JP2001297984A - Forming method of polycrystalline silicon film, thin film transistor and its manufacturing method, and liquid crystal display device and its manufacturing method - Google Patents

Forming method of polycrystalline silicon film, thin film transistor and its manufacturing method, and liquid crystal display device and its manufacturing method

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JP2001297984A
JP2001297984A JP2000114867A JP2000114867A JP2001297984A JP 2001297984 A JP2001297984 A JP 2001297984A JP 2000114867 A JP2000114867 A JP 2000114867A JP 2000114867 A JP2000114867 A JP 2000114867A JP 2001297984 A JP2001297984 A JP 2001297984A
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silicon film
film
amorphous silicon
polycrystalline silicon
forming
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Teru Nishitani
輝 西谷
Mutsumi Yamamoto
睦 山本
Yoshinao Taketomi
義尚 武富
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate difference in film quality of a polysilicon film, in a crystallization process when a low temperature polysilicon TFT is formed. SOLUTION: In the crystallization process in processes for manufacturing TFTs using a polycrystalline silicon film as a semiconductor layer, film is formation is performed by setting the film thickness of an amorphous silicon film to be most suitable when the crystallization process is performed by using energy of a constant laser beam. As a result, change of film quality of the polycrystalline silicon film can be reduced for the irregularity of the film thickness.

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】本発明は多結晶シリコン膜の
作製方法及び薄膜トランジスタとその製造方法および液
晶表示装置とその製造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a polycrystalline silicon film, a thin film transistor, a method for manufacturing the same, a liquid crystal display device, and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】薄膜トランジスタ(TFT)の半導体膜
の製造方法として、ガラス等の基板に成膜された非結晶
質半導体膜(非晶質半導体および微小結晶半導体)に対
しレーザ光を照射し、溶融、結晶化させ、結晶質半導体
膜(多結晶半導体および単結晶半導体)を得るレーザア
ニール法が使用されている。通常、これを結晶化工程と
呼ぶ。レーザの光源として、アルゴンレーザ、KrFお
よびXeClエキシマレーザが一般に使用されている。
主に半導体としてSiを用いることと、基板として主に
ガラスを用い、ガラスの融点以下の温度でプロセスが構
成されることから、上記の製造方法で作製するTFTを
通常「低温ポリSi−TFT」と呼ぶ。現在、非晶質S
iを半導体層とするTFTが一般的であり、画素を駆動
するための回路部分は画面周辺にICチップを取りつけ
る方式を用いている。高特性の低温ポリSi−TFTを
用いることにより、ガラス基板上に形成されたTFTを
用いて、駆動回路まで作製することができる。高特性の
低温ポリSi−TFTを用いることにより、通常「額
縁」と呼ばれる液晶表示装置のパネルの外周部分で、画
面がない部分を小さくすることができる。
2. Description of the Related Art As a method of manufacturing a semiconductor film of a thin film transistor (TFT), a non-crystalline semiconductor film (amorphous semiconductor and microcrystalline semiconductor) formed on a substrate such as glass is irradiated with laser light and melted. A laser annealing method is used to obtain a crystalline semiconductor film (a polycrystalline semiconductor and a single crystal semiconductor) by crystallization. This is usually called a crystallization step. As a laser light source, an argon laser, a KrF, and a XeCl excimer laser are generally used.
TFTs manufactured by the above-described manufacturing method are usually referred to as "low-temperature poly-Si-TFTs" because Si is mainly used as a semiconductor, and glass is mainly used as a substrate, and the process is configured at a temperature equal to or lower than the melting point of glass. Call. At present, amorphous S
A TFT using i as a semiconductor layer is generally used, and a circuit portion for driving a pixel uses a method in which an IC chip is mounted around a screen. By using a high-temperature low-temperature poly-Si-TFT, a driver circuit can be manufactured using a TFT formed over a glass substrate. By using a high-temperature low-temperature poly-Si-TFT, it is possible to reduce a portion having no screen in an outer peripheral portion of a panel of a liquid crystal display device, which is usually called a “frame”.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の結晶化
工程において、多結晶シリコン膜の膜質に差が生じる。
また、膜質が悪いあるいは膜質にムラのある多結晶シリ
コン膜を用いてTFTおよび液晶表示装置を作製した場
合に、前記特性差からTFTの動作不良や画面輝度ムラ
等不具合を生じる。また、高精細のTFTアレイを駆動
回路を含めて形成しようとすると、また、液晶表示装置
の画素を高精細にする、あるいは液晶表示装置の前記の
額縁を狭くしようとすると、さらに高い特性のTFTお
よび結晶質シリコン膜が要求される。
However, in the above-mentioned crystallization step, a difference occurs in the film quality of the polycrystalline silicon film.
Further, when a TFT and a liquid crystal display device are manufactured using a polycrystalline silicon film having poor film quality or uneven film quality, defects such as TFT operation failure and screen luminance unevenness occur due to the characteristic difference. Further, when forming a high-definition TFT array including a driving circuit, or when trying to make the pixels of the liquid crystal display device high definition or narrowing the frame of the liquid crystal display device, a TFT having higher characteristics is required. And a crystalline silicon film is required.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】結晶化工程における、非
結晶質シリコン膜の膜厚が最適な範囲を選択した。ま
た、結晶化工程における、非結晶質シリコン膜の膜厚と
レーザ光の照射エネルギー密度との関係の最適な範囲を
選択した。
The optimum range of the thickness of the amorphous silicon film in the crystallization step was selected. Further, in the crystallization step, an optimal range of the relationship between the thickness of the amorphous silicon film and the irradiation energy density of the laser beam was selected.

【0005】(請求項1)少なくとも、基板上に非結晶
質シリコン膜を成膜する工程と、前記の非晶質シリコン
膜あるいは多結晶シリコン膜に対してレーザ光を照射
し、溶融、結晶化させ、多結晶シリコン膜あるいは単結
晶シリコン膜を形成する結晶化工程を有し、前記非結晶
質シリコン膜の膜厚あるいは多結晶シリコン膜の膜厚と
して、41nm以上90nm以下を選択することによ
り、一定の照射強度でレーザ光を照射して多結晶シリコ
ンを形成した場合に、基板内膜厚分布や成膜の膜厚バラ
ツキよる多結晶シリコン膜の膜質の変動が減少した。
[0005] (Claim 1) At least a step of forming an amorphous silicon film on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with a laser beam to melt and crystallize the film. Having a crystallization step of forming a polycrystalline silicon film or a monocrystalline silicon film, and selecting a film thickness of the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film from 41 nm to 90 nm, When the polycrystalline silicon was formed by irradiating the laser beam with a constant irradiation intensity, the variation in the film quality of the polycrystalline silicon film due to the thickness distribution in the substrate and the variation in the film thickness of the film formation was reduced.

【0006】(請求項2)少なくとも、基板上に非結晶
質シリコン膜を成膜する工程と、前記の非晶質シリコン
膜あるいは多結晶シリコン膜に対してレーザ光を照射
し、溶融、結晶化させ、多結晶シリコン膜あるいは単結
晶シリコン膜を形成する結晶化工程を有し、前記非結晶
質シリコン膜の膜厚あるいは多結晶シリコン膜の膜厚と
して、45nm以上70nm以下を選択することによ
り、一定の照射強度でレーザ光を照射して多結晶シリコ
ンを形成した場合に、基板内膜厚分布や成膜の膜厚バラ
ツキよる多結晶シリコン膜の膜質の変動がさらに減少し
た。
(Claim 2) At least a step of forming an amorphous silicon film on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with a laser beam to melt and crystallize the film. A crystallization step of forming a polycrystalline silicon film or a monocrystalline silicon film, and selecting a film thickness of the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film from 45 nm to 70 nm, When the polycrystalline silicon was formed by irradiating the laser beam with a constant irradiation intensity, the variation in the film quality of the polycrystalline silicon film due to the thickness distribution in the substrate and the variation in the film thickness of the film formation was further reduced.

【0007】(請求項3)少なくとも、基板上に非結晶
質シリコン膜を成膜する工程と、前記の非晶質シリコン
膜あるいは多結晶シリコン膜に対してレーザ光を照射
し、溶融、結晶化させ、多結晶シリコン膜あるいは単結
晶シリコン膜を形成する結晶化工程を有し、前記非結晶
質シリコン膜の膜厚あるいは多結晶シリコン膜の膜厚と
して、52nm以上68nm以下を選択することによ
り、一定の照射強度でレーザ光を照射して移動度等の特
性が高い多結晶シリコンを形成した場合に、基板内膜厚
分布や成膜の膜厚バラツキよる多結晶シリコン膜の膜質
の変動が減少した。
(Claim 3) At least a step of forming an amorphous silicon film on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with laser light to melt and crystallize the film. Having a crystallization step of forming a polycrystalline silicon film or a monocrystalline silicon film, and selecting a film thickness of the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film from 52 nm to 68 nm, Irradiation of laser light with a constant irradiation intensity to form polycrystalline silicon with high characteristics such as mobility reduces fluctuations in the quality of the polycrystalline silicon film due to film thickness distribution in the substrate and variations in film thickness. did.

【0008】(請求項4)少なくとも、基板上に非結晶
質シリコン膜を成膜する工程と、前記の非晶質シリコン
膜あるいは多結晶シリコン膜に対してレーザ光を照射
し、溶融、結晶化させ、多結晶シリコン膜あるいは単結
晶シリコン膜を形成する結晶化工程を有し、前記非結晶
質シリコン膜の透過率が0.3%以上7.6%以下の範
囲で成膜し、一定の照射強度でレーザ光を照射して多結
晶シリコンを形成した場合に、基板内膜厚分布や成膜の
膜厚バラツキよる多結晶シリコン膜の膜質の変動が減少
した。
(Claim 4) At least a step of forming an amorphous silicon film on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with a laser beam to melt and crystallize the film. A crystallization step of forming a polycrystalline silicon film or a monocrystalline silicon film, wherein the amorphous silicon film is formed with a transmittance of 0.3% or more and 7.6% or less, When the polycrystalline silicon was formed by irradiating the laser beam with the irradiation intensity, the variation in the film quality of the polycrystalline silicon film due to the thickness distribution in the substrate and the variation in the film thickness of the film formation was reduced.

【0009】(請求項5)少なくとも、基板上に非結晶
質シリコン膜を成膜する工程と、前記の非晶質シリコン
膜あるいは多結晶シリコン膜に対してレーザ光を照射
し、溶融、結晶化させ、多結晶シリコン膜あるいは単結
晶シリコン膜を形成する結晶化工程を有し、前記非結晶
質シリコン膜の透過率が1.2%以上6.0%以下の範
囲で成膜し、一定の照射強度でレーザ光を照射して多結
晶シリコンを形成した場合に、基板内膜厚分布や成膜の
膜厚バラツキよる多結晶シリコン膜の膜質の変動が減少
した。
(Claim 5) At least a step of forming an amorphous silicon film on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with a laser beam to melt and crystallize the film. A crystallization step of forming a polycrystalline silicon film or a single crystal silicon film, wherein the amorphous silicon film is formed so that the transmittance of the amorphous silicon film is in the range of 1.2% to 6.0%. When the polycrystalline silicon was formed by irradiating the laser beam with the irradiation intensity, the variation in the film quality of the polycrystalline silicon film due to the thickness distribution in the substrate and the variation in the film thickness of the film formation was reduced.

【0010】(請求項6)少なくとも、基板上に非結晶
質シリコン膜を成膜する工程と、前記の非晶質シリコン
膜あるいは多結晶シリコン膜に対してレーザ光を照射
し、溶融、結晶化させ、多結晶シリコン膜あるいは単結
晶シリコン膜を形成する結晶化工程を有し、前記非結晶
質シリコン膜の透過率が1.3%以上3.2%以下の範
囲で成膜し、一定の照射強度でレーザ光を照射して多結
晶シリコンを形成した場合に、基板内膜厚分布や成膜の
膜厚バラツキよる多結晶シリコン膜の膜質の変動が減少
した。
(Claim 6) At least a step of forming an amorphous silicon film on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with a laser beam to melt and crystallize the film. A crystallization step of forming a polycrystalline silicon film or a single-crystal silicon film, wherein the amorphous silicon film is formed with a transmittance of 1.3% or more and 3.2% or less. When the polycrystalline silicon was formed by irradiating the laser beam with the irradiation intensity, the variation in the film quality of the polycrystalline silicon film due to the thickness distribution in the substrate and the variation in the film thickness of the film formation was reduced.

【0011】(請求項7)少なくとも、基板上に非結晶
質シリコン膜を成膜する工程と、前記の非晶質シリコン
膜あるいは多結晶シリコン膜に対してレーザ光を照射
し、溶融、結晶化させ、多結晶シリコン膜あるいは単結
晶シリコン膜を形成する工程を有し、前記非結晶質シリ
コン膜の膜厚あるいは結晶質シリコン膜の膜厚(Ta:単
位 nm)とレーザ光のエネルギー密度(El:単位 mJ/cm2)と
の関係が (式1) 3.80Ta+120 ≦ El ≦ 4.68Ta+156 を満たす範囲を用いて多結晶シリコンを作成することに
より、多結晶シリコン膜の膜質が良好な状態で安定し
た。
(Claim 7) At least a step of forming an amorphous silicon film on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with laser light to melt and crystallize the film. Forming a polycrystalline silicon film or a monocrystalline silicon film. The film thickness of the amorphous silicon film or the crystalline silicon film (Ta: unit nm) and the energy density of laser light (El : Unit mJ / cm 2 ) (Formula 1) By forming polycrystalline silicon using a range satisfying 3.80Ta + 120 ≦ El ≦ 4.68Ta + 156, the film quality of the polycrystalline silicon film is excellent. Stable in condition.

【0012】(請求項8)少なくとも、基板上に非結晶
質シリコン膜を成膜する工程と、前記の非晶質シリコン
膜あるいは多結晶シリコン膜に対してレーザ光を照射
し、溶融、結晶化させ、多結晶シリコン膜あるいは単結
晶シリコン膜を形成する工程を有し、前記非結晶質シリ
コン膜の膜厚あるいは結晶質シリコン膜の膜厚(Ta:単
位 nm)とレーザ光のエネルギー密度(El:単位 mJ/cm2)と
の関係が (式2) 3.78Ta+138 ≦ El ≦ 4.54Ta+153 を満たす範囲の膜厚とレーザ光のエネルギー密度を用い
て多結晶シリコンを作成することにより、多結晶シリコ
ン膜の膜質がさらに良好な状態で安定した。
(Claim 8) At least a step of forming an amorphous silicon film on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with a laser beam to melt and crystallize the film. Forming a polycrystalline silicon film or a monocrystalline silicon film. The film thickness of the amorphous silicon film or the crystalline silicon film (Ta: unit nm) and the energy density of laser light (El : Unit mJ / cm 2 ) (Formula 2) By forming polycrystalline silicon using a film thickness and a laser beam energy density in a range satisfying 3.78Ta + 138 ≦ El ≦ 4.54Ta + 153, The film quality of the polycrystalline silicon film was stabilized in a better condition.

