JP4354165B2 - Laser irradiation apparatus and laser irradiation method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、本発明はレーザ光を用いた半導体膜のアニール(結晶化や活性化を含む)の方法及びそれを行うためのレーザ照射装置(レーザと該レーザから出力されるレーザ光を被処理体まで導くための光学系を含む装置)に関する。また本発明はレーザ照射装置を用いた薄膜トランジスタの作製方法及び薄膜トランジスタ、更にそれを備えた液晶装置、EL表示装置その他の表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、薄膜トランジスタを有する表示装置の研究がすすみ、ディスプレイの大型化が進んできた。それに伴いマザーガラスの大面積化が進み、大型基板上に形成された半導体膜に対して、レーザ光による結晶化や活性化(以下、レーザアニールという)が行われてきた。レーザアニールは、加熱炉と比較すると短時間で処理時間をすることができ、量産に適する方法である。
【0003】
レーザアニールを行う場合には、被照射体(具体的には基板面)内でのレーザ照射強度の不均一性が生じることを防止するため、基板の状態を平滑(平坦)なものとする必要があった。しかし実際の基板、特に安価なガラス基板では、平滑性が乏しく、レーザ照射強度が不均一なものとなってしまった。
【0004】
そのため従来のレーザ照射技術においては、レーザ照射装置のステージに被照射体を吸着し平滑な状態として、レーザを照射している(例えば、特許文献1参照)。また、処理室内の圧力差を利用して、基板をあえて変形させた状態で、レーザを照射し、レーザ照射強度の不均一を防止している(例えば、特許文献2参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開平9−63984号公報
【特許文献2】
特開平9−63985号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし実際は、レーザ照射装置の光学系により被照射体(具体的には基板)に垂直方向の収差(レンズなどを通る光線が正しく一点に集まらず、不完全な像ができること)を無視できない場合、被照射体の面内でレーザ照射強度の不均一が生じてしまい、均一なレーザ照射処理を行うことは難しかった。また、収差はレンズ等の配置やレンズの特性により異なるため、各光学系において考慮する必要があった。
【0007】
そしてレーザ照射強度の不均一性により、被照射体である薄膜トランジスタ(以下、単にTFTと表記する)の電気的特性にバラツキが生じてしまった。TFTのバラツキは、表示装置の画素部や駆動回路部で問題となり、強いては表示画面の表示ムラやスジを引き起こしてしまった。
【0008】
そこで本発明は、光学系の収差が低減されるレーザ照射装置及びその方法を提供することを課題とする。また本発明は、収差の低減されるレーザ照射装置により作製されるTFT、更には該TFTを備えるEL表示装置、液晶表示装置その他の表示装置、特にアクティブマトリクス型表示装置を提供することを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を鑑み本発明は、被照射体(被照射物ともいう)を設置する台(以下、設置台という)を光学系の収差に合わせて変形させ、その台に基板を吸着することにより、基板側で光学系の収差を補正することを特徴とする。また、設置台はレーザ照射装置に設けられたステージ上に配置してもよいし、ステージ自体を収差に合わせて変形してもよい。
【0010】
具体的な被照射体は基板上に形成された半導体膜であるが、半導体膜は基板に対して非常に薄い場合が多く、その厚みは無視することができるため、被照射体を基板として説明する。
【0011】
まず本発明は、基板と焦点位置の関係を求める。求めた結果により、設置台を形成し、その上に基板を固定させる。その後、半導体膜の結晶化や活性化を代表とするレーザアニールを行う。設置台は、金属板、プラスチック板等から形成し、収差に基づいて形成された型を用いて作製すればよい。また、設置台は複数箇所に穴を設けるように作製し、複雑な形状を有する設置台と基板とを吸引して密着させ(吸引する手段を有する設置台を吸着板という)、基板表面全体にレーザ光を照射させる。このとき、基板とレーザとが相対的に移動して基板全面にレーザを照射させれば良く、基板に対するレーザの走査速度は10〜100cm/sとする。
【0012】
また収差とは、レンズの種類や配置により異なるため、光学系ごとに測定し、吸着板等を形成することが望ましい。
【0013】
