JP2004297055A - 半導体装置の作製方法およびレーザ照射方法、並びにレーザ照射装置。 - Google Patents
半導体装置の作製方法およびレーザ照射方法、並びにレーザ照射装置。 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】
本発明は、照射面である半導体膜に、連続発振レーザから射出された高調波と同時に波長1μm程度の基本波を補助的に照射する。また、高調波のエネルギーが少なく与えられる前記半導体膜の領域には、基本波のエネルギーを多く与え、高調波のエネルギーが多く与えられる前記半導体膜の領域には基本波のエネルギーを少なく与える。これによって、結晶性不良領域の形成を抑制しながら半導体膜に長結晶粒領域を形成することを可能とする。
【選択図】 図1
Description
基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、
前記非単結晶半導体膜に対して吸収係数が5×103/cm以上である波長範囲の第1のビームと、前記非単結晶半導体膜に対して、吸収係数が5×102/cm以下であり、前記非単結晶半導体膜の溶融状態に対して、吸収係数が5×103/cm以上の波長範囲の第2のビームと、
を前記照射面に重ねて同時に照射する工程と、
前記第1のビーム及び前記第2のビームに対して前記照射面を相対的に第1方向に移動させる工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、
前記非単結晶半導体膜を溶融させる第1のビームと、前記非単結晶半導体膜の溶融状態に対する吸収係数αと、前記非単結晶半導体膜の固相状態に対する吸収係数βが、α>10βを満たす第2のビームと、を前記非単結晶半導体膜に重ねて同時に照射する工程と、
前記第1のビーム及び前記第2のビームに対して前記非単結晶半導体膜を相対的に第1方向に移動させる工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、
可視光線以下の波長を出力するレーザ発振器1から射出される第1のビームを、前記非単結晶半導体膜を照射面として、前記照射面において長いビームに加工する工程と、
前記照射面において、前記第1のビームの照射される領域に、基本波を出力するレーザ発振器2から射出される第2のビームのエネルギー分布を均一化して、前記第1のビームに重ねて照射する工程と、
前記第1のビーム及び前記第2のビームに対して前記照射面を相対的に第1方向に移動させながら、前記非結晶半導体膜に長結晶粒領域と前記長結晶粒領域の両端にできる結晶性不良領域を形成する工程と、
前記第1のビーム及び前記第2のビームに対して前記照射面を相対的に第2方向に移動させる工程を有することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、
可視光線以下の波長を出力するレーザ発振器1から射出される第1のビームを、非単結晶半導体膜を照射面として、照射面において長いビームに加工する工程と、
照射面に与える第1のビームのエネルギー密度が高い第1の領域には、基本波を出力するレーザ発振器2から射出される第2のビームのエネルギー密度を低くし、第1のビームのエネルギー密度が第1の領域より低い第2の領域には、第2のビームのエネルギー密度を第1の領域に与えるエネルギー密度より高くして、第2のビームを第1のビームに重ねて照射する工程と、
第1のビーム及び第2のビームに対して照射面を相対的に第1方向に移動させながら、非結晶半導体膜に長結晶粒領域と長結晶粒領域の両端にできる結晶性不良領域を形成する工程と、
第1のビーム及び第2のビームに対して照射面を相対的に第2方向に移動させる工程を有することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、
可視光線以下の波長を出力するレーザ発振器1から射出される第1のビームを、前記非単結晶半導体膜を照射面として、前記照射面において長いビームに加工する工程と、
照射面に与える第1のビームのエネルギー密度が高い第1の領域では、基本波を出力するレーザ発振器2から射出される第2のビームの幅を細くし、第1のビームのエネルギー密度が第1の領域より低い第2の領域では第2のビームの幅を第1の領域に照射するビームの幅より太くして、第2のビームを第1のビームに重ねて照射する工程と、
第1のビーム及び第2のビームに対して照射面を相対的に第1方向に移動させながら、非結晶半導体膜に長結晶粒領域と長結晶粒領域の両端にできる結晶に似た状態の結晶粒が形成される領域を形成する工程と、
