JP2005101548A - Laser irradiation method, fabricating method of semiconductor device using it, and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板上形成した半導体膜でトランジスタ等の素子を形成した半導体装置、並びに該半導体膜のアニール等をするためのレーザビームの照射方法、及びレーザビームの照射を工程に含んだ半導体装置の作製方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device in which an element such as a transistor is formed using a semiconductor film formed on a substrate, a laser beam irradiation method for annealing the semiconductor film, and a semiconductor device including laser beam irradiation in the process. It relates to a manufacturing method.
近年、基板上に薄膜トランジスタ(以下TFTと記す。)を製造する技術が大幅に進歩し、アクティブマトリクス型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TFTよりも電界効果移動度が高いので、高速動作が可能である。そのため、画素の駆動用の回路を外付けのICチップで実装していたものを、画素と同一の基板上にTFTを用いて一体形成することが可能となっている。 In recent years, a technology for manufacturing a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) on a substrate has greatly advanced, and application development to an active matrix display device has been advanced. In particular, a TFT using a polycrystalline semiconductor film has higher field-effect mobility than a TFT using a conventional amorphous semiconductor film, and thus can operate at high speed. Therefore, a pixel driving circuit mounted with an external IC chip can be integrally formed on the same substrate as the pixel using TFTs.
TFTを作製するために適した多結晶半導体膜は、非晶質半導体膜を結晶化して得られているが、通常この結晶化にはレーザアニール法が用いられている。これは、通常の熱アニールでは600℃以上の高温が必要であるのに対し、廉価なガラス基板は耐熱性に劣り熱変形しやすいためである。すなわち、レーザアニール法は輻射加熱ある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、半導体基板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といった有利な特徴を有しているため、ガラス基板上に形成した非晶質半導体膜の結晶化に広く用いられている。 A polycrystalline semiconductor film suitable for manufacturing a TFT is obtained by crystallizing an amorphous semiconductor film, and a laser annealing method is usually used for this crystallization. This is because normal thermal annealing requires a high temperature of 600 ° C. or higher, whereas an inexpensive glass substrate has poor heat resistance and is easily deformed by heat. In other words, the laser annealing method can significantly reduce the processing time as compared with the annealing method using radiant heating or conduction heating, and the semiconductor substrate or semiconductor film is selectively and locally heated so that the substrate is almost thermally treated. Since it has an advantageous feature that it is not damaged, it is widely used for crystallization of an amorphous semiconductor film formed on a glass substrate.
なお、ここでいうレーザアニール法とは、半導体基板又は半導体膜に形成された損傷層やアモルファス層を再結晶化する技術や、基板上に形成された非晶質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。 The laser annealing method here refers to a technique for recrystallizing a damaged layer or an amorphous layer formed on a semiconductor substrate or semiconductor film, or a technique for crystallizing an amorphous semiconductor film formed on a substrate. pointing. Moreover, the technique applied to planarization and surface modification of a semiconductor substrate or a semiconductor film is also included.
レーザアニールに用いられるレーザ発振器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。近年では、半導体膜の結晶化においてエキシマレーザのようなパルス発振のレーザ発振器よりもArレーザや、YVO4レーザのような連続発振(略してCWともいう)のレーザ発振器を用いる方が、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ている。このとき用いる連続発振のレーザビームの波長としては、非晶質半導体膜の吸収率が比較的高く、レーザ出力の得易い可視領域の波長が用いられる。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チャネル領域に入る粒界の数が減るので移動度が高くなり、より高性能なデバイスの開発に利用できる。そのため、連続発振のレーザ発振器を使った半導体膜の結晶化技術は注目を集めている。 Laser oscillators used for laser annealing are roughly classified into two types, pulse oscillation and continuous oscillation, depending on the oscillation method. In recent years, it is more preferable to use a continuous oscillation (hereinafter also referred to as CW) laser oscillator such as an Ar laser or a YVO 4 laser than a pulse oscillation laser oscillator such as an excimer laser in crystallization of a semiconductor film. It has been found that the grain size of the crystals formed therein increases. As the wavelength of the continuous wave laser beam used at this time, a wavelength in the visible region where the absorption rate of the amorphous semiconductor film is relatively high and the laser output is easily obtained is used. As the crystal grain size in the semiconductor film increases, the number of grain boundaries entering the TFT channel region formed using the semiconductor film decreases, so that the mobility increases, which can be used for the development of higher performance devices. Therefore, a semiconductor film crystallization technique using a continuous wave laser oscillator has attracted attention.
しかしながら、連続発振のレーザ発振器を用いてレーザアニールを行うにあたって、半導体膜においてアニールの状態が不均一になるという問題がある。その原因として、レーザ発振器から発振されたレーザビームは、ガウス分布で中心から端に向かってエネルギーが弱まる特徴を有していることが挙げられる。従って、均一にアニールすることは難しい。 However, when laser annealing is performed using a continuous wave laser oscillator, there is a problem that the annealing state in the semiconductor film becomes non-uniform. The cause is that the laser beam oscillated from the laser oscillator has a characteristic that energy is weakened from the center to the end in a Gaussian distribution. Therefore, it is difficult to anneal uniformly.
本発明はこのような問題に鑑み、基板上に形成した半導体膜などの加工対象物に対し、均一にアニールなどのレーザ処理をすることができるレーザビームの照射方法、及びそれを用いた半導体装置の作製方法、並びにその方法により作製される半導体装置を提供することを目的とする。 In view of such problems, the present invention provides a laser beam irradiation method capable of uniformly performing laser processing such as annealing on an object to be processed such as a semiconductor film formed on a substrate, and a semiconductor device using the same. And a semiconductor device manufactured by the method.
半導体装置を作製するにあたって、基板としてガラス基板を使用し、このガラス基板に半導体膜を形成したものを照射面として、可視のレーザビームを垂直に入射することでレーザアニールを行うとき、ガラス基板は可視光に対して吸収率が低いために、基板に入射したレーザビーム(以下、入射光と呼ぶ。)は基板の第1の面内を透過し、基板の第2の面に到達する。なおここで、基板の第1の面とは半導体膜が形成され、レーザビームを照射する基板の面を示し、基板の第2の面とは基板の第1の面の反対の面を示している。そして、基板の第2の面でレーザビームは反射し、この反射したレーザビーム(以下、反射光と呼ぶ。)は、半導体膜に再入射する。このとき、入射光によって加熱され、溶融した半導体膜に反射光が再入射する。このことによって、半導体膜上において入射光と反射光による干渉が起こる為に、レーザビーム同士が強め合う部分と弱め合う部分ができ、レーザビームでアニールされる半導体膜の状態にバラツキが生じてしまうことが判明した。 When manufacturing a semiconductor device, when a glass substrate is used as a substrate and laser annealing is performed by vertically irradiating a visible laser beam with a semiconductor film formed on the glass substrate as an irradiation surface, the glass substrate is Since the absorptance with respect to visible light is low, a laser beam incident on the substrate (hereinafter referred to as incident light) transmits through the first surface of the substrate and reaches the second surface of the substrate. Here, the first surface of the substrate indicates a surface of the substrate on which a semiconductor film is formed and irradiated with a laser beam, and the second surface of the substrate indicates a surface opposite to the first surface of the substrate. Yes. Then, the laser beam is reflected by the second surface of the substrate, and the reflected laser beam (hereinafter referred to as reflected light) reenters the semiconductor film. At this time, the reflected light reenters the semiconductor film heated and melted by the incident light. As a result, interference by incident light and reflected light occurs on the semiconductor film, so that a portion where the laser beams are strengthened and a portion where the laser beams are strengthened are formed, resulting in variations in the state of the semiconductor film annealed by the laser beams. It has been found.
