JP2006156984A - Apparatus and method of laser irradiating - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体材料などに対して行われるようなアニールを、均一にかつ効率よく行うためのレーザ照射装置(レーザと、このレーザから出力されるレーザビームを被照射体まで導くための光学系を含む装置)およびレーザ照射方法に関するものである。また、上記のレーザ処理の工程を含んで作製された半導体装置の作製方法に関するものである。 The present invention relates to a laser irradiation apparatus (laser and an optical system for guiding a laser beam output from the laser to an irradiation object) for uniformly and efficiently performing annealing as performed on a semiconductor material or the like. And a laser irradiation method. Further, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device including the above laser treatment process.
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、従来の非単結晶半導体膜を用いたTFT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試みられている。 In recent years, a technique 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 (also referred to as mobility) than a conventional TFT using a non-single-crystal semiconductor film, and thus can operate at high speed. For this reason, attempts have been made to control a pixel, which is conventionally performed by a driving circuit provided outside the substrate, using a driving circuit formed on the same substrate as the pixel.
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半導体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、熱変形しやすいため、ガラス基板上に多結晶半導体膜を用いたTFTを形成するために半導体膜を結晶化する際には、ガラス基板の熱変形を避けるためにレーザアニールが用いられる。 By the way, as a substrate used for a semiconductor device, a glass substrate is more promising than a single crystal semiconductor substrate in terms of cost. Since glass substrates are inferior in heat resistance and easily deformed by heat, when crystallizing a semiconductor film to form a TFT using a polycrystalline semiconductor film on the glass substrate, in order to avoid thermal deformation of the glass substrate Laser annealing is used.
レーザアニールの特徴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ことなどがあげられている。 The characteristics of laser annealing are that the processing time can be significantly shortened compared to annealing methods using radiation heating or conduction heating, and the semiconductor substrate or semiconductor film is selectively and locally heated, causing almost thermal damage to the substrate. Is not given.
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。レーザアニールには、しばしばエキシマレーザのようなパルス発振のレーザビームが用いられる。エキシマレーザは出力が大きく、高周波数での繰り返し照射が可能であるという利点を有し、さらにエキシマレーザから発振されるレーザビームは半導体膜としてよく用いられる珪素膜に対する吸収係数が高いという利点を有する。レーザビームの照射の際には、照射面におけるレーザビームの形状が線状となるように光学系にて整形し、レーザビームの照射位置を照射面に対し相対的に移動させて照射する方法は、高い生産性を持つため工業的に優れている(特許文献1参照)。 Laser oscillators used for laser annealing are roughly classified into two types, pulse oscillation and continuous oscillation, depending on the oscillation method. For laser annealing, a pulsed laser beam such as an excimer laser is often used. The excimer laser has the advantage that it has a large output and can be repeatedly irradiated at a high frequency, and the laser beam oscillated from the excimer laser has the advantage that the absorption coefficient for a silicon film often used as a semiconductor film is high. . When irradiating a laser beam, the optical system is shaped so that the shape of the laser beam on the irradiation surface is linear, and the irradiation position is moved relative to the irradiation surface. It is industrially superior because of its high productivity (see Patent Document 1).
線状ビームとは、照射面における形状が線状であるレーザビームのことである。ここでいう「線状」とは、厳密な意味で「線」を意味しているのではなく、アスペクト比が大きい矩形(例えば、アスペクト比が10以上(好ましくは100以上))を意味する。なお、線状とするのは、被照射体に対して十分なアニールを行うためのエネルギー密度を確保するためであり、矩形状や面状であっても被照射体に対して十分なアニールを行うことができればよい。 A linear beam is a laser beam whose shape on the irradiation surface is linear. The term “linear” as used herein does not mean “line” in a strict sense, but means a rectangle having a large aspect ratio (for example, an aspect ratio of 10 or more (preferably 100 or more)). Note that the linear shape is used to ensure sufficient energy density for annealing the irradiated object. Even if the object is rectangular or planar, sufficient annealing is performed on the irradiated object. It only has to be done.
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のレーザ発振器(以下、これらをCWレーザと称す)、あるいは繰り返し周波数が非常に高いパルス発振のレーザ発振器(モードロックパルスレーザ)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。半導体膜内の結晶粒径が大きくなると、この半導体膜を用いて形成されるTFTのチャネル領域に含まれる粒界の数が減る。従って、移動度が高くなり、より高性能なデバイスの開発に利用することができる。(以下、本明細書では、そのような結晶粒径の大きな結晶を大粒径結晶と称する。) In recent years, in the crystallization of a semiconductor film, a continuous oscillation laser oscillator (hereinafter referred to as a CW laser) such as an Ar laser or a YVO 4 laser, or a repetition frequency is used rather than a pulse oscillation laser oscillator such as an excimer laser. It has been found that the crystal grain size formed in the semiconductor film becomes larger when a laser oscillator (mode-locked pulse laser) having a very high pulse oscillation is used. As the crystal grain size in the semiconductor film increases, the number of grain boundaries included in the channel region of the TFT formed using this semiconductor film decreases. Therefore, the mobility becomes high and it can be used for the development of a higher performance device. (Hereinafter, such a crystal having a large crystal grain size is referred to as a large grain crystal.)
レーザアニールに一般的に用いられている固体レーザが発振する基本波の波長は、赤から近赤外にわたる波長領域である。しかし、この波長領域より、可視から紫外の波長領域の方が半導体膜へのエネルギーの吸収効率が高い。そこで、一般的には、非線形光学素子を用いて、大出力が得やすい基本波を高調波に変換することで可視光とし、半導体膜のアニールに用いる。 The wavelength of a fundamental wave oscillated by a solid-state laser generally used for laser annealing is a wavelength region extending from red to near infrared. However, the visible to ultraviolet wavelength region has higher energy absorption efficiency into the semiconductor film than this wavelength region. Therefore, in general, a non-linear optical element is used to convert a fundamental wave, which is easy to obtain a large output, into a harmonic wave to obtain visible light, which is used for annealing a semiconductor film.
例えば、10W、532nmのCWレーザが発振するレーザビームを長軸方向300μm、短軸方向10μm程度の線状ビームとし、その線状ビームをビームスポットの短軸方向に走査させて半導体膜を結晶化した場合、一度の走査で得られる大粒径結晶の領域の幅は200μm程度となる(以下、大粒径結晶が見られる領域を大粒径領域と呼ぶ)。つまり、レーザアニールは、以下の手順で行われる。まず、ビームスポットの短軸方向にレーザビームを走査する。次にビームスポットの長軸方向にレーザビームの走査する位置をずらす。ずらす幅は、一度の走査によって得られた大粒径領域の幅である。つまり、上記の例では、ずらす幅は200μmとなる。次に、再びビームスポットの短軸方向に走査する。レーザビームの照射と照射位置をずらすことを交互に繰り返すことによって、基板全面にレーザビームを照射し、半導体膜を結晶化する。
ここで、ビームスポットの半導体膜における照射跡と、ビームスポットの断面における強度分布を示す。 Here, the irradiation spot in the semiconductor film of the beam spot and the intensity distribution in the cross section of the beam spot are shown.
一般的に、レーザ発振器から射出したレーザビームのa−a’の断面は、図24に示すように、ガウス分布の強度分布を有しており、均一な強度分布をしているのではない。 In general, a cross section a-a ′ of a laser beam emitted from a laser oscillator has a Gaussian intensity distribution as shown in FIG. 24, and does not have a uniform intensity distribution.
例えば、ビームスポット中央付近の領域は、大粒径結晶が形成されるしきい値(y)より大きいエネルギー密度を有する。しかし、ビームスポット端部付近の領域は、結晶性領域が形成されるしきい値(x)よりエネルギー密度が大きいが、しきい値(y)よりエネルギー密度が小さい。このため、レーザビームを半導体膜に照射すると、ビームスポット端部付近の領域には部分的に溶融しきれない領域が残り、そこには、中心付近の領域2401に形成されるような大粒径結晶ではなく、粒径の比較的小さな結晶粒が形成される。つまり、レーザビームのエネルギー密度の分布が半導体膜表面の結晶性に反映され、結晶性のむらが生じる。
For example, the region near the center of the beam spot has an energy density greater than a threshold value (y) at which a large grain crystal is formed. However, the energy density in the region near the end of the beam spot is higher than the threshold value (x) at which the crystalline region is formed, but is lower than the threshold value (y). For this reason, when the semiconductor film is irradiated with a laser beam, a region that cannot be partially melted remains in the region near the end of the beam spot, and there is a large particle size that is formed in the
特にCWレーザビームを線状ビームに整形した後にレーザアニールを行った場合には、線状ビームの長軸方向の両端におけるCWレーザビームの強度低下の影響が大きい。図24のしきい値(x)以上しきい値(y)以下のエネルギーでCWレーザビームが照射された領域には、結晶化は起こるものの大粒径結晶が形成されない領域(以降、結晶性不良領域と呼ぶ)2402が形成される。この領域2402には、半導体膜の表面において凹凸が目立ち、TFTを作製するには不向きである。
In particular, when laser annealing is performed after shaping the CW laser beam into a linear beam, the influence of a decrease in the intensity of the CW laser beam at both ends in the major axis direction of the linear beam is large. In the region irradiated with the CW laser beam with the energy not lower than the threshold value (x) and not higher than the threshold value (y) in FIG. 24, the crystallization occurs but the large grain crystal is not formed (hereinafter referred to as poor crystallinity). 2402) is formed. In this
このようにして作製された半導体膜を用いてTFTを形成した場合、それぞれのTFTの電子移動度を均一にすることが難しい。さらに、このように作製されたTFTを用いてEL(エレクトロルミネセンス)や液晶などを用いたディスプレイを作製した場合には、結晶性のむらによる縞模様が現れることがある。 When a TFT is formed using the semiconductor film thus manufactured, it is difficult to make the electron mobility of each TFT uniform. Furthermore, when a display using EL (electroluminescence), liquid crystal, or the like is manufactured using the TFT manufactured as described above, a striped pattern due to uneven crystallinity may appear.
よって、信頼性の高いTFTを作製するにあたり、TFTが結晶性不良領域2402に作製されないように、レーザビームの照射の際に正確に位置決めをする必要がある。
Therefore, when a highly reliable TFT is manufactured, it is necessary to accurately position the TFT so that the TFT is not formed in the
また、レーザアニールに用いるレーザビームの強度分布がガウス分布型であるため、線状ビームの長軸方向の長さを長くすると、強度が低い端部の部分が引き延ばされ、結晶性不良領域2402が広がってしまう。そのため、基板全体に対するTFTを形成できる領域が少なくなり、集積度の高い半導体装置を作製することが困難になる。 In addition, since the intensity distribution of the laser beam used for laser annealing is a Gaussian distribution type, if the length of the linear beam in the long axis direction is increased, the end portion with low intensity is stretched, resulting in a poorly crystalline region. 2402 spreads. Therefore, a region where a TFT can be formed over the entire substrate is reduced, and it becomes difficult to manufacture a highly integrated semiconductor device.
上記の問題点は、レーザビームの強度分布をガウス形状ではなく、強度が均一かつ裾が急峻な形状にすることで上記の問題を解決することができる。レーザビームの強度分布を均一にする手段としては回折光学素子(ディフラクティブオプティクス)や光導波路(ライトパイプ)、複数のレンズが一平面上に配列されたレンズアレイ(シリンドリカルレンズアレイ、フライアイレンズ)等がある。このような手段を用いて、レーザビームの強度分布を均一にし、その裾部分を急峻にすることで、レーザアニール後にできる結晶性を均一なものにし、さらに結晶性不良領域を減少させることができる。レーザビームの強度分布を均一にすることで、線状ビームの長さに依らず、結晶性不良領域の面積を小さく抑えることが可能である。 The above problem can be solved by making the intensity distribution of the laser beam not a Gaussian shape but a shape with uniform intensity and a steep tail. As means for making the intensity distribution of the laser beam uniform, a diffractive optical element (diffractive optics), an optical waveguide (light pipe), and a lens array in which a plurality of lenses are arranged on one plane (cylindrical lens array, fly-eye lens) Etc. By using such means, the intensity distribution of the laser beam is made uniform and the skirt portion is made steep, so that the crystallinity that can be formed after laser annealing can be made uniform, and the poor crystallinity region can be reduced. . By making the intensity distribution of the laser beam uniform, the area of the poor crystallinity region can be kept small regardless of the length of the linear beam.
しかし、前に挙げたレーザビームの強度分布を均一にする手段のうち、回折光学素子は、良い特性を得るためにはナノメートル単位の精度を持つ微細加工が必要であるために技術的に困難な点が多く、光学透過率も低い。また、コストも高い。また、シリンドリカルレンズアレイやフライアイレンズなどのレンズアレイやライトパイプなどのビームホモジナイザを用いて、一つのレーザビームを複数の経路に分けた後に再び一つに合成する場合では、単一波長のレーザビームは干渉性が良いため、照射面においてレーザビーム強度の強弱が干渉縞として現れる。 However, among the above-mentioned means for making the intensity distribution of the laser beam uniform, the diffractive optical element is technically difficult because fine processing with nanometer precision is required to obtain good characteristics. There are many points, and the optical transmittance is also low. In addition, the cost is high. In addition, when a single laser beam is divided into a plurality of paths and then combined again using a lens array such as a cylindrical lens array or fly-eye lens, or a beam homogenizer such as a light pipe, a single wavelength laser is used. Since the beam has good coherence, the intensity of the laser beam appears on the irradiated surface as interference fringes.
本発明はレーザの干渉性に起因する干渉縞を生じさせることなく、エネルギー分布の均一な線状ビームを得ることを課題とする。特に、CWレーザや、モードロックパルスレーザを用いる場合、出来るだけ大粒径領域の面積を増やし、結晶性不良領域の面積を少なくすることを課題とする。一方、パルス発振の比較的繰り返し周波数の低い大出力レーザを用いて、長さ数メートルを超える線状ビームを形成し、レーザアニールのプロセスのスループットを飛躍的に向上させることを課題とする。 It is an object of the present invention to obtain a linear beam having a uniform energy distribution without causing interference fringes due to laser coherence. In particular, when a CW laser or a mode-locked pulse laser is used, it is an object to increase the area of a large grain size region as much as possible and to reduce the area of a crystallinity defect region. On the other hand, an object of the present invention is to form a linear beam exceeding several meters in length using a high-power laser with a relatively low repetition frequency of pulse oscillation, and to dramatically improve the throughput of the laser annealing process.
以上の問題を解決する手段として、本願発明は以下の構成を採用する。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、非晶質半導体膜にニッケルなどの結晶化を促進する元素を導入した後にレーザ照射を行う技術、結晶性を有する半導体膜にレーザを照射する技術なども含んでいる。 As means for solving the above problems, the present invention adopts the following configuration. 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. In addition, a technique applied to planarization or surface modification of a semiconductor substrate or semiconductor film, a technique of performing laser irradiation after introducing an element for promoting crystallization, such as nickel, into an amorphous semiconductor film, a semiconductor having crystallinity It also includes a technique for irradiating the film with a laser.
本発明は以下の構成を有する。 The present invention has the following configuration.
本発明で開示する発明の1つは、発振波長域の広いレーザ発振器と、このレーザ発振器より射出したレーザビームの強度分布を均一化するビームホモジナイザと、レーザビームの照射面をレーザビームに対して相対的に移動する手段とを有することを特徴とする。 One of the inventions disclosed in the present invention is a laser oscillator having a wide oscillation wavelength range, a beam homogenizer that uniformizes the intensity distribution of the laser beam emitted from the laser oscillator, and an irradiation surface of the laser beam with respect to the laser beam. And means for relatively moving.
本発明で開示する発明の他の1つは、発振波長域の広いレーザ発振器と、このレーザ発振器より射出したレーザビームの強度分布を均一化するビームホモジナイザと、集光レンズと、レーザビームの通過線上において集光レンズの像を照射面に投影する手段と、レーザビームに対して照射面を相対的に移動する手段とを有することを特徴とする。 Another aspect of the invention disclosed in the present invention is a laser oscillator having a wide oscillation wavelength range, a beam homogenizer that equalizes the intensity distribution of the laser beam emitted from the laser oscillator, a condenser lens, and the passage of the laser beam. It has means for projecting the image of the condensing lens on the irradiation surface on the line, and means for moving the irradiation surface relative to the laser beam.
本発明で開示する発明の他の1つは、発振波長域の広いレーザ発振器と、このレーザ発振器から射出したレーザビームの強度分布を均一化するビームホモジナイザと、レーザビームの強度が弱い端部を遮断するためのスリットと、このスリットの像を照射面に投影するための投影レンズと、集光レンズと、レーザビームに対して照射面を相対的に移動する手段とを有することを特徴とする。 Another aspect of the invention disclosed in the present invention is that a laser oscillator having a wide oscillation wavelength range, a beam homogenizer for uniformizing the intensity distribution of the laser beam emitted from the laser oscillator, and an end portion where the intensity of the laser beam is weak are provided. A slit for blocking, a projection lens for projecting an image of the slit onto the irradiation surface, a condenser lens, and a means for moving the irradiation surface relative to the laser beam. .
なお、発振波長域が広いレーザとは、励起光源に対して広い範囲の波長でレーザ発振が可能なレーザ、つまり、発振されたレーザビームがスペクトル幅を有するレーザのことを指す。具体的には、スペクトル幅は0.1nm以上であればよい。 Note that a laser having a wide oscillation wavelength range refers to a laser capable of performing laser oscillation with a wide range of wavelengths with respect to the excitation light source, that is, a laser in which the oscillated laser beam has a spectral width. Specifically, the spectral width may be 0.1 nm or more.
