JP2001156296A - Method of driving active matrix display device - Google Patents

Method of driving active matrix display device

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JP2001156296A
JP2001156296A JP2000275712A JP2000275712A JP2001156296A JP 2001156296 A JP2001156296 A JP 2001156296A JP 2000275712 A JP2000275712 A JP 2000275712A JP 2000275712 A JP2000275712 A JP 2000275712A JP 2001156296 A JP2001156296 A JP 2001156296A
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JP
Japan
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laser
active matrix
circuit
substrate
laser light
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Application number
JP2000275712A
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Japanese (ja)
Inventor
Koyu Cho
宏勇 張
Naoaki Yamaguchi
直明 山口
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of driving an active matrix display device well. SOLUTION: Thin film transistors adjacent to each other are improved in uniformity of threshold voltage to display excellent characteristics as an analog circuit. By this setup, a method of driving an active matrix display device well can be provided.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
作製工程におけるレーザー光照射処理(いわゆる、レー
ザーアニール法)に関する。特に、本発明は、1部もし
くは全部が非晶質成分からなる半導体材料、あるいは、
実質的に真性な多結晶の半導体材料、さらには、イオン
照射、イオン注入、イオンドーピング等によってダメー
ジを受け、結晶性が著しく損なわれた半導体材料に対し
てレーザー光を照射することによって、該半導体材料の
結晶性を向上せしめ、あるいは結晶性を回復させる方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser beam irradiation process (so-called laser annealing method) in a semiconductor device manufacturing process. In particular, the present invention provides a semiconductor material comprising a part or all of an amorphous component, or
By irradiating a laser beam to a substantially intrinsic polycrystalline semiconductor material, and further to a semiconductor material that is damaged by ion irradiation, ion implantation, ion doping, or the like, and has significantly impaired crystallinity, The present invention relates to a method for improving the crystallinity of a material or recovering the crystallinity.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体素子プロセスの低温化に関
して盛んに研究が進められている。その大きな理由は、
ガラス等の絶縁基板上に半導体素子を形成する必要が生
じたからである。その他にも素子の微小化や素子の多層
化に伴う要請もある。半導体プロセスにおいては、半導
体材料に含まれる非晶質成分もしくは非晶質半導体材料
を結晶化させることや、もともと結晶性であったもの
の、イオンを照射したために結晶性が低下した半導体材
料の結晶性を回復することや、結晶性であるのだが、よ
り結晶性を向上させることが必要とされることがある。
従来、このような目的のためには熱的なアニールが用い
られていた。半導体材料として珪素を用いる場合には、
600℃から1100℃の温度で0.1〜48時間、も
しくはそれ以上の時間のアニールをおこなうことによっ
て、非晶質の結晶化、結晶性の回復、結晶性の向上等が
なされてきた。
2. Description of the Related Art In recent years, active research has been made on lowering the temperature of semiconductor device processes. The main reason is that
This is because a semiconductor element has to be formed on an insulating substrate such as glass. In addition, there is a demand accompanying miniaturization of elements and multilayering of elements. In a semiconductor process, the crystallization of an amorphous component or an amorphous semiconductor material contained in a semiconductor material, or the crystallinity of a semiconductor material that was originally crystalline but has been reduced in crystallinity due to irradiation with ions. In some cases, it is necessary to recover the crystallinity or to improve the crystallinity, although the crystallinity may be required.
Conventionally, thermal annealing has been used for such a purpose. When silicon is used as a semiconductor material,
By performing annealing at a temperature of 600 ° C. to 1100 ° C. for 0.1 to 48 hours or more, amorphous crystallization, recovery of crystallinity, improvement of crystallinity, and the like have been performed.

【0003】このような、熱アニールは、一般に温度が
高いほど処理時間は短くても良かったが、600℃程度
の温度では長時間の処理を必要とした。したがって、プ
ロセスの低温化の観点からは、従来、熱アニールによっ
てなされていた工程を他の手段によって置き換えること
が必要とされた。レーザー光照射技術は究極の低温プロ
セスと注目されている。すなわち、レーザー光は熱アニ
ールに匹敵する高いエネルギーを必要とされる箇所にの
み限定して与えることができ、基板全体を高い温度にさ
らす必要がないからである。レーザー光の照射に関して
は、大きく分けて2つの方法が提案されていた。
In general, the higher the temperature, the shorter the processing time may be. However, at a temperature of about 600 ° C., a long time processing is required. Therefore, from the viewpoint of lowering the temperature of the process, it has been necessary to replace the step conventionally performed by thermal annealing with another means. Laser light irradiation technology is attracting attention as the ultimate low-temperature process. In other words, laser light can be applied only to a required portion with high energy equivalent to thermal annealing, and it is not necessary to expose the entire substrate to a high temperature. Regarding the irradiation of laser light, roughly two methods have been proposed.

【0004】第1の方法はアルゴンイオン・レーザー等
の連続発振レーザーを用いたものであり、スポット状の
ビームを半導体材料に照射する方法である。これはビー
ム内部でのエネルギー分布の差、およびビームの移動に
よって、半導体材料が溶融した後、緩やかに凝固するこ
とによって半導体材料を結晶化させる方法である。第2
の方法はエキシマーレーザーのごときパルス発振レーザ
ーを用いて、大エネルギーレーザーパルスを半導体材料
に照射し、半導体材料を瞬間的に溶融させ、凝固させる
ことによって半導体材料を結晶化させる方法である。
The first method uses a continuous wave laser such as an argon ion laser, and irradiates a semiconductor material with a spot beam. This is a method in which a semiconductor material is crystallized by melting and then solidifying slowly due to a difference in energy distribution inside the beam and movement of the beam. Second
Is a method in which a semiconductor material is crystallized by irradiating a semiconductor material with a high-energy laser pulse using a pulsed laser such as an excimer laser to instantaneously melt and solidify the semiconductor material.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】第1の方法の問題点は
処理に時間がかかることであった。これは連続発振レー
ザーの最大エネルギーが限られたものであるため、ビー
ムスポットのサイズがせいぜいmm単位となったためで
ある。これに対し、第2の方法ではレーザーの最大エネ
ルギーは非常に大きく、したがって、数cm 以上の
大きなスポットを用いて、より量産性を上げることがで
きた。
The problem with the first method is that it takes a long time to process. This is because the maximum energy of the continuous wave laser is limited, and the beam spot size is at most mm. On the other hand, in the second method, the maximum energy of the laser was very large, and therefore, mass productivity could be further improved by using a large spot of several cm 2 or more.

【0006】しかしながら、パルスレーザーを照射する
場合には、光学系の改良によって、1ショットパルスの
ビーム内でのエネルギーの均一性は達成できても、パル
スの重なりによる素子の特性のばらつきを改善すること
さ難しかった。特に、素子が、ちょうどレーザー光のビ
ームの端部に位置した場合には、素子の特性(特にMO
Sトランジスタのしきい値電圧)はかなり大きくバラつ
いた。半導体デバイスに関しては、デジタル回路ではし
きい値電圧のバラツキはかなり許容されるが、アナログ
回路においては、隣接するトランジスタのしきい値電圧
のバラツキは0.02V以下の値が要求されることもあ
った。
However, in the case of irradiating a pulse laser, even if energy uniformity within a one-shot pulse beam can be achieved by improving the optical system, variation in element characteristics due to overlapping pulses is improved. It was difficult. In particular, when the element is located exactly at the end of the laser beam, the characteristics of the element (especially MO
The threshold voltage of the S transistor varied considerably. Regarding semiconductor devices, the variation in threshold voltage is quite acceptable in a digital circuit, but the variation in threshold voltage of an adjacent transistor is required to be 0.02 V or less in an analog circuit. Was.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、この問題を解
決する目的でなされたものである。レーザービームの重
なりによるバラツキをなくすには、理想的には、回路全
体を一括して照射できるような大きなビームでレーザー
光照射をおこなうことであるが、現実的には不可能であ
る。そこで、本発明では基板上において、レーザービー
ムの重なりのない比較的狭い領域と、レーザービームの
重なりのある比較的広い領域とに分けることによって、
全体として、十分な特性を得られるようにする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve this problem. In order to eliminate the variation due to the overlapping of the laser beams, it is ideal to perform the laser beam irradiation with a large beam that can irradiate the entire circuit at once, but it is practically impossible. Thus, in the present invention, by dividing the substrate into a relatively narrow region where the laser beam does not overlap and a relatively wide region where the laser beam overlaps,
As a whole, sufficient characteristics should be obtained.

