JP2002280302A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method of manufacturing semiconductor device

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JP2002280302A
JP2002280302A JP2001076099A JP2001076099A JP2002280302A JP 2002280302 A JP2002280302 A JP 2002280302A JP 2001076099 A JP2001076099 A JP 2001076099A JP 2001076099 A JP2001076099 A JP 2001076099A JP 2002280302 A JP2002280302 A JP 2002280302A
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幸一郎 田中
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form position-controlled crystal grains with high throughput, in a laser irradiation method which is high in interference. SOLUTION: When irradiating a semiconductor film with a laser beam using a laser which is high in interference as a light source, an interference fringe is made intentionally by optical system, so as to form form energy distribution which is cyclic in one direction of the laser beam. The relative transfer distance for each pulse of the laser beam to the above semiconductor film becomes mp±w, when defined that the width of the row of the crystal grains is w, that the pitch of the above cyclic energy distribution is p, and that the natural number is m, and position-controlled crystal grains with high throughput can be formed. Moreover, it becomes possible to crystallize all the region which is irradiated with one pulse of laser beam by optimizing the incident angle of the laser beam and the strength.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ光を用いた半
導体膜のアニール(以下、レーザアニールという)の方
法を工程に含んで作製された半導体装置及びその作製方
法に関する。なお、ここでいう半導体装置には、液晶表
示装置や発光装置等の電気光学装置及び該電気光学装置
を部品として含む電子装置も含まれるものとする。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device manufactured by including a method of annealing a semiconductor film using laser light (hereinafter, referred to as laser annealing) in a process, and a manufacturing method thereof. Note that the semiconductor device here includes an electro-optical device such as a liquid crystal display device or a light-emitting device, and an electronic device including the electro-optical device as a component.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ガラス等の絶縁基板上に形成され
た半導体膜に対し、レーザアニールを施して、結晶化さ
せたり、結晶性を向上させる技術が広く研究されてい
る。上記半導体膜には珪素がよく用いられる。本明細書
中では、半導体膜をレーザ光で結晶化し、結晶質半導体
膜を得る手段をレーザ結晶化という。なお、本明細書中
において、結晶質半導体膜とは、結晶化領域が存在する
半導体膜のことを言い、全面が結晶化している半導体膜
も含む。
2. Description of the Related Art In recent years, a technique for performing laser annealing on a semiconductor film formed on an insulating substrate such as glass to crystallize or improve crystallinity has been widely studied. Silicon is often used for the semiconductor film. In this specification, means for crystallizing a semiconductor film with laser light to obtain a crystalline semiconductor film is referred to as laser crystallization. Note that in this specification, a crystalline semiconductor film refers to a semiconductor film having a crystallized region, and includes a semiconductor film in which the entire surface is crystallized.

【0003】ガラス基板は、従来よく使用されてきた合
成石英ガラス基板と比較し、安価で、例えば600×7
20mmなどの大面積基板を容易に作製できる利点を持
っている。これが上記研究の行われる理由である。ま
た、結晶化に好んでレーザが使用されるのは、ガラス基
板の融点が低いからである。レーザは基板の温度を余り
上昇させずに、半導体膜のみ高いエネルギーを与えるこ
とが出来る。また、電熱炉を用いた加熱手段に比べて格
段にスループットが高い。
[0003] A glass substrate is less expensive than a synthetic quartz glass substrate which has been often used in the past, and is, for example, 600 × 7.
This has the advantage that a large area substrate such as 20 mm can be easily manufactured. This is the reason for the above research. A laser is preferably used for crystallization because the melting point of the glass substrate is low. The laser can apply high energy only to the semiconductor film without increasing the temperature of the substrate so much. Also, the throughput is much higher than that of the heating means using an electric heating furnace.

【0004】レーザアニールを施して形成された結晶質
半導体膜は、高い移動度を有するため、この結晶質半導
体膜を用いて薄膜トランジスタ(TFT)を形成し、例
えば、1枚のガラス基板上に、画素駆動用と駆動回路用
のTFTを作製する、モノリシック型の液晶電気光学装
置等に盛んに利用されている。
Since a crystalline semiconductor film formed by performing laser annealing has high mobility, a thin film transistor (TFT) is formed using the crystalline semiconductor film, and, for example, a thin film transistor is formed on a single glass substrate. It is widely used in monolithic liquid crystal electro-optical devices for producing TFTs for driving pixels and driving circuits.

【0005】また、出力の大きい、エキシマレーザ等の
パルスレーザ光を、照射面またはその近傍における形状
が矩形状や線状となるように光学系にて成形し、レーザ
光を走査させて(あるいはレーザ光の照射位置を照射面
に対し相対的に移動させて)、レーザアニールを行なう
方法が量産性が高く工業的に優れているため、好んで使
用されている。なお、本明細書中では、照射面またはそ
の近傍における形状が矩形状であるレーザ光を矩形状ビ
ーム、線状であるレーザ光を線状ビームと呼ぶが、線状
ビームは矩形状ビームに含まれるものとする。
Further, a pulse laser beam such as an excimer laser having a large output is formed by an optical system so that the shape on the irradiation surface or in the vicinity thereof becomes rectangular or linear, and the laser beam is scanned (or The method of performing laser annealing by moving the irradiation position of the laser beam relative to the irradiation surface) is preferably used because it has high mass productivity and is industrially excellent. Note that in this specification, a laser beam having a rectangular shape on or near the irradiation surface is referred to as a rectangular beam, and a linear laser beam is referred to as a linear beam. The linear beam is included in the rectangular beam. Shall be

【0006】特に、線状ビームを用いると、前後左右の
走査が必要なスポット状のレーザ光を用いた場合とは異
なり、線状ビームの長軸方向に直角な方向だけの走査で
照射面全体にレーザ照射を行なうことが出来るため、量
産性が高い。長軸方向に直角な方向に走査するのは、そ
れが最も効率の良い走査方向であるからである。この高
い量産性により、現在レーザアニール法にはパルス発振
エキシマレーザ光を適当な光学系で成形した線状ビーム
を使用することが、TFTを用いる液晶表示装置などの
製造技術の主流になりつつある。
In particular, when a linear beam is used, unlike the case of using a spot-shaped laser beam that requires scanning in the front, rear, left, and right directions, the entire irradiation surface is scanned only in a direction perpendicular to the long axis direction of the linear beam. Since the laser irradiation can be performed, mass productivity is high. Scanning is performed in a direction perpendicular to the long axis direction because it is the most efficient scanning direction. Due to this high mass productivity, the use of a linear beam formed by shaping a pulsed excimer laser beam with an appropriate optical system for the laser annealing method is currently becoming the mainstream of manufacturing technology for a liquid crystal display device using a TFT. .

【0007】しかし、レーザアニール法で作製される結
晶質半導体膜は複数の結晶粒が集合して形成されている
が、その結晶粒の位置はランダムなものであり、結晶粒
の位置を指定して形成する事はできなかった。しかし、
レーザアニール法で作製される結晶質半導体膜は、複数
の結晶粒が集合して形成されており、その結晶粒の位置
と大きさはランダムなものであった。ガラス基板上に作
製されるTFTは素子分離のために、前記結晶質半導体
を島状のパターニングに分離して形成している。その場
合において、結晶粒の位置や大きさを指定して形成する
事はできなかった。結晶粒内と比較して、結晶粒の界面
(結晶粒界)は非晶質構造や結晶欠陥などに起因する再
結合中心や捕獲中心が無数に存在している。この捕獲中
心にキャリアがトラップされると、結晶粒界のポテンシ
ャルが上昇し、キャリアに対して障壁となるため、キャ
リアの電流輸送特性を低下することが知られている。チ
ャネル形成領域の半導体膜の結晶性は、TFTの特性に
重大な影響を及ぼすが、結晶粒界の影響を排除して単結
晶の半導体膜で前記チャネル形成領域を形成することは
ほとんど不可能であった。
However, the crystalline semiconductor film produced by the laser annealing method is formed by assembling a plurality of crystal grains, and the positions of the crystal grains are random. Could not be formed. But,
The crystalline semiconductor film produced by the laser annealing method was formed by assembling a plurality of crystal grains, and the positions and sizes of the crystal grains were random. A TFT manufactured on a glass substrate is formed by separating the crystalline semiconductor into island-shaped patterning for element isolation. In that case, it was not possible to form the crystal grains by specifying the position and size of the crystal grains. Compared with the inside of the crystal grain, the interface (crystal grain boundary) of the crystal grain has an infinite number of recombination centers and capture centers due to an amorphous structure, crystal defects, and the like. It is known that, when carriers are trapped in the trapping center, the potential of the crystal grain boundary increases and acts as a barrier for the carriers, so that the current transport characteristics of the carriers are reduced. Although the crystallinity of the semiconductor film in the channel formation region has a significant effect on the characteristics of the TFT, it is almost impossible to form the channel formation region with a single crystal semiconductor film by eliminating the influence of the crystal grain boundaries. there were.

【0008】このような問題を解決するために、レーザ
アニール法において、位置制御された結晶粒を形成する
様々な試みがなされている。ここでは、半導体膜にレー
ザ光を照射した後の前記半導体膜の固化過程について説
明する。
[0008] In order to solve such a problem, various attempts have been made to form position-controlled crystal grains in a laser annealing method. Here, a process of solidifying the semiconductor film after irradiating the semiconductor film with laser light will be described.

【0009】レーザ光の照射によって完全溶融した液体
半導体膜中に固相核生成が発生するまでにはある程度の
時間が掛かり、完全溶融領域において無数の均一(ある
いは不均一)核生成が発生することで、前記液体半導体
膜の固化過程は終了する。この場合に得られる結晶粒の
位置はランダムなものとなる。
It takes a certain amount of time until solid-phase nucleation occurs in a liquid semiconductor film completely melted by laser beam irradiation, and countless uniform (or non-uniform) nucleation occurs in a completely melted region. Then, the solidification process of the liquid semiconductor film is completed. In this case, the positions of the crystal grains obtained are random.

【0010】また、レーザ光の照射によって半導体膜が
完全溶融した場合でも前記半導体膜において温度分布が
生じ、温度の低い領域から固化して固相半導体領域を形
成したり、前記半導体膜が完全溶融することなく、固相
半導体領域が部分的に残存する場合には、レーザ光の照
射後、直ちに前記固相半導体領域から結晶成長が始ま
る。既に述べたように、完全溶融領域において核生成が
発生するにはある程度時間が掛かる。そのため、完全溶
融領域において核生成が発生するまでの間に、前記半導
体膜の膜面に対し平行な方向(以下、ラテラル方向と呼
ぶ)に結晶成長の先端である固液界面が移動すること
で、結晶粒は膜厚の数十倍もの長さに成長する。
Further, even when the semiconductor film is completely melted by the irradiation of the laser beam, a temperature distribution is generated in the semiconductor film, and the semiconductor film is solidified from a low temperature region to form a solid semiconductor region, or the semiconductor film is completely melted. If the solid-state semiconductor region partially remains without performing, crystal growth starts from the solid-state semiconductor region immediately after the irradiation with the laser beam. As described above, it takes some time for nucleation to occur in the completely melted region. Therefore, before nucleation occurs in the completely melted region, the solid-liquid interface, which is the tip of crystal growth, moves in a direction parallel to the film surface of the semiconductor film (hereinafter, referred to as a lateral direction). The crystal grains grow to a length several tens of times the film thickness.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】例えば、代表的なレー
ザの1つであるYAGレーザを用いて半導体膜の結晶化
を行なうことができる。このとき、YAGレーザは非線
形光学素子を用いて第2高調波に変調し、さらに光学系
を用いて線状ビームに成形する。前記線状ビームのエネ
ルギー分布は短軸方向にガウシアン分布であり、長軸方
向に一様となるようにする。このような線状ビーム50
1を1パルス半導体膜に照射すると、幅数μmの結晶粒
506が線状ビームの長軸方向に列508となって形成
され、結晶粒の列508以外は微結晶粒が形成される領
域(微結晶領域)505となる。(図5)これは、線状
ビームの短軸方向にエネルギー分布がガウシアン分布で
あるため、結晶化に適したエネルギー密度よりも高過ぎ
る領域および低過ぎる領域は微結晶領域505となり、
結晶化に適したエネルギー密度507である領域から、
溶融時間の長い温度の高い領域に向かってラテラル成長
が行なわれるためと考えられる。
For example, a semiconductor film can be crystallized using a YAG laser which is one of typical lasers. At this time, the YAG laser modulates to a second harmonic using a non-linear optical element, and forms a linear beam using an optical system. The energy distribution of the linear beam is a Gaussian distribution in the short axis direction and uniform in the long axis direction. Such a linear beam 50
When 1 is irradiated to the one-pulse semiconductor film, crystal grains 506 having a width of several μm are formed as rows 508 in the long axis direction of the linear beam, and regions other than the rows of crystal grains 508 are regions where fine crystal grains are formed ( (Microcrystalline region) 505. (FIG. 5) This is because, since the energy distribution is a Gaussian distribution in the short axis direction of the linear beam, a region that is too high and a region that is too low than the energy density suitable for crystallization are microcrystalline regions 505,
From a region having an energy density 507 suitable for crystallization,
This is probably because lateral growth is performed toward a region where the melting time is long and the temperature is high.

【0012】線状ビームを用いて半導体膜全面を結晶化
させるためには、前記線状ビームを結晶粒の幅である数
μmずつずらしながら繰り返し照射する必要がある。そ
の様子を図6に示す。1パルス目のレーザ光601の照
射によって得られる半導体膜の断面の模式図を図6
(A)に示す。ここで、606はラテラル成長した結晶
粒、605は微結晶粒を示す。そして、結晶粒606の
幅wだけ604の方向にずらして、2パルス目のレーザ
光602の照射によって得られる半導体膜の断面の模式
図を図6(B)に示す。そして、結晶粒606の幅wの
移動とレーザ光の照射を繰り返し、数パルス目603の
照射によって得られる半導体膜の断面の模式図は図6
(C)のようになる。例えば、周波数1kHzのYAG
レーザを用い、1パルスのレーザ光の照射により幅1μ
mの結晶粒の列が形成されるとき、1秒間に1mm幅の
半導体膜の結晶化しか行なわれない。一方、用いる基板
の大型化は進んでおり、例えば600×720mmの基
板上に形成された半導体膜を結晶化させるのに、このよ
うな照射方法では10分も要することになる。このよう
に、高周波のレーザ発振器を用いても、レーザ光の半導
体膜に対する相対的な1パルス毎の移動距離は結晶粒の
幅w分でしかないため、高周波の特性を全く活かせな
い。
In order to crystallize the whole semiconductor film using a linear beam, it is necessary to repeatedly irradiate the linear beam while shifting it by several μm, which is the width of a crystal grain. FIG. 6 shows this state. FIG. 6 is a schematic view of a cross section of a semiconductor film obtained by irradiation with the first pulse of the laser light 601.
It is shown in (A). Here, 606 indicates laterally grown crystal grains, and 605 indicates fine crystal grains. FIG. 6B is a schematic view of a cross section of the semiconductor film obtained by irradiation with the second pulse of the laser light 602 shifted by the width w of the crystal grains 606 in the direction of 604. Then, the movement of the width w of the crystal grain 606 and the irradiation of the laser beam are repeated, and a schematic diagram of a cross section of the semiconductor film obtained by irradiation of the few pulses 603 is
(C). For example, YAG with a frequency of 1 kHz
Using a laser, irradiating 1 pulse of laser light, width 1μ
When a row of m crystal grains is formed, only a 1 mm wide semiconductor film is crystallized per second. On the other hand, the size of a substrate to be used is increasing. For example, such an irradiation method requires 10 minutes to crystallize a semiconductor film formed on a substrate of 600 × 720 mm. As described above, even if a high-frequency laser oscillator is used, the relative movement distance of the laser light with respect to the semiconductor film for each pulse is only the width w of the crystal grain, so that the high-frequency characteristics cannot be utilized at all.

【0013】また、YAGレーザは非常に高い干渉性を
持つコヒーレントな光である。エキシマレーザのコヒー
レント長が数μm〜数十μmであるのに対し、YAGレ
ーザのコヒーレント長は10mm前後である。そのた
め、照射面またはその近傍においてエネルギー分布が一
様なレーザ光を形成するのが難しかった。
The YAG laser is a coherent light having a very high coherence. The coherent length of an excimer laser is several μm to several tens μm, while the coherent length of a YAG laser is around 10 mm. Therefore, it has been difficult to form a laser beam having a uniform energy distribution on or near the irradiation surface.

【0014】そこで本発明は、高い干渉性を持つレーザ
を用いたレーザ照射方法において、位置制御された結晶
粒を有する半導体膜を高いスループットで形成し、この
ようにして得られた半導体膜を用いて半導体装置を作製
する方法を提供することを課題とする。
Accordingly, the present invention provides a laser irradiation method using a laser having high coherence, wherein a semiconductor film having crystal grains whose positions are controlled is formed at a high throughput, and the semiconductor film obtained in this manner is used. It is an object to provide a method for manufacturing a semiconductor device by using the method.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】レーザ光は同一光源から
出た光であっても、コヒーレント長以上の光路差があれ
ば、互いに干渉しないと言う特徴がある。エキシマレー
ザと比較して、YAGレーザは非常に高い干渉性を持
つ。エキシマレーザのコヒーレント長が数μm〜数十μ
mであるのに対し、YAGレーザのコヒーレント長は1
0mm前後である。
The laser light has the characteristic that even if it is emitted from the same light source, it does not interfere with each other if the optical path difference is longer than the coherent length. Compared to excimer lasers, YAG lasers have much higher coherence. Coherent length of excimer laser is several μm to several tens μ
m, whereas the coherent length of the YAG laser is 1
It is around 0 mm.

【0016】そこで本発明は、YAGレーザの高い干渉
性を利用して故意に干渉縞を形成して周期的なエネルギ
ー分布を有するレーザ光を作り、該レーザ光を半導体膜
に照射することで、前記半導体膜中に温度分布を作って
ラテラル成長させることを特徴とする。
Accordingly, the present invention provides a method of forming a laser beam having a periodic energy distribution by intentionally forming interference fringes utilizing the high coherence of a YAG laser, and irradiating the semiconductor film with the laser beam. The semiconductor film may be laterally grown by forming a temperature distribution.

【0017】本発明を図1を用いて説明する。レーザ光
101は、干渉の効果により、エネルギー分布が周期的
な分布になっている。このような分布は、例えば同一光
源から射出したレーザ光をスリットやハーフミラー等で
複数に分けて、照射面またはその近傍にて合成すること
で得られる。レーザ光のコヒーレント性を保つため、複
数のレーザ光の光路差は、レーザ光のコヒーレント長よ
り短くする。
The present invention will be described with reference to FIG. The laser beam 101 has a periodic energy distribution due to the effect of interference. Such a distribution can be obtained, for example, by dividing laser light emitted from the same light source into a plurality of parts with a slit, a half mirror, or the like, and combining the divided parts on the irradiation surface or in the vicinity thereof. In order to maintain the coherence of the laser light, the optical path difference between the plurality of laser lights is shorter than the coherent length of the laser light.

【0018】干渉の効果により、多数の干渉縞がレーザ
光の中に形成される。この干渉縞はレーザ光のエネルギ
ー密度が波状の分布となっていることが原因で形成され
るものである。このようなレーザ光101が照射面に配
置された半導体膜104に照射されると、結晶化に適し
たエネルギー密度で照射された領域でラテラル成長が起
こり、ラテラル成長による結晶粒の列106が多数形成
される。
Many interference fringes are formed in the laser beam due to the effect of interference. The interference fringes are formed because the energy density of the laser beam has a wave-like distribution. When the semiconductor film 104 disposed on the irradiation surface is irradiated with such a laser beam 101, lateral growth occurs in a region irradiated with an energy density suitable for crystallization, and many rows 106 of crystal grains due to the lateral growth are formed. It is formed.

【0019】ここで、レーザ光101において、エネル
ギー密度の最も高い部分の両側にある結晶粒の列の間隔
をp1、線状ビームのエネルギー密度の最も低い部分の
両側にある結晶粒の列の間隔をp2とする。互いに隣接
する結晶粒の列106の間隔p1およびp2は、複数に
分けられたレーザ光の照射面に対する入射角度に依存す
る。互いに隣接する結晶粒の列の間を補完するために
は、例えば、レーザ光の結晶粒の列106の幅wの分だ
け平行移動させて再びレーザ光を半導体膜に照射すれば
よい。しかしながら、このような照射方法では、スルー
プットは全く改善されない。
Here, in the laser beam 101, the interval between the rows of crystal grains on both sides of the portion having the highest energy density is p1, and the interval between the rows of crystal grains on both sides of the portion having the lowest energy density of the linear beam. Is defined as p2. The distances p1 and p2 between the rows 106 of crystal grains adjacent to each other depend on the angle of incidence of the divided laser light on the irradiation surface. In order to complement a space between adjacent crystal grains, for example, the semiconductor film may be irradiated with laser light again by moving the laser light in parallel by the width w of the crystal grain row 106. However, such an irradiation method does not improve the throughput at all.