本発明では、レーザアニール等のレーザ処理を行うに際し、照射するレーザビームの波長に合わせて、そのレーザビームを基板の第1の面で反射するか又は基板内で吸収することができる基板、或いは一部を基板の第1の面で反射し一部を基板内で吸収することができる基板を用いるものである。 In the present invention, when performing laser processing such as laser annealing, the laser beam is reflected by the first surface of the substrate or absorbed in the substrate in accordance with the wavelength of the laser beam to be irradiated, or A substrate in which a part is reflected by the first surface of the substrate and a part can be absorbed in the substrate is used.
本発明は、基板の基板の第1の面上に結晶性を有する半導体膜が備えられた半導体装置に関し、その基板は、一部が半導体膜に吸収され、一部が透過光となり基板の第1の面に達し、かつ、該半導体膜を結晶化可能なエネルギー密度で照射されるレーザビームを、基板の第1の面で反射するか若しくはその基板内で吸収するか、又は一部を基板の第1の面で反射し一部を基板内で吸収する特性を有している。そのような特性を有する基板を用いることで、基板上にレーザビームが入射したとき、基板の第2の面からの反射光の強度が半導体膜のアニール状態に影響を及ぼす閾値未満になれば、反射光は半導体膜のアニールの均一性に影響しなくなる。従って、強度分布が均一なレーザビームを用いたとき、反射光の影響を受けることなく、半導体膜を均一にアニールすることができる。さらに、YVO4レーザの第二高調波のような可視領域の波長をもつ連続発振のレーザ発振器を用いてレーザアニールを行うことで、他の高次の高調波と比較して比較的効率よく基板全面を大粒径の多結晶からなる領域(以下、大粒径領域と呼ぶ。)とすることができる。 The present invention relates to a semiconductor device in which a semiconductor film having crystallinity is provided on a first surface of a substrate. The substrate is partly absorbed by the semiconductor film, and part of the substrate is transmitted light to be transmitted through the first surface of the substrate. A laser beam which reaches one surface and is irradiated with an energy density capable of crystallizing the semiconductor film is reflected on the first surface of the substrate or absorbed in the substrate, or a part of the laser beam The first surface is reflected and partly absorbed in the substrate. By using a substrate having such characteristics, when the intensity of reflected light from the second surface of the substrate becomes less than a threshold that affects the annealing state of the semiconductor film when a laser beam is incident on the substrate, The reflected light does not affect the annealing uniformity of the semiconductor film. Therefore, when a laser beam having a uniform intensity distribution is used, the semiconductor film can be annealed uniformly without being affected by reflected light. Furthermore, by performing laser annealing using a continuous wave laser oscillator having a wavelength in the visible region such as the second harmonic of the YVO 4 laser, the substrate is relatively efficient compared to other higher harmonics. The entire surface can be a region made of polycrystalline having a large particle size (hereinafter referred to as a large particle region).
上記の発明において、基板の厚さをdとすると、レーザビームに対する基板の吸収係数αは、α≧ln10/2dの条件を満たすことが好ましい。実際には、基板の第2の面からの反射率は4%程度あり、これが影響して不均一なアニールとなる。本発明者の実験によると、その反射率を0.4%とすることで、その影響を無くすことができた。よって、光が基板の厚さの2倍の距離(2d)を進む間に、光の強度が1/10になれば、干渉の影響が消失することが可能であると考えられ、上記の式が導出されることとなる。ここで上記した条件において、入射光強度I0の光が吸収係数αの媒質中を距離2d進んだときの強度(つまりはビームが入射する基板の第1の面における基板の第2の面での反射光の強度)をIとし、I=I0/10になるときの吸収係数αを最小値とした。基板の吸収係数αがこの条件を満たせば、基板の第2の面からの反射光の強度が半導体膜のアニール状態に影響を及ぼす閾値未満になるため、反射光の影響を考慮することなくアニールを行うことができる。 In the above invention, if the thickness of the substrate is d, the substrate absorption coefficient α for the laser beam preferably satisfies the condition of α ≧ ln10 / 2d. Actually, the reflectivity from the second surface of the substrate is about 4%, and this causes an uneven annealing. According to the experiment by the present inventor, the influence could be eliminated by setting the reflectance to 0.4%. Therefore, it is considered that the influence of interference can be eliminated if the light intensity becomes 1/10 while the light travels a distance (2d) twice the thickness of the substrate. Will be derived. Under the above-mentioned conditions, the intensity when the light having the incident light intensity I 0 travels the distance 2d through the medium having the absorption coefficient α (that is, on the second surface of the substrate at the first surface of the substrate on which the beam is incident). the intensity of the reflected light) and I, and a minimum value of the absorption coefficient α when becomes I = I 0/10. If the absorption coefficient α of the substrate satisfies this condition, the intensity of the reflected light from the second surface of the substrate becomes less than the threshold that affects the annealing state of the semiconductor film, so annealing without considering the influence of the reflected light It can be performed.
TFT付きの基板の製造に用いられるガラスを素材とした基板は0.5〜1.1mm程度のものが市販されている。このことを考慮すると、1.1mmの厚さの基板において、基板の第2の面からの反射光の強度が半導体膜のアニール状態に影響を及ぼさないための吸収係数αは、上記の計算式から約1/mmである。従って、薄い基板でも、基板の第2の面からの反射光の強度が半導体膜のアニール状態に影響を及ぼさない程度とするためには、吸収係数αが1/mm以上である必要がある。このことから、上記の発明において、レーザビームに対する基板の吸収係数αは1/mm以上である。 A substrate made of glass used for manufacturing a substrate with TFT is about 0.5 to 1.1 mm. In consideration of this, in the substrate having a thickness of 1.1 mm, the absorption coefficient α for preventing the intensity of the reflected light from the second surface of the substrate from affecting the annealing state of the semiconductor film is calculated by the above formula. To about 1 / mm. Therefore, even in a thin substrate, the absorption coefficient α needs to be 1 / mm or more so that the intensity of reflected light from the second surface of the substrate does not affect the annealing state of the semiconductor film. For this reason, in the above invention, the absorption coefficient α of the substrate with respect to the laser beam is 1 / mm or more.