【0008】本発明においては、基板上の回路をアナロ
グ回路を中心とした回路領域と、アナログ的な要素の薄
い回路領域とに分け、さらに、レーザー光のビームの大
きさをアナログ回路を中心とした回路領域よりも大きく
し、実質的にレーザー光を移動させなくとも、アナログ
回路を中心とした回路領域の全体にレーザー光を照射さ
せることができるようにする。そして、アナログ回路を
中心とした回路領域においては、実質的に、レーザーを
移動させることなく、レーザー光を照射せしめる。すな
わち、アナログ回路を中心とした回路領域においては、
レーザービームの重なりが実質的に存在しないようにす
る。
In the present invention, the circuit on the substrate is divided into a circuit region centered on an analog circuit and a circuit region having a thin analog element. The circuit area is larger than the circuit area described above, so that the laser light can be applied to the entire circuit area centering on the analog circuit without substantially moving the laser light. Then, in a circuit area centered on the analog circuit, the laser light is irradiated substantially without moving the laser. That is, in the circuit area centering on the analog circuit,
The overlap of the laser beams is substantially eliminated.

【0009】一方、アナログ的な要素の薄い回路領域に
おいては、レーザー光を走査させることによって、レー
ザー光の照射をおこなう。この結果、この領域において
はレーザービームの重なりが生じることとなる。例え
ば、アクティブマトリクス回路と、それを駆動するため
の周辺回路(ドライバー回路)が同一基板上に形成され
た液晶ディスプレー(モノリシック型液晶ディスプレ
ー)においては、アナログ回路を中心とした回路領域と
は、アクティブマトリクスを駆動するドライバー回路、
なかでも、アナログ信号を出力するソースドライバー
(カラムドライバー)回路である。一方、アナログ的な
要素の薄い回路領域としては、アクティブマトリクス回
路やゲイトドライバー(スキャンドライバー)回路であ
る。
On the other hand, in a circuit region where analog elements are thin, laser light is irradiated by scanning with laser light. As a result, laser beams overlap in this region. For example, in a liquid crystal display (monolithic liquid crystal display) in which an active matrix circuit and a peripheral circuit (driver circuit) for driving the active matrix circuit are formed on the same substrate, a circuit region centering on an analog circuit is defined as an active circuit. Driver circuit for driving the matrix,
Above all, it is a source driver (column driver) circuit that outputs an analog signal. On the other hand, a circuit region having a thin analog element is an active matrix circuit or a gate driver (scan driver) circuit.

【0010】本発明を実施するには、レーザーのビーム
の形状を、このような回路にあわせる、もしくは、回路
の形状をレーザーのビームにあわせる必要があるが、一
般的には線状ないし長方形状とすることが望ましい。ま
た、例えば、液晶ディスプレーのカラムドライバーとス
キャンドライバーは概略直交して形成されるので、これ
らの処理をおこなうには、レーザー光の向きを変えても
よいし、基板の向きを概略1/4回転(より一般的に
は、(n/2+1/4)(但し、nは自然数)回転)さ
せてもよい。
In order to carry out the present invention, it is necessary to adjust the shape of the laser beam to such a circuit, or to adjust the shape of the circuit to the laser beam. It is desirable that Further, for example, since the column driver and the scan driver of the liquid crystal display are formed substantially orthogonally, the direction of the laser beam may be changed, or the direction of the substrate may be changed by approximately 1/4 turn to perform these processes. (More generally, (n / 2 + /) (where n is a natural number) rotation).

【0011】[0011]

【作用】以上のように処理することにより、アナログ的
な回路領域では、重なりができず、レーザービームの面
内均一性のみに支配されることとなる。その結果、レー
ザービームの面内均一性を十分に改善することにより、
特性のそろった素子を形成できる。一方、アナログ的な
要素の薄い回路領域では、レーザービームの重なりによ
る特性のバラツキは不可避であるが、そもそも、このよ
うな回路においては、少々のバラツキは許容されるので
実質的に問題とはならない。
By performing the above processing, in the analog circuit area, no overlap can be made, and only the in-plane uniformity of the laser beam is controlled. As a result, by sufficiently improving the in-plane uniformity of the laser beam,
An element having uniform characteristics can be formed. On the other hand, in a circuit region where analog elements are thin, variations in characteristics due to the overlap of laser beams are inevitable, but in the first place, in such a circuit, a slight variation is allowed, so there is no substantial problem. .

【0012】このようにして、本発明では、基板上に形
成された回路全体として、レーザービームの重なりによ
る悪影響を除去し、回路全体の特性を向上させることが
できる。本発明においては、レーザーの照射されるべき
物体の形状は、何のパターンも有しない膜状のものであ
ってもよいし、ほぼデバイスの形状が完成したものでも
よい。以下に実施例を示し、より詳細に本発明を説明す
る。
As described above, according to the present invention, as a whole circuit formed on the substrate, the adverse effect due to the overlap of the laser beams can be eliminated, and the characteristics of the whole circuit can be improved. In the present invention, the shape of the object to be irradiated with the laser may be a film shape having no pattern or a device having a substantially completed device shape. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

【0013】[0013]

【実施例】〔実施例1〕 図4には本実施例で使用した
レーザーアニール装置の概念図を示す。レーザー光は発
振器42で発振され、全反射ミラー45、46を経由し
て増幅器43で増幅され、さらに全反射ミラー47、4
8を経由して光学系44に導入される。それまでのレー
ザー光のビームは30×90mm 程度の長方形であ
るが、この光学系64によって長さ100〜300m
m、幅10〜30mmの細長いビームに加工される。こ
の光学系を経たレーザー光のエネルギーは最大で30J
/ショットであった。
Embodiment 1 FIG. 4 shows a conceptual diagram of a laser annealing apparatus used in this embodiment. The laser light is oscillated by an oscillator 42, amplified by an amplifier 43 via total reflection mirrors 45 and 46, and further amplified by total reflection mirrors 47 and 4.
8, the light is introduced into the optical system 44. The laser beam up to that time has a rectangular shape of about 30 × 90 mm 2 , but the optical system 64 has a length of 100 to 300 m.
m, processed into an elongated beam with a width of 10 to 30 mm. The energy of the laser beam passing through this optical system is up to 30J
/ Shot.

【0014】光学系44の内部の光路は図5のように示
される。光学系44に入射したレーザー光は、シリンド
リカル凹レンズA、シリンドリカル凸レンズB、横方向
のフライアイレンズC、縦方向のフライアイレンズDを
通過する。これらフライアイレンズC、Dを通過するこ
とによってレーザー光はそれまでのガウス分布型から矩
形分布に変化する。さらに、シリンドリカル凸レンズ
E、Fを通過してミラーG(図5ではミラー59)を介
して、シリンドリカルレンズHによって集束され、試料
に照射される。
The optical path inside the optical system 44 is shown in FIG. The laser light incident on the optical system 44 passes through a cylindrical concave lens A, a cylindrical convex lens B, a horizontal fly-eye lens C, and a vertical fly-eye lens D. By passing through these fly-eye lenses C and D, the laser light changes from the Gaussian distribution type to the rectangular distribution. Further, the light passes through the cylindrical convex lenses E and F, passes through the mirror G (mirror 59 in FIG. 5), is focused by the cylindrical lens H, and is irradiated on the sample.

