JP3025408B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3025408B2
JP3025408B2 JP6137418A JP13741894A JP3025408B2 JP 3025408 B2 JP3025408 B2 JP 3025408B2 JP 6137418 A JP6137418 A JP 6137418A JP 13741894 A JP13741894 A JP 13741894A JP 3025408 B2 JP3025408 B2 JP 3025408B2
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semiconductor layer
irradiation
annealing
long beam
polycrystalline
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康弘 三谷
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜プロセスにより半
導体層を積層形成する工程を含む半導体素子の製造方法
に関する。特に、本発明は、大面積基板上に形成した多
結晶または非晶質半導体層上に紫外線を照射してアニー
ルすることにより、大粒径の多結晶または単結晶からな
る半導体層を得たり、上記アニールにより、不純物が活
性化された単結晶、多結晶または非晶質からなる半導体
層を得たりする際の紫外線の照射方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device including a step of forming a semiconductor layer by a thin film process. In particular, the present invention obtains a semiconductor layer made of a polycrystalline or single crystal having a large grain size by irradiating ultraviolet rays on a polycrystalline or amorphous semiconductor layer formed over a large-area substrate and annealing the layer. The present invention relates to a method for irradiating ultraviolet rays when obtaining a semiconductor layer made of single crystal, polycrystal or amorphous in which impurities are activated by the above-mentioned annealing.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、大型で高解像度の液晶パネルや、
高速で高解像度の密着型イメージセンサへの要求が高ま
るにつれ、大面積の絶縁性基板上に高性能な薄膜トラン
ジスタ(TFT)を均一に作製することが望まれてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, large and high-resolution liquid crystal panels,
As the demand for a high-speed, high-resolution contact image sensor increases, it is desired to uniformly manufacture a high-performance thin film transistor (TFT) on a large-area insulating substrate.

【0003】ここでTFTは、例えば、歪点温度は低い
が安価で大面積化が容易なガラス基板上に多結晶半導体
層を形成し、この多結晶半導体層の表面に、チャンネル
が形成される半導体活性領域、低抵抗のソース及びドレ
イン電極、ゲート電極を各々形成して作製される。とこ
ろで、上記歪点温度が低いガラス基板を使用した場合、
ガラス基板への熱ダメージを少なくする必要があるの
で、次のような方法で多結晶半導体層を得ていた。
Here, for example, a TFT has a polycrystalline semiconductor layer formed on a glass substrate which has a low strain point temperature but is inexpensive and which can be easily formed in a large area, and a channel is formed on the surface of the polycrystalline semiconductor layer. It is manufactured by forming a semiconductor active region, low-resistance source and drain electrodes, and a gate electrode. By the way, when a glass substrate having a low strain point temperature is used,
Since it is necessary to reduce thermal damage to the glass substrate, a polycrystalline semiconductor layer has been obtained by the following method.

【0004】1つは、ガラス基板上にアモルファスシリ
コン層(以下、a−Si層ともいう。)を堆積した後、
これをエキシマレーザから照射される紫外線でアニール
することにより多結晶シリコン層(以下、poly−S
i層ともいう。)を得る方法である。もう1つは、ガラ
ス基板上にa−Si層を堆積した後、これを熱拡散炉な
どによる固相成長によりpoly−Si層とし、エキシ
マレーザから照射される紫外線でアニールすることによ
り、大粒径のpoly−Si層を得る方法である。
One is to deposit an amorphous silicon layer (hereinafter also referred to as a-Si layer) on a glass substrate,
This is annealed with ultraviolet light emitted from an excimer laser to form a polycrystalline silicon layer (hereinafter referred to as poly-S).
Also called i-layer. ). The other is to deposit an a-Si layer on a glass substrate, form a poly-Si layer by solid-phase growth using a thermal diffusion furnace or the like, and anneal with an ultraviolet ray irradiated from an excimer laser to obtain large grains. This is a method for obtaining a poly-Si layer having a diameter.

【0005】上記エキシマレーザから照射される紫外線
は、ビームホモジナイザー等を介することにより約10
mm角のビームスポットとすることができるが、ガラス
基板に比較して小さい。このため、図6に示すように、
ガラス基板1上でエキシマレーザのビームスポット3を
走査しつつ、レーザのパルス照射を連続して行って、ガ
ラス基板上に堆積された大面積の多結晶または非晶質半
導体層2のアニール処理を行っていた。
[0005] The ultraviolet light emitted from the above-mentioned excimer laser is emitted by a beam homogenizer or the like for about 10 minutes.
Although it can be a beam spot of mm square, it is smaller than a glass substrate. For this reason, as shown in FIG.
Laser beam irradiation is continuously performed while scanning the beam spot 3 of the excimer laser on the glass substrate 1 to perform annealing of the large-area polycrystalline or amorphous semiconductor layer 2 deposited on the glass substrate. I was going.