上記発明において、上記した基板は照射するレーザビームに対して不透明である。照射するレーザビームに対して不透明であるとは、レーザビームの透過率が小さいことを意味するものであり、すなわち、基板の第2の面(レーザビームが入射しない側の面)で反射光が発生しないものである。これにより入射光と反射光との干渉が発生せず、アニールの均一性に影響を及ぼすことを無くすことができる。特に、YVO4レーザの第二高調波(532nm)のような可視領域の波長をもつ連続発振のレーザ発振器を用いてレーザアニールを行う場合には、基板は、可視光に対して不透明であることが好ましく、例えば色付きガラス基板や、セラミックス基板などの絶縁性基板を用いることができる。 In the above invention, the substrate described above is opaque to the laser beam to be irradiated. Being opaque to the laser beam to be irradiated means that the transmittance of the laser beam is small, that is, the reflected light is reflected on the second surface of the substrate (the surface on which the laser beam is not incident). It does not occur. Thereby, interference between incident light and reflected light does not occur, and it is possible to eliminate the influence on the uniformity of annealing. In particular, when laser annealing is performed using a continuous wave laser oscillator having a wavelength in the visible region such as the second harmonic (532 nm) of a YVO 4 laser, the substrate must be opaque to visible light. For example, an insulating substrate such as a colored glass substrate or a ceramic substrate can be used.
本発明では、このような特性を有する基板を用いることで、その基板上に形成される半導体膜は、多結晶性を有し、その結晶粒は一方向に長く、結晶粒の長さがレーザビームを走査する一方向に沿って600nm以上であるものを得ることができる。 In the present invention, by using a substrate having such characteristics, the semiconductor film formed on the substrate has polycrystallinity, the crystal grains are long in one direction, and the length of the crystal grains is laser. What is 600 nm or more along one direction of scanning the beam can be obtained.
本発明は、レーザ発振器から射出されたレーザビームを、光学系を用いて強度分布の均一なレーザビームとし、半導体膜等の光吸収性の薄膜を形成した基板に照射するレーザ照射方法に関し、そのレーザビームを基板の第1の面で反射するか若しくはその基板内で吸収するか、又は一部を基板の第1の面で反射し一部を吸収する特性を有する基板を用い、そのレーザビームは、光吸収性の薄膜が形成された基板に対して垂直に照射し、基板に対して該レーザビームを相対的に往復走査させて照射する。 The present invention relates to a laser irradiation method in which a laser beam emitted from a laser oscillator is converted into a laser beam having a uniform intensity distribution using an optical system, and is irradiated onto a substrate on which a light-absorbing thin film such as a semiconductor film is formed. The laser beam is reflected by the first surface of the substrate or absorbed in the substrate, or a substrate having a characteristic of partially reflecting the first surface of the substrate and absorbing a part thereof is used. Irradiates perpendicularly to the substrate on which the light-absorbing thin film is formed, and irradiates the substrate by reciprocally scanning the laser beam.
上記の発明において、基板の厚さをdとすると、レーザビームに対する基板の吸収係数αは、α≧ln10/2dの条件を満たすようにすることが好ましい。また、基板の厚さが0.5〜1.1mm程度のものが多く流通していることを考慮すると、基板の吸収係数αは1/mm以上であることが好ましい。 In the above invention, when the thickness of the substrate is d, the substrate absorption coefficient α with respect to the laser beam preferably satisfies the condition of α ≧ ln10 / 2d. Further, considering that many substrates having a thickness of about 0.5 to 1.1 mm are in circulation, the absorption coefficient α of the substrate is preferably 1 / mm or more.
本発明は、レーザビームを基板に対して垂直に入射することができる。なぜならば、レーザビームを、基板の第1の面で反射する基板、又は吸収する基板、或いは基板の第1の面で一部を反射し一部を吸収する基板を用いることで、基板の第2の面からの反射光の影響を考慮する必要がないためである。 In the present invention, a laser beam can be incident perpendicularly to the substrate. This is because a substrate that reflects or absorbs a laser beam on the first surface of the substrate or a substrate that partially reflects and absorbs part of the first surface of the substrate is used. This is because it is not necessary to consider the influence of the reflected light from the second surface.
上記の発明において、レーザ発振器はYVO4レーザ、YLFレーザ、Arレーザ、エキシマレーザ、YAGレーザ、ガラスレーザのいずれか一種又は複数種を組み合わせて用いることができる。 In the above invention, the laser oscillator may be any one of YVO 4 laser, YLF laser, Ar laser, excimer laser, YAG laser, and glass laser, or a combination thereof.
上記の発明において、YVO4レーザの第二高調波(532nm)のような可視領域の波長をもつ連続発振のレーザ発振器を用いてレーザアニールを行う場合には、基板は、可視光に対して不透明であることが好ましく、例えば色付きガラス基板や、セラミックス基板などの絶縁性基板を用いることができる。不透明な基板を用いることによって、基板裏面からの反射光が発生せず、このため、反射光の影響を考慮することなくレーザアニールを行うことができる。このように、基板裏面からの反射光の影響がなくなると、レーザビームを半導体膜に対して垂直に入射させることが可能になるため、基板の走査方向によらずレーザアニールをより同じにできる。 In the above invention, when laser annealing is performed using a continuous wave laser oscillator having a wavelength in the visible region such as the second harmonic (532 nm) of the YVO 4 laser, the substrate is opaque to visible light. For example, an insulating substrate such as a colored glass substrate or a ceramic substrate can be used. By using an opaque substrate, reflected light from the back surface of the substrate is not generated, and therefore laser annealing can be performed without considering the influence of the reflected light. In this manner, when the influence of the reflected light from the back surface of the substrate is eliminated, the laser beam can be made to enter perpendicularly to the semiconductor film, so that laser annealing can be made the same regardless of the scanning direction of the substrate.
本発明は、基板に半導体膜を形成する工程と、レーザ発振器から射出されたレーザビームを光学系を用いて強度分布の均一なレーザビームとし、基板を照射面としてレーザアニールする工程とを有し、そのレーザアニールする工程は、半導体膜をレーザアニールする際に照射するレーザビームを、その基板の第1の面で反射若しくはその基板で吸収するか、又は一部を基板の第1の面で反射し一部を吸収する特性を有する基板を用い、レーザビームは、基板に対して垂直に照射し、基板に対して該レーザビームを相対的に往復走査させて照射する半導体装置の作製方法である。 The present invention includes a step of forming a semiconductor film on a substrate and a step of laser annealing using a laser beam emitted from a laser oscillator as a laser beam having a uniform intensity distribution using an optical system and using the substrate as an irradiation surface. In the laser annealing step, the laser beam irradiated when laser annealing the semiconductor film is reflected by the first surface of the substrate or absorbed by the substrate, or part of the laser beam is absorbed by the first surface of the substrate. A method for manufacturing a semiconductor device in which a substrate having a property of reflecting and absorbing part of a substrate is used, and a laser beam is irradiated perpendicularly to the substrate, and the substrate is irradiated with the laser beam reciprocally scanned relative to the substrate. is there.