【0015】本実施例では、図5の距離X 、X
固定し、仮想焦点I(これはフライアイレンズの曲面の
違いによって生ずるようになっている)とミラーGとの
距離X 、と距離X、Xとを調節して、倍率
M、焦点距離Fを調整した。すなわち、これらの間に
は、 M=(X +X )/X 、 1/F=1/(X +X )+1/X 、 という関係がある。なお、本実施例では光路全長X
は約1.3mであった。
In this embodiment, the distances X 1 and X 2 in FIG. 5 are fixed, and the distance X 3 between the virtual focus I (which is caused by the difference in the curved surface of the fly-eye lens) and the mirror G. , And the distances X 4 and X 5 were adjusted to adjust the magnification M and the focal length F. That is, there is a relationship between these, M = (X 3 + X 4 ) / X 5 and 1 / F = 1 / (X 3 + X 4 ) + 1 / X 5 . In this embodiment, the total length of the optical path X 6
Was about 1.3 m.

【0016】このような細長いビームに加工されたビー
ムを用いることによってレーザー処理能力は飛躍的に向
上した。すなわち、短冊状のビームは光学系44を出た
後、全反射ミラー49を経て、試料51に照射される
が、ビームの幅が試料の幅と同程度、もしくは、それよ
りも長いので、結局、試料は1つの方向にのみ移動させ
てゆけばよい。したがって、試料のステージおよび駆動
装置50は構造が簡単で保守も容易である。また、試料
をセットする際の位置合わせの操作(アライメント)も
容易である。本発明においては、1方向への移動に加え
て、試料を回転させる機能を有すればよい。
By using a beam processed into such an elongated beam, the laser processing ability has been dramatically improved. That is, the strip-shaped beam exits the optical system 44 and is then irradiated onto the sample 51 via the total reflection mirror 49. However, since the width of the beam is substantially equal to or longer than the width of the sample, the beam is eventually turned on. The sample need only be moved in one direction. Accordingly, the sample stage and the driving device 50 have a simple structure and are easy to maintain. Further, the operation of alignment (alignment) when setting the sample is also easy. In the present invention, it is only necessary to have a function of rotating the sample in addition to the movement in one direction.

【0017】これに対して、正方形に近いビームであれ
ば、それだけで基板全面をカバーすることは不可能であ
るので、試料を縦方向、横方向というように2次元的に
移動させなければならない。しかし、その場合にはステ
ージの駆動装置は複雑になり、また、位置合わせも2次
元的に行わなければならないので難しい。特にアライメ
ントを手動でおこなう場合には、その工程での時間のロ
スが大きく生産性が低下する。なお、これらの装置は防
振台等の安定な架台41上に固定される必要がある。
On the other hand, if the beam is nearly square, it is impossible to cover the entire surface of the substrate by itself, and the sample must be moved two-dimensionally in the vertical and horizontal directions. . However, in that case, the driving device of the stage becomes complicated, and it is difficult to perform positioning in two dimensions. In particular, when the alignment is performed manually, time loss in the process is large and productivity is reduced. These devices need to be fixed on a stable base 41 such as an anti-vibration table.

【0018】なお、上記のようなレーザー装置は単独で
構成されてもよいし、他の装置、例えば、プラズマCV
D成膜装置、イオン注入装置(もしくはイオンドーピン
グ装置)、熱アニール装置、その他の半導体製造装置と
組み合わせたマルチチャンバーとしてもよい。本実施例
では、アクティブマトリクス型液晶表示装置(AMLC
D)において、アクティブマトリクス回路を駆動する周
辺回路も同じ基板上に形成されている、いわゆるモノリ
シック型AMLCDについて説明する。
The above-mentioned laser device may be constituted independently, or may be constituted by another device, for example, a plasma CV.
It may be a multi-chamber combined with a D film forming apparatus, an ion implantation apparatus (or an ion doping apparatus), a thermal annealing apparatus, and other semiconductor manufacturing apparatuses. In this embodiment, an active matrix type liquid crystal display device (AMLC
In D), a so-called monolithic AMLCD in which peripheral circuits for driving an active matrix circuit are formed on the same substrate will be described.

【0019】このような装置では、図1(A)に示すよ
うに、基板11上には、アクティブマトリクス回路の領
域14と、カラムドライバー13およびスキャンドライ
バー12がその縁に設けられることとなっている。実際
には、このレーザー照射の段階では、上記の工程からも
明らかなように、基板上には一様な膜が存在するのみで
あるが、分かりやすくするために回路の形成される位置
を示す。カラムドライバー13もスキャンドライバー1
2もシフトレジスタを有するのであるが、カラムドライ
バーはアナログ信号を出力するので、そのための増幅器
(バッファー回路)が含まれることなる。このようなA
MLCDに用いられる素子のうち薄膜トランジスタの作
製プロセスの概略は以下のようであった。
In such an apparatus, as shown in FIG. 1A, an area 14 of an active matrix circuit, a column driver 13 and a scan driver 12 are provided on the edge of the substrate 11. I have. Actually, at this laser irradiation stage, as is clear from the above process, there is only a uniform film on the substrate, but for simplicity, the position where the circuit is formed is shown. . Column driver 13 is also scan driver 1
2 also has a shift register, but since the column driver outputs an analog signal, an amplifier (buffer circuit) for that is included. Such an A
The outline of the manufacturing process of the thin film transistor among the elements used in the MLCD was as follows.

【0020】[1] ガラス基板上への下地酸化珪素膜、非
晶質珪素膜の形成、および/または、非晶質珪素膜上へ
の結晶化促進剤(例えば、酢酸ニッケル等)等の塗布 [2] 固相成長による非晶質珪素膜の結晶化(固相成長条
件の例:550℃、8時間、窒素雰囲気中) [3] 結晶化した珪素膜に対するレーザー処理(結晶性の
向上を目的とする) [4] 珪素膜のエッチングによる島状珪素領域の形成 [5] ゲイト絶縁膜(酸化珪素)の形成 [6] ゲイト電極の形成 [7] 不純物元素(燐、ホウ素等)の注入によるソース/
ドレインの形成 [8] レーザー照射による注入された不純物の活性化 [9] 層間絶縁物の形成 [10]ソース/ドレインへの電極の形成
[1] Formation of a base silicon oxide film and an amorphous silicon film on a glass substrate, and / or application of a crystallization accelerator (eg, nickel acetate, etc.) on the amorphous silicon film [2] Crystallization of amorphous silicon film by solid phase growth (example of solid phase growth conditions: 550 ° C., 8 hours in nitrogen atmosphere) [3] Laser treatment of crystallized silicon film (to improve crystallinity) [4] Formation of island-shaped silicon region by etching of silicon film [5] Formation of gate insulating film (silicon oxide) [6] Formation of gate electrode [7] Injection of impurity element (phosphorus, boron, etc.) Source /
Drain formation [8] Activation of implanted impurities by laser irradiation [9] Interlayer insulation formation [10] Source / drain electrode formation

【0021】本実施例および以下の実施例2および3に
おいては上記工程において、多結晶珪素膜の結晶性をさ
らに高める目的でおこなわれる[3] のレーザー光照射に
関するものとする。
In this embodiment and the following embodiments 2 and 3, the above-mentioned process relates to the laser light irradiation of [3] performed for the purpose of further improving the crystallinity of the polycrystalline silicon film.