【0013】(請求項9)少なくとも、基板上に非結晶
質シリコン膜を成膜する工程と、前記の非晶質シリコン
膜あるいは多結晶シリコン膜に対してレーザ光を照射
し、溶融、結晶化させ、多結晶シリコン膜あるいは単結
晶シリコン膜を形成する工程を有し、成膜後の非晶質シ
リコン膜の透過率(T:単位%)と結晶化工程におけるレー
ザ光のエネルギー密度(El:単位 mJ/cm2)との関係が (式3) -128log10T + 390 ≦ El ≦ -202log10T + 520 を満たす範囲を用いて多結晶シリコンを作成することに
より、多結晶シリコン膜の膜質が良好な状態で安定し
た。
(9) At least a step of forming an amorphous silicon film on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with a laser beam to melt and crystallize the film. Having a step of forming a polycrystalline silicon film or a single crystal silicon film, the transmittance of the amorphous silicon film after film formation (T: unit%) and the energy density of laser light in the crystallization step (El: When the polycrystalline silicon is formed using a range in which the relationship with the unit (mJ / cm 2 ) satisfies (Equation 3) -128log10T + 390 ≦ El ≦ −202log10T + 520, the film quality of the polycrystalline silicon film is good. And stable.

【0014】(請求項10)少なくとも、基板上に非結
晶質シリコン膜を成膜する工程と、前記の非晶質シリコ
ン膜あるいは多結晶シリコン膜に対してレーザ光を照射
し、溶融、結晶化させ、多結晶シリコン膜あるいは単結
晶シリコン膜を形成する工程を有し、成膜後の非晶質シ
リコン膜の透過率(T:単位%)と結晶化工程におけるレー
ザ光のエネルギー密度(El:単位 mJ/cm2)との関係が (式4) -152log10T + 425 ≦ El ≦ -202log10T + 520 を満たす範囲の膜厚とレーザ光のエネルギー密度を用い
て多結晶シリコンを作成することにより、多結晶シリコ
ン膜の膜質がさらに良好な状態で安定した。
(Claim 10) At least a step of forming an amorphous silicon film on a substrate, and irradiating a laser beam to the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film to melt and crystallize the film. Having a step of forming a polycrystalline silicon film or a single crystal silicon film, the transmittance of the amorphous silicon film after film formation (T: unit%) and the energy density of laser light in the crystallization step (El: By forming polycrystalline silicon using the film thickness and the energy density of the laser beam, the relationship with (unit: mJ / cm 2 ) satisfies (Equation 4) -152log10T + 425 ≦ El ≦ −202log10T + 520. The film quality of the crystalline silicon film was stabilized in a better state.

【0015】(請求項11)請求項1〜3のいずれかに
記載の方法で作製した多結晶シリコン膜を用いることに
より、薄膜トランジスタの移動度等の特性が安定した。
(Claim 11) By using the polycrystalline silicon film produced by the method according to any one of claims 1 to 3, characteristics such as mobility of the thin film transistor are stabilized.

【0016】(請求項12)請求項4〜6のいずれかに
記載の方法で作製した多結晶シリコン膜を用いることに
より、薄膜トランジスタの移動度等の特性が安定した。
(Claim 12) By using the polycrystalline silicon film produced by the method according to any one of claims 4 to 6, characteristics such as mobility of the thin film transistor are stabilized.

【0017】(請求項13)請求項7または8に記載の
方法で作製した多結晶シリコン膜を用いることにより、
薄膜トランジスタの移動度等の特性が向上した。
(Claim 13) By using the polycrystalline silicon film produced by the method according to claim 7 or 8,
Characteristics such as mobility of the thin film transistor are improved.

【0018】(請求項14)請求項9または10に記載
の方法で作製した多結晶シリコン膜を用いることによ
り、薄膜トランジスタの移動度等の特性が向上した。
(Claim 14) By using the polycrystalline silicon film produced by the method according to claim 9 or 10, characteristics such as mobility of the thin film transistor are improved.

【0019】(請求項15)少なくとも、基板上に非結
晶質シリコン膜を成膜する工程と、前記の非晶質シリコ
ン膜あるいは多結晶シリコン膜に対してレーザ光を照射
し、溶融、結晶化させ、多結晶シリコン膜あるいは単結
晶シリコン膜を形成する結晶化工程を有し、前記結晶化
工程を請求項1〜3のいずれかに記載の方法で行なうこ
とにより、特性の高い薄膜トランジスタを、非晶質シリ
コン成膜時の膜厚およびレーザ光の照射時の強度に関す
るマージンを広くすることができた。
(Claim 15) At least a step of forming an amorphous silicon film on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with a laser beam to melt and crystallize the film. A crystallization step of forming a polycrystalline silicon film or a single crystal silicon film, and performing the crystallization step by the method according to any one of claims 1 to 3. It was possible to widen the margin regarding the film thickness at the time of forming the amorphous silicon film and the intensity at the time of laser light irradiation.

【0020】(請求項16)少なくとも、基板上に非結
晶質シリコン膜を成膜する工程と、前記の非晶質シリコ
ン膜あるいは多結晶シリコン膜に対してレーザ光を照射
し、溶融、結晶化させ、多結晶シリコン膜あるいは単結
晶シリコン膜を形成する結晶化工程を有し、前記結晶化
工程を請求項4から6の方法で行なうことにより、特性
の高い薄膜トランジスタを、非晶質シリコン成膜時の膜
厚およびレーザ光の照射時の強度に関するマージンを広
くすることができた。
(Claim 16) At least a step of forming an amorphous silicon film on a substrate, and irradiating a laser beam to the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film to melt and crystallize the film. A crystallization step of forming a polycrystalline silicon film or a single crystal silicon film, and performing the crystallization step by the method of claim 4 to 6 to form a thin film transistor having high characteristics by forming an amorphous silicon film. It was possible to widen the margin regarding the film thickness at the time and the intensity at the time of laser light irradiation.

【0021】(請求項17)少なくとも、基板上に非結
晶質シリコン膜を成膜する工程と、前記の非晶質シリコ
ン膜あるいは多結晶シリコン膜に対してレーザ光を照射
し、溶融、結晶化させ、多結晶シリコン膜あるいは単結
晶シリコン膜を形成する結晶化工程を有し、前記結晶化
工程を請求項7または8に記載の方法で行なうことによ
り、特性の高い薄膜トランジスタを、非晶質シリコン成
膜時の膜厚およびレーザ光の照射時の強度に関するマー
ジンをさらに広くすることができた。
(17) At least a step of forming an amorphous silicon film on a substrate, and irradiating a laser beam to the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film to melt and crystallize the film. A crystallization step of forming a polycrystalline silicon film or a single crystal silicon film, and performing the crystallization step by the method according to claim 7 or 8. The margin for the film thickness at the time of film formation and the intensity at the time of laser light irradiation could be further widened.

【0022】(請求項18)少なくとも、基板上に非結
晶質シリコン膜を成膜する工程と、前記の非晶質シリコ
ン膜あるいは多結晶シリコン膜に対してレーザ光を照射
し、溶融、結晶化させ、多結晶シリコン膜あるいは単結
晶シリコン膜を形成する結晶化工程を有し、前記結晶化
工程を請求項9または10に記載の方法で行なうことに
より、特性の高い薄膜トランジスタを、非晶質シリコン
成膜時の膜厚およびレーザ光の照射時の強度に関するマ
ージンをさらに広くすることができた。
(Claim 18) At least a step of forming an amorphous silicon film on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with a laser beam to melt and crystallize the film. And a crystallization step of forming a polycrystalline silicon film or a single crystal silicon film. The crystallization step is performed by the method according to claim 9, whereby a thin film transistor having high characteristics is formed by an amorphous silicon film. The margin for the film thickness at the time of film formation and the intensity at the time of laser light irradiation could be further widened.

【0023】(請求項19)請求項15に記載の方法で
製造した薄膜トランジスタを用いることにより、液晶表
示装置の画像ムラが減少した。
(Embodiment 19) By using the thin film transistor manufactured by the method described in claim 15, the image unevenness of the liquid crystal display device is reduced.

【0024】(請求項20)請求項16に記載の方法で
製造した薄膜トランジスタを用いることにより、液晶表
示装置の画像ムラが減少した。
(Claim 20) The use of the thin film transistor manufactured by the method of claim 16 reduces image unevenness of the liquid crystal display device.

【0025】(請求項21)請求項17に記載の方法で
製造した薄膜トランジスタを用いることにより、より高
精細な液晶表示装置となった。
(Claim 21) By using the thin film transistor manufactured by the method of claim 17, a liquid crystal display device with higher definition is obtained.

【0026】(請求項22)請求項18に記載の方法で
製造した薄膜トランジスタを用いることにより、より高
精細な液晶表示装置となった。
(Claim 22) By using the thin film transistor manufactured by the method of claim 18, a liquid crystal display device with higher definition is obtained.

【0027】(請求項23)少なくとも、基板上に請求
項1に記載の非結晶質シリコン膜を成膜する工程と、前
記の非晶質シリコン膜あるいは多結晶シリコン膜に対し
てレーザ光を照射し、溶融、結晶化させ、多結晶シリコ
ン膜あるいは単結晶シリコン膜を形成する結晶化工程を
有し、前記結晶化工程を請求項1〜3いずれかに記載の
方法で行なう液晶表示装置の製造方法とすることによ
り、液晶表示装置の画像ムラが減少し、製造の歩留まり
が向上した。
(Claim 23) At least a step of forming the amorphous silicon film according to claim 1 on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with a laser beam. 4. A method of manufacturing a liquid crystal display device, comprising: a crystallization step of melting and crystallizing to form a polycrystalline silicon film or a single crystal silicon film, wherein the crystallization step is performed by the method according to claim 1. According to the method, image unevenness of the liquid crystal display device was reduced, and the production yield was improved.

【0028】(請求項24)少なくとも、基板上に請求
項1に記載の非結晶質シリコン膜を成膜する工程と、前
記の非晶質シリコン膜あるいは多結晶シリコン膜に対し
てレーザ光を照射し、溶融、結晶化させ、多結晶シリコ
ン膜あるいは単結晶シリコン膜を形成する結晶化工程を
有し、前記結晶化工程を請求項4〜6のいずれかに記載
の方法で行なう液晶表示装置の製造方法とすることによ
り、液晶表示装置の画像ムラが減少し、製造の歩留まり
が向上した。
(24) At least a step of forming the amorphous silicon film according to the above (1) on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with laser light. 7. A liquid crystal display device comprising a crystallization step of melting and crystallizing to form a polycrystalline silicon film or a single crystal silicon film, wherein the crystallization step is performed by the method according to claim 4. By using the manufacturing method, image unevenness of the liquid crystal display device was reduced, and the manufacturing yield was improved.

【0029】(請求項25)少なくとも、基板上に請求
項1に記載の非結晶質シリコン膜を成膜する工程と、前
記の非晶質シリコン膜あるいは多結晶シリコン膜に対し
てレーザ光を照射し、溶融、結晶化させ、多結晶シリコ
ン膜あるいは単結晶シリコン膜を形成する結晶化工程を
有し、前記結晶化工程を請求項7または8に記載の方法
で行なうことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
(Claim 25) At least a step of forming the amorphous silicon film according to claim 1 on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with laser light. 9. A liquid crystal display comprising a crystallization step of melting and crystallizing to form a polycrystalline silicon film or a single crystal silicon film, wherein the crystallization step is performed by the method according to claim 7 or 8. Device manufacturing method.

【0030】(請求項26)少なくとも、基板上に請求
項1に記載の非結晶質シリコン膜を成膜する工程と、前
記の非晶質シリコン膜あるいは多結晶シリコン膜に対し
てレーザ光を照射し、溶融、結晶化させ、多結晶シリコ
ン膜あるいは単結晶シリコン膜を形成する結晶化工程を
有し、前記結晶化工程を請求項9または10に記載の方
法で行なうことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
(Claim 26) At least a step of forming the amorphous silicon film according to claim 1 on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with a laser beam. A liquid crystal display comprising a crystallization step of melting and crystallizing to form a polycrystalline silicon film or a single crystal silicon film, wherein the crystallization step is performed by the method according to claim 9 or 10. Device manufacturing method.

【0031】半導体層として、多結晶シリコン膜を使用
するTFTを製造する場合、多結晶シリコン膜の膜質が
TFTの特性を大きく左右する。多結晶シリコン膜は、
ガラス等の基板に成膜された非晶質シリコン膜に対しレ
ーザ光を照射し、溶融、固化させることにより、作成す
る。非晶質シリコン膜に対して、ほぼ膜の体積(膜厚)
に比例したレーザ光を最適なエネルギーで照射すること
により、多結晶の粒径が大きく、良好な膜質の多結晶シ
リコン膜が形成される。ただし、膜厚が薄すぎる場合
は、良好な膜質が得られるレーザ光のエネルギー範囲が
非常に狭くなる。また、膜厚が厚すぎる場合は、レーザ
光により膜に与えられる熱が、膜厚方向に不均一を生じ
ることから、良好な膜質が得られなくなる。観点を変え
れば、一定のレーザ光のエネルギーで結晶化工程を行な
う場合、非晶質シリコン膜の膜厚を最適な値で成膜する
ことにより、膜厚のズレに対して、多結晶シリコン膜の
膜質変化を小さくすることができる。
When a TFT using a polycrystalline silicon film as a semiconductor layer is manufactured, the quality of the polycrystalline silicon film greatly affects the characteristics of the TFT. Polycrystalline silicon film is
It is formed by irradiating a laser beam to an amorphous silicon film formed on a substrate such as a glass and melting and solidifying the film. Almost the volume (film thickness) of the amorphous silicon film
By irradiating a laser beam with an optimum energy in proportion to the above, a polycrystalline silicon film having a large polycrystal grain size and good film quality is formed. However, when the film thickness is too small, the energy range of the laser beam from which good film quality can be obtained becomes very narrow. On the other hand, if the film thickness is too large, the heat applied to the film by the laser beam causes unevenness in the film thickness direction, so that good film quality cannot be obtained. In other words, when the crystallization process is performed with a constant laser beam energy, the amorphous silicon film is formed with an optimum film thickness so that the polycrystalline silicon film can be prevented from shifting in film thickness. Film quality change can be reduced.

【0032】上記のメカニズムを考慮し、非結晶質シリ
コン膜の膜厚が最適な範囲を選択した。また、結晶化工
程における、非結晶質シリコン膜の膜厚とレーザ光の照
射エネルギー密度との関係の最適な範囲を選択した。
In consideration of the above mechanism, an optimum range of the thickness of the amorphous silicon film was selected. Further, in the crystallization step, an optimal range of the relationship between the thickness of the amorphous silicon film and the irradiation energy density of the laser beam was selected.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。なお、非結晶質シリコ
ン膜3は、非晶質シリコン膜および多結晶シリコン膜の
総称として用いる。また、結晶質シリコン膜9は、多結
晶シリコン膜および単結晶シリコン膜の総称として用い
る。レーザ光5の照射エネルギー密度を定義する場合、
照射面積を算定する必要があるが、レーザ強度の場所分
布を測定した場合、強度が最高になる場所におけるレー
ザ強度の2分の1の強度を示す場所を結んだ面積を照射
面積としている。また、レーザ光のエネルギー密度(強
度)を測定する場所は、いくつか考えられるが、チャン
バーウィンドなど、レーザ強度が変化することを考慮し
なければならない。本発明で規定しているレーザエネル
ギー密度は、実際に基板に照射される状態および位置で
測定した値である。また、非晶質シリコン膜の透過率と
は、下記の実施の形態に示すように、まず、ガラス基板
1に下地膜2を成膜し、非晶質シリコン膜を成膜した基
板に対し、ある波長(主に400nm)の光を照射し
て、照射光量と透過した光量の比Aをとる。次にガラス
基板1に下地膜2を成膜した基板に対し、同様にある波
長の光を照射して、照射光量と透過した光量の比Bをと
る。比Aと比Bの差を百分率で示したものが透過率であ
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the amorphous silicon film 3 is used as a general term for an amorphous silicon film and a polycrystalline silicon film. The crystalline silicon film 9 is used as a general term for a polycrystalline silicon film and a single crystal silicon film. When defining the irradiation energy density of the laser beam 5,
Although it is necessary to calculate the irradiation area, when measuring the location distribution of the laser intensity, the area connecting the locations showing half the laser intensity at the location where the intensity is highest is defined as the illumination area. There are several possible locations for measuring the energy density (intensity) of the laser beam. However, it is necessary to take into account that the laser intensity changes, such as a chamber window. The laser energy density defined in the present invention is a value measured in a state and a position where the substrate is actually irradiated. Further, the transmittance of an amorphous silicon film refers to the transmittance of an amorphous silicon film, as described in the following embodiment, in which a base film 2 is first formed on a glass substrate 1, Light of a certain wavelength (mainly 400 nm) is irradiated, and the ratio A between the irradiated light amount and the transmitted light amount is determined. Next, the substrate on which the base film 2 is formed on the glass substrate 1 is similarly irradiated with light having a certain wavelength, and the ratio B between the irradiated light amount and the transmitted light amount is obtained. The percentage difference between the ratio A and the ratio B is the transmittance.