第1のビーム及び第2のビームに対して照射面を相対的に第2方向に移動させる工程を有することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
X2/(2X2+X1)<0.1
を満たすことを特徴としている。なお、結晶性不良領域において、結晶粒の大きさは通常直径1μm以下である。
前記第1のビームと前記第2のビームとに対して前記照射面を相対的に第1方向に移動させることを特徴とするレーザ照射方法である。
基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、
前記非単結晶半導体膜に対して吸収係数が5×103/cm以上である波長範囲の第1のビームと、前記非単結晶半導体膜に対して、吸収係数が5×102/cm以下であり、前記非単結晶半導体膜の溶融状態に対して、吸収係数が5×103/cm以上の波長範囲の第2のビームと、
を前記照射面に重ねて同時に照射する工程と、
前記第1のビーム及び前記第2のビームに対して前記照射面を相対的に第1方向に移動させる工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、
前記非単結晶半導体膜を溶融させる第1のビームと、前記非単結晶半導体膜の溶融状態に対する吸収係数αと、前記非単結晶半導体膜の固相状態に対する吸収係数βが、α>10βを満たす第2のビームと、を前記非単結晶半導体膜に重ねて同時に照射する工程と、
前記第1のビーム及び前記第2のビームに対して前記非単結晶半導体膜を相対的に第1方向に移動させる工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、
可視光線以下の波長を出力するレーザ発振器1から射出される第1のビームを、前記非単結晶半導体膜を照射面として、前記照射面において長いビームに加工する工程と、
前記照射面において、前記第1のビームの照射される領域に、基本波を出力するレーザ発振器2から射出される第2のビームのエネルギー分布を均一化して、前記第1のビームに重ねて照射する工程と、
前記第1のビーム及び前記第2のビームに対して前記照射面を相対的に第1方向に移動させながら、前記非結晶半導体膜に長結晶粒領域と前記長結晶粒領域の両端にできる結晶性不良領域を形成する工程と、
前記第1のビーム及び前記第2のビームに対して前記照射面を相対的に第2方向に移動させる工程を有することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、
可視光線以下の波長を出力するレーザ発振器1から射出される第1のビームを、前記非単結晶半導体膜を照射面として、前記照射面において長いビームに加工する工程と、
照射面に与える第1のビームのエネルギー密度が高い第1の領域には、基本波を出力するレーザ発振器2から射出される第2のビームのエネルギー密度を低くし、第1のビームのエネルギー密度が第1の領域より低い第2の領域には、第2のビームのエネルギー密度を第1の領域に与えるエネルギー密度より高くして、第2のビームを第1のビームに重ねて照射する工程と、
第1のビーム及び第2のビームに対して照射面を相対的に第1方向に移動させながら、非結晶半導体膜に長結晶粒領域と長結晶粒領域の両端にできる結晶性不良領域を形成する工程と、
第1のビーム及び第2のビームに対して照射面を相対的に第2方向に移動させる工程を有することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、
可視光線以下の波長を出力するレーザ発振器1から射出される第1のビームを、前記非単結晶半導体膜を照射面として、前記照射面において長いビームに加工する工程と、
照射面に与える第1のビームのエネルギー密度が高い第1の領域では、基本波を出力するレーザ発振器2から射出される第2のビームの幅を細くし、第1のビームのエネルギー密度が第1の領域より低い第2の領域では、第2のビームの幅を第1の領域に照射するレーザの幅より太くして、第2のビームを第1のビームに重ねて照射する工程と、
第1のビーム及び第2のビームに対して照射面を相対的に第1方向に移動させながら、非結晶半導体膜に長結晶粒領域と長結晶粒領域の両端にできる結晶性不良領域を形成する工程と、
第1のビーム及び第2のビームに対して照射面を相対的に第2方向に移動させる工程を有することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
X2/(2X2+X1)<0.1
