JP2003289080A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method of manufacturing semiconductor device

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JP2003289080A
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舜平 山崎
Koichiro Tanaka
幸一郎 田中
Hidekazu Miyairi
秀和 宮入
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method by which a semiconductor device can be manufactured by using a laser-beam crystallization method which can prevent the remarkable fall of the mobility of a TFT due to grain boundaries formed in the channel forming region of the TFT, the decrease of an on-current, and the increase of an off-current, and to provide a semiconductor device manufactured by the method. <P>SOLUTION: After a semiconductor film is formed so that the channel width of the film becomes almost equal to each width of crystal grains formed by using a continuously oscillated laser beam in the direction perpendicular to the scanning direction of the laser beam, single crystallinity is obtained in the channel forming region by irradiating the semiconductor film with the laser beam by aligning the moving direction of carriers with the scanning direction of the laser beam. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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、結晶構造を有する
半導体膜を用いて構成される半導体装置に係り、絶縁表
面上に結晶成長させた結晶質半導体膜を有する電界効果
型トランジスタ、特に薄膜トランジスタを用いた半導体
装置及び半導体装置の作製方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device formed by using a semiconductor film having a crystal structure, and more particularly to a field effect transistor, particularly a thin film transistor, having a crystalline semiconductor film grown on an insulating surface. The present invention relates to a used semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、基板上にTFTを形成する技術が
大幅に進歩し、アクティブマトリクス型の半導体表示装
置への応用開発が進められている。特に、多結晶半導体
膜を用いたTFTは、従来の非晶質半導体膜を用いたT
FTよりも電界効果移動度(モビリティともいう)が高
いので、高速動作が可能である。そのため、従来基板の
外に設けられた駆動回路で行っていた画素の制御を、画
素と同一の基板上に形成した駆動回路で行うことが可能
である。
2. Description of the Related Art In recent years, a technique for forming a TFT on a substrate has greatly advanced, and application development to an active matrix type semiconductor display device has been advanced. In particular, a TFT using a polycrystalline semiconductor film is a TFT using a conventional amorphous semiconductor film.
Since the field effect mobility (also referred to as mobility) is higher than that of FT, high speed operation is possible. Therefore, it is possible to control a pixel, which is conventionally performed by a drive circuit provided outside the substrate, by a drive circuit formed on the same substrate as the pixel.

【0003】ところで半導体装置に用いる基板は、コス
トの面から単結晶シリコン基板よりも、ガラス基板が有
望視されている。ガラス基板は耐熱性に劣り、熱変形し
やすい。そのため、ガラス基板上にポリシリコンTFT
を形成する場合において、半導体膜の結晶化にレーザー
アニールを用いることは、ガラス基板の熱変形を避ける
のに非常に有効である。
As a substrate used for a semiconductor device, a glass substrate is considered more promising than a single crystal silicon substrate in terms of cost. The glass substrate has poor heat resistance and is easily deformed by heat. Therefore, the polysilicon TFT is mounted on the glass substrate.
In the case of forming a film, using laser annealing for crystallizing the semiconductor film is very effective in avoiding thermal deformation of the glass substrate.

【0004】レーザーアニールの特徴は、輻射加熱或い
は伝導加熱を利用するアニール法と比較して処理時間を
大幅に短縮できることや、半導体又は半導体膜を選択
的、局所的に加熱して、基板に殆ど熱的損傷を与えない
ことなどが上げられている。
Laser annealing is characterized by the fact that the processing time can be greatly shortened as compared with the annealing method using radiant heating or conduction heating, and that the semiconductor or semiconductor film is heated selectively and locally, so that almost no substrate is heated. It is mentioned that it does not cause thermal damage.

【0005】なお、ここでいうレーザーアニール法と
は、半導体基板又は半導体膜に形成された損傷層を再結
晶化する技術や、基板上に形成された半導体膜を結晶化
させる技術を指している。また、半導体基板又は半導体
膜の平坦化や表面改質に適用される技術も含んでいる。
適用されるレーザー発振装置は、エキシマレーザーに代
表される気体レーザー発振装置、YAGレーザーに代表
される固体レーザー発振装置であり、レーザー光の照射
によって半導体の表面層を数十ナノ〜数十マイクロ秒程
度のごく短時間加熱して結晶化させるものとして知られ
ている。
The laser annealing method here means a technique of recrystallizing a damaged layer formed on a semiconductor substrate or a semiconductor film, or a technique of crystallizing a semiconductor film formed on a substrate. . It also includes techniques applied to the flattening and surface modification of semiconductor substrates or semiconductor films.
The applicable laser oscillators are gas laser oscillators represented by excimer lasers and solid-state laser oscillators represented by YAG lasers, which irradiate a laser beam on a surface layer of a semiconductor for tens of nanoseconds to tens of microseconds. It is known to be heated and crystallized for a very short time.

【0006】レーザーはその発振方法により、パルス発
振と連続発振の2種類に大別される。パルス発振のレー
ザーは出力エネルギーが比較的高いため、レーザービー
ムの大きさを数cm2以上として量産性を上げることが
できる。特に、レーザービームの形状を光学系を用いて
加工し、長さ10cm以上の線状にすると、基板へのレ
ーザー光の照射を効率的に行うことができ、量産性をさ
らに高めることができる。そのため、半導体膜の結晶化
には、パルス発振のレーザーを用いるのが主流となりつ
つあった。
Lasers are roughly classified into two types, pulse oscillation and continuous oscillation, depending on the oscillation method. Since the pulsed laser has a relatively high output energy, it is possible to improve the mass productivity by setting the size of the laser beam to several cm 2 or more. In particular, when the laser beam is processed into a linear shape having a length of 10 cm or more by using an optical system, the substrate can be efficiently irradiated with laser light, and mass productivity can be further improved. Therefore, it has been becoming mainstream to use a pulsed laser for crystallization of the semiconductor film.

【0007】しかし近年では、半導体膜の結晶化におい
てパルス発振のレーザーよりも連続発振のレーザーを用
いる方が、半導体膜内に形成される結晶の粒径が大きく
なることが見出された。半導体膜内の結晶粒径が大きく
なると、該半導体膜を用いて形成されるTFTの移動度
が高くなる。そのため、連続発振のレーザーはにわかに
脚光を浴び始めている。
However, in recent years, it has been found that the grain size of crystals formed in the semiconductor film becomes larger when a continuous wave laser is used in crystallization of the semiconductor film than when a pulsed laser is used. The larger the crystal grain size in the semiconductor film, the higher the mobility of the TFT formed using the semiconductor film. Therefore, continuous wave lasers are suddenly beginning to come into the limelight.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】パルス発振と連続発振
とに大別されるレーザーアニール法を用いて作製される
結晶質半導体膜は、一般的に複数の結晶粒が集合して形
成される。その結晶粒の位置と大きさはランダムなもの
であり、結晶粒の位置や大きさを指定して結晶質半導体
膜を形成する事は難しい。そのため前記結晶質半導体膜
を島状にパターニングすることで形成された活性層中に
は、結晶粒の界面(粒界)が存在することがある。
A crystalline semiconductor film produced by a laser annealing method, which is roughly classified into pulse oscillation and continuous oscillation, is generally formed by assembling a plurality of crystal grains. The position and size of the crystal grains are random, and it is difficult to form the crystalline semiconductor film by specifying the position and size of the crystal grains. Therefore, an interface (grain boundary) of crystal grains may exist in the active layer formed by patterning the crystalline semiconductor film in an island shape.

【0009】例えば一般的に、連続発振のレーザー光を
用いると、幅1〜2μmの結晶粒をレーザー光の走査方
向に沿って数十μmの長さにまで成長させることが可能
である。しかし、その結晶粒が形成される位置及び大き
さを揃えることは難しく、TFTのチャネル形成領域に
おける粒界の位置を制御するのは非常に難しかった。
For example, generally, when continuous wave laser light is used, it is possible to grow crystal grains having a width of 1 to 2 μm to a length of several tens μm along the scanning direction of the laser light. However, it is difficult to make the positions and sizes of the crystal grains uniform, and it is very difficult to control the positions of grain boundaries in the channel formation region of the TFT.

【0010】結晶粒内と異なり、粒界には非晶質構造や
結晶欠陥などに起因する再結合中心や捕獲中心が多数存
在している。そして、隣り合う結晶粒において結晶の配
向が互いに異なると、この再結合中心や捕獲中心の数が
増える傾向にある。捕獲中心にキャリアがトラップされ
ると、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が低下するこ
とが知られている。よって、TFTの活性層、特にチャ
ネル形成領域中に、互いに配向の異なる結晶粒が隣り合
って形成された粒界が存在すると、TFTの移動度が著
しく低下したり、オン電流が低減したり、また粒界にお
いて電流が流れるためにオフ電流が増加したりと、TF
Tの特性に重大な影響を及ぼす。また同じ特性が得られ
ることを前提に作製された複数のTFTにおいて、活性
層中の粒界の有無によって特性がばらついたりする。
Unlike in the crystal grains, a large number of recombination centers and trap centers due to the amorphous structure and crystal defects are present in the grain boundaries. When the crystal orientations of adjacent crystal grains are different from each other, the number of recombination centers and trap centers tends to increase. It is known that when carriers are trapped in the trap center, the potential of the grain boundary rises and becomes a barrier against the carriers, so that the current transport characteristics of the carriers deteriorate. Therefore, when there is a grain boundary formed by adjacent crystal grains having different orientations in the active layer of the TFT, particularly in the channel formation region, the mobility of the TFT is significantly lowered, the on-current is reduced, In addition, the off current increases due to the flow of current at the grain boundaries, and TF
It has a significant effect on the properties of T. Further, in a plurality of TFTs manufactured on the assumption that the same characteristics are obtained, the characteristics may vary depending on the presence or absence of grain boundaries in the active layer.

【0011】半導体膜にレーザー光を照射したときに、
得られる結晶粒の位置、大きさ及び配向がランダムにな
るのは、以下の理由による。レーザー光の照射によって
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る。そして時間の経過と
共に、完全溶融領域において無数の結晶核が発生し、該
結晶核からそれぞれ結晶が成長する。この結晶核の発生
する位置は無作為であるため、不均一に結晶核が分布す
る。そして、互いの結晶粒がぶつかり合ったところで結
晶成長が終了するため、結晶粒の位置、大きさ、及び配
向は、ランダムなものとなる。
When the semiconductor film is irradiated with laser light,
The position, size and orientation of the obtained crystal grains are random for the following reasons. It takes some time for solid phase nucleation to occur in the liquid semiconductor film which is completely melted by the irradiation of laser light. Then, with the passage of time, innumerable crystal nuclei are generated in the completely melted region, and crystals grow from the crystal nuclei. Since the positions where the crystal nuclei are generated are random, the crystal nuclei are unevenly distributed. Then, since the crystal growth ends when the crystal grains hit each other, the position, size, and orientation of the crystal grains are random.

【0012】よって、TFTの特性に重大な影響を及ぼ
すチャネル形成領域を、粒界の影響を排除して単一な結
晶性を有する結晶粒で形成することが理想的であるが、
粒界の存在しない非晶質珪素膜をレーザーアニール法で
形成するのは殆ど不可能であった。そのためレーザーア
ニール法を用いて結晶化された結晶質珪素膜を活性層と
するTFTで、単結晶シリコン基板に作製されるMOS
トランジスタの特性と同等なものは、今日まで得られて
いない。
Therefore, it is ideal to form the channel forming region, which has a great influence on the characteristics of the TFT, by removing the influence of the grain boundary and using crystal grains having a single crystallinity.
It was almost impossible to form an amorphous silicon film having no grain boundary by a laser annealing method. Therefore, a TFT using a crystalline silicon film crystallized by a laser annealing method as an active layer is a MOS manufactured on a single crystal silicon substrate.
No equivalent to the characteristics of transistors has been obtained to date.

【0013】本発明は上述した問題に鑑み、TFTのチ
ャネル形成領域に形成された粒界によりTFTの移動度
が著しく低下したり、オン電流が低減したり、オフ電流
が増加したりするのを防ぐことができるレーザー結晶化
法を用いた半導体装置の作製方法及び該作製方法を用い
て形成された半導体装置の提供を課題とする。
In view of the above problems, the present invention prevents the mobility of the TFT from being significantly reduced, the on-current to be reduced, and the off-current to be increased due to the grain boundaries formed in the channel formation region of the TFT. An object is to provide a method for manufacturing a semiconductor device using a laser crystallization method that can be prevented, and a semiconductor device formed using the manufacturing method.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、キャリア
が移動する方向に対して垂直な方向におけるチャネル形
成領域の幅、所謂チャネル幅を、連続発振のレーザー光
によって形成される結晶粒の、レーザー光の走査方向と
垂直な方向における幅と同じ程度の大きさになるような
半導体膜を成膜し、該半導体膜にキャリアが移動する方
向と走査方向を合わせてレーザー光を照射することで、
チャネル形成領域において単一な結晶性が得られるので
はないかと考えた。
The present inventors have defined the width of a channel formation region in the direction perpendicular to the direction in which carriers move, the so-called channel width, to the crystal grain formed by continuous wave laser light. To form a semiconductor film having a size approximately equal to the width of the laser light in the direction perpendicular to the scanning direction and irradiate the semiconductor film with the laser light in the same direction as the carrier moves and the scanning direction. so,
We considered that a single crystallinity could be obtained in the channel formation region.

【0015】これは、チャネル幅と結晶粒の幅を同じ大
きさにすることで、1つの結晶粒を他の結晶粒とぶつか
ることなく成長させ、1つのチャネル形成領域を形成す
ることができるためである。なお、結晶粒の幅は、レー
ザー光のレーザービームの形状やそのエネルギー分布、
送り幅、及び走査速度等によって変わってくるが、一般
的には1〜2μm程度である。
This is because by making the channel width and the crystal grain width the same, it is possible to grow one crystal grain without colliding with another crystal grain and form one channel formation region. Is. Incidentally, the width of the crystal grain, the shape of the laser beam of the laser light and its energy distribution,
Although it varies depending on the feed width, the scanning speed, etc., it is generally about 1 to 2 μm.

【0016】1つの単結晶でチャネル形成領域を形成す
ることで、チャネル形成領域に粒界が形成されるのを防
ぐことができるので、粒界によりオン電流が低減した
り、オフ電流が増加したり、複数のTFTにおいて特性
がばらついたりするのを防ぐことができる。
By forming the channel forming region with one single crystal, it is possible to prevent the grain boundary from being formed in the channel forming region, so that the on current is reduced or the off current is increased by the grain boundary. Or, it is possible to prevent the characteristics from varying in a plurality of TFTs.

【0017】そして本発明ではさらに、複数の上記チャ
ネル形成領域が1つのソース領域と、1つのドレイン領
域の間に挟まれるようなTFTを形成することもでき
る。上記構成によって、チャネル幅(この場合全てのチ
ャネル形成領域のチャネル幅の和)のわりに、チャネル
形成領域とゲート絶縁膜とが接している部分の面積を大
きくすることができ、より大きなオン電流を得ることが
できる。また、複数のチャネル形成領域を形成すること
で、TFTの駆動時にチャネル形成領域において発生し
た熱を、より効率的に放射することができる。なお本明
細書においてゲート絶縁膜とは、活性層とゲート電極の
間に設けられた絶縁膜の、活性層及びゲート電極と重な
っている部分を意味する。
Further, in the present invention, it is possible to form a TFT in which the plurality of channel forming regions are sandwiched between one source region and one drain region. With the above structure, the area of the portion where the channel formation region is in contact with the gate insulating film can be increased instead of the channel width (in this case, the sum of the channel widths of all the channel formation regions), and a larger on-current can be obtained. Obtainable. Moreover, by forming a plurality of channel formation regions, heat generated in the channel formation regions during driving of the TFT can be radiated more efficiently. Note that in this specification, a gate insulating film means a portion of an insulating film provided between an active layer and a gate electrode, which overlaps with the active layer and the gate electrode.

【0018】また、1つの単結晶からチャネル形成領域
が形成されるため、各チャネル形成領域において結晶の
配向が均一になる。よってチャネル形成領域に接して形
成されるゲート絶縁膜の膜質も均一になるので、界面準
位密度が低くなり、よってTFTの移動度を向上させ、
かつ素子の歩留り及びバラツキを抑えて信頼性を著しく
向上させることができる。なお、チャネル形成領域のキ
ャリアが移動する方向における長さ、所謂チャネル長が
長くなると、結晶粒の結晶軸が回転することで配向が変
化する場合も有り得る。しかしこの場合においても、チ
ャネル形成領域内に複数の結晶粒が存在する場合と比
べ、配向が均一であると言える。
Since the channel forming region is formed from one single crystal, the crystal orientation is uniform in each channel forming region. Therefore, the film quality of the gate insulating film formed in contact with the channel formation region becomes uniform, so that the interface state density becomes low and thus the mobility of the TFT is improved,
In addition, the yield and variation of the device can be suppressed and the reliability can be remarkably improved. Note that if the length of the channel formation region in the direction in which carriers move, that is, the so-called channel length, becomes longer, the orientation may change due to rotation of the crystal axes of the crystal grains. However, even in this case, it can be said that the orientation is uniform as compared with the case where a plurality of crystal grains exist in the channel formation region.

