JP2001068681A - Fabrication of active matrix - Google Patents

Fabrication of active matrix

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JP2001068681A
JP2001068681A JP2000203299A JP2000203299A JP2001068681A JP 2001068681 A JP2001068681 A JP 2001068681A JP 2000203299 A JP2000203299 A JP 2000203299A JP 2000203299 A JP2000203299 A JP 2000203299A JP 2001068681 A JP2001068681 A JP 2001068681A
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宏勇 張
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a method for fabricating a new polycrystalline TFT constituting the drive circuit of an active matrix. SOLUTION: An insulation film 2 is formed on a glass substrate 1, a gate electrode P1 is formed thereon and coated with a gate insulation film 4, an amorphous silicon (a-Si) layer 5 and an N type doped a-Si layer 6 are formed thereon and etched to form an insular source-drain electrode layer 7. It is then patterned using a mask 8 and etched to form a source electrode 9, a drain electrode 10, a source region 11 and a drain region 12 which are irradiated with laser beam from above to crystallize the a-Si in the source-drain region. Subsequently, it is activated and coated with a passivation film 13 to complete a TFT. According to the method, several hundreds thousand of TFTs having identical characteristics can be fabricated.

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、多結晶(微結晶)
シリコン薄膜トランジスタの製造方法に関するものであ
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a polycrystal (microcrystal).
The present invention relates to a method for manufacturing a silicon thin film transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】多結晶(微結晶)シリコン膜を得る方法
の一つに、成膜されたアモルファスシリコン(以下「a-
Si」という)膜にレーザーを照射することによりa-Siを
結晶化させるという方法があり、一般によく知られてい
る。その技術を利用したレーザー結晶化薄膜トランジス
タは、アモルファスシリコン薄膜トランジスタ(以下
「a-SiTFT」という)に比べて電界効果移動度などの
電気特性が優れているため、アクティブ型液晶ディスプ
レイ(LCD)やイメージセンサーなどの周辺駆動回路
に使われている。
2. Description of the Related Art One of the methods for obtaining a polycrystalline (microcrystalline) silicon film is to form a deposited amorphous silicon (hereinafter referred to as "a-
There is a method in which a-Si is crystallized by irradiating a laser to a film (referred to as “Si”), which is generally well known. Laser-crystallized thin-film transistors using this technology have better electrical properties such as field-effect mobility than amorphous-silicon thin-film transistors (hereinafter a-Si TFTs). It is used for peripheral drive circuits.

【0003】レーザー結晶化薄膜トランジスタの代表的
な作製方法は、先ず出発膜であるアモルファスシリコン
(a-si)膜をレーザーで照射することによって結晶化さ
せ、その後一連の製造プロセスによってデバイス構造を
加工するというものである。製造プロセスの最初または
途中で結晶化工程を行なうことは従来の製造方法の一番
の特徴である。
[0003] A typical method for producing a laser crystallized thin film transistor is firstly to use amorphous silicon as a starting film.
The (a-si) film is crystallized by irradiating the film with a laser, and then the device structure is processed by a series of manufacturing processes. Performing the crystallization step at the beginning or in the middle of the manufacturing process is the main feature of the conventional manufacturing method.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このような製造方法に
よって薄膜トランジスタを作製した場合、次のような問
題点が生じる。 (1)レーザー結晶化を製造工程の一環として行うこと
により、デバイス完成までTFTの電気特性を評価でき
ず、それを制御することが困難である。 (2)TFT作製当初または途中でレーザー結晶化を行
うため、デバイス構造を完成した後に諸電気特性を修正
することが不可能であり、回路システム全体の歩留りが
悪くなる。
When a thin film transistor is manufactured by such a manufacturing method, the following problems occur. (1) By performing laser crystallization as part of the manufacturing process, the electrical characteristics of the TFT cannot be evaluated until the device is completed, and it is difficult to control it. (2) Since laser crystallization is performed at the beginning or in the middle of TFT fabrication, it is impossible to correct various electrical characteristics after the device structure is completed, and the yield of the entire circuit system deteriorates.

【0005】本発明は、上記の問題点を解決するための
新しい多結晶(微結晶)薄膜トランジスタの作製方法を
提案するものである。
The present invention proposes a new method of fabricating a polycrystalline (microcrystalline) thin film transistor to solve the above problems.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明はデバイス構造完
成後のレーザー照射による、チャネル形成領域の結晶化
およびソース・ドレインのオーミックコンタクト領域の
活性化を可能とするために、チャネル形成領域およびソ
ース・ドレイン領域のチャネル形成領域側の一部が入射
するレーザー光に対して露呈している構造、またはソー
ス・ドレイン領域がソース・ドレイン電極に対してレー
ザー光入射側に位置し、かつ前記両領域の一部がチャネ
ル形成領域のレーザー光入射側に接する構造の薄膜トラ
ンジスタを用いる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method for crystallization of a channel formation region and activation of a source / drain ohmic contact region by laser irradiation after completion of a device structure. A structure in which a part of the drain region on the channel forming region side is exposed to the incident laser light, or the source / drain region is located on the laser light incident side with respect to the source / drain electrodes, and the both regions Is used, a thin film transistor having a structure in which a part thereof is in contact with the laser light incident side of the channel formation region.

【0007】ソース・ドレイン領域の活性化とは、真性
のa-Si膜に種々の方法によって3族または5族の不純物
原子を添加してP型またはN型の特性を得ようとすると
きに、より良好なP型またはN型の特性を得るために不
純物を添加した領域にエネルギーを与え不純物を活性化
させ、膜の導電率を向上させることをいう。
The activation of the source / drain regions means that the P-type or N-type characteristics are obtained by adding a Group III or Group V impurity atom to the intrinsic a-Si film by various methods. In order to obtain better P-type or N-type characteristics, it means that energy is applied to a region to which an impurity is added to activate the impurity and improve the conductivity of the film.

【0008】図1に、デバイス構造完成後にソース・ド
レイン領域となる不純物a-Si層とチャネル形成領域とな
る真性a-Si層に対してレーザー照射によって結晶化及び
活性化を効果的に行うことを可能とする、本願発明のT
FTの構造を示す。
FIG. 1 shows that an impurity a-Si layer serving as a source / drain region and an intrinsic a-Si layer serving as a channel forming region are effectively crystallized and activated by laser irradiation after a device structure is completed. T of the present invention that enables
1 shows the structure of FT.

【0009】図1(a)においてはTFTアイランド上
のソース電極9とドレイン電極10間の距離をソース領
域11とドレイン領域12間の距離より大きくすること
により、基板上部からのレーザー照射によるソース・ド
レイン領域11、12およびチャネル形成領域5の活性
化および結晶化を可能にしている。
In FIG. 1A, the distance between the source electrode 9 and the drain electrode 10 on the TFT island is made larger than the distance between the source region 11 and the drain region 12 so that the source and the source are irradiated by laser from above the substrate. Activation and crystallization of the drain regions 11 and 12 and the channel formation region 5 are enabled.

【0010】この時、充分なエネルギー値をもつレーザ
ー光を照射することによりチャネル形成領域となる真性
a-Si層5のうちのソース領域およびドレイン領域の下側
の部分も結晶化し、良好な特性を持つチャネルを得るこ
とができる。またゲート絶縁膜4とチャネル形成領域と
の界面がチャネル形成領域の下側であるためレーザーの
入射によって界面特性が劣化することがないので、デバ
イスの特性を低下させることがない。
At this time, by irradiating a laser beam having a sufficient energy value, an intrinsic region for forming a channel formation region is obtained.
A portion of the a-Si layer 5 below the source region and the drain region is also crystallized, and a channel having excellent characteristics can be obtained. Further, since the interface between the gate insulating film 4 and the channel formation region is below the channel formation region, the interface characteristics do not deteriorate due to the incidence of the laser, so that the characteristics of the device do not deteriorate.

【0011】レーザー光源によく用いられるUV光はS
iO#(2 )を透過することができるため、パシベイショ
ン膜13が酸化珪素(SiO#(2 ))であればパシベイ
ション膜上からレーザー照射を行なうことができる。
The UV light often used for a laser light source is S
Since iO # (2) can be transmitted, if the passivation film 13 is silicon oxide (SiO # (2)), laser irradiation can be performed from the passivation film.

