JP2000077333A - 薄膜トランジスタの製造方法およびレーザアニール装置 - Google Patents
薄膜トランジスタの製造方法およびレーザアニール装置Info
- Publication number
- JP2000077333A JP2000077333A JP24935798A JP24935798A JP2000077333A JP 2000077333 A JP2000077333 A JP 2000077333A JP 24935798 A JP24935798 A JP 24935798A JP 24935798 A JP24935798 A JP 24935798A JP 2000077333 A JP2000077333 A JP 2000077333A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- semiconductor film
- crystal
- laser beam
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 液晶ディスプレイの薄膜トランジスタアレイ
に用いられる半導体薄膜をレーザアニールによって結晶
化させる際に、生産性を高く、移動度を高くかつバラツ
キを少なくすることを目的とする。 【解決手段】 ＹＬＦ結晶を用いるレーザ装置１から出
射されるレーザ光を反射鏡２及び２枚のＫＤＰ結晶から
なる高調波変換装置３を通させ、レーザ装置から出射さ
れるレーザ光の波長を３倍高調波に変換し、高調波変換
されたレーザ光９を光減衰器４を用いて所定のエネルギ
ーまで減衰する。その後、減衰されたレーザ光９をビー
ムの整形および均一化を行う均一化装置５を通して、所
定の形に整形するとともに、均一な強度分布をもつレー
ザ光９にしてガラス基板８上に形成された非晶質Ｓｉ膜
を溶融、結晶化し、多結晶Ｓｉ膜を形成する。
に用いられる半導体薄膜をレーザアニールによって結晶
化させる際に、生産性を高く、移動度を高くかつバラツ
キを少なくすることを目的とする。 【解決手段】 ＹＬＦ結晶を用いるレーザ装置１から出
射されるレーザ光を反射鏡２及び２枚のＫＤＰ結晶から
なる高調波変換装置３を通させ、レーザ装置から出射さ
れるレーザ光の波長を３倍高調波に変換し、高調波変換
されたレーザ光９を光減衰器４を用いて所定のエネルギ
ーまで減衰する。その後、減衰されたレーザ光９をビー
ムの整形および均一化を行う均一化装置５を通して、所
定の形に整形するとともに、均一な強度分布をもつレー
ザ光９にしてガラス基板８上に形成された非晶質Ｓｉ膜
を溶融、結晶化し、多結晶Ｓｉ膜を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は薄膜トランジスタの
製造方法および半導体膜のレーザアニール装置に関す
る。
製造方法および半導体膜のレーザアニール装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】薄膜トランジスタの半導体膜の製造方法
として、ガラス等の基板に成膜された非晶質半導体膜に
対してレーザ光を照射し、溶融、結晶化させ、結晶質半
導体膜を得るレーザアニール法が使用されている。この
時、レーザの光源としては、アルゴンレーザ、ＫｒＦま
たはＸｅＣｌエキシマレーザが一般に使用されている。
また、ＹＡＧレーザを光源とする方法も考案されている
（例えば特開平６−４５２７２号公報）。
として、ガラス等の基板に成膜された非晶質半導体膜に
対してレーザ光を照射し、溶融、結晶化させ、結晶質半
導体膜を得るレーザアニール法が使用されている。この
時、レーザの光源としては、アルゴンレーザ、ＫｒＦま
たはＸｅＣｌエキシマレーザが一般に使用されている。
また、ＹＡＧレーザを光源とする方法も考案されている
（例えば特開平６−４５２７２号公報）。
【０００３】また、半導体膜への不純物のイオンドープ
等で結晶性半導体膜の膜質が悪くなった場合にも、上記
のレーザ光の照射による膜質の改善が行われている。
等で結晶性半導体膜の膜質が悪くなった場合にも、上記
のレーザ光の照射による膜質の改善が行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記したようなレーザ
アニール用のレーザ光源には少なくとも以下の３点の性
能が求められる。
アニール用のレーザ光源には少なくとも以下の３点の性
能が求められる。
【０００５】一点目は、生産性の観点から一度に大面積
を処理する必要があり、高出力であることであり、二点
目は、トランジスタ特性のバラツキを抑えるため、レー
ザ光の出力が安定していることであり、三点目は、レー
ザ装置を長時間運用した場合の装置の安定性とメンテナ
ンスの容易性である。
を処理する必要があり、高出力であることであり、二点
目は、トランジスタ特性のバラツキを抑えるため、レー
ザ光の出力が安定していることであり、三点目は、レー
ザ装置を長時間運用した場合の装置の安定性とメンテナ
ンスの容易性である。
【０００６】ここで、アルゴンレーザは、出力は比較的
安定しているものの、出力が最大４Ｗ程度であり生産性
に問題がある。また、エキシマレーザは最大２００Ｗと
高出力であるものの、出射パルス間のバラツキが大きい
という課題がある。さらに、通常のＹＡＧレーザは最大
１８００Ｗと高い出力を有するが、波長が１０６４ｎｍ
であり、通常用いられる非晶質Ｓｉ膜の吸収率は４０％
程度で効率が悪く（図６参照）、またガラス基板を加熱
してしまうことにより歪みが生じるという課題がある。
安定しているものの、出力が最大４Ｗ程度であり生産性
に問題がある。また、エキシマレーザは最大２００Ｗと
高出力であるものの、出射パルス間のバラツキが大きい
という課題がある。さらに、通常のＹＡＧレーザは最大
１８００Ｗと高い出力を有するが、波長が１０６４ｎｍ
であり、通常用いられる非晶質Ｓｉ膜の吸収率は４０％
程度で効率が悪く（図６参照）、またガラス基板を加熱
してしまうことにより歪みが生じるという課題がある。
【０００７】また、従来、液晶ディスプレイ用のＴＦＴ
を形成する場合には、エキシマレーザの線状のビームを
走査して多結晶Ｓｉを形成する方法が一般的となってい
るが、この方法では下記に示すような問題点が生じる。
を形成する場合には、エキシマレーザの線状のビームを
走査して多結晶Ｓｉを形成する方法が一般的となってい
るが、この方法では下記に示すような問題点が生じる。
【０００８】図７はレーザビームを走査して照射する際
の斜視図を示しており、図７において、７は非晶質Ｓ
ｉ、８は基板（ガラス）、９はレーザ光を示している。
の斜視図を示しており、図７において、７は非晶質Ｓ
ｉ、８は基板（ガラス）、９はレーザ光を示している。
【０００９】ビームを走査した場合には、レーザパルス
のつなぎ目にＴＦＴ特性のバラツキが生じ、図７（ａ）
に示すように、多結晶Ｓｉの線状のパルスに対応する分
布１８が生じてしまう。一方、大面積を１度の走査で照
射しきれない場合、数度に分けて照射するが、その場合
のつなぎ目においてもＴＦＴ特性のバラツキが生じ、図
７（ｂ）に示すように、多結晶Ｓｉの分割走査に対応す
る分布１９が生じてしまう。なお、図７（ｂ）において
は、上下に２度分けての分割照射を行った例を示してい
る。
のつなぎ目にＴＦＴ特性のバラツキが生じ、図７（ａ）
に示すように、多結晶Ｓｉの線状のパルスに対応する分
布１８が生じてしまう。一方、大面積を１度の走査で照
射しきれない場合、数度に分けて照射するが、その場合
のつなぎ目においてもＴＦＴ特性のバラツキが生じ、図
７（ｂ）に示すように、多結晶Ｓｉの分割走査に対応す
る分布１９が生じてしまう。なお、図７（ｂ）において
は、上下に２度分けての分割照射を行った例を示してい
る。
【００１０】さらに、エキシマレーザのパルス幅は約３
０ｎＳと短いため、非晶質Ｓｉ薄膜が急加熱、急冷却さ
れることになり、得られる多結晶Ｓｉの粒径が細かくな
り、その結果、ＴＦＴ特性（特に移動度）があまり高く
ならない。
０ｎＳと短いため、非晶質Ｓｉ薄膜が急加熱、急冷却さ
れることになり、得られる多結晶Ｓｉの粒径が細かくな
り、その結果、ＴＦＴ特性（特に移動度）があまり高く
ならない。
【００１１】また、不純物のイオンドープ等で多結晶Ｓ
ｉ膜の膜質が悪くなった場合にレーザ光を照射すること
による膜質の改善する工程においても、上記のＳｉ膜の
結晶化の場合と同様にレーザ光の安定性、生産性、メン
テナンス性、パルス光走査によるバラツキの課題があ
る。
ｉ膜の膜質が悪くなった場合にレーザ光を照射すること
による膜質の改善する工程においても、上記のＳｉ膜の
結晶化の場合と同様にレーザ光の安定性、生産性、メン
テナンス性、パルス光走査によるバラツキの課題があ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、レーザアニールの光源として、母材結晶としてＹＬ
Ｆ、ＹＶＯ4、アレキサンドライト結晶、ガーネット結