【0006】その際、紫外線が照射されない部分が発生
しないようにするため、及びビームスポットの照射領域
端部で照射エネルギーが急激に減少することからアニー
ルが不完全になるのを防止するため、ビームスポットの
照射を、隣接する照射領域の端部が重なり合うよう行う
などの対策を講じている。このようなレーザ照射の方法
については、例えば、特開昭58−56316号公報、
特開平3−72617号公報、特公平5−80159号
公報、特開平5−190451号公報に様々なものが示
されている。
At this time, in order to prevent a portion not irradiated with ultraviolet rays from being generated and to prevent annealing from being incomplete due to a rapid decrease in irradiation energy at the end of the irradiation area of the beam spot, the beam is not completely irradiated. Measures are taken such as irradiating the spot so that the edges of the adjacent irradiation areas overlap. Regarding such a method of laser irradiation, for example, JP-A-58-56316,
Various types are disclosed in JP-A-3-72617, JP-B-5-80159, and JP-A-5-190451.

【0007】また、エキシマレーザから照射される紫外
線を、ビームホモジナイザー、光学ユニット等を介する
ことにより長尺のビーム形状にすることもできるが、こ
の細長いビーム形状では、例えば10cm角といった大
きさのガラス基板全面を覆うことができない。このた
め、図7に示すように、ガラス基板1上でエキシマレー
ザの長尺ビームを所定の方向,例えば該長尺方向と直角
方向に相対的に移動させつつ、パルス的なレーザ照射を
連続して行って、ガラス基板上に堆積された大面積の多
結晶または非晶質半導体層2をアニールすることが行わ
れていた(特開平3−286518号公報参照)。なお
図7中、18aはゲートバス配線を配置すべき領域、1
8bは該ゲートバス配線と直交するソースバス配線を配
置すべき領域である。19a,19bは各バス配線の配
置領域18a,18bの一端側の、各バス配線のドライ
バーを配置すべき領域である。また、上記アニール処理
は、半導体層の結晶化の場合だけでなく、不純物を含む
半導体層の活性化の場合にも上記と同様に行われる。
[0007] In addition, the ultraviolet light emitted from the excimer laser can be formed into a long beam by passing through a beam homogenizer, an optical unit, or the like. However, in this elongated beam, a glass having a size of, for example, 10 cm square is used. The entire surface of the substrate cannot be covered. For this reason, as shown in FIG. 7, pulsed laser irradiation is continuously performed while moving a long beam of the excimer laser on the glass substrate 1 in a predetermined direction, for example, in a direction perpendicular to the long direction. To anneal a large-area polycrystalline or amorphous semiconductor layer 2 deposited on a glass substrate (see JP-A-3-286518). In FIG. 7, reference numeral 18a denotes an area where a gate bus wiring is to be arranged;
Reference numeral 8b denotes a region where a source bus line orthogonal to the gate bus line is to be arranged. Reference numerals 19a and 19b denote areas on one end side of the bus wiring arrangement areas 18a and 18b where the drivers for the respective bus wirings are to be arranged. The above-described annealing is performed not only in the case of crystallization of the semiconductor layer but also in the case of activating the semiconductor layer containing impurities in the same manner as described above.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ビ
ームスポットによる照射方法では、該ビームスポットの
重なり部分において照射される総エネルギー量を、該重
なり部分以外の他の部分と同じにして、ビームの照射領
域全体で照射エネルギーを均一なものにするのが困難で
ある。その結果、その重なり部分で膜ストレスが増加し
たり表面平坦性が劣化したりして、高品質な多結晶半導
体層を得ることができないという問題点があった。
However, in the above-described irradiation method using a beam spot, the total amount of energy irradiated at the overlapping portion of the beam spot is made the same as that of the other portion other than the overlapping portion, thereby irradiating the beam. It is difficult to make the irradiation energy uniform over the entire area. As a result, there is a problem that a film stress increases or surface flatness deteriorates at the overlapping portion, and a high-quality polycrystalline semiconductor layer cannot be obtained.

【0009】また、図5に示すように、上記ビームスポ
ットを、その大きさに比べて十分小さいピッチで走査方
向にずらしながら、各ピッチ毎に該ビームスポットのパ
ルス的な照射を行っても、前記同様の問題点が生じる。
これは、ビームの照射ショット間での照射エネルギー量
のバラツキが数%存在するために、半導体層上での各部
分において照射される総エネルギー量が均一なものとな
らないからである。
Further, as shown in FIG. 5, even if the beam spot is shifted in the scanning direction at a pitch sufficiently smaller than the size of the beam spot and the beam spot is radiated for each pitch, The same problem as described above occurs.
This is because the variation in the amount of irradiation energy between the irradiation shots of the beam is several percent, so that the total amount of energy irradiated in each portion on the semiconductor layer is not uniform.

