WO2018016146A1 - レーザ照射装置、薄膜トランジスタおよび薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents
レーザ照射装置、薄膜トランジスタおよび薄膜トランジスタの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2018016146A1 WO2018016146A1 PCT/JP2017/015885 JP2017015885W WO2018016146A1 WO 2018016146 A1 WO2018016146 A1 WO 2018016146A1 JP 2017015885 W JP2017015885 W JP 2017015885W WO 2018016146 A1 WO2018016146 A1 WO 2018016146A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- thin film
- film transistor
- region
- laser
- amorphous silicon
- Prior art date
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 322
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 7
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 67
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 60
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 60
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 114
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 114
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 26
- 238000005224 laser annealing Methods 0.000 claims description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 2
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 claims 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 abstract description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 13
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 5
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/78651—Silicon transistors
- H01L29/7866—Non-monocrystalline silicon transistors
- H01L29/78672—Polycrystalline or microcrystalline silicon transistor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02367—Substrates
- H01L21/0237—Materials
- H01L21/02422—Non-crystalline insulating materials, e.g. glass, polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02656—Special treatments
- H01L21/02664—Aftertreatments
- H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
- H01L21/02675—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using laser beams
- H01L21/02678—Beam shaping, e.g. using a mask
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02656—Special treatments
- H01L21/02664—Aftertreatments
- H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
- H01L21/02675—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using laser beams
- H01L21/02678—Beam shaping, e.g. using a mask
- H01L21/0268—Shape of mask
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02656—Special treatments
- H01L21/02664—Aftertreatments
- H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
- H01L21/02675—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using laser beams
- H01L21/02686—Pulsed laser beam
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02656—Special treatments
- H01L21/02664—Aftertreatments
- H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
- H01L21/02691—Scanning of a beam
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/32055—Deposition of semiconductive layers, e.g. poly - or amorphous silicon layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
- H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
- H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
- H01L27/1259—Multistep manufacturing methods
- H01L27/127—Multistep manufacturing methods with a particular formation, treatment or patterning of the active layer specially adapted to the circuit arrangement
- H01L27/1274—Multistep manufacturing methods with a particular formation, treatment or patterning of the active layer specially adapted to the circuit arrangement using crystallisation of amorphous semiconductor or recrystallisation of crystalline semiconductor
- H01L27/1281—Multistep manufacturing methods with a particular formation, treatment or patterning of the active layer specially adapted to the circuit arrangement using crystallisation of amorphous semiconductor or recrystallisation of crystalline semiconductor by using structural features to control crystal growth, e.g. placement of grain filters
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/04—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their crystalline structure, e.g. polycrystalline, cubic or particular orientation of crystalline planes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66742—Thin film unipolar transistors
- H01L29/6675—Amorphous silicon or polysilicon transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66742—Thin film unipolar transistors
- H01L29/6675—Amorphous silicon or polysilicon transistors
- H01L29/66765—Lateral single gate single channel transistors with inverted structure, i.e. the channel layer is formed after the gate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/78606—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device
- H01L29/78618—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device characterised by the drain or the source properties, e.g. the doping structure, the composition, the sectional shape or the contact structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/78651—Silicon transistors
- H01L29/7866—Non-monocrystalline silicon transistors
- H01L29/78672—Polycrystalline or microcrystalline silicon transistor
- H01L29/78678—Polycrystalline or microcrystalline silicon transistor with inverted-type structure, e.g. with bottom gate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/78696—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film characterised by the structure of the channel, e.g. multichannel, transverse or longitudinal shape, length or width, doping structure, or the overlap or alignment between the channel and the gate, the source or the drain, or the contacting structure of the channel
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/0007—Applications not otherwise provided for
Definitions
- the present invention relates to the formation of a thin film transistor, and more particularly to a laser irradiation apparatus, a thin film transistor, and a method for manufacturing the thin film transistor for forming a polysilicon thin film by irradiating an amorphous silicon thin film on the thin film transistor with a laser beam.
- Patent Document 1 an amorphous silicon thin film is formed in a channel region, and then the amorphous silicon thin film is irradiated with a laser beam such as an excimer laser, and laser annealing is performed. It is disclosed to perform a treatment for crystallizing a thin film. According to Patent Document 1, it is possible to make the channel region between the source and drain of a thin film transistor a polysilicon thin film with high electron mobility by performing this process, and to increase the speed of transistor operation. Are listed.
- the channel region between the source and the drain is formed by one (one) polysilicon thin film. Therefore, the characteristics of the thin film transistor depend on one (one) polysilicon thin film.
- the energy density of laser light such as excimer laser varies for each irradiation (shot)
- the electron mobility of the polysilicon thin film formed using the laser light also varies. Therefore, the characteristics of the thin film transistor formed using the polysilicon thin film also depend on the variation in the energy density of the laser light.
- the characteristics of the plurality of thin film transistors included in the glass substrate may vary.
- An object of the present invention is to provide a laser irradiation apparatus, a thin film transistor, and a thin film transistor manufacturing method capable of suppressing variations in characteristics of a plurality of thin film transistors included in a glass substrate. is there.
- a laser irradiation apparatus includes a light source that generates laser light, and a projection lens that irradiates the laser light to a plurality of different regions of an amorphous silicon thin film attached to a thin film transistor, The projection lens irradiates the plurality of different regions of the amorphous silicon thin film with the laser light so that the source electrode and the drain electrode of the thin film transistor are connected in parallel by a plurality of channel regions.
- the projection lens irradiates the plurality of different regions of the amorphous silicon thin film with the laser light, and laser anneals the amorphous silicon thin film to form a polysilicon thin film. It is characterized by forming.
- the projection lens irradiates each of the plurality of different regions with the laser light a predetermined number of times.
- the projection lens is a plurality of microlenses.
- the laser irradiation apparatus further includes a plurality of projection masks disposed on the microlens and provided with laser light transmission regions corresponding to the plurality of different regions, and the microlens includes The polysilicon thin film is formed by irradiating a plurality of different regions of the amorphous silicon thin film with the laser light while sequentially switching each of the plurality of projection masks.
- a thin film transistor includes a source electrode and a drain electrode formed on a glass substrate, and a plurality of channel regions formed between the source electrode and the drain electrode.
- Each of the channel regions is formed of a polysilicon thin film obtained by laser annealing an amorphous silicon thin film, and the source electrode and the drain electrode are connected in parallel by the plurality of channel regions.
- the thin film transistor according to an embodiment of the present invention is characterized in that each of the plurality of channel regions has the same width.
- a method of manufacturing a thin film transistor includes irradiating a first region of an amorphous silicon thin film deposited between a source electrode and a drain electrode included in the thin film transistor with a laser beam to form a polysilicon thin film.
- a first step of forming and a second region of forming the polysilicon thin film by irradiating the first region with the laser light and then irradiating the second region of the amorphous silicon thin film with the laser light.
- the first region in the amorphous silicon thin film is connected so that the source electrode and the drain electrode are connected in parallel by the plurality of polysilicon thin films. Is characterized by irradiating the different second regions with the laser light.
- the method of manufacturing a thin film transistor according to an embodiment of the present invention irradiates the amorphous silicon thin film with the laser light and laser anneals the amorphous silicon thin film.
- the polysilicon thin film is formed.
- the first region in the first step, is irradiated with the laser light using a first microlens, and in the second step, The second region is irradiated with the laser beam using a second microlens.
- the method of manufacturing a thin film transistor is configured such that, in the first step, the laser light is transmitted through the first projection mask provided with a transmission region corresponding to the first region. Irradiating the thin film, and in the second step, the morphous silicon thin film is irradiated with the laser light through a second projection mask provided with a transmission region corresponding to the second region. To do.
- a laser irradiation apparatus a thin film transistor, and a method for manufacturing a thin film transistor capable of suppressing variations in characteristics of a plurality of thin film transistors included in a glass substrate.
- FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration example of a projection mask pattern 15 provided on a microlens array 13. It is a schematic diagram which shows the other structural example of the projection mask pattern 15 provided in the micro lens array.
- FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a polysilicon thin film 22 formed on the thin film transistor 20.
- FIG. It is a figure which shows the structural example of the laser irradiation apparatus 10 in the 2nd Embodiment of this invention. It is a figure which shows the relationship between the mask 30 and the thin-film transistor 20 in the 2nd Embodiment of this invention.
- FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a laser irradiation apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention.
- the laser irradiation apparatus 10 performs annealing by irradiating only a channel region formation scheduled region with laser light, for example.
- This is an apparatus for polycrystallizing a channel region formation planned region.
- the laser irradiation device 10 is used, for example, when forming a thin film transistor of a pixel such as a peripheral circuit of a liquid crystal display device.
- a gate electrode made of a metal film such as Al is formed on the glass substrate 30 by sputtering.
- a gate insulating film made of a SiN film is formed on the entire surface of the glass substrate 30 by a low temperature plasma CVD method.
- an amorphous silicon thin film 21 is formed on the gate insulating film by, for example, plasma CVD.
- the laser irradiation apparatus 10 illustrated in FIG. 1 irradiates a predetermined region on the gate electrode of the amorphous silicon thin film 21 with the laser beam 14 and anneals to crystallize the predetermined region into polysilicon.
- the beam system of the laser light emitted from the laser light source 11 is expanded by the coupling optical system 12, and the luminance distribution is made uniform.
- the laser light source 11 is, for example, an excimer laser that emits laser light having a wavelength of 308 nm or 248 nm at a predetermined repetition period.
- the laser beam is separated into a plurality of laser beams 14 by a plurality of openings (transmission regions) of a projection mask pattern 15 (not shown) provided on the microlens array 13, and a predetermined region of the amorphous silicon thin film 21 is obtained. Is irradiated.
- the microlens array 13 is provided with a projection mask pattern 15, and the projection mask pattern 15 irradiates a predetermined region with laser light 14.
- a predetermined region of the amorphous silicon thin film 21 is instantaneously heated and melted, and a part of the amorphous silicon thin film 21 becomes the polysilicon thin film 22.
- the polysilicon thin film 22 has a higher electron mobility than the amorphous silicon thin film 21 and is used in the thin film transistor 20 in a channel region that electrically connects the source 23 and the drain 24.
- FIG. 1 an example using the microlens array 13 is shown, but the microlens array 13 is not necessarily used, and the laser light 14 may be irradiated using one projection lens. .
- the polysilicon thin film 22 is formed using the microlens array 13 will be described as an example.
- FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the thin film transistor 20 in which a predetermined region is annealed.
- the thin film transistor 20 is formed by first forming a polysilicon thin film 22 and then forming a source 23 and a drain 24 at both ends of the formed polysilicon thin film 22.
- a single polysilicon thin film 22 is formed between a source 23 and a drain 24.
- the laser irradiation apparatus 10 irradiates one thin film transistor 20 with the laser light 14 using, for example, 20 microlenses 17 included in one column (or one row) of the microlens array 13. That is, the laser irradiation apparatus 10 irradiates one thin film transistor 20 with 20 shots of laser light 14.
- the number of microlenses 17 included in one row (or one row) of the microlens array 13 is not limited to 20 and may be any number as long as it is plural.
- the stability between pulses is about 0.5%. That is, the laser irradiation apparatus 10 causes a variation of about 0.5% in the energy density of the laser light 14 for each shot. Therefore, the electron mobility of the polysilicon thin film 22 formed by the laser irradiation apparatus 10 may vary.
- the electron mobility of the polysilicon thin film 22 formed by irradiating the laser beam 14 is the energy density of the laser beam 14 last irradiated to the polysilicon thin film 22, that is, the last shot.