上記発明の構成において、発振波長域の広いレーザ結晶として、Sapphire、YAG、セラミックスYAG、セラミックスY2O3、KGW、KYW、Mg2SiO4、YLF、YVO4、またはGdVO4の結晶に、Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Erのドーパントをいずれか1つまたは複数添加したレーザ発振器等を用いることができる。発振波長域を広げるため、複数のドーパントを添加したレーザ結晶を用い、レーザ発振器とすることが好ましい。あるいは、Ti:Sapphireレーザのように、1種類のドーパントで多波長発振を可能にするレーザもある。 In the structure of the present invention, as a laser crystal having a wide oscillation wavelength range, Sapphire, YAG, ceramics YAG, ceramics Y 2 O 3 , KGW, KYW, Mg 2 SiO 4 , YLF, YVO 4 , or GdVO 4 can be used as Nd. , Yb, Cr, Ti, Ho, and Er can be used. In order to broaden the oscillation wavelength range, it is preferable to use a laser crystal to which a plurality of dopants are added to form a laser oscillator. There is also a laser that enables multi-wavelength oscillation with one kind of dopant, such as a Ti: Sapphire laser.
上記のレーザ結晶から発振したレーザビームの中には、極めて高い出力を持つものもあり、半導体膜をレーザアニールするための線状ビームの長さ、すなわちレーザスポットの長軸方向の長さを数メートル以上とすることも可能である。また、例えばセラミックスYAGを用いる場合では、YAGの結晶と比較すると、製造するための時間やコストがかかることなく、大きなセラミックスを作ることが可能である。これは他のセラミックを用いた場合も同様である。このため、レーザ発振器から射出する段階でビームの長軸方向の長さを他のレーザよりも長くすることが可能である。また、セラミックスはその形状を自由に変えることができるため、例えば、直方体のロッドを形成し、四角いビームを発振させることも可能である。 Some laser beams oscillated from the above laser crystal have extremely high output, and the length of the linear beam for laser annealing the semiconductor film, that is, the length of the laser spot in the major axis direction is several. It is possible to make it more than a meter. For example, in the case of using ceramics YAG, it is possible to make a large ceramic without the time and cost for manufacturing as compared with YAG crystals. This is the same when other ceramics are used. For this reason, it is possible to make the length in the major axis direction of the beam longer than other lasers at the stage of emission from the laser oscillator. In addition, since the shape of ceramics can be freely changed, for example, a rectangular parallelepiped rod can be formed to oscillate a square beam.
上に挙げたような発振波長域が広いレーザビームは干渉性が弱い。したがって、シリンドリカルレンズアレイ、ライトパイプ、フライアイレンズなどのビームホモジナイザを用いて、一つのレーザビームを複数の経路に分離した後に再び一箇所に合成しても、照射面においてレーザビームによる干渉縞が生じないため、均一に半導体膜をアニールすることができる。 A laser beam having a wide oscillation wavelength range as mentioned above has a weak coherence. Therefore, even if a laser beam homogenizer such as a cylindrical lens array, a light pipe, or a fly-eye lens is used to separate one laser beam into a plurality of paths and then combine it at one place, interference fringes due to the laser beam are generated on the irradiated surface. Since it does not occur, the semiconductor film can be uniformly annealed.
また、上記発明の構成において、ビームホモジナイザは複スリットから射出するビームを形成するものとして考えることができることから、複スリットをモデルとして、そのビームホモジナイザが形成する干渉縞の周期を計算することができる。つまり、ある波長λにおける干渉縞の間隔xは、複スリットと照射面までの距離L、複スリットにおけるスリットとスリットの間の距離dを用いて次式で表すことができる。
図1に複スリット間の距離d=2mm、複スリットと照射面までの距離L=1000mmとしたときの波長λに対する干渉縞の間隔xを求めたものを示す。波長λに対して干渉縞の間隔xは線形に増加していることがわかる。したがって、発振波長域の広がったレーザビームにより生じる干渉縞は、様々な定在波が混合して形成されるため、その模様は不明瞭となり、視認出来なくなる。 FIG. 1 shows the distance x between the interference fringes with respect to the wavelength λ when the distance d between the multiple slits is 2 mm and the distance L between the multiple slits and the irradiation surface is 1000 mm. It can be seen that the interference fringe spacing x increases linearly with respect to the wavelength λ. Therefore, the interference fringes generated by the laser beam having a wide oscillation wavelength range are formed by mixing various standing waves, and the pattern becomes unclear and cannot be visually recognized.
また、上記発明の構成において、集光レンズは1枚または2枚の凸型シリンドリカルレンズまたは凸型球面レンズであることを特徴とする。 In the configuration of the invention described above, the condensing lens is one or two convex cylindrical lenses or convex spherical lenses.
本発明を用いることにより、半導体膜上にレーザの干渉縞を生じさせることのないエネルギー分布の均一な線状ビームを得ることができる。特に、CWレーザや、モードロックパルスレーザを用いる場合、できるだけ大粒径領域の面積を増やし、かつ結晶性不良領域の面積を少なくすることが可能となる。一方、パルス発振の比較的繰り返し周波数の低い大出力レーザを用いて、長さが数メートルに及ぶ線状ビームを形成することが可能になるため、この線状ビームを用いることによってレーザアニールのスループットが格段に向上する。 By using the present invention, it is possible to obtain a linear beam having a uniform energy distribution without causing laser interference fringes on a semiconductor film. In particular, when using a CW laser or a mode-locked pulse laser, it is possible to increase the area of the large grain size region as much as possible and reduce the area of the poor crystallinity region. On the other hand, since it becomes possible to form a linear beam with a length of several meters using a high-power laser with a relatively low repetition rate of pulse oscillation, the throughput of laser annealing can be achieved by using this linear beam. Is significantly improved.
以下に本発明の実施の様態を、図面を用いて説明する。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 it is easy for those skilled in the art to change the modes and details in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention. Understood. Therefore, the present invention is not construed as being limited to the description of this embodiment mode.
本発明の実施の形態において、多波長発振し、繰り返し周波数が10MHz以上のモードロックパルスレーザを射出するレーザ発振器201から射出されるレーザビームを光学系にて線状ビームに整形し、半導体膜204が成膜された基板に照射する例を、図2に沿って説明する。
In an embodiment of the present invention, a laser beam emitted from a
なお、レーザは一般的に単一波長で発振するものがほとんどであるが、中には広い範囲の波長に対して光を誘導放出するものがある。つまり、このようなレーザから発振されたレーザビームはスペクトル幅を持つ。固体レーザでは、母体結晶と発光原子との間との距離を変えて相対的な位置関係を変化させていろいろなエネルギー準位を作ると、励起される準位と下位準位に落ちるレーザ遷移に幅ができ、広い範囲の波長でレーザビームを放出することができるようになる。また、母体結晶に複数種の発光原子を導入した媒質を作ると、いろいろなエネルギー準位ができるため、広い範囲の波長でレーザビームを放出することが可能である。このような媒質を用いることによって、励起光源に対して広い範囲の波長でレーザビームが発振される。本明細書において、多波長発振をするレーザとは上記のレーザのことを指す。具体的には、スペクトル幅は0.1nm以上であればよい。 Although most lasers generally oscillate at a single wavelength, some lasers stimulate and emit light over a wide range of wavelengths. That is, a laser beam oscillated from such a laser has a spectral width. In solid-state lasers, various energy levels are created by changing the relative positional relationship by changing the distance between the host crystal and the light-emitting atom, resulting in laser transitions that fall into the excited and lower levels. The laser beam can be emitted with a wide range of wavelengths. In addition, when a medium in which a plurality of types of light-emitting atoms are introduced into a base crystal is formed, various energy levels can be generated, so that a laser beam can be emitted in a wide range of wavelengths. By using such a medium, a laser beam is oscillated with a wide range of wavelengths with respect to the excitation light source. In this specification, a laser that oscillates at multiple wavelengths refers to the above laser. Specifically, the spectral width may be 0.1 nm or more.
図2において、モードロックパルスレーザのレーザ発振器201から射出したレーザビームは、シリンドリカルレンズアレイ202により、1本のレーザビームが複数に分割される。次いで、分割されたレーザビームは、ミラー203によって半導体膜204が成膜された基板の方向に偏向される。
In FIG. 2, a laser beam emitted from a
その後、レーザビームの長軸方向および短軸方向に作用するシリンドリカルレンズ205、206により集光を行う。本発明の実施の形態において、2つのシリンドリカルレンズを集光レンズとして用いている。シリンドリカルレンズ205、206のうち、1つは線状ビームの長軸方向にビームの整形を行い、残りの1つは線状ビームの短軸方向にビームの整形を行う。
Thereafter, light is condensed by
シリンドリカルレンズ205、206を用いる利点は、ビームの長軸方向と短軸方向の集光をそれぞれ独立して行うことができる点である。なお、元のビームのビーム径、出力、ビームの形状をそのまま用いることができる場合は、シリンドリカルレンズを必ずしも2つ用いなくても良い。また、元のビームの長軸と短軸の長さの比を保ったまま集光を行う場合は、シリンドリカルレンズ205、206の代わりに球面レンズを用いても良い。
The advantage of using the
半導体膜204が成膜された基板はガラスを材料としており、レーザ照射の際に落ちないように吸着ステージ207に固定されている。吸着ステージ207は、Xステージ208、Yステージ209を用いて半導体膜204の表面に平行な面上をそれぞれX方向、Y方向に走査を繰り返し、半導体膜204を結晶化させる。
The substrate over which the
本実施の形態ではXステージ208、Yステージ209を用いて半導体膜204が成膜された基板を動かす構成となっているが、レーザビームの走査は、被処理物である基板を固定してレーザビームの照射位置を移動させる照射系移動型、レーザビームの照射位置を固定して基板を移動させる被処理物移動型、または上記2つの方法を組み合わせた方法を用いることができる。
In this embodiment mode, the substrate on which the
レーザビームが照射され、走査方向に向かって成長した結晶粒が形成されている照射領域は、結晶性が非常に優れている。そのため、この領域をTFTのチャネル形成領域に用いることで、極めて高い移動度や極めて高いオン電流を期待することができる。 The irradiated region where the laser beam is irradiated and crystal grains grown in the scanning direction are formed has excellent crystallinity. Therefore, by using this region as a TFT channel formation region, extremely high mobility and extremely high on-current can be expected.
ここで、図3、4を用いて、本発明の光学系について詳しく説明する。ここで図3中にて用いている番号は図2で用いたものと共通の番号を記してある。 Here, the optical system of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. Here, the numbers used in FIG. 3 are the same as those used in FIG.
図3(a)は線状ビームおよび光学系の上面図であり、図3(b)は線状ビームおよび光学系の側面図である。レーザ発振器201から射出したレーザビームはシリンドリカルレンズアレイ202によって複数のレーザビームに分割される。このとき、レーザ発振器201から射出したレーザビームは、図4中の線(a)に示すようなガウス型の強度分布を持つ。このレーザビームは、シリンドリカルレンズアレイ202によって図4中の線(b)、(c)を境に分割される。分割されたそれぞれのレーザビームはシリンドリカルレンズ205、206によって図4中の線(d)、(e)に示すように、図4の線(b)、(c)の間に重なり合わされ、半導体膜204にて一つのビームスポット上に合成される。図4の線(f)は重なり合った三つのレーザビームを足し合わせたレーザビームの強度分布である。これにより、レーザビームの強度分布は均一化される。
FIG. 3A is a top view of the linear beam and the optical system, and FIG. 3B is a side view of the linear beam and the optical system. The laser beam emitted from the
本実施の形態で用いたレーザ発振器201のレーザ結晶はTi:sapphire結晶である。なお、このレーザの基本波の中心波長は800nm、発振波長の半値全幅は30nmである。この基本波をレーザ発振器201内の非線形光学結晶によって、中心波長が400nm、発振波長の半値全幅が15nmの第2高調波に変換する。
The laser crystal of the
本実施の形態は、レーザビームを3つに分割し、それらを1つのレーザビームに合成するが、式(1)から判るように、それぞれの波長に対する干渉縞の間隔は異なるため、このようなレーザビームを用いることで干渉により発生する光の強弱の差を打ち消し合うことができる。 In the present embodiment, the laser beam is divided into three and synthesized into one laser beam. However, as can be seen from the equation (1), the interval between the interference fringes for each wavelength is different. By using the laser beam, it is possible to cancel the difference in intensity of light generated by interference.
これにより、干渉の影響を少なくすることができるため、線状ビームの長さ方向におけるレーザビームの強度分布を均一にすることができ、さらに結晶性不良領域を減少させることができる。 Thereby, since the influence of interference can be reduced, the intensity distribution of the laser beam in the length direction of the linear beam can be made uniform, and the poor crystallinity region can be reduced.
半導体膜204が成膜されたガラス基板を100〜1000mm/sec.の速度で移動できるXステージ208、及び、Yステージ209上に設置し、適切な速度にて走査移動させることにより、基板上の半導体膜204全面に大粒径結晶を作製できる。本発明人の経験から予想される最適な走査の速度は、400mm/sec.前後である。
The glass substrate on which the
このような手法で大粒径結晶を形成した半導体膜204上に、周知の手段によりTFTを作製することで、高速デバイスを作製することができる。
A high-speed device can be manufactured by manufacturing a TFT by a known means on the
本実施の形態では、発振波長域の広い、つまり、スペクトル幅を有するCWレーザを用いて大粒径結晶を作製する例を挙げたが、同様に発振波長域が広く、繰り返し周波数の高いパルス発振のレーザとビームホモジナイザを組み合わせてレーザアニールを施す場合にも、本発明を適用することが可能である。 In the present embodiment, an example in which a large grain crystal is produced using a CW laser having a wide oscillation wavelength range, that is, a spectral width has been described. Similarly, pulse oscillation with a wide oscillation wavelength range and a high repetition frequency is used. The present invention can also be applied to the case where laser annealing is performed by combining a laser and a beam homogenizer.
本実施例では、繰り返し周波数が低く、1ショットあたりのエネルギーが高いパルス発振のレーザを用いた場合の例を、図5、6を用いて説明する。 In this embodiment, an example in which a pulse oscillation laser having a low repetition frequency and high energy per shot is used will be described with reference to FIGS.
まず、図6(B)の側面図に着目する。パルスレーザ発振器501から射出されたレーザビームは、シリンドリカルレンズアレイ502、503に入射する。シリンドリカルレンズアレイ502、503は、1本のレーザビームをZ軸方向において複数のレーザビームに分割し、Z軸方向におけるレーザビームの強度を均一化する。
First, attention is focused on the side view of FIG. The laser beam emitted from the
次に、Z軸方向にのみ作用するシリンドリカルレンズ504により、Z軸方向に分割されたレーザビームは、仮想的な面506上にて1つに集光される。面506は光路の途中にあるので、面506で集光された後に光は発散する。なお、シリンドリカルレンズアレイ505はレーザビームのZ軸方向には作用しない。
Next, the laser beam divided in the Z-axis direction is condensed into one on the
シリンドリカルレンズ508は、面506と半導体膜509とが共役の関係になる位置になるように配置されている。そして、Z軸方向に分割されたレーザビームを、半導体膜509にて再び1つに結像するように集光する。このとき、シリンドリカルレンズ508は半導体膜509に照射される線状ビームの短軸方向にのみ作用する。
The
次に、上面図(図6(A))に関して説明する。パルスレーザ発振器501から射出されたレーザビームは、シリンドリカルレンズアレイ502、503およびシリンドリカルレンズ504に入射するが、シリンドリカルレンズアレイ502、503、およびシリンドリカルレンズ504はレーザビームのX軸方向には作用しないので、そのまま透過する。続いて、シリンドリカルレンズアレイ505にレーザビームが入射する。シリンドリカルレンズアレイ505は、母線の方向がシリンドリカルレンズアレイ502、503の母線と90度をなすように配置している。このシリンドリカルレンズアレイ505によって、1本のレーザビームはX軸方向において複数に分割される。分割されたレーザビームはX軸方向にのみ作用するシリンドリカルレンズ507によって、半導体膜509上で同一ビームスポットに集光される。
Next, a top view (FIG. 6A) will be described. The laser beam emitted from the
なお、図5に示されるように、シリンドリカルレンズ507を通過したレーザビームはミラー510によって90°下方に偏向され、半導体膜509に照射される。このとき、シリンドリカルレンズ507は半導体膜509に照射される線状ビームの長軸方向にのみ作用する。
As shown in FIG. 5, the laser beam that has passed through the
半導体膜509を成膜したガラス基板を10mm/sec.程度以上の速度で移動できるステージ511上に設置し、適切な速度にて走査移動させることにより、基板全面を結晶することができる。
A glass substrate on which the
本実施例で示す例は、レーザビームを複数に分割し、それらを1つのレーザビームに集光するため、干渉縞が発生することが考えられる。しかし、式(1)から、それぞれの波長に対する干渉縞の間隔が異なることが分かる。このため、発振波長域が広いレーザビームを用いると、干渉により発生する光の強弱の差を打ち消し合い、干渉の影響を少なくすることができる。その結果、線状に整形したレーザビームの強度分布を均一にすることができる。 In the example shown in this embodiment, it is considered that an interference fringe is generated because the laser beam is divided into a plurality of parts and condensed into one laser beam. However, from equation (1), it can be seen that the spacing of the interference fringes for each wavelength is different. For this reason, when a laser beam having a wide oscillation wavelength region is used, the difference in intensity of light generated by interference can be canceled and the influence of interference can be reduced. As a result, the intensity distribution of the linearly shaped laser beam can be made uniform.