【0022】図1には本実施例のレーザー処理工程を示
す。本実施例では、レーザービーム15は、カラムドラ
イバー13全体を照射するに足る大きさで,例えば、幅
10mm、長さ300mmの長方形である。まず、図1
(B)に示すように、レーザー光がカラムドライバーに
照射されるように、基板を移動した。この段階ではレー
ザー光は基板に照射されない。その後、実質的にレーザ
ービームおよび基板を移動させないで、レーザー光を照
射した。レーザー光照射は大気中でおこない、基板温度
は200℃とした。レーザーとしてはKrFエキシマー
レーザー(波長248nm)を用いた。レーザーの発振
周波数は10Hz、レーザー光のエネルギー密度は30
0mJ/cm 、レーザー光のパルスは10ショット
とした。必要なショット数のレーザー光照射が完了した
ら、レーザー光照射を停止した。(図1(B))
FIG. 1 shows a laser processing step of this embodiment. In the present embodiment, the laser beam 15 has a size sufficient to irradiate the entire column driver 13, and is, for example, a rectangle having a width of 10 mm and a length of 300 mm. First, FIG.
As shown in (B), the substrate was moved so that the laser light was irradiated on the column driver. At this stage, the substrate is not irradiated with laser light. Thereafter, the laser beam was irradiated without substantially moving the laser beam and the substrate. Laser light irradiation was performed in the air, and the substrate temperature was 200 ° C. As a laser, a KrF excimer laser (wavelength: 248 nm) was used. The oscillation frequency of the laser is 10 Hz and the energy density of the laser light is 30
0 mJ / cm 2 , and the pulse of the laser beam was 10 shots. When the required number of shots of laser light irradiation were completed, the laser light irradiation was stopped. (FIG. 1 (B))

【0023】その後、レーザー光の照射されるべき位置
を下にずらし、アクティブマトリクス領域14およびス
キャンドライバー12の上端がレーザービーム15にか
かる位置まで基板を移動させた。(図1(C)) そして、レーザー光を照射しつつ、基板を移動した。例
えば、レーザーの発振周波数は10Hz、レーザー光の
エネルギー密度は300mJ/cm2 、レーザー光の
走査速度は10mm/sとした。この結果、レーザービ
ーム15は1mmずつずれていくことになる。ビームの
幅は10mmなので、1か所に付き10ショット程度の
レーザー光が照射されることとなる。(図1(D))
After that, the position to be irradiated with the laser beam was shifted downward, and the substrate was moved to a position where the active matrix region 14 and the upper end of the scan driver 12 hit the laser beam 15. (FIG. 1 (C)) Then, the substrate was moved while being irradiated with a laser beam. For example, the oscillation frequency of the laser was 10 Hz, the energy density of the laser light was 300 mJ / cm 2, and the scanning speed of the laser light was 10 mm / s. As a result, the laser beam 15 shifts by 1 mm. Since the width of the beam is 10 mm, about 10 shots of laser light are irradiated at one location. (Fig. 1 (D))

【0024】このようにして、基板の下端までレーザー
を走査し、スキャンドライバー12およびアクティブマ
トリクス領域14に対してレーザー光照射をおこなっ
た。(図1(E)) 本実施例では、カラムドライバー13においては、レー
ザービームの重なりはなかった。その結果、カラムドラ
イバーにおける薄膜トランジスタのしきい値電圧は非常
にバラツキの小さいものとなり、典型的には、隣接の薄
膜トランジスタで0.01V以下、カラムドライバー内
で0.05V以下であった。他の特性も同様であった。
一方、スキャンドライバー12とアクティブマトリクス
領域14にはレーザービームの重なりが生じた。したが
って、例えば、スキャンドライバー12における薄膜ト
ランジスタのしきい値電圧のバラツキは、隣接のもの
で、0.1V程度、面内でも同じくらいであった。アク
ティブマトリクス領域14も同様である。しかしなが
ら、この程度のバラツキはそれぞれの回路の動作には全
く支障のないものであった。
As described above, the laser was scanned to the lower end of the substrate, and the scan driver 12 and the active matrix area 14 were irradiated with laser light. (FIG. 1 (E)) In this embodiment, the laser beam did not overlap in the column driver 13. As a result, the threshold voltage of the thin film transistor in the column driver became very small, and was typically 0.01 V or less in the adjacent thin film transistor and 0.05 V or less in the column driver. Other characteristics were similar.
On the other hand, a laser beam overlapped between the scan driver 12 and the active matrix area 14. Therefore, for example, the variation of the threshold voltage of the thin film transistor in the scan driver 12 was about 0.1 V for the adjacent one, and was about the same in the plane. The same applies to the active matrix region 14. However, this degree of variation did not hinder the operation of each circuit.

【0025】〔実施例2〕 図2には本実施例のレーザ
ー処理工程を示す。本実施例でも、レーザービーム25
は、カラムドライバー23全体を照射するに足る大きさ
で,例えば、幅10mm、長さ200mmの長方形であ
る。まず、図2(B)に示すように、レーザー光がカラ
ムドライバーに照射されるように、基板を移動した。こ
の段階ではレーザー光は基板に照射されない。その後、
実質的にレーザービームおよび基板を移動させないで、
レーザー光を照射した。レーザー光照射は大気中でおこ
ない、基板温度は200℃とした。レーザーとしてはK
rFエキシマーレーザー(波長248nm)を用いた。
レーザーの発振周波数は10Hz、レーザー光のエネル
ギー密度は300mJ/cm 、レーザー光のパルス
は10ショットとした。必要なショット数のレーザー光
照射が完了したら、レーザー光照射を停止した。(図2
(B))
Embodiment 2 FIG. 2 shows a laser processing step of this embodiment. Also in this embodiment, the laser beam 25
Is a size sufficient to irradiate the entire column driver 23, and is, for example, a rectangle having a width of 10 mm and a length of 200 mm. First, as shown in FIG. 2B, the substrate was moved so that a laser beam was applied to the column driver. At this stage, the substrate is not irradiated with laser light. afterwards,
With virtually no movement of the laser beam and substrate,
Irradiated with laser light. Laser light irradiation was performed in the air, and the substrate temperature was 200 ° C. K as a laser
An rF excimer laser (wavelength 248 nm) was used.
The oscillation frequency of the laser was 10 Hz, the energy density of the laser light was 300 mJ / cm 2 , and the pulse of the laser light was 10 shots. When the required number of shots of laser light irradiation were completed, the laser light irradiation was stopped. (Figure 2
(B))

【0026】その後、レーザー光の照射されるべき位置
を下にずらし、アクティブマトリクス領域24の上端が
レーザービーム25にかかる位置まで基板を移動させ
た。なお、実施例1とは異なり、このときにはスキャン
ドライバー22にはレーザー光が照射されないようにし
た。(図2(C)) そして、レーザー光を照射しつつ、基板を移動した。例
えば、レーザーの発振周波数は10Hz、レーザー光の
エネルギー密度は250mJ/cm 、レーザー光の
走査速度は10mm/sとした。この結果、レーザービ
ーム25は1mmずつずれていくことになる。ビームの
幅は10mmなので、1か所に付き10ショット程度の
レーザー光が照射されることとなる。(図2(D))
After that, the position to be irradiated with the laser beam was shifted downward, and the substrate was moved to a position where the upper end of the active matrix area 24 hit the laser beam 25. In this case, unlike the first embodiment, the scan driver 22 is not irradiated with the laser beam at this time. (FIG. 2 (C)) Then, the substrate was moved while irradiating a laser beam. For example, the oscillation frequency of the laser was 10 Hz, the energy density of the laser light was 250 mJ / cm 2 , and the scanning speed of the laser light was 10 mm / s. As a result, the laser beam 25 is shifted by 1 mm. Since the width of the beam is 10 mm, about 10 shots of laser light are irradiated at one location. (FIG. 2 (D))

