JP2004119617A - Semiconductor device, method for manufacturing same, and manufacturing device - Google Patents

Semiconductor device, method for manufacturing same, and manufacturing device Download PDF

Info

Publication number
JP2004119617A
JP2004119617A JP2002279608A JP2002279608A JP2004119617A JP 2004119617 A JP2004119617 A JP 2004119617A JP 2002279608 A JP2002279608 A JP 2002279608A JP 2002279608 A JP2002279608 A JP 2002279608A JP 2004119617 A JP2004119617 A JP 2004119617A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
distribution
laser light
semiconductor device
intensity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002279608A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004119617A5 (en
Inventor
Masayuki Jumonji
十文字 正之
Masakiyo Matsumura
松村 正清
Yoshinobu Kimura
木村 嘉伸
Mikihiko Nishitani
西谷 幹彦
Masahito Hiramatsu
平松 雅人
Yukio Taniguchi
谷口 幸夫
Fumiki Nakano
中野 文樹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Advanced LCD Technologies Development Center Co Ltd
Original Assignee
Advanced LCD Technologies Development Center Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Advanced LCD Technologies Development Center Co Ltd filed Critical Advanced LCD Technologies Development Center Co Ltd
Priority to JP2002279608A priority Critical patent/JP2004119617A/en
Priority to TW092125821A priority patent/TW200414280A/en
Priority to KR1020030066389A priority patent/KR20040027394A/en
Priority to US10/668,285 priority patent/US6870126B2/en
Priority to CNA2007100970366A priority patent/CN101071758A/en
Priority to CNA2007100970351A priority patent/CN101071757A/en
Priority to CNB031603645A priority patent/CN100364037C/en
Publication of JP2004119617A publication Critical patent/JP2004119617A/en
Priority to US11/041,413 priority patent/US7186602B2/en
Publication of JP2004119617A5 publication Critical patent/JP2004119617A5/ja
Priority to US11/612,768 priority patent/US20070096103A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To directly or indirectly form a semiconductor layer having at least two kinds of mean crystal grain diameters, and to control the crsytal grain diameters so that a number of mean crystal grain fields Na of a current direction in a channel area of a TFT active layer for the sub-different TFT with different size. <P>SOLUTION: The start edge of an optical axis (a) of a laser light source 1 is arranged with an antenuator 2 and a beam profile modulating part 3, and a semiconductor substrate 5 is arranged through a mirror 4 at the termination. Also, a beam profile measuring part 6 is arranged in the semiconductor substrate 5, and the semiconductor substrate 5 and the beam profile measuring part 6 are fixed to a mobile stage 7. Also, a control personal computer 8 is arranged, and the beam profile measuring part 6 is connected to the input side. The attenuator 2, the beam profile modulator 3, and the control system of a mobile stage 7, are respectively connected to the output side. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は多結晶半導体薄膜基板、その製造法、半導体装置、半導体装置の製造方法および電子装置に係わり、特に多結晶膜(多結晶半導体薄膜)の表層部分に電界効果トランジスタを製造する技術および前記電界効果トランジスタを製造するための多結晶半導体薄膜基板ならびに前記電界効果トランジスタを組み込んだ液晶表示装置や情報処理装置等の電子装置の製造技術に適用した有効な技術に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
現在の液晶ディスプレイの表示方式として、個々の画素をスイッチングするアクティブマトリックス方式がある。画素スイッチにおいては、電界効果トランジスタの一種である非晶質シリコン薄膜トランジスタ(a−SiTFT)が主に用いられている。
液晶ディスプレイの技術開発において、▲1▼高精細化、▲2▼高開口率化、▲3▼軽量化、▲4▼低コスト化などを目指している。これらの性能を実現するために、電界効果トランジスタの一種である多結晶シリコン薄膜トランジスタ(poly−SiTFT)を用いた技術が注目されている。Poly−SiTFTは、a−SiTFTに比べて、移動度が2桁以上高いため、素子サイズを小さくすることができ、また集積回路を形成することもできることから、ディスプレイに駆動回路や演算回路も搭載することが可能である。
【0003】
以下に従来技術によるエキシマレーザ結晶化法による多結晶半導体薄膜トランジスタの製造法を説明する。
図5(a)に示すように、ガラス基板101の上に下地保護膜(例えばSiO膜、SiN膜、およびSiN/SiO積層膜など)102および非晶質シリコン薄膜103を堆積する。次に図5(b)に示すように、光学系により四角形状もしくは長尺状にビーム整形されたエキシマレーザ(XeClやKrFなど)104で、非晶質シリコン薄膜の表面を照射すると、非晶質シリコン薄膜103は、エキシマレーザ104の照射加熱により、50−100nsの極短時間における溶融凝固の過程を経て、非晶質構造から多結晶構造に変換される。非晶質シリコン膜103の表面全体をエキシマレーザ104で105矢方向に走査加熱すると、図5(c)に示すような多結晶シリコン薄膜106が形成される。以上のプロセスはエキシマレーザ結晶化技術と呼ばれている。ガラスなどの低融点材料の基板上に高品質な多結晶シリコン薄膜を製造する際に用いられる。これらに関しては、例えば「日経マイクロデバイス別冊フラットパネル・ディスプレイ1999(日経BP社、1998年、pp.132−139)」に詳しい。
【0004】
図5(c)の多結晶シリコン薄膜106を用いてトランジスタを形成したのが図5(d)である。多結晶シリコン薄膜106の上部には、成膜によりSiO膜などのゲート絶縁膜107が設けられている。さらにソース不純物注入領域109、ドレイン不純物注入領域108が設けられている。ソース、ドレイン領域、およびゲート絶縁膜上にゲート電極110を設け、保護膜111を成膜し、ソース電極112、ドレイン電極113を形成する。以上により、ゲート電極の電圧によって、ソースとドレイン間の電流を制御できるTFTが完成する。
【0005】
一般に、画素部に用いられるTFTは、アクティブマトリックス制御において電荷を保持することが目的で、極端な高移動度は要求されず、むしろ低オフ電流が要求される。
オフ電流を低減するには、ドレイン端の電界強度を緩和するために開口率を低下させない程度にTFTのチャネル長を長くするなどの必要がある。
一方、駆動回路や演算回路に用いられるTFTは、高速動作のために高移動度が求められ、オフ電流はあまり問題にならない。
このため、特にチャネル長の微細化が高速化に有効なことからTFTのサイズを小さくする必要がある。
このように、画素部に用いられるTFTと、駆動回路や演算回路に用いられるTFTでは、要求される特性やサイズが異なる。
これらのTFTは、同一基板内にすべて同時に形成されなくては内蔵化の経済効果が薄れる。
【0006】
ところが、従来技術による結晶化法では、一定の結晶性を持ったpoly−Si薄膜しか形成できず、同一基板内に異なるサイズのTFTを作ると以下のような問題が生じる。
サイズの大きなTFTは、TFTのチャネル領域での結晶粒界が多くなるため、特性のバラツキは小だが性能が低い。
サイズの小さなTFTは、TFTのチャネル領域での結晶粒界が少なくなるため、性能は高いが特性のバラツキは大きい。
【0007】
そこで本発明は、2種以上の平均結晶粒径を有する半導体層を直接または間接的に同一基板上に形成することができ、またその結果、サイズの異なるTFTに対してTFTの活性層となるチャネル領域での電流方向を横切る平均結晶粒界数Naが一定となるように結晶粒径が制御された半導体装置とその製造方法および装置を提案することを目的になされたものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は以下のように構成した。
【0009】
すなわち、本発明の半導体装置は、2種以上の平均結晶粒径を有する半導体層を直接または間接的に同一基板上に形成することにより上記目的が達成される。
【0010】
また、本発明の半導体装置は、半導体層を直接または間接的に基板上に形成すると共に、これらの半導体層をチャネルとする2個以上の電界効果トランジスタを形成し、各トランジスタのゲート長Lと、各トランジスタに流れる電流方向を横切る結晶粒界数の平均値Naとの比Na/Lが、前記電界効果トランジスタ間で±5%以内の度数分布となることを特徴とする。
【0011】
また、本発明の半導体装置は、比Na/Lが、前記電界効果トランジスタ間で好適には±2%以内の度数分布となることを特徴とする。
【0012】
また、本発明の半導体装置は、基板上に前記電界効果トランジスタを動作させる回路層を形成することを特徴とする。
【0013】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、レーザ光源と基板の間に空間強度変調光学系を入れて基板面におけるレーザ光の強度とその分布を変調可能になし、基板面におけるレーザ光の強度とその分布を測定する工程と、測定した強度とその分布があらかじめ設定した目標と一致するようにフィードバックしながら前記空間強度変調光学系のパラメータを調節する工程と、前記空間強度変調光学系を通して強度とその分布を変調したレーザ光を基板面に照射する工程とを繰り返し、しかして同一基板内に2種以上の平均結晶粒径を有する半導体層を作り分けることを特徴とする。
【0014】
また、本発明の半導体装置の製造装置は、レーザ光源と基板の間に空間強度変調光学系を入れて基板面におけるレーザ光の強度とその分布を変調可能になし、基板面におけるレーザ光の強度とその分布を測定する測定手段と、測定した強度とその分布があらかじめ設定した目標と一致するようにフィードバックしながら前記空間強度変調光学系のパラメータを調節する調節手段と、前記空間強度変調光学系を通して強度とその分布を変調したレーザ光を基板面に照射する照射手段とを備えることを特徴とする。
【0015】
また、本発明の半導体装置の製造装置は、前記測定手段を基板と平行平面上に設置することを特徴とする。
【0016】
また、本発明の半導体装置の製造装置は、前記空間強度変調光学系が位相シフトマスクを含む結像光学系であることを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【0018】
図1に、本発明を実施したレーザ結晶化装置の概略図を示す。
レーザ結晶化装置は、レーザ光源1の光軸aの始端にアッテネータ(減衰器)2とビームプロファイル変調部3を配置し、ミラー4を経由して終端に半導体基板5を設置する。
また、半導体基板5にビームプロファイル測定部6を並設し、半導体基板5とビームプロファイル測定部6を移動ステージ7に固定する。
また、制御用のパソコン8を設置して入力側にビームプロファイル測定部6を接続し、出力側にアッテネータ2、ビームプロファイル変調部3、移動ステージ7の制御系をそれぞれ接続する。