本実施例で用いるレーザ発振器501のレーザ結晶は、セラミックスYAGである。そのセラミックYAGに、Nd、Ybなどの複数種のドーパントを添加して、多波長発振を得る。なお、このレーザの基本波の中心波長は1030〜1064nm、発振波長の半値全幅が30nm程度である。この基本波をレーザ発振器501内の非線形光学結晶によって、中心波長515〜532nm、発振波長の半値全幅が15nm程度の第二高調波に変換する。
The laser crystal of the
本実施例で用いたレーザ結晶のセラミックスYAGは、YAGの結晶より短時間かつ低コストで大型のものを作製することが可能である。また、セラミックスYAGの形状は、半導体膜に照射するレーザビームの形状に合わせて自由に設計することが可能である。このため、レーザ発振器501から射出する段階でビームの長軸方向の長さを他のレーザよりも長くすることが可能である。
The laser crystal ceramic YAG used in this example can be made larger in a shorter time and at a lower cost than the YAG crystal. Further, the shape of the ceramic YAG can be freely designed in accordance with the shape of the laser beam applied to the semiconductor film. For this reason, at the stage of emission from the
本実施例で用いるレーザは、レーザ結晶にセラミックを使っているため、レーザ結晶を非常に大きくすることができる。従って、非常に出力が高く、線状ビームの面積を1cm2以上にすることが可能である。光学系を用いてビームを整形することによって、長軸の長さが数100mm〜数メートルの線状ビームを得ることが可能となる。一般的に、線状ビームを使ったプロセスを用いて作製されるディスプレイのパネルサイズは、線状ビームの長さによって制限を受ける。このため、本発明を用いてより長い線状ビームを得ることで、より大判のディスプレイを作製することが可能となる。 Since the laser used in this embodiment uses ceramic for the laser crystal, the laser crystal can be made very large. Therefore, the output is very high, and the area of the linear beam can be 1 cm 2 or more. By shaping the beam using an optical system, it is possible to obtain a linear beam having a major axis length of several hundreds of millimeters to several meters. In general, the panel size of a display manufactured using a process using a linear beam is limited by the length of the linear beam. For this reason, it becomes possible to produce a larger display by obtaining a longer linear beam using the present invention.
このような手法でレーザ結晶化した半導体膜上に、実施例2で示すような方法によりTFTを作製することができる。なお、実施例2では、連続発振のセラミックレーザを用いて、半導体膜を結晶化する例を示すが、本実施例に示したパルス発振のレーザを代わりに用いてもよい。 A TFT can be manufactured by a method as shown in Example 2 on a semiconductor film laser-crystallized by such a method. In the second embodiment, an example in which a semiconductor film is crystallized using a continuous wave ceramic laser is shown. However, the pulsed laser shown in this embodiment may be used instead.
なお、本実施例は、他の実施例と自由に組み合わせることができる。 Note that this embodiment can be freely combined with other embodiments.
本実施例では、本発明のレーザアニール装置を用いて、薄膜トランジスタ(TFT)を作製する工程を示す。なお、本実施例ではトップゲート型(順スタガ型)TFTの作製方法を記載しているが、トップゲート型TFTに限らず、ボトムゲート型(逆スタガ型)TFTなどでも同様に本発明を用いることができる。 In this embodiment, a process of manufacturing a thin film transistor (TFT) using the laser annealing apparatus of the present invention is shown. Note that although a manufacturing method of a top gate type (forward stagger type) TFT is described in this embodiment, the present invention is similarly applied to a bottom gate type (reverse stagger type) TFT or the like as well as the top gate type TFT. be able to.
図7(A)に示すように、絶縁表面を有する基板700上に下地膜701を形成する。本実施例では、基板700としてガラス基板を用いる。なお、ここで用いる基板には、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、セラミックス基板、ステンレス基板などを用いることができる。また、PET(Polyethylene Terephthalate:ポリエチレンテレフタラート)、PES(Polyethersulfone Resin:ポリエーテルサルホン樹脂)、PEN(Polyethylene Naphthalate:ポリエチレンナフタレート)に代表されるプラスチックや、アクリルなどに代表される合成樹脂を原料とする基板は、一般的に他の基板と比較して耐熱温度が低い傾向にあるが、本工程の処理に耐え得るのであれば用いることができる。
As shown in FIG. 7A, a
下地膜701は、基板700に含まれるナトリウムなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が半導体中に拡散し、半導体素子の特性に悪影響を及ぼすのを防ぐために設ける。このため、アルカリ金属やアルカリ土類金属の半導体中への拡散を抑えることのできる酸化珪素や窒化珪素、窒化酸化珪素などの絶縁膜を用いて形成する。また、下地膜701は単層または積層構造のいずれでもよい。本実施例では、プラズマCVD法(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長法)を用いて窒化酸化珪素膜を10〜400nmの膜厚になるように成膜した。
The
なお、基板700として、ガラス基板またはプラスチック基板のようにアルカリ金属やアルカリ土類金属が多少なりとも含まれている基板を用いている場合には、不純物の拡散を防ぐために下地膜を設けることは有効であるが、石英基板など不純物の拡散がさほど問題にならない基板を用いる場合には必ずしも下地膜701を設ける必要はない。
Note that in the case where a substrate containing an alkali metal or an alkaline earth metal, such as a glass substrate or a plastic substrate, is used as the
次いで、下地膜701上に非晶質半導体膜702を形成する。非晶質半導体層702は、公知の方法(スパッタリング法、LPCVD法、プラズマCVD法など)により、25〜100nm(好ましくは30〜60nm)の厚さで形成する。ここで用いる非晶質半導体膜は、珪素やシリコンゲルマニウムなどを用いることができるが、ここでは珪素を用いる。シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニウムの濃度は0.01〜4.5atomic%程度であることが好ましい。
Next, an
続いて図7(B)に示すように、本発明のレーザアニール装置を用いて非晶質半導体膜702にレーザ703を照射して結晶化を行う。本実施例では、レーザ703として、連続発振のセラミックスYAGレーザを用いる。セラミックYAGのレーザ結晶に、Nd、Ybなどの複数種のドーパントを添加し、多波長発振を得る。なお、このレーザの基本波の中心波長は1030〜1064nm、発振波長の半値全幅が30nm程度である。この基本波をレーザ発振器内の非線形光学結晶によって、中心波長515〜532nm、発振波長の半値全幅が15nm程度の第二高調波に変換し、シリンドリカルレンズ704を通して照射を行う。
Subsequently, as shown in FIG. 7B, crystallization is performed by irradiating the
ここで挙げたレーザに限らず、Sapphire、YAG、セラミックスYAG、セラミックスY2O3、KGW、KYW、Mg2SiO4、YLF、YVO4、またはGdVO4の結晶に、Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Erのドーパントをいずれか1つまたは複数添加したレーザ結晶を用いたレーザ発振器等を用いることができる。発振波長域を広げるため、複数のドーパントを添加したレーザ結晶を用い、レーザ発振器とすることが好ましい。あるいは、Ti:Sapphireレーザのように、1種類のドーパントで多波長発振を可能にするレーザもある。また、レーザ703は、公知の非線形光学素子により高調波に変換される。なお、本実施例では、レーザ703は非線形光学素子により第2高調波に変換されているが、第2高調波以外の高調波であっても構わない。
Not only the lasers listed here, but also Sapphire, YAG, ceramics YAG, ceramics Y 2 O 3 , KGW, KYW, Mg 2 SiO 4 , YLF, YVO 4 , or GdVO 4 crystals, Nd, Yb, Cr, Ti A laser oscillator or the like using a laser crystal to which any one or a plurality of dopants, Ho, and Er are added can be used. In order to broaden the oscillation wavelength range, it is preferable to use a laser crystal to which a plurality of dopants are added to form a laser oscillator. There is also a laser that enables multi-wavelength oscillation with one kind of dopant, such as a Ti: Sapphire laser. The
以上の方法を用いることによって、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒が形成されるだけではなく、隣接したレーザ照射領域の境界において、微結晶領域や凹凸の形成を抑制することが可能になる。なお、スループット良く結晶性半導体膜を形成するためには、できるだけ微結晶領域のみに隣接したレーザの照射領域を重ねるように照射することが好ましい。 By using the above method, it is possible not only to form crystal grains that are continuously grown in the scanning direction, but also to suppress the formation of microcrystalline regions and irregularities at the boundary between adjacent laser irradiation regions. become. Note that in order to form a crystalline semiconductor film with high throughput, it is preferable to perform irradiation so that a laser irradiation region adjacent to only a microcrystalline region overlaps as much as possible.
このように、半導体膜を均一にアニールすることにより、この半導体膜によって作製される電子機器の特性を良好かつ均一にすることができる。 As described above, by uniformly annealing the semiconductor film, the characteristics of the electronic device manufactured using the semiconductor film can be made favorable and uniform.
その後、図7(C)に示すように、レーザビームの照射によって形成された結晶性半導体膜705を任意の形状に整形し、島状の半導体膜706を形成する。さらに、この島状の半導体膜706を覆うようにゲート絶縁膜707を形成する。
After that, as illustrated in FIG. 7C, the
ゲート絶縁膜707は、少なくとも酸素または窒素を含む絶縁膜であれば良く、単層でも複層でもよい。その際の成膜方法は、プラズマCVD法やスパッタ法を用いることができる。本実施例では、プラズマCVD法で窒化酸化珪素(SiNxOy(x>y、なお、x、y=1、2、3・・・))と、酸化窒素珪素(SiOxNy(x>y、なお、x、y=1、2、3・・・))を連続成膜して、合計膜厚が115nmになるように形成した。なお、チャネル長の長さが1μm以下であるようなTFT(サブミクロンTFTともいう)を形成する場合、ゲート絶縁膜707は10〜50nmの厚さで形成することが望ましい。
The
次に、ゲート絶縁膜707上に導電膜を形成し、任意の形状に整形することでゲート電極708を形成する。その概略は以下の通りになる。まず、ゲート絶縁膜707上に形成する導電膜の材料は、導電性を有する膜であれば良く、本実施例では、W(タングステン)とTaN(窒化タンタル)の積層膜を用いたが、Al(アルミニウム)とMo(モリブデン)を用いてMo、Al、Moの順に積層した導電膜や、Ti(チタン)とAlを用いてTi、Al、Tiの順に積層した導電膜を用いても良い。また、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、チタン(Ti)から選ばれた元素、またはこれらの元素を主成分とする合成材料または化合物材料を用いることができる。さらには、これらの材料の積層物を用いることもできる。
Next, a conductive film is formed over the
そして、この導電膜をパターンするためのレジストマスクを形成する。まず、導電膜上にフォトレジストをスピンコーティング法などにより塗布し、露光を行う。次に、フォトレジストに対して加熱処理(プリベーク)を行う。プリベークの温度は50〜120℃とし、後に行われるポストベークより低い温度で行う。本実施例では、加熱温度は90℃、加熱時間は90秒とした。 Then, a resist mask for patterning this conductive film is formed. First, a photoresist is applied on the conductive film by a spin coating method or the like, and exposure is performed. Next, heat treatment (pre-bake) is performed on the photoresist. The pre-baking temperature is 50 to 120 ° C., which is lower than the post-baking performed later. In this example, the heating temperature was 90 ° C. and the heating time was 90 seconds.
次に、フォトレジストに現像液を滴下するか、あるいはスプレーノズルから現像液をスプレーすることによって、露光されたレジストを現像する。 Next, the exposed resist is developed by dropping a developer onto the photoresist or spraying the developer from a spray nozzle.
その後、現像されたフォトレジストを125℃、180秒で加熱処理を行ういわゆるポストベークを行い、レジストマスク中に残っている水分などを除去し、同時に熱に対する安定性を高める。以上の工程によってレジストマスクが形成される。このレジストマスクを基に導電膜を任意の形状に整形して、ゲート電極708を形成する。
Thereafter, the developed photoresist is subjected to a so-called post-bake in which heat treatment is performed at 125 ° C. for 180 seconds to remove moisture remaining in the resist mask, and at the same time, stability against heat is enhanced. A resist mask is formed by the above steps. Based on this resist mask, the conductive film is shaped into an arbitrary shape to form the
なお、このほかの方法として、所定の場所に材料を吐出することが可能な印刷法やインクジェット法に代表される液滴吐出法により、ゲート電極708を直接ゲート絶縁膜707上に形成してもよい。
Note that as another method, the
吐出する材料は、導電体材料を溶媒に溶解または分散させたものを用いる。導電膜となる材料は、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、クロム(Cr)、パラジウム(Pd)、インジウム(In)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、鉛(Pd)、イリジウム(Ir)、ロジウム(Rh)、タングステン(W)、カドミウム(Cd)、亜鉛(Zn)、鉄(Fe)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、バリウム(Ba)などの金属から少なくとも一種類、またはこれらの金属の合金を含むものである。溶媒は、酢酸ブチル、酢酸エチルなどのエステル類、イソプロピルアルコール、エチルアルコールなどのアルコール類、メチルエチルケトン、アセトンなどのケトン類等の有機溶剤などを用いることができる。 As a material to be discharged, a material obtained by dissolving or dispersing a conductive material in a solvent is used. Materials used for the conductive film are gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), aluminum (Al), chromium (Cr), palladium (Pd), indium (In), molybdenum (Mo) ), Nickel (Ni), lead (Pd), iridium (Ir), rhodium (Rh), tungsten (W), cadmium (Cd), zinc (Zn), iron (Fe), titanium (Ti), zirconium (Zr) ), Barium (Ba) or other metals, or an alloy of these metals. Examples of the solvent include esters such as butyl acetate and ethyl acetate, alcohols such as isopropyl alcohol and ethyl alcohol, and organic solvents such as ketones such as methyl ethyl ketone and acetone.
また、組成物の粘度は300cp以下とする。これは、乾燥を防止し、吐出口から組成物を円滑に吐出するためである。なお、用いる溶媒や用途に合わせて組成物の粘度や表面張力は適宜調整すると良い。 Moreover, the viscosity of a composition shall be 300 cp or less. This is for preventing drying and smoothly discharging the composition from the discharge port. Note that the viscosity and surface tension of the composition may be appropriately adjusted according to the solvent to be used and the application.
そして、ゲート電極708またはゲート電極708を形成する際に用いたレジストをマスクとして用い、島状の半導体膜706にn型またはP型の導電性を付与する不純物を選択的に添加することによって、ソース領域709、ドレイン領域710、LDD領域711などを形成する。上記の工程によって、Nチャネル型TFT712および713と、Pチャネル型TFT714を同一基板上に形成することができる(図7(D))。
Then, using the
続いて、図7(D)に示すように、それらの保護膜として、絶縁膜715を形成する。この絶縁膜715は、プラズマCVD法またはスパッタ法を用い、窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜を単層または積層構造で100〜200nmの厚さに形成する。窒化酸化珪素膜と酸化窒素珪素膜を組み合わせる場合では、ガスを切り替えることによって連続成膜をすることが可能である。本実施例では、プラズマCVD法により膜厚100nmの酸化窒化珪素膜を形成した。絶縁膜715を設けることにより、酸素や空気中の水分をはじめ、各種イオン性の不純物の侵入を阻止するブロッキング作用を得ることができる。
Subsequently, as illustrated in FIG. 7D, an insulating
次いで、さらに絶縁膜716を形成する。ここでは、SOG(Spin On Glass)法またはスピンコート法によって塗布されたポリイミド、ポリアミド、BCB(ベンゾシクロブテン)、アクリル、シロキサン(珪素と酸素との結合で骨格構造が構成され、珪素にフッ素、脂肪族炭化水素、または芳香族炭化水素のうち少なくとも一種が結合した構造を持つ物質)などの有機樹脂膜、無機層間絶縁膜(窒化珪素、酸化珪素などの珪素を含む絶縁膜)、low−k(低誘電率)材料などを用いることができる。絶縁膜716は、ガラス基板上に形成されたTFTによる凹凸を緩和し、平坦化する意味合いが強いため、平坦性に優れた膜が好ましい。
Next, an insulating
さらに、フォトリソグラフィ法を用いてゲート絶縁膜707、絶縁膜715および絶縁膜716をパターン加工して、ソース領域709、ドレイン領域710に達するコンタクトホールを形成する。
Further, the
次に、導電性材料を用いて導電膜を形成し、この導電膜をパターン加工することによって配線717を形成する。その後、保護膜として絶縁膜718を形成すると、図7(D)に示すような半導体装置が完成する。
Next, a conductive film is formed using a conductive material, and the
本発明のレーザアニール方法を用いた半導体装置の作製方法は、上述したTFTの作製工程に限定されない。本発明のレーザビームの照射方法を用いて結晶化された半導体膜をTFTの活性層として用いることで、素子間の移動度、閾値およびオン電流のばらつきを抑えることができる。 A method for manufacturing a semiconductor device using the laser annealing method of the present invention is not limited to the above-described TFT manufacturing process. By using a semiconductor film crystallized by the laser beam irradiation method of the present invention as an active layer of a TFT, variations in mobility, threshold value, and on-current between elements can be suppressed.
また、レーザビームによる結晶化の前に、触媒元素を用いた結晶化工程を設けてもよい。その触媒元素としては、ニッケル(Ni)を用いているが、その他にゲルマニウム(Ge)、鉄(Fe)、パラジウム(Pd)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、コバルト(Co)、白金(Pt)、銅(Cu)、金(Au)といった元素を用いることができる。 Further, a crystallization step using a catalytic element may be provided before crystallization with a laser beam. Nickel (Ni) is used as the catalyst element, but germanium (Ge), iron (Fe), palladium (Pd), tin (Sn), lead (Pb), cobalt (Co), platinum ( Elements such as Pt), copper (Cu), and gold (Au) can be used.
なお、触媒元素を添加し、加熱処理を行って結晶化を促進した後にレーザビームの照射を行ってもよいし、加熱処理の工程を省略してもよい。また、加熱処理を行った後、その温度を保ちつつレーザ処理を行ってもよい。 Note that after adding a catalytic element and performing heat treatment to promote crystallization, laser beam irradiation may be performed, or the heat treatment step may be omitted. Further, after the heat treatment, the laser treatment may be performed while maintaining the temperature.
本実施例では、半導体膜の結晶化に本発明のレーザ照射方法を用いた例を示したが、半導体膜にドーピングした不純物元素の活性化を行うために用いてもよい。また、本発明を用いた半導体装置の作製方法は、集積回路や半導体表示装置の作製方法にも用いることができる。 In this embodiment, an example in which the laser irradiation method of the present invention is used for crystallization of a semiconductor film is shown, but the semiconductor film may be used to activate an impurity element doped. The method for manufacturing a semiconductor device using the present invention can also be used for a method for manufacturing an integrated circuit or a semiconductor display device.