を満たすことを特徴としている。なお、結晶性不良領域における結晶粒の大きさは通常1μm以下である。
前記第1のビームと前記第2のビームとに対して前記照射面を相対的に第1方向に移動させることを特徴とするレーザ照射方法である。
本発明の実施形態について図4を用いて説明する。本実施形態では、長いビーム205及び長いビーム206を形成し半導体膜表面204に照射する例を示す。
φ≧arctan(W/2d)
であるから、例えば基板に厚さ0.7mmのものを使うと
φ≧19.7°
となる。
本実施形態では、第2高調波を整形して得られる長いビームを幾つか組み合わせ、より長いビームを形成し、さらに、基本波によりエネルギーの補助を施す例を図6に沿って示す。
本実施形態では、第2高調波を整形して得られる長いビームをガルバノミラーなどの偏向手段を用いて、さらに、基本波によるビームをガルバノミラーなどの偏向手段を用いて照射しエネルギーの補助を施す例を図7に沿って示す。
本実施の形態では、同一基板上に表示素子を含む画素がマトリクス状に配置された画素部、該画素部を制御する駆動回路、保護回路、及びメモリなどの電気回路を形成した所謂システムオンパネルについて、図9を用いて説明する。
Claims (25)
- 基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、
前記非単結晶半導体膜に対して吸収係数が5×103/cm以上である波長範囲の第1のビームと、前記非単結晶半導体膜に対して、吸収係数が5×102/cm以下であり、前記非単結晶半導体膜の溶融状態に対して、吸収係数が5×103/cm以上の波長範囲の第2のビームと、
を前記非単結晶半導体膜に重ねて同時に照射する工程と、
前記第1のビーム及び前記第2のビームに対して前記非単結晶半導体膜を相対的に第1方向に移動させる工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、
前記非単結晶半導体膜を溶融させる第1のビームと、前記非単結晶半導体膜の溶融状態に対する吸収係数αと、前記非単結晶半導体膜の固相状態に対する吸収係数βが、α>10βを満たす第2のビームと、を前記非単結晶半導体膜に重ねて同時に照射する工程と、
前記第1のビーム及び前記第2のビームに対して前記非単結晶半導体膜を相対的に第1方向に移動させる工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、
可視光線以下の波長を出力するレーザ発振器1から射出される第1のビームを、前記非単結晶半導体膜を照射面として、前記照射面において長いビームに加工する工程と、
前記照射面において、前記第1のビームの照射される領域に、基本波を出力するレーザ発振器2から射出される第2のビームのエネルギー分布を均一化して、前記第1のビームに重ねて照射する工程と、
前記第1のビーム及び前記第2のビームに対して前記照射面を相対的に第1方向に移動させながら、前記非結晶半導体膜に長結晶粒領域と前記長結晶粒領域の両端にできる結晶性不良領域を形成する工程と、
前記第1のビーム及び前記第2のビームに対して前記照射面を相対的に第2方向に移動させる工程を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、
可視光線以下の波長を出力するレーザ発振器1から射出される第1のビームを、前記非単結晶半導体膜を照射面として、前記照射面において長いビームに加工する工程と、
前記照射面に与える前記第1のビームのエネルギー密度が高い第1の領域には、基本波を出力するレーザ発振器2から射出される第2のビームのエネルギー密度を低くし、前記照射面に与える前記第1のビームのエネルギー密度が前記第1の領域より低い第2の領域には、前記第2のビームのエネルギー密度を前記第1の領域に与えるエネルギー密度より高くして、前記第2のビームを前記第1のビームに重ねて照射する工程と、
前記第1のビーム及び前記第2のビームに対して前記照射面を相対的に第1方向に移動させながら、前記非結晶半導体膜に長結晶粒領域と前記長結晶粒領域の両端にできる結晶不良領域を形成する工程と、
前記第1のビーム及び前記第2のビームに対して前記照射面を相対的に第2方向に移動させる工程を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、
可視光線以下の波長を出力するレーザ発振器1から射出される第1のビームを、前記非単結晶半導体膜を照射面として、前記照射面において長いビームに加工する工程と、
