CN1638039A - 激光照射装置、激光照射方法及晶质半导体膜的制作方法 - Google Patents

激光照射装置、激光照射方法及晶质半导体膜的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的是提供一种使用包括电反射镜和fθ透镜的光学系统的精简的激光照射装置以及激光照射方法，所述激光照射装置可以抑制由因衬底背面的次级射束引起的干涉影响，从而能够对被照射物进行均匀的激光退火，且可以提高生产量。在本发明中，当假设形成有被照射物的衬底的厚度为d，折射率为n，并将真空中的光速定义为c时，所述激光束的脉宽t满足不等式ct＜2nd。在上述结构中，即使使用包括电反射镜和fθ透镜的光学系统，也可以减少因衬底背面的次级射束引起的干涉影响，从而可以对被照射物执行均匀的激光退火。

Description

激光照射装置、激光照射方法及晶质半导体膜的制作方法
技术领域
本发明涉及一种激光照射装置、激光照射方法以及晶质半导体膜的制作方法，尤其涉及使用包括电反射镜(又称检流计镜，GalvanometerMirror)和fθ透镜的光学系统的激光照射装置、激光照射方法以及晶质半导体膜的制作方法。
背景技术
在激光照射装置中，使用电反射镜和fθ透镜的光学系统被用作为从激光振荡器发射出来的激光束扫描被照射物的方法之一。
通过振荡电反射镜改变入射到电反射镜的激光束的入射角，而可以移动被反射的激光束所照射的位置，可以通过使用一个电反射镜在单方向上进行扫描。如用电反射镜执行X方向上的扫描，并用设置在载物台上的自动机执行在Y方向上的移动，则可以对整个衬底执行激光照射。另外，即使设置两张电反射镜，分别执行X方向上和Y方向上的扫描，也可以对衬底上的任意场所进行激光照射(例如参考专利文件1)。
专利文件1
日本专利公开2003-86507公报
但是，在使用包括电反射镜和fθ透镜的光学系统，对形成在衬底上的被照射物照射激光时，即使在相同条件下执行激光照射，也还有因场所不同照射强度不同的问题。
例如，使用包括电反射镜和fθ透镜的光学系统给形成在玻璃衬底上的半导体膜照射激光从而实现晶化，其结果，结晶性的不均匀是可以看到的程度。导致半导体膜的结晶性出现不均匀结果的原因是没能均匀地激光照射半导体膜。而用结晶性不同的半导体膜形成半导体元件会造成该半导体元件特性的不同，所以会在衬底内出现半导体元件特性不均匀的情况。
发明内容
鉴于以上问题，本发明的目的是提供一种即使使用包括电反射镜和fθ透镜的光学系统，也能够给被照射物均匀分配激光能源的激光照射装置、激光照射方法以及晶质半导体膜的制作方法。
本发明的结构之一的特征是，一种激光照射装置，包括：
激光振荡器；
至少一个反射镜，其使从所述激光振荡器发射出来的激光束偏向一个方向的；以及
在预定的平面上使被所述反射镜偏向的激光束成像的透镜，
其中，如设定安装被照射物的载物台和所述透镜的焦点之间的距离为d；n＝1.5；并将真空中的光速定义为c，则从所述激光振荡器发射出来的激光束的脉宽t满足不等式ct＜2nd。
本发明的其他结构的特征是，一种激光照射装置，包括：
激光振荡器；
至少一个反射镜，其使从所述激光振荡器发射出来的激光束偏向一个方向的；以及
在预定的平面上使被所述反射镜偏向的激光束成像的透镜，
其中，如设定安装被照射物的载物台和所述透镜的焦点之间的距离为d；n＝1.5；并将真空中的光速定义为c，则从所述激光振荡器发射出来的激光束的脉宽t满足不等式ct＜4nd。
本发明的其他结构的特征是，一种激光照射装置，包括：
激光振荡器；
至少一个电反射镜；以及
fθ透镜，
其中，如设定安装被照射物的载物台和所述fθ透镜的焦点之间的距离为d；n＝1.5；并将真空中的光速定义为c，则从所述激光振荡器发射出来的激光束的脉宽t满足不等式ct＜2nd。
本发明的其他结构的特征是，一种激光照射装置，包括：
激光振荡器；
至少一个电反射镜；以及
fθ透镜，
其中，如设定安装被照射物的载物台和所述fθ透镜的焦点之间的距离为d；n＝1.5；并将真空中的光速定义为c，则从所述激光振荡器发射出来的激光束的脉宽t满足不等式ct＜4nd。
本发明的其他结构的特征是，一种激光照射装置，包括：
激光振荡器；
第一反射镜，其使从所述激光振荡器发射出来的激光束的光束点在所述被照射物上按第一方向扫描；
第二反射镜，其使从所述激光振荡器发射出来的激光束的光束点在所述被照射物上按垂直于所述第一方向的第二方向扫描；以及
使所述激光束在所述被照射物上成像的fθ透镜，
其中，如设定安装所述被照射物的载物台和所述fθ透镜的焦点之间的距离为d；n＝1.5；并将真空中的光速定义为c，则所述激光束的脉宽t满足不等式ct＜2nd。
本发明的其他结构的特征是，一种激光照射装置，包括：
激光振荡器；
第一反射镜，其使从所述激光振荡器发射出来的激光束的光束点在被照射物上按第一方向扫描；
第二反射镜，其使从所述激光振荡器发射出来的激光束的光束点在所述被照射物上按垂直于所述第一方向的第二方向扫描；以及
使所述激光束在所述被照射物上成像的fθ透镜，
其中，如设定安装所述被照射物的载物台和所述fθ透镜的焦点之间的距离为d；n＝1.5；并将真空中的光速定义为c，则所述激光束的脉宽t满足不等式ct＜4nd。
本发明的其他结构的特征是，一种激光照射装置，包括：
激光振荡器；
使从所述激光振荡器发射出来的激光束的光束点在所述被照射物上按第一方向扫描的反射镜；
安装所述被照射物并按垂直于所述第一方向的第二方向移动的载物台；以及
使所述激光束在所述被照射物上成像的fθ透镜，
其中，如设定安装所述被照射物的载物台和所述fθ透镜的焦点之间的距离为d；n＝1.5；并将真空中的光速定义为c，则所述激光束的脉宽t满足不等式ct＜2nd。
本发明的其他结构的特征是，一种激光照射装置，包括：
激光振荡器；
使从所述激光振荡器发射出来的激光束的光束点在被照射物上按第一方向扫描的反射镜；
安装所述被照射物并按垂直于所述第一方向的第二方向移动的载物台；以及
使所述激光束在所述被照射物上成像的fθ透镜，
其中，如设定安装所述被照射物的载物台和所述fθ透镜的焦点之间的距离为d；n＝1.5；并将真空中的光速定义为c，则所述激光束的脉宽t满足不等式ct＜4nd。
本发明的其他结构的特征是，一种激光照射方法，其中对形成在折射率为n且厚度为d的衬底上的半导体膜通过使用至少一个电反射镜和一个fθ透镜的光学系统照射激光束，该激光束当将真空中的光速定义为c时，脉宽t满足不等式ct＜2nd。
本发明的其他结构的特征是，一种激光照射方法，其中对形成在折射率为n且厚度为d的衬底上的半导体膜通过使用至少一个电反射镜和一个fθ透镜的光学系统照射激光束，该激光束当将真空中的光速定义为c时，脉宽t满足不等式ct＜4nd。
本发明的其他结构的特征是，一种激光照射方法，包括以下步骤：
对形成在衬底上的半导体膜照射激光束，并且该激光束通过至少一个电反射镜和一个fθ透镜在所述半导体膜上扫描，其中，入射到所述半导体膜的激光束和被所述衬底的背面反射的激光束在相当于所述激光束脉宽的10％或更少的时间，同时照射所述半导体膜的某一点。
本发明的其他结构的特征是，一种激光照射方法，包括以下步骤：
对在折射率为n且厚度为d的衬底上形成的半导体膜照射激光束，并且该激光束的脉宽t当将真空中的光速定义为c时，满足不等式ct＜2nd，其中，所述激光束根据第一电反射镜按第一方向扫描所述半导体膜，并且所述激光束根据第二电反射镜按垂直于第一方向的第二方向扫描所述半导体膜，而且，所述激光束通过fθ透镜在所述半导体膜上成像。
本发明的其他结构的特征是，一种激光照射方法，包括以下步骤：
对在折射率为n且厚度为d的衬底上形成的半导体膜照射激光束，并且该激光束的脉宽t当将真空中的光速定义为c时，满足不等式ct＜4nd，其中，所述激光束根据第一电反射镜按第一方向扫描所述半导体膜，并且所述激光束根据第二电反射镜按垂直于第一方向的第二方向扫描所述半导体膜，而且，所述激光束通过fθ透镜在所述半导体膜上成像。
本发明的其他结构的特征是，一种激光照射方法，包括以下步骤：
对在衬底上形成的半导体膜照射激光束，并且，入射到所述半导体膜的激光束和被所述衬底的背面反射的激光束在相当于所述激光束脉宽的10％或更少的时间，同时照射所述半导体膜的某一点，其中，所述激光束根据第一电反射镜按第一方向扫描所述半导体膜，并且所述激光束根据第二电反射镜按垂直于第一方向的第二方向扫描所述半导体膜，而且，所述激光束通过fθ透镜在所述半导体膜成像。
本发明的其他结构的特征是，一种激光照射方法，包括以下步骤：
对在折射率为n且厚度为d的衬底上形成的半导体膜照射激光束，并且该激光束的脉宽t当将真空中的光速定义为c时，满足不等式ct＜2nd，其中根据电反射镜在所述半导体膜的第一方向上扫描所述激光束，并且通过在垂直于第一方向的第二方向上移动安装有所述衬底的载物台从而扫描所述激光束，而且所述激光束通过fθ透镜在所述半导体膜上成像。
本发明的其他结构的特征是，一种激光照射方法，包括以下步骤：
对在折射率为n且厚度为d的衬底上形成的半导体膜照射激光束，并且该激光束的脉宽t当将真空中的光速定义为c时，满足不等式ct＜4nd，其中根据电反射镜在所述半导体膜的第一方向上扫描所述激光束，并且通过在垂直于第一方向的第二方向上移动安装有所述衬底的载物台从而扫描所述激光束，而且所述激光束通过fθ透镜在所述半导体膜上成像。
本发明的其他结构的特征是，一种激光照射方法，包括以下步骤：
对在衬底上形成的半导体膜照射激光束，并且入射到所述半导体膜的激光束和被所述衬底的背面反射的激光束在相当于所述激光束脉宽的10％或更少的时间，同时照射所述半导体膜的某一点，其中，根据电反射镜在所述半导体膜的第一方向上扫描所述激光束，并且通过在垂直于第一方向的第二方向上移动安装有所述衬底的载物台从而扫描所述激光束，而且，所述激光束通过fθ透镜在所述半导体膜上成像。
本发明的其他结构的特征是，一种晶质半导体膜的制作方法，包括以下步骤：
在折射率为n且厚度为d的衬底上形成非晶半导体膜；
使用至少包括一个电反射镜和一个fθ透镜的光学系统对所述非晶半导体膜照射激光束，其中当将真空中的光速定义为c时，所述激光束的脉宽t满足不等式ct＜2nd。