また、本発明を用いると、半導体膜が均一にアニールされる。従って、本発明の方法によって形成された半導体膜を用いて作製した全てのTFTは特性が良好であり、個々のTFTの特性は均一である。 In addition, when the present invention is used, the semiconductor film is uniformly annealed. Therefore, all TFTs manufactured using the semiconductor film formed by the method of the present invention have good characteristics, and the characteristics of individual TFTs are uniform.
また、本実施例は、実施の形態や他の実施例と自由に組み合わせることができる。 In addition, this embodiment can be freely combined with the embodiment mode and other embodiments.
本実施例では、本発明のレーザ照射装置による結晶化方法に、触媒元素による結晶化方法を組み合わせて、より結晶化を良好に行う例について説明する。 In this embodiment, an example in which crystallization is performed more satisfactorily by combining a crystallization method using a laser irradiation apparatus of the present invention with a crystallization method using a catalytic element will be described.
まず、図8(A)に示すように、基板800上に下地膜801を形成し、下地膜801上に半導体膜802を成膜する工程までは、実施例2を参照して行う。次に、図(B)に示すように、半導体膜802の表面に、重量換算で10〜100ppmのNiを含む溶液、例えば酢酸ニッケルなどのニッケル化合物の溶液をスピンコート法で塗布する。なお、図8(B)の点線は、触媒元素を添加したことを示す。触媒の添加は上記方法に限定されず、スパッタ法、蒸着法、プラズマ処理などを用いて添加しても良い。
First, as shown in FIG. 8A, steps up to forming a
そして、500〜650℃で4〜24時間、例えば570℃、14時間の加熱処理を行う。この加熱処理により、酢酸ニッケル溶液が塗布された表面から、基板800に向かって縦方向に結晶化が促進された半導体膜803が形成される(図8(C))。
And it heat-processes at 500-650 degreeC for 4 to 24 hours, for example, 570 degreeC and 14 hours. By this heat treatment, a
加熱処理は、ランプの輻射を熱源としたRTA(Rapid Thermal Anneal)、又は加熱された気体を用いるRTA(ガスRTA)で設定加熱温度740℃、180秒のRTAを行ってもよい。ここでの設定加熱温度は、パイロメータで測る基板の温度であり、その温度を熱処理時の設定温度としている。他には、ファーネスアニール炉を用いて550℃にて4時間の熱処理があり、これを用いて加熱処理をしても良い。結晶化温度の低温化及び時短化は触媒作用のある金属元素の作用によるものである。 The heat treatment may be performed by RTA (Rapid Thermal Anneal) using the radiation of the lamp as a heat source or RTA (gas RTA) using a heated gas at a set heating temperature of 740 ° C. for 180 seconds. The set heating temperature here is the temperature of the substrate measured with a pyrometer, and this temperature is set as the set temperature during heat treatment. In addition, there is a heat treatment for 4 hours at 550 ° C. using a furnace annealing furnace, which may be used for heat treatment. The lowering and shortening of the crystallization temperature is due to the action of a catalytic metal element.
なお、本実施例では触媒元素としてニッケル(Ni)を用いているが、その以外にも、ゲルマニウム(Ge)、鉄(Fe)、パラジウム(Pd)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、コバルト(Co)、白金(Pt)、銅(Cu)、金(Au)といった元素を用いても良い。 In this embodiment, nickel (Ni) is used as a catalyst element. In addition, germanium (Ge), iron (Fe), palladium (Pd), tin (Sn), lead (Pb), cobalt Elements such as (Co), platinum (Pt), copper (Cu), and gold (Au) may be used.
次に図8(D)に示すように、半導体膜803を実施例1で示したレーザ照射装置を用いて結晶化する。本実施例で用いるレーザ発振器のレーザ結晶は、セラミックスYAGである。セラミックYAGのレーザ結晶に、Nd、Ybなどの複数種のドーパントを添加し、多波長発振を得る。なお、レーザ804の基本波の中心波長は1030〜1064nm、発振波長の半値全幅が30nm程度である。この基本波をレーザ発振器内の非線形光学結晶によって、中心波長515〜532nm、発振波長の半値全幅が15nm程度の第二高調波に変換する。
Next, as illustrated in FIG. 8D, the
上述した半導体膜803へのレーザビーム804の照射により、結晶性がより高められた半導体膜805が形成される。なお、触媒元素を用いて結晶化された半導体膜805内には、触媒元素(ここではNi)がおおよそ1×1019atoms/cm3程度の濃度で含まれていると考えられる。次に、半導体膜805内に存在する触媒元素のゲッタリングを行う。ゲッタリングによって、半導体膜中に混入する金属元素を除去することができるため、オフ電流を低減することが可能である。
By irradiating the
まず、図9(A)に示すように半導体膜805の表面に酸化膜806を形成する。1nm〜10nm程度の膜厚を有する酸化膜806を形成することで、後のエッチング工程において半導体膜805の表面がエッチングにより荒れるのを防ぐことができる。なお、酸化膜806は公知の方法を用いて形成することができる。例えば、硫酸、塩酸、硝酸などと過酸化水素水を混合させた水溶液や、オゾン水で、半導体膜805の表面を酸化することで形成しても良いし、酸素を含む雰囲気中でのプラズマ処理や、加熱処理、紫外線照射等により形成しても良い。また酸化膜を別途、プラズマCVD法やスパッタ法、蒸着法などで形成しても良い。
First, as shown in FIG. 9A, an
次に酸化膜806上に、希ガス元素を1×1020atoms/cm3以上の濃度で含むゲッタリング用の半導体膜807を、スパッタ法を用いて25〜250nmの厚さで形成する。ゲッタリング用の半導体膜807は、半導体膜805とエッチングの選択比を大きくするため、半導体膜805よりも膜の密度の低い方がより望ましい。希ガス元素としてはヘリウム(He)、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)から選ばれた一種または複数種を用いる。
Next, a
次に、図9(B)に示すように、ファーネスアニール法やRTA法を用いて加熱処理を施し、ゲッタリングを行う。ファーネスアニール法で行なう場合には、窒素雰囲気中にて450〜600℃で0.5〜12時間の加熱処理を行なう。また、RTA法を用いる場合には、加熱用のランプ光源を1〜60秒、好ましくは30〜60秒点灯させ、それを1〜10回、好ましくは2〜6回繰り返す。ランプ光源の発光強度は任意なものとするが、半導体膜が瞬間的には600〜1000℃、好ましくは700〜750℃程度にまで加熱されるようにする。 Next, as shown in FIG. 9B, heat treatment is performed using a furnace annealing method or an RTA method to perform gettering. In the case of performing furnace annealing, heat treatment is performed at 450 to 600 ° C. for 0.5 to 12 hours in a nitrogen atmosphere. When using the RTA method, the lamp light source for heating is turned on for 1 to 60 seconds, preferably 30 to 60 seconds, and this is repeated 1 to 10 times, preferably 2 to 6 times. The emission intensity of the lamp light source is arbitrary, but the semiconductor film is instantaneously heated to 600 to 1000 ° C., preferably about 700 to 750 ° C.
加熱処理により、半導体膜805内の触媒元素が、拡散により矢印に示すようにゲッタリング用の半導体膜807に移動し、ゲッタリングされる。
By the heat treatment, the catalyst element in the
次に、ゲッタリング用の半導体膜807を選択的にエッチングして除去する。エッチングは、ClF3によるプラズマを用いないドライエッチング、或いはヒドラジンや、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド((CH3)4NOH)を含む水溶液などアルカリ溶液によるウエットエッチングで行なうことができる。このとき酸化膜806によって半導体膜805がエッチングされるのを防ぐことができる。
Next, the
次に酸化膜806をフッ酸により除去した後、半導体膜805を任意の形状に整形し、島状の半導体膜808を形成する(図9(C))。この島状の半導体膜808を用いてTFTに代表される各種の半導体素子を形成することができる。なお、本発明においてゲッタリング工程は、本実施例に示した方法に限定されない。その他の方法を用いて半導体膜中の触媒元素を低減するようにしても良い。
Next, after the
本実施例の場合、レーザビームを半導体膜に照射する際、触媒元素による結晶化の際に形成された結晶が、基板により近い側において溶融されずに残存し、この溶融しなかった結晶を結晶核として結晶化が進む。よってレーザビームの照射による結晶化は基板側から表面に向かって均一に進みやすく、またその結晶方位を揃えやすいため、実施の形態の場合に比べて表面の荒れが抑えられる。よって後に形成される半導体素子、代表的にはTFTの特性のばらつきがより抑えられる。 In the case of this example, when the semiconductor film is irradiated with the laser beam, the crystal formed at the time of crystallization by the catalytic element remains without being melted on the side closer to the substrate, and this unmelted crystal is crystallized. Crystallization proceeds as a nucleus. Therefore, crystallization by laser beam irradiation easily proceeds uniformly from the substrate side toward the surface, and the crystal orientation thereof is easily aligned, so that surface roughness can be suppressed as compared with the embodiment. Therefore, variations in characteristics of semiconductor elements formed later, typically TFTs, can be further suppressed.
なお、本実施例では、触媒元素を添加してから加熱処理を行って結晶化を促進してから、レーザビームの照射により結晶性をより高めている構成について説明した。本発明はこれに限定されず、加熱処理の工程を省略しても良い。具体的には、触媒元素を添加してから加熱処理の代わりにレーザビームの照射を照射し、結晶性を高めるようにしても良い。 Note that in this embodiment, the structure in which the crystallinity is further enhanced by laser beam irradiation after the catalyst element is added and then heat treatment is performed to promote crystallization has been described. The present invention is not limited to this, and the heat treatment step may be omitted. Specifically, after adding the catalyst element, the crystallinity may be improved by irradiating a laser beam instead of the heat treatment.
また、本実施例は、実施の形態や他の実施例と自由に組み合わせることができる。 In addition, this embodiment can be freely combined with the embodiment mode and other embodiments.
本実施例では、他の実施例で作製したTFTを用いて形成した発光素子を用いた発光装置について説明する。本実施例では、絶縁表面を有する基板の逆側から光を取り出す発光装置の構造図を用いて説明する。なお、本発明を用いて作製することができる発光装置は、この構造に限らず、絶縁表面を有する基板の側から光を取り出すことができる発光装置、および絶縁表面を有する基板側とこの基板の逆側の両方から光を取り出すことができる発光装置のいずれにも用いることができる。 In this embodiment, a light-emitting device using a light-emitting element formed using a TFT manufactured in another embodiment will be described. In this embodiment, a structure of a light-emitting device that extracts light from the opposite side of a substrate having an insulating surface will be described. Note that the light-emitting device that can be manufactured using the present invention is not limited to this structure, and the light-emitting device that can extract light from the side of the substrate having an insulating surface, and the substrate side having an insulating surface and the substrate It can be used for any light-emitting device that can extract light from both sides.
図10は、発光装置を示す上面図、図11は図10をA−A’で切断した断面図である。点線で示された1001はソース信号線駆動回路、1002は画素部、1003はゲート側駆動回路である。また、1004は透明な封止基板、1005は第1シール材であり、第1シール材1005で囲まれた内側は、透明な第2シール材1007で充填されている。なお、第1シール材1005には基板間隔を保持するためのギャップ材が含有されている。
FIG. 10 is a top view showing the light emitting device, and FIG. 11 is a cross-sectional view of FIG. 10 taken along A-A ′.
なお、1008は、ソース側駆動回路1001及びゲート側駆動回路1003に入力される信号を伝送するための接続配線であり、外部入力端子となるFPC(フレキシブルプリントサーキット)1009からビデオ信号やクロック信号を受け取る。なお、ここではFPC1009しか図示されていないが、このFPC1009にはプリント配線基盤(PWB)が取り付けられていても良い。
次に、断面構造について図11を用いて説明する。基板1010上には駆動回路及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路としてソース側駆動回路1001と画素部1002が示されている。
Next, a cross-sectional structure will be described with reference to FIG. A driver circuit and a pixel portion are formed over the
なお、ソース側駆動回路1001は、nチャネル型TFT1023と、pチャネル型TFT1024とを組み合わせたCMOS回路が形成される。また、駆動回路を形成するTFTは、公知のCMOS回路、PMOS回路もしくはNMOS回路で形成しても良い。また、本実施例では、基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に形成することもできる。また、ポリシリコン膜を活性層とするTFTの構造は特に限定されず、トップゲート型TFTであってもよいし、ボトムゲート型TFTであってもよい。
Note that as the source
また、画素部1002はスイッチング用TFT1011と、電流制御用TFT1012とそのドレインに電気的に接続された第1の電極(陽極)1013を含む複数の画素により形成される。電流制御用TFT1012としてはnチャネル型TFTであってもよいし、pチャネル型TFTであってもよいが、陽極と接続させる場合、pチャネル型TFTとすることが好ましい。また、保持容量(図示しない)を適宜設けることが好ましい。なお、ここでは無数に配置された画素のうち、一つの画素の断面構造のみを示し、その一つの画素に2つのTFTを用いた例を示したが、3つ、またはそれ以上のTFTを適宜、用いてもよい。
The
ここでは第1の電極(陽極)1013がTFTのドレインと直接接している構成となっているため、第1の電極(陽極)1013の下層はシリコンからなるドレインとオーミックコンタクトのとれる材料層とし、有機化合物を含む層と接する最上層を仕事関数の大きい材料層とすることが望ましい。第一の電極(陽極)としては、仕事関数が4.0eV以上のものを用いることが望ましい。例えば、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との3層構造とすると、配線としての抵抗も低く、且つ、良好なオーミックコンタクトがとれ、且つ、陽極として機能させることができる。また、第1の電極(陽極)1013は、ITO(indium tin oxide)、ITSO(酸化インジウムに2〜20wt%の酸化珪素(SiO2)を混合した物質)、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、亜鉛(Zn)、または金属材料の窒化物(窒化チタンなど)の単層としてもよいし、3層以上の積層を用いてもよい。 Here, since the first electrode (anode) 1013 is in direct contact with the drain of the TFT, the lower layer of the first electrode (anode) 1013 is a material layer that can be in ohmic contact with the drain made of silicon. The uppermost layer in contact with the layer containing an organic compound is preferably a material layer having a high work function. As the first electrode (anode), it is desirable to use one having a work function of 4.0 eV or more. For example, when a three-layer structure of a titanium nitride film, a film containing aluminum as a main component, and a titanium nitride film is used, the resistance as a wiring is low, a good ohmic contact can be obtained, and the film can function as an anode. . The first electrode (anode) 1013 is made of ITO (indium tin oxide), ITSO (a material in which indium oxide is mixed with 2 to 20 wt% silicon oxide (SiO 2 )), gold (Au), platinum (Pt). Nickel (Ni), tungsten (W), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), cobalt (Co), copper (Cu), palladium (Pd), zinc (Zn), or metallic materials A single layer of nitride (such as titanium nitride) may be used, or a stack of three or more layers may be used.
また、第1の電極(陽極)1013の両端には絶縁物(バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる)1014が形成される。絶縁物1014は有機樹脂膜もしくは珪素を含む絶縁膜で形成すれば良い。ここでは、絶縁物1014として、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いて図11に示す形状の絶縁物を形成する。
In addition, insulators 1014 (referred to as banks, partition walls, barriers, banks, or the like) 1014 are formed on both ends of the first electrode (anode) 1013. The
その後の成膜を良好に行うため、絶縁物1014の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物1014の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物1014の上端部のみに曲率半径(0.2μm〜3μm)を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物1014として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
In order to perform subsequent film formation satisfactorily, a curved surface having a curvature is formed at the upper end portion or the lower end portion of the
また、絶縁物1014を窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミニウム膜、炭素を主成分とする薄膜、または窒化珪素膜からなる保護膜で覆ってもよい。
Alternatively, the
次に電界発光層1015を形成する。電界発光層1015を形成する材料としては、低分子、高分子、低分子と高分子の間の性質を持つ中分子の材料がある。本実施例では、蒸着法によって電界発光層1015を形成するため、低分子の材料を使用する。低分子材料も高分子材料も、溶媒に溶かすことでスピンコートやインクジェット法により塗布することができる。また、有機材料だけではなく、無機材料との複合材料も使用することができる。
Next, an
また、第1の電極(陽極)1013上には電界発光層1015を選択的に形成する。例えば真空度が5×10−3Torr(0.665Pa)以下、好ましくは10−4〜10−6Torr(すなわち、1.333×10−4Pa以上1.333×10−2Pa以下)まで真空排気された成膜室で蒸着を行う。蒸着の際、加熱により、予め有機化合物は気化されている。気化された有機化合物は蒸着され、電界発光層1015(第1の電極側から正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層)が形成される。なお、電界発光層1015の構成はこのような積層でなくとも良く、単層、混合層で形成されていても良い。さらに、電界発光層1015上には第2の電極(陰極)1016が形成される。
In addition, an
なお、第2の電極1016(陰極)としては、仕事関数の小さい(仕事関数3.8eV以下が目安)金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的な材料としては、元素周期律の1族又は2族に属する元素、すなわちLiやRb、Cs等のアルカリ金属、及びMg、Ca、Sr等のアルカリ土類金属、及びこれらを含む合金(Mg:Ag、Al:Li)や化合物(LiF、CsF、CaF2)の他、希土類金属(Ybなど)を含む遷移金属を用いて形成することができる。但し、本実施例において第2の電極(陰極)は透光性を有するため、これらの金属、又はこれらの金属を含む合金を非常に薄く形成し、ITO、IZO(indium zinc oxide:酸化インジウムに2〜20atomic%の酸化亜鉛を混合した物質)、ITSO又はその他の金属(合金を含む)との積層により形成することができる。
Note that as the second electrode 1016 (cathode), a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like having a low work function (a work function of 3.8 eV or less is a guide) is preferably used. Specific materials include elements belonging to
ここでは、発光が透過するように、第2の電極(陰極)1016として、膜厚を薄くした仕事関数の小さい金属薄膜と、透明導電膜(ITO、IZO、ZnO等)との積層を用いる。こうして、第1の電極(陽極)1013、電界発光層1015、及び第2の電極(陰極)1016からなる電界発光素子1018が形成される。
Here, a stack of a thin metal film with a small work function and a transparent conductive film (ITO, IZO, ZnO, or the like) is used as the second electrode (cathode) 1016 so that light is transmitted. Thus, an
本実施例では、電界発光層1015として、正孔注入層であるCu−Pc(20nm)、ホール輸送性の第1の発光層であるα−NPD(30nm)、第2の発光層にはCBPにPt(ppy)acac:15wt%を添加した物質(20nm)、電子輸送層であるBCP(30nm)を順次積層することにより形成する。なお、第2の電極(陰極)1016として仕事関数の小さい金属薄膜を用いているため、ここでは電子注入層(CaF2)を用いる必要はない。
In this embodiment, as the
このようにして形成された電界発光素子1018は、白色発光を呈する。なお、ここでは、フルカラー化を実現するために着色層1031と遮光層(BM)1032からなるカラーフィルター(簡略化のため、ここではオーバーコート層は図示しない)を設けている。
The
また、電界発光素子1018を封止するために透明保護層1017を形成する。この透明保護層1017は、第1の無機絶縁膜と、応力緩和膜と、第2の無機絶縁膜との積層からなっている。第1の無機絶縁膜および第2の無機絶縁膜としては、スパッタ法またはCVD法により得られる窒化珪素膜、酸化珪素膜、窒化酸化珪素膜(SiNO膜(組成比N>O))、酸化窒化珪素膜(SiON膜(組成比N<O))、炭素を主成分とする薄膜(例えばDLC膜、CN膜)を用いることができる。これらの無機絶縁膜は水分に対して高いブロッキング効果を有しているが、膜厚が厚くなると膜応力が増大して剥がれが生じやすい。
In addition, a transparent
しかし、第1の無機絶縁膜と第2の無機絶縁膜との間に応力緩和膜を挟むことで、応力を緩和するとともに水分を吸収することができる。また、成膜時に何らかの原因で第1の無機絶縁膜に微小な穴(ピンホールなど)が形成されたとしても、応力緩和膜で埋められ、さらにその上に第2の無機絶縁膜を設けることによって、水分や酸素に対して極めて高いブロッキング効果を有する。 However, by sandwiching the stress relaxation film between the first inorganic insulating film and the second inorganic insulating film, stress can be relaxed and moisture can be absorbed. Even if a minute hole (pinhole or the like) is formed in the first inorganic insulating film for some reason during film formation, it is filled with a stress relaxation film and a second inorganic insulating film is provided thereon. Therefore, it has a very high blocking effect against moisture and oxygen.