【0012】またこれによりレーザー照射によるa-Si膜
上側表面の乱れを防ぐことができる。すなわち、パシベ
イション膜が酸化珪素であればそのパシベイション膜が
a-Si膜のレーザー結晶化をするときに一般に用いられる
キャップ層といわれる、レーザー照射時に膜上側表面の
乱れを防ぐためにレーザー照射対象となるa-Si膜上に成
膜する酸化珪素膜と同じ役割を果たし、高品質なレーザ
ー結晶化膜を得ることが可能である。
[0012] Thereby, it is possible to prevent the upper surface of the a-Si film from being disturbed by laser irradiation. That is, if the passivation film is silicon oxide, the passivation film
A cap layer commonly used when laser crystallization of a-Si film is the same as the silicon oxide film formed on the a-Si film targeted for laser irradiation to prevent disturbance of the upper surface of the film during laser irradiation It plays a role and makes it possible to obtain a high-quality laser crystallized film.

【0013】またレーザーがガラス基板1を透過できる
ようにレーザーの波長またはガラス基板の材質を選ぶこ
とにより、ガラス基板上にガラス基板からの不純物混入
を防ぐ為に成膜した下地膜2とゲート絶縁膜がレーザー
を透過する材料(例えば酸化珪素)であれば、ゲート電
極3をソース・ドレイン電極間の幅より小さくすること
により基板下部からレーザーを照射してソース・ドレイ
ン電極の下側の不純物領域を結晶化および活性化させる
ことができ、諸特性のより大きな向上を得ることもでき
る。下地膜およびゲート絶縁膜が酸化珪素膜であれば、
それらは同時にキャップ層としても作用し、膜下側表面
の乱れを防ぐことができる。
By selecting the wavelength of the laser or the material of the glass substrate so that the laser can pass through the glass substrate 1, the base insulating film 2 formed on the glass substrate to prevent impurities from entering the glass substrate and the gate insulating film are formed. If the film is made of a material that transmits laser (for example, silicon oxide), the gate electrode 3 is made smaller than the width between the source and drain electrodes to irradiate the laser from the lower part of the substrate to thereby form an impurity region below the source and drain electrodes. Can be crystallized and activated, and a greater improvement in various properties can be obtained. If the base film and the gate insulating film are silicon oxide films,
They also act as a cap layer at the same time, and can prevent disturbance of the surface below the film.

【0014】図1(b)は図1(a)の構造をさらに発
展させ、より効果的なソース領域およびドレイン領域に
対するレーザー活性化を可能とするものである。
FIG. 1B shows a further development of the structure shown in FIG. 1A and enables more effective laser activation for the source region and the drain region.

【0015】図 1(b)においては不純物領域であるソ
ース領域11、ドレイン領域12がソース電極9、ドレ
イン電極10の上部にそれぞれ位置し、かつチャネル形
成領域5の上側に接する構造になっており、ソース・ド
レイン領域に対するレーザー照射は上部からの照射のみ
で完全に行うことができるので図1(a)に比べてより
大きな諸特性の向上と制御しうる値の幅を得ることがで
きる構造となっている。また図1(a)と同様に充分な
エネルギー値をもつレーザー光を照射することによりチ
ャネル形成領域となる真性a-Si層5のうちのソース領域
およびドレイン領域の下側の部分も結晶化し、良好な特
性を持つチャネルを得ることができる。またゲート絶縁
膜4とチャネル形成領域との界面がチャネル形成領域の
下側であるためレーザーの入射によって界面特性が劣化
することがないので、デバイスの特性を低下させる事が
ない。またパシベイション膜が酸化珪素であればレーザ
ー照射時におけるキャップ層として作用し、ソース・ド
レイン領域である不純物a-Si膜およびチャネル形成領域
である真性a-Si膜の上側表面のレーザー照射による乱れ
を防ぐことができる。
In FIG. 1B, the source region 11 and the drain region 12, which are impurity regions, are located above the source electrode 9 and the drain electrode 10, respectively, and are in contact with the upper side of the channel forming region 5. Since the laser irradiation on the source / drain region can be completely performed only by irradiation from above, a structure capable of obtaining a greater improvement in various characteristics and a range of controllable values as compared with FIG. Has become. By irradiating a laser beam having a sufficient energy value as in FIG. 1A, the lower part of the source region and the drain region in the intrinsic a-Si layer 5 serving as a channel forming region is crystallized. A channel having good characteristics can be obtained. Further, since the interface between the gate insulating film 4 and the channel formation region is below the channel formation region, the interface characteristics do not deteriorate due to the incidence of the laser, so that the device characteristics do not deteriorate. If the passivation film is silicon oxide, it acts as a cap layer at the time of laser irradiation, and disturbs the laser irradiation on the upper surface of the impurity a-Si film as the source / drain region and the intrinsic a-Si film as the channel formation region. Can be prevented.

【0016】図1(c)、(d)は図1(a)、(b)
と全く上下逆の構造をしており、レーザーがガラス基板
を透過できるようにレーザーの波長またはガラス基板の
材質を選ぶことにより、主に基板下部からのレーザー照
射をすることによりチャネル形成領域およびソース・ド
レイン領域の結晶化、活性化を可能とするものである。
FIGS. 1C and 1D show FIGS. 1A and 1B, respectively.
The channel is formed upside down with the channel formation region and source by irradiating the laser mainly from the bottom of the substrate by selecting the laser wavelength or the material of the glass substrate so that the laser can pass through the glass substrate. -It enables crystallization and activation of the drain region.

【0017】図1(c)は図1(a)を全く上下逆の構
造にしたものであり、図1(a)と同様にソース電極9
とドレイン電極10間の距離をソース領域11とドレイ
ン領域12間の距離より大きくすることにより基板下部
からのレーザー照射によるソース・ドレイン領域および
チャネル形成領域5の活性化および結晶化を可能にして
いる。
FIG. 1C shows a completely inverted structure of FIG. 1A, and similarly to FIG.
By making the distance between the gate electrode and the drain electrode 10 larger than the distance between the source region 11 and the drain region 12, activation and crystallization of the source / drain region and the channel formation region 5 by laser irradiation from the lower part of the substrate are enabled. .

【0018】この時、充分なエネルギー値をもつレーザ
ー光を照射することによりチャネル形成領域となる真性
a-Si層5のうちのソース領域およびドレイン領域の下側
の部分も結晶化し、良好な特性を持つチャネルを得るこ
とができる。またゲート絶縁膜とチャネル形成領域との
界面がチャネル形成領域の上側であるため下側からのレ
ーザーの入射によって界面特性が劣化することがないの
で、デバイスの特性を低下させる事がない。
At this time, by irradiating a laser beam having a sufficient energy value, the intrinsic property of forming a channel forming region is obtained.
A portion of the a-Si layer 5 below the source region and the drain region is also crystallized, and a channel having excellent characteristics can be obtained. In addition, since the interface between the gate insulating film and the channel formation region is above the channel formation region, the interface characteristics are not deteriorated by the incidence of the laser from below, so that the device characteristics are not reduced.

【0019】さらにガラス基板1上にガラス基板からの
不純物混入を防ぐために成膜した下地膜2が酸化珪素膜
であればそれがキャップ層として作用し、ソース・ドレ
イン領域およびチャネル形成領域である各a-Si膜下側表
面の乱れを防ぐことができる。またパシベイション膜1
3とゲート絶縁膜4がレーザーを透過する材料、例えば
酸化珪素であれば、ゲート電極3をソース・ドレイン電
極間の幅より小さくすることにより基板上部からレーザ
ーを照射してソース・ドレイン電極の上側の不純物領域
を結晶化および活性化させることができ、諸特性のより
大きな向上を得ることもできる。その時パシベイション
膜およびゲート絶縁膜が酸化珪素であれば、それらは同
時にキャップ層としても作用し、レーザー照射によるa-
Si膜上側表面の乱れを防ぐ事ができる。
Further, if the underlying film 2 formed on the glass substrate 1 in order to prevent impurities from being mixed from the glass substrate is a silicon oxide film, it acts as a cap layer, and serves as a source / drain region and a channel forming region. Disturbance on the lower surface of the a-Si film can be prevented. Passivation film 1
When the gate insulating film 3 and the gate insulating film 4 are made of a material that transmits laser, for example, silicon oxide, the gate electrode 3 is made smaller than the width between the source and drain electrodes to irradiate the laser from above the substrate and the upper side of the source and drain electrodes. Can be crystallized and activated, and further improvement in various characteristics can be obtained. At that time, if the passivation film and the gate insulating film are silicon oxide, they simultaneously act as a cap layer, and a-
Disturbance on the upper surface of the Si film can be prevented.