【0019】なお、レーザー光の照射の後、基板上から
見た半導体膜のエッジの近傍において、微結晶が形成さ
れ、結晶の粒界に沿って突起した部分(リッジ)が出現
することがある。例えば、パルス発振のエキシマレーザ
ーでは半導体膜の厚さにもよるが、エッジの近傍におい
て粒径が0.1μm未満の微結晶が多く見られ、中心部
に形成される結晶粒に比べてその粒径が小さくなる傾向
がある。これはエッジの近傍と中心部とで、レーザー光
により与えられた熱の、基板への拡散のし方が異なるた
めではないかと考えられている。
After irradiation with laser light, microcrystals may be formed in the vicinity of the edge of the semiconductor film as seen from above the substrate, and protrusions (ridges) may appear along the crystal grain boundaries. . For example, in a pulse oscillation excimer laser, although depending on the thickness of the semiconductor film, many fine crystals with a grain size of less than 0.1 μm are found in the vicinity of the edge, and the grain size is smaller than that in the central portion. The diameter tends to be smaller. It is considered that this is because the heat given by the laser light diffuses into the substrate differently in the vicinity of the edge and in the central portion.

【0020】よって本発明では、レーザー光による結晶
化の後に、エッジの近傍の結晶性が芳しくない部分をパ
ターニングにより取り除き、単一な結晶性を有するチャ
ネル形成領域を形成するようにしても良い。このとき、
チャネル形成領域の側面がテーパー形状を有するように
すると、その上に形成されるゲート絶縁膜やゲート電極
が段差の部分において膜切れを起こすのを防ぐこそがで
きる。
Therefore, in the present invention, after crystallizing by laser light, a portion having poor crystallinity near the edge may be removed by patterning to form a channel forming region having a single crystallinity. At this time,
When the side surface of the channel formation region has a tapered shape, it is possible to prevent the gate insulating film and the gate electrode formed thereon from being broken at the step portion.

【0021】なお、半導体膜のいずれの部分をパターニ
ングで除去して、単一な結晶性を有するチャネル形成領
域を形成するのかは、設計者が適宜定めることができ
る。よって、パターニング後のチャネル形成領域内に、
チャネル長方向にまたがって存在している1つの結晶粒
の他に、チャネル形成領域のエッジの近傍に多少微結晶
が存在していたとしても、チャネル形成領域は単一な結
晶性を有しているといえる。
Note that the designer can appropriately determine which part of the semiconductor film is to be removed by patterning to form a channel formation region having a single crystallinity. Therefore, in the channel formation region after patterning,
In addition to one crystal grain existing in the channel length direction, even if some crystallites exist near the edge of the channel formation region, the channel formation region has a single crystallinity. Can be said to be.

【0022】なお、レーザー光のレーザービームのエッ
ジの近傍は、中央付近に比べて一般的にエネルギー密度
が低く、半導体膜の結晶性も劣る場合が多い。そのため
レーザー光を走査する際に、後にTFTのチャネル形成
領域となる部分と、その軌跡のエッジとが重ならないよ
うにするのが望ましい。
The energy density near the edge of the laser beam of the laser light is generally lower than that near the center, and the crystallinity of the semiconductor film is often inferior. Therefore, when scanning with laser light, it is desirable that the portion that will later become the channel formation region of the TFT and the edge of its locus do not overlap.

【0023】そこで本発明では、まず設計の段階で得ら
れた、基板上面から見た半導体膜の形状のデータ(パタ
ーン情報)を記憶手段に記憶する。そしてそのパターン
情報と、レーザー光のレーザービームの走査方向と垂直
な方向における幅とから、少なくともTFTのチャネル
形成領域となる部分と、レーザー光の軌跡のエッジとが
重ならないように、レーザー光の走査経路を決定する。
そして、マーカーを基準として基板の位置を合わせ、決
定された走査経路にしたがってレーザー光を基板上の半
導体膜に対して照射する。
Therefore, in the present invention, first, the data (pattern information) of the shape of the semiconductor film viewed from the upper surface of the substrate, which is obtained in the design stage, is stored in the storage means. Then, based on the pattern information and the width of the laser beam in the direction perpendicular to the scanning direction of the laser beam, at least the portion to be the channel forming region of the TFT and the edge of the laser beam trajectory do not overlap with each other. Determine the scan path.
Then, the position of the substrate is aligned with the marker as a reference, and the semiconductor film on the substrate is irradiated with laser light according to the determined scanning path.

【0024】上記構成により、基板全体にレーザー光を
照射するのではなく、少なくとも必要不可欠な部分にの
みレーザー光を走査するようにすることができる。よっ
て、不必要な部分にレーザー光を照射するための時間を
省くことができ、よって、レーザー光照射にかかる時間
を短縮化することができ、なおかつ基板の処理速度を向
上させることができる。また不必要な部分にレーザー光
を照射し、基板にダメージが与えられるのを防ぐことが
できる。
With the above structure, it is possible to scan the laser light only on at least an indispensable part, instead of irradiating the whole substrate with the laser light. Therefore, the time for irradiating the unnecessary portion with the laser light can be saved, and thus the time required for irradiating the laser light can be shortened and the processing speed of the substrate can be improved. Further, it is possible to prevent unnecessary damage to the substrate by irradiating unnecessary portions with laser light.

【0025】なお、マーカーは、基板を直接レーザー光
等によりエッチングすることで形成しても良いし、半導
体膜を形成する際に、同時に絶縁膜の一部にマーカーを
形成するようにしても良い。また、実際に形成された半
導体膜の形状をCCD等の撮像素子を用いて読み取り、
データとして第1の記憶手段に記憶し、第2の記憶手段
に設計の段階で得られた半導体膜のパターン情報を記憶
し、第1の記憶手段に記憶されているデータと、第2の
記憶手段に記憶されているパターン情報とを照合するこ
とで、基板の位置合わせを行うようにしても良い。
The marker may be formed by directly etching the substrate with a laser beam or the like, or at the same time as forming the semiconductor film, the marker may be formed on a part of the insulating film. . In addition, the shape of the actually formed semiconductor film is read using an image sensor such as a CCD,
The data stored in the first storage means as the data, the pattern information of the semiconductor film obtained in the design stage in the second storage means, and the data stored in the first storage means and the second storage The substrate may be aligned by collating it with the pattern information stored in the means.

【0026】絶縁膜の一部にマーカーを形成したり、絶
縁膜の形状をマーカーとして用いることで、マーカー用
のマスクを1枚減らすことができ、なおかつ基板にレー
ザー光で形成するよりもよりも、正確な位置にマーカー
を形成することができ、位置合わせの精度を向上させる
ことができる。
By forming a marker on a part of the insulating film or using the shape of the insulating film as a marker, the number of masks for the marker can be reduced by one, and moreover, it is possible to reduce the number of masks on the substrate by laser light. The marker can be formed at an accurate position, and the alignment accuracy can be improved.

【0027】なお、レーザー光のエネルギー密度は、一
般的には完全に均一ではなく、レーザービーム内の位置
によりその高さが変わる。本発明では、最低限チャネル
形成領域となる部分全体に、一定のエネルギー密度のレ
ーザー光を照射することが必要である。よって本発明で
は、レーザー光の走査により、均一なエネルギー密度を
有する領域が、最低限チャネル形成領域となる部分、よ
り好ましくは活性層となる半導体膜全体と完全に重なる
ような、エネルギー密度の分布を有するレーザービーム
を用いることが必要である。上記エネルギー密度の条件
を満たすためには、レーザービームの形状を、矩形また
は線形等にすることが望ましいと考えられる。
The energy density of the laser light is generally not completely uniform, and its height changes depending on the position within the laser beam. In the present invention, it is necessary to irradiate the laser beam having a constant energy density over the entire area that is the minimum channel formation region. Therefore, in the present invention, the energy density distribution is such that a region having a uniform energy density is completely overlapped with a portion which becomes a channel formation region, more preferably the entire semiconductor film which becomes an active layer, by scanning with laser light. It is necessary to use a laser beam having In order to satisfy the condition of the energy density, it is considered desirable to make the shape of the laser beam rectangular or linear.

【0028】さらにスリットを介し、レーザービームの
うちエネルギー密度の低い部分を遮蔽するようにしても
良い。スリットを用いることで、比較的均一なエネルギ
ー密度のレーザー光をチャネル形成領域全体に照射する
ことができ、結晶化を均一に行うことができる。またス
リットを設けることで、絶縁膜または半導体膜のパター
ン情報によって部分的にレーザービームの幅を変えるこ
とができ、チャネル形成領域、さらにはTFTの活性層
のレイアウトにおける制約を小さくすることができる。
なおレーザービームの幅とは、走査方向と垂直な方向に
おけるレーザービームの長さを意味する。
Further, a portion of the laser beam having a low energy density may be shielded through a slit. By using the slit, laser light having a relatively uniform energy density can be applied to the entire channel formation region, and crystallization can be performed uniformly. Further, by providing the slits, the width of the laser beam can be partially changed depending on the pattern information of the insulating film or the semiconductor film, and restrictions on the layout of the channel formation region and the active layer of the TFT can be reduced.
The width of the laser beam means the length of the laser beam in the direction perpendicular to the scanning direction.

【0029】また複数のレーザー発振装置から発振され
たレーザー光を合成することで得られた1つのレーザー
ビームを、レーザー結晶化に用いても良い。上記構成に
より、各レーザー光のエネルギー密度の弱い部分を補い
合うことができる。
Further, one laser beam obtained by synthesizing laser beams emitted from a plurality of laser oscillators may be used for laser crystallization. With the above configuration, it is possible to compensate for the weak energy density of each laser beam.

【0030】また半導体膜を成膜した後、大気に曝さな
いように(例えば希ガス、窒素、酸素等の特定されたガ
ス雰囲気または減圧雰囲気にする)レーザー光の照射を
行い、半導体膜を結晶化させても良い。上記構成によ
り、クリーンルーム内における分子レベルでの汚染物
質、例えば空気の清浄度を高めるためのフィルター内に
含まれるボロン等が、レーザー光による結晶化の際に半
導体膜に混入するのを防ぐことができる。
After the semiconductor film is formed, laser light is irradiated so as not to be exposed to the air (for example, a specified gas atmosphere of a rare gas, nitrogen, oxygen, or a reduced pressure atmosphere) is irradiated to crystallize the semiconductor film. You may make it. With the above structure, it is possible to prevent contaminants at the molecular level in the clean room, such as boron contained in the filter for improving the cleanliness of air, from being mixed into the semiconductor film during crystallization by laser light. it can.

【0031】なお、本発明は、サブミクロン単位の半導
体素子にも応用することができる。
The present invention can also be applied to a semiconductor device in the submicron unit.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】次に、図1を用いて、本発明で用
いられる半導体装置の作製方法について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, a method for manufacturing a semiconductor device used in the present invention will be described with reference to FIGS.

【0033】まず、図1(A)に示すように基板100
上に絶縁膜101を形成する。絶縁膜101は酸化珪素
膜、酸化窒化珪素膜、窒化珪素膜等を用いることができ
る。なお、アルカリ金属などの不純物が後に形成される
半導体膜内に取り込まれるのを防ぐことができ、後の処
理温度に耐え得る絶縁性を有する膜であれば、これらの
他の絶縁膜を用いても良い。また2つ以上の膜の積層構
造であってもよい。
First, as shown in FIG.
An insulating film 101 is formed thereover. As the insulating film 101, a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, a silicon nitride film, or the like can be used. Note that any other insulating film can be used as long as it can prevent impurities such as an alkali metal from being taken into a semiconductor film to be formed later and has an insulating property that can withstand a subsequent treatment temperature. Is also good. Further, it may have a laminated structure of two or more films.

【0034】基板100は、後の工程の処理温度に耐え
うる材質であれば良く、例えば石英基板、シリコン基
板、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基板を用いることができ
る。また、処理温度に耐えうる程度に耐熱性を有するプ
ラスチック基板を用いてもよい。
The substrate 100 may be made of any material that can withstand the processing temperature of the subsequent steps, for example, the surface of a quartz substrate, a silicon substrate, a glass substrate such as barium borosilicate glass or aluminoborosilicate glass, a metal substrate or a stainless steel substrate. A substrate on which an insulating film is formed can be used. Alternatively, a plastic substrate having heat resistance high enough to withstand the treatment temperature may be used.

【0035】次に、絶縁膜101を覆うように25〜8
0nm(好ましくは30〜60nm)の厚さで半導体膜
を形成する。半導体膜は公知の手段(スパッタ法、LP
CVD法、プラズマCVD法等)により成膜することが
できる。なお、半導体膜は非晶質半導体膜であっても良
いし、微結晶半導体膜、結晶質半導体膜であっても良
い。また珪素だけではなくシリコンゲルマニウムを用い
るようにしても良い。そして半導体膜をパターニング
し、後にチャネル形成領域となる幅1〜2μm程度の領
域を有する格子状の半導体膜(サブアイランド)102
を形成する。
Next, 25 to 8 are formed so as to cover the insulating film 101.
A semiconductor film is formed with a thickness of 0 nm (preferably 30 to 60 nm). The semiconductor film is formed by known means (sputtering method, LP
The film can be formed by a CVD method, a plasma CVD method or the like). Note that the semiconductor film may be an amorphous semiconductor film, a microcrystalline semiconductor film, or a crystalline semiconductor film. Further, not only silicon but also silicon germanium may be used. Then, the semiconductor film is patterned, and a lattice-shaped semiconductor film (sub-island) 102 having a region having a width of about 1 to 2 μm to be a channel formation region later is formed.
To form.

【0036】次に、チャネル形成領域のキャリアが移動
する方向(矢印に示した方向)と走査方向とが平行にな
るように、レーザー光をサブアイランド102に照射
し、結晶性が高められた半導体膜(LC後)103を形
成する。レーザー光のエネルギー密度は、レーザービー
ム104のエッジの近傍において低くなっており、その
ためエッジの近傍は結晶粒が小さく、結晶の粒界に沿っ
て突起した部分(リッジ)が出現する。よって、サブア
イランド102とレーザービーム103の軌跡のエッジ
とが重ならないようにすることが重要である。
Next, the sub-island 102 is irradiated with laser light so that the moving direction of carriers in the channel formation region (the direction indicated by the arrow) and the scanning direction are parallel to each other, and the semiconductor with enhanced crystallinity is irradiated. A film (after LC) 103 is formed. The energy density of the laser light is low in the vicinity of the edge of the laser beam 104, so that the crystal grains are small in the vicinity of the edge and a protruding portion (ridge) appears along the grain boundary of the crystal. Therefore, it is important that the sub-island 102 and the edge of the locus of the laser beam 103 do not overlap.

【0037】本発明では公知の連続発振型のレーザーを
用いることができる。連続発振のレーザーは、気体レー
ザーであっても固体レーザーであっても良い。気体レー
ザーとして、エキシマレーザー、Arレーザー、Krレ
ーザーなどがあり、固体レーザーとして、YAGレーザ
ー、YVO4レーザー、YLFレーザー、YAlO3レー
ザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンド
ライドレーザー、Ti:サファイアレーザー、Y23
ーザーなどが挙げられる。固体レーザーとしては、C
r、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti、Yb又はT
mがドーピングされたYAG、YVO4、YLF、YA
lO3などの結晶を使ったレーザーが適用される。当該
レーザーの基本波はドーピングする材料によって異な
り、1μm前後の基本波を有するレーザー光が得られ
る。基本波に対する高調波は、非線形光学素子を用いる
ことで得ることができる。
In the present invention, a known continuous wave type laser can be used. The continuous wave laser may be a gas laser or a solid laser. Gas lasers include excimer lasers, Ar lasers, Kr lasers, etc., and solid-state lasers include YAG lasers, YVO 4 lasers, YLF lasers, YAlO 3 lasers, glass lasers, ruby lasers, alexandrite lasers, Ti: sapphire lasers, Y. 2 O 3 laser and the like can be mentioned. As a solid-state laser, C
r, Nd, Er, Ho, Ce, Co, Ti, Yb or T
m-doped YAG, YVO 4 , YLF, YA
A laser using a crystal such as 10 3 is applied. The fundamental wave of the laser differs depending on the material to be doped, and laser light having a fundamental wave of about 1 μm can be obtained. The harmonic wave with respect to the fundamental wave can be obtained by using a non-linear optical element.

【0038】またさらに、固体レーザーから発せられら
た赤外レーザー光を非線形光学素子でグリーンレーザー
光に変換後、さらに別の非線形光学素子によって得られ
る紫外レーザー光を用いることもできる。
Furthermore, it is also possible to use an ultraviolet laser beam obtained by another nonlinear optical element after converting the infrared laser beam emitted from the solid-state laser into a green laser beam by the nonlinear optical element.

【0039】もちろん、レーザー結晶化法だけでなく、
他の公知の結晶化法(RTAやファーネスアニール炉を
用いた熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いた
熱結晶化法等)と組み合わせて行ってもよい。触媒元素
を用いる場合、特開平7−130652号公報、特開平
8−78329号公報で開示された技術を用いることが
望ましい。
Of course, not only the laser crystallization method,
It may be carried out in combination with another known crystallization method (a thermal crystallization method using an RTA or a furnace annealing furnace, a thermal crystallization method using a metal element that promotes crystallization, etc.). When using a catalytic element, it is desirable to use the techniques disclosed in JP-A-7-130652 and JP-A-8-78329.