また、応力緩和膜としては、無機絶縁膜よりも応力が小さく、且つ、吸湿性を有する材料が好ましい。加えて、透光性を有する材料であることが望ましい。また、応力緩和膜としては、α−NPD、BCP(バソキュプロイン)、MTDATA、Alq3などの有機化合物を含む膜を用いてもよい。これらの膜は、吸湿性を有し、膜厚が薄ければ、ほぼ透明である。また、MgO、SrO2、SrOは吸湿性及び透光性を有し、蒸着法で薄膜を得ることができるため、応力緩和膜に用いることができる。 Further, as the stress relaxation film, a material having a lower stress than the inorganic insulating film and having a hygroscopic property is preferable. In addition, it is desirable that the material has translucency. Further, as the stress relaxation film, a film containing an organic compound such as α-NPD, BCP (Bathocuproin), MTDATA, Alq 3 may be used. These films are hygroscopic and are almost transparent when the film thickness is thin. MgO, SrO 2 , and SrO have hygroscopicity and translucency, and can be used as a stress relaxation film because a thin film can be obtained by an evaporation method.
本実施例では、シリコンターゲットを用い、窒素とアルゴンを含む雰囲気で成膜した膜、即ち、水分やアルカリ金属などの不純物に対してブロッキング効果の高い窒化珪素膜を第1の無機絶縁膜または第2の無機絶縁膜として用い、応力緩和膜として蒸着法によりAlq3の薄膜を用いる。また、透明保護層に発光を通過させるため、透明保護層のトータル膜厚は、可能な限り薄くすることが好ましい。 In this embodiment, a film formed in an atmosphere containing nitrogen and argon using a silicon target, that is, a silicon nitride film having a high blocking effect against impurities such as moisture and alkali metal is used as the first inorganic insulating film or the first film. 2 is used as an inorganic insulating film, and an Alq 3 thin film is used as a stress relaxation film by vapor deposition. Further, in order to allow light emission to pass through the transparent protective layer, the total thickness of the transparent protective layer is preferably as thin as possible.
また、電界発光素子1018を封止するために不活性気体雰囲気下で第1シール材1005、第2シール材1007により封止基板1004を貼り合わせる。なお、第1シール材1005、第2シール材1007としてはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、第1シール材1005、第2シール材1007はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。
In order to seal the
また、本実施例では封止基板1004を構成する材料としてガラス基板や石英基板の他、FRP(Fiberglass−Reinforced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。また、第1シール材1005、第2シール材1007を用いて封止基板1004を接着した後、さらに側面(露呈面)を覆うように第3のシール材で封止することも可能である。
In this embodiment, a plastic substrate made of FRP (Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF (polyvinyl fluoride), polyester, acrylic, or the like is used as a material constituting the sealing
以上のようにして電界発光素子1018を第1シール材1005、第2シール材1007に封入することにより、電界発光素子1018を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素といった電界発光層1015の劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
By encapsulating the
また、第1の電極(陽極)1013として透明導電膜を用いれば両面発光型の発光装置を作製することもできる。 In addition, when a transparent conductive film is used as the first electrode (anode) 1013, a double-sided light-emitting device can be manufactured.
本実施例は、本発明の実施の形態または他の実施例と自由に組み合わせることができる。また、発光素子を用いた表示装置に限らず、本発明を用いて結晶化を行った半導体膜を用いて、液晶を用いた表示装置を作製することが可能である。 This embodiment can be freely combined with the embodiment mode or other embodiments of the present invention. In addition to a display device using a light-emitting element, a display device using liquid crystal can be manufactured using a semiconductor film crystallized using the present invention.
本実施例では、本発明を用いて作製する半導体装置の1つの例として、CPU(中央演算装置:Central Processing Unit)を作製する過程を図12〜図16を用いて示す。 In this embodiment, as an example of a semiconductor device manufactured using the present invention, a process of manufacturing a CPU (Central Processing Unit) will be described with reference to FIGS.
図12(A)に示すように、絶縁表面を有する基板1200上に下地絶縁膜1201を形成する。基板1200には、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板を用いることができる。また、PET、PES、PENに代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板は、一般的に他の基板と比較して耐熱温度が低い傾向にあるが、本作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。
As shown in FIG. 12A, a
下地絶縁膜1201は基板1200中に含まれるNaなどのアルカリ金属アルカリ土類金属が、半導体膜中に拡散し、半導体素子の特性に悪影響を及ぼすのを防ぐために設ける。よってアルカリ金属やアルカリ土類金属の半導体膜への拡散を抑えることができる酸化珪素や、窒化珪素、窒素を含む酸化珪素などの絶縁膜を用いて形成する。
The
下地絶縁膜1201上に非晶質半導体膜1202を形成する。非晶質半導体膜1202の膜厚は25〜100nm(好ましくは30〜60nm)とする。また非晶質半導体は珪素だけではなくシリコンゲルマニウムも用いることができ、シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニウムの濃度は0.01〜4.5atomic%程度であることが好ましい。ここでは66nmの珪素を主成分とする半導体膜(非晶質珪素膜、アモルファスシリコンとも表記する)を用いる。
An
その後、実施の形態や他の実施例で説明したように、非晶質半導体膜1202にレーザ1203の照射を行う(図12(B))。このレーザ照射により、非晶質半導体膜1202は結晶化され、結晶構造を有する半導体膜1204(ここではポリシリコン膜)が形成される。
After that, as described in the embodiment mode and other examples, the
次いで、図12(C)に示すように、結晶構造を有する半導体膜を所定の形状に整形し、島状の半導体層1206a〜1206eを得る。
Next, as illustrated in FIG. 12C, the semiconductor film having a crystal structure is shaped into a predetermined shape, so that island-shaped
次いで、必要があれば、薄膜トランジスタの電気特性であるしきい値をよりゼロに近づかせるために不純物元素(ボロンなど)を微量に添加する。 Next, if necessary, a small amount of an impurity element (such as boron) is added in order to bring the threshold value, which is an electrical characteristic of the thin film transistor, closer to zero.
次いで、島状の半導体層1206a〜1206eを覆う絶縁膜、いわゆるゲート絶縁膜1208を形成する。なお、ゲート絶縁膜1208の形成前に、島状の半導体層の表面をフッ酸等により洗浄する。ゲート絶縁膜1208はプラズマCVD法またはスパッタ法を用い、厚さを10〜150nm、好ましくは20〜40nmとしてシリコンを含む絶縁膜で形成する。勿論、ゲート絶縁膜1208は酸化珪素膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜(窒化珪素膜や酸化窒化珪素膜など)を単層または積層構造として用いてもよい。また、ゲート絶縁膜1208を窒化酸化珪素膜と酸化窒化珪素膜の積層とする場合には、ガスを切り替えて連続成膜を行っても良い。
Next, an insulating film covering the island-shaped
その後、ゲート絶縁膜1208上にゲート電極となる第1の導電膜1209a、第2の導電膜1209bを形成する。ここではゲート電極を2層構造としたが、勿論、単層であっても3層以上の積層であってもよい。第1の導電膜1209a、第2の導電膜1209bは、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cuから選ばれた元素、またはこれらの元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成すればよい。
After that, a first
次いで、図13(A)に示すように、第1の導電膜1209a、第2の導電膜1209bを、エッチングするためのレジストマスク1210を形成する。なお、レジストマスク1210の端部はテーパー形状を有すればよく、レジストマスクの形状は扇形、又は台形となってもよい。
Next, as illustrated in FIG. 13A, a resist
次いで、図13(B)に示すように、レジストマスク1210を用いて、第2の導電膜1209bを選択的にエッチングする。なお、第1の導電膜1209aは、ゲート絶縁膜1208や半導体膜1206a〜1206eがエッチングされないよう、いわゆるエッチングストッパーとして機能する。エッチングされた第2の導電膜1209bは、0.2μm以上1.0μm以下のゲート長を有する。
Next, as illustrated in FIG. 13B, the second
次いで、図13(C)に示すように、レジストマスク1210を設けた状態で、第1の導電膜1209aをエッチングする。このとき、ゲート絶縁膜1208と、第1の導電膜1209aとの選択比の高い条件で第1の導電膜1209aをエッチングする。この工程により、レジストマスク1210、第2の導電膜1209bも多少エッチングされ、さらに細くなることがある。以上のようにゲート長が1.0μm以下と非常に小さいゲート電極1209が形成される。
Next, as illustrated in FIG. 13C, the first
次に、図14(A)に示すように、レジストマスク1210をO2アッシングやレジスト剥離液により除去し、不純物添加用のレジストマスク1215を適宜形成する。ここでは、pチャネル型TFTとなる領域を覆うようにレジストマスク1215を形成する。
Next, as shown in FIG. 14A, the resist
次いで、nチャネル型TFTとなる領域に、ゲート電極1209をマスクとして自己整合的に不純物元素であるリン(P)を添加する。ここでは、フォスフィン(PH3)を60〜80keVでドーピングする。この工程によって、nチャネル型のTFTとなる領域に、不純物領域1216a〜1216cが形成される。
Next, phosphorus (P) which is an impurity element is added in a self-aligning manner to the region to be the n-channel TFT using the
次いで、レジストマスク1215を除去して、nチャネル型TFTとなる領域を覆うようにレジストマスク1217を形成する。次いで、図12(B)に示すように、ゲート電極1209をマスクとして、自己整合的に不純物元素であるボロン(B)を添加する。この工程によって、pチャネル型TFTとなる領域に不純物領域1218a、1218bが形成される。
Next, the resist
次いで、レジストマスク1217を除去した後、図14(C)に示すように、ゲート電極1209の側面を覆う絶縁膜、いわゆるサイドウォール1219a〜1219cを形成する。サイドウォール1219a〜1219cは、プラズマCVD法や減圧CVD(LPCVD)法を用いて、珪素を有する絶縁膜を形成した後、エッチングを行うことにより形成することができる。
Next, after removing the resist
次いで、pチャネル型のTFT上にレジストマスク1221を形成し、フォスフィン(PH3)を15〜25keVでドーピングし、高濃度不純物領域、いわゆるソース領域及びドレイン領域を形成する。この工程によって、図14(C)に示すように、サイドウォール1219a〜1219cをマスクとして、自己整合的に高濃度不純物領域1220a〜1220cが形成される。
Next, a resist
次いで、レジストマスク1221をO2アッシングやレジスト剥離液により除去する。
Next, the resist
次いで、各不純物領域を活性化するための加熱処理を行う。ここでは、実施の形態や他の実施例に示したレーザ照射方法を用いて不純物領域の活性化を行う。また、基板を窒素雰囲気中で550℃に加熱することにより不純物領域の活性化を行ってもよい。 Next, heat treatment for activating each impurity region is performed. Here, the impurity regions are activated using the laser irradiation method described in the embodiment mode and other examples. Alternatively, the impurity region may be activated by heating the substrate to 550 ° C. in a nitrogen atmosphere.
次に、図15(A)に示すように、ゲート絶縁膜1208およびゲート電極1209を覆う第1の層間絶縁膜1222を形成する。第1の層間絶縁膜1222は水素を有する無機絶縁膜、例えば窒化珪素膜を用いる。
Next, as illustrated in FIG. 15A, a first
その後、加熱処理を行い、水素化を施す。第1の層間絶縁膜1222である窒化珪素膜から放出される水素により、酸化珪素膜や珪素膜のダングリングボンドを終端する。
Thereafter, heat treatment is performed and hydrogenation is performed. A dangling bond of the silicon oxide film or the silicon film is terminated by hydrogen released from the silicon nitride film which is the first
次いで、図15(A)に示すように、第1の層間絶縁膜1222を覆うように第2の層間絶縁膜1223を形成する。第2の層間絶縁膜1223は、無機材料(酸化珪素、窒化珪素、酸素を含む窒化珪素など)、感光性または非感光性の有機材料(ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン)、珪素(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成され、珪素にフッ素、脂肪族炭化水素、または芳香族炭化水素のうち少なくとも一種が結合した構造を持つ材料、いわゆるシロキサン、及びそれらの積層構造を用いることができる。
Next, as shown in FIG. 15A, a second
次いで、ゲート絶縁膜1208、第1の絶縁膜1222、第2の絶縁膜1223に開口部、いわゆるコンタクトホールを形成する。そして、図15(B)に示すように各不純物領域と接続する配線1225a〜1225eを形成する。また、必要であれば、同時にゲート電極と接続する配線も形成する。なお、これらの配線は、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)もしくはシリコン(Si)の元素からなる膜又はこれらの元素を用いた合金膜を用いればよい。加えて、これらの配線は、ニッケル、コバルト、鉄のうち少なくとも1種の元素、及び炭素を含むアルミニウム合金膜で形成してもよい。
Next, openings, so-called contact holes, are formed in the
以上のようにして、低濃度不純物領域を有するように形成するLDD構造からなり、ゲート長が1.0μm以下となるnチャネル型の薄膜トランジスタを形成することができる。また、低濃度不純物領域を有さないように形成するいわゆるシングル・ドレイン構造からなり、ゲート長が1.0μm以下となるpチャネル型の薄膜トランジスタが完成する。なおゲート長が1.0μm以下となるTFTをサブミクロンTFTとも表記できる。pチャネル型の薄膜トランジスタは、ホットキャリアによる劣化や短チャネル効果が生じにくいことから、シングル・ドレイン構造とすることができる。 As described above, an n-channel thin film transistor having an LDD structure formed so as to have a low-concentration impurity region and a gate length of 1.0 μm or less can be formed. Further, a p-channel thin film transistor having a so-called single drain structure formed so as not to have a low concentration impurity region and having a gate length of 1.0 μm or less is completed. A TFT having a gate length of 1.0 μm or less can be expressed as a submicron TFT. A p-channel thin film transistor can hardly have deterioration due to hot carriers and a short channel effect, and thus can have a single-drain structure.
なお本発明において、pチャネル型の薄膜トランジスタをLDD構造としてもよい。さらにnチャネル型の薄膜トランジスタ、及びpチャネル型の薄膜トランジスタにおいて、LDD構造に代えて、低濃度不純物領域がゲート電極と重なる、いわゆるGOLD構造を有してもよい。 Note that in the present invention, a p-channel thin film transistor may have an LDD structure. Further, an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor may have a so-called GOLD structure in which a low-concentration impurity region overlaps with a gate electrode instead of the LDD structure.
以上のように形成された薄膜トランジスタを有する半導体装置、本実施例においてはCPUを作製することができ、駆動電圧5Vで、動作周波数30MHzと高速動作が可能となる。 A semiconductor device having a thin film transistor formed as described above, a CPU in this embodiment, can be manufactured, and a driving voltage of 5 V enables an operation frequency of 30 MHz.