晶またはサファイア結晶を用いるレーザ装置から出射さ
れるレーザ光の２倍、３倍または４倍高調波を用いるこ
とにより、一度に大面積をアニールすることが可能にな
り、生産性が向上した。また、シリコン膜に対する吸収
率が高い波長の光を用いるため、効率が向上した。
め、レーザアニールの光源として、母材結晶としてＹＬ
Ｆ、ＹＶＯ4、アレキサンドライト結晶、ガーネット結
晶またはサファイア結晶を用いるレーザ装置から出射さ
れるレーザ光の２倍、３倍または４倍高調波を用いるこ
とにより、一度に大面積をアニールすることが可能にな
り、生産性が向上した。また、シリコン膜に対する吸収
率が高い波長の光を用いるため、効率が向上した。
【００１３】また、レーザアニールの光源として、ガラ
スレーザのレーザ光の２倍、３倍または４倍高調波を用
いることにより、大出力レーザ光により一度に大面積を
アニールすることが可能になり、生産性が向上した。ま
た、シリコン膜に対する吸収率が高い波長の光を用いる
ため、効率が向上した。
スレーザのレーザ光の２倍、３倍または４倍高調波を用
いることにより、大出力レーザ光により一度に大面積を
アニールすることが可能になり、生産性が向上した。ま
た、シリコン膜に対する吸収率が高い波長の光を用いる
ため、効率が向上した。
【００１４】また、レーザアニールの光源として上記の
光源を用い、複数の異なるエネルギー密度のレーザ光を
非単結晶質半導体膜に照射し、多結晶半導体膜を形成す
ることにより、トランジスタ特性の均一性が向上した。
光源を用い、複数の異なるエネルギー密度のレーザ光を
非単結晶質半導体膜に照射し、多結晶半導体膜を形成す
ることにより、トランジスタ特性の均一性が向上した。
【００１５】また、レーザアニールの光源として上記の
光源を用い、レーザ光を非単結晶質半導体膜に照射して
多結晶半導体膜を形成した後、前記レーザ光より高いエ
ネルギー密度のレーザ光を前記多結晶半導体膜に対して
照射することにより、トランジスタ特性の均一性が向上
した。
光源を用い、レーザ光を非単結晶質半導体膜に照射して
多結晶半導体膜を形成した後、前記レーザ光より高いエ
ネルギー密度のレーザ光を前記多結晶半導体膜に対して
照射することにより、トランジスタ特性の均一性が向上
した。
【００１６】また、レーザアニールの光源として、母材
結晶としてＹＡＧ、ＹＬＦ、ＹＶＯ 4、アレキサンドラ
イト結晶、ガーネット結晶またはサファイア結晶を用い
るレーザ装置から出射されるレーザ光の２倍、３倍また
は４倍高調波を照射することにより多結晶半導体膜を溶
融、再結晶化させ、多結晶半導体膜の膜質を向上、改質
させることにより、薄膜トランジスタの半導体膜の膜質
が向上、安定した。
結晶としてＹＡＧ、ＹＬＦ、ＹＶＯ 4、アレキサンドラ
イト結晶、ガーネット結晶またはサファイア結晶を用い
るレーザ装置から出射されるレーザ光の２倍、３倍また
は４倍高調波を照射することにより多結晶半導体膜を溶
融、再結晶化させ、多結晶半導体膜の膜質を向上、改質
させることにより、薄膜トランジスタの半導体膜の膜質
が向上、安定した。
【００１７】また、レーザアニールの光源として、ガラ
スレーザのレーザ光の２倍、３倍または４倍高調波を照
射することにより多結晶半導体膜を溶融、再結晶化さ
せ、多結晶半導体膜の膜質を向上、改質させることによ
り、薄膜トランジスタの半導体膜の膜質が向上、安定し
た。
スレーザのレーザ光の２倍、３倍または４倍高調波を照
射することにより多結晶半導体膜を溶融、再結晶化さ
せ、多結晶半導体膜の膜質を向上、改質させることによ
り、薄膜トランジスタの半導体膜の膜質が向上、安定し
た。
【００１８】また、少なくとも母材結晶としてＹＡＧ、
ＹＬＦ、ＹＶＯ4、アレキサンドライト結晶、ガーネッ
ト結晶またはサファイア結晶を用いるレーザ装置と、レ
ーザ光を成形するレンズと、レーザ光を均一化する装置
を具備するレーザアニール装置であって、レーザ光を２
倍、３倍および４倍の高調波に変換する装置を具備する
ことを特徴とするレーザアニール装置を用いることによ
り、一度に大面積に対して必要なエネルギー密度のレー
ザ光を照射でき、生産性が向上するとともに、照射され
た半導体膜の膜質の均一性が向上した。また、エキシマ
レーザ等のガスレーザを使用する装置と比較して、装置
のメンテナンスが容易になった。
ＹＬＦ、ＹＶＯ4、アレキサンドライト結晶、ガーネッ
ト結晶またはサファイア結晶を用いるレーザ装置と、レ
ーザ光を成形するレンズと、レーザ光を均一化する装置
を具備するレーザアニール装置であって、レーザ光を２
倍、３倍および４倍の高調波に変換する装置を具備する
ことを特徴とするレーザアニール装置を用いることによ
り、一度に大面積に対して必要なエネルギー密度のレー
ザ光を照射でき、生産性が向上するとともに、照射され
た半導体膜の膜質の均一性が向上した。また、エキシマ
レーザ等のガスレーザを使用する装置と比較して、装置
のメンテナンスが容易になった。
【００１９】また、少なくともガラスレーザ発振器と、
レーザ光を成形するレンズと、レーザ光を均一化する装
置を具備するレーザアニール装置であって、レーザ光を
２倍、３倍および４倍の高調波に変換する装置を具備す
ることを特徴とするレーザアニール装置を用いることに
より、一度に大面積に対して必要なエネルギー密度のレ
ーザ光を照射でき、生産性が向上するとともに、照射さ
れた半導体膜の膜質の均一性が向上した。また、エキシ
マレーザ等のガスレーザを使用する装置と比較して、装
置のメンテナンスが容易になった。
レーザ光を成形するレンズと、レーザ光を均一化する装
置を具備するレーザアニール装置であって、レーザ光を
２倍、３倍および４倍の高調波に変換する装置を具備す
ることを特徴とするレーザアニール装置を用いることに
より、一度に大面積に対して必要なエネルギー密度のレ
ーザ光を照射でき、生産性が向上するとともに、照射さ
れた半導体膜の膜質の均一性が向上した。また、エキシ
マレーザ等のガスレーザを使用する装置と比較して、装
置のメンテナンスが容易になった。
【００２０】また、レーザ光増幅器を用いることによ
り、さらに大出力のレーザ光を用いることができ、一度
に大面積に対して必要なエネルギー密度のレーザ光を照
射でき、生産性が向上するとともに、照射された半導体
膜の膜質の均一性が向上した。また、液晶ディスプレイ
の画面に対応する面積や基板全体を一度に照射すること
が可能となり、トランジスタ特性の均一性が飛躍的に向
上した。
り、さらに大出力のレーザ光を用いることができ、一度
に大面積に対して必要なエネルギー密度のレーザ光を照
射でき、生産性が向上するとともに、照射された半導体
膜の膜質の均一性が向上した。また、液晶ディスプレイ
の画面に対応する面積や基板全体を一度に照射すること
が可能となり、トランジスタ特性の均一性が飛躍的に向
上した。
【００２１】また、レーザ装置の共振器部分をマルチロ
ッドにすることにより、さらにレーザ光の出力が高ま
り、一度に大面積に対して必要なエネルギー密度のレー
ザ光を照射でき、生産性が向上した。
ッドにすることにより、さらにレーザ光の出力が高ま
り、一度に大面積に対して必要なエネルギー密度のレー
ザ光を照射でき、生産性が向上した。
【００２２】また、レーザ装置の共振器部分をロッドを
ジグザグに配置するスラブ構造とすることにより、さら
に大出力でかつ出力が安定したレーザ光を用いることが
でき、一度に大面積に対して必要なエネルギー密度のレ
ーザ光を照射でき、生産性が向上するとともに、照射さ
れた半導体膜の膜質の均一性が向上した。
ジグザグに配置するスラブ構造とすることにより、さら
に大出力でかつ出力が安定したレーザ光を用いることが
でき、一度に大面積に対して必要なエネルギー密度のレ
ーザ光を照射でき、生産性が向上するとともに、照射さ
れた半導体膜の膜質の均一性が向上した。
【００２３】また、Ｑスイッチを用いることにより、さ
らに大出力のレーザ光を用いることができ、一度に大面
積に対して必要なエネルギー密度のレーザ光を照射で
き、生産性が向上するとともに、照射された半導体膜の
膜質の均一性が向上した。
らに大出力のレーザ光を用いることができ、一度に大面
積に対して必要なエネルギー密度のレーザ光を照射で
き、生産性が向上するとともに、照射された半導体膜の
膜質の均一性が向上した。
【００２４】また、レーザ光の１パルスの照射時間が２
０ｎＳｅｃ以上、好ましくは５０ｎＳｅｃ以上かつ５ｍ
Ｓ以下であることにより、照射された半導体膜の膜質が
改善された。
０ｎＳｅｃ以上、好ましくは５０ｎＳｅｃ以上かつ５ｍ
Ｓ以下であることにより、照射された半導体膜の膜質が
改善された。
【００２５】また、レーザ光が連続光であることによ
り、パルスレーザ光を用いる方式と比較して、フィード
バックレーザ出力制御が容易であり、照射された半導体
膜の膜質の均一性が向上した。
り、パルスレーザ光を用いる方式と比較して、フィード
バックレーザ出力制御が容易であり、照射された半導体
膜の膜質の均一性が向上した。