【0019】
アッテネータ2は、誘電体の多層膜コーティングフィルタの角度を調節してレーザ光の強度(振幅)を光学的に変調するもので、図示しないセンサ、モータ、制御系を備える。
【0020】
ビームプロファイル変調部3は、レーザ光の空間的な強度分布を変調するもので、位相シフトマスク31と結像光学系32で構成する。
位相シフトマスク31は、マスクパターンを通過する光の位相を交互に0、πとずらすことにより、位相シフト部において光強度が極小となる逆ピークパターンを発生し、この逆ピークパターンにより半導体基板5上において一番最初に凝固する領域(結晶核)を位置制御し、そこから周囲に結晶を横方向に成長させる(ラテラル成長)ことにより、大粒径の結晶粒を指定した位置に設ける。
このとき、位相シフトマスクの形状や半導体基板5との距離、レーザ光の角度分布などにより、所望のビームプロファイルを設定する。
位相シフトマスク31は、また、マスクパターンの交換や光軸方向の位置合わせのための図示しないセンサ、アクチュエータ、制御系を備える。
【0021】
結像光学系32は、レンズなどの光学部品で構成し、結像光学系32の焦点位置からデフォーカスした位置に半導体基板5を保持してレーザ光を照射する。
このときのマスクパターンとデフォーカス量により逆ピークパターンの形状と幅を制御する。
逆ピークパターンの幅は、デフォーカス量の1/2乗に比例して拡大する。
【0022】
ビームプロファイル測定部6は、紫外光のエキシマレーザを蛍光板61に受光して可視光に変換し、ミラー62に反射した可視光をCCD63に受光してレーザ光の強度とビームプロファイルを同時に測定する。
レーザ光の強度は、半導体パワーメータなどを用いて別々に測定してもよい。
また、紫外光のエキシマレーザを直接CCD63に受光してもよい。
【0023】
蛍光板61は、半導体基板5と同一平面上あるいは平行平面上に設置する。
蛍光板61を段差のある平行平面上に設置する場合は、移動ステージ7を上下して蛍光板61を半導体基板5と同じ高さに位置付けて測定する。
これにより、基板面におけるレーザ光のビームプロファイルを実際の照射時と同一条件で測定できるようにする。
【0024】
CCD63で受光した画像は、パソコン8に入力して任意の走査線でスライスし、画像信号の強度分布からレーザ光の強度とビームプロファイルを測定する。
そして、測定した強度とあらかじめ設定した目標の強度を比較して操作量を計算し、アッテネータ2に操作信号を出力して測定した強度が目標の強度になるようにフィードバックしながらアッテネータ2の角度を調節する。
また、測定したビームプロファイルとあらかじめ設定した目標のビームプロファイルを比較して操作量を計算し、ビームプロファイル変調部3と移動ステージ7に操作信号を出力して測定したビームプロファイルが目標のビームプロファイルになるようにフィードバックしながら位相シフトマスク31の位置と移動ステージ7の高さを調節する。
【0025】
移動ステージ7は、前後、左右、上下の3次元方向に移動が可能で、面内方向や光軸方向の位置合わせのための図示しないセンサ、アクチュエータ、制御系を備える。
【0026】
本発明を実施したレーザ結晶化装置は以上のような構成で、レーザ結晶化工程は、最初に移動ステージ7を面内方向に移動してレーザ光源1の光軸aの先端をビームプロファイル測定部6の蛍光板61に位置付け、レーザ光を照射してその強度とビームプロファイルを測定する。
次に、測定した強度とビームプロファイルがあらかじめ設定した目標と一致するようにアッテネータ2の角度、位相シフトマスク31の位置、移動ステージ7の高さをそれぞれ位置合わせする。
次に、移動ステージ7を面内方向に移動して今度は光軸aの先端を半導体基板5の所定の結晶領域に位置付け、あらかじめ設定した強度とビームプロファイルのレーザ光を照射する。
以上の測定、位置合わせ、照射を繰り返して同一基板内にTFTのサイズは異なるがチャネル領域での電流方向を横切る結晶粒界数の平均値Naが一定の結晶領域を同時に作り分ける。
測定、位置合わせ、照射はこのように交互に行うのではなく、最初にすべての測定を行って位置合わせに必要な操作量を求め、次に結晶領域毎に位置合わせと照射を平行して行うようにしてもよい。
【0027】
【実施例】
本発明の実施例として、サイズは異なるが同一特性のTFT−A(小サイズTFT)およびTFT−B(大サイズTFT)の作成例を以下に示す。
まず基板の準備として、図3(a)に示すように、絶縁体基板301(例えばコーニング1737ガラス、溶融石英、サファイア、プラスチック、ポリイミドなど)の表面に第一薄膜302(例えばテトラエチルオルソシリケート(TEOS)とOのプラズマ化学気相成長法によって成膜した膜厚300nmのSiO膜、もしくはSiN/SiO2積層膜、アルミナ、マイカなど)、第一薄膜302の表面に、第二薄膜の非晶質半導体薄膜303(例えばプラズマ化学気相成長法によって膜厚100nmの非晶質Si、非晶質SiGeなど)を成膜する。その上にSiOを成膜ゲート絶縁膜として、テトラエチルオルソシリケート(TEOS)とOのプラズマ化学気相成長による(例えば膜厚100nm)のSiO膜305を成膜する。次に薄膜の脱水素処理を行う(例えば窒素雰囲気で600℃、1時間の加熱処理)。
【0028】
次に、図1のレーザ結晶化装置を用いてレーザ結晶化を行う。レーザ光源1は、例えばKrFエキシマレーザなどのパルス発振の高エネルギーレーザを用いる。
レーザ光源1から発したレーザ光は、パワーおよびビームプロファイルを変調可能なアッテネータ2とビームプロファイル変調部3を透過する。その結果、パワーとビームプロファイルが変調される。その後、ミラー4などの光学素子を経て移動ステージ7へ到達する。移動ステージ7には、半導体基板5が配置されている。レーザ結晶化は、変調されたレーザ光を半導体基板5に照射することで行う。移動ステージ7にはビームプロファイルを測定可能でパワーメータとしても使用可能な、ビームプロファイル測定部6を設置している。この装置は測定用のパソコン8と連動し、好適なビームプロファイルを持つように移動ステージ7高さz、パワーおよびビームプロファイルを変調可能な光学系のパラメータ(例えばアッテネータ2の角度と位相シフトマスク31の位置など)を設定する。
図2(a)のビームプロファイルAは小粒径結晶領域、図2(b)のビームプロファイルBは、大結晶粒径結晶領域の形成可能なビームプロファイルである。このビームプロファイルは、前述の測定用のパソコン8と連動したシステムで条件設定を行う。
ビームプロファイルAまたはビームプロファイルBによって結晶化した結果、所望の結晶粒径のpoly−Siが形成される。例えばビームプロファイルAでレーザ結晶化を行った場合、図2(a)のような、選択された領域に小結晶粒径領域r1が形成される。また、ビームプロファイルBにおいてレーザ結晶化を行った場合、図2(b)のような、選択された領域に大結晶径粒領域r2が形成され、ビームプロファイルに依存した結晶領域のつくり分けが出来る。
【0029】
TFTのチャネル領域での電流方向を横切る結晶粒界数の平均値Naの評価は、以下のように行う。TFTの活性層のエッジが分かるように、図4で示すようにレーザマーカbなどでマーキングを四ヶ所に行う。そのあと図3(b)で示されている、ソース電極312、ドレイン電極313、ゲート電極309、層間絶縁膜314を塩酸やフッ酸などで除去し、TFTの活性層であるpoly−Si層306を露出させる。このあと、seccoエッチング液などで30秒ほどウエットエッチングを行い、結晶粒界を際立たせる。乾燥させたのち、走査型電子顕微鏡による像観察を行う。なお、像観察装置としては、表面粗さ計や原子間力顕微鏡などを用いてもよい。
【0030】
チャネル領域での電流方向を横切る結晶粒界数のカウントは、ソース部分の2箇所のマーキングおよびドレイン部分の2箇所のマーキングを例えばそれぞれ10等分し、おのおのが平行となる直線を決定する。その直線と粒界がクロスする数を平均化して計算する。
ビームプロファイルによって粒径が制御されることから、小粒径結晶領域には大粒径結晶領域よりも密に結晶粒界が存在する。
【0031】
TFT−Aのゲート長Laは2μm、TFT−Bのゲート長Lbは4μmとし、幅Wはいずれも2μmとした。
図2に示すように、同一の性能を達成することが出来るTFT特性を得るためのビームプロファイルAとビームプロファイルBをあらかじめ計測した。図6に示すように、この場合はステージ高さZと1μm当たりの結晶粒界数との関係データを基に、所望のプロファイルをZ値によって決定できた。
この場合では、位相シフトマスクの高さd=0μm一定で
TFT−Aに必要なプロファイルは、Z=30μmでレーザ強度を500mJ/cm2、
TFT−Bに必要なプロファイルは、Z=20μmでレーザ強度を700mJ/cm2、
であることが計測された。
この条件で、結晶化を基板上の複数の領域に行った。
【0032】
作製した結晶は、図2(a)(b)に示すようなビームプロファイルによって、結晶化した。
これらの方法で作製された結晶領域は、それぞれTFT−A、TFT−Bのあったサイズでパターニングを行い、以下のプロセスを行う。図3(b)に示すようにゲート絶縁膜の上にゲート電極309(例えば高濃度リンドープポリシリコン、W、TiW、WSi2、MoSi)を設ける。ゲート電極309をマスクにして、イオン注入を行って、ソース領域311、ドレイン領域310を形成する。例えばイオン注入は、N型TFTであれば、P+を1015cm−2オーダで注入し、P型TFTでは、BF2+を1015 cm−2オーダで注入する。その後、電気炉内で窒素をキャリアガスとして、500℃から600℃で約1時間のアニールを行い不純物の活性化を行う。また、ラピッドサーマルアニーリング(RTA)で700℃、1分加熱してもよい。最後に、層間絶縁膜314を成膜し、コンタクト穴を形成し、ソース電極312、ドレイン電極313を形成する。ソース電極312、ドレイン電極313の材料は例えばAl、W、Al/TiNを用いる。
【0033】
TFTの評価は、350mm×400mm基板において、2本の対角線を引いてクロスした中央位置、中央位置と基板四隅との中点の合計5点において行った。
領域内にはTFTの幅Wが2μm一定で、長さLa=2μmのTFT−A、Lb=4μmのTFT−Bが一定のパターンで形成されている。5点それぞれの位置において、TFT特性を測定したところ、TFT−A、TFT−Bともに同一の特性が得られた。さらに、チャネル領域での電流方向を横切る結晶粒界数の平均値Naとゲート長Lの比Na/Lを調査するために、特性を測定したTFTについて、poly−Si層を明確にするように位置のマーキングと上層部の除去を行い、50um×50umの範囲内を走査型電子顕微鏡によって評価した。その結果、複数計測したTFT−A、TFT−Bそれぞれにおけるチャネル領域での電流方向を横切る結晶粒界数の平均値Naとゲート長Lの比Na/Lは、いずれも±5%以内の度数分布となっていた。
本発明で作製した複数のTFTの特性測定を行った結果、TFT−AおよびTFT−Bは、トランジスタサイズが異なるにもかかわらず、同一の性能(電子移動度:250cm2.V/s)を得ることが出来た。
【0034】
さらに、ビームプロファイル計測において、前述の条件
TFT−Aに必要なプロファイルは、Z=30μmでレーザ強度を500mJ/cm2、
TFT−Bに必要なプロファイルは、Z=20μmでレーザ強度を700mJ/cm2、
に加えて、位相シフトマスクの高さdを調整し、最適なdを検出したところ、
TFT−Aではd=5μm
TFT−Bではd=1μm
が好適であった。
この条件で前述のTFTを作製し、複数計測したTFT−A、TFT−Bそれぞれにおけるチャネル領域での電流方向を横切る結晶粒界数の平均値Naとゲート長Lの比Na/Lは、いずれも±2%以内の度数分布となっていた。
作製した複数のTFTの特性測定を行った結果、TFT−AおよびTFT−Bは、トランジスタサイズが異なるにもかかわらず、同一の性能(電子移動度:250cm2.V/s)を得ることが出来た。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、任意の性能を持つさまざまなサイズのTFTに対して、所望の粒径の結晶領域を同一基板内で作り分けることが出来る。
その結果、TFTのバラツキは抑制されかつ特性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施したレーザ結晶化装置の概略図である。
【図2】本発明の製造装置・方法を用いて作製した電子装置の模式図である。
【図3】本発明の製造装置・方法を用いて作製した電子装置の工程断面図である。
【図4】TFTの活性層に設けたレーザマーカの模式図である。
【図5】従来の電子装置の工程断面図である。
【図6】ステージ高さZと1μm当たりの結晶粒界数との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1      レーザ光源
2      アッテネータ
3      光強度パターン調整部
31      位相シフトマスク
32      結像光学系
4      ミラー
5      半導体基板
6      光強度パターン測定部
61      蛍光板
62      ミラー
63      CCD
7      移動ステージ
8      パソコン
101      ガラス基板
102      下地保護膜
103      非晶質シリコン薄膜
104      エキシマレーザ
105      走査加熱方向を示す矢印
106      多結晶シリコン薄膜
107      ゲート絶縁膜
108      ドレイン不純物注入領域
109      ソース不純物注入領域
110      ゲート電極
111      保護膜
112      ソース電極
113      ドレイン電極
301      絶縁体基板
302      第一薄膜
303      第二薄膜
305      SiO
306      poly−Si層
309      ゲート電極
310      ドレイン領域
311      ソース領域
312      ソース電極
313      ドレイン電極
314      層間絶縁膜
a      光軸
b      レーザマーカ
r1      小結晶粒径領域
r2      大結晶径粒領域
