JPH11204433A - 半導体膜の製造方法および液晶表示装置 - Google Patents
半導体膜の製造方法および液晶表示装置Info
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- JPH11204433A JPH11204433A JP662698A JP662698A JPH11204433A JP H11204433 A JPH11204433 A JP H11204433A JP 662698 A JP662698 A JP 662698A JP 662698 A JP662698 A JP 662698A JP H11204433 A JPH11204433 A JP H11204433A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 略均一な表面のポリシリコン膜を得る半導体
膜の製造方法を提供する。 【解決手段】 ガラス基板の上面にあらかじめ窒化珪素
および酸化珪素にて構成したアンダーコート層６および
アモルファスシリコン膜７を順次積層形成して液晶基板
８を構成する。液晶基板８を窒素ガスを大気圧で密閉し
た筐体４内のステージ３上に載置する。ステージ３を超
音波振動電源10にて約３０ＭＨｚの振動数で超音波振動
するとともに約１０mm／秒の速度で水平方向に往復移動
する。レーザ装置13から出射し光学系装置14を介して整
形したエキシマレーザ光12を、筐体４の光透過窓11を介
して液晶基板８上に矩形状に照射する。アモルファスシ
リコン膜７は溶融して超音波振動により流動状態とな
り、照射終了から冷えて多結晶化する。不純物が結晶粒
界に偏析せずポリシリコン膜の表面は平坦となる。
膜の製造方法を提供する。 【解決手段】 ガラス基板の上面にあらかじめ窒化珪素
および酸化珪素にて構成したアンダーコート層６および
アモルファスシリコン膜７を順次積層形成して液晶基板
８を構成する。液晶基板８を窒素ガスを大気圧で密閉し
た筐体４内のステージ３上に載置する。ステージ３を超
音波振動電源10にて約３０ＭＨｚの振動数で超音波振動
するとともに約１０mm／秒の速度で水平方向に往復移動
する。レーザ装置13から出射し光学系装置14を介して整
形したエキシマレーザ光12を、筐体４の光透過窓11を介
して液晶基板８上に矩形状に照射する。アモルファスシ
リコン膜７は溶融して超音波振動により流動状態とな
り、照射終了から冷えて多結晶化する。不純物が結晶粒
界に偏析せずポリシリコン膜の表面は平坦となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アモルファスシリ
コン膜をレーザアニールしてポリシリコン膜に変化させ
る半導体膜の製造方法および液晶表示装置に関する。
コン膜をレーザアニールしてポリシリコン膜に変化させ
る半導体膜の製造方法および液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、液晶表示装置において、絶縁基板
上に薄膜トランジスタ（Thin FilmTansistor：ＴＦＴ）
の半導体層には、アモルファスシリコン膜に代えてポリ
シリコン膜が用いられてきている。このポリシリコン膜
を形成する技術は、別個に形成していた走査回路と画素
とを同時に絶縁基板上に形成でき、大幅にコストを低減
できることから活発に研究開発されている。
上に薄膜トランジスタ（Thin FilmTansistor：ＴＦＴ）
の半導体層には、アモルファスシリコン膜に代えてポリ
シリコン膜が用いられてきている。このポリシリコン膜
を形成する技術は、別個に形成していた走査回路と画素
とを同時に絶縁基板上に形成でき、大幅にコストを低減
できることから活発に研究開発されている。
【０００３】上述のポリシリコン膜を形成する方法とし
ては、熱化学蒸着（熱ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposit
ion ））法およびレーザアニール法が知られている。
ては、熱化学蒸着（熱ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposit
ion ））法およびレーザアニール法が知られている。
【０００４】そして、熱ＣＶＤ法は、モノシラン（Ｓｉ
Ｈ4 ）ガスの熱分解により絶縁基板上にポリシリコン膜
を形成する構成が採られている。しかしながら、この熱
ＣＶＤ法では、絶縁基板が少なくとも５５０℃以上に加
熱されるため、一般のガラス基板は使用できないので高
価な石英基板を用いなければならず、広く利用されにく
い。
Ｈ4 ）ガスの熱分解により絶縁基板上にポリシリコン膜
を形成する構成が採られている。しかしながら、この熱
ＣＶＤ法では、絶縁基板が少なくとも５５０℃以上に加
熱されるため、一般のガラス基板は使用できないので高
価な石英基板を用いなければならず、広く利用されにく
い。
【０００５】一方、レーザアニール法は、安価なガラス
基板が利用でき、現在では主流の方法である。そして、
このレーザアニール法は、図６に示すように、レーザア