【００２６】ＹＬＦレーザの発振波長は１０５３ｎｍの
高出力レーザであり、第２高調波は５２７ｎｍ、第３高
調波は３５１ｎｍ、また第４高調波は２６３ｎｍとな
る。高調波に変換することにより、Ｓｉに対する吸収が
桁違いに強くなるため（図６）、アニールの効率が向上
し、エネルギーと処理時間が少なくて済む。ＹＡＧ、ア
レキサンドライト結晶、ガーネット結晶、サファイア結
晶（一般にルビーレーザ）、ケイ酸系レーザガラスまた
はリン酸系レーザガラスを用いたレーザも高出力の赤外
レーザであり、高調波に変換することにより、レーザア
ニールの光源として適したものになる。高調波変換用の
結晶として例えばＫＤＰを用い、位相整合等の損失を低
減させることにより、元のレーザ光から第３高調波への
変換効率は最大６０％に達する。
高出力レーザであり、第２高調波は５２７ｎｍ、第３高
調波は３５１ｎｍ、また第４高調波は２６３ｎｍとな
る。高調波に変換することにより、Ｓｉに対する吸収が
桁違いに強くなるため（図６）、アニールの効率が向上
し、エネルギーと処理時間が少なくて済む。ＹＡＧ、ア
レキサンドライト結晶、ガーネット結晶、サファイア結
晶（一般にルビーレーザ）、ケイ酸系レーザガラスまた
はリン酸系レーザガラスを用いたレーザも高出力の赤外
レーザであり、高調波に変換することにより、レーザア
ニールの光源として適したものになる。高調波変換用の
結晶として例えばＫＤＰを用い、位相整合等の損失を低
減させることにより、元のレーザ光から第３高調波への
変換効率は最大６０％に達する。
【００２７】これらのレーザ光源を用いることにより、
現在一般的に使用されているエキシマレーザを用いた半
導体膜のレーザアニールと比較して、大出力でかつパル
ス幅を制御できることから、以下のような特長を有す
る。
現在一般的に使用されているエキシマレーザを用いた半
導体膜のレーザアニールと比較して、大出力でかつパル
ス幅を制御できることから、以下のような特長を有す
る。
【００２８】第１に、一度に大面積を処理できて、生産
性にすぐれる。第２に、１パルスで広い面積を照射する
ことが可能になり、パルス毎の照射の継ぎ目を原因とす
るトランジスタ特性の不均一性がない。第３に、レーザ
の安定性が高く、トランジスタ特性の均一性が向上す
る。第４に、レーザ装置のメンテナンスが容易であり、
メンテナンス間隔も長い。第５に、パルス幅を長くする
ことにより、移動度が向上する。
性にすぐれる。第２に、１パルスで広い面積を照射する
ことが可能になり、パルス毎の照射の継ぎ目を原因とす
るトランジスタ特性の不均一性がない。第３に、レーザ
の安定性が高く、トランジスタ特性の均一性が向上す
る。第４に、レーザ装置のメンテナンスが容易であり、
メンテナンス間隔も長い。第５に、パルス幅を長くする
ことにより、移動度が向上する。
【００２９】またロット増幅器やディスク増幅器という
レーザ光増幅器やＱスイッチを使用することにより、超
大出力レーザとなり、上記の大出力レーザを使用する利
点が大きくなる。大面積（５５cm×６５cm等）の基板
が、移動なしでレーザ光の照射エリアに入り、一括して
照射することも可能になり、さらにトランジスタ特性の
均一性が向上する。
レーザ光増幅器やＱスイッチを使用することにより、超
大出力レーザとなり、上記の大出力レーザを使用する利
点が大きくなる。大面積（５５cm×６５cm等）の基板
が、移動なしでレーザ光の照射エリアに入り、一括して
照射することも可能になり、さらにトランジスタ特性の
均一性が向上する。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。なお半導体膜として
は、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ等のＩＩＩ−Ｖ半導体、Ｚｎ
Ｓｅ等のＩＩ−ＶＩ半導体を用いても、本発明の半導体
結晶化方法が同様に有効であることを確認したが、以下
に示す実施の形態においては、最も一般的であるシリコ
ンを例に挙げて説明を行う。なお、レーザ共振媒体に用
いる結晶やガラスには通常Ｎｄ等をドープして用いる。
て図面を参照しながら説明する。なお半導体膜として
は、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ等のＩＩＩ−Ｖ半導体、Ｚｎ
Ｓｅ等のＩＩ−ＶＩ半導体を用いても、本発明の半導体
結晶化方法が同様に有効であることを確認したが、以下
に示す実施の形態においては、最も一般的であるシリコ
ンを例に挙げて説明を行う。なお、レーザ共振媒体に用
いる結晶やガラスには通常Ｎｄ等をドープして用いる。
【００３１】（実施の形態１）以下本発明の実施の形態
１におけるＴＦＴの製造方法について説明する。
１におけるＴＦＴの製造方法について説明する。
【００３２】まず、光透過性を有する基板としてのガラ
ス基板上に、ガラスからの不純物を防ぐ目的で、例えば
ＴＥＯＳ ＣＶＤ法により膜厚３００ｎｍの、ＳｉＯ2
下地層を成膜する。なお、この下地層の膜厚は３００ｎ
ｍに限らず、種々の設定が可能である。
ス基板上に、ガラスからの不純物を防ぐ目的で、例えば
ＴＥＯＳ ＣＶＤ法により膜厚３００ｎｍの、ＳｉＯ2
下地層を成膜する。なお、この下地層の膜厚は３００ｎ
ｍに限らず、種々の設定が可能である。
【００３３】次に、プラズマＣＶＤ法により、例えば膜
厚が８５ｎｍの非晶質Ｓｉ膜を成膜する。なお、この非
晶質Ｓｉ膜の成膜にあたっては、減圧ＣＶＤ法を用いて
もよく、上記非晶質Ｓｉ膜の膜厚は８５ｎｍに限らず種
々の設定が可能である。
厚が８５ｎｍの非晶質Ｓｉ膜を成膜する。なお、この非
晶質Ｓｉ膜の成膜にあたっては、減圧ＣＶＤ法を用いて
もよく、上記非晶質Ｓｉ膜の膜厚は８５ｎｍに限らず種
々の設定が可能である。
【００３４】次に図１に示すように、ＹＬＦ（ＬｉＹＦ
4）結晶を用いるレーザ装置１から出射されるレーザ光
を用いてレーザアニールを行う。本実施の形態に用いた
レーザ装置は、スラブ型レーザであり、出射されるレー
ザ光は波長が１０５３ｎｍ、出力５００Ｗである。さら
に反射鏡２及び２枚のＫＤＰ結晶からなる高調波変換装
置３を通し、レーザ装置から出射されるレーザ光の波長
を３倍高調波に変換した。この時、高調波変換後のレー
ザ光の波長は３５１ｎｍ、パワーは３００Ｗ、パルス幅
は２００μＳである。高調波変換されたレーザ光９を光
減衰器４を用いて所定のエネルギーまで減衰する。減衰
されたレーザ光９をビームの整形および均一化を行う均
一化装置５を通して、所定の形に整形するとともに、均
一な強度分布をもつレーザ光９にする。なお、上記のレ
ーザ装置１はＹＬＦに代えて、アレキサンドライト結
晶、ガーネット結晶またはサファイア結晶を共振媒体と
するレーザ装置を用いてもよい。レーザ光のパワー密度
は非晶質Ｓｉ膜を結晶化させるために十分なパワー密度
であればよく、例えば２００から４００ｍＪ／ｃｍ2、
好ましくは２８０〜３８０ｍＪ／ｃｍ2などに設定すれ
ばよい。上記レーザ光の照射によって、ガラス基板８上
に形成された非晶質Ｓｉ膜は、溶融、結晶化し、多結晶
Ｓｉ膜が形成される。なお、図１において、６はレーザ
光９が照射された多結晶Ｓｉ、７はレーザ光９が照射さ
れる前の非晶質Ｓｉを示している。
4）結晶を用いるレーザ装置１から出射されるレーザ光
を用いてレーザアニールを行う。本実施の形態に用いた
レーザ装置は、スラブ型レーザであり、出射されるレー
ザ光は波長が１０５３ｎｍ、出力５００Ｗである。さら
に反射鏡２及び２枚のＫＤＰ結晶からなる高調波変換装
置３を通し、レーザ装置から出射されるレーザ光の波長
を３倍高調波に変換した。この時、高調波変換後のレー
ザ光の波長は３５１ｎｍ、パワーは３００Ｗ、パルス幅
は２００μＳである。高調波変換されたレーザ光９を光
減衰器４を用いて所定のエネルギーまで減衰する。減衰
されたレーザ光９をビームの整形および均一化を行う均
一化装置５を通して、所定の形に整形するとともに、均
一な強度分布をもつレーザ光９にする。なお、上記のレ
ーザ装置１はＹＬＦに代えて、アレキサンドライト結
晶、ガーネット結晶またはサファイア結晶を共振媒体と
するレーザ装置を用いてもよい。レーザ光のパワー密度
は非晶質Ｓｉ膜を結晶化させるために十分なパワー密度
であればよく、例えば２００から４００ｍＪ／ｃｍ2、
好ましくは２８０〜３８０ｍＪ／ｃｍ2などに設定すれ
ばよい。上記レーザ光の照射によって、ガラス基板８上
に形成された非晶質Ｓｉ膜は、溶融、結晶化し、多結晶
Ｓｉ膜が形成される。なお、図１において、６はレーザ
光９が照射された多結晶Ｓｉ、７はレーザ光９が照射さ
れる前の非晶質Ｓｉを示している。
【００３５】この後、多結晶Ｓｉ膜には、多数のダング
リングボンドが形成されているので、水素プラズマ中
で、例えば４５０℃、２時間放置する。
リングボンドが形成されているので、水素プラズマ中
で、例えば４５０℃、２時間放置する。
【００３６】以下、従来のＴＦＴと同様に下記のような
工程を経る。まずドライエッチングにより、多結晶Ｓｉ