次に、上述の薄膜トランジスタを適宜用いて各種回路を構成する例を、図16を用いて説明する図16はガラス基板1600上に形成したCPUのブロック図を示している。
Next, an example in which various circuits are formed using the above-described thin film transistor as appropriate is described with reference to FIG. 16. FIG. 16 is a block diagram of a CPU formed over a
図16に示すCPUは、基板1600上に、演算回路(ALU:Arithmetic logic unit)1601、演算回路用の制御部(ALU Controller)1602、命令解析部(Instruction Decoder)1603、割り込み制御部(Interrupt Controller)1604、タイミング制御部(Timing Controller)1605、レジスタ(Register)1606、レジスタ制御部(Register Controller)1607、バスインターフェース(Bus I/F)1608、書き換え可能なROM1609、ROMインターフェース(ROM I/F)1620を主に有している。またROM1609及びROM I/F1620は、別チップに設けても良い。
16 includes an arithmetic circuit (ALU) 1601, an arithmetic circuit control unit (ALU Controller) 1602, an instruction analysis unit (Instruction Decoder) 1603, and an interrupt control unit (Interrupt Controller). ) 1604,
勿論、図16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。 Needless to say, the CPU illustrated in FIG. 16 is just an example in which the configuration is simplified, and an actual CPU may have various configurations depending on the application.
バスインターフェース1608を介してCPUに入力された命令は、命令解析部1603に入力され、デコードされた後、演算回路用の制御部1602、割り込み制御部1604、レジスタ制御部1607、タイミング制御部1605に入力される。
The instruction input to the CPU via the
演算回路用の制御部1602、割り込み制御部1604、レジスタ制御部1607、タイミング制御部1605は、デコードされた命令に基づき、各種制御を行う。具体的に演算回路用の制御部1602は、演算回路1601の動作を制御するための信号を生成する。また、割り込み制御部1604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。レジスタ制御部1607は、レジスタ1606のアドレスを生成し、CPUの状態に応じてレジスタ1606の読み出しや書き込みを行う。
An arithmetic
また、タイミング制御部1605は、演算回路1601、演算回路用の制御部1602、命令解析部1603、割り込み制御部1604、レジスタ制御部1607の動作のタイミングを制御する信号を生成する。例えばタイミング制御部1605は、基準クロック信号CLK1(1621)を元に、内部クロック信号CLK2(1622)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。
In addition, the
本発明により、一度の走査で広い面積のレーザビームの照射を良好に行うことができる。また、CPUを低コストかつ良好な品質で作製することができる。 According to the present invention, it is possible to satisfactorily irradiate a laser beam having a large area with one scanning. In addition, the CPU can be manufactured with low cost and good quality.
なお、本実施例は、実施の形態や他の実施例と自由に組み合わせることができる。 Note that this embodiment can be freely combined with the embodiment mode and other embodiments.
ここでは、本発明を用いて作製する半導体装置の1つの例として、薄膜集積回路、または非接触型薄膜集積回路装置(無線ICタグ、RFID(無線認証、Radio Frequency Identification)とも呼ばれる)を作製する過程を図17〜図20を用いて示す。 Here, as an example of a semiconductor device manufactured using the present invention, a thin film integrated circuit or a non-contact thin film integrated circuit device (a wireless IC tag, also referred to as RFID (radio frequency identification)) is manufactured. The process will be described with reference to FIGS.
なお、無線ICタグの集積回路に用いられる半導体素子として絶縁分離されたTFTを用いた例を以下に示すが、無線ICタグの集積回路に用いられる半導体素子はTFTに限定されず、あらゆる素子を用いることができる。例えば、TFTの他に、記憶素子、ダイオード、光電変換素子、抵抗素子、コイル、容量素子、インダクタなどが代表的に挙げられる。 An example in which an insulated TFT is used as a semiconductor element used in an integrated circuit of a wireless IC tag is shown below. However, a semiconductor element used in an integrated circuit of a wireless IC tag is not limited to a TFT, and any element can be used. Can be used. For example, in addition to the TFT, a memory element, a diode, a photoelectric conversion element, a resistance element, a coil, a capacitor element, an inductor, and the like can be typically given.
まず、図17(A)に示すように、スパッタ法を用いてガラス基板(第1の基板)1700上に剥離層1701を形成する。剥離層1701は、スパッタ法、減圧CVD法、プラズマCVD法等を用いて形成することができる。本実施例では、膜厚50nm程度の非晶質シリコンを減圧CVD法で形成し、剥離層1701として用いる。剥離層1701の膜厚は、50〜60nmとするのが望ましい。
First, as illustrated in FIG. 17A, a
剥離層1701はシリコンに限定されず、エッチングにより選択的に除去できる材料で形成すれば良い。例えば、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、ジルコニウム(Zr)、亜鉛(Zn)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)などから選択された元素、上記の元素を主成分とする合金または化合物を含む層を、単層または複数層形成する。中でも、タングステンは、フッ化ハロゲンを含む気体(例えば三フッ化塩素)でエッチング可能である。また、タングステンに光を照射して表面を酸化させることによって酸化タングステンが形成される。この酸化タングステンは、タングステンよりもエッチングすることが容易である。また、光の照射によって上下の薄膜の密着性を変化させた後に剥離することもできる。
The
次いで、剥離層1701上に、下地絶縁膜1702を形成する。下地絶縁膜1702は第1の基板中に含まれるNaなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が、半導体膜中に拡散し、TFTなどの半導体素子の特性に悪影響を及ぼすのを防ぐために設ける。また、下地絶縁膜1702は、後の半導体素子を剥離する工程において、半導体素子を保護する役目も有している。下地絶縁膜1702は単層であっても複数の絶縁膜を積層したものであっても良い。よってアルカリ金属やアルカリ土類金属の半導体膜への拡散を抑えることができる酸化珪素や、窒化珪素、窒素を含む酸化珪素(SiON)、酸素を含む窒化珪素(SiNO)などの絶縁膜を用いて形成する。
Next, a
次に、下地絶縁膜1702上に半導体膜1703を形成する。半導体膜1703は、下地膜1702を形成した後、大気に曝さずに形成することが望ましい。半導体膜1703の膜厚は20〜200nm(望ましくは40〜170nm、より望ましくは50〜150nm)とする。
Next, a
そして、実施の形態や他の実施例と同様に、半導体膜1703に対してレーザビームを照射して半導体膜1703を結晶化する。半導体膜1703へのレーザビームの照射により、結晶性半導体膜1704が形成される。なお、図17(A)は、レーザビームの走査途中を示す断面図である。
Then, similarly to the embodiment mode and other examples, the
次いで、図17(B)に示すように、結晶構造を有する半導体膜1707を任意の形状に整形して、島状の半導体層1705〜1707を形成した後、ゲート絶縁膜1708を形成する。ゲート絶縁膜1708は、プラズマCVD法又はスパッタリング法などを用い、窒化珪素、酸化珪素、窒素を含む酸化珪素又は酸素を含む窒化珪素を含む膜を、単層で、又は積層させて形成することができる。
Next, as illustrated in FIG. 17B, the
なお、ゲート絶縁膜1708を形成した後、3%以上の水素を含む雰囲気中で、300〜450℃で1〜12時間の熱処理を行い、島状の半導体層1705〜1707を水素化する工程を行っても良い。また、水素化の他の手段として、プラズマ水素化(プラズマにより励起された水素を用いる)を行っても良い。
Note that after the
次に図17(C)に示すように、ゲート電極1709〜1711を形成する。ここでは、SiとWをスパッタ法で積層するように形成した後、レジスト1712をマスクとしてエッチングを行なうことにより、ゲート電極1709〜1711を形成した。勿論、ゲート電極1709〜1711の導電材料、構造、作製方法は、これに限定されるものではなく、適宜選択することができる。例えば、n型を付与する不純物がドーピングされたSiとNiSi(ニッケルシリサイド)との積層構造や、TaN(窒化タンタル)とW(タングステン)の積層構造としてもよい。また、種々の導電材料を用いて単層で形成しても良い。また、ゲート電極とアンテナとを同時に形成する場合には、それらの機能を考慮して材料を選択すればよい。
Next, as shown in FIG. 17C,
また、レジストマスクの代わりに、SiOx等のマスクを用いてもよい。この場合、材料を任意の形状に整形してSiOx、SiON等のマスク(ハードマスクと呼ばれる。)を形成する工程が加わるが、エッチング時におけるマスクの膜減りがレジストよりも少ないため、所望の幅のゲート電極1709〜1711を形成することができる。また、レジスト1712を用いずに、液滴吐出法を用いて選択的にゲート電極1709〜1711を形成しても良い。
Further, instead of a resist mask, a mask such as SiO x may be used. In this case, a process for forming a mask (called a hard mask) of SiO x , SiON, etc. by shaping the material into an arbitrary shape is added, but since the film thickness of the mask during etching is less than that of the resist, the desired
次いで、図15(D)に示すように、pチャネル型TFTとなる島状の半導体膜1706をレジスト1713で覆い、ゲート電極1709、1711をマスクとして、島状の半導体層1705、1707に、n型を付与する不純物元素(代表的にはP(リン)又はAs(砒素))を低濃度にドープする。このドーピング工程によって、ゲート絶縁膜1708を介してドーピングがなされ、島状の半導体層1705、1707に、一対の低濃度不純物領域1716、1717が形成される。なお、このドーピング工程は、pチャネル型TFTとなる島状の半導体膜1706をレジストで覆わずに行っても良い。
Next, as illustrated in FIG. 15D, an island-shaped
次いで、図17(E)に示すように、レジスト1713をアッシング等により除去した後、nチャネル型TFTとなる島状の半導体層1705、1707を覆うように、レジスト1718を新たに形成し、ゲート電極1710をマスクとして、島状の半導体層1706に、P型を付与する不純物元素(代表的にはB(ホウ素))を高濃度にドープする。このドーピング工程によって、ゲート絶縁膜1708を介してドーピングがなされ、島状の半導体層1706に、一対のP型の高濃度不純物領域1720が形成される。
Next, as shown in FIG. 17E, after the resist 1713 is removed by ashing or the like, a resist 1718 is newly formed so as to cover the island-shaped
次いで、図18(A)に示すように、レジスト1718をアッシング等により除去した後、ゲート絶縁膜1708及びゲート電極1709〜1711を覆うように、絶縁膜1721を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 18A, after the resist 1718 is removed by ashing or the like, an insulating
その後、エッチバック法により、絶縁膜1721、ゲート絶縁膜1708を部分的にエッチングし、図18(B)に示すように、ゲート電極1709〜1712の側壁に接するサイドウォール1722〜1724を自己整合的(セルフアライン)に形成する。エッチングガスとしては、CHF3とHeの混合ガスを用いた。なお、サイドウォールを形成する工程は、これらに限定されるものではない。
After that, the insulating
次いで、図18(C)に示すように、pチャネル型TFTとなる島状の半導体層1707を覆うように、レジスト1726を新たに形成し、ゲート電極1709、1711及びサイドウォール1722、1724をマスクとして、n型を付与する不純物元素(代表的にはP又はAs)を高濃度にドープする。このドーピング工程によって、ゲート絶縁膜1708を介してドーピングがなされ、島状の半導体層1705、1707に、一対のn型の高濃度不純物領域1727、1728が形成される。
Next, as shown in FIG. 18C, a resist 1726 is newly formed so as to cover the island-shaped
次に、レジスト1726をアッシング等により除去した後、不純物領域の熱活性化を行っても良い。例えば、50nmのSiON膜を成膜した後、550℃、4時間、窒素雰囲気下において、加熱処理を行なえばよい。また、水素を含むSiNx膜を、100nmの膜厚に形成した後、410℃、1時間、窒素雰囲気下において、加熱処理を行なうことにより、多結晶半導体膜の欠陥を改善することができる。これは、例えば、多結晶半導体膜中に存在するダングリングボンドを終端させるものであり、水素化処理工程などと呼ばれる。 Next, after removing the resist 1726 by ashing or the like, the impurity region may be thermally activated. For example, after a 50 nm SiON film is formed, heat treatment may be performed in a nitrogen atmosphere at 550 ° C. for 4 hours. In addition, after forming a SiN x film containing hydrogen to a thickness of 100 nm, defects in the polycrystalline semiconductor film can be improved by performing heat treatment at 410 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. This terminates dangling bonds existing in the polycrystalline semiconductor film, for example, and is called a hydrogenation process.
上述した一連の工程により、nチャネル型TFT1730、pチャネル型TFT1731、nチャネル型TFT1732が形成される。上記作製工程において、エッチバック法の条件を適宜変更し、サイドウォールのサイズを調整することで、チャネル長0.2μm〜2μmのTFTを形成することができる。
Through the series of steps described above, an n-
さらに、この後、TFT1730〜1732を保護するためのパッシベーション膜を形成しても良い。
Further, after that, a passivation film for protecting the
次いで、図19(A)に示すように、TFT1730〜1732を覆うように、第1の層間絶縁膜1733を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 19A, a first
さらに、第1の層間絶縁膜1733上に、第2の層間絶縁膜1734を形成する。なお、第1の層間絶縁膜1733又は第2の層間絶縁膜1734と、後に形成される配線を構成する導電材料等との熱膨張率の差から生じる応力によって、第1の層間絶縁膜1733又は第2の層間絶縁膜1734の膜剥がれや割れが生じるのを防ぐために、第1の層間絶縁膜1733又は第2の層間絶縁膜1734中にフィラーを混入させておいても良い。
Further, a second
次いで、図19(A)に示すように、第1の層間絶縁膜1733、第2の層間絶縁膜1734及びゲート絶縁膜1708にコンタクトホールを形成し、TFT1730〜1732に接続する配線1735〜1739を形成する。なお、配線1735、1736はnチャネル型TFT1730の高濃度不純物領域1727に、配線1736、1737はpチャネル型TFT1731の高濃度不純物領域1720に、配線1738、1739はnチャネル型TFT1732の高濃度不純物領域1728に、それぞれ接続されている。さらに配線1739は、nチャネル型TFT1732のゲート電極1711にも接続されている。nチャネル型TFT1732は、乱数ROMのメモリ素子として用いることができる。
Next, as shown in FIG. 19A, contact holes are formed in the first
次いで、図19(B)に示すように、配線1735〜1739を覆うように、第2の層間絶縁膜1734上に第3の層間絶縁膜1741を形成する。第3の層間絶縁膜1741は、配線1735が一部露出する様な位置に開口部を有するように形成する。なお、第3の層間絶縁膜1741は、第1の層間絶縁膜1733と同様の材料を用いて形成することが可能である。
Next, as illustrated in FIG. 19B, a third
次に、第3の層間絶縁膜1741上にアンテナ1742を形成する。アンテナ1742は、Ag、Au、Cu、Pd、Cr、Mo、Ti、Ta、W、Al、Fe、Co、Zn、Sn、Niなどの金属、金属化合物を1つまたは複数有する導電材料を用いることができる。そしてアンテナ1742は、配線1735と接続されている。なお、図19(B)では、アンテナ1742が配線1735と直接接続されているが、本発明の無線ICタグはこの構成に限定されない。例えば別途形成した配線を用いて、アンテナ1742と配線1735とを電気的に接続するようにしても良い。
Next, an
アンテナ1742は印刷法、フォトリソグラフィ法、蒸着法または液滴吐出法などを用いて形成することができる。図19(B)では、アンテナ1742が単層の導電膜で形成されているが、複数の導電膜が積層されたアンテナ1742を形成することも可能である。例えば、Niなどで形成した配線に、Cuを無電解めっきでコーティングして、アンテナ1742を形成しても良い。
The
なお液滴吐出法とは、所定の組成物を含む液滴を細孔から吐出して所定のパターンを形成する方法を意味し、インクジェット法などがその範疇に含まれる。また印刷法にはスクリーン印刷法、オフセット印刷法などが含まれる。印刷法、液滴吐出法を用いることで、露光用のマスクを用いずとも、アンテナ1742を形成することが可能になる。また、液滴吐出法、印刷法だと、フォトリソグラフィ法と異なり、エッチングにより除去されてしまうような材料の無駄がない。また高価な露光用のマスクを用いなくとも良いので、無線ICタグの作製に費やされるコストを抑えることができる。
The droplet discharge method means a method of forming a predetermined pattern by discharging droplets containing a predetermined composition from the pores, and includes an ink jet method and the like in its category. The printing method includes a screen printing method and an offset printing method. By using a printing method or a droplet discharge method, the
液滴吐出法または各種印刷法を用いる場合、例えば、CuをAgでコートした導電粒子なども用いることが可能である。なお液滴吐出法を用いてアンテナ1742を形成する場合、アンテナ1742の密着性が高まるような処理を、第3の層間絶縁膜1741の表面に施すことが望ましい。
In the case of using a droplet discharge method or various printing methods, for example, conductive particles in which Cu is coated with Ag can be used. Note that in the case where the
密着性を高めることができる方法として、具体的には、例えば触媒作用により導電膜または絶縁膜の密着性を高めることができる金属または金属化合物を第3の層間絶縁膜1741の表面に付着させる方法、形成される導電膜または絶縁膜との密着性が高い有機系の絶縁膜、金属、金属化合物を第3の層間絶縁膜1741の表面に付着させる方法、第3の層間絶縁膜1741の表面に大気圧下または減圧下においてプラズマ処理を施し、表面改質を行なう方法などが挙げられる。
As a method for improving the adhesion, specifically, for example, a method of attaching a metal or a metal compound capable of improving the adhesion of the conductive film or the insulating film to the surface of the third
第3の層間絶縁膜1741に付着させる金属または金属化合物が導電性を有する場合、アンテナの正常な動作が妨げられないように、そのシート抵抗を制御する。具体的には、導電性を有する金属または金属化合物の平均の厚さを、例えば1〜10nmとなるように制御したり、これらの金属または金属化合物を酸化により部分的に、または全体的に絶縁化したりすれば良い。或いは、密着性を高めたい領域以外は、付着した金属または金属化合物をエッチングにより選択的に除去しても良い。また金属または金属化合物を、予め基板の全面に付着させるのではなく、液滴吐出法、印刷法、ゾル−ゲル法などを用いて特定の領域にのみ選択的に付着させても良い。なお金属または金属化合物は、第3の層間絶縁膜1741の表面において完全に連続した膜状である必要はなく、ある程度分散した状態であっても良い。
When the metal or metal compound attached to the third
そして、図20(A)に示すように、アンテナ1742を形成した後、アンテナ1742を覆うように、第3の層間絶縁膜1741上に保護層1745を形成する。保護層1745は、後に剥離層1701をエッチングにより除去する際に、アンテナ1742を保護することができる材料を用いる。例えば、水またはアルコール類に可溶なエポキシ系、アクリレート系、シリコン系の樹脂を全面に塗布することで保護層1745を形成することができる。
Then, as shown in FIG. 20A, after the
次いで、図20(B)に示すように、無線ICタグを個別に分離するために溝1746を形成する。溝1746は、剥離層1701が露出する程度の深さであれば良い。溝1746の形成は、ダイシング、スクライビングなどを用いることができる。なお、第1の基板1700上に形成されている無線ICタグを分離する必要がない場合、必ずしも溝1746を形成する必要はない。
Next, as shown in FIG. 20B, a
次いで、図20(C)に示すように、剥離層1701をエッチングにより除去する。ここでは、エッチングガスとしてフッ化ハロゲンを用い、このガスを溝1746から導入する。例えばClF3(三フッ化塩素)を用い、温度を350℃とし、流量を300sccmとし、気圧を798パスカル(798Pa)とし、処理時間を3時間とした条件で行う。また、ClF3ガスに窒素を混ぜたガスを用いても良い。ClF3等のフッ化ハロゲンを用いることで、剥離層1701が選択的にエッチングされ、第1の基板1700をTFT1730〜1732から剥離することができる。なおフッ化ハロゲンは、気体であっても液体であってもどちらでも良い。
Next, as illustrated in FIG. 20C, the
次に図21(A)に示すように、剥離されたTFT1730〜1732及びアンテナ1742を、接着剤1750を用いて第2の基板1751に貼り合わせる。接着剤1750は、第2の基板1751と下地膜1702とを貼り合わせることができる材料を用いる。接着剤1750は、例えば反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。
Next, as illustrated in FIG. 21A, the peeled
なお、第2の基板1751として、フレキシブルな紙またはプラスチックなどの有機材料を用いることができる。
Note that the
次いで、図21(B)に示すように、保護層1745を除去した後、アンテナ1742を覆うように接着剤1752を第3の層間絶縁膜1741上に塗布し、カバー材1753を貼り合わせる。カバー材1753は第2の基板1751と同様に、フレキシブルな紙またはプラスチックなどの有機材料を用いることができる。接着剤1752の厚さは、例えば10〜200μmとすれば良い。
Next, as illustrated in FIG. 21B, after the
また接着剤1752は、カバー材1753と第3の層間絶縁膜1741及びアンテナ1742とを貼り合わせることができる材料を用いる。接着剤1752は、例えば反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。
The adhesive 1752 is formed using a material that can bond the
上述した各工程を経て、無線ICタグが完成する。上記作製方法によって、トータルの膜厚が0.3μm以上3μm以下、代表的には2μm程度の飛躍的に薄い集積回路を第2の基板1751とカバー材1753との間に形成することができる。
The wireless IC tag is completed through the above-described steps. By the above manufacturing method, an extremely thin integrated circuit with a total film thickness of 0.3 μm to 3 μm, typically about 2 μm, can be formed between the
なお、集積回路の厚さは、半導体素子自体の厚さのみならず、接着剤1750と接着剤1752との間に形成された各種絶縁膜及び層間絶縁膜の厚さを含めるものとする。また、無線ICタグが有する集積回路の占める面積を、5mm四方(25mm2)以下、より望ましくは0.3mm四方(0.09mm2)〜4mm四方(16mm2)程度とすることができる。 Note that the thickness of the integrated circuit includes not only the thickness of the semiconductor element itself but also the thicknesses of various insulating films and interlayer insulating films formed between the adhesive 1750 and the adhesive 1752. Further, the area occupied by the integrated circuit in the wireless IC tag, 5 mm square (25 mm 2) or less, and more preferably may be 0.3mm square (0.09 mm 2) to 4 mm square (16 mm 2) degree.