【0020】そこで、スループットを劇的に改善するた
めには、例えば、平行移動する距離を結晶粒の列の幅w
ではなく、p±wにする。但し、pはエネルギー分布の
ピッチであり、p=p1+p2であるとする。p±wで
の平行移動とレーザ照射を繰り返すことで、半導体膜の
ほぼ全ての領域をラテラル成長の結晶粒で埋め尽くすこ
とができる。但し、レーザ光における周期的なエネルギ
ー分布のピッチの数nとして、 w(n−1)≧p±w・・・(1) のときに可能である。もちろん、平行移動する距離をm
p±w(但し、mは自然数)とすれば、スループットを
さらに向上させることが可能となる。
Therefore, in order to dramatically improve the throughput, for example, the parallel movement distance is set to the width w of the row of crystal grains.
Instead, p ± w. Here, p is the pitch of the energy distribution, and p = p1 + p2. By repeating the parallel movement at p ± w and the laser irradiation, almost all regions of the semiconductor film can be completely filled with the laterally grown crystal grains. However, this is possible when w (n−1) ≧ p ± w (1) as the number n of the pitches of the periodic energy distribution in the laser beam. Of course, the parallel movement distance is m
If p ± w (where m is a natural number), the throughput can be further improved.

【0021】例えば、図2に示すように、周期的なエネ
ルギー分布を有するレーザ光202が半導体膜に照射さ
れたとき、ラテラル成長によって形成された結晶粒20
6と微結晶粒205を有する半導体膜が得られたとす
る。(図2(A))そして、2パルス目のレーザ光20
2は半導体膜に対して相対的にp+w分だけ移動させて
照射すると、図2(B)で示すような半導体膜が得ら
れ、さらに半導体膜に対して相対的にp+w分だけ移動
させて3パルス目のレーザ光203を照射すると、図2
(C)で示すような半導体膜が得られる。このように、
レーザ光を照射する毎に半導体膜に対してp±w分移動
させると、スループットを向上させることができる。
For example, as shown in FIG. 2, when a semiconductor film is irradiated with a laser beam 202 having a periodic energy distribution, crystal grains 20 formed by lateral growth are formed.
Assume that a semiconductor film having 6 and microcrystalline grains 205 is obtained. (FIG. 2A) and the second pulse laser beam 20
2 is moved by p + w relative to the semiconductor film to irradiate the semiconductor film as shown in FIG. 2B, and further moved by p + w relative to the semiconductor film to obtain 3. When the laser beam 203 of the pulse is irradiated, FIG.
A semiconductor film as shown in (C) is obtained. in this way,
When the semiconductor film is moved by p ± w with respect to each irradiation of the laser light, the throughput can be improved.

【0022】また、p1=p2のような特殊な場合は、
等間隔にある結晶粒の列106の数が2倍となり、
(1)式のnを2nに置換して条件式を考えることがで
きるので、さらにスループットを向上させることが可能
となる。
In a special case such as p1 = p2,
The number of rows 106 of crystal grains at equal intervals is doubled,
Since the conditional expression can be considered by replacing n in the expression (1) with 2n, it is possible to further improve the throughput.

【0023】本発明の照射方法では、結晶化が行なわれ
てラテラル成長により結晶粒が形成された領域にも何度
もレーザ光が照射される。非晶質珪素膜および結晶質珪
素膜の波長に対する吸収係数のグラフを図4に示す。図
4から370〜650nmでは、結晶質珪素膜より非晶
質珪素膜の吸収係数が高い。そこで、370〜650n
mの波長範囲にあるレーザ光を用いれば、結晶質珪素膜
より非晶質珪素膜によく吸収されるため、適度なエネル
ギーを選べば、結晶化領域を冒すことなくレーザ結晶化
を行なうことができる。
In the irradiation method of the present invention, a region in which crystallization is performed and crystal grains are formed by lateral growth is irradiated with laser light many times. FIG. 4 shows a graph of the absorption coefficient with respect to the wavelength of the amorphous silicon film and the crystalline silicon film. From FIG. 4, at 370 to 650 nm, the absorption coefficient of the amorphous silicon film is higher than that of the crystalline silicon film. Therefore, 370-650n
When a laser beam having a wavelength in the range of m is used, the amorphous silicon film is more absorbed than the crystalline silicon film. Therefore, if an appropriate energy is selected, laser crystallization can be performed without affecting the crystallization region. it can.

【0024】また、複数に分けたレーザ光により形成さ
れる干渉縞のピッチを結晶粒の幅に合わせることも可能
である。図7(A)に示すように、レーザ光1とレーザ
光2が入射すると、照射面において図7(B)に示すよ
うな干渉縞を形成する。このとき、前記干渉縞のピッチ
pはレーザ光の入射角θに依存する。この入射角θを最
適化すれば、図7(C)に示すように、レーザ光が照射
された領域が全て幅wの結晶粒で埋め尽くされる。この
とき、干渉縞のピッチpは前記結晶粒の幅wの2倍とな
る。そこで、レーザ光の入射角θは、図7より、 sinθ=λ/p (但し、p=2w)(2) で表される。このように、(2)式を満たすような入射
角θでレーザ光を1パルス照射すれば、レーザ光で照射
される領域は結晶粒で埋め尽くされる。そのため、レー
ザ光を照射する毎に、レーザ光の周期的なエネルギー分
布が形成されている方向に、半導体膜に対してレーザ光
を相対的に該レーザ光の幅あるいは長さ分移動させるこ
とが可能となり、スループットがさらに向上する。
The pitch of the interference fringes formed by the plurality of divided laser beams can be adjusted to the width of the crystal grains. As shown in FIG. 7A, when the laser beam 1 and the laser beam 2 are incident, interference fringes as shown in FIG. 7B are formed on the irradiation surface. At this time, the pitch p of the interference fringes depends on the incident angle θ of the laser beam. By optimizing the incident angle θ, as shown in FIG. 7C, the entire area irradiated with the laser beam is completely filled with the crystal grains having the width w. At this time, the pitch p of the interference fringes is twice the width w of the crystal grains. Therefore, the incident angle θ of the laser light is represented by sin θ = λ / p (where p = 2w) (2) from FIG. As described above, when one pulse of the laser light is irradiated at the incident angle θ that satisfies the expression (2), the region irradiated with the laser light is completely filled with the crystal grains. Therefore, every time the laser light is irradiated, the laser light can be moved relative to the semiconductor film by the width or the length of the laser light in the direction in which the periodic energy distribution of the laser light is formed. Possible, and the throughput is further improved.

【0025】しかしながら、複数に分けたレーザ光のエ
ネルギー密度が完全に等しいと干渉縞の節のエネルギー
密度が零となり、半導体膜において結晶化に適する温度
勾配が得られない場合がある。この場合、複数のレーザ
光の偏光成分に互いに独立な成分を作り、干渉の程度を
抑えるとよい。また、偏光のかかったレーザ光を光源と
する場合は、複数に分けたレーザ光の少なくとも1つの
レーザ光の光路にλ/2板やファラデーローテーターな
どの素子を用い、干渉の強弱差を小さくすることが望ま
しい。このような素子を用いて、少なくとも1つのレー
ザ光の偏光成分を0度より大きく90度未満の角度で回
転させれば、照射面またはその近傍において複数のレー
ザ光が合成されても直交する偏光成分は干渉しないた
め、エネルギー密度が零となる節が生じないエネルギー
分布を得ることが出来る。
However, if the energy densities of the divided laser beams are completely equal, the energy density at the nodes of the interference fringes becomes zero, and a temperature gradient suitable for crystallization may not be obtained in the semiconductor film. In this case, it is preferable to create mutually independent components in the polarization components of the plurality of laser beams to suppress the degree of interference. When a polarized laser beam is used as a light source, an element such as a λ / 2 plate or a Faraday rotator is used in an optical path of at least one of the divided laser beams to reduce the difference in the intensity of interference. It is desirable. By using such an element and rotating the polarization component of at least one laser beam at an angle greater than 0 degree and less than 90 degrees, even if a plurality of laser beams are combined on or near the irradiation surface, orthogonal polarization is obtained. Since the components do not interfere with each other, it is possible to obtain an energy distribution that does not generate a node where the energy density becomes zero.

【0026】本発明は、干渉性の高いレーザを用い、故
意に干渉縞を形成してレーザ光に周期的なエネルギー分
布を作り、該レーザ光を半導体膜に照射することで、効
率良く位置制御された結晶粒を形成することを特徴とす
る。
The present invention uses a laser having high coherence, intentionally forms interference fringes to form a periodic energy distribution in laser light, and irradiates the semiconductor film with the laser light to efficiently control the position. Characterized in that they form formed crystal grains.

【0027】このとき、レーザ光は光学系により矩形状
ビーム、特に線状ビームに成形して照射することが望ま
しい。なお、ここでいう「線状」は、厳密な意味で
「線」を意味しているのではなく、アスペクト比の大き
い長方形(もしくは長楕円形)を意味する。例えば、ア
スペクト比が10以上(好ましくは100〜1000
0)のものを指す。
At this time, it is desirable that the laser beam is shaped into a rectangular beam, particularly a linear beam by an optical system, and is irradiated. It should be noted that the term “linear” here does not mean a “line” in a strict sense, but means a rectangle (or a long ellipse) having a large aspect ratio. For example, an aspect ratio of 10 or more (preferably 100 to 1000)
0).

【0028】前記レーザは一般的に知られているものを
用いることができ、YAGレーザ(通常はNd:YAG
レーザを指す)、Nd:YLFレーザ、Nd:YVO4
レーザ、Nd:YAlO3レーザ、ルビーレーザ、T
i:サファイアレーザ、ガラスレーザなどを用いること
ができる。特に、パルスエネルギーで優位なYAGレー
ザが好ましい。
As the laser, a generally known laser can be used, and a YAG laser (usually Nd: YAG) is used.
Laser), Nd: YLF laser, Nd: YVO 4
Laser, Nd: YAlO 3 laser, ruby laser, T
i: A sapphire laser, a glass laser, or the like can be used. In particular, a YAG laser which is superior in pulse energy is preferable.

【0029】但し、YAGレーザの基本波(第1高調
波)は1064nmと波長が長いので、第2高調波(波
長532nm)を用いる。この高調波の形成は公知の技
術に従えば良い。
However, since the fundamental wave (first harmonic) of the YAG laser has a long wavelength of 1064 nm, the second harmonic (532 nm) is used. The formation of this harmonic may be in accordance with a known technique.

【0030】また、YAGレーザで良く用いられるQス
イッチ法(Q変調スイッチ方式)を用いても良い。これ
はレーザ共振器のQ値を十分低くしておいた状態から、
急激にQ値を高めてやることにより非常にエネルギー値
が高く急峻なパルスレーザを出力する方法である。ま
た、Qスイッチ法を用いることで、高周波のパルス発振
をすることが可能となる。これは公知の技術である。
Further, a Q switch method (Q modulation switch method) often used in a YAG laser may be used. This is from the state where the Q value of the laser resonator is sufficiently low,
This is a method of outputting a steep pulse laser having a very high energy value by rapidly increasing the Q value. In addition, by using the Q-switch method, high-frequency pulse oscillation can be performed. This is a known technique.

【0031】本発明は、従来に比較して、ランニングコ
ストの低いレーザ照射装置およびそれを用いたレーザ照
射方法において、位置制御された結晶粒を有する半導体
膜を高いスループットで形成することを実現するもので
ある。
The present invention realizes formation of a semiconductor film having position-controlled crystal grains with high throughput in a laser irradiation apparatus having a lower running cost and a laser irradiation method using the same as compared with the prior art. Things.

【0032】そして、結晶粒径の大きい結晶質半導体膜
を得ることにより、半導体装置の性能を大幅に向上させ
ることが可能になる。例えば、TFTを例に挙げると、
結晶粒径が大きくなることでチャネル形成領域に含まれ
うる結晶粒界の本数を少なくすることができる。即ち、
チャネル形成領域に結晶粒界が1本、好ましくは0本で
あるようなTFTを作製することも可能となる。また、
個々の結晶粒は実質的に単結晶と見なせる結晶性を有す
ることから、単結晶半導体を用いたトランジスタと同等
もしくはそれ以上の高いモビリティ(電界効果移動度)
を得ることも可能である。
By obtaining a crystalline semiconductor film having a large crystal grain size, the performance of the semiconductor device can be greatly improved. For example, taking a TFT as an example,
By increasing the crystal grain size, the number of crystal grain boundaries that can be included in the channel formation region can be reduced. That is,
It is also possible to manufacture a TFT having one, preferably zero crystal grain boundaries in the channel formation region. Also,
Since individual crystal grains have crystallinity that can be regarded as substantially a single crystal, high mobility (field-effect mobility) equal to or higher than that of a transistor using a single crystal semiconductor
It is also possible to get

【0033】さらに、キャリアが結晶粒界を横切る回数
を極端に減らすことができるため、オン電流値(TFT
がオン状態にある時に流れるドレイン電流値)、オフ電
流値(TFTがオフ状態にある時に流れるドレイン電流
値)、しきい値電圧、S値及び電界効果移動度のバラツ
キを低減することも可能となる。
Furthermore, since the number of times carriers cross the crystal grain boundary can be extremely reduced, the on-current value (TFT
It is also possible to reduce variations in the drain current value flowing when the TFT is in the ON state, the OFF current value (the drain current value flowing when the TFT is in the OFF state), the threshold voltage, the S value, and the field effect mobility. Become.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】[実施形態1]図3は本発明のレ
ーザ照射装置の構成の例を示す図である。このレーザ照
射装置はレーザ発振器301、非線形光学素子302、
レーザ光を線状に成形する光学系303、照射面304
を有している。レーザ発振器301は直線偏光のレーザ
光を発振し、非線形光学素子302により第2高調波に
変調される。照射面304において線状のレーザ光を形
成するための光学系には、例えば、レーザ光を長く拡大
するための長焦点距離のシリンドリカルレンズを組み合
わせたビームエキスパンダー3031と、レーザ光を細
く集光するための長焦点距離のシリンドリカルレンズ3
032とを用いる。ここで、長焦点距離のシリンドリカ
ルレンズを用いる理由は、できるだけ収差を抑え、照射
面304においてエネルギー分布の均一なビームを得る
ためである。シリンドリカルレンズ3032の手前に
は、シリンドリカルアレイレンズ3033を配置し、レ
ーザ光を複数のレーザ光に分割する。これらの分割され
たレーザ光は、シリンドリカルレンズ3032により、
照射面304またはその近傍で合成され、エネルギー分
布の制御された干渉縞を有するレーザ光に成形される。
また、シリンドリカルアレイレンズ3033の上方には
反射ミラー3034を設け、レーザ光の進行方向を変更
できるようにする。照射面304には、光学系303に
て成形された線状ビームの長軸方向に垂直な方向に動作
するステージを設ける。
[First Embodiment] FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of a laser irradiation apparatus according to the present invention. This laser irradiation device includes a laser oscillator 301, a nonlinear optical element 302,
Optical system 303 for forming laser light into a linear shape, irradiation surface 304
have. The laser oscillator 301 oscillates linearly polarized laser light and is modulated by the nonlinear optical element 302 to a second harmonic. An optical system for forming a linear laser beam on the irradiation surface 304 includes, for example, a beam expander 3031 that combines a cylindrical lens with a long focal length for enlarging the laser beam, and narrowly condenses the laser beam. Focal length cylindrical lens 3 for
032 is used. Here, the reason for using a cylindrical lens having a long focal length is to suppress aberration as much as possible and to obtain a beam having a uniform energy distribution on the irradiation surface 304. A cylindrical array lens 3033 is arranged in front of the cylindrical lens 3032, and divides a laser beam into a plurality of laser beams. These split laser beams are transmitted by a cylindrical lens 3032.
The laser beam is synthesized at or near the irradiation surface 304 and shaped into a laser beam having interference fringes with controlled energy distribution.
Further, a reflection mirror 3034 is provided above the cylindrical array lens 3033 so that the traveling direction of the laser light can be changed. The irradiation surface 304 is provided with a stage that operates in a direction perpendicular to the long axis direction of the linear beam formed by the optical system 303.

【0035】このようなレーザ照射装置を用いて半導体
膜にレーザ光を照射すると、1度の照射でn個のラテラ
ル成長による結晶粒の列が形成される。レーザ光の周期
的なエネルギー分布のピッチをpとし、結晶粒の列の幅
をwとするとき、レーザ光の移動距離をp±wとすれ
ば、高いスループットを実現することができる。もちろ
ん、mp±w(但し、mは自然数)とすれば、スループ
ットをさらに向上させることが可能となる。
When a semiconductor film is irradiated with laser light using such a laser irradiation apparatus, a row of crystal grains formed by n lateral growths is formed by one irradiation. When the pitch of the periodic energy distribution of the laser light is p and the width of the row of crystal grains is w, if the moving distance of the laser light is p ± w, high throughput can be realized. Of course, if mp ± w (where m is a natural number), the throughput can be further improved.

【0036】このようにして形成された結晶質半導体膜
を用いてTFTを作製すれば、前記TFTの電気的特性
は良好なものとなる。
If a TFT is manufactured using the crystalline semiconductor film formed in this manner, the TFT has good electrical characteristics.

【0037】[実施形態2]図8は本発明のレーザ照射
装置の構成の例を示す図である。このレーザ照射装置は
レーザ発振器801、非線形光学素子802、照射面8
07またはその近傍において、周期的なエネルギー分布
を有するレーザ光に成形するための光学系803〜80
6、照射面807を有している。レーザ発振器801は
直線偏光のレーザ光を発振し、非線形光学素子802に
より第2高調波に変調される。照射面807またはその
近傍において周期的なエネルギー分布を有するレーザ光
に成形するための光学系には、例えば、レーザ光を長く
拡大するための長焦点距離のシリンドリカルレンズを組
み合わせたビームエキスパンダー803、804と、レ
ーザ光を2方向に分けるミラー805と、2方向に分け
られたレーザ光を照射面またはその近傍において合成す
るミラー806a、806bと、偏光方向を回転させる
λ/2板810を配置する。ミラー805、806によ
り、照射面204またはその近傍でレーザ光は合成さ
れ、エネルギー分布の制御された干渉縞を有するレーザ
光に成形される。また、λ/2板810を適度に回転さ
せると、照射面またはその近傍において形成される干渉
縞はエネルギー密度が零である節を持たない。なお、照
射面807には、光学系803〜806にて成形された
レーザ光の周期的なエネルギー分布が形成された方向に
平行な方向809に動作するステージ808を設ける。
[Embodiment 2] FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of a laser irradiation apparatus according to the present invention. This laser irradiation device includes a laser oscillator 801, a nonlinear optical element 802, an irradiation surface 8
07 or its vicinity, an optical system 803 to 80 for shaping into a laser beam having a periodic energy distribution
6. It has an irradiation surface 807. The laser oscillator 801 oscillates linearly polarized laser light and is modulated by the nonlinear optical element 802 to a second harmonic. An optical system for shaping a laser beam having a periodic energy distribution on or near the irradiation surface 807 includes, for example, beam expanders 803 and 804 combined with a long focal length cylindrical lens for enlarging the laser beam. And a mirror 805 for splitting the laser light in two directions, mirrors 806a and 806b for synthesizing the laser light split in the two directions on or near the irradiation surface, and a λ / 2 plate 810 for rotating the polarization direction. The laser light is synthesized by the mirrors 805 and 806 on or near the irradiation surface 204, and shaped into laser light having interference fringes with controlled energy distribution. When the λ / 2 plate 810 is appropriately rotated, the interference fringes formed on or near the irradiation surface do not have a node having an energy density of zero. The irradiation surface 807 is provided with a stage 808 that operates in a direction 809 parallel to the direction in which the periodic energy distribution of the laser light formed by the optical systems 803 to 806 is formed.

【0038】ミラー806a、806bは、ミラー80
5によって2方向に分けられたレーザ光が、それぞれ照
射面において(2)式を満たす入射角θで照射面に入射
することができる配置となっている。また、ミラー80
5はレーザ光を2方向に同じ強度で分けるため、偏光方
向を回転させるλ/2板810を配置し、照射面におけ
る干渉縞のエネルギー分布が零になることを防いでい
る。
The mirrors 806a and 806b are
The laser beams divided into two directions by the laser beam 5 are incident on the irradiation surface at an incident angle θ satisfying the expression (2) on the irradiation surface. Also, the mirror 80
Reference numeral 5 designates a λ / 2 plate 810 for rotating the polarization direction in order to divide the laser light in two directions with the same intensity, thereby preventing the energy distribution of interference fringes on the irradiation surface from becoming zero.