ニール処理装置１が用いられ、ガラス基板２を載置する
ステージ３を収容し例えば窒素ガス（Ｎ2 ）を大気圧で
密閉して窒素雰囲気となる筐体４を有している。
基板が利用でき、現在では主流の方法である。そして、
このレーザアニール法は、図６に示すように、レーザア
ニール処理装置１が用いられ、ガラス基板２を載置する
ステージ３を収容し例えば窒素ガス（Ｎ2 ）を大気圧で
密閉して窒素雰囲気となる筐体４を有している。
【０００６】なお、ガラス基板２は、例えば縦寸法が４
００mm、横寸法が５００mmの平板状で、図６および図７
に示すように、一面である上面にはあらかじめ窒化珪素
（ＳｉＮx ：ｘは整数）や酸化珪素（ＳｉＯy ：ｙは整
数）にて構成されるアンダーコート層６および厚さ寸法
が約５００オングストロームのアモルファスシリコン膜
７が順次積層形成され、液晶基板８を構成している。
００mm、横寸法が５００mmの平板状で、図６および図７
に示すように、一面である上面にはあらかじめ窒化珪素
（ＳｉＮx ：ｘは整数）や酸化珪素（ＳｉＯy ：ｙは整
数）にて構成されるアンダーコート層６および厚さ寸法
が約５００オングストロームのアモルファスシリコン膜
７が順次積層形成され、液晶基板８を構成している。
【０００７】また、これらアンダーコート層６およびア
モルファスシリコン膜７は、スパッタリング法により形
成する他に、膜厚分布が略均一となるモノシラン（Ｓｉ
Ｈ4）ガスのプラズマ化学蒸着（プラズマＣＶＤ）法に
より形成する。なお、このプラズマＣＶＤ法は、ガラス
基板２の温度が２５０℃〜３５０℃の間で行われる。こ
のプラズマＣＶＤ法により形成されたアモルファスシリ
コン膜７には、約１０原子％の水素が含まれている。こ
のため、レーザアニール、すなわちレーザ光を照射して
アモルファスシリコン膜７を多結晶化させてポリシリコ
ン膜7aに変化させる前に、ガラス基板２の軟化点以下の
温度である例えば５００℃で脱水素処理し、レーザ光の
照射時に水素が突沸することを抑えておく。
モルファスシリコン膜７は、スパッタリング法により形
成する他に、膜厚分布が略均一となるモノシラン（Ｓｉ
Ｈ4）ガスのプラズマ化学蒸着（プラズマＣＶＤ）法に
より形成する。なお、このプラズマＣＶＤ法は、ガラス
基板２の温度が２５０℃〜３５０℃の間で行われる。こ
のプラズマＣＶＤ法により形成されたアモルファスシリ
コン膜７には、約１０原子％の水素が含まれている。こ
のため、レーザアニール、すなわちレーザ光を照射して
アモルファスシリコン膜７を多結晶化させてポリシリコ
ン膜7aに変化させる前に、ガラス基板２の軟化点以下の
温度である例えば５００℃で脱水素処理し、レーザ光の
照射時に水素が突沸することを抑えておく。
【０００８】そして、筐体４内に収容されたステージ３
は、図示しない駆動手段にて例えば約１０mm／秒の速度
で水平方向に往復移動可能となっている。さらに、筐体
４には、ステージ３に対向する上方に位置して光透過窓
11が設けられている。
は、図示しない駆動手段にて例えば約１０mm／秒の速度
で水平方向に往復移動可能となっている。さらに、筐体
４には、ステージ３に対向する上方に位置して光透過窓
11が設けられている。
【０００９】また、レーザアニール処理装置１は、例え
ば約３０８nmのエキシマレーザ光12を出射するレーザ装
置13を備えている。このレーザ装置13は、例えばパルス
幅が約２０ｎ秒、周波数が約３００Ｈｚおよび平均出力
が約２００Ｗの特性を有する。さらに、レーザアニール
処理装置１は、レーザ装置13から出射されるエキシマレ
ーザ光12を整形する縦・横軸ホモジナイザ、スリット、
結像レンズおよびビームプロファイラなどを備えた光学
系装置14を備えている。そして、この光学系装置14は、
エキシマレーザ光12が光透過窓11を介して筐体４内に収
容された液晶基板８上で幅寸法が約０．５mm、長さ寸法
が約１５０mmの矩形状に、照射エネルギ密度が約４５０
mJ／cm2 で照射するように整形する。
ば約３０８nmのエキシマレーザ光12を出射するレーザ装
置13を備えている。このレーザ装置13は、例えばパルス
幅が約２０ｎ秒、周波数が約３００Ｈｚおよび平均出力
が約２００Ｗの特性を有する。さらに、レーザアニール
処理装置１は、レーザ装置13から出射されるエキシマレ
ーザ光12を整形する縦・横軸ホモジナイザ、スリット、
結像レンズおよびビームプロファイラなどを備えた光学
系装置14を備えている。そして、この光学系装置14は、
エキシマレーザ光12が光透過窓11を介して筐体４内に収
容された液晶基板８上で幅寸法が約０．５mm、長さ寸法
が約１５０mmの矩形状に、照射エネルギ密度が約４５０
mJ／cm2 で照射するように整形する。
【００１０】そして、液晶基板８にエキシマレーザ光12
を照射してレーザアニールしてアモルファスシリコン膜
７を多結晶化、すなわちポリシリコン膜7aに変化させ
る。このレーザアニールにより得られるポリシリコン膜
7aは、エキシマレーザ光12の照射エネルギ密度が大きく
なると、結晶粒は約０．５μｍ程度まで大きくなり、Ｔ
ＦＴ構造にした際に移動度として１００cm2 ／Ｖ以上と
なるのに十分な大きさとなる特性が得られる。しかしな