上記の発明において、基板の厚さをdとすると、レーザビームに対する基板の吸収係数αは、α≧ln10/2dの条件を満たす基板を用いることが好ましい。特に、基板の吸収係数αが1/mm以上であることが好ましい。 In the above invention, it is preferable that a substrate satisfying the condition of α ≧ ln10 / 2d is used as the substrate absorption coefficient α with respect to the laser beam, where d is the thickness of the substrate. In particular, the absorption coefficient α of the substrate is preferably 1 / mm or more.
レーザ発振器はYVO4レーザ、YLFレーザ、Arレーザ、エキシマレーザ、YAGレーザ、ガラスレーザのいずれか一種あるいは複数種を組み合わせて用いることができる。 As the laser oscillator, any one or a combination of YVO 4 laser, YLF laser, Ar laser, excimer laser, YAG laser, and glass laser can be used.
上記の発明において、YVO4レーザの第二高調波(532nm)のような可視領域の波長をもつ連続発振のレーザ発振器を用いてレーザアニールを行う場合には、基板は、可視光に対して不透明であることが好ましく、例えば色付きガラス基板や、セラミックス基板などの絶縁性基板を用いることができる。 In the above invention, when laser annealing is performed using a continuous wave laser oscillator having a wavelength in the visible region such as the second harmonic (532 nm) of the YVO 4 laser, the substrate is opaque to visible light. For example, an insulating substrate such as a colored glass substrate or a ceramic substrate can be used.
本発明を用いてレーザアニールを行うことにより、レーザビームが、その基板の第1の面で反射するか、又はその基板で吸収するか、或いは一部を基板の第1の面で反射し一部を吸収することにより、基板上にレーザビームが入射したとき、基板の第2の面からの反射光の強度が半導体膜のアニール状態に影響を及ぼす閾値未満になれば、半導体膜のアニールの均一性を向上させることができる。そして、アニールに用いるレーザビームに対して不透明である基板を用いれば、レーザビームの透過率は小さくなり、基板上にレーザビームが入射したとき、基板の第2の面に入射光が到達しないため、基板の第2の面で反射光が発生せず、アニールの均一性を向上させることができる。従って、レーザアニールするにあたって、反射光の影響を考慮する必要がなくなる。 By performing laser annealing using the present invention, the laser beam is reflected by the first surface of the substrate, absorbed by the substrate, or partially reflected by the first surface of the substrate. If the intensity of the reflected light from the second surface of the substrate becomes less than a threshold that affects the annealing state of the semiconductor film when the laser beam is incident on the substrate by absorbing the portion, the annealing of the semiconductor film Uniformity can be improved. If a substrate that is opaque to the laser beam used for annealing is used, the transmittance of the laser beam is reduced, and when the laser beam is incident on the substrate, incident light does not reach the second surface of the substrate. The reflected light is not generated on the second surface of the substrate, and the uniformity of annealing can be improved. Therefore, it is not necessary to consider the influence of reflected light when performing laser annealing.
このことから、反射光の影響を抑えるために、半導体膜に対してレーザビームを斜めに入射させる必要もなくなり、半導体膜に対してレーザビームを垂直に入射させることが可能となる。垂直入射が可能となると、光学設計により大きな自由度を持たせることができるので、例えばディフラクティブオプティクスを用いたビームホモジナイザを使い、強度分布が均一なレーザビームを容易に形成することができる。また、本発明を用いれば、強度分布の均一なレーザビームを基板に垂直に入射させても、基板の第2の面からの反射光の影響がほとんどない、あるいは全くないため、レーザアニールされた半導体膜の結晶性の均一性を著しく向上させることができる。この時、Arレーザの発振波長やYVO4レーザの第二高調波のような可視領域の波長をもつ連続発振のレーザ発振器を用いると、他の高次の高調波と比較してエネルギー効率が高いため、比較的短時間で、半導体膜の全面を大粒径領域とすることができる。また、該半導体膜を用いてTFTを作製すると、従来の結晶性半導体膜に比べて移動度が著しく高くなり、高速動作の必要な半導体装置にも該TFTを適用できる。 For this reason, in order to suppress the influence of the reflected light, it is not necessary to make the laser beam obliquely incident on the semiconductor film, and it becomes possible to make the laser beam incident perpendicularly on the semiconductor film. When normal incidence is possible, a large degree of freedom can be given by optical design. For example, a beam homogenizer using diffractive optics can be used to easily form a laser beam with a uniform intensity distribution. Further, when the present invention is used, even if a laser beam having a uniform intensity distribution is incident on the substrate perpendicularly, there is little or no influence of the reflected light from the second surface of the substrate, so that the laser annealing is performed. The uniformity of crystallinity of the semiconductor film can be significantly improved. At this time, if a continuous wave laser oscillator having a visible wavelength such as the Ar laser oscillation wavelength or the second harmonic of the YVO 4 laser is used, the energy efficiency is higher than that of other higher harmonics. Therefore, the entire surface of the semiconductor film can be made a large grain size region in a relatively short time. Further, when a TFT is manufactured using the semiconductor film, the mobility is significantly higher than that of a conventional crystalline semiconductor film, and the TFT can be applied to a semiconductor device that requires high-speed operation.
さらに、本発明を用いるとレーザビームを基板に対して垂直に入射させることが可能となるため、レーザアニールの走査方向による違いがなくなり、レーザビームを往復走査させてアニールを行っても、往路、復路ともに同様な大粒径領域とすることができることから、短時間で多数の基板を処理できる。即ち、スループットが高くなるという利点がある。 Furthermore, when the present invention is used, it becomes possible to make the laser beam incident perpendicularly to the substrate, so there is no difference depending on the scanning direction of the laser annealing, and even if the annealing is performed by reciprocating the laser beam, Since the return path can have the same large particle size region, a large number of substrates can be processed in a short time. That is, there is an advantage that throughput is increased.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different modes, and those skilled in the art can easily understand that the modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Is done. Therefore, the present invention is not construed as being limited to the description of this embodiment mode.
(実施の形態1)
本発明の第1の実施の態様について図1及び図3を用いて詳細に説明する。
(Embodiment 1)
A first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
まず、基板として、不純物を混入して着色し、可視光に対して不透明なガラス基板を用意する。ガラス基板上には、非晶質半導体膜または非単結晶半導体膜を形成し、この基板を照射面としてレーザアニールを行う。なお、ガラス基板としては、着色ガラス基板のほかに、セラミックスなどレーザアニール処理に耐え得る耐熱性を有し、用いるレーザビームに対して不透明な材料であれば、基板として用いることができる。 First, as a substrate, a glass substrate that is colored by mixing impurities and is opaque to visible light is prepared. An amorphous semiconductor film or a non-single-crystal semiconductor film is formed over the glass substrate, and laser annealing is performed using this substrate as an irradiation surface. As the glass substrate, in addition to a colored glass substrate, any material can be used as the substrate as long as it has heat resistance that can withstand laser annealing treatment such as ceramics and is opaque to the laser beam to be used.