本发明的其他结构的特征是，一种晶质半导体膜的制作方法，包括以下步骤：
在折射率为n且厚度为d的衬底上形成非晶半导体膜；
使用至少包括一个电反射镜和一个fθ透镜的光学系统对所述非晶半导体膜照射激光束，其中当将真空中的光速定义为c时，所述激光束的脉宽t满足不等式ct＜4nd。
本发明的其他结构的特征是，一种晶质半导体膜的制作方法，包括以下步骤：
在衬底上形成非晶半导体膜，
对该非晶半导体膜照射激光束，并且该激光束通过至少一个电反射镜和一个fθ透镜在所述非晶半导体膜上扫描，
其中，入射到所述非晶半导体膜的激光束和被所述衬底的背面反射的激光束在相当于所述激光束的脉宽的10％或更少的时间，同时照射所述非晶半导体膜的某一点。
本发明的其他结构的特征是，一种晶质半导体膜的制作方法，包括以下步骤：
在折射率为n且厚度为d的衬底上形成非晶半导体膜；
对该非晶半导体膜照射激光束，并且当将真空中的光速定义为c时，该激光束的脉宽t满足不等式ct＜2nd，
其中，所述激光束根据第一电反射镜按第一方向扫描所述非晶半导体膜，
并且，所述激光束根据第二电反射镜按垂直于第一方向的第二方向扫描所述非晶半导体膜，
所述激光束通过fθ透镜在所述非晶半导体膜上成像。
本发明的其他结构的特征是，一种晶质半导体膜的制作方法，包括以下步骤：
在折射率为n且厚度为d的衬底上形成非晶半导体膜；
对该非晶半导体膜照射激光束，并且当将真空中的光速定义为c时，该激光束的脉宽t满足不等式ct＜4nd，
其中，所述激光束根据第一电反射镜按第一方向扫描所述非晶半导体膜，
并且，所述激光束根据第二电反射镜按垂直于第一方向的第二方向扫描所述非晶半导体膜，
所述激光束通过fθ透镜在所述非晶半导体膜上成像。
本发明的其他结构的特征是，一种晶质半导体膜的制作方法，包括以下步骤：
在衬底上形成非晶半导体膜；
对该非晶半导体膜照射激光束，并使入射到所述非晶半导体膜的激光束和被所述衬底的背面反射的激光束在相当于所述激光束脉宽的10％或更少的时间，同时照射所述非晶半导体膜的某一点，
其中，所述激光束根据第一电反射镜按第一方向扫描所述非晶半导体膜，
并且，所述激光束根据第二电反射镜按垂直于第一方向的第二方向扫描所述非晶半导体膜，
所述激光束通过fθ透镜在所述非晶半导体膜成像。
本发明的其他结构的特征是，一种晶质半导体膜的制作方法，包括以下步骤：
在折射率为n且厚度为d的衬底上形成非晶半导体膜，
对该非晶半导体膜照射激光束，并且当将真空中的光速定义为c时，该激光束的脉宽t满足不等式ct＜2nd，
其中，根据电反射镜在所述非晶半导体膜的第一方向上扫描所述激光束，
并且，通过在垂直于第一方向的第二方向上移动安装有所述衬底的载物台从而扫描所述激光束，
并且，所述激光束通过fθ透镜在所述非晶半导体膜上成像。
本发明的其他结构的特征是，一种晶质半导体膜的制作方法，包括以下步骤：
在折射率为n且厚度为d的衬底上形成非晶半导体膜，
对该非晶半导体膜照射激光束，并且当将真空中的光速定义为c时，该激光束的脉宽t满足不等式ct＜4nd，
其中，根据电反射镜在所述非晶半导体膜的第一方向上扫描所述激光束，
并且，通过在垂直于第一方向的第二方向上移动安装有所述衬底的载物台从而扫描所述激光束，
并且，所述激光束通过fθ透镜在所述非晶半导体膜上成像。
本发明的其他结构的特征是，一种晶质半导体膜的制作方法，包括以下步骤：
在衬底上形成非晶半导体膜；以及
对该非晶半导体膜照射激光束，并使入射到所述非晶半导体膜的激光束和被所述衬底的背面反射的激光束在相当于所述激光束脉宽的10％或更少的时间，同时照射所述非晶半导体膜的某一点，
其中，根据电反射镜在所述非晶半导体膜的第一方向上扫描所述激光束，
并且，通过在所述非晶半导体膜的垂直于第一方向的第二方向上移动安装有所述衬底的载物台从而扫描所述激光束，
所述激光束通过fθ透镜在所述非晶半导体膜上成像。
值得注意的是，本发明的晶质半导体膜的制作方法可以被应用于集成电路或半导体显示器件的制作方法。半导体显示器件包括例如液晶显示器件、在各个像素内配置以有机发光元件为典型的发光元件的发光显示器件、DMD(数码微镜器件，Digital Micromirror Device)、PDP(等离子体显示器，Plasma Display Panel)、FED(场致发射显示器，FieldEmission Display)等。
使用本发明的激光照射装置、激光照射方法，即使使用包括电反射镜和fθ透镜的光学系统，也可以使照射到被照射物的激光照射强度均匀。注意，在本发明的激光照射装置或激光照射方法中，从激光振荡器发射出的激光束可以垂直入射到被照射物，也可以斜着入射到被照射物。据此，可以对被照射物执行均匀的晶化或退火，从而可以减少用被照射物制作的元件的特性不均匀。
通过使用具有专有面积小、处理能力高的特征的电反射镜和fθ透镜，可以如以上所描述的那样，在执行均匀的激光照射的同时，减少设备费用，并提高生产效率。
附图说明
在附图中，
图1是表示本发明使用的激光照射装置的图；
图2是表示激光束的扫描路径的图；
图3是表示本发明使用的激光照射装置的图；
图4是表示选择照射的图。
图5A至图5D是表示使用本发明制作半导体器件时的工艺图1；
图6A和图6B是表示使用本发明制作半导体器件时的工艺图2；
图7A至图7C表示发光显示器件的例子；
图8A至图8F表示应用了本发明的电子器件；
图9A至图9C表示应用了本发明的电子器件。
本发明的选择图是图1
具体实施模式
下面给出本发明的实施模式以及实施例的说明。值得注意的是，本发明可以以多种不同形式被执行，只要是本领域的人员就很容易明白本发明的形式、以及详情等可以被更改或修改。所以，对本发明的解释不受本发明的实施模式和实施例所记载内容的限制。
在本实施模式中，当给设置或形成在衬底上的被照射物照射激光束时，根据电反射镜和fθ透镜的光学系统来进行激光扫描的激光照射装置使用具有脉宽为psec(10-12sec)左右或低于此的极短脉冲的激光束。
使用具有该结构的激光照射装置，可以使照射到被照射物的激光照射强度均匀。通过使用具有专有面积小、处理能力高的特征的电反射镜和fθ透镜，可以如以上所描述的那样，不但可以执行均匀的激光照射，而且可以同时实现节省空间和提高生产效率。
根据上述结构可以解决本发明所要解决的问题，其理由如下。
本发明的发明者们认为当使用包括电反射镜和fθ透镜的光学系统照射激光时出现的激光照射不均匀是因为直接照射的激光束(原始射束)和被衬底背面反射的再次侵入到被照射物的激光束(次级射束)的干涉而引起的。并且该干涉反映了衬底的歪斜或凸凹。
激光退火是被照射物吸收具有某种波长的电磁波的激光束并在吸收的部分产生热，根据该热而被执行的。但是，当物质吸收具有某种波长的电磁波时，依据该物质而具有固定的吸收系数，当对没有足够厚度的被照射物照射吸收系数较小的波长的激光时，被照射物吸收不了的激光有可能穿透被照射物。
例如当对形成在玻璃衬底上的非晶硅膜照射波长为532nm的Nd∶YAG激光的二次谐波时，如果非晶硅膜的膜厚是200nm或更多则可以将照射的激光几乎都吸收掉，照射的激光不穿透。但是如果其厚度少于200nm，则该非晶硅膜吸收不了的激光束就会穿透硅膜。而透过的激光束的一部分被玻璃衬底表面反射，或者一部分被玻璃衬底的底面反射，这些反射的激光再次照射硅膜。如果玻璃衬底上有微小的弯斜或凸凹，则被该部分反射的次级射束的角度会被改变。角度被改变的次级射束根据其角度使从玻璃衬底底面到玻璃表面的光路长产生变化，当该次级射束和直接照射的原始射束发生干涉时，会出现总是互相减弱的地方和总是互相增强的地方。换言之，在硅膜上形成驻波，该分布被纪录在硅膜上。
目前被用于平面显示器等的薄膜半导体器件的衬底所使用的玻璃衬底的厚度在1000μm前后，常用的是厚700μm左右的衬底。700μm的厚度是波长(在此为532nm)的1000倍以上的厚度，而以衬底厚度的1000分之一的精度控制衬底整体的板厚是相当困难的，不难想象衬底中存在着上述微小的歪斜或凸凹。
针对于此，为了减少导致干涉的被衬底背面反射的次级射束和入射的原始射束在被照射物中同时存在的时间，或不使其同时存在，本发明使用脉冲宽为psec(10-12sec)左右，或是低于此的极短脉冲，其结果是降低在被照射面的相对于激光照射时间的出现干涉的时间比例，或者使该时间比例为0，从而减弱干涉的影响，或者完全消除干涉。
下文中将以能够应用本发明的一个模式为例简单说明本发明的原理。由于激光束是电磁波，其速度被认为和光速相同(大约30万km/s)。当将脉宽设定为本发明的10psec时，从1个脉冲的激光发射开始到终结期间(10psec)，射束大约前进3mm。也就是说，可以视一个脉冲为3mm的移动距离。
如将脉宽为10psec，一个脉冲为3mm的激光照射在形成于厚700μm左右的衬底上的被照射物上，则直接照射的原始射束和被衬底背面反射的次级射束出现干涉的时间为照射时间的50％左右。如果使脉宽下降到5psec左右，则有可能使干涉完全不出现。据此，可以抑制因为透过被照射物的激光束的反射而引起的干涉，因此，可以执行均匀的激光照射。即使使用包括电反射镜和fθ透镜的光学系统来扫描激光束，也可以使被照射物面内的激光照射强度均匀。使用包括电反射镜和fθ透镜的光学系统的激光照射装置由于具有专有面积小、处理量大的特征，所以可以在节省空间的同时，提高产品的生产效率。
另一方面，用于常规的激光退火的脉冲激光的脉宽为几十nsec至几百nsec左右。所以，一个脉冲的激光发射期间中激光束前进3至100m。在这种情况下，可以换句话说，一个脉冲射出3-100m的激光束。
假设将相当于脉宽为10nsec、一个脉冲为3m的用于常规的脉宽的激光照射在形成于和上述条件相同的厚700μm左右的衬底上的被照射物上，这种情况下，得出在实质照射时间的99.5％的期间内在被照射物中发生着干涉的结果。换言之，如将脉宽从10nsec转换为10psec，则可以得出能够将因干涉影响导致的照射不均匀减少至大约一半的结果，如果转换为5psec，则可以得出在计算上能够消除起因于这种结构的干涉的结果。