- the energy density of the laser beam 14 varies from shot to shot. That is, since the electron mobility of the polysilicon thin film 22 is determined by the laser beam 14 having a variation in energy density, each of the polysilicon thin films 22 included in the plurality of thin film transistors 20 on the glass substrate 30 has an electron mobility. There is a possibility that variations will occur.
- the electron mobility of the polysilicon thin film 22 determines the characteristics of the thin film transistor 20, the characteristics of each of the plurality of thin film transistors 20 may vary. For example, adjacent thin film transistors 20 included in the glass substrate 30 may have variations in characteristics. When the glass substrate 30 including the plurality of thin film transistors 20 having variations in characteristics is used for the liquid crystal of the liquid crystal display device, display unevenness may occur.
- a plurality of polysilicon thin films 22 are formed, and thereafter, a source 23 and a drain 24 are formed at both ends of the plurality of polysilicon thin films 22. Is formed.
- the energy density of the laser light 14 varies from shot to shot, so that the electron mobility may vary. This is because the electron mobility of the polysilicon thin film 22 depends on the energy density of the laser beam 14 last irradiated on the polysilicon thin film 22, that is, the energy density of the last shot, as described above.
- the source 23 and the drain 24 of the thin film transistor 20 are connected in parallel by the plurality of polysilicon thin films 22, variations in electron mobility among the plurality of polysilicon thin films 22 are averaged.
- the electron mobility of each of the four polysilicon thin films 22 varies, but the electron mobility between the source 23 and the drain 24 is different. Is a value obtained by averaging the variation in electron mobility of each of the four polysilicon thin films 22.
- the electron mobility between the source 23 and the drain 24 is the number of the polysilicon thin films 22 formed between the source 23 and the drain 24. The variation is averaged by this amount.
- the variation in characteristics between the thin film transistors 20 is about 0.5% of the energy density for each shot of the laser light 14. It depends on the variation of On the other hand, when there are a plurality of polysilicon thin films 22 between the source 23 and the drain 24 of the thin film transistor 20, the electron mobility of each of the plurality of polysilicon thin films 22 is 0.5 of the energy density for each shot of the laser light 14. Although it depends on a variation of about%, the variation in electron mobility between the source 23 and the drain 24 is an average of the variations of the plurality of polysilicon thin films 22.
- the characteristics between the thin film transistors 20 are less varied in the case of a plurality of thin film transistors 22 than in the case of a single polysilicon thin film 22 between the source 23 and the drain 24.
- variations in characteristics of the plurality of thin film transistors 20 are reduced, and display unevenness in the liquid crystal of the liquid crystal display device can be suppressed.
- a plurality of polysilicon thin films 22 are formed between a source 23 and a drain 24.
- four polysilicon thin films 22 are formed between the source 23 and the drain 24.
- the number of polysilicon thin films 22 between the source 23 and the drain 24 is not limited to four, and may be plural.
- Each polysilicon thin film 22 has a width of 4 ⁇ m, for example.
- the width of each polysilicon thin film 22 is not limited to 4 ⁇ m, and may be 7 ⁇ m, for example.
- the width of each polysilicon thin film 22 is determined in consideration of electron mobility and off current. For example, if the width of the polysilicon thin film 22 is increased, the electron mobility increases, but the magnitude of the off-current cannot be ignored. The width of is determined.
- the width of the polysilicon thin film 22 may be determined in consideration of the number of the polysilicon thin films 22 formed in the thin film transistor 20. Further, the width and number of the polysilicon thin film 22 may be determined based on the size of the thin film transistor 20. In the example of FIG. 2B, the widths of the polysilicon thin films 22 may be the same or different from each other.
- the width between the polysilicon thin films 22 may be a predetermined width, and it is desirable that the width does not affect each other between the polysilicon thin films 22.
- the width between the polysilicon thin films 22 may be determined based on the number or width of the polysilicon thin films 22 formed in the thin film transistor 20 or the size of the thin film transistor 20.
- Each polysilicon thin film 22 is formed by irradiating, for example, five shots of laser light 14 using the microlens 17 included in the microlens array 13 included in the laser irradiation apparatus 10. As described above, the electron mobility of each polysilicon thin film 22 depends on the last shot of the laser beam 14. Therefore, the electron mobility of each of the four polysilicon thin films 22 depends on a variation of about 0.5% of the energy density for each shot of the laser light 14.
- the overall size of the thin film transistor 20 may be changed according to the number of the plurality of polysilicon thin films 22 formed in the thin film transistor 20. For example, if the number of polysilicon thin films 22 to be formed is large, the size of the thin film transistor 20 may be increased accordingly.
- FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of the glass substrate 30 on which the laser irradiation apparatus 10 irradiates the laser light 14.
- the glass substrate 30 includes a plurality of pixels 31, and each of the pixels 31 includes a thin film transistor 20.
- the thin film transistor 20 performs light transmission control in each of a plurality of pixels 31 by electrically turning on and off.
- the amorphous silicon thin film 21 is provided on the glass substrate 30 at a predetermined interval “H”.
- the portion of the amorphous silicon thin film 21 is a portion that becomes the thin film transistor 20.
- the laser irradiation apparatus 10 irradiates a predetermined region of the amorphous silicon thin film 21 with the laser beam 14.
- the laser irradiation apparatus 10 irradiates the laser beam 14 at a predetermined cycle, moves the glass substrate 30 during a time when the laser beam 14 is not irradiated, and the laser beam 14 is applied to the next amorphous silicon thin film 21. Let it be irradiated.
- the amorphous silicon thin film 21 is arranged on the glass substrate 30 at a predetermined interval “H” with respect to the moving direction.
- the laser irradiation apparatus 10 irradiates the part of the amorphous silicon thin film 21 arrange
- the laser irradiation apparatus 10 irradiates the plurality of amorphous silicon thin films 21 in the region A of FIG. 3 with the laser light 14 using the first microlenses 17 a included in the microlens array 13. Thereafter, the glass substrate 30 is moved by a predetermined interval “H”. While the glass substrate 30 is moving, the laser irradiation apparatus 10 stops the irradiation of the laser light 14. Then, after the glass substrate 30 has moved by “H”, the laser irradiation apparatus 10 uses the second microlenses 17 b included in the microlens array 13 to use the plurality of amorphous silicon thin films 21 in the region B of FIG. 2. Is irradiated with a laser beam 14.
- the plurality of amorphous silicon thin films 21 in the region A of FIG. 2 are irradiated with the laser beam 14 by the second microlens 17b adjacent to the first microlens 17a in the microlens array 13.
- Laser light 14 is irradiated.
- the amorphous silicon thin film 21 included in the glass substrate 30 is irradiated with the laser light 14 from the plurality of microlenses 17 corresponding to one row (or one row) of the microlens array 13.
- the laser irradiation apparatus 10 may irradiate the glass substrate 30 once stopped after the glass substrate 30 has moved by “H”, or may continue to move the glass substrate 30. May be irradiated with laser light 14.
- FIG. 4 is a diagram showing an example of laser annealing using the laser irradiation apparatus 10 in the first embodiment of the present invention.
- the microlens array 13 includes four microlenses 17 in one row (or one row). Note that the number of microlenses 17 included in one column (or one row) of the microlens array 14 is not limited to four, and may be any number.
- the laser irradiation apparatus 10 irradiates the first region 25a1 of the first thin film transistor 20a with the laser light 14 using the microlens 17a included in the microlens array 13.
- the amorphous silicon thin film 21 is instantaneously heated and melted in the first region 25 a 1 to form the polysilicon thin film 22.
- the amorphous silicon thin film 21 may be formed on the entire thin film transistor 30 or on the entire surface of the glass substrate 30.
- the glass substrate 30 moves by a predetermined interval, “H” in the example of FIG. Then, the laser irradiation apparatus 10 uses the microlens 17b included in the microlens array 13 to irradiate the second region 25a2 of the first thin film transistor 20a with the laser light 14 to form the polysilicon thin film 22. At the same time, the laser irradiation apparatus 10 irradiates the first region 25b1 of the second thin film transistor 20b with the laser light 14 using the microlens 17a included in the microlens array 13 to form the polysilicon thin film 22. In this case, as described above, the glass substrate 30 may continue to move, or may remain stationary only when the laser beam 14 is irradiated.
- the glass substrate 30 moves by a predetermined interval while the irradiation of the laser beam 14 is stopped. Then, the laser irradiation apparatus 10 irradiates the third region 25a3 of the first thin film transistor 20a with the laser beam 14 using the microlens 17c to form the polysilicon thin film 22. At the same time, the laser irradiation apparatus 10 applies laser light 14 to the second region 25b2 of the second thin film transistor 20b using the microlens 17b and to the first region 25c1 of the third thin film transistor 20c using the microlens 17a. To form a polysilicon thin film 22.
- the laser irradiation apparatus 10 uses the microlens 17d to the fourth region 25a4 of the first thin film transistor 20a, and the microlens 17c to the second thin film transistor 20b.
- the laser light 14 is applied to the second region 25c2 of the third thin film transistor 20c using the macro lens 17b, and to the first region 25d1 of the fourth thin film transistor 20d using the micro lens 17a.
- the polysilicon thin film 22 is formed by irradiation.
- the laser irradiation apparatus 10 sequentially uses the plurality of microlenses 17 included in the microlens array 13 to irradiate a predetermined region of the thin film transistor 20 with the laser light 14, and the predetermined region is irradiated with the polysilicon thin film 22. And Since the region irradiated by each of the plurality of microlenses 17 is different, the plurality of regions of the thin film transistor 20 can be the polysilicon thin film 22.
- the number of microlenses 17 included in one column (or one row) of the microlens array 13 is four, but is not limited to four, and may be, for example, twenty.
- the first five (first to fifth) laser beams 14 are applied to the first region (for example, 25a1).
- the second region (for example, 25a2) is irradiated with the laser beam 14 by the next five (sixth to tenth), and the third region (the eleventh to fifteenth) is irradiated with the laser beam 14.
- the laser beam 14 is irradiated to 25a3), and the fourth region (for example, 25a4) is irradiated with the laser beam 14 by the last five (16th to 20th).
- the fourth region for example, 25a4
- one area is irradiated with five shots of laser light 14.
- FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the projection mask pattern 15 provided in the microlens array 13.
- a plurality of polysilicon thin films 22 are formed on a thin film transistor 20 using a plurality of projection mask patterns 15.
- At least one microlens 17 is assigned to the plurality of projection mask patterns 15.
- the laser irradiation apparatus 10 irradiates the laser beam 14 using the microlens 17 assigned to one projection mask pattern 15.
- the microlens 17 assigned to one projection mask pattern 15 may be any number. Further, the number of microlenses 17 assigned to each of the different projection mask patterns may be the same or different.
- the laser beam 14 passes through the transmission region 16 and is projected onto the amorphous silicon thin film 21 on the thin film transistor 20.
- Each of the plurality of projection mask patterns 15 corresponds to each of the polysilicon thin films 22 formed on the thin film transistor 20, and the width of the transmission region 16 in each projection mask pattern 15 is, for example, 4 ⁇ m. Note that the width 16 of the transmissive region of each projection mask pattern 15 may be the same as or different from each other.
- each of the plurality of projection mask patterns 15 is assigned to at least one of the plurality of microlenses 17.
- the laser irradiation apparatus 10 irradiates one thin film transistor 20 with the laser light 14 using 20 microlenses 17.
- Five microlenses 17 are allocated.
- the laser irradiation apparatus 10 uses the single projection mask pattern 15 to irradiate the thin film transistor 20 with the laser light 14 for five shots.
- a predetermined region of the amorphous silicon thin film 21 on the thin film transistor 20 is irradiated with five shots of laser light 14 using one projection mask pattern 15.