次にレーザ照射方法について、図1を用いて説明する。図1において、レーザビームは実線の矢印の方向に伝搬する。レーザ発振器100は、YVO4レーザであり、第二高調波を出力する。なお、レーザ発振器100は、YVO4レーザに限らず、YLFレーザ、Arレーザ、YAGレーザ、エキシマレーザ、ガラスレーザの中から一種、あるいは複数を組み合わせて用いてもよい。エキシマレーザ、ガラスレーザなどは、パルスレーザであるが、これらのレーザを用いても、本発明が特徴とする効果を得ることは可能である。その後、ビームホモジナイザとしてディフラクティブオプティクス101を用いて強度分布の均一な矩形状のレーザビームを形成する。そして、凸シリンドリカルレンズ102及び103を用いて長尺方向及び短尺方向に長さを調節する。これによって、望みの縦横比の長方形状レーザビームに整形し、ミラー104で反射した後、集光レンズ105で長方形状のレーザビームのサイズを調節し、非晶質半導体膜106を形成した不透明なガラス基板107に入射する。なお、集光レンズ105によって集光されたレーザビームは、ガラス基板107に対して垂直に入射する。また、基板を移動させる移動ステージとしては、X軸ステージ108及びY軸ステージ109を使用する。
Next, a laser irradiation method will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the laser beam propagates in the direction of the solid arrow. The
ガラス基板107の第1の面において、レーザビームは垂直に入射するが、ガラス基板107は可視光に対して不透明な着色ガラスであり、レーザビームはガラス基板107を透過しないために、ガラス基板107の第2の面には到達せず、従ってガラス基板107の第2の面からの反射光も発生しない。このため、ガラス基板107の第2の面からの反射光の影響を考慮することなく、レーザアニールを行うことができる。さらに、基板に対して垂直に入射できることから、ディフラクティブオプティクス101及び凸シリンドリカルレンズ102、103によって形成された強度分布の均一な長方形状のレーザビームは、ガラス基板107の走査方向A、Bに対して全く対称な関係にある。従って、走査方向A、Bによらず、同様なレーザアニールを行うことができるため、効率よくガラス基板107全面に均一なアニールを行うことができる。
On the first surface of the
次に、図3を用いて非晶質半導体膜106全面を大粒径領域とする照射方法について説明する。識別を容易にするため図中の符号は図1と同じものを使った。非晶質半導体膜106が形成された基板107を吸着ステージに固定し、レーザビームを照射する。まずX軸ステージ108により、非晶質半導体膜106を一筋走査する。一筋は図3中において、A1の部分に相当する。図3中、X軸ステージ108にて、往路Am(mは正の整数)の部分をレーザ照射した後、大粒径領域110の幅の長さ分だけY軸ステージ109を走査方向とは垂直な方向にスライドさせ、復路Bmの部分をレーザ照射する。このような一連の動作を繰り返すことにより、非晶質半導体膜106全面を大粒径領域とすることができる。
Next, an irradiation method in which the entire surface of the
このような問題を解決するためには、基板の第1面に対してレーザビームを斜めに入射してアニールする方法もある。これについて、図2を参照して説明する。図2(a)及び(b)は、半導体膜201を形成した基板202を、移動ステージ203をA方向又はB方向に移動させながら、可視のレーザビームを用いてレーザアニールを行う様子を示している。このとき、上記のように基板としてガラス基板を用いる場合、基板は可視光に対して透明であるため、入射光は基板の第1面内を透過し、基板の第2の面で反射して半導体膜201に再入射する。干渉を防ぐためには、図2(b)のように、入射光と反射光とが半導体膜201上で重ならないような入射角度でレーザビームを入射する必要がある。しかしながら、図2(a)のように入射角度が小さい場合、たとえレーザビームの強度分布が均一であったとしても、入射光と反射光とが半導体膜201上で重なり合うため、干渉を起こし、アニールの状態は不均一になる可能性がある。
In order to solve such a problem, there is a method in which a laser beam is obliquely incident on the first surface of the substrate and annealed. This will be described with reference to FIG. 2A and 2B show a state where laser annealing is performed on a
したがって、入射光と反射光との干渉を防ぐためにとられていた手法の一つとして、図2(b)に示すように入射角度を大きくとって斜めに入射し、入射光と反射光とが半導体膜上で重ならないようにする手法があり、この場合、干渉による不均一なアニールは起こらない。しかしながら、この場合、入射角度を大きくとるため、光学系の設計が難しく、またビームホモジナイザを用いることが難しいという問題がある。ビームホモジナイザとは、ディフラクティブオプティクスのような、レーザビームの強度分布を均一化する光学系である。上記のように、レーザ発振器から発振されたレーザビームの強度分布はガウス分布であり、その強度分布は均一ではない。従って、照射面において強度分布の均一なレーザビームを形成しようとするとき、レーザ発振器と照射面との間に、光学系としてビームホモジナイザを配置することが必要となる。しかしながら、一般的なビームホモジナイザは、ビームホモジナイザと平行に位置した照射面において強度分布の均一なレーザビームを形成するように設計されている。従って、一般的なビームホモジナイザを使って、基板に対してレーザビームの入射角度を大きくとって入射させた場合、強度分布の均一なレーザビームを形成できないため、基板全面に均一なアニールを行うことができない。しかし、本発明を適用することで、基板に対してレーザビームを垂直に入射できることから、一般的なビームホモジナイザを用いて、照射面において均一なレーザビームを形成することができる。照射面である半導体膜を形成する基板には、本発明による基板を利用し、かつ強度分布が均一なレーザビームを用いてレーザアニールを行えば、基板全面に均一なアニールを行うことができる。 Therefore, as one of the methods taken to prevent the interference between the incident light and the reflected light, as shown in FIG. 2B, the incident light is incident obliquely with a large incident angle. There is a method for preventing the semiconductor films from overlapping, and in this case, non-uniform annealing due to interference does not occur. However, in this case, since the incident angle is large, there is a problem that it is difficult to design an optical system and it is difficult to use a beam homogenizer. The beam homogenizer is an optical system that makes the intensity distribution of a laser beam uniform, such as diffractive optics. As described above, the intensity distribution of the laser beam oscillated from the laser oscillator is a Gaussian distribution, and the intensity distribution is not uniform. Therefore, when forming a laser beam having a uniform intensity distribution on the irradiation surface, it is necessary to dispose a beam homogenizer as an optical system between the laser oscillator and the irradiation surface. However, a general beam homogenizer is designed to form a laser beam having a uniform intensity distribution on an irradiation surface located in parallel with the beam homogenizer. Therefore, when a general beam homogenizer is used and the laser beam is incident on the substrate at a large incident angle, a uniform laser beam with a uniform intensity distribution cannot be formed. I can't. However, by applying the present invention, a laser beam can be perpendicularly incident on the substrate, so that a uniform laser beam can be formed on the irradiation surface using a general beam homogenizer. If the substrate according to the present invention is used as the substrate on which the semiconductor film as the irradiation surface is formed and laser annealing is performed using a laser beam having a uniform intensity distribution, uniform annealing can be performed on the entire surface of the substrate.