【0040】なお、図1(A)のチャネル形成領域とな
る領域におけるA−A’の断面図を、図1(B)に示
す。A−A’におけるサブアイランド102のチャネル
形成領域となる領域における幅Wi1は、連続発振のレー
ザー光を用いて形成される結晶粒の、走査方向と垂直な
方向における幅と同じ程度の大きさにする。一般的には
幅Wi1を1〜2μm程度にするのが望ましい。チャネル
形成領域を上記幅に設定することで、単一な結晶性を有
するチャネル形成領域を形成することが可能になる。
Note that FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA 'in the region which becomes the channel formation region in FIG. The width W i1 in the region that becomes the channel formation region of the sub-island 102 in AA ′ is approximately the same as the width of the crystal grain formed using continuous wave laser light in the direction perpendicular to the scanning direction. To Generally, it is desirable to set the width W i1 to about 1 to 2 μm. By setting the width of the channel formation region to the above width, it becomes possible to form a channel formation region having a single crystallinity.

【0041】次に、図2(A)に示すように、粒界が多
く形成されていると考えられるサブアイランドのエッジ
近傍を除去するように、結晶化後のサブアイランドをパ
ターニングし、アイランド104を形成する。図2
(B)に、図2(A)のチャネル形成領域のA−A’に
おける断面図を示す。アイランド104の幅Wi2はWi1
と同じかそれ以下の大きさになる。なお、エッジ近傍の
除去はアイランド用のマスクを形成し、半導体膜を等方
性エッチングすることで行うようにしても良いし、サブ
アイランド用のマスクを再び形成し、半導体膜と同時に
マスクもエッチングされるような等方性のエッチングを
行うことで行うようにしても良い。図2(A)、(B)
では、アイランド104のチャネル形成領域の側面は、
テーパー状になっている。
Next, as shown in FIG. 2A, the crystallized sub-island is patterned so as to remove the vicinity of the edge of the sub-island, which is considered to have many grain boundaries, and then the island 104 is formed. To form. Figure 2
FIG. 2B shows a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the channel formation region in FIG. The width W i2 of the island 104 is W i1
It is the same size as or less than. Note that the removal of the vicinity of the edge may be performed by forming a mask for an island and isotropically etching the semiconductor film, or forming a mask for a sub-island again and etching the mask simultaneously with the semiconductor film. It may be performed by performing isotropic etching as described above. 2 (A), (B)
Then, the side surface of the channel formation region of the island 104 is
It is tapered.

【0042】ソース領域またはドレイン領域となる部分
はチャネル形成領域ほど半導体膜の結晶性によるTFT
の特性への影響が大きくない。そのため、半導体膜の結
晶性が芳しくない部分をソース領域またはドレイン領域
として用いても然程問題にはならない。
In the portion which becomes the source region or the drain region, the channel formation region is closer to the TFT due to the crystallinity of the semiconductor film.
The effect on the characteristics of is not significant. Therefore, even if a portion where the crystallinity of the semiconductor film is poor is used as a source region or a drain region, it does not cause a problem so much.

【0043】そして、図2(A)、(B)に示したアイ
ランドを用いて、以下TFTを作製する工程を行う。本
実施の形態では、図3(A)に示すように、少なくとも
アイランド104のチャネル形成領域となる部分を覆う
ように、ゲート絶縁膜105を形成する。なお図3
(A)では、ソース領域またはドレイン領域となる部分
が露出しているが、ゲート絶縁膜105でアイランド1
40全体を覆うようにしても良い。
Then, using the islands shown in FIGS. 2 (A) and 2 (B), a process of manufacturing a TFT is performed below. In this embodiment mode, as illustrated in FIG. 3A, the gate insulating film 105 is formed so as to cover at least a portion of the island 104 which is to be a channel formation region. Figure 3
In (A), the portion to be the source region or the drain region is exposed, but the island 1
The entire 40 may be covered.

【0044】次に、導電性を有する膜を成膜しパターニ
ングすることで、ゲート電極106を形成する。なお、
図3(A)のA−A’における断面図を図3(B)に示
す。ゲート電極106は全てのチャネル形成領域と重な
っている。
Next, a gate electrode 106 is formed by forming a conductive film and patterning it. In addition,
A cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 3A is shown in FIG. The gate electrode 106 overlaps with all the channel formation regions.

【0045】上記工程によりTFTが完成する。なお、
アイランドを形成後のTFTの作製工程は、TFTによ
って異なるので、本発明の半導体装置が有するTFTは
図3(A)、(B)に示した構造に限定されない。ただ
し本発明の半導体装置が有するTFTは、そのチャネル
形成領域のチャネル幅が、レーザー光の走査方向と垂直
な方向における幅と同じかそれ以下の大きさになるよう
にする。なお、結晶粒の幅は、レーザー光のレーザービ
ームの形状やそのエネルギー分布、送り幅、及び走査速
度等によって変わってくるが、一般的には1〜2μm程
度である。そして、チャネル形成領域のチャネル長方向
にまたがって単一な結晶性を有している。
The TFT is completed through the above steps. In addition,
Since the manufacturing process of the TFT after forming the island differs depending on the TFT, the TFT included in the semiconductor device of the present invention is not limited to the structure shown in FIGS. 3A and 3B. However, in the TFT included in the semiconductor device of the present invention, the channel width of the channel formation region is equal to or less than the width in the direction perpendicular to the scanning direction of the laser light. The width of the crystal grain varies depending on the shape of the laser beam of the laser light, its energy distribution, the feed width, the scanning speed, etc., but it is generally about 1 to 2 μm. Further, it has a single crystallinity across the channel length direction of the channel formation region.

【0046】なお、本実施の形態ではサブアイランドの
エッジ近傍を除去し、アイランドを形成しているが、本
発明はこれに限定されない。エッジ近傍における微結晶
が然程問題にならないと判断すればサブアイランドをそ
のままアイランドとしてTFTの活性層に用いることも
可能である。
In the present embodiment, the island is formed by removing the vicinity of the edge of the sub-island, but the present invention is not limited to this. If it is determined that the microcrystals in the vicinity of the edge do not cause a problem so much, it is possible to use the sub-island as it is as an island for the active layer of the TFT.

【0047】このように単一な結晶性を有するチャネル
形成領域を形成することで、チャネル形成領域に粒界が
形成されるのを防ぐことができるので、粒界によりオン
電流が低減したり、オフ電流が増加したり、複数のTF
Tにおいて特性がばらついたりするのを防ぐことができ
る。
By forming the channel forming region having a single crystallinity as described above, it is possible to prevent the grain boundary from being formed in the channel forming region. Increased off current, multiple TF
It is possible to prevent the characteristics from varying in T.

【0048】また、複数のチャネル形成領域が1つのソ
ース領域と、1つのドレイン領域の間に挟まれるような
TFTを形成することで、チャネル幅(この場合全ての
チャネル形成領域のチャネル幅の和)のわりに、チャネ
ル形成領域とゲート絶縁膜とが接している部分の面積を
大きくすることができ、より大きなオン電流を得ること
ができる。また、複数のチャネル形成領域を形成するこ
とで、TFTの駆動時にチャネル形成領域において発生
した熱を、より効率的に放射することができる。
By forming a TFT in which a plurality of channel forming regions are sandwiched between one source region and one drain region, the channel width (in this case, the sum of the channel widths of all the channel forming regions is formed). In addition, the area of the portion where the channel formation region and the gate insulating film are in contact with each other can be increased, and a larger on-current can be obtained. Moreover, by forming a plurality of channel formation regions, heat generated in the channel formation regions during driving of the TFT can be radiated more efficiently.

【0049】また、1つの単結晶からチャネル形成領域
が形成されるため、各チャネル形成領域において結晶の
配向が均一になる。よってチャネル形成領域に接して形
成されるゲート絶縁膜の膜質も均一になるので、界面準
位密度が低くなり、よってTFTの移動度を向上させ、
かつ素子の歩留り及びバラツキを抑えて信頼性を著しく
向上させることができる。
Since the channel forming region is formed from one single crystal, the crystal orientation is uniform in each channel forming region. Therefore, the film quality of the gate insulating film formed in contact with the channel formation region becomes uniform, so that the interface state density becomes low and thus the mobility of the TFT is improved,
In addition, the yield and variation of the device can be suppressed and the reliability can be remarkably improved.

【0050】次に、本発明で用いられる生産システムに
ついて説明する。図4に本実施例の生産システムのフロ
ーチャートを示す。まずアイランドのマスクを設計し、
次にサブアイランドのマスクを設計する。なお、サブア
イランドをアイランドとして用いる場合は、アイランド
のマスクを形成しなくとも良い。そして、アイランドを
TFTの活性層として用いる場合、レーザー光の走査方
向と、特性がばらついて欲しくない複数のTFTのチャ
ネル形成領域のキャリアが移動する方向とが揃うように
アイランドをレイアウトするのが望ましいが、用途に応
じて意図的に方向を揃えない様にしても良い。
Next, the production system used in the present invention will be described. FIG. 4 shows a flowchart of the production system of this embodiment. First, design the island mask,
Next, a mask for the sub island is designed. Note that when the sub-island is used as the island, the island mask does not have to be formed. When the island is used as the active layer of the TFT, it is desirable to lay out the island so that the scanning direction of the laser light and the direction in which carriers in the channel formation regions of a plurality of TFTs, which do not want the characteristics to move, are aligned. However, the directions may not be intentionally aligned depending on the application.

【0051】そして、設計されたサブアイランドの形状
に関する情報(パターン情報)を、レーザー照射装置が
有するコンピューターに入力し、その記憶手段に記憶す
る。コンピューターでは、入力されたサブアイランドの
パターン情報と、レーザービームの走査方向に対して垂
直な方向における幅とに基づき、レーザー光の走査経路
を定める。このとき、レーザー光の軌跡のエッジと、サ
ブアイランドとが重ならないように、走査経路を定め
る。なお、サブアイランドのパターン情報に加えて、ア
イランドのパターン情報をコンピュータの記憶手段に記
憶させ、レーザー光の軌跡のエッジとアイランドまたは
アイランドのチャネル形成領域とが重ならないように、
走査経路を定めるようにしても良い。
Then, the information (pattern information) about the shape of the designed sub-island is input to the computer included in the laser irradiation device and stored in the storage means thereof. In the computer, the scanning path of the laser beam is determined based on the input sub-island pattern information and the width of the laser beam in the direction perpendicular to the scanning direction. At this time, the scanning path is determined so that the edge of the trajectory of the laser light and the sub-island do not overlap. In addition to the pattern information of the sub-islands, the pattern information of the islands is stored in the storage means of the computer so that the edge of the locus of the laser beam and the island or the channel formation region of the islands do not overlap with each other.
You may make it determine a scanning path.

【0052】なお、スリットを設けてレーザービームの
幅を制御する場合、コンピューターでは入力されたサブ
アイランドのパターン情報に基づき、走査方向に対して
垂直方向における、サブアイランドの幅を算出する。そ
して、レーザー光の軌跡のエッジと、サブアイランド、
より望ましくはアイランドまたはチャネル形成領域とが
重ならないように、走査方向に対して垂直方向における
スリットの幅を設定する。
When a slit is provided to control the width of the laser beam, the computer calculates the width of the sub-island in the direction perpendicular to the scanning direction based on the inputted sub-island pattern information. And the edge of the trajectory of the laser light, the sub-island,
More preferably, the width of the slit in the direction perpendicular to the scanning direction is set so as not to overlap the island or the channel formation region.

【0053】一方、設計したパターン情報に従って基板
の絶縁膜表面上にサブアイランドを形成し、該基板をレ
ーザー照射装置のステージに設置し、基板の位置合わせ
を行なう。図3ではCCDカメラを用いてマーカーを検
出し、基板の位置合わせを行う。なおCCDカメラと
は、CCD(電荷結合素子)を撮像素子として用いたカ
メラを意味する。
On the other hand, a sub-island is formed on the surface of the insulating film of the substrate according to the designed pattern information, the substrate is placed on the stage of the laser irradiation apparatus, and the substrate is aligned. In FIG. 3, the CCD camera is used to detect the marker and the substrate is aligned. The CCD camera means a camera using a CCD (charge coupled device) as an image pickup device.

【0054】なお、ステージに設置された基板上のサブ
アイランドのパターン情報をCCDカメラ等により検出
し、コンピュータにおいてCADによって設計されたサ
ブアイランドのパターン情報と、CCDカメラによって
得られる、実際に基板上に形成されたサブアイランドの
パターン情報とを照らし合わせ、基板の位置合わせを行
うようにしても良い。
The pattern information of the sub-island on the substrate set on the stage is detected by a CCD camera or the like, and the pattern information of the sub-island designed by CAD in the computer and the actual information on the substrate obtained by the CCD camera are detected. The position of the substrate may be aligned with the pattern information of the sub-island formed on the substrate.

【0055】そして、定められた走査経路にしたがって
レーザー光を照射し、サブアイランドを結晶化する。
Then, the sub-islands are crystallized by irradiating the laser light according to the determined scanning path.

【0056】次に、レーザー光を照射した後、レーザー
光照射により結晶性が高められたサブアイランドをパタ
ーニングし、アイランドを形成する。以下、アイランド
からTFTを作製する工程が行われる。TFTの具体的
な作製工程はTFTの形状によって異なるが、代表的に
はゲート絶縁膜を成膜し、アイランドに不純物領域を形
成する。そして、ゲート絶縁膜及びゲート電極を覆うよ
うに層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜にコンタクトホ
ールを形成し、不純物領域の一部を露出させる。そして
該コンタクトホールを介して不純物領域に接するように
層間絶縁膜上に配線を形成する。
Next, after irradiating with laser light, the sub-islands whose crystallinity has been enhanced by laser light irradiation are patterned to form islands. Hereinafter, a step of manufacturing a TFT from the island is performed. Although a specific manufacturing process of the TFT differs depending on the shape of the TFT, a gate insulating film is typically formed and an impurity region is formed in the island. Then, an interlayer insulating film is formed so as to cover the gate insulating film and the gate electrode, a contact hole is formed in the interlayer insulating film, and part of the impurity region is exposed. Then, a wiring is formed over the interlayer insulating film so as to be in contact with the impurity region through the contact hole.

【0057】次に、本発明で用いるレーザー照射装置の
構成について説明する。
Next, the structure of the laser irradiation apparatus used in the present invention will be described.

【0058】次に、本発明において用いられるレーザー
照射装置の構成について、図5を用いて説明する。15
1はレーザー発振装置である。図5では4つのレーザー
発振装置を用いているが、レーザー照射装置が有するレ
ーザー発振装置はこの数に限定されない。
Next, the structure of the laser irradiation apparatus used in the present invention will be described with reference to FIG. 15
1 is a laser oscillator. Although four laser oscillation devices are used in FIG. 5, the number of laser oscillation devices included in the laser irradiation device is not limited to this.

【0059】なお、レーザー発振装置151は、チラー
152を用いてその温度を一定に保つようにしても良
い。チラー152は必ずしも設ける必要はないが、レー
ザー発振装置151の温度を一定に保つことで、出力さ
れるレーザー光のエネルギーが温度によってばらつくの
を抑えることができる。
The laser oscillation device 151 may use a chiller 152 to keep its temperature constant. Although it is not always necessary to provide the chiller 152, by keeping the temperature of the laser oscillator 151 constant, it is possible to prevent the energy of the output laser light from varying depending on the temperature.

【0060】また154は光学系であり、レーザー発振
装置151から出力された光路を変更したり、そのレー
ザービームの形状を加工したりして、レーザー光を集光
することができる。さらに、図5のレーザー照射装置で
は、光学系154によって、複数のレーザー発振装置1
51から出力されたレーザー光のレーザービームを互い
に一部を重ね合わせることで、合成することができる。
Reference numeral 154 denotes an optical system, which can change the optical path output from the laser oscillator 151 or process the shape of the laser beam to focus the laser light. Further, in the laser irradiation apparatus of FIG. 5, a plurality of laser oscillators 1 are provided by the optical system 154.
The laser beams of the laser beams output from 51 can be combined by partially overlapping each other.

【0061】なお、レーザー光の進行方向を極短時間で
変化させるAO変調器153を、被処理物である基板1
56とレーザー発振装置151との間の光路に設けても
良い。また、AO変調器の代わりに、アテニュエイター
(光量調整フィルタ)を設けて、レーザー光のエネルギ
ー密度を調整するようにしても良い。
The AO modulator 153 for changing the traveling direction of the laser light in an extremely short time is provided with the substrate 1 which is the object to be processed.
It may be provided in the optical path between 56 and the laser oscillator 151. Further, instead of the AO modulator, an attenuator (light quantity adjustment filter) may be provided to adjust the energy density of the laser light.