【0034】また、従来の多結晶Si形成の条件は、非
晶質シリコンの膜厚が80nmで、透過率が0.4%、
ELAエネルギーが300mJ/cm2であり、多結晶Siのホ
ール移動度が20cm2/V・S、TFT移動度がn-chで5
0cm2/V・Sである。
The conventional conditions for forming polycrystalline Si are as follows: the thickness of the amorphous silicon is 80 nm; the transmittance is 0.4%;
The ELA energy is 300 mJ / cm 2 , the hole mobility of polycrystalline Si is 20 cm 2 / VS, and the TFT mobility is 5 in n-ch.
0 cm2 / VS.

【0035】(実施の形態1)以下本発明の実施の形態
1における多結晶シリコン膜の製造方法について説明す
る。
(Embodiment 1) A method for manufacturing a polycrystalline silicon film according to Embodiment 1 of the present invention will be described below.

【0036】まず、基板1上に、基板1からの不純物を
防ぐ目的で、たとえばTEOS−CVD法により膜厚3
00nmのSiO2 下地膜2を成膜する。なお、この下
地膜2の膜厚は300nmに限らず、種々の設定が可能
である。基板1として、本実施の形態では、ガラスを使
用したが、プラスチックやフィルムを使用することも可
能である。下地膜としては、窒化シリコン膜も使用する
ことができ、膜厚は、200nm以上であれば、問題な
い。
First, for the purpose of preventing impurities from the substrate 1 on the substrate 1, for example, a film having a thickness of 3 is formed by TEOS-CVD.
A 00 nm SiO 2 underlayer 2 is formed. Note that the thickness of the base film 2 is not limited to 300 nm, and various settings can be made. Although glass is used as the substrate 1 in the present embodiment, a plastic or a film may be used. A silicon nitride film can also be used as the base film, and there is no problem if the film thickness is 200 nm or more.

【0037】次にプラズマCVD法により、非晶質シリ
コン膜3を成膜する(図1)。なお、この非晶質シリコ
ン膜3の成膜にあたっては、減圧CVD法を用いても良
い。前記非結晶質シリコン膜3の膜厚は、35nm,4
2nm,50nm,60nmおよび75nmとした。通常
の多結晶シリコン膜の製造方法では、基板全面単一膜厚
で脱水素工程以下を進めれば良いが、本実施の形態で
は、効果を明確に示すため、各膜厚の非晶質シリコン膜
3に対して、マスクを用いて、エッチング処理を行な
い、たとえば、非晶質シリコン膜3の成膜膜厚が50n
mの場合、基板1の場所により、膜厚が50nm,47
nm,44nm,41nm,38nm,35nm,32
nmとなるようにした。他の成膜膜厚の基板に対しても
同様に処理した(図2)。
Next, an amorphous silicon film 3 is formed by a plasma CVD method (FIG. 1). In forming the amorphous silicon film 3, a low pressure CVD method may be used. The thickness of the amorphous silicon film 3 is 35 nm, 4
They were 2 nm, 50 nm, 60 nm and 75 nm. In a normal polycrystalline silicon film manufacturing method, the dehydrogenation step and the subsequent steps may be performed with a single film thickness on the entire surface of the substrate. However, in this embodiment, in order to clearly show the effect, amorphous silicon of each film thickness is used. The film 3 is subjected to an etching process using a mask, and the film thickness of the amorphous silicon film 3 is, for example, 50 n.
m, the film thickness is 50 nm, 47
nm, 44 nm, 41 nm, 38 nm, 35 nm, 32
nm. Substrates having other film thicknesses were treated similarly (FIG. 2).

【0038】作製された非晶質シリコン膜3中の水素を
除去するため、脱水素工程として、450℃で1時間の
熱処理を行なった。
In order to remove hydrogen in the formed amorphous silicon film 3, a heat treatment was performed at 450 ° C. for 1 hour as a dehydrogenation step.

【0039】次に図3に示す、レーザアニール装置4
(ELA装置)により非晶質シリコン膜3を溶融、結晶
化させ、多結晶シリコン膜9を形成する。前記レーザア
ニール装置4は基板1を縦横に移動させることができ
る。非晶質シリコン膜3に対してレーザ光5を照射する
場合、室温において約160mJ/cm2 以上のエネルギー
密度で照射することにより、溶融、結晶化が起こり、多
結晶シリコン膜9が形成される。本実施の形態ではXe
Clパルスレーザ4(波長308nm)を用いて、基板
1を移動させながら1ヶ所に35回レーザ光を照射し
た。なお、レーザ光5の照射回数は、種々の設定が可能
である。また、レーザ光5のエネルギー密度は、レーザ
光5を受光し、測定したパワーの総量を照射面積と周波
数で割った値、つまりレーザエネルギー密度により、表
記している。
Next, a laser annealing apparatus 4 shown in FIG.
The polycrystalline silicon film 9 is formed by melting and crystallizing the amorphous silicon film 3 by (ELA apparatus). The laser annealing apparatus 4 can move the substrate 1 vertically and horizontally. When the amorphous silicon film 3 is irradiated with the laser beam 5 at room temperature with an energy density of about 160 mJ / cm 2 or more, melting and crystallization occur, and the polycrystalline silicon film 9 is formed. . In the present embodiment, Xe
One point was irradiated with laser light 35 times while moving the substrate 1 using a Cl pulse laser 4 (wavelength 308 nm). The number of irradiations of the laser beam 5 can be set variously. The energy density of the laser light 5 is represented by a value obtained by dividing the total amount of measured power by the irradiation area and the frequency, that is, the laser energy density.

【0040】レーザ光5の照射エネルギーは、各膜厚で
良好な多結晶シリコン膜9が形成できるレーザ光のエネ
ルギーで照射した。つまり、成膜膜厚が35nmの基板
に対しては270mJ/cm2,42nmの基板に対しては2
95mJ/cm2,50nmの基板に対しては325mJ/cm2,6
0nmの基板に対しては360mJ/cm2,75nmの基板
に対しては400mJ/cm2で照射した。
The irradiation energy of the laser beam 5 was such that the laser beam 5 could form a good polycrystalline silicon film 9 at each film thickness. That is, 270 mJ / cm 2 for a substrate with a film thickness of 35 nm and 2 for a substrate with a film thickness of 42 nm.
325 mJ / cm 2 , 6 for 95 mJ / cm 2 , 50 nm substrate
For the substrate of 0nm for the substrate of 360mJ / cm 2, 75nm was irradiated with 400 mJ / cm 2.

【0041】結晶化工程後、多結晶シリコン膜9には、
多数のダングリングボンドが形成されているので、水素
プラズマ中で、例えば450℃、2時間放置する。水素
含有濃度は2×1020 atom cm-3程度である。
After the crystallization step, the polycrystalline silicon film 9 has
Since a large number of dangling bonds are formed, the substrate is left in hydrogen plasma, for example, at 450 ° C. for 2 hours. The hydrogen content is about 2 × 10 20 atom cm -3 .

【0042】作成した多結晶シリコン膜を評価するため
に、以下の工程を行なった。フォトとドライエッチング
により多結晶シリコン層9をパターニングする。次に、
例えばTEOS−CVD法によりSiO2 をゲート絶縁
膜として必要な膜厚、例えば100nm成膜する。フォ
トとドライエッチングにより、ゲート絶縁膜をパターニ
ングする。次にイオンドーピング装置により、ソースお
よびドレイン領域に必要な種類のドーパントを注入す
る。ソース、ドレイン部分以外をメタルで遮蔽して、タ
ンタル膜をスパッタリングで成膜する。
The following steps were performed to evaluate the formed polycrystalline silicon film. The polycrystalline silicon layer 9 is patterned by photo and dry etching. next,
For example, SiO2 is formed as a gate insulating film to a required thickness, for example, 100 nm by TEOS-CVD. The gate insulating film is patterned by photo and dry etching. Next, a necessary kind of dopant is implanted into the source and drain regions by an ion doping apparatus. A portion other than the source and drain portions is shielded by metal, and a tantalum film is formed by sputtering.

【0043】上記工程で完成したサンプルのホール効果
の測定を行なった。
The Hall effect of the sample completed in the above steps was measured.

【0044】成膜膜厚が35nmでレーザエネルギー2
70mJ/cm2,42nmで295mJ/cm 2,50nmで325
mJ/cm2,60nmで360mJ/cm2,75nmで400mJ/c
m2の条件で多結晶シリコン膜を形成した場合の多結晶シ
リコン膜のホール移動度(μh)を図4に示す。また、前
記の膜厚およびエネルギーでのホール移動度が40V・
S/cm2を超える特性を示す、エネルギーの範囲を示す表
を図4に記した。
When the film thickness is 35 nm and the laser energy is 2
70mJ / cmTwo, 295 mJ / cm at 42 nm Two, 325 at 50 nm
mJ / cmTwo360 mJ / cm at 60 nmTwo400 mJ / c at 75 nm
mTwoPolycrystalline silicon film formed under the conditions
FIG. 4 shows the hole mobility (μh) of the recon film. Also before
The hole mobility at the above film thickness and energy is 40 V
S / cmTwoTable showing the range of energy showing characteristics exceeding
Is shown in FIG.

【0045】膜厚が60nm付近が、高特性多結晶シリ
コン膜を作成する場合に、膜厚に関して、最も許容範囲
が広いことがわかる。また、非晶質シリコンの膜厚が
(1)41nm以上90nm以下(2)45nm以上7
0nm以下(3)52nm以上68nm以下を選択する
ことにより、段階的に多結晶シリコン膜のホール移動度
が高まるとともに、膜厚に関して、許容範囲が広がるこ
とがわかる。
It can be seen that the film thickness near 60 nm has the widest allowable range for the film thickness when a high-performance polycrystalline silicon film is formed. Further, the thickness of the amorphous silicon is (1) 41 nm or more and 90 nm or less (2) 45 nm or more
By selecting 0 nm or less and (3) 52 nm or more and 68 nm or less, it is understood that the hole mobility of the polycrystalline silicon film is increased stepwise and the allowable range of the film thickness is widened.

【0046】(実施の形態2)以下本発明の実施の形態
2における多結晶シリコン膜の製造方法について説明す
る。
(Embodiment 2) A method of manufacturing a polycrystalline silicon film according to Embodiment 2 of the present invention will be described below.

【0047】まず、実施の形態1と同様にして、基板1
上に、膜厚300nmのSiO2 下地膜2を成膜する。
次にプラズマCVD法により、非晶質シリコン膜3を成
膜する(図1)。
First, in the same manner as in the first embodiment,
An SiO 2 underlayer 2 having a thickness of 300 nm is formed thereon.
Next, an amorphous silicon film 3 is formed by a plasma CVD method (FIG. 1).

【0048】前記非結晶質シリコン膜3の成膜は、成膜
温度、ガス流量など各種の成膜条件を変化させて透過率
を測定した。本実施の形態では成膜時間を調整して、5
種類の非晶質シリコン膜を成膜した。膜厚50nmの非
晶質シリコン膜の分光透過率は図5のようになり、測定
波長により透過率は異なる。本実施の形態における透過
率は測定波長400nmで測定した。5種類の非晶質シ
リコン膜の透過率は、それぞれ11%, 7.1%, 4.
3%, 2.3%, 0.9%である。次に脱水素工程とし
て、450℃で1時間の熱処理を行なった。
The transmittance of the amorphous silicon film 3 was measured by changing various film forming conditions such as a film forming temperature and a gas flow rate. In this embodiment mode, the film formation time is adjusted to 5
Various kinds of amorphous silicon films were formed. The spectral transmittance of an amorphous silicon film having a thickness of 50 nm is as shown in FIG. 5, and the transmittance differs depending on the measurement wavelength. The transmittance in the present embodiment was measured at a measurement wavelength of 400 nm. The transmittances of the five types of amorphous silicon films are 11%, 7.1%, and 4, respectively.
3%, 2.3% and 0.9%. Next, as a dehydrogenation step, heat treatment was performed at 450 ° C. for 1 hour.

【0049】次に図3に示す、レーザアニール装置4
(ELA装置)により非晶質シリコン膜3を溶融、結晶
化させ、多結晶シリコン膜9を形成する。前記レーザア
ニール装置4は基板1を縦横に移動させることができ
る。非晶質シリコン膜3に対してレーザ光5を照射する
場合、室温において約160mJ/cm2 以上のエネルギー
密度で照射することにより、溶融、結晶化が起こり、多
結晶シリコン膜9が形成される。本実施の形態ではXe
Clパルスレーザ4(波長308nm)を用いて、基板
1を移動させながら1ヶ所に35回レーザ光を照射し
た。なお、レーザ光5の照射回数は、種々の設定が可能
である。また、レーザ光5のエネルギー密度は、レーザ
光5を受光し、測定したパワーの総量を照射面積と周波
数で割った値、つまりレーザエネルギー密度により、表
記している。効果を明確に示すため、各膜厚の非晶質シ
リコン膜3に対して、マスクを用いて、エッチング処理
を行ない、基板1枚内に7種類の非晶質シリコンの膜厚
が異なる部分を形成した。非晶質シリコンのエッチング
した膜厚は、0nm,3nm,6nm,9nm,12n
m,15nm,18nmとした。すべての非晶質シリコ
ンの透過率の基板に対しても同様に処理した(図2)。
レーザ光5を透過率11%の基板に対してエネルギー2
70mJ/cm2で,7.1%の基板に対して295mJ/cm2,
4.3%の基板に対して325mJ/cm2,2.3%の基板
に対して360mJ/cm2,0.9%の基板に対してに対し
て400mJ/cm2で照射した。
Next, a laser annealing apparatus 4 shown in FIG.
The polycrystalline silicon film 9 is formed by melting and crystallizing the amorphous silicon film 3 by (ELA apparatus). The laser annealing apparatus 4 can move the substrate 1 vertically and horizontally. When the amorphous silicon film 3 is irradiated with the laser beam 5 at room temperature with an energy density of about 160 mJ / cm 2 or more, melting and crystallization occur, and the polycrystalline silicon film 9 is formed. . In the present embodiment, Xe
One point was irradiated with laser light 35 times while moving the substrate 1 using a Cl pulse laser 4 (wavelength 308 nm). The number of irradiations of the laser beam 5 can be set variously. The energy density of the laser light 5 is represented by a value obtained by dividing the total amount of measured power by the irradiation area and the frequency, that is, the laser energy density. In order to clearly show the effect, the amorphous silicon film 3 of each thickness is subjected to an etching process by using a mask, and a portion of seven types of amorphous silicon having different thicknesses in one substrate is removed. Formed. The thicknesses of the etched amorphous silicon are 0 nm, 3 nm, 6 nm, 9 nm, and 12 n.
m, 15 nm, and 18 nm. The same treatment was applied to the substrates having the transmittance of all the amorphous silicon (FIG. 2).
Laser light 5 is applied to a substrate having a transmittance of 11% with an energy of 2
At 70 mJ / cm 2 , 295 mJ / cm 2 ,
325mJ / cm 2 with respect to 4.3% of the substrate, 360 mJ / cm 2 with respect to 2.3% of the substrate was irradiated with 400 mJ / cm 2 with respect to relative 0.9% substrate.

