB), and the direction of the side of the large substrate (1) and the side of the active matrix substrate (2) are horizontal (H) or vertical (V). is there.

【００３２】図７に、本発明の他の実施の形態に係るレ
ーザーアニール方法を示す。前述の実施の形態において
は、大基板（１）即ちアクティブマトリクス基板（２）
とラインビーム（ＬＢ）との関係を変えることなく、基
板（１、２）上のチャンネル領域（ＣＨ）のチャンネル
幅方向の向きを、基板（１，２）に対して傾けていた。
本実施の形態では、基板（１，２）とチャンネル幅方向
との関係を変えることなく、図７に示すように、基板
（１，２）そのものを、ラインビーム（ＬＢ）に対して
傾ける。FIG. 7 shows a laser annealing method according to another embodiment of the present invention. In the above embodiment, the large substrate (1), that is, the active matrix substrate (2)
Without changing the relationship between the substrate and the line beam (LB), the direction of the channel width direction of the channel region (CH) on the substrate (1, 2) is inclined with respect to the substrate (1, 2).
In the present embodiment, the substrate (1, 2) itself is inclined with respect to the line beam (LB) as shown in FIG. 7 without changing the relationship between the substrate (1, 2) and the channel width direction.

【００３３】なお、本発明では、図７の関係を得るため
に、基板（１，２）の向きを変えることによるか、ライ
ンビーム（ＬＢ）の向きを変えるかは、区別するもので
はない。In the present invention, in order to obtain the relationship shown in FIG. 7, it is not distinguished whether the direction of the substrate (1, 2) is changed or the direction of the line beam (LB) is changed.

【００３４】[0034]

【発明の効果】以上の説明から明らかな如く、本発明
で、レーザーアニールが施された半導体膜を用いて形成
された半導体素子を複数有する半導体装置の製造方法に
関し、チャンネル幅方向をパルスレーザーの被照射領域
の長軸方向から傾けることにより、パルスレーザーの照
射エネルギーのばらつきが半導体素子の特性へ影響を及
ぼすことが防がれ、素子特性の良好な半導体装置の製造
が可能となった。As is apparent from the above description, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a plurality of semiconductor elements formed by using a semiconductor film subjected to laser annealing, and to a method for manufacturing a semiconductor device having a pulse width in a channel width direction. By tilting the irradiation area from the long axis direction, it is possible to prevent the variation in the irradiation energy of the pulse laser from affecting the characteristics of the semiconductor element, and to manufacture a semiconductor device having good element characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の実施の形態にかかる被処理基板とライ
ンビームの被照射領域との位置関係を示す平面図であ
る。FIG. 1 is a plan view showing a positional relationship between a substrate to be processed and a line beam irradiation region according to an embodiment of the present invention.

【図２】本発明にかかるチャンネル領域と結晶化不良領
域との位置関係を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a positional relationship between a channel region and a poorly crystallized region according to the present invention.

【図３】ラインビームがスキャンされる様子を示す平面
図である。FIG. 3 is a plan view showing how a line beam is scanned.

【図４】本発明の実施の形態にかかるチャンネル領域と
結晶化不良領域のラインビームの被照射領域との位置関
係を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing a positional relationship between a channel region and a region to be irradiated with a line beam in a poorly crystallized region according to the embodiment of the present invention.

【図５】本発明の実施の形態にかかるチャンネル領域と
結晶化不良領域のラインビームの被照射領域との位置関
係を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing a positional relationship between a channel region and a region to be irradiated with a line beam in a poorly crystallized region according to the embodiment of the present invention.

【図６】本発明の実施の形態にかかるチャンネル領域と
結晶化不良領域のラインビームの被照射領域との位置関
係を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing a positional relationship between a channel region and a region to be irradiated with a line beam in a poorly crystallized region according to the embodiment of the present invention.

【図７】本発明の他の実施の形態にかかる被処理基板と
ラインビームの被照射領域との位置関係を示す平面図で
ある。FIG. 7 is a plan view illustrating a positional relationship between a substrate to be processed and a region to be irradiated with a line beam according to another embodiment of the present invention.

【図８】レーザーアニール装置の構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of a laser annealing apparatus.

【図９】レーザーアニール時の被処理基板の断面図であ
る。FIG. 9 is a cross-sectional view of a substrate to be processed during laser annealing.

【図１０】ＴＦＴの断面図である。FIG. 10 is a sectional view of a TFT.

【図１１】ＴＦＴの平面図である。FIG. 11 is a plan view of a TFT.

【図１２】レーザーエネルギーとグレインサイズの関係
図である。FIG. 12 is a diagram showing the relationship between laser energy and grain size.

【符号の説明】 １ 被処理基板 ２ アクティブマトリクス基板 ３ 画素部 ４ ゲートドライバー ５ ドレインドライバー １０ 基板 １１ ゲート電極 １２ ゲート絶縁膜 １３ ｐ−Ｓｉ １６ ソース電極 １７ ドレイン電極 ＣＨ チャンネル領域 Ｄ ドレイン領域 Ｓ ソース領域 ＬＢ ラインビームのエッジライン Ｒ 結晶化不良領域[Description of Signs] 1 substrate to be processed 2 active matrix substrate 3 pixel unit 4 gate driver 5 drain driver 10 substrate 11 gate electrode 12 gate insulating film 13 p-Si 16 source electrode 17 drain electrode CH channel region D drain region S source region LB Line beam edge line R Crystallization failure area