【0062】また、被処理物である基板156とレーザ
ー発振装置151との間の光路に、レーザー発振装置1
51から出力されたレーザー光のエネルギー密度を測定
する手段(エネルギー密度測定手段)165を設け、測
定したエネルギー密度の経時変化をコンピューター16
0において監視するようにしても良い。この場合、レー
ザー光のエネルギー密度の減衰を補うように、レーザー
発振装置160からの出力を高めるようにしても良い。
Further, the laser oscillator 1 is provided in the optical path between the substrate 156 which is the object to be processed and the laser oscillator 151.
A means (energy density measuring means) 165 for measuring the energy density of the laser beam output from the laser 51 is provided, and the computer 16 measures the change with time of the measured energy density.
You may make it monitor at 0. In this case, the output from the laser oscillator 160 may be increased so as to compensate for the attenuation of the energy density of the laser light.

【0063】合成されたレーザービームは、スリット1
55を介して被処理物である基板156に照射される。
スリット155は、レーザー光を遮ることが可能であ
り、なおかつレーザー光によって変形または損傷しない
ような材質で形成するのが望ましい。そして、スリット
155はスリットの幅が可変であり、該スリットの幅に
よってレーザービームの幅を変更することができる。
The combined laser beam is transmitted through the slit 1
The substrate 156 which is the object to be processed is irradiated via 55.
The slit 155 is preferably formed of a material that can block the laser light and that is not deformed or damaged by the laser light. The slit 155 has a variable width, and the width of the laser beam can be changed depending on the width of the slit.

【0064】なお、スリット155を介さない場合の、
レーザー発振装置151から発振されるレーザー光の基
板156におけるレーザービームの形状は、レーザーの
種類によって異なり、また光学系により成形することも
できる。
When the slit 155 is not used,
The shape of the laser beam of the laser light emitted from the laser oscillator 151 on the substrate 156 varies depending on the type of laser, and can be shaped by an optical system.

【0065】基板156はステージ157上に載置され
ている。図5では、位置制御手段158、159が、被
処理物におけるレーザービームの位置を制御する手段に
相当しており、ステージ157の位置が、位置制御手段
158、159によって制御されている。
The substrate 156 is placed on the stage 157. In FIG. 5, the position control means 158, 159 correspond to the means for controlling the position of the laser beam on the object to be processed, and the position of the stage 157 is controlled by the position control means 158, 159.

【0066】図5では、位置制御手段158がX方向に
おけるステージ157の位置の制御を行っており、位置
制御手段159はY方向におけるステージ157の位置
制御を行う。
In FIG. 5, the position control means 158 controls the position of the stage 157 in the X direction, and the position control means 159 controls the position of the stage 157 in the Y direction.

【0067】また図5のレーザー照射装置は、メモリ等
の記憶手段及び中央演算処理装置を兼ね備えたコンピュ
ーター160を有している。コンピューター160は、
レーザー発振装置151の発振を制御し、レーザー光の
走査経路を定め、なおかつレーザー光のレーザービーム
が定められた走査経路にしたがって走査されるように、
位置制御手段158、159を制御し、基板を所定の位
置に移動させることができる。
The laser irradiation apparatus shown in FIG. 5 has a computer 160 having a storage means such as a memory and a central processing unit. Computer 160
The oscillation of the laser oscillating device 151 is controlled, the scanning path of the laser light is determined, and the laser beam of the laser light is scanned according to the determined scanning path.
The substrate can be moved to a predetermined position by controlling the position control means 158 and 159.

【0068】なお図5では、レーザービームの位置を、
基板を移動させることで制御しているが、ガルバノミラ
ー等の光学系を用いて移動させるようにしても良いし、
その両方であってもよい。
In FIG. 5, the position of the laser beam is
It is controlled by moving the substrate, but it may be moved by using an optical system such as a galvanometer mirror.
Both may be used.

【0069】さらに図5では、コンピューター160に
よって、該スリット155の幅を制御し、マスクのパタ
ーン情報に従ってレーザービームの幅を変更することが
できる。なおスリットは必ずしも設ける必要はない。
Further, in FIG. 5, the width of the slit 155 can be controlled by the computer 160 to change the width of the laser beam according to the pattern information of the mask. Note that the slit does not necessarily have to be provided.

【0070】さらにレーザー照射装置は、被処理物の温
度を調節する手段を備えていても良い。また、レーザー
光は指向性およびエネルギー密度の高い光であるため、
ダンパーを設けて、反射光が不適切な箇所に照射される
のを防ぐようにしても良い。ダンパーは、反射光を吸収
させる性質を有していることが望ましく、ダンパー内に
冷却水を循環させておき、反射光の吸収により隔壁の温
度が上昇するのを防ぐようにしても良い。また、ステー
ジ157に基板を加熱するための手段(基板加熱手段)
を設けるようにしても良い。
Further, the laser irradiation device may be provided with means for adjusting the temperature of the object to be treated. Also, since laser light is light with high directivity and energy density,
A damper may be provided to prevent reflected light from being applied to an inappropriate location. The damper preferably has a property of absorbing reflected light, and cooling water may be circulated in the damper to prevent the temperature of the partition wall from rising due to absorption of reflected light. Further, means for heating the substrate on the stage 157 (substrate heating means)
May be provided.

【0071】なお、マーカーをレーザーで形成する場
合、マーカー用のレーザー発振装置を設けるようにして
も良い。この場合、マーカー用のレーザー発振装置の発
振を、コンピューター160において制御するようにし
ても良い。さらにマーカー用のレーザー発振装置を設け
る場合、マーカー用のレーザー発振装置から出力された
レーザー光を集光するための光学系を別途設ける。なお
マーカーを形成する際に用いるレーザーは、代表的には
YAGレーザー、CO2レーザー等が挙げられるが、無
論この他のレーザーを用いて形成することは可能であ
る。
When the marker is formed by laser, a laser oscillating device for the marker may be provided. In this case, the computer 160 may control the oscillation of the marker laser oscillation device. Further, when providing the laser oscillating device for the marker, an optical system for condensing the laser light output from the laser oscillating device for the marker is separately provided. The laser used for forming the marker is typically a YAG laser, a CO 2 laser, or the like, but it goes without saying that other lasers can be used.

【0072】またマーカーを用いた位置合わせのため
に、CCDカメラ163を1台、場合によっては数台設
けるようにしても良い。なおCCDカメラとは、CCD
(電荷結合素子)を撮像素子として用いたカメラを意味
する。
In addition, one CCD camera 163 may be provided, or several CCD cameras 163 may be provided in some cases for alignment using the marker. A CCD camera is a CCD
It means a camera using (charge coupled device) as an image sensor.

【0073】なお、マーカーを設けずに、CCDカメラ
163によって絶縁膜または半導体膜のパターンを認識
し、基板の位置合わせを行うようにしても良い。この場
合、コンピューター160に入力されたマスクによる絶
縁膜または半導体膜のパターン情報と、CCDカメラ1
63において収集された実際の絶縁膜または半導体膜の
パターン情報とを照らし合わせて、基板の位置情報を把
握することができる。この場合マーカーを別途設ける必
要がない。
It is also possible to align the substrate by recognizing the pattern of the insulating film or the semiconductor film by the CCD camera 163 without providing the marker. In this case, the pattern information of the insulating film or the semiconductor film by the mask input to the computer 160 and the CCD camera 1
The positional information of the substrate can be grasped by comparing with the pattern information of the actual insulating film or the semiconductor film collected in 63. In this case, it is not necessary to provide a marker separately.

【0074】また、基板に入射したレーザー光は該基板
の表面で反射し、入射したときと同じ光路を戻る、いわ
ゆる戻り光となるが、該戻り光はレーザの出力や周波数
の変動や、ロッドの破壊などの悪影響を及ぼす。そのた
め、前記戻り光を取り除きレーザの発振を安定させるた
め、アイソレータを設置するようにしても良い。
The laser light incident on the substrate is reflected by the surface of the substrate and returns to the same optical path as when it is incident, that is, so-called return light. The return light is the output or frequency fluctuation of the laser or the rod. It has an adverse effect such as the destruction of. Therefore, an isolator may be installed in order to remove the return light and stabilize the oscillation of the laser.

【0075】なお、図5では、レーザー発振装置を複数
台設けたレーザー照射装置の構成について示したが、レ
ーザー発振装置は1台であってもよい。図6にレーザー
発振装置が1台の、レーザー照射装置の構成を示す。図
6において、201はレーザー発振装置、202はチラ
ーである。また215はエネルギー密度測定装置、20
3はAO変調器、204は光学系、205はスリット、
213はCCDカメラである。基板206はステージ2
07上に設置し、ステージ207の位置はX方向位置制
御手段208、Y方向位置制御手段209によって制御
されている。そして図5に示したものと同様に、コンピ
ューター210によって、レーザー照射装置が有する各
手段の動作が制御されており、図5と異なるのはレーザ
ー発振装置が1つであることである。また光学系204
は図5の場合と異なり、1つのレーザー光を集光する機
能を有していれば良い。
Although FIG. 5 shows the configuration of the laser irradiation device provided with a plurality of laser oscillators, the number of laser oscillators may be one. FIG. 6 shows the configuration of a laser irradiation device having one laser oscillation device. In FIG. 6, 201 is a laser oscillator and 202 is a chiller. Further, 215 is an energy density measuring device, 20
3 is an AO modulator, 204 is an optical system, 205 is a slit,
213 is a CCD camera. Substrate 206 is stage 2
The position of the stage 207 is controlled by the X-direction position control means 208 and the Y-direction position control means 209. The operation of each means of the laser irradiation device is controlled by the computer 210 as in the case shown in FIG. 5, and the difference from FIG. 5 is that there is one laser oscillation device. Also, the optical system 204
Unlike in the case of FIG. 5, it is sufficient that it has a function of condensing one laser beam.

【0076】このように半導体膜全体にレーザー光を走
査して照射するのではなく、少なくとも必要不可欠な部
分を最低限結晶化できるようにレーザー光を走査するこ
とで、半導体膜を結晶化させた後パターニングにより除
去される部分にレーザー光を照射する時間を省くことが
でき、基板1枚あたりにかかる処理時間を大幅に短縮す
ることができる。
As described above, the semiconductor film is crystallized by scanning the laser beam so that the entire semiconductor film is not irradiated with the laser beam, but by scanning the laser beam so that at least an indispensable portion can be crystallized at least. The time for irradiating the portion to be removed by the post patterning with the laser light can be omitted, and the processing time required for one substrate can be significantly reduced.

【0077】[0077]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.

【0078】(実施例1)本実施例では、1つのチャネ
ル形成領域が形成されたアイランドを用いて、TFTを
作製する例について説明する。
Example 1 In this example, an example of manufacturing a TFT using an island in which one channel forming region is formed will be described.

【0079】図8(A)に、本実施例のTFTの構造を
示す。図8(A)では、基板150上に絶縁膜151が
形成されている。そして、絶縁膜151上に、互いに分
離された複数のアイランド152が形成されている。複
数のアイランド152のチャネル幅は、レーザー光によ
って形成される結晶粒の、レーザー光の走査方向と垂直
な方向における幅と同じ程度またはそれ以下の大きさに
なるようにする。具体的には、1〜2μm程度が望まし
い。アイランド152は、そのチャネル形成領域のキャ
リアが移動する方向と同じ方向に、レーザー光が走査さ
れている。
FIG. 8A shows the structure of the TFT of this embodiment. In FIG. 8A, the insulating film 151 is formed over the substrate 150. Then, a plurality of islands 152 that are separated from each other are formed on the insulating film 151. The channel width of the plurality of islands 152 is set to be as large as or smaller than the width of the crystal grains formed by the laser light in the direction perpendicular to the laser light scanning direction. Specifically, about 1 to 2 μm is desirable. The island 152 is scanned with laser light in the same direction as the direction in which carriers in the channel formation region move.

【0080】上記アイランド152を活性層として用い
たTFTを、図8(B)に示す。図8(C)は、図8
(B)のA−A’における断面図に相当する。アイラン
ド152上にゲート絶縁膜153が形成されており、該
ゲート絶縁膜153上にゲート電極154が形成されて
いる。なお、ゲート絶縁膜153は、図8(A)ではア
イランドの不純物領域となる部分を露出するように形成
されているが、アイランド152全体を覆うように形成
されていても良い。ゲート電極154は、回路構成によ
っては互いに接続されていても良い。
A TFT using the island 152 as an active layer is shown in FIG. FIG. 8C is the same as FIG.
This corresponds to the cross-sectional view taken along the line AA ′ in (B). A gate insulating film 153 is formed on the island 152, and a gate electrode 154 is formed on the gate insulating film 153. Note that the gate insulating film 153 is formed so as to expose a portion of the island, which serves as an impurity region in FIG. 8A, but may be formed so as to cover the entire island 152. The gate electrodes 154 may be connected to each other depending on the circuit configuration.

【0081】ゲート電極154は、ゲート絶縁膜153
を間に挟んでアイランド152のチャネル形成領域と重
なっている。図示しないが、チャネル形成領域は同じく
アイランド152に含まれる2つの不純物領域に挟まれ
ている。
The gate electrode 154 is the gate insulating film 153.
And the channel forming region of the island 152 are overlapped with each other. Although not shown, the channel formation region is sandwiched between two impurity regions also included in the island 152.

【0082】(実施例2)本実施例では、複数のチャネ
ル形成領域を有するアイランドを用いて形成された、T
FTと、そのTFTに電気的に接続される配線の構造に
ついて説明する。
(Embodiment 2) In this embodiment, T formed by using an island having a plurality of channel formation regions is used.
The structure of the FT and the wiring electrically connected to the TFT will be described.

【0083】図9(A)に本実施例のTFTの上面図を
示す。図9(A)に示すTFTは、複数のチャネル形成
領域を有したアイランド161を用いている。アイラン
ド161は、後に形成されるチャネル形成領域のキャリ
アが移動する方向に沿ってサブアイランドにレーザー光
を走査し、該サブアイランドをパターニングすることで
得られる。なお、アイランド161のチャネル幅は、レ
ーザー光によって形成される結晶粒の、レーザー光の走
査方向と垂直な方向における幅と同じ程度またはそれ以
下の大きさになるようにする。具体的には、1〜2μm
程度が望ましい。
FIG. 9A shows a top view of the TFT of this embodiment. The TFT shown in FIG. 9A uses an island 161 having a plurality of channel formation regions. The island 161 is obtained by scanning the sub-island with laser light along the direction in which carriers in the channel formation region to be formed later move, and patterning the sub-island. The channel width of the island 161 is set to be as large as or smaller than the width of the crystal grains formed by the laser light in the direction perpendicular to the laser light scanning direction. Specifically, 1-2 μm
The degree is desirable.

【0084】なおアイランドの結晶化に際し、連続発振
が可能な固体レーザーを用い、基本波の第2高調波〜第
4高調波を用いることができる。代表的には、Nd:Y
VO4レーザー(基本波1064nm)の第2高調波(5
32nm)や第3高調波(355nm)を用いるのが望ま
しい。具体的には、連続発振のYVO4レーザーから射
出されたレーザー光を非線形光学素子により高調波に変
換し、出力10Wのレーザー光を得る。また、共振器の
中にYVO4結晶と非線形光学素子を入れて、高調波を
射出する方法もある。そして、好ましくは光学系により
照射面にて矩形状または楕円形状のレーザー光に成形し
て、被処理体に照射する。このときのエネルギー密度は
0.01〜100MW/cm2程度(好ましくは0.1
〜10MW/cm2)が必要である。そして、10〜2
000cm/s程度の速度でレーザー光に対して相対的
にアイランドを移動させて照射する。
When crystallization of the island, a solid-state laser capable of continuous oscillation can be used, and the second to fourth harmonics of the fundamental wave can be used. Typically, Nd: Y
Second harmonic of VO 4 laser (fundamental wave 1064nm) (5
32 nm) or the third harmonic (355 nm) is preferably used. Specifically, the laser light emitted from the continuous wave YVO 4 laser is converted into a harmonic by a non-linear optical element to obtain a laser light with an output of 10 W. There is also a method in which a YVO 4 crystal and a non-linear optical element are put in a resonator to emit a higher harmonic wave. Then, it is preferably shaped into a rectangular or elliptical laser beam on the irradiation surface by an optical system, and the object to be processed is irradiated. The energy density at this time is about 0.01 to 100 MW / cm 2 (preferably 0.1
10 MW / cm 2 ) is required. And 10-2
The island is moved relative to the laser beam at a speed of about 000 cm / s for irradiation.

【0085】そして、該アイランド161に接するよう
にゲート絶縁膜162を形成する。なお、図9(A)の
A−A’における断面図を図9(B)に、B−B’にお
ける断面図を図9(C)に、C−C’における断面図を
図9(D)に示す。
Then, a gate insulating film 162 is formed so as to contact the island 161. Note that a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 9A is shown in FIG. 9B, a cross-sectional view taken along the line BB ′ is shown in FIG. 9C, and a cross-sectional view taken along the line CC ′ is shown in FIG. ).

【0086】そしてゲート絶縁膜162上に導電性を有
する膜を成膜し、該導電膜をパターニングすることでゲ
ート電極163が形成されている。なおゲート電極16
3は、ゲート絶縁膜162を間に挟んで、アイランド1
61のチャネル形成領域164と重なっており、チャネ
ル形成領域164はアイランド161に含まれる2つの
不純物領域165に挟まれている。
A gate electrode 163 is formed by forming a conductive film on the gate insulating film 162 and patterning the conductive film. The gate electrode 16
3 is the island 1 with the gate insulating film 162 sandwiched therebetween.
The channel forming region 164 overlaps with the channel forming region 164 of 61, and the channel forming region 164 is sandwiched by two impurity regions 165 included in the island 161.