【0050】結晶化工程後、多結晶シリコン膜9には、
多数のダングリングボンドが形成されているので、水素
プラズマ中で、例えば450℃、2時間放置する。水素
含有濃度は2×1020 atom cm-3程度である。
After the crystallization step, the polycrystalline silicon film 9 has
Since a large number of dangling bonds are formed, the substrate is left in hydrogen plasma, for example, at 450 ° C. for 2 hours. The hydrogen content is about 2 × 10 20 atom cm -3 .

【0051】作成した多結晶シリコン膜を評価するため
に、以下の工程を行なった。フォトとドライエッチング
により多結晶シリコン層9をパターニングする。次に、
例えばTEOS−CVD法によりSiO2 をゲート絶縁
膜として必要な膜厚、例えば100nm成膜する。フォ
トとドライエッチングにより、ゲート絶縁膜をパターニ
ングする。次にイオンドーピング装置により、ソースお
よびドレイン領域に必要な種類のドーパントを注入す
る。ソース、ドレイン部分以外をメタルで遮蔽して、タ
ンタル膜をスパッタリングで成膜する。
The following steps were performed to evaluate the formed polycrystalline silicon film. The polycrystalline silicon layer 9 is patterned by photo and dry etching. next,
For example, SiO 2 is formed to a thickness required as a gate insulating film, for example, 100 nm by a TEOS-CVD method. The gate insulating film is patterned by photo and dry etching. Next, a necessary kind of dopant is implanted into the source and drain regions by an ion doping apparatus. A portion other than the source and drain portions is shielded by metal, and a tantalum film is formed by sputtering.

【0052】上記工程で完成したサンプルのホール効果
の測定を行なった。
The Hall effect of the sample completed in the above process was measured.

【0053】非晶質シリコンの透過率が11%でレーザ
エネルギー270mJ/cm2,7.1%で295mJ/cm2,4.
3%で325mJ/cm2,2.3%で360mJ/cm2,0.9%
で400mJ/cm2の条件で多結晶シリコン膜を形成した場
合の多結晶シリコン膜のホール移動度(μh)を図6に示
す。また、前記の透過率およびエネルギーでのホール移
動度が40V・S/cm2を超える特性を示す、エネルギー
の範囲を示す表を図6に記した。
[0053] Laser energy 270mJ / cm 2 in the transmittance of the amorphous silicon is 11%, 295mJ / cm 2, 4 to 7.1%.
325mJ / cm 2 at 3% 360 mJ / cm 2 at 2.3%, 0.9%
FIG. 6 shows the hole mobility (μh) of the polycrystalline silicon film when the polycrystalline silicon film was formed under the conditions of 400 mJ / cm 2 and FIG. In addition, FIG. 6 shows a table showing a range of energy showing a characteristic in which the hole mobility at the transmittance and the energy exceeds 40 V · S / cm 2 .

【0054】非晶質シリコンの透過率が2%付近が、高
特性多結晶シリコン膜を作成する場合に、膜厚に関し
て、最も許容範囲が広いことがわかる。また、非晶質シ
リコンの透過率が(1)0.3%以上7.6%以下
(2)1.2%以上6%以下(3)1.3%以上3.2
%以下を選択することにより、段階的に多結晶シリコン
膜のホール移動度が高まるとともに、膜厚に関して、許
容範囲が広がることがわかる。
It can be seen that when the transmittance of amorphous silicon is around 2%, the allowable range of the film thickness is the widest when a high-performance polycrystalline silicon film is formed. Further, the transmittance of the amorphous silicon is (1) 0.3% or more and 7.6% or less (2) 1.2% or more and 6% or less (3) 1.3% or more and 3.2%
It can be seen that selecting less than% increases the hole mobility of the polycrystalline silicon film in a stepwise manner and widens the allowable range of the film thickness.

【0055】また、本実施の形態では、非晶質シリコン
成膜後の透過率を基準に判定したが、非晶質シリコン成
膜の後、脱水素を行なった後つまり、レーザ照射前の非
晶質シリコン膜の透過率を用いて非晶質シリコン膜を規
定しても同様の効果がある。成膜後の透過率11%,
7.1%,4.3%,2.3%,0.9%は、レーザ照
射前の非晶質シリコン透過率はそれぞれ、7.2%,
4.3%,2.4%,1.1%,0.4%に相当する。
また、規定した範囲成膜時の非晶質シリコンの透過率
(1)0.3%以上7.6%以下(2)1.2%以上6
%以下(3)1.3%以上3.2%以下は、レーザ照射
前の透過率(1)0.1%以上4.6%以下(2)0.
5%以上3.3%以下(3)0.6%以上1.7%以下
に相当する。以下の形態で成膜時透過率を記した場合で
も、レーザ照射前透過率で表記しても同様の効果があ
る。
In this embodiment, the transmittance is determined based on the transmittance after the amorphous silicon film is formed. However, after the amorphous silicon film is formed, dehydrogenation is performed. The same effect can be obtained by defining the amorphous silicon film using the transmittance of the crystalline silicon film. 11% transmittance after film formation,
7.1%, 4.3%, 2.3%, and 0.9% indicate that the amorphous silicon transmittance before laser irradiation is 7.2%, respectively.
They correspond to 4.3%, 2.4%, 1.1% and 0.4%.
Further, the transmittance of amorphous silicon during film formation in the specified range (1) 0.3% or more and 7.6% or less (2) 1.2% or more and 6% or less
(3) The transmittance before laser irradiation is (1) 0.1% or more and 4.6% or less (2) 0.
5% or more and 3.3% or less (3) 0.6% or more and 1.7% or less. Even when the transmittance at the time of film formation is described in the following mode, the same effect can be obtained by expressing the transmittance before laser irradiation.

【0056】(実施の形態3)以下本発明の実施の形態
3における多結晶シリコン膜の製造方法について説明す
る。
(Embodiment 3) A method of manufacturing a polycrystalline silicon film according to Embodiment 3 of the present invention will be described below.

【0057】まず、実施の形態1と同様にして、基板1
上に、膜厚300nmのSiO2 下地膜2を成膜する。
次にプラズマCVD法により、非晶質シリコン膜3を成
膜する(図1)。
First, in the same manner as in the first embodiment,
An SiO 2 underlayer 2 having a thickness of 300 nm is formed thereon.
Next, an amorphous silicon film 3 is formed by a plasma CVD method (FIG. 1).

【0058】前記非結晶質シリコン膜3の膜厚は、40
nm,50nm,55nm,60nmおよび70nmとし
た。作製された非晶質シリコン膜3中の水素を除去する
ため、脱水素工程として、450℃で1時間の熱処理を
行なった。
The thickness of the amorphous silicon film 3 is 40
nm, 50 nm, 55 nm, 60 nm and 70 nm. In order to remove hydrogen in the formed amorphous silicon film 3, a heat treatment at 450 ° C. for 1 hour was performed as a dehydrogenation step.

【0059】次に図3に示す、レーザアニール装置4
(ELA装置)により非晶質シリコン膜3を溶融、結晶
化させ、多結晶シリコン膜9を形成する。前記レーザア
ニール装置4は基板1を縦横に移動させることができ
る。非晶質シリコン膜3に対してレーザ光5を照射する
場合、室温において約160mJ/cm2 以上のエネルギー
密度で照射することにより、溶融、結晶化が起こり、多
結晶シリコン膜9が形成される。本実施の形態ではXe
Clパルスレーザ4(波長308nm)を用いて、基板
1を移動させながら1ヶ所に35回レーザ光を照射し
た。なお、レーザ光6の照射回数は、種々の設定が可能
である。また、レーザ光5のエネルギー密度は、レーザ
光5を受光し、測定したパワーの総量を照射面積と周波
数で割った値、つまりレーザエネルギー密度により、表
記している。レーザ光5の照射エネルギー密度は、20
0mJ/cm2から500mJ/cm2まで変化させて結晶化工程を
行なった。
Next, a laser annealing apparatus 4 shown in FIG.
The polycrystalline silicon film 9 is formed by melting and crystallizing the amorphous silicon film 3 by (ELA apparatus). The laser annealing apparatus 4 can move the substrate 1 vertically and horizontally. When the amorphous silicon film 3 is irradiated with the laser beam 5 at room temperature with an energy density of about 160 mJ / cm 2 or more, melting and crystallization occur, and the polycrystalline silicon film 9 is formed. . In the present embodiment, Xe
One point was irradiated with laser light 35 times while moving the substrate 1 using a Cl pulse laser 4 (wavelength 308 nm). The number of irradiations of the laser beam 6 can be set variously. The energy density of the laser light 5 is represented by a value obtained by dividing the total amount of measured power by the irradiation area and the frequency, that is, the laser energy density. The irradiation energy density of the laser beam 5 is 20
The crystallization step was performed while changing from 0 mJ / cm 2 to 500 mJ / cm 2 .

【0060】結晶化工程後、水素プラズマ中で、例えば
450℃、2時間放置する。水素含有濃度は2×1020
atom cm-3程度である。
After the crystallization step, the substrate is left in a hydrogen plasma, for example, at 450 ° C. for 2 hours. Hydrogen content concentration is 2 × 10 20
It is about atom cm -3 .

【0061】以下、従来のTFTと同様に下記の工程を
経る。
Hereinafter, the following steps are performed similarly to the conventional TFT.

【0062】作成した多結晶シリコン膜を評価するため
に、以下の工程を行なった。フォトとドライエッチング
により多結晶シリコン層9をパターニングする。次に、
例えばTEOS−CVD法によりSiO2 をゲート絶縁
膜として必要な膜厚、例えば100nm成膜する。フォ
トとドライエッチングにより、ゲート絶縁膜をパターニ
ングする。次にイオンドーピング装置により、ソースお
よびドレイン領域に必要な種類のドーパントを注入す
る。ソース、ドレイン部分以外をメタルで遮蔽して、タ
ンタル膜をスパッタリングで成膜する。
The following steps were performed to evaluate the formed polycrystalline silicon film. The polycrystalline silicon layer 9 is patterned by photo and dry etching. next,
For example, SiO 2 is formed to a thickness required as a gate insulating film, for example, 100 nm by a TEOS-CVD method. The gate insulating film is patterned by photo and dry etching. Next, a necessary kind of dopant is implanted into the source and drain regions by an ion doping apparatus. A portion other than the source and drain portions is shielded by metal, and a tantalum film is formed by sputtering.

【0063】上記工程で完成したサンプルのホール効果
の測定を行なった。
The Hall effect of the sample completed in the above process was measured.

【0064】各膜厚とレーザエネルギー密度で結晶化工
程を行なった多結晶シリコン膜のホール移動度(μh)
を示すグラフを図7に示した。前記非晶質質シリコン膜
9の膜厚あるいは多結晶シリコン膜の膜厚(Ta:単位 n
m)とレーザ光のエネルギー密度(El:単位 mJ/cm2)との関
係において、ホール移動度25V・S/cm2以上の特性
は、
Hole mobility (μh) of the polycrystalline silicon film subjected to the crystallization process at each film thickness and laser energy density
Is shown in FIG. The thickness of the amorphous silicon film 9 or the thickness of the polycrystalline silicon film (Ta: unit n
m) and the energy density of the laser beam (El: in relation to the units mJ / cm 2), hole mobility 25V · S / cm 2 or more characteristics,

【0065】[0065]

【数1】 (Equation 1)

【0066】を満たす範囲で得られることがわかる。ま
た、ホール移動度40V・S/cm2以上の特性は
It can be seen that it can be obtained within the range satisfying. In addition, the characteristics with a hole mobility of 40 V · S / cm 2 or more

【0067】[0067]

【数2】 (Equation 2)

【0068】を満たす範囲で得られることがわかる。It can be seen that it can be obtained in the range satisfying.

【0069】式1および式2の範囲で多結晶シリコン膜
を形成することにより、多結晶シリコンの特性が向上す
るとともに、形成プロセスのマージンが拡大しているこ
とがわかる。
It can be seen that by forming the polycrystalline silicon film in the range of the formulas 1 and 2, the characteristics of the polycrystalline silicon are improved and the margin of the forming process is expanded.

【0070】(実施の形態4)以下本発明の実施の形態
4における多結晶シリコン膜の製造方法について説明す
る。
(Embodiment 4) A method of manufacturing a polycrystalline silicon film according to Embodiment 4 of the present invention will be described below.

【0071】まず、実施の形態1と同様にして、基板1
上に、膜厚300nmのSiO2 下地膜2を成膜する。
次にプラズマCVD法により、非晶質シリコン膜3を成
膜時間をパラメータとして、5種類成膜した(図1)。
First, as in the first embodiment, the substrate 1
An SiO 2 underlayer 2 having a thickness of 300 nm is formed thereon.
Next, five types of amorphous silicon films 3 were formed by plasma CVD using the film formation time as a parameter (FIG. 1).

【0072】前記非結晶質シリコン膜3の透過率は、8
%,4.3%,3.1%,2.1%,1.2%である。
脱水素工程として、450℃で1時間の熱処理を行なっ
た。
The transmittance of the amorphous silicon film 3 is 8
%, 4.3%, 3.1%, 2.1%, and 1.2%.
As a dehydrogenation step, heat treatment was performed at 450 ° C. for 1 hour.

【0073】次に図3に示す、実施の形態1と同様のレ
ーザアニール装置4(ELA装置)により非晶質シリコ
ン膜3を溶融、結晶化させ、多結晶シリコン膜9を形成
する。本実施の形態ではXeClパルスレーザ4(波長
308nm)を用いて、基板1を移動させながら1ヶ所
に35回レーザ光を照射した。レーザ光5の照射エネル
ギー密度は、200mJ/cm2から600mJ/cm2まで変化さ
せて結晶化工程を行なった。
Next, the amorphous silicon film 3 is melted and crystallized by the same laser annealing apparatus 4 (ELA apparatus) as in the first embodiment shown in FIG. 3 to form a polycrystalline silicon film 9. In the present embodiment, one place was irradiated with laser light 35 times while moving the substrate 1 using the XeCl pulse laser 4 (wavelength 308 nm). Irradiation energy density of the laser light 5 was carried out the crystallization process by changing from 200 mJ / cm 2 to 600 mJ / cm 2.

【0074】結晶化工程後、水素プラズマ中で、例えば
450℃、2時間放置する。水素含有濃度は2×1020
atom cm-3程度である。
After the crystallization step, the substrate is left in a hydrogen plasma, for example, at 450 ° C. for 2 hours. Hydrogen content concentration is 2 × 10 20
It is about atom cm -3 .

【0075】以下、従来のTFTと同様に下記の工程を
経る。
Hereinafter, the following steps are performed similarly to the conventional TFT.

