JPH07307304A - Laser processing method for semiconductor device - Google Patents

Laser processing method for semiconductor device

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JPH07307304A
JPH07307304A JP6124172A JP12417294A JPH07307304A JP H07307304 A JPH07307304 A JP H07307304A JP 6124172 A JP6124172 A JP 6124172A JP 12417294 A JP12417294 A JP 12417294A JP H07307304 A JPH07307304 A JP H07307304A
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JP
Japan
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laser
laser light
substrate
circuit region
laser beam
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6124172A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kouyuu Chiyou
宏勇 張
Naoaki Yamaguchi
直明 山口
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To eliminate irregularity caused by overlapping of a laser beam, by irradiating the whole part of a circuit region mainly consisting of an analog circuit, with laser light without moving the laser light, and scanning the circuit region with the laser light which has few analog element. CONSTITUTION:A laser beam 15 is set as a size sufficient to irradiate the whole part of a column driver 13, and a substrate is so moved that the column driver is irradiated with laser light. After that, the substrate is irradiated with the laser light without moving a laser beam and the substrate. After that, the position which is to be irradiated with the laser light is shifted downward, and the substrate is moved until the upper ends of an active matrix region 14 and a scan driver 12 are irradiated with the laser beam 15. The substrate is moved while irradiated with the laser light. Thus the substrate is scanned with the laser light as far as the lower end, and the scan driver 12 and the active matrix region 14 are irradiated with the laser light.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】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 light irradiation treatment (so-called laser annealing method) in a semiconductor device manufacturing process. In particular, the present invention is a semiconductor material which is partially or wholly composed of an amorphous component, or a substantially intrinsic polycrystalline semiconductor material, and further, which is damaged by ion irradiation, ion implantation, ion doping, or the like. The present invention relates to a method for improving crystallinity of a semiconductor material or recovering the crystallinity by irradiating a semiconductor material whose crystallinity is significantly impaired with laser light.

【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, much research has been conducted on lowering the temperature of semiconductor device processes. The big reason is
This is because it becomes necessary to form a semiconductor element on an insulating substrate such as glass. In addition, there are demands for miniaturization of elements and multilayering of elements. In the semiconductor process, crystallizing an amorphous component contained in a semiconductor material or crystallizing an amorphous semiconductor material, or crystallinity of a semiconductor material whose crystallinity is lowered due to irradiation of ions It is necessary to recover the crystallinity or to improve the crystallinity though it is crystalline.
Conventionally, thermal annealing has been used for this purpose. When silicon is used as the semiconductor material,
By performing annealing at a temperature of 600 ° C. to 1100 ° C. for 0.1 to 48 hours or longer, crystallization of amorphous, 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。
[0003] In such thermal annealing, generally, the higher the temperature, the shorter the processing time may be, but at a temperature of about 600 ° C, a long processing time is required. Therefore, from the viewpoint of lowering the process temperature, it has been necessary to replace the step conventionally performed by thermal annealing with another means. Laser light irradiation technology is drawing attention as the ultimate low temperature process. That is, the laser light can be applied to only the places where high energy comparable to thermal annealing is required, and it is not necessary to expose the entire substrate to high temperature. Regarding the irradiation of laser light, two methods have been roughly divided and 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-like beam. This is a method of crystallizing the semiconductor material by melting the semiconductor material and then slowly solidifying it due to the difference in energy distribution inside the beam and the movement of the beam. Second
Is a method of crystallizing the semiconductor material by irradiating the semiconductor material with a high-energy laser pulse using a pulsed laser such as an excimer laser, instantaneously melting and solidifying 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cm2 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 of the first method is that the processing takes a long time. This is because the maximum energy of the continuous wave laser is limited and the size of the beam spot is at most mm. On the other hand, in the second method, the maximum energy of the laser is very large, so that it was possible to further improve the mass productivity 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 pulsed laser, even if the uniformity of energy in the beam of one shot pulse can be achieved by the improvement of the optical system, the variation of the characteristics of the element due to the overlapping of the pulses is improved. It was difficult. Especially when the element is located just at the end of the laser beam, the characteristics of the element (especially MO
The threshold voltage of the S transistor) varied considerably. As for semiconductor devices, the threshold voltage variation is considerably tolerated in digital circuits, but the threshold voltage variation of adjacent transistors may be required to be 0.02 V or less in analog circuits. It 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。
The present invention has been made for the purpose of solving this problem. In order to eliminate the variation due to the overlapping of the laser beams, ideally, laser light irradiation is performed with a large beam that can collectively irradiate the entire circuit, but this is not possible in reality. Therefore, in the present invention, by dividing on the substrate into a relatively narrow region where the laser beams do not overlap and a relatively wide region where the laser beams overlap,
As a whole, ensure that sufficient characteristics are 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 centering on the analog circuit and a circuit region having a thin analog element, and the size of the laser beam is focused on the analog circuit. It is made larger than the circuit area described above, and the laser light can be irradiated to the entire circuit area centering on the analog circuit without substantially moving the laser light. Then, in the circuit area centering on the analog circuit, the laser light is emitted substantially without moving the laser. That is, in the circuit area centered on analog circuits,
There should be virtually no overlap of laser beams.

【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 the circuit area where the analog elements are thin, the laser light is irradiated by scanning the 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, the circuit area centering on the analog circuit is active. Driver circuit that drives the matrix,
Among them, it is a source driver (column driver) circuit that outputs an analog signal. On the other hand, the 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 match the shape of the laser beam to such a circuit, or to match the shape of the circuit to the laser beam, but generally a linear or rectangular shape is required. Is desirable. Further, for example, since the column driver and the scan driver of the liquid crystal display are formed substantially orthogonal to each other, the direction of the laser beam may be changed to perform these processes, or the direction of the substrate may be rotated about 1/4 rotation. (More generally, (n / 2 + 1/4) (where n is a natural number) rotations) may be performed.

【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, the analog circuit regions cannot overlap with each other, and the in-plane uniformity of the laser beam is the only control. As a result, by sufficiently improving the in-plane uniformity of the laser beam,
An element with uniform characteristics can be formed. On the other hand, in a circuit area where analog elements are thin, variations in characteristics due to overlapping laser beams are unavoidable, but in the first place, such variations allow a little variation, so there is practically no 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, it is possible to improve the characteristics of the circuit as a whole formed on the substrate by eliminating the adverse effects caused by the overlapping of the laser beams. In the present invention, the shape of the object to be irradiated with the laser may be a film shape having no pattern, or may be a substantially completed shape of the device. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

【0013】[0013]

【実施例】【Example】

〔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4
3で増幅され、さらに全反射ミラー47、48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30×90mm2 程度の長方形であるが、この光
学系64によって長さ100〜300mm、幅10〜3
0mm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。
Example 1 FIG. 4 shows a conceptual diagram of the laser annealing apparatus used in this example. The laser light is oscillated by the oscillator 42, passes through the total reflection mirrors 45 and 46, and then the amplifier 4
Amplified by 3, and further introduced into the optical system 44 via the total reflection mirrors 47 and 48. The beam of the laser light up to that time is a rectangle of about 30 × 90 mm 2 , but this optical system 64 allows a length of 100 to 300 mm and a width of 10 to 3 mm.
It is processed into an elongated beam of 0 mm. The maximum energy of the laser beam that passed through this optical system was 30 J / 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 the 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, is focused by the cylindrical lens H via the mirror G (mirror 59 in FIG. 5), and is irradiated onto the sample.

【0015】本実施例では、図5の距離X1 、X2 を固
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 3 、と距離X4 、X5 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=(X3 +X4 )/X5 、 1/F=1/(X3 +X4 )+1/X5 、 という関係がある。なお、本実施例では光路全長X6
約1.3mであった。
In this embodiment, the distance X in FIG.1, X2Firmly
Virtual focus I (this is due to the difference in the curved surface of the fly-eye lens).
Distance between the mirror G and the mirror G)
Distance X 3, And distance XFour, XFiveAnd to adjust the magnification M and focus
The distance F was adjusted. That is, between these, M = (X3+ XFour) / XFive, 1 / F = 1 / (X3+ XFour) + 1 / XFive, Has a relationship. In this embodiment, the total optical path length X6Is
It 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 the beam processed into such a slender beam, the laser processing capability is dramatically improved. That is, after the strip-shaped beam exits the optical system 44, it passes through the total reflection mirror 49 and is irradiated onto the sample 51. However, since the width of the beam is about the same as or longer than the width of the sample, after all, , The sample may be moved in only one direction. Therefore, the sample stage and the driving device 50 have a simple structure and are easy to maintain. Further, the alignment operation when setting the sample is easy. In the present invention, in addition to the movement in one direction, it may have a function of rotating the sample.

【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 close to a square, it is not possible to cover the entire surface of the substrate by itself, so 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 the alignment must be performed two-dimensionally, which is difficult. In particular, when the alignment is performed manually, the time loss in the process is large and the productivity is reduced. Note that these devices need to be fixed on a stable mount 41 such as an anti-vibration base.

【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。
Incidentally, the laser device as described above may be constructed independently, or other device, for example, a plasma CV.
The multi-chamber may be combined with a D film forming apparatus, an ion implantation apparatus (or an ion doping apparatus), a thermal annealing apparatus, or another semiconductor manufacturing apparatus. 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 the active matrix circuit are also 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 a device, as shown in FIG. 1A, the area 14 of the active matrix circuit, the column driver 13 and the scan driver 12 are provided on the edge of the substrate 11. There is. Actually, at this laser irradiation stage, as is clear from the above process, there is only a uniform film on the substrate, but the position where the circuit is formed is shown for the sake of clarity. . The column driver 13 is also the 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. A like this
Among the elements used for the MLCD, the thin film transistor fabrication process was outlined below.

【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 (such as nickel acetate) 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 (improvement of crystallinity [4] Formation of island-shaped silicon regions by etching silicon film [5] Formation of gate insulating film (silicon oxide) [6] Formation of gate electrode [7] Implantation of impurity elements (phosphorus, boron, etc.) Source /
Drain formation [8] Activation of implanted impurities by laser irradiation [9] Formation of interlayer insulator [10] Formation of electrodes on source / drain

【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。
This embodiment and the following Embodiments 2 and 3 relate to laser light irradiation [3] which is carried out in the above steps for the purpose of further enhancing 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/cm2 、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 the laser processing process of this embodiment. In this embodiment, the laser beam 15 has a size large enough 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. 1
As shown in (B), the substrate was moved so that the column driver was irradiated with laser light. At this stage, the substrate is not irradiated with laser light. Then, the laser beam was irradiated without substantially moving the laser beam and the substrate. Laser light irradiation was performed in the atmosphere, and the substrate temperature was 200 ° C. A KrF excimer laser (wavelength 248 nm) was used as the laser. Laser oscillation frequency is 10 Hz, laser light energy density is 30
The pulse of laser light was 0 mJ / cm 2 and 10 shots. When the irradiation of laser light for the required number of shots was completed, the irradiation of laser light 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 laser light was shifted downward, and the substrate was moved to a position where the upper ends of the active matrix region 14 and the scan driver 12 were hit by the laser beam 15. (FIG. 1C) Then, the substrate was moved while irradiating the laser light. 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 is displaced by 1 mm. Since the width of the beam is 10 mm, about 10 shots of laser light will be applied to 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。
In this manner, the laser was scanned up to the lower end of the substrate, and the scan driver 12 and the active matrix region 14 were irradiated with laser light. (FIG. 1 (E)) In this example, the laser beams did not overlap in the column driver 13. As a result, the threshold voltage of the thin film transistor in the column driver has a very small variation, and is typically 0.01 V or less in the adjacent thin film transistor and 0.05 V or less in the column driver. Other properties were similar.
On the other hand, the laser beams overlapped on the scan driver 12 and the active matrix region 14. Therefore, for example, the variation in the threshold voltage of the thin film transistor in the scan driver 12 was about 0.1 V for adjacent ones, and was almost the same in the plane. The same applies to the active matrix region 14. However, such a variation does 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/cm2 、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 treatment process of this embodiment. Also in this embodiment, the laser beam 25
Is a size large enough 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 the column driver was irradiated with laser light. At this stage, the substrate is not irradiated with laser light. afterwards,
Substantially without moving the laser beam and substrate,
Irradiated with laser light. Laser light irradiation was performed in the atmosphere, 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 irradiation of laser light for the required number of shots was completed, the irradiation of laser light was stopped. (Fig. 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/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 region 24 hits the laser beam 25. Unlike the first embodiment, the scan driver 22 is prevented from being irradiated with laser light at this time. (FIG. 2C) Then, the substrate was moved while irradiating the laser light. 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 shifts by 1 mm. Since the width of the beam is 10 mm, about 10 shots of laser light will be applied to 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/c
2 、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))
In this manner, the laser was scanned up to the lower end of the substrate, and the active matrix region 24 was irradiated with laser light. (FIG. 2 (E)) After that, the substrate was rotated ¼. In FIG. 2 (F), the dotted square 26 is the position of the first substrate. (Fig. 2
(F)) Then, as shown in FIG. 2G, the substrate was moved so that the scan driver 22 was irradiated with the laser light. At this stage, the substrate is not irradiated with laser light. . After that, the scan driver 22 was irradiated with laser light without substantially moving the laser beam and the substrate. Laser oscillation frequency is 10H
z, energy density of laser light is 300 mJ / c
The pulse of m 2 and the laser beam was 10 shots. When the irradiation of laser light for the required number of shots was completed, the irradiation of laser light 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/cm2 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、250mJ
/cm2 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 overlap the laser beam. Further, in this embodiment, the driver circuit was irradiated with laser light of 300 mJ / cm 2 , while the active matrix circuit was irradiated with 250 mJ.
/ Cm 2 laser light was irradiated. This is to obtain a thin film transistor with a small leak current (leakage current when a reverse bias voltage is applied to the gate; also referred to as off current) in the active matrix circuit. On the other hand, in the driver circuit, since the thin film transistor is required to operate at high speed, the energy of laser light is increased,
I tried to 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。
[Third Embodiment] FIG. 3 shows a laser processing step of the present embodiment. Unlike the first and second embodiments, the present embodiment relates to a monolithic liquid crystal display having driver circuits on the upper, lower, left, and right sides of a substrate.
Such a display activation process (“[8] Activation of implanted impurities by laser irradiation” in Example 1 ”
Equivalent 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 this embodiment. First, as a base oxide film 102 on a substrate (Corning 7059, 300 mm × 200 mm) 101, a thickness of 1000 to 5000 Å, for example,
A 2000 Å silicon oxide film 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 decomposing / depositing 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700〜1500Å、例えば、1200Å
の酸化珪素膜104を形成した。
After that, an amorphous silicon film of 300 to 500 is formed by a plasma CVD method or an LPCVD method.
0Å, preferably 400 to 1000Å, for example 500
Å Deposit and place this in a reducing atmosphere at 550 to 600 ° C for 8
Allow to crystallize by standing for ~ 24 hours. In that case, a small amount of a metal element such as nickel that promotes crystallization may be added to promote crystallization. Further, this step may be performed by laser irradiation. Then, the crystallized silicon film was etched to form the island-shaped region 103. Further, a thickness of 700 to 1500Å, for example 1200Å
The 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))
Thereafter, an aluminum (containing 1 wt% Si or 0.1-0.3 wt% Sc (scandium)) film having a thickness of 1000 Å to 3 μm, for example 5000 Å, is formed by a sputtering method, and this film is formed. Etching was performed to form the gate electrode 105 and the gate wiring 106. (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, an electric current is applied to the gate electrode 105 and the gate electrode 106 in an electrolytic solution to carry out anodization to obtain a thickness of 5
0 to 2500Å, for example 2000Å anodized oxide 1
07 and 108 were formed. The electrolytic solution used was prepared by diluting L-tartaric acid in ethylene glycol at a concentration of 5% and adjusting the pH to 7.0 ± 0.2 using ammonia. The substrate 101 is dipped 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 in a constant current state of 20 mA, and 150 V is applied.
Oxidation was continued until it reached. Furthermore, the oxidation was continued at a constant voltage of 150 V until the current became 0.1 mA or less. As a result, an aluminum oxide film having a thickness of 2000Å 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/cm2 、加速
電圧は10〜90kV、例えば、、ドーズ量を5×10
13原子/cm2 、加速電圧は80kVとした。(図6
(B))
After that, impurities (phosphorus in this case) are self-alignedly injected into the island-shaped silicon film 103 by ion doping using the gate electrode portion (that is, the gate electrode and the anodic oxide film around it) as a mask. A low concentration impurity region (LDD) 109 was formed as shown in FIG.
The dose amount is 1 × 10 13 to 5 × 10 14 atoms / cm 2 , and the acceleration voltage is 10 to 90 kV. For example, the dose amount is 5 × 10.
It was 13 atoms / 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 the 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 differs depending on the height of the gate electrode / wiring. For example, as in this embodiment, the height of the gate electrode / wiring is about 60 including the anodic oxide film.
In case of 00Å, 1/3 to 2 times of 2000Å
1.2 μm is preferable, and here, it is 6000 Å.
In this film forming process, it is required that the film thickness be uniform in the flat portion and that 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. 6 (C). (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, anisotropic dry etching is performed by the known RIE method to obtain the silicon oxide film 1.
08 etching was performed. This etching was completed when the etching reached the gate insulating film 105. Regarding the end point of such etching, for example,
It is possible to control the gate insulating film 105 by making the etching rate smaller than that of the silicon oxide film 110. Through the above steps, the substantially triangular insulators (sidewalls) 111 and 112 remained on the side surfaces of the gate electrode / 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/cm2 とした。加速電圧は80kV
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))
After that, phosphorus was introduced again by the ion doping method. The dose amount in this case is shown in FIG.
It is preferable that the dose is 1 to 3 orders of magnitude larger than the dose in the step. In this embodiment, the dose is 2 × 10 15 atoms / cm 2 which is 40 times the dose of the first phosphorus doping. Acceleration voltage is 80kV
And 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.
(Figure 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/cm2 、好まし
くは250〜300mJ/cm2 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. 6 (E))

【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, the interlayer insulator 115 is formed on the entire surface,
A silicon oxide film having a thickness of 5000 Å was formed by the CVD method. Then, contact holes are formed in the source / drain of the TFT, and the second-layer aluminum wiring / electrode 11 is formed.
6, 117 were formed. The thickness of the aluminum wiring was set to 4000 to 6000Å, which is almost the same as that of the gate electrode / 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. Since the step of the second layer wiring 117 over the gate wiring 106 is gentle due to the presence of the sidewall 112, the thickness of the second layer wiring is almost the same as that of the gate electrode / wiring. Regardless, almost no breaks were 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 the doping impurities by laser irradiation in FIG. 6E among the above steps. Next, an outline of the configuration of the substrate to be processed in this embodiment will be described. FIG. 7 shows an outline of the cross section of the substrate processed in this example. A peripheral drive circuit area and a pixel circuit area are provided on the substrate, and the peripheral drive circuit is composed of NMOS and PMOS TFTs.
The pixel circuit is composed of a PMOS TFT.
A pixel electrode is provided in the TFT of the pixel circuit. (Figure 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 of the substrate to be processed in this embodiment as seen from above. As is apparent from FIG. 6E, in the steps described below, the interlayer insulator, the second layer wiring, and the like are not formed. As shown in FIG. 3A, the substrate 31
Scan drivers 32 and 33, column drivers 34 and 35, and an active matrix circuit 36 are formed thereon. Also in this embodiment, the laser beam 37 is large enough to irradiate the entire column drivers 34 and 35, for example, a width of 10 mm and a length of 300 m.
It is a rectangle of m.

【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/cm2、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. Then, the laser beam was irradiated without substantially moving the laser beam and the substrate. Laser light irradiation was performed in the atmosphere, and the substrate temperature was 200 ° C. The laser is a 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 irradiation of laser light for the required number of shots was completed, the irradiation of laser light 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))
After that, the substrate is moved, and the scan driver 33 is set so as to be irradiated with the laser beam, and again,
Laser irradiation was performed without moving the substrate and the laser beam. In this case as well, under the same conditions as above, 1
A laser beam of 0 shot was irradiated. When the required number of shots of laser light was emitted, the laser light irradiation was stopped.
(FIG. 3C) After that, the substrate was rotated ¼. 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))
After that, as shown in FIG. 3E, the substrate was moved so that the column driver 34 was irradiated with laser light. Then, the laser beam was irradiated without substantially moving the laser beam and the substrate. The irradiation conditions at this time are the same as above, and the pulse of laser light is 10
It was a shot. When the irradiation of laser light for the required number of shots was completed, the irradiation of laser light 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/cm2 、レーザー光の走査速度は10
mm/sとした。この結果、レーザービーム25は1m
m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 region 36 (and the scan drivers 32 and 33) was hit by the laser beam 37. Then, the substrate was moved while irradiating the 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 10
mm / s. As a result, the laser beam 25 is 1 m
It will shift by m. Since the width of the beam is 10 mm, about 10 shots of laser light will be applied to 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
2 、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 way, the laser was scanned up to the lower end of the active matrix circuit 36, and the active matrix region 36 was irradiated with laser light. When irradiation is completed up to the lower edge of the active matrix,
Laser irradiation was stopped. Then, as shown in FIG. 3G, the substrate was moved so that the column driver 35 was irradiated with the laser light. Then, without substantially moving the laser beam and the substrate, the column driver 3
5 was irradiated with a laser beam. Laser oscillation frequency is 1
0 Hz, laser beam energy density is 300 mJ / c
The pulse of m 2 and the laser beam was 10 shots. When the irradiation of laser light for the required number of shots was completed, the irradiation of laser light 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 and 3 are used.
In 5, the laser beams did not overlap at all. On the other hand, in the scan driver, the laser beams were not overlapped in the laser light irradiation step shown in FIGS. 3B and 3C, but the laser beams of the active matrix circuit were overlapped. However, in comparison with the column driver, the scan driver has less restrictions on variations in characteristics, and the energy of laser light irradiation to the active matrix circuit is smaller than the energy of initial 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 light irradiation technique of the present invention,
It was possible to improve the characteristics of the semiconductor circuit as a whole while maintaining mass productivity. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to all laser processing processes used in the process of semiconductor devices. In particular, when a TFT is taken as a semiconductor device, in order to improve the uniformity of the threshold voltage of the TFT, the first and second embodiments are used. It is very effective when used in the step of laser irradiation of the polycrystalline silicon film as described in the above. Further, in the sense that the field effect mobility of the TFT or the uniformity of the on-current is increased, the present invention is used in the step of activating the impurity element of the source / drain, in addition to the steps described above, as in Example 3. It is effective. As described above, the present invention is considered to be industrially useful.

【図面の簡単な説明】[Brief description of 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 embodiment. (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 embodiment. (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 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 Examples.

【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-sectional view 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 region 15, 25, 37 Laser beam spot (linear laser beam) 26 , 38 shows the position of the substrate before rotation.

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/786 21/336 9056−4M H01L 29/78 311 A Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI Technical indication location H01L 29/786 21/336 9056-4M H01L 29/78 311 A

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも、第1および第2の半導体集
積回路領域(ここで、第1の回路領域は第2の回路領域
よりも小さい)もしくは回路領域となるべき領域を有す
る基板に対して線状のパルスレーザー光を照射するレー
ザー処理方法において、 レーザー光の実質的なビームの大きさは、前記第1の回
路領域よりも大きく、 レーザー光を照射している間、レーザー光を実質的に移
動させることなく、第1の回路領域の全体にレーザー光
を照射する第1の工程と、 第1の工程の後に、レーザー光を照射しないで、レーザ
ー光の照射されるべき位置を第1の回路領域から離す第
2の工程と、 レーザー光を走査させつつ、第2の回路領域にレーザー
光を照射する第3の工程と、 を有することを特徴とする半導体デバイスのレーザー処
理方法。
1. A line to a substrate having at least a first and a second semiconductor integrated circuit region (where the first circuit region is smaller than the second circuit region) or a region to be the circuit region. In the laser processing method of irradiating a pulsed laser beam, the beam size of the laser beam is larger than that of the first circuit region, and the laser beam is substantially irradiated during the laser beam irradiation. A first step of irradiating the entire first circuit region with laser light without moving, and after the first step, without irradiating laser light, a position to be irradiated with laser light A laser processing method for a semiconductor device, comprising: a second step of separating from the circuit area; and a third step of irradiating the second circuit area with laser light while scanning the laser light.
【請求項2】 少なくとも、第1および第2の半導体集
積回路領域(ここで、第1の回路領域は第2の回路領域
よりも小さい)もしくは回路領域となるべき領域を有す
る基板に対して線状のパルスレーザー光を照射するレー
ザー処理方法において、 レーザー光の実質的なビームの大きさは、前記第1の回
路領域よりも大きく、 レーザー光を走査させつつ、第2の回路領域にレーザー
光を照射する第1の工程と、 第1の工程の後に、レーザー光を照射しないで、レーザ
ー光の照射されるべき位置を第1の回路領域に移動する
第2の工程と、 レーザー光を照射している間、レーザー光を実質的に移
動させることなく、第1の回路領域の全体にレーザー光
を照射する第3の工程と、を有することを特徴とする半
導体デバイスのレーザー処理方法。
2. A line to a substrate having at least a first and a second semiconductor integrated circuit region (where the first circuit region is smaller than the second circuit region) or a region to be the circuit region. In the laser processing method of irradiating a pulsed laser beam, the substantial beam size of the laser beam is larger than that of the first circuit region, and the laser beam is scanned onto the second circuit region while scanning the laser beam. The first step of irradiating the laser beam, the second step of irradiating the laser beam after the first step, and the second step of moving the position to be irradiated with the laser beam to the first circuit region, and irradiating the laser beam of And a third step of irradiating the entire first circuit region with the laser light without substantially moving the laser light while performing the laser treatment.
【請求項3】 請求項1および2において、第3の工程
の後に、基板を(n/2+1/4)回転(nは自然数)
させる第4の工程と、を有することを特徴とする半導体
デバイスのレーザー処理方法。
3. The substrate according to claim 1, wherein after the third step, the substrate is rotated by (n / 2 + 1/4) (n is a natural number).
And a fourth step of performing a laser processing method for a semiconductor device.
【請求項4】 少なくとも、第1および第2の半導体集
積回路領域(ここで、第1の回路領域は第2の回路領域
よりも小さい)もしくは回路領域となるべき領域を有す
る基板に対して線状のパルスレーザー光を照射するレー
ザー処理方法において、 レーザー光の実質的なビームの大きさは、前記第1の回
路領域よりも大きく、 レーザー光を走査させつつ、第2の回路領域にレーザー
光を照射する第1の工程と、 第1の工程の後に、基板を(n/2+1/4)回転(n
は自然数)させる第2の工程と、 第2の工程の後に、レーザー光を照射しないで、レーザ
ー光の照射されるべき位置を第1の回路領域に移動させ
る第3の工程と、 レーザー光を照射している間、レーザー光を実質的に移
動させることなく、第1の回路領域の全体にレーザー光
を照射する第4の工程と、を有することを特徴とする半
導体デバイスのレーザー処理方法。
4. A line to a substrate having at least a first and a second semiconductor integrated circuit region (where the first circuit region is smaller than the second circuit region) or a region to be the circuit region. In the laser processing method of irradiating a pulsed laser beam, the substantial beam size of the laser beam is larger than that of the first circuit region, and the laser beam is scanned onto the second circuit region while scanning the laser beam. The first step of irradiating the substrate, and (n / 2 + 1/4) rotation of the substrate (n / 2 + 1/4) after the first step.
Is a natural number), a third step of moving the position to be irradiated with laser light to the first circuit region without being irradiated with laser light after the second step, and laser light A fourth step of irradiating the entire first circuit region with the laser light without substantially moving the laser light during the irradiation, and a laser processing method for a semiconductor device.
【請求項5】 請求項1乃至3において、第1の回路領
域にはカラムドライバーが含まれていることを特徴とす
る半導体デバイスのレーザー処理方法。
5. The laser processing method for a semiconductor device according to claim 1, wherein a column driver is included in the first circuit region.
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