【0027】このようにして、基板の下端までレーザー
を走査し、アクティブマトリクス領域24に対してレー
ザー光照射をおこなった。(図2(E)) その後、基板を1/4回転させた。図2(F)におい
て、点線の四角26は最初の基板の位置である。(図2
(F)) そして、図2(G)に示すように、レーザー光がスキャ
ンドライバー22に照射されるように、基板を移動し
た。この段階ではレーザー光は基板に照射されないよう
になっている。。その後、実質的にレーザービームおよ
び基板を移動させないで、スキャンドライバー22にレ
ーザー光を照射した。レーザーの発振周波数は10H
z、レーザー光のエネルギー密度は300mJ/cm
、レーザー光のパルスは10ショットとした。必要な
ショット数のレーザー光照射が完了したら、レーザー光
照射を停止した。(図2(G))
Thus, the laser was scanned to the lower end of the substrate, and the active matrix area 24 was irradiated with the laser beam. (FIG. 2 (E)) Thereafter, the substrate was rotated 1/4 turn. In FIG. 2F, a dotted square 26 is the position of the first substrate. (Figure 2
(F) Then, as shown in FIG. 2G, the substrate was moved so that the scan driver 22 was irradiated with laser light. At this stage, the laser beam is not irradiated to the substrate. . Thereafter, the scan driver 22 was irradiated with laser light without substantially moving the laser beam and the substrate. Laser oscillation frequency is 10H
z, the energy density of the laser beam is 300 mJ / cm 2
The pulse of the laser beam was 10 shots. When the required number of shots of laser light irradiation were completed, the laser light irradiation was stopped. (Fig. 2 (G))

【0028】本実施例では、カラムドライバー23のみ
ならず、スキャンドライバー22にもレーザービームの
重なりはなかった。また、本実施例では、ドライバー回
路は300mJ/cm のレーザー光を照射したのに
対し、アクティブマトリクス回路に対しては、250m
J/cmのレーザー光を照射した。これは、アクテ
ィブマトリクス回路においては、リーク電流(ゲイトに
逆バイアス電圧を印加した際の漏洩電流。オフ電流とも
言う)の小さい薄膜トランジスタを得るためである。一
方、ドライバー回路では、薄膜トランジスタが高速動作
を要求されるので、レーザー光のエネルギーを高くし、
高いモビリティーを得るようにした。
In this embodiment, not only the column driver 23 but also the scan driver 22 did not have laser beam overlap. In the present embodiment, the driver circuit irradiates a laser beam of 300 mJ / cm 2 , whereas the active matrix circuit irradiates a laser beam of 250 mJ / cm 2.
A laser beam of J / cm 2 was irradiated. This is to obtain a thin film transistor having a small leakage current (a leakage current when a reverse bias voltage is applied to a gate; also referred to as an off current) in an active matrix circuit. On the other hand, driver circuits require high-speed operation of thin film transistors, so the energy of laser light is increased,
Get high mobility.

【0029】〔実施例3〕 図3には本実施例のレーザ
ー処理工程を示す。本実施例では、実施例1、2とは異
なり、基板の上下左右にドライバー回路を有するモノリ
シック型液晶ディスプレーに関し、また、本実施例は、
このようなディスプレーの活性化工程(実施例1の
『[8] レーザー照射による注入された不純物の活性化』
に相当する)に関する。
Embodiment 3 FIG. 3 shows a laser processing step of this embodiment. In the present embodiment, unlike the first and second embodiments, the present invention relates to a monolithic liquid crystal display having driver circuits on the upper, lower, left, and right sides of the substrate.
Such a display activating step (“[8] Activation of implanted impurities by laser irradiation” in Example 1)
Corresponding to).

【0030】図6に本実施例によって処理されるべき基
板の全体の工程の概要を示す。まず、基板(コーニング
7059、300mm×200mm)101上に下地酸
化膜102として厚さ1000〜5000Å、例えば、
2000Åの酸化珪素膜を形成した。この酸化膜の形成
方法としては、酸素雰囲気中でのスパッタ法を使用し
た。しかし、より量産性を高めるには、TEOSをプラ
ズマCVD法で分解・堆積して形成してもよい。また、
このように形成した酸化珪素膜を400〜650℃でア
ニールしてもよい。
FIG. 6 shows an outline of the whole process of the substrate to be processed according to the present embodiment. First, a substrate (Corning 7059, 300 mm × 200 mm) 101 is formed as a base oxide film 102 with a thickness of 1000 to 5000
A silicon oxide film of 2000 mm was formed. As a method for forming this oxide film, a sputtering method in an oxygen atmosphere was used. However, in order to further improve mass productivity, TEOS may be formed by decomposition and deposition by plasma CVD. Also,
The silicon oxide film thus formed may be annealed at 400 to 650 ° C.

【0031】その後、プラズマCVD法やLPCVD法
によってアモルファス状のシリコン膜を300〜500
0Å、好ましくは400〜1000Å、例えば、500
Å堆積し、これを、550〜600℃の還元雰囲気に8
〜24時間放置して、結晶化せしめた。その際には、ニ
ッケル等の結晶化を助長する金属元素を微量添加して結
晶化を促進せしめてもよい。また、この工程は、レーザ
ー照射によっておこなってもよい。そして、このように
して結晶化させたシリコン膜をエッチングして島状領域
103を形成した。さらに、この上にプラズマCVD法
によって厚さ700〜1500・、例えば、1200Å
の酸化珪素膜104を形成した。
After that, an amorphous silicon film is formed in a thickness of 300 to 500 by plasma CVD or LPCVD.
0 °, preferably 400-1000 °, for example 500
Å Deposit and put it in a reducing atmosphere at 550-600 ° C for 8
It was left to crystallize for 24 hours. In that case, crystallization may be promoted by adding a trace amount of a metal element such as nickel which promotes crystallization. This step may be performed by laser irradiation. Then, the silicon film crystallized in this manner was etched to form the island-shaped region 103. Further, a thickness of 700 to 1500.
Of silicon oxide film 104 was formed.

【0032】その後、厚さ1000Å〜3μm、例え
ば、5000Åのアルミニウム(1wt%のSi、もし
くは0.1〜0.3wt%のSc(スカンジウム)を含
む)膜をスパッタ法によって形成して、これをエッチン
グし、ゲイト電極105およびゲイト配線106を形成
した。(図6(A))
After that, an aluminum (containing 1 wt% Si or 0.1 to 0.3 wt% Sc (scandium)) film having a thickness of 1000 to 3 μm, for example, 5000 ° is formed by sputtering. By etching, a gate electrode 105 and a gate wiring 106 were formed. (FIG. 6 (A))

【0033】そして、ゲイト電極105およびゲイト電
極106に電解液中で電流を通じて陽極酸化し、厚さ5
00〜2500Å、例えば、2000Åの陽極酸化物1
07、108を形成した。用いた電解溶液は、L−酒石
酸をエチレングリコールに5%の濃度で希釈し、アンモ
ニアを用いてpHを7.0±0.2に調整したものであ
る。その溶液中に基板101を浸し、定電流源の+側を
基板上のゲイト配線に接続し、−側には白金の電極を接
続して20mAの定電流状態で電圧を印加し、150V
に到達するまで酸化を継続した。さらに、150Vで定
電圧状態で加え0.1mA以下になるまで酸化を継続し
た。この結果、厚さ2000Åの酸化アルミニウム被膜
が得られた。
Then, the gate electrode 105 and the gate electrode 106 are anodic oxidized by passing a current in an electrolytic solution to have a thickness of 5 mm.
Anodized oxide 1 having a thickness of 00 to 2500 °, for example, 2000 °
07 and 108 were formed. The electrolytic solution used was prepared by diluting L-tartaric acid with ethylene glycol at a concentration of 5%, and adjusting the pH to 7.0 ± 0.2 using ammonia. The substrate 101 is immersed in the solution, the + side of the constant current source is connected to the gate wiring on the substrate, the platinum electrode is connected to the-side, and a voltage is applied at a constant current of 20 mA, and 150 V is applied.
Oxidation was continued until was reached. Further, the oxidation was continued at a constant voltage of 150 V until the voltage became 0.1 mA or less. As a result, an aluminum oxide film having a thickness of 2000 mm was obtained.