【0020】図1(d)は図1(c)の構造をさらに発
展させ、より効果的なソース領域およびドレイン領域に
対するレーザー活性化を可能とするものである。
FIG. 1D shows a further development of the structure shown in FIG. 1C and enables more effective laser activation for the source region and the drain region.

【0021】図1(d)においては不純物領域であるソ
ース領域11、ドレイン領域12がソース電極9、ドレ
イン電極10の下部にそれぞれ位置し、かつチャネル形
成領域5の両脇下側に接する構造になっているので、ソ
ース・ドレイン領域に対するレーザー照射は下部からの
照射のみで完全に行うことができるので図1(c)に比
べてより大きな諸特性の向上と制御しうる値の幅を得る
ことができる構造となっている。また図1(c)と同様
に充分なエネルギー値をもつレーザー光を照射すること
によりチャネル形成領域となる真性a-Si層のうちのソー
ス領域およびドレイン領域の上側の部分も結晶化し、良
好な特性を持つチャネルを得ることができる。
In FIG. 1D, a source region 11 and a drain region 12, which are impurity regions, are located below the source electrode 9 and the drain electrode 10, respectively, and are in contact with both sides below the channel forming region 5. Therefore, the laser irradiation on the source / drain regions can be completely performed only by irradiation from the lower part, so that a greater improvement in various characteristics and a wider range of controllable values can be obtained as compared with FIG. It has a structure that can be. By irradiating a laser beam having a sufficient energy value in the same manner as in FIG. 1C, a portion above the source region and the drain region in the intrinsic a-Si layer serving as a channel formation region is crystallized, and a favorable A channel having characteristics can be obtained.

【0022】またゲート絶縁膜4とチャネル形成領域と
の界面がチャネル形成領域の上側であるためレーザーの
入射によって界面特性が劣化することがないので、デバ
イスの特性を低下させる事がない。また下地膜が酸化珪
素であればレーザー照射時におけるキャップ層として作
用し、ソース・ドレイン領域である不純物a-Si膜および
チャネル形成領域である真性a-Si膜の下側表面のレーザ
ー照射による乱れを防ぐことができる。
Further, since the interface between the gate insulating film 4 and the channel formation region is above the channel formation region, the interface characteristics are not deteriorated by the incidence of the laser, so that the characteristics of the device are not reduced. If the underlying film is silicon oxide, it acts as a cap layer at the time of laser irradiation, and the lower surface of the impurity a-Si film serving as the source / drain region and the intrinsic a-Si film serving as the channel forming region are disturbed by the laser irradiation. Can be prevented.

【0023】以上のような構造をとることにより、a-Si
薄膜トランジスタのデバイス構造完成後のレーザー照射
によるソース・ドレイン領域およびチャネル形成領域の
活性化、結晶化を行うことができる。
With the above structure, a-Si
Activation and crystallization of the source / drain region and the channel formation region by laser irradiation after the completion of the device structure of the thin film transistor can be performed.

【0024】以上のように、デバイス構造を加工する前
あるいはその途中でレーザー照射を行なうのではなく、
完全なa-SiTFTのプロセスでデバイスを加工し、デバ
イス構造が完成、すなわち不純物半導体層、真性半導体
層、ゲート絶縁膜の形成、ソース・ドレイン領域の形
成、ソース、ドレイン、ゲートの各電極、および保護膜
膜(パシベイション膜)の成膜まで、または回路配線の
形成までを含んだ工程を終了してから、任意の1つまた
は複数のa-SiTFTのソース・ドレイン領域とチャネル
形成領域に対しレーザーを照射することによって薄膜ト
ランジスタのチャネル形成領域の結晶化またはソース・
ドレイン領域の活性化および結晶化を行なう。この時に
電極と配線ができていれば、基板上の任意のa-SiTFT
の電気特性をリアルタイムにモニターしながら最適値に
なるまでレーザー照射を行なう事が可能となる。あるい
はレーザー照射を行なった後電気特性を測定するという
工程を繰り返しながら、所望の特性を持つ薄膜トランジ
スタを得ることができる。
As described above, laser irradiation is not performed before or during processing of a device structure.
The device is processed by the complete a-Si TFT process, and the device structure is completed, that is, the formation of the impurity semiconductor layer, the intrinsic semiconductor layer, the gate insulating film, the formation of the source / drain regions, the source, drain, and gate electrodes, and After completing the process including the formation of the passivation film (passivation film) or the formation of circuit wiring, the laser is applied to the source / drain region and channel formation region of one or more a-Si TFTs. Irradiates the crystallization of the channel formation region of the thin film transistor or the source
Activation and crystallization of the drain region are performed. At this time, if the electrodes and wiring are made, any a-Si TFT on the substrate
It is possible to perform laser irradiation until the optimum value is obtained while monitoring the electrical characteristics of the laser in real time. Alternatively, a thin film transistor having desired characteristics can be obtained by repeating a process of measuring electric characteristics after laser irradiation.

【0025】これにより同一基板上に同一製造工程によ
る復数のa-SiTFTを作製しそのデバイス構造が完成し
た後に、任意の1つまたは複数のa-SiTFTを任意の電
気特性を持つTFTにすることが可能となる。すなわち
同一基板上に異なる電気特性を持つTFTを作製するこ
とが、デバイス構造完成後にレーザー照射をすることで
実現できる。
In this way, a plurality of a-Si TFTs are manufactured on the same substrate by the same manufacturing process, and after the device structure is completed, any one or a plurality of a-Si TFTs are converted into TFTs having arbitrary electric characteristics. It becomes possible. That is, it is possible to manufacture TFTs having different electric characteristics on the same substrate by irradiating a laser after completing the device structure.

【0026】またこれにより同一基板上に同一製造工程
による複数のa-SiTFTを作製しそのデバイス構造が完
成した後、それらのa-SiTFTのうち任意の1つまたは
復数のものをレーザー結晶化による多結晶シリコン薄膜
トランジスタ(以下「 poly-SiTFT」という)とする
ことができ、デバイス構造を作製する工程を分けること
なく同一基板上にa-SiTFTと poly-SiTFTの両方が
混在するシステムを作製することが可能となる。
In addition, a plurality of a-Si TFTs are manufactured on the same substrate by the same manufacturing process and the device structure is completed, and any one or a plurality of the a-Si TFTs is subjected to laser crystallization. A polycrystalline silicon thin film transistor (hereinafter referred to as "poly-SiTFT") can be used to create a system in which both a-SiTFT and poly-SiTFT are mixed on the same substrate without dividing the process of manufacturing the device structure It becomes possible.

【0027】また、レーザー照射は極めて短い時間に行
われるため基板温度をほとんど上昇させることがなく、
poly-SiTFTを低温(室温〜400℃)で作製する事
が可能となり、これによって大面積の poly-SiTFTシ
ステムを石英ガラスのような高価なガラスを用いること
なく安価に作製することが可能となる。
Further, since the laser irradiation is performed in a very short time, the temperature of the substrate hardly rises.
It is possible to fabricate poly-Si TFTs at low temperatures (room temperature to 400 ° C.), thereby making it possible to fabricate large-area poly-Si TFT systems at low cost without using expensive glass such as quartz glass. .

【0028】以下に本発明を用いた実施例を示す。Hereinafter, examples using the present invention will be described.