【0039】もちろん、ミラー805によって2方向に
分けられたレーザ光のエネルギー密度が完全に一致しな
いときは、λ/2板810を配置しなくても、照射面ま
たはその近傍において形成される干渉縞はエネルギー密
度が零である節を持たない。
Of course, when the energy densities of the laser beams divided in two directions by the mirror 805 do not completely match, even if the λ / 2 plate 810 is not provided, the interference fringes formed on the irradiation surface or in the vicinity thereof Has no nodes with zero energy density.

【0040】このようなレーザアニールによって得られ
た結晶質半導体膜は、ラテラル成長によって形成された
結晶粒で埋め尽くされることが可能となる。そして、レ
ーザ光のビーム幅毎の移動が可能となるため、スループ
ットが向上し、工程時間の短縮を実現できる。そして、
このようにして形成された結晶質半導体膜を用いてTF
Tを作製すれば、前記TFTの電気的特性は良好なもの
となる。
The crystalline semiconductor film obtained by such laser annealing can be filled with crystal grains formed by lateral growth. In addition, since the laser beam can be moved for each beam width, the throughput is improved and the process time can be reduced. And
Using the crystalline semiconductor film thus formed, TF
When T is manufactured, the electrical characteristics of the TFT become good.

【0041】以上の構成でなる本発明について、以下に
示す実施例でもってさらに詳細な説明を行なうこととす
る。
The present invention having the above configuration will be described in more detail with reference to the following embodiments.

【0042】[0042]

【実施例】[実施例1]本発明の実施例について説明す
る。
[Embodiment 1] An embodiment of the present invention will be described.

【0043】図3は本発明のレーザ照射装置の構成の例
を示す図である。このレーザ照射装置はレーザ発振器3
01、非線形光学素子302、レーザ光を線状に成形す
る光学系303、照射面304を有している。レーザ発
振器301は直線偏光のレーザ光を発振し、非線形光学
素子302により第2高調波に変調される。照射面30
4において線状のレーザ光を形成するための光学系に
は、例えば、レーザ光を長く拡大するための長焦点距離
のシリンドリカルレンズを組み合わせたビームエキスパ
ンダー3031と、レーザ光を細く集光するための長焦
点距離のシリンドリカルレンズ3032とを用いる。シ
リンドリカルレンズ3032の手前には、シリンドリカ
ルアレイレンズ3033を配置し、レーザ光を複数のレ
ーザ光に分割する。これらの分割されたレーザ光は、シ
リンドリカルレンズ3032により、照射面204また
はその近傍で合成され、エネルギー分布の制御された干
渉縞を有するレーザ光に成形される。また、シリンドリ
カルアレイレンズ3033の上方には反射ミラー303
4を設け、レーザ光の進行方向を変更できるようにす
る。照射面304には、光学系303にて成形された線
状ビームの長軸方向に垂直な方向に動作するステージを
設ける。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the laser irradiation apparatus of the present invention. This laser irradiation device is a laser oscillator 3
01, a non-linear optical element 302, an optical system 303 for shaping a laser beam into a linear shape, and an irradiation surface 304. The laser oscillator 301 oscillates linearly polarized laser light and is modulated by the nonlinear optical element 302 to a second harmonic. Irradiation surface 30
The optical system for forming a linear laser beam in 4 includes, for example, a beam expander 3031 combining a cylindrical lens with a long focal length for enlarging the laser beam long, and a beam expander 3031 for condensing the laser beam thinly. A long focal length cylindrical lens 3032 is used. A cylindrical array lens 3033 is arranged in front of the cylindrical lens 3032, and divides a laser beam into a plurality of laser beams. These split laser beams are combined by the cylindrical lens 3032 on or near the irradiation surface 204, and shaped into laser beams having interference fringes with controlled energy distribution. A reflection mirror 303 is provided above the cylindrical array lens 3033.
4 is provided so that the traveling direction of the laser beam can be changed. The irradiation surface 304 is provided with a stage that operates in a direction perpendicular to the long axis direction of the linear beam formed by the optical system 303.

【0044】本実施例では、レーザ発振器301に周波
数30Hzのフラッシュランプ励起のYAGレーザを用
いる。YAGレーザから発振されるレーザ光は非線形光
学素子302により第2高調波に変調され、エネルギー
密度は、800mJ/パルスとなる。シリンドリカルレ
ンズ3032の焦点距離は200mmとする。また、シ
リンドリカルアレイレンズ3033に焦点距離200m
mのシリンドリカルレンズを8本並べたものを使用す
る。前記シリンドリカルレンズの幅は2mm、長さは6
0mmとする。照射面304は、シリンドリカルレンズ
3032の焦点位置、すなわちシリンドリカルレンズ3
032から200mm後方に配置する。このような光学
系を設けることで、照射面304には、干渉縞の数50
本程度、p=0.05mmである線状ビームが形成でき
る。このとき、ラテラル成長によって形成される結晶粒
の幅wは1μm程度である。これらの値を(1)式に代
入すると、 左辺=w×(n−1) =1μm×(50−1) ≒0.05mm 右辺=p±w =0.05mm±1μm ≒0.05mm となり左辺≧右辺を満たす。そのため、半導体膜のほぼ
全面をラテラル成長によって形成される結晶粒で埋め尽
くすことが可能となる。
In the present embodiment, a flash lamp pumped YAG laser having a frequency of 30 Hz is used as the laser oscillator 301. The laser light oscillated from the YAG laser is modulated to the second harmonic by the nonlinear optical element 302, and the energy density becomes 800 mJ / pulse. The focal length of the cylindrical lens 3032 is 200 mm. The cylindrical array lens 3033 has a focal length of 200 m.
An array of eight m cylindrical lenses is used. The width of the cylindrical lens is 2 mm and the length is 6
0 mm. The irradiation surface 304 is located at the focal position of the cylindrical lens 3032, that is, the cylindrical lens 3
It is arranged 200 mm rearward from 032. By providing such an optical system, the irradiation surface 304 has a number of interference fringes of 50.
In this case, a linear beam with p = 0.05 mm can be formed. At this time, the width w of the crystal grain formed by the lateral growth is about 1 μm. By substituting these values into equation (1), left side = w × (n−1) = 1 μm × (50-1) ≒ 0.05 mm right side = p ± w = 0.05 mm ± 1 μm ≒ 0.05 mm Satisfies the right side. Therefore, it is possible to fill almost the entire surface of the semiconductor film with crystal grains formed by lateral growth.

【0045】そこで、レーザ光の移動距離をp±wとす
れば、高いスループットを実現することができる。もち
ろん、1度の照射で形成される結晶粒の列の数nが十分
大きくて、レーザ光の移動距離をmp±w(但し、mは
自然数)とすることができれば、スループットをさらに
向上させることが可能となる。
Therefore, if the moving distance of the laser beam is p ± w, a high throughput can be realized. Of course, if the number n of rows of crystal grains formed by one irradiation is sufficiently large and the moving distance of the laser beam can be mp ± w (where m is a natural number), the throughput can be further improved. Becomes possible.

【0046】本実施例では、レーザ光を照射面に対して
相対的にp+w=0.05mm+1μm≒0.05mm
分だけ移動させてから、次のパルスが照射されるように
した。本実施例におけるレーザ発振器の周波数は30H
zであることから、ステージの移動速度は、 0.05÷(1/30)=1.5[mm/s] となる。しかしながら、レーザ光のパルス間における照
射面の移動距離が、完全にpに一致してしまうと、ラテ
ラル成長によって形成される結晶粒の列の間を埋め尽く
すことが出来ないので、1.5mm/sを微調整する必
要はある。
In this embodiment, the laser beam is irradiated with p + w = 0.05 mm + 1 μm ≒ 0.05 mm relative to the irradiation surface.
After moving by the distance, the next pulse was irradiated. The frequency of the laser oscillator in this embodiment is 30H
Because of z, the moving speed of the stage is 0.05 ÷ (1/30) = 1.5 [mm / s]. However, if the moving distance of the irradiation surface between the pulses of the laser light completely matches p, it is not possible to completely fill the gap between the crystal grains formed by the lateral growth. It is necessary to fine-tune s.

【0047】このような照射方法によってレーザアニー
ルを行なえば、スループットが向上し、工程時間の短縮
を実現できる。また、このようなレーザアニールによっ
て得られた結晶質半導体膜は、ラテラル成長によって形
成された結晶粒で埋め尽くされることが可能となる。そ
して、このようにして形成された結晶質半導体膜を用い
てTFTを作製すれば、前記TFTの電気的特性は良好
なものとなる。
When laser annealing is performed by such an irradiation method, the throughput is improved and the process time can be reduced. Further, the crystalline semiconductor film obtained by such laser annealing can be filled with crystal grains formed by lateral growth. Then, when a TFT is manufactured using the crystalline semiconductor film formed in this manner, the electrical characteristics of the TFT are improved.

【0048】[実施例2]本実施例では、図9に示す光
学系を用いてレーザアニールを行なって形成された結晶
質半導体膜について説明する。
[Embodiment 2] In this embodiment, a crystalline semiconductor film formed by performing laser annealing using the optical system shown in FIG. 9 will be described.

【0049】図9は本発明のレーザ照射装置の構成の例
を示す図である。ただし、図3と対応する部分には同じ
符号を用いた。このレーザ照射装置はレーザ発振器30
1、非線形光学素子302、レーザ光を線状に成形する
光学系953、照射面304を有している。レーザ発振
器301は直線偏光のレーザ光を発振し、非線形光学素
子302により第2高調波に変調される。照射面304
において線状のレーザ光を形成するための光学系には、
例えば、レーザ光を長く拡大するための長焦点距離のシ
リンドリカルレンズを組み合わせたビームエキスパンダ
ー3031と、レーザ光を細く集光するための長焦点距
離のシリンドリカルレンズ3032とを用いる。そし
て、シリンドリカルレンズ3032により、照射面30
4またはその近傍で合成され、エネルギー分布の制御さ
れた干渉縞を有するレーザ光に成形される。また、シリ
ンドリカルレンズ3032の上方には反射ミラー303
4を設け、レーザ光の進行方向を変更できるようにす
る。
FIG. 9 is a view showing an example of the configuration of the laser irradiation apparatus of the present invention. However, the same reference numerals are used for the portions corresponding to FIG. This laser irradiation device has a laser oscillator 30.
1, a nonlinear optical element 302, an optical system 953 for linearly forming a laser beam, and an irradiation surface 304. The laser oscillator 301 oscillates linearly polarized laser light and is modulated by the nonlinear optical element 302 to a second harmonic. Irradiation surface 304
Optical systems for forming linear laser light in
For example, a beam expander 3031 combined with a long focal length cylindrical lens for extending laser light for a long time, and a long focal length cylindrical lens 3032 for condensing laser light finely are used. Then, the irradiation surface 30 is formed by the cylindrical lens 3032.
4 or the vicinity thereof, and shaped into a laser beam having interference fringes with controlled energy distribution. Further, a reflection mirror 303 is provided above the cylindrical lens 3032.
4 is provided so that the traveling direction of the laser beam can be changed.

【0050】本実施例では、レーザ発振器301に周波
数30Hzのフラッシュランプ励起のYAGレーザを用
いる。YAGレーザから発振されるレーザ光は非線形光
学素子302により第2高調波に変調される。シリンド
リカルレンズ3032の焦点距離は400mmとする。
照射面304は、シリンドリカルレンズ3032の焦点
位置、すなわちシリンドリカルレンズ3032から40
0mm後方に配置する。また、本実施例では、半導体膜
において干渉縞を形成するため、照射面状に設置した基
板上にシリコンウエハ951を設置した。前記基板と前
記シリコンウエハとの間にはわずかな隙間があるため回
折が生じ、レーザ光の長軸方向に周期的な強度分布を形
成した。(図10(B))このようなレーザ光を半導体
膜に1パルス照射すると、図10(C)に示すような結
晶粒1001と微結晶粒1002を有する結晶質半導体
膜が形成されることになる。
In this embodiment, a flash lamp pumped YAG laser having a frequency of 30 Hz is used as the laser oscillator 301. The laser light oscillated from the YAG laser is modulated by the nonlinear optical element 302 to the second harmonic. The focal length of the cylindrical lens 3032 is 400 mm.
The irradiation surface 304 is located at the focal position of the cylindrical lens 3032, that is,
It is arranged 0 mm behind. Further, in this example, in order to form interference fringes in the semiconductor film, the silicon wafer 951 was placed on the substrate placed on the irradiation surface. Since there was a slight gap between the substrate and the silicon wafer, diffraction occurred, and a periodic intensity distribution was formed in the major axis direction of the laser beam. (FIG. 10B) When the semiconductor film is irradiated with one pulse of such a laser beam, a crystalline semiconductor film having crystal grains 1001 and microcrystal grains 1002 as shown in FIG. 10C is formed. Become.

【0051】本実施例では、半導体膜として、1737
ガラス基板上に、いずれもプラズマCVD法により、膜
厚50nmの酸化窒化珪素膜(組成比Si=32%、O
=59%、N=7%、H=2%)および膜厚100nm
の酸化窒化珪素膜(組成比がSi=32%、O=27
%、N=24%、H=17%)を形成した後、膜厚55
nmの非晶質珪素膜を形成した。そして、膜の耐レーザ
性を向上させるため、温度500℃で窒素雰囲気に1時
間曝して、含有する水素量を低減した。
In this embodiment, 1737 is used as the semiconductor film.
A 50 nm-thick silicon oxynitride film (composition ratio Si = 32%, O
= 59%, N = 7%, H = 2%) and a film thickness of 100 nm
Silicon oxynitride film (composition ratio: Si = 32%, O = 27
%, N = 24%, H = 17%).
nm of an amorphous silicon film was formed. Then, in order to improve the laser resistance of the film, the film was exposed to a nitrogen atmosphere at a temperature of 500 ° C. for one hour to reduce the amount of hydrogen contained.

【0052】このような半導体膜に対し、図9で示す光
学系を用いてレーザ光を1パルス照射して得られた結晶
質半導体膜を図11に、その模式図を図12に示す。温
度の低い領域から高い領域へ結晶粒がラテラル成長して
いることがわかる。また、図11および図12におい
て、結晶粒の幅wおよび干渉縞のピッチpは、p=2w
の関係を満たしている。
FIG. 11 shows a crystalline semiconductor film obtained by irradiating such a semiconductor film with one pulse of laser light using the optical system shown in FIG. 9, and FIG. 12 is a schematic diagram thereof. It can be seen that the crystal grains are laterally growing from a low temperature region to a high temperature region. 11 and 12, the width w of the crystal grain and the pitch p of the interference fringes are p = 2w
Meet the relationship.

【0053】このようにして形成された結晶質半導体膜
を用いてTFTを作製すれば、前記TFTの電気的特性
は良好なものとなる。
When a TFT is manufactured using the crystalline semiconductor film thus formed, the electrical characteristics of the TFT are improved.

【0054】[実施例3]本発明の実施例1および実施
例2とは異なる実施例について説明する。
Third Embodiment An embodiment different from the first and second embodiments of the present invention will be described.

【0055】図13は本発明のレーザ照射装置の構成の
例を示す図である。このレーザ照射装置はレーザ発振器
801、非線形光学素子802、照射面807またはそ
の近傍において、周期的なエネルギー分布を有するレー
ザ光に成形するための光学系803〜806、照射面8
07を有している。レーザ発振器801は直線偏光のレ
ーザ光を発振し、非線形光学素子802により第2高調
波に変調される。照射面807またはその近傍において
周期的なエネルギー分布を有するレーザ光に成形するた
めの光学系には、例えば、レーザ光を長く拡大するため
の長焦点距離のシリンドリカルレンズを組み合わせたビ
ームエキスパンダー803、804と、レーザ光を2方
向に分けるミラー805と、2方向に分けられたレーザ
光を照射面またはその近傍において合成するミラー80
6a、806bを配置する。ミラー805、806によ
り、照射面807またはその近傍でレーザ光は合成さ
れ、エネルギー分布の制御された干渉縞を有するレーザ
光に成形される。また、照射面807には、光学系80
3〜806にて成形されたレーザ光の周期的なエネルギ
ー分布が形成された方向に平行な方向809に動作する
ステージ808を設ける。
FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of the laser irradiation apparatus of the present invention. This laser irradiation apparatus includes an optical system 803 to 806 for shaping a laser beam having a periodic energy distribution at or near a laser oscillator 801, a nonlinear optical element 802, an irradiation surface 807, and an irradiation surface 8.
07. The laser oscillator 801 oscillates linearly polarized laser light and is modulated by the nonlinear optical element 802 to a second harmonic. An optical system for shaping a laser beam having a periodic energy distribution on or near the irradiation surface 807 includes, for example, beam expanders 803 and 804 combined with a long focal length cylindrical lens for enlarging the laser beam. And a mirror 805 for splitting the laser light in two directions, and a mirror 80 for synthesizing the laser light split in the two directions on or near the irradiation surface.
6a and 806b are arranged. The laser light is synthesized on or near the irradiation surface 807 by the mirrors 805 and 806, and shaped into laser light having interference fringes with controlled energy distribution. The optical system 80 is provided on the irradiation surface 807.
A stage 808 is provided that operates in a direction 809 parallel to the direction in which the periodic energy distribution of the laser light formed in steps 3 to 806 is formed.

【0056】このような照射方法によってレーザアニー
ルを行なえば、スループットが向上し、工程時間の短縮
を実現できる。また、このようなレーザアニールによっ
て得られた結晶質半導体膜は、ラテラル成長によって形
成された結晶粒で埋め尽くされることが可能となる。そ
して、このようにして形成された結晶質半導体膜を用い
てTFTを作製すれば、前記TFTの電気的特性は良好
なものとなる。
If laser annealing is performed by such an irradiation method, the throughput can be improved and the process time can be shortened. Further, the crystalline semiconductor film obtained by such laser annealing can be filled with crystal grains formed by lateral growth. Then, when a TFT is manufactured using the crystalline semiconductor film formed in this manner, the electrical characteristics of the TFT are improved.

【0057】[実施例4]図8は本発明のレーザ照射装
置の構成の例を示す図である。ただし、図13と対応す
る部分には同じ符号を用いている。このレーザ照射装置
はレーザ発振器801、非線形光学素子802、照射面
807またはその近傍において、周期的なエネルギー分
布を有するレーザ光に成形するための光学系803〜8
06、照射面807を有している。レーザ発振器801
は直線偏光のレーザ光を発振し、非線形光学素子802
により第2高調波に変調される。照射面807またはそ
の近傍において周期的なエネルギー分布を有するレーザ
光に成形するための光学系には、例えば、レーザ光を長
く拡大するための長焦点距離のシリンドリカルレンズを
組み合わせたビームエキスパンダー803、804と、
レーザ光を2方向に分けるミラー805と、2方向に分
けられたレーザ光を照射面またはその近傍において合成
するミラー806a、806bと、偏光方向を回転させ
るλ/2板810を配置する。ミラー805、806に
より、照射面204またはその近傍でレーザ光は合成さ
れ、エネルギー分布の制御された干渉縞を有するレーザ
光に成形される。また、λ/2板810により照射面ま
たはその近傍において形成される干渉縞はエネルギー密
度が零である節を持たない。なお、照射面807には、
光学系803〜806にて成形されたレーザ光の周期的
なエネルギー分布が形成された方向に平行な方向809
に動作するステージ808を設ける。
[Embodiment 4] FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of a laser irradiation apparatus according to the present invention. However, the same reference numerals are used for the portions corresponding to FIG. This laser irradiation apparatus includes an optical system 803 to 8 for shaping a laser beam having a periodic energy distribution at or near a laser oscillator 801, a nonlinear optical element 802, an irradiation surface 807, or the like.
06, and an irradiation surface 807. Laser oscillator 801
Oscillates linearly polarized laser light, and outputs the nonlinear optical element 802.
Is modulated to the second harmonic. An optical system for shaping a laser beam having a periodic energy distribution on or near the irradiation surface 807 includes, for example, beam expanders 803 and 804 combined with a long focal length cylindrical lens for enlarging the laser beam. When,
A mirror 805 for splitting laser light in two directions, mirrors 806a and 806b for synthesizing the laser light split in two directions on or near an irradiation surface, and a λ / 2 plate 810 for rotating the polarization direction are arranged. The laser light is synthesized by the mirrors 805 and 806 on or near the irradiation surface 204, and shaped into laser light having interference fringes with controlled energy distribution. Further, the interference fringe formed on or near the irradiation surface by the λ / 2 plate 810 does not have a node having an energy density of zero. In addition, on the irradiation surface 807,
A direction 809 parallel to the direction in which the periodic energy distribution of the laser light formed by the optical systems 803 to 806 is formed.
Stage 808 is provided.