【0034】その後、イオンドーピング法によって、島
状シリコン膜103に、ゲイト電極部(すなわちゲイト
電極とその周囲の陽極酸化膜)をマスクとして自己整合
的に不純物(ここでは燐)を注入し、図6(B)に示す
ように低濃度不純物領域(LDD)109を形成した。
ドーズ量は1×1013〜5×1014原子/cm
加速電圧は10〜90kV、例えば、、ドーズ量を5×
1013原子/cm 、加速電圧は80kVとした。
(図6(B))
Thereafter, the island is formed by ion doping.
A gate electrode portion (that is, a gate electrode portion)
Self-alignment using the electrode and the anodic oxide film around it as a mask
As shown in FIG. 6B, an impurity (here, phosphorus) is implanted.
Thus, the low concentration impurity region (LDD) 109 was formed.
Dose amount is 1 × 1013~ 5 × 1014Atom / cm2,
The acceleration voltage is 10 to 90 kV, for example, the dose is 5 ×
1013Atom / cm 2, And the acceleration voltage was 80 kV.
(FIG. 6 (B))

【0035】そして、プラズマCVD法によって、酸化
珪素膜110を堆積した。ここでは、原料ガスにTEO
Sと酸素、もしくはモノシランと亜酸化窒素を用いた。
酸化珪素膜110の厚さはゲイト電極・配線の高さによ
って最適な値が異なる。例えば、本実施例のごとく、ゲ
イト電極・配線の高さが陽極酸化物被膜も含めて約60
00Åの場合には、その1/3〜2倍の2000Å〜
1.2μmが好ましく、ここでは、6000Åとした。
この成膜工程においては、平坦部での膜厚の均一性をと
もに、ステップカバレージが良好であることも要求され
る。その結果、ゲイト電極・配線の側面部の酸化珪素膜
の厚さは、図6(C)に点線で示す分だけ厚くなってい
る。(図6(C))
Then, a silicon oxide film 110 was deposited by a plasma CVD method. Here, the source gas is TEO
S and oxygen, or monosilane and nitrous oxide were used.
The optimum value of the thickness of the silicon oxide film 110 varies depending on the height of the gate electrode and the wiring. For example, as in this embodiment, the height of the gate electrode / wiring is about 60 including the anodic oxide film.
In the case of 00Å, 1/3 to 2 times that of 2000Å
1.2 μm is preferable, and here, it was 6000 °.
In this film forming process, it is required that both the uniformity of the film thickness in the flat portion and the step coverage be good. As a result, the thickness of the silicon oxide film on the side surface of the gate electrode / wiring is increased by the amount indicated by the dotted line in FIG. (FIG. 6 (C))

【0036】次に、公知のRIE法による異方性ドライ
エッチングをおこなうことによって、この酸化珪素膜1
08のエッチングをおこなった。このエッチングはゲイ
ト絶縁膜105までエッチングが達した時点で終了し
た。このようなエッチングの終点に関しては、例えば、
ゲイト絶縁膜105のエッチングレートを、酸化珪素膜
110のものに比較して小さくすることによって、制御
することが可能である。以上の工程によって、ゲイト電
極・配線の側面には概略三角形状の絶縁物(サイドウォ
ール)111、112が残った。
Next, this silicon oxide film 1 is subjected to anisotropic dry etching by a known RIE method.
08 was performed. This etching is completed when the etching reaches the gate insulating film 105. Regarding the end point of such etching, for example,
The etching rate of the gate insulating film 105 can be controlled by making it smaller than that of the silicon oxide film 110. Through the above steps, substantially triangular insulators (sidewalls) 111 and 112 remain on the side surfaces of the gate electrode and wiring.

【0037】その後、再び、イオンドーピング法によっ
て、燐を導入した。この場合のドーズ量は、図6(B)
の工程のドーズ量より1〜3桁多いことが好ましい。本
実施例では、最初の燐のドーピングのドーズ量の40倍
の2×1015原子/cmとした。加速電圧は80k
Vとした。この結果、高濃度の燐が導入された領域(ソ
ース/ドレイン)114が形成され、また、サイドウォ
ールの下部には低濃度領域(LDD)113が残され
た。(図6(D))
Thereafter, phosphorus was introduced again by the ion doping method. The dose in this case is shown in FIG.
Is preferably 1 to 3 digits larger than the dose in the step. In this embodiment, the dose is set to 2 × 10 15 atoms / cm 2, which is 40 times the dose of the first phosphorus doping. Acceleration voltage is 80k
V. As a result, a region (source / drain) 114 into which a high concentration of phosphorus was introduced was formed, and a low concentration region (LDD) 113 was left below the sidewall. (FIG. 6 (D))

【0038】さらに、KrFエキシマーレーザー(波長
248nm、パルス幅20nsec)を照射して、ドー
ピングされた不純物の活性化をおこなった。レーザーの
エネルギー密度は200〜400mJ/cm、好ま
しくは250〜300mJ/cm が適当であった。
(図6(E))
Further, a KrF excimer laser (wavelength: 248 nm, pulse width: 20 nsec) was irradiated to activate the doped impurities. The energy density of the laser was 200 to 400 mJ / cm 2 , preferably 250 to 300 mJ / cm 2 .
(FIG. 6E)

【0039】最後に、全面に層間絶縁物115として、
CVD法によって酸化珪素膜を厚さ5000Å形成し
た。そして、TFTのソース/ドレインにコンタクトホ
ールを形成し、2層目のアルミニウム配線・電極11
6、117を形成した。アルミニウム配線の厚さはゲイ
ト電極・配線とほぼ同じ、4000〜6000Åとし
た。以上の工程によって、Nチャネル型のLDDを有す
るTFTが完成された。不純物領域の活性化のために、
さらに200〜400℃で水素アニールをおこなっても
よい。2層目配線117はゲイト配線106を乗り越え
る部分での段差が、サイドウォール112の存在によっ
て緩やかになっているため、2層目の配線の厚さがゲイ
ト電極・配線とほぼ同じであるにも関わらず、段切れは
ほとんど観察されなかった。(図6(F))
Finally, as an interlayer insulator 115 on the entire surface,
A silicon oxide film was formed to a thickness of 5000 ° by the CVD method. Then, contact holes are formed in the source / drain of the TFT, and the aluminum wiring / electrode 11 of the second layer is formed.
6, 117 were formed. The thickness of the aluminum wiring was 4000 to 6000 °, almost the same as the gate electrode and wiring. Through the above steps, a TFT having an N-channel LDD was completed. To activate the impurity region,
Further, hydrogen annealing may be performed at 200 to 400 ° C. In the second-layer wiring 117, the step at the portion over the gate wiring 106 is moderated by the presence of the sidewall 112, so that the thickness of the second-layer wiring is almost the same as that of the gate electrode / wiring. Nevertheless, almost no break was observed. (FIG. 6 (F))

