JP2011040594A - Method for manufacturing thin film transistor - Google Patents

Method for manufacturing thin film transistor Download PDF

Info

Publication number
JP2011040594A
JP2011040594A JP2009187078A JP2009187078A JP2011040594A JP 2011040594 A JP2011040594 A JP 2011040594A JP 2009187078 A JP2009187078 A JP 2009187078A JP 2009187078 A JP2009187078 A JP 2009187078A JP 2011040594 A JP2011040594 A JP 2011040594A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
thin film
film transistor
metal
manufacturing
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.)
Withdrawn
Application number
JP2009187078A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuyuki Miyashita
一幸 宮下
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.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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 Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2009187078A priority Critical patent/JP2011040594A/en
Publication of JP2011040594A publication Critical patent/JP2011040594A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that when the heat applied to an α-Si layer by an excimer laser is transmitted to a metal light blocking layer via an insulating layer and the α-Si layer is recrystallized by being cooled, the characteristics of a polycrystal silicon layer vary widely depending on the influence of the pattern shape of the metal layer because the cooling rate of the α-Si layer is influenced by the pattern shape of the metal layer. <P>SOLUTION: The rectangular metal light blocking layer 105, which is uniformly shaped and distanced, is scanned by the excimer laser in the longitudinal direction to reform the α-Si layer to the polycrystal silicon layer 115. Since the excimer laser scans to the longitudinal direction, the metal light blocking layer 105 is laser annealed in the continuous state. Thereby, the polycrystal silicon layer 115 on the metal light blocking layer 105 becomes highly homogeneous. Thereby, the electric characteristics of TFT 101 formed on the metal light blocking layer 105 becomes homogeneous, and the display uniformity of a liquid crystal device 100 can be increased. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、薄膜トランジスターの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor.

薄膜トランジスター(以下TFTとも記載する)は液晶装置や、有機エレクトロルミネッセンス装置(以下有機EL装置とも記載する)等に好適に用いられている。高速動作を要求される昨今では、TFTを構成する半導体層には、アモルファスシリコン層(以下α−Si層とも記載する)と比べ高い移動度を持つ多結晶シリコン層が好適なものとして用いられている。   Thin film transistors (hereinafter also referred to as TFTs) are suitably used for liquid crystal devices, organic electroluminescence devices (hereinafter also referred to as organic EL devices), and the like. In recent years when high-speed operation is required, a polycrystalline silicon layer having a higher mobility than an amorphous silicon layer (hereinafter also referred to as an α-Si layer) is preferably used as a semiconductor layer constituting a TFT. Yes.

TFTを構成する多結晶シリコン層としては、高速動作が可能となるよう配向方向が揃えられ、かつTFTの移動度を低下させる結晶粒界密度の低い、すなわち大粒径の多結晶シリコン層を用いることが好ましい。このような多結晶シリコン層の形成方法については、特許文献1に記載されている。典型的な多結晶シリコン層の形成方法としては、まずα−Si層をCVD(化学気相堆積)法を用いて堆積し、続けてエキシマレーザー光等を熱源としてα−Si層を溶融/再結晶化させることで、多結晶シリコン層を形成する方法が知られている。   As the polycrystalline silicon layer constituting the TFT, a polycrystalline silicon layer having a low grain boundary density, that is, a large grain size, which has a uniform orientation direction so as to enable high-speed operation and lowers the mobility of the TFT is used. It is preferable. A method for forming such a polycrystalline silicon layer is described in Patent Document 1. As a typical method for forming a polycrystalline silicon layer, first, an α-Si layer is deposited using a CVD (chemical vapor deposition) method, and then the α-Si layer is melted / regenerated using an excimer laser beam or the like as a heat source. A method of forming a polycrystalline silicon layer by crystallization is known.

この際、エキシマレーザー光の発光時間を数10nm程度とするようパルス状に発振させ、α−Si層に照射する。このようにすると、エキシマレーザー光のエネルギーはα−Si層の表面で熱に変換され、この熱をα−Si層内部に伝えることでα−Si層のみを溶融させ、他の領域での温度上昇を抑えることが出来る。そのため、無アルカリガラス等、石英ガラスと比べ耐熱性が低い基板を用いることが可能となり、コスト的に有利となる。また、耐熱性が低い、即ち軟化点が低い材料を用いることができるので石英ガラスでは困難となる基板の大型化にも対応可能となる。   At this time, the excimer laser light is oscillated in pulses so that the emission time is about several tens of nanometers, and is irradiated to the α-Si layer. In this way, the energy of the excimer laser light is converted into heat on the surface of the α-Si layer, and this heat is transferred to the inside of the α-Si layer, so that only the α-Si layer is melted, and the temperature in other regions. The rise can be suppressed. Therefore, it is possible to use a substrate having a lower heat resistance than quartz glass, such as non-alkali glass, which is advantageous in terms of cost. In addition, since a material having low heat resistance, that is, a softening point can be used, it is possible to cope with an increase in the size of a substrate, which is difficult with quartz glass.

ここで、液晶装置や有機EL装置の画素駆動にTFTを用いる場合、光キャリアによるリーク電流の発生を防止するため、TFTに浸入する光を遮蔽する遮光層を設けることが好適となる。遮光層の材質としては、TFTの製造プロセス温度に耐える物質を用いることが好適となり、例えばモリブデン等の金属が用いられる。即ち、TFTは絶縁層を介して金属層を覆う領域に形成される。   Here, in the case where a TFT is used for pixel driving of a liquid crystal device or an organic EL device, it is preferable to provide a light shielding layer that shields light entering the TFT in order to prevent leakage current from being generated by light carriers. As a material of the light shielding layer, it is preferable to use a material that can withstand the manufacturing process temperature of the TFT. For example, a metal such as molybdenum is used. That is, the TFT is formed in a region that covers the metal layer via the insulating layer.

特開2002−176180号公報JP 2002-176180 A

エキシマレーザー等をエネルギー源としてα−Si層を溶融/再結晶化させる場合、α−Si層に加えられた熱は、絶縁層を介して金属層へ伝わって行く。α−Si層は溶融した後、金属層により冷却されることで再結晶化される。この場合、金属層のパターン形状により、α−Si層の冷却速度は影響を受ける。そのため、多結晶シリコン層の特性は金属層のパターン形状の影響によりばらつく。従って、この多結晶シリコン層を半導体層に用いたTFTの電気的特性もばらつきが大きくなり、液晶装置や有機EL装置の画素駆動に用いた場合、表示画質が低下するという課題がある。   When the α-Si layer is melted / recrystallized using an excimer laser or the like as an energy source, the heat applied to the α-Si layer is transferred to the metal layer through the insulating layer. The α-Si layer is melted and then recrystallized by being cooled by the metal layer. In this case, the cooling rate of the α-Si layer is affected by the pattern shape of the metal layer. Therefore, the characteristics of the polycrystalline silicon layer vary due to the influence of the pattern shape of the metal layer. Therefore, the electrical characteristics of TFTs using this polycrystalline silicon layer as a semiconductor layer also vary greatly, and there is a problem that display image quality is lowered when used for pixel driving of a liquid crystal device or an organic EL device.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり以下の形態又は適用例として実現することが可能である。ここで、「上」とは、基板内部から第1面に向かう方向と定義する。また、「○○の上」と記載した場合、○○と直接接触しない場合も含むものとする。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples. Here, “up” is defined as the direction from the inside of the substrate toward the first surface. In addition, when “above XX” is described, the case where it is not in direct contact with XX is also included.