【0058】ミラー806a、806bは、ミラー80
5によって2方向に分けられたレーザ光が、それぞれ照
射面において(2)式を満たす入射角θで照射面に入射
することができる配置となっている。また、ミラー80
5はレーザ光を2方向に同じ強度で分けるため、偏光方
向を回転させるλ/2板810を配置し、照射面におけ
る干渉縞のエネルギー分布が零になることを防いでい
る。
The mirrors 806a and 806b
The laser beams divided into two directions by the laser beam 5 are incident on the irradiation surface at an incident angle θ satisfying the expression (2) on the irradiation surface. Also, the mirror 80
Reference numeral 5 designates a λ / 2 plate 810 for rotating the polarization direction in order to divide the laser light in two directions with the same intensity, thereby preventing the energy distribution of interference fringes on the irradiation surface from becoming zero.

【0059】本実施例では、レーザ発振器801として
YAGレーザを用い、非線形光学素子802により第2
高調波532nmに変調したレーザ光を用いる。ここ
で、レーザ光の入射角θはについて計算する。形成され
る結晶粒の幅を0.1〜5μmであると見積もると、
(2)式より、 sinθ=532nm/(1〜10μm) ∴θ≒3〜32度 となる。
In this embodiment, a YAG laser is used as the laser oscillator 801, and the second
Laser light modulated to a harmonic of 532 nm is used. Here, the incident angle θ of the laser light is calculated. When the width of the formed crystal grain is estimated to be 0.1 to 5 μm,
From equation (2), sin θ = 532 nm / (1 to 10 μm)) θ ≒ 3 to 32 degrees.

【0060】このような入射角を有するレーザ光が照射
されることにより得られる結晶質半導体膜は、ラテラル
成長によって形成された結晶粒で埋め尽くされることが
可能となる。そして、レーザ光のビーム幅毎の移動が可
能となるため、スループットが向上し、工程時間の短縮
を実現できる。そして、このようにして形成された結晶
質半導体膜を用いてTFTを作製すれば、前記TFTの
電気的特性は良好なものとなる。
A crystalline semiconductor film obtained by irradiation with a laser beam having such an incident angle can be filled with crystal grains formed by lateral growth. In addition, since the laser beam can be moved for each beam width, the throughput is improved and the process time can be reduced. Then, when a TFT is manufactured using the crystalline semiconductor film formed in this manner, the electrical characteristics of the TFT are improved.

【0061】[実施例5]本実施例ではアクティブマト
リクス基板の作製方法について図14〜17を用いて説
明する。
Embodiment 5 In this embodiment, a method for manufacturing an active matrix substrate will be described with reference to FIGS.

【0062】まず、本実施例ではコーニング社の#70
59ガラスや#1737ガラスなどに代表されるバリウ
ムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラス
などのガラスからなる基板300を用いる。なお、基板
300としては、石英基板やシリコン基板、金属基板ま
たはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用
いても良い。また、本実施例の処理温度に耐えうる耐熱
性が有するプラスチック基板を用いてもよい。
First, in this embodiment, Corning # 70
A substrate 300 made of glass such as barium borosilicate glass represented by 59 glass or # 1737 glass, or aluminoborosilicate glass is used. Note that as the substrate 300, a quartz substrate, a silicon substrate, a metal substrate, or a stainless steel substrate on which an insulating film is formed may be used. Further, a plastic substrate having heat resistance enough to withstand the processing temperature of this embodiment may be used.

【0063】次いで、基板300上に酸化珪素膜、窒化
珪素膜または酸化窒化珪素膜などの絶縁膜から成る下地
膜301を形成する。本実施例では下地膜301として
2層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層膜または2層以
上積層させた構造を用いても良い。下地膜301の一層
目としては、プラズマCVD法を用い、SiH4、N
3、及びN2Oを反応ガスとして成膜される酸化窒化珪
素膜301aを10〜200nm(好ましくは50〜10
0nm)形成する。本実施例では、膜厚50nmの酸化窒
化珪素膜301a(組成比Si=32%、O=27%、
N=24%、H=17%)を形成した。次いで、下地膜
301のニ層目としては、プラズマCVD法を用い、S
iH4、及びN2Oを反応ガスとして成膜される酸化窒化
珪素膜301bを50〜200nm(好ましくは100
〜150nm)の厚さに積層形成する。本実施例では、膜
厚100nmの酸化窒化珪素膜301b(組成比Si=
32%、O=59%、N=7%、H=2%)を形成し
た。
Next, a base film 301 made of an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film is formed on the substrate 300. Although a two-layer structure is used as the base film 301 in this embodiment, a single-layer film of the insulating film or a structure in which two or more layers are stacked may be used. As the first layer of the base film 301, SiH 4 , N 2
The silicon oxynitride film 301a formed by using H 3 and N 2 O as a reaction gas is formed to a thickness of 10 to 200 nm (preferably 50 to 10 nm).
0 nm). In this embodiment, a 50 nm-thick silicon oxynitride film 301a (composition ratio: Si = 32%, O = 27%,
N = 24%, H = 17%). Next, as a second layer of the base film 301, a plasma CVD
A silicon oxynitride film 301b formed by using iH 4 and N 2 O as a reaction gas has a thickness of 50 to 200 nm (preferably 100 nm).
(About 150 nm). In this embodiment, a 100-nm-thick silicon oxynitride film 301b (composition ratio Si =
32%, O = 59%, N = 7%, H = 2%).

【0064】次いで、下地膜上に半導体膜302を形成
する。半導体膜302は、非晶質構造を有する半導体膜
を公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、またはプラ
ズマCVD法等)により、25〜80nm(好ましくは
30〜60nm)の厚さで形成する。半導体膜の材料に
限定はないが、好ましくは珪素または珪素ゲルマニウム
(SiGe)合金などで形成すると良い。続いて、レー
ザ結晶化法を行なって得られた結晶質半導体膜を所望の
形状にパターニングして、半導体層402〜406を形
成する。もちろん、レーザ結晶化法だけでなく、他の公
知の結晶化処理(RTAやファーネスアニール炉等を利
用した熱結晶化法、ニッケルなどの触媒を用いた熱結晶
化法等)と組み合わせて行なってもよい。
Next, a semiconductor film 302 is formed on the base film. As the semiconductor film 302, a semiconductor film having an amorphous structure is formed with a thickness of 25 to 80 nm (preferably 30 to 60 nm) by a known means (a sputtering method, an LPCVD method, a plasma CVD method, or the like). Although there is no limitation on the material of the semiconductor film, it is preferable to use silicon or a silicon germanium (SiGe) alloy. Subsequently, the crystalline semiconductor film obtained by performing the laser crystallization method is patterned into a desired shape to form semiconductor layers 402 to 406. Of course, in addition to the laser crystallization method, it is performed in combination with other known crystallization treatments (such as a thermal crystallization method using an RTA or a furnace annealing furnace or the like, a thermal crystallization method using a catalyst such as nickel). Is also good.

【0065】レーザ結晶化法において、パルス発振型ま
たは連続発光型のエキシマレーザやYAGレーザ、YV
4レーザ等を用いることができる。これらのレーザを
用いる場合には、レーザ発振器から放射されたレーザビ
ームを光学系で線状に集光し半導体膜に照射する方法を
用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣選択するも
のであるが、エキシマレーザを用いる場合はパルス発振
周波数30〜300Hzとし、レーザーエネルギー密度
を100〜800mJ/cm2(代表的には200〜700mJ/
cm2)とする。また、YAGレーザを用いる場合にはその
第2高調波を用いパルス発振周波数1〜300Hzと
し、レーザーエネルギー密度を300〜1000mJ/cm2
(代表的には350〜800mJ/cm2)とすると良い。そし
て幅100〜1000μm、例えば400μmで線状に
集光したレーザビームを基板全面に渡って照射する。
In the laser crystallization method, a pulse oscillation type or continuous emission type excimer laser, YAG laser, YV
An O 4 laser or the like can be used. In the case of using these lasers, a method in which a laser beam emitted from a laser oscillator is linearly condensed by an optical system and irradiated to a semiconductor film is preferably used. The crystallization conditions are appropriately selected by the practitioner. When an excimer laser is used, the pulse oscillation frequency is set to 30 to 300 Hz, and the laser energy density is set to 100 to 800 mJ / cm 2 (typically, 200 to 700 mJ / cm 2 ).
cm 2 ). When a YAG laser is used, its second harmonic is used to set the pulse oscillation frequency to 1 to 300 Hz, and the laser energy density is set to 300 to 1000 mJ / cm 2.
(Typically 350 to 800 mJ / cm 2 ). A linearly focused laser beam having a width of 100 to 1000 μm, for example, 400 μm, is irradiated over the entire surface of the substrate.

【0066】本実施例では、プラズマCVD法を用い、
55nmの非晶質珪素膜を成膜した後、本発明のレーザ
照射方法を適用したレーザ結晶化法により結晶質珪素膜
を形成する。そして、この結晶質珪素膜をフォトリソグ
ラフィ法を用いたパターニング処理によって、半導体層
402〜406を形成する。
In this embodiment, a plasma CVD method is used.
After forming a 55 nm amorphous silicon film, a crystalline silicon film is formed by a laser crystallization method to which the laser irradiation method of the present invention is applied. Then, semiconductor layers 402 to 406 are formed by patterning the crystalline silicon film using a photolithography method.

【0067】半導体層402〜406を形成した後、T
FTのしきい値を制御するために微量な不純物元素(ボ
ロンまたはリン)のドーピングを行なってもよい。
After forming the semiconductor layers 402 to 406, T
A small amount of impurity element (boron or phosphorus) may be doped in order to control the threshold value of FT.

【0068】次いで、半導体層402〜406を覆うゲ
ート絶縁膜407を形成する。ゲート絶縁膜407はプ
ラズマCVD法またはスパッタ法を用い、厚さを40〜
150nmとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施
例では、プラズマCVD法により110nmの厚さで酸
化窒化珪素膜(組成比Si=32%、O=59%、N=
7%、H=2%)で形成した。もちろん、ゲート絶縁膜
は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を
含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
Next, a gate insulating film 407 covering the semiconductor layers 402 to 406 is formed. The gate insulating film 407 is formed by a plasma CVD method or a sputtering method and has a thickness of 40 to
The insulating film containing silicon is formed to have a thickness of 150 nm. In this embodiment, a silicon oxynitride film (composition ratio: Si = 32%, O = 59%, N =
7%, H = 2%). Needless to say, the gate insulating film is not limited to the silicon oxynitride film, and another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a stacked structure.

【0069】また、酸化珪素膜を用いる場合には、プラ
ズマCVD法でTEOS(Tetraethyl Orthosilicate)
とO2とを混合し、反応圧力40Pa、基板温度300〜
400℃とし、高周波(13.56MHz)電力密度0.
5〜0.8W/cm2で放電させて形成することができる。
このようにして作製される酸化珪素膜は、その後400
〜500℃の熱アニールによりゲート絶縁膜として良好
な特性を得ることができる。
When a silicon oxide film is used, TEOS (Tetraethyl Orthosilicate) is formed by a plasma CVD method.
And O 2 , a reaction pressure of 40 Pa and a substrate temperature of 300 to
400 ° C., high frequency (13.56 MHz) power density 0.
It can be formed by discharging at 5 to 0.8 W / cm 2 .
The silicon oxide film thus manufactured is thereafter
Good characteristics as a gate insulating film can be obtained by thermal annealing at up to 500 ° C.

【0070】次いで、図14(B)に示すように、ゲー
ト絶縁膜407上に膜厚20〜100nmの第1の導電
膜408と、膜厚100〜400nmの第2の導電膜4
09とを積層形成する。本実施例では、膜厚30nmの
TaN膜からなる第1の導電膜408と、膜厚370n
mのW膜からなる第2の導電膜409を積層形成した。
TaN膜はスパッタ法で形成し、Taのターゲットを用
い、窒素を含む雰囲気内でスパッタした。また、W膜
は、Wのターゲットを用いたスパッタ法で形成した。そ
の他に6フッ化タングステン(WF6)を用いる熱CV
D法で形成することもできる。いずれにしてもゲート電
極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、
W膜の抵抗率は20μΩcm以下にすることが望まし
い。W膜は結晶粒を大きくすることで低抵抗率化を図る
ことができるが、W膜中に酸素などの不純物元素が多い
場合には結晶化が阻害され高抵抗化する。従って、本実
施例では、高純度のW(純度99.9999%)のター
ゲットを用いたスパッタ法で、さらに成膜時に気相中か
らの不純物の混入がないように十分配慮してW膜を形成
することにより、抵抗率9〜20μΩcmを実現するこ
とができた。
Next, as shown in FIG. 14B, a first conductive film 408 having a thickness of 20 to 100 nm and a second conductive film 4 having a thickness of 100 to 400 nm are formed on the gate insulating film 407.
09 is laminated. In this embodiment, a first conductive film 408 made of a TaN film having a thickness of 30 nm and a
A second conductive film 409 made of a W film was formed by lamination.
The TaN film was formed by a sputtering method, and was sputtered using a Ta target in an atmosphere containing nitrogen. The W film was formed by a sputtering method using a W target. In addition, thermal CV using tungsten hexafluoride (WF 6 )
It can also be formed by Method D. In any case, it is necessary to lower the resistance in order to use it as a gate electrode,
It is desirable that the resistivity of the W film be 20 μΩcm or less. The resistivity of the W film can be reduced by enlarging the crystal grains. However, when the W film contains many impurity elements such as oxygen, the crystallization is inhibited and the resistance is increased. Therefore, in this embodiment, the W film is formed by a sputtering method using a high-purity W (purity of 99.9999%) target, and further taking care not to mix impurities from the gas phase during film formation. By forming, a resistivity of 9 to 20 μΩcm could be realized.

【0071】なお、本実施例では、第1の導電膜408
をTaN、第2の導電膜409をWとしたが、特に限定
されず、いずれもTa、W、Ti、Mo、Al、Cu、
Cr、Ndから選ばれた元素、または前記元素を主成分
とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。
また、リン等の不純物元素をドーピングした結晶質珪素
膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、AgP
dCu合金を用いてもよい。また、第1の導電膜をタン
タル(Ta)膜で形成し、第2の導電膜をW膜とする組
み合わせ、第1の導電膜を窒化チタン(TiN)膜で形
成し、第2の導電膜をW膜とする組み合わせ、第1の導
電膜を窒化タンタル(TaN)膜で形成し、第2の導電
膜をAl膜とする組み合わせ、第1の導電膜を窒化タン
タル(TaN)膜で形成し、第2の導電膜をCu膜とす
る組み合わせとしてもよい。
In this embodiment, the first conductive film 408
Is TaN and the second conductive film 409 is W, but there is no particular limitation, and any of Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu,
It may be formed of an element selected from Cr and Nd, or an alloy material or a compound material containing the element as a main component.
Alternatively, a semiconductor film typified by a crystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus may be used. AgP
A dCu alloy may be used. A first conductive film formed of a tantalum (Ta) film, a second conductive film formed of a W film, a first conductive film formed of a titanium nitride (TiN) film, and a second conductive film formed of a titanium nitride (TiN) film; Are combined with a W film, the first conductive film is formed of a tantalum nitride (TaN) film, and the second conductive film is formed of an Al film, and the first conductive film is formed of a tantalum nitride (TaN) film. Alternatively, a combination of the second conductive film and the Cu film may be used.

【0072】次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジ
ストからなるマスク410〜415を形成し、電極及び
配線を形成するための第1のエッチング処理を行なう。
第1のエッチング処理では第1及び第2のエッチング条
件で行なう。本実施例では第1のエッチング条件とし
て、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合型
プラズマ)エッチング法を用い、エッチング用ガスにC
4とCl2とO2とを用い、それぞれのガス流量比を2
5/25/10(sccm)とし、1Paの圧力でコイル
型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入して
プラズマを生成してエッチングを行った。ここでは、松
下電器産業(株)製のICPを用いたドライエッチング
装置(Model E645−□ICP)を用いた。基板側
(試料ステージ)にも150WのRF(13.56MHz)電力
を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。
この第1のエッチング条件によりW膜をエッチングして
第1の導電層の端部をテーパー形状とする。
Next, resist masks 410 to 415 are formed by photolithography, and a first etching process for forming electrodes and wirings is performed.
The first etching process is performed under the first and second etching conditions. In this embodiment, as the first etching condition, an ICP (Inductively Coupled Plasma) etching method is used, and C is used as an etching gas.
Using F 4 , Cl 2 and O 2 , each gas flow ratio was 2
At 5/25/10 (sccm), 500 W RF (13.56 MHz) power was applied to the coil-type electrode at a pressure of 1 Pa to generate plasma and perform etching. Here, a dry etching apparatus (Model E645- □ ICP) using ICP manufactured by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. was used. A 150 W RF (13.56 MHz) power is also applied to the substrate side (sample stage), and a substantially negative self-bias voltage is applied.
The W film is etched under the first etching conditions to make the end of the first conductive layer tapered.

【0073】この後、レジストからなるマスク410〜
415を除去せずに第2のエッチング条件に変え、エッ
チング用ガスにCF4とCl2とを用い、それぞれのガス
流量比を30/30(sccm)とし、1Paの圧力でコ
イル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入
してプラズマを生成して約30秒程度のエッチングを行
った。基板側(試料ステージ)にも20WのRF(13.56
MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を
印加する。CF4とCl2を混合した第2のエッチング条
件ではW膜及びTaN膜とも同程度にエッチングされ
る。なお、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチ
ングするためには、10〜20%程度の割合でエッチン
グ時間を増加させると良い。
Thereafter, a mask 410 made of resist is formed.
The second etching condition was changed without removing 415, CF 4 and Cl 2 were used as etching gases, the respective gas flow ratios were 30/30 (sccm), and the pressure was 1 Pa to form a coil-type electrode. RF (13.56 MHz) power of 500 W was applied to generate plasma, and etching was performed for about 30 seconds. The substrate side (sample stage) also has a 20 W RF (13.56
MHz) power is applied and a substantially negative self-bias voltage is applied. Under the second etching condition in which CF 4 and Cl 2 are mixed, the W film and the TaN film are etched to the same extent. Note that in order to perform etching without leaving a residue on the gate insulating film, the etching time is preferably increased by about 10 to 20%.

【0074】上記第1のエッチング処理では、レジスト
からなるマスクの形状を適したものとすることにより、
基板側に印加するバイアス電圧の効果により第1の導電
層及び第2の導電層の端部がテーパー形状となる。この
テーパー部の角度は15〜45°となる。こうして、第
1のエッチング処理により第1の導電層と第2の導電層
から成る第1の形状の導電層417〜422(第1の導
電層417a〜422aと第2の導電層417b〜42
2b)を形成する。416はゲート絶縁膜であり、第1
の形状の導電層417〜422で覆われない領域は20
〜50nm程度エッチングされ薄くなった領域が形成され
る。
In the first etching process, by making the shape of the mask made of resist suitable,
The ends of the first conductive layer and the second conductive layer are tapered due to the effect of the bias voltage applied to the substrate side. The angle of the tapered portion is 15 to 45 °. Thus, the first-shaped conductive layers 417 to 422 (the first conductive layers 417 a to 422 a and the second conductive layers 417 b to 422) formed of the first conductive layer and the second conductive layer by the first etching process.
2b) is formed. 416 is a gate insulating film,
The region not covered by the conductive layers 417 to 422 having the
A region that is etched and thinned by about 50 nm is formed.

【0075】そして、レジストからなるマスクを除去せ
ずに第1のドーピング処理を行い、半導体層にn型を付
与する不純物元素を添加する。(図15(A))ドーピ
ング処理はイオンドープ法、若しくはイオン注入法で行
なえば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を1×1
13〜5×1015/cm2とし、加速電圧を60〜10
0keVとして行なう。本実施例ではドーズ量を1.5
×1015/cm2とし、加速電圧を80keVとして行
った。n型を付与する不純物元素として15族に属する
元素、典型的にはリン(P)または砒素(As)を用い
るが、ここではリン(P)を用いた。この場合、導電層
417〜421がn型を付与する不純物元素に対するマ
スクとなり、自己整合的に第1の高濃度不純物領域30
6〜310が形成される。第1の高濃度不純物領域30
6〜310には1×1020〜1×1021/cm3の濃度
範囲でn型を付与する不純物元素を添加する。
Then, a first doping process is performed without removing the resist mask to add an n-type impurity element to the semiconductor layer. (FIG. 15A) The doping treatment may be performed by an ion doping method or an ion implantation method. The condition of the ion doping method is that the dose amount is 1 × 1.
0 13 to 5 × 10 15 / cm 2 and an acceleration voltage of 60 to 10
The operation is performed at 0 keV. In this embodiment, the dose is 1.5
X 10 15 / cm 2 , and the acceleration voltage was set to 80 keV. As the impurity element imparting n-type, an element belonging to Group 15 of the periodic table, typically phosphorus (P) or arsenic (As) is used. Here, phosphorus (P) is used. In this case, the conductive layers 417 to 421 serve as a mask for the impurity element imparting n-type, and the first high-concentration impurity regions 30 are self-aligned.
6 to 310 are formed. First high concentration impurity region 30
To 6 to 310, an impurity element imparting n-type is added in a concentration range of 1 × 10 20 to 1 × 10 21 / cm 3 .