- four (four) polysilicon thin films 22 are formed on the thin film transistor 20.
- the transmission region 16 of the projection mask pattern 15 is provided so as to be orthogonal to the moving direction (scanning direction) of the glass substrate 30.
- the transmission region 16 of the projection mask pattern 15 is not necessarily orthogonal to the movement direction (scan direction) of the glass substrate 30, and is provided in parallel (substantially parallel) to the movement direction (scan direction). It may be.
- FIG. 6 is a schematic diagram showing another configuration example of the projection mask pattern 15 provided in the microlens array 13. As shown in FIG. 6, the transmission region 16 of the projection mask pattern 15 may be provided in parallel (substantially parallel) to the moving direction (scanning direction) of the glass substrate 30.
- FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of the microlens array 13 in the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, 20 microlenses 17 are included in the column (or row) in the scanning direction of the microlens array 13. Note that the number of microlenses 17 included in the microlens array 13 may be any number.
- each of the plurality of microlenses 17 is assigned one of the projection mask patterns illustrated in FIG.
- a projection mask pattern 15a including a transmission region 16a is assigned to the first to fifth micro lenses 17 in the scanning direction.
- a projection mask pattern 15b including a transmission region 16b is assigned to the next sixth to tenth microlenses 17.
- the 11th to 15th microlenses 17 are assigned a projection mask pattern 15c including a transmission region 16c.
- a projection mask pattern 15d including a transmission region 16d is assigned to the 16th to 20th microlenses.
- the number of microlenses 17 assigned to one projection mask pattern 15 may be any number.
- Each of the different projection mask patterns 15 may be assigned the same number of microlenses 17 or different numbers of microlenses 17.
- the projection mask pattern 15 may not be assigned to the microlens 17 in order from the scanning direction, but may be assigned at random, for example.
- the projection mask pattern 15a may be randomly assigned to the microlenses 17 such as the first, sixth, eighth, tenth and fifteenth from the scanning direction.
- the laser irradiation apparatus 10 uses a plurality of microlenses 17 to which different projection mask patterns 15 are assigned to laser light to a plurality of regions of the thin film transistor 20. 14 to form a polysilicon thin film 22.
- FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of the polysilicon thin film 22 formed on the thin film transistor 20. As shown in FIG. 8, in the thin film transistor 20, a plurality of polysilicon thin films 22 are sequentially formed using a plurality of projection mask patterns 15 shown in FIG.
- the polysilicon thin film 22a of FIG. 8A is formed using the microlens 17 assigned to the projection mask pattern 15 of FIG.
- the laser irradiation apparatus 10 irradiates the laser beam 14 for five shots using, for example, the five microlenses 17 to which the projection mask pattern 15a is assigned. Thereafter, the five microlenses 17 assigned to the projection mask pattern 15b of FIG. 5B are used to irradiate the laser light 14 for five shots to form the polysilicon thin film 22b of FIG. 8B. .
- the polysilicon thin film 22c of FIG. 8C is formed using the microlens 17 to which the projection mask pattern 15c of FIG. 5C is assigned, and the projection mask pattern 15d of FIG.
- the polysilicon thin film 22d shown in FIG. 8D is formed using the assigned microlens 17.
- the polysilicon thin film 22 can be formed in a plurality of regions of the thin film transistor 20 by assigning at least one micro lens 17 to each of the plurality of projection mask patterns 15.
- the plurality of polysilicon thin films 22 are formed between the source 23 and the drain 24 of the thin film transistor 20 by assigning the microlens 17 to each of the plurality of projection mask patterns 15. can do.
- Each of the plurality of polysilicon thin films 22 is used for a channel region to be electrically connected.
- the laser irradiation apparatus 10 irradiates the first region of the thin film transistor 20 with the laser light 14 using the microlens 17 assigned to the projection mask pattern 15a of FIG.
- the amorphous silicon thin film 21 in the first region of the thin film transistor 20 is instantaneously heated and melted to form the polysilicon thin film 22a of FIG.
- the laser irradiation apparatus 10 irradiates the first region with the laser light 14 for five shots using, for example, five microlenses 17 assigned to the projection mask pattern 15a.
- the laser irradiation apparatus 10 irradiates the second region of the thin film transistor 20 with the laser light 14 using the microlens 17 assigned to the projection mask pattern 15b in FIG.
- the amorphous silicon thin film 21 in the second region of the thin film transistor 20 is instantaneously heated and melted to form the polysilicon thin film 22b in FIG. 8B.
- the laser irradiation apparatus 10 irradiates the second region with the laser light 14 for five shots using, for example, five microlenses 17 assigned to the projection mask pattern 15b.
- the laser irradiation apparatus 10 uses the microlens 17 assigned to the projection mask pattern 15c in FIG. 5C to cause the laser light 14 to be applied to the first predetermined region of the thin film transistor 20. Irradiate. As a result, the amorphous silicon thin film 21 in the third region of the thin film transistor 20 is instantaneously heated and melted to form the polysilicon thin film 22c in FIG. 8C.
- the laser irradiation apparatus 10 irradiates the third region with five shots of laser light 14 using, for example, five microlenses 17 assigned to the projection mask pattern 15c.
- the laser irradiation apparatus 10 irradiates the fourth region of the thin film transistor 20 with the laser light 14 using the microlens 17 assigned to the projection mask pattern 15d of FIG.
- the amorphous silicon thin film 21 in the fourth region of the thin film transistor 20 is instantaneously heated and melted to form the polysilicon thin film 22d in FIG. 8D.
- the laser irradiation apparatus 10 irradiates, for example, five shots of laser light 14 using the five microlenses 17 assigned to the projection mask pattern 15d.
- the glass substrate 30 moves by a predetermined distance each time the laser light 14 is irradiated by one microlens 17. As illustrated in FIG. 2, the predetermined distance is a distance “H” between the plurality of thin film transistors 20 on the glass substrate 30.
- the laser irradiation apparatus 10 stops the irradiation of the laser beam 14 while moving the glass substrate 30 by the predetermined distance.
- the laser irradiation apparatus 10 irradiates the laser beam 14 using the microlens 17 included in the microlens array 13.
- a source 23 and a drain 24 are formed in the thin film transistor 20 in another process.
- a plurality of polysilicon thin films 22 are provided on the thin film transistor 20 using a plurality of projection mask patterns 15.
- the electron mobility between the source 23 and the drain 24 is a value obtained by averaging the variation. Therefore, in the first embodiment of the present invention, variation in characteristics of each of the plurality of thin film transistors 20 is reduced, so that display unevenness in the liquid crystal of the liquid crystal display device can be suppressed.
- the second embodiment of the present invention is an embodiment in which laser annealing is performed using one projection lens 18 instead of the microlens array 13.
- FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the laser irradiation apparatus 10 according to the second embodiment of the present invention.
- the laser irradiation apparatus 10 according to the second embodiment of the present invention includes a laser light source 11, a coupling optical system 12, a projection mask pattern 15, and a projection lens 18.
- the laser light source 11 and the coupling optical system 12 have the same configuration as the laser light source 11 and the coupling optical system 12 in the first embodiment of the present invention shown in FIG. Omitted.
- the laser light passes through a plurality of openings (transmission regions) of the projection mask pattern 15 (not shown), and is irradiated onto a predetermined region of the amorphous silicon thin film 21 by the projection lens 18.
- a predetermined region of the amorphous silicon thin film 21 is instantaneously heated and melted, and a part of the amorphous silicon thin film 21 becomes the polysilicon thin film 22.
- each of the plurality of polysilicon thin films 22 has a variation in energy density of the laser light 14 for each shot.
- the electron mobility will vary. As described in the first embodiment, the electron mobility of the polysilicon thin film 22 depends on the energy density of the laser beam 14 last irradiated on the polysilicon thin film 22, that is, the energy density of the last shot.
- the thin film transistor 20 is provided with a plurality of polysilicon thin films 22, variation in electron mobility among the plurality of polysilicon thin films 22 is averaged.
- the electron mobility between the source 23 and the drain 24 is a value obtained by averaging the variation in electron mobility of each of the four polysilicon thin films 22. Therefore, also in the second embodiment of the present invention, variation in characteristics of each of the plurality of thin film transistors 20 is reduced, and display unevenness in the liquid crystal of the liquid crystal display device can be suppressed.
- the laser irradiation apparatus 10 irradiates the laser beam 14 at a predetermined cycle, moves the glass substrate 30 during the time when the laser beam 14 is not irradiated, and the next amorphous silicon thin film 21.
- the laser beam 14 is irradiated to the point.
- the amorphous silicon thin film 21 is arranged on the glass substrate 30 at a predetermined interval “H” in the moving direction.
- the laser irradiation apparatus 10 irradiates the part of the amorphous silicon thin film 21 arrange
- the laser beam 14 is converted by the magnification of the optical system of the projection lens 18. That is, the pattern of the projection mask pattern 15 is converted by the magnification of the optical system of the projection lens 18, and a predetermined region on the glass substrate 30 is laser annealed.
- FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the projection mask pattern 15 and the thin film transistor 20 in the second embodiment of the present invention. Note that a part of the projection mask pattern 15 illustrated in FIG. 10 is illustrated.
- the projection mask pattern 15 is provided with a transmission region 16 in a predetermined pattern.
- the projection mask pattern 15 is provided with, for example, four types of transmission regions 16 (16a to 16d).
- the laser beam 14 passes through the transmission region 16 on the projection mask pattern 15 and enters the projection lens 18. That is, in the second embodiment of the present invention, the laser irradiation apparatus 10 performs laser annealing on a predetermined region of the plurality of thin film transistors 20 by one irradiation of the laser light 14.
- the projection mask pattern 15 is provided with four types of transmission regions 16, but the transmission region 16 is not limited to four types and is formed on the thin film transistor 20 on the glass substrate 30. A plurality of types are provided according to the number (number) of the polysilicon thin films 22.
- transmissive regions 16 different types are adjacent, but the same type of transmissive regions 16 may be adjacent.
- four types of transmissive regions 16 are included in one column (or one row) of the projection mask pattern 15, but four types of transmissive regions 16 are included in the one row (or one row).
- a plurality may be included.
- each of the projection mask patterns 15 may include four transmissive regions 16 a to 16 d in one column (one row).
- the mask pattern of the projection mask pattern 15 is converted by the magnification of the optical system of the projection lens 18, and a predetermined region on the glass substrate 30 is laser-annealed.
- the magnification of the optical system of the projection lens 18 is about 2 times, the mask pattern of the projection mask pattern 15 is multiplied by about 1/2 (0.5), and a predetermined area of the glass substrate 30 is obtained. Is laser annealed.
- the magnification of the optical system of the projection lens 18 is not limited to about twice, and may be any magnification.
- a predetermined region on the glass substrate 30 is laser-annealed according to the magnification of the optical system of the projection lens 18. For example, if the magnification of the optical system of the projection lens 18 is 4, the mask pattern of the projection mask pattern 15 is multiplied by about 1/4 (0.25), and a predetermined region of the glass substrate 30 is laser annealed. .
- the transmission region 16 of the projection mask pattern 15 is provided so as to be orthogonal to the moving direction (scanning direction) of the glass substrate 30.
- the transmission region 16 of the projection mask pattern 15 is not necessarily orthogonal to the moving direction (scanning direction) of the glass substrate 30, and is provided in parallel (substantially parallel) to the moving direction (scanning direction). It may be.
- the reduced image of the projection mask pattern 15 irradiated on the glass substrate 30 is a pattern rotated by 180 degrees around the optical axis of the lens of the projection lens 18.
- the reduced image of the projection mask pattern 15 irradiated on the glass substrate 30 is the projection mask pattern 15 as it is.