【0010】また、図7に示すように、長尺ビームを用
いることにより、長尺方向の照射エネルギーの均一性は
改善されるが、走査方向については照射エネルギーの均
一性は改善されない。これは、長尺ビームの場合も上記
ビームスポットの場合と同様、ビームの照射ショット間
でのエネルギーのバラツキがあるからである。従って、
長尺ビームの長手方向と直角方向(走査方向)にTFT
特性のバラツキが発生してしまう。例えば、図7に示す
長尺ビームの照射処理では、上記長尺ビームの走査方向
は、ソースバス配線の延びる方向と一致しているので、
該ソースバス配線と直交するゲートバス配線に沿った不
良の発生を招くことになる。
Further, as shown in FIG. 7, the use of a long beam improves the uniformity of irradiation energy in the long direction, but does not improve the uniformity of irradiation energy in the scanning direction. This is because, even in the case of a long beam, there is a variation in energy between irradiation shots of the beam, as in the case of the beam spot. Therefore,
TFT in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the long beam (scanning direction)
Variations in characteristics occur. For example, in the long beam irradiation process shown in FIG. 7, since the scanning direction of the long beam coincides with the direction in which the source bus wiring extends,
This causes a defect along a gate bus line orthogonal to the source bus line.

【0011】この結果、高解像度の液晶パネルやイメー
ジセンサー等においては、このようなTFT特性のバラ
ツキに起因して生ずる、画面表示や読み取りを行う上で
の不具合が、人の目に付き易いものとなってしまう。
As a result, in a high-resolution liquid crystal panel, an image sensor, or the like, a defect in screen display or reading caused by such a variation in TFT characteristics is likely to be noticeable to human eyes. Will be.

【0012】この発明は、上記問題点を解決しようとし
て成されたものであり、アニール処理を施した半導体層
において、長尺ビームの走査方向に照射エネルギーのバ
ラツキが生じても、該半導体層に形成されるTFTの特
性のバラツキがゲートバス配線やソースバス配線に沿っ
たものとなるのを回避することができ、これにより高解
像度の液晶パネルやイメージセンサなどにおけるTFT
特性のバラツキの影響を低減することができる半導体素
子の製造方法を得ることが本発明の目的である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem. Even if the irradiation energy of the semiconductor layer subjected to the annealing process varies in the scanning direction of the long beam, the semiconductor layer is not removed. It is possible to avoid the variation in the characteristics of the formed TFT along the gate bus wiring and the source bus wiring, and thereby the TFT in a high resolution liquid crystal panel, an image sensor, or the like.
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can reduce the influence of variations in characteristics.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】この発明の半導体素子の
製造方法は、絶縁性基板上に形成した多結晶または非晶
質の半導体層をエネルギービームの照射によりアニール
して、より大粒径の多結晶あるいは単結晶の半導体層を
形成する工程と、該アニール処理を施した半導体層に所
望の素子を複数形成する工程とを含み、該アニール処理
は、長尺のビーム形状を有するエネルギービームを、該
半導体層に形成される素子の配列方向に対して平行な方
向及び垂直な方向以外の方向に走査して行うようにして
おり、そのことにより上記目的が達成される。
According to a method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a polycrystalline or amorphous semiconductor layer formed on an insulating substrate is annealed by irradiating an energy beam to obtain a larger grain size. Forming a polycrystalline or single-crystal semiconductor layer; and forming a plurality of desired elements in the semiconductor layer subjected to the annealing treatment. The annealing treatment includes forming an energy beam having a long beam shape. The scanning is performed in a direction other than the direction parallel to and perpendicular to the arrangement direction of the elements formed on the semiconductor layer, thereby achieving the above object.

【0014】この発明の半導体素子の製造方法は、絶縁
性基板上に形成された不純物を含む単結晶、多結晶また
は非晶質の半導体層を、エネルギービームの照射により
アニールして該半導体層の不純物を活性化する工程と、
該アニール処理を施した半導体層をコンタクト領域に用
いた素子を複数形成する工程とを含み、該アニール処理
は、長尺のビーム形状を有するエネルギービームを、該
半導体層に形成される素子の配列方向に対して平行な方
向及び垂直な方向以外の方向に走査して行うようにして
おり、そのことにより上記目的が達成される。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a single-crystal, polycrystalline or amorphous semiconductor layer containing impurities formed on an insulating substrate is annealed by irradiation with an energy beam. Activating the impurities;
Forming a plurality of devices using the semiconductor layer subjected to the annealing process as a contact region, wherein the annealing process is performed by arranging an energy beam having a long beam shape in an array of devices formed in the semiconductor layer. The scanning is performed in a direction other than the direction parallel to the direction and the direction perpendicular to the direction, thereby achieving the above object.

【0015】[0015]

【作用】この発明においては、基板上の半導体層を長尺
ビームの照射によりアニールする際、該半導体層に形成
される素子の配列方向に対して平行な方向及び垂直な方
向以外の方向に上記長尺ビームを走査するようにしたか
ら、該長尺ビームの走査方向に照射エネルギーのバラツ
キが生じても、該半導体層に形成されるTFTなどの素
子の特性のバラツキが素子の配列方向において生ずるの
を回避することができる。
In the present invention, when the semiconductor layer on the substrate is annealed by irradiation with a long beam, the semiconductor layer is oriented in a direction other than a direction parallel to and perpendicular to the arrangement direction of the elements formed on the semiconductor layer. Since the long beam is scanned, even if the irradiation energy varies in the scanning direction of the long beam, variations in the characteristics of elements such as TFTs formed in the semiconductor layer occur in the element arrangement direction. Can be avoided.