また、図2(b)に示したように、A方向に基板を動かしてアニールした後の半導体膜の状態(具体的には結晶性や結晶の配向)は、B方向に基板を動かしてアニールした後の半導体膜の状態とは異なるという問題がある。この理由は以下の通りである。まず、A方向に動かした場合、半導体膜には入射光より先に反射光が入射する。一方、B方向に基板を動かした場合、反射光より先に入射光が入射する。入射光は、基板の第1の面において一部が反射、あるいは基板の第2の面で透過しているため、基板の第2の面からの反射光は、入射光よりエネルギーが弱く、A方向に動かした場合、半導体膜は、まず弱い反射光によって加熱され、その後、強い入射光によって加熱される。また、B方向に動かした場合はその逆になるため、加熱のされ方が異なる。このことから、A方向によるアニールと、B方向によるアニールとでは、アニール後の半導体膜の状態が異なる結果となる。従って、半導体膜の全面が同じ状態になるようにアニールしたい場合に、一方向にしか走査できない。つまり、A方向及びB方向に移動ステージを往復走査させてアニールすることはできないため、一枚の基板を処理するために要する時間が長く、スループットが低いという問題がある。 Further, as shown in FIG. 2B, the state of the semiconductor film (specifically, crystallinity and crystal orientation) after annealing by moving the substrate in the A direction is changed by moving the substrate in the B direction. There is a problem that it is different from the state of the semiconductor film after this. The reason is as follows. First, when moved in the A direction, the reflected light is incident on the semiconductor film before the incident light. On the other hand, when the substrate is moved in the B direction, the incident light enters before the reflected light. Since the incident light is partially reflected on the first surface of the substrate or transmitted through the second surface of the substrate, the reflected light from the second surface of the substrate has a lower energy than the incident light. When moved in the direction, the semiconductor film is first heated by weak reflected light and then heated by strong incident light. Moreover, since it becomes the reverse when it moves to B direction, the way of heating differs. For this reason, the annealing in the A direction and the annealing in the B direction result in different states of the semiconductor film after annealing. Therefore, when annealing is performed so that the entire surface of the semiconductor film is in the same state, scanning can be performed only in one direction. That is, since the moving stage cannot be reciprocally scanned in the A direction and the B direction for annealing, there is a problem that a long time is required for processing one substrate and the throughput is low.
しかし、本発明が開示するレーザ照射方法を用いれば、レーザアニールの際に、レーザビームが基板の第1の面で反射するか、あるいは基板に吸収されるか、あるいはその両方がおこるために、上記で説明したように基板の第2の面からの反射光の強度が小さくなり、反射光は半導体膜のアニールの均一性に影響しなくなるため、基板の第2の面からの反射光の影響を考慮する必要がない。従って、半導体膜が入射光によってのみ加熱されることから、基板全面において半導体膜の加熱のされ方が同じになり、アニール後の半導体膜の状態が均一になる。従って、図2において、A方向及びB方向ともにレーザビームを照射することができる。つまり、レーザビームを往復走査させてアニールをすることが可能になるため、従来の手法に比べてスループットが向上する。 However, when the laser irradiation method disclosed in the present invention is used, during laser annealing, the laser beam is reflected by the first surface of the substrate, absorbed by the substrate, or both, As described above, the intensity of the reflected light from the second surface of the substrate is reduced, and the reflected light does not affect the uniformity of annealing of the semiconductor film, so the influence of the reflected light from the second surface of the substrate. There is no need to consider. Therefore, since the semiconductor film is heated only by incident light, the method of heating the semiconductor film is the same over the entire surface of the substrate, and the state of the semiconductor film after annealing becomes uniform. Therefore, in FIG. 2, the laser beam can be irradiated in both the A direction and the B direction. That is, since the annealing can be performed by reciprocating the laser beam, the throughput is improved as compared with the conventional method.
図2に示したように、レーザビームを、基板に対して斜めに入射する場合、移動ステージの移動方向によって、アニールされた半導体膜の状態が異なるが、本発明によると、図2の(a)及び(b)に示すA方向またはB方向ともにレーザビームを照射してアニールしても、アニール後の半導体膜の状態は基板全面において均一な大粒径の多結晶半導体膜である。従って、レーザビームの往復走査によるアニールが可能であるため、一枚の基板を処理する時間が短縮され、短時間で多数の基板を処理することができる。即ち、スループットが高くなる。 As shown in FIG. 2, when the laser beam is incident obliquely on the substrate, the state of the annealed semiconductor film differs depending on the moving direction of the moving stage. Even if annealing is performed by irradiating a laser beam in both the A direction and the B direction shown in FIGS. 5A and 5B, the state of the semiconductor film after annealing is a polycrystalline semiconductor film having a uniform large grain size over the entire surface of the substrate. Accordingly, since annealing by reciprocating scanning of a laser beam is possible, the time for processing one substrate is reduced, and a large number of substrates can be processed in a short time. That is, the throughput is increased.
(実施の形態2)
本発明の第2の実施の態様について図7を参照して詳細に説明する。図7は、大型のガラス基板にレーザアニールを行う一例を示している。
(Embodiment 2)
A second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 7 shows an example in which laser annealing is performed on a large glass substrate.