[適用例1]本適用例にかかる薄膜トランジスターの製造方法は、基板の第1面に矩形形状、または面取りされた矩形形状、または長手方向と短手方向を含む平面形状を備える金属層を形成する工程と、前記第1面側に重ねて、窒化シリコン層を形成する工程と、前記第1面側に重ねて、酸化シリコン層を形成する工程と、前記第1面側に重ねて、シリコン層を形成する工程と、前記シリコン層にパルス状のエキシマレーザー光を前記金属層の長手方向に向けて走査しながら照射し、前記シリコン層を多結晶シリコン層に改質する工程と、前記金属層と平面的に重なっている前記多結晶シリコン層をチャネルとして用いた複数の薄膜トランジスターを形成する工程と、を備えることを特徴とする。   [Application Example 1] In the thin film transistor manufacturing method according to this application example, a metal layer having a rectangular shape, a chamfered rectangular shape, or a planar shape including a longitudinal direction and a lateral direction is formed on a first surface of a substrate. A step of forming a silicon nitride layer overlying the first surface, a step of forming a silicon oxide layer overlying the first surface, and a layer of silicon overlying the first surface Forming a layer, irradiating the silicon layer with a pulsed excimer laser beam while scanning in the longitudinal direction of the metal layer, modifying the silicon layer into a polycrystalline silicon layer, and the metal Forming a plurality of thin film transistors using the polycrystalline silicon layer overlapping with the layer in a planar manner as a channel.

これによれば、パルス状のエキシマレーザー光を照射することで薄膜トランジスターのチャネルに、同一条件で改質された多結晶シリコン層が用いられる。そのため、電気的特性が揃えられた複数の薄膜トランジスターを得ることが可能となる。   According to this, a polycrystalline silicon layer modified under the same conditions is used for the channel of the thin film transistor by irradiating pulsed excimer laser light. Therefore, a plurality of thin film transistors with uniform electrical characteristics can be obtained.

[適用例2]上記適用例にかかる薄膜トランジスターの製造方法であって、前記金属層は、形状と前記金属層同士の間隔を揃えて前記基板の前記第1面に複数備えられていることを特徴とする。   Application Example 2 In the method of manufacturing a thin film transistor according to the application example, a plurality of the metal layers are provided on the first surface of the substrate with a shape and an interval between the metal layers being aligned. Features.

上記した適用例によれば、基板の第1面側に、同一条件で改質された多結晶シリコン層が得られる。そのため、第1面側に電気的特性が揃えられた複数の薄膜トランジスターを得ることが可能となる。   According to the application example described above, a polycrystalline silicon layer modified under the same conditions is obtained on the first surface side of the substrate. Therefore, it is possible to obtain a plurality of thin film transistors having the same electrical characteristics on the first surface side.

[適用例3]上記適用例にかかる薄膜トランジスターの製造方法であって、前記金属層は遮光性を有し、かつ前記金属層の長手方向に向けて前記薄膜トランジスターが複数整列し、少なくとも前記チャネルが前記金属層と平面的に重なっていることを特徴とする。   [Application Example 3] A method of manufacturing a thin film transistor according to the above application example, wherein the metal layer has a light shielding property, and a plurality of the thin film transistors are aligned in a longitudinal direction of the metal layer, and at least the channel Is overlapped with the metal layer in a planar manner.

上記した適用例によれば、薄膜トランジスターを用いて光制御を行う用途に適用した場合に、少なくとも薄膜トランジスターのチャネルへの光浸入を防ぐことが可能となり、光浸入に起因するキャリア発生による薄膜トランジスター動作への影響を防ぐことが可能となる。   According to the application example described above, when applied to a light control using a thin film transistor, it is possible to prevent at least light penetration into the channel of the thin film transistor, and the thin film transistor due to carrier generation due to light penetration. It is possible to prevent the influence on the operation.

[適用例4]上記適用例にかかる薄膜トランジスターの製造方法であって、前記薄膜トランジスターはチャネルと、ソース、ドレインが前記金属層の長手方向に向けて整列していることを特徴とする。   Application Example 4 A method of manufacturing a thin film transistor according to the application example, wherein the thin film transistor has a channel, a source, and a drain aligned in a longitudinal direction of the metal layer.

上記した適用例によれば、薄膜トランジスターの幅を狭くすることが可能となる。薄膜トランジスターの幅が狭くなることで光侵入を防ぐための金属層の幅を狭くすることができる。そのため、光制御を行うべき領域を広く取れ、開口率を高くすることが可能となる。   According to the application example described above, the width of the thin film transistor can be reduced. By reducing the width of the thin film transistor, the width of the metal layer for preventing light intrusion can be reduced. Therefore, it is possible to take a wide area for light control and increase the aperture ratio.

[適用例5]上記適用例にかかる薄膜トランジスターの製造方法であって、前記パルス状のエキシマレーザー光は前記シリコン層の同一箇所に40回以上150回以下の回数照射されることを特徴とする。   Application Example 5 In the method of manufacturing a thin film transistor according to the application example, the pulsed excimer laser light is irradiated to the same portion of the silicon layer 40 times or more and 150 times or less. .

上記した適用例によれば、パルス状エキシマレーザー光を40回以上の回数照射することで、多結晶シリコン層の粒径を大きくし、かつ配向方向を揃えることが可能となる。そのため、大きな相互コンダクタンスを備える薄膜トランジスターを形成することが可能となる。また、150回以下の回数に抑えることで、多結晶シリコン層が受ける損傷を抑えることができる。加えて、150回以下の回数に抑えることで、製造工程に要する時間を抑えることができ、スループットを大きくすることが可能となる。   According to the application example described above, by irradiating the pulsed excimer laser light 40 times or more, the grain size of the polycrystalline silicon layer can be increased and the alignment direction can be made uniform. Therefore, it is possible to form a thin film transistor having a large mutual conductance. Moreover, the damage which a polycrystalline-silicon layer receives can be suppressed by suppressing to the frequency | count of 150 times or less. In addition, by limiting the number of times to 150 times or less, the time required for the manufacturing process can be suppressed, and the throughput can be increased.

[適用例6]上記適用例にかかる薄膜トランジスターの製造方法であって、前記酸化シリコン層の厚さは、200nm以上500nm以下であることを特徴とする。   Application Example 6 A method for manufacturing a thin film transistor according to the application example described above, wherein the thickness of the silicon oxide layer is 200 nm or more and 500 nm or less.

上記した適用例によれば、200nm以上の厚さを備えることで、多結晶シリコン層の配向方向を(111)方向に揃えることが可能となる。また、500nm以下の厚さを備えることで、酸化シリコン層を堆積する際に発生する応力によるクラックの発生を抑制することができる。   According to the application example described above, by providing the thickness of 200 nm or more, the orientation direction of the polycrystalline silicon layer can be aligned with the (111) direction. In addition, by providing the thickness of 500 nm or less, it is possible to suppress the generation of cracks due to stress generated when the silicon oxide layer is deposited.

[適用例7]上記適用例にかかる薄膜トランジスターの製造方法であって、前記金属層の厚さは、50nm以上500nm以下であることを特徴とする。   Application Example 7 A manufacturing method of a thin film transistor according to the application example, wherein the metal layer has a thickness of 50 nm to 500 nm.

上記した適用例によれば、金属層の厚さを50nm以上にすることで、遮光層として薄膜トランジスターへの光浸入を抑制することが可能となる。また、500nm以下に抑えることで、金属材料を堆積する際に発生する応力による金属材料のクラックの発生を抑制することができる。   According to the application example described above, by setting the thickness of the metal layer to 50 nm or more, it becomes possible to suppress light penetration into the thin film transistor as the light shielding layer. Moreover, generation | occurrence | production of the crack of the metal material by the stress which generate | occur | produces when depositing a metal material can be suppressed by restraining to 500 nm or less.

[適用例8]上記適用例にかかる薄膜トランジスターの製造方法であって、前記窒化シリコン層の厚さは、50nm以上500nm以下であることを特徴とする。   Application Example 8 In the method for manufacturing a thin film transistor according to the application example, the silicon nitride layer has a thickness of 50 nm to 500 nm.

上記した適用例によれば、窒化シリコン層の厚さを50nm以上とすることで、金属層や基板からの不純物侵入を防止することができる。また、500nm以下にすることで、窒化シリコン層を堆積する際に発生する応力によるクラックの発生を抑制することができる。また、500nm以下に抑えることで、金属層とシリコン層との熱的結合を密にすることが可能となる。   According to the application example described above, the intrusion of impurities from the metal layer or the substrate can be prevented by setting the thickness of the silicon nitride layer to 50 nm or more. Further, by setting the thickness to 500 nm or less, it is possible to suppress the generation of cracks due to stress generated when the silicon nitride layer is deposited. Further, by suppressing the thickness to 500 nm or less, the thermal coupling between the metal layer and the silicon layer can be made dense.