層をパターニングする。次に、例えばＴＥＯＳ ＣＶＤ
法によりＳｉＯ2をゲート絶縁膜として必要な膜厚、例
えば１００ｎｍ成膜する。次に、アルミニウム膜をスバ
ッタリングし、エッチングにより所定の形状にパターニ
ングして、ゲート電極を形成する。その後、イオンドー
ピング装置により、ゲート電極をマスクとしてソースお
よびドレイン領域に必要な種類のドーパントを注入す
る。さらに、酸化Ｓｉから成る層間絶縁膜を常圧ＣＶＤ
法にて成膜し、ゲート電極を覆い、エッチングにより、
層間絶縁膜および酸化Ｓｉ膜に多結晶Ｓｉ膜のソース領
域またはドレイン領域に達するコンタクトホールを開口
する。次に、チタン膜およびアルミニウム膜をスパッタ
リングし、エッチングにより所定の形状にパターニング
して、ソース電極およびドレイン電極を形成する。
工程を経る。まずドライエッチングにより、多結晶Ｓｉ
層をパターニングする。次に、例えばＴＥＯＳ ＣＶＤ
法によりＳｉＯ2をゲート絶縁膜として必要な膜厚、例
えば１００ｎｍ成膜する。次に、アルミニウム膜をスバ
ッタリングし、エッチングにより所定の形状にパターニ
ングして、ゲート電極を形成する。その後、イオンドー
ピング装置により、ゲート電極をマスクとしてソースお
よびドレイン領域に必要な種類のドーパントを注入す
る。さらに、酸化Ｓｉから成る層間絶縁膜を常圧ＣＶＤ
法にて成膜し、ゲート電極を覆い、エッチングにより、
層間絶縁膜および酸化Ｓｉ膜に多結晶Ｓｉ膜のソース領
域またはドレイン領域に達するコンタクトホールを開口
する。次に、チタン膜およびアルミニウム膜をスパッタ
リングし、エッチングにより所定の形状にパターニング
して、ソース電極およびドレイン電極を形成する。
【００３７】このようにして形成されたＴＦＴは、レー
ザアニール工程にエキシマレーザを用いる従来の工程に
より作成されたＴＦＴと比較して、移動度が３．５倍に
向上した。また、従来のＴＦＴにおける、移動度のバラ
ツキが１５％程度であるのに対し、本実施の形態で作成
したＴＦＴの移動度バラツキは９％と均一性にすぐれ
る。
ザアニール工程にエキシマレーザを用いる従来の工程に
より作成されたＴＦＴと比較して、移動度が３．５倍に
向上した。また、従来のＴＦＴにおける、移動度のバラ
ツキが１５％程度であるのに対し、本実施の形態で作成
したＴＦＴの移動度バラツキは９％と均一性にすぐれ
る。
【００３８】また、本実施の形態で用いたレーザ光の照
射パワーが３００Ｗであるので、従来の照射パワー２０
０Ｗであるエキシマレーザを使用する場合と比較して、
タクトが１．５倍向上した。
射パワーが３００Ｗであるので、従来の照射パワー２０
０Ｗであるエキシマレーザを使用する場合と比較して、
タクトが１．５倍向上した。
【００３９】（実施の形態２）以下本発明の実施の形態
２におけるＴＦＴの製造方法について説明する。
２におけるＴＦＴの製造方法について説明する。
【００４０】上記の実施の形態１と同様にして、ガラス
基板上にＳｉＯ2下地層および非晶質Ｓｉ膜を成膜す
る。
基板上にＳｉＯ2下地層および非晶質Ｓｉ膜を成膜す
る。
【００４１】次に図１に示すように、ガラスを共振媒体
として用いるレーザ装置１から出射されるレーザ光を用
いてレーザアニールを行う。本実施の形態に用いたレー
ザ装置は、ガラス、例えばリン酸ガラスＬＨＧ５を共振
媒体として用いる方式であり、パルス幅は３００μＳで
ある。なお、ガラスの種類としては珪酸系、リン酸系、
ふつリン酸系などを用いることができる。ガラスレーザ
装置から出射されるレーザ光を用いて、実施の形態１と
同様にして高調波変換装置３を通し、波長を３倍高調波
に変換し、光減衰器４、均一化装置５を通し、所定の波
長、形状、強度のレーザ光を得る。高調波への変換は、
２倍および４倍のものも使用することができる。レーザ
光のパワー密度は実施の形態１と同様である。上記レー
ザ光の照射によって、ガラス基板８上に形成された非晶
質Ｓｉ膜は、溶融、結晶化し、多結晶Ｓｉ膜が形成され
る。
として用いるレーザ装置１から出射されるレーザ光を用
いてレーザアニールを行う。本実施の形態に用いたレー
ザ装置は、ガラス、例えばリン酸ガラスＬＨＧ５を共振
媒体として用いる方式であり、パルス幅は３００μＳで
ある。なお、ガラスの種類としては珪酸系、リン酸系、
ふつリン酸系などを用いることができる。ガラスレーザ
装置から出射されるレーザ光を用いて、実施の形態１と
同様にして高調波変換装置３を通し、波長を３倍高調波
に変換し、光減衰器４、均一化装置５を通し、所定の波
長、形状、強度のレーザ光を得る。高調波への変換は、
２倍および４倍のものも使用することができる。レーザ
光のパワー密度は実施の形態１と同様である。上記レー
ザ光の照射によって、ガラス基板８上に形成された非晶
質Ｓｉ膜は、溶融、結晶化し、多結晶Ｓｉ膜が形成され
る。
【００４２】その後、多結晶Ｓｉ膜には、多数のダング
リングボンドが形成されているので、水素プラズマ中
で、例えば４５０℃、２時間放置する。
リングボンドが形成されているので、水素プラズマ中
で、例えば４５０℃、２時間放置する。
【００４３】以下、実施の形態１と同様の工程を経てＴ
ＦＴを形成する。このようにして形成されたＴＦＴは、
レーザアニール工程にエキシマレーザを用いる従来の工
程により作成されたＴＦＴと比較して、移動度が３．７
倍に向上した。また、従来のＴＦＴにおける、移動度の
バラツキが１５％程度であるのに対し、本実施の形態で
作成したＴＦＴの移動度バラツキは９％と均一性にすぐ
れる。
ＦＴを形成する。このようにして形成されたＴＦＴは、
レーザアニール工程にエキシマレーザを用いる従来の工
程により作成されたＴＦＴと比較して、移動度が３．７
倍に向上した。また、従来のＴＦＴにおける、移動度の
バラツキが１５％程度であるのに対し、本実施の形態で
作成したＴＦＴの移動度バラツキは９％と均一性にすぐ
れる。
【００４４】また、本実施の形態で用いたレーザ光の照
射パワーが７２０Ｗであるので、従来の照射パワー２０
０Ｗであるエキシマレーザを使用する場合と比較して、
タクトが３．６倍向上した。
射パワーが７２０Ｗであるので、従来の照射パワー２０
０Ｗであるエキシマレーザを使用する場合と比較して、
タクトが３．６倍向上した。
【００４５】（実施の形態３）以下本発明の実施の形態
３におけるＴＦＴの製造方法について説明する。
３におけるＴＦＴの製造方法について説明する。
【００４６】上記の実施の形態１と同様にして、ガラス
基板上にＳｉＯ2下地層および非晶質Ｓｉ膜を成膜す
る。次に、実施の形態１に用いたレーザ光の照射によっ
て、ガラス基板８上に形成された非晶質Ｓｉ膜は、溶
融、結晶化し、多結晶Ｓｉ膜が形成される。その後、実
施の形態１と同様にして、水素化処理、多結晶Ｓｉ層の
パターニング、ゲート絶縁膜成膜、ゲート電極を形成、
およびイオンドーピングを行う。
基板上にＳｉＯ2下地層および非晶質Ｓｉ膜を成膜す
る。次に、実施の形態１に用いたレーザ光の照射によっ
て、ガラス基板８上に形成された非晶質Ｓｉ膜は、溶
融、結晶化し、多結晶Ｓｉ膜が形成される。その後、実
施の形態１と同様にして、水素化処理、多結晶Ｓｉ層の
パターニング、ゲート絶縁膜成膜、ゲート電極を形成、
およびイオンドーピングを行う。
【００４７】このドーピング工程により、多結晶Ｓｉ層
にダメージが与えらて、欠陥が生じる。そこで、実施の
形態１で用いたレーザ装置のレーザ光をガラス基板８上
に形成された多結晶Ｓｉ膜に対して照射することによ
り、溶融、再結晶化し、多結晶Ｓｉ膜内の欠陥を減少さ
せる。この時のレーザ光のパワー密度は非晶質Ｓｉ膜を
溶融させるために十分なパワー密度であればよく、例え
ば２００から４００ｍＪ／ｃｍ2、好ましくは２００〜
３１０ｍＪ／ｃｍ2などに設定すればよい。
にダメージが与えらて、欠陥が生じる。そこで、実施の
形態１で用いたレーザ装置のレーザ光をガラス基板８上
に形成された多結晶Ｓｉ膜に対して照射することによ
り、溶融、再結晶化し、多結晶Ｓｉ膜内の欠陥を減少さ
せる。この時のレーザ光のパワー密度は非晶質Ｓｉ膜を
溶融させるために十分なパワー密度であればよく、例え
ば２００から４００ｍＪ／ｃｍ2、好ましくは２００〜
３１０ｍＪ／ｃｍ2などに設定すればよい。
【００４８】その後、上記の実施の形態１と同様の所定
の成膜処理、エッチング工程を繰り返して、液晶表示装
置の駆動用ＴＦＴを形成した。
の成膜処理、エッチング工程を繰り返して、液晶表示装
置の駆動用ＴＦＴを形成した。
【００４９】このようにして形成されたＴＦＴは、実施
の形態１の方法で作成されたＴＦＴと比較して、移動度
は１．２倍に向上した。また、従来のＴＦＴにおける、
移動度のバラツキが１５％程度であるのに対し、本実施
の形態で作成したＴＦＴの移動度バラツキは７％と均一
性にすぐれる。
の形態１の方法で作成されたＴＦＴと比較して、移動度
は１．２倍に向上した。また、従来のＴＦＴにおける、
移動度のバラツキが１５％程度であるのに対し、本実施
