JP3203706B2 - Manufacturing method of annealing method and the thin film transistor of the semiconductor layer - Google Patents

Manufacturing method of annealing method and the thin film transistor of the semiconductor layer

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【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、半導体層のアニール処理方法および薄膜トランジスタの製造方法に関する。 The present invention relates to a process for the preparation of annealing method and the thin film transistor of the semiconductor layer.

【0002】 [0002]

【従来の技術】低温プロセスで基板上に形成した半導体層(例えば多結晶シリコン層)のアニール処理を行う方法の一つに、半導体層の上方側よりエキシマレーザ光を照射して加熱する方法がある。 One way to do annealing of a semiconductor layer formed on a substrate by a low temperature process (for example, a polycrystalline silicon layer), a method of heating by irradiating excimer laser light from the upper side of the semiconductor layer is there. 上記アニール処理方法は半導体層の結晶性を改善して高性能化する方法として提案されている。 The annealing method has been proposed as a method for high performance by improving the crystallinity of the semiconductor layer. 通常、エキシマレーザ光は、波長が30 Usually, the excimer laser beam has a wavelength of 30
8nmまたは249nmの紫外線で、パルス発振される。 In ultraviolet 8nm or 249 nm, it is pulsed. このため、アニール処理では、半導体層の上面よりおよそ40nmの深さまで十分に加熱され、双晶や転移等の結晶欠陥が解消されて結晶性が向上する。 Therefore, the annealing treatment is sufficiently heated to a depth of approximately 40nm from the upper surface of the semiconductor layer, the crystallinity is improved crystal defects twins and metastasis and the like is eliminated. この結果、上記半導体層にトランジスタを形成した場合には、 As a result, in the case of forming a transistor on the semiconductor layer,
トランジスタの移動度が高くなり、しきい値電圧が低減され、スイングが小さくなり、リーク電流が低減されて、トランジスタが高性能化される。 Mobility of the transistor becomes high, the threshold voltage is reduced, the swing is reduced, the leak current is reduced, the transistor is high performance.

【0003】 [0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記のようにエキシマレーザ光を半導体層の上面側より照射してアニール処理する方法によって、半導体層の厚さ方向の全域にわたってアニール処理するには、半導体層の厚さをおよそ40nm以下にしなければならない。 However [0007], by annealing treatment by irradiating the upper surface side of the semiconductor layer excimer laser beam as described above, the annealing over the entire thickness direction of the semiconductor layer, a semiconductor It must be less than about 40nm the thickness of the layer. また照射回数を重ねても、エキシマレーザ光がパルス発振のため、半導体層の厚さが40nm以上になるとアニール処理効果が低減する。 Also superimposed irradiation number, for the excimer laser beam is pulsed, the annealing treatment effect is reduced if the thickness of the semiconductor layer is equal to or higher than 40 nm. ところが半導体層を40nm以下の厚さに形成した場合には、半導体層を構成する結晶の粒径が小さくなる。 However in the case of forming a semiconductor layer on a thickness of less than 40nm, the particle size of crystals constituting the semiconductor layer is reduced. このため、半導体層にトランジスタを形成した場合に、トランジスタの接合領域に結晶粒界が掛かるために、例えばリーク電流が発生してトランジスタの特性が低下する。 Therefore, in the case of forming a transistor on the semiconductor layer, in the crystal grain boundary in the junction region of the transistor is applied, the characteristics of the transistor is reduced for example leakage currents occur.

【0004】本発明は、大きな結晶粒を有しかつ性能に優れた半導体層を形成する半導体層のアニール処理方法 [0004] The present invention, annealing method of a semiconductor layer which forms a good semiconductor layer has and performance large grains
および薄膜トランジスタの製造方法を提供することを目的とする。 Another object of the invention is to provide a method of manufacturing a thin film transistor.

【0005】 [0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達成するためになされた半導体層のアニール処理方法およ Means for Solving the Problems The present invention, Oyo annealing method of a semiconductor layer which has been made in order to achieve the above object
び薄膜トランジスタの製造方法である。 It is a fine method for manufacturing the thin film transistor. すなわち、 半導 In other words, semiconductor
体層のアニール処理方法は、第1の工程で紫外線透過性基板の上面に半導体層を形成し、 前記第2の工程で半導 Annealing method body layer, a semiconductor layer is formed on the upper surface of the UV transparent substrate in the first step, the semi-conductive in the second step
体層を多結晶化し、その後第に工程で半導体層の上面側と紫外線透過性基板の下面側との両方向よりエキシマレーザ光を半導体層に照射することにより当該半導体層をアニール処理する。 The body layer polycrystallized, annealing the semiconductor layer by subsequently irradiating the excimer laser beam from both of the lower surface side of the upper and UV transparent substrate of the third semiconductor layer in the process to the semiconductor layer. 薄膜トランジスタの製造方法は、 Method of manufacturing a thin film transistor,
紫外線透過性基板の上面に半導体層を形成する第1の工 First factory for forming a semiconductor layer on the top surface of the UV transparent substrate
程と、前記半導体層を多結晶化する第2の工程と、前記 A degree, a second step of a multi-crystallizing the semiconductor layer, wherein
半導体層の上面側と前記紫外線透過性基板の下面側との The upper surface side of the semiconductor layer and the lower surface side of the UV transparent substrate
両方向よりエキシマレーザ光を当該半導体層に照射し The excimer laser beam is irradiated to the semiconductor layer from both directions
て、当該半導体層をアニール処理する第3の工程とを含 Te, including a third step of annealing the semiconductor layer
む製造方法である。 It is a non-production method.