前記照射面に与える前記第1のビームのエネルギー密度が高い第1の領域では、基本波を出力するレーザ発振器2から射出される第2のビームの幅を細くし、前記照射面に与える前記第1のビームのエネルギー密度が前記第1の領域より低い第2の領域では前記第2のビームの幅を前記第1の領域に与えたビームの幅より太くして、前記第2のビームを前記第1のビームに重ねて照射する工程と、
前記第1のビーム及び前記第2のビームに対して前記照射面を相対的に第1方向に移動させながら、前記非結晶半導体膜に長結晶粒領域と前記長結晶粒領域の両端にできる結晶性不良領域を形成する工程と、
前記第1のビーム及び前記第2のビームに対して前記照射面を相対的に第2方向に移動させる工程を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1乃至5のいずれか一項において、前記長結晶粒領域の幅をX1、前記第2のビームの端部における、結晶性不良領域の幅をX2とすると、
X2/(2X2+X1)<0.1
を満たすことを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1乃至5のいずれか一項において、前記レーザ発振器1または前記レーザ発振器2は、連続発振の気体レーザ、固体レーザまたは金属レーザであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項1乃至5のいずれか一項において、前記レーザ発振器1または前記レーザ発振器2は、Arレーザ、Krレーザ、CO2レーザ、YAGレーザ、YVO4レーザ、YLFレーザ、YalO3レーザ、Y2O3レーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ti:サファイヤレーザ、ヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項1乃至8のいずれか一項において、前記第1方向と前記第2方向は互いに直交することを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項1乃至9のいずれか一項において、前記照射面は前記第1のビームに対して透光性を有する厚さdの基板に成膜された膜であり、前記長いビームの長径または短径の長さをWとすると、前記第1のビームの前記照射面に対する入射角度φは、
φ≧arctan(W/2d)
を満たすことを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 可視光線以下の波長を出力するレーザ発振器1と、
前記レーザ発振器1から射出される第1のビームを照射面において長いビームに加工する手段と、
基本波を出力するレーザ発振器2と、
前記長いビームが照射される領域において、前記レーザ発振器2から射出される第2のビームのエネルギー分布を均一化して照射する手段と、
前記第1のビーム及び前記第2のビームに対して前記照射面を相対的に第1方向に移動させる手段と、
前記第1のビーム及び前記第2のビームに対して前記照射面を相対的に第2方向に移動させる手段と、
を有することを特徴とするレーザ照射装置。 - 可視光線以下の波長を出力するレーザ発振器1と、
前記レーザ発振器1から射出される第1のビームを照射面において長いビームに加工する手段と、
基本波を出力するレーザ発振器2と、
前記長いビームが照射される領域において、前記レーザ発振器2から射出される第2のビームを重ねて照射する手段と、
前記第1のビーム及び前記第2のビームに対して前記照射面を相対的に第1方向に移動させる手段と、
前記第1のビーム及び前記第2のビームに対して前記照射面を相対的に第2方向に移動させる手段とを有し、
前記第2のビームのエネルギー密度は、前記長いビームの両端において高く、中央において低いことを特徴とするレーザ照射装置。 - 可視光線以下の波長を出力するレーザ発振器1と、
前記レーザ発振器1から射出される第1のビームを照射面において長いビームに加工する手段と、
基本波を出力するレーザ発振器2と、
前記長いビームが照射される領域において、前記レーザ発振器2から射出される第2のビームを重ねて照射する手段と、
前記第1のビーム及び前記第2のビームに対して前記照射面を相対的に第1方向に移動させる手段と、
前記第1のビーム及び前記第2のビームに対して前記照射面を相対的に第2方向に移動させる手段とを有し、
前記第2のビームの幅は、前記長いビームの両端において太く、中央において細いことを特徴とするレーザ照射装置。 - 請求項11乃至13のいずれか一項において、前記レーザ発振器1または前記レーザ発振器2は、連続発振の気体レーザ、固体レーザまたは金属レーザであることを特徴とするレーザ照射装置。