の形態で作成したＴＦＴの移動度バラツキは７％と均一
性にすぐれる。
【００５０】また、本実施の形態で用いたレーザ光の照
射パワーが３００Ｗであるので、多結晶Ｓｉ改質の工程
に従来の照射パワー２００Ｗであるエキシマレーザを使
用する場合と比較して、タクトが１．５倍向上した。
射パワーが３００Ｗであるので、多結晶Ｓｉ改質の工程
に従来の照射パワー２００Ｗであるエキシマレーザを使
用する場合と比較して、タクトが１．５倍向上した。
【００５１】（実施の形態４）以下本発明の実施の形態
４におけるＴＦＴの製造方法について説明する。
４におけるＴＦＴの製造方法について説明する。
【００５２】上記の実施の形態３と同様にして、ガラス
基板上にＳｉＯ2下地層および非晶質Ｓｉ膜を成膜、多
結晶Ｓｉ膜が形成、水素化処理、多結晶Ｓｉ層のパター
ニング、ゲート絶縁膜成膜、ゲート電極を形成、および
イオンドーピングを行う。
基板上にＳｉＯ2下地層および非晶質Ｓｉ膜を成膜、多
結晶Ｓｉ膜が形成、水素化処理、多結晶Ｓｉ層のパター
ニング、ゲート絶縁膜成膜、ゲート電極を形成、および
イオンドーピングを行う。
【００５３】このドーピング工程により、多結晶Ｓｉ層
にダメージが与えられ、欠陥が生じる。そこで、実施の
形態２で用いたレーザ装置のレーザ光をガラス基板８上
に形成された多結晶Ｓｉ膜に対して照射することによ
り、溶融、再結晶化し、多結晶Ｓｉ膜内の欠陥を減少さ
せる。この時のレーザ光のパワー密度は非晶質Ｓｉ膜を
溶融させるために十分なパワー密度であればよく、例え
ば２００から４００ｍＪ／ｃｍ2、好ましくは２００〜
３１０ｍＪ／ｃｍ2などに設定すればよい。
にダメージが与えられ、欠陥が生じる。そこで、実施の
形態２で用いたレーザ装置のレーザ光をガラス基板８上
に形成された多結晶Ｓｉ膜に対して照射することによ
り、溶融、再結晶化し、多結晶Ｓｉ膜内の欠陥を減少さ
せる。この時のレーザ光のパワー密度は非晶質Ｓｉ膜を
溶融させるために十分なパワー密度であればよく、例え
ば２００から４００ｍＪ／ｃｍ2、好ましくは２００〜
３１０ｍＪ／ｃｍ2などに設定すればよい。
【００５４】その後、実施の形態１と同様の所定の成膜
処理、エッチング工程を繰り返して、液晶表示装置の駆
動用ＴＦＴを形成した。
処理、エッチング工程を繰り返して、液晶表示装置の駆
動用ＴＦＴを形成した。
【００５５】このようにして形成されたＴＦＴの移動度
および移動度のバラツキは実施の形態３とほぼ同様の効
果が認められた。また、本実施の形態で用いたレーザ光
の照射パワーが７２０Ｗであるので、多結晶Ｓｉ改質の
工程に従来の照射パワー２００Ｗであるエキシマレーザ
を使用する場合と比較して、タクトが３．６倍向上し
た。
および移動度のバラツキは実施の形態３とほぼ同様の効
果が認められた。また、本実施の形態で用いたレーザ光
の照射パワーが７２０Ｗであるので、多結晶Ｓｉ改質の
工程に従来の照射パワー２００Ｗであるエキシマレーザ
を使用する場合と比較して、タクトが３．６倍向上し
た。
【００５６】以上エキシマレーザアニールをソース・ド
レイン領域形成のための不純物注入の際に生じる欠陥の
減少のために用いる場合について実施の形態３及び４に
おいて説明を行ったが、その様子を図２に示す。
レイン領域形成のための不純物注入の際に生じる欠陥の
減少のために用いる場合について実施の形態３及び４に
おいて説明を行ったが、その様子を図２に示す。
【００５７】図２において、８はガラスなどの基板、６
は多結晶Ｓｉ、１２はゲート絶縁膜、１１はゲート電
極、１３はダメージを受けた多結晶Ｓｉを示しており、
図３（ａ）に示すような不純物注入によって生じた欠陥
は、図３（ｂ）のようにゲート電極側からエキシマレー
ザ光を照射するか、または図３（ｃ）のように裏面側
（ガラス基板側）からエキシマレーザ光を照射すること
により減少させる。
は多結晶Ｓｉ、１２はゲート絶縁膜、１１はゲート電
極、１３はダメージを受けた多結晶Ｓｉを示しており、
図３（ａ）に示すような不純物注入によって生じた欠陥
は、図３（ｂ）のようにゲート電極側からエキシマレー
ザ光を照射するか、または図３（ｃ）のように裏面側
（ガラス基板側）からエキシマレーザ光を照射すること
により減少させる。
【００５８】（実施の形態５）以下本発明の実施の形態
５におけるＴＦＴの製造方法について説明する。
５におけるＴＦＴの製造方法について説明する。
【００５９】上記の実施の形態１と同様にして、ガラス
基板上にＳｉＯ2下地層および非晶質Ｓｉ膜を成膜す
る。
基板上にＳｉＯ2下地層および非晶質Ｓｉ膜を成膜す
る。
【００６０】次に図１に示すように、ＹＡＧ結晶を共振
媒体として用いるレーザ装置１から出射されるレーザ光
を用いてレーザアニールを行う。共振媒体の結晶として
は、ＹＡＧの他にＹＬＦ、ＹＶＯ4、アレキサンドライ
ト結晶、ガーネット結晶またはサファイア結晶を用いる
ことができる。ＹＡＧレーザ装置から出射されるレーザ
光に対して、ロッド型レーザ光増幅器およびディスク型
レーザ光増幅器を用いて、レーザ光の強度を高める。増
幅されたレーザ光に対して、実施の形態１と同様にして
高調波変換装置３、光減衰器４および均一化装置５を通
し、所定の波長、形状、強度のレーザ光を得る。なお、
レーザ光のパワー密度は実施の形態１と同様である。上
記レーザ光の照射によって、ガラス基板８上に形成され
た非晶質Ｓｉ膜は、溶融、結晶化し、多結晶Ｓｉ膜が形
成される。
媒体として用いるレーザ装置１から出射されるレーザ光
を用いてレーザアニールを行う。共振媒体の結晶として
は、ＹＡＧの他にＹＬＦ、ＹＶＯ4、アレキサンドライ
ト結晶、ガーネット結晶またはサファイア結晶を用いる
ことができる。ＹＡＧレーザ装置から出射されるレーザ
光に対して、ロッド型レーザ光増幅器およびディスク型
レーザ光増幅器を用いて、レーザ光の強度を高める。増
幅されたレーザ光に対して、実施の形態１と同様にして
高調波変換装置３、光減衰器４および均一化装置５を通
し、所定の波長、形状、強度のレーザ光を得る。なお、
レーザ光のパワー密度は実施の形態１と同様である。上
記レーザ光の照射によって、ガラス基板８上に形成され
た非晶質Ｓｉ膜は、溶融、結晶化し、多結晶Ｓｉ膜が形
成される。
【００６１】以下、実施の形態１と同様の工程を経てＴ
ＦＴを形成する。本実施の形態のレーザアニール工程に
用いたレーザ装置をさらに具体的に説明する。本実施の
形態に用いたレーザ装置は、Ｑスイッチを用いたパルス
レーザで、またマルチロッド型であり、出射されるレー
ザ光は波長が１０６４ｎｍ、出力２ｋＷである。さらに
図３に示すように、ロッド型およびディスク型のレーザ
光増幅器を直列に複数配置することにより、レーザ光を
増幅し、増幅後のレーザ光出力は２００ＭＷ、パルス幅
は２００ｎＳであり、高調波変換、整形を施し、照射可
能なレーザ光のパワーは１００ＭＷである。なお、図３
において、１５はビーム整形用光学系、１６はロッド型
増幅器、１７はディスク型増幅器を示している。
ＦＴを形成する。本実施の形態のレーザアニール工程に
用いたレーザ装置をさらに具体的に説明する。本実施の
形態に用いたレーザ装置は、Ｑスイッチを用いたパルス
レーザで、またマルチロッド型であり、出射されるレー
ザ光は波長が１０６４ｎｍ、出力２ｋＷである。さらに
図３に示すように、ロッド型およびディスク型のレーザ
光増幅器を直列に複数配置することにより、レーザ光を
増幅し、増幅後のレーザ光出力は２００ＭＷ、パルス幅
は２００ｎＳであり、高調波変換、整形を施し、照射可
能なレーザ光のパワーは１００ＭＷである。なお、図３
において、１５はビーム整形用光学系、１６はロッド型
増幅器、１７はディスク型増幅器を示している。
【００６２】従来液晶ディスプレイ用のＴＦＴを形成す
る場合に、エキシマレーザの線状のビームを走査して多
結晶Ｓｉを形成していたが、レーザパルスのつなぎ目に
ＴＦＴ特性のバラツキを生じたり、大面積を１度の走査
で照射しきれない場合、数度に分けて照射するが、その
場合のつなぎ目においてＴＦＴ特性のバラツキを生じる
という課題がある。そこで上記のように、大出力レーザ
を使用することにより、液晶ディスプレイの画面に対応
する面積（図４ｂ）や基板全体（図４ａ）を一度に照射
することが可能となり、トランジスタ特性の均一性が飛
躍的に向上した。
る場合に、エキシマレーザの線状のビームを走査して多
結晶Ｓｉを形成していたが、レーザパルスのつなぎ目に
ＴＦＴ特性のバラツキを生じたり、大面積を１度の走査
で照射しきれない場合、数度に分けて照射するが、その
場合のつなぎ目においてＴＦＴ特性のバラツキを生じる
という課題がある。そこで上記のように、大出力レーザ
を使用することにより、液晶ディスプレイの画面に対応
する面積（図４ｂ）や基板全体（図４ａ）を一度に照射
することが可能となり、トランジスタ特性の均一性が飛
躍的に向上した。
【００６３】本実施の形態の方法により作成したＴＦＴ
は、レーザアニール工程にエキシマレーザを用いる従来
の工程により作成されたＴＦＴと比較して、移動度が３