上述是大概念上的结论，在下文中将进行更详细的说明。光在某种媒质中前进时，该媒质的折射率影响光的前进速度。例如，在折射率n＝1的空气中前进的光如果入射到折射率n＝1.5的玻璃中，则其速度是在空气中的1/1.5。考虑到这个因素，在使用厚度为d，折射率为n的衬底时，不因被衬底背面反射的次级射束导致干涉的脉宽t满足以下的公式。注意，公式中c表示真空中的光速。另外，设定焦点位置总是在被照射物的表面，并且衬底的厚度d大致相当于焦点位置和安装被照射物的载物台之间的距离。
公式1
ct＜2nd
根据该公式，可以知道，当用厚度d＝0.7mm的玻璃衬底(折射率n＝1.5)晶化非晶硅膜时，完全不发生干涉的脉宽t是约7psec或更短。注意，以上是在假设真空中的光速c＝30万km/sec的情况下算出的结果。
如使用满足上述公式1的脉宽的激光束来执行激光照射，则即使使用电反射镜激光扫描被照射物，也可以防止因衬底的反射而引起的干涉，从而可以使被照射物面内的照射能源均匀。使用包括电反射镜和fθ透镜的光学系统的激光照射装置由于具有专有面积小、处理能力高的特征，所以可以在节省空间的同时，提高产品的生产效率。
另外，在通过激光照射以晶化非晶半导体膜的情形中，如果激光束的能源摇摆很大，则不能进行均匀的晶化，从而使以多晶半导体膜作为激活层的TFT的特性，例如导通电流、迁移度等产生不均匀。注意，即使没有出现干涉的状态，激光束也有±1％的能源摇摆，所以可以认为当形成用于半导体显示器件的像素部分的TFT时，通过抑制干涉使该能源摇摆在小于±1％左右的范围，能够防止在像素部分看到起因于干涉的亮度不均匀。
另一方面，当对形成在玻璃衬底上的非晶半导体膜照射二次谐波的激光束时，该激光束的大约一半在该非晶半导体膜的表面被反射，剩下的一半进入到非晶半导体膜内。被用于半导体显示器件所包括的TFT的激活层的半导体膜因为其厚度是大约几十nm左右，如果考虑非晶半导体的吸收系数，则可以认为进入到非晶半导体膜内的激光束中的大约一半被非晶半导体膜吸收，剩下的一半进入到玻璃衬底。而且，进入到玻璃衬底的光在衬底背面有大约4％被反射而重新进入到非晶半导体膜内。因此，相对于从激光振荡器入射到非晶半导体膜的光，在玻璃衬底背面反射而入射到非晶半导体膜的光的比例大约是2％，如果该两个激光束发生干涉，则产生±2％的能源摇摆。
所以，为了抑制干涉以使该能源摇摆在小于±1％左右的范围，就要将干涉时间缩短在少于脉宽t的一半的范围。理想的是，该两个激光束同时照射非晶半导体膜的某一点的时间不多于激光束的脉宽的10％。当缩短到少于脉宽t的一半时，根据公式1，可以得知激光束的脉宽t满足以下表示的公式2。
公式2
ct＜4nd
激光束的恰当的脉宽根据条件而变化。当要将干涉时间减少到脉宽的X％或更少时，脉宽只要满足以下的公式3就可以。
公式3
ct(100-X)/100＜2nd
实施例1
本实施例将参考图1说明本发明的实施例。
101表示脉冲振荡的激光振荡器，是能够振荡微微秒水平或之下脉宽的激光的激光振荡器。只要能够振荡出10psec或更短的极短脉冲激光束，任何激光器都能够被用于本发明的激光振荡器。例如，可以使用受激准分子激光器、Ar激光器、Kr激光器、CO2激光器、YAG激光器、Y2O3激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、GdVo4激光器、陶瓷激光器、玻璃激光器、红宝石激光器、紫翠玉激光器、Ti：蓝宝石激光器、铜蒸气激光器、或金蒸气激光器等等。
本实施例使用2W的YVO4激光器。激光振荡器内藏有非线形光学元件，发射出对非晶硅膜的吸收率高的该激光的二次谐波的532nm波长的激光。理想的是使用安定形共振器作为激光振荡器101，并使用TEM00振荡模式。TEM00模式的激光具有高斯强度分布，有优越的集光性，所以容易加工光束点。值得注意的是，激光器的种类以及波长也可以不是YVO4激光器的二次谐波，可以根据被照射物107来选择。在本实施例中设定振荡频率为80MHz，脉宽设定为10psec。
另外，本发明的激光照射装置可以将非线形光学元件设置在激光振荡器101所具有的共振器内，也可以在基波的激光共振器之外设置具备其他非线形光学元件的共振器。前者具有装置小型化以及不需要精密控制共振器的长度的优点，而后者具有能够忽略基波与高次谐波得相互作用的优点。
在非线形光学元件中，通过使用非线形光学常数比较大的KTP(KTiOPO4)、BBO(β-BaB2O4)、LBO(LiB3O5)、CLBO(CsLiB6O10)、GdYCOB(YCa4O(BO3)3)、KDP(KD2PO4)、KB5、LiNbO3、Ba2NaNb5O15等的结晶，特别是通过使用LBO或BBO、KDP、KTP、KB5、CLBO等，就能够提高从基波到高次谐波的变换效率。
从激光器振荡器101振荡出来的激光束，借助光学系统102被整形为线形状，被照射物上的光束点被整形为在长轴方向是70μm，在短轴方向是10μm的线形。另外，本发明以及说明书中的“线状”并不是严格意义上的“线”，而是长宽比大的长方形(或长椭圆形)的意思。例如，虽然将长宽比是2以上(最好是10～10000)的称为线状。
电反射镜104在图1中以X1和X2方向(光束点的短轴方向)旋转从而扫描激光束，电反射镜103在图1中以Y方向(光束点的长轴方向)旋转从而扫描激光束，fθ透镜105的作用是使被上述电反射镜103和104偏向的激光束的焦点总是归结在被照射物的非晶硅膜107上。
本实施例使用在厚度为0.7mm，折射率为1.52的日本旭硝子株式会社(Asahi Glass Co.，Ltd.)生产的AN100玻璃衬底上通过CVD装置形成的厚66nm的膜作为非晶硅膜107。当使用非晶硅膜107作为被照射物时，优选在照射激光束之前，对该非晶硅膜107执行热退火。具体来说，可以执行例如氮气氛中的500℃温度下、1小时左右的热退火。通过该热退火工艺，可以使半导体膜中的氢降低为1×1020atcms/cm3或更少。如果半导体膜中的氢浓度很高，则当照射强激光时，氢元素一下子被释放出来，这样就有可能破坏膜。
光束点通过驱动电反射镜104而在图1的X1方向上扫描。光束点在被照射物上的移动速度为几十mm/sec～几千mm/sec比较合适，这里取100mm/sec。通过驱动电反射镜104，在将光束点扫描到被照射物上的激光照射区域的边缘时，将电反射镜103驱动少许以使光束点在Y方向上移动少许。然后重新驱动电反射镜104以在X2方向上(X2的相反方向)移动光束点来对被照射物执行激光照射。通过反复重复上述操作可以对整个被照射物的激光照射区域进行均匀的激光照射。
像这样，使用本发明的结构进行激光照射，即使使用包括电反射镜和fθ透镜的光学系统，也可以减少在衬底背面反射的次级射束和直接照射的原始射束之间的干涉影响，从而可以对整个被照射物的激光照射区域进行均匀的激光照射。另外，通过使用具有专有面积小、处理量大的特征的电反射镜和fθ透镜，不但可以执行上述均匀的照射，而且可以同时实现节省空间和提高生产效率。
注意在用激光晶化半导体膜的晶化工艺中，将光束点加工成在单方向上为长惰圆形或矩形，在该光束点的短轴方向扫描晶化半导体膜，可以提高生产量。加工后的激光变成惰圆形，这是因为激光的原来形状是圆形或近于圆形。激光的原来形状如果是长方形，用柱面透镜在单方向上扩大该长方形，使长轴变得更长，如此加工后再使用。另外，分别加工多个激光使其在单方向上成为长惰圆形或矩形，然后连接多个激光，在单方向上制作更长的激光，从而进一步提高生产量。
另外，还可以实施使用了金属催化剂的结晶化。即使是对于实施了热退火处理的半导体膜，或者对于使用金属催化剂而结晶化的半导体膜，最合适的激光照射条件都是大致相同的。
下面用图2说明光束点110在非晶硅膜107的表面上的扫描路径。当在作为被照射物的非晶硅膜107整个面上照射激光时，在使用电反射镜104来进行向一个方向的扫描后，使用电反射镜103来使光束点110在相对于根据电反射镜104的扫描方向成垂直的方向上滑动。
例如，通过电反射镜104来在一个方向上对半导体膜扫描光束点110。在图2中，用A1来表示该扫描路径。接着，使用电反射镜103来使光束点110在相对于扫描路径A1成垂直的方向上滑动。该滑动的扫描路径用B1表示。接下来，面向与扫描路径A1相反的方向通过电反射镜104来在一个方向上扫描光束点110。该扫描路径用A2表示。接着，用电反射镜103来使光束点110在相对于扫描路径A2成垂直的方向上滑动。该滑动的扫描路径用B2表示。这样，通过按顺序反复进行通过电反射镜104的扫描和通过电反射镜103的扫描，就能够对非晶硅膜107的整个面照射激光。
本实施例通过使用10psec或更少的极短脉冲的激光束，可以抑制在玻璃衬底背面被反射的次级射束的干涉，并可以执行均匀强度的激光照射。此外，即使使用包括电反射镜和fθ透镜的光学系统来进行激光束的扫描，也可以使被照射物面内的激光照射强度均匀。而且，使用包括电反射镜和fθ透镜的光学系统的激光照射装置因为具有专有面积小且处理量大的特征，所以可以在节省空间的同时提高生产效率。
注意，相对于脉宽的衬底厚度不限于本实施例所记载的数值，只要由从衬底背面反射来的次级射束和直接照射的原始射束引起的干涉的时间存在有意差就可以。该差的程度取决于制作的元件的不均匀程度能够被允许到什么程度，是由使用者适当决定的事项。
实施例2
本实施例将参考图3说明一种激光照射装置的例子，该激光照射装置包括和一个以微微秒水平或之下的脉宽进行激光振荡的激光振荡器201；一个在一个方向上驱动的电反射镜204；fθ透镜205；载物台208以及在一个方向上移动的移动用自动机209。
从激光振荡器201输出的激光束经非线形光学元件202被转换为二次谐波，并经光学系统203被整形为任意的形状。在本实施例中，光学系统203的结构是使照射面的光束点的形状形成为线状的结构。之后，使用电反射镜204和fθ透镜205对形成在玻璃衬底206上的半导体膜207进行线状激光束(X1方向)的扫描。注意，在使用线状射束的情形中，如使光束点的短轴方向和X1和X2方向一致，则可以高效率地执行激光照射。
驱动电反射镜204以扫描光束点直到半导体膜207的激光照射区域的X1方向的边沿，使用用于移动的自动机209以垂直于根据电反射镜204的扫描方向移动载物台208，也就是向图3中的Y方向移动载物台208上的衬底206。然后，使用电反射镜204在X2方向上扫描光束点，以照射激光。通过反复重复该扫描，可以对整个半导体膜207的激光照射区域进行激光照射。