【0029】[0029]

【実施例】〔実施例1〕本実施例では一体化LCD(液
晶ディスブレイ)システムにおけるa-SiTFTと poly-
SiTFT(多結晶シリコン薄膜トランジスタ)の混合シ
ステムについて説明を行なう。図2に示すような一体化
LCDシステムには画素マトリクス駆動用TFT部分3
0と周辺回路用TFT部分31が必要である。2種類の
TFTに対して動作速度の要求が完全に違っており、画
素駆動用のものは移動度が1cm^(2)/Vs程度であればも
う十分であるが、周辺回路用のTFTは高速動作(数M
HZ)が要求される。このため、画素用TFTはa-Si材料
で、周辺回路用TFTは poly-Si材料で構成するのが望
ましい。
[Embodiment 1] In this embodiment, an a-Si TFT and a poly-Si TFT in an integrated LCD (liquid crystal display) system are used.
A mixed system of SiTFT (polycrystalline silicon thin film transistor) will be described. The integrated LCD system as shown in FIG.
0 and the peripheral circuit TFT portion 31 are required. The requirements for operating speed are completely different for the two types of TFTs. For the pixel driving type, a mobility of about 1 cm ^ (2) / Vs is sufficient, but for the peripheral circuit TFT, High-speed operation (several M
HZ) is required. For this reason, it is desirable that the pixel TFT be made of an a-Si material and the peripheral circuit TFT be made of a poly-Si material.

【0030】本発明によれば図2に示すようなシステム
をデバイス構造を作製する工程をa-SiTFTと poly-Si
TFTで分けることなく一度に作製することができる。
According to the present invention, a system as shown in FIG.
It can be manufactured at once without dividing by TFT.

【0031】図3はTFTの製造方法を模式的に説明す
る概略図である。この実施例では図1(a)の構造、す
なわち逆スタガ型構造のTFTを用いた。もちろん他の
構造でも良い。図3(A)において石英ガラス等の高価
でない700℃以下、例えば約600℃の熱処理に耐え
うるガラス1上にマグネトロンRF(高周波)スパッタ
法を用いて下地膜2としての酸化珪素(SiO#(2 ))
膜を1000〜3000Å、本実施例では2000Åの
厚さに形成する。成膜条件は酸素100%雰囲気、成膜
温度150℃、出力400〜800W、圧力0.5Pa
とした。ターゲットに石英または単結晶シリコンを用い
た。成膜速度は30〜100Å/分であった。
FIG. 3 is a schematic diagram schematically illustrating a method of manufacturing a TFT. In this embodiment, a TFT having the structure shown in FIG. 1A, that is, an inverted staggered structure is used. Of course, other structures may be used. In FIG. 3 (A), silicon oxide (SiO # () is used as a base film 2 on a glass 1 such as quartz glass which can withstand a heat treatment at an inexpensive temperature of 700 ° C. or less, for example, about 600 ° C. 2))
The film is formed to a thickness of 1000 to 3000 °, in this example, 2000 °. The film formation conditions are an oxygen 100% atmosphere, a film formation temperature of 150 ° C., an output of 400 to 800 W, and a pressure of 0.5 Pa.
And Quartz or single crystal silicon was used as a target. The deposition rate was 30 to 100 ° / min.

【0032】この上に公知のスパッタ法によりゲート電
極となるクロム(Cr)層3を成膜する。膜厚は800
〜1000Å、本実施例では1000Åとした。これを
第1のフォトマスクP1にてパターニングし第3図
(B)を得た。またゲート電極材料にタンタル(Ta)
を用いてもよい。
A chromium (Cr) layer 3 serving as a gate electrode is formed thereon by a known sputtering method. The film thickness is 800
Å1000 °, and 1000 ° in this embodiment. This was patterned using a first photomask P1 to obtain FIG. 3 (B). Also, tantalum (Ta) is used as a gate electrode material.
May be used.

【0033】またゲート電極材料としてアルミニウム
(Al)を用いた場合、これを第1のフォトマスクP1
にてパターニング後、その表面を陽極酸化してもよい。
When aluminum (Al) is used as the gate electrode material, it is used as the first photomask P1.
After the patterning, the surface may be anodized.

【0034】この上にゲート絶縁膜4として窒化珪素膜
(SiN#(x ))をPCVD法により作製する。膜厚は
1000〜5000Å、本実施例では3000Åとし
た。原料ガスにはシラン(SiH#(4 ))とアンモニア
ガス(NH#(3 ))を1:3の比で用いた。成膜条件は
成膜温度250〜350℃、本実施例においては260
℃、RF周波数は13.56MHz、RF出力は80
W、圧力0.05Torr、成膜速度は80Å/分であ
った。
On this, a silicon nitride film (SiN # (x)) is formed as a gate insulating film 4 by a PCVD method. The film thickness was 1000-5000 °, and in this example, 3000 °. As source gas, silane (SiH # (4)) and ammonia gas (NH # (3)) were used at a ratio of 1: 3. The film forming condition is a film forming temperature of 250 to 350 ° C., and in this embodiment, 260 ° C.
° C, RF frequency is 13.56 MHz, RF output is 80
W, the pressure was 0.05 Torr, and the film formation rate was 80 ° / min.

【0035】この上に真性a-Si層5をPCVD法により
作製する。膜厚は200〜1000Å、本実施例では7
00Åとした。原料ガスにはシラン(SiH#(4 ))を
用い、成膜温度は150〜300℃、本実施例において
は200℃、RF周波数は13.56MHz、RF出力
は35W、圧力は0.5Torr、成膜速度は60Å/
分であった。
An intrinsic a-Si layer 5 is formed thereon by a PCVD method. The film thickness is 200 to 1000 °, and in this embodiment, 7
00 °. Silane (SiH # (4)) is used as a source gas, the film formation temperature is 150 to 300 ° C., in this embodiment, 200 ° C., the RF frequency is 13.56 MHz, the RF output is 35 W, the pressure is 0.5 Torr, The deposition rate is 60 ° /
Minutes.

【0036】この上に不純物a-Si層、ここではn^(+ )
型のa-Si層6をPCVD法により作製する。膜厚は30
0〜500Å、本実施例では500Åとした。原料ガス
にはシランを用い、N型の不純物としてリンを添加する
ためにホスフィン(PH#(3))をシランの1%にあたる
量を加える。成膜温度は150〜300℃、本実施例に
おいては200℃、RF周波数は13.56MHz、R
F出力は40W、圧力は0.5Torr、成膜速度は6
0Å/分であった
On top of this, an impurity a-Si layer, here n ^ (+)
The mold a-Si layer 6 is formed by the PCVD method. The film thickness is 30
0 to 500 °, and 500 ° in this embodiment. Silane is used as a source gas, and phosphine (PH # (3)) is added in an amount corresponding to 1% of silane to add phosphorus as an N-type impurity. The film formation temperature is 150 to 300 ° C., 200 ° C. in this embodiment, the RF frequency is 13.56 MHz, and R
F output is 40 W, pressure is 0.5 Torr, film formation speed is 6
0Å / min

【0037】以上のようにゲート絶縁膜4、真性a-Si層
5、n^(+ )a-Si層6を成膜し、図3(C)を得た。こ
れらはいずれもPCVD法で成膜しているので、マルチ
チャンバ方式を用いて連続成膜することは有効である。
また、他の成膜方法、例えば減圧気相法、スパッタ法、
光CVD法等を用いてもよい。その後、第2のフォトマ
スクP2を用いてドライエッチングを行い図3(D)に
示すようなTFTアイランド領域を形成する。
As described above, the gate insulating film 4, the intrinsic a-Si layer 5, and the n ^ (+) a-Si layer 6 were formed, and FIG. 3C was obtained. Since these are all formed by a PCVD method, it is effective to form a film continuously using a multi-chamber method.
Further, other film forming methods, such as a reduced pressure gas phase method, a sputtering method,
An optical CVD method or the like may be used. Thereafter, dry etching is performed using the second photomask P2 to form a TFT island region as shown in FIG.