倍に向上した。また、従来のＴＦＴにおける、移動度の
バラツキが１５％程度であるのに対し、本実施の形態で
作成したＴＦＴの移動度バラツキは３％と均一性にすぐ
れる。
は、レーザアニール工程にエキシマレーザを用いる従来
の工程により作成されたＴＦＴと比較して、移動度が３
倍に向上した。また、従来のＴＦＴにおける、移動度の
バラツキが１５％程度であるのに対し、本実施の形態で
作成したＴＦＴの移動度バラツキは３％と均一性にすぐ
れる。
【００６４】また、本実施の形態で用いたレーザ光の照
射パワーが２００ＭＷと非常に強力であるため、タクト
は搬送時間を除くとほぼ０である。
射パワーが２００ＭＷと非常に強力であるため、タクト
は搬送時間を除くとほぼ０である。
【００６５】（実施の形態６）以下本発明の実施の形態
６におけるＴＦＴの製造方法について説明する。
６におけるＴＦＴの製造方法について説明する。
【００６６】上記の実施の形態１と同様にして、ガラス
基板上にＳｉＯ2下地層および非晶質Ｓｉ膜を成膜す
る。
基板上にＳｉＯ2下地層および非晶質Ｓｉ膜を成膜す
る。
【００６７】次に後述するレーザ光を用いてレーザアニ
ールを行う。レーザ光の照射によって、ガラス基板８上
に形成された非晶質Ｓｉ膜は、溶融、結晶化し、多結晶
Ｓｉ膜が形成される。
ールを行う。レーザ光の照射によって、ガラス基板８上
に形成された非晶質Ｓｉ膜は、溶融、結晶化し、多結晶
Ｓｉ膜が形成される。
【００６８】以下、実施の形態１と同様の工程を経てＴ
ＦＴを形成する。本実施の形態のレーザアニール工程に
用いたレーザ装置を具体的に説明する。パルス発振の固
体レーザのパルス幅は励起光源、Ｑスイッチの種類、発
振周波数、パルス圧縮の有無、Ｎｄのドーズ量等によ
り、１００ｆＳから２０ｍＳ程度まで制御することが可
能である。
ＦＴを形成する。本実施の形態のレーザアニール工程に
用いたレーザ装置を具体的に説明する。パルス発振の固
体レーザのパルス幅は励起光源、Ｑスイッチの種類、発
振周波数、パルス圧縮の有無、Ｎｄのドーズ量等によ
り、１００ｆＳから２０ｍＳ程度まで制御することが可
能である。
【００６９】ＹＡＧレーザの３倍高調波を用いて、多結
晶Ｓｉ形成のレーザパルス幅依存性を１０ｎＳから１０
ｍＳまで調査した。１０ｎＳから５０ｎＳまではキセノ
ンフラッシュランプ励起でポッケルスＱスイッチを用い
る方式、５０ｎＳから２００ｎＳまではクリプトンアー
クランプ励起で超音波Ｑスイッチを用いる方式、そして
２００ｎＳから１０ｍＳまではキセノンフラッシュラン
プ励起でＱスイッチを用いない方式により、バルス幅を
制御した。
晶Ｓｉ形成のレーザパルス幅依存性を１０ｎＳから１０
ｍＳまで調査した。１０ｎＳから５０ｎＳまではキセノ
ンフラッシュランプ励起でポッケルスＱスイッチを用い
る方式、５０ｎＳから２００ｎＳまではクリプトンアー
クランプ励起で超音波Ｑスイッチを用いる方式、そして
２００ｎＳから１０ｍＳまではキセノンフラッシュラン
プ励起でＱスイッチを用いない方式により、バルス幅を
制御した。
【００７０】上記レーザ光に対して、実施の形態１と同
様にして３倍高調波変換装置３、光減衰器４および均一
化装置５を通し、所定の波長、形状、強度のレーザ光を
得る。
様にして３倍高調波変換装置３、光減衰器４および均一
化装置５を通し、所定の波長、形状、強度のレーザ光を
得る。
【００７１】上記製造方法で作製されたＴＦＴの電界効
果移動度のパルス幅依存性を図５に示す。電界効果移動
度は２０ｎＳ以上で高性能ＴＦＴの目安となる１００ｃ
ｍ2／Ｖ・Ｓ以上となり、５０ｎＳ以上で２００ｃｍ2／
Ｖ・Ｓを越え、パルス幅が長くなると、移動度が向上す
る傾向がみられる。パルス幅が短い場合、急加熱および
急冷却により、Ｓｉの結晶成長が阻害されているためと
考えられる。
果移動度のパルス幅依存性を図５に示す。電界効果移動
度は２０ｎＳ以上で高性能ＴＦＴの目安となる１００ｃ
ｍ2／Ｖ・Ｓ以上となり、５０ｎＳ以上で２００ｃｍ2／
Ｖ・Ｓを越え、パルス幅が長くなると、移動度が向上す
る傾向がみられる。パルス幅が短い場合、急加熱および
急冷却により、Ｓｉの結晶成長が阻害されているためと
考えられる。
【００７２】しかし、単調に１μＳ程度からは頭打ちと
なり、５ｍＳ以上のパルス幅では２００ｃｍ2／Ｖ・Ｓ
以下まで低下する。これは、加熱時間が長すぎると、下
地や基板へ熱が伝わりすぎ、不純物の拡散等の問題を生
じるためと考えられる。
なり、５ｍＳ以上のパルス幅では２００ｃｍ2／Ｖ・Ｓ
以下まで低下する。これは、加熱時間が長すぎると、下
地や基板へ熱が伝わりすぎ、不純物の拡散等の問題を生
じるためと考えられる。
【００７３】図５に示した実験結果およびアルゴンレー
ザ等の連続光では、移動度が６０ｃｍ2／Ｖ・Ｓ程度で
あることを考慮すると、１パルスの照射時間が２０ｎＳ
ｅｃ以上、好ましくは５０ｎＳｅｃ以上かつ５ｍＳ以下
であるレーザ光を用いて、レーザアニールを行うことに
より、高移動度の多結晶Ｓｉ膜を形成することができ
る。
ザ等の連続光では、移動度が６０ｃｍ2／Ｖ・Ｓ程度で
あることを考慮すると、１パルスの照射時間が２０ｎＳ
ｅｃ以上、好ましくは５０ｎＳｅｃ以上かつ５ｍＳ以下
であるレーザ光を用いて、レーザアニールを行うことに
より、高移動度の多結晶Ｓｉ膜を形成することができ
る。
【００７４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、レーザア
ニールの光源として、母材結晶としてＹＡＧ、ＹＬＦ、
ＹＶＯ4、アレキサンドライト結晶、ガーネット結晶ま
たはサファイア結晶を用いるレーザ装置、あるいはケイ
酸系レーザガラスまたはリン酸系レーザガラスを用いた
レーザ装置から出射されるレーザ光の２倍、３倍または
４倍高調波を用いることにより、従来のエキシマレーザ
等と比較して、大出力が得られることから、一度に大面
積をアニールすることが可能になり、生産性が向上し
た。
ニールの光源として、母材結晶としてＹＡＧ、ＹＬＦ、
ＹＶＯ4、アレキサンドライト結晶、ガーネット結晶ま
たはサファイア結晶を用いるレーザ装置、あるいはケイ
酸系レーザガラスまたはリン酸系レーザガラスを用いた
レーザ装置から出射されるレーザ光の２倍、３倍または
４倍高調波を用いることにより、従来のエキシマレーザ
等と比較して、大出力が得られることから、一度に大面
積をアニールすることが可能になり、生産性が向上し
た。
【００７５】また、欠陥等が多い多結晶Ｓｉ膜にレーザ
光を照射して、溶融、再結晶化させる工程に、上記の固
体レーザの高調波を用いることにより、生産性が向上し
た。
光を照射して、溶融、再結晶化させる工程に、上記の固
体レーザの高調波を用いることにより、生産性が向上し
た。
【００７６】また、上記の固体レーザ装置に対して、さ
らにレーザ光増幅器を用いることにより、レーザ光強度
を飛躍的に高めることでき、これにより、生産性が向上
するとともに、液晶ディスプレイの画面に対応する面積
や基板全体を一度に照射することが可能となり、トラン
ジスタ特性の均一性が向上した。
らにレーザ光増幅器を用いることにより、レーザ光強度
を飛躍的に高めることでき、これにより、生産性が向上
するとともに、液晶ディスプレイの画面に対応する面積
や基板全体を一度に照射することが可能となり、トラン
ジスタ特性の均一性が向上した。
【００７７】また、上記固体レーザは、構成によりパル
ス幅を選択することが可能であり、１パルスの照射時間
が２０ｎＳｅｃ以上、好ましくは５０ｎＳｅｃ以上かつ
５ｍＳ以下であるレーザ光を用いて、レーザアニールを
行うことにより、ＴＦＴの移動度が高くなった。
ス幅を選択することが可能であり、１パルスの照射時間
が２０ｎＳｅｃ以上、好ましくは５０ｎＳｅｃ以上かつ
５ｍＳ以下であるレーザ光を用いて、レーザアニールを
行うことにより、ＴＦＴの移動度が高くなった。
【図１】本発明の実施の形態において用いたレーザ光の
照射方法を示す斜視図
照射方法を示す斜視図
【図２】本発明の実施の形態３および４におけるレーザ
光の照射による多結晶半導体膜の改質の工程を示す断面
図
光の照射による多結晶半導体膜の改質の工程を示す断面
図
【図３】本発明の実施の形態５で用いたレーザアニール
装置の構成を示す断面図
装置の構成を示す断面図
【図４】本発明の実施の形態５で作成した多結晶Ｓｉ膜
を示す斜視図
を示す斜視図
【図５】本発明の実施の形態６に記載のＴＦＴ電解効果
移動度のパルス幅依存性を示す図
移動度のパルス幅依存性を示す図
【図６】非晶質Ｓｉ膜の分光透過率を示す図
【図７】従来のレーザ照射方法による多結晶Ｓｉ膜を示
す斜視図
す斜視図
１ レーザ発振器 ２ 反射鏡 ３ 高調波発生器（例ＫＤＰ結晶） ４ 減衰器 ５ 均一化装置 ６ 多結晶Ｓｉ ７ 非晶質Ｓｉ ８ 基板（ガラス） ９ レーザ光 １０ イオン化された不純物 １１ ゲート配線用金属膜 １２ 絶縁膜 １３ ダメージを受けた多結晶Ｓｉ層 １４ 反射鏡 １５ ビーム整形用光学系 １６ ロッド型増幅器 １７ ディスク型増幅器 １８ 多結晶Ｓｉ、線状のパルスに対応する分布 １９ 多結晶Ｓｉ、分割走査に対応する分布