注意，因为其他结构要素和实施例1相同，所以在此省略相关说明。
本实施例通过使用微微秒水平或之下的极短脉冲的激光束，即使当激光束垂直入射到被照射物时也可以抑制由在玻璃衬底背面被反射的次级射束引起的干涉，所以可以在被照射面内执行均匀强度的激光照射。此外，即使使用包括电反射镜和fθ透镜的光学系统来进行激光束的扫描，也可以使被照射物面内的激光照射强度均匀。而且，使用包括电反射镜和fθ透镜的光学系统的激光照射装置因为具有专有面积小且处理量大的特征，所以可以在节省空间的同时提高生产效率。
实施例3
本实施例将参考图4就本发明的其他实施模式进行说明。在本实施例中，将介绍仅仅对形成在衬底上的非晶半导体膜中的形成TFT的位置进行激光晶化的例子。
激光振荡器401是能够振荡微微秒水平或之下的极短脉冲的激光束的激光振荡器。从该振荡器振荡出10psec的脉宽、532nm的波长、8W的输出能源、80MHz的重复频率、以及0.6mm的射束直径的激光束。被振荡的激光束根据光学系统402被整形为任意的形状。本实施例使用仅仅在单轴方向上作用的柱状透镜对形成在照射面的衬底407上的半导体膜408上的射束形状整形从而使该射束形状成为在长轴方向上为300μm、在短轴方向上为10μm的线形形状。
从光学系统402射出的激光束入射到闸门403。闸门403可以使用kHz数级以上且能够开关的声光元件(A/O元件)或电光元件(E/O元件)。在本实施例中使用A/O元件。
穿过闸门403的激光束根据电反射镜404、405，其前进方向被改向X1、X2或Y方向。借助fθ透镜406使激光束的焦点归结在玻璃衬底407上的半导体膜408上。在此，半导体膜408是非晶硅膜，是在厚度为0.7mm、折射率为1.52的日本旭硝子株式会社生产的AN100玻璃衬底407上通过等离子CVD装置而形成的厚66nm的膜。注意，根据上述方法形成的非晶硅膜包含大量氢，该氢元素如被激光束急剧加热则会一下子被释放出来，这样就有可能破坏膜，因此，执行在氮气氛中500℃、1小时的热退火。
驱动电反射镜404、405在短轴方向(X1或X2方向)以400mm/s的速度移动激光光束点，从而执行激光照射。此时，使闸门403连动于上述电反射镜404、405以进行控制从而使激光束仅仅照射制作TFT的位置409。通过同时控制闸门403和电反射镜404、405，可以仅仅对制作TFT的位置409进行激光退火。
使用电反射镜的情况相比于移动载物台以进行激光照射的情况，在加速、减速上几乎不花费时间。而且，如果同时将使用声光效果的A/O元件或使用电光效果的E/O元件作为激光束的闸门组合到电反射镜，则可以容易地仅仅瞄准制作TFT的地方来进行激光照射。据此，可以进一步缩短工艺时间。
另外，因为照射10psec或更短的极短脉宽的激光束，所以可以抑制由在玻璃衬底背面被反射的次级射束引起的干涉，从而能使被照射面内的照射能源强度均匀，结果是可以执行均匀的结晶化。此外，即使使用包括电反射镜和fθ透镜的光学系统来进行激光束的扫描，也可以使被照射物面内的激光照射强度均匀。而且，使用包括电反射镜和fθ透镜的光学系统的激光照射装置因为具有专有面积小且处理量大的特征，所以可以在节省空间的同时提高生产效率。
实施例4
如果使用连续振荡的激光照射装置给半导体膜照射激光，则可以在光束点的扫描方向上获取连续长大的结晶粒。而在扫描方向上长大的晶粒所形成的区域在结晶性上相当优越。因此，如将该区域用于TFT的沟道形成区域，则可以期待具有极高的迁移率以及导通电流的TFT。但是，如果使用连续振荡的激光器，则有非线形光学元件的寿命短，光束点的面积小，以及对衬底的热影响大等劣势。
本发明通过使用脉宽极短的激光器，可以使振荡频率相当高。因此，可以在半导体膜被激光束熔化到固化期间照射下一个脉冲的激光束。据此，和使用连续振荡的激光照射装置晶化半导体膜时同样，在光束点的扫描方向上获取连续长大的晶粒。
在根据本发明的晶化工艺中，振荡频率虽然很高，但因不是连续振荡而是脉冲振荡，所以跟连续振荡的激光器相比，具有非线形光学元件的寿命长，光束点的面积大，以及对衬底的热影响小等特征，并且能够获取在扫描方向上连续长大的结晶性优越的晶粒。
如果连续振荡的激光束垂直入射到被照射物，则在衬底背面被反射的次级射束总会导致干涉，从而引起激光的照射不均匀，然而如应用本发明的结构，则可以抑制这样的由在衬底背面被反射的次级射束导致的干涉，并且，可以获取在激光束的扫描方向上连续长大的在结晶性上特别优越的晶粒。
能够获取上述那样的在光束点的扫描方向上连续长大的晶粒的振荡频率不少于10MHz，使用比通常使用的几十Hz至几百Hz的频率带显著高许多的频率。从用脉冲振荡对半导体膜照射激光束到半导体膜完全固化的时间被认为在几十nsec至几百nsec，本实施例通过使用上述频率带，从半导体膜被激光束熔化直到固化期间，可以照射下一个脉冲激光束。因此，和常规的使用脉冲振荡的激光器的情况不同，可以在半导体膜中连续移动固液界面，从而可以形成具有在扫描方向上连续长大的晶粒的半导体膜。具体来说，可以获得在扫描方向上的长度为10μm至30μm，在垂直于扫描方向上的宽度为1μm至5μm左右的晶粒的集合体。
被激光照射而在扫描方向上形成长大的晶粒的区域在结晶性上非常优越。因此，如将该区域用于TFT的沟道形成区域，则可以期待具有极高的迁移率以及导通电流的TFT。但是，当半导体膜中不需要这样高结晶性的部分时，则可以不给该部分照射激光。或者，可以在增大扫描速度等不能获取高结晶性的条件下执行激光照射。
本实施例可以和实施模式、实施例1或实施例2组合使用。注意，通过和实施例3组合，可以任何位置(制作TFT的位置等)制作在激光扫描方向上的连续长大的大颗粒直径的结晶膜，并可以缩短工艺时间。换言之，可以仅仅在任意的位置上制作具有极高迁移率或导通电流的TFT，并可以在制作其它要素较重要的元件的地方使用与其匹配的晶化状态的半导体膜。
实施例5
本实施例将参考图5A至图5D、图6A和图6B说明使用本发明的激光照射装置以及激光照射方法制作用于显示器件的半导体元件的方法。
首先，在衬底800上形成基底绝缘膜801，之后形成非晶硅膜，通过激光照射使其成为晶质硅膜。该激光照射应用本发明的激光照射装置和激光照射方法。
衬底800可以是例如玻璃衬底、石英衬底、结晶玻璃等绝缘衬底，虽然也可以使用陶瓷衬底、不锈钢衬底、金属衬底(钽、钨、钼等)、半导体衬底、塑料衬底(聚酰亚胺、丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚芳酯、聚苯醚砜等)等，但要使用至少能承受工艺中产生的热的材料。这些衬底可以根据需要经CMP等研磨而被使用。本实施例使用折射率＝1.5，厚度为0.7mm的玻璃衬底。
基底膜801是为了防止衬底800中的碱金属或碱土金属扩散到晶质硅膜中而提供的。这是因为上述元素会给晶质硅膜的半导体特性带来负面影响。氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧氮化硅等可以作为基底膜801的材料，并以单层或者叠层而形成。注意，如果是没有碱金属或碱土金属扩散担忧的衬底，则不必特意提供基底绝缘膜。
在本实施例中，制作层叠结构的基底绝缘膜801，作为第一层绝缘膜由厚度为50nm的氮氧化硅膜形成；作为第二层绝缘膜由厚度为100nm的氧氮化硅膜形成。值得注意的是，氮氧化硅膜和氧氮化硅膜中氮和氧的比例不同。前者比后者含有更多的氮。第一层基底膜根据等离子体CVD的方法，使用SiH4、N2O、NH3、H2作为原料气体，在压力为40Pa、射频功率为50W、射频频率为60MHz、衬底温度为400℃的条件下形成。第二层基底膜同样根据等离子体CVD的方法，使用SiH4、N2O作为原料气体，在压力为40Pa、射频功率为150W、射频频率为60MHz、衬底温度为400℃的条件下形成。
接着，在基底绝缘膜上形成25nm～100nm(优选30nm～60nm)厚的非晶硅膜。作为制作方法，可以采用已知的例如溅射、减压CVD或等离子体CVD的方法。本实施例采用等离子体CVD的方法形成50nm厚的膜作为非晶硅膜。
之后通过照射激光以执行晶化工艺，但是因为该非晶质硅膜中包含大量氢，当进行晶化时如接受强烈的激光能源，该氢元素会崩沸，这样就有可能破坏膜，所以对该非晶质硅膜进行500℃、1小时的热处理以清除氢元素。
接着，使用本发明的激光照射装置以晶化非晶硅膜，从而形成晶质半导体膜。本实施例使用电反射镜和fθ透镜来执行激光束的扫描，并使用能源为2W、TEM00振荡模式、二次谐波(532nm)、振荡频率为80MHz、脉宽为7psec的YVO4激光器作为激光束。注意，使用光学系统将形成在被照射物的非晶硅膜上的光束点的形状形成为短轴为10μm，长轴为70μm的矩形形状。注意，本发明不受本实施例所示照射条件的限制。
本实施例在对衬底在氮气氛中进行500℃、1小时的加热处理之后，然后根据激光退火法对非晶硅膜执行晶化，从而形成晶质半导体膜。扫描载物台的速度大约为几十mm/sec～几千mm/sec比较合适，这里取400mm/sec。
在使用包括电反射镜和fθ透镜的光学系统来执行激光束的扫描的本实施例中，在非晶硅膜上有垂直入射激光束的部分，波长532nm的激光束的一部分穿过50nm厚的非晶硅膜被衬底背面反射，但是由于脉宽为7psec，极窄，所以和常规比较，和入射的激光束产生干涉的时间明显减短，所以可以进行均匀的激光照射。结果是可以制作出晶化状态的不均匀极小，具有稳定性特性的半导体元件。而且，因为使用具有专有面积小处理量大的特征的包括电反射镜和fθ透镜的光学系统来进行激光照射，所以可以在节省空间的同时提高生产效率。
注意，通过将振荡频率设定在10MHz或更多，可以获取在激光束的扫描方向上连续形成的长大的结晶粒，并通过将该方向作为TFT的沟道方向，可以制作特性极好的TFT。然而，在执行本发明时该结构不是必须的项目，频率可以由使用者适当决定。
作为实现结晶化的方法，除了上述方法外，还包括使用促进非晶硅结晶化的元素，通过加热处理来执行晶化的方法。作为促进晶化的元素，典型的是镍。通过使用这样的促进晶化的元素，跟没有使用该元素的情况相比，因为可以在低温、短时间的条件下执行晶化工艺，所以可以使用玻璃等耐热性较差的衬底。该促进非晶硅晶化的元素除了镍，还包括铁、钯、锡、铅、钴、白金、铜、金等。可以使用其中的一种或多种。