【0016】これにより、画素ごとにTFTを有する高
解像度の液晶パネルやイメージセンサなどにおいて、上
記ビームの走査方向にTFT特性のバラツキが発生して
も、画素の不良の発生がゲートバス配線又はソースバス
配線に沿ったものとなるのを回避することができる。こ
の結果、高解像度の液晶パネルやイメージセンサなどに
おいてTFT特性のバラツキに起因して生ずる、画面表
示や読み取りを行う上での悪影響を、人の目に感じにく
いものとできる。
Thus, in a high-resolution liquid crystal panel or an image sensor having a TFT for each pixel, even if the TFT characteristics vary in the scanning direction of the beam, the failure of the pixel is not caused by the gate bus line or the source. It is possible to avoid the situation along the bus wiring. As a result, in a high-resolution liquid crystal panel, an image sensor, or the like, it is possible to make it difficult for human eyes to have an adverse effect on screen display and reading caused by variation in TFT characteristics.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。Embodiments of the present invention will be described below.

【0018】(実施例1)図1は本発明の一実施例によ
る半導体素子の製造方法におけるアニール処理を説明す
るための図、図2は該半導体素子の製造方法を工程順に
説明するための図である。図において、2はガラス基板
1上に形成されたアモルファスシリコン層で、該アモル
ファスシリコン層2上には、ゲートバス配線8aを配置
すべき領域18a、及び該ゲートバス配線8aと直交す
るソースバス配線8bを配置すべき領域18bが設定さ
れている。上記各バス配線の配置領域18a,18bの
一端側には、それぞれ該各バス配線のドライバーを配置
すべき領域19a,19bが設定されている。ここで、
長尺ビームの照射領域Aは、その長手方向が上記各配線
の延びる方向と平行にあるいは直角にならないよう設定
されている。この照射領域Aの、上記ガラス基板1上で
の走査方向は、その長手方向と直角方向である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a diagram for explaining an annealing process in a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram for explaining a method of manufacturing the semiconductor device in the order of steps. It is. In the figure, reference numeral 2 denotes an amorphous silicon layer formed on a glass substrate 1. On the amorphous silicon layer 2, a region 18a where a gate bus wiring 8a is to be arranged, and a source bus wiring orthogonal to the gate bus wiring 8a. An area 18b in which 8b is to be arranged is set. Areas 19a and 19b where drivers for the respective bus lines are to be disposed are set at one end sides of the arrangement areas 18a and 18b of the respective bus lines. here,
The long beam irradiation area A is set so that its longitudinal direction is not parallel or perpendicular to the direction in which the wirings extend. The scanning direction of the irradiation area A on the glass substrate 1 is a direction perpendicular to the longitudinal direction.

【0019】次に製造方法について説明する。Next, the manufacturing method will be described.

【0020】大面積の液晶パネルや密着型イメージセン
サーでは、能動素子として複数の薄膜トランジスタが絶
縁性基板上に形成される。該絶縁性基板としてガラス基
板1を使用し、ガラス基板1の表面にLP(液相)CV
D法により550℃の着膜温度で50nmの厚膜にアモ
ルファスシリコン膜(a−Si膜)2を堆積する(図2
(a))。
In a large-area liquid crystal panel or a close contact type image sensor, a plurality of thin film transistors are formed on an insulating substrate as active elements. A glass substrate 1 is used as the insulating substrate, and LP (liquid phase) CV
An amorphous silicon film (a-Si film) 2 is deposited on a 50 nm thick film at a deposition temperature of 550 ° C. by a method D (FIG. 2).
(A)).

【0021】次に、エキシマレーザ(XeCl 308
nm)からの紫外線の照射により、上記a−Si層2の
アニールを行って多結晶シリコン層(poly−Si
層)2aを形成する(図2(b))。
Next, an excimer laser (XeCl 308)
nm), the a-Si layer 2 is annealed to anneal the polycrystalline silicon layer (poly-Si layer).
A layer) 2a is formed (FIG. 2B).

【0022】上記a−Si膜2の堆積は、スパッタ法、
PE(プラズマ)CVD法等で行っても良く、また、ア
ニール処理はエキシマレーザ(KrF 248nm)で
行っても良い。
The deposition of the a-Si film 2 is performed by a sputtering method,
The annealing may be performed by a PE (plasma) CVD method or the like, and the annealing may be performed by an excimer laser (KrF: 248 nm).