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H092 JA24 KA04 MA30 NA24 NA27 NA29 NA30 PA01 5F052 AA02 AA11 BA07 BB03 BB07 CA10 DA02 DB03 HA01 JA10
Claims (15)
- 【請求項１】 母材結晶としてＹＬＦ、ＹＶＯ4、アレ
キサンドライト結晶、ガーネット結晶またはサファイア
結晶を用いるレーザ装置から出射されるレーザ光の２
倍、３倍または４倍高調波を照射することにより非単結
晶質半導体膜を溶融、結晶化させ、多結晶半導体膜を形
成する工程を含むことを特徴とする薄膜トランジスタの
製造方法。 - 【請求項２】 ガラスレーザのレーザ光の２倍、３倍ま
たは４倍高調波を照射することにより非単結晶質半導体
膜を溶融、結晶化させ、多結晶半導体膜を形成する工程
を含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項３】 複数の異なるエネルギー密度のレーザ光
を非単結晶質半導体膜に照射し、多結晶半導体膜を形成
する工程を含むことを特徴とする請求項１または２に記
載の薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項４】 レーザ光を非単結晶質半導体膜に照射多
結晶半導体膜を形成し、前記レーザ光より高いエネルギ
ー密度のレーザ光を前記多結晶半導体膜に対して照射す
る工程を含むことを特徴とする請求項１または２に記載
の薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項５】 母材結晶としてＹＡＧ、ＹＬＦ、ＹＶＯ
4、アレキサンドライト結晶、ガーネット結晶またはサ
ファイア結晶を用いるレーザ装置から出射されるレーザ
光の２倍、３倍または４倍高調波を照射することにより
多結晶半導体膜を溶融、再結晶化させ、多結晶半導体膜
の膜質を向上、改質させる工程を含むことを特徴とする
薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項６】 ガラスレーザのレーザ光の２倍、３倍ま
たは４倍高調波を照射することにより多結晶半導体膜を
溶融、再結晶化させ、多結晶半導体膜の膜質を向上、改
質させる工程を含むことを特徴とする薄膜トランジスタ
の製造方法。 - 【請求項７】 少なくとも母材結晶としてＹＡＧ、ＹＬ
Ｆ、ＹＶＯ4、アレキサンドライト結晶、ガーネット結
晶またはサファイア結晶を用いるレーザ装置と、レーザ
光を成形するレンズと、レーザ光を均一化する装置と、
レーザ光を２倍、３倍および４倍の高調波に変換する装
置とを具備するレーザアニール装置。 - 【請求項８】 少なくともガラスレーザ発振器と、レー
ザ光を成形するレンズと、レーザ光を均一化する装置
と、レーザ光を２倍、３倍および４倍の高調波に変換す
る装置とを具備するレーザアニール装置。 - 【請求項９】 レーザ光増幅器を用いることを特徴とす
る請求項７または８に記載のレーザアニール装置。 - 【請求項１０】レーザ装置の共振器部分をマルチロッド
にすることを特徴とする請求項７〜９いずれかに記載の
レーザアニール装置。 - 【請求項１１】 レーザ装置の共振器部分をロッドをジ
グザグに配置するスラブ構造とすることを特徴とする請
求項７〜１０いずれかに記載のレーザアニール装置。 - 【請求項１２】 Ｑスイッチを用いることを特徴とする
請求項７〜９いずれかに記載のレーザアニール装置。 - 【請求項１３】 レーザ光の１パルスの照射時間が２０
ｎＳｅｃ以上であることを特徴とする請求項７〜１０い
ずれかに記載のレーザアニール装置。 - 【請求項１４】 レーザ光が連続光であることを特徴と
する請求項７〜９いずれかに記載のレーザアニール装
置。 - 【請求項１５】 レーザ光のフィードバック出力安定化
装置を具備することを特徴とする請求項１２に記載のレ
ーザアニール装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24935798A JP2000077333A (ja) | 1998-09-03 | 1998-09-03 | 薄膜トランジスタの製造方法およびレーザアニール装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24935798A JP2000077333A (ja) | 1998-09-03 | 1998-09-03 | 薄膜トランジスタの製造方法およびレーザアニール装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000077333A true JP2000077333A (ja) | 2000-03-14 |
Family
ID=17191832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24935798A Pending JP2000077333A (ja) | 1998-09-03 | 1998-09-03 | 薄膜トランジスタの製造方法およびレーザアニール装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000077333A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000054314A1 (en) * | 1999-03-10 | 2000-09-14 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for laser heat treatment, and semiconductor device |
| WO2002061816A1 (fr) * | 2001-02-01 | 2002-08-08 | Sony Corporation | Procede de fabrication de film semiconducteur mince, procede de fabrication de dispositif a semi-conducteur, systeme d'execution de ces procedes et dispositif electro-optique |
| US6521492B2 (en) | 2000-06-12 | 2003-02-18 | Seiko Epson Corporation | Thin-film semiconductor device fabrication method |
| JP2003133253A (ja) * | 2001-07-30 | 2003-05-09 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザー処理装置並びに半導体装置の作製方法 |
| WO2003043070A1 (fr) * | 2001-11-12 | 2003-05-22 | Sony Corporation | Dispositif de recuit laser et procede de fabrication d'un transistor a couches minces |
| JP2003332350A (ja) * | 2002-05-17 | 2003-11-21 | Hitachi Ltd | 薄膜半導体装置 |
| KR100894925B1 (ko) * | 2001-08-09 | 2009-04-27 | 소니 가부시끼 가이샤 | 레이저 어닐 장치 및 박막 트랜지스터의 제조 방법 |
| KR100942330B1 (ko) * | 2001-09-14 | 2010-02-12 | 소니 주식회사 | 레이저 조사 장치 및 반도체 박막 처리 방법 |
| US7679800B2 (en) | 2001-07-30 | 2010-03-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser treatment apparatus and method of manufacturing semiconductor device |
| WO2015003817A1 (de) * | 2013-07-12 | 2015-01-15 | Manz Ag | Vorrichtung und verfahren zum thermischen behandeln eines substrats |
| JP2015115401A (ja) * | 2013-12-10 | 2015-06-22 | 三菱電機株式会社 | レーザアニール方法およびレーザアニール装置 |
-
1998