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 29/786 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６１６Ａ 21/336 ６１８Ｃ ６１８Ａ ６２７Ｇ (72)発明者 米田 清 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内──────────────────────────────────────────────────の Continuation of the front page (51) Int.Cl. ⁶ Identification code FI H01L 29/786 H01L 29/78 616A 21/336 618C 618A 627G (72) Inventor Kiyoshi Yoneda 2-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka No. 5 Sanyo Electric Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 パルスレーザーによるアニールが施され
た半導体膜をチャンネル領域に用いた半導体素子が複数
形成された半導体装置の製造方法において、 前記パルスレーザーのピッチがＰの時、前記チャンネル
領域のチャンネル幅がＰよりも大きい半導体素子に関し
て、前記チャンネル領域を、前記チャンネル幅方向が前
記パルスレーザーの被照射領域の長軸方向及び短軸方向
のいずれとも異なるようにしたことを特徴とする半導体
装置の製造方法。1. A method of manufacturing a semiconductor device in which a plurality of semiconductor elements using a semiconductor film annealed by a pulse laser in a channel region are formed, wherein when a pitch of the pulse laser is P, a channel in the channel region is formed. A semiconductor element having a width greater than P, wherein the channel region has a channel width direction different from any of a major axis direction and a minor axis direction of a region to be irradiated with the pulse laser. Production method. 【請求項２】 基板上に形成された多結晶半導体膜の島
状層と、前記多結晶半導体膜の島状層中のチャンネル領
域に絶縁膜を介して重畳配置されたゲート電極とを有
し、前記多結晶半導体膜は、基板上に形成された非晶質
半導体膜にパルスレーザーによるアニールを施すことに
より多結晶化して得られる多結晶半導体素子を複数有し
た半導体装置の製造方法において、 前記パルスレーザーのピッチがＰの時、前記チャンネル
領域のチャンネル幅がＰよりも大きい半導体素子に関し
て、前記チャンネル領域を、前記チャンネル幅方向が前
記パルスレーザーの被照射領域の長軸方向及び短軸方向
のいずれとも異なるようにしたことを特徴とする半導体
装置の製造方法。2. An island-like layer of a polycrystalline semiconductor film formed on a substrate, and a gate electrode superposed on a channel region in the island-like layer of the polycrystalline semiconductor film via an insulating film. A method for manufacturing a semiconductor device having a plurality of polycrystalline semiconductor elements obtained by polycrystallizing the amorphous semiconductor film formed on a substrate by performing annealing with a pulse laser on the amorphous semiconductor film, When the pitch of the pulse laser is P, with respect to a semiconductor device in which the channel width of the channel region is larger than P, the channel region is formed such that the channel width direction is the major axis direction and the minor axis direction of the region to be irradiated with the pulse laser. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the method is different from any of the above. 【請求項３】 基板上に島状に形成された多結晶半導体
膜が間に絶縁層を挟んでゲート電極に対向してなり、前
記多結晶半導体膜中に、前記ゲート電極に対向するチャ
ンネル領域と、このチャンネル領域の両側に間に不純物
が低濃度に含有された低濃度領域を挟んで前記不純物が
高濃度に含有されたソース領域及びドレイン領域を有
し、前記多結晶半導体膜は、基板上に形成された非晶質
半導体膜にパルスレーザーによるアニール施すことによ
り多結晶化して得られる多数の多結晶半導体素子を有し
た半導体装置の製造方法において、 前記パルスレーザーのピッチがＰの時、前記チャンネル
領域のチャンネル幅がＰよりも大きい半導体素子に関し
て、前記チャンネル領域を、前記チャンネル幅方向が前
記パルスレーザーの被照射領域の長軸方向及び短軸方向
のいずれとも異なるようにしたことを特徴とする半導体
装置の製造方法。3. A polycrystalline semiconductor film formed in an island shape on a substrate is opposed to a gate electrode with an insulating layer interposed therebetween, and a channel region in the polycrystalline semiconductor film facing the gate electrode. And a source region and a drain region containing the impurity at a high concentration with a low-concentration region containing the impurity at a low concentration between both sides of the channel region. In the method of manufacturing a semiconductor device having a large number of polycrystalline semiconductor elements obtained by performing polycrystallization by annealing the amorphous semiconductor film formed thereon with a pulse laser, when the pitch of the pulse laser is P, For a semiconductor device having a channel width of the channel region larger than P, the channel region is defined such that the channel width direction is the long axis of the region to be irradiated with the pulse laser. And a method of manufacturing a semiconductor device which is characterized in that the short axis direction of either the different also. 【請求項４】 前記基板の辺方向と前記パルスレーザー
の被照射領域の長軸方向及び短軸方向とは略同一方向で
あり、前記チャンネル幅方向は、前記基板の辺方向と異
なることを特徴とする請求項１から請求項３に記載の半
導体装置の製造方法。4. The substrate according to claim 1, wherein a side direction of the substrate is substantially the same as a major axis direction and a minor axis direction of a region to be irradiated with the pulse laser, and the channel width direction is different from the side direction of the substrate. 4. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein 【請求項５】 前記基板の辺方向と前記チャンネル幅方
向とは略同一方向であり、前記パルスレーザーの被照射
領域の長軸方向及び短軸方向は、前記基板の辺方向と異
なることを特徴とする請求項１から請求項３に記載の半
導体装置の製造方法。5. The side direction of the substrate and the channel width direction are substantially the same direction, and the major axis direction and the minor axis direction of the region to be irradiated with the pulse laser are different from the side direction of the substrate. 4. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein