JP2000260710A - Manufacture of semiconductor device and annealing apparatus - Google Patents

Manufacture of semiconductor device and annealing apparatus

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JP2000260710A
JP2000260710A JP6522299A JP6522299A JP2000260710A JP 2000260710 A JP2000260710 A JP 2000260710A JP 6522299 A JP6522299 A JP 6522299A JP 6522299 A JP6522299 A JP 6522299A JP 2000260710 A JP2000260710 A JP 2000260710A
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light
semiconductor film
film
annealing
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Satoshi Takenaka
敏 竹中
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor device and an annealing apparatus, capable of forming a semiconductor element from a good quality semiconductor film by setting lamp annealing conditions to match changes in optical characteristics, during the crystallization of a non- crystalline semiconductor film. SOLUTION: After forming a semiconductor film 100 made of an amorphous silicon film on a substrate 50 formed of glass or the like with a low-temperature process (film-forming process), lamp annealing is performed to thereby make the film 100 polycrystalline (crystallization process). In the latter process the film 100 is irradiated with, a first lamp light L11 (whose energy is 1.6 eV or higher and whose wavelength is 700 nm or shorter), having optimal energy in terms of the band gap of the amorphous silicon (film 100), and thereafter it is irradiated with a second lamp light L12 (whose energy is 1.1-1.6 eV and wavelength of 700-1,130 nm or higher), having energy which can be absorbed by the film 100 in terms of the band gap of the amorphous silicon (film 100).

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、非晶質の半導体膜
に結晶化処理を施して得た多結晶性の半導体膜を用いて
半導体装置を製造する方法、およびこの方法の実施に用
いるアニール装置に関するものである。さらに詳しく
は、非晶質の半導体膜に対する結晶化処理として行うラ
ンプアニール技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device using a polycrystalline semiconductor film obtained by subjecting an amorphous semiconductor film to a crystallization process, and an annealing method used for performing the method. It concerns the device. More specifically, the present invention relates to a lamp annealing technique performed as a crystallization process for an amorphous semiconductor film.

【0002】[0002]

【従来の技術】各種の半導体装置のうち、たとえば、薄
膜トランジスタ(以下、TFTという。)を電気光学装
置のアクティブ素子等として用いた装置を製造するにあ
たっては、石英基板に代えて、安価なガラス基板を使用
できるように低温プロセスが採用されつつある。低温プ
ロセスとは、一般に、工程の最高温度(基板全体が同時
に上がる最高温度)が約600℃程度未満(好ましくは
500℃未満)であるのに対して、高温プロセスとは工
程の最高温度(基板全体が同時に上がる最高温度)が8
00℃程度以上になるものであり、シリコンの熱酸化等
といった700℃〜1200℃の高温の工程を行うもの
である。
2. Description of the Related Art Among various semiconductor devices, for example, when manufacturing a device using a thin film transistor (hereinafter referred to as a TFT) as an active element of an electro-optical device, an inexpensive glass substrate is used instead of a quartz substrate. Low-temperature processes are being adopted so that can be used. The low-temperature process generally means that the maximum temperature of the process (the maximum temperature at which the entire substrate simultaneously rises) is less than about 600 ° C. (preferably less than 500 ° C.), whereas the high-temperature process means the maximum temperature of the process (the substrate The maximum temperature at which the entire system rises simultaneously) is 8
The temperature is about 00 ° C. or higher, and a high-temperature step of 700 ° C. to 1200 ° C. such as thermal oxidation of silicon is performed.

【0003】但し、低温プロセスでは、基板の上に多結
晶性の半導体膜を直接、形成するのは不可能であるた
め、プラズマCVD法あるいは低圧CVD法を用いて非
晶質の半導体膜を形成した後、この半導体膜を結晶化す
る必要がある。この結晶化の方法としては、たとえばS
PC法(Solid Phase Crystallization )やRTA法
(Rapid Thermal Annealing )などといった手法がある
が、非晶質の半導体膜にランプ光を照射するランプアニ
ールは、ガラス基板温度の上昇が抑えられ、かつ、大粒
径の多結晶Si(シリコン)が得られる方法として注目
されている。
However, in a low-temperature process, it is impossible to directly form a polycrystalline semiconductor film on a substrate. Therefore, an amorphous semiconductor film is formed using a plasma CVD method or a low-pressure CVD method. After this, it is necessary to crystallize this semiconductor film. As a method of this crystallization, for example, S
There are methods such as the PC method (Solid Phase Crystallization) and the RTA method (Rapid Thermal Annealing). However, lamp annealing, which irradiates the amorphous semiconductor film with lamp light, suppresses a rise in the temperature of the glass substrate and increases the temperature. Attention has been paid to a method for obtaining polycrystalline Si (silicon) having a particle size.

【0004】このランプアニール法を用いた多結晶性の
半導体膜の製造方法では、たとえば、図12に示すよう
に、ガラス製等の基板50の全面にシリコン酸化膜から
なる下地保護膜51をプラズマCVD法により形成す
る。次に、基板温度が約150℃から約450℃の温度
条件下で基板50の全面に非晶質シリコン(非晶質)の
半導体膜100をプラズマCVD法などの方法により形
成する。次に、半導体膜100に対してランプ光を照射
してランプアニール(結晶化工程)を施す。この結晶化
工程では、たとえば、ランプ光の照射領域LがX方向に
長いビームを半導体膜100に照射し、その照射領域L
をY方向にずらしていく。その結果、非晶質の半導体膜
100は一度溶融し、冷却固化過程を経て多結晶化す
る。この際には、各領域へのランプ光の照射時間が非常
に短時間であり、かつ、照射領域Lが基板全体に対して
局所的であるため、基板50全体が同時に高温に熱せら
れることがない。それ故、半導体膜100が局部的には
800℃を越えるほどの温度になっても基板50が歪む
などの不具合が発生しない。
In the method of manufacturing a polycrystalline semiconductor film using the lamp annealing method, for example, as shown in FIG. 12, a base protective film 51 made of a silicon oxide film is formed on a whole surface of a substrate 50 made of glass or the like by plasma. It is formed by a CVD method. Next, an amorphous silicon (amorphous) semiconductor film 100 is formed on the entire surface of the substrate 50 by a method such as a plasma CVD method at a substrate temperature of about 150 ° C. to about 450 ° C. Next, lamp light is irradiated to the semiconductor film 100 to perform lamp annealing (crystallization step). In this crystallization step, for example, the semiconductor film 100 is irradiated with a beam in which the irradiation area L of the lamp light is long in the X direction.
Are shifted in the Y direction. As a result, the amorphous semiconductor film 100 is once melted and polycrystallized through a cooling and solidification process. In this case, since the irradiation time of the lamp light to each region is very short, and the irradiation region L is local to the entire substrate, the entire substrate 50 may be heated to a high temperature at the same time. Absent. Therefore, even if the temperature of the semiconductor film 100 locally exceeds about 800 ° C., a problem such as distortion of the substrate 50 does not occur.

【0005】このようなランプアニールを行う際に、従
来は、光源900として紫外線ランプを用いて、非晶質
のシリコン膜(半導体膜100)のバンドギャップより
も大きなエネルギーの光、たとえば、1.6eV以上の
エネルギーの光(波長が700nm以下の光)を半導体
膜100に照射する。
[0005] When performing such lamp annealing, conventionally, an ultraviolet lamp is used as the light source 900, and light having an energy larger than the band gap of the amorphous silicon film (semiconductor film 100), for example, 1. The semiconductor film 100 is irradiated with light having an energy of 6 eV or more (light having a wavelength of 700 nm or less).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな条件下でランプアニールを行って得た多結晶性の半
導体膜100は、結晶化度合いが未だ低く、かつ、ダン
グリングや歪みが残留したままであるという問題点があ
る。このような半導体膜を能動層として用いたTFT
は、オン電流のレベルがまだ低く、かつ、オン電流レベ
ルのばらつきが大きいので、好ましくない。このような
問題点は、前記の条件でランプアニールをいくら長い時
間、あるいは繰り返し行っても解消できない。
However, the polycrystalline semiconductor film 100 obtained by performing lamp annealing under such conditions has a low degree of crystallization and still has dangling and distortion remaining. There is a problem that is. TFT using such a semiconductor film as an active layer
Is not preferable because the ON current level is still low and the ON current level varies widely. Such a problem cannot be solved by performing lamp annealing for a long time or repeatedly under the above-mentioned conditions.

【0007】このような問題点に関して、本願発明者
は、繰り返し行った実験から以下のような知見を得た。
すなわち、図13に示すように、非晶質の半導体膜に炉
アニールを行って半導体膜を結晶化させたとき、結晶化
が進むほど、波長が500nm位の光に対する吸収係数
が低下していくという知見を得た。従って、ランプアニ
ールをいくら長い時間、あるいは繰り返し行っても、非
晶質のシリコン膜(半導体膜100)のバンドギャップ
からみて最適なエネルギーの光として、1.6eV以上
のエネルギーの光(波長が700nm以下の光)を用い
る限り、このような光は、ある程度、結晶化した半導体
膜には吸収されないので、半導体膜100の結晶化ある
いはダングリングボンドの減少が進まないのである。
[0007] Regarding such problems, the inventors of the present application have obtained the following knowledge from repeated experiments.
That is, as shown in FIG. 13, when the amorphous semiconductor film is subjected to furnace annealing to crystallize the semiconductor film, as the crystallization proceeds, the absorption coefficient for light having a wavelength of about 500 nm decreases. I got the knowledge. Therefore, no matter how long or repeatedly lamp annealing is performed, light having an energy of 1.6 eV or more (having a wavelength of 700 nm) is considered as light having the optimum energy in view of the band gap of the amorphous silicon film (semiconductor film 100). As long as the following light is used, such light is not absorbed to some extent by the crystallized semiconductor film, so that crystallization of the semiconductor film 100 or reduction of dangling bonds does not proceed.

【0008】そこで、本発明の課題は、非晶質の半導体
膜が結晶化していくときの光学特性の変化に合わせたラ
ンプアニール条件を設定することにより、良質の半導体
膜から半導体素子を形成することのできる半導体装置の
製造方法、およびこの方法を実施するのに適したアニー
ル装置を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to form a semiconductor element from a high-quality semiconductor film by setting lamp annealing conditions in accordance with a change in optical characteristics when an amorphous semiconductor film is crystallized. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device manufacturing method capable of performing the method and an annealing apparatus suitable for performing the method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】このような背景のもと、
本願発明者は、繰り返し行った実験から、図1に示すよ
うに、非晶質の半導体膜をランプアニールによって結晶
化させるときに、結晶化が進むにつれて、ランプ光のエ
ネルギーと、吸収特性との関係が変化するので、このよ
うな光学特性に合わせてランプアニール条件を変えるこ
とを提案する。すなわち、非晶質のシリコン膜(半導体
膜)におけるランプ光のエネルギーと吸収特性との関係
を図1に実線A1で示し、単結晶のシリコン膜(半導体
膜)におけるランプ光のエネルギーと吸収特性との関係
を図1に実線A4で示し、その中間に相当するシリコン
膜(半導体膜)におけるランプ光のエネルギーと吸収特
性との関係を図1に実線A2、A3で示すように、非晶
質のシリコン膜は1.6eV位のバンドギャップを有す
る一方、単結晶のシリコン膜は1.1eV位のバンドギ
ャップを有するというように、結晶化度合いによって、
シリコン膜のバンドギャップがシフトする。
[Means for Solving the Problems] Under such a background,
As shown in FIG. 1, the inventor of the present application has found that, as shown in FIG. 1, when the amorphous semiconductor film is crystallized by lamp annealing, as the crystallization progresses, the energy of the lamp light and the absorption characteristics are reduced. Since the relationship changes, it is proposed to change the lamp annealing conditions in accordance with such optical characteristics. That is, the relationship between the energy of the lamp light and the absorption characteristics in the amorphous silicon film (semiconductor film) is shown by a solid line A1 in FIG. 1 is shown by a solid line A4 in FIG. 1, and the relationship between the energy of the lamp light and the absorption characteristics of the silicon film (semiconductor film) corresponding to the middle is shown by the solid lines A2 and A3 in FIG. Depending on the degree of crystallization, the silicon film has a band gap of about 1.6 eV, while the single crystal silicon film has a band gap of about 1.1 eV.
The band gap of the silicon film shifts.

【0010】このような光学特性の変化を考慮して、本
発明では、基板上に非晶質の半導体膜を形成する成膜工
程と、該成膜工程により形成した非晶質の半導体膜に対
してランプアニールを行って当該半導体膜を結晶化させ
る結晶化工程とを有する半導体装置の製造方法におい
て、前記結晶化工程では、非晶質の半導体膜のバンドギ
ャップよりも大きなエネルギーの第1のランプ光を含む
光を半導体膜に照射する第1のランプアニール処理と、
該第1のランプアニール処理の後に、単結晶の半導体膜
のバンドギャップよりも大きくて非晶質の半導体膜のバ
ンドギャップよりも小さなエネルギーの第2のランプ光
を含む光を半導体膜に照射する第2のランプアニール処
理とを行うことを特徴とする。
In consideration of such a change in optical characteristics, the present invention provides a film forming step of forming an amorphous semiconductor film on a substrate, and a method of forming an amorphous semiconductor film formed by the film forming step. A crystallization step of crystallizing the semiconductor film by performing lamp annealing on the other hand, in the crystallization step, the crystallization step includes the step of forming the first semiconductor having energy larger than the band gap of the amorphous semiconductor film. A first lamp annealing treatment for irradiating the semiconductor film with light including lamp light,
After the first lamp annealing treatment, the semiconductor film is irradiated with light including second lamp light having an energy larger than the band gap of the single crystal semiconductor film and smaller than the band gap of the amorphous semiconductor film. A second lamp annealing process is performed.

【0011】すなわち、本形態では半導体膜のバンドギ
ャップがシフトするのに合わせて、半導体膜に照射する
ランプ光のエネルギー(波長)も変える。従って、半導
体膜において結晶化が進んだ後も、半導体膜に対するア
ニール効果が大きい。それ故、本発明に係る方法で得た
多結晶性の半導体膜では結晶化度合いが高く、かつ、ダ
ングリングボンドや歪みがほとんど残っていない。よっ
て、第1のランプアニール処理および第2のランプアニ
ール処理を施した半導体膜からTFTを形成すると、オ
ン電流レベルが高く、かつ、オン電流レベルのばらつき
が少ないTFTを形成することができる。
That is, in this embodiment, the energy (wavelength) of the lamp light applied to the semiconductor film is changed in accordance with the shift of the band gap of the semiconductor film. Therefore, even after the crystallization of the semiconductor film has advanced, the annealing effect on the semiconductor film is large. Therefore, the polycrystalline semiconductor film obtained by the method according to the present invention has a high degree of crystallization and almost no dangling bonds or distortion remains. Therefore, when a TFT is formed from the semiconductor film subjected to the first lamp annealing and the second lamp annealing, a TFT having a high on-current level and a small variation in the on-current level can be formed.

【0012】本発明において、前記結晶化工程では、前
記第1のランプアニール処理と、前記第2のランプアニ
ール処理とを交互に行ってもよい。このように構成する
と、半導体膜の結晶化がゆっくりと進行し、結晶粒径の
大きな多結晶の半導体膜を得ることができる。また、ダ
ングリングボンドも確実に除去できる。それ故、第1の
ランプアニール処理および第2のランプアニール処理を
繰り返し施した半導体膜からTFTを形成すると、オン
電流レベルが高く、かつ、オン電流レベルのばらつきが
少ないTFTを形成することができる。
In the present invention, in the crystallization step, the first lamp annealing and the second lamp annealing may be performed alternately. With such a structure, crystallization of the semiconductor film proceeds slowly, and a polycrystalline semiconductor film having a large crystal grain size can be obtained. Also, dangling bonds can be reliably removed. Therefore, when a TFT is formed from a semiconductor film that has been repeatedly subjected to the first lamp annealing process and the second lamp annealing process, a TFT having a high on-current level and a small variation in the on-current level can be formed. .

【0013】また、本発明において、前記第1のランプ
アニール処理から前記第2のランプアニール処理に移る
際には、前記第1のランプ光および前記第2のランプ光
を含む光を半導体膜に照射してもよい。
In the present invention, when the process shifts from the first lamp annealing process to the second lamp annealing process, light including the first lamp light and the second lamp light is applied to a semiconductor film. Irradiation may be performed.

【0014】本発明において、前記第2のランプアニー
ル処理では、前記第2のランプ光のみを照射してもよい
が、前記第2のランプ光に加えて前記第1のランプ光も
含む光を照射してもよい。
In the present invention, in the second lamp annealing treatment, only the second lamp light may be irradiated, but light containing the first lamp light in addition to the second lamp light may be used. Irradiation may be performed.

【0015】本発明において、前記半導体膜がシリコン
膜である場合には、前記第1のランプ光は、1.6eV
以上のエネルギーをもつ光である。このような光を照射
するには、白熱ランプ、ハロゲンランプ、蛍光ランプ、
高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、高圧ナトリウ
ムランプ、または紫外線ランプから出射された光を用い
ればよい。
In the present invention, when the semiconductor film is a silicon film, the first lamp light is 1.6 eV
It is light having the above energy. To irradiate such light, incandescent lamps, halogen lamps, fluorescent lamps,
Light emitted from a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a high-pressure sodium lamp, or an ultraviolet lamp may be used.

【0016】本発明において、前記半導体膜がシリコン
膜である場合には、前記第2のランプ光は、1.1eV
から1.6eVまでのエネルギーをもつ光である。この
ような光を照射するには、赤外線ランプから出射された
光を用いればよい。
In the present invention, when the semiconductor film is a silicon film, the second lamp light is 1.1 eV
It is light having an energy of up to 1.6 eV. In order to irradiate such light, light emitted from an infrared lamp may be used.

【0017】本発明に係る方法で得た多結晶性の半導体
膜では結晶化度合いが高く、かつ、ダングリングボンド
や歪みがほとんど残っていないので、前記第1のランプ
アニール処理および前記第2のランプアニール処理を施
した半導体膜からTFTを形成すると、オン電流レベル
が高く、かつ、オン電流レベルのばらつきが少ない薄膜
トランジスタを形成することができる。
In the polycrystalline semiconductor film obtained by the method according to the present invention, the degree of crystallization is high, and dangling bonds and distortion are scarcely left. Therefore, the first lamp annealing process and the second When a TFT is formed from a semiconductor film that has been subjected to a lamp annealing process, a thin film transistor having a high on-current level and a small variation in the on-current level can be formed.

【0018】このような方法を実施するにあたって、本
発明では、基板上に形成された半導体膜に対してランプ
アニールを行うアニール装置において、非晶質の半導体
膜のバンドギャップよりも大きなエネルギーの第1のラ
ンプ光を出射する第1の光源と、単結晶の半導体膜のバ
ンドギャップよりも大きく、且つ非晶質の半導体膜のバ
ンドギャップよりも小さなエネルギーの第2のランプ光
を出射する第2の光源とを設けることを特徴とする。
In carrying out such a method, according to the present invention, in an annealing apparatus for performing lamp annealing on a semiconductor film formed on a substrate, an annealing apparatus having an energy larger than the band gap of the amorphous semiconductor film is used. A first light source that emits one lamp light, and a second light source that emits a second lamp light having an energy larger than the band gap of the single crystal semiconductor film and smaller than the band gap of the amorphous semiconductor film. Are provided.

【0019】このような装置では、たとえば、前記第1
のランプ光と前記第2のランプ光を交互に照射する。
In such an apparatus, for example, the first
And the second lamp light are irradiated alternately.

【0020】ここで、前記第1の光源は、たとえば、白
熱ランプ、ハロゲンランプ、蛍光ランプ、高圧水銀ラン
プ、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプ、あ
るいは紫外線ランプである。また、前記第2の光源は、
たとえば、赤外線ランプである。
Here, the first light source is, for example, an incandescent lamp, a halogen lamp, a fluorescent lamp, a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a high-pressure sodium lamp, or an ultraviolet lamp. Further, the second light source includes:
For example, an infrared lamp.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】図面を参照して、本発明の実施の
形態として、本発明を電気光学装置のアクテティブマト
リクス基板上に駆動回路用のP型のTFT、駆動回路用
のN型のTFT、および画素スイッチング用のN型のT
FTを形成する例を説明する。なお、各実施の形態を説
明する前に各形態で共通な内容を説明しておく。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to the drawings, as an embodiment of the present invention, a P-type TFT for a drive circuit and an N-type TFT for a drive circuit are formed on an active matrix substrate of an electro-optical device. TFT and N-type T for pixel switching
An example of forming an FT will be described. Before describing each embodiment, contents common to each embodiment will be described.

【0022】[全体構成] (アクティブマトリクス基板の全体構成)図2(A)、
(B)は、電気光学装置のアクティブマトリクス基板の
構成を模式的に示すブロック図、およびその駆動回路を
構成するCOMS回路の等価回路図である。図3は、図
2に示すアクティブマトリクス基板上に形成した3種類
のTFTの断面図である。
[Overall Configuration] (Overall Configuration of Active Matrix Substrate) FIG.
FIG. 2B is a block diagram schematically illustrating a configuration of an active matrix substrate of the electro-optical device, and an equivalent circuit diagram of a COMS circuit forming a driving circuit thereof. FIG. 3 is a sectional view of three types of TFTs formed on the active matrix substrate shown in FIG.

【0023】図2(A)に示すように、アクティブマト
リクス基板200において、ガラス製などの透明な基板
のうち、略中央領域に相当する画像表示領域81では、
アルミニウム、タンタル、モリブデン、チタン、タング
ステンなどの金属膜、シリサイド膜、導電性半導体膜な
どで形成されたデータ線90および走査線91に接続し
た画素用スイッチングのTFT30が画素毎に形成さ
れ、各画素には、画素スイッチング用のTFT30を介
して画像信号が入力される液晶容量94(液晶セル)が
形成されている。データ線90に対しては、シフトレジ
スタ84、レベルシフタ85、ビデオライン87、アナ
ログスイッチ86を備えるデータ側駆動回路60が構成
されている。走査線91に対しては、シフトレジスタ8
8およびレベルシフタ89を備える走査側駆動回路70
が構成されている。なお、各画素には、走査線91と並
行に延びる容量線92との間に保持容量40が形成さ
れ、この保持容量40は、液晶容量94での電荷の保持
特性を高める機能を有している。この保持容量40は、
前段の走査線91との間に形成されることもある。
As shown in FIG. 2A, in the active matrix substrate 200, in a transparent substrate made of glass or the like, in an image display area 81 corresponding to a substantially central area,
A pixel switching TFT 30 connected to a data line 90 and a scanning line 91 formed of a metal film such as aluminum, tantalum, molybdenum, titanium, or tungsten, a silicide film, or a conductive semiconductor film is formed for each pixel. Is formed with a liquid crystal capacitor 94 (liquid crystal cell) to which an image signal is input via the pixel switching TFT 30. For the data line 90, a data side drive circuit 60 including a shift register 84, a level shifter 85, a video line 87, and an analog switch 86 is configured. For the scanning line 91, the shift register 8
Scan-side drive circuit 70 including 8 and level shifter 89
Is configured. In each pixel, a storage capacitor 40 is formed between a scanning line 91 and a capacitor line 92 extending in parallel, and the storage capacitor 40 has a function of improving the charge holding characteristics of the liquid crystal capacitor 94. I have. This storage capacity 40
It may be formed between the scanning line 91 in the preceding stage.

【0024】(CMOS回路の基本構成)データ側およ
び走査側の駆動回路60、70では、図2(B)に示す
ように、N型のTFT10とP型のTFT20とによっ
てCMOS回路が構成されている。このようなCMOS
回路は、駆動回路60、70において1段あるいは2段
以上でインバータ回路などを構成する。
(Basic Configuration of CMOS Circuit) In the driving circuits 60 and 70 on the data side and the scanning side, as shown in FIG. 2B, a CMOS circuit is constituted by the N-type TFT 10 and the P-type TFT 20. I have. Such CMOS
One or more stages of the driving circuits 60 and 70 constitute an inverter circuit.

【0025】(アクティブマトリクス基板上のTFT)
従って、図3に示すように、アクティブマトリクス基板
200では、ガラス製の透明な基板50の表面側には、
駆動回路用のN型のTFT10、駆動回路用のP型のT
FT20、および画素スイッチング用のN型のTFT3
0からなる3種類のTFTが形成されている。このよう
なアクティブマトリクス基板200において、基板50
の表面側にはシリコン酸化膜からなる下地保護膜51が
形成され、この下地保護膜51の表面には、島状にパタ
ーニングされた多結晶性の半導体膜100が形成されて
いる。これらの半導体膜100は、それぞれ、駆動回路
用のN型のTFT10、駆動回路用のP型のTFT2
0、および画素スイッチング用のN型のTFT30を形
成するためのもので、各半導体膜100の表面にはゲー
ト絶縁膜12、22、32が形成されている。これらの
ゲート絶縁膜12、22、32の表面にはゲート電極1
4、24、34がそれぞれ形成され、これらのゲート電
極のうち、画素スイッチング用のN型のTFT30のゲ
ート電極34は走査線91(図1参照。)の一部であ
る。また、各半導体膜100には、ゲート電極14、2
4、34に対してゲート絶縁膜12、22、32を介し
て対峙する領域にチャネル領域が15(図示せず:2
5、35)が形成されている。これらチャネル領域1
5、25、35の両側には、ゲート電極14、24、3
4に対してゲート絶縁膜12、22、32を介して対峙
する低濃度ソース・ドレイン領域17、27、37がそ
れぞれ形成されている。また、低濃度ソース・ドレイン
領域17、27、37の両側には、高濃度ソース・ドレ
イン領域16、26、36がそれぞれ形成され、これら
の高濃度ソース・ドレイン領域16、26、36には層
間絶縁膜52のコンタクトホールを介してソース電極4
1、43、ドレイン電極42、データ線90(図2参
照。)の一部であるソース電極44、および画素電極4
5がそれぞれ電気的に接続している。
(TFT on Active Matrix Substrate)
Therefore, as shown in FIG. 3, in the active matrix substrate 200, the surface side of the transparent substrate 50 made of glass is
N-type TFT 10 for drive circuit, P-type T for drive circuit
FT20 and N-type TFT3 for pixel switching
Three types of TFTs consisting of 0 are formed. In such an active matrix substrate 200, the substrate 50
Is formed on the underside protective film 51 made of a silicon oxide film, and a polycrystalline semiconductor film 100 patterned in an island shape is formed on the underside protective film 51. These semiconductor films 100 include an N-type TFT 10 for a driving circuit and a P-type TFT 2 for a driving circuit, respectively.
The gate insulating films 12, 22, and 32 are formed on the surface of each semiconductor film 100. The gate electrodes 1, 22, and 32 have a gate electrode 1 on their surfaces.
4, 24, and 34 are formed, and among these gate electrodes, the gate electrode of the N-type TFT 30 for pixel switching is a part of the scanning line 91 (see FIG. 1). Each semiconductor film 100 has a gate electrode 14, 2,
Channel regions 15 (not shown: 2) are formed in regions facing gate insulating films 4, 34 via gate insulating films 12, 22, 32.
5, 35) are formed. These channel regions 1
On both sides of 5, 25, 35, the gate electrodes 14, 24, 3
The low-concentration source / drain regions 17, 27, and 37 that face each other via the gate insulating films 12, 22, and 32 are formed, respectively. High-concentration source / drain regions 16, 26 and 36 are formed on both sides of the low-concentration source / drain regions 17, 27 and 37, respectively. The source electrode 4 through the contact hole of the insulating film 52
1, 43, a drain electrode 42, a source electrode 44 which is a part of the data line 90 (see FIG. 2), and a pixel electrode 4.
5 are electrically connected to each other.

【0026】このように、本形態では、いずれのTFT
10、20、30もLDD構造を有しているので、オフ
リーク電流が小さい。このため、コントラスト低下、表
示むら、フリッカ、駆動回路の誤動作などを防止でき、
表示品位の向上を図ることができる。
As described above, in this embodiment, any TFT
Since 10, 20, and 30 also have the LDD structure, the off-leak current is small. For this reason, it is possible to prevent a reduction in contrast, display unevenness, flicker, malfunction of the driving circuit, and the like.
The display quality can be improved.

【0027】(TFTの製造方法)このような構成のア
クティブマトリクス基板200の製造方法のうち、後述
する各実施の形態で共通する内容を、図4、図5を参照
して説明する。
(Manufacturing Method of TFT) Among the manufacturing methods of the active matrix substrate 200 having such a configuration, the contents common to the respective embodiments described later will be described with reference to FIGS.

【0028】図4および図5はいずれも、本形態のアク
ティブマトリクス基板200の製造方法を示す工程断面
図である。
FIGS. 4 and 5 are process sectional views showing a method of manufacturing the active matrix substrate 200 of the present embodiment.

【0029】まず、図4(A)において、超音波洗浄等
により清浄化したガラス製等の基板50を準備した後、
基板温度が約150℃から約450℃の温度条件下で、
図4(B)に示すように、基板50の全面に厚さが20
00オングストローム〜5000オングストロームのシ
リコン酸化膜からなる下地保護膜51をプラズマCVD
法により形成する。このときの原料ガスとしては、たと
えばモノシランと笑気ガスとの混合ガスやTEOS(テ
トラエトキシシラン)と酸素、あるいはジシランとアン
モニアを用いることができる。
First, in FIG. 4A, after preparing a substrate 50 made of glass or the like cleaned by ultrasonic cleaning or the like,
When the substrate temperature is from about 150 ° C. to about 450 ° C.,
As shown in FIG. 4B, a thickness of 20
A base protective film 51 made of a silicon oxide film having a thickness of 00 Å to 5000 Å is formed by plasma CVD.
It is formed by a method. As the raw material gas at this time, for example, a mixed gas of monosilane and laughing gas, TEOS (tetraethoxysilane) and oxygen, or disilane and ammonia can be used.

【0030】次に、ガラス製の基板50を熱変形させる
ことなく、基板50上に多結晶性の半導体膜を形成する
必要がある。このような制約下で多結晶の半導体膜を形
成するには、図4(B)に示すように、基板温度が約1
50℃から約450℃の温度条件下で基板50の全面に
厚さが300オングストローム〜700オングストロー
ムの非晶質シリコン膜からなる半導体膜100をプラズ
マCVD法により形成する。このときの原料ガスとして
は、たとえばジシランやモノシランを用いることができ
る(成膜工程)。なお、低温条件下で基板50上に非晶
質の半導体膜100を形成する方法としては、プラズマ
CVD法に代えて、減圧CVD法、EB蒸着法、スパッ
タ法などを用いてもよい。
Next, it is necessary to form a polycrystalline semiconductor film on the glass substrate 50 without thermally deforming the substrate 50. In order to form a polycrystalline semiconductor film under such restrictions, as shown in FIG.
A semiconductor film 100 made of an amorphous silicon film having a thickness of 300 Å to 700 Å is formed on the entire surface of the substrate 50 at a temperature of 50 ° C. to about 450 ° C. by a plasma CVD method. As the source gas at this time, for example, disilane or monosilane can be used (film formation step). Note that as a method for forming the amorphous semiconductor film 100 over the substrate 50 under a low-temperature condition, a low-pressure CVD method, an EB evaporation method, a sputtering method, or the like may be used instead of the plasma CVD method.

【0031】次に、図4(C)に示すように、半導体膜
100に対してランプ光を照射してランプアニールを施
す(結晶化工程)。ここで行う条件などについての詳細
は、各実施の形態毎に後述するが、いずれの形態におい
ても、光源から出射したランプ光を基板50上の半導体
膜100に向けて照射する。その結果、非晶質の半導体
膜100は一度溶融し、冷却固化過程を経て多結晶化す
る。この際には、各領域へのランプ光の照射時間が非常
に短時間であり、かつ、照射領域が基板全体に対して局
所的であるため、基板50全体が同時に高温に熱せられ
ることがない。それ故、基板50として用いたガラス基
板は、石英基板と比較して耐熱性の面で劣るが、熱によ
る変形や割れ等が生じない。なお、本形態において、結
晶化工程は、窒素ガス雰囲気中、アルゴンガス雰囲気
中、ヘリウムガス雰囲気中、水素ガス雰囲気中、あるい
はこれらのガスの混合ガス雰囲気中など、非酸化性雰囲
気中で行う。このため、半導体膜100の表面に、ゲー
ト絶縁膜としては膜質が好ましくない酸化膜が形成され
ることを防止することができる。
Next, as shown in FIG. 4C, the semiconductor film 100 is irradiated with lamp light to perform lamp annealing (crystallization step). The details of the conditions and the like performed here will be described later for each embodiment, but in each case, the lamp light emitted from the light source is irradiated toward the semiconductor film 100 on the substrate 50. As a result, the amorphous semiconductor film 100 is once melted and polycrystallized through a cooling and solidification process. In this case, the irradiation time of the lamp light to each region is very short, and the irradiation region is local to the entire substrate, so that the entire substrate 50 is not heated to a high temperature at the same time. . Therefore, the glass substrate used as the substrate 50 is inferior in heat resistance as compared with the quartz substrate, but is not deformed or cracked by heat. In this embodiment, the crystallization step is performed in a non-oxidizing atmosphere such as a nitrogen gas atmosphere, an argon gas atmosphere, a helium gas atmosphere, a hydrogen gas atmosphere, or a mixed gas atmosphere of these gases. For this reason, it is possible to prevent an oxide film having an unfavorable film quality as a gate insulating film from being formed on the surface of the semiconductor film 100.

【0032】このようにして半導体膜100を多結晶化
した後、この半導体膜100を用いてTFTを形成して
いく(トランジスタ形成工程)。
After the semiconductor film 100 is thus polycrystallized, a TFT is formed using the semiconductor film 100 (transistor forming step).

【0033】それにはまず、図5(A)に示すように、
多結晶の半導体膜100を島状にパターニングした後、
その表面側に対して、TEOS(テトラエトキシシラ
ン)や酸素ガスなどを原料ガスとしてプラズマCVD法
により厚さが600オングストローム〜1500オング
ストロームのシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜1
2、22、32を形成する(ゲート絶縁膜形成工程)。
First, as shown in FIG. 5A,
After patterning the polycrystalline semiconductor film 100 into an island shape,
A gate insulating film 1 made of a silicon oxide film having a thickness of 600 Å to 1500 Å by plasma CVD using TEOS (tetraethoxysilane), oxygen gas or the like as a source gas on the surface side.
2, 22, and 32 are formed (gate insulating film forming step).

【0034】次に、アルミニウム、タンタル、モリブデ
ン、チタン、タングステンなどを含む導電膜をスパッタ
法により形成した後、導電膜をパターニングし、各TF
Tのゲート電極14、24、34を形成する(ゲート電
極形成工程)。
Next, a conductive film containing aluminum, tantalum, molybdenum, titanium, tungsten, or the like is formed by a sputtering method.
The T gate electrodes 14, 24, 34 are formed (gate electrode forming step).

【0035】次に、図5(B)に示すように、駆動回路
用のN型のTFT10および画素スイッチング用のN型
の画素用TFT30の各形成領域をレジストマスク61
で覆う。この状態で、約1013cm-2のドーズ量でボロ
ンイオンを打ち込むと、半導体膜100にはゲート電極
24に対して自己整合的に不純物濃度が約1018cm-3
の低濃度P型領域23が形成される。なお、不純物が導
入されなかった部分がチャネル領域25となる。
Next, as shown in FIG. 5B, the formation regions of the N-type TFT 10 for the driving circuit and the N-type TFT 30 for the pixel switching are formed by a resist mask 61.
Cover with. In this state, when boron ions are implanted at a dose of about 10 13 cm −2 , the impurity concentration in the semiconductor film 100 is about 10 18 cm −3 in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 24.
Is formed. Note that a portion where the impurity is not introduced becomes the channel region 25.

【0036】この低濃度の不純物打ち込みの工程を行わ
なければ、P型の駆動回路用TFT20はLDD構造で
はなく、オフセットゲート構造となる。
If this low concentration impurity implantation step is not performed, the P-type driving circuit TFT 20 has an offset gate structure instead of an LDD structure.

【0037】次に、図5(C)に示すように、駆動回路
用のP型のTFT20の形成領域をレジストマスク62
で覆う。この状態で、約1013cm-2のドーズ量でリン
イオンを打ち込むと、半導体膜100にはゲート電極1
4、34に対して自己整合的に不純物濃度が約1018
-3の低濃度N型領域13、33が形成される。なお、
不純物が導入されなかった部分がチャネル領域15、3
5となる。
Next, as shown in FIG. 5C, the formation region of the P-type TFT 20 for the driving circuit is
Cover with. In this state, when phosphorus ions are implanted at a dose of about 10 13 cm −2 , the gate electrode 1
The impurity concentration is about 10 18 c in a self-aligned manner with respect to 4, 34.
m −3 low concentration N-type regions 13 and 33 are formed. In addition,
The portions where the impurities are not introduced are the channel regions 15, 3
It becomes 5.

【0038】この低濃度の不純物打ち込みの工程を行わ
なければ、N型の駆動回路用TFT10、およびN型の
画素用TFT30はLDD構造ではなく、オフセットゲ
ート構造となる。
If the low concentration impurity implantation step is not performed, the N-type drive circuit TFT 10 and the N-type pixel TFT 30 have an offset gate structure instead of an LDD structure.

【0039】次に、図5(D)に示すように、駆動回路
用のN型のTFT10および画素スイッチング用のN型
の画素用TFT30の形成領域に加えて、ゲート電極2
4をも広めに覆うレジストマスク63を形成する。この
状態で、低濃度P型領域23に約1015cm-2のドーズ
量でボロンイオンを打ち込んで、不純物濃度が約1020
cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域26を形成する。
低濃度P型領域23のうちレジストマスク63で覆われ
ていた部分は、そのまま低濃度ソース・ドレイン領域2
7として残る。このようにして駆動回路用のP型のTF
T20を形成する。
Next, as shown in FIG. 5D, in addition to the formation regions of the N-type TFT 10 for the driving circuit and the N-type pixel TFT 30 for the pixel switching, the gate electrode 2 is formed.
Then, a resist mask 63 is formed to cover 4 in a wider manner. In this state, boron ions are implanted into the low-concentration P-type region 23 at a dose of about 10 15 cm −2 to reduce the impurity concentration to about 10 20.
A high concentration source / drain region 26 of cm -3 is formed.
The portion of the low-concentration P-type region 23 covered with the resist mask 63 is left as it is in the low-concentration source / drain region
Remains as 7. Thus, the P-type TF for the driving circuit
Form T20.

【0040】次に、図5(E)に示すように、駆動回路
用のP型のTFT20の形成領域に加えて、ゲート電極
14、34をも広めに覆うレジストマスク64を形成す
る。この状態で、低濃度N型領域13、23に約1015
cm-2のドーズ量でリンイオンを打ち込んで、不純物濃
度が約1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域1
6、36を形成する。低濃度N型領域13、23のう
ち、レジストマスク64で覆われていた部分は、そのま
ま不純物濃度が約1018cm-3の低濃度ソース・ドレイ
ン領域17、37として残る。このようにして、駆動回
路用のN型のTFT10および画素スイッチング用のN
型の画素用TFT30を形成する。
Next, as shown in FIG. 5E, a resist mask 64 is formed to cover the gate electrodes 14 and 34 in addition to the formation region of the P-type TFT 20 for the drive circuit. In this state, the low-concentration N-type regions 13 and 23 have about 10 15
A high concentration source / drain region 1 with an impurity concentration of about 10 20 cm −3 is implanted by implanting phosphorus ions at a dose amount of cm −2.
6 and 36 are formed. Portions of the low-concentration N-type regions 13 and 23 covered with the resist mask 64 remain as low-concentration source / drain regions 17 and 37 having an impurity concentration of about 10 18 cm −3 . Thus, the N-type TFT 10 for the driving circuit and the N-type TFT
The pixel TFT 30 is formed.

【0041】以降、図3に示すように、層間絶縁膜52
を形成した後、活性化のためのアニールを行い、しかる
後にコンタクトホールを形成した後、ソース41、4
3、ドレイン電極42、および画素電極45を形成すれ
ば、アクティブマトリクス基板200を製造できる。
Thereafter, as shown in FIG.
Is formed, annealing for activation is performed, and then a contact hole is formed.
3. If the drain electrode 42 and the pixel electrode 45 are formed, the active matrix substrate 200 can be manufactured.

【0042】なお、低濃度の不純物導入を行わずに、ゲ
ート電極14、24、34をマスクにして高濃度の不純
物を打ち込んで、ゲート電極14、24、34にセルフ
アライン的にソース領域およびドレイン領域を形成して
もよい。
It is to be noted that a high concentration impurity is implanted using the gate electrodes 14, 24, 34 as a mask without introducing a low concentration impurity, and the source regions and the drains are self-aligned into the gate electrodes 14, 24, 34. A region may be formed.

【0043】[実施の形態1]図6(A)、(B)はそ
れぞれ、本発明の実施の形態1に係る結晶化工程(ラン
プアニール工程)において半導体膜にランプ光を照射す
る様子を示す説明図、およびこの方法でランプアニール
したときに半導体膜が受けるランプ光の変化を示す説明
図である。
[Embodiment 1] FIGS. 6 (A) and 6 (B) show how a semiconductor film is irradiated with lamp light in a crystallization step (lamp annealing step) according to Embodiment 1 of the present invention, respectively. FIG. 4 is an explanatory diagram and an explanatory diagram showing changes in lamp light received by the semiconductor film when lamp annealing is performed by this method.

【0044】図6(A)に示すように、本形態におい
て、図4(C)を参照して説明した結晶化工程を行う際
には、ランプ光の照射領域がX方向に長いビームを半導
体膜100に照射し、その照射領域あるいは基板50を
ずらしていくことにより、基板50上における照射領域
をY方向にずらしていく。
As shown in FIG. 6A, in the present embodiment, when the crystallization step described with reference to FIG. 4C is performed, a beam whose irradiation area is long in the X direction is applied to the semiconductor. By irradiating the film 100 and shifting the irradiation area or the substrate 50, the irradiation area on the substrate 50 is shifted in the Y direction.

【0045】この工程を行うためのアニール装置では、
非晶質のシリコン膜(半導体膜100)のバンドギャッ
プからみて最適なエネルギーの光、すなわち、このバン
ドギャップよりも大きなエネルギーの第1のランプ光L
11(1.6eV以上のエネルギーの光/波長が700
nm以下の光)を照射する第1の光源910と、結晶性
のシリコン膜(半導体膜100)のバンドギャップから
みて、この半導体膜100に吸収可能なエネルギーの第
2のランプ光L12(1.1eV〜1.6eVのエネル
ギーの光/波長が700nm〜1130nmの光)を照
射する第2の光源920とが矢印Yの方向に沿って並ん
でいる。本形態では、第2のランプ光L12として、単
結晶の半導体膜のバンドギャップよりも大きくて非晶質
の半導体膜のバンドギャップよりも小さなエネルギーの
光を用いている。ここで、第1の光源910は、たとえ
ば、白熱ランプ、ハロゲンランプ、蛍光ランプ、高圧水
銀ランプ、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムラン
プ、または紫外線ランプである。第2の光源920は赤
外線ランプである。
In the annealing apparatus for performing this step,
Light having an optimum energy in view of the band gap of the amorphous silicon film (semiconductor film 100), that is, the first lamp light L having an energy larger than this band gap.
11 (light / wavelength of energy of 1.6 eV or more is 700
In view of the band gap of the first light source 910 that irradiates the semiconductor film 100 with light, the second lamp light L12 (1. A second light source 920 for irradiating light having an energy of 1 eV to 1.6 eV / light having a wavelength of 700 nm to 1130 nm) is arranged in the direction of arrow Y. In this embodiment, light having an energy larger than the band gap of the single crystal semiconductor film and smaller than the band gap of the amorphous semiconductor film is used as the second lamp light L12. Here, the first light source 910 is, for example, an incandescent lamp, a halogen lamp, a fluorescent lamp, a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a high-pressure sodium lamp, or an ultraviolet lamp. The second light source 920 is an infrared lamp.

【0046】また、各光源910、920には、各光源
から出射された光を基板50に向けて反射するリフレク
タ911、921が配置されている。従って、基板50
の表面に形成した半導体膜100上において、矢印Yの
方向には、第1の光源910から出射された第1のラン
プ光L11の照射領域L1と、第2の光源920から出
射された第2のランプ光L12の照射領域L2とが重な
ることなく並んでいる状態にある。
The light sources 910 and 920 are provided with reflectors 911 and 921 for reflecting light emitted from each light source toward the substrate 50. Therefore, the substrate 50
On the semiconductor film 100 formed on the surface of the first light source 910, the irradiation area L1 of the first lamp light L11 emitted from the first light source 910 and the second light emitted from the second light source 920 in the direction of the arrow Y. And the irradiation area L2 of the lamp light L12 are aligned without overlapping.

【0047】このように構成したアニール装置におい
て、非晶質の半導体膜100に対してランプ光の照射領
域L1、L2をY方向にずらしていったとき、半導体膜
100のある一点からみると、図6(B)に示すよう
に、まず、非晶質のシリコン膜(半導体膜100)のバ
ンドギャップからみて最適なエネルギーの第1のランプ
光L11(1.6eV以上のエネルギーの光/波長が7
00nm以下の光)が照射される第1のランプアニール
処理ST1が施された後、結晶性のシリコン膜(半導体
膜100)のバンドギャップからみて、この半導体膜1
00に吸収可能なエネルギーの第2のランプ光L12
(1.1eV〜1.6eVのエネルギーの光/波長が7
00nm〜1130nmの光)が照射される第2のラン
プアニール処理ST2を受けることになる。
In the annealing apparatus configured as described above, when the irradiation regions L1 and L2 of the lamp light are shifted in the Y direction with respect to the amorphous semiconductor film 100, from one point of the semiconductor film 100, As shown in FIG. 6B, first, the first lamp light L11 (the light / wavelength of the energy of 1.6 eV or more) having the optimal energy is considered from the band gap of the amorphous silicon film (semiconductor film 100). 7
After the first lamp annealing process ST1 of irradiating the semiconductor film 1 (light of not more than 00 nm) is performed, the semiconductor film 1 is viewed from the band gap of the crystalline silicon film (semiconductor film 100).
The second lamp light L12 having energy that can be absorbed at 00
(Light / wavelength of energy of 1.1 eV to 1.6 eV is 7
(Light of 00 nm to 1130 nm) is irradiated with the second lamp annealing process ST2.

【0048】このように、本形態では、図1を参照して
説明したように、結晶化度合いによって半導体膜100
(シリコン膜)のバンドギャップがシフトするのに合わ
せて、半導体膜100に照射するランプ光のエネルギー
(波長)も変える。従って、半導体膜100において結
晶化が進んだ後も、半導体膜100に対するアニール効
果が大きい。それ故、本形態に係る方法で得た多結晶性
の半導体膜100では結晶化度合いが高く、かつ、ダン
グリングボンドや歪みがほとんど残っていないので、第
1のランプアニール処理ST1および第2のランプアニ
ール処理ST2を施した半導体膜100からTFTを形
成すると、オン電流レベルが高く、かつ、オン電流レベ
ルのばらつきが少ないTFTを形成することができる。
As described above, in the present embodiment, as described with reference to FIG.
As the band gap of the (silicon film) shifts, the energy (wavelength) of the lamp light applied to the semiconductor film 100 also changes. Therefore, even after the crystallization of the semiconductor film 100 has progressed, the annealing effect on the semiconductor film 100 is large. Therefore, in the polycrystalline semiconductor film 100 obtained by the method according to the present embodiment, the degree of crystallization is high, and dangling bonds and distortion are scarcely left. Therefore, the first lamp annealing ST1 and the second lamp annealing When a TFT is formed from the semiconductor film 100 that has been subjected to the lamp annealing process ST2, a TFT having a high on-current level and a small variation in the on-current level can be formed.

【0049】[実施の形態2]図7(A)、(B)はそ
れぞれ、本発明の実施の形態2に係る結晶化工程(ラン
プアニール工程)において半導体膜にランプ光を照射す
る様子を示す説明図、およびこの方法でランプアニール
したときに半導体膜が受けるランプ光の変化を示す説明
図である。
[Embodiment 2] FIGS. 7A and 7B respectively show a state in which a semiconductor film is irradiated with lamp light in a crystallization step (lamp annealing step) according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram and an explanatory diagram showing changes in lamp light received by the semiconductor film when lamp annealing is performed by this method.

【0050】図7(A)に示すように、本形態でも、図
4(C)を参照して説明した結晶化工程を行う際には、
ランプ光の照射領域がX方向に長いビームを半導体膜1
00に照射し、その照射領域あるいは基板50をずらし
ていくことにより、基板50上における照射領域をY方
向にずらしていく。この工程を行うためのアニール装置
では、非晶質のシリコン膜(半導体膜100)のバンド
ギャップよりも大きなエネルギーの第1のランプ光L1
1(1.6eV以上のエネルギーの光/波長が700n
m以下の光)を照射する第1の光源910と、結晶性の
シリコン膜(半導体膜100)のバンドギャップからみ
て、この半導体膜100に吸収可能なエネルギーの第2
のランプ光L12(1.1eV〜1.6eVのエネルギ
ーの光/波長が700nm〜1130nmの光)を照射
する第2の光源920とが矢印Yの方向に沿って2つず
つ交互に並んでいる。ここでも、第1の光源910は、
たとえば、白熱ランプ、ハロゲンランプ、蛍光ランプ、
高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、高圧ナトリウ
ムランプ、または紫外線ランプである。第2の光源92
0は赤外線ランプである。また、各光源910、920
には、各光源から出射された光を基板50に向けて反射
するリフレクタ911、921が配置されている。従っ
て、基板50の表面に形成した半導体膜100上におい
て、矢印Yの方向には、第1の光源910から出射され
た第1のランプ光L11の照射領域L1と、第2の光源
920から出射された第1のランプ光L12の照射領域
L2とが交互に並んでいる状態にある。
As shown in FIG. 7A, also in this embodiment, when the crystallization step described with reference to FIG.
The semiconductor film 1 emits a beam whose irradiation area is long in the X direction.
The irradiation area on the substrate 50 is shifted in the Y direction by irradiating the substrate with the light beam 00 and shifting the irradiation area or the substrate 50. In the annealing apparatus for performing this step, the first lamp light L1 having energy larger than the band gap of the amorphous silicon film (semiconductor film 100) is used.
1 (light / wavelength of energy of 1.6 eV or more is 700 n
m or less) and the band gap of the crystalline silicon film (semiconductor film 100) and the second energy of energy that can be absorbed by the semiconductor film 100.
And two second light sources 920 for irradiating the lamp light L12 (light having an energy of 1.1 eV to 1.6 eV / light having a wavelength of 700 nm to 1130 nm) are alternately arranged two by two along the direction of the arrow Y. . Again, the first light source 910 is
For example, incandescent lamps, halogen lamps, fluorescent lamps,
High pressure mercury lamp, metal halide lamp, high pressure sodium lamp, or ultraviolet lamp. Second light source 92
0 is an infrared lamp. In addition, each light source 910, 920
Are provided with reflectors 911 and 921 that reflect light emitted from each light source toward the substrate 50. Therefore, on the semiconductor film 100 formed on the surface of the substrate 50, in the direction of the arrow Y, the irradiation area L1 of the first lamp light L11 emitted from the first light source 910 and the emission area L1 emitted from the second light source 920 The irradiation area L2 of the first lamp light L12 is alternately arranged.

【0051】このように構成したアニール装置におい
て、ランプ光の照射領域L1、L2をY方向にずらして
いったとき、半導体膜100のある一点からみると、図
7(B)に示すように、まず、非晶質のシリコン膜(半
導体膜100)のバンドギャップからみて最適なエネル
ギーの第1のランプ光L11(1.6eV以上のエネル
ギーの光/波長が700nm以下の光)が照射される第
1のランプアニール処理ST1が施された後、結晶性の
シリコン膜(半導体膜100)のバンドギャップからみ
て、この半導体膜100に吸収可能なエネルギーの第2
のランプ光L12(1.1eV〜1.6eVのエネルギ
ーの光/波長が700nm〜1130nmの光)が照射
される第2のランプアニール処理ST2を受ける。しか
る後に、非晶質のシリコン膜(半導体膜100)のバン
ドギャップからみて最適なエネルギーの第2のランプ光
L11(1.6eV以上のエネルギーの光/波長が70
0nm以下の光)が再度、照射された後(第1のランプ
アニール処理ST1)、結晶性のシリコン膜(半導体膜
100)のバンドギャップからみて、この半導体膜10
0に吸収可能なエネルギーの第2のランプ光L12
(1.1eV〜1.6eVのエネルギーの光/波長が7
00nm〜1130nmの光)が照射される(第2のラ
ンプアニール処理ST2)。
In the annealing apparatus configured as described above, when the irradiation regions L1 and L2 of the lamp light are shifted in the Y direction, when viewed from a certain point of the semiconductor film 100, as shown in FIG. First, the first lamp light L11 (light having an energy of 1.6 eV or more / light having a wavelength of 700 nm or less) having an optimum energy in view of the band gap of the amorphous silicon film (semiconductor film 100) is irradiated. After the first lamp annealing ST1, the second energy of the energy that can be absorbed by the semiconductor film 100 is considered in view of the band gap of the crystalline silicon film (semiconductor film 100).
(Light having an energy of 1.1 eV to 1.6 eV / light having a wavelength of 700 nm to 1130 nm) is irradiated with a second lamp annealing process ST2. Thereafter, the second lamp light L11 (the light / wavelength of the energy of 1.6 eV or more) having the optimum energy in view of the band gap of the amorphous silicon film (semiconductor film 100) is 70%.
0 nm or less) (the first lamp annealing process ST1), the semiconductor film 10 is viewed from the band gap of the crystalline silicon film (semiconductor film 100).
The second lamp light L12 having energy absorbable to zero
(Light / wavelength of energy of 1.1 eV to 1.6 eV is 7
(Light of 00 nm to 1130 nm) (second lamp annealing process ST2).

【0052】このように、本形態では、図1を参照して
説明したように、結晶化度合いによって半導体膜100
(シリコン膜)のバンドギャップがシフトするのに合わ
せて、半導体膜100に照射するランプ光のエネルギー
(波長)も変えるともに、波長の異なる光を交互に照射
する。従って、半導体膜100において結晶化が進んだ
後も、半導体膜100に対するアニール効果が大きい。
また、半導体膜100では、結晶化がゆっくりと進む
分、粒径の大きな結晶が成長する。それ故、本形態に係
る方法で得た多結晶性の半導体膜100では結晶化度合
いが高く、かつ、ダングリングボンドや歪みがほとんど
残っていないので、第1のランプアニール処理ST1お
よび第2のランプアニール処理ST2を繰り返し施した
半導体膜100からTFTを形成すると、オン電流レベ
ルが高く、かつ、オン電流レベルのばらつきが少ないT
FTを形成することができる。
As described above, in the present embodiment, as described with reference to FIG.
As the band gap of the (silicon film) shifts, the energy (wavelength) of the lamp light applied to the semiconductor film 100 is changed, and light having different wavelengths is alternately applied. Therefore, even after the crystallization of the semiconductor film 100 has progressed, the annealing effect on the semiconductor film 100 is large.
In the semiconductor film 100, a crystal having a large grain size grows as the crystallization proceeds slowly. Therefore, in the polycrystalline semiconductor film 100 obtained by the method according to the present embodiment, the degree of crystallization is high, and dangling bonds and distortion are scarcely left. Therefore, the first lamp annealing ST1 and the second lamp annealing When a TFT is formed from the semiconductor film 100 that has been subjected to the lamp annealing process ST2 repeatedly, the ON current level is high and the variation of the ON current level is small.
An FT can be formed.

【0053】[実施の形態3]図6を参照して説明した
実施の形態1では、基板50の表面に形成した半導体膜
100上において、矢印Yの方向には、第1の光源91
0から出射された第1のランプ光L11の照射領域L1
と、第2の光源920から出射された第1のランプ光L
12の照射領域L2とが重なることなく並んでいる構成
であったが、図8(A)に示すように、基板50の表面
に形成した半導体膜100上において、矢印Yの方向に
は、第1の光源910から出射された第1のランプ光L
11の照射領域L1と、第2の光源920から出射され
た第1のランプ光L12の照射領域L2とが部分的に重
なる状態で並んでいる構成であってもよい。
[Third Embodiment] In the first embodiment described with reference to FIG. 6, on the semiconductor film 100 formed on the surface of the substrate 50, the first light source 91
Irradiation area L1 of the first lamp light L11 emitted from 0
And the first lamp light L emitted from the second light source 920
In the configuration shown in FIG. 8A, on the semiconductor film 100 formed on the surface of the substrate 50, the irradiation regions L2 of the twelve irradiation regions L2 are arranged without overlapping. The first lamp light L emitted from the first light source 910
The eleventh irradiation area L1 and the irradiation area L2 of the first lamp light L12 emitted from the second light source 920 may be arranged in a partially overlapping state.

【0054】このような条件下で、ランプ光の照射領域
L1、L2をY方向にずらしていったとき、半導体膜1
00のある一点からみると、図8(B)に示すように、
まず、非晶質のシリコン膜(半導体膜100)のバンド
ギャップよりも大きなエネルギーの第1のランプ光L1
1(1.6eV以上のエネルギーの光/波長が700n
m以下の光)が照射される第1のランプアニール処理S
T1が施された後、この第1のランプ光L11、および
結晶性のシリコン膜(半導体膜100)のバンドギャッ
プからみて、この半導体膜100に吸収可能なエネルギ
ーの第2のランプ光L12(1.1eV〜1.6eVの
エネルギーの光/波長が700nm〜1130nmの
光)の双方の照射を受けた後、第2のランプ光L12に
よる第2のランプアニール処理ST2を受ける。
Under these conditions, when the irradiation areas L1 and L2 of the lamp light are shifted in the Y direction, the semiconductor film 1
From one point of 00, as shown in FIG.
First, the first lamp light L1 having energy larger than the band gap of the amorphous silicon film (semiconductor film 100) is used.
1 (light / wavelength of energy of 1.6 eV or more is 700 n
m of light or less)
After the application of T1, the first lamp light L11 and the second lamp light L12 (1) having an energy that can be absorbed by the semiconductor film 100 in view of the band gap of the crystalline silicon film (semiconductor film 100). (E.g., light having an energy of 0.1 eV to 1.6 eV / light having a wavelength of 700 nm to 1130 nm), and then undergoes a second lamp annealing process ST2 using the second lamp light L12.

【0055】このように構成した場合も、結晶化度合い
によって半導体膜100(シリコン膜)のバンドギャッ
プがシフトするのに合わせて、半導体膜100に照射す
るランプ光のエネルギー(波長)も変えたことになるの
で、半導体膜100において結晶化が進んだ後も、半導
体膜100に対するアニール効果が大きい。それ故、本
形態に係る方法で得た多結晶性の半導体膜100では結
晶化度合いが高く、かつ、ダングリングボンドや歪みが
ほとんど残っていないので、第1のランプアニール処理
および第2のランプアニール処理を施した半導体膜10
0からTFTを形成すると、オン電流レベルが高く、か
つ、オン電流レベルのばらつきが少ないTFTを形成す
ることができる。
Also in this case, the energy (wavelength) of the lamp light applied to the semiconductor film 100 is changed according to the shift of the band gap of the semiconductor film 100 (silicon film) depending on the degree of crystallization. Therefore, even after crystallization proceeds in the semiconductor film 100, the annealing effect on the semiconductor film 100 is large. Therefore, in the polycrystalline semiconductor film 100 obtained by the method according to this embodiment, the degree of crystallization is high, and dangling bonds and distortion are scarcely left. Therefore, the first lamp annealing process and the second lamp Annealed semiconductor film 10
When a TFT is formed from 0, a TFT having a high on-current level and a small variation in the on-current level can be formed.

【0056】[実施の形態4]図6を参照して説明した
実施の形態1では、基板50の表面に形成した半導体膜
100上において、矢印Yの方向には、第1の光源91
0から出射された第1のランプ光L11の照射領域L1
と、第2の光源920から出射された第1のランプ光L
12の照射領域L2とが重なることなく並んでいるた
め、第1のランプアニール処理ST1では第1のランプ
光L11のみが照射され、第2のランプアニール処理S
T2では第2のランプ光L12のみが照射される構成で
あったが、図9(A)に示すように、基板50の表面に
形成した半導体膜100上において、矢印Yの方向に
は、第1の光源910から出射された第1のランプ光L
11の照射領域L1と、第2の光源920から出射され
た第1のランプ光L12の照射領域L2に第1の光源9
10から出射された第1のランプ光L11の照射領域L
1が重なった領域とが並んでいる構成であってもよい。
Fourth Embodiment In the first embodiment described with reference to FIG. 6, on the semiconductor film 100 formed on the surface of the substrate 50, the first light source 91
Irradiation area L1 of the first lamp light L11 emitted from 0
And the first lamp light L emitted from the second light source 920
Since the 12 irradiation regions L2 are arranged side by side without overlapping, only the first lamp light L11 is irradiated in the first lamp annealing process ST1, and the second lamp annealing process S1 is performed.
At T2, only the second lamp light L12 was irradiated. However, as shown in FIG. 9A, on the semiconductor film 100 formed on the surface of the substrate 50, The first lamp light L emitted from the first light source 910
11 and the first light source 9 in the irradiation region L2 of the first lamp light L12 emitted from the second light source 920.
Irradiation area L of first lamp light L11 emitted from 10
A configuration in which the regions where 1 overlaps may be arranged.

【0057】このように構成した条件下で、ランプ光の
照射領域L1、L2をY方向にずらしていったとき、半
導体膜100のある一点からみると、図9(B)に示す
ように、まず、非晶質のシリコン膜(半導体膜100)
のバンドギャップよりも大きなエネルギーの第1のラン
プ光L11(1.6eV以上のエネルギーの光/波長が
700nm以下の光)が照射される第1のランプアニー
ル処理ST1が施された後、結晶性のシリコン膜(半導
体膜100)のバンドギャップからみて、この半導体膜
100に吸収可能なエネルギーの第2のランプ光L12
(1.1eV〜1.6eVのエネルギーの光/波長が7
00nm〜1130nmの光)による第2のランプアニ
ール処理ST2を受けるが、この第2のランプアニール
処理ST2を受ける際には、第1のランプ光L11の照
射も受けることになる。
When the irradiation areas L1 and L2 of the lamp light are shifted in the Y direction under the conditions configured as described above, as seen from a certain point of the semiconductor film 100, as shown in FIG. First, an amorphous silicon film (semiconductor film 100)
After the first lamp annealing treatment ST1 in which the first lamp light L11 (light having an energy of 1.6 eV or more / light having a wavelength of 700 nm or less) having an energy larger than the band gap of the first lamp annealing is performed, the crystallinity is increased. In view of the band gap of the silicon film (semiconductor film 100), the second lamp light L12 having energy that can be absorbed by the semiconductor film 100 is used.
(Light / wavelength of energy of 1.1 eV to 1.6 eV is 7
The second lamp annealing process ST2 is performed by light having a wavelength of 00 nm to 1130 nm. When the second lamp annealing process ST2 is performed, the first lamp light L11 is also irradiated.

【0058】このように構成した場合も、結晶化度合い
によって半導体膜100(シリコン膜)のバンドギャッ
プがシフトするのに合わせて、半導体膜100に照射す
るランプ光のエネルギー(波長)も変えたことになるの
で、半導体膜100において結晶化が進んだ後も、半導
体膜100に対するアニール効果が大きい。それ故、本
形態に係る方法で得た多結晶性の半導体膜100では結
晶化度合いが高く、かつ、ダングリングボンドや歪みが
ほとんど残っていないので、第1のランプアニール処理
および第2のランプアニール処理を施した半導体膜10
0からTFTを形成すると、オン電流レベルが高く、か
つ、オン電流レベルのばらつきが少ないTFTを形成す
ることができる。
Also in this case, the energy (wavelength) of the lamp light applied to the semiconductor film 100 is changed according to the shift of the band gap of the semiconductor film 100 (silicon film) depending on the degree of crystallization. Therefore, even after crystallization proceeds in the semiconductor film 100, the annealing effect on the semiconductor film 100 is large. Therefore, in the polycrystalline semiconductor film 100 obtained by the method according to this embodiment, the degree of crystallization is high, and dangling bonds and distortion are scarcely left. Therefore, the first lamp annealing process and the second lamp Annealed semiconductor film 10
When a TFT is formed from 0, a TFT having a high on-current level and a small variation in the on-current level can be formed.

【0059】[その他の形態]なお、実施の形態3、4
で説明したように、第1のランプ光L11と第2のラン
プ光L2とを半導体膜100の同一領域に同時に照射す
るという構成は、実施の形態2のように、第1のランプ
アニール処理ST1と第2のランプアニール処理ST3
とを繰り返し行う形態に適用してもよい。
[Other Embodiments] Embodiments 3 and 4
As described in the first embodiment, the first lamp light L11 and the second lamp light L2 are simultaneously irradiated to the same region of the semiconductor film 100 in the first lamp annealing process ST1 as in the second embodiment. And second lamp annealing process ST3
May be applied repeatedly.

【0060】また、上記のいずれも形態でも、基板50
の表面に下地保護膜51を形成した後、半導体膜100
を形成した構成であったが、第2のランプアニール処理
ST2で照射する第2のランプ光L12は、ガラス基板
(基板50)に対するアニール効果もあるので、基板5
0の表面に半導体膜100を直接、形成した場合でも、
基板50と半導体膜100との密着性を高めることがで
きる。
In any of the above embodiments, the substrate 50
After forming a base protective film 51 on the surface of the semiconductor film 100,
However, the second lamp light L12 irradiated in the second lamp annealing process ST2 also has an annealing effect on the glass substrate (substrate 50).
Even when the semiconductor film 100 is formed directly on the surface of
The adhesion between the substrate 50 and the semiconductor film 100 can be improved.

【0061】さらに、上記のいずれも形態でも、基板5
0の表面に半導体膜100を形成した後、ゲート絶縁膜
12、22、32を形成する前に結晶化工程を行う構成
であったが、半導体膜100の表面にゲート絶縁膜1
2、22、32を形成した以降に結晶化工程を行う構成
であれば、結晶化工程によって、半導体膜100とゲー
ト絶縁膜12、22、32との密着性を高めることもで
きる。
Further, in any of the above embodiments, the substrate 5
After the semiconductor film 100 is formed on the surface of the semiconductor film 100, the crystallization process is performed before the gate insulating films 12, 22, and 32 are formed.
If the crystallization step is performed after the formation of the layers 2, 22, and 32, the crystallization step can increase the adhesion between the semiconductor film 100 and the gate insulating films 12, 22, and 32.

【0062】[電気光学装置の構成]このような方法で
形成されたアクティブマトリクス基板200を用いて電
気光学装置に用いる液晶パネルを構成した例を、図10
および図11を参照して説明する。
[Structure of Electro-Optical Device] FIG. 10 shows an example in which a liquid crystal panel used in an electro-optical device is formed by using the active matrix substrate 200 formed by such a method.
This will be described with reference to FIG.

【0063】図10および図11はそれぞれ、本形態に
係る電気光学装置に用いた液晶パネルを対向基板の側か
らみた平面図、および図10のH−H′線で切断したと
きの断面図である。
FIGS. 10 and 11 are a plan view of the liquid crystal panel used in the electro-optical device according to the present embodiment, as viewed from the side of the counter substrate, and a cross-sectional view taken along line HH 'in FIG. is there.

【0064】図10および図11において、電気光学装
置装置に用いる液晶パネル1は、画素電極45がマトリ
クス状に形成されたアクティブマトリクス基板200
と、対向電極532および遮光膜531が形成された対
向基板400と、これらの基板間に封入、挟持されてい
る電気光学物質としての液晶539とから概略構成され
ている。アクティブマトリクス基板200と対向基板4
00とは、対向基板400の外周縁に沿って形成された
ギャップ材含有のシール材552によって所定の間隙を
介して貼り合わされている。また、アクティブマトリク
ス基板200と対向基板400との間には、シール材5
52によって液晶封入領域540が区画形成され、この
液晶封入領域540内に液晶539が封入されている。
この液晶封入領域540内において、アクティブマトリ
クス基板200と対向基板400と間にはスペーサ53
7を介在させることもある。シール材552としては、
エポキシ樹脂や各種の紫外線硬化樹脂などを用いること
ができる。また、シール材552に配合されるギャップ
材としては、約2μm〜約10μmの無機あるいは有機
質のファイバ若しくは球などが用いられる。
10 and 11, the liquid crystal panel 1 used in the electro-optical device has an active matrix substrate 200 on which pixel electrodes 45 are formed in a matrix.
And an opposing substrate 400 on which an opposing electrode 532 and a light-shielding film 531 are formed, and a liquid crystal 539 as an electro-optical material sealed and sandwiched between these substrates. Active matrix substrate 200 and counter substrate 4
“00” is attached via a predetermined gap by a sealing material 552 including a gap material formed along the outer peripheral edge of the counter substrate 400. Further, a sealing material 5 is provided between the active matrix substrate 200 and the counter substrate 400.
A liquid crystal enclosing area 540 is defined by the partition 52, and a liquid crystal 539 is sealed in the liquid crystal enclosing area 540.
In the liquid crystal sealing region 540, a spacer 53 is provided between the active matrix substrate 200 and the counter substrate 400.
7 may be interposed. As the sealing material 552,
Epoxy resins and various ultraviolet curable resins can be used. In addition, as a gap material mixed in the sealing material 552, an inorganic or organic fiber or sphere having a size of about 2 μm to about 10 μm is used.

【0065】対向基板400はアクティブマトリクス基
板200よりも小さく、アクティブマトリクス基板20
0の周辺部分は、対向基板400の外周縁よりはみ出た
状態に貼り合わされる。従って、アクティブマトリクス
基板200の駆動回路(走査線駆動回路70やデータ線
駆動回路60)や入出力端子545は対向基板400か
ら露出した状態にある。ここで、シール材552は部分
的に途切れているので、この途切れ部分によって、液晶
注入口541が構成されている。このため、対向基板4
00とアクティブマトリクス基板200とを貼り合わせ
た後、シール材552の内側領域を減圧状態にすれば、
液晶注入口541から液晶539を減圧注入でき、液晶
539を封入した後、液晶注入口541を封止剤542
で塞げばよい。なお、対向基板400には、シール材5
52の内側において画像表示領域81を見切りするため
の遮光膜555も形成されている。また、対向基板40
0のコーナー部のいずれにも、アクティブマトリクス基
板200と対向基板400との間で電気的導通をとるた
めの上下導通材556が形成されている。なお、データ
線駆動回路60および走査線駆動回路70をアクティブ
マトリクス基板200の上に形成する代わりに、たとえ
ば、駆動用LSIが実装されたTAB(テープ オート
メイテッド、ボンディング)基板をアクティブマトリク
ス基板200の周辺部に形成された端子群に対して異方
性導電膜を介して電気的および機械的に接続するように
してもよい。また、対向基板400およびアクティブマ
トリクス基板200の光入射側の面あるいは光出射側に
は、使用する液晶539の種類、すなわち、TN(ツイ
ステッドネマティック)モード、STN(スーパーT
N)モード、D−STN(ダブル−STN)モード等々
の動作モードや、ノーマリホワイトモード/ノーマリブ
ラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィ
ルム、偏光板などが所定の向きに配置される。また、本
形態の液晶パネル1にはカラーフィルタが形成されてい
ないが、対向基板400において各画素電極45に対向
する領域にRGBのカラーフィルタをその保護膜ととも
に形成することもある。さらにまた、対向基板400に
何層もの屈折率の異なる干渉層を積層することにより、
光の干渉作用を利用して、RGB色をつくり出すダイク
ロイックフィルタを形成することもある。
The counter substrate 400 is smaller than the active matrix substrate 200,
The peripheral portion of 0 is bonded so as to protrude from the outer peripheral edge of the counter substrate 400. Accordingly, the driving circuits (the scanning line driving circuit 70 and the data line driving circuit 60) and the input / output terminals 545 of the active matrix substrate 200 are in a state of being exposed from the counter substrate 400. Here, since the sealant 552 is partially interrupted, the liquid crystal injection port 541 is formed by the interrupted portion. Therefore, the opposing substrate 4
00 and the active matrix substrate 200 are bonded to each other, and then the inside area of the sealing material 552 is depressurized,
The liquid crystal 539 can be injected under reduced pressure from the liquid crystal injection port 541. After the liquid crystal 539 is sealed, the liquid crystal injection port 541 is sealed with the sealing agent 542.
It should be closed with. The counter substrate 400 has a sealing material 5
A light-shielding film 555 for cutting off the image display area 81 inside the area 52 is also formed. Also, the counter substrate 40
A vertical conductive material 556 for establishing electrical conduction between the active matrix substrate 200 and the counter substrate 400 is formed at any of the 0 corners. Instead of forming the data line driving circuit 60 and the scanning line driving circuit 70 on the active matrix substrate 200, for example, a TAB (tape automated, bonding) substrate on which a driving LSI is mounted is mounted on the active matrix substrate 200. The terminal group formed in the peripheral portion may be electrically and mechanically connected via an anisotropic conductive film. The type of liquid crystal 539 used, that is, TN (twisted nematic) mode, STN (super T
A polarizing film, a retardation film, a polarizing plate, and the like are arranged in a predetermined direction according to an operation mode such as an N) mode, a D-STN (double-STN) mode, and a normal white mode / a normally black mode. You. Although no color filter is formed on the liquid crystal panel 1 of the present embodiment, an RGB color filter may be formed in a region of the counter substrate 400 facing each pixel electrode 45 together with its protective film. Furthermore, by stacking a number of interference layers having different refractive indexes on the counter substrate 400,
In some cases, a dichroic filter that creates RGB colors by utilizing the interference of light is formed.

【0066】[0066]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体装置の製造方法では、非晶質の半導体膜のバンドギャ
ップよりも大きなエネルギーの第1のランプ光を含む光
を半導体膜に照射する第1のランプアニール処理と、単
結晶の半導体膜のバンドギャップよりも大きくて非晶質
の半導体膜のバンドギャップよりも小さなエネルギーの
第2のランプ光を含む光を半導体膜に照射する第2のラ
ンプアニール処理とを行う。すなわち、半導体膜のバン
ドギャップがシフトするのに合わせて、半導体膜に照射
するランプ光のエネルギー(波長)を変える。従って、
半導体膜において結晶化が進んだ後も、半導体膜に対す
るアニール効果が大きい。それ故、本発明に係る方法で
得た多結晶性の半導体膜では結晶化度合いが高く、か
つ、ダングリングボンドや歪みがほとんど残っていな
い。よって、第1のランプアニール処理および第2のラ
ンプアニール処理を施した半導体膜からTFTを形成す
ると、オン電流レベルが高く、かつ、オン電流レベルの
ばらつきが少ないTFTを形成することができる。
As described above, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the semiconductor film is irradiated with light including the first lamp light having energy larger than the band gap of the amorphous semiconductor film. A first lamp annealing treatment and a second step of irradiating the semiconductor film with light including second lamp light having an energy larger than the band gap of the single crystal semiconductor film and smaller than the band gap of the amorphous semiconductor film. Lamp annealing treatment. That is, the energy (wavelength) of the lamp light applied to the semiconductor film is changed in accordance with the shift of the band gap of the semiconductor film. Therefore,
Even after the crystallization of the semiconductor film has advanced, the annealing effect on the semiconductor film is large. Therefore, the polycrystalline semiconductor film obtained by the method according to the present invention has a high degree of crystallization and almost no dangling bonds or distortion remains. Therefore, when a TFT is formed from the semiconductor film subjected to the first lamp annealing and the second lamp annealing, a TFT having a high on-current level and a small variation in the on-current level can be formed.

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

【図1】非晶質のシリコン膜(半導体膜)が結晶化して
いくにつれて光学特性(光のエネルギーと吸収係数との
関係)が変化していく様子を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing how optical characteristics (the relationship between light energy and absorption coefficient) change as an amorphous silicon film (semiconductor film) crystallizes.

【図2】(A)は、電気光学装置用のアクティブマトリ
クス基板のブロック図、(B)は、その駆動回路を構成
するCMOS回路の等価回路図である。
FIG. 2A is a block diagram of an active matrix substrate for an electro-optical device, and FIG. 2B is an equivalent circuit diagram of a CMOS circuit forming a driving circuit thereof.

【図3】図2に示すアクティブマトリクス基板上に形成
した3種類のTFTの断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of three types of TFTs formed on the active matrix substrate shown in FIG.

【図4】(A)〜(C)は、図3に示すアクティブマト
リクス基板の製造方法を示す工程断面図である。
FIGS. 4A to 4C are cross-sectional views showing the steps of a method for manufacturing the active matrix substrate shown in FIG.

【図5】(A)〜(E)は、図3に示すアクティブマト
リクス基板の製造方法において、図4に示す工程に続い
て行う各工程を示す工程断面図である。
FIGS. 5A to 5E are cross-sectional views showing the steps performed after the step shown in FIG. 4 in the method for manufacturing the active matrix substrate shown in FIG. 3;

【図6】(A)、(B)はそれぞれ、本発明の実施の形
態1に係る結晶化工程(ランプアニール工程)において
半導体膜にランプ光を照射する様子を示す説明図、およ
びこの方法でランプアニールしたときに半導体膜が受け
るランプ光の変化を示す説明図である。
FIGS. 6A and 6B are explanatory views showing a state in which a semiconductor film is irradiated with lamp light in a crystallization step (lamp annealing step) according to Embodiment 1 of the present invention, and FIGS. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a change in lamp light received by a semiconductor film when lamp annealing is performed.