- the pattern of the projection mask pattern 15 is reduced on the glass substrate 30 as it is.
- the laser irradiation apparatus 10 irradiates the first region of the thin film transistor 20 with the laser beam 14 using the mask pattern 16a of the projection mask pattern 15 and the projection lens 18 in the first step.
- the amorphous silicon thin film 21 in the first region of the thin film transistor 20 is instantaneously heated and melted to form the polysilicon thin film 22a of FIG.
- the glass substrate 30 is moved a predetermined distance “H” while the irradiation of the laser beam 14 of the laser irradiation apparatus 10 is stopped.
- the laser irradiation apparatus 10 irradiates the second region of the thin film transistor 20 with the laser beam 14 using the mask pattern 16b of the projection mask pattern 15 and the projection lens 18 in the second step.
- the amorphous silicon thin film 21 in the second region of the thin film transistor 20 is instantaneously heated and melted to form the polysilicon thin film 22b in FIG. 8B.
- the glass substrate 30 is moved a predetermined distance “H” while the irradiation of the laser beam 14 of the laser irradiation apparatus 10 is stopped.
- the laser irradiation apparatus 10 irradiates the third region of the thin film transistor 20 with the laser beam 14 using the mask pattern 16c of the projection mask pattern 15 and the projection lens 18 in the third step.
- the amorphous silicon thin film 21 in the third region of the thin film transistor 20 is instantaneously heated and melted to form the polysilicon thin film 22c in FIG. 8C.
- the glass substrate 30 is moved a predetermined distance “H” while the irradiation of the laser beam 14 of the laser irradiation apparatus 10 is stopped.
- the laser irradiation apparatus 10 irradiates the third region of the thin film transistor 20 with the laser beam 14 using the mask pattern 16d of the projection mask pattern 15 and the projection lens 18 in the fourth step.
- the amorphous silicon thin film 21 in the fourth region of the thin film transistor 20 is instantaneously heated and melted to form the polysilicon thin film 22d in FIG. 8D.
- a plurality of polysilicon thin films 22 are provided on the thin film transistor 20 using the projection lens 18.
- the electron mobility between the source 23 and the drain 24 is a value obtained by averaging the variation. Therefore, in the second embodiment of the present invention, variation in characteristics of each of the plurality of thin film transistors 20 is reduced, so that display unevenness in the liquid crystal of the liquid crystal display device can be suppressed.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
レーザ光のエネルギ密度のばらつきに依存して、ガラス基板に含まれる複数の薄膜トランジスタの特性にばらつきが生じ、ガラス基板を液晶表示装置の液晶に用いた場合、表示むらが生じてしまうという問題がある。 本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置は、レーザ光を発生する光源と、薄膜トランジスタに被着されたアモルファスシリコン薄膜の互いに異なる複数の領域に前記レーザ光を照射する投影レンズと、を備え、前記投影レンズは、前記薄膜トランジスタのソース電極とドレイン電極の間が複数のチャネル領域によって並列して接続されるように、前記アモルファスシリコン薄膜の前記互いに異なる複数の領域に前記レーザ光を照射することを特徴とする。
Description
本発明は、薄膜トランジスタの形成に関するものであり、特に、薄膜トランジスタ上のアモルファスシリコン薄膜にレーザ光を照射して、ポリシリコン薄膜を形成するためのレーザ照射装置、薄膜トランジスタおよび薄膜トランジスタの製造方法に関する。
逆スタガ構造の薄膜トランジスタとして、アモルファスシリコン薄膜をチャネル領域に使用したものが存在する。ただ、アモルファスシリコン薄膜は電子移動度が小さいため、当該アモルファスシリコン薄膜をチャネル領域に使用すると、薄膜トランジスタにおける電荷の移動度が小さくなるという難点があった。
そこで、アモルファスシリコン薄膜の所定の領域をレーザ光により瞬間的に加熱することで多結晶化し、電子移動度の高いポリシリコン薄膜を形成して、当該ポリシリコン薄膜をチャネル領域に使用する技術が存在する。
例えば、特許文献1には、チャネル領域にアモルファスシリコン薄膜形成し、その後、このアモルファスシリコン薄膜にエキシマレーザ等のレーザ光を照射してレーザアニールすることにより、短時間での溶融凝固によって、ポリシリコン薄膜に結晶化させる処理を行うことが開示されている。特許文献1には、当該処理を行うことにより、薄膜トランジスタのソースとドレイン間のチャネル領域を、電子移動度の高いポリシリコン薄膜とすることが可能となり、トランジスタ動作の高速化が可能になる旨が記載されている。
特許文献1に記載の薄膜トランジスタでは、ソースとドレイン間のチャネル領域が、一か所(一本)のポリシリコン薄膜により形成されている。そのため、薄膜トランジスタの特性は、一か所(一本)のポリシリコン薄膜に依存することになる。
ここで、エキシマレーザ等のレーザ光のエネルギ密度は、その照射(ショット)ごとにばらつきが生じるため、当該レーザ光を用いて形成されるポリシリコン薄膜の電子移動度にもばらつきが生じる。そのため、当該ポリシリコン薄膜を用いて形成される薄膜トランジスタの特性も、レーザ光のエネルギ密度のばらつきに依存してしまう。
その結果、ガラス基板に含まれる複数の薄膜トランジスタの特性には、ばらつきが生じてしまう可能性がある。
本発明の目的は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、ガラス基板に含まれる複数の薄膜トランジスタの特性のばらつきを抑制可能なレーザ照射装置、薄膜トランジスタおよび薄膜トランジスタの製造方法を提供することである。
本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置は、レーザ光を発生する光源と、薄膜トランジスタに被着されたアモルファスシリコン薄膜の互いに異なる複数の領域に当該レーザ光を照射する投影レンズと、を備え、当該投影レンズは、当該薄膜トランジスタのソース電極とドレイン電極の間が複数のチャネル領域によって並列して接続されるように、当該アモルファスシリコン薄膜の当該互いに異なる複数の領域に当該レーザ光を照射することを特徴とする。
本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置において、当該投影レンズは、当該アモルファスシリコン薄膜の当該互いに異なる複数の領域に当該レーザ光を照射して、当該アモルファスシリコン薄膜をレーザアニールしてポリシリコン薄膜を形成することを特徴とする。
本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置において、当該投影レンズは、当該互いに異なる複数の領域の各々に対して、所定の回数の当該レーザ光を照射することを特徴とする。
本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置において、当該投影レンズは、複数のマイクロレンズであることを特徴とする。
本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置は、マイクロレンズ上に配置され、当該互いに異なる複数の領域に対応するレーザ光の透過領域が設けられた複数の投影マスクを、さらに備え、当該マイクロレンズは、当該複数の投影マスクの各々を順番に切り替えながら、当該アモルファスシリコン薄膜の互いに異なる複数の領域に当該レーザ光を照射して、当該ポリシリコン薄膜を形成することを特徴とする。
本発明の一実施形態における薄膜トランジスタは、ガラス基板上に形成されたソース電極およびドレイン電極と、当該ソース電極と当該ドレイン電極との間に形成される複数のチャネル領域と、を含み、当該複数のチャネル領域の各々は、アモルファスシリコン薄膜がレーザアニールされたポリシリコン薄膜によって形成され、当該ソース電極と当該ドレイン電極とは、当該複数のチャネル領域により並列して接続されることを特徴とする。
本発明の一実施形態における薄膜トランジスタは、当該複数のチャネル領域の各々は、互いに同じ幅であることを特徴とする。
本発明の一実施形態における薄膜トランジスタの製造方法は、薄膜トランジスタに含まれるソース電極とドレイン電極との間に被着されたアモルファスシリコン薄膜の第1の領域にレーザ光を照射して、ポリシリコン薄膜を形成する第1のステップと、当該第1の領域に当該レーザ光を照射した後、当該アモルファスシリコン薄膜の第2の領域に当該レーザ光を照射して、当該ポリシリコン薄膜を形成する第2のステップと、を含み、当該第2のステップにおいて、当該ソース電極と当該ドレイン電極の間が複数の当該ポリシリコン薄膜によって並列して接続されるように、当該アモルファスシリコン薄膜において当該第1の領域とは異なる当該第2の領域に当該レーザ光を照射することを特徴とする。
本発明の一実施形態における薄膜トランジスタの製造方法は、当該第1のステップおよび当該第2のステップにおいて、当該アモルファスシリコン薄膜に当該レーザ光を照射して、当該アモルファスシリコン薄膜をレーザアニールすることにより、当該ポリシリコン薄膜を形成することを特徴とする。
本発明の一実施形態における薄膜トランジスタの製造方法は、当該第1のステップにおいて、当該第1の領域に対して、第1のマイクロレンズを用いて前記レーザ光を照射し、当該第2のステップにおいて、前記第2の領域に対して、第2のマイクロレンズを用いて前記レーザ光を照射することを特徴とする。
本発明の一実施形態における薄膜トランジスタの製造方法は、当該第1のステップにおいて、当該第1の領域に対応する透過領域が設けられた第1の投影マスクを介して、当該レーザ光を当該モルファスシリコン薄膜に照射し、当該第2のステップにおいて、当該第2の領域に対応する透過領域が設けられた第2の投影マスクを介して、当該レーザ光を当該モルファスシリコン薄膜に照射することを特徴とする。
本発明によれば、ガラス基板に含まれる複数の薄膜トランジスタの特性のばらつきを抑制可能な、レーザ照射装置、薄膜トランジスタおよび薄膜トランジスタの製造方法を提供することである。
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態におけるレーザ照射装置10の構成例を示す図である。