なお、本実施例では、耐熱性の高い第1の基板1700と集積回路の間に剥離層を設け、エッチングにより剥離層を除去することで基板と集積回路とを剥離する方法について示したが、本発明の無線ICタグの作製方法は、この構成に限定されない。例えば、耐熱性の高い基板と集積回路の間に金属酸化膜を設け、この金属酸化膜を結晶化により脆弱化して集積回路を剥離しても良い。或いは、耐熱性の高い基板と集積回路の間に、水素を含む非晶質半導体膜を用いた剥離層を設け、レーザビームの照射によりこの剥離層を除去することで基板と集積回路とを剥離しても良い。あるいは、集積回路が形成された耐熱性の高い基板を機械的に削除または溶液やガスによるエッチングで除去することで集積回路を基板から切り離しても良い。
Note that in this embodiment, a method for separating the substrate and the integrated circuit by providing a separation layer between the
なお、本実施例では、アンテナを集積回路と同じ基板上に形成している例について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。別の基板上に形成したアンテナと集積回路とを、後に貼り合わせることで、電気的に接続するようにしても良い。 Note that although an example in which the antenna is formed over the same substrate as the integrated circuit is described in this embodiment, the present invention is not limited to this structure. An antenna formed over another substrate and the integrated circuit may be bonded later to be electrically connected.
なお、一般的にRFID(無線認証、Radio Frequency Identification)で用いられている電波の周波数は、13.56MHz、2.45GHzが多く、これらの周波数の電波を検波できるように無線ICタグを形成することが、汎用性を高める上で非常に重要である。 Note that the frequency of radio waves generally used in RFID (radio frequency identification) is 13.56 MHz and 2.45 GHz, and a wireless IC tag is formed so that radio waves of these frequencies can be detected. This is very important for improving versatility.
本実施例の無線ICタグでは、半導体基板を用いて形成されたRFIDよりも電波が遮蔽されにくく、電波の遮蔽により信号が減衰するのを防ぐことができるというメリットを有している。よって、半導体基板を用いずに済むので、無線ICタグのコストを大幅に低くすることができる。 The wireless IC tag of this embodiment has an advantage that radio waves are less likely to be shielded than an RFID formed using a semiconductor substrate, and the signal can be prevented from being attenuated by shielding the radio waves. Accordingly, since a semiconductor substrate is not necessary, the cost of the wireless IC tag can be significantly reduced.
なお、本実施例では、集積回路を剥離して、可撓性を有する基板に貼り合わせる例について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。例えばガラス基板のように、集積回路の作製工程における熱処理に耐えうるような、耐熱温度を有している基板を用いる場合、必ずしも集積回路を剥離する必要はない。 Note that in this embodiment, the example in which the integrated circuit is separated and attached to a flexible substrate is described; however, the present invention is not limited to this structure. For example, in the case where a substrate having a heat resistant temperature that can withstand heat treatment in a manufacturing process of an integrated circuit, such as a glass substrate, is used, the integrated circuit is not necessarily peeled off.
また、本実施例は、実施の形態や他の実施例と自由に組み合わせることができる。 In addition, this embodiment can be freely combined with the embodiment mode and other embodiments.
本発明を用いてレーザ照射を行った半導体材料を用いて様々な電子機器を完成させることができる。例えば、デジタルビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(オーディオ)、テレビ(ディスプレイ)、携帯端末機などを挙げることができる。本発明を用いることにより、基板全面を良好にアニールすることが可能となるため、半導体素子のレイアウトや大きさの自由度を高くすることや、集積度を向上することが可能となる。また、基板のどの部分においても結晶化度は同じであるため、製作した半導体素子の製品品質は良好な状態であり、その製品品質のばらつきをなくすことが可能になる。その結果、最終製品としての電子機器をスループット良く、良好な品質で作製することが可能になる。その具体例を、図を用いて説明する。 Various electronic devices can be completed using a semiconductor material which is irradiated with a laser beam according to the present invention. For example, a digital video camera, a digital camera, a goggle type display (head mounted display), a navigation system, an audio playback device (audio), a television (display), a portable terminal, and the like can be given. By using the present invention, the entire surface of the substrate can be satisfactorily annealed, so that the degree of freedom in layout and size of the semiconductor element can be increased and the degree of integration can be improved. Further, since the crystallinity is the same in any part of the substrate, the product quality of the manufactured semiconductor element is in a good state, and it becomes possible to eliminate variations in the product quality. As a result, an electronic device as a final product can be manufactured with good quality and high throughput. A specific example will be described with reference to the drawings.
図22(A)は表示装置であり、筐体2201、支持台2202、表示部2203、スピーカー部2204、ビデオ入力端子2205などを含む。この表示装置は、他の実施例で示した作製方法により形成した薄膜トランジスタをその表示部2203に用いることにより作製される。本発明を用いてレーザ照射を行った半導体材料を用いることにより、半導体膜にレーザの干渉縞が生じることなく大粒径領域の面積を増やし、かつ結晶性不良領域の面積を少なくすることが可能となる。また、本発明を用いてより長い線状ビームを用いてアニールをすることによって、より大判の表示装置を作製することが可能になる。なお、表示装置には液晶表示装置、発光装置などがあり、具体的にはコンピュータ用、テレビ受信用、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. 22A illustrates a display device, which includes a
図22(B)はコンピュータであり、筐体2211、表示部2212、キーボード2213、外部接続ポート2214、ポインティングマウス2215などを含む。本発明のレーザ照射を行った半導体材料を用いると、作製したコンピュータの表示部2212やその他の回路の品質は良好であり、かつ品質のばらつきをなくすことができる。さらに、本発明は本体内部のCPU、メモリなどの半導体装置にも適用が可能である。
FIG. 22B illustrates a computer which includes a
また、図22(C)は携帯電話であり、携帯端末の1つの代表例である。この携帯電話は筐体2221、表示部2222、操作キー2223などを含む。上記の携帯電話を初めとして、PDA(Personal Digital Assistants、情報携帯端末)、デジタルカメラ、小型ゲーム機などの電子機器に、本発明のレーザ照射を行った半導体材料を用いると、表示部2222やCPU、メモリなどの機能回路の品質は良好であり、品質のばらつきをなくすことができる。
FIG. 22C illustrates a mobile phone, which is a typical example of a mobile terminal. This mobile phone includes a
また、図22(D)、(E)はデジタルカメラである。なお、図22(E)は、図22(D)の裏側を示す図である。このデジタルカメラは、筐体2231、表示部2232、レンズ2233、操作キー2234、シャッター2235などを有する。本発明のレーザ照射を行った半導体材料を用いると、表示部2233や、表示部2233を制御するドライバ部、およびその他の回路の品質は良好であり、品質のばらつきをなくすことができる。
22D and 22E are digital cameras. Note that FIG. 22E is a diagram illustrating the back side of FIG. This digital camera includes a
図22(F)はデジタルビデオカメラである。このデジタルビデオカメラは、本体2241、表示部2242、筐体2243、外部接続ポート2244、リモコン受信部2245、受像部2246、バッテリー2247、音声入力部2248、操作キー2249、接眼部2250などを有する。本発明のレーザ照射を行った半導体材料を用いると、表示部2242や、この表示部2242を制御するドライバ部およびその他の回路の品質は良好であり、品質のばらつきをなくすことができる。
FIG. 22F illustrates a digital video camera. This digital video camera includes a
また、本発明のレーザ処理装置を用いて作製した薄膜トランジスタを薄膜集積回路、または非接触型薄膜集積回路装置(無線ICタグ、RFID(無線認証、Radio Frequency Identification)とも呼ばれる)として用いることもできる。他の実施例で示した作製方法を用いることにより、薄膜集積回路および非接触型薄膜集積回路は、タグとしての利用やメモリとしての利用が可能である。 In addition, a thin film transistor manufactured using the laser processing apparatus of the present invention can be used as a thin film integrated circuit or a non-contact thin film integrated circuit device (a wireless IC tag or RFID (also referred to as radio frequency identification (RFID)). By using the manufacturing method described in another embodiment, the thin film integrated circuit and the non-contact thin film integrated circuit can be used as a tag or a memory.
図23(A)は、パスポート2301に無線ICタグ2302を貼り付けている状態を示している。また、パスポート2301に無線ICタグ2302を埋め込んでもよい。同様にして、運転免許証、クレジットカード、紙幣、硬貨、証券、商品券、チケット、トラベラーズチェック(T/C)、健康保険証、住民票、戸籍謄本などに無線ICタグを貼り付けることや埋め込むことができる。この場合、本物であることを示す情報のみを無線ICタグに入力しておき、不正に情報を読み取ったり書き込んだりできないようにアクセス権を設定する。これは、他の実施例で示したメモリを用いることにより実現できる。このようにタグとして利用することによって、偽造されたものと区別することが可能になる。
FIG. 23A illustrates a state where the
このほかに、無線ICタグをメモリとして用いることも可能である。図23(B)は、無線ICタグ2311を野菜の包装に貼り付けるラベルに埋め込んだ例を示している。また、包装そのものに無線ICタグを貼り付けたり埋め込んだりしても構わない。無線ICタグ2311には、生産地、生産者、製造年月日、加工方法などの生産段階のプロセスや、商品の流通プロセス、価格、数量、用途、形状、重量、賞味期限、各種認証情報などを記録することが可能になる。無線ICタグ2311からの情報は、無線式のリーダ2312のアンテナ部2313で受信して読み取り、リーダ2312の表示部2314に表示することによって、卸売業者、小売業者、消費者が把握することが容易になる。また、生産者、取引業者、消費者のそれぞれに対してアクセス権を設定することによって、アクセス権を有しない場合は読み込み、書き込み、書き換え、消去ができない仕組みになっている。
In addition, a wireless IC tag can be used as a memory. FIG. 23B illustrates an example in which the
また、無線ICタグは以下のように用いることができる。会計の際に無線ICタグに会計を済ませたことを記入し、出口にチェック手段を設け、会計済みであることを無線ICタグに書き込まれているかをチェックする。会計を済ませていないで店を出ようとすると、警報が鳴る。この方法によって、会計のし忘れや万引きを予防することができる。 The wireless IC tag can be used as follows. At the time of accounting, the fact that accounting has been completed is entered in the wireless IC tag, and a check means is provided at the exit to check whether accounting has been written on the wireless IC tag. If you try to leave the store without checking out, an alarm will sound. This method can prevent forgetting to pay and shoplifting.
さらに、顧客のプライバシー保護を考慮すると、以下に記す方法にすることも可能である。レジで会計をする段階で、(1)無線ICタグに入力されているデータを暗証番号などでロックする、(2)無線ICタグに入力されているデータそのものを暗号化する、(3)無線ICタグに入力されているデータを消去する、(4)無線ICタグに入力されているデータを破壊する、のいずれかを行う。これらは、他の実施例にて挙げたメモリを用いることによって実現することができる。そして、出口にチェック手段を設け、(1)〜(4)のいずれかの処理が行われたか、または無線ICタグのデータに何も処理が行われていない状態であるかをチェックすることによって、会計の有無をチェックする。このようにすると、店内では会計の有無を確認することが可能であり、店外では所有者の意志に反して無線ICタグの情報を読み取られることを防止することができる。 Furthermore, in consideration of customer privacy protection, the following method can be used. At the stage of accounting at the cash register, (1) lock the data input to the wireless IC tag with a password, (2) encrypt the data itself input to the wireless IC tag, (3) wireless Either the data input to the IC tag is deleted, or (4) the data input to the wireless IC tag is destroyed. These can be realized by using the memories mentioned in the other embodiments. Then, by providing a check means at the exit, it is checked whether any of the processes (1) to (4) has been performed, or whether the wireless IC tag data has not been processed. Check for accounting. In this way, it is possible to check whether or not there is a transaction in the store, and it is possible to prevent information on the wireless IC tag from being read outside the store against the will of the owner.
なお、(4)の無線ICタグに入力されているデータを破壊する方法をいくつか挙げることができる。例えば、(a)無線ICタグが有する電子データの少なくとも一部に「0(オフ)」若しくは「1(オン)」、または「0」と「1」の両方を書き込んでデータのみを破壊する方法や、(b)無線ICタグに電流を過剰に流し、無線ICタグが有する半導体素子の配線の一部を物理的に破壊する方法などを用いることができる。 Note that there are several methods for destroying the data input to the wireless IC tag (4). For example, (a) a method of writing only “0 (off)” or “1 (on)” or both “0” and “1” into at least a part of electronic data of the wireless IC tag and destroying only the data Alternatively, (b) a method in which a current is excessively supplied to the wireless IC tag and a part of wiring of a semiconductor element included in the wireless IC tag is physically destroyed can be used.
以上に挙げた無線タグは、従来用いているバーコードより製造コストが高いため、コスト低減を図る必要がある。本発明を用いることによって、品質が良好でばらつきのない半導体素子をスループット良く形成することができるため、コストの低減に有効である。さらに、どの無線タグも品質が高く、性能のばらつきがないように製作することができる。 Since the wireless tag mentioned above is higher in manufacturing cost than a conventionally used barcode, it is necessary to reduce the cost. By using the present invention, a semiconductor element having good quality and no variation can be formed with high throughput, which is effective for cost reduction. Further, any wireless tag can be manufactured with high quality and no performance variation.
以上のように、本発明により作製された半導体装置の適用範囲は極めて広く、本発明により作製された半導体装置をあらゆる分野の電子機器に用いることができる。 As described above, the applicable range of the semiconductor device manufactured according to the present invention is so wide that the semiconductor device manufactured according to the present invention can be used for electronic devices in various fields.
本実施例では、本発明に用いるレーザ照射装置の別の構成例を、図25、26を用いて説明する。本実施例では、本発明の実施の形態で用いた構成に加えてスリットを設けた構成とした。このスリットでレーザビームの端部を遮断し、さらに投影レンズによってスリットで形成された像を照射面に投影するものである。また、同様にして、実施例1の構成にスリットと投影レンズを組み合わせることもできる。 In this embodiment, another configuration example of the laser irradiation apparatus used in the present invention will be described with reference to FIGS. In this example, a slit is provided in addition to the configuration used in the embodiment of the present invention. This slit blocks the end of the laser beam, and the projection lens projects an image formed by the slit onto the irradiation surface. Similarly, a slit and a projection lens can be combined with the configuration of the first embodiment.