[適用例9]上記適用例にかかる薄膜トランジスターの製造方法であって、前記シリコン層の厚さは、30nm以上100nm以下であることを特徴とする。   Application Example 9 A method for manufacturing a thin film transistor according to the application example described above, wherein the silicon layer has a thickness of 30 nm to 100 nm.

上記した適用例によれば、シリコン層の厚さが30nm以上あることで、パルス状エキシマレーザー光の照射を行った際でのシリコン層の層切れを防止することができる。また、100nm以下に抑えることで、シリコン層の深部まで溶解/再結晶化をすることが可能となる。   According to the application example described above, since the thickness of the silicon layer is 30 nm or more, it is possible to prevent the silicon layer from being broken when the pulsed excimer laser light is irradiated. Further, by suppressing the thickness to 100 nm or less, it is possible to dissolve / recrystallize to the deep part of the silicon layer.

TFTを液晶装置に適用した場合のレイアウト図。FIG. 6 is a layout diagram when a TFT is applied to a liquid crystal device. 図1のA−A’線における断面図。Sectional drawing in the A-A 'line | wire of FIG. (a)〜(c)は、第3の実施形態にかかるTFTの製造工程を示す工程断面図。(A)-(c) is process sectional drawing which shows the manufacturing process of TFT concerning 3rd Embodiment. (a)〜(c)は、第3の実施形態にかかるTFTの製造工程を示す工程断面図。(A)-(c) is process sectional drawing which shows the manufacturing process of TFT concerning 3rd Embodiment. (a)は、酸化シリコン層の厚さを50nmとした場合の逆極点図、(b)は、酸化シリコン層の厚さを200nmとした場合の逆極点図。(A) is a reverse pole figure when the thickness of a silicon oxide layer is 50 nm, (b) is a reverse pole figure when the thickness of a silicon oxide layer is 200 nm.

以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1の実施形態:画素の平面構成)
以下、本実施形態にかかるTFTの平面構成について図面を用いて説明する。図1は、本実施形態にかかるTFTを液晶装置に適用した場合のレイアウト図であり、図2は図1のA−A’線における断面図である。なお、図2ではTFT101を構成する部分に着目して図示しており、液晶層等についての記載は省略している。
Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described with reference to the drawings.
First Embodiment: Planar Configuration of Pixel
Hereinafter, the planar configuration of the TFT according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a layout diagram when the TFT according to this embodiment is applied to a liquid crystal device, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. In FIG. 2, the portion constituting the TFT 101 is shown in the drawing, and the description of the liquid crystal layer and the like is omitted.

図1に示す液晶装置100は、第1面としての表面にTFT101、ソース線102、画素電極103、ゲート線104、金属層としての金属遮光層105、ゲート電極106(チャネル114と重なっている)、ソース107、ドレイン108と、を備える。なお、液晶装置100の電位保持時間を延ばすべく、蓄積容量を備える構成を取ることも好適である(図示せず)。   A liquid crystal device 100 shown in FIG. 1 has a TFT 101, a source line 102, a pixel electrode 103, a gate line 104, a metal light shielding layer 105 as a metal layer, and a gate electrode 106 (overlap with a channel 114) on the surface as a first surface. , Source 107 and drain 108. In order to extend the potential holding time of the liquid crystal device 100, it is preferable to adopt a configuration including a storage capacitor (not shown).

ソース線102はTFT101のソース107に電位を与える機能を備えている。画素電極103は、ソース線102を介して与えられた電位を液晶層(図示せず)に与え、液晶層の光透過率を制御している。ゲート線104は、ゲート電極106に電位を与え、ソース線102から与えられた電位を書き換え/保持させる機能を備えている。そして、金属層としての金属遮光層105は、TFT101への光侵入を防ぎ、光キャリアによるリーク電流の発生を防ぐ機能を備えている。   The source line 102 has a function of applying a potential to the source 107 of the TFT 101. The pixel electrode 103 applies a potential applied via the source line 102 to a liquid crystal layer (not shown), and controls the light transmittance of the liquid crystal layer. The gate line 104 has a function of applying a potential to the gate electrode 106 and rewriting / holding the potential applied from the source line 102. The metal light-shielding layer 105 as a metal layer has a function of preventing light from entering the TFT 101 and preventing leakage current from being generated by optical carriers.

ゲート電極106、チャネル114、ソース107、ドレイン108はTFT101を構成している。TFT101はソース107に与えられた電位をゲート電極106に与えられた電位に基づき、ドレイン108に与え、または保持することで画素電極103への電位を制御している。   The gate electrode 106, the channel 114, the source 107, and the drain 108 constitute the TFT 101. The TFT 101 controls the potential applied to the pixel electrode 103 by applying or holding the potential applied to the source 107 to the drain 108 based on the potential applied to the gate electrode 106.

また図1に示すように、金属遮光層105は幅(形状)を揃え、かつ画素ピッチに合わせる形で間隔を揃えて複数配置されている。そのため、後述する薄膜トランジスターの製造方法を用いた場合に、TFT101同士の電気的特性を揃えることが可能となる。なお、金属遮光層105は幅を揃え、かつ画素ピッチに合わせる形で間隔を揃えて配置されていることが好ましいが、必須の構成ではない。   Further, as shown in FIG. 1, a plurality of metal light shielding layers 105 are arranged with the same width (shape) and the same spacing in accordance with the pixel pitch. Therefore, when the thin film transistor manufacturing method described later is used, the electrical characteristics of the TFTs 101 can be made uniform. The metal light-shielding layers 105 are preferably arranged with the same width and the same spacing so as to match the pixel pitch, but this is not an essential configuration.

また、TFT101は金属遮光層105とチャネル114、ソース107、ドレイン108は平面的に重なるように長手方向に対して複数整列されている。そのため、TFT101への光侵入を防ぐことができ、光キャリアによるリーク電流の発生が抑えられている。なお、長手方向に対して複数整列していることで上記した効果が得られるが、これは必須の構成ではない。また、チャネル114のみを金属遮光層105と平面的に重なるようにしても良い。   In the TFT 101, a plurality of metal light shielding layers 105, channels 114, sources 107, and drains 108 are aligned in the longitudinal direction so as to overlap in a plane. Therefore, light intrusion into the TFT 101 can be prevented, and generation of leakage current due to optical carriers is suppressed. In addition, although the above-mentioned effect is acquired by arranging two or more with respect to a longitudinal direction, this is not an essential structure. Further, only the channel 114 may overlap the metal light shielding layer 105 in a planar manner.

また、TFT101はチャネル114、ソース107、ドレイン108は金属遮光層105の長手方向に対して整列した配置を備えている。そのため、金属遮光層105の幅(短手側)を小さくすることを可能としている。この場合においても、長手方向に対して整列した配置を備えることは必須の構成ではない。特にTFT101のチャネル幅がチャネル長よりも大きい場合には、ソース107、ドレイン108を折り曲げる形で配置することも好適である。   Further, the TFT 101 has a channel 114, a source 107, and a drain 108 arranged in alignment with the longitudinal direction of the metal light shielding layer 105. For this reason, the width (short side) of the metal light shielding layer 105 can be reduced. Even in this case, it is not essential to have an arrangement aligned in the longitudinal direction. In particular, when the channel width of the TFT 101 is larger than the channel length, it is also preferable to arrange the source 107 and the drain 108 so as to be bent.