作为上述元素的掺杂方法，可以举出例如将该元素的盐溶解在溶剂中并用旋涂法或浸渍法等进行涂敷的方法。溶剂可以使用有机溶剂或水等，但由于要直接接触硅膜，所以选择不会对半导体特性产生不良影响的溶剂是首要的。另外，对于盐来说，也是同样的。
使用促进非晶硅晶化的元素进行晶化后，可以通过照射激光来改善其结晶性。这种情况下也可以使用本发明的激光照射装置以及激光照射方法。使用的激光器以及条件因和激光晶化时的条件相同，所以在此省略相关说明。
然后，根据需要，给晶质硅膜掺杂微量的杂质以控制阈值，执行所谓的沟道掺杂。为了获取要求的阈值，用离子掺杂法掺杂硼或磷等。
然后，如图5A所示，按所希望的形状执行图案化，获取岛形状的晶质硅膜801a-801d。在晶质硅膜上涂敷光致抗蚀剂，暴露出预定的掩膜形状，并烘烤，从而在晶质半导体膜上形成掩膜，利用该掩膜，根据干式蚀刻法对晶质硅膜进行蚀刻从而完成图案化。干式蚀刻法的气体可以使用CF4、O2等。
接着，形成覆盖晶质半导体膜801a-801d的栅绝缘膜。用等离子体CVD、溅射法等形成厚度约40-150nm的含硅的绝缘膜作为栅绝缘膜。在本实施例中，用等离子体CVD法形成115nm厚的氧氮化硅膜作为栅绝缘膜。
接下来，在栅绝缘膜上形成30nm厚的氮化钽(TaN)802作为第一导电层，并在第一导电层上形成370nm厚的钨(W)803作为第二导电层。TaN膜和W膜都可以通过溅射法形成。TaN膜可以在氮气氛中使用Ta作为靶而形成，W膜可以使用W作为靶而形成。
注意在本实施例中第一导电层是30nm厚的TaN膜，第二导电层是370nm厚的W膜，但是第一和第二导电层们也可以由选自Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、以及Nd中的任何元素，或由主要含有上述元素的合金材料或复合材料形成。此外，可以使用以掺杂了例如磷的杂质元素的多晶硅膜为代表的半导体膜。也可以使用AgPdCu合金。可以适当地选择它们的结合。第一导电层的膜的厚度在20-100nm的范围，第二导电层的膜的厚度在100-400nm的范围。在本实施例中，导电层使用两层的叠层，但是也可以叠置一层或三层或多层。
通过光刻曝光工艺形成由抗蚀剂构成的掩膜以对导电层进行蚀刻从而形成电极和布线。在第一蚀刻处理中，在第一和第二蚀刻条件下进行蚀刻。使用由抗蚀剂构成的掩膜进行蚀刻以形成栅电极和布线。蚀刻条件可以适当选择。
此处，使用ICP(电感耦合等离子体)蚀刻。第一蚀刻条件是：CF4、Cl2、O2用作蚀刻气体，气流比率为25/25/10(sccm)，并在1.0Pa压强下，在线圈电极上施加500W的RF(13.56MHz)功率产生等离子体以进行蚀刻。在衬底(样品台)侧施加150W的RF(13.56MHz)功率，以施加实质为负的自偏置电压。在第一蚀刻条件下蚀刻W膜以使第一导电层的边缘具有锥形的形状。
接下来，在第二蚀刻条件下进行蚀刻。使用气流比率为30/30(sccm)的CF4和Cl2作为蚀刻气体，在残留抗蚀剂制成的掩膜的情况下，并在1.0Pa压强下在线圈电极上施加500W的RF(13.56MHz)功率以产生等离子体来进行大约15秒的蚀刻。在衬底(样品台)侧施加20W的RF(13.56MHz)功率以施加实质为负的自偏置电压。在混合CF4和Cl2的第二蚀刻条件下，W膜和TaN膜被蚀刻到相同的程度。为了执行不在栅绝缘膜上残留残渣的蚀刻，可以以10-20％左右的比例增加蚀刻时间。未被导电层覆盖的栅绝缘膜在该第一蚀刻中被蚀刻了约20nm～50nm，根据施加到衬底侧的偏置电压的效果，第一和第二导电层的边缘部分变为锥形。
在不除去抗蚀剂制成的掩膜的情况下进行第二蚀刻处理。使用气流比率为24/12/24(sccm)的SF6、Cl2和O2作为蚀刻气体进行第二蚀刻处理，在1.3Pa压强下，在线圈电极上施加700W的RF(13.56MHz)功率以产生等离子体来进行约25秒的蚀刻。将10W的RF(13.56MHz)功率施加到衬底(样品台)侧以施加实质为负的自偏置电压。W膜通过该蚀刻条件被选择性地蚀刻从而形成具有第二形状的导电层。这时，第一导电层几乎没有被蚀刻。根据第一、第二蚀刻处理，形成由第一导电层802a-802d、第二导电层803a-803d构成的栅电极。
在不除去抗蚀剂掩膜的情况下进行第一掺杂。这样，以低浓度将赋予N型的杂质掺杂到结晶半导体层中。第一掺杂可以通过离子掺杂或离子注入实现。离子掺杂可以以1×1013～5×1014ions/cm2的剂量、40kV～80kV的加速电压来执行。在本实施例中离子掺杂在50kV的加速电压下进行。赋予N型的杂质可以是以磷(P)或砷(As)为典型的周期表15族的元素。本实施例中使用磷(P)。第一导电层被用作掩膜以形成第一杂质区(N--区)，该区以自对准的方式掺入低浓度杂质。
接下来，除去抗蚀剂制成的掩膜。然后，形成新的抗蚀剂制成的掩膜，在比第一掺杂更高的加速电压下进行第二掺杂。第二掺杂中也加入赋予N型的杂质。离子掺杂可以使用1×1013～3×1015ions/cm2的剂量、60kV～120kV的加速电压执行。在本实施例中离子掺杂在3.0×1015ions/cm2的剂量和65kV的加速电压下进行。第二掺杂使用第二导电层作为抵挡杂质元素的掩膜进行掺杂，从而将杂质元素掺入到第一导电层下的半导体层中。
通过第二掺杂，在晶体半导体层与第一导电层重叠的部分中的不与第二导电层重叠的部分、或不被掩膜覆盖的部分上形成第二杂质区(N-区)。赋予N型的杂质以范围为1×1018原子/cm3～5×1019原子/cm3的浓度被掺入到第二杂质区。此外，赋予N型的杂质以范围为1×1019原子/cm3～5×1021原子/cm3的高浓度被掺杂到即不被第一形状的导电层覆盖也不被掩膜覆盖的暴露的部分(第三杂质区：N+区)。半导体层存在着只被掩膜覆盖的部分。这部分的赋予N型的杂质的浓度相比在第一掺杂中掺入的杂质浓度未改变，所以继续称作为第一杂质区(N-区)。
注意在本实施例中每个杂质区都通过两次掺杂处理而形成，然而，本发明并不仅限于此。可以通过适当地确定条件，执行一次或多次掺杂以形成具有所需杂质浓度的杂质区。
接下来，除去抗蚀剂制成的掩膜后，形成新的抗蚀剂制成的掩膜以进行第三掺杂。通过第三掺杂，在形成P沟道TFT的半导体层中形成第四杂质区(P+区)和第五杂质区(P-区)，其中加入了赋予与第一和第二杂质区中的杂质元素相反导电性的杂质元素。
在第三掺杂中，第四杂质区(P+区)在不被抗蚀剂掩膜覆盖并且不与第一导电层重叠的部分中形成。第五杂质区(P-区)在不被抗蚀剂掩膜覆盖、但与第一导电层重叠、并且不与第二导电层重叠的部分上形成。赋予P型的杂质元素可以是硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)等，其中每个均是周期表13族的元素。
在本实施例中，通过使用乙硼烷(B2H6)的离子掺杂将硼用作P型杂质元素以形成第四和第五杂质区。使用1×1016ions/cm2的剂量以及80kV的加速电压进行离子掺杂。
注意，当执行第三掺杂处理时，形成N沟道型TFT的部分被由抗蚀剂构成的掩膜覆盖。
通过第一和第二掺杂，第四杂质区(P+区)以及第五杂质区(P-区)被掺入不同浓度的磷。然而，在所有的第四杂质区(P+区)和第五杂质区(P-区)中，进行第三掺杂以使赋予P型的杂质元素的浓度为1×1019～5×1021原子/cm3。因此，第四杂质区(P+区)以及第五杂质区(P-区)毫无问题地作为P沟道TFT的源区和漏区发挥作用。
在本实施例中，第四杂质区(P+区)以及第五杂质区(P-区)通过一次的第三掺杂形成，然而，第四杂质区(P+区)以及第五杂质区(P-区)也可以根据每次掺杂条件通过多次掺杂处理形成。
根据上述掺杂处理，形成第一杂质区(N-区)804；第二杂质区(N-区)805；第三杂质区(N+区)806、807；第四杂质区(P+区)808、809；以及第五杂质区(P-区)810、811。
接下来，除去抗蚀剂掩膜并形成第一钝化膜812。作为第一钝化层，使用等离子体CVD法或溅射法形成100nm～200nm厚的含硅的绝缘膜。
在本实施例中，使用等离子体CVD法形成厚度为100nm的含氮的氧化硅膜。在使用含氮的氧化硅膜的情况下，可以使用根据等离子体CVD法由SiH4、N2O和NH3形成的氧氮化硅膜，或使用由SiH4、N2O形成的氧氮化硅膜，或使用用Ar稀释SiH4、N2O的气体而形成的氧氮化硅膜。此外，可以使用由SiH4、N2O和H2形成的氢化氧氮化硅膜作为第一钝化膜。当然，第一钝化膜812不限于如本实施例中所描述的氧氮化硅膜的单层结构，而是也可以使用其它具有单层或叠层结构的含有硅的绝缘层。
接下来，在第一钝化膜812上形成层间绝缘膜813。该层间绝缘膜813可以是无机绝缘膜或有机绝缘膜。无机绝缘膜可以是使用CVD法形成的氧化硅膜，使用SOG(玻璃上旋涂)法涂敷的氧化硅膜。有机绝缘膜可以是聚酰亚胺、聚酰胺、BCB(苯并环丁烯)、丙烯或正型光敏有机树脂、负型光敏有机树脂、以及由硅(Si)和氧(O)结合的骨骼结构构成，且以至少包含氢作为取代基的材料，或者至少包含氟、烷基、芳香族碳化氢中的一种作为取代基的材料，也就是硅氧烷的膜。也可以使用上述材料的叠层。
本实施例用硅氧烷形成层间绝缘膜813。在整个表面上涂敷硅氧烷基聚合物，之后进行10分钟的50-200℃温度下的加热处理以干燥，并执行进一步的1-12小时的300-450℃温度下的烘烤从而形成层间绝缘膜。根据该烘烤，在整个表面上形成1μm厚的硅氧烷膜。该工艺由于可以在烘烤硅氧烷基聚合物的同时，用第一钝化膜812的氢元素氢化半导体层或激活半导体层的杂质，因此可以减少工序，简化工艺。氢化是指利用包含在第一钝化膜中的氢来终止半导体层中的悬挂键。
当使用硅氧烷以外的材料形成层间绝缘膜时，为了实现氢化和激活化，需要进行加热处理。这种情况下，在形成层间绝缘膜之前需要另外进行加热处理。加热处理在氧浓度1ppm以下，优选在0.1ppm以下的氮气氛中400至700℃的温度下执行。注意，除了加热处理以外，还可以应用激光退火法或快速热退火(RTA)法。激光退火法可以应用本发明的激光照射方法以及激光照射装置。