【0023】エキシマレーザの長尺ビームは、エキシマ
レーザの出力ビームをビームホモジナイザー、光学ユニ
ット(図示せず)等を介することにより得ることができ
る。例えば、5inch角の画面の基板に対しては、長
尺ビームの照射領域Aは、約200mm×0.5mm角
の大きさとする。この場合、長尺ビーム内でのエネルギ
ーの均一性は±5パーセント以下にできる。
A long beam of an excimer laser can be obtained by passing an output beam of the excimer laser through a beam homogenizer, an optical unit (not shown), or the like. For example, for a substrate having a screen of 5 inch square, the irradiation area A of the long beam has a size of about 200 mm × 0.5 mm square. In this case, the uniformity of energy in the long beam can be made ± 5% or less.

【0024】上記結晶化アニールは、エキシマレーザと
基板のステージとを、長尺ビームの走査方向と基板完成
時のマトリクス配線,つまりゲートバス配線またはソー
スバス配線とのなす角度θが0゜及び90゜以外の角
度、好ましくは30゜〜60゜又は120゜〜150゜
の範囲内の角度となるよう相対的に移動させることによ
り行う。
In the crystallization annealing, the angle θ between the scanning direction of the long beam and the matrix wiring at the time of completion of the substrate, that is, the gate bus wiring or the source bus wiring is 0 ° or 90 °. The relative movement is performed so as to have an angle other than ゜, preferably 30 ゜ 60 ゜ or 120 ゜ -150 ゜.

【0025】図1は、ガラス基板1上に堆積されたアモ
ルファスシリコン膜2上を長尺ビームが0.5mm以
下、例えば0.1mmずつ移動して、アモルファスシリ
コン膜2の表面全体を走査する様子を示している。
FIG. 1 shows a state in which a long beam moves on the amorphous silicon film 2 deposited on the glass substrate 1 by 0.5 mm or less, for example, by 0.1 mm, and scans the entire surface of the amorphous silicon film 2. Is shown.

【0026】まず初めに、基板をステージ上に、長尺ビ
ームの走査方向と、基板上に配置されるべきマトリクス
配線とのなす角度θが0度及び90度以外の所定の角度
となるよう載置する。ガラス基板1の紙面右側の角に長
尺ビームの照射領域Aを位置させ、この照射領域Aを紙
面左側方向(X方向)へ0.1mmのピッチで移動さ
せ、1ピッチ移動させる度にレーザのパルス照射をワン
ショット行う。
First, the substrate is placed on the stage such that the angle θ between the scanning direction of the long beam and the matrix wiring to be arranged on the substrate is a predetermined angle other than 0 ° and 90 °. Place. The irradiation area A of the long beam is positioned at the right side corner of the glass substrate 1 at a pitch of 0.1 mm in the left side direction (X direction) of the paper. One-shot pulse irradiation is performed.

【0027】これにより、ガラス基板1上に堆積された
アモルファスシリコン膜2の全面に渡って長尺ビームの
照射領域Aによる走査が行われる。このとき照射領域に
おけるエネルギー密度は250mJ/cm2〜450m
J/cm2とする。
Thus, scanning by the irradiation area A of the long beam is performed over the entire surface of the amorphous silicon film 2 deposited on the glass substrate 1. At this time, the energy density in the irradiation area is 250 mJ / cm 2 to 450 m
J / cm 2 .

【0028】なお、上記アニール処理は、アモルファス
シリコン層2の全面をエネルギー密度の異なる長尺ビー
ムで2回以上走査して行っても良いし、基板を200℃
〜500℃に加熱して行っても良い。
The above-described annealing may be performed by scanning the entire surface of the amorphous silicon layer 2 twice or more with long beams having different energy densities.
The heating may be performed by heating to 500 ° C.

【0029】次に、多結晶シリコン層2aを島状にパタ
ーニングして各薄膜トランジスタについて島状部3をそ
れぞれ形成する。次いで、TEOS(テトラエチルオル
ソシラン)CVD法により100nmの厚膜で酸化シリ
コン(SiO2)膜を堆積してゲート絶縁膜4を形成す
る。その上にスパッタ法によりアルミニウム(Al)膜
を堆積し、このアルミニウム膜をフォトリソグラフィ法
によりパターニングして、ゲート電極5を含むゲートバ
ス配線8aを形成する(図2(c))。
Next, the polycrystalline silicon layer 2a is patterned into an island shape to form an island portion 3 for each thin film transistor. Next, a silicon oxide (SiO 2 ) film is deposited to a thickness of 100 nm by TEOS (tetraethylorthosilane) CVD to form a gate insulating film 4. An aluminum (Al) film is deposited thereon by sputtering, and the aluminum film is patterned by photolithography to form a gate bus wiring 8a including the gate electrode 5 (FIG. 2C).

【0030】次に、イオン注入法により島状部3に所定
のイオン、例えばn−chTFTについてはリンを、p
−chTFTについてはボロンを注入する。そしてエキ
シマレーザの照射により活性化アニールを行って不純物
を活性化し、島状部3にソース領域3a及びドレイン領
域3bを形成する。
Next, predetermined ions, for example, phosphorus for an n-ch TFT, are added to the island-shaped portion 3 by ion implantation.
For -ch TFT, boron is implanted. Then, activation annealing is performed by irradiation with excimer laser to activate the impurities, thereby forming the source region 3a and the drain region 3b in the island-shaped portion 3.