まず、大型のガラス基板706を用意する。ガラス基板706は、発明を実施するための最良の形態1と同様に、不純物を混入して着色した可視光に対して不透明なガラス基板とする。そして、ガラス基板706上に、公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、またはプラズマCVD法等)を用いて非晶質半導体膜705を形成し、ガラス基板706を照射面としてレーザアニールを行う。あるいはレーザアニール前に、金属元素などを半導体膜に導入後、熱処理を行うことで、該半導体膜を結晶化させてもよい。
First, a
レーザ発振器701としては連続発振のYAGレーザまたはYVO4レーザの第二高調波を用いるが、図7に示すように、同じレーザ発振器を計10台用いて、大型のガラス基板706のレーザアニールを行う。レーザ発振器及び、光学系は全てのレーザ照射装置において同様のものを使用するため、符号は全てには付けず、一つのレーザ照射装置を取り上げて説明する。
As the
また、図7に示すように、レーザビームの照射開始位置を一つずつ前後にずらしている理由は以下の通りである。非晶質半導体膜705上において、矩形状のレーザビームの中心から、該レーザビームと隣り合う矩形状のレーザビームの中心までの距離は60mmと短く、集光レンズ704をこの間隔で配置するのは、少し無理がある。仮に配置が可能であっても、光学調整の際に必要な空間が充分でないことが予想される。そこで、光学系間で適度な距離を保つためには、図7に示すようにレーザビームの照射位置を一つずつ前後にずらすことが有効である。これによって、隣り合う光学系が触れ合うこともなく、また光学系の配置、調整を容易に行うことができる。しかし、レーザビームの照射開始位置が前後にずれるために、非晶質半導体膜705全面を結晶化させるためには、ガラス基板706の走査距離を少し長めにとる必要がある。
Further, as shown in FIG. 7, the reason why the laser beam irradiation start position is shifted back and forth one by one is as follows. On the
レーザ発振器701から射出されたレーザビームは、ディフラクティブオプティクス702によって強度分布の均一な矩形状のレーザビームに整形され、該レーザビームはミラー703で反射された後、集光レンズ704によって集光され、非晶質半導体膜705に対して垂直に入射する。他のレーザ照射装置においても同様に、強度分布が均一な矩形状のレーザビームを形成し、非晶質半導体膜705に垂直に入射する。
The laser beam emitted from the
ガラス基板706を移動させる移動ステージとしては、X軸ステージ707、Y軸ステージ708を使用する。ガラス基板706が大型なため、より安定して基板を移動させるために、X軸ステージ707の稼動軸は二軸用意する。そして、X軸ステージ707及びY軸ステージ708は、発明を実施するための最良の形態1で図3を用いて説明したように、まず、X軸ステージ707で非晶質半導体膜705をP方向に一筋走査した後、大粒径領域の幅方向の長さ分だけY軸ステージ708をP方向に垂直な方向にスライドさせ、再びX軸ステージ707をQ方向に走査させレーザ照射する。このような一連の動作を繰り返すことにより、非晶質半導体膜705全面を大粒径領域とすることができる。
As a moving stage for moving the
本実施の形態では、レーザ照射装置を10系統使用してレーザアニールを行ったが、例えば半数の5系統、あるいは倍の20系統を用いても、本発明を適用してレーザアニールを行うことができる。こうして、大型ガラス基板上に形成した非晶質半導体膜の全面を大粒径領域とすることができる。該半導体膜を用いてTFTを作製すると、従来の結晶性半導体膜に比べて移動度が著しく高くなり、高速動作の必要な半導体装置にも該TFTを適用できる。 In this embodiment, laser annealing is performed using 10 systems of laser irradiation apparatus, but laser annealing can be performed by applying the present invention even when, for example, half of 5 systems or double of 20 systems are used. it can. Thus, the entire surface of the amorphous semiconductor film formed over the large glass substrate can be a large grain size region. When a TFT is manufactured using the semiconductor film, the mobility is significantly higher than that of a conventional crystalline semiconductor film, and the TFT can be applied to a semiconductor device that requires high-speed operation.
本実施例では、本発明の第2の実施の態様として説明した方法で作製した基板を用いて、薄膜チップを作製し、画素部が形成された基板に実装する過程を図5及び図6を用いて説明する。 In this embodiment, the process of manufacturing a thin film chip using the substrate manufactured by the method described as the second embodiment of the present invention and mounting it on the substrate on which the pixel portion is formed is shown in FIGS. It explains using.
まず、実施の形態2に従って作製した、レーザアニールにより多結晶半導体薄膜が形成された基板を用意する。図4(A)に、レーザアニール後の基板401及び基板上に形成された半導体膜402を示す。そして、基板401上の結晶化した半導体膜402をパターニングしたり、ゲート電極やマスク等を形成したりした後、ドーピングを行う。なお、半導体膜はレーザビームによる結晶化の前にパターニングしておいても良いし、パターニング前に結晶化しても良い。その後ドーパントの活性化、各種絶縁膜、配線などの形成を行うことで、基板上に複数の集積回路が形成される。この過程において、ガラス基板やセラミックスを用いることで、シリコン基板やSOI基板を用いた場合に比べてメートル単位の大基板を利用することができ、一枚当たりの基板から得られる集積回路が多くなる。従って、スループットの向上が期待され、大量生産に向いている。そして、集積回路が形成されたら、図4(B)に示すように、基板401を分断することで、集積回路どうしが分離した薄膜チップ403が形成される。
First, a substrate on which a polycrystalline semiconductor thin film is formed by laser annealing is prepared according to the second embodiment. FIG. 4A shows a
次に、上記作製方法を用いて形成された薄膜チップを、画素部が形成された基板に実装する様子を、図5(A)、図5(B)に示す。図5(A)では、基板501上に画素部502と、走査線駆動回路503とが形成されている。そして、薄膜チップ504に形成された信号線駆動回路が、基板501に実装されている。具体的には、薄膜チップ504に形成された信号線駆動回路が、基板501に貼り合わされ、画素部502と電気的に接続されている。また505はFPCであり、画素部502と、走査線駆動回路503と、薄膜チップ504に形成された信号線駆動回路とに、それぞれ電源の電位、各種信号等が、FPC505を介して供給される。
Next, a state in which the thin film chip formed using the above manufacturing method is mounted on the substrate over which the pixel portion is formed is illustrated in FIGS. In FIG. 5A, a
図5(B)では、基板511上に画素部512と、走査線駆動回路513とが形成されている。そして、薄膜チップ514に形成された信号線駆動回路が、基板511に実装されたFPC515に更に実装されている。画素部512と、走査線駆動回路513と、薄膜チップ514に形成された信号線駆動回路とに、それぞれ電源の電位、各種信号等が、FPC515を介して供給される。
In FIG. 5B, a
薄膜チップの実装方法は、特に限定されるものではなく、公知のCOG方法やワイヤボンディング方法、或いはTAB方法などを用いることができる。また薄膜チップを実装する位置は、電気的な接続が可能であるならば、図5に示した位置に限定されない。また、図5では信号線駆動回路のみを薄膜チップで形成する例について示したが、走査線駆動回路を薄膜チップで形成しても良いし、またコントローラ、CPU、メモリ等を薄膜チップで形成し、実装するようにしても良い。また、信号線駆動回路や走査線駆動回路全体を薄膜チップで形成するのではなく、各駆動回路を構成している回路の一部だけを、薄膜チップで形成するようにしても良い。 The mounting method of the thin film chip is not particularly limited, and a known COG method, wire bonding method, TAB method, or the like can be used. Further, the position where the thin film chip is mounted is not limited to the position shown in FIG. 5 as long as electrical connection is possible. 5 shows an example in which only the signal line driver circuit is formed by a thin film chip, the scanning line driver circuit may be formed by a thin film chip, and a controller, a CPU, a memory, etc. are formed by a thin film chip. You may make it implement. Further, instead of forming the entire signal line driving circuit and the scanning line driving circuit with a thin film chip, only a part of the circuits constituting each driving circuit may be formed with a thin film chip.
