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JPH11330000A - 非単結晶薄膜のレーザーアニール方法 - Google Patents

非単結晶薄膜のレーザーアニール方法

Info

Publication number
JPH11330000A
JPH11330000A JP10129365A JP12936598A JPH11330000A JP H11330000 A JPH11330000 A JP H11330000A JP 10129365 A JP10129365 A JP 10129365A JP 12936598 A JP12936598 A JP 12936598A JP H11330000 A JPH11330000 A JP H11330000A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
laser beam
crystal thin
irradiation
annealing method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10129365A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeki Maekawa
茂樹 前川
Tatsuo Yoshioka
達男 吉岡
Ikunori Kobayashi
郁典 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP10129365A priority Critical patent/JPH11330000A/ja
Publication of JPH11330000A publication Critical patent/JPH11330000A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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して
結晶化薄膜の結晶性ムラが生じて、この結晶化薄膜を用
いて作製する素子の均一性及び歩留まりの向上が困難で
あった。 【解決手段】 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の長軸
方向とその走査方向とのなす角度αを5〜85度にして
照射して結晶化させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【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アニ
ール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。
【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には、一般に非晶質
Si薄膜をエキシマレーザー照射によるアニール(以
下、エキシマレーザーアニールとする)する方法が用い
られる。
【0004】図5〜図7に従来のレーザーアニール方法
を示す。この従来のレーザーアニール方法は、基板4の
上の非晶質Si薄膜2に対してパルスレーザービーム1
aを照射して照射領域に多結晶Si薄膜3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を矢印B方向に走査し
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薄膜を形成する。
【0005】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/cm2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
ピッチで重畳照射している。
【0006】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、主にレーザーアニール工程時間の短縮の観点か
ら用いられることが多い。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図6に示す基板4の面
内の定点A−A’線上のパルスレーザービーム毎の照射
強度履歴の例を図7に示す。
【0008】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、ビームの長軸上でピーク−ピーク値幅
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しているため同一強度
のビーム部分が重畳照射されることになる。
【0009】この図7から分かるように、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
されている。
【0010】したがって、レーザーアニールにより形成
する多結晶Si薄膜の結晶化率はビーム強度に依存する
ことから、ビーム強度ムラの重畳照射部分が直線状の結
晶化ムラを生じさせることになる。
【0011】本発明者らの実験によれば、従来のレーザ
ーアニール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、ビーム走査軸
の平行方向に直線状の特性が不良あるいは劣るトランジ
スタ群が数箇所見られた。
【0012】そこで本発明は、現行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して、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。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、パルスレーザ
ービームの走査方向に対して長軸方向を傾けて基板に照
射することを特徴とする。
【0014】この本発明によれば、仮に1ショットだけ
平均ビーム強度に対して大きく外れた強度にて照射した
領域においても、パルスレーザービームは基板に対して
長軸方向に照射位置がずれて他ショットは平均ビーム強
度近傍の強度部分最も頻繁に重畳照射されることから、
基板面内において平均的な結晶化率にほぼ収束して結晶
化のムラが低減され、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。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の非単結晶薄膜のレーザー
アニール方法は、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照射して結晶化するに際
し、パルスレーザービームを前記走査の方向に対して長
軸方向を傾けて照射することを特徴とする。
【0016】具体的には、パルスレーザービームの長軸
方向とその走査方向とのなす角度を5〜85度にして照
射する。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、パルスレーザービームの照射毎の走査ピ
ッチをd、前記角度をαとしたとき、d・cosαが2
μm以上である。また、パルスレーザービームの空間平
均強度が200〜400mJ/cm2である。
【0017】以下、本発明の非単結晶薄膜のレーザーア
ニール方法を具体的な実施の形態に基づいて説明する。 (実施の形態)図1〜図4は本発明の実施の形態を示し
ている。
【0018】図1に示すように基板4の面上の非単結晶
薄膜2に対してパルスレーザービーム1を走査させて照
射して結晶化するに際し、パルスレーザービーム1の長
軸方向Lを走査方向Bに対して傾けて照射した。具体的
には、パルスレーザービーム1の長軸方向Lと走査方向
Bのなす角度αを45度に設定して重畳照射して多結晶
Si薄膜3を形成した。
【0019】ここで、ビームの短軸径は400μm、長
軸径は200mm、平均ビーム強度は300mJ/cm
2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dは20μ
mである。
【0020】図1に示す基板4の面内の定点A−A’線
上のパルスレーザービーム毎の照射強度履歴の例を図2
に示す。この図2と従来例を示した図7とを比較して分
かるように、この実施の形態では従来例とは異なり、図
2に示すように1ショット毎に20・cos45゜=1
4.1μmだけ長軸方向にずれながら重畳照射されるこ
とになる。ここで、d・cosαが2μm以上であれば
同様の効果が得られる。
【0021】図3と図4に、基板4上の非晶質Si薄膜
2に対してビーム強度300mJ/cm2の多重ショッ
トに加えて、一定数の270mJ/cm2あるいは33
0mJ/cm2のショットを混在させてスポット照射し
た領域の結晶化率を示す。
【0022】この図3と図4から分かるように、多重シ
ョットに加えて異なる強度のショットが少数混在する場
合でも、同一強度でショット(重畳照射)を重ねていく
とショットの強度が一定であれば結晶化率はある一定の
値C0に飽和する傾向がある。 ここで多重ショットの
強度が200〜400mJ/cm2の範囲であれば同様
の効果が得られる。
【0023】したがって、本発明のレーザーアニール方
法であれば最初のビーム内の最小270mJ/cm2
るいは最大330mJ/cm2である照射領域において
も、次ショット以降においてビーム強度300mJ/c
2近傍で重畳照射されるため、照射領域の結晶化率は
ほぼC0に収束される。
【0024】上記実施の形態では、角度α=45°であ
ったが、α=90°の従来の方法と比べると、85度〜
5度の範囲で良好な結果が得られた。上記実施の形態で
は、ビームの短軸径が400μm、長軸径が200mm
であったが、ビームの長軸径と短軸径との比が100以
上であれば同様の結果が得られた。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、現行のパ
ルスレーザービームを用いながら、容易に形成されるべ
き多結晶薄膜の結晶化ムラを低減することができ、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
に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の非単結晶薄膜のレーザーアニール方法
のレーザーアニールの照射状態を示す平面図
【図2】同実施の形態の定点A−A’におけるレーザー
ビームの照射履歴の説明図
【図3】同実施の形態のパルスレーザービームを同一強
度の多重ショットに異なる強度のショットを混在させて
スポット照射した比と結晶化率の測定結果図
【図4】パルスレーザービーム重畳照射による非晶質S
i薄膜のレーザーアニール工程を説明する模式図
【図5】従来のレーザービームの照射状態の斜視図
【図6】同従来例の平面図
【図7】同従来例の定点A−A’におけるレーザービー
ムの照射履歴の説明図
【符号の説明】
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 3 多結晶Si薄膜 4 基板

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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照射して結晶化するに際し、 パルスレーザービームを前記走査の方向に対して長軸方
    向を傾けて照射する非単結晶薄膜のレーザーアニール方
    法。
  2. 【請求項2】パルスレーザービームの長軸方向とその走
    査方向とのなす角度を5〜85度にして照射する請求項
    1記載の非単結晶薄膜のレーザーアニール方法。
  3. 【請求項3】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以上であることを特徴とする請求項1
    または請求項2記載の非単結晶薄膜のレーザーアニール
    方法。
  4. 【請求項4】前記パルスレーザービームの照射毎の走査
    ピッチをd、前記角度をαとしたとき、d・cosαが
    2μm以上であることを特徴とする請求項3記載の非単
    結晶薄膜のレーザーアニール方法。
  5. 【請求項5】前記パルスレーザービームの空間平均強度
    が200〜400mJ/cm2であることを特徴とする
    請求項4記載の非単結晶薄膜のレーザーアニール方法。
JP10129365A 1998-05-13 1998-05-13 非単結晶薄膜のレーザーアニール方法 Pending JPH11330000A (ja)

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