【0031】この活性化アニールは、図1に示すように
結晶化アニールと同様に行う。この時、エキシマレーザ
の長尺ビームの走査方向と基板完成時のマトリクス配線
とのなす角度θが0゜及び90゜以外の角度、好ましく
は30゜〜60゜の範囲または120゜〜150゜の範
囲内の角度となるよう、上記長尺ビームをガラス基板に
対して相対的に移動させる。これにより、ガラス基板1
上に形成されたソース領域3a及びドレイン領域3bを
含む島状部3上を長尺ビームが全面走査する。この時の
長尺ビームの照射領域におけるエネルギー密度は250
mJ/cm2〜450mJ/cm2とする。
The activation annealing is performed in the same manner as the crystallization annealing as shown in FIG. At this time, the angle θ between the scanning direction of the long beam of the excimer laser and the matrix wiring when the substrate is completed is an angle other than 0 ° and 90 °, preferably in the range of 30 ° to 60 ° or 120 ° to 150 °. The long beam is moved relatively to the glass substrate so as to have an angle within the range. Thereby, the glass substrate 1
A long beam scans the entire surface of the island 3 including the source region 3a and the drain region 3b formed thereon. At this time, the energy density in the irradiation area of the long beam is 250
and mJ / cm 2 ~450mJ / cm 2 .

【0032】次いで、PE(プラズマ)CVD法により
400nmの厚膜で窒化シリコン(SiNx)を堆積し
て層間絶縁膜6を形成する。前記層間絶縁膜6はTEO
SCVD法による酸化シリコン(SiO2)でも良い。
Then, silicon nitride (SiN x ) is deposited to a thickness of 400 nm by PE (plasma) CVD to form an interlayer insulating film 6. The interlayer insulating film 6 is made of TEO
Silicon oxide (SiO 2 ) by the SCVD method may be used.

【0033】ゲート絶縁膜4及び層間絶縁膜6の,各ソ
ース3a領域及びドレイン領域3bに対応する部分にコ
ンタクト孔7を開け、アルミニウム膜を堆積及びパター
ニングして配線8b,8cを形成する(図2(d))。
A contact hole 7 is formed in a portion of the gate insulating film 4 and the interlayer insulating film 6 corresponding to each of the source 3a region and the drain region 3b, and an aluminum film is deposited and patterned to form wirings 8b and 8c (FIG. 2 (d)).

【0034】次に作用効果について説明する。Next, the function and effect will be described.

【0035】上述したように、エキシマレーザの長尺ビ
ームをその照射領域Aが0.1mmのピッチでずれるよ
う走査することにより、長尺ビーム内に走査方向におけ
るエネルギー密度のバラツキが存在しても、結晶化処理
や活性化処理の均一化を図ることができる。これは図4
に示すように小さいピッチで照射領域Aが進行していく
ため、照射される総エネルギー量がアモルファスシリコ
ン層の各部分において均一となるからである。
As described above, by scanning the long beam of the excimer laser so that the irradiation area A is shifted at a pitch of 0.1 mm, even if the energy density varies in the scanning direction in the long beam. In addition, the crystallization process and the activation process can be made uniform. This is Figure 4
This is because the irradiation area A proceeds at a small pitch as shown in FIG. 4 and the total amount of irradiation energy becomes uniform in each portion of the amorphous silicon layer.

【0036】ところが、長尺ビームの照射ショット間で
のバラツキは、図5に示すように照射領域Aが小さいピ
ッチで進行していくことからある程度は吸収され均一化
されるものの、完全には均一化されず、微妙に結晶化処
理や活性化処理に反映されてしまう。
However, the variation between the irradiation shots of the long beam is absorbed and uniformed to some extent because the irradiation area A advances at a small pitch as shown in FIG. 5, but is completely uniform. It is not reflected and is slightly reflected in the crystallization process and the activation process.

【0037】この微妙なバラツキによるTFT特性のバ
ラツキが、ゲートバス配線8aやソースバス配線8bに
沿って発生すると、高解像度の液晶パネルやイメージセ
ンサー等においては、画面表示や読み取りを行う上で、
上記TFT特性のバラツキによる不具合が人の目に付き
易いものとなってしまう。
When variations in the TFT characteristics due to the subtle variations occur along the gate bus wirings 8a and the source bus wirings 8b, a high-resolution liquid crystal panel, an image sensor, or the like has a problem in performing screen display and reading.
The above-mentioned problem due to the variation in the TFT characteristics is likely to be noticeable to human eyes.