【0038】次にスパッタ法を用いてソース・ドレイン
電極となるクロム(Cr)層7を形成し図3(E)を得
る。膜厚は500〜1000Å、本実施例では800Å
とした。これを第3のフォトマスクP3にてパターニン
グする。このときレジスト8を剥離せずにn^(+ )a-Si
層をドライエッチングにてパターニングしてチャネル形
成領域、ソース電極9、ドレイン電極10、およびソー
ス領域11、ドレイン12領域を形成し、図3(F)を
得る。
Next, a chromium (Cr) layer 7 serving as a source / drain electrode is formed by a sputtering method to obtain FIG. The film thickness is 500 to 1000 °, and 800 ° in this embodiment.
And This is patterned using a third photomask P3. At this time, n ^ (+) a-Si
The layer is patterned by dry etching to form a channel formation region, a source electrode 9, a drain electrode 10, and a source region 11 and a drain 12 region, and FIG. 3F is obtained.

【0039】ここでレジストを剥離せずにウェットエッ
チングを行うことにより、ソース・ドレイン電極間をソ
ース・ドレイン領域間より大きくするためのオーバーエ
ッチングを行う。これにより上部からのレーザー照射に
よるソース・ドレイン領域の活性化および結晶化を行う
ことができる。この後レジストを剥離し、図3(G)を
得る。
Here, by performing wet etching without removing the resist, over-etching is performed to make the distance between the source and drain electrodes larger than that between the source and drain regions. Thereby, activation and crystallization of the source / drain regions by laser irradiation from above can be performed. Thereafter, the resist is peeled off to obtain FIG.

【0040】この上に図3(H)に示すようにパシベイ
ション膜として酸化珪素(SiO#(2 ))を前述のRF
スパッタ法を用いて1000〜3000Å、本実施例で
は2000Åの厚さに成膜した。PCVD法等を用いて
もよい。以上でTFTのデバイス構造が完成した。
As shown in FIG. 3H, silicon oxide (SiO # (2)) was formed on the above-mentioned RF as a passivation film.
The film was formed to a thickness of 1000 to 3000 Å by sputtering, and 2000 実 施 in this embodiment. A PCVD method or the like may be used. Thus, the device structure of the TFT is completed.

【0041】この後、配線を行い、測定器を接続してモ
ニターしながら上部からのレーザー照射を行った。測定
器にはHP−4142Bを用いた。レーザーにはエキシ
マレーザー、ここでは波長248nmのKrFエキシマ
レーザーを用いた。この波長範囲内でUV光がTFTの
上部のパシベイション膜を透過することができる。エネ
ルギーEは200〜350mJ/cm^(2 )、照射数1
〜50SHOTS、照射時の基板温度T#(S )は室温〜
400℃、であった。
Thereafter, wiring was performed, and laser irradiation was performed from above while connecting and monitoring a measuring instrument. HP-4142B was used for the measuring device. The laser used was an excimer laser, here a KrF excimer laser having a wavelength of 248 nm. Within this wavelength range, UV light can pass through the passivation film above the TFT. Energy E is 200-350mJ / cm ^ (2), irradiation number 1
~ 50 SHOTS, substrate temperature T # (S) during irradiation is room temperature ~
400 ° C.

【0042】これによってモニターしながらチャネル形
成領域或いはソース・ドレイン領域又はその両方にレー
ザーを照射することにより結晶化、活性化を行うことが
でき、図2の30の画素マトリクス駆動用のTFTにお
いて思いどおりのTFTの諸特性を得ることができた。
この画素マトリクス駆動用のTFTは膨大な数、例えば
640×400=256,000個ものTFTを全て同
じ特性に作らなければならないので歩留りを良くするこ
とが大変困難であったが、本発明による方法を用いるこ
とにより、特性の大きく異なる不良TFTを大幅に減ら
すことができ、著しく歩留りを向上させることができ
た。
With this, crystallization and activation can be performed by irradiating a laser to the channel forming region and / or the source / drain region while monitoring, and the TFT shown in FIG. As described above, various characteristics of the TFT were obtained.
Since a huge number of TFTs for driving the pixel matrix, for example, 640.times.400 = 256,000 TFTs, all have to be made to have the same characteristics, it is very difficult to improve the yield. By using, defective TFTs having greatly different characteristics can be significantly reduced, and the yield can be significantly improved.

【0043】また図2の31の周辺回路用TFT部分に
対し十分なレーザー照射をすることにより著しく特性が
向上し、レーザーを照射する前は電界効果移動度μ#(1
)が0.5〜0.8cm^(2 )/vs、スレッシュホル
ド電圧V#(th1 )が10〜20Vであったのに対し、レ
ーザー照射後は電界効果移動度μ#(2 )が10〜100
cm^(2 )/vs、スレッシュホルド電圧V#(th2 )が5
〜7Vと大きな特性の向上がみられ、液晶表示装置の周
辺回路用TFTとして十分な高速動作が得られた。a-Si
膜で形成されたチャネル形成領域が結晶化され、キャリ
ア移動度の高い poly-Si膜となっておりpoly-SiTFT
として十分な特性を得ていた。
By sufficiently irradiating the peripheral circuit TFT portion 31 in FIG. 2 with laser light, the characteristics are remarkably improved, and the field-effect mobility μ # (1
) Was 0.5 to 0.8 cm ^ (2) / vs and the threshold voltage V # (th1) was 10 to 20 V, whereas the field effect mobility μ # (2) was 10 after laser irradiation. ~ 100
cm ^ (2) / vs, threshold voltage V # (th2) is 5
Up to 7 V, a large improvement in characteristics was observed, and a sufficiently high-speed operation as a TFT for a peripheral circuit of a liquid crystal display device was obtained. a-Si
The channel-forming region formed by the film is crystallized, forming a poly-Si film with high carrier mobility.
As a result, sufficient characteristics were obtained.

【0044】この後、基板上にITO(インジューム・
錫酸化物)をスパッタ法により0.1μmの厚みに形成
し、フォトマスクを用いて画素電極を形成した。このI
TOは室温〜150℃で成膜し、200〜400℃の酸
素または大気中のアニールにより成就した。画素電極が
レーザーによって変質しないのであれば、画素電極形成
後にTFTに対するレーザー照射を行ってもよい。
Thereafter, the ITO (Injum ™) is placed on the substrate.
Tin oxide) was formed to a thickness of 0.1 μm by a sputtering method, and a pixel electrode was formed using a photomask. This I
TO was formed at room temperature to 150 ° C. and achieved by annealing at 200 to 400 ° C. in oxygen or atmosphere. If the pixel electrode is not deteriorated by the laser, the TFT may be irradiated with laser after the pixel electrode is formed.

【0045】前記基板上に、オフセット法を用いて、ポ
リイミド前駆体を印刷し、非酸化性雰囲気たとえば窒素
中にて350℃1時間焼成を行った。その後、公知のラ
ビング法を用いて、ポリイミド表面を改質し、少なくと
も初期において、液晶分子を一定方向に配向させる手段
を設けた。このようにして液晶表示装置の一方の基板を
得た。
A polyimide precursor was printed on the substrate by an offset method, and baked at 350 ° C. for 1 hour in a non-oxidizing atmosphere, for example, nitrogen. Thereafter, a known rubbing method was used to modify the surface of the polyimide, and at least initially, a means for aligning liquid crystal molecules in a certain direction was provided. Thus, one substrate of the liquid crystal display device was obtained.

【0046】他方の基板は、ガラス基板の片側全体にI
TOを1μm厚みにスパッタ法を用いて形成しフォトマ
スクを用いて対向電極を形成した。このITOは室温〜
150℃で成膜し、200〜300℃の酸素または大気
中のアニールにより成就し、第2の基板を得た。
The other substrate has an I
TO was formed to a thickness of 1 μm using a sputtering method, and a counter electrode was formed using a photomask. This ITO is at room temperature
A film was formed at 150 ° C. and achieved by annealing at 200 to 300 ° C. in oxygen or air to obtain a second substrate.

【0047】前記基板上に、オフセット法を用いて、ポ
リイミド前駆体を印刷し、非酸化性雰囲気たとえば窒素
中にて350℃1時間焼成を行った。その後、公知のラ
ビング法を用いて、ポリイミド表面を改質し、少なくと
も初期において、液晶分子を一定方向に配向させる手段
を設けた。
A polyimide precursor was printed on the substrate by an offset method, and baked at 350 ° C. for 1 hour in a non-oxidizing atmosphere, for example, nitrogen. Thereafter, a known rubbing method was used to modify the surface of the polyimide, and at least initially, a means for aligning liquid crystal molecules in a certain direction was provided.