【図7】(A)、(B)はそれぞれ、本発明の実施の形
態2に係る結晶化工程(ランプアニール工程)において
半導体膜にランプ光を照射する様子を示す説明図、およ
びこの方法でランプアニールしたときに半導体膜が受け
るランプ光の変化を示す説明図である。
FIGS. 7A and 7B are explanatory views showing a state in which a semiconductor film is irradiated with lamp light in a crystallization step (lamp annealing step) according to Embodiment 2 of the present invention, and FIGS. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a change in lamp light received by a semiconductor film when lamp annealing is performed.

【図8】(A)、(B)はそれぞれ、本発明の実施の形
態3に係る結晶化工程(ランプアニール工程)において
半導体膜にランプ光を照射する様子を示す説明図、およ
びこの方法でランプアニールしたときに半導体膜が受け
るランプ光の変化を示す説明図である。
FIGS. 8A and 8B are explanatory views showing a state in which a semiconductor film is irradiated with lamp light in a crystallization step (lamp annealing step) according to Embodiment 3 of the present invention, and FIGS. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a change in lamp light received by a semiconductor film when lamp annealing is performed.

【図9】(A)、(B)はそれぞれ、本発明の実施の形
態4に係る結晶化工程(ランプアニール工程)において
半導体膜にランプ光を照射する様子を示す説明図、およ
びこの方法でランプアニールしたときに半導体膜が受け
るランプ光の変化を示す説明図である。
FIGS. 9A and 9B are explanatory diagrams showing a state in which a semiconductor film is irradiated with lamp light in a crystallization step (lamp annealing step) according to Embodiment 4 of the present invention, and FIGS. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a change in lamp light received by a semiconductor film when lamp annealing is performed.

【図10】アクティブマトリクス型の電気光学装置用の
液晶パネルの平面図である。
FIG. 10 is a plan view of a liquid crystal panel for an active matrix type electro-optical device.

【図11】図10のH−H′線における断面図である。FIG. 11 is a sectional view taken along line HH ′ of FIG. 10;

【図12】従来のアクティブマトリクス基板の製造方法
で行う結晶化工程の説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram of a crystallization step performed by a conventional method for manufacturing an active matrix substrate.

【図13】非晶質のシリコン膜(半導体膜)が結晶化し
ていくにつれて光学特性が変化していく様子を示すグラ
フである。
FIG. 13 is a graph showing how optical characteristics change as an amorphous silicon film (semiconductor film) is crystallized.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 液晶パネル 10 駆動回路用のN型のTFT 20 駆動回路用のP型のTFT 12、22、32 ゲート絶縁膜 14、24、34 ゲート電極 15、25、35 チャネル領域 16、26、36 高濃度ソース・ドレイン領域 17、27、37 低濃度ソース・ドレイン領域 30 画素スイッチング用のTFT 50 基板 51 下地保護膜 52 層間絶縁膜 100 半導体膜 200 アクティブマトリクス基板(半導体装置) 400 対向基板 531 対向電極 910 第1の光源 920 第2の光源 L1 第1のランプ光の照射領域 L2 第2のランプ光の照射領域 L11 第1のランプ光 L12 第2のランプ光 ST1 第1のランプアニール処理 ST2 第2のランプアニール処理 Reference Signs List 1 liquid crystal panel 10 N-type TFT for drive circuit 20 P-type TFT for drive circuit 12, 22, 32 Gate insulating film 14, 24, 34 Gate electrode 15, 25, 35 Channel region 16, 26, 36 High concentration Source / drain region 17, 27, 37 Low-concentration source / drain region 30 TFT for pixel switching 50 Substrate 51 Underlayer protective film 52 Interlayer insulating film 100 Semiconductor film 200 Active matrix substrate (semiconductor device) 400 Counter substrate 531 Counter electrode 910 1st light source 920 2nd light source L1 Irradiation area of 1st lamp light L2 Irradiation area of 2nd lamp light L11 1st lamp light L12 2nd lamp light ST1 1st lamp annealing process ST2 2nd lamp Annealing treatment

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H092 JA25 JA36 JA44 JB44 JB56 KA04 KA07 KA12 KA18 MA04 MA05 MA07 MA12 MA27 MA29 MA35 MA41 NA22 PA13 QA07 QA10 5F052 AA24 CA01 CA03 DA02 DB03 EA11 HA01 JA04 5F110 AA05 BB02 CC02 DD02 DD13 EE03 EE04 EE44 FF02 FF30 GG02 GG13 GG25 GG43 GG45 GG47 HJ01 HJ04 HJ13 HJ23 HM15 PP02 PP13 PP29  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2H092 JA25 JA36 JA44 JB44 JB56 KA04 KA07 KA12 KA18 MA04 MA05 MA07 MA12 MA27 MA29 MA35 MA41 NA22 PA13 QA07 QA10 5F052 AA24 CA01 CA03 DA02 DB03 EA11 HA01 JA04 5F110 AA03 DD02 EE04 EE44 FF02 FF30 GG02 GG13 GG25 GG43 GG45 GG47 HJ01 HJ04 HJ13 HJ23 HM15 PP02 PP13 PP29

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に半導体膜を形成する成膜工程
と、該成膜工程により形成した半導体膜に対してランプ
アニールを行って当該半導体膜を結晶化させる結晶化工
程とを少なくとも有する半導体装置の製造方法におい
て、 前記結晶化工程では、非晶質の半導体膜のバンドギャッ
プよりも大きなエネルギーの第1のランプ光を含む光を
前記半導体膜に照射する第1のランプアニール処理と、
単結晶の半導体膜のバンドギャップよりも大きく、且つ
非晶質の半導体膜のバンドギャップよりも小さなエネル
ギーの第2のランプ光を含む光を前記半導体膜に照射す
る第2のランプアニール処理とを行うことを特徴とする
半導体装置の製造方法。
1. A semiconductor comprising at least a film forming step of forming a semiconductor film on a substrate, and a crystallization step of performing lamp annealing on the semiconductor film formed by the film forming step to crystallize the semiconductor film. In the method for manufacturing a device, in the crystallization step, a first lamp annealing process of irradiating the semiconductor film with light including a first lamp light having an energy larger than a band gap of the amorphous semiconductor film;
A second lamp annealing process of irradiating the semiconductor film with light including a second lamp light having an energy larger than the band gap of the single crystal semiconductor film and smaller than the band gap of the amorphous semiconductor film. A method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項2】 請求項1において、前記結晶化工程で
は、前記第1のランプアニール処理と、前記第2のラン
プアニール処理とを交互に行うことを特徴とする半導体
装置の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein in the crystallization step, the first lamp annealing and the second lamp annealing are performed alternately.
【請求項3】 請求項1または2において、前記第1の
ランプアニール処理から前記第2のランプアニール処理
に移る際には、前記第1のランプ光および前記第2のラ
ンプ光の双方を含む光を半導体膜に照射することを特徴
とする半導体装置の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein when the process shifts from the first lamp annealing process to the second lamp annealing process, both the first lamp light and the second lamp light are included. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising irradiating a semiconductor film with light.
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかにおいて、
前記第2のランプアニール処理では、前記第2のランプ
光のみを照射することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
4. The method according to claim 1, wherein
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein in the second lamp annealing treatment, only the second lamp light is irradiated.
【請求項5】 請求項1ないし3のいずれかにおいて、
前記第2のランプアニール処理では、前記第2のランプ
光に加えて前記第1のランプ光も含む光を照射すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
5. The method according to claim 1, wherein
In the second lamp annealing process, a method of manufacturing a semiconductor device, comprising irradiating light including the first lamp light in addition to the second lamp light.
【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかにおいて、
前記第1のランプ光は、1.6eV以上のエネルギーを
もつ光であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. The method according to claim 1, wherein
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the first lamp light is light having an energy of 1.6 eV or more.
【請求項7】 請求項6において、前記第1のランプ光
は、白熱ランプ、ハロゲンランプ、蛍光ランプ、高圧水
銀ランプ、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムラン
プ、紫外線ランプのうちのいずれかから出射された光で
あることを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. The light according to claim 6, wherein the first lamp light is emitted from any one of an incandescent lamp, a halogen lamp, a fluorescent lamp, a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a high-pressure sodium lamp, and an ultraviolet lamp. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項8】 請求項1ないし7のいずれかにおいて、
前記第2のランプ光は、1.1eVから1.6eVまで
のエネルギーをもつ光であることを特徴とする半導体装
置の製造方法。
8. The method according to claim 1, wherein
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the second lamp light is light having an energy of 1.1 eV to 1.6 eV.
【請求項9】 請求項8において、前記第2のランプ光
は、赤外線ランプから出射された光であることを特徴と
する半導体装置の製造方法。
9. The method according to claim 8, wherein the second lamp light is light emitted from an infrared lamp.
【請求項10】 請求項1ないし9のいずれかにおい
て、前記第1のランプアニール処理および前記第2のラ
ンプアニール処理を施した半導体膜から薄膜トランジス
タを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a thin film transistor is formed from the semiconductor film subjected to the first lamp annealing and the second lamp annealing. .
【請求項11】 基板上に形成された半導体膜に対して
ランプアニールを行うアニール装置において、 非晶質の半導体膜のバンドギャップよりも大きなエネル
ギーの第1のランプ光を出射する第1の光源と、単結晶
の半導体膜のバンドギャップよりも大きく、且つ非晶質
の半導体膜のバンドギャップよりも小さなエネルギーの
第2のランプ光を出射する第2の光源とを有してなるこ
とを特徴とするアニール装置。
11. An annealing apparatus for performing lamp annealing on a semiconductor film formed on a substrate, wherein the first light source emits first lamp light having energy larger than the band gap of the amorphous semiconductor film. And a second light source that emits a second lamp light having an energy larger than the band gap of the single crystal semiconductor film and smaller than the band gap of the amorphous semiconductor film. Annealing equipment.
【請求項12】 請求項11において、前記第1のラン
プ光と前記第2のランプ光を交互に照射するように構成
されていることを特徴とするアニール装置。
12. The annealing apparatus according to claim 11, wherein the annealing apparatus is configured to irradiate the first lamp light and the second lamp light alternately.
【請求項13】 請求項11において、前記第1の光源
は、白熱ランプ、ハロゲンランプ、蛍光ランプ、高圧水
銀ランプ、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムラン
プ、紫外線ランプのうちのいずれかであることを特徴と
するアニール装置。
13. The method according to claim 11, wherein the first light source is any one of an incandescent lamp, a halogen lamp, a fluorescent lamp, a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a high-pressure sodium lamp, and an ultraviolet lamp. Annealing equipment.
【請求項14】 請求項11において、前記第2の光源
は、赤外線ランプであることを特徴とするアニール装
置。
14. The annealing apparatus according to claim 11, wherein the second light source is an infrared lamp.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7279405B2 (en) 2003-11-06 2007-10-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Fabrication method for semiconductor device and manufacturing apparatus for the same
KR100871449B1 (en) * 2001-02-23 2008-12-03 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Method of manufacturing a semiconductor device

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