(第2の実施形態:TFTの断面構成)
以下、本実施形態にかかるTFTの断面構成について図面を用いて説明する。図2は、図1におけるA−A’線におけるTFT要部断面図であり、コンタクトや液晶層等についての記載は省略している。TFT101は、ゲート電極106、ソース107、ドレイン108、チャネル114、基板109、下地保護層110、金属層としての金属遮光層105、窒化シリコン層111、酸化シリコン層112、ゲート絶縁層113、多結晶シリコン層115、ソース電極116、ドレイン電極117、層間絶縁層118と、を備えている。
Second Embodiment: Cross-sectional Configuration of TFT
Hereinafter, a cross-sectional configuration of the TFT according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part of the TFT taken along the line AA ′ in FIG. 1, and descriptions of contacts, liquid crystal layers and the like are omitted. The TFT 101 includes a gate electrode 106, a source 107, a drain 108, a channel 114, a substrate 109, a base protective layer 110, a metal light shielding layer 105 as a metal layer, a silicon nitride layer 111, a silicon oxide layer 112, a gate insulating layer 113, a polycrystal. A silicon layer 115, a source electrode 116, a drain electrode 117, and an interlayer insulating layer 118 are provided.

基板109は、TFT101等を支えており、例えば無アルカリガラスを用いることができる。下地保護層110は、基板109からの汚染物質の浸入を防止すると共に、表面状態(基板109の研磨状態等)の影響を抑え、TFT101等の品質を安定させるべく形成されている。金属遮光層105は、主にチャネル114への光浸入を抑え、光キャリアによるリーク電流の発生を防止している。金属遮光層105を構成する金属としては、例えばMo、Cr、Ni、Cu、Ta、W、AlNd(ネオジムを添加したアルミニウム)、Alを用いることが好適である。本実施形態ではMoを用いている。金属遮光層105は、遮光性を確保するためには50nm以上の層厚であることが望ましい。また、内部応力によるクラック等の発生を抑えるためには500nm以下の層厚であることが望ましい。本実施形態ではMoを200nmの層厚となるよう形成している。   The substrate 109 supports the TFT 101 and the like, and for example, alkali-free glass can be used. The base protective layer 110 is formed to prevent the intrusion of contaminants from the substrate 109, suppress the influence of the surface state (such as the polishing state of the substrate 109), and stabilize the quality of the TFT 101 and the like. The metal light-shielding layer 105 mainly suppresses light penetration into the channel 114 and prevents the occurrence of leakage current due to optical carriers. As the metal constituting the metal light shielding layer 105, for example, Mo, Cr, Ni, Cu, Ta, W, AlNd (aluminum added with neodymium), or Al is preferably used. In this embodiment, Mo is used. The metal light shielding layer 105 desirably has a thickness of 50 nm or more in order to ensure light shielding properties. Moreover, in order to suppress the occurrence of cracks and the like due to internal stress, the layer thickness is desirably 500 nm or less. In this embodiment, Mo is formed to have a layer thickness of 200 nm.

窒化シリコン層111は、金属遮光層105や基板109からチャネル114への不純物の浸入を防ぐべく形成されている。窒化シリコン層111の厚さとしては、50nm以上が好ましく金属遮光層105や基板109からの不純物侵入を防止することができる。また、500nm以下にすることで、窒化シリコン層111を堆積する際に発生する応力によるクラックの発生を抑制することができる。また、500nm以下に抑えることで、金属遮光層105と多結晶シリコン層115との熱的結合を密にすることが可能となる。   The silicon nitride layer 111 is formed to prevent impurities from entering the channel 114 from the metal light shielding layer 105 or the substrate 109. The thickness of the silicon nitride layer 111 is preferably 50 nm or more, so that impurities can be prevented from entering from the metal light shielding layer 105 and the substrate 109. Further, by setting the thickness to 500 nm or less, generation of cracks due to stress generated when the silicon nitride layer 111 is deposited can be suppressed. Further, by suppressing the thickness to 500 nm or less, the thermal coupling between the metal light shielding layer 105 and the polycrystalline silicon layer 115 can be made dense.

酸化シリコン層112は、多結晶シリコン層115の配向性を制御する機能を備えている。金属遮光層105を備えた場合、レーザーアニールによりα−Si層を多結晶シリコン層115に改質すると、その配向性はばらつき、その結果としてTFT101の電気的特性が低下する。この現象を防ぐためには、酸化シリコン層112の厚さを200nm以上にすることが好ましい。200nm以上の厚さにすることで、多結晶シリコン層115の配向方向を(111)方向に揃えることが可能となる。この現象が発生する理由は未だ明らかではないが、レーザー照射後の冷却過程の温度プロファイルが変わり冷却速度が遅くなることで(111)方向に配向に制御されているものと考察している。そして、酸化シリコン層112の厚さは500nm以下が好適であり、酸化シリコン層112の堆積時に発生する内部応力によるクラックの発生を抑えることができる。   The silicon oxide layer 112 has a function of controlling the orientation of the polycrystalline silicon layer 115. When the metal light-shielding layer 105 is provided, when the α-Si layer is modified to the polycrystalline silicon layer 115 by laser annealing, the orientation thereof varies, and as a result, the electrical characteristics of the TFT 101 deteriorate. In order to prevent this phenomenon, the thickness of the silicon oxide layer 112 is preferably 200 nm or more. By setting the thickness to 200 nm or more, the orientation direction of the polycrystalline silicon layer 115 can be aligned with the (111) direction. The reason why this phenomenon occurs is not yet clear, but it is considered that the orientation is controlled in the (111) direction by changing the temperature profile of the cooling process after laser irradiation and decreasing the cooling rate. The thickness of the silicon oxide layer 112 is preferably 500 nm or less, and generation of cracks due to internal stress generated when the silicon oxide layer 112 is deposited can be suppressed.

多結晶シリコン層115は、後述するように、レーザーアニールによりα−Si層を多結晶シリコン層115に改質することで形成される。ここで、レーザーアニール前の状態としては、α−Siに限らず、例えば微結晶シリコン等の状態を取っていても良い。レーザーアニールでは、α−Si層の最表面でレーザー光が吸収され、そのレーザー光のエネルギーが熱エネルギーに変換される。そして、最表面での熱エネルギーがα−Si層の深部に拡散することで溶解/再結晶を行う。そのため、多結晶シリコン層115の厚さは100nm以下であることが好ましい。100nm以下であれば溶解/再結晶化をすることが可能となる。そして、30nm以上の厚さを備えることが好ましく、この場合多結晶シリコン層115の層切れを防止することが可能となる。   As will be described later, the polycrystalline silicon layer 115 is formed by modifying the α-Si layer into the polycrystalline silicon layer 115 by laser annealing. Here, the state before laser annealing is not limited to α-Si, but may be in a state of, for example, microcrystalline silicon. In laser annealing, laser light is absorbed on the outermost surface of the α-Si layer, and the energy of the laser light is converted into thermal energy. Then, melting / recrystallization is performed by the thermal energy at the outermost surface diffusing into the deep part of the α-Si layer. Therefore, the thickness of the polycrystalline silicon layer 115 is preferably 100 nm or less. If it is 100 nm or less, dissolution / recrystallization can be performed. It is preferable to provide a thickness of 30 nm or more. In this case, the polycrystalline silicon layer 115 can be prevented from being cut.

ゲート絶縁層113は、ゲート電極106と協働してチャネル114に電界を掛け、チャネル114にキャリアを誘起する機能を備えている。ゲート絶縁層113は、例えば化学気相堆積(CVD)法を用いた酸化シリコン層を用いることができる。また、酸化シリコンに代えて窒化シリコンや、ハフニウム酸化物、酸化アルミニウム等の絶縁性物質を用いても良い。ゲート絶縁層113の厚さは、TFT101が取り扱う電圧により変わる(高い電圧を用いる場合には厚くなる)が、例えば100nm程度の値を例示することができる。ゲート電極106は、上述したようにチャネル114に電界を掛ける機能を備えている。ゲート電極106はAl、Ti、Ta、Mo等の金属材料を用いることができる。ここではAlを用いている。また、AlにNdやCu、Si等を添加した金属を用いても良い。   The gate insulating layer 113 has a function of applying an electric field to the channel 114 in cooperation with the gate electrode 106 and inducing carriers in the channel 114. As the gate insulating layer 113, for example, a silicon oxide layer using a chemical vapor deposition (CVD) method can be used. In place of silicon oxide, an insulating material such as silicon nitride, hafnium oxide, or aluminum oxide may be used. Although the thickness of the gate insulating layer 113 varies depending on the voltage handled by the TFT 101 (thickness increases when a high voltage is used), a value of about 100 nm can be exemplified. The gate electrode 106 has a function of applying an electric field to the channel 114 as described above. The gate electrode 106 can be made of a metal material such as Al, Ti, Ta, or Mo. Here, Al is used. Alternatively, a metal obtained by adding Nd, Cu, Si, or the like to Al may be used.