【0076】作成した多結晶シリコン膜を評価するため
に、以下の工程を行なった。フォトとドライエッチング
により多結晶シリコン層9をパターニングする。次に、
例えばTEOS−CVD法によりSiO2 をゲート絶縁
膜として必要な膜厚、例えば100nm成膜する。フォ
トとドライエッチングにより、ゲート絶縁膜をパターニ
ングする。次にイオンドーピング装置により、ソースお
よびドレイン領域に必要な種類のドーパントを注入す
る。ソース、ドレイン部分以外をメタルで遮蔽して、タ
ンタル膜をスパッタリングで成膜する。
The following steps were performed to evaluate the formed polycrystalline silicon film. The polycrystalline silicon layer 9 is patterned by photo and dry etching. next,
For example, SiO 2 is formed to a thickness required as a gate insulating film, for example, 100 nm by a TEOS-CVD method. The gate insulating film is patterned by photo and dry etching. Next, a necessary kind of dopant is implanted into the source and drain regions by an ion doping apparatus. A portion other than the source and drain portions is shielded by metal, and a tantalum film is formed by sputtering.

【0077】上記工程で完成したサンプルのホール効果
の測定を行なった。
The Hall effect of the sample completed in the above steps was measured.

【0078】各透過率とレーザエネルギー密度で結晶化
工程を行なった多結晶シリコン膜のホール移動度(μ
h)を示すグラフを図8に示した。
The hole mobility (μ) of the polycrystalline silicon film subjected to the crystallization process at each transmittance and laser energy density
The graph showing h) is shown in FIG.

【0079】成膜後の非晶質シリコン膜の透過率(T:単
位%)とレーザ光のエネルギー密度(El:単位 mJ/cm2)との
関係において、ホール移動度25V・S/cm2以上の特性
は、
In the relationship between the transmittance (T: unit%) of the formed amorphous silicon film and the energy density of the laser beam (El: unit mJ / cm 2 ), the hole mobility is 25 V · S / cm 2. The above characteristics are

【0080】[0080]

【数3】 (Equation 3)

【0081】を満たす範囲で得られることがわかる。ま
た、ホール移動度40V・S/cm2以上の特性は
It can be seen that it can be obtained in the range satisfying. In addition, the characteristics with a hole mobility of 40 V · S / cm 2 or more

【0082】[0082]

【数4】 (Equation 4)

【0083】を満たす範囲で得られることがわかる。It can be seen that it can be obtained within the range satisfying.

【0084】式3および式4の範囲で多結晶シリコン膜
を形成することにより、多結晶シリコンの特性が向上す
るとともに、形成プロセスのマージンが拡大しているこ
とがわかる。
It can be seen that by forming the polycrystalline silicon film in the range of Equations 3 and 4, the characteristics of the polycrystalline silicon are improved, and the margin of the forming process is expanded.

【0085】(実施の形態5)以下本発明の実施の形態
5における薄膜トランジスタの製造方法について説明す
る。
(Embodiment 5) A method of manufacturing a thin film transistor according to Embodiment 5 of the present invention will be described below.

【0086】実施の形態1と同様に、まず、基板1上に
膜厚300nmのSiO2 下地膜2を成膜する。
As in the first embodiment, first, a 300 nm-thick SiO 2 underlayer 2 is formed on a substrate 1.

【0087】次に非晶質シリコン膜3を成膜する(図
1)。前記非結晶質シリコン膜3の膜厚は、35nm,
42nm,50nm,60nmおよび75nmとした。各
膜厚の非晶質シリコン膜の成膜後の透過率は、11%,
7.1%,4.3%,2.3%,0.9%であり、以下
膜厚で表記するが、例えば膜厚35nmを透過率11%
と置き換えても、同様の効果がある。
Next, an amorphous silicon film 3 is formed (FIG. 1). The thickness of the amorphous silicon film 3 is 35 nm,
42 nm, 50 nm, 60 nm and 75 nm. The transmittance after the formation of the amorphous silicon film of each thickness is 11%,
It is 7.1%, 4.3%, 2.3%, and 0.9%, and is expressed by a film thickness below.
Has the same effect.

【0088】通常のTFTの製造方法では、基板全面単
一膜厚で脱水素工程以下を進めれば良いが、本実施の形
態では、効果を明確に示すため、各膜厚の非晶質シリコ
ン膜3に対して、マスクを用いて、エッチング処理を行
ない、たとえば、非晶質シリコン膜3の成膜膜厚が50
nmの場合、基板1の場所により、膜厚が50nm,4
7nm,44nm,41nm,38nm,35nm,3
2nmとなるようにした。他の成膜膜厚の基板に対して
も同様に処理した(図2)。
In a normal TFT manufacturing method, the dehydrogenation step and the subsequent steps may be performed with a single film thickness on the entire surface of the substrate. However, in this embodiment, in order to clearly show the effect, amorphous silicon of each film thickness is used. The film 3 is subjected to an etching process using a mask.
In the case of nm, the film thickness is 50 nm, 4
7 nm, 44 nm, 41 nm, 38 nm, 35 nm, 3
It was set to 2 nm. Substrates having other film thicknesses were treated similarly (FIG. 2).

【0089】脱水素工程として、450℃で1時間の熱
処理を行なった。
As a dehydrogenation step, heat treatment was performed at 450 ° C. for 1 hour.

【0090】次に図3に示す、レーザアニール装置4
(ELA装置)により、非晶質シリコン膜3を溶融、結
晶化させ、多結晶シリコン膜9を形成する。前記レーザ
アニール装置4は基板1を縦横に移動させることができ
る。結晶化工程は実施の形態1と同様に行なった。レー
ザ光5の照射エネルギーは、成膜膜厚が35nmの基板
に対しては270mJ/cm2,42nmの基板に対しては2
95mJ/cm2,50nmの基板に対しては325mJ/cm2,6
0nmの基板に対しては360mJ/cm2,75nmの基板
に対しては400mJ/cm2で照射した。
Next, the laser annealing apparatus 4 shown in FIG.
The amorphous silicon film 3 is melted and crystallized by (ELA apparatus) to form a polycrystalline silicon film 9. The laser annealing apparatus 4 can move the substrate 1 vertically and horizontally. The crystallization step was performed in the same manner as in the first embodiment. The irradiation energy of the laser beam 5 is 270 mJ / cm 2 for a substrate having a film thickness of 35 nm and 2 for a substrate having a film thickness of 42 nm.
325 mJ / cm 2 , 6 for 95 mJ / cm 2 , 50 nm substrate
For the substrate of 0nm for the substrate of 360mJ / cm 2, 75nm was irradiated with 400 mJ / cm 2.

【0091】結晶化工程後、水素プラズマ中で、例えば
450℃、2時間放置する。水素含有濃度は2×1020
atom cm-3程度である。
After the crystallization step, the substrate is left in a hydrogen plasma, for example, at 450 ° C. for 2 hours. Hydrogen content concentration is 2 × 10 20
It is about atom cm -3 .

【0092】以下、従来のTFTと同様に下記の工程を
経る。
Hereinafter, the following steps are performed similarly to the conventional TFT.

【0093】まずフォトとドライエッチングにより多結
晶シリコン層をパターニングする。次に、例えばTEO
S−CVD法によりSiO2 をゲート絶縁膜として必要
な膜厚、例えば100nm成膜する。次にモリブデン・
タングステン合金膜をスパッタリングし、エッチングに
より所定の形状にパターニングして、ゲート電極を形成
する。その後、イオンドーピング装置により、ゲート電
極をマスクとしてソースおよびドレイン領域に必要な種
類のドーパントを注入する。さらに、酸化シリコンから
なる層間絶縁膜をTEOS−CVD法にて成膜し、ゲー
ト絶縁膜を覆い、エッチングにより、層間絶縁膜および
酸化シリコン膜に多結晶シリコン膜のソース領域または
ドレイン領域に達するコンタクトホールを開口する。次
に、チタン膜およびアルミニウム・ジルコニウム合金膜
をスパッタリングし、エッチングにより所定の形状にパ
ターニングして、ソース電極およびドレイン電極を形成
する。以上のプロセスにより、TFTが完成する。
First, the polycrystalline silicon layer is patterned by photo and dry etching. Next, for example, TEO
SiO 2 is formed as a gate insulating film to have a required thickness, for example, 100 nm by the S-CVD method. Next, molybdenum
A gate electrode is formed by sputtering a tungsten alloy film and patterning it into a predetermined shape by etching. Thereafter, a necessary kind of dopant is implanted into the source and drain regions by using the gate electrode as a mask by an ion doping apparatus. Further, an interlayer insulating film made of silicon oxide is formed by a TEOS-CVD method, the gate insulating film is covered, and a contact is formed between the interlayer insulating film and the silicon oxide film to reach the source region or the drain region of the polycrystalline silicon film by etching. Open a hole. Next, a titanium film and an aluminum-zirconium alloy film are sputtered and patterned into a predetermined shape by etching to form a source electrode and a drain electrode. Through the above process, a TFT is completed.

【0094】成膜膜厚が35nmでレーザエネルギー2
70mJ/cm2,42nmで295mJ/cm 2,50nmで325
mJ/cm2,60nmで360mJ/cm2,75nmで400mJ/c
m2の条件で多結晶シリコン膜を形成した場合のTFT移
動度を図9に示す。また、前記の膜厚およびエネルギー
でのTFT移動度が110V・S/cm2を超える特性を示
す、エネルギーの範囲を示す表を図9に記した。
When the film thickness is 35 nm and the laser energy is 2
70mJ / cmTwo, 295 mJ / cm at 42 nm Two, 325 at 50 nm
mJ / cmTwo360 mJ / cm at 60 nmTwo400 mJ / c at 75 nm
mTwoTFT transfer when a polycrystalline silicon film is formed under the above conditions
The mobilities are shown in FIG. In addition, the above-mentioned film thickness and energy
TFT mobility at 110V S / cmTwoShows characteristics exceeding
FIG. 9 shows a table showing energy ranges.

【0095】膜厚が60nm付近が、高特性TFTを作
成する場合に、膜厚に関して、最も許容範囲が広いこと
がわかる。また、非晶質シリコンの膜厚が(1)41n
m以上90nm以下(2)45nm以上70nm以下
(3)52nm以上68nm以下を選択することによ
り、段階的にTFT移動度が高まるとともに、膜厚に関
して、許容範囲が広がることがわかる。同様に、成膜時
の非晶質シリコンの透過率を(1)0.3%以上7.6
%以下(2)1.2%以上6%以下(3)1.3%以上
3.2%以下を選択することにより、段階的にTFT移
動度が高まるとともに、膜厚に関して、許容範囲が広が
ることがわかる。
It can be seen that the film thickness near 60 nm has the widest allowable range for the film thickness when a high-performance TFT is manufactured. The thickness of the amorphous silicon is (1) 41n.
It can be seen that by selecting from m to 90 nm, (2) from 45 nm to 70 nm, and (3) from 52 nm to 68 nm, the TFT mobility is increased step by step and the allowable range of the film thickness is widened. Similarly, the transmittance of amorphous silicon during film formation is (1) 0.3% or more and 7.6.
% Or less (2) 1.2% or more and 6% or less (3) By selecting 1.3% or more and 3.2% or less, the TFT mobility is increased step by step, and the allowable range of the film thickness is widened. You can see that.

【0096】(実施の形態6)以下本発明の実施の形態
6における薄膜トランジスタの製造方法について説明す
る。
(Embodiment 6) A method of manufacturing a thin film transistor according to Embodiment 6 of the present invention will be described below.

【0097】まず、実施の形態1と同様にして、基板1
上に、膜厚300nmのSiO2 下地膜2を成膜する。
次にプラズマCVD法により、非晶質シリコン膜3を成
膜する(図1)。
First, in the same manner as in the first embodiment,
An SiO 2 underlayer 2 having a thickness of 300 nm is formed thereon.
Next, an amorphous silicon film 3 is formed by a plasma CVD method (FIG. 1).

【0098】前記非結晶質シリコン膜3の膜厚は、40
nm,50nm,55nm,60nmおよび70nmとし
た。成膜時の非晶質シリコン膜の透過率は、8%,4.
3%,1.9%,2.3%,1.2%であり、以下膜厚
で表記するが、例えば膜厚40nmを透過率8%と置き
換えても、同様の効果がある。
The thickness of the amorphous silicon film 3 is 40
nm, 50 nm, 55 nm, 60 nm and 70 nm. The transmittance of the amorphous silicon film during film formation is 8%, 4.
They are 3%, 1.9%, 2.3%, and 1.2%, and are represented by film thicknesses below. For example, the same effect can be obtained by replacing the film thickness of 40 nm with the transmittance of 8%.

【0099】作製された非晶質シリコン膜3中の水素を
除去するため、脱水素工程として、450℃で1時間の
熱処理を行なった。
In order to remove hydrogen in the formed amorphous silicon film 3, a heat treatment was performed at 450 ° C. for 1 hour as a dehydrogenation step.

【0100】次に図3に示す、実施の形態1と同様にし
て、レーザアニール装置4(ELA装置)により非晶質
シリコン膜3を溶融、結晶化させ、多結晶シリコン膜9
を形成する。レーザ光5の照射エネルギー密度は、20
0mJ/cm2から600mJ/cm2まで変化させて結晶化工程を
行なった。
Next, the amorphous silicon film 3 is melted and crystallized by the laser annealing device 4 (ELA device) in the same manner as in the first embodiment shown in FIG.
To form The irradiation energy density of the laser beam 5 is 20
The crystallization step was performed while changing from 0 mJ / cm 2 to 600 mJ / cm 2 .

【0101】結晶化工程後、水素プラズマ中で、例えば
450℃、2時間放置する。水素含有濃度は2×1020
atom cm-3程度である。
After the crystallization step, the substrate is left in a hydrogen plasma, for example, at 450 ° C. for 2 hours. Hydrogen content concentration is 2 × 10 20
It is about atom cm -3 .

【0102】以下、実施の形態3と同様にして、多結晶
シリコン層9をパターニング、ゲート絶縁膜成膜、モリ
ブデン・タングステン合金膜をスパッタリング成膜、パ
ターニングして、ゲート電極を形成する。その後、ソー
スおよびドレイン領域に必要な種類のドーパントを注入
する。さらに、層間絶縁膜を成膜し、エッチングによ
り、コンタクトホールを開口する。次に、チタン膜およ
びアルミニウム・ジルコニウム合金膜をスパッタリン
グ、パターニングして、ソース電極およびドレイン電極
を形成する。以上のプロセスにより、TFTが完成す
る。
In the same manner as in the third embodiment, the polycrystalline silicon layer 9 is patterned, a gate insulating film is formed, and a molybdenum-tungsten alloy film is formed by sputtering and patterned to form a gate electrode. After that, necessary types of dopants are implanted into the source and drain regions. Further, an interlayer insulating film is formed, and a contact hole is opened by etching. Next, a source electrode and a drain electrode are formed by sputtering and patterning the titanium film and the aluminum-zirconium alloy film. Through the above process, a TFT is completed.

【0103】各膜厚とレーザエネルギー密度で結晶化工
程を行なったTFTの移動度(μ)を示すグラフを図1
0に示した。前記非結晶質シリコン膜9の膜厚あるいは
結晶質シリコン膜の膜厚(Ta:単位 nm)とレーザ光のエ
ネルギー密度(El:単位 mJ/cm2)との関係において、移動
度70V・S/cm2以上の特性は、 (式1) 3.80Ta+120 ≦ El ≦ 4.68Ta+156 を満たす範囲で得られることがわかる。また、移動度1
10V・S/cm2以上の特性は (式2) 3.78Ta+138 ≦ El ≦ 4.54Ta+153 を満たす範囲で得られることがわかる。
FIG. 1 is a graph showing the mobility (μ) of the TFT subjected to the crystallization step at each film thickness and laser energy density.
0. In relation to the thickness of the amorphous silicon film 9 or the thickness of the crystalline silicon film (Ta: unit nm) and the energy density of the laser beam (El: unit mJ / cm 2 ), the mobility is 70 V · S / It can be seen that the characteristic of cm 2 or more can be obtained in a range satisfying (Equation 1) 3.80Ta + 120 ≦ El ≦ 4.68Ta + 156. In addition, mobility 1
It can be seen that a characteristic of 10 V · S / cm 2 or more can be obtained in a range satisfying (Equation 2) 3.78Ta + 138 ≦ El ≦ 4.54Ta + 153.