がら、図７に示すように、結晶粒界に山脈のような突起
7bがガラス基板２の全面に発生する。そして、この突起
7bは、アモルファスシリコン膜７の厚さ寸法が約５００
オングストロームであると、得られるポリシリコン膜7a
の平坦部で厚さ寸法が約５００オングストローム、突起
7bの部分で厚さ寸法が約１０００オングストロームとな
る。この突起7bは、明らかではないがエキシマレーザ光
12の照射により溶融して結晶化し冷却して固化する際に
不純物が粒界に追い出されるように偏析することにより
発生するものと思われる。そして、この突起7bは、加工
において膜残りを生じたり、形成されるゲート絶縁膜の
損傷や電解集中による耐圧低下を生じるなどの加工性や
信頼性の低下を生じる。
を照射してレーザアニールしてアモルファスシリコン膜
７を多結晶化、すなわちポリシリコン膜7aに変化させ
る。このレーザアニールにより得られるポリシリコン膜
7aは、エキシマレーザ光12の照射エネルギ密度が大きく
なると、結晶粒は約０．５μｍ程度まで大きくなり、Ｔ
ＦＴ構造にした際に移動度として１００cm2 ／Ｖ以上と
なるのに十分な大きさとなる特性が得られる。しかしな
がら、図７に示すように、結晶粒界に山脈のような突起
7bがガラス基板２の全面に発生する。そして、この突起
7bは、アモルファスシリコン膜７の厚さ寸法が約５００
オングストロームであると、得られるポリシリコン膜7a
の平坦部で厚さ寸法が約５００オングストローム、突起
7bの部分で厚さ寸法が約１０００オングストロームとな
る。この突起7bは、明らかではないがエキシマレーザ光
12の照射により溶融して結晶化し冷却して固化する際に
不純物が粒界に追い出されるように偏析することにより
発生するものと思われる。そして、この突起7bは、加工
において膜残りを生じたり、形成されるゲート絶縁膜の
損傷や電解集中による耐圧低下を生じるなどの加工性や
信頼性の低下を生じる。
【００１１】そこで、半導体の製造において行われる化
学研磨の方法を用いることも考えられる。しかしなが
ら、特に液晶表示装置用の液晶基板８のように面積が広
い場合には、この化学研磨により略均一に研磨すること
は非常に困難である。
学研磨の方法を用いることも考えられる。しかしなが
ら、特に液晶表示装置用の液晶基板８のように面積が広
い場合には、この化学研磨により略均一に研磨すること
は非常に困難である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、エキ
シマレーザ光12を照射してアモルファスシリコン膜７を
多結晶化させてポリシリコン膜7aを形成するレーザアニ
ール法では、結晶粒界に対応する表面に山脈状の突起7b
が形成されるため、膜残りやゲート絶縁膜の破損および
耐圧低下を生じる問題がある。
シマレーザ光12を照射してアモルファスシリコン膜７を
多結晶化させてポリシリコン膜7aを形成するレーザアニ
ール法では、結晶粒界に対応する表面に山脈状の突起7b
が形成されるため、膜残りやゲート絶縁膜の破損および
耐圧低下を生じる問題がある。
【００１３】本発明は、上記問題点に鑑みて、略均一な
表面のポリシリコン膜が得られる半導体膜の製造方法お
よび液晶表示装置を提供することを目的とする。
表面のポリシリコン膜が得られる半導体膜の製造方法お
よび液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に被着
したアモルファスシリコン膜をレーザアニールしてポリ
シリコン膜に変化させる際に、基板に超音波振動を与え
るもので、基板上に被着したアモルファスシリコン膜を
レーザアニールしてポリシリコン膜に変化させる際に基
板を超音波振動させることにより、不純物の偏析を阻止
して、表面に不純物の偏析による突起の発生を抑制す
る。
したアモルファスシリコン膜をレーザアニールしてポリ
シリコン膜に変化させる際に、基板に超音波振動を与え
るもので、基板上に被着したアモルファスシリコン膜を
レーザアニールしてポリシリコン膜に変化させる際に基
板を超音波振動させることにより、不純物の偏析を阻止
して、表面に不純物の偏析による突起の発生を抑制す
る。
【００１５】また、基板は、アモルファスシリコン膜が
レーザアニールされてからポリシリコン膜に変化するま
でに少なくとも前記基板の平面方向に１／４周期以上で
超音波振動されるもので、アモルファスシリコン膜がレ
ーザアニールされてからポリシリコン膜に変化するまで
に少なくとも基板を平面方向に１／４周期以上で超音波
振動させるので、不純物が偏析して発生する突起が固化
する前に少なくとも１回は振動されて得られるポリシリ
コン膜の表面が平坦化される。
レーザアニールされてからポリシリコン膜に変化するま
でに少なくとも前記基板の平面方向に１／４周期以上で
超音波振動されるもので、アモルファスシリコン膜がレ
ーザアニールされてからポリシリコン膜に変化するまで
に少なくとも基板を平面方向に１／４周期以上で超音波
振動させるので、不純物が偏析して発生する突起が固化
する前に少なくとも１回は振動されて得られるポリシリ
コン膜の表面が平坦化される。
【００１６】さらに、基板の超音波振動は、ＭＨｚ単位