なお、駆動回路が薄膜チップとして実装された半導体表示装置において、画素部に用いるトランジスタは、アモルファスシリコンのような非晶質半導体膜で形成されたTFTに限定されない。微結晶半導体膜や多結晶半導体膜を用いたTFTであっても良い。単結晶シリコンを用いて形成されたトランジスタであっても良いし、SOIを用いたトランジスタであっても良い。また、有機半導体を用いたトランジスタであっても良いし、カーボンナノチューブを用いたトランジスタであってもよい。駆動回路などの集積回路を別途薄膜チップで形成して基板に実装することで、全ての回路を画素部と同じ基板上に形成する場合に比べて、歩留まりを高めることができ、また各回路の特性に合わせたプロセスの最適化を容易に行うことができる。 Note that in a semiconductor display device in which a driver circuit is mounted as a thin film chip, a transistor used for a pixel portion is not limited to a TFT formed using an amorphous semiconductor film such as amorphous silicon. A TFT using a microcrystalline semiconductor film or a polycrystalline semiconductor film may be used. A transistor formed using single crystal silicon or a transistor using SOI may be used. Further, a transistor using an organic semiconductor or a transistor using carbon nanotubes may be used. By forming an integrated circuit such as a driver circuit with a separate thin film chip and mounting it on a substrate, the yield can be increased compared to the case where all the circuits are formed on the same substrate as the pixel portion. The process can be easily optimized according to the characteristics.
本実施例では、本発明の第1の実施の態様として説明した方法で作製した多結晶半導体薄膜基板を用いて作製するCPU(Central Processing Unit)の構成について説明する。 In this example, a configuration of a CPU (Central Processing Unit) manufactured using a polycrystalline semiconductor thin film substrate manufactured by the method described as the first embodiment of the present invention will be described.
図6に、本実施例のCPUの構成を示す。図6に示すCPUは、基板600上に、演算回路(ALU:Arithmetic logic unit)601、ALUコントローラ(ALU Controller)602、インストラクション・デコーダー(Instruction Decoder)603、インタラップ・コントローラ(Interrupt Controller)604、タイミングコントローラ(Timing Controller)605、レジスタ(Register)606、レジスタ・コントローラ(Register Controller)607、バスインターフェース(Bus I/F)608、読み出し専用メモリー(ROM:read only memory)609とを主に有している。勿論、図6に示すCPUは、その構成を簡略化して示した一例にすぎず、実際のCPUはその用途によって多種多様な構成を有している。
FIG. 6 shows the configuration of the CPU of this embodiment. 6 includes an arithmetic circuit (ALU) 601, an
バスインターフェース(Bus I/F)608を介してCPUに入力された命令は、インストラクション・デコーダー(Instruction Decoder)603に入力され、デコードされた後、ALUコントローラ(ALU Controller)602、インタラップ・コントローラ(Interrupt Controller)604、レジスタ・コントローラ(Register Controller)607、タイミングコントローラ(Timing Controller)605に入力される。
An instruction input to the CPU via the bus interface (Bus I / F) 608 is input to an
ALUコントローラ(ALU Controller)602、インタラップ・コントローラ(Interrupt Controller)604、レジスタ・コントローラ(Register Controller)607、タイミングコントローラ(Timing Controller)605は、デコードされた命令に基づき、各種制御を行う。具体的にALUコントローラ(ALU Controller)602は、演算回路(ALU)601の動作を制御するための信号を生成する。また、インタラップ・コントローラ(Interrupt Controller)604は、CPUのプログラム実行中に、外部の入出力装置や、周辺回路からの割り込み要求を、その優先度やマスク状態から判断し、処理する。レジスタ・コントローラ(Register Controller)607は、レジスタ(Register)606のアドレスを生成し、CPUの状態に応じてRegister606の読み出しや書き込みを行う。
An
タイミングコントローラ(Timing Controller)605は、演算回路(ALU)601、ALUコントローラ(ALU Controller)602、インストラクション・デコーダー(Instruction Decoder)603、インタラップ・コントローラ(Interrupt Controller)604、レジスタ・コントローラ(Register Controller)607の動作のタイミングを制御する信号を生成する。例えばタイミングコントローラ(Timing Controller)605は、基準クロック信号CLK1を元に、内部クロック信号CLK2を生成する内部クロック生成部を備えており、クロック信号CLK2を上記各種回路に供給する。読み出し専用メモリー(ROM)609はCPUにおいて実行される各種プログラムが記憶されている。
A
また本実施例では、CPUを例に挙げて説明したが、本発明の半導体装置はCPUに限定されない。なお、実施例1と同様に、ガラス基板やセラミックス基板を用いることで、一枚の大面積基板に多数のCPUを作製することができ、大量生産に向いていることが利点である。 In this embodiment, the CPU is described as an example. However, the semiconductor device of the present invention is not limited to the CPU. As in the first embodiment, by using a glass substrate or a ceramic substrate, a large number of CPUs can be manufactured on one large-area substrate, which is advantageous for mass production.
100 レーザ発振器
101 ディフラクティブオプティクス
102 凸シリンドリカルレンズ
103 凸シリンドリカルレンズ
104 ミラー
105 集光レンズ
106 非晶質半導体膜
107 ガラス基板
108 X軸ステージ
109 Y軸ステージ
110 大粒径領域
201 半導体膜
202 基板
203 移動ステージ
401 基板
402 半導体膜
403 薄膜チップ
501 基板
502 画素部
503 走査線駆動回路
504 薄膜チップ
505 FPC(フレキシブルプリント回路)
511 基板
512 画素部
513 走査線駆動回路
514 薄膜チップ
515 FPC
600 基板
601 演算回路(ALU:Arithmetic logic unit)
602 ALUコントローラ(ALU Controller)
603 インストラクション・デコーダー(Instruction Decoder)
604 インタラップ・コントローラ(Interrupt Controller)
605 タイミングコントローラ(Timing Controller)
606 レジスタ(Register)
607 レジスタ・コントローラ(Register Controller)
608 バスインターフェース(Bus I/F)
609 読み出し専用メモリー(ROM)
701 レーザ
702 ディフラクティブオプティクス
703 ミラー
704 集光レンズ
705 非晶質半導体膜
706 ガラス基板
707 X軸ステージ
708 Y軸ステージ
DESCRIPTION OF
511
600
602 ALU Controller
603 Instruction Decoder
604 Interrupt Controller
605 Timing Controller
606 Register
607 Register Controller
608 Bus interface (Bus I / F)
609 Read-only memory (ROM)
Claims (24)
前記レーザビームを、前記基板に対して垂直に照射し、前記基板に対して該レーザビームを相対的に往復走査させて照射することを特徴とするレーザ照射方法。 A laser beam emitted from a laser oscillator is converted into a laser beam having a uniform intensity distribution using an optical system, a substrate that absorbs the laser beam is used, and a thickness of the substrate is d. The absorption coefficient α of the above satisfies the condition of α ≧ ln10 / 2d,
A laser irradiation method characterized by irradiating the laser beam perpendicularly to the substrate, and irradiating the laser beam by relatively reciprocatingly scanning the substrate.
24. The laser oscillator according to claim 17, wherein the laser oscillator is any one of a YVO 4 laser, a YLF laser, an Ar laser, an excimer laser, a YAG laser, and a glass laser, or a combination of a plurality of types. A method for manufacturing a semiconductor device.
Priority Applications (1)
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