【0006】 [0006]

【作用】上記アニール処理方法では、 紫外線透過基板上 [Action] In the above-described annealing method, an ultraviolet transmissive substrate
半導体層を形成し、その半導体層を多結晶化してか The semiconductor layer is formed, or by multi-crystallizing the semiconductor layer
ら、半導体層の上面側からエキシマレーザ光を照射するアニール処理に加えて、エキシマレーザ光を紫外線透過性基板側からも照射することにより、半導体層は下面側からもアニール処理されるため 、従来の半導体層のおよそ2倍の厚さの半導体層厚さ方向全域にわたってアニール処理することが可能になる Et al, in addition from the upper surface side of the semiconductor layer in the annealing process of irradiating the excimer laser beam, by also irradiating the excimer laser beam from the UV transparent substrate side, since the semiconductor layer is also annealed from below, conventional comprising a semiconductor layer approximately twice the thickness of the semiconductor layer of the over thickness direction throughout can be annealed. そのため、半導体層を形成する結晶の粒径大きくなる。 Therefore, the particle size of the crystal is increased to form a semiconductor layer. 上記薄膜トランジスタの製造方法では、上記アニール処理方法と同様に、従来の半導体層のおよそ2倍の厚さの半導体層が厚さ方向の全域にわたってアニール処理される。 In the method of manufacturing the thin film transistor, as in the annealing process, the semiconductor layer of approximately twice the thickness of the conventional semiconductor layer is annealed over the entire thickness direction. またアニール処理可能な半導体層の厚さがおよそ2倍になることによって、半導体層を形成する結晶の粒径も大きくなるため、 And by the thickness of the annealed possible semiconductor layer is about twice the particle size of the crystals increases for forming the semiconductor layer,
大粒径化された半導体層に形成される薄膜トランジスタは特性が向上されたものとなる。 Thin film transistor formed in a semiconductor layer that is large grain size is assumed that characteristics are improved.

【0007】 [0007]

【実施例】本発明の実施例の一例を図1に示す処理工程図により説明する。 An example embodiment of the embodiment of the present invention will be described the processing step diagram shown in FIG. 図に示すように、第1の工程で 、例えば低圧化学的気相成長法によって、石英ガラスよりなる紫外線透過性基板11の上面に非晶質シリコン層12 As shown, in a first step, for example by low pressure chemical vapor deposition, the upper surface of the amorphous silicon layer of the UV transparent substrate 11 made of quartz glass 12
を例えば100nmの厚さに形成する。 To form a thickness of, for example, 100 nm. 上記化学的気相成長法では、例えば反応ガスにモノシラン(SiH 4 In the above chemical vapor deposition, for example, the reaction gas monosilane (SiH 4)
を用い、反応温度を550℃以下にして非晶質シリコン層12を成長させる。 The use, the reaction temperature in the 550 ° C. or less to grow the amorphous silicon layer 12. なお化学的気相成長法によって形成したシリコン層が非晶質化していない場合には、シリコン層にシリコン(Si + )をイオン注入して非晶質化して非晶質シリコン層12を生成する。 Note that if the silicon layer formed by chemical vapor deposition is not amorphized generates amorphized an amorphous silicon layer 12 silicon (Si +) ions are implanted into the silicon layer . 次いで第2の工 Then the second of Engineering
程で 、上記非晶質シリコン層12に対して固相成長(例えば600℃で20時間)を行って、所定の粒径(例えばおよそ2μm以上の粒径)を有する多結晶シリコンよりなる半導体層13を生成する。 In extent, the amorphous silicon layer 12 solid phase growth with respect to performing (e.g. 20 hours at 600 ° C.), a semiconductor layer of polycrystalline silicon having a predetermined particle size (e.g., approximately 2μm or more particle size) 13 to generate. このとき、生成された結晶粒中には双晶や転移等の結晶欠陥14が発生する。 In this case, during the produced crystal grains the crystal defects 14 of the twin and metastasis or the like occurs.