【0087】そしてゲート電極163、アイランド16
1及びゲート絶縁膜162を覆うように、第1の層間絶
縁膜166が形成されている。第1の層間絶縁膜166
は無機絶縁膜からなり、アイランド161にアルカリ金
属などのTFTの特性に悪影響を与える物質が混入する
のを防ぐ効果がある。
Then, the gate electrode 163 and the island 16
A first interlayer insulating film 166 is formed so as to cover 1 and the gate insulating film 162. First interlayer insulating film 166
Is made of an inorganic insulating film, and has an effect of preventing the island 161 from being mixed with a substance such as an alkali metal that adversely affects the characteristics of the TFT.

【0088】そして、第1の層間絶縁膜166上に有機
樹脂からなる第2の層間絶縁膜167が形成されてい
る。そして第2の層間絶縁膜167、第1の層間絶縁膜
166及びゲート絶縁膜162は、エッチングにより開
口部が形成されており、該開口部を介して2つの不純物
領域165と、ゲート電極163とにそれぞれ接続され
た配線168、169、170が第2の層間絶縁膜16
7上に形成されている。
Then, a second interlayer insulating film 167 made of an organic resin is formed on the first interlayer insulating film 166. An opening is formed in the second interlayer insulating film 167, the first interlayer insulating film 166, and the gate insulating film 162 by etching, and two impurity regions 165 and a gate electrode 163 are formed through the opening. Wirings 168, 169 and 170 connected to the second interlayer insulating film 16 respectively.
It is formed on 7.

【0089】本実施例では、実施例1と組み合わせて実
施することが可能である。
This embodiment can be implemented in combination with the first embodiment.

【0090】(実施例3)本実施例では、複数のレーザ
ービームを重ね合わせることで合成される、レーザービ
ームの形状について説明する。
(Embodiment 3) In this embodiment, the shape of a laser beam synthesized by superposing a plurality of laser beams will be described.

【0091】図10(A)に、複数のレーザー発振装置
からそれぞれ発振されるレーザー光の、スリットを介さ
ない場合の被処理物におけるレーザービームの形状の一
例を示す。図10(A)に示したレーザービームは楕円
形状を有している。なお本発明において、レーザー発振
装置から発振されるレーザー光のレーザービームの形状
は、楕円に限定されない。レーザービームの形状はレー
ザーの種類によって異なり、また光学系により成形する
こともできる。例えば、ラムダ社製のXeClエキシマ
レーザー(波長308nm、パルス幅30ns)L33
08から射出されたレーザー光の形状は、10mm×3
0mm(共にビームプロファイルにおける半値幅)の矩
形状である。また、YAGレーザーから射出されたレー
ザー光の形状は、ロッド形状が円筒形であれば円状とな
り、スラブ型であれば矩形状となる。このようなレーザ
ー光を光学系により、さらに成形することにより、所望
の大きさのレーザー光をつくることもできる。
FIG. 10A shows an example of the shape of a laser beam emitted from a plurality of laser oscillators on the object to be processed when it does not pass through a slit. The laser beam shown in FIG. 10A has an elliptical shape. In the present invention, the shape of the laser beam of the laser light emitted from the laser oscillator is not limited to an ellipse. The shape of the laser beam differs depending on the type of laser, and it can be shaped by an optical system. For example, XeCl excimer laser (wavelength 308 nm, pulse width 30 ns) L33 manufactured by Lambda Corporation
The shape of the laser beam emitted from 08 is 10 mm x 3
It has a rectangular shape of 0 mm (both are half-widths in the beam profile). The shape of the laser beam emitted from the YAG laser is circular if the rod shape is cylindrical, and rectangular if it is a slab type. It is also possible to form a laser beam of a desired size by further shaping such a laser beam with an optical system.

【0092】図10(B)に図10(A)に示したレー
ザービームの長軸L方向におけるレーザー光のエネルギ
ー密度の分布を示す。図10(A)に示すレーザービー
ムは、図10(B)におけるエネルギー密度のピーク値
の1/e2のエネルギー密度を満たしている領域に相当
する。レーザービームが楕円形状であるレーザー光のエ
ネルギー密度の分布は、楕円の中心Oに向かうほど高く
なっている。このように図10(A)に示したレーザー
ビームは、中心軸方向におけるエネルギー密度がガウス
分布に従っており、エネルギー密度が均一だと判断でき
る領域が狭くなる。
FIG. 10B shows the energy density distribution of the laser beam in the direction of the major axis L of the laser beam shown in FIG. The laser beam shown in FIG. 10A corresponds to a region in which the energy density of 1 / e 2 of the peak value of the energy density in FIG. 10B is satisfied. The energy density distribution of the laser light in which the laser beam has an elliptical shape is higher toward the center O of the ellipse. As described above, in the laser beam shown in FIG. 10A, the energy density in the central axis direction has a Gaussian distribution, and the region where the energy density can be determined to be uniform becomes narrow.

【0093】次に、図10(A)に示したレーザービー
ムを有するレーザー光を合成したときの、レーザービー
ムの形状を、図10(C)に示す。なお図10(C)で
は4つのレーザー光のレーザービームを重ね合わせるこ
とで1つの線状のレーザービームを形成した場合につい
て示しているが、重ね合わせるレーザービームの数はこ
れに限定されない。
Next, FIG. 10C shows the shape of the laser beam when the laser light having the laser beam shown in FIG. 10A is synthesized. Note that FIG. 10C illustrates the case where one linear laser beam is formed by overlapping laser beams of four laser lights, but the number of laser beams to be overlapped is not limited to this.

【0094】図10(C)に示すように、各レーザー光
のレーザービームは、各楕円の長軸が一致し、なおかつ
互いにレーザービームの一部が重なることで合成され、
1つのレーザービーム360が形成されている。なお以
下、各楕円の中心Oを結ぶことで得られる直線をレーザ
ービーム360の中心軸とする。
As shown in FIG. 10C, the laser beams of the respective laser beams are synthesized by matching the major axes of the ellipses and overlapping the laser beams with each other.
One laser beam 360 is formed. In the following, a straight line obtained by connecting the centers O of the respective ellipses will be the central axis of the laser beam 360.

【0095】図10(D)に、図10(D)に示した合
成後のレーザービームの、中心軸y方向におけるレーザ
ー光のエネルギー密度の分布を示す。なお、図10
(C)に示すレーザービームは、図10(B)における
エネルギー密度のピーク値の1/e2のエネルギー密度
を満たしている領域に相当する。合成前の各レーザービ
ームが重なり合っている部分において、エネルギー密度
が加算される。例えば図示したように重なり合ったビー
ムのエネルギー密度E1とE2を加算すると、ビームの
エネルギー密度のピーク値E3とほぼ等しくなり、各楕
円の中心Oの間においてエネルギー密度が平坦化され
る。
FIG. 10D shows the energy density distribution of the laser beam in the central axis y direction of the combined laser beam shown in FIG. 10D. Note that FIG.
The laser beam shown in (C) corresponds to a region satisfying the energy density of 1 / e 2 of the peak value of the energy density in FIG. 10 (B). The energy densities are added at the overlapping portions of the respective laser beams before the combination. For example, when the energy densities E1 and E2 of the overlapping beams are added as shown in the figure, the energy density peaks E3 of the beams are almost equalized, and the energy density is flattened between the centers O of the ellipses.

【0096】なお、E1とE2を加算するとE3と等し
くなるのが理想的だが、現実的には必ずしも等しい値に
はならない。E1とE2を加算した値とE3との値のず
れの許容範囲は、設計者が適宜設定することが可能であ
る。
Although it is ideal that E1 and E2 are equal to E3, the values are not necessarily equal to each other in reality. The allowable range of deviation between the value obtained by adding E1 and E2 and the value at E3 can be appropriately set by the designer.

【0097】レーザービームを単独で用いると、エネル
ギー密度の分布がガウス分布に従っているので、アイラ
ンドまたはチャネル形成領域全体に均一なエネルギー密
度のレーザー光を照射することが難しい。しかし、図1
0(D)からわかるように、複数のレーザー光を重ね合
わせてエネルギー密度の低い部分を互いに補い合うよう
にすることで、複数のレーザー光を重ね合わせないで単
独で用いるよりも、エネルギー密度が均一な領域が拡大
され、半導体膜の結晶性を効率良く高めることができ
る。
When the laser beam is used alone, the energy density distribution follows a Gaussian distribution, so that it is difficult to irradiate a laser beam having a uniform energy density on the entire island or channel formation region. However,
As can be seen from 0 (D), by superimposing a plurality of laser beams so as to complement each other in a portion having a low energy density, the energy density is more uniform than when a plurality of laser beams are not superposed and used alone. This region is enlarged, and the crystallinity of the semiconductor film can be efficiently improved.

【0098】なお、計算によって求めた図10(C)の
B−B’、C−C’におけるエネルギー密度の分布を、
図11に示す。なお、図11は、合成前のレーザービー
ムの、ピーク値の1/e2のエネルギー密度を満たして
いる領域を基準としている。合成前のレーザービームの
短軸方向の長さを37μm、長軸方向の長さを410μm
とし、中心間の距離を192μmとしたときの、B−
B’、C−C’におけるエネルギー密度は、それぞれ図
11(A)、図11(B)に示すような分布を有してい
る。B−B’の方がC−C’よりも弱冠小さくなってい
るが、ほぼ同じ大きさとみなすことができ、合成前のレ
ーザービームのピーク値の1/e2のエネルギー密度を
満たしている領域における、合成されたレーザービーム
の形状は、線状と言い表すことができる。
The distribution of energy densities at BB ′ and CC ′ in FIG.
It shows in FIG. Note that FIG. 11 is based on the region where the energy density of the laser beam before synthesis satisfies 1 / e 2 of the peak value. The laser beam length before synthesis is 37 μm in the short axis direction and 410 μm in the long axis direction.
And when the distance between the centers is 192 μm, B-
The energy densities in B ′ and CC ′ have distributions as shown in FIGS. 11 (A) and 11 (B), respectively. BB 'has a weaker crown than CC', but it can be regarded as almost the same size, and is a region satisfying the energy density of 1 / e 2 of the peak value of the laser beam before synthesis. The shape of the combined laser beam in can be expressed as a linear shape.

【0099】図12(A)は、合成されたレーザービー
ムのエネルギー分布を示す図である。361で示した領
域はエネルギー密度が均一な領域であり、362で示し
た領域はエネルギー密度が低い領域である。図12にお
いて、レーザービームの中心軸方向の長さをWTBW
し、エネルギー密度が均一な領域361における中心軸
方向の長さをWmaxとする。WTBWがWmaxに比べて大き
くなればなるほど、結晶化に用いることができるエネル
ギー密度が均一な領域361に対する、半導体膜の結晶
化に用いることができないエネルギー密度が均一ではな
い領域362の割合が大きくなる。エネルギー密度が均
一ではない領域362のみが照射された半導体膜は、微
結晶が生成し結晶性が芳しくない。よって半導体膜のア
イランドとなる領域と、領域362のみを重ねないよう
に、走査経路及びアイランドのレイアウトを定める必要
が生じ、領域361に対する領域362の比率が高くな
るとその制約はさらに大きくなる。よってスリットを用
いて、エネルギー密度が均一ではない領域362のみが
アイランドに照射されるのを防ぐことは、走査経路及び
アイランドのレイアウトの際に生じる制約を小さくする
のに有効である。
FIG. 12A shows the energy distribution of the combined laser beam. The region indicated by 361 is a region having a uniform energy density, and the region indicated by 362 is a region having a low energy density. In FIG. 12, the length of the laser beam in the central axis direction is W TBW, and the length of the laser beam in the central axis direction in the region 361 having a uniform energy density is W max . As W TBW becomes larger than W max , the ratio of the region 362 that cannot be used for crystallization of the semiconductor film and that has a non-uniform energy density to the region 361 that has uniform energy density that can be used for crystallization is obtained. growing. In the semiconductor film irradiated only with the region 362 where the energy density is not uniform, microcrystals are generated and the crystallinity is poor. Therefore, it becomes necessary to determine the layout of the scanning path and the island so that only the region 362 which does not overlap with the region which becomes the island of the semiconductor film is formed, and the restriction becomes larger as the ratio of the region 362 to the region 361 becomes higher. Therefore, using the slits to prevent the islands from being irradiated with only the region 362 where the energy density is not uniform is effective in reducing the restrictions that occur during the layout of the scanning paths and the islands.

【0100】本実施例は実施例1あたは2と組み合わせ
て実施することが可能である。
This embodiment can be implemented in combination with Embodiment 1 or 2.

【0101】(実施例4)本実施例では、本発明に用い
られるレーザー照射装置の光学系と、各光学系とスリッ
トとの位置関係について説明する。
(Embodiment 4) In this embodiment, an optical system of a laser irradiation apparatus used in the present invention and a positional relationship between each optical system and a slit will be described.

【0102】図13は、レーザービームを4つ合成して
1つのレーザービームにする場合の光学系を示してい
る。図13に示す光学系は、6つのシリンドリカルレン
ズ417〜422を有している。矢印の方向から入射し
た4つのレーザー光は、4つのシリンドリカルレンズ4
19〜422のそれぞれに入射する。そしてシリンドリ
カルレンズ419、421において成形された2つのレ
ーザー光は、シリンドリカルレンズ417において再び
そのレーザービームの形状が成形されて、スリット42
4を通って被処理物423に照射される。一方シリンド
リカルレンズ420、422において成形された2つの
レーザー光は、シリンドリカルレンズ418において再
びそのレーザービームの形状が成形されて、スリット4
24を通って被処理物423に照射される。
FIG. 13 shows an optical system in which four laser beams are combined into one laser beam. The optical system shown in FIG. 13 has six cylindrical lenses 417 to 422. The four laser beams incident from the direction of the arrow are four cylindrical lenses 4
It is incident on each of 19 to 422. Then, the two laser beams formed by the cylindrical lenses 419 and 421 are shaped again by the cylindrical lens 417 in the shape of the laser beam, and the slit 42
The object to be processed 423 is irradiated through the beam path 4. On the other hand, the two laser beams formed by the cylindrical lenses 420 and 422 have their laser beam shapes formed again by the cylindrical lens 418, and the slits 4
The object to be processed 423 is irradiated through 24.

【0103】被処理物423における各レーザー光のレ
ーザービームは、互いに一部重なることで合成されて1
つのレーザービームを形成している。
The laser beams of the laser beams on the object to be processed 423 are synthesized by partially overlapping each other, and
Forming two laser beams.

【0104】各レンズの焦点距離及び入射角は設計者が
適宜設定することが可能であるが、被処理物423に最
も近いシリンドリカルレンズ417、418の焦点距離
は、シリンドリカルレンズ419〜422の焦点距離よ
りも小さくする。例えば、被処理物423に最も近いシ
リンドリカルレンズ417、418の焦点距離を20m
mとし、シリンドリカルレンズ419〜422の焦点距
離を150mmとする。そしてシリンドリカルレンズ4
17、418から被処理物400へのレーザー光の入射
角は、本実施例では25°とし、シリンドリカルレンズ
419〜422からシリンドリカルレンズ417、41
8へのレーザー光の入射角を10°とするように各レン
ズを設置する。なお、戻り光を防ぎ、また均一な照射を
行なうために、レーザー光の基板への入射角度を0°よ
り大きく、望ましくは5〜30°に保つのが望ましい。
The designer can set the focal length and the incident angle of each lens as appropriate, but the focal lengths of the cylindrical lenses 417 and 418 closest to the object 423 are the focal lengths of the cylindrical lenses 419 to 422. Smaller than. For example, if the focal length of the cylindrical lenses 417 and 418 closest to the object to be processed 423 is 20 m
m, and the focal length of the cylindrical lenses 419 to 422 is 150 mm. And the cylindrical lens 4
The angle of incidence of the laser light from 17, 418 on the object to be processed 400 is 25 ° in the present embodiment, and the cylindrical lenses 419 to 422 to the cylindrical lenses 417, 41.
Each lens is installed so that the incident angle of the laser beam on 8 is 10 °. In addition, in order to prevent returning light and perform uniform irradiation, it is desirable to keep the incident angle of the laser light on the substrate larger than 0 °, preferably 5 to 30 °.

【0105】図13では、4つのレーザービームを合成
する例について示しており、この場合4つのレーザー発
振装置にそれぞれ対応するシリンドリカルレンズを4つ
と、該4つのシリンドリカルレンズに対応する2つのシ
リンドリカルレンズとを有している。合成するレーザー
ビームの数はこれに限定されず、合成するレーザービー
ムの数は2以上8以下であれば良い。n(n=2、4、
6、8)のレーザービームを合成する場合、nのレーザ
ー発振装置にそれぞれ対応するnのシリンドリカルレン
ズと、該nのシリンドリカルレンズに対応するn/2の
シリンドリカルレンズとを有している。n(n=3、
5、7)のレーザービームを合成する場合、nのレーザ
ー発振装置にそれぞれ対応するnのシリンドリカルレン
ズと、該nのシリンドリカルレンズに対応する(n+
1)/2のシリンドリカルレンズとを有している。
FIG. 13 shows an example in which four laser beams are combined. In this case, four cylindrical lenses corresponding to the four laser oscillators, and two cylindrical lenses corresponding to the four cylindrical lenses are shown. have. The number of laser beams to be combined is not limited to this, and the number of laser beams to be combined may be 2 or more and 8 or less. n (n = 2, 4,
In the case of synthesizing the laser beams of 6 and 8), it has n cylindrical lenses respectively corresponding to the n laser oscillators and n / 2 cylindrical lenses corresponding to the n cylindrical lenses. n (n = 3,
When synthesizing the laser beams of 5 and 7), n cylindrical lenses respectively corresponding to the n laser oscillation devices and (n +)
1) / 2 cylindrical lens.