【0076】次いで、レジストからなるマスクを除去せ
ずに第2のエッチング処理を行なう。ここでは、エッチ
ングガスにCF4とCl2とO2とを用い、W膜を選択的
にエッチングする。この時、第2のエッチング処理によ
り第2の導電層428b〜433bを形成する。一方、
第1の導電層417a〜422aは、ほとんどエッチン
グされず、第2の形状の導電層428〜433を形成す
る。
Next, a second etching process is performed without removing the resist mask. Here, the W film is selectively etched using CF 4 , Cl 2 and O 2 as an etching gas. At this time, second conductive layers 428b to 433b are formed by a second etching process. on the other hand,
The first conductive layers 417a to 422a are hardly etched to form second shape conductive layers 428 to 433.

【0077】次いで、レジストからなるマスクを除去せ
ずに、図15(B)に示すように、第2のドーピング処
理を行なう。この場合、第1のドーピング処理よりもド
ーズ量を下げて、70〜120keVの高い加速電圧
で、n型を付与する不純物元素を導入する。本実施例で
はドーズ量を1.5×1014/cm2とし、加速電圧を
90keVとして行なった。第2のドーピング処理は第
2の形状の導電層428〜433をマスクとして用い、
第2の導電層428b〜433bの下方における半導体
層にも不純物元素が導入され、新たに第2の高濃度不純
物領域423a〜427aおよび低濃度不純物領域42
3b〜427bが形成される。
Next, without removing the resist mask, a second doping process is performed as shown in FIG. In this case, the dose is lower than that of the first doping process, and an n-type impurity element is introduced at a high acceleration voltage of 70 to 120 keV. In this embodiment, the dose is set to 1.5 × 10 14 / cm 2 and the acceleration voltage is set to 90 keV. The second doping process uses the second shape conductive layers 428 to 433 as a mask,
The impurity element is also introduced into the semiconductor layer below the second conductive layers 428b to 433b, and the second high concentration impurity regions 423a to 427a and the low concentration impurity regions 42 are newly added.
3b to 427b are formed.

【0078】次いで、レジストからなるマスクを除去し
た後、新たにレジストからなるマスク434aおよび4
34bを形成して、図15(C)に示すように、第3の
エッチング処理を行なう。エッチング用ガスにSF6
よびCl2とを用い、ガス流量比を50/10(scc
m)とし、1.3Paの圧力でコイル型の電極に500
WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマ
を生成し、約30秒のエッチング処理を行なう。基板側
(資料ステージ)には10WのRF(13.56MH
z)電力を投入し、実質的には不の自己バイアス電圧を
印加する。こうして、前記大3のエッチング処理によ
り、pチャネル型TFTおよび画素部のTFT(画素T
FT)のTaN膜をエッチングして、第3の形状の導電
層435〜438を形成する。
Next, after removing the resist mask, new masks 434a and 434a are formed.
After forming 34b, a third etching process is performed as shown in FIG. SF 6 and Cl 2 were used as etching gases, and the gas flow ratio was 50/10 (scc
m) and a pressure of 1.3 Pa and 500
An RF (13.56 MHz) power of W is applied to generate plasma, and an etching process is performed for about 30 seconds. 10 W RF (13.56 MH) on the substrate side (data stage)
z) Turn on the power and apply a substantially non-self bias voltage. Thus, the p-channel type TFT and the TFT (pixel T
The TaN film (FT) is etched to form third shape conductive layers 435 to 438.

【0079】次いで、レジストからなるマスクを除去し
た後、第2の形状の導電層428、430および第2の
形状の導電層435〜438をマスクとして用い、ゲー
ト絶縁膜416を選択的に除去して絶縁層439〜44
4を形成する。(図16(A))
Next, after removing the resist mask, the gate insulating film 416 is selectively removed using the second shape conductive layers 428 and 430 and the second shape conductive layers 435 to 438 as masks. Insulating layers 439-44
4 is formed. (FIG. 16A)

【0080】次いで、新たにレジストからなるマスク4
45a〜445cを形成して第3のドーピング処理を行
なう。この第3のドーピング処理により、pチャネル型
TFTの活性層となる半導体層に前記一導電型とは逆の
導電型を付与する不純物元素が添加された不純物領域4
46、447を形成する。第2の導電層435a、43
8aを不純物元素に対するマスクとして用い、p型を付
与する不純物元素を添加して自己整合的に不純物領域を
形成する。本実施例では、不純物領域446、447は
ジボラン(B26)を用いたイオンドープ法で形成す
る。(図16(B))この第3のドーピング処理の際に
は、nチャネル型TFTを形成する半導体層はレジスト
からなるマスク445a〜445cで覆われている。第
1のドーピング処理及び第2のドーピング処理によっ
て、不純物領域446、447にはそれぞれ異なる濃度
でリンが添加されているが、そのいずれの領域において
もp型を付与する不純物元素の濃度を2×1020〜2×
1021/cm3となるようにドーピング処理することに
より、pチャネル型TFTのソース領域およびドレイン
領域として機能するために何ら問題は生じない。本実施
例では、pチャネル型TFTの活性層となる半導体層の
一部が露呈しているため、不純物元素(ボロン)を添加
しやすい利点を有している。
Next, a mask 4 made of a new resist
45a to 445c are formed and a third doping process is performed. By the third doping treatment, the impurity region 4 in which the impurity element imparting the conductivity type opposite to the one conductivity type is added to the semiconductor layer serving as the active layer of the p-channel TFT.
46 and 447 are formed. Second conductive layers 435a, 43
8a is used as a mask for the impurity element, and an impurity element imparting p-type is added to form an impurity region in a self-aligned manner. In this embodiment, the impurity regions 446 and 447 are formed by an ion doping method using diborane (B 2 H 6 ). (FIG. 16B) In this third doping process, the semiconductor layers forming the n-channel TFT are covered with masks 445a to 445c made of resist. Phosphorus is added at different concentrations to the impurity regions 446 and 447 by the first doping process and the second doping process, and the concentration of the impurity element imparting p-type is set to 2 × in each of the regions. 10 20 to 2 ×
By performing the doping treatment to have a density of 10 21 / cm 3 , no problem arises because the p-type TFT functions as a source region and a drain region. In this embodiment, since a part of the semiconductor layer serving as the active layer of the p-channel TFT is exposed, there is an advantage that an impurity element (boron) can be easily added.

【0081】以上までの工程で、それぞれの半導体層に
不純物領域が形成される。
Through the above steps, impurity regions are formed in the respective semiconductor layers.

【0082】次いで、レジストからなるマスク445a
〜445cを除去して第1の層間絶縁膜461を形成す
る。この第1の層間絶縁膜461としては、プラズマC
VD法またはスパッタ法を用い、厚さを100〜200
nmとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例で
は、プラズマCVD法により膜厚150nmの酸化窒化
珪素膜を形成した。もちろん、第1の層間絶縁膜461
は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を
含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
Next, a mask 445a made of resist is used.
To 445c are removed to form a first interlayer insulating film 461. As the first interlayer insulating film 461, plasma C
Using a VD method or a sputtering method, a thickness of 100 to 200
The insulating film containing silicon is formed as nm. In this embodiment, a silicon oxynitride film with a thickness of 150 nm is formed by a plasma CVD method. Of course, the first interlayer insulating film 461
Is not limited to a silicon oxynitride film, and another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a stacked structure.

【0083】次いで、図16(C)に示すように、加熱
処理を行なって、半導体層の結晶性の回復、それぞれの
半導体層に添加された不純物元素の活性化を行なう。こ
の加熱処理はファーネスアニール炉を用いる熱アニール
法で行なう。熱アニール法としては、酸素濃度が1pp
m以下、好ましくは0.1ppm以下の窒素雰囲気中で
400〜700℃、代表的には500〜550℃で行え
ばよく、本実施例では550℃、4時間の熱処理で活性
化処理を行った。なお、熱アニール法の他に、レーザア
ニール法、またはラピッドサーマルアニール法(RTA
法)を適用することができる。
Next, as shown in FIG. 16C, heat treatment is performed to recover the crystallinity of the semiconductor layers and activate the impurity elements added to the respective semiconductor layers. This heat treatment is performed by a thermal annealing method using a furnace annealing furnace. As a thermal annealing method, an oxygen concentration of 1 pp
m, preferably 0.1 ppm or less in a nitrogen atmosphere at 400 to 700 ° C., typically 500 to 550 ° C. In this example, the activation treatment was performed by heat treatment at 550 ° C. for 4 hours. . In addition to the thermal annealing method, a laser annealing method or a rapid thermal annealing method (RTA)
Law) can be applied.

【0084】また、第1の層間絶縁膜を形成する前に加
熱処理を行なっても良い。ただし、用いた配線材料が熱
に弱い場合には、本実施例のように配線等を保護するた
め層間絶縁膜(珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化
珪素膜)を形成した後で活性化処理を行なうことが好ま
しい。
Further, heat treatment may be performed before forming the first interlayer insulating film. However, when the wiring material used is weak to heat, an active layer is formed after an interlayer insulating film (an insulating film containing silicon as a main component, for example, a silicon nitride film) is formed to protect the wiring and the like as in this embodiment. It is preferable to carry out a chemical treatment.

【0085】さらに、3〜100%の水素を含む雰囲気
中で、300〜550℃で1〜12時間の熱処理を行な
い、半導体層を水素化する工程を行なう。本実施例では
水素を約3%の含む窒素雰囲気中で410℃、1時間の
熱処理を行った。この工程は層間絶縁膜に含まれる水素
により半導体層のダングリングボンドを終端する工程で
ある。水素化の他の手段として、プラズマ水素化(プラ
ズマにより励起された水素を用いる)を行なっても良
い。
Further, a heat treatment is performed at 300 to 550 ° C. for 1 to 12 hours in an atmosphere containing 3 to 100% of hydrogen to perform a step of hydrogenating the semiconductor layer. In this embodiment, heat treatment was performed at 410 ° C. for one hour in a nitrogen atmosphere containing about 3% of hydrogen. In this step, dangling bonds in the semiconductor layer are terminated by hydrogen contained in the interlayer insulating film. As another means of hydrogenation, plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma) may be performed.

【0086】また、活性化処理としてレーザアニール法
を用いる場合には、上記水素化を行った後、エキシマレ
ーザやYAGレーザ等のレーザビームを照射することが
望ましい。
When a laser annealing method is used as the activation treatment, it is preferable to irradiate a laser beam such as an excimer laser or a YAG laser after performing the above hydrogenation.

【0087】次いで、第1の層間絶縁膜461上に無機
絶縁膜材料または有機絶縁物材料から成る第2の層間絶
縁膜462を形成する。本実施例では、膜厚1.6μm
のアクリル樹脂膜を形成したが、粘度が10〜1000
cp、好ましくは40〜200cpのものを用い、表面
に凸凹が形成されるものを用いた。
Next, a second interlayer insulating film 462 made of an inorganic insulating material or an organic insulating material is formed on the first interlayer insulating film 461. In this embodiment, the film thickness is 1.6 μm
Was formed, but the viscosity was 10 to 1000
cp, preferably 40 to 200 cp, and those having irregularities on the surface were used.

【0088】本実施例では、鏡面反射を防ぐため、表面
に凸凹が形成される第2の層間絶縁膜を形成することに
よって画素電極の表面に凸凹を形成した。また、画素電
極の表面に凹凸を持たせて光散乱性を図るため、画素電
極の下方の領域に凸部を形成してもよい。その場合、凸
部の形成は、TFTの形成と同じフォトマスクで行なう
ことができるため、工程数の増加なく形成することがで
きる。なお、この凸部は配線及びTFT部以外の画素部
領域の基板上に適宜設ければよい。こうして、凸部を覆
う絶縁膜の表面に形成された凸凹に沿って画素電極の表
面に凸凹が形成される。
In the present embodiment, in order to prevent specular reflection, irregularities are formed on the surface of the pixel electrode by forming a second interlayer insulating film having irregularities on the surface. In addition, a projection may be formed in a region below the pixel electrode in order to obtain light scattering by providing unevenness on the surface of the pixel electrode. In that case, the projection can be formed using the same photomask as that for forming the TFT, so that the projection can be formed without increasing the number of steps. Note that the protrusions may be appropriately provided on the substrate in the pixel portion region other than the wiring and the TFT portion. Thus, irregularities are formed on the surface of the pixel electrode along irregularities formed on the surface of the insulating film covering the convex portions.

【0089】また、第2の層間絶縁膜462として表面
が平坦化する膜を用いてもよい。その場合は、画素電極
を形成した後、公知のサンドブラスト法やエッチング法
等の工程を追加して表面を凹凸化させて、鏡面反射を防
ぎ、反射光を散乱させることによって白色度を増加させ
ることが好ましい。
Further, a film whose surface is flattened may be used as second interlayer insulating film 462. In that case, after forming the pixel electrode, the surface is made uneven by adding a process such as a known sand blasting method or an etching method to prevent specular reflection and increase whiteness by scattering reflected light. Is preferred.

【0090】そして、駆動回路506において、各不純
物領域とそれぞれ電気的に接続する配線463〜467
を形成する。なお、これらの配線は、膜厚50nmのT
i膜と、膜厚500nmの合金膜(AlとTiとの合金
膜)との積層膜をパターニングして形成する。
In the drive circuit 506, wirings 463 to 467 electrically connected to the respective impurity regions, respectively.
To form Note that these wirings are made of a 50 nm thick T
A laminated film of an i film and a 500 nm-thick alloy film (an alloy film of Al and Ti) is formed by patterning.

【0091】また、画素部507においては、画素電極
470、ゲート配線469、接続電極468を形成す
る。(図17)この接続電極468によりソース配線
(443bと449の積層)は、画素TFTと電気的な
接続が形成される。また、ゲート配線469は、画素T
FTのゲート電極と電気的な接続が形成される。また、
画素電極470は、画素TFTのドレイン領域442と
電気的な接続が形成され、さらに保持容量を形成する一
方の電極として機能する半導体層458と電気的な接続
が形成される。また、画素電極470としては、Alま
たはAgを主成分とする膜、またはそれらの積層膜等の
反射性の優れた材料を用いることが望ましい。
In the pixel portion 507, a pixel electrode 470, a gate wiring 469, and a connection electrode 468 are formed. (FIG. 17) By the connection electrode 468, the source wiring (the lamination of 443b and 449) is electrically connected to the pixel TFT. The gate wiring 469 is connected to the pixel T
An electrical connection is formed with the gate electrode of the FT. Also,
The pixel electrode 470 is electrically connected to the drain region 442 of the pixel TFT, and is also electrically connected to the semiconductor layer 458 functioning as one electrode forming a storage capacitor. In addition, as the pixel electrode 470, a material having excellent reflectivity, such as a film containing Al or Ag as a main component or a stacked film thereof, is preferably used.

【0092】以上の様にして、nチャネル型TFT50
1とpチャネル型TFT502からなるCMOS回路、
及びnチャネル型TFT503を有する駆動回路506
と、画素TFT504、保持容量505とを有する画素
部507を同一基板上に形成することができる。こうし
て、アクティブマトリクス基板が完成する。
As described above, the n-channel TFT 50
1 and a CMOS circuit comprising a p-channel TFT 502;
And driving circuit 506 having n-channel TFT 503
And a pixel portion 507 having a pixel TFT 504 and a storage capacitor 505 can be formed over the same substrate. Thus, an active matrix substrate is completed.

【0093】駆動回路506のnチャネル型TFT50
1はチャネル形成領域423c、ゲート電極の一部を構
成する第1の導電層428aと重なる低濃度不純物領域
423b(GOLD領域)、とソース領域またはドレイ
ン領域として機能する高濃度不純物領域423aを有し
ている。このnチャネル型TFT501と電極466で
接続してCMOS回路を形成するpチャネル型TFT5
02にはチャネル形成領域446d、ゲート電極の外側
に形成される不純物領域446b、446c、ソース領
域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域
446aを有している。また、nチャネル型TFT50
3にはチャネル形成領域425c、ゲート電極の一部を
構成する第1の導電層430aと重なる低濃度不純物領
域425b(GOLD領域)、とソース領域またはドレ
イン領域として機能する高濃度不純物領域425aを有
している。
The n-channel TFT 50 of the driving circuit 506
1 includes a channel formation region 423c, a low-concentration impurity region 423b (a GOLD region) overlapping with a first conductive layer 428a which forms part of a gate electrode, and a high-concentration impurity region 423a functioning as a source or drain region. ing. A p-channel TFT 5 connected to the n-channel TFT 501 via an electrode 466 to form a CMOS circuit
02 has a channel formation region 446d, impurity regions 446b and 446c formed outside the gate electrode, and a high-concentration impurity region 446a functioning as a source region or a drain region. Also, an n-channel TFT 50
3 includes a channel formation region 425c, a low-concentration impurity region 425b (GOLD region) overlapping with the first conductive layer 430a which forms part of the gate electrode, and a high-concentration impurity region 425a functioning as a source or drain region. are doing.

【0094】画素部の画素TFT504にはチャネル形
成領域426c、ゲート電極の外側に形成される低濃度
不純物領域426b(LDD領域)とソース領域または
ドレイン領域として機能する高濃度不純物領域426a
を有している。また、保持容量505の一方の電極とし
て機能する半導体層447a、447bには、それぞれ
p型を付与する不純物元素が添加されている。保持容量
505は、絶縁膜444を誘電体として、電極(438
aと438bの積層)と、半導体層447a〜447c
とで形成している。
The pixel TFT 504 in the pixel portion includes a channel forming region 426c, a low concentration impurity region 426b (LDD region) formed outside the gate electrode, and a high concentration impurity region 426a functioning as a source region or a drain region.
have. The semiconductor layers 447a and 447b functioning as one electrode of the storage capacitor 505 are each doped with an impurity element imparting p-type. The storage capacitor 505 includes an electrode (438) using the insulating film 444 as a dielectric.
a and 438b), and the semiconductor layers 447a to 447c.
And formed.

【0095】また、本実施例の画素構造は、ブラックマ
トリクスを用いることなく、画素電極間の隙間が遮光さ
れるように、画素電極の端部をソース配線と重なるよう
に配置形成する。
In the pixel structure of this embodiment, the end of the pixel electrode is arranged so as to overlap with the source wiring so that the gap between the pixel electrodes is shielded from light without using a black matrix.

【0096】また、本実施例で作製するアクティブマト
リクス基板の画素部の上面図を図18に示す。なお、図
14〜図17に対応する部分には同じ符号を用いてい
る。図17中の鎖線A−A’は図18中の鎖線A―A’
で切断した断面図に対応している。また、図17中の鎖
線B−B’は図18中の鎖線B―B’で切断した断面図
に対応している。
FIG. 18 is a top view of the pixel portion of the active matrix substrate manufactured in this embodiment. Note that the same reference numerals are used for portions corresponding to FIGS. A chain line AA ′ in FIG. 17 is a chain line AA ′ in FIG.
It corresponds to the cross-sectional view cut by. The dashed line BB ′ in FIG. 17 corresponds to the cross-sectional view cut along the dashed line BB ′ in FIG.

【0097】また、本実施例は実施例1乃至4と自由に
組み合わせることが可能である。
This embodiment can be freely combined with Embodiments 1 to 4.

【0098】[実施例6]本実施例では、実施例5で作
製したアクティブマトリクス基板から、反射型液晶表示
装置を作製する工程を以下に説明する。説明には図19
を用いる。
[Embodiment 6] In this embodiment, a process of manufacturing a reflective liquid crystal display device from the active matrix substrate manufactured in Embodiment 5 will be described below. Figure 19 for explanation
Is used.