- 1998-09-03 JP JP24935798A patent/JP2000077333A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000054314A1 (en) * | 1999-03-10 | 2000-09-14 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for laser heat treatment, and semiconductor device |
| US6753548B2 (en) | 1999-03-10 | 2004-06-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Laser heat treatment method, laser heat treatment apparatus, and semiconductor device |
| US6521492B2 (en) | 2000-06-12 | 2003-02-18 | Seiko Epson Corporation | Thin-film semiconductor device fabrication method |
| WO2002061816A1 (fr) * | 2001-02-01 | 2002-08-08 | Sony Corporation | Procede de fabrication de film semiconducteur mince, procede de fabrication de dispositif a semi-conducteur, systeme d'execution de ces procedes et dispositif electro-optique |
| JP2002231628A (ja) * | 2001-02-01 | 2002-08-16 | Sony Corp | 半導体薄膜の形成方法及び半導体装置の製造方法、これらの方法の実施に使用する装置、並びに電気光学装置 |
| JP2003133253A (ja) * | 2001-07-30 | 2003-05-09 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザー処理装置並びに半導体装置の作製方法 |
| US8035877B2 (en) | 2001-07-30 | 2011-10-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser treatment apparatus and method of manufacturing semiconductor device |
| US7679800B2 (en) | 2001-07-30 | 2010-03-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser treatment apparatus and method of manufacturing semiconductor device |
| KR100894925B1 (ko) * | 2001-08-09 | 2009-04-27 | 소니 가부시끼 가이샤 | 레이저 어닐 장치 및 박막 트랜지스터의 제조 방법 |
| KR100942330B1 (ko) * | 2001-09-14 | 2010-02-12 | 소니 주식회사 | 레이저 조사 장치 및 반도체 박막 처리 방법 |
| WO2003043070A1 (fr) * | 2001-11-12 | 2003-05-22 | Sony Corporation | Dispositif de recuit laser et procede de fabrication d'un transistor a couches minces |
| JP2003332350A (ja) * | 2002-05-17 | 2003-11-21 | Hitachi Ltd | 薄膜半導体装置 |
| US7939826B2 (en) | 2002-05-17 | 2011-05-10 | Hitachi Displays, Ltd. | Thin film semiconductor device |
| KR101060418B1 (ko) * | 2002-05-17 | 2011-08-29 | 가부시키가이샤 히타치 디스프레이즈 | 박막 반도체장치 |
| WO2015003817A1 (de) * | 2013-07-12 | 2015-01-15 | Manz Ag | Vorrichtung und verfahren zum thermischen behandeln eines substrats |
| JP2015115401A (ja) * | 2013-12-10 | 2015-06-22 | 三菱電機株式会社 | レーザアニール方法およびレーザアニール装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3949362B2 (ja) | 半導体デバイスの作製方法 | |
| US5803965A (en) | Method and system for manufacturing semiconductor device | |
| US7842589B2 (en) | Laser irradiation apparatus with means for applying magnetic field | |
| US7551655B2 (en) | Laser irradiation apparatus, laser irradiation method and method for manufacturing semiconductor device | |
| US7071035B2 (en) | Apparatus and method for laser radiation | |
| EP1087429B1 (en) | Method for laser heat treatment, and semiconductor device | |
| US6602765B2 (en) | Fabrication method of thin-film semiconductor device | |
| JP3586558B2 (ja) | 薄膜の改質方法及びその実施に使用する装置 | |
| KR100321001B1 (ko) | 반도체장치 제작방법 | |
| US7232715B2 (en) | Method for fabricating semiconductor film and semiconductor device and laser processing apparatus | |
| US20090227121A1 (en) | Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device manufacturing system | |
| US7223644B2 (en) | Method and apparatus for producing polycrystalline silicon film and method of manufacturing semiconductor device and thin-film transistor | |
| JP2000077333A (ja) | 薄膜トランジスタの製造方法およびレーザアニール装置 | |
| KR101133827B1 (ko) | 박막 트랜지스터의 제조 방법 및 박막 트랜지스터 | |
| JPH1041244A (ja) | レーザ処理装置及び半導体装置の製造方法 | |
| JP2000216088A (ja) | 半導体薄膜形成方法及びレ―ザ照射装置 | |
| JP2004039660A (ja) | 多結晶半導体膜の製造方法、薄膜トランジスタの製造方法、表示装置、およびパルスレーザアニール装置 | |
| JPH0562924A (ja) | レーザアニール装置 | |
| JP2003168646A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2002083768A (ja) | 単結晶薄膜の製造方法、単結晶薄膜基板及び半導体装置 | |
| JPH09293680A (ja) | 半導体結晶膜および該結晶膜の製造方法ならびに該結晶膜の製造装置 | |
| JPH10125614A (ja) | レーザ照射装置 | |
| JPH11121765A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP4581764B2 (ja) | 薄膜半導体装置の製造方法 | |
| KR100517183B1 (ko) | 레이저로반도체장치를처리하는방법 |