【0104】また同様に、成膜後の非晶質シリコン膜の
透過率(T:単位%)とレーザ光のエネルギー密度(El:単位
mJ/cm2)との関係において、移動度70V・S/cm2以上
の特性は、 (式3) -128log10T + 390 ≦ El ≦ -202log10T + 520 を満たす範囲で得られることがわかる。また、移動度1
10V・S/cm2以上の特性は (式4) -152log10T + 425 ≦ El ≦ -202log10T + 520 を満たす範囲で得られることがわかる。
Similarly, the transmittance (T: unit%) of the formed amorphous silicon film and the energy density of laser light (El: unit
With respect to mJ / cm 2 ), it can be seen that a characteristic having a mobility of 70 V · S / cm 2 or more can be obtained in a range satisfying (Equation 3): −128 log10T + 390 ≦ El ≦ −202 log10T + 520. In addition, mobility 1
It can be seen that a characteristic of 10 V · S / cm 2 or more can be obtained in a range satisfying (Equation 4): −152 log10T + 425 ≦ El ≦ −202 log10T + 520.

【0105】(式3)および(式4)の範囲で多結晶シ
リコン膜を形成することにより、TFTの特性が向上す
るとともに、形成プロセスのマージンが拡大しているこ
とがわかる。
It can be seen that by forming the polycrystalline silicon film within the ranges of (Equation 3) and (Equation 4), the characteristics of the TFT are improved and the margin of the formation process is expanded.

【0106】(実施の形態7)以下本発明の実施の形態
6における液晶表示装置の製造方法について説明する。
(Embodiment 7) A method of manufacturing a liquid crystal display device according to Embodiment 6 of the present invention will be described below.

【0107】実施の形態1と同様に、まず、基板1上に
膜厚300nmのSiO2 下地膜2、非晶質シリコン膜
3を成膜する(図1)。前記非結晶質シリコン膜3の膜
厚は、35nm,42nm,50nm,60nmおよび7
5nmとした。成膜後の透過率はそれぞれ、11%,,
7.1%,4.3%,,2.3%,0.9%であり、以下
膜厚で表記するが、例えば膜厚35nmを透過率11%
と置き換えても、同様の効果がある。
As in the first embodiment, first, a 300 nm-thick SiO 2 underlayer 2 and an amorphous silicon film 3 are formed on a substrate 1 (FIG. 1). The thickness of the amorphous silicon film 3 is 35 nm, 42 nm, 50 nm, 60 nm and 7 nm.
5 nm. The transmittance after film formation is 11%,
The values are 7.1%, 4.3%, 2.3%, and 0.9%, and are expressed as film thicknesses below.
Has the same effect.

【0108】通常TFTの製造する場合は、基板全面単
一膜厚で脱水素工程以下を進めれば良いが、本実施の形
態では、効果を明確に示すため、各膜厚の非晶質シリコ
ン膜3に対して、マスクを用いて、エッチング処理を行
ない、たとえば、非晶質シリコン膜3の成膜膜厚が50
nmの場合、基板1の場所により、膜厚が50nm,4
7nm,44nm,41nm,38nm,35nm,3
2nmとなるようにした。他の成膜膜厚の基板に対して
も同様に処理した(図2)。
Normally, in the case of manufacturing a TFT, the dehydrogenation step and the subsequent steps may be performed with a single film thickness on the entire surface of the substrate. However, in this embodiment, in order to clearly show the effect, amorphous silicon of each film thickness is used. The film 3 is subjected to an etching process using a mask.
In the case of nm, the film thickness is 50 nm, 4
7 nm, 44 nm, 41 nm, 38 nm, 35 nm, 3
It was set to 2 nm. Substrates having other film thicknesses were treated similarly (FIG. 2).

【0109】脱水素工程として、450℃で1時間の熱
処理を行なった。
As a dehydrogenation step, heat treatment was performed at 450 ° C. for 1 hour.

【0110】次に図3に示す、結晶化工程は実施の形態
1と同様に行なった。レーザ光5の照射エネルギーは、
成膜膜厚が35nmの基板に対しては270mJ/cm2,4
2nmの基板に対しては295mJ/cm2,50nmの基板
に対しては325mJ/cm2,60nmの基板に対しては3
60mJ/cm2,75nmの基板に対しては400mJ/cm2
照射した。
Next, the crystallization step shown in FIG. 3 was performed in the same manner as in the first embodiment. The irradiation energy of the laser beam 5 is
270 mJ / cm 2 , 4 for a substrate with a film thickness of 35 nm
For the substrate of 2nm 295mJ / cm 2, 3 for a substrate of 325mJ / cm 2, 60nm for 50nm substrate
Irradiation was performed at 400 mJ / cm 2 on a substrate of 60 mJ / cm 2 and 75 nm.

【0111】結晶化工程後、水素プラズマ中で、例えば
450℃、2時間放置する。水素含有濃度は2×1020
atom cm-3程度である。
After the crystallization step, the substrate is left in a hydrogen plasma, for example, at 450 ° C. for 2 hours. Hydrogen content concentration is 2 × 10 20
It is about atom cm -3 .

【0112】以下、実施の形態3と同様にして、多結晶
シリコン層9をパターニング、ゲート絶縁膜成膜、モリ
ブデン・タングステン合金膜をスパッタリング成膜、パ
ターニングして、ゲート電極を形成する。その後、ソー
スおよびドレイン領域に必要な種類のドーパントを注入
する。さらに、層間絶縁膜を成膜し、エッチングによ
り、コンタクトホールを開口する。次に、チタン膜およ
びアルミニウム・ジルコニウム合金膜をスパッタリン
グ、パターニングして、ソース電極およびドレイン電極
を形成する。以上のプロセスにより、TFTアレイ基板
が完成する。
Thereafter, similarly to the third embodiment, the polycrystalline silicon layer 9 is patterned, a gate insulating film is formed, and a molybdenum-tungsten alloy film is formed by sputtering and patterned to form a gate electrode. After that, necessary types of dopants are implanted into the source and drain regions. Further, an interlayer insulating film is formed, and a contact hole is opened by etching. Next, a source electrode and a drain electrode are formed by sputtering and patterning the titanium film and the aluminum-zirconium alloy film. Through the above process, a TFT array substrate is completed.

【0113】TFTアレイ基板に以下の工程を行ない、
液晶表示装置が完成する。絶縁基板であるたとえばコー
ニング社の品番1737のガラス基板の一主面にITO
などの透明導電膜にて形成された対向電極を形成し、対
向基板を形成している。また、アレイ基板および対向基
板の対向面側にはポリイミド膜を形成し、反対面側には
偏光板を貼り付け、アレイ基板および対向基板間には、
液晶が封入挟持する。
The following steps are performed on the TFT array substrate,
The liquid crystal display device is completed. On one main surface of an insulating substrate, for example, a glass substrate of Corning's product number 1737, ITO
A counter electrode formed of a transparent conductive film such as that described above is formed to form a counter substrate. In addition, a polyimide film is formed on the opposite surface side of the array substrate and the opposite substrate, a polarizing plate is attached on the opposite surface side, and between the array substrate and the opposite substrate,
Liquid crystal is sandwiched and sandwiched.

【0114】成膜膜厚が35nmでレーザエネルギー2
70mJ/cm2,42nmで295mJ/cm 2,50nmで325
mJ/cm2,60nmで360mJ/cm2,75nmで400mJ/c
m2の条件で多結晶シリコン膜を形成した場合のTFT移
動度を図9に示した。また、前記の膜厚およびエネルギ
ーでのTFT移動度が110V・S/cm2を超える特性を
示す、エネルギーの範囲を示す表を図9に記した。
When the film thickness is 35 nm and the laser energy is 2
70mJ / cmTwo, 295 mJ / cm at 42 nm Two, 325 at 50 nm
mJ / cmTwo360 mJ / cm at 60 nmTwo400 mJ / c at 75 nm
mTwoTFT transfer when a polycrystalline silicon film is formed under the above conditions
The mobilities are shown in FIG. In addition, the film thickness and energy
TFT mobility is 110V ・ S / cmTwoCharacteristics beyond
FIG. 9 shows a table showing the range of energy.

【0115】膜厚が60nm付近で成膜することによ
り、TFTアレイの特性が安定化した。
By forming the film at a thickness of about 60 nm, the characteristics of the TFT array were stabilized.

【0116】TFTアレイの高特性化と安定化により、
液晶表示装置の駆動回路の不良が減少し、画面輝度ムラ
等不具合が減少した。例えば、従来から使用していた設
定である膜厚75nm成膜後の透過率0.9%では、駆
動回路の不良率が35%であったのに対し、膜厚60n
m成膜後の透過率2.3%では同不良率は8%に減少し
た、画面輝度ムラ不良率が膜厚75nm成膜後の透過率
0.9%で12%であったのに対し、膜厚60nm成膜
後の透過率2.3%では3%まで減少した。
By improving the characteristics and stabilizing the TFT array,
Defects in the driving circuit of the liquid crystal display device were reduced, and defects such as uneven screen luminance were reduced. For example, with the transmittance of 0.9% after forming a film having a thickness of 75 nm, which has been conventionally used, the failure rate of the drive circuit was 35%, while the film thickness was 60 n.
The defect rate was reduced to 8% at a transmittance of 2.3% after film formation of m, and the screen luminance unevenness defect rate was 12% at a transmittance of 0.9% after film formation of a thickness of 75 nm. In the case of a transmittance of 2.3% after forming a film having a thickness of 60 nm, the transmittance decreased to 3%.

【0117】(実施の形態8)以下本発明の実施の形態
6における液晶表示装置の製造方法について説明する。
(Embodiment 8) A method of manufacturing a liquid crystal display device according to Embodiment 6 of the present invention will be described below.

【0118】まず、実施の形態1と同様にして、基板1
上に、膜厚300nmのSiO2 下地膜2、非晶質シリ
コン膜3を成膜する(図1)。前記非結晶質シリコン膜
3の膜厚は、40nm,50nm,55nm,60nmお
よび70nmとした。成膜時の非晶質シリコン膜の透過
率は、8%,4.3%,1.9%,2.3%,1.2%
であり、以下膜厚で表記するが、例えば膜厚40nmを
透過率8%と置き換えても、同様の効果がある。脱水素
工程として、450℃で1時間の熱処理を行なった。
First, as in the first embodiment, the substrate 1
An SiO 2 underlayer 2 and an amorphous silicon film 3 having a thickness of 300 nm are formed thereon (FIG. 1). The thickness of the amorphous silicon film 3 was 40 nm, 50 nm, 55 nm, 60 nm and 70 nm. The transmittance of the amorphous silicon film at the time of film formation is 8%, 4.3%, 1.9%, 2.3%, 1.2%.
In the following description, the same effect can be obtained by replacing the film thickness of 40 nm with the transmittance of 8%. As a dehydrogenation step, heat treatment was performed at 450 ° C. for 1 hour.

【0119】次に実施の形態1と同様にして、結晶化工
程を行なった(図3)。レーザ光5の照射エネルギー密
度は、200mJ/cm2から600mJ/cm2まで変化させて結
晶化工程を行なった。
Next, a crystallization step was performed in the same manner as in the first embodiment (FIG. 3). Irradiation energy density of the laser light 5 was carried out the crystallization process by changing from 200 mJ / cm 2 to 600 mJ / cm 2.

【0120】結晶化工程後、水素プラズマ中で、例えば
450℃、2時間放置する。水素含有濃度は2×1020
atom cm-3程度である。
After the crystallization step, the substrate is left in a hydrogen plasma, for example, at 450 ° C. for 2 hours. Hydrogen content concentration is 2 × 10 20
It is about atom cm -3 .

【0121】以下、実施の形態3と同様にして、多結晶
シリコン層9をパターニング、ゲート絶縁膜成膜、モリ
ブデン・タングステン合金膜をスパッタリング成膜、パ
ターニングして、ゲート電極を形成する。その後、ソー
スおよびドレイン領域に必要な種類のドーパントを注入
する。さらに、層間絶縁膜を成膜し、エッチングによ
り、コンタクトホールを開口する。次に、チタン膜およ
びアルミニウム膜をスパッタリング、パターニングし
て、ソース電極およびドレイン電極を形成する。以上の
プロセスにより、TFTアレイ基板が完成する。
Thereafter, similarly to the third embodiment, the polycrystalline silicon layer 9 is patterned, a gate insulating film is formed, and a molybdenum / tungsten alloy film is formed by sputtering and patterned to form a gate electrode. After that, necessary types of dopants are implanted into the source and drain regions. Further, an interlayer insulating film is formed, and a contact hole is opened by etching. Next, a source electrode and a drain electrode are formed by sputtering and patterning the titanium film and the aluminum film. Through the above process, a TFT array substrate is completed.

【0122】TFTアレイ基板に以下の工程を行ない、
液晶表示装置が完成する。絶縁基板であるたとえばコー
ニング社の品番1737のガラス基板の一主面にITO
などの透明導電膜にて形成された対向電極を形成し、対
向基板を形成している。また、アレイ基板および対向基
板の対向面側にはポリイミド膜を形成し、反対面側には
偏光板を貼り付け、アレイ基板および対向基板間には、
液晶が封入挟持する。
The following steps are performed on the TFT array substrate,
The liquid crystal display device is completed. On one main surface of an insulating substrate, for example, a glass substrate of Corning's product number 1737, ITO
A counter electrode formed of a transparent conductive film such as that described above is formed to form a counter substrate. In addition, a polyimide film is formed on the opposite surface side of the array substrate and the opposite substrate, a polarizing plate is attached on the opposite surface side, and between the array substrate and the opposite substrate,
Liquid crystal is sandwiched and sandwiched.

【0123】各膜厚とレーザエネルギー密度で結晶化工
程を行なったTFTの移動度(μ)を示すグラフを図1
0に示した。前記非結晶質シリコン膜9の膜厚あるいは
結晶質シリコン膜の膜厚(Ta:単位 nm)とレーザ光のエ
ネルギー密度(El:単位 mJ/cm2)との関係において、移動
度70V・S/cm2以上の特性は、 (式1) 3.80Ta+120 ≦ El ≦ 4.68Ta+156 を満たす範囲で得られることがわかる。また、移動度1
10V・S/cm2以上の特性は (式2) 3.78Ta+138 ≦ El ≦ 4.54Ta+153 を満たす範囲で得られることがわかる。
FIG. 1 is a graph showing the mobility (μ) of a TFT subjected to a crystallization step at each film thickness and laser energy density.
0. In relation to the thickness of the amorphous silicon film 9 or the thickness of the crystalline silicon film (Ta: unit nm) and the energy density of the laser beam (El: unit mJ / cm 2 ), the mobility is 70 V · S / It can be seen that the characteristic of cm 2 or more can be obtained in a range satisfying (Equation 1) 3.80Ta + 120 ≦ El ≦ 4.68Ta + 156. In addition, mobility 1
It can be seen that a characteristic of 10 V · S / cm 2 or more can be obtained in a range satisfying (Equation 2) 3.78Ta + 138 ≦ El ≦ 4.54Ta + 153.

【0124】また同様に、成膜後の非晶質シリコン膜の
透過率(T:単位%)とレーザ光のエネルギー密度(El:単位
mJ/cm2)との関係において、移動度70V・S/cm2以上
の特性は、 (式3) -128log10T + 390 ≦ El ≦ -202log10T + 520 を満たす範囲で得られることがわかる。また、移動度1
10V・S/cm2以上の特性は (式4) -152log10T + 425 ≦ El ≦ -202log10T + 520 を満たす範囲で得られることがわかる。
Similarly, the transmittance (T: unit%) of the formed amorphous silicon film and the energy density of laser light (El: unit
With respect to mJ / cm 2 ), it can be seen that a characteristic having a mobility of 70 V · S / cm 2 or more can be obtained in a range satisfying (Equation 3): −128 log10T + 390 ≦ El ≦ −202 log10T + 520. In addition, mobility 1
It can be seen that a characteristic of 10 V · S / cm 2 or more can be obtained in a range satisfying (Equation 4): −152 log10T + 425 ≦ El ≦ −202 log10T + 520.

【0125】上記膜厚とレーザ光のエネルギーの範囲内
で結晶化する工程を用いることにより、TFTアレイの
特性が高まり、液晶表示装置の額縁を狭くすることが可
能となり、高精細な画素を用いることが可能となり、画
面内の画素数を増加させることが可能となった。
By using the step of crystallizing within the above range of the film thickness and the energy of the laser beam, the characteristics of the TFT array can be enhanced, the frame of the liquid crystal display device can be narrowed, and high definition pixels can be used. And the number of pixels in the screen can be increased.

【0126】[0126]

【発明の効果】半導体層として、多結晶シリコン膜を使
用するTFTを製造する場合、多結晶シリコン膜の膜質
がTFTの特性を大きく左右する。多結晶シリコン膜
は、ガラス等の基板に成膜された非晶質シリコン膜に対
しレーザ光を照射し、溶融、固化させる結晶化工程にお
いて、一定のレーザ光のエネルギーで結晶化工程を行な
う場合、非晶質シリコン膜の膜厚あるいは透過率を最適
な値で成膜することにより、膜厚のズレに対して、多結
晶シリコン膜の膜質変化を小さくすることができる。上
記のメカニズムを考慮し、非結晶質シリコン膜の膜厚あ
るいは透過率が最適な範囲を選択した。多結晶シリコン
膜の膜厚として、(a)41nm以上90nm以下、好
ましくは(b)45nm以上70nm以下、さらに好ま
しくは(c)52nm以上68nm以下を選択すること
により、一定の照射強度でレーザ光を照射して多結晶シ
リコンを形成した場合に、基板内膜厚分布や成膜の膜厚
バラツキよる多結晶シリコン膜の膜質の変動が減少し、
1)多結晶シリコン膜の膜質が安定した。2)薄膜トラ
ンジスタの特性が安定した。3)画像表示装置の駆動回
路の不良が減少し、画像の輝度ムラ等の画質異常が減少
した。上記膜厚範囲は、成膜後の透過率では(a)0.
3%以上7.6%以下(b)1.2%以上6%以下
(c)1.3%以上3.2%以下に相当する。
When a TFT using a polycrystalline silicon film as a semiconductor layer is manufactured, the film quality of the polycrystalline silicon film greatly affects the characteristics of the TFT. The polycrystalline silicon film is used when the amorphous silicon film formed on a substrate such as glass is irradiated with a laser beam, and is melted and solidified. By forming the film thickness or transmittance of the amorphous silicon film at an optimum value, a change in the film quality of the polycrystalline silicon film can be reduced with respect to the deviation of the film thickness. In consideration of the above mechanism, the optimum range of the thickness or transmittance of the amorphous silicon film was selected. By selecting (a) 41 nm or more and 90 nm or less, preferably (b) 45 nm or more and 70 nm or less, and more preferably (c) 52 nm or more and 68 nm or less as the thickness of the polycrystalline silicon film, the laser light is emitted at a constant irradiation intensity. Irradiation to form polycrystalline silicon, the variation in the film quality of the polycrystalline silicon film due to the thickness distribution in the substrate and the variation in the film thickness of the film formation is reduced,
1) The film quality of the polycrystalline silicon film was stabilized. 2) The characteristics of the thin film transistor were stabilized. 3) Defects in the driving circuit of the image display device were reduced, and image quality abnormalities such as uneven brightness of the image were reduced. The film thickness range is (a) 0.
It corresponds to 3% or more and 7.6% or less (b) 1.2% or more and 6% or less (c) 1.3% or more and 3.2% or less.

【0127】また、結晶化工程における、非結晶質シリ
コン膜の膜厚とレーザ光の照射エネルギー密度との関係
の最適な範囲を選択した。非結晶質シリコン膜の膜厚
(Ta:単位 nm)とレーザ光のエネルギー密度(El:単位 mJ
/cm2)との関係が (式1) 3.80Ta+120 ≦ El ≦ 4.68Ta+156 を満たす範囲の膜厚とレーザ光のエネルギー密度を用い
て多結晶シリコンを作成することにより、TFT移動度
が70V・S/cm2以上の特性のTFTを製造することが
可能となった。また、前記非結晶質シリコン膜の膜厚
(Ta:単位 nm)とレーザ光のエネルギー密度(El:単位 mJ
/cm2)との関係が (式2) 3.78Ta+138 ≦ El ≦ 4.54Ta+153 を満たす範囲の膜厚とレーザ光のエネルギー密度を用い
て多結晶シリコンを作成する、あるいは、成膜後の非晶
質シリコン膜の透過率(T:単位%)とレーザ光のエネルギ
ー密度(El:単位 mJ/cm2)との関係において、移動度70
V・S/cm2以上の特性は、 (式3) -128log10T + 390 ≦ El ≦ -202log10T + 520 を満たす範囲で得られることがわかる。また、移動度1
10V・S/cm2以上の特性は (式4) -152log10T + 425 ≦ El ≦ -202log10T + 520 を満たす範囲で作成することにより、1)多結晶シリコ
ン膜の膜質が向上した。2)薄膜トランジスタの特性が
向上し、TFT移動度が110V・S/cm2以上の高特性
TFTを安定して製造することが可能となった。3)画
像表示装置の液晶表示装置の額縁を狭くすることが可能
となり、高精細な画素を用いることが可能となり、画面
内の画素数を増加させることが可能となった。例えば、
従来の設定である、膜厚75nm、エネルギー350mJ
/cm2では、額縁の大部分を占める駆動回路部分の幅が1
2mmであったが、膜厚60nm、エネルギー400mJ
/cm2で結晶化工程を行なうと、同性能の駆動回路が幅5
mmで形成できた。また、前記の従来の結晶化工程の設
定では4インチサイズの画面に320×200個の画素
を形成することが限界であったが、膜厚60nm、エネ
ルギー400mJ/cm2での結晶化工程を用いることによ
り、同4インチサイズに640×400個の画素を形成
することが可能になった。
In the crystallization step, an optimum range of the relationship between the thickness of the amorphous silicon film and the irradiation energy density of the laser beam was selected. Thickness of amorphous silicon film (Ta: unit nm) and energy density of laser beam (El: unit mJ)
/ cm 2 ) (Formula 1) TFT mobility by forming polycrystalline silicon using a film thickness and an energy density of laser light in a range satisfying 3.80Ta + 120 ≦ El ≦ 4.68Ta + 156. Can manufacture TFTs having characteristics of 70 V · S / cm 2 or more. Further, the thickness of the amorphous silicon film (Ta: unit nm) and the energy density of the laser beam (El: unit mJ)
/ cm 2 ) (Formula 2) Polycrystalline silicon is formed using a film thickness and a laser beam energy density in a range satisfying 3.78Ta + 138 ≦ El ≦ 4.54Ta + 153, or after forming the film. In the relationship between the transmittance of the amorphous silicon film (T: unit%) and the energy density of the laser beam (El: unit mJ / cm 2 ), the mobility is 70%.
It can be seen that the characteristics of VS / cm 2 or more can be obtained in a range satisfying (Equation 3): -128log10T + 390 ≦ El ≦ −202log10T + 520. In addition, mobility 1
The characteristics of 10 V · S / cm 2 or more can be obtained in the range satisfying (Equation 4): −152 log10T + 425 ≦ El ≦ −202 log10T + 520. 1) The film quality of the polycrystalline silicon film is improved. 2) The characteristics of the thin film transistor have been improved, and it has become possible to stably manufacture a high-performance TFT having a TFT mobility of 110 V · S / cm 2 or more. 3) The frame of the liquid crystal display device of the image display device can be narrowed, high-definition pixels can be used, and the number of pixels in the screen can be increased. For example,
Conventional setting: film thickness 75 nm, energy 350 mJ
/ cm 2 , the width of the drive circuit portion that occupies most of the frame is 1
Although it was 2 mm, the film thickness was 60 nm and the energy was 400 mJ.
When the crystallization process is performed at a speed of / cm 2 , a drive circuit
mm. In addition, in the setting of the conventional crystallization process, the limit is to form 320 × 200 pixels on a 4-inch screen, but the crystallization process with a film thickness of 60 nm and an energy of 400 mJ / cm 2 has been considered. By using this, 640 × 400 pixels can be formed in the same 4-inch size.

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

【図1】実施の形態1に記載の本発明におけるレーザ結
晶化処理前の基板を示す斜視図
FIG. 1 is a perspective view showing a substrate before laser crystallization according to the present invention described in Embodiment 1.

【図2】実施の形態1に記載の本発明におけるレーザ結
晶化処理前の非晶質シリコン膜の形態を示す断面図
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a form of an amorphous silicon film before laser crystallization according to the present invention described in Embodiment 1;

【図3】実施の形態1に記載の本発明におけるレーザア
ニール装置の構成図
FIG. 3 is a configuration diagram of a laser annealing apparatus according to the present invention described in Embodiment 1.

【図4】実施の形態1に記載の本発明における多結晶シ
リコン膜のホール移動度を示すグラフ
FIG. 4 is a graph showing hole mobility of a polycrystalline silicon film according to the present invention described in Embodiment 1;

【図5】実施の形態2に記載の本発明における非晶質シ
リコン膜の分光透過率を示すグラフ
FIG. 5 is a graph showing the spectral transmittance of the amorphous silicon film according to the present invention described in Embodiment 2;

【図6】実施の形態2に記載の本発明における多結晶シ
リコン膜のホール移動度を示すグラフ
FIG. 6 is a graph showing hole mobility of a polycrystalline silicon film according to the present invention described in Embodiment Mode 2;

【図7】実施の形態3に記載の本発明における多結晶シ
リコン膜のホール移動度を示すグラフ
FIG. 7 is a graph showing hole mobility of a polycrystalline silicon film according to the present invention described in Embodiment 3;

【図8】実施の形態4に記載の本発明における多結晶シ
リコン膜のホール移動度を示すグラフ
FIG. 8 is a graph showing hole mobility of a polycrystalline silicon film according to the present invention described in Embodiment 4;

【図9】実施の形態5に記載の本発明におけるTFT特
性を示すグラフおよび表を示す図
FIG. 9 is a graph and a table showing TFT characteristics according to the present invention described in Embodiment 5;

【図10】実施の形態6に記載の本発明におけるTFT
特性を示すグラフ
FIG. 10 shows a TFT according to the present invention described in Embodiment 6;
Graph showing characteristics

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板(ガラス基板) 2 下地膜(SiO2) 3 非結晶質半導体膜(非晶質シリコン膜) 4 レーザ装置(XeClエキシマレーザ装置) 5 レーザ光 6 反射ミラー 7 光減衰器(アッテネータ) 8 光整形用光学系 9 結晶質半導体膜(多結晶シリコン膜)Reference Signs List 1 substrate (glass substrate) 2 underlayer (SiO 2 ) 3 amorphous semiconductor film (amorphous silicon film) 4 laser device (XeCl excimer laser device) 5 laser beam 6 reflection mirror 7 optical attenuator (attenuator) 8 light Optical system for shaping 9 Crystalline semiconductor film (polycrystalline silicon film)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武富 義尚 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2H092 JB77 KA04 KA07 KA12 KB22 MA07 MA08 MA30 NA22 NA24 NA25 NA30 5C094 AA03 AA13 AA15 AA25 AA43 AA53 AA55 BA03 BA43 CA19 DA09 DA13 DB01 DB04 EA04 EA05 EA10 EB02 FA01 FB12 FB14 FB15 GB10 JA01 JA08 JA11 JA20 5F052 AA02 AA11 BB07 DA02 DB02 DB03 FA07 GC10 JA01 5F110 AA24 BB01 CC02 DD01 DD02 DD13 DD14 EE06 EE44 FF02 FF29 GG02 GG06 GG13 GG25 GG45 GG47 HJ12 HL04 HL06 HL23 NN02 NN23 PP03 PP04 PP05 PP35 QQ11 QQ25  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yoshinabu Taketomi 1006 Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture F-term in Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (reference) 2H092 JB77 KA04 KA07 KA12 KB22 MA07 MA08 MA30 NA22 NA24 NA25 NA30 5C094 AA03 AA13 AA15 AA25 AA43 AA53 AA55 BA03 BA43 CA19 DA09 DA13 DB01 DB04 EA04 EA05 EA10 EB02 FA01 FB12 FB14 FB15 GB10 JA01 JA08 JA11 JA20 5F052 AA02 AA11 BB07 DA02 DB02 DB03 FA07 GC10 JA01 5F110 AA24 BB01 DD02GG02 DD02 DD02 DD02 GG45 GG47 HJ12 HL04 HL06 HL23 NN02 NN23 PP03 PP04 PP05 PP35 QQ11 QQ25

Claims (26)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも、基板上に非結晶質シリコン膜
を成膜する工程と、前記の非晶質シリコン膜あるいは多
結晶シリコン膜に対してレーザ光を照射し、溶融、結晶
化させ、多結晶シリコン膜あるいは単結晶シリコン膜を
形成する結晶化工程を有し、前記結晶化工程において、
非結晶質シリコン膜の膜厚あるいは多結晶シリコン膜の
膜厚が41nm以上90nm以下であることを特徴とす
る多結晶シリコン膜の作製方法。
At least a step of forming an amorphous silicon film on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with a laser beam to melt and crystallize the film. Having a crystallization step of forming a crystalline silicon film or a single crystal silicon film, wherein in the crystallization step,
A method for manufacturing a polycrystalline silicon film, wherein the thickness of the amorphous silicon film or the thickness of the polycrystalline silicon film is 41 nm or more and 90 nm or less.
【請求項2】少なくとも、基板上に非結晶質シリコン膜
を成膜する工程と、前記の非晶質シリコン膜あるいは多
結晶シリコン膜に対してレーザ光を照射し、溶融、結晶
化させ、多結晶シリコン膜あるいは単結晶シリコン膜を
形成する結晶化工程を有し、前記結晶化工程において、
非結晶質シリコン膜の膜厚あるいは多結晶シリコン膜の
膜厚が45nm以上70nm以下であることを特徴とす
る多結晶シリコン膜の作製方法。
2. An amorphous silicon film or a polycrystalline silicon film is irradiated with a laser beam to melt and crystallize the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film. Having a crystallization step of forming a crystalline silicon film or a single crystal silicon film, wherein in the crystallization step,
A method for manufacturing a polycrystalline silicon film, wherein the thickness of the amorphous silicon film or the thickness of the polycrystalline silicon film is 45 nm or more and 70 nm or less.
【請求項3】少なくとも、基板上に非結晶質シリコン膜
を成膜する工程と、前記の非晶質シリコン膜あるいは多
結晶シリコン膜に対してレーザ光を照射し、溶融、結晶
化させ、多結晶シリコン膜あるいは単結晶シリコン膜を
形成する結晶化工程を有し、前記結晶化工程において、
非結晶質シリコン膜の膜厚あるいは多結晶シリコン膜の
膜厚が52nm以上68nm以下であることを特徴とす
る多結晶シリコン膜の作製方法。
3. At least a step of forming an amorphous silicon film on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with a laser beam to melt and crystallize the film. Having a crystallization step of forming a crystalline silicon film or a single crystal silicon film, wherein in the crystallization step,
A method for manufacturing a polycrystalline silicon film, wherein the thickness of the amorphous silicon film or the thickness of the polycrystalline silicon film is from 52 nm to 68 nm.
【請求項4】少なくとも、基板上に非結晶質シリコン膜
を成膜する工程と、前記の非晶質シリコン膜あるいは多
結晶シリコン膜に対してレーザ光を照射し、溶融、結晶
化させ、多結晶シリコン膜あるいは単結晶シリコン膜を
形成する結晶化工程を有し、成膜後の非晶質シリコン膜
の透過率が0.3%以上7.6%以下であることを特徴
とする多結晶シリコン膜の作製方法。
4. At least a step of forming an amorphous silicon film on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with a laser beam to melt and crystallize the film. A polycrystalline film having a crystallization step of forming a crystalline silicon film or a monocrystalline silicon film, wherein a transmittance of the amorphous silicon film after film formation is 0.3% or more and 7.6% or less. A method for manufacturing a silicon film.
【請求項5】少なくとも、基板上に非結晶質シリコン膜
を成膜する工程と、前記の非晶質シリコン膜あるいは多
結晶シリコン膜に対してレーザ光を照射し、溶融、結晶
化させ、多結晶シリコン膜あるいは単結晶シリコン膜を
形成する結晶化工程を有し、成膜後の非晶質シリコン膜
の透過率が1.2%以上6.0%以下であることを特徴
とする多結晶シリコン膜の作製方法。
5. At least a step of forming an amorphous silicon film on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with a laser beam to melt and crystallize the film. A polycrystalline film having a crystallization step of forming a crystalline silicon film or a monocrystalline silicon film, wherein a transmittance of the amorphous silicon film after film formation is 1.2% or more and 6.0% or less. A method for manufacturing a silicon film.
【請求項6】少なくとも、基板上に非結晶質シリコン膜
を成膜する工程と、前記の非晶質シリコン膜あるいは多
結晶シリコン膜に対してレーザ光を照射し、溶融、結晶
化させ、多結晶シリコン膜あるいは単結晶シリコン膜を
形成する結晶化工程を有し、成膜後の非晶質シリコン膜
の透過率が1.3%以上3.2%以下であることを特徴
とする多結晶シリコン膜の作製方法。
6. At least a step of forming an amorphous silicon film on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with a laser beam to melt and crystallize the film. A polycrystalline film having a crystallization step of forming a crystalline silicon film or a single-crystal silicon film, wherein a transmittance of the amorphous silicon film after the film formation is 1.3% or more and 3.2% or less. A method for manufacturing a silicon film.
【請求項7】少なくとも、基板上に請求項1に記載の非
結晶質シリコン膜を成膜する工程と、前記の非晶質シリ
コン膜あるいは多結晶シリコン膜に対してレーザ光を照
射し、溶融、結晶化させ、多結晶シリコン膜あるいは単
結晶シリコン膜を形成する結晶化工程を有し、前記結晶
化工程において、非結晶質シリコン膜の膜厚あるいは結
晶質シリコン膜の膜厚(Ta:単位 nm)とレーザ光のエネ
ルギー密度(El:単位 mJ/cm2)との関係が (式1) 3.80Ta+120 ≦ El ≦ 4.68Ta+156 を満たす範囲内にあることを特徴とする多結晶シリコン
膜の作製方法。
7. At least a step of forming the amorphous silicon film according to claim 1 on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with laser light to melt the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film. Crystallizing to form a polycrystalline silicon film or a monocrystalline silicon film. In the crystallization step, the thickness of the amorphous silicon film or the thickness of the crystalline silicon film (Ta: unit nm) and the energy density of laser light (El: unit mJ / cm 2 ) are within a range satisfying (Equation 1) 3.80Ta + 120 ≦ El ≦ 4.68Ta + 156. How to make a film.
【請求項8】少なくとも、基板上に請求項1に記載の非
結晶質シリコン膜を成膜する工程と、前記の非晶質シリ
コン膜あるいは多結晶シリコン膜に対してレーザ光を照
射し、溶融、結晶化させ、多結晶シリコン膜あるいは単
結晶シリコン膜を形成する結晶化工程を有し、前記結晶
化工程において、非結晶質シリコン膜の膜厚あるいは結
晶質シリコン膜の膜厚(Ta:単位 nm)とレーザ光のエネ
ルギー密度(El:単位 mJ/cm2)との関係が (式2) 3.78Ta+138 ≦ El ≦ 4.54Ta+153 を満たす範囲内にあることを特徴とする多結晶シリコン
膜の作製方法。
8. At least a step of forming the amorphous silicon film according to claim 1 on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with laser light to melt the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film. Crystallizing to form a polycrystalline silicon film or a monocrystalline silicon film. In the crystallization step, the thickness of the amorphous silicon film or the thickness of the crystalline silicon film (Ta: unit nm) and the energy density of laser light (El: unit mJ / cm 2 ) are within the range satisfying 3.78Ta + 138 ≦ El ≦ 4.54Ta + 153 (Equation 2). How to make a film.
【請求項9】少なくとも、基板上に請求項1に記載の非
結晶質シリコン膜を成膜する工程と、前記の非晶質シリ
コン膜あるいは多結晶シリコン膜に対してレーザ光を照
射し、溶融、結晶化させ、多結晶シリコン膜あるいは単
結晶シリコン膜を形成する結晶化工程を有し、成膜後の
非晶質シリコン膜の透過率(T:単位%)と結晶化工程にお
けるレーザ光のエネルギー密度(El:単位 mJ/cm2)との関
係が (式3) -128log10T + 390 ≦ El ≦ -202log10T + 520 を満たす範囲内にあることを特徴とする多結晶シリコン
膜の作製方法。
9. At least a step of forming the amorphous silicon film according to claim 1 on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with laser light to melt the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film. Has a crystallization step of crystallizing and forming a polycrystalline silicon film or a single crystal silicon film, and the transmittance (T: unit%) of the amorphous silicon film after film formation and the laser light in the crystallization step. A method for producing a polycrystalline silicon film, wherein a relationship with an energy density (El: unit mJ / cm 2 ) is within a range satisfying (Equation 3): -128log10T + 390 ≦ El ≦ −202log10T + 520.
【請求項10】少なくとも、基板上に請求項1に記載の
非結晶質シリコン膜を成膜する工程と、前記の非晶質シ
リコン膜あるいは多結晶シリコン膜に対してレーザ光を
照射し、溶融、結晶化させ、多結晶シリコン膜あるいは
単結晶シリコン膜を形成する結晶化工程を有し、成膜後
の非晶質シリコン膜の透過率(T:単位%)と結晶化工程に
おけるレーザ光のエネルギー密度(El:単位 mJ/cm2)との
関係が (式4) -152log10T + 425 ≦ El ≦ -202log10T + 520 を満たす範囲内にあることを特徴とする多結晶シリコン
膜の作製方法。
10. A step of forming at least a non-crystalline silicon film according to claim 1 on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with laser light to melt the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film. Has a crystallization step of crystallizing and forming a polycrystalline silicon film or a single crystal silicon film, and the transmittance (T: unit%) of the amorphous silicon film after film formation and the laser light in the crystallization step. A method for producing a polycrystalline silicon film, wherein a relationship with an energy density (El: unit mJ / cm 2 ) is within a range satisfying (Equation 4): -152log10T + 425 ≦ El ≦ −202log10T + 520.
【請求項11】請求項1〜3のいずれかに記載の方法で
作製した多結晶シリコン膜を用いることを特徴とする薄
膜トランジスタ。
11. A thin film transistor using a polycrystalline silicon film produced by the method according to claim 1.
【請求項12】請求項4〜6のいずれかに記載の方法で
作製した多結晶シリコン膜を用いることを特徴とする薄
膜トランジスタ。
12. A thin film transistor using a polycrystalline silicon film produced by the method according to claim 4.
【請求項13】請求項7または8に記載の方法で作製し
た多結晶シリコン膜を用いることを特徴とする薄膜トラ
ンジスタ。
13. A thin film transistor using a polycrystalline silicon film produced by the method according to claim 7.
【請求項14】請求項9または10に記載の方法で作製
した多結晶シリコン膜を用いることを特徴とする薄膜ト
ランジスタ。
14. A thin film transistor using a polycrystalline silicon film produced by the method according to claim 9.
【請求項15】少なくとも、基板上に非結晶質シリコン
膜を成膜する工程と、前記の非晶質シリコン膜あるいは
多結晶シリコン膜に対してレーザ光を照射し、溶融、結
晶化させ、多結晶シリコン膜あるいは単結晶シリコン膜
を形成する結晶化工程を有し、前記結晶化工程を請求項
1〜3のいずれかに記載の方法で行なうことを特徴とす
る薄膜トランジスタの製造方法。
15. At least a step of forming an amorphous silicon film on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with a laser beam to melt and crystallize the film. A method for manufacturing a thin film transistor, comprising a crystallization step of forming a crystalline silicon film or a single-crystal silicon film, wherein the crystallization step is performed by the method according to claim 1.
【請求項16】少なくとも、基板上に非結晶質シリコン
膜を成膜する工程と、前記の非晶質シリコン膜あるいは
多結晶シリコン膜に対してレーザ光を照射し、溶融、結
晶化させ、多結晶シリコン膜あるいは単結晶シリコン膜
を形成する結晶化工程を有し、前記結晶化工程を請求項
4〜6のいずれかに記載の方法で行なうことを特徴とす
る薄膜トランジスタの製造方法。
16. At least a step of forming an amorphous silicon film on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with a laser beam to melt and crystallize the film. 7. A method for manufacturing a thin film transistor, comprising: a crystallization step of forming a crystalline silicon film or a single-crystal silicon film, wherein the crystallization step is performed by the method according to claim 4.
【請求項17】少なくとも、基板上に非結晶質シリコン
膜を成膜する工程と、前記の非晶質シリコン膜あるいは
多結晶シリコン膜に対してレーザ光を照射し、溶融、結
晶化させ、多結晶シリコン膜あるいは単結晶シリコン膜
を形成する結晶化工程を有し、前記結晶化工程を請求項
7または8に記載の方法で行なうことを特徴とする薄膜
トランジスタの製造方法。
17. At least a step of forming an amorphous silicon film on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with a laser beam to melt and crystallize the film. 9. A method for manufacturing a thin film transistor, comprising: a crystallization step of forming a crystalline silicon film or a single-crystal silicon film, wherein the crystallization step is performed by the method according to claim 7 or 8.
【請求項18】少なくとも、基板上に非結晶質シリコン
膜を成膜する工程と、前記の非晶質シリコン膜あるいは
多結晶シリコン膜に対してレーザ光を照射し、溶融、結
晶化させ、多結晶シリコン膜あるいは単結晶シリコン膜
を形成する結晶化工程を有し、前記結晶化工程を請求項
9または10に記載のの方法で行なうことを特徴とする
薄膜トランジスタの製造方法。
18. At least a step of forming an amorphous silicon film on a substrate, and irradiating a laser beam to the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film to melt and crystallize the film. A method for manufacturing a thin film transistor, comprising a crystallization step of forming a crystalline silicon film or a single-crystal silicon film, wherein the crystallization step is performed by the method according to claim 9 or 10.
【請求項19】請求項15に記載の方法で製造した薄膜
トランジスタを用いることを特徴とする液晶表示装置。
19. A liquid crystal display device using a thin film transistor manufactured by the method according to claim 15.
【請求項20】請求項16に記載の方法で製造した薄膜
トランジスタを用いることを特徴とする液晶表示装置。
20. A liquid crystal display device using a thin film transistor manufactured by the method according to claim 16.
【請求項21】請求項17に記載の方法で製造した薄膜
トランジスタを用いることを特徴とする液晶表示装置。
21. A liquid crystal display device using a thin film transistor manufactured by the method according to claim 17.
【請求項22】請求項18に記載の方法で製造した薄膜
トランジスタを用いることを特徴とする液晶表示装置。
22. A liquid crystal display device using a thin film transistor manufactured by the method according to claim 18.
【請求項23】少なくとも、基板上に請求項1に記載の
非結晶質シリコン膜を成膜する工程と、前記の非晶質シ
リコン膜あるいは多結晶シリコン膜に対してレーザ光を
照射し、溶融、結晶化させ、多結晶シリコン膜あるいは
単結晶シリコン膜を形成する結晶化工程を有し、前記結
晶化工程を請求項1から3のいずれかに記載の方法で行
なうことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
23. At least a step of forming the amorphous silicon film according to claim 1 on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with laser light to melt the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film. 4. A liquid crystal display comprising a crystallization step of crystallizing to form a polycrystalline silicon film or a single crystal silicon film, wherein the crystallization step is performed by the method according to claim 1. Device manufacturing method.
【請求項24】少なくとも、基板上に請求項1に記載の
非結晶質シリコン膜を成膜する工程と、前記の非晶質シ
リコン膜あるいは多結晶シリコン膜に対してレーザ光を
照射し、溶融、結晶化させ、多結晶シリコン膜あるいは
単結晶シリコン膜を形成する結晶化工程を有し、前記結
晶化工程を請求項4〜6のいずれかに記載の方法で行な
うことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
24. At least a step of forming the amorphous silicon film according to claim 1 on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with laser light to melt the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film. 7. A liquid crystal display comprising a crystallization step of crystallizing to form a polycrystalline silicon film or a single crystal silicon film, wherein the crystallization step is performed by the method according to claim 4. Device manufacturing method.
【請求項25】少なくとも、基板上に請求項1に記載の
非結晶質シリコン膜を成膜する工程と、前記の非晶質シ
リコン膜あるいは多結晶シリコン膜に対してレーザ光を
照射し、溶融、結晶化させ、多結晶シリコン膜あるいは
単結晶シリコン膜を形成する結晶化工程を有し、前記結
晶化工程を請求項7または8に記載の方法で行なうこと
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
25. At least a step of forming the amorphous silicon film according to claim 1 on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with laser light to melt the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film. 9. A method of manufacturing a liquid crystal display device, comprising: a crystallization step of crystallizing to form a polycrystalline silicon film or a single crystal silicon film, wherein the crystallization step is performed by the method according to claim 7 or 8. Method.
【請求項26】少なくとも、基板上に請求項1に記載の
非結晶質シリコン膜を成膜する工程と、前記の非晶質シ
リコン膜あるいは多結晶シリコン膜に対してレーザ光を
照射し、溶融、結晶化させ、多結晶シリコン膜あるいは
単結晶シリコン膜を形成する結晶化工程を有し、前記結
晶化工程を請求項9または10に記載の方法で行なうこ
とを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
26. At least a step of forming the amorphous silicon film according to claim 1 on a substrate, and irradiating the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film with laser light to melt the amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film. 11. A method of manufacturing a liquid crystal display device, comprising: a crystallization step of crystallizing to form a polycrystalline silicon film or a single crystal silicon film, wherein the crystallization step is performed by the method according to claim 9 or 10. Method.
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WO2003043070A1 (en) * 2001-11-12 2003-05-22 Sony Corporation Laser annealing device and thin-film transistor manufacturing method
US8785302B2 (en) 2009-09-17 2014-07-22 Panasonic Corporation Crystal silicon film forming method, thin-film transistor and display device using the crystal silicon film

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