【0106】そして、レーザービームを5つ以上重ね合
わせるとき、光学系を配置する場所及び干渉等を考慮す
ると、5つ目以降のレーザー光は基板の反対側から照射
するのが望ましく、その場合スリットを基板の反対側に
も設ける必要がある。また、基板は透過性を有している
ことが必要である。
When five or more laser beams are superposed, it is desirable to irradiate the fifth and subsequent laser beams from the opposite side of the substrate in consideration of the place where the optical system is arranged and interference. Must also be provided on the opposite side of the substrate. In addition, the substrate needs to be transparent.

【0107】また、均一なレーザー光の照射を実現する
ためには、照射面に垂直な平面であって、かつ合成前の
各ビームの形状をそれぞれ長方形と見立てたときの短辺
を含む面または長辺を含む面のいずれか一方を入射面と
定義すると、前記レーザー光の入射角度θは、入射面に
含まれる前記短辺または前記長辺の長さがW、前記照射
面に設置され、かつ、前記レーザー光に対して透光性を
有する基板の厚さがdであるとき、θ≧arctan(W/2d)
を満たすのが望ましい。この議論は合成前の個々のレー
ザー光について成り立つ必要がある。なお、レーザー光
の軌跡が、前記入射面上にないときは、該軌跡を該入射
面に射影したものの入射角度をθとする。この入射角度
θでレーザー光が入射されれば、基板の表面での反射光
と、前記基板の裏面からの反射光とが干渉せず、一様な
レーザー光の照射を行うことができる。以上の議論は、
基板の屈折率を1として考えた。実際は、基板の屈折率
が1.5前後のものが多く、この数値を考慮に入れると
上記議論で算出した角度よりも大きな計算値が得られ
る。しかしながら、ビームスポットの長手方向の両端の
エネルギーは減衰があるため、この部分での干渉の影響
は少なく、上記の算出値で十分に干渉減衰の効果が得ら
れる。上記のθに対する不等式は、基板がレーザビーム
に対して透光性のあるもの以外には適用されない。
Further, in order to realize uniform irradiation of laser light, a plane which is a plane perpendicular to the irradiation surface and which includes short sides when the shape of each beam before combination is regarded as a rectangle, or When one of the surfaces including the long side is defined as the incident surface, the incident angle θ of the laser light is set on the irradiation surface such that the length of the short side or the long side included in the incident surface is W, In addition, when the thickness of the substrate that is transparent to the laser light is d, θ ≧ arctan (W / 2d)
It is desirable to meet. This argument needs to hold for each laser beam before synthesis. When the locus of the laser beam is not on the incident surface, the incident angle of the locus projected on the incident surface is θ. When the laser light is incident at this incident angle θ, the reflected light on the front surface of the substrate does not interfere with the reflected light from the back surface of the substrate, and uniform laser light irradiation can be performed. The above discussion is
The substrate has a refractive index of 1. In practice, the refractive index of the substrate is often around 1.5, and if this value is taken into consideration, a calculated value larger than the angle calculated in the above discussion can be obtained. However, since the energy at both ends of the beam spot in the longitudinal direction is attenuated, the influence of interference at this portion is small, and the above calculated value is sufficient to obtain the effect of interference attenuation. The above inequality for θ is applied only to the case where the substrate is transparent to the laser beam.

【0108】なお、20W以上の大きな出力のレーザー
光であれば、レーザービームを2つだけ重ね合わせるだ
けでも十分なエネルギー密度を有する線状のレーザービ
ームを得ることができる。しかし、重ね合わせるレーザ
ービームの数が多いほど、中心軸方向において一定のエ
ネルギー密度が得られる領域の割合を大きくすることが
できる。
If the laser light has a large output of 20 W or more, it is possible to obtain a linear laser beam having a sufficient energy density by superimposing only two laser beams. However, the larger the number of laser beams to be superposed, the larger the ratio of the region where a constant energy density can be obtained in the central axis direction.

【0109】なお本発明で用いられるレーザー照射装置
が有する光学系は、本実施例で示した構成に限定されな
い。
Note that the optical system included in the laser irradiation apparatus used in the present invention is not limited to the structure shown in this embodiment.

【0110】本実施例は実施例1〜3と組み合わせて実
施することが可能である。
This embodiment can be implemented in combination with Embodiments 1 to 3.

【0111】(実施例5)楕円形状のレーザービームを
有するレーザー光は、走査方向と垂直な方向におけるエ
ネルギー密度の分布がガウス分布に従っているので、エ
ネルギー密度の低い領域の全体に占める割合が、矩形ま
たは線形のレーザービームを有するレーザー光に比べて
高い。そのため本発明では、レーザー光のレーザービー
ムが、エネルギー密度の分布が比較的均一な矩形または
線形であることが望ましい。
(Embodiment 5) The laser light having the elliptical laser beam has a Gaussian distribution in the energy density in the direction perpendicular to the scanning direction, so that the ratio of the low energy density region to the entire area is rectangular. Alternatively, it is higher than laser light having a linear laser beam. Therefore, in the present invention, it is desirable that the laser beam of the laser beam be rectangular or linear with a relatively uniform energy density distribution.

【0112】矩形または線形のレーザービームを得られ
るガスレーザーとして代表的なのはエキシマレーザーで
あり、固体レーザーとして代表的なのはスラブレーザー
である。本実施例では、スラブレーザーについて説明す
る。
A typical gas laser that can obtain a rectangular or linear laser beam is an excimer laser, and a typical solid-state laser is a slab laser. In this embodiment, a slab laser will be described.

【0113】図14(A)にスラブ型のレーザー発振装
置の構成を一例として示す。図14(A)に示すスラブ
型のレーザー発振装置は、ロッド7500と、反射ミラ
ー7501と、出力ミラー7502と、シリンドリカル
レンズ7503を有している。
FIG. 14A shows the structure of a slab type laser oscillator as an example. The slab-type laser oscillator shown in FIG. 14A includes a rod 7500, a reflection mirror 7501, an output mirror 7502, and a cylindrical lens 7503.

【0114】ロッド7500に励起光を照射すると、ロ
ッド7500内のジグザグの光路をたどって、反射ミラ
ー7501または出射ミラー7502側にレーザー光が
出射する。反射ミラー7501側に出射したレーザー光
は、反射されて再びロッド7500内に入射し、出射ミ
ラー7502側に出射する。ロッド7500は板状のス
ラブ媒質を用いたスラブ式であり、出射段階で比較的長
い矩形または線形のレーザービームを形成することがで
きる。そして、出射したレーザー光はシリンドリカルレ
ンズ7503においそのレーザービームの形状がより細
くなるよう加工され、レーザー発振装置から出射され
る。
When the rod 7500 is irradiated with the excitation light, the laser light is emitted to the reflecting mirror 7501 or the emitting mirror 7502 side along the zigzag optical path inside the rod 7500. The laser light emitted to the reflecting mirror 7501 side is reflected, enters the rod 7500 again, and is emitted to the emitting mirror 7502 side. The rod 7500 is a slab type using a plate-like slab medium, and can form a relatively long rectangular or linear laser beam at the emitting stage. Then, the emitted laser light is processed by the cylindrical lens 7503 so that the shape of the laser beam becomes smaller, and is emitted from the laser oscillation device.

【0115】次に、スラブ型のレーザー発振装置の、図
14(A)に示したものとは異なる構成を、図14
(B)に示す。図14(B)では、図14(A)に示し
たレーザー発振装置に、シリンドリカルレンズ7504
を追加したものであり、シリンドリカルレンズ7504
によって、レーザービームの長さを制御することができ
る。
Next, the structure of the slab type laser oscillator different from that shown in FIG.
It shows in (B). In FIG. 14B, a cylindrical lens 7504 is added to the laser oscillator shown in FIG.
Cylindrical lens 7504
Allows the length of the laser beam to be controlled.

【0116】なおコヒーレント長を10cm以上、好ま
しくは1m以上であると、レーザービームをより細くす
ることができる。
If the coherent length is 10 cm or more, preferably 1 m or more, the laser beam can be made thinner.

【0117】また、ロッド7500の温度が過剰に上昇
するのを防ぐために、例えば冷却水を循環させるなど、
温度の制御をする手段を設けるようにしても良い。
In order to prevent the temperature of the rod 7500 from rising excessively, cooling water is circulated, for example.
A means for controlling the temperature may be provided.

【0118】図14(C)に、シリンドリカルレンズの
形状の、一実施例を示す。7509は本実施例のシリン
ドリカルレンズであり、ホルダー7510により固定さ
れている。そしてシリンドリカルレンズ7509は、円
柱面と矩形の平面とが互いに向き合った形状を有してお
り、円柱面の2本の母線と、向かい合った矩形の2本の
辺とが互いに全て平行である。そして、円柱面の2つの
母線と、平行な該2つの辺とでそれぞれ形成される2つ
の面は、該矩形の平面と0より大きく90°よりも小さ
い角度で交わっている。このように平行な該2つの辺と
でそれぞれ形成される2つの面は、該矩形の平面と90
°未満の角度で交わることで、90°以上のときと比べ
て焦点距離を短くすることができ、よりレーザービーム
の形状を細くし、線形に近づけることができる。
FIG. 14C shows an example of the shape of the cylindrical lens. Reference numeral 7509 denotes the cylindrical lens of this embodiment, which is fixed by a holder 7510. The cylindrical lens 7509 has a shape in which a cylindrical surface and a rectangular flat surface face each other, and two generatrixes of the cylindrical surface and two opposite sides of the rectangle are all parallel to each other. The two planes formed by the two generatrixes of the cylindrical surface and the two parallel sides intersect with the rectangular plane at an angle larger than 0 and smaller than 90 °. The two surfaces formed by the two sides that are parallel to each other in this manner are
By intersecting at an angle of less than 90 °, the focal length can be shortened as compared with the case of 90 ° or more, the shape of the laser beam can be made narrower, and the laser beam can be made closer to linear.

【0119】本実施例は、実施例1〜4と組み合わせて
実施することが可能である。
This embodiment can be implemented in combination with Embodiments 1 to 4.

【0120】(実施例6)本実施例では、ビームスポッ
トを重ね合わせたときの、各ビームスポットの中心間の
距離と、エネルギー密度との関係について説明する。
(Embodiment 6) In this embodiment, the relationship between the distance between the centers of the beam spots and the energy density when the beam spots are superposed will be described.

【0121】図15に、各ビームスポットの中心軸方向
におけるエネルギー密度の分布を実線で、合成されたビ
ームスポットのエネルギー密度の分布を破線で示す。ビ
ームスポットの中心軸方向におけるエネルギー密度の値
は、一般的にガウス分布に従っている。
FIG. 15 shows the energy density distribution in the direction of the central axis of each beam spot with a solid line, and the energy density distribution of the combined beam spots with a broken line. The value of the energy density in the direction of the central axis of the beam spot generally follows a Gaussian distribution.

【0122】合成前のビームスポットにおいて、ピーク
値の1/e2以上のエネルギー密度を満たしている中心
軸方向の距離を1としたときの、各ピーク間の距離をX
とする。また、合成されたビームスポットにおいて、合
成後のピーク値と、バレー値の平均値に対するピーク値
の割増分をYとする。シミュレーションで求めたXとY
の関係を、図16に示す。なお図16では、Yを百分率
で表した。
When the distance in the central axis direction that satisfies the energy density of 1 / e 2 or more of the peak value in the beam spot before synthesis is 1, the distance between the peaks is X.
And Further, in the combined beam spot, the peak value after the combination and the increment of the peak value with respect to the average value of the valley values are Y. X and Y obtained by simulation
FIG. 16 shows the relationship of In FIG. 16, Y is expressed as a percentage.

【0123】図16において、エネルギー差Yは以下の
式1の近似式で表される。
In FIG. 16, the energy difference Y is expressed by the following approximate expression of Expression 1.

【0124】[0124]

【式1】Y=60−293X+340X2(Xは2つの
解のうち大きい方とする)
[Formula 1] Y = 60-293X + 340X 2 (X is the larger of the two solutions)

【0125】式1に従えば、例えばエネルギー差を5%
程度にしたい場合、X≒0.584となるようにすれば
良いということがわかる。Y=0となるのが理想的だ
が、それではビームスポットの長さが短くなるので、ス
ループットとのバランスでXを決定すると良い。
According to the equation 1, for example, the energy difference is 5%.
It can be seen that if it is desired to set the degree, it is sufficient to set X≈0.584. Ideally, Y = 0, but since the length of the beam spot is shortened, X should be determined in balance with the throughput.

【0126】次に、Yの許容範囲について説明する。図
17に、ビームスポットが楕円形状を有している場合
の、中心軸方向におけるビーム幅に対するYVO4レー
ザーの出力(W)の分布を示す。斜線で示す領域は、良
好な結晶性を得るために必要な出力エネルギーの範囲で
あり、3.5〜6Wの範囲内に合成したレーザー光の出
力エネルギーが納まっていれば良いことがわかる。
Next, the allowable range of Y will be described. FIG. 17 shows the distribution of the output (W) of the YVO 4 laser with respect to the beam width in the central axis direction when the beam spot has an elliptical shape. The shaded region is the range of output energy required to obtain good crystallinity, and it is understood that the output energy of the synthesized laser light should be within the range of 3.5 to 6 W.

【0127】合成後のビームスポットの出力エネルギー
の最大値と最小値が、良好な結晶性を得るために必要な
出力エネルギー範囲にぎりぎりに入るとき、良好な結晶
性が得られるエネルギー差Yが最大になる。よって図1
7の場合は、エネルギー差Yが±26.3%となり、上
記範囲にエネルギー差Yが納まっていれば良好な結晶性
が得られることがわかる。
When the maximum value and the minimum value of the output energy of the beam spot after synthesis are within the output energy range necessary for obtaining good crystallinity, the energy difference Y that gives good crystallinity is the maximum. become. Therefore, FIG.
In the case of 7, the energy difference Y is ± 26.3%, and it can be seen that good crystallinity can be obtained if the energy difference Y is within the above range.

【0128】なお、良好な結晶性を得るために必要な出
力エネルギーの範囲は、どこまでを結晶性が良好だと判
断するかによって変わり、また出力エネルギーの分布も
ビームスポットの形状によって変わってくるので、エネ
ルギー差Yの許容範囲は必ずしも上記値に限定されな
い。設計者が、良好な結晶性を得るために必要な出力エ
ネルギーの範囲を適宜定め、用いるレーザーの出力エネ
ルギーの分布からエネルギー差Yの許容範囲を設定する
必要がある。
The range of output energy required to obtain good crystallinity varies depending on how far the crystallinity is judged to be good, and the distribution of output energy also varies depending on the shape of the beam spot. The allowable range of the energy difference Y is not necessarily limited to the above value. It is necessary for the designer to appropriately set the range of output energy required to obtain good crystallinity and set the allowable range of the energy difference Y from the distribution of output energy of the laser used.

【0129】本実施例は、実施例1〜5と組み合わせて
実施することが可能である。
This embodiment can be implemented in combination with the first to fifth embodiments.

【0130】(実施例7)本発明は様々な半導体装置に
適用できるものであり、実施例1〜6に基づいて作製さ
れる表示パネルの形態を図18と図19を用いて説明す
る。
(Embodiment 7) The present invention can be applied to various semiconductor devices, and the form of the display panel manufactured based on Embodiments 1 to 6 will be described with reference to FIGS. 18 and 19.

【0131】図18において、基板901には画素部9
02、ゲート信号側駆動回路901a、901b、デー
タ信号側駆動回路901c、入出力端子部908、配線
又は配線群904が備えられている。シールドパターン
905はゲート信号側駆動回路901a、901b及び
データ信号側駆動回路901cと入力端子とを接続する
配線又は配線群904と一部が重なっていても良い。こ
のようにすると、表示パネルの額縁領域(画素部の周辺
領域)の面積を縮小させることができる。外部入力端子
部には、FPC903が固着されている。
In FIG. 18, the pixel portion 9 is formed on the substrate 901.
02, gate signal side drive circuits 901a and 901b, a data signal side drive circuit 901c, an input / output terminal portion 908, and a wiring or wiring group 904. The shield pattern 905 may partially overlap a wiring or a wiring group 904 that connects the gate signal side driving circuits 901a and 901b and the data signal side driving circuit 901c to the input terminal. By doing so, the area of the frame region (the peripheral region of the pixel portion) of the display panel can be reduced. The FPC 903 is fixed to the external input terminal portion.

【0132】本発明は、画素部902、ゲート信号側駆
動回路901a、901b、データ信号側駆動回路90
1cを構成する能動素子に用いることができる。
According to the present invention, the pixel portion 902, the gate signal side drive circuits 901a and 901b, and the data signal side drive circuit 90 are provided.
It can be used as an active element constituting 1c.