以上であるもので、基板をＭＨｚ単位以上で超音波振動
させることにより、不純物が偏析して発生する突起が固
化する前に確実に振動させて得られるポリシリコン膜の
表面が平滑化される。
以上であるもので、基板をＭＨｚ単位以上で超音波振動
させることにより、不純物が偏析して発生する突起が固
化する前に確実に振動させて得られるポリシリコン膜の
表面が平滑化される。
【００１７】また、請求項１ないし３いずれか一記載の
半導体膜の製造方法により製造されたポリシリコン膜を
備えたもので、液晶表示装置に請求項１ないし３いずれ
か一記載の半導体膜の製造方法により製造されたポリシ
リコン膜を備えることにより、信頼性が向上し表示面の
大型化が容易に図れる。
半導体膜の製造方法により製造されたポリシリコン膜を
備えたもので、液晶表示装置に請求項１ないし３いずれ
か一記載の半導体膜の製造方法により製造されたポリシ
リコン膜を備えることにより、信頼性が向上し表示面の
大型化が容易に図れる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体膜の製造方
法の一実施の形態の製造装置の構成を図面を参照して説
明する。
法の一実施の形態の製造装置の構成を図面を参照して説
明する。
【００１９】なお、図６および図７に示す従来例に対応
する部分には、同一の符号を符して説明する。
する部分には、同一の符号を符して説明する。
【００２０】図１において、１はレーザアニール処理装
置で、このレーザアニール処理装置１は、ガラス基板２
を載置するステージ３を収容し例えば窒素ガス（Ｎ2 ）
を大気圧で密閉して窒素雰囲気となる筐体４を有してい
る。
置で、このレーザアニール処理装置１は、ガラス基板２
を載置するステージ３を収容し例えば窒素ガス（Ｎ2 ）
を大気圧で密閉して窒素雰囲気となる筐体４を有してい
る。
【００２１】なお、ガラス基板２は、例えば縦寸法が４
００mm、横寸法が５００mmの平板状で、図１および図２
に示すように、一面である上面にはあらかじめ窒化珪素
（ＳｉＮx ：ｘは整数）や酸化珪素（ＳｉＯy ：ｙは整
数）にて構成されるアンダーコート層６および厚さ寸法
が約５００オングストロームのアモルファスシリコン膜
７が順次積層形成され、液晶基板８を構成している。
００mm、横寸法が５００mmの平板状で、図１および図２
に示すように、一面である上面にはあらかじめ窒化珪素
（ＳｉＮx ：ｘは整数）や酸化珪素（ＳｉＯy ：ｙは整
数）にて構成されるアンダーコート層６および厚さ寸法
が約５００オングストロームのアモルファスシリコン膜
７が順次積層形成され、液晶基板８を構成している。
【００２２】また、これらアンダーコート層６およびア
モルファスシリコン膜７は、スパッタリング法により形
成する他に、膜厚分布が略均一となるモノシラン（Ｓｉ
Ｈ4）ガスのプラズマ化学蒸着（プラズマＣＶＤ）法に
より形成する。なお、このプラズマＣＶＤ法は、ガラス
基板２の温度が２５０℃〜３５０℃の間で行われる。こ
のプラズマＣＶＤ法により形成されたアモルファスシリ
コン膜７には、約１０原子％の水素が含まれている。こ
のため、レーザアニール、すなわちレーザ光を照射して
アモルファスシリコン膜７を多結晶化させてポリシリコ
ン膜7aに変化させる前に、ガラス基板２の軟化点以下の
温度である例えば５００℃で脱水素処理し、レーザ光の
照射時に水素が突沸することを抑えておく。
モルファスシリコン膜７は、スパッタリング法により形
成する他に、膜厚分布が略均一となるモノシラン（Ｓｉ
Ｈ4）ガスのプラズマ化学蒸着（プラズマＣＶＤ）法に
より形成する。なお、このプラズマＣＶＤ法は、ガラス
基板２の温度が２５０℃〜３５０℃の間で行われる。こ
のプラズマＣＶＤ法により形成されたアモルファスシリ
コン膜７には、約１０原子％の水素が含まれている。こ
のため、レーザアニール、すなわちレーザ光を照射して
アモルファスシリコン膜７を多結晶化させてポリシリコ
ン膜7aに変化させる前に、ガラス基板２の軟化点以下の
温度である例えば５００℃で脱水素処理し、レーザ光の
照射時に水素が突沸することを抑えておく。
【００２３】そして、筐体４内に収容されたステージ３
は、図示しない駆動手段にて例えば約１０mm／秒の速度
で水平方向に往復移動可能となっている。また、ステー
ジ３は、ケーブル９を介して筐体４外に配設された超音
波振動電源10に接続され、所定の振動数で超音波振動す
る。さらに、筐体４には、ステージ３に対向する上方に
位置して光透過窓11が設けられている。
は、図示しない駆動手段にて例えば約１０mm／秒の速度
で水平方向に往復移動可能となっている。また、ステー
ジ３は、ケーブル９を介して筐体４外に配設された超音
波振動電源10に接続され、所定の振動数で超音波振動す
る。さらに、筐体４には、ステージ３に対向する上方に
位置して光透過窓11が設けられている。
【００２４】また、レーザアニール処理装置１は、例え
ば約３０８nmのエキシマレーザ光12を出射するレーザ装
置13を備えている。このレーザ装置13は、例えばパルス
幅が約２０ｎ秒、周波数が約３００Ｈｚおよび平均出力
が約２００Ｗの特性を有する。さらに、レーザアニール