層間絶縁層118は、ソース電極116、ドレイン電極117等を電気的に分離するべく形成されている。そして、ソース107、ドレイン108は、チャネル114に誘起したキャリアに対応した電流を流すべく形成されている。そして、ソース107、ドレイン108は高い不純物濃度(例えば5×1020cm-3程度)を有しており、金属に対してオーム性接合をとることを可能としており、ソース107とソース電極116、ドレイン108とドレイン電極117、とを電気的に接続させる領域としても機能している。 The interlayer insulating layer 118 is formed to electrically isolate the source electrode 116, the drain electrode 117, and the like. The source 107 and the drain 108 are formed so that a current corresponding to carriers induced in the channel 114 flows. The source 107 and the drain 108 have a high impurity concentration (for example, about 5 × 10 20 cm −3 ), and can form an ohmic junction with the metal. The source 107 and the source electrode 116, It also functions as a region for electrically connecting the drain 108 and the drain electrode 117.

(第3の実施形態:TFTの製造工程)
以下、本実施形態にかかるTFTの製造工程について図面を用いて説明する。図3(a)〜(c)、図4(a)〜(c)は本実施形態にかかるTFTの製造工程を示す工程断面図である。ここで、TFT101の製造工程は、図1のA−A’線における断面について説明している。なお、製造工程はTFT101の製造部分を選択して記載している。例えば、周辺回路の製造に必要なフォトリソグラフィ工程等については省略している。
(Third embodiment: TFT manufacturing process)
Hereinafter, the manufacturing process of the TFT according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. 3A to 3C and 4A to 4C are process cross-sectional views illustrating the manufacturing process of the TFT according to this embodiment. Here, the manufacturing process of the TFT 101 is described with respect to a cross section taken along the line AA ′ of FIG. In the manufacturing process, the manufacturing part of the TFT 101 is selected and described. For example, a photolithography process required for manufacturing peripheral circuits is omitted.

まず、工程1として、基板109を洗浄する。基板109を構成する物質としては、典型的にはガラスや樹脂が用いられる。本実施形態では、基板109に無アルカリガラスを用いている。ここで、基板109に下地保護層110を形成しても良く、酸化珪素層や酸窒化珪素層、窒化珪素層等、ガラス系の層を形成しても良い。また、ポリイミドやアクリル等の有機物系の層を形成しても良い。特に、基板109として樹脂系の物質を用いた場合には、有機物系の下地保護層110を用いることで、成層温度を下げることができる。   First, as step 1, the substrate 109 is cleaned. As a material constituting the substrate 109, glass or resin is typically used. In this embodiment, alkali-free glass is used for the substrate 109. Here, the base protective layer 110 may be formed over the substrate 109, or a glass-based layer such as a silicon oxide layer, a silicon oxynitride layer, or a silicon nitride layer may be formed. An organic layer such as polyimide or acrylic may be formed. In particular, when a resin-based substance is used as the substrate 109, the stratification temperature can be lowered by using the organic base protective layer 110.

そして、金属層をスパッタ法等を用いて堆積し、所望の部分にレジストマスク等を形成した後エッチングを施し、金属遮光層105を形成する。金属遮光層105を構成する金属としては、例えばMo、Cr、Ni、Cu、Ta、W、AlNd(ネオジムを添加したアルミニウム)、Alを用いて良い。本実施形態ではMoを用いている。金属遮光層105は、遮光性を確保するためには50nm以上の層厚であることが望ましい。また、内部応力によるクラック等の発生を抑えるためには500nm以下の層厚であることが望ましい。本実施形態ではMoを200nmの層厚となるよう形成している。ここまでの工程を終えた状態での断面図を図3(a)に示す。ここで、金属遮光層105の製造方法として、一旦全面に金属層を形成した後、フォトリソグラフィ工程とエッチング工程とを施すことで金属遮光層105を形成したが、これは物理蒸着法を用いて、メタルマスクやシリコンマスクを蒸着マスクとして用い、エッチング工程なしで形成しても良い。物理蒸着法の例としては、真空蒸着、イオンプレーティング、イオンビーム蒸着、コンベンショナルスパッタリング、マグネトロンスパッタリング、イオンビームスパッタリング、ECRスパッタリング等を挙げることができる。ここで、金属遮光層105は、図1に示すように、幅(形状)を揃え、かつ画素ピッチに合わせる形で間隔を揃えて配置されており、長手方向と短手方向とを備えた矩形形状を備えている。図1の例では、ゲート線104と沿う方向が長手方向となり、ソース線102と沿う方向が短手方向となる。ここで、金属遮光層105の形状は矩形に限定されることはなく、角R(角を丸めた)やC面(面取り)形状を用いても良い。また、楕円形等、矩形と異なる形状を用いても良く、長手方向と短手方向を備えた形状であれば対応可能である。   Then, a metal layer is deposited using a sputtering method or the like, a resist mask or the like is formed in a desired portion, and etching is performed to form a metal light shielding layer 105. As the metal constituting the metal light shielding layer 105, for example, Mo, Cr, Ni, Cu, Ta, W, AlNd (aluminum with neodymium added), or Al may be used. In this embodiment, Mo is used. The metal light shielding layer 105 desirably has a thickness of 50 nm or more in order to ensure light shielding properties. Moreover, in order to suppress the occurrence of cracks and the like due to internal stress, the layer thickness is desirably 500 nm or less. In this embodiment, Mo is formed to have a layer thickness of 200 nm. FIG. 3A shows a cross-sectional view after the steps so far are completed. Here, as a manufacturing method of the metal light-shielding layer 105, the metal light-shielding layer 105 is formed by forming a metal layer once on the entire surface and then performing a photolithography process and an etching process. This is performed using a physical vapor deposition method. Alternatively, a metal mask or a silicon mask may be used as a vapor deposition mask without forming an etching process. Examples of physical vapor deposition include vacuum vapor deposition, ion plating, ion beam vapor deposition, conventional sputtering, magnetron sputtering, ion beam sputtering, ECR sputtering, and the like. Here, as shown in FIG. 1, the metal light-shielding layer 105 is arranged with the same width (shape) and the same interval so as to match the pixel pitch, and has a rectangular shape having a longitudinal direction and a short direction. It has a shape. In the example of FIG. 1, the direction along the gate line 104 is the longitudinal direction, and the direction along the source line 102 is the short direction. Here, the shape of the metal light shielding layer 105 is not limited to a rectangle, and a corner R (rounded corner) or a C-face (chamfered) shape may be used. Further, a shape different from a rectangle, such as an ellipse, may be used, and any shape having a longitudinal direction and a transverse direction can be used.

次に、工程2として、窒化シリコン層111を形成する。窒化シリコン層111は、例えばシラン−アンモニア系のガスを用いたCVD法や、スパッタ法を用いて形成される。窒化シリコン層111の厚さは、金属遮光層105からの金属汚染を防ぐためには50nm以上の厚さであることが望ましい。また、層形成時の応力により窒化珪素層にクラックが発生するおそれがあることから、500nm以下の厚さであることが好ましい。本実施形態では、100nmの厚さとなるよう形成している。ここまでの工程を終えた状態での断面図を図3(b)に示す。   Next, as step 2, a silicon nitride layer 111 is formed. The silicon nitride layer 111 is formed using, for example, a CVD method using a silane-ammonia gas or a sputtering method. The thickness of the silicon nitride layer 111 is desirably 50 nm or more in order to prevent metal contamination from the metal light shielding layer 105. Moreover, since there exists a possibility that a crack may generate | occur | produce in a silicon nitride layer by the stress at the time of layer formation, it is preferable that it is 500 nm or less in thickness. In this embodiment, it is formed to have a thickness of 100 nm. FIG. 3B shows a cross-sectional view after the steps so far are completed.

