JP2009117709A - Semiconductor thin film, thin film transistor array substrate, manufacturing method thereof, and semiconductor thin film manufacturing apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】信頼性向上、歩留まり向上が可能で、かつ品質向上につながる半導体薄膜の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明に係る半導体薄膜の製造方法は、基板上に非晶質の半導体薄膜を形成する工程(step1)と、自然酸化膜を除去する工程(Step2)と、紫外線照射によって生成するオゾン又は/及び酸素ラジカルにより表面酸化処理を行う工程(Step3)と、結晶粒界が略等間隔で、かつ格子状の周期構造を有する多結晶化された半導体薄膜を得るレーザーアニール工程(Step4)とを備え、レーザーアニール工程において、表面酸化処理を行う工程を経ずに、自然酸化膜を除去する工程後、直ちにレーザーアニールを行うことにより多結晶化された半導体薄膜を得る場合のレーザー光の最適エネルギー密度に対して、所定のエネルギー密度だけ低いエネルギー密度にてレーザー光照射を行う。
【選択図】図8A method of manufacturing a semiconductor thin film capable of improving reliability and yield and improving quality is provided.
A method of manufacturing a semiconductor thin film according to the present invention includes a step of forming an amorphous semiconductor thin film on a substrate (Step 1), a step of removing a natural oxide film (Step 2), and ultraviolet irradiation. A step of performing surface oxidation treatment with ozone or / and oxygen radicals (Step 3), and a laser annealing step of obtaining a polycrystalline semiconductor thin film having crystal lattice boundaries at substantially equal intervals and having a lattice-like periodic structure (Step 4) In the laser annealing process, laser annealing is performed in order to obtain a polycrystalline semiconductor thin film by performing laser annealing immediately after the process of removing the natural oxide film without performing the process of performing the surface oxidation treatment. Laser light irradiation is performed at an energy density lower than the optimum energy density by a predetermined energy density.
[Selection] Figure 8
Description
本発明は、半導体薄膜、薄膜トランジスタアレイ基板、及びそれらの製造方法に関する。また、半導体薄膜を製造するための製造装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor thin film, a thin film transistor array substrate, and a manufacturing method thereof. Moreover, it is related with the manufacturing apparatus for manufacturing a semiconductor thin film.
液晶表示装置は、薄型パネルの一つであり低消費電力や小型軽量といったメリットを活かして、パーソナルコンピュータや携帯情報端末機器のモニタ等において広く用いられている。また、TV用途としても広く用いられ、従来のブラウン管に取って代わろうとしている。 A liquid crystal display device is one of thin panels, and is widely used in monitors of personal computers and portable information terminal devices, taking advantage of low power consumption and small size and light weight. It is also widely used for TV applications and is replacing the conventional cathode ray tube.
近年の液晶表示装置の主流は、複数の信号線と複数の走査線が格子状に配置され、信号線と走査線とで囲まれた画素領域内にスイッチング素子として薄膜トランジスタ(以下、「TFT」(Thin Film Transistor)とも云う)が形成されたアクティブマトリクス型のものである。アクティブマトリクス型は、一般にパッシブマトリクス型より画質が優れており、液晶表示装置の他、有機EL表示装置等の表示装置においても主流となっている。 The mainstream of recent liquid crystal display devices is that a plurality of signal lines and a plurality of scanning lines are arranged in a lattice pattern, and a thin film transistor (hereinafter referred to as “TFT” ( An active matrix type in which a thin film transistor is also formed. The active matrix type generally has better image quality than the passive matrix type, and is the mainstream in display devices such as organic EL display devices in addition to liquid crystal display devices.
表示装置の用途や要求性能に応じて、TFTの構造や材料が適宜選択されている。TFTの構造としては、ボトムゲート型(逆スタガ型)やトップゲート型(スタガ型)等のMOS(Metal Oxide Semiconductor)構造が多く採用されている。TFTを構成する半導体薄膜としては、非晶質シリコン薄膜や多結晶シリコン(低温ポリシリコン)薄膜等がある。 The structure and material of the TFT are appropriately selected according to the application and required performance of the display device. As the TFT structure, a MOS (Metal Oxide Semiconductor) structure such as a bottom gate type (reverse stagger type) or a top gate type (stagger type) is often employed. Examples of the semiconductor thin film constituting the TFT include an amorphous silicon thin film and a polycrystalline silicon (low temperature polysilicon) thin film.
チャネル活性層として多結晶シリコン薄膜を用いたTFTは、電子移動度が高い。多結晶シリコン薄膜を活用することにより、アクティブマトリクス型の表示装置の飛躍的な高性能化が進んでいる。多結晶シリコン薄膜を用いたTFTを表示装置周辺の回路形成に使用することにより、IC及びIC装着基板の使用を削減することができる。これにより、表示装置の構成を簡略化して小型化を実現し、かつ信頼性を高めることが可能となる。 A TFT using a polycrystalline silicon thin film as the channel active layer has high electron mobility. By utilizing a polycrystalline silicon thin film, active matrix display devices have been dramatically improved in performance. By using a TFT using a polycrystalline silicon thin film for forming a circuit around a display device, the use of an IC and an IC mounting substrate can be reduced. As a result, it is possible to simplify the configuration of the display device, achieve downsizing, and improve reliability.
液晶表示装置において、画素ごとのスイッチング素子として多結晶シリコン薄膜を用いた場合には、その容量を小さくすることができるだけでなく、ドレイン側に接続されるストレージキャパシタの面積も縮小することができる。このため、高解像度で高開口率の液晶表示装置を実現することができる。 In a liquid crystal display device, when a polycrystalline silicon thin film is used as a switching element for each pixel, not only can the capacitance be reduced, but also the area of a storage capacitor connected to the drain side can be reduced. Therefore, a liquid crystal display device with high resolution and high aperture ratio can be realized.
有機EL表示装置は、EL層を挟持する一対の電極間に電流を流すことによってEL層を発光させる、いわゆる自発光型の表示装置である。アクティブ型有機EL表示装置の画素内に配設された画素信号処理回路には、非晶質シリコン薄膜や多結晶シリコン薄膜を用いた半導体薄膜が適用される。多結晶シリコン薄膜を用いたTFTは、電子移動度が高く、長時間電流を流した際に発生するトランジスタの閾電圧シフトの発生も小さいので、広く適用されている。また、多結晶シリコン薄膜を用いたTFTは、画素信号処理回路を制御する周辺回路部にも適用することができる。 An organic EL display device is a so-called self-luminous display device in which an EL layer emits light by passing a current between a pair of electrodes sandwiching the EL layer. A semiconductor thin film using an amorphous silicon thin film or a polycrystalline silicon thin film is applied to a pixel signal processing circuit disposed in a pixel of an active organic EL display device. A TFT using a polycrystalline silicon thin film has been widely applied because it has a high electron mobility and a threshold voltage shift of a transistor that occurs when a current is passed for a long time is small. A TFT using a polycrystalline silicon thin film can also be applied to a peripheral circuit portion that controls a pixel signal processing circuit.
多結晶シリコンを用いたTFTは、以下のように製造される。まず、ガラス基板上に非晶質シリコン薄膜を形成し、これにエキシマレーザー(XeCl(波長:308nm))を照射することにより非晶質シリコンを溶融させる。次いで、冷却することで結晶化し、多結晶シリコンを得る。ガラス基板一面に多結晶シリコンを形成するには、レーザービームを走査させることにより行う。いわゆるレーザーアニール法である。 A TFT using polycrystalline silicon is manufactured as follows. First, an amorphous silicon thin film is formed on a glass substrate, and the amorphous silicon is melted by irradiating it with an excimer laser (XeCl (wavelength: 308 nm)). Next, it is crystallized by cooling to obtain polycrystalline silicon. Polycrystalline silicon is formed on the entire surface of the glass substrate by scanning with a laser beam. This is a so-called laser annealing method.
ガラス基板上に積層された非晶質シリコン薄膜は、大気暴露によって必ず自然酸化膜が形成される。この際、大気中の不純物が前記自然酸化膜中に混入する恐れがある。この不純物がシリコンに拡散するのを防止するために、エキシマレーザーアニール(以下、単に「レーザーアニール」と称す)を行う直前に、非晶質シリコン表面に形成された自然酸化膜を、フッ酸等を用いて除去することが行われる。そして、非晶質シリコン表面の自然酸化膜を除去後、直ちに、レーザーアニールを行うことによって、非晶質シリコンを多結晶シリコンに変換する。 A natural oxide film is always formed on an amorphous silicon thin film laminated on a glass substrate by exposure to the atmosphere. At this time, impurities in the atmosphere may be mixed into the natural oxide film. In order to prevent this impurity from diffusing into silicon, a natural oxide film formed on the surface of amorphous silicon is treated with hydrofluoric acid or the like immediately before excimer laser annealing (hereinafter simply referred to as “laser annealing”). The removal is performed using. Then, after removing the natural oxide film on the amorphous silicon surface, laser annealing is performed immediately to convert the amorphous silicon into polycrystalline silicon.
しかしながら、このような方法で製造した多結晶シリコンは、結晶サイズが不均一となってしまう。このため、TFTを形成した際に、多結晶シリコンの結晶サイズの不均一性に起因して、トランジスタの駆動能力や閾値電圧の変動が生じ得る。より具体的には、多結晶シリコンの結晶粒界には、結晶欠陥が局在しており、これがTFTにおけるキャリア移動を阻害し、結晶粒子の不均一さによってトランジスタの駆動能力や閾値電圧の変動が大きくなってしまう。さらに、レーザービームのエネルギー密度の変動に応じて、結晶サイズが変化する。このため、所望の結晶サイズを得ようとする場合、非常に狭い範囲内でエネルギー密度を設定しなければならない。また、大きな結晶粒子を得ようとしてエネルギー密度を高くすると、トランジスタ性能を著しく劣化させる要因となる微結晶が生じてしまう。 However, the polycrystalline silicon produced by such a method has a non-uniform crystal size. For this reason, when a TFT is formed, the driving capability and threshold voltage of the transistor may vary due to the non-uniformity of the crystal size of the polycrystalline silicon. More specifically, crystal defects are localized in the crystal grain boundaries of polycrystalline silicon, which impedes carrier movement in TFTs, and fluctuations in transistor driving capability and threshold voltage due to non-uniformity of crystal grains. Will become bigger. Furthermore, the crystal size changes according to the fluctuation of the energy density of the laser beam. For this reason, when trying to obtain a desired crystal size, the energy density must be set within a very narrow range. Further, when the energy density is increased in order to obtain large crystal grains, microcrystals that cause a significant deterioration in transistor performance are generated.
上記の最適なエネルギー密度は、非晶質シリコンのわずかな膜厚変化によっても変動する。このため、非晶質シリコン薄膜を形成する際の装置管理が非常に難しい。特に、XeClガスを用いたエキシマレーザーの場合、レーザー発射する発振器の運転中にパルス変動することは避けられない。その結果、発振器の変動を監視して、エネルギー密度の設定を随時変更する必要がある。 The optimum energy density varies depending on a slight film thickness change of amorphous silicon. For this reason, it is very difficult to manage the apparatus when forming the amorphous silicon thin film. In particular, in the case of an excimer laser using XeCl gas, it is inevitable that the pulse fluctuates during the operation of the laser emitting oscillator. As a result, it is necessary to monitor the fluctuation of the oscillator and change the energy density setting at any time.
また、レーザー照射に際し、非晶質シリコン中に多く含まれる水素ガスがシリコン膜中に放出し、その部分のシリコン膜の陥没、いわゆる突沸(アブレーション)が生じることがある。この突沸が、半導体活性層領域に形成されると、トランジスタ動作不良や信頼性低下を招く。また、ゲート絶縁膜耐圧の低下を引き起こす。従って、歩留まりの低下のみならず、品質が劣化してしまう。 In addition, during laser irradiation, hydrogen gas contained in a large amount in amorphous silicon is released into the silicon film, and the silicon film in that portion may be depressed, so-called bumping (ablation). If this bumping is formed in the semiconductor active layer region, transistor operation failure and reliability decrease are caused. In addition, the breakdown voltage of the gate insulating film is reduced. Therefore, not only the yield but also the quality is deteriorated.