可以在形成第一钝化膜812前进行加热处理以实现激活化，但是，在本实施例中，在构成第一导电层802a-802d和第二导电层803a-803d的材料是热敏性材料的情况下，如本实施例那样，为了保护布线等，优选在形成第一钝化膜812之后进行加热处理。此外，在形成第一钝化膜前进行加热的情形中，由于第一钝化膜812还未形成，所以不能使用该钝化层中含有的氢进行氢化。在这种情况下，可以使用等离子体激发的氢(等离子体氢化)、或在含有3％～100％的氢的气氛下在300℃～450℃下加热1～12个小时来进行氢化。
之后，可以根据CVD法形成覆盖层间绝缘膜813的氮氧化硅膜或氧氮化硅膜。该膜在当蚀刻后面形成的导电膜时，可以作为蚀刻阻挡膜发挥作用，以防止层间绝缘膜被过度蚀刻。而且，可以用溅射法在其上形成氮化硅膜。因为该氮化硅膜有可以抑制碱金属离子移动的功能，所以可以抑制来自后面形成的像素电极的锂元素、钠等的金属离子移动到半导体薄膜。
接着，对层间绝缘膜执行图案化和蚀刻处理，从而形成到达晶质半导体层801a-801d的接触孔。接触孔的蚀刻用CF4、O2、He的混合气体蚀刻硅氧烷膜，接着，用CHF3的气体蚀刻并除去栅绝缘膜的氧化硅膜而完成。
接着，在接触孔中层叠金属膜，并对其执行图案化以形成源电极和漏电极。在本实施例中，在含有氮的钛膜上分别依序层叠钛-铝合金膜和钛膜100、350、100nm之后，按所希望的形状执行图案化和蚀刻处理从而形成由三叠层形成的源电极和/或漏电极814-821。
第一层的包含氮原子的钛膜是根据以钛作为靶，在氮和氩的流量比为1∶1的条件下的溅射法而形成。如将上述包含氮的钛膜形成在硅氧烷基的层间绝缘膜上，则膜不容易剥落，而且可以形成和晶质硅膜有低电阻连接的布线。
根据到此为止的步骤，就可以制作TFT或电容等半导体元件。使用根据本发明的激光照射装置以及激光照射方法执行被用于TFT和电容等半导体元件的半导体膜的晶化工艺，可以减少由在衬底背面反射的次级射束引起的干涉，同时可以获取高生产量。结果是，不但可以提高生产效率，而且可以使形成在衬底上的半导体元件的特性更加均匀，即使该半导体元件被用于显示器件的像素部分，也可以防止因晶化不均匀状态而导致的TFT的特性离散。据此，可以以比常规低的价格提供显示高清晰度图像的显示器件。
实施例6
本实施例将参考图6A和6B说明使用根据实施例3制作的元件衬底制作发光显示器件的例子。本实施例说明的发光显示器件是指将在成对的电极之间夹持含有发光物质的层，并通过在电极之间流通电流来发光的元件按矩阵排列的发光显示器件。
发光元件的受激状态已知两种类型的激发态，受激单重态和受激三重态。发光被认为能够在任何一种状态中被执行。所以，根据元件的特征，单重受激状态的元件或三重受激状态的元件可以在一个发光显示器件中混合存在。例如在RGB的三色中，可以使用三重受激献态的元件作为红色，并使用单重受激状态的元件作为蓝色和绿色。另外，选择三重受激状态的元件普遍发光效率高，这对降低驱动电压有好处。
发光元件的材料使用低分子、高分子、具有低分子和高分子的中间性质的中分子的发光材料。本实施例使用低分子的发光材料。无论低分子材料还是高分子材料因都可以溶解在溶剂中，所以可以用旋涂法或喷墨法来涂敷。另外，不仅仅是有机材料，还可以使用有机材料和无机材料的复合材料。
形成发光元件的第一电极901，并使其重叠于根据上述工艺形成的TFT的漏电极的一部分。第一电极是作为发光元件的阳极或阴极被使用的电极。当第一电极是阳极时，优选使用功函数大的金属、合金、导电性化合物、以及上述的混合物。功函数的大体目标是4.0eV或更多。具体材料的例子包括ITO(氧化铟锡)、在氧化铟中混合了2-20％的氧化锌(ZnO)的IZO(氧化铟锌)、在氧化铟中混合了2-20％的氧化硅(SiO2)的ITSO、金(Au)、白金(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)、或金属材料的氮化物(TiN)等。
当第一电极被用作阴极时，优选使用功函数小(功函数是3.8eV或更少)的金属、合金、导电性化合物、以及上述的混合物。具体材料除了归属于元素周期表中的第1族或第2族的元素，也就是Li或Cs等的碱金属；Mg、Ca、Sr等的碱土金属；以及上述的合金(Mg∶Ag、Al∶Li)或化合物(LiF、CsF、CaF2)，还包括使用包含稀土金属的过渡金属。但是，由于本实施例的第一电极具有半透明性，所以还可以使用层叠这些金属或包含这些金属的合金的极薄的膜和ITO、IZO、ITSO或其他金属(包含合金)形成的叠层。
本实施例将第一电极901当作阳极使用，其材料使用ITSO。当电极使用ITSO时，如执行真空烘烤，则可以提高发光显示器件的可靠性。
另外，本实施例中第一电极在TFT的源电极和漏电极形成后形成，但是也可以首先形成第一电极，之后形成TFT的电极。
形成绝缘膜902，并使其覆盖和像素部分的TFT连接的作为像素电极的第一电极901的边沿部分。该绝缘膜902被称作为堤坝或分隔墙。绝缘膜902可以使用无机绝缘膜或有机绝缘膜。无机绝缘膜可以使用根据CVD法形成的氧化硅膜或使用根据SOG(玻璃上旋涂)法涂敷而形成的氧化硅膜等。有机绝缘膜可以是光敏性或非光敏性的聚酰亚胺、聚酰胺、BCB(苯并环丁烯)、丙烯或正型光敏有机树脂、负型光敏有机树脂、以及可以是使用由硅(Si)和氧(O)结合的骨骼结构构成，且以至少包含氢作为取代基的材料，或者至少包含氟、烷基、芳香族碳化氢中的一种作为取代基的材料，也就是硅氧烷的膜。另外，也可以使用上述材料的叠层。如果使用光敏性的有机物来形成绝缘膜，则可以形成截面的曲率半径连续变化的形状的开口部分，当蒸发沉积场致发光层时，不容易发生分段断裂，所以光敏性的有机物是合适的材料。本实施例使用光敏性的聚酰亚胺。
然后，使用蒸发沉积装置移动蒸发源以执行蒸发沉积。蒸发沉积在被抽真空成0.667Pa或更小，优选1.33×10-2～1.33×10-4Pa的沉积室中被执行。在进行沉积时，有机化合物提前通过电阻加热蒸发，并在沉积中闸门打开时分散向衬底的方向。被蒸发的有机化合物向上分散并穿过金属掩膜中设置的开口部分沉积在衬底上，以形成场致发光层903(从第一电极侧开始依序为空穴注入层、空穴输运层、发光层、叠层体和电子注入层)。注意，场致发光层903的结构也可以不是该结构，而用单层来形成，并当用叠层来形成时，可以在层和层之间提供该两层的混合层。
形成场致发光层903后，接着形成和场致发光层903连接的第二电极904。在本实施例中，由于第一电极901是阳极，第二电极904就作为阴极而形成。阴极材料可以使用先前叙述的材料，本实施例形成厚150nm的铝膜作为第二电极(阴极)904。
在本实施例中，由于仅仅第一电极901由半透明性材料形成，所以是从衬底的底面侧获取光的结构。图6B是顶面发光结构的一个例子，且是将作为第一电极的像素电极901和薄膜晶体管的电极形成在不同层的例子。第一层间绝缘膜902和第二层间绝缘膜906可以使用和图5C所示的层间绝缘膜813相同的材料制作，其组合也可以任意执行。在此上述各层均用硅氧烷来形成。从第二层间绝缘膜906侧依次层叠Al-Si、TiN、ITSO从而形成像素电极901，当然，像素电极也可以是单层、双层、或者四层、四层以上的结构。
图7A、7B、7C分别表示底面发光、双面发光、顶面发光的例子。本实施例所描述的从底面获取光的结构相当于图7A。在第二电极下面形成很薄(具有半透明性程度)的包含Li的材料的膜，并用ITO、ITSO、IZO等具有半透明性的材料作为第二电极，这样可以获取如图7B所示的从双面获取光的双面发光的发光显示器件。注意，虽然如用铝或银等形成厚的膜，则是非半透明性，但如果对该膜执行薄膜化，就可以使其具有半透明性，所以可以用铝或银的具有半透明性程度的薄膜形成第二电极，从而实现双面发光。
图7C表示顶面发光的发光显示器件的一个例子，其相当于图6B。如果顶面发光如图7C那样将层间膜形成得比图7A、7B多一张，则在TFT的上部也可以提供发光元件，这样就形成了在开口率上有利的结构。
另一方面，由于在双面发光或顶面发光时使用的透明电极的ITO或ITSO不能通过蒸发沉积来形成，所以用溅射法形成透明电极的膜。当用溅射法形成第二电极904时，有可能因溅射而给电子注入层的表面或电子注入层和电子输运层的界面造成损伤。该损伤有可能给发光元件特性带来负面影响。为了防止出现这种情况，在距离第二电极904最近的位置上提供不容易受溅射损伤的材料。作为这样不容易受溅射损伤并且能够用于场致发光层903的材料可以举出氧化钼(MoOx)。但是，MoOx是适合作为空穴注入层的材料，所以要在和第二电极904连接的位置提供MoOx，就需要将第二电极904当作阳极使用。象这样，将阴极作为第一电极，并将阳极作为第二电极的元件被假设称为反向层叠的元件。
因此，该反向层叠的元件的第一电极901作为阴极而形成，之后按顺序形成电子注入层、电子输运层、发光层、空穴输运层、空穴注入层(MoOx)、第二电极(阳极)，另外，像素的驱动用TFT需要是N沟道型。
MoOx用蒸发沉积法形成，使用X＝3.1至3.2的MoOx是合适的。MoOx层可以是通过共同蒸发沉积铜酞菁(CuPc)等有机金属络合物或有机物而形成的有机、无机的混合层。当使用反向层叠元件时，像素部分的TFT如使用以原本是N型的a-Si∶H作为半导体层的晶体管，则可以简化工艺，所以是合适的。当在同一个衬底上形成驱动电路部分时，使用本发明的激光照射方法仅仅照射该驱动电路部分，从而实现该部分的晶化。
之后，用等离子GVD法形成包含氮的氧化硅膜作为第二钝化膜905。当使用包含氮的氧化硅膜时，可以通过等离子体CVD法形成由SiH4、N2O、NH3制作的氧氮化硅膜，或者由SiH4、N2O制作的氧氮化硅膜，或者由用Ar稀释SiH4、N2O的气体而形成的氧氮化硅膜。另外，第一钝化膜可以应用由SiH4、N2O、H2制作的氢化氧氮化硅膜。当然，第二钝化膜905不限于单层结构，也可以是单层结构或叠层结构的包含其他硅的绝缘膜。另外，也可以形成氮化碳膜和氮化硅膜的多层膜、或苯乙烯聚合物的多层膜、氮化硅膜或类金刚石碳膜来代替包含氮的氧化硅膜。