図1は、本発明の第1の実施形態におけるレーザ照射装置10の構成例を示す図である。
本発明の第1の実施形態において、レーザ照射装置10は、薄膜トランジスタ(TFT)20のような半導体装置の製造工程において、例えば、チャネル領域形成予定領域のみにレーザ光を照射してアニールし、当該チャネル領域形成予定領域を多結晶化するための装置である。
レーザ照射装置10は、例えば、液晶表示装置の周辺回路などの画素の薄膜トランジスタを形成する際に用いられる。このような薄膜トランジスタを形成する場合、まず、ガラス基板30上にAl等の金属膜からなるゲート電極を、スパッタによりパターン形成する。そして、低温プラズマCVD法により、ガラス基板30上の全面にSiN膜からなるゲート絶縁膜を形成する。その後、ゲート絶縁膜上に、例えば、プラズマCVD法によりアモルファスシリコン薄膜21を形成する。そして、図1に例示するレーザ照射装置10により、アモルファスシリコン薄膜21のゲート電極上の所定の領域にレーザ光14を照射してアニールし、当該所定の領域を多結晶化してポリシリコン化する。
図1に示すように、レーザ照射装置10において、レーザ光源11から出射されたレーザ光は、カップリング光学系12によりビーム系が拡張され、輝度分布が均一化される。
レーザ光源11は、例えば、波長が308nmや248nmなどのレーザ光を、所定の繰り返し周期で放射するエキシマレーザである。
レーザ光源11は、例えば、波長が308nmや248nmなどのレーザ光を、所定の繰り返し周期で放射するエキシマレーザである。
その後、レーザ光は、マイクロレンズアレイ13上に設けられた投影マスクパターン15(図示しない)の複数の開口(透過領域)により、複数のレーザ光14に分離され、アモルファスシリコン薄膜21の所定の領域に照射される。マイクロレンズアレイ13には、投影マスクパターン15が設けられ、当該投影マスクパターン15によって所定の領域にレーザ光14が照射される。そして、アモルファスシリコン薄膜21の所定の領域が瞬間加熱されて溶融し、アモルファスシリコン薄膜21の一部がポリシリコン薄膜22となる。
ポリシリコン薄膜22は、アモルファスシリコン薄膜21に比べて電子移動度が高く、薄膜トランジスタ20において、ソース23とドレイン24とを電気的に接続させるチャネル領域に用いられる。なお、図1の例では、マイクロレンズアレイ13を用いた例を示しているが、必ずしもマイクロレンズアレイ13を用いる必要はなく、1個の投影レンズを用いてレーザ光14を照射してもよい。なお、実施形態1では、マイクロレンズアレイ13を用いて、ポリシリコン薄膜22を形成する場合を例にして説明する。
図2は、所定の領域がアニール化された薄膜トランジスタ20の例を示す模式図である。なお、薄膜トランジスタ20は、最初にポリシリコン薄膜22を形成し、その後、形成されたポリシリコン薄膜22の両端にソース23とドレイン24を形成することで、作成される。
図2(a)に示す薄膜トランジスタは、ソース23とドレイン24との間に、一本のポリシリコン薄膜22が形成されている。なお、レーザ照射装置10は、1つの薄膜トランジスタ20に対して、マイクロレンズアレイ13の一列(または一行)に含まれる例えば20個のマイクロレンズ17を用いて、レーザ光14を照射する。すなわち、レーザ照射装置10は、1つの薄膜トランジスタ20に対して、20ショットのレーザ光14を照射する。その結果、薄膜トランジスタ20において、アモルファスシリコン薄膜21の所定の領域が瞬間加熱されて溶融し、ポリシリコン薄膜22となる。レーザ照射装置10は、なお、マイクロレンズアレイ13の一列(または一行)に含まれるマイクロレンズ17の数は、20に限られず、複数であればいくつであってもよい。
ここで、エキシマレーザにおいて、パルス間の安定性は、0.5%程度である。すなわち、レーザ照射装置10は、1ショットごとに、そのレーザ光14のエネルギ密度に0.5%程度のばらつきを生じさせる。そのため、レーザ照射装置10によって形成されるポリシリコン薄膜22の電子移動度にも、ばらつぎが生じてしまう可能性がある。
具体的には、レーザ光14を照射されたことにより形成されたポリシリコン薄膜22の電子移動度は、当該ポリシリコン薄膜22に最後に照射されたレーザ光14のエネルギ密度、すなわち最後のショットのエネルギ密度に依存する。上述したように、レーザ光14のエネルギ密度は1ショットごとにばらつきがある。すなわち、ポリシリコン薄膜22はエネルギ密度にばらつきのあるレーザ光14によりその電子移動度が決定されるため、ガラス基板30上の複数の薄膜トランジスタ20に含まれるポリシリコン薄膜22の各々は、電子移動度にばらつきが生じる可能性がある。ポリシリコン薄膜22の電子移動度は、薄膜トランジスタ20の特性を決定するため、複数の薄膜トランジスタ20の各々は、その特性にばらつきが生じることがある。例えば、ガラス基板30に含まれる隣接する薄膜トランジスタ20は、互いにその特性にばらつきが生じてしまう可能性がある。そして、このように特性にばらつきがある複数の薄膜トランジスタ20を含むガラス基板30を液晶表示装置の液晶に用いた場合、表示むらが生じてしまう恐れがある。
そこで、図2(b)に示すように、本発明の第1の実施形態では、複数のポリシリコン薄膜22が形成され、その後、当該複数のポリシリコン薄膜22の両端にソース23とドレイン24とが形成される。複数のポリシリコン薄膜22の各々は、レーザ光14のエネルギ密度は1ショットごとにばらつきがあることから、その電子移動度にばらつきが生じる可能性がある。前述したように、ポリシリコン薄膜22の電子移動度は、当該ポリシリコン薄膜22に最後に照射されたレーザ光14のエネルギ密度、すなわち最後のショットのエネルギ密度に依存するからである。
ただし、薄膜トランジスタ20のソース23とドレイン24は、当該複数のポリシリコン薄膜22により並列して接続されるため、複数のポリシリコン薄膜22間において電子移動度のばらつきが平均化される。ソース23とドレイン24間に、例えば4本のポリシリコン薄膜22を設けた場合、4本のポリシリコン薄膜22の各々の電子移動性はばらつきが生じるが、ソース23とドレイン24間の電子移動性は、当該4本のポリシリコン薄膜22の各々の電子移動性のばらつきを平均化した値となる。
すなわち、ガラス基板30に含まれる複数の薄膜トランジスタ20の各々において、ソース23とドレイン24との間の電子移動度は、当該ソース23と当該ドレイン24との間に形成されるポリシリコン薄膜22の数の分だけ、そのばらつきが平均化される。
上記のとおり、薄膜トランジスタ20のソース23とドレイン24間のポリシリコン薄膜22が1本の場合、各薄膜トランジスタ20間の特性のばらつきは、レーザ光14の1ショットごとのエネルギ密度の0.5%程度のばらつきに依存してしまう。一方、薄膜トランジスタ20のソース23とドレイン24間のポリシリコン薄膜22が複数の場合、当該複数のポリシリコン薄膜22の各々の電子移動性は、レーザ光14の1ショットごとのエネルギ密度の0.5%程度のばらつきに依存するが、ソース23とドレイン24間の電子移動性のばらつきは、当該複数のポリシリコン薄膜22の各々のばらつきを平均化したものとなる。そのため、各薄膜トランジスタ20間の特性は、ソース23とドレイン24間のポリシリコン薄膜22が1本の場合よりも、複数本の場合の方が、ばらつきが少なくなる。その結果、本発明の第1の実施形態において、複数の薄膜トランジスタ20の各々の特性のばらつきが低減され、液晶表示装置の液晶における表示ムラが生じることを抑制することができる。
図2(b)において、薄膜トランジスタ20は、ソース23とドレイン24との間に、複数のポリシリコン薄膜22が形成されている。図2(b)の例では、ソース23とドレイン24との間に、4本のポリシリコン薄膜22が形成されている。なお、本発明の第1の実施形態において、ソース23とドレイン24との間のポリシリコン薄膜22は4本に限られず、複数であればよい。
各ポリシリコン薄膜22は、例えば、その幅が4μmである。なお、各ポリシリコン薄膜22の幅は、4μmに限られず、例えば7μmなどであってもよい。各ポリシリコン薄膜22の幅は、電子移動性やオフ電流を考慮して決定される。例えば、ポリシリコン薄膜22の幅が長くなると、電子移動度は大きくなるが、オフ電流の大きさが無視できないものとなるため、要求される薄膜トランジスタ20の特性を考慮して、各ポリシリコン薄膜22の幅が決定される。また、ポリシリコン薄膜22の幅は、薄膜トランジスタ20に形成される当該ポリシリコン薄膜22の数を考慮して決定してもよい。また、ポリシリコン薄膜22の幅や数は、薄膜トランジスタ20の大きさに基づいて、決定してもよい。なお、図2(b)の例では、各ポリシリコン薄膜22の幅は、互いに同一であってもよいし、互いに異なるものであってもよい。
また、各ポリシリコン薄膜22間の幅は、所定の幅であればよく、各ポリシリコン薄膜22間相互の影響を及ぼさないような幅にすることが望ましい。各ポリシリコン薄膜22間の幅は、薄膜トランジスタ20に形成されるポリシリコン薄膜22の数や幅、または、当該薄膜トランジスタ20の大きさ等に基づいて決定してもよい。
各ポリシリコン薄膜22は、レーザ照射装置10に含まれるマイクロレンズアレイ13に含まれるマイクロレンズ17を用いて、例えば5ショット分のレーザ光14を照射されることにより形成される。そして、上述したように、各ポリシリコン薄膜22の電子移動度は、レーザ光14の最後のショットに依存する。そのため、4本のポリシリコン薄膜22の各々の電子移動度は、互いに、レーザ光14の1ショットごとのエネルギ密度の0.5%程度のばらつきに依存する。
ただ、図2(b)に示すように、ソース23とドレイン24との間は複数のポリシリコン薄膜22により並列に形成されるため、ショット間のばらつきが平均化される。そのため、薄膜トランジスタ20の特性のばらつきも平均化されることになる。よって、液晶表示装置の液晶における表示ムラが生じることを抑制することができる。
なお、薄膜トランジスタ20全体の大きさは、当該薄膜トランジスタ20に形成される複数のポリシリコン薄膜22の数に応じて、変更してもよい。例えば、形成されるポリシリコン薄膜22の数が多ければ、それに応じて、薄膜トランジスタ20の大きさを大きくしてもよい。
図3は、レーザ照射装置10がレーザ光14を照射するガラス基板30の例を示す模式図である。図3に示すように、ガラス基板30は、複数の画素31を含み、当該画素31の各々に薄膜トランジスタ20を備える。薄膜トランジスタ20は、複数に画素31の各々における光の透過制御を、電気的にON/OFFすることにより実行するものである。
図3に示すように、ガラス基板30には、所定の間隔「H」で、アモルファスシリコン薄膜21が設けられている。当該アモルファスシリコン薄膜21の部分は、薄膜トランジスタ20となる部分である。
図3に示すように、ガラス基板30には、所定の間隔「H」で、アモルファスシリコン薄膜21が設けられている。当該アモルファスシリコン薄膜21の部分は、薄膜トランジスタ20となる部分である。
レーザ照射装置10は、アモルファスシリコン薄膜21の所定の領域にレーザ光14を照射する。ここで、レーザ照射装置10は所定の周期でレーザ光14を照射し、レーザ光14が照射されていない時間にガラス基板30を移動させ、次のアモルファスシリコン薄膜21の箇所に当該レーザ光14が照射されるようにする。図3に示すように、ガラス基板30は、移動方向に対して、所定の間隔「H」でアモルファスシリコン薄膜21が配置される。そして、レーザ照射装置10は、所定の周期で、ガラス基板30上に配置されたアモルファスシリコン薄膜21の部分に、レーザ光14を照射する。
レーザ照射装置10は、まず、図3の領域Aにある複数のアモルファスシリコン薄膜21に対して、マイクロレンズアレイ13に含まれる第1のマイクロレンズ17aを用いて、レーザ光14を照射する。その後、ガラス基板30を所定の間隔「H」だけ移動させる。ガラス基板30が移動している間、レーザ照射装置10は、レーザ光14の照射を停止する。そして、ガラス基板30が「H」だけ移動した後、レーザ照射装置10は、マイクロレンズアレイ13に含まれる第2のマイクロレンズ17bを用いて、図2の領域Bにある複数のアモルファスシリコン薄膜21に対して、レーザ光14を照射する。この場合に、図2の領域Aにある複数のアモルファスシリコン薄膜21は、マイクロレンズアレイ13において第1のマイクロレンズ17aに隣接する第2のマイクロレンズ17bによって、レーザ光14が照射される。レーザ光14を照射する。このように、ガラス基板30に含まれるアモルファスシリコン薄膜21は、マイクロレンズアレイ13の一列(または一行)に該当する複数のマイクロレンズ17により、レーザ光14を照射される。
なお、レーザ照射装置10は、ガラス基板30が「H」だけ移動した後、一旦停止した当該ガラス基板30に対してレーザ光14を照射してもよいし、移動し続けている当該ガラス基板30に対してレーザ光14を照射してもよい。
図4は、本発明の第1の実施形態における、レーザ照射装置10を用いたレーザアニールの例を示す図である。図4の例では、マイクロレンズアレイ13は、一列(または一行)に4つのマイクロレンズ17を含む。なお、マイクロレンズアレイ14の一列(または一行)に含まれるマイクロレンズ17の数は、4つに限られず、いくつであってもよい。
まず、レーザ照射装置10は、マイクロレンズアレイ13に含まれるマイクロレンズ17aを用いて、第1の薄膜トランジスタ20aの第1の領域25a1にレーザ光14を照射する。その結果、第1の領域25a1において、アモルファスシリコン薄膜21が瞬間加熱されて溶融し、ポリシリコン薄膜22となる。なお、アモルファスシリコン薄膜21は、薄膜トランジスタ30の全体に形成されていても、ガラス基板30上の全面に形成されていてもよい。