次に、工程3として、酸化シリコン層112を形成する。酸化シリコン層112は、図2に示す多結晶シリコン層115の配向性を制御する機能を備えている。金属遮光層105を備えた場合、レーザーアニールにより、後述するシリコン層としてのα−Si層115aを多結晶シリコン層115に改質すると、その配向性はばらつき、その結果としてTFT101の電気的特性が低下する。この現象を防ぐためには、酸化シリコン層112の厚さを200nm以上にすることが好ましい。200nm以上の厚さにすることで、多結晶シリコン層115の配向方向を(111)方向に揃えることが可能となる。この現象が発生する理由は未だ明らかではないが、レーザー照射後の冷却過程の温度プロファイルが変わり冷却速度が遅くなることで(111)方向に配向に制御されているものと考察している。そして、酸化シリコン層112の厚さは500nm以下が好適であり、酸化シリコン層112の堆積時に発生する内部応力によるクラックの発生を抑えることができる。本実施形態では、300nmの厚さとなるよう形成している。ここまでの工程を終えた状態での断面図を図3(c)に示す。   Next, as step 3, a silicon oxide layer 112 is formed. The silicon oxide layer 112 has a function of controlling the orientation of the polycrystalline silicon layer 115 shown in FIG. When the metal light shielding layer 105 is provided, when an α-Si layer 115a as a silicon layer, which will be described later, is modified to a polycrystalline silicon layer 115 by laser annealing, the orientation varies, and as a result, the electrical characteristics of the TFT 101 are changed. descend. In order to prevent this phenomenon, the thickness of the silicon oxide layer 112 is preferably 200 nm or more. By setting the thickness to 200 nm or more, the orientation direction of the polycrystalline silicon layer 115 can be aligned with the (111) direction. The reason why this phenomenon occurs is not yet clear, but it is considered that the orientation is controlled in the (111) direction by changing the temperature profile of the cooling process after laser irradiation and decreasing the cooling rate. The thickness of the silicon oxide layer 112 is preferably 500 nm or less, and generation of cracks due to internal stress generated when the silicon oxide layer 112 is deposited can be suppressed. In this embodiment, it is formed to have a thickness of 300 nm. FIG. 3C shows a cross-sectional view after the steps so far are completed.

次に、工程4として、シリコン層としてのα−Si層115aをプラズマCVD(PECVD)法等を用いて形成する。α−Si層115aの層厚としては、α−Siにパルス状エキシマレーザー光を照射し(後述する)、溶解/再結晶工程を行う際に凝集する現象を抑えるために、30nm以上の層厚を有していることが好ましい。また、後述するレーザーアニールでは、α−Si層115aの最表面でレーザー光が吸収され、そのレーザー光のエネルギーが熱エネルギーに変換される。そして、最表面での熱エネルギーがα−Si層115aの深部に拡散することで溶解/再結晶を行う。パルス状エキシマレーザー光により深部まで溶解させるためにはα−Si層115aは100nm以下の層厚を有していることが好ましい。本実施形態では、50nmの層厚となるよう形成している。ここまでの工程を終えた状態での断面図を図4(a)に示す。なお、α−Si層115aを形成した後、α−Si層115a中の水素を脱離させるためのアニール工程を挿入することも好適である。水素を脱離させることで、レーザー照射に伴う急激な水素の離脱によるアブレーション(シリコン層が剥がれてしまう現象)を抑制することが可能となる。
なお、シリコン層としてα−Si層115aに限定される必要はなく、微結晶シリコン層や、部分的に結晶化したシリコン層等を用いても良い。
Next, as step 4, an α-Si layer 115a as a silicon layer is formed using a plasma CVD (PECVD) method or the like. The α-Si layer 115a has a layer thickness of 30 nm or more in order to suppress the phenomenon of agglomeration when the α-Si is irradiated with pulsed excimer laser light (described later) and the dissolution / recrystallization process is performed. It is preferable to have. In laser annealing described later, laser light is absorbed by the outermost surface of the α-Si layer 115a, and the energy of the laser light is converted into thermal energy. Then, the thermal energy at the outermost surface diffuses into the deep part of the α-Si layer 115a to perform dissolution / recrystallization. The α-Si layer 115a preferably has a layer thickness of 100 nm or less in order to be dissolved to a deep portion by pulsed excimer laser light. In this embodiment, the layer thickness is 50 nm. FIG. 4A shows a cross-sectional view after the steps so far are completed. Note that after forming the α-Si layer 115a, it is also preferable to insert an annealing step for desorbing hydrogen in the α-Si layer 115a. By desorbing hydrogen, it becomes possible to suppress ablation (a phenomenon in which the silicon layer is peeled off) due to rapid hydrogen desorption accompanying laser irradiation.
Note that the silicon layer is not limited to the α-Si layer 115a, and a microcrystalline silicon layer, a partially crystallized silicon layer, or the like may be used.

次に、工程5として、α−Si層115aにパルス状エキシマレーザー光を照射し、α−Si層115aを結晶化させ、多結晶シリコン層115を形成する。パルス状エキシマレーザー光の強度は、α−Si層115aの層厚等で最適値が異なるが、1ショットあたり350mJ/cm2〜450mJ/cm2程度のエネルギー密度で照射することが好ましい。ここでは、XeClエキシマレーザー(波長308nm)をパルス状のエキシマレーザー光として用いている。これは、XeClに代えてArF(波長193nm)、KrF(波長248nm)、XeF(波長353nm)等のガスを用いたエキシマレーザーを用いても良い。 Next, as step 5, the α-Si layer 115a is irradiated with pulsed excimer laser light to crystallize the α-Si layer 115a, thereby forming a polycrystalline silicon layer 115. Intensity of pulsed excimer laser beam, the optimum value differs in a layer thickness of alpha-Si layer 115a and the like, it is preferable to irradiate with 2 about energy density of 1 shot per 350mJ / cm 2 ~450mJ / cm. Here, a XeCl excimer laser (wavelength 308 nm) is used as a pulsed excimer laser beam. For this, an excimer laser using a gas such as ArF (wavelength 193 nm), KrF (wavelength 248 nm), XeF (wavelength 353 nm) may be used instead of XeCl.

結晶化は、パルス状エキシマレーザー光をα−Si層115aに複数回ショット照射することで行われる。ショット数としては、40回以上照射することが好ましい。40回以上照射することで、配向方向が(111)方向に揃えられた多結晶シリコン層115を得ることが可能となる。   Crystallization is performed by irradiating the α-Si layer 115a with multiple shots of pulsed excimer laser light. The number of shots is preferably 40 times or more. By irradiating 40 times or more, it becomes possible to obtain the polycrystalline silicon layer 115 in which the orientation direction is aligned in the (111) direction.

また、ショット数を150回以下の回数に抑えることで、α−Si層115aが受ける損傷を抑えて多結晶シリコン層115を得ることができる。加えて、150回以下の回数に抑えることで、多結晶シリコン層115を得る工程に要する時間を抑えることができ、スループットを大きくとることが可能となる。本実施形態では、矩形の光形状を有し、短辺が0.4mmのXeClエキシマレーザーを用いて6μmピッチで送ることで、一箇所あたりのショット数がおよそ67回になるように照射している。   Further, by suppressing the number of shots to 150 times or less, damage to the α-Si layer 115a can be suppressed and the polycrystalline silicon layer 115 can be obtained. In addition, by limiting the number of times to 150 or less, the time required for the step of obtaining the polycrystalline silicon layer 115 can be suppressed, and the throughput can be increased. In this embodiment, the XeCl excimer laser having a rectangular light shape and a short side of 0.4 mm is used to send at a pitch of 6 μm so that the number of shots per spot is approximately 67 times. Yes.