特許文献1には、非晶質シリコン表面に極薄の酸化膜を形成した後に、フッ酸で酸化膜を除去し、次いでレーザーアニールを行う方法が提案されている。また、特許文献2〜4には、非晶質シリコン表面に形成された自然酸化膜をフッ酸により除去した後であって、レーザーアニール処理を行う前に、オゾン水等を吹き付けてその酸化力によって非晶質シリコン表面に表面酸化膜を形成する方法が開示されている。また、特許文献2には、非晶質シリコン表面に酸化膜を形成する方法として、紫外線(UV)光を照射する技術が記載されている。
特許文献1の方法は、突沸が発生してしまうという問題がある。特許文献2〜4の方法によれば、突沸を防止することが可能である。しかしながら、非晶質シリコン表面にオゾン水を吹き付ける方法においては、非晶質シリコン表面全体にムラなく、均一に表面酸化膜を形成するのが難しいという問題がある。自然酸化膜を除去するためにフッ酸により処理された非晶質シリコン表面は、撥水性を示すためである。フッ酸処理、並びにオゾン水処理は、一般的にスピン洗浄装置で連続に行う。スピン洗浄装置を用いた場合、ガラス基板を回転させながら非晶質シリコン表面の上方に取り付けられたノズルによってオゾン水を噴射させることにより、非晶質シリコン表面全体にオゾン水が行き渡るようにして表面酸化処理を行う。しかしながら、非晶質シリコン表面が撥水性であるため、ムラなく均一に酸化させることが難しい。例えば、放射状に渦巻きムラが発生する場合がある。また、オゾン水を噴射させた後にミストとなり、それが非晶質シリコン表面に付着した場合、レーザーアニールをそのまま施してしまうと、当該部分の結晶状態が異常な状態となり、上記突沸の場合と同様に、トランジスタの動作不良やゲート絶縁膜耐圧の低下を招いてしまう。 The method of Patent Document 1 has a problem that bumping occurs. According to the methods of Patent Documents 2 to 4, bumping can be prevented. However, the method of spraying ozone water on the amorphous silicon surface has a problem that it is difficult to form a uniform surface oxide film on the entire amorphous silicon surface without unevenness. This is because the surface of the amorphous silicon treated with hydrofluoric acid to remove the natural oxide film exhibits water repellency. The hydrofluoric acid treatment and the ozone water treatment are generally performed continuously with a spin cleaning apparatus. When using a spin cleaning device, ozone water is sprayed by a nozzle attached above the amorphous silicon surface while rotating the glass substrate, so that the ozone water is spread over the entire amorphous silicon surface. Perform oxidation treatment. However, since the amorphous silicon surface is water-repellent, it is difficult to oxidize uniformly without unevenness. For example, spiral unevenness may occur radially. In addition, when ozone water is sprayed and becomes a mist that adheres to the amorphous silicon surface, if laser annealing is performed as it is, the crystalline state of the part becomes an abnormal state, which is the same as in the case of bumping In addition, the transistor malfunctions and the gate insulating film breakdown voltage decreases.
また、特許文献1〜4に記載の方法により製造した場合、得られる多結晶シリコンは、結晶粒子がディスク状(円に近い多角形形状)となり、結晶の並びが不均一となる。さらに、結晶サイズを大きくするためにエネルギー密度を大きくした場合、結晶サイズの不均一さが生じる。結晶の不均一性は、キャリア移動のばらつきを招来する。また、トランジスタの駆動能力や閾値電圧の変動要因となる。 Moreover, when manufactured by the method described in Patent Documents 1 to 4, the obtained polycrystalline silicon has crystal grains in a disk shape (polygonal shape close to a circle), and the crystals are not aligned. Further, when the energy density is increased in order to increase the crystal size, the crystal size is nonuniform. Crystal non-uniformity leads to variations in carrier movement. Further, it becomes a variation factor of the driving capability and threshold voltage of the transistor.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、信頼性向上、歩留まり向上が可能で、かつ品質向上につながる半導体薄膜、薄膜トランジスタアレイ基板、及びそれらの製造方法、並びに半導体薄膜の製造装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to provide a semiconductor thin film, a thin film transistor array substrate, and a manufacturing method thereof that can improve reliability, improve yield, and lead to quality improvement. And a semiconductor thin film manufacturing apparatus.
本発明に係る半導体薄膜の製造方法は、基板上に非晶質の半導体薄膜を形成する工程と、前記非晶質の半導体薄膜の表面に形成された自然酸化膜を除去する工程と、前記自然酸化膜を除去した後、前記非晶質の半導体薄膜の表面に、紫外線照射によって生成するオゾン又は/及び酸素ラジカルにより表面酸化処理を行う工程と、前記非晶質の半導体薄膜に不活性ガス雰囲気中でレーザー光を照射することにより、結晶粒界が略等間隔で、かつ格子状の周期構造を有する多結晶化された半導体薄膜を得るレーザーアニール工程と、を備えるものである。前記レーザーアニール工程においては、前記表面酸化処理を行う工程を経ずに、前記自然酸化膜を除去する工程後、直ちにレーザーアニールを行うことにより多結晶化された半導体薄膜を得る場合のレーザー光の最適エネルギー密度に対して、所定のエネルギー密度だけ低いエネルギー密度にて前記レーザー光照射を行う。 The method of manufacturing a semiconductor thin film according to the present invention includes a step of forming an amorphous semiconductor thin film on a substrate, a step of removing a natural oxide film formed on a surface of the amorphous semiconductor thin film, and the natural thin film. After removing the oxide film, the surface of the amorphous semiconductor thin film is subjected to surface oxidation treatment with ozone or / and oxygen radicals generated by ultraviolet irradiation, and an inert gas atmosphere is applied to the amorphous semiconductor thin film. A laser annealing step of obtaining a polycrystalline semiconductor thin film having crystal grain boundaries at substantially equal intervals and having a lattice-like periodic structure by irradiating with laser light. In the laser annealing step, laser light for obtaining a polycrystalline semiconductor thin film by performing laser annealing immediately after the step of removing the natural oxide film without passing through the step of performing the surface oxidation treatment. The laser beam irradiation is performed at an energy density lower than the optimum energy density by a predetermined energy density.
本発明に係る半導体薄膜は、上記半導体薄膜の製造方法により多結晶化されたものである。得られる多結晶化された半導体薄膜は、隣接する前記結晶粒界の間隔が、300nm以上、400nm以下であり、前記結晶粒界は、当該結晶粒界に区切られた結晶粒子の平坦なる部分から突起状に隆起しており、その隆起高さが60nm以下、前記多結晶化された半導体薄膜の表面粗さRaが10nm以下のものである。 The semiconductor thin film according to the present invention is polycrystallized by the method for manufacturing a semiconductor thin film. The obtained polycrystalline semiconductor thin film has an interval between adjacent crystal grain boundaries of 300 nm or more and 400 nm or less, and the crystal grain boundaries are formed from flat portions of crystal grains partitioned by the crystal grain boundaries. It protrudes like a protrusion, the height of the protrusion is 60 nm or less, and the polycrystalline semiconductor thin film has a surface roughness Ra of 10 nm or less.
本発明に係る半導体薄膜の製造装置は、上記半導体薄膜の製造方法に利用するものであって、前記表面酸化処理を行う工程に用いる表面酸化ユニットを備える。当該表面酸化ユニットは、酸素ガス雰囲気下において、オゾン又は/及び酸素ラジカルを生成する紫外線を放出する照射光源と、前記非晶質の半導体薄膜に前記紫外線を照射する照射部を有する。 An apparatus for manufacturing a semiconductor thin film according to the present invention is used in the method for manufacturing a semiconductor thin film, and includes a surface oxidation unit used in the step of performing the surface oxidation treatment. The surface oxidation unit includes an irradiation light source that emits ultraviolet rays that generate ozone and / or oxygen radicals in an oxygen gas atmosphere, and an irradiation unit that irradiates the amorphous semiconductor thin film with the ultraviolet rays.
本発明によれば、信頼性向上、歩留まり向上が可能で、かつ品質向上につながる半導体薄膜、薄膜トランジスタアレイ基板、及びそれらの製造方法、並びに半導体薄膜の製造装置を提供することができるという優れた効果を有する。 According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor thin film, a thin film transistor array substrate, a manufacturing method thereof, and a semiconductor thin film manufacturing apparatus capable of improving reliability and yield and improving quality. Have
以下、本発明を適用した実施形態の一例について説明する。なお、本発明の趣旨に合致する限り、他の実施形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。また、以降の図における各部材のサイズや比率は、説明の便宜上のものであり、これに限定されるものではない。 Hereinafter, an example of an embodiment to which the present invention is applied will be described. It goes without saying that other embodiments may also belong to the category of the present invention as long as they match the gist of the present invention. Moreover, the size and ratio of each member in the following drawings are for convenience of explanation, and are not limited to this.
本実施形態に係る表示装置は、多結晶シリコンを備えた薄膜トランジスタ(TFT)を有するアクティブマトリクス型のTFTアレイ基板が搭載された表示装置である。ここでは、表示装置の一例として透過型の液晶表示装置について説明する。 The display device according to the present embodiment is a display device on which an active matrix TFT array substrate having a thin film transistor (TFT) provided with polycrystalline silicon is mounted. Here, a transmissive liquid crystal display device will be described as an example of the display device.
図1は、本実施形態に係るTFTアレイ基板100の模式的平面図である。TFTアレイ基板100は、図1に示すように、ゲート信号線11、走査信号駆動回路12、第1外部配線13、蓄積容量配線14、ソース信号線21、表示信号駆動回路22、第2外部配線23等を備える。 FIG. 1 is a schematic plan view of a TFT array substrate 100 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the TFT array substrate 100 includes a gate signal line 11, a scanning signal driving circuit 12, a first external wiring 13, a storage capacitor wiring 14, a source signal line 21, a display signal driving circuit 22, and a second external wiring. 23 etc.
ゲート信号線(走査信号線)11は、図1中の横方向に延在し、縦方向に複数並設されている。ソース信号線(表示信号線)21は、ゲート信号線11とゲート絶縁層(不図示)を介して交差するように、図1中の縦方向に延在し、横方向に複数並設されている。複数のゲート信号線11と、複数のソース信号線21は、ほぼ直交するようにマトリクスを形成し、隣接するゲート信号線11及びソース信号線21とで囲まれた領域が、画素30となる。従って、画素30は、マトリックス状に配列される。複数の画素30が形成されている領域が表示領域40となる。そして、表示領域40の外側に区画された領域が、額縁領域41である。 The gate signal lines (scanning signal lines) 11 extend in the horizontal direction in FIG. 1 and are arranged in parallel in the vertical direction. The source signal lines (display signal lines) 21 extend in the vertical direction in FIG. 1 and are arranged in parallel in the horizontal direction so as to intersect with the gate signal lines 11 via a gate insulating layer (not shown). Yes. The plurality of gate signal lines 11 and the plurality of source signal lines 21 form a matrix so as to be substantially orthogonal, and a region surrounded by the adjacent gate signal lines 11 and the source signal lines 21 is a pixel 30. Accordingly, the pixels 30 are arranged in a matrix. A region where the plurality of pixels 30 are formed is a display region 40. An area partitioned outside the display area 40 is a frame area 41.
走査信号駆動回路12は、額縁領域41に形成されており、各ゲート信号線11が表示領域40から走査信号駆動回路12まで延設されている。同様に、表示信号駆動回路22も、額縁領域41に形成され、各ソース信号線21が表示領域40から当該表示信号駆動回路22まで延設されている。走査信号駆動回路12の近傍には第1外部配線13が、表示信号駆動回路22の近傍には第2外部配線23が接続されている。第1外部配線13、第2外部配線23は、例えば、FPC(Flexible Printed Circuit)などの配線基板である。 The scanning signal driving circuit 12 is formed in the frame area 41, and each gate signal line 11 extends from the display area 40 to the scanning signal driving circuit 12. Similarly, the display signal drive circuit 22 is also formed in the frame area 41, and each source signal line 21 extends from the display area 40 to the display signal drive circuit 22. A first external wiring 13 is connected in the vicinity of the scanning signal driving circuit 12, and a second external wiring 23 is connected in the vicinity of the display signal driving circuit 22. The first external wiring 13 and the second external wiring 23 are wiring boards such as FPC (Flexible Printed Circuit).
外部からの各種信号は、第1外部配線13を介して走査信号駆動回路12に、第2外部配線23を介して表示信号駆動回路22に供給される。走査信号駆動回路12は外部からの制御信号に基づいて、ゲート信号(走査信号)をゲート信号線11に供給する。このゲート信号によって、ゲート信号線11が順次選択されることになる。表示信号駆動回路22は、外部からの制御信号や、表示データに基づいて表示信号をソース信号線21に供給する。これにより、表示データに応じた表示電圧を各画素30に供給することができる。 Various external signals are supplied to the scanning signal driving circuit 12 via the first external wiring 13 and to the display signal driving circuit 22 via the second external wiring 23. The scanning signal drive circuit 12 supplies a gate signal (scanning signal) to the gate signal line 11 based on a control signal from the outside. The gate signal lines 11 are sequentially selected by this gate signal. The display signal drive circuit 22 supplies a display signal to the source signal line 21 based on an external control signal and display data. As a result, a display voltage corresponding to the display data can be supplied to each pixel 30.