【0008】その後第の工程で、半導体層13の上面側より当該半導体層13にエキシマレーザ光20を例えば1パルス照射して、半導体層13の上層をアニール処理する。 [0008] In subsequent third step, the excimer laser beam 20 for example, one pulse from the upper surface side of the semiconductor layer 13 on the semiconductor layer 13, and annealed layer of the semiconductor layer 13. 続いて紫外線透過性基板11の下面側より半導体層13にエキシマレーザ光21を例えば1パルス照射する。 Followed by the semiconductor layer 13 excimer laser beam 21 irradiation, for example, one pulse from the lower surface side of the UV transparent substrate 11. 照射したエキシマレーザ光21は紫外線透過性基板11を透過して半導体層13の下層に吸収され、半導体層13の下層をアニール処理する。 Excimer laser light 21 irradiated is absorbed in the underlying semiconductor layer 13 passes through the UV transparent substrate 11, annealing the underlying semiconductor layer 13. 上記アニール処理方法では、半導体層13の両面側よりエキシマレーザ光20,21を照射するので、厚さがおよそ100nmの半導体層13の厚さ方向全域にわたってアニール処理される。 In the above-described annealing method, since irradiation with excimer laser beam 20, 21 from both sides of the semiconductor layer 13 are annealed across the thickness direction throughout the semiconductor layer 13 of approximately 100nm thickness. このため、半導体層13に発生した結晶欠陥14 Therefore, crystal defects generated in the semiconductor layer 13 14
〔第1の工程(2)参照〕は低減される。 First step (2) see] is reduced. なおエキシマレーザ光20,21の照射は、同時に行ってもよく、またはどちらか一方側より順に行ってもよい。 Note irradiation of excimer laser light 20 and 21 may be performed in order from the even better or either side, performed simultaneously.

【0009】上記の如くにアニール処理された半導体層13に、薄膜トランジスタ(図示せず)を形成した場合には、薄膜トランジスタの特性のうち、例えば(イ)移動度が高くなる、(ロ)しきい値電圧が低下する、 [0009] semiconductor layer 13 that is annealed as described above, in the case of forming a thin film transistor (not shown), of the characteristics of the thin film transistor, for example, (i) the mobility becomes higher, (b) threshold value voltage is reduced,
(ハ)スイングが小さくなる、(ニ)リーク電流が少なくなる。 (C) a swing decreases, it becomes less (d) the leakage current. したがって、薄膜トランジスタは高性能化される。 Thus, the thin film transistor is high performance.

【0010】また上記アニール処理において、半導体層13に、エキシマレーザ光20,21を連続して複数回パルス照射することにより、さらに厚い半導体層13をその厚さ方向の全域にわたってアニール処理することができる。 [0010] In the above annealing process, the semiconductor layer 13, by a plurality of times pulses continuously irradiated with the excimer laser beam 20, 21, to be annealed thicker semiconductor layer 13 over the entire thickness direction thereof it can.

【0011】 [0011]

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、 Effect of the Invention] According to the present invention, as described,
基板に紫外線透過性基板を用いて、半導体層の上面側からと紫外線透過性基板側からとよりエキシマレーザ光を照射するので、半導体層は両面側よりアニール処理される。 Using a UV-transparent substrate to substrate, because more irradiated with excimer laser light from a UV transparent substrate side and from the upper surface side of the semiconductor layer, the semiconductor layer is annealed from both sides. このため、従来の半導体層のおよそ2倍の厚さの半導体層をアニール処理することができる。 Therefore, it is possible to anneal the semiconductor layer of approximately twice the thickness of the conventional semiconductor layer. この結果、半導体層の厚さをおよそ2倍にできるので、大粒径の半導体層を形成することが可能になる。 As a result, it is possible the thickness of the semiconductor layer approximately doubles, it is possible to form a semiconductor layer having a large grain size. したがって、半導体層に形成する薄膜トランジスタの特性の向上が図れる。 Therefore, it is possible to improve the characteristics of thin film transistors formed on the semiconductor layer.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】実施例の処理工程図である。 1 is a process diagram of an embodiment.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

11 紫外線透過性基板 13 半導体層 20 エキシマレーザ光 21 エキシマレーザ光 11 UV transparent substrate 13 semiconductor layer 20 excimer laser beam 21 excimer laser beam

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】 (57) [the claims]
  1. 【請求項1】 紫外線透過性基板の上面に半導体層を形成する第1の工程と、 前記半導体層を多結晶化する第2の工程と、前記半導体層の上面側と前記紫外線透過性基板の下面側との両方向よりエキシマレーザ光を当該半導体層に照射して、当該半導体層をアニール処理する第の工程とによりなることを特徴とする半導体層のアニール処理方法。 A first step of forming a 1. A semiconductor layer on the upper surface of the UV transparent substrate, a second step of a multi-crystallizing the semiconductor layer, and the upper surface side of the semiconductor layer of the ultraviolet-transmitting substrate the excimer laser light from both the lower surface side by irradiating the semiconductor layer, annealing method of a semiconductor layer, characterized by comprising a third step of annealing the semiconductor layer.
  2. 【請求項2】 紫外線透過性基板の上面に半導体層を形 2. A form a semiconductor layer on the top surface of the UV transparent substrate
    成する第1の工程と、 前記半導体層を多結晶化する第2の工程と、 前記半導体層の上面側と前記紫外線透過性基板の下面側 The lower surface side of the first step and the second step and, the ultraviolet transparent substrate and the upper surface side of the semiconductor layer to the multi-crystallizing the semiconductor layer to be formed
    との両方向よりエキシマレーザ光を当該半導体層に照射 Irradiating an excimer laser beam in the semiconductor layer than both the
    して、当該半導体層をアニール処理する第3の工程とを And, a third step of annealing the semiconductor layer
    含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。 A method of manufacturing the thin film transistor, which comprises.
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