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a polycrystalline semiconductor thin-film substrate, a method for manufacturing the same, a semiconductor device, a method for manufacturing a semiconductor device, and an electronic device. In particular, the present invention relates to a technique for manufacturing a field-effect transistor on a surface layer of a polycrystalline film (polycrystalline semiconductor thin film), and The present invention relates to a polycrystalline semiconductor thin film substrate for manufacturing a field effect transistor, and an effective technique applied to a manufacturing technique of an electronic device such as a liquid crystal display device or an information processing device incorporating the field effect transistor.
[0002]
[Problems to be solved by the invention]
As a current liquid crystal display display method, there is an active matrix method in which individual pixels are switched. In a pixel switch, an amorphous silicon thin film transistor (a-SiTFT), which is a kind of a field effect transistor, is mainly used.
In the technical development of liquid crystal displays, we are aiming for (1) high definition, (2) high aperture ratio, (3) light weight, and (4) low cost. In order to realize these performances, a technique using a polycrystalline silicon thin film transistor (poly-SiTFT), which is a kind of a field effect transistor, has attracted attention. Poly-Si TFTs have two orders of magnitude higher mobility than a-Si TFTs, so the device size can be reduced and an integrated circuit can be formed. It is possible to do.
[0003]
Hereinafter, a method of manufacturing a polycrystalline semiconductor thin film transistor by an excimer laser crystallization method according to the related art will be described.
As shown in FIG. 5A, a base protective film (for example, a SiO 2 film, a SiN film, a SiN / SiO 2 laminated film) 102 and an amorphous silicon thin film 103 are deposited on a glass substrate 101. Next, as shown in FIG. 5B, when the surface of the amorphous silicon thin film is irradiated with an excimer laser (XeCl, KrF, or the like) 104 whose beam is shaped into a square or a long beam by an optical system, the amorphous silicon thin film becomes amorphous. The crystalline silicon thin film 103 is converted from an amorphous structure to a polycrystalline structure by the irradiation and heating of the excimer laser 104 through a process of melting and solidifying in an extremely short time of 50 to 100 ns. When the entire surface of the amorphous silicon film 103 is heated by scanning with the excimer laser 104 in the direction of arrow 105, a polycrystalline silicon thin film 106 as shown in FIG. 5C is formed. The above process is called an excimer laser crystallization technique. It is used when producing a high-quality polycrystalline silicon thin film on a substrate of a low melting point material such as glass. These are described in detail in, for example, "Nikkei Microdevices Separate Volume Flat Panel Display 1999 (Nikkei BP, 1998, pp. 132-139)".
[0004]
FIG. 5D shows a transistor formed using the polycrystalline silicon thin film 106 shown in FIG. 5C. On the polycrystalline silicon thin film 106, a gate insulating film 107 such as a SiO 2 film is provided by film formation. Further, a source impurity implantation region 109 and a drain impurity implantation region 108 are provided. A gate electrode 110 is provided over the source and drain regions and the gate insulating film, a protective film 111 is formed, and a source electrode 112 and a drain electrode 113 are formed. As described above, a TFT in which the current between the source and the drain can be controlled by the voltage of the gate electrode is completed.
[0005]
In general, a TFT used for a pixel portion is not required to have extremely high mobility but rather needs to have a low off-state current for the purpose of retaining charge in active matrix control.
In order to reduce the off-state current, it is necessary to increase the channel length of the TFT to such an extent that the aperture ratio is not reduced in order to reduce the electric field intensity at the drain end.
On the other hand, a TFT used for a driver circuit or an arithmetic circuit requires high mobility for high-speed operation, and off-state current does not cause much problem.
For this reason, it is necessary to reduce the size of the TFT, especially since miniaturization of the channel length is effective for speeding up.
As described above, required characteristics and sizes are different between the TFT used for the pixel portion and the TFT used for the driver circuit and the arithmetic circuit.
If these TFTs are not formed all at the same time on the same substrate, the economical effect of incorporating them is reduced.
[0006]
However, in the crystallization method according to the related art, only a poly-Si thin film having a certain crystallinity can be formed, and when TFTs of different sizes are formed on the same substrate, the following problems occur.
A TFT having a large size has a small variation in characteristics but low performance because the number of crystal boundaries in the channel region of the TFT increases.
A TFT having a small size has a high performance but a large variation in characteristics because a crystal grain boundary in a channel region of the TFT is reduced.
[0007]
Therefore, according to the present invention, a semiconductor layer having two or more kinds of average crystal grain sizes can be formed directly or indirectly on the same substrate, and as a result, it becomes an active layer of a TFT having a different size. It is an object of the present invention to propose a semiconductor device in which the crystal grain size is controlled such that the average number of crystal grain boundaries Na crossing the current direction in the channel region is constant, and a method and an apparatus for manufacturing the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the present invention is configured as follows.
[0009]
That is, the semiconductor device of the present invention achieves the above object by directly or indirectly forming semiconductor layers having two or more kinds of average crystal grain sizes on the same substrate.
[0010]
In the semiconductor device of the present invention, a semiconductor layer is formed directly or indirectly on a substrate, and two or more field-effect transistors having these semiconductor layers as channels are formed. The ratio Na / L of the number of crystal grain boundaries across the direction of the current flowing through each transistor to the average value Na / L has a frequency distribution within ± 5% between the field-effect transistors.