【0133】図19は図18で示す画素部902の一画
素の構成を示す一例である。本実施例では本発明の半導
体装置の1つである発光装置の、画素について説明す
る。なお、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TFT等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 Luminescen
ce)が得られる有機化合物を含む層(発光層)と陽極
と、陰極とを有する。
FIG. 19 is an example showing the configuration of one pixel of the pixel portion 902 shown in FIG. In this embodiment, a pixel of a light emitting device which is one of the semiconductor devices of the present invention will be described. The light emitting device is a general term for a display panel in which a light emitting element formed on a substrate is enclosed between the substrate and a cover material, and a display module in which a TFT or the like is mounted on the display panel. Note that the light-emitting element is a luminescence (Electro Luminescen) generated by applying an electric field.
ce) having a layer containing an organic compound (light emitting layer), an anode, and a cathode.

【0134】なお本実施例で用いられる発光素子は、正
孔注入層、電子注入層、正孔輸送層または電子輸送層等
が、無機化合物単独で、または有機化合物に無機化合物
が混合されている材料で形成されている形態をも取り得
る。また、これらの層どうしが互いに一部混合していて
も良い。
In the light emitting device used in this example, the hole injection layer, the electron injection layer, the hole transport layer, the electron transport layer, etc. are made of an inorganic compound alone or an organic compound mixed with an inorganic compound. It may also be in the form of a material. Further, these layers may be partially mixed with each other.

【0135】801は画素に入力されるビデオ信号の入
力を制御するスイッチング素子としてのTFT(スイッ
チング用TFT)であり、802はビデオ信号が有する
情報に基づき、画素電極に電流を供給するためのTFT
(駆動用TFT)である。
Reference numeral 801 denotes a TFT (switching TFT) as a switching element for controlling the input of a video signal input to the pixel, and 802 a TFT for supplying a current to the pixel electrode based on the information contained in the video signal.
(Driving TFT).

【0136】スイッチング用TFT801は、1〜2μ
m程度のチャネル幅の、複数のチャネル形成領域を有す
る活性層803と、ゲート絶縁膜(図示せず)と、ゲー
ト線804の一部であるゲート電極805とを有してい
る。スイッチング用TFT801は、ゲート信号側駆動
回路901a、901bからゲート線804に入力され
る選択信号によって、そのスイッチングが制御されてい
る。
The switching TFT 801 has a size of 1 to 2 μm.
It has an active layer 803 having a channel width of about m and having a plurality of channel formation regions, a gate insulating film (not shown), and a gate electrode 805 which is a part of the gate line 804. The switching of the switching TFT 801 is controlled by a selection signal input from the gate signal side drive circuits 901a and 901b to the gate line 804.

【0137】スイッチング用TFT801の活性層80
3が有するソース領域とドレイン領域は、一方はデータ
信号側駆動回路901cによってビデオ信号が入力され
る信号線806に、もう一方は素子の接続用の配線80
7に接続されている。
Active layer 80 of switching TFT 801
One of the source region and the drain region included in 3 is a signal line 806 to which a video signal is input by the data signal side driver circuit 901c, and the other is a wiring 80 for connecting elements.
Connected to 7.

【0138】一方駆動用TFT802は、1〜2μm程
度のチャネル幅の、複数のチャネル形成領域を有する活
性層808と、ゲート絶縁膜(図示せず)と、容量用配
線809の一部であるゲート電極810とを有してい
る。
On the other hand, the driving TFT 802 includes an active layer 808 having a channel width of about 1 to 2 μm and having a plurality of channel forming regions, a gate insulating film (not shown), and a gate which is a part of the capacitor wiring 809. And an electrode 810.

【0139】駆動用TFT802の活性層808が有す
るソース領域とドレイン領域は、一方は電源線811
に、もう一方は画素電極812に接続されている。
One of a source region and a drain region of the active layer 808 of the driving TFT 802 has a power supply line 811.
The other is connected to the pixel electrode 812.

【0140】813は容量用の半導体膜であり、ゲート
絶縁膜を間に挟んで容量用配線809と重なっている。
容量用の半導体膜813は電源線と接続されている。こ
の容量用の半導体膜813とゲート絶縁膜と容量用配線
809とが重なっている部分が駆動用TFT802のゲ
ート電圧を保持するための容量として機能する。また、
容量用配線809と電源線811は、間に層間絶縁膜
(図示せず)を間に挟んで重なっている。この容量用配
線809と、層間絶縁膜と、電源線811とが重なり合
っている部分も、駆動用TFT802のゲート電圧を保
持するための容量として機能させることは可能である。
Reference numeral 813 denotes a capacitor semiconductor film, which overlaps with the capacitor wiring 809 with the gate insulating film interposed therebetween.
The capacitor semiconductor film 813 is connected to the power supply line. The overlapping portion of the capacitor semiconductor film 813, the gate insulating film, and the capacitor wiring 809 functions as a capacitor for holding the gate voltage of the driving TFT 802. Also,
The capacitor wiring 809 and the power supply line 811 overlap with each other with an interlayer insulating film (not shown) interposed therebetween. A portion where the capacitor wiring 809, the interlayer insulating film, and the power supply line 811 overlap with each other can also function as a capacitor for holding the gate voltage of the driving TFT 802.

【0141】なお本明細書において接続とは、特に記載
のない限り電気的な接続を意味する。
In the present specification, the term "connection" means electrical connection unless otherwise specified.

【0142】スイッチング用TFT801の活性層80
3と、駆動用TFT802の活性層808とがそれぞれ
有するチャネル形成領域のキャリアが移動する方向は、
全て矢印に示したレーザー光の走査方向と揃っている。
Active layer 80 of switching TFT 801
3 and the active layer 808 of the driving TFT 802 has a channel forming region in which the carriers move,
All are aligned with the scanning direction of the laser beam shown by the arrow.

【0143】駆動用TFT802の活性層808が有す
るチャネル形成領域の数は、スイッチング用TFT80
1の活性層803が有するチャネル形成領域の数よりも
多くすることが望ましい。なぜなら、駆動用TFT80
2の方がスイッチング用TFT801よりも大きな電流
能力が必要であり、チャネル形成領域が多いほどオン電
流を大きくすることができるからである。
The number of channel formation regions included in the active layer 808 of the driving TFT 802 is the same as that of the switching TFT 80.
It is desirable that the number is larger than the number of channel formation regions included in one active layer 803. Because the driving TFT 80
This is because 2 requires a larger current capacity than the switching TFT 801, and the on-current can be increased as the number of channel formation regions increases.

【0144】なお本実施例では発光装置に用いられるT
FT基板の構成について説明したが、本実施例の作製工
程を用いて液晶表示装置を作製することもできる。
In this example, the T used in the light emitting device was used.
Although the structure of the FT substrate has been described, a liquid crystal display device can be manufactured by using the manufacturing process of this embodiment.

【0145】本実施例は、実施例1〜実施例6と自由に
組み合わせて実施することが可能である。
This embodiment can be implemented by freely combining with Embodiments 1 to 6.

【0146】(実施例8)本発明の半導体装置は、様々
な電子機器への適用が可能である。その一例は、携帯情
報端末(電子手帳、モバイルコンピュータ、携帯電話
等)、ビデオカメラ、デジタルカメラ、パーソナルコン
ピュータ、テレビ受像器、携帯電話、投影型表示装置等
が挙げられる。それら電子機器の具体例を図20に示
す。
(Embodiment 8) The semiconductor device of the present invention can be applied to various electronic devices. Examples thereof include personal digital assistants (electronic notebooks, mobile computers, mobile phones, etc.), video cameras, digital cameras, personal computers, television receivers, mobile phones, projection display devices, and the like. Specific examples of those electronic devices are shown in FIGS.

【0147】図20(A)は表示装置であり、筐体20
01、支持台2002、表示部2003、スピーカー部
2004、ビデオ入力端子2005等を含む。本発明の
半導体装置を表示部2003に用いることで、本発明の
表示装置が完成する。なお、表示装置は、パソコン用、
TV放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用表
示装置が含まれる。
FIG. 20A shows a display device, which is a housing 20.
01, support base 2002, display unit 2003, speaker unit 2004, video input terminal 2005 and the like. The display device of the present invention is completed by using the semiconductor device of the present invention for the display portion 2003. The display device is for PC
It includes all display devices for displaying information such as TV broadcast reception and advertisement display.

【0148】図20(B)はデジタルスチルカメラであ
り、本体2101、表示部2102、受像部2103、
操作キー2104、外部接続ポート2105、シャッタ
ー2106等を含む。本発明の半導体装置を表示部21
02に用いることで、本発明のデジタルスチルカメラが
完成する。
FIG. 20B shows a digital still camera including a main body 2101, a display portion 2102, an image receiving portion 2103,
An operation key 2104, an external connection port 2105, a shutter 2106 and the like are included. The semiconductor device of the present invention has a display unit 21.
02, the digital still camera of the present invention is completed.

【0149】図20(C)はノート型パーソナルコンピ
ュータであり、本体2201、筐体2202、表示部2
203、キーボード2204、外部接続ポート220
5、ポインティングマウス2206等を含む。本発明の
半導体装置を表示部2203に用いることで、本発明の
ノート型パーソナルコンピュータが完成する。
FIG. 20C shows a laptop personal computer, which has a main body 2201, a housing 2202, and a display section 2.
203, keyboard 2204, external connection port 220
5, including a pointing mouse 2206 and the like. The notebook personal computer of the present invention is completed by using the semiconductor device of the present invention for the display portion 2203.

【0150】図20(D)はモバイルコンピュータであ
り、本体2301、表示部2302、スイッチ230
3、操作キー2304、赤外線ポート2305等を含
む。本発明の半導体装置を表示部2302に用いること
で、本発明のモバイルコンピュータが完成する。
FIG. 20D shows a mobile computer, which has a main body 2301, a display portion 2302, and a switch 230.
3, an operation key 2304, an infrared port 2305 and the like. The mobile computer of the present invention is completed by using the semiconductor device of the present invention for the display portion 2302.

【0151】図20(E)は記録媒体を備えた携帯型の
画像再生装置(具体的にはDVD再生装置)であり、本
体2401、筐体2402、表示部A2403、表示部
B2404、記録媒体(DVD等)読み込み部240
5、操作キー2406、スピーカー部2407等を含
む。表示部A2403は主として画像情報を表示し、表
示部B2404は主として文字情報を表示する。なお、
記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器な
ども含まれる。本発明の半導体装置を表示部A、B24
03、2404に用いることで、本発明の画像再生装置
が完成する。
FIG. 20E shows a portable image reproducing device (specifically, a DVD reproducing device) provided with a recording medium, which includes a main body 2401, a housing 2402, a display portion A2403, a display portion B2404, a recording medium ( DVD, etc.) reading unit 240
5, an operation key 2406, a speaker portion 2407, and the like. The display unit A2403 mainly displays image information, and the display unit B2404 mainly displays character information. In addition,
The image reproducing device provided with the recording medium includes a home game machine and the like. The semiconductor device of the present invention is provided with display units A and B24.
03, 2404, the image reproducing apparatus of the present invention is completed.

【0152】図20(F)はゴーグル型ディスプレイ
(ヘッドマウントディスプレイ)であり、本体250
1、表示部2502、アーム部2503を含む。本発明
の半導体装置を表示部2502に用いることで、本発明
のゴーグル型ディスプレイが完成する。
FIG. 20F shows a goggle type display (head mounted display), which is a main body 250.
1, a display portion 2502 and an arm portion 2503 are included. The goggle type display of the present invention is completed by using the semiconductor device of the present invention for the display portion 2502.

【0153】図20(G)はビデオカメラであり、本体
2601、表示部2602、筐体2603、外部接続ポ
ート2604、リモコン受信部2605、受像部260
6、バッテリー2607、音声入力部2608、操作キ
ー2609、接眼部2610等を含む。本発明の半導体
装置を表示部2602に用いることで、本発明のビデオ
カメラが完成する。
FIG. 20G shows a video camera, which includes a main body 2601, a display portion 2602, a housing 2603, an external connection port 2604, a remote control receiving portion 2605, and an image receiving portion 260.
6, a battery 2607, a voice input unit 2608, operation keys 2609, an eyepiece unit 2610, and the like. The video camera of the present invention is completed by using the semiconductor device of the present invention for the display portion 2602.

【0154】ここで図20(H)は携帯電話であり、本
体2701、筐体2702、表示部2703、音声入力
部2704、音声出力部2705、操作キー2706、
外部接続ポート2707、アンテナ2708等を含む。
なお、表示部2703は黒色の背景に白色の文字を表示
することで携帯電話の消費電流を抑えることができる。
本発明の半導体装置を表示部2703に用いることで、
本発明の携帯電話が完成する。
[0154] Here, FIG. 20H shows a mobile phone, which includes a main body 2701, a housing 2702, a display portion 2703, a voice input portion 2704, a voice output portion 2705, operation keys 2706,
An external connection port 2707, an antenna 2708, and the like are included.
Note that the display portion 2703 can suppress current consumption of the mobile phone by displaying white characters on a black background.
By using the semiconductor device of the present invention for the display portion 2703,
The mobile phone of the present invention is completed.

【0155】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用いることが可能であ
る。また、本実施例は実施例1〜7に示したいずれの構
成とも組み合わせて実施することが可能である。
As described above, the applicable range of the present invention is extremely wide, and the present invention can be applied to electronic devices in all fields. Further, this embodiment can be implemented in combination with any of the configurations shown in the first to seventh embodiments.

【0156】(実施例9)本発明の半導体装置が有する
TFTは、チャネル形成領域がほぼ単結晶であるため、
通常は単結晶シリコンを用いた素子で形成される回路、
例えばLSIを用いたCPU、各種ロジック回路の記憶
素子(例えばSRAM)、カウンタ回路、分周回路ロジ
ック等を、形成することができる。
(Embodiment 9) Since the channel formation region of the TFT of the semiconductor device of the present invention is almost single crystal,
Circuits that are usually made of elements that use single crystal silicon,
For example, a CPU using an LSI, a storage element of various logic circuits (for example, SRAM), a counter circuit, a frequency dividing circuit logic, and the like can be formed.

【0157】超LSIは最小寸法がサブミクロン領域に
近づいており、より高集積化を目指すためには部分的な
素子の三次元化が必要である。本実施例では、スタック
構造を有する本発明の半導体装置の構造について説明す
る。
The minimum size of the VLSI is approaching the submicron region, and it is necessary to partially make the elements three-dimensional in order to achieve higher integration. In this embodiment, a structure of a semiconductor device of the present invention having a stack structure will be described.

【0158】図7に本実施例の半導体装置の断面図を示
す。基板700上に第1の絶縁膜701が形成されてい
る。そして、第1の絶縁膜701上に第1のTFT70
2が形成されている。なお、第1のTFT702のチャ
ネル形成領域のチャネル幅は、1〜2ミクロン程度であ
る。
FIG. 7 shows a sectional view of the semiconductor device of this embodiment. A first insulating film 701 is formed on the substrate 700. Then, the first TFT 70 is formed on the first insulating film 701.
2 is formed. The channel width of the channel formation region of the first TFT 702 is about 1 to 2 μm.

【0159】第1のTFT702を覆うように第1の層
間絶縁膜703が形成されており、第1の層間絶縁膜7
03上に、第1の接続配線705と、第1のTFT70
2に電気的に接続されている配線704とが形成されて
いる。
A first interlayer insulating film 703 is formed so as to cover the first TFT 702, and the first interlayer insulating film 7 is formed.
03, the first connection wiring 705 and the first TFT 70.
2 and a wiring 704 electrically connected to the wiring 2.

【0160】そして、配線704、第1の接続配線70
5を覆うように、第2の層間絶縁膜706が形成されて
いる。第2の層間絶縁膜706は無機の絶縁膜で形成さ
れており、酸化珪素、酸化窒化珪素などに、後の工程に
おいて照射されるレーザー光を吸収するような物質、例
えば有色の顔料やカーボンを混入したものを混ぜたもの
を用いる。
Then, the wiring 704 and the first connection wiring 70
A second interlayer insulating film 706 is formed so as to cover 5. The second interlayer insulating film 706 is formed of an inorganic insulating film, and contains silicon oxide, silicon oxynitride, or the like with a substance that absorbs laser light emitted in a later step, such as a colored pigment or carbon. Use the mixture of the mixture.

【0161】そして、第2の層間絶縁膜706の上面
を、化学的機械研磨法(CMP法)を用いて研磨してお
くと、後に形成される第2の絶縁膜がより平坦化され、
第2の絶縁膜上に形成される半導体膜をレーザー光によ
り結晶化するときに、その結晶性をより高めることがで
きる。
Then, when the upper surface of the second interlayer insulating film 706 is polished by the chemical mechanical polishing method (CMP method), the second insulating film formed later is further flattened,
When the semiconductor film formed over the second insulating film is crystallized by laser light, its crystallinity can be further increased.