また、XeClエキシマレーザーの送り方向(走査方向)は、金属遮光層105の長手方向に向けられている。図1の例では、ゲート線104と沿う方向が長手方向となり、ソース線102と沿う方向が短手方向となる。XeClエキシマレーザーの走査方向を図1に示すレーザー走査方向(金属遮光層105の長手方向)に刻んでいくことで、金属遮光層105と平面的に重なる領域にある多結晶シリコン層115の電気特性として、金属遮光層105が途切れ途切れに入る場合と比べて、高い均一性を持たせることが可能となる。そして、金属遮光層105と平面的に重なる領域にある多結晶シリコン層115をチャネル114として用いてTFT101を複数形成する。多結晶シリコン層115の電気特性が高い均一性を備えていることから、TFT101同士の電気的特性を揃えることが可能となる。例えばTFT101を図1に示すように液晶装置100の画素電極103の駆動に用いた場合、液晶装置100は均一な輝度分布を備えることとなり、表示画質を向上させることが可能となる。   Further, the XeCl excimer laser feed direction (scanning direction) is directed to the longitudinal direction of the metal light shielding layer 105. In the example of FIG. 1, the direction along the gate line 104 is the longitudinal direction, and the direction along the source line 102 is the short direction. The electrical characteristics of the polycrystalline silicon layer 115 in a region overlapping the metal light-shielding layer 105 in a planar manner by engraving the scanning direction of the XeCl excimer laser in the laser scanning direction (longitudinal direction of the metal light-shielding layer 105) shown in FIG. As compared with the case where the metal light shielding layer 105 is interrupted, it is possible to have high uniformity. Then, a plurality of TFTs 101 are formed using the polycrystalline silicon layer 115 in a region overlapping with the metal light shielding layer 105 as a channel 114. Since the polycrystalline silicon layer 115 has high uniformity in electrical characteristics, the electrical characteristics of the TFTs 101 can be made uniform. For example, when the TFT 101 is used for driving the pixel electrode 103 of the liquid crystal device 100 as shown in FIG. 1, the liquid crystal device 100 has a uniform luminance distribution, and the display image quality can be improved.

このレーザー照射条件で形成した多結晶シリコン層115の逆極点図を図5(a)、(b)に示す。図5(a)は、酸化シリコン層の厚さを50nmとした場合の逆極点図であり、図5(b)は、酸化シリコン層の厚さを200nmとした場合の逆極点図である。なお逆極点図とは、多結晶体を構成する各結晶が配向している方向の分布を示す図である。   5A and 5B show reverse pole figures of the polycrystalline silicon layer 115 formed under this laser irradiation condition. FIG. 5A is a reverse pole figure when the thickness of the silicon oxide layer is 50 nm, and FIG. 5B is a reverse pole figure when the thickness of the silicon oxide layer is 200 nm. In addition, an inverted pole figure is a figure which shows distribution of the direction where each crystal which comprises a polycrystal body is orientating.

図5(a)に示されるように、酸化シリコン層112の厚さを50nmとした場合、多結晶シリコン層115の配向方向はほぼ均一に分布している。そして、図5(b)に示されるように、酸化シリコン層112の厚さを200nmとした場合、多結晶シリコン層115の配向方向はほぼ(111)方向に揃えられている。XeClエキシマレーザーで結晶化している中途の状態での断面図を図4(b)に示す。   As shown in FIG. 5A, when the thickness of the silicon oxide layer 112 is 50 nm, the orientation direction of the polycrystalline silicon layer 115 is distributed almost uniformly. As shown in FIG. 5B, when the thickness of the silicon oxide layer 112 is 200 nm, the orientation direction of the polycrystalline silicon layer 115 is substantially aligned with the (111) direction. A cross-sectional view in the middle of crystallization with a XeCl excimer laser is shown in FIG.

次に、工程6として、多結晶シリコン層115をレジストマスクを用いてエッチングし、素子分離を行う。この際に、図1に示すようにソース107、ドレイン108、チャネル114を金属遮光層105の長手方向に向けて複数整列させることが好ましい。この場合、TFT101の幅を狭くすることが可能となる。TFT101の幅を狭くすることで光侵入を防ぐための金属遮光層105の幅を狭くすることができる。そのため、光制御を行うべき領域を広く取れ、開口率を高くすることが可能となる。
そして、PECVD法等を用いてゲート絶縁層113を形成する。ゲート絶縁層113の層厚としては、図2に示すTFT101の耐圧設計に依存するが、例えば100nm程度の層厚を有する酸化珪素層を一例として例示することができる。
Next, as step 6, the polycrystalline silicon layer 115 is etched using a resist mask to perform element isolation. At this time, it is preferable to align a plurality of sources 107, drains 108, and channels 114 in the longitudinal direction of the metal light shielding layer 105 as shown in FIG. In this case, the width of the TFT 101 can be reduced. By narrowing the width of the TFT 101, the width of the metal light shielding layer 105 for preventing light intrusion can be narrowed. Therefore, it is possible to take a wide area for light control and increase the aperture ratio.
Then, the gate insulating layer 113 is formed using a PECVD method or the like. The layer thickness of the gate insulating layer 113 depends on the breakdown voltage design of the TFT 101 shown in FIG. 2, but a silicon oxide layer having a layer thickness of about 100 nm can be exemplified as an example.

そして、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)等の金属材料を、スパッタリング法等によって堆積する。次に、レジストマスクを用いてエッチングし、ゲート電極106を形成する。次に、ゲート電極106をマスクとしてイオン注入を行い、ソース107、ドレイン108、チャネル114を形成する。チャネル114にはイオン注入が行われず、多結晶シリコン層115がそのまま残留する形となる。そして、イオン注入後、400℃程度の熱処理を行い、イオン注入した領域にある不純物を活性化させる。ここまでの工程を終えた状態での断面図を図4(c)に示す。   Then, a metal material such as aluminum (Al), titanium (Ti), tantalum (Ta), or molybdenum (Mo) is deposited by a sputtering method or the like. Next, etching is performed using a resist mask to form the gate electrode 106. Next, ion implantation is performed using the gate electrode 106 as a mask to form the source 107, the drain 108, and the channel 114. The channel 114 is not ion-implanted, and the polycrystalline silicon layer 115 remains as it is. Then, after the ion implantation, a heat treatment at about 400 ° C. is performed to activate the impurities in the ion implanted region. FIG. 4C shows a cross-sectional view after the steps so far are completed.

次に、層間絶縁層118を堆積する。そして、レジストマスクを用いてエッチングし、コンタクトホールを開孔する。次に、スパッタリング法等によってアルミニウム(Al)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)等の金属材料を堆積し、レジストマスクを用いてエッチングすることでソース電極116、ドレイン電極117を形成して、図2に示すTFT101が形成される。   Next, an interlayer insulating layer 118 is deposited. Then, etching is performed using a resist mask to form a contact hole. Next, a metal material such as aluminum (Al), titanium (Ti), tantalum (Ta), or molybdenum (Mo) is deposited by a sputtering method or the like, and etched using a resist mask, whereby the source electrode 116 and the drain electrode 117 are formed. The TFT 101 shown in FIG. 2 is formed.

100…液晶装置、101…TFT、102…ソース線、103…画素電極、104…ゲート線、105…金属遮光層、106…ゲート電極、107…ソース、108…ドレイン、109…基板、110…下地保護層、111…窒化シリコン層、112…酸化シリコン層、113…ゲート絶縁層、114…チャネル、115…多結晶シリコン層、115a…α−Si層、116…ソース電極、117…ドレイン電極、118…層間絶縁層。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Liquid crystal device, 101 ... TFT, 102 ... Source line, 103 ... Pixel electrode, 104 ... Gate line, 105 ... Metal light shielding layer, 106 ... Gate electrode, 107 ... Source, 108 ... Drain, 109 ... Substrate, 110 ... Base Protective layer, 111 ... silicon nitride layer, 112 ... silicon oxide layer, 113 ... gate insulating layer, 114 ... channel, 115 ... polycrystalline silicon layer, 115a ... α-Si layer, 116 ... source electrode, 117 ... drain electrode, 118 ... interlayer insulation layer.