なお、走査信号駆動回路12と表示信号駆動回路22は、COG(Chip On Glass)技術を用いて、TFTアレイ基板100上に直接実装したが、この構成に限られるものではない。例えば、駆動回路をTCP(Tape Carrier Package)によりTFTアレイ基板100上に接続してもよい。 The scanning signal driving circuit 12 and the display signal driving circuit 22 are directly mounted on the TFT array substrate 100 using COG (Chip On Glass) technology, but the configuration is not limited to this. For example, the drive circuit may be connected on the TFT array substrate 100 by TCP (Tape Carrier Package).
各画素のゲート信号線11とソース信号線21の交差点付近には、少なくとも一つの信号伝達用のTFT31が設けられている。また、各画素には、TFT31と接続する蓄積容量素子32が形成されている。画素に形成されたTFT31のゲート電極はゲート信号線11に、TFT31のソース電極はソース信号線21に接続されている。ゲート電極に電圧を印加するとソース信号線21から電流が流れるようになる。これにより、ソース信号線21から、TFT31のドレイン電極に接続された画素電極に表示電圧が印加される。そして、画素電極と、対向電極との間に、表示電圧に応じた電界が生じる。 In the vicinity of the intersection of the gate signal line 11 and the source signal line 21 of each pixel, at least one signal transmission TFT 31 is provided. In each pixel, a storage capacitor element 32 connected to the TFT 31 is formed. The gate electrode of the TFT 31 formed in the pixel is connected to the gate signal line 11, and the source electrode of the TFT 31 is connected to the source signal line 21. When a voltage is applied to the gate electrode, a current flows from the source signal line 21. Thereby, a display voltage is applied from the source signal line 21 to the pixel electrode connected to the drain electrode of the TFT 31. An electric field corresponding to the display voltage is generated between the pixel electrode and the counter electrode.
一方、蓄積容量素子32は、TFT31のほか、蓄積容量配線14を介して対向電極とも電気的に接続されている。従って、蓄積容量素子32は、画素電極と対向電極との間の容量と並列に接続されていることになる。TFTアレイ基板100の表面には、配向膜が形成されている。 On the other hand, the storage capacitor element 32 is electrically connected to the counter electrode through the storage capacitor wiring 14 in addition to the TFT 31. Accordingly, the storage capacitor element 32 is connected in parallel with the capacitor between the pixel electrode and the counter electrode. An alignment film is formed on the surface of the TFT array substrate 100.
さらに、TFTアレイ基板100には、対向基板(不図示)が対向配置されている。対向基板は、例えば、カラーフィルタ基板であり、視認側に配置される。対向基板には、カラーフィルタ、ブラックマトリクス(BM)、対向電極、及び配向膜等が形成されている。なお、対向電極は、TFTアレイ基板100側に配置されている場合もある。 Further, a counter substrate (not shown) is disposed opposite to the TFT array substrate 100. The counter substrate is, for example, a color filter substrate, and is disposed on the viewing side. On the counter substrate, a color filter, a black matrix (BM), a counter electrode, an alignment film, and the like are formed. The counter electrode may be arranged on the TFT array substrate 100 side.
TFTアレイ基板100と対向基板との間には、液晶層が挟持されている。また、TFTアレイ基板100と対向基板との外側の面には、偏光板、及び位相差板等が設けられる。また、液晶表示パネルの反視認側には、バックライトユニット等が配設されている。 A liquid crystal layer is sandwiched between the TFT array substrate 100 and the counter substrate. In addition, a polarizing plate, a retardation plate, and the like are provided on the outer surfaces of the TFT array substrate 100 and the counter substrate. A backlight unit or the like is disposed on the non-viewing side of the liquid crystal display panel.
液晶分子は、画素電極と対向電極との間の電界によって配向方向が変化する。液晶分子の配向変化に応じて、液晶層を通過する光の偏光状態が変化する。すなわち、バックライトユニットから偏光板を通過することにより形成された直線偏光が、液晶層を通過することによって、偏光状態が変化する。従って、偏光状態によって、対向基板側の偏光板を通過する光量が変化する。すなわち、バックライトユニットから液晶表示パネルを透過する透過光のうち、視認側の偏光板を通過する光の光量が変化する。液晶の配向方向は、印加される表示電圧によって変化する。従って、表示電圧を制御することによって、視認側の偏光板を通過する光量を変化させることができる。すなわち、画素毎に表示電圧を変えることによって、所望の画像を表示することができる。なお、蓄積容量素子32において、画素電極と対向電極との間の電界と並列に電界を形成することにより、表示電圧を保持することができる。 The alignment direction of the liquid crystal molecules is changed by an electric field between the pixel electrode and the counter electrode. The polarization state of light passing through the liquid crystal layer changes according to the change in the orientation of the liquid crystal molecules. That is, the polarization state changes when linearly polarized light formed by passing through the polarizing plate from the backlight unit passes through the liquid crystal layer. Therefore, the amount of light passing through the polarizing plate on the counter substrate side changes depending on the polarization state. That is, among the transmitted light that passes through the liquid crystal display panel from the backlight unit, the amount of light that passes through the viewing-side polarizing plate changes. The alignment direction of the liquid crystal changes depending on the applied display voltage. Therefore, the amount of light passing through the viewing-side polarizing plate can be changed by controlling the display voltage. That is, a desired image can be displayed by changing the display voltage for each pixel. In the storage capacitor element 32, the display voltage can be held by forming an electric field in parallel with the electric field between the pixel electrode and the counter electrode.
上記のように構成されたTFTアレイ基板100には、TFT31や蓄積容量素子32を構成するために、半導体薄膜が用いられている。図2〜図4を用いて、本実施形態に係る半導体薄膜の製造方法について説明する。 In the TFT array substrate 100 configured as described above, a semiconductor thin film is used to form the TFT 31 and the storage capacitor element 32. A method for manufacturing a semiconductor thin film according to this embodiment will be described with reference to FIGS.
図2は、本実施形態に係る半導体薄膜の製造方法を説明するためのフローチャートである。また、図3(a)〜(c)は、本実施形態に係る半導体薄膜の製造工程図を示す。まず、絶縁性基板1上に下地膜2を形成する。絶縁性基板1は、ガラス基板や石英基板などの透過性を有する基板により構成することができる。本実施形態においては、絶縁性基板1上にCVD(CVD:Chemical Vapor Deposition)法により、SiN膜を成膜し、その上にSiO2膜を成膜する。SiN膜の膜厚は、例えば、50nm、SiO2膜の膜厚は例えば、200nmとする。なお、下地膜2は、主にガラス基板からのNaなどの可動イオンが半導体層へ拡散することを防止する目的で設けたものであるので、上記膜構成、膜厚に限定されるものではなく、下地膜を設けなくてもよい。 FIG. 2 is a flowchart for explaining a method for manufacturing a semiconductor thin film according to the present embodiment. 3A to 3C show manufacturing process diagrams of the semiconductor thin film according to this embodiment. First, the base film 2 is formed on the insulating substrate 1. The insulating substrate 1 can be configured by a transmissive substrate such as a glass substrate or a quartz substrate. In the present embodiment, a SiN film is formed on the insulating substrate 1 by a CVD (CVD: Chemical Vapor Deposition) method, and a SiO 2 film is formed thereon. The film thickness of the SiN film is, for example, 50 nm, and the film thickness of the SiO 2 film is, for example, 200 nm. The underlying film 2 is provided mainly for the purpose of preventing mobile ions such as Na from the glass substrate from diffusing into the semiconductor layer, and is not limited to the above film configuration and film thickness. The base film may not be provided.
次に、下地膜2の上層に非晶質の半導体薄膜3AをCVD法により形成する(Step1)。本実施形態においては、非晶質の半導体薄膜3Aとしてアモルファスシリコン(αSi)膜を用いた。アモルファスシリコン膜は、好ましくは40〜60nm、より好ましくは45〜55nmの膜厚に成膜する。本実施形態においては、非晶質の半導体薄膜3Aを50nmの膜厚になるようにした。これら下地膜2及び非晶質の半導体薄膜3Aは、同一装置あるいは同一チャンバ内にて連続的に成膜することが好ましい。これにより、大気雰囲気中に存在するボロン(B)などの汚染物質が各膜の界面に取り込まれることを防止することができる。 Next, an amorphous semiconductor thin film 3A is formed on the upper layer of the base film 2 by a CVD method (Step 1). In the present embodiment, an amorphous silicon (αSi) film is used as the amorphous semiconductor thin film 3A. The amorphous silicon film is preferably formed to a thickness of 40 to 60 nm, more preferably 45 to 55 nm. In the present embodiment, the amorphous semiconductor thin film 3A has a thickness of 50 nm. The base film 2 and the amorphous semiconductor thin film 3A are preferably formed continuously in the same apparatus or the same chamber. Thereby, it is possible to prevent contaminants such as boron (B) existing in the air atmosphere from being taken into the interface of each film.
なお、非晶質の半導体薄膜3Aの成膜後に、高温中でアニールを行うことが好ましい。これは、CVD法によって成膜した非晶質の半導体薄膜3Aの膜中に、多量に含有された水素を低減するためである。例えば、窒素雰囲気の低真空状態で保持したチャンバ内を480℃程度に加熱し、非晶質の半導体薄膜3Aを成膜した基板を45分間保持する。このような処理により、非晶質の半導体薄膜3Aを結晶化する際に、温度が上昇しても水素の急激な脱離が起こらない。そして、非晶質の半導体薄膜3Aの表面の荒れを抑制することが可能となる。以上の工程により、図3(a)に示す構成となる。 Note that it is preferable to perform annealing at a high temperature after the formation of the amorphous semiconductor thin film 3A. This is to reduce hydrogen contained in a large amount in the amorphous semiconductor thin film 3A formed by the CVD method. For example, the inside of the chamber held in a low vacuum state in a nitrogen atmosphere is heated to about 480 ° C., and the substrate on which the amorphous semiconductor thin film 3A is formed is held for 45 minutes. By such treatment, when the amorphous semiconductor thin film 3A is crystallized, hydrogen is not rapidly desorbed even if the temperature rises. And it becomes possible to suppress the surface roughness of the amorphous semiconductor thin film 3A. With the above process, the configuration shown in FIG.
続いて、非晶質の半導体薄膜3Aの表面に形成された自然酸化膜をフッ酸により除去する(Step2)。フッ酸としては、濃度数%程度の希フッ酸や、バッファードフッ酸を好適に用いることができる。フッ酸による自然酸化膜の除去により、非晶質シリコン表面のゴミや不純物を同時に取り除くことができる。なお、自然酸化膜を除去した非晶質シリコン表面は、シリコンが暴露された状態となっているため、放置しておくと新たな自然酸化膜が形成されてしまう。従って、数時間以内に次の工程処理を行う。好ましくは、2時間以内である。 Subsequently, the natural oxide film formed on the surface of the amorphous semiconductor thin film 3A is removed with hydrofluoric acid (Step 2). As hydrofluoric acid, dilute hydrofluoric acid having a concentration of several percent or buffered hydrofluoric acid can be suitably used. By removing the natural oxide film with hydrofluoric acid, dust and impurities on the surface of the amorphous silicon can be removed at the same time. Since the amorphous silicon surface from which the natural oxide film has been removed is in a state where silicon is exposed, if left untreated, a new natural oxide film is formed. Therefore, the next process is performed within several hours. Preferably, it is within 2 hours.
次いで、非晶質の半導体薄膜3Aに、表面酸化処理を行う(Step3)。表面酸化処理は、紫外線照射によって生成するオゾン又は/及び酸素ラジカルを用いることにより行われる。紫外線の照射光源としては、波長185〜254nmの光を放出する低圧水銀ランプを好適に用いることができる。800W程度のものであれば、2灯から4灯用いる。ここで、「紫外線照射によって生成するオゾン、又は/及び酸素ラジカル」とは、酸素ガス雰囲気下で紫外線を照射することにより発生したオゾン、又は/及び酸素ラジカルを用いることを意味する。なお、酸素ガス雰囲気下とは、大気中も含む。 Next, surface oxidation treatment is performed on the amorphous semiconductor thin film 3A (Step 3). The surface oxidation treatment is performed by using ozone or / and oxygen radicals generated by ultraviolet irradiation. As the ultraviolet irradiation light source, a low-pressure mercury lamp that emits light having a wavelength of 185 to 254 nm can be suitably used. If it is about 800W, use 2 to 4 lights. Here, “ozone or / and oxygen radicals generated by ultraviolet irradiation” means that ozone or / and oxygen radicals generated by irradiation with ultraviolet rays in an oxygen gas atmosphere are used. Note that the oxygen gas atmosphere includes the atmosphere.