【0099】まず、実施例5に従い、図17の状態のア
クティブマトリクス基板を得た後、図17のアクティブ
マトリクス基板上、少なくとも画素電極470上に配向
膜567を形成しラビング処理を行なう。なお、本実施
例では配向膜567を形成する前に、アクリル樹脂膜等
の有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間隔
を保持するための柱状のスペーサ572を所望の位置に
形成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状のスペ
ーサを基板全面に散布してもよい。
First, according to the fifth embodiment, after obtaining the active matrix substrate in the state shown in FIG. 17, an alignment film 567 is formed on at least the pixel electrode 470 on the active matrix substrate shown in FIG. Note that in this embodiment, before forming the alignment film 567, a columnar spacer 572 for maintaining a substrate interval was formed at a desired position by patterning an organic resin film such as an acrylic resin film. Instead of the columnar spacers, spherical spacers may be spread over the entire surface of the substrate.

【0100】次いで、対向基板569を用意する。次い
で、対向基板569上に着色層570、571、平坦化
膜573を形成する。赤色の着色層570と青色の着色
層572とを重ねて、遮光部を形成する。また、赤色の
着色層と緑色の着色層とを一部重ねて、遮光部を形成し
てもよい。
Next, a counter substrate 569 is prepared. Next, the coloring layers 570 and 571 and the planarizing film 573 are formed over the counter substrate 569. The red coloring layer 570 and the blue coloring layer 572 are overlapped to form a light shielding portion. Alternatively, the light-blocking portion may be formed by partially overlapping the red coloring layer and the green coloring layer.

【0101】本実施例では、実施例5に示す基板を用い
ている。従って、実施例5の画素部の上面図を示す図1
8では、少なくともゲート配線469と画素電極470
の間隙と、ゲート配線469と接続電極468の間隙
と、接続電極468と画素電極470の間隙を遮光する
必要がある。本実施例では、それらの遮光すべき位置に
着色層の積層からなる遮光部が重なるように各着色層を
配置して、対向基板を貼り合わせた。
In this embodiment, the substrate shown in the fifth embodiment is used. Therefore, FIG. 1 shows a top view of the pixel portion of the fifth embodiment.
8, at least the gate wiring 469 and the pixel electrode 470
, The gap between the gate wiring 469 and the connection electrode 468, and the gap between the connection electrode 468 and the pixel electrode 470. In this embodiment, the colored layers are arranged such that the light-shielding portion formed of the colored layers is overlapped at the positions where the light is to be shielded, and the opposing substrates are bonded to each other.

【0102】このように、ブラックマスク等の遮光層を
形成することなく、各画素間の隙間を着色層の積層から
なる遮光部で遮光することによって工程数の低減を可能
とした。
As described above, the number of steps can be reduced by shielding the gap between each pixel with the light-shielding portion composed of the stacked colored layers without forming a light-shielding layer such as a black mask.

【0103】次いで、平坦化膜573上に透明導電膜か
らなる対向電極576を少なくとも画素部に形成し、対
向基板の全面に配向膜574を形成し、ラビング処理を
施した。
Next, a counter electrode 576 made of a transparent conductive film was formed on at least the pixel portion on the flattening film 573, an alignment film 574 was formed on the entire surface of the counter substrate, and rubbing treatment was performed.

【0104】そして、画素部と駆動回路が形成されたア
クティブマトリクス基板と対向基板とをシール材568
で貼り合わせる。シール材568にはフィラーが混入さ
れていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一な
間隔を持って2枚の基板が貼り合わせられる。その後、
両基板の間に液晶材料575を注入し、封止剤(図示せ
ず)によって完全に封止する。液晶材料575には公知
の液晶材料を用いれば良い。このようにして図19に示
す反射型液晶表示装置が完成する。そして、必要があれ
ば、アクティブマトリクス基板または対向基板を所望の
形状に分断する。さらに、対向基板のみに偏光板(図示
しない)を貼りつけた。そして、公知の技術を用いてF
PCを貼りつけた。
Then, the active matrix substrate on which the pixel portion and the driving circuit are formed and the counter substrate are sealed with a sealing material 568.
Paste in. A filler is mixed in the sealant 568, and the two substrates are bonded to each other at a uniform interval by the filler and the columnar spacer. afterwards,
A liquid crystal material 575 is injected between the two substrates, and completely sealed with a sealant (not shown). A known liquid crystal material may be used for the liquid crystal material 575. Thus, the reflection type liquid crystal display device shown in FIG. 19 is completed. Then, if necessary, the active matrix substrate or the opposing substrate is cut into a desired shape. Further, a polarizing plate (not shown) was attached only to the counter substrate. Then, using a known technique, F
PC was pasted.

【0105】以上のようにして作製される液晶表示パネ
ルは各種電子機器の表示部として用いることができる。
The liquid crystal display panel manufactured as described above can be used as a display section of various electronic devices.

【0106】なお、本実施例は実施例1乃至5と自由に
組み合わせることが可能である。
This embodiment can be freely combined with Embodiments 1 to 5.

【0107】[実施例7]本実施例では、本発明を用い
て発光装置を作製した例について説明する。本明細書に
おいて、発光装置とは、基板上に形成された発光素子を
該基板とカバー材の間に封入した表示用パネルおよび該
表示用パネルにICを実装した表示用モジュールを総称
したものである。なお、発光素子は、電場を加えること
で発生するルミネッセンス(Electro Luminescence)が
得られる有機化合物を含む層(発光層)と陽極層と、陰
極層とを有する。また、有機化合物におけるルミネッセ
ンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光
(蛍光)と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光
(リン光)があり、これらのうちどちらか、あるいは両
方の発光を含む。
[Embodiment 7] In this embodiment, an example in which a light emitting device is manufactured using the present invention will be described. In this specification, a light emitting device is a general term for a display panel in which a light emitting element formed on a substrate is sealed between the substrate and a cover material, and a display module in which an IC is mounted on the display panel. is there. Note that the light-emitting element has a layer (light-emitting layer) containing an organic compound capable of obtaining luminescence (Electro Luminescence) generated by applying an electric field, an anode layer, and a cathode layer. In addition, luminescence in an organic compound includes light emission (fluorescence) when returning from a singlet excited state to a ground state and light emission (phosphorescence) when returning from a triplet excited state to a ground state. Alternatively, both light emissions are included.

【0108】図20は本実施例の発光装置の断面図であ
る。図20において、基板700上に設けられたスイッ
チングTFT603は図17のnチャネル型TFT50
3を用いて形成される。したがって、構造の説明はnチ
ャネル型TFT503の説明を参照すれば良い。
FIG. 20 is a sectional view of the light emitting device of this embodiment. 20, the switching TFT 603 provided on the substrate 700 is the same as the n-channel TFT 50 shown in FIG.
3 is formed. Therefore, for the description of the structure, the description of the n-channel TFT 503 may be referred to.

【0109】なお、本実施例ではチャネル形成領域が二
つ形成されるダブルゲート構造としているが、チャネル
形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造もしくは
三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。
Although the present embodiment has a double gate structure in which two channel forming regions are formed, a single gate structure in which one channel forming region is formed or a triple gate structure in which three channel forming regions are formed. good.

【0110】基板700上に設けられた駆動回路は図1
7のCMOS回路を用いて形成される。従って、構造の
説明はnチャネル型TFT501とpチャネル型TFT
502の説明を参照すれば良い。なお、本実施例ではシ
ングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もし
くはトリプルゲート構造であっても良い。
The driving circuit provided on the substrate 700 is shown in FIG.
7 CMOS circuits. Therefore, the description of the structure is made of the n-channel TFT 501 and the p-channel TFT
Reference may be made to the description of 502. Although the present embodiment has a single gate structure, it may have a double gate structure or a triple gate structure.

【0111】また、配線701、703はCMOS回路
のソース配線、702はドレイン配線として機能する。
また、配線704はソース配線708とスイッチングT
FTのソース領域とを電気的に接続する配線として機能
し、配線705はドレイン配線709とスイッチングT
FTのドレイン領域とを電気的に接続する配線として機
能する。
The wirings 701 and 703 function as a source wiring of a CMOS circuit, and the wiring 702 functions as a drain wiring.
The wiring 704 is connected to the source wiring 708 and the switching T
The wiring 705 functions as a wiring for electrically connecting the source region of the FT to the source region.
It functions as a wiring for electrically connecting the drain region of the FT.

【0112】なお、電流制御TFT604は図17のp
チャネル型TFT502を用いて形成される。従って、
構造の説明はpチャネル型TFT502の説明を参照す
れば良い。なお、本実施例ではシングルゲート構造とし
ているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構
造であっても良い。
The current control TFT 604 corresponds to p
It is formed using a channel type TFT 502. Therefore,
For the description of the structure, the description of the p-channel TFT 502 can be referred to. Although the present embodiment has a single gate structure, it may have a double gate structure or a triple gate structure.

【0113】また、配線706は電流制御TFTのソー
ス配線(電流供給線に相当する)であり、707は電流
制御TFTの画素電極710上に重ねることで画素電極
710と電気的に接続する電極である。
A wiring 706 is a source wiring (corresponding to a current supply line) of the current control TFT, and an electrode 707 is electrically connected to the pixel electrode 710 by being superposed on the pixel electrode 710 of the current control TFT. is there.

【0114】なお、710は、透明導電膜からなる画素
電極(発光素子の陽極)である。透明導電膜としては、
酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウム
と酸化亜鉛との化合物、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化
インジウムを用いることができる。また、前記透明導電
膜にガリウムを添加したものを用いても良い。画素電極
710は、上記配線を形成する前に平坦な層間絶縁膜7
11上に形成する。本実施例においては、樹脂からなる
平坦化膜711を用いてTFTによる段差を平坦化する
ことは非常に重要である。後に形成される発光層は非常
に薄いため、段差が存在することによって発光不良を起
こす場合がある。従って、発光層をできるだけ平坦面に
形成しうるように画素電極を形成する前に平坦化してお
くことが望ましい。
Reference numeral 710 denotes a pixel electrode (anode of a light emitting element) made of a transparent conductive film. As a transparent conductive film,
A compound of indium oxide and tin oxide, a compound of indium oxide and zinc oxide, zinc oxide, tin oxide, or indium oxide can be used. Further, a material obtained by adding gallium to the transparent conductive film may be used. The pixel electrode 710 has a flat interlayer insulating film 7 before forming the wiring.
11 is formed. In this embodiment, it is very important to flatten the step due to the TFT using the flattening film 711 made of resin. Since a light-emitting layer formed later is very thin, light emission failure may occur due to the presence of a step. Therefore, it is desirable to planarize the pixel electrode before forming it so that the light emitting layer can be formed as flat as possible.

【0115】配線701〜707を形成後、図20に示
すようにバンク712を形成する。バンク712は10
0〜400nmの珪素を含む絶縁膜もしくは有機樹脂膜
をパターニングして形成すれば良い。
After forming the wirings 701 to 707, a bank 712 is formed as shown in FIG. Bank 712 is 10
The insulating film or the organic resin film containing silicon having a thickness of 0 to 400 nm may be formed by patterning.

【0116】なお、バンク712は絶縁膜であるため、
成膜時における素子の静電破壊には注意が必要である。
本実施例ではバンク712の材料となる絶縁膜中にカー
ボン粒子や金属粒子を添加して抵抗率を下げ、静電気の
発生を抑制する。この際、抵抗率は1×106〜1×1
12Ωm(好ましくは1×108〜1×1010Ωm)と
なるようにカーボン粒子や金属粒子の添加量を調節すれ
ば良い。
Since the bank 712 is an insulating film,
Attention must be paid to electrostatic breakdown of the element during film formation.
In this embodiment, the resistivity is reduced by adding carbon particles or metal particles to the insulating film used as the material of the bank 712 to suppress the generation of static electricity. At this time, the resistivity is 1 × 10 6 to 1 × 1.
The addition amount of the carbon particles and metal particles may be adjusted so as to be 0 12 Ωm (preferably 1 × 10 8 to 1 × 10 10 Ωm).

【0117】画素電極710の上には発光層713が形
成される。なお、図20では一画素しか図示していない
が、本実施例ではR(赤)、G(緑)、B(青)の各色
に対応した発光層を作り分けている。また、本実施例で
は蒸着法により低分子系有機発光材料を形成している。
具体的には、正孔注入層として20nm厚の銅フタロシ
アニン(CuPc)膜を設け、その上に発光層として7
0nm厚のトリス−8−キノリノラトアルミニウム錯体
(Alq3)膜を設けた積層構造としている。Alq3
キナクリドン、ペリレンもしくはDCM1といった蛍光
色素を添加することで発光色を制御することができる。
A light emitting layer 713 is formed on the pixel electrode 710. Although only one pixel is shown in FIG. 20, in this embodiment, light emitting layers corresponding to each of R (red), G (green), and B (blue) are separately formed. In this embodiment, the low molecular weight organic light emitting material is formed by a vapor deposition method.
Specifically, a 20-nm-thick copper phthalocyanine (CuPc) film is provided as a hole-injecting layer, and
It has a stacked structure in which a 0 nm-thick tris-8-quinolinolato aluminum complex (Alq 3 ) film is provided. The emission color can be controlled by adding a fluorescent dye such as quinacridone, perylene or DCM1 to Alq 3 .

【0118】但し、以上の例は発光層として用いること
のできる有機発光材料の一例であって、これに限定する
必要はまったくない。発光層、電荷輸送層または電荷注
入層を自由に組み合わせて発光層(発光及びそのための
キャリアの移動を行わせるための層)を形成すれば良
い。例えば、本実施例では低分子系有機発光材料を発光
層として用いる例を示したが、高分子系有機発光材料を
用いても良い。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭
化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これら
の有機発光材料や無機材料は公知の材料を用いることが
できる。
However, the above example is an example of the organic light emitting material that can be used as the light emitting layer, and it is not necessary to limit the present invention to this. A light-emitting layer (a layer for performing light emission and carrier movement therefor) may be formed by freely combining a light-emitting layer, a charge transport layer, or a charge injection layer. For example, in this embodiment, an example in which a low molecular weight organic light emitting material is used as the light emitting layer has been described, but a high molecular weight organic light emitting material may be used. It is also possible to use an inorganic material such as silicon carbide for the charge transport layer and the charge injection layer. Known materials can be used for these organic light emitting materials and inorganic materials.

【0119】次に、発光層713の上には導電膜からな
る陰極714が設けられる。本実施例の場合、導電膜と
してアルミニウムとリチウムとの合金膜を用いる。勿
論、公知のMgAg膜(マグネシウムと銀との合金膜)
を用いても良い。陰極材料としては、周期表の1族もし
くは2族に属する元素からなる導電膜もしくはそれらの
元素を添加した導電膜を用いれば良い。
Next, a cathode 714 made of a conductive film is provided on the light emitting layer 713. In this embodiment, an alloy film of aluminum and lithium is used as the conductive film. Of course, a known MgAg film (an alloy film of magnesium and silver)
May be used. As the cathode material, a conductive film made of an element belonging to Group 1 or 2 of the periodic table or a conductive film to which those elements are added may be used.

【0120】この陰極714まで形成された時点で発光
素子715が完成する。なお、ここでいう発光素子71
5は、画素電極(陽極)710、発光層713及び陰極
714で形成されたダイオードを指す。
When the cathode 714 is formed, the light emitting element 715 is completed. The light emitting element 71 here
Reference numeral 5 denotes a diode formed by the pixel electrode (anode) 710, the light emitting layer 713, and the cathode 714.

【0121】発光素子715を完全に覆うようにしてパ
ッシベーション膜716を設けることは有効である。パ
ッシベーション膜716としては、炭素膜、窒化珪素膜
もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からなり、該絶縁
膜を単層もしくは組み合わせた積層で用いる。
It is effective to provide the passivation film 716 so as to completely cover the light emitting element 715. As the passivation film 716, an insulating film including a carbon film, a silicon nitride film, or a silicon nitride oxide film is used, and the insulating film is used in a single layer or in a stacked layer.

【0122】この際、カバレッジの良い膜をパッシベー
ション膜として用いることが好ましく、炭素膜、特にD
LC(ダイヤモンドライクカーボン)膜を用いることは
有効である。DLC膜は室温から100℃以下の温度範
囲で成膜可能であるため、耐熱性の低い発光層713の
上方にも容易に成膜することができる。また、DLC膜
は酸素に対するブロッキング効果が高く、発光層713
の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後
に続く封止工程を行う間に発光層713が酸化するとい
った問題を防止できる。
At this time, a film having good coverage is preferably used as a passivation film, and a carbon film, particularly, a D film is preferably used.
It is effective to use an LC (diamond-like carbon) film. Since the DLC film can be formed in a temperature range from room temperature to 100 ° C. or less, it can be easily formed above the light-emitting layer 713 having low heat resistance. In addition, the DLC film has a high blocking effect against oxygen, and the light-emitting layer 713
Can be suppressed. Therefore, the problem that the light emitting layer 713 is oxidized during the subsequent sealing step can be prevented.

【0123】さらに、パッシベーション膜716上に封
止材717を設け、カバー材718を貼り合わせる。封
止材717としては紫外線硬化樹脂を用いれば良く、内
部に吸湿効果を有する物質もしくは酸化防止効果を有す
る物質を設けることは有効である。また、本実施例にお
いてカバー材718はガラス基板や石英基板やプラスチ
ック基板(プラスチックフィルムも含む)の両面に炭素
膜(好ましくはダイヤモンドライクカーボン膜)を形成
したものを用いる。
Further, a sealing material 717 is provided on the passivation film 716, and a cover material 718 is attached. As the sealing material 717, an ultraviolet curable resin may be used, and it is effective to provide a substance having a moisture absorbing effect or a substance having an antioxidant effect inside. In this embodiment, a cover material 718 having a carbon film (preferably a diamond-like carbon film) formed on both surfaces of a glass substrate, a quartz substrate, or a plastic substrate (including a plastic film) is used.

【0124】こうして図20に示すような構造の発光装
置が完成する。なお、バンク712を形成した後、パッ
シベーション膜716を形成するまでの工程をマルチチ
ャンバー方式(またはインライン方式)の成膜装置を用
いて、大気解放せずに連続的に処理することは有効であ
る。また、さらに発展させてカバー材718を貼り合わ
せる工程までを大気解放せずに連続的に処理することも
可能である。
Thus, a light emitting device having a structure as shown in FIG. 20 is completed. Note that it is effective to continuously process the steps from the formation of the bank 712 to the formation of the passivation film 716 without exposing to the atmosphere using a multi-chamber (or in-line) film forming apparatus. . Further, by further developing, it is also possible to continuously perform processing up to the step of bonding the cover material 718 without releasing to the atmosphere.

【0125】こうして、プラスチック基板を母体とする
絶縁体501上にnチャネル型TFT601、602、
スイッチングTFT(nチャネル型TFT)603およ
び電流制御TFT(nチャネル型TFT)604が形成
される。ここまでの製造工程で必要としたマスク数は、
一般的なアクティブマトリクス型発光装置よりも少な
い。
In this manner, the n-channel TFTs 601, 602,
A switching TFT (n-channel TFT) 603 and a current control TFT (n-channel TFT) 604 are formed. The number of masks required in the manufacturing process up to this point is
Less than a typical active matrix light emitting device.

【0126】即ち、TFTの製造工程が大幅に簡略化さ
れており、歩留まりの向上および製造コストの低減が実
現できる。
That is, the manufacturing process of the TFT is greatly simplified, and an improvement in yield and a reduction in manufacturing cost can be realized.

【0127】さらに、図20を用いて説明したように、
ゲート電極に絶縁膜を介して重なる不純物領域を設ける
ことによりホットキャリア効果に起因する劣化に強いn
チャネル型TFTを形成することができる。そのため、
信頼性の高い発光装置を実現できる。
Further, as described with reference to FIG.
By providing an impurity region overlapping the gate electrode with an insulating film interposed therebetween, n is resistant to deterioration caused by the hot carrier effect.
A channel type TFT can be formed. for that reason,
A highly reliable light-emitting device can be realized.

【0128】また、本実施例では画素部と駆動回路の構
成のみ示しているが、本実施例の製造工程に従えば、そ
の他にも信号分割回路、D/Aコンバータ、オペアン
プ、γ補正回路などの論理回路を同一の絶縁体上に形成
可能であり、さらにはメモリやマイクロプロセッサをも
形成しうる。
In this embodiment, only the configuration of the pixel portion and the drive circuit is shown. However, according to the manufacturing process of this embodiment, other components such as a signal dividing circuit, a D / A converter, an operational amplifier, a γ correction circuit, and the like can be used. Can be formed on the same insulator, and a memory and a microprocessor can also be formed.

【0129】さらに、発光素子を保護するための封止
(または封入)工程まで行った後の本実施例の発光装置
について図21を用いて説明する。なお、必要に応じて
図20で用いた符号を引用する。
Further, the light emitting device of this embodiment after performing the sealing (or enclosing) step for protecting the light emitting element will be described with reference to FIG. The reference numerals used in FIG. 20 are referred to as needed.