【0162】そして第2の層間絶縁膜706上に第2の
絶縁膜707が形成されている。そして、第2の絶縁膜
707上に第2のTFT708が形成されている。な
お、第2の絶縁膜707のチャネル形成領域のチャネル
幅は、1〜2ミクロン程度である。
A second insulating film 707 is formed on the second interlayer insulating film 706. Then, a second TFT 708 is formed over the second insulating film 707. Note that the channel width of the channel formation region of the second insulating film 707 is approximately 1 to 2 μm.

【0163】第2のTFT708を覆うように第3の層
間絶縁膜709が形成されており、第3の層間絶縁膜7
09上に、第2の接続配線711と、第2のTFT70
8に電気的に接続されている配線710とが形成されて
いる。なお、第1の接続配線705と第2の接続配線7
11との間にはダマシンプロセス等によって埋め込み配
線(プラグ)712が形成されている。
A third interlayer insulating film 709 is formed so as to cover the second TFT 708, and the third interlayer insulating film 7 is formed.
09, a second connection wiring 711 and a second TFT 70.
The wiring 710 electrically connected to 8 is formed. Note that the first connection wiring 705 and the second connection wiring 7
An embedded wiring (plug) 712 is formed between the wiring 11 and the wiring 11 by a damascene process or the like.

【0164】そして、配線10、第2の接続配線711
を覆うように、第4の層間絶縁膜713が形成されてい
る。
Then, the wiring 10 and the second connection wiring 711.
A fourth interlayer insulating film 713 is formed so as to cover the.

【0165】本実施例では、第1のTFT702と第2
のTFT708とを、層間絶縁膜を介して重ね合わせる
ことができる、所謂スタック構造を有している。図7
(A)では、2層のスタック構造を有する半導体装置に
ついて示したが、3層以上のスタック構造を有していて
も良い。その場合、下層に形成された素子にレーザー光
が照射されるのを防ぐため、各層の間に、第2の層間絶
縁膜706のようなレーザー光を吸収する無機の絶縁膜
を設けるようにする。
In this embodiment, the first TFT 702 and the second TFT 702
The TFT 708 has a so-called stack structure in which it can be overlapped with the inter-layer insulating film. Figure 7
Although the semiconductor device having a stack structure of two layers is shown in (A), it may have a stack structure of three or more layers. In that case, in order to prevent the element formed in the lower layer from being irradiated with laser light, an inorganic insulating film which absorbs laser light, such as the second interlayer insulating film 706, is provided between the layers. .

【0166】このように三次元化された半導体装置は高
集積化が可能であり、また各素子間を電気的に接続する
配線を短くすることができるので、配線の容量による信
号の遅延を防ぎ、より高速な動作が可能になる。
The three-dimensionalized semiconductor device can be highly integrated and the wiring for electrically connecting the elements can be shortened, so that signal delay due to wiring capacitance can be prevented. , Faster operation is possible.

【0167】なお本発明を用いたTFTは、第4回新機
能素子技術シンポジウム予稿集、1985年7月p20
5.に記載されている、CAM、RAM共存チップにも
用いることができる。図7(B)は、メモリ(RAM)
に対応するプロセッサを配置した連想メモリ(CAM)
と、RAMの共存チップ化を図ったモデルである。第1
層目はワード処理系の回路が形成された層であり、第2
層目は3層目のRAMに対応したプロセッサが各種論理
回路によって形成された層であり、第3層目はRAMセ
ルが形成された層である。第2層目のプロセッサと3層
目のRAMセルとによって連想メモリ(CAM)が形成
される。さらに、第4層目はデータ用のRAM(データ
RAM)であり、2層目及び3層目で形成される連想メ
モリと共存している。
The TFT using the present invention is described in the 4th New Functional Device Technology Symposium Proceedings, July 1985, p20.
5. It can also be used for the CAM and RAM coexisting chips described in Section 1. FIG. 7B shows a memory (RAM)
Content-Addressable Memory (CAM)
And a model in which a RAM coexisting chip is achieved. First
The second layer is a layer in which a word processing circuit is formed.
The third layer is a layer in which a processor corresponding to the third layer RAM is formed by various logic circuits, and the third layer is a layer in which RAM cells are formed. An associative memory (CAM) is formed by the second layer processor and the third layer RAM cell. Further, the fourth layer is a data RAM (data RAM), and coexists with the associative memory formed by the second and third layers.

【0168】このように、本発明は、三次元化された様
々な半導体装置に応用することが可能である。
As described above, the present invention can be applied to various three-dimensional semiconductor devices.

【0169】本実施例は、実施例1〜11と自由に組み
合わせて実施することが可能である。
This embodiment can be implemented by freely combining with Embodiments 1 to 11.

【0170】(実施例10)本実施例では、光学系に光
ファイバーを用いることで、1つのレーザー発振装置か
ら出力されたレーザー光のレーザービームを線形または
矩形に成形する例について説明する。
(Embodiment 10) In this embodiment, an example in which an optical fiber is used for an optical system to form a laser beam of laser light output from one laser oscillation device into a linear or rectangular shape will be described.

【0171】図21(A)は、本実施例の光学系の構成
を示すブロック図である。図21(A)では、7000
は複数のレンズが集まったレンズ群であり、7001は
複数の光ファイバーが寄り集まった光ファイバー群であ
る。レンズ群7000の各レンズは光ファイバー群70
00が有する各光ファイバーに対応しており、レーザー
発振装置から出力されたレーザー光が各光ファイバー内
に入射するように、レーザー光を集光する役割を担って
いる。このとき、各光ファイバー内においてレーザー光
が全反射して進むように、レーザー光の入射角度を各レ
ンズにおいて制御することが肝要である。
FIG. 21A is a block diagram showing the structure of the optical system of this embodiment. In FIG. 21A, 7000
Is a lens group including a plurality of lenses, and 7001 is an optical fiber group including a plurality of optical fibers. Each lens of the lens group 7000 is an optical fiber group 70
00 corresponds to each optical fiber and has a role of condensing the laser light so that the laser light output from the laser oscillation device enters each optical fiber. At this time, it is important to control the incident angle of the laser light in each lens so that the laser light is totally reflected and proceeds in each optical fiber.

【0172】図21(B)に光ファイバー群7001の
構成を示す。図21(B)に示すのは光ファイバー群の
一例である。光ファイバー群7001の入射側と出射側
では、束ねられた各光ファイバー7004の配置が異な
っており、入射したレーザー光をランダムな位置から出
射させることでエネルギー密度が均一なレーザービーム
7003を形成し、なおかつそのレーザービームの形状
が矩形または線形になるようにすることができる。
FIG. 21B shows the structure of the optical fiber group 7001. FIG. 21B shows an example of an optical fiber group. The arrangement of the bundled optical fibers 7004 is different between the incident side and the emitting side of the optical fiber group 7001, and the incident laser light is emitted from random positions to form a laser beam 7003 having a uniform energy density. The shape of the laser beam can be rectangular or linear.

【0173】上記構成により、エネルギー密度が均一で
なおかつ線状または矩形状のレーザービームを形成する
ことができる。
With the above structure, a linear or rectangular laser beam having a uniform energy density can be formed.

【0174】本実施例は、実施例1〜9と自由に組み合
わせて実施することが可能である。
This embodiment can be implemented by freely combining with Embodiments 1 to 9.

【0175】[0175]

【発明の効果】本発明では、チャネル形成領域に粒界が
形成されるのを防ぐことができるので、粒界によりオン
電流が低減したり、オフ電流が増加したり、複数のTF
Tにおいて特性がばらついたりするのを防ぐことができ
る。
According to the present invention, it is possible to prevent the formation of grain boundaries in the channel formation region, so that the grain boundaries reduce the on-current, increase the off-current, and increase the number of TFs.
It is possible to prevent the characteristics from varying in T.

【0176】また、複数のチャネル形成領域が1つのソ
ース領域と、1つのドレイン領域の間に挟まれるような
TFTを形成することで、チャネル幅(この場合全ての
チャネル形成領域のチャネル幅の和)のわりに、チャネ
ル形成領域とゲート絶縁膜とが接している部分の面積を
大きくすることができ、より大きなオン電流を得ること
ができる。また、複数のチャネル形成領域を形成するこ
とで、TFTの駆動時にチャネル形成領域において発生
した熱を、より効率的に放射することができる。
By forming a TFT in which a plurality of channel forming regions are sandwiched between one source region and one drain region, the channel width (in this case, the sum of the channel widths of all the channel forming regions is formed). In addition, the area of the portion where the channel formation region and the gate insulating film are in contact with each other can be increased, and a larger on-current can be obtained. Moreover, by forming a plurality of channel formation regions, heat generated in the channel formation regions during driving of the TFT can be radiated more efficiently.

【0177】また、1つの単結晶からチャネル形成領域
が形成されるため、各チャネル形成領域において結晶の
配向が均一になる。よってチャネル形成領域に接して形
成されるゲート絶縁膜の膜質も均一になるので、界面準
位密度が低くなり、よってTFTの移動度を向上させ、
かつ素子の歩留り及びバラツキを抑えて信頼性を著しく
向上させることができる。
Since the channel forming region is formed from one single crystal, the crystal orientation is uniform in each channel forming region. Therefore, the film quality of the gate insulating film formed in contact with the channel formation region becomes uniform, so that the interface state density becomes low and thus the mobility of the TFT is improved,
In addition, the yield and variation of the device can be suppressed and the reliability can be remarkably improved.

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

【図1】 サブアイランドにレーザー光を照射してい
る様子を示す図
FIG. 1 is a diagram showing how a sub-island is irradiated with laser light.

【図2】 結晶化されたサブアイランドをパターニン
グすることで形成されたアイランドの図。
FIG. 2 is a diagram of an island formed by patterning a crystallized sub-island.

【図3】 図2に示したアイランドを用いて形成され
たTFTの構造を示す図。
3 is a diagram showing a structure of a TFT formed using the island shown in FIG.

【図4】 生産システムのフローチャートを示す図。FIG. 4 is a diagram showing a flowchart of a production system.

【図5】 レーザー照射装置の図。FIG. 5 is a diagram of a laser irradiation device.

【図6】 レーザー照射装置の図。FIG. 6 is a diagram of a laser irradiation device.

【図7】 スタック構造を有するTFTの断面図及びそ
れを用いた半導体装置の構成の一例。
7A and 7B are cross-sectional views of a TFT having a stack structure and an example of a structure of a semiconductor device using the TFT.

【図8】 互いに分離するアイランドを用いて形成さ
れるTFTの図。
FIG. 8 is a diagram of a TFT formed using islands that are isolated from each other.

【図9】 複数のチャネル形成領域を有するTFTに
接続される配線の様子を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing a state of wirings connected to a TFT having a plurality of channel formation regions.

【図10】 レーザービームのエネルギー密度の分布を
示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a distribution of energy density of a laser beam.

【図11】 レーザービームのエネルギー密度の分布を
示す図。
FIG. 11 is a diagram showing a distribution of energy density of a laser beam.

【図12】 レーザービームのエネルギー密度の分布を
示す図。
FIG. 12 is a diagram showing a distribution of energy density of a laser beam.

【図13】 光学系の図。FIG. 13 is a diagram of an optical system.

【図14】 光学系の図。FIG. 14 is a diagram of an optical system.

【図15】 重ね合わせたレーザービームの中心軸方向
におけるエネルギー密度の分布を示す図。
FIG. 15 is a diagram showing a distribution of energy density in the direction of the central axis of the superposed laser beams.

【図16】 レーザービームの中心間の距離とエネルギ
ー差の関係を示す図。
FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the distance between the centers of laser beams and the energy difference.

【図17】 レーザービームの中心軸方向における出力
エネルギーの分布を示す図。
FIG. 17 is a diagram showing a distribution of output energy in the direction of the central axis of a laser beam.

【図18】 本発明の半導体装置の一例である発光装置
の構造を示す図。
FIG. 18 illustrates a structure of a light emitting device which is an example of a semiconductor device of the present invention.

【図19】 本発明の半導体装置の一例である発光装置
の画素の構造を示す図。
FIG. 19 is a diagram showing a structure of a pixel of a light emitting device which is an example of a semiconductor device of the invention.

【図20】 本発明の半導体装置を用いた電子機器の
図。
20A to 20C are diagrams of electronic devices each including a semiconductor device of the present invention.

【図21】 光ファイバーを用いた光学系の図。FIG. 21 is a diagram of an optical system using an optical fiber.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F052 AA01 AA02 AA17 AA24 BA01 BA02 BA07 BA11 BA12 BA18 BB02 BB07 DA01 DA02 DA03 DB02 DB03 DB07 FA02 FA06 JA01 5F110 AA01 AA06 AA07 BB02 BB03 BB07 BB11 CC02 DD02 DD13 DD14 DD15 DD17 GG01 GG02 GG13 GG16 GG22 GG23 GG25 GG29 GG43 GG45 GG47 NN03 NN27 NN71 PP01 PP02 PP03 PP04 PP05 PP06 PP07 PP24 PP29 PP34 QQ01 QQ19    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 5F052 AA01 AA02 AA17 AA24 BA01                       BA02 BA07 BA11 BA12 BA18                       BB02 BB07 DA01 DA02 DA03                       DB02 DB03 DB07 FA02 FA06                       JA01                 5F110 AA01 AA06 AA07 BB02 BB03                       BB07 BB11 CC02 DD02 DD13                       DD14 DD15 DD17 GG01 GG02                       GG13 GG16 GG22 GG23 GG25                       GG29 GG43 GG45 GG47 NN03                       NN27 NN71 PP01 PP02 PP03                       PP04 PP05 PP06 PP07 PP24                       PP29 PP34 QQ01 QQ19

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】絶縁表面上に半導体膜を成膜し、 前記半導体膜をパターニングして、チャネル形成領域と
なる複数の領域を有するサブアイランドを形成し、 前記チャネル形成領域となる複数の領域は互いに分離し
ており、 連続発振のレーザー光を前記チャネル形成領域のチャネ
ル長方向に向かって走査することで、前記サブアイラン
ドに前記レーザー光を照射し、 前記レーザー光が照射されたサブアイランドのエッジ近
傍をエッチングすることで、複数の前記チャネル形成領
域を有するアイランドを形成し、 前記アイランドを用いてTFTを作製することを特徴と
する半導体装置の作製方法。
1. A semiconductor film is formed on an insulating surface, the semiconductor film is patterned to form a sub-island having a plurality of regions to be a channel formation region, and the plurality of regions to be a channel formation region are formed. The sub-islands are separated from each other, and the continuous-wave laser light is scanned in the channel length direction of the channel formation region to irradiate the laser light to the sub-island, and the edge of the sub-island irradiated with the laser light A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that an island having a plurality of the channel formation regions is formed by etching the vicinity, and a TFT is manufactured using the island.
【請求項2】絶縁表面上に半導体膜を成膜し、 前記半導体膜をパターニングして、チャネル形成領域と
なる複数の領域を有するサブアイランドを形成し、 前記チャネル形成領域となる複数の領域は互いに分離し
ており、 前記チャネル形成領域となる複数の領域は、チャネル長
方向に対して垂直な方向における幅が3μm以下であ
り、 連続発振のレーザー光を前記チャネル長方向に向かって
走査することで、前記サブアイランドに前記レーザー光
を照射し、 前記レーザー光が照射されたサブアイランドのエッジ近
傍をエッチングすることで、複数の前記チャネル形成領
域を有するアイランドを形成し、 前記アイランドを用いてTFTを作製することを特徴と
する半導体装置の作製方法。
2. A semiconductor film is formed on an insulating surface, the semiconductor film is patterned to form a sub-island having a plurality of regions to be a channel formation region, and the plurality of regions to be a channel formation region are formed. The plurality of regions that are separated from each other and serve as the channel formation region have a width of 3 μm or less in a direction perpendicular to the channel length direction, and scan continuous wave laser light in the channel length direction. Then, the sub-island is irradiated with the laser light, and the vicinity of the edge of the sub-island irradiated with the laser light is etched to form an island having a plurality of the channel formation regions. A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises:
【請求項3】請求項1または請求項2において、 レーザー光の走査が減圧雰囲気下または不活性ガス雰囲
気下において行われることを特徴とする半導体装置の作
製方法。
3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the scanning with laser light is performed under a reduced pressure atmosphere or an inert gas atmosphere.
【請求項4】請求項1乃至請求項3のいずれか一項にお
いて、前記レーザー光は、YAGレーザー、YVO4
ーザー、YLFレーザー、YAlO3レーザー、ガラス
レーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライドレーザ
ー、Ti:サファイアレーザー、Y23レーザーまたは
Nd:YVO4レーザーから選ばれた一種または複数種を
用いて出力されていることを特徴とする半導体装置の作
製方法。
4. The laser beam according to claim 1, wherein the laser light is YAG laser, YVO 4 laser, YLF laser, YAlO 3 laser, glass laser, ruby laser, alexandride laser, Ti: A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor device is produced by using one or more selected from sapphire laser, Y 2 O 3 laser, and Nd: YVO 4 laser.
【請求項5】請求項1乃至請求項4のいずれか一項にお
いて、前記レーザー光は、スラブレーザーを用いて出力
されていることを特徴とする半導体装置の作製方法。
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the laser light is output using a slab laser.
【請求項6】請求項1乃至請求項5のいずれか一項にお
いて、前記レーザー光は第2高調波であることを特徴と
する半導体装置の作製方法。
6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the laser light is a second harmonic.
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