【0038】また、各バス配線のドライバーは、通常は
各バス配線との接続を簡単に行えるよう、対応するバス
配線の配列方向に沿って同じ回路を複数配置した構成と
なっている。このため、照射ショット毎のバラツキに起
因してTFT特性のバラツキが例えばゲートバス配線に
沿って発生すると、ソースバス配線のいくつかに集中し
て結晶性や活性化の不良が発生するだけでなく、この不
良の集中している配線に対応する回路も、特性不良を有
するものとなる。この結果TFT特性のバラツキによる
不具合がより目立ちやすいものとなる(図3(b))。
The driver of each bus line usually has a configuration in which a plurality of the same circuits are arranged along the arrangement direction of the corresponding bus lines so that connection with each bus line can be easily performed. For this reason, when variation in TFT characteristics occurs along the gate bus wiring due to variation in each irradiation shot, for example, not only crystallinity or activation failure occurs in some of the source bus wirings, but also, The circuit corresponding to the wiring in which the defects are concentrated also has a characteristic defect. As a result, defects due to variations in TFT characteristics become more conspicuous (FIG. 3B).

【0039】これに対し、本実施例のように、エネルギ
ービームの走査方向を基板のマトリクス配線に対して斜
めにすることにより、TET特性の微妙なバラツキがゲ
ートバス配線8aやソースバス配線8bに沿って発生す
るのを回避できる。これにより高解像度の液晶パネルや
イメージセンサなどにおいてTFT特性のバラツキに起
因して生ずる、画面表示や読み取りを行う上での悪影響
を、人の目に感じにくいものとできる(図3(a))。
On the other hand, by making the scanning direction of the energy beam oblique to the matrix wiring of the substrate as in the present embodiment, slight variations in TET characteristics are caused in the gate bus wiring 8a and the source bus wiring 8b. Can be avoided. This makes it difficult for human eyes to perceive adverse effects on screen display and reading caused by variations in TFT characteristics in high-resolution liquid crystal panels and image sensors (FIG. 3A). .

【0040】このように本実施例では、基板上の半導体
層を長尺ビームの照射によりアニールする際、基板完成
時のマトリクス配線となす角度θが0゜及び90゜以外
の方向に走査するので、上記ビームの長尺方向にTFT
特性のバラツキが発生しても、ゲートバス配線又はソー
スバス配線に沿った不良の発生を回避することができ
る。これにより上記長尺ビームにより処理した半導体層
を用いた高解像度の液晶パネルやイメージセンサー等に
おいて、画像表示や読み取りをする上での不具合を、人
の目に感じにくいものとできる。
As described above, in this embodiment, when the semiconductor layer on the substrate is annealed by irradiating a long beam, scanning is performed in a direction other than 0 ° and 90 ° with the matrix wiring when the substrate is completed. , TFT in the longitudinal direction of the beam
Even if the characteristics vary, it is possible to avoid the occurrence of a defect along the gate bus wiring or the source bus wiring. As a result, in a high-resolution liquid crystal panel, an image sensor, or the like using the semiconductor layer processed by the long beam, it is possible to make it difficult for a human to see a problem in displaying or reading an image.

【0041】なお、上記実施例では、多結晶シリコン層
を薄膜トランジスタの半導体活性層として用いる場合に
ついて説明したが、多結晶シリコン層はゲート電極や配
線等、として用いてもよい。また本発明は多結晶シリコ
ン層の改質のみならず、単結晶シリコン、Ge、Si−
Ge等、他の半導体膜の形成にも適用することができ
る。
In the above embodiment, the case where the polycrystalline silicon layer is used as the semiconductor active layer of the thin film transistor has been described. However, the polycrystalline silicon layer may be used as a gate electrode, a wiring and the like. In addition, the present invention not only modifies the polycrystalline silicon layer, but also monocrystal silicon, Ge, Si-
It can be applied to the formation of other semiconductor films such as Ge.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、基板上の
半導体層を長尺ビームの照射によりアニールする際、該
半導体層に形成される素子の配列方向に対して平行な方
向及び垂直な方向以外の方向に上記長尺ビームを走査す
るようにしたので、該長尺ビームの走査方向に照射エネ
ルギーのバラツキが生じても、該半導体層に形成される
TFTなどの素子の特性のバラツキが素子の配列方向に
おいて生ずるのを回避することができる。
As described above, according to the present invention, when a semiconductor layer on a substrate is annealed by irradiating a long beam, a direction parallel to and perpendicular to an arrangement direction of elements formed on the semiconductor layer is obtained. The long beam is scanned in a direction other than the long direction, so that even if the irradiation energy varies in the scanning direction of the long beam, the variation in the characteristics of elements such as TFTs formed in the semiconductor layer varies. Can be avoided in the arrangement direction of the elements.

【0043】これにより、画素ごとにTFTを有する高
解像度の液晶パネルやイメージセンサなどにおいて、上
記ビームの走査方向にTFT特性のバラツキが発生して
も、画素の不良の発生がゲートバス配線又はソースバス
配線に沿ったものとなるのを回避することができる。こ
の結果、高解像度の液晶パネルやイメージセンサなどに
おいてTFT特性のバラツキに起因して生ずる、画面表
示や読み取りを行う上での悪影響を、人の目に感じにく
いものとできる効果がある。
Thus, in a high-resolution liquid crystal panel or an image sensor having a TFT for each pixel, even if the TFT characteristics vary in the beam scanning direction, the failure of the pixel is not caused by the gate bus line or the source. It is possible to avoid the situation along the bus wiring. As a result, there is an effect that adverse effects on screen display and reading caused by variations in TFT characteristics in a high-resolution liquid crystal panel, an image sensor, and the like can be made less noticeable to human eyes.

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

【図1】本発明の一実施例の半導体素子の製造方法にお
ける、長尺ビームの照射によるアニール処理を説明する
ための図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining an annealing process by irradiation with a long beam in a method for manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention.

【図2】上記実施例の半導体素子の製造方法における薄
膜トランジスタの製造工程を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a manufacturing process of a thin film transistor in the method of manufacturing a semiconductor device according to the embodiment.

【図3】本発明及び従来のアニール処理による薄膜トラ
ンジスタを用いた液晶パネルなどでの画面表示の状態を
説明する模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a state of screen display on a liquid crystal panel or the like using a thin film transistor according to the present invention and a conventional annealing process.

【図4】長尺ビーム内の走査方向でのエネルギー密度の
均一な分布をグラフで示す図である。
FIG. 4 is a graph showing a uniform distribution of energy density in a scanning direction in a long beam.

【図5】長尺ビーム内の走査方向でのエネルギー密度の
不均一な分布をグラフで示す図である。
FIG. 5 is a graph showing a non-uniform distribution of energy density in a scanning direction in a long beam.

【図6】従来の半導体素子の製造方法におけるビームス
ポット照射によるアニール処理を説明する図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an annealing process by beam spot irradiation in a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図7】従来の半導体素子の製造方法における長尺ビー
ム照射によるアニール処理を説明する図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating an annealing process by irradiation with a long beam in a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガラス基板 2 アモルファスシリコン層 2a 多結晶シリコン層 3a ソース領域 3b ドレイン領域 4 ゲート絶縁膜 5 ゲート電極 6 層間絶縁膜 7 コンタクト孔 8a ゲートバス配線 8b ソースバス配線 8c ドレイン電極(画素) 18a ゲートバス配線の配置領域 18b ソースバス配線の配置領域 19a,19b ドライバーの配置領域 A 長尺ビームの照射領域 Reference Signs List 1 glass substrate 2 amorphous silicon layer 2a polycrystalline silicon layer 3a source region 3b drain region 4 gate insulating film 5 gate electrode 6 interlayer insulating film 7 contact hole 8a gate bus wiring 8b source bus wiring 8c drain electrode (pixel) 18a gate bus wiring 18b Source bus wiring placement area 19a, 19b Driver placement area A Long beam irradiation area

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 29/786 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/20 H01L 21/265 H01L 21/268 H01L 29/786 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI H01L 29/786 (58) Investigated field (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/20 H01L 21/265 H01L 21/268 H01L 29/786

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 絶縁性基板上に形成した多結晶または非
晶質の半導体層をエネルギービームの照射によりアニー
ルして、より大粒径の多結晶あるいは単結晶の半導体層
を形成する工程と、 該アニール処理を施した半導体層に所望の素子を複数形
成する工程とを含み、 該アニール処理は、長尺のビーム形状を有するエネルギ
ービームを、該半導体層に形成される素子の配列方向に
対して平行な方向及び垂直な方向以外の方向に走査して
行う半導体素子の製造方法。
A step of annealing a polycrystalline or amorphous semiconductor layer formed on an insulating substrate by irradiation with an energy beam to form a polycrystalline or single crystal semiconductor layer having a larger grain size; Forming a plurality of desired elements on the semiconductor layer that has been subjected to the annealing treatment. The annealing treatment includes the step of applying an energy beam having a long beam shape to the arrangement direction of the elements formed on the semiconductor layer. Manufacturing method of a semiconductor device by performing scanning in directions other than parallel and vertical directions.
【請求項2】 絶縁性基板上に形成された不純物を含む
単結晶、多結晶または非晶質の半導体層を、エネルギー
ビームの照射によりアニールして該半導体層の不純物を
活性化する工程と、 該アニール処理を施した半導体層をコンタクト領域とす
る素子を複数形成する工程とを含み、 該アニール処理は、長尺のビーム形状を有するエネルギ
ービームを、該半導体層に形成される素子の配列方向に
対して平行な方向及び垂直な方向以外の方向に走査して
行う半導体素子の製造方法。
A step of annealing the single-crystal, polycrystalline or amorphous semiconductor layer containing impurities formed on the insulating substrate by irradiation with an energy beam to activate the impurities of the semiconductor layer; Forming a plurality of devices each having the semiconductor layer subjected to the annealing process as a contact region, wherein the annealing process is performed by applying an energy beam having a long beam shape to the array direction of the devices formed in the semiconductor layer. A method of manufacturing a semiconductor element by scanning in a direction other than a direction parallel to and perpendicular to the semiconductor device.
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