次に、レーザ照射装置10が、レーザ光14の照射を停止している間、ガラス基板30が所定の間隔、図2の例では「H」、移動する。そして、レーザ照射装置10は、マイクロレンズアレイ13に含まれるマイクロレンズ17bを用いて、第1の薄膜トランジスタ20aの第2の領域25a2にレーザ光14を照射し、ポリシリコン薄膜22とする。同時に、レーザ照射装置10は、マイクロレンズアレイ13に含まれるマイクロレンズ17aを用いて、第2の薄膜トランジスタ20bの第1の領域25b1にレーザ光14を照射し、ポリシリコン薄膜22とする。この場合において、上述したように、ガラス基板30は、移動し続けていてもよいし、レーザ光14を照射するときだけ一旦静止してもよい。
続けて、レーザ照射装置10は、レーザ光14の照射を停止している間、ガラス基板30が所定の間隔、移動する。そして、レーザ照射装置10は、マイクロレンズ17cを用いて、第1の薄膜トランジスタ20aの第3の領域25a3にレーザ光14を照射し、ポリシリコン薄膜22とする。同時に、レーザ照射装置10は、マイクロレンズ17bを用いて第2の薄膜トランジスタ20bの第2の領域25b2に、マイクロレンズ17aを用いて第3の薄膜トランジスタ20cの第1の領域25c1に、それぞれレーザ光14を照射し、ポリシリコン薄膜22とする。
さらに、レーザ照射装置10は、ガラス基板30が「H」移動した後、マイクロレンズ17dを用いて第1の薄膜トランジスタ20aの第4の領域25a4に、マイクロレンズ17cを用いて第2の薄膜トランジスタ20bの第3の領域25b3に、マクロレンズ17bを用いて第3の薄膜トランジスタ20cの第2の領域25c2に、マイクロレンズ17aを用いて第4の薄膜トランジスタ20dの第1の領域25d1に、それぞれレーザ光14を照射し、ポリシリコン薄膜22とする。
上記のとおり、レーザ照射装置10は、マイクロレンズアレイ13に含まれる複数のマイクロレンズ17を順次用いて、薄膜トランジスタ20の所定の領域にレーザ光14を照射し、当該所定の領域をポリシリコン薄膜22とする。そして、複数のマイクロレンズ17の各々によって照射される領域が異なるため、薄膜トランジスタ20の複数の領域を、ポリシリコン薄膜22とすることができる。
なお、図4の例では、マイクロレンズアレイ13の一列(または一行)に含まれるマイクロレンズ17の数は4つであるが、4つに限られず、例えば20個などであってもよい。マイクロレンズアレイ13の一列(または一行)に含まれるマイクロレンズ17の数が20個の場合、最初の5個(1~5個目)により第1の領域(例えば、25a1など)にレーザ光14を照射し、次の5個(6~10個目)により第2の領域(例えば、25a2)にレーザ光14を照射し、次の5個(11~15個目)により第3の領域(例えば、25a3)にレーザ光14を照射し、最後の5個(16~20個目)により第4の領域(例えば、25a4)にレーザ光14を照射する。その結果、1つの領域(第1~第4の領域の各々)に対して、5ショットのレーザ光14が照射されることになる。
図5は、マイクロレンズアレイ13に設けられた投影マスクパターン15の構成例を示す模式図である。図5に示すように、本発明の第1の実施形態では、複数の投影マスクパターン15を用いて、薄膜トランジスタ20に複数のポリシリコン薄膜22を形成する。
複数の投影マスクパターン15には、少なくとも1つのマイクロレンズ17が割り当てられる。
複数の投影マスクパターン15には、少なくとも1つのマイクロレンズ17が割り当てられる。
レーザ照射装置10は、1つの投影マスクパターン15に割り当てられたマイクロレンズ17を用いて、レーザ光14を照射する。図5の例のように、4つの投影マスクパターン15を用いる場合、例えば、各投影マスクパターン15には、5つのマイクロレンズ17が割り当てられる。なお、1つの投影マスクパターン15に割り当てられるマイクロレンズ17の数は、いくつであってもよい。また、異なる投影マスクパターンの各々に割り当てられるマイクロレンズ17の数は、同数であっても、異なる和であってもよい。
図5に例示する複数の投影マスクパターン15は、透過領域16を含む。レーザ光14は、当該透過領域16を透過し、薄膜トランジスタ20上のアモルファスシリコン薄膜21に投射される。複数の投影マスクパターン15の各々は、薄膜トランジスタ20上に形成されるポリシリコン薄膜22の各々に対応しており、各投影マスクパターン15における透過領域16の幅は、例えば4μmである。なお、各投影マスクパターン15の透過領域の幅16は、互いに同じであっても、互いに異なっていてもよい。
レーザ照射装置10が、1つの薄膜トランジスタ20に複数のマイクロレンズ17を用いてレーザ光14を照射する場合、複数の投影マスクパターン15の各々を当該複数のマイクロレンズ17の少なくとも一つに割り当てる。4つの投影マスクパターン15を用いる場合、レーザ照射装置10は、1つの薄膜トランジスタ20に対して20個のマイクロレンズ17を用いてレーザ光14を照射するのであれば、1つの投影マスクパターン15には5つのマイクロレンズ17を割り当てる。その結果、レーザ照射装置10は、1つの投影マスクパターン15を用いて、5ショット分のレーザ光14を、薄膜トランジスタ20に照射することになる。その結果、薄膜トランジスタ20上のアモルファスシリコン薄膜21の所定の領域は、1つの投影マスクパターン15を用いて、5ショット分のレーザ光14を照射される。その結果、薄膜トランジスタ20上には、4か所(4本)のポリシリコン薄膜22が形成される。
図5の例では、ガラス基板30の移動方向(スキャン方向)に対して、投影マスクパターン15の透過領域16は、直交するように設けられる。なお、投影マスクパターン15の透過領域16は、ガラス基板30の移動方向(スキャン方向)に対して必ずしも直交する必要はなく、該移動方向(スキャン方向)に対して平行(略平行)に設けられていてもよい。
図6は、マイクロレンズアレイ13に設けられた投影マスクパターン15の他の構成例を示す模式図である。図6に示すように、投影マスクパターン15の透過領域16は、ガラス基板30の移動方向(スキャン方向)に対して、平行(略平行)に設けられていてもよい。
図7は、本発明の第1の実施形態における、マイクロレンズアレイ13の構成例を示す図である。図7に示すように、マイクロレンズアレイ13のスキャン方向の列(または行)には、20個のマイクロレンズ17が含まれる。なお、マイクロレンズアレイ13に含まれるマイクロレンズ17の数は、いくつであってもよい。
図7に例示するように、複数のマイクロレンズ17の各々は、図6に例示する投影マスクパターンのいずれかが割り当てられる。図7の例では、スキャン方向から最初の1~5個目のマイクロレンズ17には、透過領域16aを含む投影マスクパターン15aが割り当てられる。また、次の6~10個目のマイクロレンズ17には、透過領域16bを含む投影マスクパターン15bが割り当てられる。さらに、11~15個目のマイクロレンズ17には、透過領域16cを含む投影マスクパターン15cが割り当てられる。最後に、16~20個目のマイクロレンズには、透過領域16dを含む投影マスクパターン15dが割り当てられる。
なお、1つの投影マスクパターン15に割り当てられるマイクロレンズ17の数は、いくつであってもよい。異なる投影マスクパターン15の各々は、同数のマイクロレンズ17が割り当てられても、異なる数のマイクロレンズ17が割り当てられてもよい。また、図7の例のように、スキャン方向から順番に、投影マスクパターン15をマイクロレンズ17に割り当てるのではなく、例えばランダムに割り当ててもよい。例えば、投影マスクパターン15aは、スキャン方向から1個目、6個目、8個目、10個目および15個目といったように、ランダムにマイクロレンズ17を割り当ててもよい。
本発明の第1の実施形態におけるレーザ照射装置10は、図7に例示するように、異なる投影マスクパターン15が割り当てられた複数のマイクロレンズ17を用いて、薄膜トランジスタ20の複数の領域をレーザ光14で照射し、ポリシリコン薄膜22を形成する。
図8は、薄膜トランジスタ20に形成されるポリシリコン薄膜22の例を示す模式図である。図8に示すように、薄膜トランジスタ20において、複数のポリシリコン薄膜22は、図6に示す複数の投影マスクパターン15を用いて、順々に形成される。
まず、図5(a)の投影マスクパターン15に割り当てられたマイクロレンズ17を用いて、図8(a)のポリシリコン薄膜22aが形成される。レーザ照射装置10は、例えば、投影マスクパターン15aが割り当てられた5つのマイクロレンズ17を用いて、5ショット分のレーザ光14を照射する。その後、図5(b)の投影マスクパターン15bに割り当てられた5つのマイクロレンズ17を用いて、5ショット分のレーザ光14を照射し、図8(b)のポリシリコン薄膜22bが形成される。同様にして、図5(c)の投影マスクパターン15cが割り当てられたマイクロレンズ17を用いて、図8(c)のポリシリコン薄膜22cが形成され、図5(d)の投影マスクパターン15dが割り当てられたマイクロレンズ17を用いて、図8(d)のポリシリコン薄膜22dが形成される。
上記のとおり、レーザ照射装置10において、複数の投影マスクパターン15の各々に少なくとも1つ以上のマイクロレンズ17割り当てることで、薄膜トランジスタ20の複数の領域に、ポリシリコン薄膜22を形成することができる。
このように、本発明の第1の実施形態では、複数の投影マスクパターン15の各々にマイクロレンズ17を割り当てることで、薄膜トランジスタ20のソース23とドレイン24間に、複数のポリシリコン薄膜22を形成することができる。そして、複数のポリシリコン薄膜22の各々は、電気的に接続させるチャネル領域に用いられる。
次に、レーザ照射装置10を用いて、図2に例示する本発明の第1の実施形態における薄膜トランジスタ20を作成する方法について、説明する。
まず、レーザ照射装置10は、第1工程において、図5(a)の投影マスクパターン15aに割り当てられたマイクロレンズ17を用いて、レーザ光14を薄膜トランジスタ20の第1の領域に照射する。その結果、薄膜トランジスタ20の第1の領域のアモルファスシリコン薄膜21が、瞬間加熱されて溶融し、図8(a)のポリシリコン薄膜22aとなる。レーザ照射装置10は、例えば、投影マスクパターン15aに割り当てられた5つのマイクロレンズ17を用いて、第1の領域に5ショット分のレーザ光14を照射する。
続いて、レーザ照射装置10は、第2工程において、図5(b)の投影マスクパターン15bに割り当てられたマイクロレンズ17を用いて、レーザ光14を薄膜トランジスタ20の第2の領域に照射する。その結果、薄膜トランジスタ20の第2の領域のアモルファスシリコン薄膜21が、瞬間加熱されて溶融し、図8(b)のポリシリコン薄膜22bとなる。レーザ照射装置10は、例えば、投影マスクパターン15bに割り当てられた5つのマイクロレンズ17を用いて、第2の領域に5ショット分のレーザ光14を照射する。
同様にして、レーザ照射装置10は、第3工程において、図5(c)の投影マスクパターン15cに割り当てられたマイクロレンズ17を用いて、レーザ光14を薄膜トランジスタ20の第1の所定の領域に照射する。その結果、薄膜トランジスタ20の第3の領域のアモルファスシリコン薄膜21が、瞬間加熱されて溶融し、図8(c)のポリシリコン薄膜22cとなる。レーザ照射装置10は、例えば、投影マスクパターン15cに割り当てられた5つのマイクロレンズ17を用いて、第3の領域に5ショットのレーザ光14を照射する。
続けて、レーザ照射装置10は、第4工程において、図5(d)の投影マスクパターン15dに割り当てられたマイクロレンズ17を用いて、レーザ光14を薄膜トランジスタ20の第4の領域に照射する。その結果、薄膜トランジスタ20の第4の領域のアモルファスシリコン薄膜21が、瞬間加熱されて溶融し、図8(d)のポリシリコン薄膜22dとなる。レーザ照射装置10は、例えば、投影マスクパターン15dに割り当てられた5つのマイクロレンズ17を用いて、5ショット分のレーザ光14を照射する。
ガラス基板30は、1つのマイクロレンズ17によりレーザ光14が照射されるごとに、所定の距離だけ移動する。所定の距離は、図2に例示するように、ガラス基板30における複数の薄膜トランジスタ20間の距離「H」である。レーザ照射装置10は、ガラス基板30を当該所定の距離移動させる間、レーザ光14の照射を停止する。
ガラス基板30が所定の距離「H」を移動した後、レーザ照射装置10は、マイクロレンズアレイ13に含まれるマイクロレンズ17を用いて、レーザ光14を照射する。
ガラス基板30の薄膜トランジスタ20の所定の領域に、レーザアニールを用いてポリシリコン薄膜22を形成した後、別の工程において、当該薄膜トランジスタ20に、ソース23とドレイン24とが形成される。
このように、本発明の第1の実施形態では、複数の投影マスクパターン15を用いて、薄膜トランジスタ20上に、複数のポリシリコン薄膜22が設けられる。その結果、ガラス基板30に含まれる複数の薄膜トランジスタ20の各々において、ソース23とドレイン24との間の電子移動度は、そのばらつきが平均化された値となる。したがって、本発明の第1の実施形態において、複数の薄膜トランジスタ20の各々の特性のばらつきが低減されるため、液晶表示装置の液晶における表示ムラが生じることを抑制することができる。
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態は、マイクロレンズアレイ13の代わりに、1個の投影レンズ18を用いて、レーザアニールを行う場合の実施形態である。
本発明の第2の実施形態は、マイクロレンズアレイ13の代わりに、1個の投影レンズ18を用いて、レーザアニールを行う場合の実施形態である。