[0011]
Further, the semiconductor device of the present invention is characterized in that the ratio Na / L has a frequency distribution of preferably ± 2% between the field effect transistors.
[0012]
Further, the semiconductor device of the present invention is characterized in that a circuit layer for operating the field effect transistor is formed on a substrate.
[0013]
Further, the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is characterized in that a spatial intensity modulation optical system is inserted between a laser light source and a substrate so that the intensity and distribution of laser light on the substrate surface can be modulated, And measuring its distribution, adjusting the parameters of the spatial intensity modulation optical system while feeding back so that the measured intensity and its distribution coincide with a preset target, and intensity through the spatial intensity modulation optical system And a step of irradiating the substrate surface with a laser beam having its distribution modulated, whereby semiconductor layers having two or more types of average crystal grain sizes are separately formed in the same substrate.
[0014]
Further, the apparatus for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is capable of modulating the intensity and distribution of laser light on the substrate surface by inserting a spatial intensity modulation optical system between the laser light source and the substrate, Measuring means for measuring its distribution, adjusting means for adjusting the parameters of the spatial intensity modulation optical system while feeding back such that the measured intensity and its distribution coincide with a preset target, and the spatial intensity modulation optical system And an irradiating means for irradiating the substrate surface with laser light whose intensity and its distribution have been modulated.
[0015]
Further, the apparatus for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is characterized in that the measuring means is provided on a plane parallel to the substrate.
[0016]
Further, in the apparatus for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the spatial intensity modulation optical system is an imaging optical system including a phase shift mask.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0018]
FIG. 1 shows a schematic view of a laser crystallization apparatus embodying the present invention.
In the laser crystallization apparatus, an attenuator (attenuator) 2 and a beam profile modulator 3 are arranged at the beginning of an optical axis a of a laser light source 1, and a semiconductor substrate 5 is arranged at an end via a mirror 4.
In addition, the beam profile measuring unit 6 is provided in parallel with the semiconductor substrate 5, and the semiconductor substrate 5 and the beam profile measuring unit 6 are fixed to the moving stage 7.
Further, a control personal computer 8 is installed, and the beam profile measuring unit 6 is connected to the input side, and the control system of the attenuator 2, the beam profile modulating unit 3, and the moving stage 7 is connected to the output side.
[0019]
The attenuator 2 optically modulates the intensity (amplitude) of the laser light by adjusting the angle of the dielectric multilayer coating filter, and includes a sensor, a motor, and a control system (not shown).
[0020]
The beam profile modulating unit 3 modulates the spatial intensity distribution of the laser light, and includes a phase shift mask 31 and an imaging optical system 32.
The phase shift mask 31 alternately shifts the phase of light passing through the mask pattern from 0 to π, thereby generating a reverse peak pattern in which the light intensity is minimized in the phase shift section. By controlling the position of the first solidified region (crystal nucleus) above and growing the crystal laterally therefrom (lateral growth), large crystal grains are provided at designated positions.
At this time, a desired beam profile is set according to the shape of the phase shift mask, the distance from the semiconductor substrate 5, the angle distribution of the laser light, and the like.
The phase shift mask 31 further includes a sensor, an actuator, and a control system (not shown) for exchanging mask patterns and performing alignment in the optical axis direction.
[0021]
The imaging optical system 32 is configured by an optical component such as a lens, and irradiates a laser beam while holding the semiconductor substrate 5 at a position defocused from the focal position of the imaging optical system 32.
The shape and width of the reverse peak pattern are controlled by the mask pattern and the defocus amount at this time.
The width of the reverse peak pattern increases in proportion to the half power of the defocus amount.
[0022]
The beam profile measuring unit 6 receives the excimer laser of ultraviolet light on the fluorescent plate 61 and converts it into visible light, receives the visible light reflected on the mirror 62 on the CCD 63, and simultaneously measures the intensity of the laser light and the beam profile.
The intensity of the laser light may be separately measured using a semiconductor power meter or the like.
Further, an ultraviolet excimer laser may be directly received by the CCD 63.
[0023]
The fluorescent plate 61 is provided on the same plane as the semiconductor substrate 5 or on a parallel plane.
When the fluorescent plate 61 is installed on a parallel plane having a step, the moving stage 7 is moved up and down so that the fluorescent plate 61 is positioned at the same height as the semiconductor substrate 5 for measurement.
Thus, the beam profile of the laser beam on the substrate surface can be measured under the same conditions as those during the actual irradiation.
[0024]
The image received by the CCD 63 is input to the personal computer 8 and sliced by an arbitrary scanning line, and the intensity and the beam profile of the laser beam are measured from the intensity distribution of the image signal.
Then, the measured intensity is compared with a preset target intensity to calculate an operation amount, and an operation signal is output to the attenuator 2 and the angle of the attenuator 2 is adjusted while feeding back the measured intensity to the target intensity. Adjust.