【0040】なお、以下に述べるのは上記の工程のう
ち、図6(E)におけるレーザー照射によるドーピング
不純物の活性化の工程である。次に、本実施例で処理す
べき基板の構成の概要について述べる。図7は本実施例
で処理した基板の断面の概要を示す。基板には周辺駆動
回路領域と画素回路領域が設けられており、周辺駆動回
路はNMOSおよびPMOSのTFTによって、また、
画素回路はPMOSのTFTによって構成されている。
なお、画素回路のTFTには画素電極が設けられてお
る。(図7)
The following is a step of activating doping impurities by laser irradiation in FIG. 6E among the above steps. Next, an outline of the configuration of a substrate to be processed in this embodiment will be described. FIG. 7 shows an outline of a cross section of the substrate processed in this embodiment. A peripheral driving circuit area and a pixel circuit area are provided on the substrate, and the peripheral driving circuit is formed by NMOS and PMOS TFTs.
The pixel circuit is constituted by a PMOS TFT.
Note that a pixel electrode is provided in the TFT of the pixel circuit. (FIG. 7)

【0041】本実施例で処理すべき基板を上方から見た
様子を図3に示す。図6(E)から明らかであるら、以
下に記述する工程では、層間絶縁物や2層目の配線等は
形成されていない。図3(A)に示すように、基板31
上にはスキャンドライバー32および33とカラムドラ
イバー34および35、さらに、アクティブマトリクス
回路36が形成される。本実施例でも、レーザービーム
37は、カラムドライバー34および35全体を照射す
るに足る大きさで,例えば、幅10mm、長さ300m
mの長方形である。
FIG. 3 shows a state in which the substrate to be processed in this embodiment is viewed from above. As apparent from FIG. 6E, no interlayer insulator, second-layer wiring, and the like are formed in the steps described below. As shown in FIG.
The scan drivers 32 and 33, the column drivers 34 and 35, and the active matrix circuit 36 are formed thereon. Also in this embodiment, the laser beam 37 has a size enough to irradiate the entire column drivers 34 and 35, for example, a width of 10 mm and a length of 300 m.
m is a rectangle.

【0042】まず、図3(B)に示すように、レーザー
光がスキャンドライバー32に照射されるように、基板
を移動した。この段階ではレーザー光は基板に照射され
ない。その後、実質的にレーザービームおよび基板を移
動させないで、レーザー光を照射した。レーザー光照射
は大気中でおこない、基板温度は200℃とした。レー
ザーとしてはKrFエキシマーレーザー(波長248n
m)を用いた。レーザーの発振周波数は10Hz、レー
ザー光のエネルギー密度は300mJ/cm、レーザ
ー光のパルスは10ショットとした。必要なショット数
のレーザー光照射が完了したら、レーザー光照射を停止
した。(図3(B))
First, as shown in FIG. 3B, the substrate was moved so that the scan driver 32 was irradiated with laser light. At this stage, the substrate is not irradiated with laser light. Thereafter, the laser beam was irradiated without substantially moving the laser beam and the substrate. Laser light irradiation was performed in the air, and the substrate temperature was 200 ° C. KrF excimer laser (wavelength 248n)
m) was used. The oscillation frequency of the laser was 10 Hz, the energy density of the laser light was 300 mJ / cm 2 , and the pulse of the laser light was 10 shots. When the required number of shots of laser light irradiation were completed, the laser light irradiation was stopped. (FIG. 3 (B))

【0043】その後、基板を移動し、スキャンドライバ
ー33にレーザー光が照射されるように設定し、再び、
基板およびレーザービームを移動させることなく、レー
ザー照射をおこなった。この場合も上記と同じ条件で1
0ショットのレーザー光を照射した。必要なショット数
のレーザー光を照射したらレーザー光照射を停止した。
(図3(C)) その後、基板を1/4回転させた。図3(D)におい
て、点線の四角38は最初の基板の位置である。(図3
(D))
Thereafter, the substrate is moved, and the scan driver 33 is set to be irradiated with laser light.
Laser irradiation was performed without moving the substrate and the laser beam. In this case also, 1
A laser beam of 0 shot was irradiated. When the required number of shots of laser light were irradiated, the laser light irradiation was stopped.
(FIG. 3 (C)) Thereafter, the substrate was rotated 1/4. In FIG. 3D, a dotted square 38 is the position of the first substrate. (FIG. 3
(D))

【0044】その後、図3(E)に示すように、レーザ
ー光がカラムドライバー34に照射されるように、基板
を移動した。そして、実質的にレーザービームおよび基
板を移動させないで、レーザー光を照射した。このとき
の照射条件も上記と同一としレーザー光のパルスは10
ショットとした。必要なショット数のレーザー光照射が
完了したら、レーザー光照射を停止した。(図3
(E))
Thereafter, as shown in FIG. 3E, the substrate was moved so that the column driver 34 was irradiated with a laser beam. Then, the laser beam was irradiated without substantially moving the laser beam and the substrate. The irradiation conditions at this time were the same as above, and the pulse of the laser beam was 10
Shot. When the required number of shots of laser light irradiation were completed, the laser light irradiation was stopped. (FIG. 3
(E))

【0045】次に、レーザー光の照射されるべき位置を
下にずらし、アクティブマトリクス領域36(およびス
キャンドライバー32、33)の上端がレーザービーム
37にかかる位置まで基板を移動させた。そして、レー
ザー光を照射しつつ、基板を移動した。例えば、レーザ
ーの発振周波数は10Hz、レーザー光のエネルギー密
度は250mJ/cm、レーザー光の走査速度は1
0mm/sとした。この結果、レーザービーム25は1
mmずつずれていくことになる。ビームの幅は10mm
なので、1か所に付き10ショット程度のレーザー光が
照射されることとなる。(図3(F))
Next, the position to be irradiated with the laser beam was shifted downward, and the substrate was moved to a position where the upper end of the active matrix area 36 (and the scan drivers 32 and 33) hit the laser beam 37. Then, the substrate was moved while irradiating a laser beam. For example, the oscillation frequency of the laser is 10 Hz, the energy density of the laser light is 250 mJ / cm 2 , and the scanning speed of the laser light is 1
0 mm / s. As a result, the laser beam 25 becomes 1
mm. Beam width is 10mm
Therefore, about 10 shots of laser light are irradiated at one location. (FIG. 3 (F))

【0046】このようにして、アクティブマトリクス回
路36の下端までレーザーを走査し、アクティブマトリ
クス領域36に対してレーザー光照射をおこなった。ア
クティブマトリクスの下端まで照射が完了した段階で、
レーザー照射を停止した。そして、図3(G)に示すよ
うに、レーザー光がカラムドライバー35に照射される
ように、基板を移動した。そして、実質的にレーザービ
ームおよび基板を移動させないで、カラムドライバー3
5にレーザー光を照射した。レーザーの発振周波数は1
0Hz、レーザー光のエネルギー密度は300mJ/c
、レーザー光のパルスは10ショットとした。必
要なショット数のレーザー光照射が完了したら、レーザ
ー光照射を停止した。(図3(G))
In this manner, the laser was scanned to the lower end of the active matrix circuit 36 and the active matrix area 36 was irradiated with laser light. When irradiation to the lower end of the active matrix is completed,
Laser irradiation was stopped. Then, as shown in FIG. 3G, the substrate was moved so that the laser light was irradiated on the column driver 35. Then, the column driver 3 is moved without substantially moving the laser beam and the substrate.
5 was irradiated with a laser beam. The oscillation frequency of the laser is 1
0Hz, energy density of laser beam is 300mJ / c
m 2 , the laser light pulse was 10 shots. When the required number of shots of laser light irradiation were completed, the laser light irradiation was stopped. (Fig. 3 (G))

【0047】本実施例では、カラムドライバー34、3
5では全くレーザービームが重ならなかった。一方、ス
キャンドライバーでは、図3(B)、(C)に示すレー
ザー光照射工程ではレーザービームの重なりは生じない
が、アクティブマトリクス回路のレーザー照射の際に重
なりが発生した。しかしながら、スキャンドライバー
は、カラムドライバーに比較して特性のバラツキの制約
が緩やかであることに加え、アクティブマトリクス回路
へのレーザー光照射のエネルギーが最初のレーザー照射
のエネルギーよりも小さいことから実質的な影響は全く
なかった。
In this embodiment, the column drivers 34, 3
In No. 5, the laser beams did not overlap at all. On the other hand, in the scan driver, the laser beams did not overlap in the laser beam irradiation process shown in FIGS. 3B and 3C, but did occur during the laser irradiation of the active matrix circuit. However, the scan driver is substantially less susceptible to variations in characteristics than the column driver, and has a substantial effect because the energy of laser light irradiation on the active matrix circuit is smaller than the energy of the first laser irradiation. There was no effect.