処理装置１は、レーザ装置13から出射されるエキシマレ
ーザ光12を整形する縦・横軸ホモジナイザ、スリット、
結像レンズおよびビームプロファイラなどを備えた光学
系装置14を備えている。そして、この光学系装置14は、
エキシマレーザ光12が光透過窓11を介して筐体４内に収
容された液晶基板８上で幅寸法が約０．５mm、長さ寸法
が約１５０mmの矩形状に、照射エネルギ密度が約４５０
mJ／cm2 で照射するように整形する。
ば約３０８nmのエキシマレーザ光12を出射するレーザ装
置13を備えている。このレーザ装置13は、例えばパルス
幅が約２０ｎ秒、周波数が約３００Ｈｚおよび平均出力
が約２００Ｗの特性を有する。さらに、レーザアニール
処理装置１は、レーザ装置13から出射されるエキシマレ
ーザ光12を整形する縦・横軸ホモジナイザ、スリット、
結像レンズおよびビームプロファイラなどを備えた光学
系装置14を備えている。そして、この光学系装置14は、
エキシマレーザ光12が光透過窓11を介して筐体４内に収
容された液晶基板８上で幅寸法が約０．５mm、長さ寸法
が約１５０mmの矩形状に、照射エネルギ密度が約４５０
mJ／cm2 で照射するように整形する。
【００２５】次に、上記レーザアニール処理装置１を用
いてアモルファスシリコン膜７をレーザアニールして多
結晶化する動作を図面を参照して説明する。
いてアモルファスシリコン膜７をレーザアニールして多
結晶化する動作を図面を参照して説明する。
【００２６】まず、あらかじめ例えば縦寸法が４００m
m、横寸法が５００mmの平板状のガラス基板２の上面
に、窒化珪素（ＳｉＮx ：ｘは整数）や酸化珪素（Ｓｉ
Ｏy ：ｙは整数）にて構成されるアンダーコート層６お
よび厚さ寸法が約５００オングストロームのアモルファ
スシリコン膜７を順次積層形成して構成された液晶基板
８を、ステージ３上に載置するとともに、窒素ガス（Ｎ
2 ）を大気圧で筐体４内に密閉しておく。
m、横寸法が５００mmの平板状のガラス基板２の上面
に、窒化珪素（ＳｉＮx ：ｘは整数）や酸化珪素（Ｓｉ
Ｏy ：ｙは整数）にて構成されるアンダーコート層６お
よび厚さ寸法が約５００オングストロームのアモルファ
スシリコン膜７を順次積層形成して構成された液晶基板
８を、ステージ３上に載置するとともに、窒素ガス（Ｎ
2 ）を大気圧で筐体４内に密閉しておく。
【００２７】そして、図３に示すように、ステージ３を
超音波振動電源10にて例えば約３０ＭＨｚの振動数で超
音波振動させるとともに図示しない駆動手段にて例えば
約１０mm／秒の速度で水平方向に往復移動しつつ、レー
ザ装置13から出射され光学系装置14を介して整形された
エキシマレーザ光12を、筐体４の光透過窓11を介して液
晶基板８上に幅寸法が約０．５mm、長さ寸法が約１５０
mmの矩形状に照射する。
超音波振動電源10にて例えば約３０ＭＨｚの振動数で超
音波振動させるとともに図示しない駆動手段にて例えば
約１０mm／秒の速度で水平方向に往復移動しつつ、レー
ザ装置13から出射され光学系装置14を介して整形された
エキシマレーザ光12を、筐体４の光透過窓11を介して液
晶基板８上に幅寸法が約０．５mm、長さ寸法が約１５０
mmの矩形状に照射する。
【００２８】このエキシマレーザ光12の照射により、液
晶基板８の表面の温度であるアモルファスシリコン膜７
の温度は、図４に示すように照射開始時間t1より急激に
上昇し、時間t2でシリコンの融点１４１４℃に達してア
モルファスシリコン膜７が溶融し始め、溶け終わる時間
t3まで温度は一定となる。そして、溶け終わると、エキ
シマレーザ光12の出射の停止であるパルス終端時間t4ま
で温度はさらに上昇し続ける。このエキシマレーザ光12
の照射終了から溶融したシリコンは冷え始め、時間t5で
固化し始めて多数の結晶が生成し、時間t6まで一定の温
度で多数の結晶が成長して時間t6で完全に固化してポリ
シリコン膜7aが得られ、以降液晶基板８全体が冷却す
る。
晶基板８の表面の温度であるアモルファスシリコン膜７
の温度は、図４に示すように照射開始時間t1より急激に
上昇し、時間t2でシリコンの融点１４１４℃に達してア
モルファスシリコン膜７が溶融し始め、溶け終わる時間
t3まで温度は一定となる。そして、溶け終わると、エキ
シマレーザ光12の出射の停止であるパルス終端時間t4ま
で温度はさらに上昇し続ける。このエキシマレーザ光12
の照射終了から溶融したシリコンは冷え始め、時間t5で
固化し始めて多数の結晶が生成し、時間t6まで一定の温
度で多数の結晶が成長して時間t6で完全に固化してポリ
シリコン膜7aが得られ、以降液晶基板８全体が冷却す
る。
【００２９】ここで、アモルファスシリコン膜７がエキ
シマレーザ光12を照射されてレーザアニールされてから
ポリシリコン膜7aに変化するまでの時間t1から時間t6ま
での時間は、アンダーコート層６の有無や種類、液晶基
板８の周囲の雰囲気、大気圧か真空状態かなどの圧力状
態などの熱の放熱状態により異なるが、上記実施の形態
の条件においては約１００ｎ秒単位程度と考えられる。
シマレーザ光12を照射されてレーザアニールされてから
ポリシリコン膜7aに変化するまでの時間t1から時間t6ま
での時間は、アンダーコート層６の有無や種類、液晶基
板８の周囲の雰囲気、大気圧か真空状態かなどの圧力状
態などの熱の放熱状態により異なるが、上記実施の形態
の条件においては約１００ｎ秒単位程度と考えられる。
【００３０】また、エキシマレーザ光12が照射されてレ
ーザアニールされポリシリコン膜7aに変化する間、ステ
ージ３上に載置された液晶基板８には、約３０ＭＨｚの
振動数で超音波振動が加えられている。このため、表面
が平滑なポリシリコン膜7aが得られる。これは、溶融し
てから多結晶化して固化しポリシリコン膜7aに変化する
までに、振動により溶融したシリコンが流動する状態と
なり、不純物の偏析が阻止され、表面に不純物の偏析に
よる突起の発生が抑制される現象が生じたものと考えら
れる。
ーザアニールされポリシリコン膜7aに変化する間、ステ
ージ３上に載置された液晶基板８には、約３０ＭＨｚの
振動数で超音波振動が加えられている。このため、表面
が平滑なポリシリコン膜7aが得られる。これは、溶融し
てから多結晶化して固化しポリシリコン膜7aに変化する
までに、振動により溶融したシリコンが流動する状態と
なり、不純物の偏析が阻止され、表面に不純物の偏析に
よる突起の発生が抑制される現象が生じたものと考えら
れる。
【００３１】なお、この超音波振動は、上述のポリシリ
コン膜7aが得られるまでの時間t1から時間t6までの約１
００ｎ秒単位程度の時間の間に、流動して表面が平滑と
なるように、液晶基板８に少なくとも膜の平面方向であ
る水平方向に１／４振動である１／４周期以上の振動を
加える必要がある。このため、おおよそ２．５ＭＨｚ以
上の周波数を有する超音波振動を加える必要があること
がわかる。
コン膜7aが得られるまでの時間t1から時間t6までの約１
００ｎ秒単位程度の時間の間に、流動して表面が平滑と
なるように、液晶基板８に少なくとも膜の平面方向であ
る水平方向に１／４振動である１／４周期以上の振動を
加える必要がある。このため、おおよそ２．５ＭＨｚ以
上の周波数を有する超音波振動を加える必要があること
がわかる。
【００３２】次に、上記レーザアニール処理装置１を用
いてレーザアニールの際に加える超音波振動の条件と得
られるポリシリコン膜7aの表面の平滑性との関係につい
て説明する。
いてレーザアニールの際に加える超音波振動の条件と得
られるポリシリコン膜7aの表面の平滑性との関係につい
て説明する。
【００３３】そして、超音波振動の条件としては、振動
数が０である振動を加えない条件、振動数が１ＭＨｚ、
５ＭＨｚ、１０ＭＨｚおよび３０ＭＨｚの各条件で加
え、レーザアニールした。この結果を図５に示す。な
お、この図５は、横軸が出力１００Ｗでの振動数、縦軸
が得られたポリシリコン膜7aの表面に発生した突起の高
さ寸法である。
数が０である振動を加えない条件、振動数が１ＭＨｚ、
５ＭＨｚ、１０ＭＨｚおよび３０ＭＨｚの各条件で加
え、レーザアニールした。この結果を図５に示す。な
お、この図５は、横軸が出力１００Ｗでの振動数、縦軸
が得られたポリシリコン膜7aの表面に発生した突起の高
さ寸法である。
【００３４】この図５に示す結果から、振動数が１ＭＨ
ｚまでは、従来の振動を加えないものとほとんど同様に
突起が発生して、超音波振動の効果は認められなかった
が、５ＭＨｚ程度から超音波振動の効果が認められ、１
０ＭＨｚでは突起の高さ寸法が７００オングストローム
まで低くなり、３０ＭＨｚでは完全に平坦となった。
ｚまでは、従来の振動を加えないものとほとんど同様に
突起が発生して、超音波振動の効果は認められなかった
が、５ＭＨｚ程度から超音波振動の効果が認められ、１
０ＭＨｚでは突起の高さ寸法が７００オングストローム
まで低くなり、３０ＭＨｚでは完全に平坦となった。
【００３５】上述したように、レーザアニールによりア
モルファスシリコン膜７を多結晶化してポリシリコン膜
7aに変化させる際に、超音波振動を与えることにより、
不純物の偏析が阻止され、表面に不純物の偏析による突
起の発生が抑制されて、表面が平坦なポリシリコン膜7a
が得られる。このため、膜残り、あるいは、後に表面に
設けられ薄膜トランジスタ（Thin FilmTansistor：ＴＦ
Ｔ）構造を構成するゲート絶縁膜の破損および電解集中
による耐圧低下を防止でき、加工の均一性および信頼性
を向上できる。
モルファスシリコン膜７を多結晶化してポリシリコン膜
7aに変化させる際に、超音波振動を与えることにより、
不純物の偏析が阻止され、表面に不純物の偏析による突
起の発生が抑制されて、表面が平坦なポリシリコン膜7a
が得られる。このため、膜残り、あるいは、後に表面に
設けられ薄膜トランジスタ（Thin FilmTansistor：ＴＦ
Ｔ）構造を構成するゲート絶縁膜の破損および電解集中
による耐圧低下を防止でき、加工の均一性および信頼性
を向上できる。
【００３６】また、アモルファスシリコン膜７がエキシ
マレーザ光12を照射されてから多結晶化して固化しポリ
シリコン膜7aに変化するまでに、少なくとも液晶基板８
を平面方向に１／４周期以上で超音波振動させるため、
不純物が偏析して発生する突起が固化する前に少なくと
も１回は振動されるので、得られるポリシリコン膜7aの
表面が確実に平滑化される。
マレーザ光12を照射されてから多結晶化して固化しポリ
シリコン膜7aに変化するまでに、少なくとも液晶基板８
を平面方向に１／４周期以上で超音波振動させるため、
不純物が偏析して発生する突起が固化する前に少なくと
も１回は振動されるので、得られるポリシリコン膜7aの
表面が確実に平滑化される。
【００３７】さらに、液晶基板８をＭＨｚ単位以上で超
音波振動させることにより、固化してポリシリコン膜7a
に変化する前に確実に振動が加えられて不純物の偏析に
よる突起の発生を防止でき、得られる表面が平坦なポリ
シリコン膜7aが確実に得られる。
音波振動させることにより、固化してポリシリコン膜7a
に変化する前に確実に振動が加えられて不純物の偏析に
よる突起の発生を防止でき、得られる表面が平坦なポリ
シリコン膜7aが確実に得られる。
【００３８】なお、上記実施の形態において、液晶表示
装置のＴＦＴ構造を形成するためにアモルファスシリコ
ン膜７をレーザアニールしてポリシリコン膜7aに変化さ
せる方法について説明したが、レーザアニールにて表面
が平坦なポリシリコン膜7aを得るためのいずれのものを
対象とすることができる。
装置のＴＦＴ構造を形成するためにアモルファスシリコ
ン膜７をレーザアニールしてポリシリコン膜7aに変化さ
せる方法について説明したが、レーザアニールにて表面
が平坦なポリシリコン膜7aを得るためのいずれのものを
対象とすることができる。
【００３９】また、厚さ寸法が５００オングストローム
のアモルファスシリコン膜７にパルス幅が約２０ｎ秒で
周波数が約３００Ｈｚのエキシマレーザ光12を照射し
て、少なくともおおよそ２．５ＭＨｚ以上の振動数で超
音波振動して説明したが、膜厚やレーザ特性により効果
が現れる超音波振動数は変わる。
のアモルファスシリコン膜７にパルス幅が約２０ｎ秒で
周波数が約３００Ｈｚのエキシマレーザ光12を照射し
て、少なくともおおよそ２．５ＭＨｚ以上の振動数で超
音波振動して説明したが、膜厚やレーザ特性により効果
が現れる超音波振動数は変わる。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、基板上に被着したアモ
ルファスシリコン膜をレーザアニールしてポリシリコン
膜に変化させる際に基板に超音波振動を与えるため、不
純物の偏析を阻止して表面に不純物の偏析による突起の
発生を抑制でき、表面が平坦なポリシリコン膜ができ
る。
ルファスシリコン膜をレーザアニールしてポリシリコン
膜に変化させる際に基板に超音波振動を与えるため、不
純物の偏析を阻止して表面に不純物の偏析による突起の
発生を抑制でき、表面が平坦なポリシリコン膜ができ
る。
【００４１】また、アモルファスシリコン膜がレーザア
ニールされてからポリシリコン膜に変化するまでに少な
くとも基板を平面方向に１／４周期以上で超音波振動さ
せるため、ポリシリコン膜に変化する前に少なくとも１
回は振動されるので、不純物の偏析による突起の発生が
抑制され、得られるポリシリコン膜の表面が確実に平坦
にできる。
ニールされてからポリシリコン膜に変化するまでに少な
くとも基板を平面方向に１／４周期以上で超音波振動さ
せるため、ポリシリコン膜に変化する前に少なくとも１
回は振動されるので、不純物の偏析による突起の発生が
抑制され、得られるポリシリコン膜の表面が確実に平坦
にできる。
【００４２】さらに、基板をＭＨｚ単位以上で超音波振
動させるため、固化する前に確実に振動させて確実に表
面が平坦なポリシリコン膜ができる。
動させるため、固化する前に確実に振動させて確実に表
面が平坦なポリシリコン膜ができる。
【図１】本発明の実施の一形態のレーザアニール処理装
置を示すブロック図である。
置を示すブロック図である。
【図２】同上液晶基板を示す断面図である。
【図３】同上エキシマレーザ光が照射されている液晶基
板を示す断面図である。
板を示す断面図である。
【図４】同上エキシマレーザ光が照射されることによる
シリコンの状態変化を説明するグラフである。
シリコンの状態変化を説明するグラフである。
【図５】同上レーザアニールの際の超音波振動の振動数
と突起の高さ寸法との関係を示すグラフである。
と突起の高さ寸法との関係を示すグラフである。
【図６】従来例のレーザアニール処理装置を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図７】同上レーザアニールによりアモルファスシリコ
ン膜が多結晶化されてポリシリコン膜に変化された液晶
基板を示す断面図である。
ン膜が多結晶化されてポリシリコン膜に変化された液晶
基板を示す断面図である。
２ 基板 ７ アモルファスシリコン膜 7a ポリシリコン膜 10 超音波振動電源 12 レーザ光
Claims (4)
- 【請求項１】 基板上に被着したアモルファスシリコン
膜をレーザアニールしてポリシリコン膜に変化させる際
に、基板に超音波振動を与えることを特徴とする半導体
膜の製造方法。 - 【請求項２】 基板は、アモルファスシリコン膜がレー
ザアニールされてからポリシリコン膜に変化するまでに
少なくとも前記基板の平面方向に１／４周期以上で超音
波振動されることを特徴とした請求項１記載の半導体膜
の製造方法。 - 【請求項３】 基板の超音波振動は、ＭＨｚ単位以上で
あることを特徴とした請求項１記載の半導体膜の製造方
法。 - 【請求項４】 請求項１ないし３いずれか一記載の半導
体膜の製造方法により製造されたポリシリコン膜を備え
たことを特徴とする液晶表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP662698A JPH11204433A (ja) | 1998-01-16 | 1998-01-16 | 半導体膜の製造方法および液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP662698A JPH11204433A (ja) | 1998-01-16 | 1998-01-16 | 半導体膜の製造方法および液晶表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11204433A true JPH11204433A (ja) | 1999-07-30 |
Family
ID=11643583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP662698A Pending JPH11204433A (ja) | 1998-01-16 | 1998-01-16 | 半導体膜の製造方法および液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11204433A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020085577A (ko) * | 2001-05-09 | 2002-11-16 | 아남반도체 주식회사 | 게이트전극 제조방법 |
| JP2004179653A (ja) * | 2002-11-15 | 2004-06-24 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体膜の作製方法及び半導体装置の作製方法、並びにレーザー処理装置 |
| US7232715B2 (en) | 2002-11-15 | 2007-06-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for fabricating semiconductor film and semiconductor device and laser processing apparatus |
| JP2011238812A (ja) * | 2010-05-12 | 2011-11-24 | Japan Steel Works Ltd:The | 結晶化半導体薄膜の製造方法および結晶化半導体薄膜 |
-
1998
- 1998-01-16 JP JP662698A patent/JPH11204433A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020085577A (ko) * | 2001-05-09 | 2002-11-16 | 아남반도체 주식회사 | 게이트전극 제조방법 |
| JP2004179653A (ja) * | 2002-11-15 | 2004-06-24 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体膜の作製方法及び半導体装置の作製方法、並びにレーザー処理装置 |
| US7232715B2 (en) | 2002-11-15 | 2007-06-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for fabricating semiconductor film and semiconductor device and laser processing apparatus |
| JP4610178B2 (ja) * | 2002-11-15 | 2011-01-12 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
| US8106330B2 (en) | 2002-11-15 | 2012-01-31 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for fabricating semiconductor film and semiconductor device and laser processing apparatus |
| JP2011238812A (ja) * | 2010-05-12 | 2011-11-24 | Japan Steel Works Ltd:The | 結晶化半導体薄膜の製造方法および結晶化半導体薄膜 |
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