【0130】図21(A)は、発光素子の封止までを行
った状態を示す上面図、図21(B)は図21(A)を
C−C’で切断した断面図である。点線で示された81
5はソース側駆動回路、816は画素部、817はゲー
ト側駆動回路である。また、901はカバー材、902
は第1シール材、903は第2シール材であり、第1シ
ール材902で囲まれた内側には封止材907が設けら
れる。
FIG. 21A is a top view showing a state in which the light emitting element has been sealed, and FIG. 21B is a cross-sectional view of FIG. 21A taken along the line CC ′. 81 shown by dotted line
5 is a source side drive circuit, 816 is a pixel portion, and 817 is a gate side drive circuit. 901 is a cover material, 902
Denotes a first sealant, 903 denotes a second sealant, and a sealant 907 is provided inside the first sealant 902.

【0131】なお、904はソース側駆動回路815及
びゲート側駆動回路817に入力される信号を伝送する
ための配線であり、外部入力端子となるFPC(フレキ
シブルプリントサーキット)905からビデオ信号やク
ロック信号を受け取る。なお、ここではFPCしか図示
されていないが、このFPCにはプリント配線基盤(P
WB)が取り付けられていても良い。本明細書における
発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにFPC
もしくはPWBが取り付けられた状態をも含むものとす
る。
Reference numeral 904 denotes wiring for transmitting signals input to the source driver circuit 815 and the gate driver circuit 817, and a video signal or a clock signal from an FPC (flexible print circuit) 905 serving as an external input terminal. Receive. Although only the FPC is shown here, this FPC has a printed wiring board (P
WB) may be attached. The light emitting device in this specification includes not only the light emitting device body but also an FPC
Alternatively, this also includes a state where the PWB is attached.

【0132】次に、断面構造について図21(B)を用
いて説明する。基板700の上方には画素部816、ゲ
ート側駆動回路817が形成されており、画素部816
は電流制御TFT604とそのドレインに電気的に接続
された画素電極710を含む複数の画素により形成され
る。また、ゲート側駆動回路817はnチャネル型TF
T601とpチャネル型TFT602とを組み合わせた
CMOS回路(図14参照)を用いて形成される。
Next, a cross-sectional structure will be described with reference to FIG. A pixel portion 816 and a gate driver circuit 817 are formed above the substrate 700.
Is formed by a plurality of pixels including a current control TFT 604 and a pixel electrode 710 electrically connected to its drain. The gate side drive circuit 817 is an n-channel type TF
It is formed using a CMOS circuit (see FIG. 14) in which T601 and p-channel TFT 602 are combined.

【0133】画素電極710は発光素子の陽極として機
能する。また、画素電極710の両端にはバンク712
が形成され、画素電極710上には発光層713および
発光素子の陰極714が形成される。
The pixel electrode 710 functions as an anode of a light emitting element. Further, banks 712 are provided at both ends of the pixel electrode 710.
Are formed, and a light-emitting layer 713 and a cathode 714 of a light-emitting element are formed over the pixel electrode 710.

【0134】陰極714は全画素に共通の配線としても
機能し、接続配線904を経由してFPC905に電気
的に接続されている。さらに、画素部816及びゲート
側駆動回路817に含まれる素子は全て陰極714およ
びパッシベーション膜567で覆われている。
The cathode 714 also functions as a common wiring for all pixels, and is electrically connected to the FPC 905 via the connection wiring 904. Further, all elements included in the pixel portion 816 and the gate driver circuit 817 are covered with the cathode 714 and the passivation film 567.

【0135】また、第1シール材902によりカバー材
901が貼り合わされている。なお、カバー材901と
発光素子との間隔を確保するために樹脂膜からなるスペ
ーサを設けても良い。そして、第1シール材902の内
側には封止材907が充填されている。なお、第1シー
ル材902、封止材907としてはエポキシ系樹脂を用
いるのが好ましい。また、第1シール材902はできる
だけ水分や酸素を透過しない材料であることが望まし
い。さらに、封止材907の内部に吸湿効果をもつ物質
や酸化防止効果をもつ物質を含有させても良い。
The cover member 901 is attached by the first seal member 902. Note that a spacer made of a resin film may be provided to secure an interval between the cover member 901 and the light emitting element. The inside of the first sealant 902 is filled with a sealant 907. Note that an epoxy resin is preferably used for the first sealant 902 and the sealant 907. Further, it is desirable that the first sealant 902 be a material that does not transmit moisture and oxygen as much as possible. Further, a substance having a moisture absorbing effect or a substance having an antioxidant effect may be contained in the sealing material 907.

【0136】発光素子を覆うようにして設けられた封止
材907はカバー材901を接着するための接着剤とし
ても機能する。また、本実施例ではカバー材901を構
成するプラスチック基板901aの材料としてFRP(F
iberglass-Reinforced Plastics)、PVF(ポリビニ
ルフロライド)、マイラー、ポリエステルまたはアクリ
ルを用いることができる。
[0136] The sealing material 907 provided so as to cover the light-emitting element also functions as an adhesive for bonding the cover material 901. In this embodiment, FRP (FRP) is used as the material of the plastic substrate 901a constituting the cover member 901.
iberglass-Reinforced Plastics), PVF (polyvinyl fluoride), mylar, polyester or acrylic can be used.

【0137】また、封止材907を用いてカバー材90
1を接着した後、封止材907の側面(露呈面)を覆う
ように第2シール材903を設ける。第2シール材90
3は第1シール材902と同じ材料を用いることができ
る。
Further, the cover material 90 is formed using the sealing material 907.
After bonding, the second sealing material 903 is provided so as to cover the side surface (exposed surface) of the sealing material 907. Second sealing material 90
For 3, the same material as the first sealant 902 can be used.

【0138】以上のような構造で発光素子を封止材90
7に封入することにより、発光素子を外部から完全に遮
断することができ、外部から水分や酸素等の発光層の酸
化による劣化を促す物質が侵入することを防ぐことがで
きる。従って、信頼性の高い発光装置が得られる。
With the above structure, the light emitting element is sealed with the sealing material 90.
By enclosing the light-emitting element in the light-emitting element 7, the light-emitting element can be completely shut off from the outside, and a substance such as moisture or oxygen, which promotes deterioration of the light-emitting layer due to oxidation, can be prevented from entering from the outside. Therefore, a highly reliable light emitting device can be obtained.

【0139】なお、本実施例は実施例1乃至5と自由に
組み合わせることが可能である。
Note that this embodiment can be freely combined with Embodiments 1 to 5.

【0140】[実施例8]本発明を適用して、本発明を
実施して形成されたCMOS回路や画素部は様々な電気
光学装置(アクティブマトリクス型液晶ディスプレイ、
アクティブマトリクス型ECディスプレイ、アクティブ
マトリクス型発光ディスプレイ)に用いることが出来
る。即ち、それら電気光学装置を表示部に組み込んだ電
子機器全てに本発明を実施出来る。
[Embodiment 8] By applying the present invention, CMOS circuits and pixel portions formed by carrying out the present invention can be various electro-optical devices (active matrix liquid crystal displays,
Active matrix type EC display and active matrix type light emitting display). That is, the present invention can be applied to all electronic devices in which the electro-optical device is incorporated in the display unit.

【0141】その様な電子機器としては、ビデオカメ
ラ、デジタルカメラ、プロジェクター、ヘッドマウント
ディスプレイ(ゴーグル型ディスプレイ)、カーナビゲ
ーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携
帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話または電
子書籍等)などが挙げられる。それらの一例を図22、
図23及び図24に示す。
Examples of such electronic equipment include a video camera, a digital camera, a projector, a head-mounted display (goggle type display), a car navigation, a car stereo, a personal computer, a portable information terminal (a mobile computer, a mobile phone or an electronic book, etc.). ). An example of them is shown in FIG.
FIG. 23 and FIG.

【0142】図22(A)はパーソナルコンピュータで
あり、本体3001、画像入力部3002、表示部30
03、キーボード3004等を含む。本発明を表示部3
003に適用することができる。
FIG. 22A shows a personal computer, which includes a main body 3001, an image input section 3002, and a display section 30.
03, a keyboard 3004 and the like. Display unit 3 of the present invention
003 can be applied.

【0143】図22(B)はビデオカメラであり、本体
3101、表示部3102、音声入力部3103、操作
スイッチ3104、バッテリー3105、受像部310
6等を含む。本発明を表示部3102に適用することが
できる。
FIG. 22B shows a video camera, which includes a main body 3101, a display portion 3102, an audio input portion 3103, operation switches 3104, a battery 3105, and an image receiving portion 310.
6 and so on. The present invention can be applied to the display portion 3102.

【0144】図22(C)はモバイルコンピュータ(モ
ービルコンピュータ)であり、本体3201、カメラ部
3202、受像部3203、操作スイッチ3204、表
示部3205等を含む。本発明は表示部3205に適用
できる。
FIG. 22C shows a mobile computer (mobile computer), which includes a main body 3201, a camera section 3202, an image receiving section 3203, operation switches 3204, a display section 3205, and the like. The present invention can be applied to the display portion 3205.

【0145】図22(D)はゴーグル型ディスプレイで
あり、本体3301、表示部3302、アーム部330
3等を含む。本発明は表示部3302に適用することが
できる。
FIG. 22D shows a goggle type display, which comprises a main body 3301, a display section 3302, and an arm section 330.
3 and so on. The present invention can be applied to the display portion 3302.

【0146】図22(E)はプログラムを記録した記録
媒体(以下、記録媒体と呼ぶ)を用いるプレーヤーであ
り、本体3401、表示部3402、スピーカ部340
3、記録媒体3404、操作スイッチ3405等を含
む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてDVD(D
igtial Versatile Disc)、CD
等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネッ
トを行なうことができる。本発明は表示部3402に適
用することができる。
FIG. 22E shows a player that uses a recording medium (hereinafter, referred to as a recording medium) on which a program is recorded, and includes a main body 3401, a display portion 3402, and a speaker portion 340.
3, a recording medium 3404, an operation switch 3405, and the like. This player uses a DVD (D
digital Versatile Disc), CD
And the like, it is possible to perform music appreciation, movie appreciation, games, and the Internet. The present invention can be applied to the display portion 3402.

【0147】図22(F)はデジタルカメラであり、本
体3501、表示部3502、接眼部3503、操作ス
イッチ3504、受像部(図示しない)等を含む。本発
明を表示部3502に適用することができる。
FIG. 22F shows a digital camera, which includes a main body 3501, a display section 3502, an eyepiece section 3503, operation switches 3504, an image receiving section (not shown), and the like. The present invention can be applied to the display portion 3502.

【0148】図23(A)はフロント型プロジェクター
であり、投射装置3601、スクリーン3602等を含
む。本発明は投射装置3601の一部を構成する液晶表
示装置3808やその他の駆動回路に適用することがで
きる。
FIG. 23A shows a front type projector, which includes a projection device 3601, a screen 3602, and the like. The present invention can be applied to the liquid crystal display device 3808 forming a part of the projection device 3601 and other driving circuits.

【0149】図23(B)はリア型プロジェクターであ
り、本体3701、投射装置3702、ミラー370
3、スクリーン3704等を含む。本発明は投射装置2
702の一部を構成する液晶表示装置3808やその他
の駆動回路に適用することができる。
FIG. 23B shows a rear type projector, which includes a main body 3701, a projection device 3702, and a mirror 370.
3, including a screen 3704 and the like. The present invention relates to a projection device 2
The present invention can be applied to a liquid crystal display device 3808 which constitutes a part of the LCD 702 and other driving circuits.

【0150】なお、図23(C)は、図23(A)及び
図23(B)中における投射装置3601、3702の
構造の一例を示した図である。投射装置3601、37
02は、光源光学系3801、ミラー3802、380
4〜3806、ダイクロイックミラー3803、プリズ
ム3807、液晶表示装置3808、位相差板380
9、投射光学系3810で構成される。投射光学系28
10は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施
例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単
板式であってもよい。また、図23(C)中において矢
印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機
能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィル
ム、IRフィルム等の光学系を設けてもよい。
FIG. 23C is a diagram showing an example of the structure of the projection devices 3601 and 3702 in FIGS. 23A and 23B. Projection devices 3601, 37
02 denotes a light source optical system 3801, mirrors 3802, 380
4 to 3806, dichroic mirror 3803, prism 3807, liquid crystal display device 3808, retardation plate 380
9. It is composed of a projection optical system 3810. Projection optical system 28
Reference numeral 10 denotes an optical system including a projection lens. In this embodiment, an example of a three-plate type is shown, but there is no particular limitation, and for example, a single-plate type may be used. Further, the practitioner may appropriately provide an optical system such as an optical lens, a film having a polarizing function, a film for adjusting a phase difference, and an IR film in the optical path indicated by the arrow in FIG. Good.

【0151】また、図23(D)は、図23(C)中に
おける光源光学系3801の構造の一例を示した図であ
る。本実施例では、光源光学系3801は、リフレクタ
ー2811、光源3812、レンズアレイ3813、3
814、偏光変換素子2815、集光レンズ3816で
構成される。なお、図23(D)に示した光源光学系は
一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に
実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィル
ムや、位相差を調節するフィルム、IRフィルム等の光
学系を設けてもよい。
FIG. 23D is a view showing an example of the structure of the light source optical system 3801 in FIG. 23C. In this embodiment, the light source optical system 3801 includes a reflector 2811, a light source 3812, a lens array 3813,
814, a polarization conversion element 2815, and a condenser lens 3816. Note that the light source optical system shown in FIG. 23D is an example and is not particularly limited. For example, a practitioner may appropriately provide an optical system such as an optical lens, a film having a polarizing function, a film for adjusting a phase difference, and an IR film in the light source optical system.

【0152】ただし、図23に示したプロジェクターに
おいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示して
おり、反射型の電気光学装置及び発光装置での適用例は
図示していない。
However, in the projector shown in FIG. 23, a case where a transmissive electro-optical device is used is shown, and an example of application to a reflective electro-optical device and a light emitting device is not shown.

【0153】図24(A)は携帯電話であり、本体39
01、音声出力部3902、音声入力部3903、表示
部3904、操作スイッチ3905、アンテナ3906
等を含む。本発明を表示部3904に適用することがで
きる。
FIG. 24A shows a portable telephone, and a main body 39.
01, audio output unit 3902, audio input unit 3903, display unit 3904, operation switch 3905, antenna 3906
And so on. The present invention can be applied to the display portion 3904.

【0154】図24(B)は携帯書籍(電子書籍)であ
り、本体4001、表示部4002、4003、記憶媒
体4004、操作スイッチ4005、アンテナ4006
等を含む。本発明は表示部4002、4003に適用す
ることができる。
FIG. 24B shows a portable book (electronic book), which includes a main body 4001, display portions 4002 and 4003, a storage medium 4004, operation switches 4005, and an antenna 4006.
And so on. The present invention can be applied to the display portions 4002 and 4003.

【0155】図24(C)はディスプレイであり、本体
4101、支持台4102、表示部4103等を含む。
本発明は表示部4103に適用することができる。本発
明のディスプレイは特に大画面化した場合において有利
であり、対角10インチ以上(特に30インチ以上)の
ディスプレイには有利である。
FIG. 24C shows a display, which includes a main body 4101, a support 4102, a display portion 4103, and the like.
The present invention can be applied to the display portion 4103. The display of the present invention is particularly advantageous when the screen is enlarged, and is advantageous for a display having a diagonal of 10 inches or more (particularly 30 inches or more).

【0156】以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広
く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能であ
る。また、本実施例の電子機器は実施例1〜7のどのよ
うな組み合わせからなる構成を用いても実現することが
できる。
As described above, the applicable range of the present invention is extremely wide, and can be applied to electronic devices in all fields. Further, the electronic apparatus according to the present embodiment can be realized by using any combination of the embodiments 1 to 7.

【0157】[0157]

【発明の効果】本発明によれば、故意に干渉縞を形成さ
せたレーザ光を半導体膜に照射することで、複数のラテ
ラル成長による結晶粒の列を形成し、レーザ光の移動距
離をmp±w(mは自然数、pはレーザ光における周期
的なエネルギー分布のピッチ、wは形成される結晶粒の
幅)、または、前記レーザ光のビーム幅またはビーム長
とすることで、スループットが向上し、半導体膜全面を
ラテラル成長による結晶粒で埋め尽くされた結晶質半導
体膜を得ることが可能となる。また、照射面またはその
近傍におけるレーザ光の形状を線状とすれば、スループ
ットをさらに向上させることが可能となる。
According to the present invention, by irradiating a semiconductor film with a laser beam on which interference fringes are intentionally formed, a plurality of rows of crystal grains are formed by lateral growth, and the moving distance of the laser beam is reduced by mp Throughput is improved by ± w (m is a natural number, p is a pitch of a periodic energy distribution in laser light, w is a width of a crystal grain to be formed), or a beam width or a beam length of the laser light. Then, it becomes possible to obtain a crystalline semiconductor film in which the entire surface of the semiconductor film is filled with crystal grains formed by lateral growth. Further, if the shape of the laser beam on the irradiation surface or in the vicinity thereof is linear, the throughput can be further improved.

【0158】また、実施例では照射面における形状が線
状または矩形状であるレーザ光を説明したが、それ以外
の形状のレーザ光に対しても本発明を適用することは可
能である。
Further, in the embodiments, the laser light having a linear or rectangular shape on the irradiation surface has been described, but the present invention can be applied to laser light having other shapes.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の概念を示す図。FIG. 1 is a diagram showing the concept of the present invention.

【図2】 本発明の照射方法および得られる結晶質半導
体膜を示す図。
FIG. 2 is a view showing an irradiation method of the present invention and a crystalline semiconductor film obtained.

【図3】 本発明のレーザ照射装置の構成の例を示す
図。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a configuration of a laser irradiation apparatus according to the present invention.

【図4】 波長に対する非晶質珪素膜と結晶質珪素膜の
吸収係数を示す図。
FIG. 4 is a graph showing absorption coefficients of an amorphous silicon film and a crystalline silicon film with respect to wavelength.

【図5】 従来のレーザ光によって得られる結晶粒の様
子を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a state of crystal grains obtained by a conventional laser beam.

【図6】 従来の照射方法および得られる結晶質半導体
膜を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a conventional irradiation method and a crystalline semiconductor film obtained.

【図7】 全面ラテラル成長させるためのレーザ光の入
射角を求めるための図。
FIG. 7 is a diagram for obtaining an incident angle of a laser beam for overall lateral growth.

【図8】 本発明のレーザ照射装置の構成の例を示す
図。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a configuration of a laser irradiation apparatus according to the present invention.

【図9】 本発明のレーザ照射装置の構成の例を示す
図。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a configuration of a laser irradiation apparatus according to the present invention.

【図10】 図9の光学系により照射面に形成されるレ
ーザ光の強度分布および結晶粒の様子を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing an intensity distribution of laser light and crystal grains formed on an irradiation surface by the optical system of FIG. 9;

【図11】 本発明のレーザ照射方法により形成された
結晶質半導体膜を示す図。
FIG. 11 illustrates a crystalline semiconductor film formed by a laser irradiation method of the present invention.

【図12】 図11の模式図。FIG. 12 is a schematic diagram of FIG. 11;

【図13】 本発明のレーザ照射装置の構成の例を示す
図。
FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of a laser irradiation apparatus according to the present invention.

【図14】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程
の例を示す断面図。
FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating an example of a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.

【図15】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程
の例を示す断面図。
FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating an example of a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.

【図16】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程
の例を示す断面図。
FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating an example of a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.

【図17】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程
の例を示す断面図。
FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating an example of a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.

【図18】 画素部の画素を示す上面図。FIG. 18 is a top view illustrating pixels in a pixel portion.

【図19】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の作
製工程を示す断面図。
FIG. 19 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of an active matrix liquid crystal display device.

【図20】 発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造
図。
FIG. 20 is a cross-sectional structural view of a driving circuit and a pixel portion of a light-emitting device.

【図21】 (A)発光装置の上面図。(B)発光装置
の駆動回路及び画素部の断面構造図。
FIG. 21A is a top view of a light-emitting device. FIG. 2B is a cross-sectional structural view of a driving circuit and a pixel portion of a light-emitting device.

【図22】 半導体装置の一例を示す図。FIG. 22 illustrates an example of a semiconductor device.

【図23】 半導体装置の一例を示す図。FIG 23 illustrates an example of a semiconductor device.