【0048】[0048]

【発明の効果】本発明のレーザー光照射技術によって、
量産性を維持しつつ、全体としての半導体回路の特性を
高めることができた。本発明は半導体デバイスのプロセ
スに利用される全てのレーザー処理プロセスに利用でき
るが、中でも半導体デバイスとしてTFTを取り上げる
場合、TFTのしきい値電圧の均一性を向上させる意味
では、実施例1および2に取り上げたような多結晶珪素
膜へのレーザー照射の工程に用いると効果が大きい。ま
た、TFTの電界効果移動度、あるいはオン電流の均一
性を高める意味では、実施例3のように、上記の工程に
加えて、ソース/ドレインの不純物元素の活性化工程に
本発明を使用すると効果的である。このように本発明は
工業上、有益なものと考えられる。
According to the laser irradiation technique of the present invention,
The characteristics of the semiconductor circuit as a whole could be improved while maintaining mass productivity. The present invention can be used for all laser processing processes used for semiconductor device processes. In particular, when a TFT is taken as a semiconductor device, the first and second embodiments are used in order to improve the uniformity of the threshold voltage of the TFT. When used in the step of irradiating the polycrystalline silicon film with a laser as described in the above section, the effect is great. In addition, in order to improve the field-effect mobility of the TFT or the uniformity of the on-current, the present invention may be used in the step of activating the source / drain impurity elements in addition to the above steps as in the third embodiment. It is effective. Thus, the present invention is considered to be industrially useful.

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

【図1】 実施例のレーザー処理方法を示す。(実施例
1参照)
FIG. 1 shows a laser processing method according to an embodiment. (See Example 1)

【図2】 実施例のレーザー処理方法を示す。(実施例
2参照)
FIG. 2 shows a laser processing method according to an example. (See Example 2)

【図3】 実施例のレーザー処理方法を示す。(実施例
3参照)
FIG. 3 shows a laser processing method according to an example. (See Example 3)

【図4】 実施例で使用したレーザーアニール装置の概
念図を示す。
FIG. 4 shows a conceptual diagram of a laser annealing apparatus used in the examples.

【図5】 実施例で使用したレーザーアニール装置の光
学系の概念図を示す。
FIG. 5 shows a conceptual diagram of an optical system of a laser annealing apparatus used in the example.

【図6】 実施例のTFT素子の作製工程の概要を示
す。(実施例3参照)
FIG. 6 shows an outline of a manufacturing process of a TFT element of an example. (See Example 3)

【図7】 TFT回路の断面の様子を示す。(実施例3
参照)
FIG. 7 shows a cross section of a TFT circuit. (Example 3
reference)

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、21、31 基板 12、22、32、33 スキャンドライバー 13、23、34、35 カラムドライバー 14、24、36 アクティブマトリクス回路の
領域 15、25、37 レーザービームのスポット
(線状レーザービーム) 26、38 回転前の基板の位置を示す。
11, 21, 31 Substrate 12, 22, 32, 33 Scan driver 13, 23, 34, 35 Column driver 14, 24, 36 Active matrix circuit area 15, 25, 37 Laser beam spot (linear laser beam) 26 , 38 show the position of the substrate before rotation.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ソースドライバー回路、ゲートドライバー
回路及びアクティブマトリクス回路を有するアクティブ
マトリクス表示装置の駆動方法において、前記アクティ
ブマトリクス回路は前記ソースドライバー回路及び前記
ゲートドライバー回路により駆動され、 前記ソースドライバー回路、ゲートドライバー回路及び
アクティブマトリクス回路は、それぞれ複数のTFTを
有し、前記ソースドライバー回路の前記複数のTFTの
うち、隣接したTFTの閾値電圧の差は0.01V以下
であることを特徴とするアクティブマトリクス表示装置
の駆動方法。
1. A method for driving an active matrix display device having a source driver circuit, a gate driver circuit, and an active matrix circuit, wherein the active matrix circuit is driven by the source driver circuit and the gate driver circuit. The gate driver circuit and the active matrix circuit each have a plurality of TFTs, and a difference between threshold voltages of adjacent TFTs among the plurality of TFTs of the source driver circuit is 0.01 V or less. A method for driving a matrix display device.
【請求項2】前記ソースドライバー回路の前記複数のT
FTの閾値電圧のバラツキは0.05V以下であること
を特徴とする請求項1に記載のアクティブマトリクス表
示装置の駆動方法。
2. The method according to claim 1, wherein the plurality of Ts of the source driver circuit are provided.
2. The driving method of an active matrix display device according to claim 1, wherein the variation of the threshold voltage of the FT is 0.05 V or less.
【請求項3】ソースドライバー回路、ゲートドライバー
回路及びアクティブマトリクス回路を有するアクティブ
マトリクス表示装置の駆動方法において、前記アクティ
ブマトリクス回路は前記ソースドライバー回路及び前記
ゲートドライバー回路により駆動され、前記ソースドラ
イバー回路、ゲートドライバー回路及びアクティブマト
リクス回路はそれぞれ複数のTFTを有し、前記ソース
ドライバー回路の前記複数のTFTの閾値電圧のバラツ
キは0.05V以下であることを特徴とするアクティブ
マトリクス表示装置の駆動方法。
3. A method for driving an active matrix display device having a source driver circuit, a gate driver circuit, and an active matrix circuit, wherein the active matrix circuit is driven by the source driver circuit and the gate driver circuit, A driving method for an active matrix display device, wherein each of the gate driver circuit and the active matrix circuit has a plurality of TFTs, and a variation in threshold voltage of the plurality of TFTs of the source driver circuit is 0.05 V or less.
【請求項4】前記ソースドライバー回路が有するTFT
の閾値電圧のバラツキはアクティブマトリクス回路が有
するTFTの閾値電圧のバラツキよりも小さいことを特
徴とする請求項1乃至3のいずれか一に記載のアクティ
ブマトリクス表示装置の駆動方法。
4. The TFT included in the source driver circuit
4. The driving method of an active matrix display device according to claim 1, wherein the variation of the threshold voltage is smaller than the variation of the threshold voltage of the TFT included in the active matrix circuit.
【請求項5】前記ソースドライバー回路が有するTFT
の閾値電圧のバラツキは前記ゲートドライバー回路が有
するTFTの閾値電圧のバラツキよりも小さいことを特
徴とする請求項1乃至4のいずれか一に記載のアクティ
ブマトリクス表示装置の駆動方法。
5. The TFT included in the source driver circuit
5. The driving method of an active matrix display device according to claim 1, wherein the variation of the threshold voltage is smaller than the variation of the threshold voltage of the TFT included in the gate driver circuit.
【請求項6】前記アクティブマトリクス回路が有するT
FTの閾値電圧のバラツキは0.1V以下であることを
特徴とする請求項1乃至5のいずれか一に記載のアクテ
ィブマトリクス表示装置の駆動方法。
6. The T of the active matrix circuit
6. The driving method of an active matrix display device according to claim 1, wherein a variation in a threshold voltage of the FT is 0.1 V or less.
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