In addition, the measured beam profile is compared with a preset target beam profile to calculate an operation amount, and an operation signal is output to the beam profile modulator 3 and the moving stage 7, so that the measured beam profile becomes the target beam profile. The position of the phase shift mask 31 and the height of the moving stage 7 are adjusted with feedback so as to be as follows.
[0025]
The moving stage 7 is movable in three-dimensional directions of front and rear, left and right, and up and down, and includes a sensor, an actuator, and a control system (not shown) for alignment in an in-plane direction and an optical axis direction.
[0026]
The laser crystallization apparatus embodying the present invention is configured as described above. In the laser crystallization step, first, the moving stage 7 is moved in the in-plane direction to move the tip of the optical axis a of the laser light source 1 to the beam profile measuring unit. 6 and is irradiated with laser light to measure its intensity and beam profile.
Next, the angle of the attenuator 2, the position of the phase shift mask 31, and the height of the movable stage 7 are aligned so that the measured intensity and the beam profile coincide with preset targets.
Next, the moving stage 7 is moved in the in-plane direction to position the tip of the optical axis a at a predetermined crystal region of the semiconductor substrate 5 and irradiate laser light having a predetermined intensity and beam profile.
By repeating the above-described measurement, alignment, and irradiation, crystal regions having different sizes of TFTs in the same substrate but having a constant average value Na of the number of crystal grain boundaries crossing the current direction in the channel region are simultaneously formed.
Measurement, alignment, and irradiation are not performed alternately in this way. First, all measurements are performed to determine the amount of operation required for alignment, and then alignment and irradiation are performed in parallel for each crystal region. You may do so.
[0027]
【Example】
As an embodiment of the present invention, an example of producing TFT-A (small size TFT) and TFT-B (large size TFT) having different sizes but identical characteristics will be described below.
First, as a substrate preparation, as shown in FIG. 3A, a first thin film 302 (for example, tetraethylorthosilicate (TEOS) ) And a 300 nm thick SiO 2 film or a SiN / SiO 2 laminated film, alumina, mica, etc., formed by plasma enhanced chemical vapor deposition of O 2 ). A high quality semiconductor thin film 303 (for example, amorphous Si, amorphous SiGe or the like having a thickness of 100 nm) is formed by plasma enhanced chemical vapor deposition. The SiO 2 thereon as a film formation gate insulating film, is deposited tetraethylorthosilicate (TEOS) and of O 2 by plasma chemical vapor deposition of SiO 2 film 305 (e.g., a thickness of 100 nm). Next, dehydrogenation of the thin film is performed (for example, heat treatment at 600 ° C. for one hour in a nitrogen atmosphere).
[0028]
Next, laser crystallization is performed using the laser crystallization apparatus of FIG. The laser light source 1 uses, for example, a pulse oscillation high energy laser such as a KrF excimer laser.
Laser light emitted from a laser light source 1 passes through an attenuator 2 capable of modulating power and a beam profile and a beam profile modulating unit 3. As a result, the power and beam profile are modulated. Thereafter, the light reaches the moving stage 7 via an optical element such as the mirror 4. The semiconductor substrate 5 is arranged on the moving stage 7. Laser crystallization is performed by irradiating the semiconductor substrate 5 with modulated laser light. A beam profile measuring unit 6 that can measure a beam profile and can be used as a power meter is installed on the moving stage 7. This apparatus works in conjunction with a personal computer 8 for measurement, and controls the parameters of an optical system (for example, the angle of the attenuator 2 and the phase shift mask 31) that can modulate the height z, the power, and the beam profile so as to have a suitable beam profile. Position).
The beam profile A in FIG. 2A is a beam profile capable of forming a crystal region having a small grain size, and the beam profile B in FIG. 2B is a beam profile capable of forming a crystal region having a large crystal grain size. The condition of the beam profile is set by a system linked with the personal computer 8 for measurement.
As a result of crystallization using the beam profile A or the beam profile B, poly-Si having a desired crystal grain size is formed. For example, when laser crystallization is performed with the beam profile A, a small crystal grain size region r1 is formed in a selected region as shown in FIG. When laser crystallization is performed on the beam profile B, a large crystal grain region r2 is formed in a selected region as shown in FIG. 2B, and the crystal regions depending on the beam profile can be separately formed. .
[0029]
Evaluation of the average value Na of the number of crystal grain boundaries crossing the current direction in the channel region of the TFT is performed as follows. In order to recognize the edge of the active layer of the TFT, marking is performed at four places with a laser marker b or the like as shown in FIG. Thereafter, the source electrode 312, the drain electrode 313, the gate electrode 309, and the interlayer insulating film 314 shown in FIG. 3B are removed with hydrochloric acid, hydrofluoric acid, or the like, and the poly-Si layer 306 as an active layer of the TFT is removed. To expose. Thereafter, wet etching is performed for about 30 seconds using a secco etching solution or the like to make crystal grain boundaries stand out. After drying, an image is observed with a scanning electron microscope. Note that a surface roughness meter, an atomic force microscope, or the like may be used as the image observation device.
[0030]
The counting of the number of crystal grain boundaries crossing the current direction in the channel region divides two markings on the source portion and two markings on the drain portion into, for example, 10 equal parts, respectively, and determines straight lines that are parallel to each other. The number of intersections between the straight line and the grain boundary is averaged and calculated.
Since the grain size is controlled by the beam profile, crystal grain boundaries exist more densely in the small grain size crystal region than in the large grain size crystal region.
[0031]
The gate length La of the TFT-A was 2 μm, the gate length Lb of the TFT-B was 4 μm, and the width W was 2 μm.
As shown in FIG. 2, a beam profile A and a beam profile B for obtaining TFT characteristics capable of achieving the same performance were measured in advance. As shown in FIG. 6, in this case, a desired profile could be determined by the Z value based on the relation data between the stage height Z and the number of crystal grain boundaries per 1 μm.
In this case, the profile required for the TFT-A with the height d of the phase shift mask constant at 0 μm is as follows: Z = 30 μm, laser intensity 500 mJ / cm 2,
The profile required for TFT-B is as follows: Z = 20 μm, laser intensity 700 mJ / cm 2,
Was measured.
Under these conditions, crystallization was performed on a plurality of regions on the substrate.
[0032]
The produced crystal was crystallized according to a beam profile as shown in FIGS.
The crystal regions manufactured by these methods are patterned with the sizes corresponding to the TFT-A and TFT-B, respectively, and the following process is performed. Figure 3 (b) a gate electrode 309 on the gate insulating film as shown in (for example, high concentration phosphorus-doped polysilicon, W, TiW, WSi2, MoSi 2) provided. Using the gate electrode 309 as a mask, ion implantation is performed to form a source region 311 and a drain region 310. For example, in the case of an N-type TFT, P + is implanted in the order of 10 15 cm −2 , and in the case of a P-type TFT, BF 2+ is implanted in the order of 10 15 cm −2 . Thereafter, annealing is performed in an electric furnace at 500 ° C. to 600 ° C. for about 1 hour using nitrogen as a carrier gas to activate the impurities. Alternatively, heating may be performed at 700 ° C. for 1 minute by rapid thermal annealing (RTA). Finally, an interlayer insulating film 314 is formed, a contact hole is formed, and a source electrode 312 and a drain electrode 313 are formed. As a material of the source electrode 312 and the drain electrode 313, for example, Al, W, or Al / TiN is used.
[0033]
The evaluation of the TFT was performed at a center position where two diagonal lines were drawn and crossed on a 350 mm × 400 mm substrate, and a total of five points including the center position and the middle points of the four corners of the substrate.
In the area, a TFT-A having a constant width 2 μm and a length La = 2 μm and a TFT-B having a length Lb = 4 μm are formed in a constant pattern. When the TFT characteristics were measured at each of the five points, the same characteristics were obtained for both TFT-A and TFT-B. Further, in order to investigate the ratio Na / L of the average value Na of the number of crystal grain boundaries crossing the current direction in the channel region and the gate length L, the poly-Si layer of the TFT whose characteristics were measured was clarified. Marking of the position and removal of the upper layer were performed, and the area within 50 μm × 50 μm was evaluated with a scanning electron microscope. As a result, the ratio Na / L of the average value Na of the number of crystal grain boundaries crossing the current direction in the channel region and the ratio Na / L of the gate length L in each of the plurality of TFT-A and TFT-B are within ± 5%. Had a distribution.
As a result of measuring the characteristics of a plurality of TFTs manufactured in the present invention, TFT-A and TFT-B obtain the same performance (electron mobility: 250 cm2.V / s) despite different transistor sizes. I was able to do it.
[0034]
Further, in the beam profile measurement, the profile required for the above-mentioned condition TFT-A is as follows: Z = 30 μm, laser intensity 500 mJ / cm 2,
The profile required for TFT-B is as follows: Z = 20 μm, laser intensity 700 mJ / cm 2,
In addition to the above, when the height d of the phase shift mask was adjusted and the optimum d was detected,
D = 5 μm for TFT-A
D = 1 μm for TFT-B
Was preferred.
Under the above conditions, the above-described TFT was manufactured, and the ratio Na / L of the average value Na of the number of crystal grain boundaries crossing the current direction in the channel region and the gate length L in each of the plurality of TFT-A and TFT-B was measured. Also had a frequency distribution within ± 2%.
As a result of measuring the characteristics of a plurality of manufactured TFTs, the same performance (electron mobility: 250 cm2.V / s) can be obtained for the TFT-A and the TFT-B despite different transistor sizes. Was.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, crystal regions having desired grain sizes can be separately formed on the same substrate for various sizes of TFTs having arbitrary performance.
As a result, variations in TFT are suppressed and characteristics are improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a laser crystallization apparatus embodying the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of an electronic device manufactured using the manufacturing apparatus and method of the present invention.
FIG. 3 is a process sectional view of an electronic device manufactured by using the manufacturing apparatus / method of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram of a laser marker provided on an active layer of a TFT.
FIG. 5 is a process sectional view of a conventional electronic device.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the stage height Z and the number of crystal grain boundaries per 1 μm.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 laser light source 2 attenuator 3 light intensity pattern adjustment unit 31 phase shift mask 32 imaging optical system 4 mirror 5 semiconductor substrate 6 light intensity pattern measurement unit 61 fluorescent plate 62 mirror 63 CCD
7 Moving stage 8 Personal computer 101 Glass substrate 102 Base protective film 103 Amorphous silicon thin film 104 Excimer laser 105 Arrow indicating scanning heating direction 106 Polycrystalline silicon thin film 107 Gate insulating film 108 Drain impurity implantation region 109 Source impurity implantation region 110 Gate electrode 111 Protective film 112 Source electrode 113 Drain electrode 301 Insulator substrate 302 First thin film 303 Second thin film 305 SiO 2 film 306 Poly-Si layer 309 Gate electrode 310 Drain region 311 Source region 312 Source electrode 313 Drain electrode 314 Interlayer insulating film a Optical axis b Laser marker r1 Small crystal grain size area r2 Large crystal grain size area