185nmの波長の光は、大気中の酸素に吸収され、強い酸化力を有するオゾンが発生する。また、254nmの波長の光は、強力な酸化力を有する酸素原子ラジカルを生成する。非晶質の半導体薄膜3Aと照射光源との離間距離は、0〜20mm以内となるようにする。オゾンや酸素原子ラジカルの存在は、照射部から20mm以内に限られているためである。 Light having a wavelength of 185 nm is absorbed by oxygen in the atmosphere, and ozone having a strong oxidizing power is generated. In addition, light having a wavelength of 254 nm generates an oxygen atom radical having a strong oxidizing power. The separation distance between the amorphous semiconductor thin film 3A and the irradiation light source is set to be within 0 to 20 mm. This is because the presence of ozone and oxygen atom radicals is limited to within 20 mm from the irradiated part.
紫外線照射によるオゾン発生濃度は、低圧水銀ランプのパワーと酸素濃度に依存する。また、非晶質の半導体薄膜表面をオゾン雰囲気中に暴露する時間によって表面酸化量、すなわち酸化膜厚が変動する。酸化膜厚については、特に限定しないが概ね3nmとする。酸化膜厚は、エリプソメーターにて測定した。暴露する時間は、後述するレーザーアニールによって多結晶シリコンの表面粗さRaが12nm以下となる時間とする。本実施形態においては、20秒〜40秒程度暴露する。40秒を超えると酸化が進み、レーザーアニール後の多結晶シリコン表面が荒れてしまう場合が生じ得る。 The ozone generation concentration by ultraviolet irradiation depends on the power and oxygen concentration of the low-pressure mercury lamp. Further, the amount of surface oxidation, that is, the oxide film thickness varies depending on the time during which the amorphous semiconductor thin film surface is exposed to the ozone atmosphere. The oxide film thickness is not particularly limited but is generally 3 nm. The oxide film thickness was measured with an ellipsometer. The exposure time is set to a time when the surface roughness Ra of the polycrystalline silicon becomes 12 nm or less by laser annealing described later. In this embodiment, the exposure is performed for about 20 seconds to 40 seconds. If it exceeds 40 seconds, the oxidation proceeds, and the polycrystalline silicon surface after laser annealing may be roughened.
本発明に適用する表面酸化装置としては、特に目新しいものではなく、ガラス表面の親水化処理や、樹脂表面の改質、有機化合物の酸化(アッシング)等に用いられるものと同様のものを用いることができる。ただし、レーザーアニールに適した表面酸化をするために、上記条件を満足するものを用いる。 The surface oxidation apparatus applied to the present invention is not particularly novel, and the same apparatus as that used for hydrophilic treatment of the glass surface, modification of the resin surface, oxidation (ashing) of organic compounds, etc. should be used. Can do. However, in order to perform surface oxidation suitable for laser annealing, a material that satisfies the above conditions is used.
Step3の表面酸化工程後、非晶質の半導体薄膜3Aに対して不活性ガス雰囲気中でレーザーアニールを行う(Step4)。ここで、不活性ガス雰囲気とは、酸素濃度が50ppm以下の状態を言う。酸素濃度が50ppm以下の状態は、窒素ガスなどを吹き付けることにより容易に得ることができる。不活性ガス雰囲気中において、図3(b)に示すように、非晶質の半導体薄膜3Aの上からレーザー光20を照射する。レーザー光20は、所定の光学系を通して線状のビーム形状に変換された後、非晶質の半導体薄膜3Aに照射される。 After the surface oxidation step in Step 3, laser annealing is performed on the amorphous semiconductor thin film 3A in an inert gas atmosphere (Step 4). Here, the inert gas atmosphere refers to a state where the oxygen concentration is 50 ppm or less. The state where the oxygen concentration is 50 ppm or less can be easily obtained by blowing nitrogen gas or the like. In an inert gas atmosphere, as shown in FIG. 3B, the laser beam 20 is irradiated from above the amorphous semiconductor thin film 3A. The laser light 20 is converted into a linear beam shape through a predetermined optical system, and then irradiated to the amorphous semiconductor thin film 3A.
本実施形態では、レーザー光20としてXeClエキシマレーザーを用いる。エキシマレーザーアニールの場合、走査方向に照射エネルギー密度がトップフラット分布のプロファイルに形成された線状のレーザービームを300Hzのパルスとして照射する。そして、連続する2つのレーザービームのパルスを互いに概ね95%重ねながら照射を繰り返す。レーザーアニール処理により、非晶質の半導体薄膜3Aから多結晶化された半導体薄膜3に変換される。本実施形態においては、非晶質シリコンから多結晶シリコンに変換される。 In this embodiment, a XeCl excimer laser is used as the laser light 20. In the case of excimer laser annealing, a linear laser beam formed in a profile having a top flat distribution of irradiation energy density in the scanning direction is irradiated as a 300 Hz pulse. Irradiation is repeated while approximately 95% of two continuous laser beam pulses are overlapped with each other. The amorphous semiconductor thin film 3A is converted into a polycrystalline semiconductor thin film 3 by laser annealing. In this embodiment, the amorphous silicon is converted to polycrystalline silicon.
結晶粒子同士の隙間である結晶粒界は、図3(c)に示すように、非晶質の半導体薄膜から多結晶化された半導体薄膜に変換する際に粒界部が盛り上がることが知られている。平坦部分から、この突起状に盛り上がった隆起高さH(図3(c)参照)は、70nm以下とすることが好ましい。また、多結晶化された半導体薄膜全体の表面粗さRaは、12nm以下とすることが好ましく、概ね5nm以上となる。半導体薄膜としてシリコンを用いた場合、隆起高さHは、概ね60nm以下となる。また、表面粗さRaは、10nm以下となる。なお、半導体薄膜を薄膜トランジスタ等として用いる場合には、多結晶シリコン表面が平滑であることが好ましいが、これについては後述する。 As shown in FIG. 3 (c), the crystal grain boundary, which is a gap between crystal grains, is known to be raised when converting from an amorphous semiconductor thin film to a polycrystalline semiconductor thin film. ing. It is preferable that the raised height H (see FIG. 3C) raised from the flat portion in a protruding shape is 70 nm or less. Moreover, the surface roughness Ra of the entire polycrystalline semiconductor thin film is preferably 12 nm or less, and is generally 5 nm or more. When silicon is used as the semiconductor thin film, the raised height H is approximately 60 nm or less. Further, the surface roughness Ra is 10 nm or less. When the semiconductor thin film is used as a thin film transistor or the like, the polycrystalline silicon surface is preferably smooth, which will be described later.
図4に、レーザーアニール工程により得られる多結晶化したシリコンの模式的平面図を示す。同図に示すように、多結晶化された半導体薄膜3は、レーザー光を照射した際に、成長する結晶と結晶とが互いに衝突しあって隆起した結晶粒界3Bと、これに囲まれた結晶粒子3Cにより構成される。結晶粒子3Cの面積が、結晶サイズとなる。 FIG. 4 shows a schematic plan view of polycrystalline silicon obtained by the laser annealing step. As shown in the figure, the polycrystallized semiconductor thin film 3 is surrounded by a crystal grain boundary 3 </ b> B that is raised when a crystal grows and collides with each other when irradiated with laser light. It is composed of crystal particles 3C. The area of the crystal particle 3C is the crystal size.
結晶粒界3Bは、略等間隔に配列され、かつ格子状の周期的構造を有している。換言すると、結晶粒子3Cが格子状に、略均一に配列されている。なお、ここでいう「格子状」とは、図4に示すように、4辺をもった略四角形状のことを言う。但し、角部がR形状となっているものも含むものとする。また、本実施形態においては、図4に示すように、結晶粒子同士が略直線的に並んだ構造となっている。 The crystal grain boundaries 3B are arranged at substantially equal intervals and have a lattice-like periodic structure. In other words, the crystal particles 3C are arranged substantially uniformly in a lattice shape. Here, the “lattice shape” means a substantially rectangular shape having four sides as shown in FIG. However, it shall include those in which the corners are rounded. Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the crystal grains are arranged in a substantially linear manner.
この時の結晶粒界3B同士の間隔は、300nm以上、400nm以下の範囲になる。換言すると、格子形状の結晶粒子3Cの一辺の直線長さDが300nm以上、400nm以下の範囲になる。なお、結晶粒界、若しくは結晶粒子の間隔は、SEMやAFMにより測長することにより求めることができる。 At this time, the interval between the crystal grain boundaries 3B is in the range of 300 nm or more and 400 nm or less. In other words, the linear length D of one side of the lattice-shaped crystal particle 3C is in the range of 300 nm to 400 nm. Note that the crystal grain boundary or the interval between crystal grains can be obtained by measuring with SEM or AFM.
レーザーアニール処理を、不活性ガス雰囲気中で行うことにより、格子状に配列した構造が現れるエネルギー密度の領域における表面粗さRaを12nm以下とすることができる。換言すると、不活性ガス雰囲気中で行わない場合には、粒界部の隆起高さHが大きくなり、表面粗さRaがより大きなものとなってしまう。 By performing the laser annealing treatment in an inert gas atmosphere, the surface roughness Ra in an energy density region where a lattice-arranged structure appears can be reduced to 12 nm or less. In other words, when not performed in an inert gas atmosphere, the height H of the grain boundary portion becomes large, and the surface roughness Ra becomes larger.
レーザーアニール処理(Step4)は、表面酸化工程(Step3)後に、間髪をいれずに行うことが好ましい。数時間以内であれば、特に影響はないが、外気との接触により汚染等が発生する恐れがあるため、レーザーアニール装置に表面酸化装置をインラインとし、連続処理を行う構成とすることが好ましい。 The laser annealing treatment (Step 4) is preferably performed after the surface oxidation step (Step 3) without inserting any hair. If it is within several hours, there is no particular influence, but there is a possibility that contamination or the like may occur due to contact with the outside air. Therefore, it is preferable that the surface annealing apparatus is in-line with the laser annealing apparatus and continuous processing is performed.
図5は、レーザーアニール装置と表面酸化装置を一体化した半導体薄膜の製造装置の一例を示す概略構成図である。半導体薄膜の製造装置50は、同図に示すように、基板搬入出ユニット51、表面酸化ユニット53、レーザーアニールユニット54、レーザー発振器、光学系ユニット、搬送手段52等を備える。 FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an example of a semiconductor thin film manufacturing apparatus in which a laser annealing apparatus and a surface oxidation apparatus are integrated. As shown in the figure, the semiconductor thin film manufacturing apparatus 50 includes a substrate carry-in / out unit 51, a surface oxidation unit 53, a laser annealing unit 54, a laser oscillator, an optical system unit, a transfer means 52, and the like.
搬送手段52は、基板に対する処理が終了したユニットから基板を取り出し、次の処理ユニットへと受け渡すように、左右、前後に移動自在、昇降自在に構成されている。各ユニットにおける基板保持部は、真空吸着により基板を水平に保持可能なように構成されている。表面酸化ユニット53は、上記Step3の処理を行うために設置されたものであり、上述した低圧水銀ランプ等が具備されている。レーザーアニールユニット54は、上記Step4の処理を行うために設置されたものである。 The transport means 52 is configured to be movable left and right, back and forth, and movable up and down so that the substrate is taken out from the unit where the processing on the substrate has been completed and transferred to the next processing unit. The substrate holding unit in each unit is configured to be able to hold the substrate horizontally by vacuum suction. The surface oxidation unit 53 is installed to perform the processing of Step 3 and includes the above-described low-pressure mercury lamp and the like. The laser annealing unit 54 is installed to perform the processing of Step 4 described above.
上記Step2により自然酸化膜が除去された非晶質の半導体薄膜3Aが積層された絶縁性基板1が収納されたカセットが、基板搬入出ユニット51の載置台に搬入され、受け渡しアームにより搬送手段52に受け渡される。搬送手段52により絶縁性基板1がまず、表面酸化ユニット53に搬送される。そして、あらかじめ設定された照射強度等にて絶縁性基板1の表面酸化処理を行う。この工程により、非晶質の半導体薄膜3Aの表面に酸化膜が形成される。 The cassette in which the insulating substrate 1 on which the amorphous semiconductor thin film 3A from which the natural oxide film has been removed by Step 2 is stacked is housed on the mounting table of the substrate carry-in / out unit 51, and is transported by the transfer arm 52. Is passed on. The insulating substrate 1 is first transported to the surface oxidation unit 53 by the transport means 52. Then, the surface oxidation treatment of the insulating substrate 1 is performed with a preset irradiation intensity or the like. By this step, an oxide film is formed on the surface of the amorphous semiconductor thin film 3A.
その後、レーザーアニールユニット54に搬送され、レーザーアニール処理が施される。表面酸化ユニット53とレーザーアニールユニット54とをインラインとすることにより、外気との接触による汚染を確実に防止することができる。また、表面酸化処理に要する時間は、レーザーアニール処理に要する時間に比して短いため、処理速度の低下をもたらす心配もない。 Then, it is conveyed to the laser annealing unit 54 and subjected to laser annealing treatment. By making the surface oxidation unit 53 and the laser annealing unit 54 in-line, contamination due to contact with outside air can be reliably prevented. Further, since the time required for the surface oxidation treatment is shorter than the time required for the laser annealing treatment, there is no fear of causing a reduction in the processing speed.
Step4のレーザーアニール処理後、多結晶シリコン表面に存在している酸化膜、粒界部の突起部分をフッ酸により除去する(Step5)。たとえば、バッファードフッ酸を用いた場合、本発明者らが実験を行ったところ、多結晶シリコンのエッチングレートは、1nm/min以下であるのに対し、粒界部の突起部分のエッチングレートは4nm/minであった。従って、バッファードフッ酸処理を5分行うことにより、粒界部の突起を20nm程度削ることが可能となる。バッファードフッ酸処理を5分間行ったところ、粒界部の突起高さは、40nm以下となることを確認した。 After the laser annealing treatment in Step 4, the oxide film present on the surface of the polycrystalline silicon and the protruding portion at the grain boundary are removed with hydrofluoric acid (Step 5). For example, when buffered hydrofluoric acid is used, the inventors have conducted an experiment. As a result, the etching rate of polycrystalline silicon is 1 nm / min or less, whereas the etching rate of the protruding portion at the grain boundary is It was 4 nm / min. Therefore, by performing the buffered hydrofluoric acid treatment for 5 minutes, the projections at the grain boundary part can be cut by about 20 nm. When the buffered hydrofluoric acid treatment was performed for 5 minutes, it was confirmed that the protrusion height at the grain boundary portion was 40 nm or less.
粒界部の突起部分の削りを短時間で行いたい場合には、多結晶シリコン表面を酸化処理してから、フッ酸処理を行ってもよい。酸化された膜厚部分のエッチングレートを大きくすることができる。これらの操作は、複数回行ってもよい。 In the case where it is desired to cut the projections at the grain boundary portions in a short time, the surface of the polycrystalline silicon may be oxidized and then hydrofluoric acid treatment. The etching rate of the oxidized film thickness portion can be increased. These operations may be performed a plurality of times.
ここで、レーザーアニール処理(Step4)において照射するレーザー光のエネルギー密度について詳述する。まず、従来例に係る半導体薄膜の製造方法について説明する。前述したように、非晶質の半導体薄膜として、上記Step2の表面酸化処理を行う工程を経ずに、前記Step1の自然酸化膜を除去する工程後、直ちにレーザーアニールを行うことにより多結晶化された半導体薄膜を得る場合のレーザー光の最適エネルギー密度は、非晶質シリコンを用いた場合、非晶質シリコンの膜厚等の諸条件により変動するが、概ね350〜380mJ/cm2近辺となる。なお、ここでいう「最適エネルギー密度」とは、結晶サイズが薄膜トランジスタとして機能するために小さすぎず、かつ、大きな結晶粒子と微結晶が混じった領域とならない領域をいうものとする。 Here, the energy density of the laser beam irradiated in the laser annealing process (Step 4) will be described in detail. First, a method for manufacturing a semiconductor thin film according to a conventional example will be described. As described above, the amorphous semiconductor thin film is polycrystallized by performing laser annealing immediately after the step of removing the natural oxide film of Step 1 without going through the step of performing the step 2 surface oxidation treatment. When using amorphous silicon, the optimum energy density of the laser beam for obtaining a thin semiconductor film varies depending on various conditions such as the film thickness of the amorphous silicon, but is approximately around 350 to 380 mJ / cm 2. . Note that the “optimal energy density” herein refers to a region where the crystal size is not too small for functioning as a thin film transistor and does not become a region where large crystal grains and microcrystals are mixed.
本実施形態に係る半導体薄膜の製造方法においては、エネルギー密度の最適範囲が、前述の最適範囲よりも所定のエネルギー密度だけ低いエネルギー密度にシフトする。本発明者らが実験を重ねた結果、本件発明の特徴部を除く他の諸条件を同一とした場合、上記従来例の最適エネルギー密度よりもおよそ60mJ/cm2低いエネルギー密度が最適エネルギー範囲となった。すなわち、所定のエネルギー密度だけ低いエネルギー密度にてレーザー光照射を行うことを特徴としている。 In the method for manufacturing a semiconductor thin film according to this embodiment, the optimum range of energy density shifts to an energy density that is lower than the optimum range by a predetermined energy density. As a result of repeated experiments by the present inventors, when other conditions other than the characteristic part of the present invention are made the same, an energy density lower by about 60 mJ / cm 2 than the optimum energy density of the conventional example is the optimum energy range. became. That is, the laser light irradiation is performed at an energy density lower by a predetermined energy density.
なお、レーザー光のエネルギー密度の最適範囲については、半導体薄膜の膜厚等により変動するものである。レーザー光としてエキシマレーザーを用い、半導体薄膜としてシリコンを用いた場合には、308nmの波長のレーザー光は、シリコンに吸収されやすい。従って、膜厚方向に温度差ができる。この性質を利用し、表面付近を加熱して溶融し、深い部分においては溶解させずに結晶核を残し、この結晶核から結晶を成長させる。本実施形態においては、上記Step1〜Step5の工程を経ることにより、前記従来例の最適エネルギー密度範囲よりも、低いエネルギー密度にシフトさせ、さらに、結晶粒界が略等間隔に、かつ格子状の周期的構造を有する多結晶化された半導体薄膜を得ることができる。 Note that the optimum range of the laser beam energy density varies depending on the film thickness of the semiconductor thin film. When an excimer laser is used as the laser light and silicon is used as the semiconductor thin film, the laser light having a wavelength of 308 nm is easily absorbed by silicon. Therefore, a temperature difference can be made in the film thickness direction. Utilizing this property, the vicinity of the surface is heated and melted to leave the crystal nucleus without being dissolved in the deep part, and the crystal is grown from this crystal nucleus. In the present embodiment, the steps 1 to 5 are followed to shift to a lower energy density than the optimum energy density range of the conventional example, and the crystal grain boundaries are substantially equidistant and lattice-like. A polycrystalline semiconductor thin film having a periodic structure can be obtained.
本発明者らは、多結晶の半導体薄膜の結晶状態について、電子顕微鏡(SEM)による表面観察、原子間力顕微鏡(AFM)による表面凹凸観察を鋭意検討した結果、散乱光強度を測定することによって、結晶粒界が、略等間隔で、かつ格子状の周期構造を有することができるエネルギー密度を簡便に導くことができることを突き止めた。これは、非晶質の半導体薄膜から多結晶の半導体薄膜になると、表面の凹凸が大きくなって表面乱反射を生じることを利用したものである。換言すると、結晶粒界、すなわち、突起部分が等間隔に直線的に並んでいる場合、反射光に指向性が出てくることを利用したものである。この方法によれば、簡便に結晶状態を確認できるというメリットがある。散乱光強度のデータと、SEMによる表面観察、及びAFMの表面凹凸観察との相関関係は十分に検証している。 As a result of earnest examination of surface observation by an electron microscope (SEM) and surface unevenness observation by an atomic force microscope (AFM), the present inventors have measured the scattered light intensity. The inventors have found that the energy density at which the crystal grain boundaries can have a lattice-like periodic structure can be easily derived at substantially equal intervals. This utilizes the fact that when an amorphous semiconductor thin film is changed to a polycrystalline semiconductor thin film, surface irregularities become large and surface irregular reflection occurs. In other words, it utilizes the fact that directivity appears in the reflected light when the crystal grain boundaries, that is, the protruding portions are linearly arranged at equal intervals. This method has an advantage that the crystal state can be easily confirmed. The correlation between the scattered light intensity data, the surface observation by SEM, and the surface irregularity observation of AFM is sufficiently verified.
図6は、本実施形態で用いた散乱光強度測定装置60の概略図である。散乱光強度測定装置60は、DC電源、白色LED61、レンズ62、黒筒65、受光部66、信号増幅器、パーソナルコンピュータ等を備えている。DC電源に接続された白色LED光源61から出射された光63を、レンズ62を通して測定サンプルに対して法線方向から照射する。そして、測定サンプル表面で反射される反射光64のうち、所定の角度の反射光64を受光部66にて検出する。受光部66により検出された値は、電圧を読み値とし、信号増幅器により信号増幅した後にパーソナルコンピュータに伝送される。 FIG. 6 is a schematic diagram of the scattered light intensity measurement device 60 used in the present embodiment. The scattered light intensity measuring device 60 includes a DC power source, a white LED 61, a lens 62, a black tube 65, a light receiving unit 66, a signal amplifier, a personal computer, and the like. The light 63 emitted from the white LED light source 61 connected to the DC power source is irradiated to the measurement sample from the normal direction through the lens 62. Then, the reflected light 64 having a predetermined angle is detected by the light receiving unit 66 among the reflected light 64 reflected on the surface of the measurement sample. The value detected by the light receiving section 66 is transmitted to a personal computer after the voltage is read and amplified by a signal amplifier.
図7に、測定サンプルとして、上述の製造方法により製造された絶縁性基板1上の多結晶シリコンを用い、散乱光強度測定装置60にてレーザーアニール時のエネルギー密度に対する散乱光強度の値をプロットしたものを示す。結晶が均一で等間隔の格子状に配列した構造となっているエネルギー密度は、300〜320mJ/cm2の領域である。エネルギー密度の余裕度は、20mJ/cm2である。300mJ/cm2未満の場合、結晶は徐々に小さくなっていき、320mJ/cm2を超えると、配列構造が徐々に崩れて大きな結晶と小さな結晶が混じった、いわゆる不均一な結晶になる。ただし、微結晶は見当たらなかった。 FIG. 7 plots the value of the scattered light intensity with respect to the energy density at the time of laser annealing in the scattered light intensity measuring device 60 using polycrystalline silicon on the insulating substrate 1 manufactured by the above-described manufacturing method as a measurement sample. Shows what The energy density, which is a structure in which crystals are arranged in a uniform and equally spaced lattice, is a region of 300 to 320 mJ / cm 2 . The margin of energy density is 20 mJ / cm 2 . When it is less than 300 mJ / cm 2 , the crystal gradually becomes smaller, and when it exceeds 320 mJ / cm 2 , the arrangement structure gradually collapses to become a so-called non-uniform crystal in which large crystals and small crystals are mixed. However, no microcrystals were found.
図7に示すようなデータを取得することにより、多結晶シリコンの結晶の最適な状態のエネルギー密度を導くことができる。本実施形態においては、310mJ/cm2に設定すれば、非晶質シリコンの膜厚のばらつきや、レーザー発振器の出力の生産過程の管理範囲における変動に対しても十分に許容できる。すなわち、結晶粒界が略等間隔で、かつ格子状の周期構造を有する多結晶シリコンを歩留まり高く得ることができる。 By acquiring data as shown in FIG. 7, the energy density in the optimum state of the polycrystalline silicon crystal can be derived. In this embodiment, if it is set to 310 mJ / cm 2 , variations in the film thickness of amorphous silicon and fluctuations in the management range of the production process of the output of the laser oscillator can be sufficiently tolerated. That is, it is possible to obtain a high yield of polycrystalline silicon having crystal grain boundaries at substantially equal intervals and having a lattice-like periodic structure.
図8に、310mJ/cm2のエネルギー密度で非晶質シリコンにレーザー光を照射することにより得た多結晶シリコンのAFM写真を示す。同図に示すように、多結晶シリコンは、結晶粒界が均一で等間隔に配列し、かつ格子状の周期構造を有している。このときの結晶粒子の一辺の平均長さが330nmであることを確認した。平均長さのばらつきの指標(%)、すなわち、標準偏差は10%以下となる。なお、ディスク状の結晶構造について、本発明者らが検討したところ、ばらつきの指標(%)は、およそ20〜30%であった。また、結晶が大きくなるとばらつきが増し、ばらつきの指標(%)が40%強になることがわかった。 FIG. 8 shows an AFM photograph of polycrystalline silicon obtained by irradiating laser light to amorphous silicon at an energy density of 310 mJ / cm 2 . As shown in the figure, polycrystalline silicon has a uniform crystal grain boundary and is arranged at equal intervals, and has a lattice-like periodic structure. It was confirmed that the average length of one side of the crystal grains at this time was 330 nm. The average length variation index (%), that is, the standard deviation is 10% or less. In addition, when the present inventors examined about a disk-shaped crystal structure, the parameter | index (%) of dispersion | variation was about 20-30%. Further, it was found that the variation increases as the crystal becomes larger, and the variation index (%) becomes slightly more than 40%.
次に、上述の半導体薄膜を用いたTFT31と蓄積容量素子32の構造について説明する。図9に、本実施形態に係るTFT31及び蓄積容量素子32の近傍の模式的断面図を示す。図9は、ソース領域及びドレイン領域が形成されているチャネル長方向に沿って切断した断面構造を示している。TFT31のチャネル活性層としては、上述の方法により製造した多結晶の半導体薄膜である多結晶シリコンを用いている。 Next, the structure of the TFT 31 and the storage capacitor 32 using the above-described semiconductor thin film will be described. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view in the vicinity of the TFT 31 and the storage capacitor 32 according to this embodiment. FIG. 9 shows a cross-sectional structure cut along the channel length direction in which the source region and the drain region are formed. As the channel active layer of the TFT 31, polycrystalline silicon, which is a polycrystalline semiconductor thin film manufactured by the above-described method, is used.
TFTアレイ基板100は、図9に示すように、絶縁性基板1、下地膜2、能動素子として機能する半導体薄膜たる半導体活性層3、ゲート絶縁膜4、ゲート電極5a、蓄積容量素子5b、層間絶縁膜6、ソース電極7a、ドレイン電極7b、パッシベーション膜8、コンタクトホール9、画素電極10等を有している。 As shown in FIG. 9, the TFT array substrate 100 includes an insulating substrate 1, a base film 2, a semiconductor active layer 3 as a semiconductor thin film functioning as an active element, a gate insulating film 4, a gate electrode 5a, a storage capacitor element 5b, an interlayer It has an insulating film 6, a source electrode 7a, a drain electrode 7b, a passivation film 8, a contact hole 9, a pixel electrode 10, and the like.
絶縁性基板1上には、下地膜2、島状の半導体活性層3が形成されている。これらの製造方法については、上述の半導体薄膜の製造方法で述べたとおりである。島状のパターンは、フォトリソグラフィー工程、エッチング工程を経て形成される。 On the insulating substrate 1, a base film 2 and an island-shaped semiconductor active layer 3 are formed. These manufacturing methods are as described in the above-described method for manufacturing a semiconductor thin film. The island pattern is formed through a photolithography process and an etching process.
半導体活性層3は、TFT31においては、図9に示すようにソース領域3a、ドレイン領域3c、及びこれらに挟まれたチャネル領域3bを構成する。ソース領域3a及びドレイン領域3cは、不純物を含む導電性領域である。蓄積容量素子32においては、半導体活性層3は、下部電極3dとして機能する。下部電極3dには、導電特性を示すように不純物がドーピングされている。半導体活性層3は、端部をテーパ形状としてもよい。テーパ形状とすることにより、半導体活性層3上に成膜されたゲート絶縁膜4を良好に被覆させることができる。従って、絶縁破壊等の不良を十分抑制することができ、TFT31の信頼性の向上に寄与することができる。 In the TFT 31, the semiconductor active layer 3 constitutes a source region 3a, a drain region 3c, and a channel region 3b sandwiched between them, as shown in FIG. The source region 3a and the drain region 3c are conductive regions containing impurities. In the storage capacitor element 32, the semiconductor active layer 3 functions as the lower electrode 3d. The lower electrode 3d is doped with impurities so as to exhibit conductive characteristics. The semiconductor active layer 3 may have a tapered end portion. With the tapered shape, the gate insulating film 4 formed on the semiconductor active layer 3 can be satisfactorily covered. Therefore, defects such as dielectric breakdown can be sufficiently suppressed, which can contribute to the improvement of the reliability of the TFT 31.
半導体活性層3の上層には、これらと接し、かつ覆うように絶縁層であるゲート絶縁膜4が形成されている。ゲート絶縁膜4は、SiO2膜により構成されている。ゲート絶縁膜4上には、チャネル領域3bと対向する位置にゲート電極5a、下部電極3dと対向する位置に上部電極5bが形成されている。すなわち、TFT31にはゲート電極5aが、蓄積容量素子32には上部電極5bが形成されている。ゲート電極5a及び上部電極5bは、同一の導電層(メタル層)によって形成されている。半導体活性層3に形成されたソース領域3a及びドレイン領域3cにドーピングされた不純物は、ゲート電極5a及び上部電極5bをマスクとして不純物がドーピングされる。不純物が注入されなかった半導体活性層がチャネル領域3bとなる。 A gate insulating film 4 that is an insulating layer is formed on the semiconductor active layer 3 so as to be in contact with and cover these layers. The gate insulating film 4 is composed of a SiO 2 film. On the gate insulating film 4, a gate electrode 5a is formed at a position facing the channel region 3b, and an upper electrode 5b is formed at a position facing the lower electrode 3d. That is, the gate electrode 5a is formed on the TFT 31, and the upper electrode 5b is formed on the storage capacitor element 32. The gate electrode 5a and the upper electrode 5b are formed of the same conductive layer (metal layer). Impurities doped in the source region 3a and the drain region 3c formed in the semiconductor active layer 3 are doped using the gate electrode 5a and the upper electrode 5b as masks. The semiconductor active layer into which the impurities are not implanted becomes the channel region 3b.
層間絶縁膜6は、ゲート絶縁膜4、ゲート電極5a及び上部電極5b等を覆うように成膜されている。層間絶縁膜6、ゲート絶縁膜4には、層間絶縁膜6表面から、ソース領域3a及びドレイン領域3cまで貫通する第1コンタクトホール9がそれぞれ配設されている。そして、第1コンタクトホール9に第1電極が配設されている。第1電極のうち、ソース領域3aと電気的に接続されるものがソース電極7a、ドレイン領域3cと電気的に接続されるものがドレイン電極7bとして機能する。本実施形態に係る半導体薄膜を有するTFT31は、以上のように構成されている。 The interlayer insulating film 6 is formed so as to cover the gate insulating film 4, the gate electrode 5a, the upper electrode 5b, and the like. In the interlayer insulating film 6 and the gate insulating film 4, first contact holes 9 penetrating from the surface of the interlayer insulating film 6 to the source region 3 a and the drain region 3 c are respectively disposed. A first electrode is disposed in the first contact hole 9. Of the first electrodes, those electrically connected to the source region 3a function as the source electrode 7a, and those electrically connected to the drain region 3c function as the drain electrode 7b. The TFT 31 having the semiconductor thin film according to the present embodiment is configured as described above.
本実施形態に係るTFT31を液晶表示装置に搭載する場合には、さらに、ソース電極7a、ドレイン電極7b、及び層間絶縁膜6を覆うようにパッシベーション膜8が形成される。そして、パッシベーション膜8には、ドレイン電極7bまで貫通する第2コンタクトホール9aや、端子などの開口部(不図示)が形成され、第2コンタクトホール9a及びパッシベーション膜8上に画素電極10が配設されている。また、TFTアレイ基板の最上面には配向膜(不図示)が形成されている。なお、TFT31の構成、及び蓄積容量素子32の構成については、上記形態に限定されるものではない。 When the TFT 31 according to this embodiment is mounted on a liquid crystal display device, a passivation film 8 is further formed so as to cover the source electrode 7a, the drain electrode 7b, and the interlayer insulating film 6. A second contact hole 9a that penetrates to the drain electrode 7b and an opening (not shown) such as a terminal are formed in the passivation film 8, and the pixel electrode 10 is disposed on the second contact hole 9a and the passivation film 8. It is installed. An alignment film (not shown) is formed on the uppermost surface of the TFT array substrate. Note that the configuration of the TFT 31 and the configuration of the storage capacitor 32 are not limited to the above embodiment.
続いて、上述の半導体薄膜を用いたTFT31及び蓄積容量素子32の具体的な製造方法について説明する。まず、上述のように、絶縁性基板1上に下地膜2、非晶質の半導体薄膜3Aを成膜する。そして、上述の方法により、非晶質の半導体薄膜3Aを、上記Step1〜Step5を経ることにより、結晶粒界が略等間隔で、かつ格子状の周期構造を有する多結晶化された半導体薄膜である半導体活性層3を得る。 Next, a specific method for manufacturing the TFT 31 and the storage capacitor 32 using the above-described semiconductor thin film will be described. First, as described above, the base film 2 and the amorphous semiconductor thin film 3A are formed on the insulating substrate 1. Then, by the above-described method, the amorphous semiconductor thin film 3A is passed through the above Step 1 to Step 5, so that the crystal grain boundary is a polycrystalline semiconductor thin film having a lattice-like periodic structure at substantially equal intervals. A certain semiconductor active layer 3 is obtained.
上記Step5の処理後、すなわち、多結晶化された半導体薄膜の表面の酸化部分の除去、及び突起部分を削る工程を経た後、さらに、表面酸化を行う工程を追加する。表面酸化方法としては特に限定されない。例えば、上記Step2の製造工程と同様の方法による紫外線照射、オゾンガス噴射、オゾン水洗浄等によるオゾン酸化を行うことができる。また、プラズマ雰囲気中において酸素ガスによって酸化膜形成を行ってもよい。特に、フッ酸処理された多結晶シリコン界面においては、未結合手(ダングリングボンド)を持つシリコン原子が多数存在している。この表面酸化処理によって、シリコン原子の未結合手を酸素原子により終端させることができる。 After Step 5 is processed, that is, after a step of removing the oxidized portion on the surface of the polycrystalline semiconductor thin film and a step of removing the protruding portion, a step of performing surface oxidation is further added. The surface oxidation method is not particularly limited. For example, it is possible to perform ozone oxidation by ultraviolet irradiation, ozone gas injection, ozone water cleaning or the like by the same method as the manufacturing process of Step 2 above. Further, the oxide film may be formed with oxygen gas in a plasma atmosphere. In particular, a large number of silicon atoms having dangling bonds (dangling bonds) exist at the interface of polycrystalline silicon treated with hydrofluoric acid. By this surface oxidation treatment, dangling bonds of silicon atoms can be terminated by oxygen atoms.
以上のようにして形成された半導体活性層3上に、フォトレジスト工程、エッチング工程を経て所望の形状にパターニングする。その後、半導体活性層3上の基板表面全体を覆うようにゲート絶縁膜4を成膜する。ゲート絶縁膜4として、SiO2膜を用い、CVD法によって成膜する。ゲート絶縁膜4の膜厚が薄いと、ゲート電極5a若しくは上部電極5bと、半導体活性層3との間に電圧を印加した際に、多結晶シリコン粒界の突起部分で電界集中を起こし、最悪の場合には絶縁破壊が生じる恐れがある。粒界部の突起高さが40nm程度であることを考慮し、ゲート絶縁膜4の膜厚は80nm以上とする。好ましくは1000nm以上である。 The semiconductor active layer 3 formed as described above is patterned into a desired shape through a photoresist process and an etching process. Thereafter, a gate insulating film 4 is formed so as to cover the entire substrate surface on the semiconductor active layer 3. A SiO 2 film is used as the gate insulating film 4 and is formed by a CVD method. When the gate insulating film 4 is thin, when a voltage is applied between the gate electrode 5a or the upper electrode 5b and the semiconductor active layer 3, electric field concentration occurs at the protruding portion of the polycrystalline silicon grain boundary, which is the worst. In this case, dielectric breakdown may occur. Considering that the protrusion height of the grain boundary portion is about 40 nm, the thickness of the gate insulating film 4 is set to 80 nm or more. Preferably it is 1000 nm or more.
本実施形態に係る半導体薄膜の製造方法によれば、図3(c)に示すように、突起の形状は、20−30°程度のなだらかな傾斜で突起先端も丸みを帯びているのでゲート絶縁膜4は、多結晶シリコン表面に均等に成膜される。 According to the method for manufacturing a semiconductor thin film according to the present embodiment, as shown in FIG. 3C, the shape of the protrusion is a gentle inclination of about 20-30 ° and the protrusion tip is rounded. The film 4 is uniformly formed on the polycrystalline silicon surface.
次に、ゲート電極5a、配線(不図示)及び上部電極5bを形成するための層を成膜する。この層は、Mo、Cr、W、Ta、Alやこれらを主成分とする合金膜により構成することができる。本実施形態では、Moを膜厚200〜400nmとして、DCマグネトロンを用いたスパッタリング法により形成した。そして、公知の写真製版法を用いて、所望の形状にパターニングし、ゲート電極5a、配線及び上部電極5bを形成する。本実施形態では、ゲート電極5aのエッチングは、燐酸と硝酸を混合した薬液を用いたウェットエッチング法により行った。これに代えて、SF6とO2を混合したガスを用いたドライエッチング法により行うことも可能である。 Next, a layer for forming the gate electrode 5a, wiring (not shown) and the upper electrode 5b is formed. This layer can be composed of Mo, Cr, W, Ta, Al, or an alloy film containing these as main components. In this embodiment, Mo was formed to a thickness of 200 to 400 nm by a sputtering method using a DC magnetron. Then, using a known photoengraving method, patterning into a desired shape is performed to form the gate electrode 5a, the wiring and the upper electrode 5b. In this embodiment, the gate electrode 5a is etched by a wet etching method using a chemical solution in which phosphoric acid and nitric acid are mixed. Instead of this, it is also possible to carry out by a dry etching method using a gas in which SF 6 and O 2 are mixed.
次に、形成したゲート電極5aをマスクとして、半導体活性層3のソース領域3a、ドレイン領域3c、及び下部電極3dに不純物元素を導入する。ここで導入する不純物元素としてP、As,Bを用いることができる。P若しくはAsを導入すればNMOSを得ることができ、Bを導入すればPMOSを得ることができる。また、ゲート電極5aの加工をn型TFT用ゲート電極とp型TFT用ゲート電極の2回に分けて行えば、n型とp型のTFT318を同一基板上に作り分けることができる。PやBの不純物元素の導入は、イオンドーピング法を用いて行った。以上の工程により、ゲート電極5a、ソース領域3a、ドレイン領域3cが形成される。なお、トランジスタの信頼性向上のために、LDD(Lightly Doped Drain)構造としてもよい。また、イオンドーピング法に代えて、イオン注入法を用いてもよい。 Next, an impurity element is introduced into the source region 3a, the drain region 3c, and the lower electrode 3d of the semiconductor active layer 3 using the formed gate electrode 5a as a mask. P, As, and B can be used as impurity elements introduced here. If P or As is introduced, an NMOS can be obtained, and if B is introduced, a PMOS can be obtained. Further, if the processing of the gate electrode 5a is performed twice for the n-type TFT gate electrode and the p-type TFT gate electrode, the n-type and p-type TFT 318 can be formed on the same substrate. The introduction of impurity elements such as P and B was performed using an ion doping method. Through the above steps, the gate electrode 5a, the source region 3a, and the drain region 3c are formed. Note that an LDD (Lightly Doped Drain) structure may be employed in order to improve the reliability of the transistor. Further, an ion implantation method may be used instead of the ion doping method.
次に、ゲート電極5aの上の基板表面全体を覆うように、層間絶縁膜6を成膜する。本実施形態では、SiO2膜を膜厚500〜1000nmとして、プラズマCVD法により層間絶縁膜6を成膜した。SiO2膜に代えてSiN膜を用いてもよい。そして、窒素雰囲気中で450℃に加熱したアニール炉に1時間程度保持した。これにより、半導体活性層3のソース・ドレイン領域に導入した不純物元素がさらに活性化する。 Next, an interlayer insulating film 6 is formed so as to cover the entire substrate surface above the gate electrode 5a. In the present embodiment, the interlayer insulating film 6 is formed by plasma CVD with the SiO 2 film having a thickness of 500 to 1000 nm. An SiN film may be used instead of the SiO 2 film. And it hold | maintained for about 1 hour in the annealing furnace heated at 450 degreeC in nitrogen atmosphere. As a result, the impurity element introduced into the source / drain regions of the semiconductor active layer 3 is further activated.
次に、形成したゲート絶縁膜4及び層間絶縁膜6を公知の写真製版法を用いて所望の形状にパターニングする。ここでは、半導体活性層3のソース領域3a及びドレイン領域3cに到達するコンタクトホール9をそれぞれ形成する。つまり、コンタクトホール9では、ゲート絶縁膜4及び層間絶縁膜6が除去される。本実施形態では、コンタクトホール9のエッチングは、CHF3、O2とArの混合ガスを用いたドライエッチング法により行った。 Next, the formed gate insulating film 4 and interlayer insulating film 6 are patterned into a desired shape using a known photolithography method. Here, contact holes 9 reaching the source region 3a and the drain region 3c of the semiconductor active layer 3 are respectively formed. That is, in the contact hole 9, the gate insulating film 4 and the interlayer insulating film 6 are removed. In this embodiment, the contact hole 9 is etched by a dry etching method using a mixed gas of CHF 3 , O 2 and Ar.
次に、ソース電極7a、ドレイン電極7b及び配線(不図示)を形成するための第1電極層を成膜する。第1電極層は、Mo、Cr、W、Al、Taやこれらを主成分とする合金膜であればよい。また、これらを積層させた多層構造としてもよい。本実施形態では、Mo/Al/Moの積層させた構造とし、膜厚はAl膜が200〜400nm、Al下層及び上層のMo膜が50〜150nmとした。これらは、DCマグネトロンを用いたスパッタリング法により形成した。 Next, a first electrode layer for forming a source electrode 7a, a drain electrode 7b, and a wiring (not shown) is formed. The first electrode layer may be Mo, Cr, W, Al, Ta, or an alloy film containing these as a main component. Moreover, it is good also as a multilayer structure which laminated | stacked these. In this embodiment, a Mo / Al / Mo laminated structure is used, and the film thickness is 200 to 400 nm for the Al film, and 50 to 150 nm for the Al lower layer and the upper Mo film. These were formed by a sputtering method using a DC magnetron.
次に、形成した第1電極層を公知の写真製版法を用いて所望の形状にパターニングして、ソース電極7a、ドレイン電極7b及び配線(不図示)を形成する。本実施形態では、これらを形成する手段として、SF6とO2の混合ガス及びCl2とArの混合ガスを用いたドライエッチング法を用いた。以上の工程により、ソース領域3aとソース電極7aが、ドレイン領域3cとドレイン電極7bが電気的に接続される。 Next, the formed first electrode layer is patterned into a desired shape using a known photoengraving method to form a source electrode 7a, a drain electrode 7b, and wiring (not shown). In the present embodiment, a dry etching method using a mixed gas of SF 6 and O 2 and a mixed gas of Cl 2 and Ar is used as a means for forming them. Through the above steps, the source region 3a and the source electrode 7a are electrically connected, and the drain region 3c and the drain electrode 7b are electrically connected.
これらの一連の工程を経ることで、TFT31を製造することができる。続いて、ソース電極7a及びドレイン電極7bを覆うように、パッシベーション膜8を成膜し、一連の写真製版工程によりパターニングした後にエッチング処理を行う。本実施形態においては、SiN膜をCVD法により、膜厚が200〜300nmとなるように成膜した。また、パッシベーション膜8の表面からは、ドレイン電極7bに到達する第2コンタクトホール9aを形成する。すなわち、第2コンタクトホール9aにおいては、パッシベーション膜8が除去され、ドレイン電極7bが露出している。第2コンタクトホール9aのエッチングは、CF4とO2の混合ガスを用いたドライエッチング法により行った。 The TFT 31 can be manufactured through these series of steps. Subsequently, a passivation film 8 is formed so as to cover the source electrode 7a and the drain electrode 7b, and after performing patterning by a series of photolithography processes, an etching process is performed. In this embodiment, the SiN film is formed by the CVD method so that the film thickness becomes 200 to 300 nm. A second contact hole 9a reaching the drain electrode 7b is formed from the surface of the passivation film 8. That is, in the second contact hole 9a, the passivation film 8 is removed and the drain electrode 7b is exposed. Etching of the second contact hole 9a was performed by a dry etching method using a mixed gas of CF 4 and O 2 .
次いで、画素電極等を形成するための第2電極層を成膜する。第2電極層としては、ITOやIZOなどの透明性を有する導電性の薄膜を用いる。本実施形態においては、ITOをDCマグネトロンを用いたスパッタリング法により、膜厚が80〜120nmとなるように形成した。スパッタリングには、Arガス、O2ガス、H2Oガスを混合したものを用いた。これにより、加工性が容易である非晶質性の透明性導電薄膜が得られる。 Next, a second electrode layer for forming a pixel electrode or the like is formed. As the second electrode layer, a transparent conductive thin film such as ITO or IZO is used. In the present embodiment, ITO was formed by a sputtering method using a DC magnetron so as to have a film thickness of 80 to 120 nm. For sputtering, a mixture of Ar gas, O 2 gas, and H 2 O gas was used. Thereby, an amorphous transparent conductive thin film that is easy to process is obtained.
その後、形成した第2電極層を公知の写真製版法を用いて、所望の形状にパターニングし画素電極10を形成した。エッチング工程は、シュウ酸を主成分とする薬液を用いたウエットエッチング法により行った。そして、非晶質性透明導電薄膜を結晶化するためのアニールを実施する。画素電極10は、コンタクトホールによってドレイン電極7bに接続される。以上の工程によりTFTアレイ基板が形成される。 Thereafter, the pixel electrode 10 was formed by patterning the formed second electrode layer into a desired shape using a known photolithography method. The etching process was performed by a wet etching method using a chemical solution mainly composed of oxalic acid. Then, annealing for crystallizing the amorphous transparent conductive thin film is performed. The pixel electrode 10 is connected to the drain electrode 7b through a contact hole. The TFT array substrate is formed by the above process.
本実施形態に係る半導体薄膜の製造方法によれば、非晶質の半導体薄膜をオゾン水で表面酸化する場合と同様に、突沸をなくすことができる。このため、薄膜トランジスタの動作不良やゲート絶縁膜耐圧の低下がなくなり、信頼性向上、歩留まり向上、及び品質向上につながる。 According to the method for manufacturing a semiconductor thin film according to the present embodiment, bumping can be eliminated similarly to the case where the surface of an amorphous semiconductor thin film is oxidized with ozone water. For this reason, the malfunction of the thin film transistor and the decrease in the breakdown voltage of the gate insulating film are eliminated, leading to improvement in reliability, improvement in yield, and improvement in quality.
上記特許文献2〜4に記載のように、オゾン水を用いて表面酸化を行う場合、一般にスピン洗浄装置が用いられる。このスピン洗浄装置においては、オゾンを発生させ、純水にオゾンを溶かしこむための設備と、ガラス基板にオゾン水を噴射させる設備が必要となる。このため、オゾン水が外に飛散しないような構造や、廃液を処理する設備も必要であり、装置の大型化は避けられない。 As described in Patent Documents 2 to 4, when surface oxidation is performed using ozone water, a spin cleaning apparatus is generally used. In this spin cleaning apparatus, equipment for generating ozone and dissolving ozone in pure water and equipment for injecting ozone water onto the glass substrate are required. For this reason, the structure where ozone water is not scattered outside and the equipment which processes a waste liquid are also required, and the enlargement of an apparatus is inevitable.
本発明によれば、前記非晶質の半導体薄膜の表面に紫外線を照射することによって生成したオゾン、又は/及び酸素ラジカルにより表面酸化処理を行う工程を利用しているので、装置構成が非常にシンプルで、小型化も可能である。オゾンと酸素ラジカル両方を併用すれば、短時間で表面酸化処理工程を終了することが可能である。また、ドライに酸化できることから、酸化ムラやミストの心配もなく、非晶質の半導体薄膜の表面を均一に酸化させることが可能となる。 According to the present invention, since the surface oxidation treatment is performed using ozone or / and oxygen radicals generated by irradiating the surface of the amorphous semiconductor thin film with ultraviolet rays, the apparatus configuration is very high. It is simple and can be downsized. If both ozone and oxygen radicals are used in combination, the surface oxidation treatment step can be completed in a short time. Further, since it can be oxidized dry, the surface of the amorphous semiconductor thin film can be uniformly oxidized without worrying about uneven oxidation or mist.
本実施形態に係る半導体薄膜の製造方法によれば、結晶粒界が略等間隔で、かつ格子状に現れる多結晶化された半導体薄膜を得ることができる。すなわち、均一な結晶粒子を得ることができる。結晶粒子の配列をキャリア移動方向に直線上になるように配置することで、直交する側の結晶粒界がキャリア移動方向と垂直となり、ほとんどのキャリアは移動距離を変えることなく進むことができる。キャリア移動度のばらつきを抑えられる結果、薄膜トランジスタの駆動能力や閾値の変動を抑えることができる。 According to the method for manufacturing a semiconductor thin film according to the present embodiment, a polycrystalline semiconductor thin film in which crystal grain boundaries appear in a lattice shape at substantially equal intervals can be obtained. That is, uniform crystal particles can be obtained. By arranging the crystal grain arrangement so as to be linear in the carrier movement direction, the crystal grain boundary on the orthogonal side becomes perpendicular to the carrier movement direction, and most carriers can proceed without changing the movement distance. As a result of suppressing variation in carrier mobility, fluctuations in driving capability and threshold value of the thin film transistor can be suppressed.
本実施形態に係る半導体薄膜を液晶表示装置のTFTアレイ基板に適用する場合、TFTは水平方向や垂直方向に形成する。すなわち、半導体活性層のキャリア移動方向が水平方向や垂直方向となる。結晶粒子が格子状に形成されているので、TFTの配置による方向差が生じにくくなり、薄膜トランジスタの駆動能力や閾値電圧の性能について変動を抑えることができる。しかも、結晶粒界が略等間隔で、かつ格子状に現れる多結晶化された半導体薄膜を得られるエネルギー密度のマージンが広い。このため、非晶質の半導体薄膜のわずかな膜厚変化や、レーザー発振器が変動し得る範囲をカバーすることができる。すなわち、エネルギー密度の余裕度が高いので、トランジスタの性能の変動を低減することができる。さらには、装置管理が非常に楽になり、生産性が向上するというメリットを有する。 When the semiconductor thin film according to this embodiment is applied to a TFT array substrate of a liquid crystal display device, the TFT is formed in a horizontal direction or a vertical direction. That is, the carrier movement direction of the semiconductor active layer is the horizontal direction or the vertical direction. Since the crystal grains are formed in a lattice shape, a difference in direction due to the arrangement of TFTs is less likely to occur, and fluctuations in the driving capability and threshold voltage performance of the thin film transistor can be suppressed. In addition, the energy density margin for obtaining a polycrystalline semiconductor thin film in which the crystal grain boundaries are substantially equidistant and appear in a lattice shape is wide. For this reason, it is possible to cover a slight change in the thickness of the amorphous semiconductor thin film and a range in which the laser oscillator can vary. In other words, since the energy density margin is high, fluctuations in transistor performance can be reduced. Furthermore, it has the merit that the device management becomes very easy and the productivity is improved.
以上のことから、本発明を適用することにより、信頼性向上、歩留まり向上、及び品質向上を兼ね備えた半導体薄膜、及びその製造方法、薄膜トランジスタ、半導体薄膜の製造装置を提供することができる。 From the above, by applying the present invention, it is possible to provide a semiconductor thin film having improved reliability, yield, and quality, a manufacturing method thereof, a thin film transistor, and a semiconductor thin film manufacturing apparatus.
なお、レーザーアニールの光源として、エキシマレーザーを用いる例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、YAGレーザーの第二高調波(532nm)を用いてもよい。また、上記実施形態においては、非晶質の半導体薄膜として非晶質シリコンの例を、多結晶の半導体薄膜として多結晶シリコンを例にとり説明したが、これに限定されるものではなく、本件発明を他の半導体薄膜に広く適用することができる。 In addition, although the example which uses an excimer laser as a light source of laser annealing was demonstrated, it is not limited to this. For example, the second harmonic (532 nm) of a YAG laser may be used. In the above-described embodiment, an example of amorphous silicon as an amorphous semiconductor thin film and an example of polycrystalline silicon as a polycrystalline semiconductor thin film have been described. However, the present invention is not limited thereto. Can be widely applied to other semiconductor thin films.
なお、本実施形態においては、TFTアレイ基板を液晶表示装置に搭載した例について述べたが、これに限定されるものではなく、EL表示装置(有機EL表示装置、無機EL表示装置)等の平面型表示装置(フラットパネルディスプレイ)に好適に搭載することができる。有機EL表示装置の場合、TFTアレイ基板100上に、画素電極であるアノード電極、対向電極であるカソード電極を設ける。また、アノード電極とカソード電極との間には、有機層が配置される。なお、画素電極をアノード電極とするか、カソード電極とするかは、光学的な設計により適宜選択すればよい。 In this embodiment, an example in which a TFT array substrate is mounted on a liquid crystal display device has been described. However, the present invention is not limited to this, and a flat surface such as an EL display device (organic EL display device or inorganic EL display device) is used. It can be suitably mounted on a mold display device (flat panel display). In the case of an organic EL display device, an anode electrode as a pixel electrode and a cathode electrode as a counter electrode are provided on the TFT array substrate 100. An organic layer is disposed between the anode electrode and the cathode electrode. Note that whether the pixel electrode is an anode electrode or a cathode electrode may be appropriately selected depending on the optical design.
アノード電極とカソード電極との間に電流を供給することによって、アノード電極からは正孔が、カソード電極からは電子がそれぞれ有機層に注入されて再結合する。その際に生ずるエネルギーにより有機層内の発光性化合物の分子が励起される。励起された分子は基底状態に失活し、その過程において有機層が発光する。そして、有機層から発光された光は、視認側に出射する。有機EL素子に所望の電流を伝播するために駆動回路やスイッチング素子、補正回路が必要となり、複数のTFTが形成されている。特にこれらのTFTの駆動能力や閾値電圧の変動の低減が要求されている。従って、本件発明は、有機EL表示装置に搭載するTFTアレイ基板として特に有効である。 By supplying a current between the anode electrode and the cathode electrode, holes are injected from the anode electrode and electrons are injected from the cathode electrode into the organic layer to recombine. The molecules of the luminescent compound in the organic layer are excited by the energy generated at that time. The excited molecules are deactivated to the ground state, and the organic layer emits light in the process. Then, the light emitted from the organic layer is emitted to the viewing side. In order to propagate a desired current to the organic EL element, a drive circuit, a switching element, and a correction circuit are required, and a plurality of TFTs are formed. In particular, it is required to reduce fluctuations in driving capability and threshold voltage of these TFTs. Therefore, the present invention is particularly effective as a TFT array substrate mounted on an organic EL display device.
1 絶縁性基板
2 下地膜
3 半導体活性層
3A 非晶質の半導体薄膜
3B 結晶粒界
3C 結晶粒子
3a ソース領域
3b チャネル領域
3c ドレイン領域
3d 下部電極
4 ゲート絶縁膜
5a ゲート電極
5b 上部電極
6 層間絶縁膜
7a ソース電極
7b ドレイン電極
8 パッシベーション膜
9 コンタクトホール
10 画素電極
11 ゲート信号線
12 走査信号駆動回路
13 第1外部配線
14 蓄積容量配線
20 レーザー光
21 ソース信号線
22 表示信号駆動回路
23 第2外部配線
30 画素
31 TFT領域
32 蓄積容量素子領域
40 表示領域
41 額縁領域
50 半導体薄膜の製造装置
51 基板搬入出ユニット
52 搬送手段
53 表面酸化ユニット
54 レーザーアニールユニット
60 散乱光強度測定装置
61 白色LED
62 レンズ
65 黒筒
66 受光部
100 TFTアレイ基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Insulating substrate 2 Base film 3 Semiconductor active layer 3A Amorphous semiconductor thin film 3B Grain boundary 3C Crystal grain 3a Source region 3b Channel region 3c Drain region 3d Lower electrode 4 Gate insulating film 5a Gate electrode 5b Upper electrode 6 Interlayer insulation Film 7a Source electrode 7b Drain electrode 8 Passivation film 9 Contact hole 10 Pixel electrode 11 Gate signal line 12 Scan signal driving circuit 13 First external wiring 14 Storage capacitor wiring 20 Laser light 21 Source signal line 22 Display signal driving circuit 23 Second external Wiring 30 Pixel 31 TFT region 32 Storage capacitor element region 40 Display region 41 Frame region 50 Semiconductor thin film manufacturing device 51 Substrate carry-in / out unit 52 Transport means 53 Surface oxidation unit 54 Laser annealing unit 60 Scattered light intensity measurement device 61 White LED
62 Lens 65 Black tube 66 Light receiving unit 100 TFT array substrate
Claims (8)
前記非晶質の半導体薄膜の表面に形成された自然酸化膜を除去する工程と、
前記自然酸化膜を除去した後、前記非晶質の半導体薄膜の表面に、紫外線照射によって生成するオゾン又は/及び酸素ラジカルにより表面酸化処理を行う工程と、
前記非晶質の半導体薄膜に不活性ガス雰囲気中でレーザー光を照射することにより、結晶粒界が略等間隔で、かつ格子状の周期構造を有する多結晶化された半導体薄膜を得るレーザーアニール工程と、を備え、
前記レーザーアニール工程において、前記表面酸化処理を行う工程を経ずに、前記自然酸化膜を除去する工程後、直ちにレーザーアニールを行うことにより多結晶化された半導体薄膜を得る場合のレーザー光の最適エネルギー密度に対して、所定のエネルギー密度だけ低いエネルギー密度にて前記レーザー光照射を行う半導体薄膜の製造方法。 Forming an amorphous semiconductor thin film on a substrate;
Removing a natural oxide film formed on the surface of the amorphous semiconductor thin film;
After removing the natural oxide film, subjecting the surface of the amorphous semiconductor thin film to surface oxidation treatment with ozone or / and oxygen radicals generated by ultraviolet irradiation;
Laser annealing for irradiating the amorphous semiconductor thin film with a laser beam in an inert gas atmosphere to obtain a polycrystalline semiconductor thin film having crystal lattice boundaries with substantially regular intervals and a lattice-like periodic structure A process,
In the laser annealing step, the optimum laser light for obtaining a polycrystalline semiconductor thin film by performing laser annealing immediately after the step of removing the natural oxide film without going through the step of performing the surface oxidation treatment A method for producing a semiconductor thin film, wherein the laser light irradiation is performed at an energy density lower than the energy density by a predetermined energy density.
前記レーザーアニール工程後に、前記半導体薄膜の表面の酸化部分の除去、及び突起部分を削る工程を備えることを特徴とする半導体薄膜の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor thin film of Claim 1,
A method for producing a semiconductor thin film, comprising: a step of removing an oxidized portion on a surface of the semiconductor thin film and a step of cutting a protruding portion after the laser annealing step.
前記非晶質の半導体薄膜が非晶質シリコンであり、前記多結晶化された半導体薄膜が多結晶シリコンであることを特徴とする半導体薄膜の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor thin film of Claim 1 or 2,
A method for producing a semiconductor thin film, wherein the amorphous semiconductor thin film is amorphous silicon, and the polycrystalline semiconductor thin film is polycrystalline silicon.
隣接する前記結晶粒界の間隔が、300nm以上、400nm以下であり、
前記結晶粒界は、当該結晶粒界に区切られた結晶粒子の平坦なる部分から突起状に隆起しており、その隆起高さが60nm以下、
前記多結晶化された半導体薄膜の表面粗さRaが10nm以下である半導体薄膜。 A semiconductor thin film polycrystallized by the method for producing a semiconductor thin film according to claim 1, 2 or 3,
An interval between adjacent crystal grain boundaries is 300 nm or more and 400 nm or less,
The crystal grain boundary protrudes in a protruding shape from a flat portion of the crystal grain divided by the crystal grain boundary, and the height of the protrusion is 60 nm or less,
A semiconductor thin film in which the polycrystalline semiconductor thin film has a surface roughness Ra of 10 nm or less.
前記表面酸化処理を行う工程に用いる表面酸化ユニットを備え、
当該表面酸化ユニットは、酸素ガス雰囲気下において、オゾン又は/及び酸素ラジカルを生成する紫外線を放出する照射光源と、
前記非晶質の半導体薄膜に前記紫外線を照射する照射部を有する半導体薄膜の製造装置。 An apparatus for manufacturing a semiconductor thin film used in the method for manufacturing a semiconductor thin film according to claim 1, 2 or 3,
A surface oxidation unit used in the step of performing the surface oxidation treatment,
The surface oxidation unit includes an irradiation light source that emits ultraviolet rays that generate ozone or / and oxygen radicals in an oxygen gas atmosphere;
An apparatus for manufacturing a semiconductor thin film, comprising an irradiation unit for irradiating the amorphous semiconductor thin film with the ultraviolet light.
前記レーザーアニール工程に用いるレーザーアニールユニットを備え、
当該レーザーアニールユニットは、搬送手段を用いて前記表面酸化形成ユニットからインラインで配設されていることを特徴とする半導体薄膜の製造装置。 In the manufacturing apparatus of the semiconductor thin film of Claim 7,
A laser annealing unit used for the laser annealing step is provided,
The apparatus for producing a semiconductor thin film, wherein the laser annealing unit is disposed in-line from the surface oxidation forming unit using a conveying means.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016101361A1 (en) * | 2014-12-24 | 2016-06-30 | 深圳市华星光电技术有限公司 | Method for forming oxide layer on amorphous silicon surface |
| JP2021503715A (en) * | 2017-11-20 | 2021-02-12 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションInternational Business Machines Corporation | A method for patterning a resist layer on an amorphous silicon hardmask in a semiconductor device, a method for increasing resist adhesion of an amorphous silicon hardmask, and a structure. |
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2007
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