- 請求項11乃至13のいずれか一項において、前記レーザ発振器1または前記レーザ発振器2は、Arレーザ、Krレーザ、CO2レーザ、YAGレーザ、YVO4レーザ、YLFレーザ、YalO3レーザ、Y2O3レーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ti:サファイヤレーザ、ヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザであることを特徴とするレーザ照射装置。
- 請求項11乃至15のいずれか一項において、前記第1方向と前記第2方向は互いに直交することを特徴とするレーザ照射装置。
- 請求項11乃至16のいずれか一項において、前記照射面は前記第1のビームに対して透光性を有する厚さdの基板に成膜された膜であり、前記長いビームの長径または短径の長さをWとすると、前記第1のビームの前記照射面に対する入射角度φは、
φ≧arctan(W/2d)
を満たすことを特徴とするレーザ照射装置。 - 可視光線以下の波長である第1のビームを照射面において長いビームに加工し、前記長いビームに重ねて、基本波である第2のビームを前記照射面においてエネルギー分布を均一化して照射しながら前記長いビームに対して前記照射面を相対的に第1方向に移動させることを特徴とするレーザ照射方法。
- 可視光線以下の波長である第1のビームを照射面において長いビームに加工し、前記長いビームに重ねて、基本波である第2のビームを前記照射面において照射しながら前記長いビームに対して前記照射面を相対的に第1方向に移動させ、前記照射面に与える前記第1のビームのエネルギー密度が高い第1の領域には、第2のビームのエネルギー密度を低くして与え、前記照射面に与える前記第1のビームのエネルギー密度が前記第1の領域より低い第2の領域には、前記第2のビームのエネルギー密度を前記第1の領域に与えるエネルギー密度より高くして与えることを特徴とするレーザ照射方法。
- 可視光線以下の波長である第1のビームを照射面において長いビームに加工し、前記長いビームに重ねて、基本波である第2のビームを前記照射面において照射しながら、前記長いビームに対して前記照射面を相対的に第1方向に移動させ、前記照射面にに与える前記第1のビームのエネルギー密度が高い第1の領域では、第2のビームの幅を細くし、前記照射面に与える前記第1のビームのエネルギー密度が低い第2の領域では、第2のビームの幅を前記第1の領域に与えるビームより太くすることを特徴とするレーザ照射方法。
- 照射面に対して吸収係数が5×103/cm以上である波長範囲の第1のビームと、前記照射面に対して、吸収係数が5×102/cm以下であり、前記照射面の溶融状態に対して、吸収係数が5×103/cm以上の波長範囲の第2のビームと、を前記照射面に重ねて同時に照射し、
前記第1のビームと前記第2のビームとに対して前記照射面を相対的に第1方向に移動させることを特徴とするレーザ照射方法。 - 照射面を溶融させる第1のビームと、前記照射面の溶融状態に対する吸収係数αと、前記照射面の固相状態に対する吸収係数βが、α>10βを満たす第2のビームと、を前記照射面に重ねて同時に照射し、前記第1のビームと前記第2のビームとに対して前記照射面を相対的に第1方向に移動させることを特徴とするレーザ照射方法。
- 請求項18乃至22のいずれか一項において、前記第1のビームまたは前記第2のビームは、連続発振の気体レーザ、固体レーザまたは金属レーザから射出されることを特徴とするレーザ照射方法。
- 請求項18乃至22のいずれか一項において、前記第1のビームまたは前記第2のビームは、Arレーザ、Krレーザ、CO2レーザ、YAGレーザ、YVO4レーザ、YLFレーザ、YalO3レーザ、Y2O3レーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ti:サファイヤレーザ、ヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザから射出されることを特徴とするレーザ照射方法。
- 請求項18乃至24のいずれか一項において、前記照射面は前記第1のビームに対して透光性を有する厚さdの基板に成膜された膜であり、前記長いビームの長径または短径の長さをWとすると、前記第1のビームの前記照射面に対する入射角度φは、
φ≧arctan(W/2d)
を満たすことを特徴とするレーザ照射方法。
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