Claims (8)

2種以上の平均結晶粒径を有する半導体層を直接または間接的に同一基板上に形成することを特徴とする半導体装置。A semiconductor device, wherein a semiconductor layer having two or more kinds of average crystal grain sizes is formed directly or indirectly on the same substrate. 半導体層を直接または間接的に基板上に形成すると共に、
これらの半導体層をチャネルとする2個以上の電界効果トランジスタを形成し、
各トランジスタのゲート長Lと、各トランジスタに流れる電流方向を横切る結晶粒界数の平均値Naとの比Na/Lが、前記電界効果トランジスタ間で±5%以内の度数分布となることを特徴とする半導体装置。
While forming the semiconductor layer directly or indirectly on the substrate,
Forming two or more field effect transistors using these semiconductor layers as channels,
A ratio Na / L between the gate length L of each transistor and the average value Na of the number of crystal grain boundaries crossing the direction of current flowing through each transistor has a frequency distribution within ± 5% between the field effect transistors. Semiconductor device.
請求項2記載の比Na/Lが、前記電界効果トランジスタ間で好適には±2%以内の度数分布となることを特徴とする半導体装置。3. A semiconductor device according to claim 2, wherein the ratio Na / L between the field effect transistors preferably has a frequency distribution within ± 2%. 請求項2または3記載の基板上に前記電界効果トランジスタを動作させる回路層を形成することを特徴とする半導体装置。A semiconductor device comprising a circuit layer for operating the field-effect transistor formed on the substrate according to claim 2. レーザ光源と基板の間に空間強度変調光学系を入れて基板面におけるレーザ光の強度とその分布を変調可能になし、
基板面におけるレーザ光の強度とその分布を測定する工程と、
測定した強度とその分布があらかじめ設定した目標と一致するようにフィードバックしながら前記空間強度変調光学系のパラメータを調節する工程と、
前記空間強度変調光学系を通して強度とその分布を変調したレーザ光を基板面に照射する工程と、
を繰り返し、
しかして同一基板内に2種以上の平均結晶粒径を有する半導体層を作り分けることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A spatial intensity modulation optical system is inserted between the laser light source and the substrate so that the intensity and distribution of the laser light on the substrate surface can be modulated,
Measuring the intensity and distribution of the laser light on the substrate surface,
Adjusting the parameters of the spatial intensity modulation optical system while feeding back the measured intensity and its distribution to match a preset target,
Irradiating the substrate surface with laser light whose intensity and its distribution have been modulated through the spatial intensity modulation optical system,
Repeat
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein two or more semiconductor layers having an average crystal grain size are separately formed in the same substrate.
レーザ光源と基板の間に空間強度変調光学系を入れて基板面におけるレーザ光の強度とその分布を変調可能になし、
基板面におけるレーザ光の強度とその分布を測定する測定手段と、
測定した強度とその分布があらかじめ設定した目標と一致するようにフィードバックしながら前記空間強度変調光学系のパラメータを調節する調節手段と、
前記空間強度変調光学系を通して強度とその分布を変調したレーザ光を基板面に照射する照射手段と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造装置。
A spatial intensity modulation optical system is inserted between the laser light source and the substrate so that the intensity and distribution of the laser light on the substrate surface can be modulated,
Measuring means for measuring the intensity and distribution of the laser light on the substrate surface,
Adjusting means for adjusting the parameters of the spatial intensity modulation optical system while feeding back such that the measured intensity and its distribution coincide with a preset target,
Irradiation means for irradiating the substrate surface with laser light whose intensity and its distribution have been modulated through the spatial intensity modulation optical system,
An apparatus for manufacturing a semiconductor device, comprising:
請求項6記載の測定手段を基板と平行平面上に設置することを特徴とする半導体装置の製造装置。An apparatus for manufacturing a semiconductor device, wherein the measuring means according to claim 6 is provided on a plane parallel to a substrate. 請求項6記載の空間強度変調光学系が位相シフトマスクを含む結像光学系であることを特徴とする半導体装置の製造装置。7. An apparatus for manufacturing a semiconductor device, wherein the spatial intensity modulation optical system according to claim 6 is an imaging optical system including a phase shift mask.
JP2002279608A 2002-09-25 2002-09-25 Semiconductor device, method for manufacturing same, and manufacturing device Pending JP2004119617A (en)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002279608A JP2004119617A (en) 2002-09-25 2002-09-25 Semiconductor device, method for manufacturing same, and manufacturing device
TW092125821A TW200414280A (en) 2002-09-25 2003-09-18 Semiconductor device, annealing method, annealing apparatus and display apparatus
KR1020030066389A KR20040027394A (en) 2002-09-25 2003-09-24 Semiconductor Device, Annealing Method, Annealing Apparatus and Display Apparatus
US10/668,285 US6870126B2 (en) 2002-09-25 2003-09-24 Semiconductor device, annealing method, annealing apparatus and display apparatus
CNA2007100970351A CN101071757A (en) 2002-09-25 2003-09-25 Annealing method
CNA2007100970366A CN101071758A (en) 2002-09-25 2003-09-25 Semiconductor device, annealing method, annealing apparatus and display apparatus
CNB031603645A CN100364037C (en) 2002-09-25 2003-09-25 Semiconductor device, annedling method, annealing device and display device
US11/041,413 US7186602B2 (en) 2002-09-25 2005-01-25 Laser annealing method
US11/612,768 US20070096103A1 (en) 2002-09-25 2006-12-19 Semiconductor device, annealing method, annealing apparatus and display apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002279608A JP2004119617A (en) 2002-09-25 2002-09-25 Semiconductor device, method for manufacturing same, and manufacturing device