Claims (9)

基板の第1面に矩形形状、または面取りされた矩形形状、または長手方向と短手方向を含む平面形状を備える金属層を形成する工程と、
前記第1面側に重ねて、窒化シリコン層を形成する工程と、
前記第1面側に重ねて、酸化シリコン層を形成する工程と、
前記第1面側に重ねて、シリコン層を形成する工程と、
前記シリコン層にパルス状のエキシマレーザー光を前記金属層の長手方向に向けて走査しながら照射し、前記シリコン層を多結晶シリコン層に改質する工程と、
前記金属層と平面的に重なっている前記多結晶シリコン層をチャネルとして用いた複数の薄膜トランジスターを形成する工程と、
を備えることを特徴とする薄膜トランジスターの製造方法。
Forming a metal layer having a rectangular shape or a chamfered rectangular shape on a first surface of a substrate, or a planar shape including a longitudinal direction and a lateral direction;
Forming a silicon nitride layer so as to overlap the first surface side;
Forming a silicon oxide layer so as to overlap the first surface side;
Forming a silicon layer overlying the first surface;
Irradiating the silicon layer with a pulsed excimer laser beam while scanning in the longitudinal direction of the metal layer, and modifying the silicon layer into a polycrystalline silicon layer;
Forming a plurality of thin film transistors using the polycrystalline silicon layer overlapping the metal layer in a planar manner as a channel;
A method for producing a thin film transistor, comprising:
請求項1に記載の薄膜トランジスターの製造方法であって、前記金属層は、形状と前記金属層同士の間隔を揃えて前記基板の前記第1面に複数備えられていることを特徴とする薄膜トランジスターの製造方法。   2. The thin film transistor manufacturing method according to claim 1, wherein a plurality of the metal layers are provided on the first surface of the substrate with a shape and an interval between the metal layers being aligned. 3. A method for manufacturing a transistor. 請求項1または2に記載の薄膜トランジスターの製造方法であって、前記金属層は遮光性を有し、かつ前記金属層の長手方向に向けて前記薄膜トランジスターが複数整列し、少なくとも前記チャネルが前記金属層と平面的に重なっていることを特徴とする薄膜トランジスターの製造方法。   3. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein the metal layer has a light shielding property, and a plurality of the thin film transistors are aligned in a longitudinal direction of the metal layer, and at least the channel is the channel. A method for manufacturing a thin film transistor, wherein the thin film transistor overlaps with a metal layer in a planar manner. 請求項3に記載の薄膜トランジスターの製造方法であって、前記薄膜トランジスターは前記チャネルと、ソース、ドレインが前記金属層の長手方向に向けて整列していることを特徴とする薄膜トランジスターの製造方法。   4. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 3, wherein the thin film transistor has the channel, the source, and the drain aligned in the longitudinal direction of the metal layer. . 請求項1から4のいずれか一項に記載の薄膜トランジスターの製造方法であって、前記パルス状のエキシマレーザー光は前記シリコン層の同一箇所に40回以上150回以下の回数照射されることを特徴とする薄膜トランジスターの製造方法。   5. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein the pulsed excimer laser light is irradiated 40 times or more and 150 times or less to the same portion of the silicon layer. A method for producing a thin film transistor. 請求項1から5のいずれか一項に記載の薄膜トランジスターの製造方法であって、前記酸化シリコン層の厚さは、200nm以上500nm以下であることを特徴とする薄膜トランジスターの製造方法。   6. The method for manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein the silicon oxide layer has a thickness of 200 nm to 500 nm. 請求項1から5のいずれか一項に記載の薄膜トランジスターの製造方法であって、前記金属層の厚さは、50nm以上500nm以下であることを特徴とする薄膜トランジスターの製造方法。   6. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein the metal layer has a thickness of 50 nm to 500 nm. 請求項1から7のいずれか一項に記載の薄膜トランジスターの製造方法であって、前記窒化シリコン層の厚さは、50nm以上500nm以下であることを特徴とする薄膜トランジスターの製造方法。   8. The method for manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein the silicon nitride layer has a thickness of not less than 50 nm and not more than 500 nm. 9. 請求項1から8のいずれか一項に記載の薄膜トランジスターの製造方法であって、前記シリコン層の厚さは、30nm以上100nm以下であることを特徴とする薄膜トランジ
スターの製造方法。
9. The method for manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein the silicon layer has a thickness of 30 nm to 100 nm.
JP2009187078A 2009-08-12 2009-08-12 Method for manufacturing thin film transistor Withdrawn JP2011040594A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009187078A JP2011040594A (en) 2009-08-12 2009-08-12 Method for manufacturing thin film transistor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009187078A JP2011040594A (en) 2009-08-12 2009-08-12 Method for manufacturing thin film transistor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011040594A true JP2011040594A (en) 2011-02-24

Family

ID=43768053

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009187078A Withdrawn JP2011040594A (en) 2009-08-12 2009-08-12 Method for manufacturing thin film transistor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011040594A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104871291A (en) * 2012-12-18 2015-08-26 株式会社日本制钢所 Method for manufacturing crystal semiconductor film
KR20160089453A (en) * 2013-12-25 2016-07-27 센젠 차이나 스타 옵토일렉트로닉스 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 Low temperature polysilicon thin film and preparation method thereof, and transistor
CN117352566A (en) * 2023-12-04 2024-01-05 天合光能股份有限公司 Hybrid heterojunction solar cell, cell assembly and preparation method

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104871291A (en) * 2012-12-18 2015-08-26 株式会社日本制钢所 Method for manufacturing crystal semiconductor film
KR20160089453A (en) * 2013-12-25 2016-07-27 센젠 차이나 스타 옵토일렉트로닉스 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 Low temperature polysilicon thin film and preparation method thereof, and transistor
JP2017504965A (en) * 2013-12-25 2017-02-09 深▲セン▼市華星光電技術有限公司 Low temperature polysilicon thin film, method of manufacturing the same, and low temperature polysilicon thin film transistor
KR101880835B1 (en) * 2013-12-25 2018-08-17 센젠 차이나 스타 옵토일렉트로닉스 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 Low temperature polysilicon thin film and preparation method thereof, and transistor
CN117352566A (en) * 2023-12-04 2024-01-05 天合光能股份有限公司 Hybrid heterojunction solar cell, cell assembly and preparation method
CN117352566B (en) * 2023-12-04 2024-02-27 天合光能股份有限公司 Hybrid heterojunction solar cell, cell assembly and preparation method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2006237270A (en) Thin-film semiconductor device and its manufacturing method, and indicating device
KR101002666B1 (en) Thin film transistor, fabricating methode of the same, and organic lighting emitting diode display device comprising the same
JP2007324425A (en) Thin film semiconductor device, manufacturing method therefor, and display device
JP4153500B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2010145984A (en) Organic electroluminescent display device and method of manufacturing the same
KR20030069779A (en) Thin film transistor and method for manufacturing thereof
JP2006060185A (en) Manufacturing method of thin film transistor
KR100953657B1 (en) Thin film transistors, fabricating method of the same and organic light emitting diode device using the same
JP5266282B2 (en) THIN FILM TRANSISTOR, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME
KR20040028613A (en) Thin-film semiconductor device and its production method
JP2011040594A (en) Method for manufacturing thin film transistor
KR100623690B1 (en) Flat Panel Display and Method of fabricating thereof
JP2009010431A (en) Semiconductor device
KR100782769B1 (en) Align key, method of forming align key and laser crystalization method using the same
JP4430130B2 (en) Semiconductor device
KR101009429B1 (en) Polycrystalline silicon layer, thin film transistor comprising the same, and fabricating method of the same
JP2009016667A (en) Thin film semiconductor device, method of manufacturing the same, and display device
JP4987198B2 (en) Method for manufacturing polycrystalline silicon thin film transistor
US20060172469A1 (en) Method of fabricating a polycrystalline silicon thin film transistor
JP4239744B2 (en) Thin film transistor manufacturing method
KR100290014B1 (en) Thin film transistor and the method of fabricating the same using silicon thin film cristalzation
US8519405B2 (en) Thin film transistor, organic light emitting diode (OLED) display including the same, and manufacturing methods of them
KR101075261B1 (en) Fabricating method of polycrystalline silicon thin film
KR100976593B1 (en) Thin film transistor and fabricating method of the same
KR100579176B1 (en) Semiconductor device and method fabricating thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20121106