接着，为了保护场致发光元件避免受水等促进退化的物质的影响，密封显示部分。当用对面衬底进行密封时，在使外部连接部分暴露出来的情况下，用有绝缘性的密封剂键合该对面衬底。可以在对面衬底和元件衬底之间的空间填充干燥过的氮等惰性气体，也可以在整个像素部分涂敷密封剂，并在其上形成对面衬底。密封剂适合使用紫外线固化树脂等。也可以给密封剂掺杂干燥剂或维持一定间距的颗粒。接着，将柔性线路板键合到外部连接部分，如此便完成了场致发光面板。
这样的场致发光面板包括单色、区域颜色、全颜色等显示方法，全颜色又包括RBG的三色分涂法、通过颜色滤光片实现白色光源的RBG化的方法、用颜色转换滤光片将短波长的颜色转换为长波长的颜色的方法等。另外，为了提高颜色纯度，有可能使用颜色滤光片。
注意，具有显示功能的本发明的发光显示器件可以使用模拟视频信号，也可以使用数字视频信号。当使用数字视频信号时，其视频信号可以分为使用电压的视频信号和使用电流的视频信号。当发光元件发光时，输入到像素的视频信号包括恒电压和恒电流的视频信号，而恒电压的视频信号包括施加到发光元件的电压为一定的视频信号和施加到发光元件的电流为一定的视频信号。另外，恒电流的视频信号包括施加到发光元件的电压为一定的视频信号和施加到发光元件的电流为一定的视频信号。该施加到发光元件的电压为一定的视频信号是恒电压驱动，而该施加到发光元件的电流为一定的视频信号是恒电流驱动。恒电流驱动不因发光元件的电阻变化而变化，流通恒电流。本发明的发光显示器件以及该驱动方法可以使用电压的视频信号和电流的视频信号中的任何一方，并可以使用恒电压驱动和恒电流驱动中的任何一方。
实施例7
虽然在实施例6描述了应用本发明于发光显示器件的例子，但是只要是使用了通过晶化或激光退火形成的薄膜的元件的电子器件，就可以应用本发明，由于根据本发明制作的元件的特性均匀性好，所以可以提供质量稳定的产品。作为这种电子器件的例子，给出了摄像机、数字照相机、头戴式显示器(护目镜型显示器)、汽车导航、汽车音响、个人计算机、便携式信息终端(例如移动计算机、蜂窝式电话、电子书等)，等等。图8A-9C示出了这些例子。或者，本发明也可以应用于一般的IC芯片、ID芯片、RFID(无限射频识别)标签的电子器件。
图8A示出了一种个人计算机，包括主体1001、图像输入部分1002、显示部分1003、键盘1004等。可以将根据本发明的激光照射方法制作的半导体元件用于显示部分1003。因为应用本发明而制作的半导体元件的特性的不均匀很少，所以可以提供稳定的显示品质。
图8B示出了一种摄像机，包括主体1005、显示部分1006、声频输入部分1007、操作开关108、电池1009、图像接收器1010等。可以将根据本发明的激光照射方法制作的半导体元件用于显示部分1006。因为应用本发明而制作的半导体元件的特性的不均匀很少，所以可以提供稳定的显示品质。
图8C示出一种移动计算机，包括主体1011、照相机部分1012、图像接收器1013、操作开关1014、显示部分1015等。可以将根据本发明的激光照射方法制作的半导体元件用于显示部分1015。因为应用本发明而制作的半导体元件的特性的不均匀很少，所以可以提供稳定的显示品质。
图8D示出了一种目镜型显示器，包括主体1016、显示部分1017、臂部分1018等。显示部分1017使用柔性衬底作为衬底，将显示部分弯曲以制成目镜型显示器。此外，可以将目镜型显示器制造得重量轻且薄。可以将根据本发明的激光照射方法制作的半导体元件用于显示部分1017。因为应用本发明而制作的半导体元件的特性的不均匀很少，所以可以提供稳定的显示品质。
图8E示出了一种利用记录了程序的记录介质(此后称为记录介质)的播放机，包括主体1019、显示部分1020、扬声器部分1021、记录介质1022、操作开关1023等。应当注意，这种播放机能够利用DVD(数字视频光盘)、CD等作为其记录介质来欣赏音乐、观看电影、玩游戏并上因特网，等等。可以将根据本发明的激光照射方法制作的半导体元件用于显示部分1020。因为应用本发明而制作的半导体元件的特性的不均匀很少，所以可以提供稳定的显示品质。
图8F示出了一种数字式照相机，包括主体1024、显示部分1025、目镜1026、操作开关1027和图象接收器(图中未示出)等。可以将根据本发明的激光照射方法制作的半导体元件用于显示部分1025。因为应用本发明而制作的半导体元件的特性的不均匀很少，所以可以提供稳定的显示品质。
图9A示出了一种蜂窝式电话，包括主体1028、声频输出部分1029、声频输入部分1030、显示部分1031、操作开关1032、天线1033等。可以将根据本发明的激光照射方法制作的半导体元件用于显示部分1031。因为应用本发明而制作的半导体元件的特性的不均匀很少，所以可以提供稳定的显示品质。
图9B示出了一种便携式书本(电子书)，包括主体1034、显示部分1035和1036、记录介质1037、操作开关1038、天线1039等。可以将根据本发明的激光照射方法制作的半导体元件用于显示部分1035和1036。因为应用本发明而制作的半导体元件的特性的不均匀很少，所以可以提供稳定的显示品质。而且，便携式书本(电子书)可以制造成和笔记本一样大小，以便于携带。
图9C示出了一种显示器，包括主体1040、支撑台1041、显示部分1042等。用柔性衬底制造显示部分1042，由此实现了轻且薄的显示器。而且，能够弯曲该显示部分。可以将根据本发明的激光照射方法制作的半导体元件用于显示部分1042。因为应用本发明而制作的半导体元件的特性的不均匀很少，所以可以提供稳定的显示品质。本发明尤其在制造对角线长为10英寸或更长(特别是大于30英寸)的大尺寸显示器上具有突出优点。
本发明的应用范围极其广泛，能够应用于各种领域的电子器件。应当注意，可以用实施模式和实施例1至6任意组合的结构来制造在本实施例中描述的电子器件。
通过使用包括电反射镜和fθ透镜的光学系统，不但可以提高生产效率，而且使形成在衬底上的半导体元件的特性更加均匀，所以可以以比常规低的价格提供显示高清晰度图像的显示器件。
另外，在小型化、集成化日新月异的今天，被用于以薄膜晶体管为典型的薄膜半导体元件的半导体膜的膜厚因为设计规则的缩小而迅速变薄，所以由透过半导体膜，在衬底背面被反射的次级射束而引起的激光束的干涉成为大的问题，但是通过使用本发明能够避免该问题，从而制作结晶性更加均匀的半导体膜。
本申请以2003年12月26日在日本专利局提交的申请序列号为No.2003-433357的日本专利申请为基础，其内容在此处引用作为参考。

Claims (60)

1.一种激光照射装置，包括：
激光振荡器；
至少一个反射镜，其使从所述激光振荡器发射出来的激光束偏向一个方向的；以及
在预定的平面上使被所述反射镜偏向的激光束成像的透镜，
其中，如设定安装被照射物的载物台和所述透镜的焦点之间的距离为d；n＝1.5；并将真空中的光速定义为c，则从所述激光振荡器发射出来的激光束的脉宽t满足不等式ct＜2nd。
2.一种激光照射装置，包括：
激光振荡器；
至少一个反射镜，其使从所述激光振荡器发射出来的激光束偏向一个方向的；以及
在预定的平面上使被所述反射镜偏向的激光束成像的透镜，
其中，如设定安装被照射物的载物台和所述透镜的焦点之间的距离为d；n＝1.5；并将真空中的光速定义为c，则从所述激光振荡器发射出来的激光束的脉宽t满足不等式ct＜4nd。
3.一种激光照射装置，包括：
激光振荡器；
至少一个电反射镜；以及
fθ透镜，
其中，如设定安装被照射物的载物台和所述fθ透镜的焦点之间的距离为d；n＝1.5；并将真空中的光速定义为c，则从所述激光振荡器发射出来的激光束的脉宽t满足不等式ct＜2nd。
4.一种激光照射装置，包括：
激光振荡器；
至少一个电反射镜；以及
fθ透镜，
其中，如设定安装被照射物的载物台和所述fθ透镜的焦点之间的距离为d；n＝1.5；并将真空中的光速定义为c，则从所述激光振荡器发射出来的激光束的脉宽t满足不等式ct＜4nd。
5.一种激光照射装置，包括：
激光振荡器；
第一反射镜，其使从所述激光振荡器发射出来的激光束的光束点在所述被照射物上按第一方向扫描；
第二反射镜，其使从所述激光振荡器发射出来的激光束的光束点在所述被照射物上按垂直于所述第一方向的第二方向扫描；以及
使所述激光束在所述被照射物上成像的fθ透镜，
其中，如设定安装所述被照射物的载物台和所述fθ透镜的焦点之间的距离为d；n＝1.5；并将真空中的光速定义为c，则所述激光束的脉宽t满足不等式ct＜2nd。
6.一种激光照射装置，包括：
激光振荡器；
第一反射镜，其使从所述激光振荡器发射出来的激光束的光束点在被照射物上按第一方向扫描；
第二反射镜，其使从所述激光振荡器发射出来的激光束的光束点在所述被照射物上按垂直于所述第一方向的第二方向扫描；以及
使所述激光束在所述被照射物上成像的fθ透镜，
其中，如设定安装所述被照射物的载物台和所述fθ透镜的焦点之间的距离为d；n＝1.5；并将真空中的光速定义为c，则所述激光束的脉宽t满足不等式ct＜4nd。
7.一种激光照射装置，包括：
激光振荡器；
使从所述激光振荡器发射出来的激光束的光束点在所述被照射物上按第一方向扫描的反射镜；
安装所述被照射物并按垂直于所述第一方向的第二方向移动的载物台；以及
使所述激光束在所述被照射物上成像的fθ透镜，
其中，如设定安装所述被照射物的载物台和所述fθ透镜的焦点之间的距离为d；n＝1.5；并将真空中的光速定义为c，则所述激光束的脉宽t满足不等式ct＜2nd。
8.一种激光照射装置，包括：
激光振荡器；
使从所述激光振荡器发射出来的激光束的光束点在被照射物上按第一方向扫描的反射镜；
安装所述被照射物并按垂直于所述第一方向的第二方向移动的载物台；以及
使所述激光束在所述被照射物上成像的fθ透镜，
其中，如设定安装所述被照射物的载物台和所述fθ透镜的焦点之间的距离为d；n＝1.5；并将真空中的光速定义为c，则所述激光束的脉宽t满足不等式ct＜4nd。
9.根据权利要求1的激光照射装置，其中从所述激光振荡器发射出来的所述激光束是二次谐波或被转换为二次谐波。
10.根据权利要求2的激光照射装置，其中从所述激光振荡器发射出来的所述激光束是二次谐波或被转换为二次谐波。
11.根据权利要求3的激光照射装置，其中从所述激光振荡器发射出来的所述激光束是二次谐波或被转换为二次谐波。