【図24】 半導体装置の一例を示す図。FIG 24 illustrates an example of a semiconductor device.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/336 Fターム(参考) 2H092 GA59 JA25 JA29 JA38 JA42 JB13 JB23 JB32 JB54 JB57 JB63 JB69 KA04 MA08 MA12 MA27 MA30 MA35 MA37 NA24 RA05 5C094 AA07 AA13 AA25 AA43 AA48 AA53 BA03 BA27 BA43 CA19 DA09 DA13 EA04 EA05 EA10 EB02 FA01 FA02 FB12 FB14 FB15 GB10 5F052 AA02 BA04 BA07 BA14 BB02 BB05 BB07 DA02 DB03 JA01 5F110 AA01 AA16 BB02 BB04 CC02 DD01 DD02 DD03 DD05 DD13 DD14 DD15 DD17 EE01 EE02 EE03 EE04 EE06 EE09 EE14 EE23 EE28 EE44 EE45 FF02 FF04 FF28 FF30 FF36 GG01 GG02 GG13 GG25 GG32 GG43 GG45 GG47 HJ01 HJ04 HJ12 HJ13 HJ23 HL02 HL03 HL04 HL06 HL07 HL11 HM13 HM15 NN03 NN04 NN05 NN22 NN27 NN34 NN35 PP01 PP02 PP03 PP04 PP05 PP06 PP23 PP34 PP35 PP40 QQ11 QQ23 QQ25──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/336 F-term (Reference) 2H092 GA59 JA25 JA29 JA38 JA42 JB13 JB23 JB32 JB54 JB57 JB63 JB69 KA04 MA08 MA12 MA27 MA30 MA35 MA37 NA24 RA05 5C094 AA07 AA13 AA25 AA43 AA48 AA53 BA03 BA27 BA43 CA19 DA09 DA13 EA04 EA05 EA10 EB02 FA01 FA02 FB12 FB14 FB15 GB10 5F052 AA02 BA04 BA07 BA14 BB02 BB05 BB07 DD02 DD03 DD01 DD02 DD01 DD15 DD17 EE01 EE02 EE03 EE04 EE06 EE09 EE14 EE23 EE28 EE44 EE45 FF02 FF04 FF28 FF30 FF36 PP GG01 GG02 GG13 GG25 GG32 GG43 GG45 NN04 NN03 NN03 HL03 NN03 HL02 HL03 HL02 HL03 HL02 HL03 PP05 PP06 PP23 PP34 PP35 PP40 QQ11 QQ23 QQ25

Claims (31)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 照射面またはその近傍において一方向に
周期的なエネルギー分布を有するレーザ光を半導体膜に
照射する工程を有することを特徴とする半導体装置の作
製方法。
1. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of irradiating a semiconductor film with laser light having a periodic energy distribution in one direction on or near an irradiation surface.
【請求項2】 照射面またはその近傍において一方向に
周期的なエネルギー分布を有するレーザ光を半導体膜に
照射する工程を有し、前記レーザ光は前記半導体膜に対
して、前記一方向に相対的に移動しながら照射すること
を特徴とする半導体装置の作製方法。
And a step of irradiating the semiconductor film with laser light having a periodic energy distribution in one direction on or near the irradiation surface, wherein the laser light is directed relative to the semiconductor film in the one direction. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that irradiation is performed while moving the semiconductor device.
【請求項3】 照射面またはその近傍において一方向に
周期的なエネルギー分布を有するレーザ光を半導体膜に
照射する工程を有し、前記レーザ光は前記半導体膜に対
して、前記一方向に相対的に移動しながら照射し、前記
レーザ光の1パルス毎の前記半導体膜に対する相対的な
移動距離は、前記レーザ光の照射により形成される結晶
粒の列の幅w、前記周期的なエネルギー分布のピッチ
p、自然数mであるとき、mp±wであることを特徴と
する半導体装置の作製方法。
3. A step of irradiating the semiconductor film with laser light having a periodic energy distribution in one direction on or near the irradiation surface, wherein the laser light is emitted relative to the semiconductor film in the one direction. The laser beam is irradiated while being moved, and the relative movement distance of the laser beam with respect to the semiconductor film for each pulse is determined by the width w of a row of crystal grains formed by the laser beam irradiation and the periodic energy distribution. Wherein the pitch p and the natural number m are mp ± w.
【請求項4】 第1のレーザ光を複数の第2のレーザ光
に分割する段階と、複数の前記第2のレーザ光を合成し
て、照射面またはその近傍において一方向に周期的なエ
ネルギー分布を有する第3のレーザ光を形成する段階
と、前記第3のレーザ光を半導体膜に照射する段階と、
を有し、前記第2のレーザ光の入射角θは、前記第2の
レーザ光の波長λ、前記第3のレーザ光の照射により形
成される結晶粒の列の幅w、前記周期的なエネルギー分
布のピッチpであるとき、sinθ=λ/p(但し、p
=2w)を満たすことを特徴とする半導体装置の作製方
法。
4. A step of dividing a first laser beam into a plurality of second laser beams, and synthesizing the plurality of second laser beams to form a periodic energy in one direction on or near an irradiation surface. Forming a third laser beam having a distribution, irradiating the semiconductor film with the third laser beam,
The incident angle θ of the second laser light is the wavelength λ of the second laser light, the width w of the row of crystal grains formed by the irradiation of the third laser light, When the pitch of the energy distribution is p, sin θ = λ / p (where p
= 2w).
【請求項5】 第1のレーザ光を複数の第2のレーザ光
に分割する段階と、複数の前記第2のレーザ光を合成し
て、照射面またはその近傍において一方向に周期的なエ
ネルギー分布を有する第3のレーザ光を形成する段階
と、前記第3のレーザ光を半導体膜に照射する段階と、
を有し、前記第3のレーザ光は前記半導体膜に対して、
前記一方向に相対的に移動しながら照射し、前記第2の
レーザ光の入射角θは、前記第2のレーザ光の波長λ、
前記第3のレーザ光の照射により形成される結晶粒の列
の幅w、前記周期的なエネルギー分布のピッチpである
とき、sinθ=λ/p(但し、p=2w)を満たすこ
とを特徴とする半導体装置の作製方法。
5. A step of dividing a first laser beam into a plurality of second laser beams, and synthesizing the plurality of second laser beams to form a periodic energy in one direction at or near an irradiation surface. Forming a third laser beam having a distribution, irradiating the semiconductor film with the third laser beam,
And the third laser light is directed to the semiconductor film.
Irradiation is performed while relatively moving in the one direction, the incident angle θ of the second laser light is the wavelength λ of the second laser light,
When the width w of the row of crystal grains formed by the irradiation of the third laser beam and the pitch p of the periodic energy distribution are satisfied, sin θ = λ / p (where p = 2w) is satisfied. Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項6】 照射面またはその近傍において短軸方向
に周期的なエネルギー分布を有する矩形状ビームを半導
体膜に照射する工程を有することを特徴とする半導体装
置の作製方法。
6. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of irradiating a semiconductor film with a rectangular beam having a periodic energy distribution in a short axis direction on or near an irradiation surface.
【請求項7】 照射面またはその近傍において短軸方向
に周期的なエネルギー分布を有する矩形状ビームを半導
体膜に照射する工程を有し、前記矩形状ビームは前記半
導体膜に対して、前記短軸方向に相対的に移動しながら
照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
7. A step of irradiating the semiconductor film with a rectangular beam having a periodic energy distribution in a short axis direction at or near an irradiation surface, wherein the rectangular beam is applied to the semiconductor film by the short beam. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein irradiation is performed while relatively moving in an axial direction.
【請求項8】 照射面またはその近傍において短軸方向
に周期的なエネルギー分布を有する矩形状ビームを半導
体膜に照射する工程を有し、前記矩形状ビームは前記半
導体膜に対して、前記短軸方向に相対的に移動しながら
照射し、前記矩形状ビームの1パルス毎の前記半導体膜
に対する相対的な移動距離は、前記矩形状ビームの照射
により形成される結晶粒の列の幅w、前記周期的なエネ
ルギー分布のピッチp、自然数mであるとき、mp±w
であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
8. A step of irradiating the semiconductor film with a rectangular beam having a periodic energy distribution in the minor axis direction on or near the irradiation surface, wherein the rectangular beam is applied to the semiconductor film by Irradiation is performed while relatively moving in the axial direction, and the relative movement distance of the rectangular beam with respect to the semiconductor film for each pulse is a width w of a row of crystal grains formed by the irradiation of the rectangular beam, When the pitch p of the periodic energy distribution is a natural number m, mp ± w
A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項9】 第1のレーザ光を複数の第2のレーザ光
に分割する段階と、複数の前記第2のレーザ光を合成し
て、照射面またはその近傍において短軸方向に周期的な
エネルギー分布を有する矩形状ビームを形成する段階
と、前記矩形状ビームを半導体膜に照射する段階と、を
有し、前記矩形状ビームの入射角θは、前記第2のレー
ザ光の波長λ、前記矩形状ビームの照射により形成され
る結晶粒の列の幅w、前記周期的なエネルギー分布のピ
ッチpであるとき、sinθ=λ/p(但し、p=2
w)を満たすことを特徴とする半導体装置の作製方法。
9. A step of dividing the first laser beam into a plurality of second laser beams, and synthesizing the plurality of second laser beams to form a periodic beam in the minor axis direction on or near the irradiation surface. Forming a rectangular beam having an energy distribution, and irradiating the semiconductor film with the rectangular beam, wherein an incident angle θ of the rectangular beam is a wavelength λ of the second laser light, When the width w of the row of crystal grains formed by the irradiation of the rectangular beam and the pitch p of the periodic energy distribution are sin θ = λ / p (where p = 2
a method for manufacturing a semiconductor device, which satisfies w).
【請求項10】 第1のレーザ光を複数の第2のレーザ
光に分割する段階と、複数の前記第2のレーザ光を合成
して、照射面またはその近傍において短軸方向に周期的
なエネルギー分布を有する矩形状ビームを形成する段階
と、前記矩形状ビームを半導体膜に照射する段階と、を
有し、前記矩形状ビームは前記半導体膜に対して、前記
短軸方向に相対的に移動しながら照射し、前記矩形状ビ
ームの入射角θは、前記第2のレーザ光の波長λ、前記
矩形状ビームの照射により形成される結晶粒の列の幅
w、前記周期的なエネルギー分布のピッチpであると
き、sinθ=λ/p(但し、p=2w)を満たすこと
を特徴とする半導体装置の作製方法。
10. A step of dividing a first laser beam into a plurality of second laser beams, and synthesizing the plurality of second laser beams to form a periodic beam in a short axis direction on or near an irradiation surface. Forming a rectangular beam having an energy distribution, and irradiating the semiconductor film with the rectangular beam, wherein the rectangular beam is relative to the semiconductor film in the minor axis direction. Irradiation while moving, the incident angle θ of the rectangular beam is the wavelength λ of the second laser beam, the width w of a row of crystal grains formed by the irradiation of the rectangular beam, and the periodic energy distribution. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein sin θ = λ / p (where p = 2w) is satisfied when the pitch is p.
【請求項11】 照射面またはその近傍において長軸方
向に周期的なエネルギー分布を有する矩形状ビームを半
導体膜に照射する工程を有することを特徴とする半導体
装置の作製方法。
11. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of irradiating a semiconductor film with a rectangular beam having a periodic energy distribution in a major axis direction at or near an irradiation surface.
【請求項12】 照射面またはその近傍において長軸方
向に周期的なエネルギー分布を有する矩形状ビームを半
導体膜に照射する工程を有し、前記矩形状ビームは前記
半導体膜に対して、前記長軸方向に相対的に移動しなが
ら照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
12. A method of irradiating a semiconductor film with a rectangular beam having a periodic energy distribution in a major axis direction on or near an irradiation surface, wherein the rectangular beam is applied to the semiconductor film by the long beam. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein irradiation is performed while relatively moving in an axial direction.
【請求項13】 照射面またはその近傍において長軸方
向に周期的なエネルギー分布を有する矩形状ビームを半
導体膜に照射する工程を有し、前記矩形状ビームは前記
半導体膜に対して、前記長軸方向に相対的に移動しなが
ら照射し、前記矩形状ビームの1パルス毎の前記半導体
膜に対する相対的な移動距離は、前記矩形状ビームの照
射により形成される結晶粒の列の幅w、前記周期的なエ
ネルギー分布のピッチp、自然数mであるとき、mp±
wであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
13. A method of irradiating a semiconductor film with a rectangular beam having a periodic energy distribution in a major axis direction on or near an irradiation surface, wherein the rectangular beam is applied to the semiconductor film by the long beam. Irradiation is performed while relatively moving in the axial direction, and the relative movement distance of the rectangular beam with respect to the semiconductor film for each pulse is a width w of a row of crystal grains formed by the irradiation of the rectangular beam, When the pitch p of the periodic energy distribution is a natural number m, mp ±
w, a method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項14】 第1のレーザ光を複数の第2のレーザ
光に分割する段階と、複数の前記第2のレーザ光を合成
して、照射面またはその近傍において長軸方向に周期的
なエネルギー分布を有する矩形状ビームを形成する段階
と、前記矩形状ビームを半導体膜に照射する段階と、を
有し、前記矩形状ビームの入射角θは、前記第2のレー
ザ光の波長λ、前記矩形状ビームの照射により形成され
る結晶粒の列の幅w、前記周期的なエネルギー分布のピ
ッチpであるとき、sinθ=λ/p(但し、p=2
w)を満たすことを特徴とする半導体装置の作製方法。
14. A step of dividing a first laser beam into a plurality of second laser beams, and synthesizing the plurality of second laser beams to form a plurality of second laser beams periodically in a major axis direction at or near an irradiation surface. Forming a rectangular beam having an energy distribution, and irradiating the semiconductor film with the rectangular beam, wherein an incident angle θ of the rectangular beam is a wavelength λ of the second laser light, When the width w of the row of crystal grains formed by the irradiation of the rectangular beam and the pitch p of the periodic energy distribution are sin θ = λ / p (where p = 2
a method for manufacturing a semiconductor device, which satisfies w).
【請求項15】 第1のレーザ光を複数の第2のレーザ
光に分割する段階と、複数の前記第2のレーザ光を合成
して、照射面またはその近傍において長軸方向に周期的
なエネルギー分布を有する矩形状ビームを形成する段階
と、前記矩形状ビームを半導体膜に照射する段階と、を
有し、前記矩形状ビームは前記半導体膜に対して、前記
長軸方向に相対的に移動しながら照射し、前記矩形状ビ
ームの入射角θは、前記第2のレーザ光の波長λ、前記
矩形状ビームの照射により形成される結晶粒の列の幅
w、前記周期的なエネルギー分布のピッチpであると
き、sinθ=λ/p(但し、p=2w)を満たすこと
を特徴とする半導体装置の作製方法。
15. A step of dividing a first laser beam into a plurality of second laser beams, and synthesizing the plurality of second laser beams to form a plurality of second laser beams periodically in a major axis direction on or near an irradiation surface. Forming a rectangular beam having an energy distribution, and irradiating the semiconductor film with the rectangular beam, wherein the rectangular beam is relative to the semiconductor film in the major axis direction. Irradiation while moving, the incident angle θ of the rectangular beam is the wavelength λ of the second laser beam, the width w of a row of crystal grains formed by the irradiation of the rectangular beam, and the periodic energy distribution. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein sin θ = λ / p (where p = 2w) is satisfied when the pitch is p.
【請求項16】 請求項1乃至3のいずれか一項におい
て、前記レーザ光における周期的なエネルギー分布は、
レーザ発振器から発振されたレーザ光が光学系により干
渉して形成されたものであることを特徴とする半導体装
置の作製方法。
16. The periodic energy distribution in the laser light according to claim 1, wherein:
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein laser light emitted from a laser oscillator is formed by interference with an optical system.
【請求項17】 請求項4または請求項5において、前
記第3のレーザ光における周期的なエネルギー分布は、
複数の前記第2のレーザ光が光学系により干渉して形成
されたものであることを特徴とする半導体装置の作製方
法。
17. The periodic energy distribution in the third laser light according to claim 4 or 5,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a plurality of the second laser beams are formed by interference by an optical system.
【請求項18】 請求項6乃至8および請求項11乃至
13のいずれか一項において、前記矩形状ビームにおけ
る周期的なエネルギー分布は、レーザ発振器から発振さ
れたレーザ光が光学系により干渉して形成されたもので
あることを特徴とする半導体装置の作製方法。
18. The periodic energy distribution in the rectangular beam according to any one of claims 6 to 8 and 11 to 13, wherein a laser beam emitted from a laser oscillator interferes with an optical system. A method for manufacturing a semiconductor device, which is formed.
【請求項19】 請求項9または請求項10または請求
項14または請求項15において、前記矩形状ビームに
おける周期的なエネルギー分布は、複数の前記第2のレ
ーザ光が光学系により干渉して形成されたものであるこ
とを特徴とする半導体装置の作製方法。
19. The periodic energy distribution in the rectangular beam according to claim 9, 10, 10, 14, or 15, wherein the plurality of second laser beams interfere with each other by an optical system. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項20】 請求項16乃至19のいずれか一項に
おいて、前記光学系は、シリンドリカルアレイレンズ、
またはシリンドリカルレンズ、またはシリンドリカルア
レイレンズおよびシリンドリカルレンズの両方を含むこ
とを特徴とする半導体装置の作製方法。
20. The optical device according to claim 16, wherein the optical system is a cylindrical array lens,
Alternatively, a method for manufacturing a semiconductor device including a cylindrical lens, or both a cylindrical array lens and a cylindrical lens.
【請求項21】 請求項16乃至19のいずれか一項に
おいて、前記光学系は、ハーフミラーを含むことを特徴
とする半導体装置の作製方法。
21. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 16, wherein the optical system includes a half mirror.
【請求項22】 請求項16乃至19のいずれか一項に
おいて、前記光学系は、ミラーを含むことを特徴とする
半導体装置の作製方法。
22. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 16, wherein the optical system includes a mirror.
【請求項23】 請求項16乃至19のいずれか一項に
おいて、前記光学系は、スリットを含むことを特徴とす
る半導体装置の作製方法。
23. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 16, wherein the optical system includes a slit.
【請求項24】 請求項1乃至3のいずれか一項におい
て、前記レーザ光は、Nd:YAGレーザ、Nd:YL
Fレーザ、Nd:YVO4レーザ、もしくはNd:YA
lO3レーザから選ばれた一種から発振されたレーザ光
であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
24. The laser device according to claim 1, wherein the laser beam is an Nd: YAG laser, and Nd: YL.
F laser, Nd: YVO 4 laser, or Nd: YA
A method for manufacturing a semiconductor device, which is laser light oscillated from one kind selected from an IO 3 laser.
【請求項25】 請求項4乃至15のいずれか一項にお
いて、前記第1のレーザ光は、Nd:YAGレーザ、N
d:YLFレーザ、Nd:YVO4レーザ、もしくはN
d:YAlO3レーザから選ばれた一種から発振された
レーザ光であることを特徴とする半導体装置の作製方
法。
25. The method according to claim 4, wherein the first laser beam is an Nd: YAG laser,
d: YLF laser, Nd: YVO 4 laser, or N
d: A method for manufacturing a semiconductor device, which is a laser beam oscillated from a type selected from YAlO 3 lasers.
【請求項26】 請求項1乃至3のいずれか一項におい
て、前記レーザ光の波長は370〜650nmの範囲で
あることを特徴とする半導体装置の作製方法。
26. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a wavelength of the laser light is in a range of 370 to 650 nm.
【請求項27】 請求項4または請求項5において、前
記レーザ光の波長は370〜650nmの範囲であるこ
とを特徴とする半導体装置の作製方法。
27. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein a wavelength of the laser light is in a range of 370 to 650 nm.
【請求項28】 請求項6乃至15のいずれか一項にお
いて、前記矩形状ビームの波長は370〜650nmの
範囲であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
28. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein a wavelength of the rectangular beam is in a range of 370 to 650 nm.
【請求項29】 請求項1乃至15のいずれか一項にお
いて、前記半導体膜は珪素を含む膜であることを特徴と
する半導体装置の作製方法。
29. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor film is a film containing silicon.
【請求項30】 請求項1乃至29のいずれか一項にお
いて、前記半導体装置は、液晶表示装置または発光装置
であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
30. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a liquid crystal display device or a light emitting device.
【請求項31】 請求項1乃至29のいずれか一項にお
いて、前記半導体装置は、携帯電話、ビデオカメラ、デ
ジタルカメラ、プロジェクター、ゴーグル型ディスプレ
イ、パーソナルコンピュータ、DVDプレイヤー、電子
書籍、または携帯型情報端末であることを特徴とする半
導体装置の作製方法。
31. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a mobile phone, a video camera, a digital camera, a projector, a goggle type display, a personal computer, a DVD player, an electronic book, or portable information. A method for manufacturing a semiconductor device, which is a terminal.
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