図9は、本発明の第2の実施形態におけるレーザ照射装置10の構成例を示す図である。図9に示すように、本発明の第2の実施形態におけるレーザ照射装置10は、レーザ光源11と、カップリング光学系12と、投影マスクパターン15と、投影レンズ18とを含む。なお、レーザ光源11と、カップリング光学系12とは、図1に示す本発明の第1の実施形態におけるレーザ光源11と、カップリング光学系12と同様の構成であるため、詳細な説明は省略される。
レーザ光は、投影マスクパターン15(図示しない)の複数の開口(透過領域)を透過し、投影レンズ18により、アモルファスシリコン薄膜21の所定の領域に照射される。
その結果、アモルファスシリコン薄膜21の所定の領域が瞬間加熱されて溶融し、アモルファスシリコン薄膜21の一部がポリシリコン薄膜22となる。
その結果、アモルファスシリコン薄膜21の所定の領域が瞬間加熱されて溶融し、アモルファスシリコン薄膜21の一部がポリシリコン薄膜22となる。
ここで、第2の実施形態のように投影レンズ18を用いた場合であっても、複数のポリシリコン薄膜22の各々は、レーザ光14のエネルギ密度が1ショットごとにばらつきがあることから、その電子移動度にばらつきが生じてしまう。第1の実施形態でも述べたように、ポリシリコン薄膜22の電子移動度は、当該ポリシリコン薄膜22に最後に照射されたレーザ光14のエネルギ密度、すなわち最後のショットのエネルギ密度に依存する。
ただし、薄膜トランジスタ20には、複数のポリシリコン薄膜22が設けられるため、当該複数のポリシリコン薄膜22間において電子移動度のばらつきが平均化される。その結果、薄膜トランジスタ20において、ソース23とドレイン24間の電子移動性は、4本のポリシリコン薄膜22の各々の電子移動性のばらつきを平均化した値となる。そのため、本発明の第2の実施形態においても、複数の薄膜トランジスタ20の各々の特性のばらつきが低減され、液晶表示装置の液晶における表示ムラが生じることを抑制することができる。
本発明の第2の実施形態においても、レーザ照射装置10は所定の周期でレーザ光14を照射し、レーザ光14が照射されていない時間にガラス基板30を移動させ、次のアモルファスシリコン薄膜21の箇所に当該レーザ光14が照射されるようにする。第2の実施形態においても、図3に示すように、ガラス基板30は、移動方向に対して、所定の間隔「H」でアモルファスシリコン薄膜21が配置される。そして、レーザ照射装置10は、所定の周期で、ガラス基板30上に配置されたアモルファスシリコン薄膜21の部分に、レーザ光14を照射する。
ここで、投影レンズ18を用いる場合、レーザ光14が、当該投影レンズ18の光学系の倍率で換算される。すなわち、投影マスクパターン15のパターンが、投影レンズ18の光学系の倍率で換算され、ガラス基板30上の所定の領域がレーザアニールされる。
図10は、本発明の第2の実施形態における投影マスクパターン15と薄膜トランジスタ20の関係を示す図である。なお、図10に例示する投影マスクパターン15は、その一部を図示するものである。
図10に示すように、投影マスクパターン15には、所定のパターンで、透過領域16が設けられている。図10に示すように、投影マスクパターン15には、例えば、4種類の透過領域16(16a乃至16d)が設けられている。レーザ光14は、投影マスクパターン15上の透過領域16を通過し、投影レンズ18に入射する。すなわち、本発明の第2の実施形態では、レーザ照射装置10は、1回のレーザ光14の照射で、複数の薄膜トランジスタ20の所定の領域をレーザアニールする。なお、図10の例では、投投影マスクパターン15には、4種類の透過領域16が設けられているが、透過領域16は4種類に限られず、ガラス基板30上の薄膜トランジスタ20上に形成するポリシリコン薄膜22の数(本数)に応じて、複数の種類が設けられる。
また、図10の例では、異なる種類の透過領域16(例えば、透過領域16aと透過領域b)が隣接しているが、同じ種類の透過領域16が隣接していてもよい。図10の例では、投影マスクパターン15の一列(又は一行)に、4種類の透過領域16が1つずつ含まれているが、当該一列(又は一行)には、4種類の透過領域16が複数含まれていてもよい。例えば、投影マスクパターン15の一列(一行)には、透過領域16a乃至16dの各々が、4つずつ含まれていてもよい。
ここで、図10に例示するように、投影マスクパターン15のマスクパターンは、投影レンズ18の光学系の倍率で換算され、ガラス基板30上の所定の領域がレーザアニールされる。図10の例では、投影レンズ18の光学系の倍率は約2倍であるため、投影マスクパターン15のマスクパターンは、約1/2(0.5)倍され、ガラス基板30の所定の領域がレーザアニールされる。なお、投影レンズ18の光学系の倍率は、約2倍に限られず、どのような倍率であってもよい。投影マスクパターン15のマスクパターンは、投影レンズ18の光学系の倍率に応じて、ガラス基板30上の所定の領域がレーザアニールされる。例えば、投影レンズ18の光学系の倍率が4倍であれば、投影マスクパターン15のマスクパターンは、約1/4(0.25)倍され、ガラス基板30の所定の領域がレーザアニールされる。
図10に示すように、ガラス基板30の移動方向(スキャン方向)に対して、投影マスクパターン15の透過領域16は、直交するように設けられる。ただし、投影マスクパターン15の透過領域16は、ガラス基板30の移動方向(スキャン方向)に対して必ずしも直交する必要はなく、該移動方向(スキャン方向)に対して平行(略平行)に設けられていてもよい。
なお、投影レンズ18が倒立像を形成する場合、ガラス基板30に照射される投影マスクパターン15の縮小像は、投影レンズ18のレンズの光軸を中心に180度回転したパターンとなる。一方、投影レンズ18が正立像を形成する場合、ガラス基板30に照射される投影マスクパターン15の縮小像は、当該投影マスクパターン15そのままとなる。
図10の例では、正立像を形成する投影レンズ18を用いているため、投影マスクパターン15のパターンが、ガラス基板30上にそのまま縮小されている。
図10の例では、正立像を形成する投影レンズ18を用いているため、投影マスクパターン15のパターンが、ガラス基板30上にそのまま縮小されている。
次に、レーザ照射装置10を用いて、本発明の第2の実施形態における薄膜トランジスタ20を作成する方法について、説明する。
まず、レーザ照射装置10は、第1工程において、投影マスクパターン15のマスクパターン16aおよび投影レンズ18を用いて、レーザ光14を薄膜トランジスタ20の第1の領域に照射する。その結果、薄膜トランジスタ20の第1の領域のアモルファスシリコン薄膜21が、瞬間加熱されて溶融し、図8(a)のポリシリコン薄膜22aとなる。
その後、レーザ照射装置10のレーザ光14の照射が停止している間に、ガラス基板30を所定の距離「H」移動させる。
その後、レーザ照射装置10のレーザ光14の照射が停止している間に、ガラス基板30を所定の距離「H」移動させる。
続いて、レーザ照射装置10は、第2工程において、投影マスクパターン15のマスクパターン16bおよび投影レンズ18を用いて、レーザ光14を薄膜トランジスタ20の第2の領域に照射する。その結果、薄膜トランジスタ20の第2の領域のアモルファスシリコン薄膜21が、瞬間加熱されて溶融し、図8(b)のポリシリコン薄膜22bとなる。その後、レーザ照射装置10のレーザ光14の照射が停止している間に、ガラス基板30を所定の距離「H」移動させる。
同様にして、レーザ照射装置10は、第3工程において、投影マスクパターン15のマスクパターン16cおよび投影レンズ18を用いて、レーザ光14を薄膜トランジスタ20の第3の領域に照射する。その結果、薄膜トランジスタ20の第3の領域のアモルファスシリコン薄膜21が、瞬間加熱されて溶融し、図8(c)のポリシリコン薄膜22cとなる。その後、レーザ照射装置10のレーザ光14の照射が停止している間に、ガラス基板30を所定の距離「H」移動させる。
続けて、レーザ照射装置10は、第4工程において、投影マスクパターン15のマスクパターン16dおよび投影レンズ18を用いて、レーザ光14を薄膜トランジスタ20の第3の領域に照射する。その結果、薄膜トランジスタ20の第4の領域のアモルファスシリコン薄膜21が、瞬間加熱されて溶融し、図8(d)のポリシリコン薄膜22dとなる。
上記のとおり、本発明の第2の実施形態では、投影レンズ18を用いて、薄膜トランジスタ20上に、複数のポリシリコン薄膜22が設けられる。その結果、ガラス基板30に含まれる複数の薄膜トランジスタ20の各々において、ソース23とドレイン24との間の電子移動度は、そのばらつきが平均化された値となる。したがって、本発明の第2の実施形態において、複数の薄膜トランジスタ20の各々の特性のばらつきが低減されるため、液晶表示装置の液晶における表示ムラが生じることを抑制することができる。
なお、以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」「直交」等の記載がある場合に、これらの各記載は厳密な意味ではない。すなわち、「垂直」「平行」「平面」「直交」とは、設計上や製造上等における公差や誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」「実質的に直交」という意味である。なお、ここでの公差や誤差とは、本発明の構成・作用・効果を逸脱しない範囲における単位のことを意味するものである。
また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさが「同一」「等しい」「異なる」等の記載がある場合に、これらの各記載は厳密な意味ではない。すなわち、「同一」「等しい」「異なる」とは、設計上や製造上等における公差や誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。なお、ここでの公差や誤差とは、本発明の構成・作用・効果を逸脱しない範囲における単位のことを意味するものである。
本発明を諸図面や実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップ等を1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上記実施の形態に示す構成を適宜組み合わせることとしてもよい。
10 レーザ照射装置
11 レーザ光源
12 カップリング光学系
13 マイクロレンズアレイ
14 レーザ光
15 投影マスクパターン
16 透過領域
17 マイクロレンズ
18 投影レンズ
20 薄膜トランジスタ
21 アモルファスシリコン薄膜
22 ポリシリコン薄膜
23 ソース
24 ドレイン
25 領域
30 ガラス基板
11 レーザ光源
12 カップリング光学系
13 マイクロレンズアレイ
14 レーザ光
15 投影マスクパターン
16 透過領域
17 マイクロレンズ
18 投影レンズ
20 薄膜トランジスタ
21 アモルファスシリコン薄膜
22 ポリシリコン薄膜
23 ソース
24 ドレイン
25 領域
30 ガラス基板
Claims (11)
- レーザ光を発生する光源と、
薄膜トランジスタに被着されたアモルファスシリコン薄膜の互いに異なる複数の領域に前記レーザ光を照射する投影レンズと、を備え、
前記投影レンズは、前記薄膜トランジスタのソース電極とドレイン電極の間が複数のチャネル領域によって並列して接続されるように、前記アモルファスシリコン薄膜の前記互いに異なる複数の領域に前記レーザ光を照射する、
レーザ照射装置。 - 前記投影レンズは、前記アモルファスシリコン薄膜の前記互いに異なる複数の領域に前記レーザ光を照射して、当該アモルファスシリコン薄膜をレーザアニールしてポリシリコン薄膜を形成する
ことを特徴とする請求項1に記載のレーザ照射装置。 - 前記投影レンズは、前記互いに異なる複数の領域の各々に対して、所定の回数の前記レーザ光を照射する
ことを特徴とする請求項1または2に記載のレーザ照射装置。 - 前記投影レンズは、複数のマイクロレンズであることを特徴とする
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のレーザ照射装置。 - 前記複数のマイクロレンズ上に配置され、前記互いに異なる複数の領域に対応するレーザ光の透過領域が設けられた複数の投影マスクを、さらに備え、
前記複数の投影マスクの各々は、少なくとも一つのマイクロレンズに割り当てられることを特徴とする請求項4に記載のレーザ照射装置。 - ガラス基板上に形成されたソース電極およびドレイン電極と、
前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に形成される複数のチャネル領域と、を含み、
前記複数のチャネル領域の各々は、アモルファスシリコン薄膜がレーザアニールされたポリシリコン薄膜によって形成され、
前記ソース電極と前記ドレイン電極とは、前記複数のチャネル領域により並列して接続される
薄膜トランジスタ。 - 前記複数のチャネル領域の各々は、互いに同じ幅である
ことを特徴とする請求項6に記載の薄膜トランジスタ。 - 薄膜トランジスタに含まれるソース電極とドレイン電極との間に被着されたアモルファスシリコン薄膜の第1の領域にレーザ光を照射して、ポリシリコン薄膜を形成する第1のステップと、
前記第1の領域に前記レーザ光を照射した後、前記アモルファスシリコン薄膜の第2の領域に前記レーザ光を照射して、前記ポリシリコン薄膜を形成する第2のステップと、を含み、
前記第2のステップにおいて、前記ソース電極と前記ドレイン電極の間が複数の前記ポリシリコン薄膜によって並列して接続されるように、前記アモルファスシリコン薄膜において前記第1の領域とは異なる前記第2の領域に前記レーザ光を照射する、
薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記第1のステップおよび前記第2のステップにおいて、前記アモルファスシリコン薄膜に前記レーザ光を照射して、当該アモルファスシリコン薄膜をレーザアニールすることにより、前記ポリシリコン薄膜を形成すること、