【0048】その後ネマチック液晶組成物を前記2枚の
基板で挟持し、外部配線を行い、外側に偏光板をはり、
透過型の液晶表示装置を得た。得られた液晶表示装置は
画素マトリクス駆動用TFTと周辺駆動回路を別々に作
製した物と比較しても全く遜色の無いものであった。
Thereafter, the nematic liquid crystal composition is sandwiched between the two substrates, external wiring is performed, and a polarizing plate is mounted on the outside.
A transmissive liquid crystal display was obtained. The obtained liquid crystal display device was no inferior to those in which a pixel matrix driving TFT and a peripheral driving circuit were separately manufactured.

【0049】以上のようにデバイス構造完成後のレーザ
ー照射によりチャネル形成領域およびソース・ドレイン
領域の結晶化、活性化を行うためには、レーザー光入射
側、ここでは基板上部のパシベイション膜はUV光を透
過するものであることが必要である。またチャネル形成
領域において実際にチャネルとして動作するのはゲート
絶縁膜との界面の部分であるので、チャネル形成領域と
なる真性a-Si層は充分な結晶化を行なうためになるべく
薄い方がよい。
As described above, in order to crystallize and activate the channel formation region and the source / drain region by laser irradiation after the completion of the device structure, the passivation film on the laser light incident side, here, the upper part of the substrate is made of UV light. Is required to be transmitted. In addition, since the channel which actually operates as a channel in the channel formation region is a portion at the interface with the gate insulating film, the intrinsic a-Si layer serving as the channel formation region is preferably as thin as possible to perform sufficient crystallization.

【0050】このようにしてデバイス構造完成後のa-Si
TFTのレーザー照射による諸特性の制御および poly-
SiTFT化が可能になった。また同一基板上の同一デバ
イス構造作製工程でありながらa-SiTFTと poly-SiT
FTとを作り分けることが可能となった。また、多くの
poly-SiTFTを用いた回路システムを室温〜400℃
といった低温で作製する事ができ、石英ガラスのような
高価なガラスを用いずに安価に作製する事が可能となっ
た。
The a-Si after completion of the device structure in this way
Control of various characteristics of TFT by laser irradiation and poly-
SiTFT conversion is now possible. Also, a-Si TFT and poly-SiT
FT and FT can be made separately. Also many
Circuit system using poly-Si TFT at room temperature to 400 ° C
Thus, it is possible to manufacture at low cost without using expensive glass such as quartz glass.

【0051】〔実施例2〕本発明の応用として冗長回路
構成を持つ poly-SiTFT型液晶表示装置を作製したの
で、これを説明する。
Embodiment 2 As an application of the present invention, a poly-Si TFT type liquid crystal display device having a redundant circuit configuration was manufactured and will be described.

【0052】poly-SiTFT型液晶表示装置のような非
常に多くの poly-SiTFTを用いた回路システムでは全
てのTFTが完全に動作するように作ることは非常に困
難で、現実には歩留り向上のために何らかの冗長構成を
とることが多い。a-SiTFT型液晶表示装置における画
素マトリクス駆動用a-SiTFTの冗長構成の一つとして
複数の、例えば2つのTFTを並列に接続し、2つのT
FTをともに動作させることで、何らかの原因で一方が
動作しなくても、もう一方のTFTが動作することで歩
留りを良くすることができるという方法がある。しかし
poly-SiTFTのON電流はTFT1個につき約0.1
mAもありa-SiTFTの約1μAの約100倍であり、
冗長目的のために2倍の数のTFTを動作させているこ
とは大変な電力の無駄となり、1画素につき1つのTF
Tで動作させることが望まれる。
In a circuit system using a very large number of poly-Si TFTs, such as a poly-Si TFT type liquid crystal display device, it is very difficult to make all the TFTs operate completely. For this reason, some redundant configuration is often adopted. As one of the redundant configurations of the a-Si TFT for driving the pixel matrix in the a-Si TFT type liquid crystal display device, a plurality of, for example, two TFTs are connected in parallel, and two TFTs are connected.
By operating both FTs, there is a method in which even if one of them does not operate for some reason, the other TFT operates to improve the yield. However
ON current of poly-Si TFT is about 0.1 per TFT.
There is also mA, which is about 100 times that of about 1 μA of a-Si TFT,
Operating twice as many TFTs for redundancy purposes is a huge waste of power and one TF per pixel.
It is desired to operate at T.

【0053】また一方でレーザー結晶化 poly-SiTFT
回路システムにおいて、全く同じ回路を poly-SiTFT
で二つ作り、並列に接続できるようにしておき、当初は
一方の回路を動作させておき、それが正常に動作しなく
なったとき、あるいは動作チェック時に正常に動作しな
かったとき、他方の回路につなぎ変えるという冗長構成
をとっている場合、両方の回路をレーザー結晶化させた
poly-SiTFTで構成しなければならず、レーザー照射
時間が2倍かかることになり、消費エネルギーも2倍と
なり、作業時間の伸長と製品のコスト高を招くことにな
る。
On the other hand, laser-crystallized poly-Si TFT
In a circuit system, exactly the same circuit is used for poly-Si TFT
And make it possible to connect them in parallel.First, one circuit is operated, and when it does not work properly, or when it does not work properly at the time of operation check, the other circuit In the case of a redundant configuration in which both circuits are switched, laser crystallization was applied to both circuits.
The laser irradiation time must be doubled, the energy consumption also doubled, and the working time is prolonged and the cost of the product is increased.

【0054】本発明による方法を用いることにより以上
のような問題点を解決する事ができる。
The above problems can be solved by using the method according to the present invention.

【0055】図4に本発明を用いて冗長構成を行った p
oly-SiTFT型液晶表示装置を示す。図4および図5に
示すように、この液晶表示装置では画素マトリクス駆動
用TFT部分20中の全てのTFTと周辺回路中のシフ
トレジスタ回路21について、冗長構成をとっている。
画素マトリクス駆動用TFTはTFTが2つ、シフトレ
ジスタ回路は同じ回路が2つの冗長構成である。
FIG. 4 shows a redundant configuration p using the present invention.
1 shows an oly-Si TFT type liquid crystal display device. As shown in FIGS. 4 and 5, in this liquid crystal display device, all the TFTs in the pixel matrix driving TFT portion 20 and the shift register circuit 21 in the peripheral circuit have a redundant configuration.
The pixel matrix driving TFT has a redundant configuration of two TFTs, and the shift register circuit has two identical circuits.

【0056】まず冗長の対象となる全てのTFTを、図
1にあるような本発明による構造で作製し、デバイス構
造完成後にレーザーを照射することで poly-SiTFTと
して動作することができるようにした。TFTの作製は
実施例1で述べたように図3に示した工程で行った。パ
シベイション膜を形成し、画素電極を形成する前の状
態、すなわち図3(H)まで工程を進めた。
First, all the TFTs to be subjected to redundancy are manufactured with the structure according to the present invention as shown in FIG. 1, and after the device structure is completed, it can be operated as a poly-Si TFT by irradiating a laser. . The TFT was manufactured in the steps shown in FIG. 3 as described in Example 1. The process was advanced to the state before the formation of the passivation film and the formation of the pixel electrode, that is, FIG.

【0057】図5に画素マトリクス駆動用TFTの配置
図を示す。ここに示したように、TFTはa-SiTFTで
あり、2つのTFTは並列に接続されている。まずここ
で全ての画素電極に接続されている2つづつのTFTの
うち、どちらか一方、ここでは23のTFTにレーザー
照射を行い poly-SiTFTとする。ここで測定器を接続
し、動作チェックを行った。ここで異常が無ければ、次
の工程へとすすむ。冗長側のTFT24はa-SiTFTで
あるので動作電流が poly-SiTFTに比べ約2桁小さい
のでその影響は実質上無視できる。また閾値電圧が pol
y-SiTFTが0〜約10Vであるのに対しa-SiTFTは
約10〜約20Vであるので並列動作をすることがなく
レーザー結晶化された poly-SiTFTだけが動作するこ
とになる。
FIG. 5 shows an arrangement of the pixel matrix driving TFTs. As shown here, the TFT is an a-Si TFT, and the two TFTs are connected in parallel. First, out of the two TFTs connected to all the pixel electrodes, one of the two TFTs, here, 23 TFTs is irradiated with a laser to obtain a poly-Si TFT. Here, a measuring instrument was connected and an operation check was performed. If there is no abnormality here, the process proceeds to the next step. Since the redundant TFT 24 is an a-Si TFT, the operating current is about two orders of magnitude smaller than that of the poly-Si TFT, so that the effect can be substantially ignored. The threshold voltage is pol
Since the voltage of the y-Si TFT is 0 to about 10 V and the voltage of the a-Si TFT is about 10 to about 20 V, only the laser-crystallized poly-Si TFT operates without parallel operation.

【0058】正常に動作しないTFTがあった場合、そ
のTFTの冗長側のa-SiTFT、ここでは24のTFT
にレーザー照射を行い poly-SiTFTとし、必要であれ
ば冗長側でない方のTFTへの配線、ここではA点をレ
ーザーで焼き切ることで簡単に冗長側への切り替えを行
うことができた。
If there is a malfunctioning TFT, a-Si TFT on the redundant side of the TFT, here 24 TFTs
Then, laser irradiation was performed to obtain a poly-Si TFT, and if necessary, wiring to the TFT on the non-redundant side, here, the point A was burned off with a laser, thereby easily switching to the redundant side.

【0059】このようにすることで冗長側に切り替える
必要が無かった場合において、2つのTFTで冗長構成
をとっていながら1画素を駆動する poly-SiTFTは実
質的に1つとなり、2つの poly-SiTFTを並列に接続
して冗長構成を実現している方法に比べ約半分の消費電
力にすることができた。また冗長側のTFTへの切替え
も1〜数回のレーザー照射で行うことができ、非常に簡
単で効率的な方法が実現できた。
In this way, when there is no need to switch to the redundant side, the number of poly-Si TFTs that drive one pixel while taking a redundant configuration with two TFTs becomes substantially one, and the number of poly-Si TFTs becomes two. The power consumption was reduced to about half that of the method of connecting the SiTFTs in parallel to realize a redundant configuration. Also, switching to the redundant TFT can be performed by one or several laser irradiations, and a very simple and efficient method can be realized.

【0060】次にシフトレジスタの冗長回路はやはり2
つの同じ回路が並列に作られ、TFTは図3(H)の状
態のあとの、電極が接続された状態までa-SiTFTとし
て作られた。コネクタ等で後から接続、切り替えをでき
るようにしておいてもよい。レーザー結晶化はまず一方
の回路、ここでは21回路中の全てのTFTに対して施
し、測定器を接続して動作チェックを行って、正常に動
作すれは次の工程へと進む。
Next, the redundant circuit of the shift register is also 2
Two identical circuits were made in parallel, and the TFT was made as an a-Si TFT until the electrodes were connected after the state of FIG. 3 (H). The connection and switching may be made later by a connector or the like. The laser crystallization is first performed on one of the circuits, here, all the TFTs in the 21 circuits, an operation check is performed by connecting a measuring instrument, and if the operation is normal, the process proceeds to the next step.

【0061】両方の回路が並列に接続されている場合、
冗長回路中のTFTはa-SiTFTであるので動作電流が
poly-SiTFTに比べ約2桁小さいのでその影響は実質
上無視できる。また閾値電圧が poly-SiTFTが0〜約
10Vであるのに対しa-SiTFTは約10〜約20Vで
あるので並列動作をすることがなくレーザー結晶化され
た poly-SiTFTだけが動作することになる。
When both circuits are connected in parallel,
Since the TFT in the redundant circuit is an a-Si TFT, the operating current is
The effect is substantially negligible because it is about two orders of magnitude smaller than poly-Si TFTs. Also, the threshold voltage of the poly-Si TFT is 0 to about 10 V, whereas the a-Si TFT is about 10 to about 20 V, so that only the laser-crystallized poly-Si TFT operates without parallel operation. Become.

【0062】回路が正常に動作しなかった場合、冗長回
路22中のa-SiTFTにレーザー照射を行い poly-SiT
FTとし、必要であれば冗長側でない方の回路への配
線、ここではB点をレーザーで焼き切ることで簡単に冗
長側への切り替えを行うことができた。もちろんコネク
タ等で接続、切り替えを行っても良い。
If the circuit does not operate normally, the a-Si TFT in the redundant circuit 22 is irradiated with a laser to perform poly-SiT.
By switching to the FT and, if necessary, wiring to the circuit on the non-redundant side, here, the point B was burned off with a laser, it was possible to easily switch to the redundant side. Of course, connection and switching may be performed with a connector or the like.

【0063】これによって、レーザー結晶化は冗長側へ
の切替えの必要が出てきた時のみに行えばよく、TFT
製造工程の始めあるいは途中で全てのTFTにレーザー
照射を行う製造工程に比較して、レーザー照射時間が半
分になり、無駄なエネルギーを使わないで済むので、作
業時間の短縮、コストダウン、省エネルギー等を実現す
ることができた。また冗長側への切替え操作は複雑な配
線作業を伴わず非常に簡単にすることができた。
Thus, laser crystallization only needs to be performed when it becomes necessary to switch to the redundant side.
Laser irradiation time is halved compared to the manufacturing process in which laser irradiation is performed on all TFTs at the beginning or in the middle of the manufacturing process, and unnecessary energy is not used. Therefore, work time is reduced, costs are reduced, energy is saved, etc. Was realized. Also, the switching operation to the redundant side could be made very simple without complicated wiring work.

【0064】また、この方法は製造段階だけではなく、
使用中に故障となったものに対しても用いることがで
き、同様な方法で性能を回復することかできる。
This method is not limited to the manufacturing stage,
It can also be used for those that have failed during use, and performance can be restored in a similar manner.

【0065】このように、本発明による構造を用いるこ
とにより、 poly-SiTFTで構成された回路において、
小消費電力化、作業時間の短縮、コストダウン、省エネ
ルギー化といった、効果的な冗長方法を実現することが
可能となった。
As described above, by using the structure according to the present invention, in the circuit constituted by the poly-Si TFT,
It has become possible to realize an effective redundancy method such as lower power consumption, shorter working time, lower cost, and energy saving.

【0066】[0066]

【発明の効果】本発明より提案した作製法を採用するこ
とにより、下記に述べるような優れた効果が得られた。
By employing the manufacturing method proposed by the present invention, the following excellent effects were obtained.

【0067】本発明によればデバイス構造完成後、電気
特性をモニターしながらレーザー照射することによって
回路システムを構成するための最適な薄膜トランジスタ
のバラメータを容易に制御することができた。それによ
って例えばTFT方式の液晶表示装置のような非常に多
くの数のTFTが均一な特性を持つ必要があるものにお
いてTFTの特性のバラツキが発生した時、本発明によ
る方法を用いることによりそれを修正することができ、
品質と歩留りを著しく向上できた。
According to the present invention, after the device structure is completed, the optimum parameters of the thin film transistor for forming the circuit system can be easily controlled by irradiating the laser while monitoring the electrical characteristics. Accordingly, when a large number of TFTs need to have uniform characteristics, such as a TFT type liquid crystal display device, when the characteristics of the TFTs vary, the method according to the present invention is used to reduce such variations. Can be modified,
Quality and yield were significantly improved.

【0068】しかも、デバイス構造上に何ら難しい工程
を加えることなく品質と歩留まりを同時に向上させるこ
とができた。
In addition, the quality and the yield could be simultaneously improved without adding any difficult steps to the device structure.

【0069】また本発明によれば同一基板上の薄膜トラ
ンジスタの移動度を始めとする諸電気特性を自由に制御
することができ、また必要なTFTだけを結晶化させa-
SiTFTと poly-SiTFTの混合システムを実現するこ
とが可能になった
Further, according to the present invention, it is possible to freely control various electrical characteristics such as the mobility of the thin film transistor on the same substrate, and to crystallize only the necessary TFT to obtain a-
It is now possible to realize a mixed system of SiTFT and poly-SiTFT

【0070】また、レーザー照射はごく短時間に行われ
るため基板温度をほとんど上昇せさることがなく、 pol
y-SiTFTを低温(室温〜400℃)で作製する事が可
能となり、これによって大面積の poly-SiTFTシステ
ムを石英ガラスのような高価なガラスを用いることなく
安価に作製することが可能となった。
Further, since the laser irradiation is performed in a very short time, the substrate temperature is hardly increased,
It is possible to manufacture y-Si TFTs at low temperatures (room temperature to 400 ° C.), thereby making it possible to manufacture large-area poly-Si TFT systems at low cost without using expensive glass such as quartz glass. Was.

【0071】本発明によるTFT構造と一般のTFT構
造をa-Siにて同一基板上に作製し、本発明の構造をもっ
たTFTに対してレーザー照射を行うことで、a-SiTF
Tとpoly-SiTFTの混合システムを実現することが可
能であることは言うまでもない。
A TFT structure according to the present invention and a general TFT structure are formed on the same substrate using a-Si, and laser irradiation is performed on the TFT having the structure according to the present invention.
It goes without saying that a mixed system of T and poly-Si TFT can be realized.

【0072】以上のように、本発明は薄膜トランジスタ
の作製方法において数多くのメリットをもたらすことが
でき、その工業上の効果は大きい。
As described above, the present invention can bring a number of advantages in the method of manufacturing a thin film transistor, and has a great industrial effect.

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

【図1】・・・・本願発明の薄膜トランジスタの構造FIG. 1 shows the structure of a thin film transistor according to the present invention.

【図2】・・・・液晶表示装置の構成FIG. 2 is a configuration of a liquid crystal display device.

【図3】・・・・薄膜トランジスタの作製工程FIG. 3 is a process for manufacturing a thin film transistor.

【図4】・・・・冗長構成を持つ poly-SiTFT駆動型
液晶表示装置
FIG. 4—Poly-Si TFT driven liquid crystal display device with redundant configuration

【図5】・・・・図4の液晶表示装置の画素駆動用TF
Tの冗長構成
5 is a TF for driving a pixel of the liquid crystal display device of FIG.
Redundant configuration of T

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・ガラス基板 2・・・下地膜 3・・・ゲート電極 4・・・ゲート絶縁膜 5・・・チャネル形成領域 9・・・ソース電極 10・・・ドレイン電極 11・・・ソース領域 12・・・ドレイン領域 13・・・パシベイション膜 20・・・ poly-SiTFT駆動型液晶表示装置の画素マ
トリクス駆動用 poly-SiTFT部分 21・・・液晶表示装置の周辺回路中のシフトレジスタ
回路 22・・・液晶表示装置の周辺回路中の冗長用シフトレ
ジスタ回路 23・・・液晶表示装置の画素マトリクス駆動用 poly-
SiTFT 24・・・液晶表示装置の画素マトリクス駆動冗長用 p
oly-SiTFT 30・・・液晶表示装置の画素マトリクス駆動用TFT
部分 31・・・液晶表示装置の周辺回路用TFT部分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Glass substrate 2 ... Base film 3 ... Gate electrode 4 ... Gate insulating film 5 ... Channel formation region 9 ... Source electrode 10 ... Drain electrode 11 ... Source region Reference numeral 12: drain region 13: passivation film 20: poly-Si TFT portion for driving a pixel matrix of a poly-Si TFT drive type liquid crystal display device 21: shift register circuit in a peripheral circuit of the liquid crystal display device 22 ..Redundant shift register circuit in peripheral circuits of liquid crystal display device 23... Poly- for driving pixel matrix of liquid crystal display device
SiTFT 24 ・ ・ ・ redundant pixel matrix drive for liquid crystal display device p
oly-Si TFT 30: TFT for driving the pixel matrix of the liquid crystal display device
Part 31: TFT part for peripheral circuit of liquid crystal display device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/20 H01L 21/268 T 21/268 G02F 1/136 500 21/336 H01L 29/78 612A 612B 627G ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/20 H01L 21/268 T 21/268 G02F 1/136 500 21/336 H01L 29/78 612A 612B 627G

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】アクティブマトリクス回路および前記アク
ティブマトリクス回路を駆動する駆動回路を有するアク
ティブマトリクス装置の作製方法であって、 基板の絶縁表面上にアモルファスシリコンを含む半導体
膜を形成し、 前記半導体膜をパターンニングし、複数の島状半導体膜
を形成し、 前記複数の島状半導体膜から前記アクティブマトリクス
回路および前記駆動回路を構成する複数の薄膜トランジ
スタを形成し、 前記複数の島状半導体膜のうち前記駆動回路を構成する
島状の半導体膜のみが選択的なレーザー光の照射によっ
て結晶化され、かつ前記複数の島状半導体膜のうち前記
アクティブマトリクス回路を構成する島状の半導体膜は
アモルファスのままであることを特徴とするアクティブ
マトリクス装置の作製方法。
1. A method for manufacturing an active matrix device having an active matrix circuit and a drive circuit for driving the active matrix circuit, comprising: forming a semiconductor film containing amorphous silicon on an insulating surface of a substrate; Patterning, forming a plurality of island-shaped semiconductor films, forming a plurality of thin film transistors forming the active matrix circuit and the driving circuit from the plurality of island-shaped semiconductor films, Only the island-shaped semiconductor film constituting the drive circuit is crystallized by selective laser irradiation, and among the plurality of island-shaped semiconductor films, the island-shaped semiconductor film constituting the active matrix circuit remains amorphous. A method for manufacturing an active matrix device.
【請求項2】前記薄膜トランジスタは、トップゲート型
の薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項1に
記載のアクティブマトリクス装置の作製方法。
2. The method according to claim 1, wherein the thin film transistor is a top gate thin film transistor.
【請求項3】前記薄膜トランジスタは、逆スタガ型の薄
膜トランジスタであることを特徴とする請求項1に記載
のアクティブマトリクス装置の作製方法。
3. The method according to claim 1, wherein the thin film transistor is an inverted staggered thin film transistor.
【請求項4】前記レーザー光は、エキシマレーザー光で
あることを特徴とする請求項1に記載のアクティブマト
リクス装置の作製方法。
4. The method according to claim 1, wherein the laser beam is an excimer laser beam.
【請求項5】アクティブマトリクス回路および前記アク
ティブマトリクス回路を駆動する駆動回路を有するアク
ティブマトリクス装置の作製方法であって、 前記アクティブマトリクス回路を構成する第1の薄膜ト
ランジスタを基板の絶縁表面上に形成し、 前記駆動回路を構成する第2の薄膜トランジスタを前記
基板の前記絶縁表面上に形成し、 前記第2の薄膜トランジスタは結晶性のチャネル領域を
有し、かつ前記第2の薄膜トランジスタは非晶質のチャ
ネル形成領域を有することを特徴とするアクティブマト
リクス装置の作製方法。
5. A method for manufacturing an active matrix device having an active matrix circuit and a driving circuit for driving the active matrix circuit, wherein a first thin film transistor constituting the active matrix circuit is formed on an insulating surface of a substrate. Forming a second thin film transistor constituting the driving circuit on the insulating surface of the substrate, wherein the second thin film transistor has a crystalline channel region, and the second thin film transistor is an amorphous channel. A method for manufacturing an active matrix device, including a formation region.
【請求項6】前記第1の薄膜トランジスタおよび前記第
2の薄膜トランジスタは、トップゲート型の薄膜トラン
ジスタであることを特徴とする請求項5に記載のアクテ
ィブマトリクス装置の作製方法。
6. The method according to claim 5, wherein the first thin film transistor and the second thin film transistor are top gate thin film transistors.
【請求項7】前記第1の薄膜トランジスタおよび前記第
2の薄膜トランジスタは、逆スタガ型の薄膜トランジス
タであることを特徴とする請求項5に記載のアクティブ
マトリクス装置の作製方法。
7. The method according to claim 5, wherein the first thin film transistor and the second thin film transistor are inversely staggered thin film transistors.
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