12.根据权利要求4的激光照射装置，其中从所述激光振荡器发射出来的所述激光束是二次谐波或被转换为二次谐波。
13.根据权利要求5的激光照射装置，其中从所述激光振荡器发射出来的所述激光束是二次谐波或被转换为二次谐波。
14.根据权利要求6的激光照射装置，其中从所述激光振荡器发射出来的所述激光束是二次谐波或被转换为二次谐波。
15.根据权利要求7的激光照射装置，其中从所述激光振荡器发射出来的所述激光束是二次谐波或被转换为二次谐波。
16.根据权利要求8的激光照射装置，其中从所述激光振荡器发射出来的所述激光束是二次谐波或被转换为二次谐波。
17.根据权利要求1的激光照射装置，该激光照射装置进一步包括使用了声光元件或电光元件的闸门。
18.根据权利要求2的激光照射装置，该激光照射装置进一步包括使用了声光元件或电光元件的闸门。
19.根据权利要求3的激光照射装置，该激光照射装置进一步包括使用了声光元件或电光元件的闸门。
20.根据权利要求4的激光照射装置，该激光照射装置进一步包括使用了声光元件或电光元件的闸门。
21.根据权利要求5的激光照射装置，该激光照射装置进一步包括使用了声光元件或电光元件的闸门。
22.根据权利要求6的激光照射装置，该激光照射装置进一步包括使用了声光元件或电光元件的闸门。
23.根据权利要求7的激光照射装置，该激光照射装置进一步包括使用了声光元件或电光元件的闸门。
24.根据权利要求8的激光照射装置，该激光照射装置进一步包括使用了声光元件或电光元件的闸门。
25.一种晶质半导体膜的制作方法，包括以下步骤：
在折射率为n且厚度为d的衬底上形成非晶半导体膜；
使用至少包括一个电反射镜和一个fθ透镜的光学系统对所述非晶半导体膜照射激光束，其中当将真空中的光速定义为c时，所述激光束的脉宽t满足不等式ct＜2nd。
26.一种晶质半导体膜的制作方法，包括以下步骤：
在折射率为n且厚度为d的衬底上形成非晶半导体膜；
使用至少包括一个电反射镜和一个fθ透镜的光学系统对所述非晶半导体膜照射激光束，其中当将真空中的光速定义为c时，所述激光束的脉宽t满足不等式ct＜4nd。
27.一种晶质半导体膜的制作方法，包括以下步骤：
在衬底上形成非晶半导体膜，
对该非晶半导体膜照射激光束，并且该激光束通过至少一个电反射镜和一个fθ透镜在所述非晶半导体膜上扫描，
其中，入射到所述非晶半导体膜的激光束和被所述衬底的背面反射的激光束在相当于所述激光束的脉宽的10％或更少的时间，同时照射所述非晶半导体膜的某一点。
28.一种晶质半导体膜的制作方法，包括以下步骤：
在折射率为n且厚度为d的衬底上形成非晶半导体膜；
对该非晶半导体膜照射激光束，并且当将真空中的光速定义为c时，该激光束的脉宽t满足不等式ct＜2nd，
其中，所述激光束根据第一电反射镜按第一方向扫描所述非晶半导体膜，
并且，所述激光束根据第二电反射镜按垂直于第一方向的第二方向扫描所述非晶半导体膜，
所述激光束通过fθ透镜在所述非晶半导体膜上成像。
29.一种晶质半导体膜的制作方法，包括以下步骤：
在折射率为n且厚度为d的衬底上形成非晶半导体膜；
对该非晶半导体膜照射激光束，并且当将真空中的光速定义为c时，该激光束的脉宽t满足不等式ct＜4nd，
其中，所述激光束根据第一电反射镜按第一方向扫描所述非晶半导体膜，
并且，所述激光束根据第二电反射镜按垂直于第一方向的第二方向扫描所述非晶半导体膜，
所述激光束通过fθ透镜在所述非晶半导体膜上成像。
30.一种晶质半导体膜的制作方法，包括以下步骤：
在衬底上形成非晶半导体膜；
对该非晶半导体膜照射激光束，并使入射到所述非晶半导体膜的激光束和被所述衬底的背面反射的激光束在相当于所述激光束脉宽的10％或更少的时间，同时照射所述非晶半导体膜的某一点，
其中，所述激光束根据第一电反射镜按第一方向扫描所述非晶半导体膜，
并且，所述激光束根据第二电反射镜按垂直于第一方向的第二方向扫描所述非晶半导体膜，
所述激光束通过fθ透镜在所述非晶半导体膜成像。
31.一种晶质半导体膜的制作方法，包括以下步骤：
在折射率为n且厚度为d的衬底上形成非晶半导体膜，
对该非晶半导体膜照射激光束，并且当将真空中的光速定义为c时，该激光束的脉宽t满足不等式ct＜2nd，
其中，根据电反射镜在所述非晶半导体膜的第一方向上扫描所述激光束，
并且，通过在垂直于第一方向的第二方向上移动安装有所述衬底的载物台从而扫描所述激光束，
并且，所述激光束通过fθ透镜在所述非晶半导体膜上成像。
32.一种晶质半导体膜的制作方法，包括以下步骤：
在折射率为n且厚度为d的衬底上形成非晶半导体膜，
对该非晶半导体膜照射激光束，并且当将真空中的光速定义为c时，该激光束的脉宽t满足不等式ct＜4nd，
其中，根据电反射镜在所述非晶半导体膜的第一方向上扫描所述激光束，
并且，通过在垂直于第一方向的第二方向上移动安装有所述衬底的载物台从而扫描所述激光束，
并且，所述激光束通过fθ透镜在所述非晶半导体膜上成像。
33.一种晶质半导体膜的制作方法，包括以下步骤：
在衬底上形成非晶半导体膜；以及
对该非晶半导体膜照射激光束，并使入射到所述非晶半导体膜的激光束和被所述衬底的背面反射的激光束在相当于所述激光束脉宽的10％或更少的时间，同时照射所述非晶半导体膜的某一点，
其中，根据电反射镜在所述非晶半导体膜的第一方向上扫描所述激光束，
并且，通过在所述非晶半导体膜的垂直于第一方向的第二方向上移动安装有所述衬底的载物台从而扫描所述激光束，
所述激光束通过fθ透镜在所述非晶半导体膜上成像。
34.根据权利要求25的晶质半导体膜的制作方法，其中所述激光束穿过闸门仅仅对所述半导体膜的需要照射激光的部分或形成半导体元件的部分进行选择性的照射。
35.根据权利要求26的晶质半导体膜的制作方法，其中所述激光束穿过闸门仅仅对所述半导体膜的需要照射激光的部分或形成半导体元件的部分进行选择性的照射。
36.根据权利要求27的晶质半导体膜的制作方法，其中所述激光束穿过闸门仅仅对所述半导体膜的需要照射激光的部分或形成半导体元件的部分进行选择性的照射。
37.根据权利要求28的晶质半导体膜的制作方法，其中所述激光束穿过闸门仅仅对所述半导体膜的需要照射激光的部分或形成半导体元件的部分进行选择性的照射。
38.根据权利要求29的晶质半导体膜的制作方法，其中所述激光束穿过闸门仅仅对所述半导体膜的需要照射激光的部分或形成半导体元件的部分进行选择性的照射。
39.根据权利要求30的晶质半导体膜的制作方法，其中所述激光束穿过闸门仅仅对所述半导体膜的需要照射激光的部分或形成半导体元件的部分进行选择性的照射。
40.根据权利要求31的晶质半导体膜的制作方法，其中所述激光束穿过闸门仅仅对所述半导体膜的需要照射激光的部分或形成半导体元件的部分进行选择性的照射。
41.根据权利要求32的晶质半导体膜的制作方法，其中所述激光束穿过闸门仅仅对所述半导体膜的需要照射激光的部分或形成半导体元件的部分进行选择性的照射。
42.根据权利要求33的晶质半导体膜的制作方法，其中所述激光束穿过闸门仅仅对所述半导体膜的需要照射激光的部分或形成半导体元件的部分进行选择性的照射。
43.根据权利要求34的晶质半导体膜的制作方法，其中所述闸门使用声光元件或电光元件。
44.根据权利要求35的晶质半导体膜的制作方法，其中所述闸门使用声光元件或电光元件。
45.根据权利要求36的晶质半导体膜的制作方法，其中所述闸门使用声光元件或电光元件。
46.根据权利要求37的晶质半导体膜的制作方法，其中所述闸门使用声光元件或电光元件。
47.根据权利要求38的晶质半导体膜的制作方法，其中所述闸门使用声光元件或电光元件。
48.根据权利要求39的晶质半导体膜的制作方法，其中所述闸门使用声光元件或电光元件。
49.根据权利要求40的晶质半导体膜的制作方法，其中所述闸门使用声光元件或电光元件。
50.根据权利要求41的晶质半导体膜的制作方法，其中所述闸门使用声光元件或电光元件。
51.根据权利要求42的晶质半导体膜的制作方法，其中所述闸门使用声光元件或电光元件。
52.根据权利要求25的晶质半导体膜的制作方法，其中所述晶质半导体膜被应用于包括选自比如视频相机和数码相机的相机、头戴式显示器、汽车导航仪、汽车音响、个人计算机以及便携式信息终端的电子器件。
53.根据权利要求26的晶质半导体膜的制作方法，其中所述晶质半导体膜被应用于包括选自比如视频相机和数码相机的相机、头戴式显示器、汽车导航仪、汽车音响、个人计算机以及便携式信息终端的电子器件。
54.根据权利要求27的晶质半导体膜的制作方法，其中所述晶质半导体膜被应用于包括选自比如视频相机和数码相机的相机、头戴式显示器、汽车导航仪、汽车音响、个人计算机以及便携式信息终端的电子器件。
55.根据权利要求28的晶质半导体膜的制作方法，其中所述晶质半导体膜被应用于包括选自比如视频相机和数码相机的相机、头戴式显示器、汽车导航仪、汽车音响、个人计算机以及便携式信息终端的电子器件。
56.根据权利要求29的晶质半导体膜的制作方法，其中所述晶质半导体膜被应用于包括选自比如视频相机和数码相机的相机、头戴式显示器、汽车导航仪、汽车音响、个人计算机以及便携式信息终端的电子器件。
57.根据权利要求30的晶质半导体膜的制作方法，其中所述晶质半导体膜被应用于包括选自比如视频相机和数码相机的相机、头戴式显示器、汽车导航仪、汽车音响、个人计算机以及便携式信息终端的电子器件。
58.根据权利要求31的晶质半导体膜的制作方法，其中所述晶质半导体膜被应用于包括选自比如视频相机和数码相机的相机、头戴式显示器、汽车导航仪、汽车音响、个人计算机以及便携式信息终端的电子器件。
59.根据权利要求32的晶质半导体膜的制作方法，其中所述晶质半导体膜被应用于包括选自比如视频相机和数码相机的相机、头戴式显示器、汽车导航仪、汽车音响、个人计算机以及便携式信息终端的电子器件。
60.根据权利要求33的晶质半导体膜的制作方法，其中所述晶质半导体膜被应用于包括选自比如视频相机和数码相机的相机、头戴式显示器、汽车导航仪、汽车音响、个人计算机以及便携式信息终端的电子器件。
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