Related Child Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008182517A Division JP4445024B2 (en) 2008-07-14 2008-07-14 Semiconductor device
JP2008182519A Division JP2008288608A (en) 2008-07-14 2008-07-14 Semiconductor crystallization apparatus
JP2008182518A Division JP2008294460A (en) 2008-07-14 2008-07-14 Method for manufacturing semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004119617A true JP2004119617A (en) 2004-04-15
JP2004119617A5 JP2004119617A5 (en) 2005-11-04

Family

ID=32274557

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002279608A Pending JP2004119617A (en) 2002-09-25 2002-09-25 Semiconductor device, method for manufacturing same, and manufacturing device

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2004119617A (en)
CN (2) CN101071758A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007173782A (en) * 2005-11-23 2007-07-05 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Laser irradiation device
JP2008283211A (en) * 2008-07-14 2008-11-20 Advanced Lcd Technologies Development Center Co Ltd Semiconductor device
JP2010263240A (en) * 2010-07-27 2010-11-18 Sharp Corp Crystallization method, crystallization device, thin film transistor, and display device
US8346497B2 (en) 2003-03-26 2013-01-01 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for testing semiconductor film, semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2013022634A (en) * 2011-07-25 2013-02-04 Disco Corp Method for detecting spot shape of laser beam

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105834581B (en) * 2016-06-08 2018-06-08 武汉工程大学 One kind is used for CO2Laser optical path means for correcting and method on laser cutting engraving machine

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09266316A (en) * 1996-03-29 1997-10-07 Toshiba Corp Semiconductor element
JP2000082669A (en) * 1998-09-07 2000-03-21 Japan Science & Technology Corp Manufacture of polycrystalline semiconductor film for solar battery
JP2000174281A (en) * 1998-12-02 2000-06-23 Nec Corp Manufacture of semiconductor substrate, thin-film transistor, liquid crystal display device and contact type image sensor device
JP2001210591A (en) * 2000-01-26 2001-08-03 Nec Corp Laser irradiation apparatus and laser irradiation method
JP2001284281A (en) * 2000-03-30 2001-10-12 Sumitomo Heavy Ind Ltd Laser machining device and method
JP2001338893A (en) * 2000-05-26 2001-12-07 Toshiba Corp Laser annealing apparatus and method for manufacturing thin film transistor
JP2002231955A (en) * 2001-02-01 2002-08-16 Hitachi Ltd Display and its manufacturing method

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09266316A (en) * 1996-03-29 1997-10-07 Toshiba Corp Semiconductor element
JP2000082669A (en) * 1998-09-07 2000-03-21 Japan Science & Technology Corp Manufacture of polycrystalline semiconductor film for solar battery
JP2000174281A (en) * 1998-12-02 2000-06-23 Nec Corp Manufacture of semiconductor substrate, thin-film transistor, liquid crystal display device and contact type image sensor device
JP2001210591A (en) * 2000-01-26 2001-08-03 Nec Corp Laser irradiation apparatus and laser irradiation method
JP2001284281A (en) * 2000-03-30 2001-10-12 Sumitomo Heavy Ind Ltd Laser machining device and method
JP2001338893A (en) * 2000-05-26 2001-12-07 Toshiba Corp Laser annealing apparatus and method for manufacturing thin film transistor
JP2002231955A (en) * 2001-02-01 2002-08-16 Hitachi Ltd Display and its manufacturing method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
""A Novel Phase-Modulated Excimer-Laser Crystallization Method of Silicon Thin Films"", JPN.J.APPL.PHYS., vol. Vol.37,Part2,No.5A, JPN6008022247, 1 May 1998 (1998-05-01), pages 492 - 495, ISSN: 0001039243 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8346497B2 (en) 2003-03-26 2013-01-01 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for testing semiconductor film, semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2007173782A (en) * 2005-11-23 2007-07-05 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Laser irradiation device
JP2008283211A (en) * 2008-07-14 2008-11-20 Advanced Lcd Technologies Development Center Co Ltd Semiconductor device
JP2010263240A (en) * 2010-07-27 2010-11-18 Sharp Corp Crystallization method, crystallization device, thin film transistor, and display device
JP2013022634A (en) * 2011-07-25 2013-02-04 Disco Corp Method for detecting spot shape of laser beam
US9358637B2 (en) 2011-07-25 2016-06-07 Disco Corporation Laser beam spot shape detecting method
KR101875232B1 (en) * 2011-07-25 2018-07-05 가부시기가이샤 디스코 Method for detecting laser beam spot shape

Also Published As

Publication number Publication date
CN101071757A (en) 2007-11-14
CN101071758A (en) 2007-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6870126B2 (en) Semiconductor device, annealing method, annealing apparatus and display apparatus
KR101040463B1 (en) Crystallization method, crystallization apparatus, processed substrate, thin film transistor and display apparatus
US6635932B2 (en) Thin film crystal growth by laser annealing
JP5518328B2 (en) Linear scanning continuous transverse solidification of thin films.
US7655950B2 (en) Method of manufacturing an active matrix substrate and an image display device using the same
JP2000306859A (en) Crystallization of semiconductor thin film and laser irradiating apparatus
KR100686946B1 (en) Semiconductor device having first, second and third noncrystalline films sequentially formed on insulating base with second film having thermal conductivity not lower than that of first film and not higher than that of third film, and method of manufacturing same
KR20070094527A (en) Crystallization method, thin film transistor manufacturing method, thin film transistor, display, and semiconductor device
WO2012164626A1 (en) Thin film semiconductor device manufacturing method, thin film semiconductor array substrate manufacturing method, crystal silicon thin film forming method, and crystal silicon thin film forming device
JP2004119617A (en) Semiconductor device, method for manufacturing same, and manufacturing device
US20090057764A1 (en) Thin film transistor and display apparatus
KR100360159B1 (en) A method for manufacturing polycrystalline silicon
JP4445024B2 (en) Semiconductor device
JP2008288608A (en) Semiconductor crystallization apparatus
JP2004336013A (en) Annealing method, annealing apparatus, and display
JP2008294460A (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4278013B2 (en) Thin film element manufacturing method
JP2005259981A (en) Crystallizing method and crystallizing system
JP2005285827A (en) Method and device for crystallizing semiconductor thin film, thin film transistor and display device using the thin film transistor
KR100860007B1 (en) Thin Film Transistor, The Fabricating Method Of Thin Film Transistor, Organic Light Emitting Display Device and The Fabricating Method of Organic Light Emitting Display Device
JP2005032831A (en) Crystallization method, crystallization equipment, tft, and display device
JP3534069B2 (en) Semiconductor thin film, manufacturing method thereof, and semiconductor thin film manufacturing apparatus
JP2010263240A (en) Crystallization method, crystallization device, thin film transistor, and display device
JP2006024753A (en) Thin-film transistor, manufacturing method thereof, manufacturing method of semiconductor device, and display device
JP2005175380A (en) Manufacturing method of semiconductor device, semiconductor device and indicating device, substrate used for semiconductor device and substrate used for indicating device

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050913

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050913

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080117

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080129

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080328

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20080328

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080513

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080612

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20080908

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20080926

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20100518

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20100518

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20100518

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20100518