本実施例では、多波長で発振し、繰り返し周波数が10MHz以上のモードロックパルスを発振するレーザ発振器2501から射出されるレーザビームを光学系にて線状ビームに整形し、半導体膜2508が成膜された基板2509に照射する。
In this embodiment, a laser beam emitted from a
まず、図26(A)の上面図に着目する。本実施例では、レーザ発振器2501としてTi:sapphire結晶をレーザ結晶として用いたレーザ発振器を用いる。ここで発振される基本波の中心波長は800nm、発振波長の半値全幅は30nmである。この基本波をレーザ発振器2501内の非線形光学結晶によって、中心波長が400nm、発振波長の半値全幅が15nmの第2高調波に変換して射出する。
First, attention is paid to the top view of FIG. In this embodiment, a laser oscillator using a Ti: sapphire crystal as a laser crystal is used as the
ここで挙げたレーザに限らず、励起光源に対して広い範囲の波長でレーザビームを発振するレーザを用いることができる。例えば、セラミックYAGに、Nd、Ybなどの複数種のドーパントを添加したレーザ結晶を用いたレーザ発振器などを用いることができる。 A laser that oscillates a laser beam with a wide range of wavelengths with respect to the excitation light source is not limited to the laser mentioned here. For example, a laser oscillator using a laser crystal in which a plurality of types of dopants such as Nd and Yb are added to ceramic YAG can be used.
次に、射出されたレーザビームをシリンドリカルレンズアレイ2502に入射する。シリンドリカルレンズアレイ2502は、一本のレーザビームをX軸方向において複数のレーザビームに分割し、この複数のレーザビームを重ね合わせることによってレーザビームの強度を均一化する。なお、本実施例では、X軸方向はレーザビームの長軸方向を指す。
Next, the emitted laser beam is incident on the
本実施例は、レーザビームを3つに分割し、それらを1つのレーザビームに合成するが、先述の式(1)から判るように、それぞれの波長に対する干渉縞の間隔は異なるため、このようなレーザビームを用いることで干渉により発生する光の強弱の差を打ち消し合うことができる。これにより、干渉の影響を少なくすることができるため、線状ビームの長さ方向におけるレーザビームの強度分布を均一にすることができ、さらに結晶性不良領域を減少させることができる。 In this embodiment, the laser beam is divided into three, and these are combined into one laser beam. However, as can be seen from the above-described equation (1), the interval between the interference fringes for each wavelength is different. By using a simple laser beam, it is possible to cancel the difference in intensity of light generated by interference. Thereby, since the influence of interference can be reduced, the intensity distribution of the laser beam in the length direction of the linear beam can be made uniform, and the poor crystallinity region can be reduced.
次に、X軸方向にのみ作用するシリンドリカルレンズ2504により、Z軸方向に集光し、さらにレーザビームのX軸方向の端部を遮断するスリット2505に入射する。
Next, the light is condensed in the Z-axis direction by a
スリット2505によって、レーザビームの強度が低い部分を遮断することが可能になるが、同時に回折光が生じる。この回折光が半導体膜2508に照射されると、半導体膜2508に干渉縞が生じ、半導体膜2508全面を均一に結晶化することが難しくなる。そこで、スリット2505と半導体膜2508とが共役の関係になるように投影レンズ2506を設け、スリット2505の像を半導体膜2508に投影する。本実施例では、投影レンズ2506として凸シリンドリカルレンズを用いる。
The
次に、図26(B)の側面図に着目する。レーザ発振器2501から射出されたレーザビームは、シリンドリカルレンズアレイ2502およびシリンドリカルレンズ2504に順次入射する。しかし、シリンドリカルレンズアレイ2502およびシリンドリカルレンズ2504はレーザビームのX軸方向には作用しないので、そのまま透過する。続いて、投影レンズ2506に入射するが、投影レンズ2506もレーザビームのX軸方向には作用しないので、そのまま透過する。投影レンズ2506を透過したレーザビームは、シリンドリカルレンズ2507によってZ軸方向に集光され、半導体膜2508に照射される。なお、本実施例において、Z軸方向はレーザビームの短軸方向を指す。
Next, attention is focused on the side view of FIG. The laser beam emitted from the
実際には、図25に示されるように、シリンドリカルレンズアレイ2502を通過したレーザビームはミラーによって偏向され、半導体膜2508に照射される。ミラー2503の位置と数は、図25に示される位置と数に限らず、必要に応じて適宜設けることができる。
In practice, as shown in FIG. 25, the laser beam that has passed through the
半導体膜2508が成膜された基板2509はガラスを材料としており、レーザ照射の際に落ちないように吸着ステージに固定されている。吸着ステージは、Xステージ2510、Yステージ2511を用いて半導体膜2508の表面に平行な面上をそれぞれX方向、Y方向に走査を繰り返し、半導体膜2508結晶化させる。Xステージ2510およびYステージ2511は100〜1000mm/secの速度で移動することが可能である。半導体膜2508にレーザビームを照射する際には、レーザビームの短軸方向に一定速度でXステージ2510またはYステージ2511を走査することが好ましい。特に好ましくは、300〜500mm/secである。
A
本実施例ではXステージ2510、Yステージ2511を用いて半導体膜2508が成膜された基板2509を動かす構成となっているが、レーザビームの走査は、被処理物である基板2509を固定してレーザビームの照射位置を移動させる照射系移動型、レーザビームの照射位置を固定して基板を移動させる被処理物移動型、または上記2つの方法を組み合わせた方法を用いることができる。
In this embodiment, the
レーザビームの照射領域には、レーザビームの走査方向に向かって結晶成長した結晶粒が形成される。従って、この照射領域は結晶性が非常に優れている。この照射領域をTFTのチャネル形成領域に用いることで、極めて高い移動度やオン電流を期待することができる。 Crystal grains grown in the laser beam scanning direction are formed in the laser beam irradiation region. Therefore, this irradiated region is very excellent in crystallinity. By using this irradiation region as a TFT channel formation region, extremely high mobility and on-current can be expected.
このような手法でレーザ結晶化した半導体膜上に、他の実施例で示すような方法によりTFTを作製し、このTFTを集積することによって半導体装置を作製することができる。 A semiconductor device can be manufactured by manufacturing TFTs on a semiconductor film laser-crystallized by such a method by a method as shown in another embodiment and integrating the TFTs.
なお、本実施例は、他の実施例と自由に組み合わせることができる。 Note that this embodiment can be freely combined with other embodiments.
2401 (レーザビームの)中心付近の領域
2402 結晶性不良領域
201 レーザ発振器
202 シリンドリカルレンズアレイ
203 ミラー
204 半導体膜
205 シリンドリカルレンズ
206 シリンドリカルレンズ
207 吸着ステージ
208 Xステージ
209 Yステージ
501 パルスレーザ発振器
502 シリンドリカルレンズアレイ
503 シリンドリカルレンズアレイ
504 シリンドリカルレンズ
505 シリンドリカルレンズアレイ
505 シリンドリカルレンズアレイ
506 面
507 シリンドリカルレンズ
508 シリンドリカルレンズ
509 半導体膜
510 ミラー
511 ステージ
700 基板
701 下地膜
702 非晶質半導体膜
703 レーザ
704 シリンドリカルレンズ
705 結晶性半導体膜
706 島状の半導体膜
707 ゲート絶縁膜
708 ゲート電極
709 ソース領域
710 ドレイン領域
711 LDD領域
712 Nチャネル型TFT
713 Nチャネル型TFT
714 Pチャネル型TFT
715 絶縁膜
716 絶縁膜
717 配線
718 絶縁膜
800 基板
801 下地膜
802 半導体膜
803 半導体膜
804 レーザ
805 半導体膜
806 酸化膜
807 ゲッタリング用の半導体膜
808 島状の半導体膜
1001 ソース信号線駆動回路
1002 画素部
1003 ゲート側駆動回路
1004 封止基板
1005 第1シール材
1007 第2シール材
1008 接続配線
1009 FPC
1010 基板
1011 ソース側駆動回路
1012 電流制御用TFT
1013 第1の電極
1014 絶縁物
1015 電界発光層
1016 第2の電極
1017 透明保護層
1018 電界発光素子
1023 nチャネル型TFT
1024 pチャネル型TFT
1031 着色層
1032 遮光層
1200 基板
1201 下地絶縁膜
1202 非晶質半導体膜
1203 レーザ
1204 結晶構造を有する半導体膜
1206a〜e 半導体膜
1208 ゲート絶縁膜
1209a、b 導電膜
1210 レジストマスク
1215 レジストマスク
1216a〜c 不純物領域
1217 レジストマスク
1218a、b 不純物領域
1219a〜c サイドウォール
1220a〜c 高濃度不純物領域
1221 レジストマスク
1222 第1の層間絶縁膜
1223 第2の層間絶縁膜
1225a〜e 配線
1600 基板
1601 演算回路
1602 演算回路用の制御部
1603 命令解析部
1604 割り込み制御部
1605 タイミング制御部
1606 レジスタ
1607 レジスタ制御部
1608 バスインターフェース
1609 ROM
1620 ROMインターフェース
1621 CLK1
1622 CLK2
1700 ガラス基板
1701 剥離層
1702 下地絶縁膜
1703 半導体膜
1704 結晶性半導体膜
1705〜1707 半導体層
1708 ゲート絶縁膜
1709〜1711 ゲート電極
1712 レジスト
1713 レジスト
1716 低濃度不純物領域
1717 低濃度不純物領域
1718 レジスト
1720 高濃度不純物領域
1721 絶縁膜
1722〜1724 サイドウォール
1726 レジスト
1727 高濃度不純物領域
1728 高濃度不純物領域
1730 nチャネル型TFT
1731 pチャネル型TFT
1732 nチャネル型TFT
1733 第1の層間絶縁膜
1734 第2の層間絶縁膜
1735〜1739 配線
1741 第3の層間絶縁膜
1742 アンテナ
1745 保護層
1746 溝
1750 接着剤
1751 第2の基板
1752 接着剤
1753 カバー材
2201 筐体
2202 支持台
2203 表示部
2204 スピーカー部
2205 ビデオ入力端子
2211 筐体
2212 表示部
2213 キーボード
2214 外部接続ポート
2215 ポインティングマウス
2221 筐体
2222 表示部
2223 操作キー
2231 筐体
2232 表示部
2233 レンズ
2234 操作キー
2235 シャッター
2241 本体
2242 表示部
2243 筐体
2244 外部接続ポート
2245 リモコン受信部
2246 受像部
2247 バッテリー
2248 音声入力部
2249 操作キー
2250 接眼部
2301 パスポート
2302 無線ICタグ
2311 無線ICタグ
2312 リーダ
2313 アンテナ部
2501 レーザ発振器
2502 シリンドリカルレンズアレイ
2503 ミラー
2504 シリンドリカルレンズ
2505 スリット
2506 投影レンズ
2507 シリンドリカルレンズ
2508 半導体膜
2509 基板
2510 Xステージ
2511 Yステージ
2401 Area near the center (laser beam) 2402
713 N-channel TFT
714 P-channel TFT
715
1010
1013
1024 p-channel TFT
1031
1620
1622 CLK2
1700
1731 p-channel TFT
1732 n-channel TFT
1733 First interlayer insulating
Claims (15)
前記レーザ発振器より射出したレーザビームの強度分布を均一化するビームホモジナイザと、
前記レーザビームに対して前記レーザビームの照射面を相対的に移動する手段とを有するレーザ照射装置。 A laser oscillator that oscillates a laser beam having a spectral width;
A beam homogenizer for uniformizing the intensity distribution of the laser beam emitted from the laser oscillator;
Means for moving the irradiation surface of the laser beam relative to the laser beam.
前記レーザ発振器より射出したレーザビームの強度分布を均一化するビームホモジナイザと、
前記ビームホモジナイザを通過した前記レーザビームを集光するための集光レンズと、
前記レーザビームに対して照射面を相対的に移動する手段とを有するレーザ照射装置。 A laser oscillator that oscillates a laser beam having a spectral width;
A beam homogenizer for uniformizing the intensity distribution of the laser beam emitted from the laser oscillator;
A condenser lens for condensing the laser beam that has passed through the beam homogenizer;
Means for moving the irradiation surface relative to the laser beam.
前記レーザ発振器より射出したレーザビームの強度分布を均一化するビームホモジナイザと、
前記ビームホモジナイザによって強度分布が均一化された前記レーザビームの端部を遮断するスリットと、
前記レーザビームを集光する集光レンズと、
前記スリットで形成されたレーザビームの像を照射面に投影する投影レンズと、
前記レーザビームに対して前記照射面を相対的に移動する手段とを有するレーザ照射装置。 A laser oscillator that oscillates a laser beam having a spectral width;
A beam homogenizer for uniformizing the intensity distribution of the laser beam emitted from the laser oscillator;
A slit for blocking an end of the laser beam whose intensity distribution is made uniform by the beam homogenizer;
A condensing lens for condensing the laser beam;
A projection lens that projects an image of a laser beam formed by the slit onto an irradiation surface;
Means for moving the irradiation surface relative to the laser beam.
前記集光レンズは、凸型シリンドリカルレンズまたは凸型球面レンズであることを特徴とするレーザ照射装置。 In claim 2 and claim 3,
The condensing lens may be a convex cylindrical lens or a convex spherical lens.
前記レーザ発振器とは、サファイア、YAG、セラミックスYAG、セラミックスY2O3、KGW、KYW、Mg2SiO4、YLF、YVO4、またはGdVO4の結晶に、Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Erのうち少なくとも一種のドーパントを添加したレーザ結晶を用いたレーザ発振器であることを特徴とするレーザ照射装置。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
The laser oscillator is a crystal of sapphire, YAG, ceramics YAG, ceramics Y 2 O 3 , KGW, KYW, Mg 2 SiO 4 , YLF, YVO 4 , or GdVO 4 , and Nd, Yb, Cr, Ti, Ho, A laser irradiation apparatus using a laser oscillator using a laser crystal to which at least one dopant of Er is added.
前記レーザビームは、非線形光学素子によって変換された高調波であることを特徴とするレーザ照射装置。 In any one of Claims 1 thru | or 5,
The laser irradiation apparatus, wherein the laser beam is a harmonic converted by a nonlinear optical element.
前記ビームホモジナイザは、シリンドリカルレンズアレイ、ライトパイプ、またはフライアイレンズのいずれかであることを特徴とするレーザ照射装置。 In any one of Claims 1 thru | or 6,
The laser irradiation apparatus, wherein the beam homogenizer is any one of a cylindrical lens array, a light pipe, and a fly-eye lens.
前記第2のレーザビームを照射面に入射し、
前記第2のレーザビームを前記照射面に対して相対的に走査することを特徴とするレーザ照射方法。 A first laser beam emitted from a laser oscillator that oscillates a laser beam having a spectral width is passed through a beam homogenizer to form a second laser beam having a uniform intensity distribution;
The second laser beam is incident on the irradiation surface;
A laser irradiation method, wherein the second laser beam is scanned relative to the irradiation surface.
前記第2のレーザビームを集光レンズを用いて第3のレーザビームとし、
前記第3のレーザビームを照射面に入射し、
前記第3のレーザビームを前記照射面に対して相対的に走査することを特徴とするレーザ照射方法。 A first laser beam emitted from a laser oscillator that oscillates a laser beam having a spectral width is passed through a beam homogenizer to form a second laser beam having a uniform intensity distribution;
The second laser beam is converted into a third laser beam using a condenser lens,
The third laser beam is incident on the irradiation surface;
A laser irradiation method, wherein the third laser beam is scanned relative to the irradiation surface.
前記第2のレーザビームの端部をスリットによって遮断して第3のレーザビームとし、
前記第3のレーザビームを集光レンズおよび投影レンズに通して、前記スリットで形成された前記第3のレーザビームの像を照射面に投影し、
前記レーザビームに対して前記照射面を相対的に走査することを特徴とするレーザ照射方法。 A first laser beam emitted from a laser oscillator that oscillates a laser beam having a spectral width is passed through a beam homogenizer to form a second laser beam having a uniform intensity distribution;
The end of the second laser beam is blocked by a slit to form a third laser beam,
Passing the third laser beam through a condenser lens and a projection lens, and projecting an image of the third laser beam formed by the slit onto an irradiation surface;
A laser irradiation method, wherein the irradiation surface is scanned relative to the laser beam.
前記集光レンズは、凸型シリンドリカルレンズまたは凸型球面レンズを用いることを特徴とするレーザ照射方法。 In claims 9 to 11,
The condensing lens is a laser irradiation method using a convex cylindrical lens or a convex spherical lens.
前記発振波長領域の広いレーザとして、サファイア、YAG、セラミックスYAG、セラミックスY2O3、KGW、KYW、Mg2SiO4、YLF、YVO4、またはGdVO4の結晶に、Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Erのうち少なくとも一種のドーパントを添加したレーザ発振器を用いていることを特徴とするレーザ照射方法。 In any one of Claims 9-12,
As a laser having a wide oscillation wavelength range, a sapphire, YAG, ceramics YAG, ceramics Y 2 O 3 , KGW, KYW, Mg 2 SiO 4 , YLF, YVO 4 , or GdVO 4 crystal may be used with Nd, Yb, Cr, Ti A laser irradiation method using a laser oscillator to which at least one kind of dopant is added.
前記レーザビームは、非線形光学素子によって変換することを特徴とするレーザ照射方法。 In any one of claims 9 to 13,
A laser irradiation method, wherein the laser beam is converted by a nonlinear optical element.
前記ビームホモジナイザは、シリンドリカルレンズアレイ、ライトパイプ、またはフライアイレンズのいずれかを用いることを特徴とするレーザ照射方法。 In any one of claims 9 to 14,
The beam homogenizer uses any one of a cylindrical lens array, a light pipe, and a fly-eye lens.
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