を特徴とする請求項8に記載の薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記第1のステップにおいて、前記第1の領域に対して、第1のマイクロレンズを用いて前記レーザ光を照射し、
前記第2のステップにおいて、前記第2の領域に対して、第2のマイクロレンズを用いて前記レーザ光を照射すること
を特徴とする請求項8または9に記載の薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記第1のステップにおいて、前記第1の領域に対応する透過領域が設けられた第1の投影マスクを介して、前記レーザ光を前記アモルファスシリコン薄膜に照射し、
前記第2のステップにおいて、前記第2の領域に対応する透過領域が設けられた第2の投影マスクを介して、前記レーザ光を前記モルファスシリコン薄膜に照射すること
を特徴とする請求項8乃至10のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020197001854A KR20190029602A (ko) | 2016-07-20 | 2017-04-20 | 레이저 조사 장치, 박막 트랜지스터 및 박막 트랜지스터의 제조 방법 |
CN201780039956.4A CN109417034A (zh) | 2016-07-20 | 2017-04-20 | 激光照射装置、薄膜晶体管及薄膜晶体管的制造方法 |
US16/251,668 US10608115B2 (en) | 2016-07-20 | 2019-01-18 | Laser beam irradiation device, thin-film transistor, and method of manufacturing thin-film transistor |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016142773A JP6781872B2 (ja) | 2016-07-20 | 2016-07-20 | レーザ照射装置および薄膜トランジスタの製造方法 |
JP2016-142773 | 2016-07-20 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
US16/251,668 Continuation US10608115B2 (en) | 2016-07-20 | 2019-01-18 | Laser beam irradiation device, thin-film transistor, and method of manufacturing thin-film transistor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2018016146A1 true WO2018016146A1 (ja) | 2018-01-25 |
Family
ID=60993188
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2017/015885 WO2018016146A1 (ja) | 2016-07-20 | 2017-04-20 | レーザ照射装置、薄膜トランジスタおよび薄膜トランジスタの製造方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10608115B2 (ja) |
JP (1) | JP6781872B2 (ja) |
KR (1) | KR20190029602A (ja) |
CN (1) | CN109417034A (ja) |
TW (1) | TW201812924A (ja) |
WO (1) | WO2018016146A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019171502A1 (ja) * | 2018-03-07 | 2019-09-12 | 堺ディスプレイプロダクト株式会社 | レーザアニール装置、レーザアニール方法およびアクティブマトリクス基板の製造方法 |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11004682B2 (en) * | 2016-12-15 | 2021-05-11 | Sakai Display Products Corporation | Laser annealing apparatus, laser annealing method, and mask |
CN110137261A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-08-16 | 京东方科技集团股份有限公司 | 薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板和显示装置 |
CN109742024B (zh) * | 2019-01-02 | 2021-01-26 | 京东方科技集团股份有限公司 | 激光退火方法和阵列基板 |
CN109801837A (zh) * | 2019-02-02 | 2019-05-24 | 京东方科技集团股份有限公司 | 驱动背板的激光退火工艺及掩膜版 |
WO2024122922A1 (ko) * | 2022-12-06 | 2024-06-13 | (주)알엔알랩 | 기판 구조체에 대한 스캐닝 방식에 따른 레이저 열처리 방법 및 이를 적용한 전자 소자의 제조 방법 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003297751A (ja) * | 2002-01-28 | 2003-10-17 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置及び半導体装置の作製方法 |
WO2016084702A1 (ja) * | 2014-11-25 | 2016-06-02 | 株式会社ブイ・テクノロジー | 薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタの製造方法及びレーザアニール装置 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100496139B1 (ko) * | 2002-12-30 | 2005-06-16 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 광학용 마스크, 이를 이용한 비정질 실리콘막의 결정화방법 및 어레이 기판의 제조 방법 |
KR100492152B1 (ko) * | 2002-12-31 | 2005-06-01 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 실리콘 결정화방법 |
KR100997971B1 (ko) * | 2003-11-19 | 2010-12-02 | 삼성전자주식회사 | 결정화용 마스크, 이를 이용한 결정화 방법 및 이를포함하는 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법 |
TW200541079A (en) * | 2004-06-04 | 2005-12-16 | Adv Lcd Tech Dev Ct Co Ltd | Crystallizing method, thin-film transistor manufacturing method, thin-film transistor, and display device |
JP5534402B2 (ja) * | 2009-11-05 | 2014-07-02 | 株式会社ブイ・テクノロジー | 低温ポリシリコン膜の形成装置及び方法 |
-
2016
- 2016-07-20 JP JP2016142773A patent/JP6781872B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2017
- 2017-04-20 KR KR1020197001854A patent/KR20190029602A/ko unknown
- 2017-04-20 CN CN201780039956.4A patent/CN109417034A/zh not_active Withdrawn
- 2017-04-20 WO PCT/JP2017/015885 patent/WO2018016146A1/ja active Application Filing
- 2017-07-07 TW TW106122774A patent/TW201812924A/zh unknown
-
2019
- 2019-01-18 US US16/251,668 patent/US10608115B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003297751A (ja) * | 2002-01-28 | 2003-10-17 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置及び半導体装置の作製方法 |
WO2016084702A1 (ja) * | 2014-11-25 | 2016-06-02 | 株式会社ブイ・テクノロジー | 薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタの製造方法及びレーザアニール装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019171502A1 (ja) * | 2018-03-07 | 2019-09-12 | 堺ディスプレイプロダクト株式会社 | レーザアニール装置、レーザアニール方法およびアクティブマトリクス基板の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018014401A (ja) | 2018-01-25 |
JP6781872B2 (ja) | 2020-11-11 |
TW201812924A (zh) | 2018-04-01 |
KR20190029602A (ko) | 2019-03-20 |
US20190157462A1 (en) | 2019-05-23 |
US10608115B2 (en) | 2020-03-31 |
CN109417034A (zh) | 2019-03-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2018016146A1 (ja) | レーザ照射装置、薄膜トランジスタおよび薄膜トランジスタの製造方法 | |
US20200176284A1 (en) | Laser irradiation device, method of manufacturing thin film transistor, and projection mask | |
JP2018093154A (ja) | レーザ照射装置および薄膜トランジスタの製造方法 | |
JP6761479B2 (ja) | レーザ照射装置、薄膜トランジスタおよび薄膜トランジスタの製造方法 | |
US10840095B2 (en) | Laser irradiation device, thin-film transistor and thin-film transistor manufacturing method | |
WO2019146354A1 (ja) | レーザ照射装置、投影マスク及びレーザ照射方法 | |
WO2018155455A1 (ja) | レーザ照射装置、薄膜トランジスタの製造方法、プログラムおよび投影マスク | |
WO2019138674A1 (ja) | レーザ照射装置、及び、レーザ照射方法 | |
WO2018101154A1 (ja) | レーザ照射装置および薄膜トランジスタの製造方法 | |
US20200171601A1 (en) | Laser irradiation device, method of manufacturing thin film transistor, program, and projection mask | |
WO2019111362A1 (ja) | レーザ照射装置、レーザ照射方法、および、投影マスク | |
WO2019107108A1 (ja) | レーザ照射装置、レーザ照射方法及び投影マスク | |
US20200194260A1 (en) | Laser irradiation device, laser irradiation method and projection mask | |
WO2018092213A1 (ja) | レーザ照射装置および薄膜トランジスタの製造方法 | |
JP2019036597A (ja) | レーザ照射装置、投影マスク、レーザ照射方法およびプログラム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 17830666 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 20197001854 Country of ref document: KR Kind code of ref document: A |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 17830666 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |