JPH11345783A - 非単結晶薄膜のレーザー結晶化方法 - Google Patents
非単結晶薄膜のレーザー結晶化方法Info
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- JPH11345783A JPH11345783A JP15136598A JP15136598A JPH11345783A JP H11345783 A JPH11345783 A JP H11345783A JP 15136598 A JP15136598 A JP 15136598A JP 15136598 A JP15136598 A JP 15136598A JP H11345783 A JPH11345783 A JP H11345783A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パルスレーザービームの強度ムラに起因する
結晶化薄膜の結晶化ムラを防止する。また、結晶化薄膜
を用いて作製される素子の均一性及び歩留まりを向上さ
せる。 【解決手段】 基板上の非単結晶薄膜２に対してパルス
レーザービーム１を走査させて重畳照射することにより
結晶化する方法であって、パルスレーザービーム１を走
査させて重畳照射する工程を複数回行い、各々の走査方
向軸が互いに５〜９０度の角度をなすようにする。
結晶化薄膜の結晶化ムラを防止する。また、結晶化薄膜
を用いて作製される素子の均一性及び歩留まりを向上さ
せる。 【解決手段】 基板上の非単結晶薄膜２に対してパルス
レーザービーム１を走査させて重畳照射することにより
結晶化する方法であって、パルスレーザービーム１を走
査させて重畳照射する工程を複数回行い、各々の走査方
向軸が互いに５〜９０度の角度をなすようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置用の
薄膜トランジスタ、イメージセンサ、あるいはＳＲＡＭ
等の製造工程に用いられる非単結晶薄膜のレーザー結晶
化方法に関するものである。
薄膜トランジスタ、イメージセンサ、あるいはＳＲＡＭ
等の製造工程に用いられる非単結晶薄膜のレーザー結晶
化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、液晶表示装置はノートパソコンや
ビデオカメラのモニター等の需要により、大型化、高精
細化の要求がますます高まっている。この要求に答える
ものとして、低温ポリシリコン薄膜トランジスタアレイ
を用いた液晶表示装置は、最近の製造技術の進展により
量産化への動きが本格化してきた。
ビデオカメラのモニター等の需要により、大型化、高精
細化の要求がますます高まっている。この要求に答える
ものとして、低温ポリシリコン薄膜トランジスタアレイ
を用いた液晶表示装置は、最近の製造技術の進展により
量産化への動きが本格化してきた。
【０００３】低温ポリシリコン薄膜トランジスタアレイ
に用いられるポリシリコン層の形成では、一般に非晶質
Ｓｉ薄膜をエキシマレーザー照射によりアニール（以降
エキシマレーザー結晶化とする）する方法が用いられ
る。
に用いられるポリシリコン層の形成では、一般に非晶質
Ｓｉ薄膜をエキシマレーザー照射によりアニール（以降
エキシマレーザー結晶化とする）する方法が用いられ
る。
【０００４】図３に、非晶質Ｓｉ薄膜に対して断面をラ
イン状に成形したパルスレーザービームを重畳照射して
結晶化する従来のレーザー結晶化方法の一例を説明する
模式図を示す。図３を用いて説明すると、まず基板４上
に形成された非晶質Ｓｉ薄膜２に対してパルスレーザー
ビーム１ａを照射して照射領域に多結晶Ｓｉ薄膜を形成
する。続いてパルスレーザービーム１ａの照射領域に重
畳するようにパルスレーザービーム１ｂを走査して照射
する。同様の過程を繰り返すことによって基板全面に隙
間なく多結晶Ｓｉ薄膜３を形成する。ここでパルスレー
ザービーム１ａ、１ｂの長軸径は２００ｍｍ、短軸径は
４００μｍ、平均ビーム強度は300mJ/cm 2であり、ビー
ム重畳照射方向はビーム長軸方向に対して９０度をなす
方向で２０μｍピッチで重畳照射する。また、一般にラ
イン状のレーザービームは一軸方向のみの重畳照射で基
板全面の結晶化が可能であるため、主にレーザー結晶化
工程時間の短縮の観点から用いられることが多い。
イン状に成形したパルスレーザービームを重畳照射して
結晶化する従来のレーザー結晶化方法の一例を説明する
模式図を示す。図３を用いて説明すると、まず基板４上
に形成された非晶質Ｓｉ薄膜２に対してパルスレーザー
ビーム１ａを照射して照射領域に多結晶Ｓｉ薄膜を形成
する。続いてパルスレーザービーム１ａの照射領域に重
畳するようにパルスレーザービーム１ｂを走査して照射
する。同様の過程を繰り返すことによって基板全面に隙
間なく多結晶Ｓｉ薄膜３を形成する。ここでパルスレー
ザービーム１ａ、１ｂの長軸径は２００ｍｍ、短軸径は
４００μｍ、平均ビーム強度は300mJ/cm 2であり、ビー
ム重畳照射方向はビーム長軸方向に対して９０度をなす
方向で２０μｍピッチで重畳照射する。また、一般にラ
イン状のレーザービームは一軸方向のみの重畳照射で基
板全面の結晶化が可能であるため、主にレーザー結晶化
工程時間の短縮の観点から用いられることが多い。
【０００５】図４に、ビーム長軸方向５に対して９０度
をなす方向に重畳照射する従来のレーザー結晶化方法を
示す説明図を、また、図５に、図４の基板面内のＡ−
Ａ’線上のパルスレーザービーム毎の照射強度履歴を示
す。図４、図５に示すように、現有するライン状レーザ
ービームの成形光学系の性能ではビームの長軸上でｐ−
ｐ値幅が数％の強度ムラが存在しており、ビーム長軸方
向に対して９０度をなす方向に重畳照射すると同一強度
のビーム部分が重畳照射されることになる。
をなす方向に重畳照射する従来のレーザー結晶化方法を
示す説明図を、また、図５に、図４の基板面内のＡ−
Ａ’線上のパルスレーザービーム毎の照射強度履歴を示
す。図４、図５に示すように、現有するライン状レーザ
ービームの成形光学系の性能ではビームの長軸上でｐ−
ｐ値幅が数％の強度ムラが存在しており、ビーム長軸方
向に対して９０度をなす方向に重畳照射すると同一強度
のビーム部分が重畳照射されることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来例で示し
たレーザー結晶化方法には次に示すような課題があっ
た。従来のレーザー結晶化方法によればビーム長軸方向
に対して９０度をなす方向に重畳照射するため、ビーム
長軸上の強度の小さい部分が最初照射される領域はそれ
以降も強度の小さい部分のみ重畳照射され、同様に最初
強度の大きい部分はそれ以降も強度の大きい部分のみ重
畳照射される。レーザー結晶化により形成する多結晶Ｓ
ｉ薄膜の結晶化率はビーム強度に依存するから、ビーム
強度ムラを有するレーザビームの重畳照射により、直線
状の結晶化ムラを生じさせることになる。
たレーザー結晶化方法には次に示すような課題があっ
た。従来のレーザー結晶化方法によればビーム長軸方向
に対して９０度をなす方向に重畳照射するため、ビーム
長軸上の強度の小さい部分が最初照射される領域はそれ
以降も強度の小さい部分のみ重畳照射され、同様に最初
強度の大きい部分はそれ以降も強度の大きい部分のみ重
畳照射される。レーザー結晶化により形成する多結晶Ｓ
ｉ薄膜の結晶化率はビーム強度に依存するから、ビーム
強度ムラを有するレーザビームの重畳照射により、直線
状の結晶化ムラを生じさせることになる。
【０００７】本発明者の実験によれば、従来のレーザー
結晶化方法にて形成した多結晶Ｓｉ薄膜を用いて薄膜ト
ランジスタアレイを作製したところ、特性が劣るトラン
ジスタ群がビーム走査軸と平行方向に直線状に分布して
いる箇所が数箇所見られた。
結晶化方法にて形成した多結晶Ｓｉ薄膜を用いて薄膜ト
ランジスタアレイを作製したところ、特性が劣るトラン
ジスタ群がビーム走査軸と平行方向に直線状に分布して
いる箇所が数箇所見られた。
【０００８】そこで本発明は、従来のパルスレーザービ
ームを用いながら、結晶化のムラを低減するとともに、
この結晶化後の薄膜を用いて作製される素子の歩留まり
を向上することを目的とする。
ームを用いながら、結晶化のムラを低減するとともに、
この結晶化後の薄膜を用いて作製される素子の歩留まり
を向上することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は以下の構成とする。
めに本発明は以下の構成とする。
【００１０】即ち、本発明にかかる非単結晶薄膜のレー
ザー結晶化方法は、基板上の非単結晶薄膜に対してパル
スレーザービームを走査させて重畳照射することにより
結晶化する方法であって、前記パルスレーザービームを
走査させて重畳照射する工程を複数回行い、各々の走査
方向軸が互いに５〜９０度の角度をなすことを特徴とす
る。
ザー結晶化方法は、基板上の非単結晶薄膜に対してパル
スレーザービームを走査させて重畳照射することにより
結晶化する方法であって、前記パルスレーザービームを
走査させて重畳照射する工程を複数回行い、各々の走査
方向軸が互いに５〜９０度の角度をなすことを特徴とす
る。
【００１１】本発明によれば、最初のパルスレーザービ
ーム走査による重畳照射の工程において、仮に平均ビー
ム強度に対して大きく外れた強度にて照射された領域が
あったとしても、次の工程のパルスレーザービームは基
板に対して照射位置がずれる。したがって、ある領域が
各工程で照射されるビーム強度は一定ではなくなるの
で、基板面内の全ての領域で平均的な結晶化率にほぼ収
束し、結晶化のムラが低減される。この結果、この結晶
化膜を用いて作製される素子の歩留まりを向上すること
が可能である。
ーム走査による重畳照射の工程において、仮に平均ビー
ム強度に対して大きく外れた強度にて照射された領域が
あったとしても、次の工程のパルスレーザービームは基
板に対して照射位置がずれる。したがって、ある領域が
各工程で照射されるビーム強度は一定ではなくなるの
で、基板面内の全ての領域で平均的な結晶化率にほぼ収
束し、結晶化のムラが低減される。この結果、この結晶
化膜を用いて作製される素子の歩留まりを向上すること
が可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１及び図２を用いて説明する。
て、図１及び図２を用いて説明する。
【００１３】（実施の形態）図１は、本発明のレーザー
結晶化方法を示す説明図であり、（ａ）は第１工程にお
けるパルスレーザービームの重畳照射を示し、（ｂ）は
第１工程におけるパルスレーザービームの走査方向軸に
対して９０度の角度をなす方向に走査する第２工程の重
畳照射を示している。図１（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、第１工程にてパルスレーザービーム１を非晶質Ｓｉ
薄膜２に対して重畳照射して多結晶Ｓｉ薄膜３ａを形成
した後、第２工程にて前記パルスレーザービーム１の走
査方向を９０度回転し、走査させて重畳照射して多結晶
Ｓｉ薄膜３ｂを形成する。ここで、ビームの短軸径は４
００μｍ、長軸径は２００ｍｍ、平均ビーム強度は300m
J/cm2であり、約１ｍｍ間隔で最大±１０％の強度ムラ
がある。また１ショット毎のビームの走査ピッチは４０
μｍである。
結晶化方法を示す説明図であり、（ａ）は第１工程にお
けるパルスレーザービームの重畳照射を示し、（ｂ）は
第１工程におけるパルスレーザービームの走査方向軸に
対して９０度の角度をなす方向に走査する第２工程の重
畳照射を示している。図１（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、第１工程にてパルスレーザービーム１を非晶質Ｓｉ
薄膜２に対して重畳照射して多結晶Ｓｉ薄膜３ａを形成
した後、第２工程にて前記パルスレーザービーム１の走
査方向を９０度回転し、走査させて重畳照射して多結晶
Ｓｉ薄膜３ｂを形成する。ここで、ビームの短軸径は４
００μｍ、長軸径は２００ｍｍ、平均ビーム強度は300m
J/cm2であり、約１ｍｍ間隔で最大±１０％の強度ムラ
がある。また１ショット毎のビームの走査ピッチは４０
μｍである。
【００１４】図２に基板上の非晶質Ｓｉ薄膜に対してビ
ーム強度270、300、330mJ/cm2で１０ショット（第１工
程）、続いて270、300、330mJ/cm2で１０ショット（第
２工程）をスポット照射した領域の各々の結晶化率を示
す。図２に示すように、第１工程にて270あるいは330mJ
/cm2で照射した領域においても、第２工程にて300mJ/cm
2で照射すれば結晶化率はＣ０に近くなる。したがっ
て、図１のようなレーザー結晶化方法をとることによ
り、第１工程と第２工程との間で同一強度のビーム部分
が重畳照射されるよりも、いずれかの工程で平均強度の
300mJ/cm2近傍で照射される確率が大きくなるため、結
果として基板面内の結晶化率は全面にわたってＣ０に近
くなり、多結晶薄膜の結晶化ムラが少なくなる。
ーム強度270、300、330mJ/cm2で１０ショット（第１工
程）、続いて270、300、330mJ/cm2で１０ショット（第
２工程）をスポット照射した領域の各々の結晶化率を示
す。図２に示すように、第１工程にて270あるいは330mJ
/cm2で照射した領域においても、第２工程にて300mJ/cm
2で照射すれば結晶化率はＣ０に近くなる。したがっ
て、図１のようなレーザー結晶化方法をとることによ
り、第１工程と第２工程との間で同一強度のビーム部分
が重畳照射されるよりも、いずれかの工程で平均強度の
300mJ/cm2近傍で照射される確率が大きくなるため、結
果として基板面内の結晶化率は全面にわたってＣ０に近
くなり、多結晶薄膜の結晶化ムラが少なくなる。
【００１５】ここで、本実施例では多重ショットの平均
強度が200〜400mJ/cm2の範囲にあると、上記と同様の効
果が得られるので好ましい。
強度が200〜400mJ/cm2の範囲にあると、上記と同様の効
果が得られるので好ましい。
【００１６】また、上記例ではビームの短軸径が４００
μｍ、長軸径が２００ｍｍの場合を例に説明したが、本
発明はこれに限定されず、長軸径と短軸径との比が１０
０以上であれば、上記と同様の効果が得られる。
μｍ、長軸径が２００ｍｍの場合を例に説明したが、本
発明はこれに限定されず、長軸径と短軸径との比が１０
０以上であれば、上記と同様の効果が得られる。
【００１７】また、上記例では第１工程と第２工程との
ビーム走査軸が互いに９０度をなす場合を説明したが、
５〜９０度の範囲であれば同様の効果が得られる。
ビーム走査軸が互いに９０度をなす場合を説明したが、
５〜９０度の範囲であれば同様の効果が得られる。
【００１８】さらに３回以上の重畳照射工程を行う場合
も、その少なくとも１工程の走査方向を上記と同様に変
えることにより同様の効果が得られる。
も、その少なくとも１工程の走査方向を上記と同様に変
えることにより同様の効果が得られる。
【００１９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来のパ
ルスレーザービームを用いながら、形成されるべき多結
晶薄膜の結晶化ムラを容易に低減することができる。ま
た、この結晶化後の薄膜を用いて作製される素子の歩留
まり向上にも有効である。
ルスレーザービームを用いながら、形成されるべき多結
晶薄膜の結晶化ムラを容易に低減することができる。ま
た、この結晶化後の薄膜を用いて作製される素子の歩留
まり向上にも有効である。
【図１】 本発明の非晶質Ｓｉ薄膜のレーザー結晶化方
法を示す説明図であって、（ａ）は第１工程、（ｂ）は
第２工程をそれぞれ示す。
法を示す説明図であって、（ａ）は第１工程、（ｂ）は
第２工程をそれぞれ示す。
【図２】 非晶質Ｓｉ薄膜に対してパルスレーザービー
ムを第１工程及び第２工程においてビーム強度を変えて
スポット照射したときの結晶化率を示す図である。
ムを第１工程及び第２工程においてビーム強度を変えて
スポット照射したときの結晶化率を示す図である。
【図３】 従来のパルスレーザービームの重畳照射によ
る非晶質Ｓｉ薄膜のレーザー結晶化工程を説明する模式
図である。
る非晶質Ｓｉ薄膜のレーザー結晶化工程を説明する模式
図である。
【図４】 従来の非晶質Ｓｉ薄膜のレーザー結晶化方法
の説明図である。
の説明図である。
【図５】 図４の基板面内のＡ−Ａ’線上のパルスレー
ザービーム毎の照射強度履歴の一例を示した図である。
ザービーム毎の照射強度履歴の一例を示した図である。
１ パルスレーザービーム １ａ 照射パルスレーザービーム １ｂ 次照射パルスレーザービーム ２ 非晶質Ｓｉ薄膜 ３ａ 多結晶Ｓｉ薄膜 ３ｂ 多結晶Ｓｉ薄膜 ４ 基板 ５ ビーム長軸方向
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上の非単結晶薄膜に対してパルスレ
ーザービームを走査させて重畳照射することにより結晶
化する方法であって、前記パルスレーザービームを走査
させて重畳照射する工程を複数回行い、各々の走査方向
軸が互いに５〜９０度の角度をなすことを特徴とする非
単結晶薄膜のレーザー結晶化方法。 - 【請求項２】 前記パルスレーザービームの長軸径と短
軸径との比が１００以上である請求項１に記載の非単結
晶薄膜のレーザー結晶化方法。 - 【請求項３】 前記パルスレーザービームの空間平均強
度が２００〜４００ｍＪ／ｃｍ2である請求項１又は２
に記載の非単結晶薄膜のレーザー結晶化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15136598A JPH11345783A (ja) | 1998-06-01 | 1998-06-01 | 非単結晶薄膜のレーザー結晶化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15136598A JPH11345783A (ja) | 1998-06-01 | 1998-06-01 | 非単結晶薄膜のレーザー結晶化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11345783A true JPH11345783A (ja) | 1999-12-14 |
Family
ID=15516958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15136598A Pending JPH11345783A (ja) | 1998-06-01 | 1998-06-01 | 非単結晶薄膜のレーザー結晶化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11345783A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002057105A (ja) * | 2000-08-14 | 2002-02-22 | Nec Corp | 半導体薄膜製造方法、半導体薄膜製造装置、およびマトリクス回路駆動装置 |
| JP2003124230A (ja) * | 2001-10-12 | 2003-04-25 | Hitachi Ltd | 薄膜トランジスタ装置、その製造方法及びこの装置を用いた画像表示装置 |
| JP2003209065A (ja) * | 2001-11-09 | 2003-07-25 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法、半導体装置、半導体装置の生産システム並びに電子機器 |
| JP2003229377A (ja) * | 2001-11-30 | 2003-08-15 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザー照射装置 |
| JP2004214406A (ja) * | 2002-12-27 | 2004-07-29 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体膜及び半導体素子の作製方法 |
| US7932139B2 (en) * | 2007-05-02 | 2011-04-26 | Texas Instruments Incorporated | Methodology of improving the manufacturability of laser anneal |
| JP2011101022A (ja) * | 2001-11-22 | 2011-05-19 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
-
1998
- 1998-06-01 JP JP15136598A patent/JPH11345783A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002057105A (ja) * | 2000-08-14 | 2002-02-22 | Nec Corp | 半導体薄膜製造方法、半導体薄膜製造装置、およびマトリクス回路駆動装置 |
| JP2003124230A (ja) * | 2001-10-12 | 2003-04-25 | Hitachi Ltd | 薄膜トランジスタ装置、その製造方法及びこの装置を用いた画像表示装置 |
| US6903368B2 (en) | 2001-10-12 | 2005-06-07 | Hitachi, Ltd. | Thin-film transistor device, its manufacturing process, and image display using the device |
| JP2003209065A (ja) * | 2001-11-09 | 2003-07-25 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法、半導体装置、半導体装置の生産システム並びに電子機器 |
| JP2004158720A (ja) * | 2001-11-09 | 2004-06-03 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザー装置及びレーザー照射方法 |
| JP2011101022A (ja) * | 2001-11-22 | 2011-05-19 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
| JP2003229377A (ja) * | 2001-11-30 | 2003-08-15 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザー照射装置 |
| JP2004179474A (ja) * | 2001-11-30 | 2004-06-24 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザー照射装置 |
| JP2004214406A (ja) * | 2002-12-27 | 2004-07-29 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体膜及び半導体素子の作製方法 |
| US7932139B2 (en) * | 2007-05-02 | 2011-04-26 | Texas Instruments Incorporated | Methodology of improving the manufacturability of laser anneal |
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