光学系は少なくとも、レーザとレーザを偏向する手段を有している。またレーザ光の焦点がほぼ基板表面内となるように、好ましくは、偏向されたレーザが通過する凸レンズを有する。なお具体的なレーザを偏向する手段は、ガルバノミラー及びポリゴンミラーのいずれかであり、具体的な凸レンズはfθレンズである。
【0014】
また本発明は、求めた収差に対して基板を上下させながら、レーザ照射を行い、光学系の収差を補正することを特徴とする。具体的には、ステージに設けられた振動を与える手段により、周波数0.2〜20Hzの範囲で基板を上下に振動させればよい。このとき、基板とレーザとが相対的に移動して基板全面にレーザを照射させれば良く、基板に対するレーザの走査速度は10〜100cm/sとする。
【0015】
以上のように本発明は、光学系の収差を基板側で補正することにより、レーザ照射強度の不均一さを低減することができる。このように形成されたTFTはレーザ照射のムラがなくなり、TFTの電気的特性のバラツキを低減することが可能となる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【0017】
(実施の形態1)
本実施の形態では、収差を求める方法について、図6〜図8を用いて説明する。なお、レーザと、ガルバノミラーと、fθレンズを有する光学系で測定を行った。
【0018】
まず、連続発振のレーザ光源を加工(変形)して、ビーム長約400μm、ビーム幅約20μmのレーザ光601を形成する。そして加工されたレーザ光を、図6に示すようにガルバノミラー602に入射させ、ガルバノミラーの角度を振ることにより、基板(例えば5インチ基板)604の表面を矢印605に示す方向に往復走査させ、更に基板を移動させることにより、基板全面にレーザを照射させる(以下、スキャンという)。このときガルバノミラーからの距離が基板中心部と基板端部とで異なるため、fθレンズ603を用いて、レーザ光の焦点がほぼ基板表面内となるように補正を行う。
【0019】
スキャン後に基板の表面観察を行ったところ、図7に示すような明暗の同心円パターン、すなわち同心円状のムラが生じていることがわかる。この暗部は、結晶化が良好である部分、すなわち、ほぼ焦点位置が合っている部分である。
【0020】
そしてレーザ光を照射するときの基板の高さを変化させて、すなわち基板を上下させて、図7と同様に基板をスキャンし、図7(a)〜(b)の観察データを得る。それぞれの基板の高さは、(a)は5/6mm、(b)は6/6mm、(c)は7/6mmである。
【0021】
暗部に光学系の焦点が存在するとして、以上のデータを基に基づいて基板の任意の位置における焦点位置を求める。図8(A)は、第1の方向(X軸方向)における基板の中心からの位置と焦点位置との関係をプロットし、便宜上4次関数で近似した結果である。なお、近似は適宜行えばよい。そして図8(A)に示す光学系の収差は単調変化ではなく複雑であることがわかる。同様にして第1の方向と垂直な第2の方向(Y軸方向)の収差を求める。
【0022】
図8(A)のような収差が生じた場合、焦点位置に基板表面が合うように基板側で収差を補正すればよい。
【0023】
収差を補正する手段としては、基板を収差に合わせて変形すればよい。基板を変形する手段には様々な方法が考えられるが、例えば図8(B)に示すような設置台(吸着板)を収差に合わせて設計し、吸着することにより基板を変形させればよい。この吸着板は、図8(A)の結果に基づく形状を有する型を用いて形成し、図8(C)、(D)に示すように吸着するための穴や溝(以下、開口部という)を複数箇所に設けるよう形成すればよい。また図8(D)のように、開口部は基板を下側へ吸引する箇所に多く設ける方が好ましい。もちろん基板を設置するステージ自体を収差に合わせて設計し、基板が変形するように設置しても構わない。特に、基板の変形はプラスチックのように変形が自由な基板に有効である。
【0024】
このように吸着板に基板を固定した状態でスキャンを行う場合、スキャンスピードを10〜100cm/s程度とすることが好ましい。
【0025】
また収差を補正する手段の別の例として、図8(A)の結果に基づいて基板を上下させてもよい。例えば、基板を配置するステージに上下に振動を与える手段(ステージを上下させる手段)を設け、収差に合わせて周波数0.2〜20Hzで基板を上下させればよい。
【0026】
このように基板を上下に振動させながらスキャンを行う場合、スキャンスピードを10〜100cm/s程度とすることが好ましい。
【0027】
以上のように光学系での収差を基板側で補正することにより均一なレーザ照射を行うことができる。そして収差が補正されたレーザ照射方法により作製されるTFTのバラツキを低減することが可能となる。
【0028】
(実施の形態2)
本実施の形態では、吸着板に基板を固定した状態でレーザを照射する例を、図1を用いて説明する。
【0029】
図1(A)に示すようにレーザ照射装置は、レーザ光源100、ガルバノミラー又はポリゴンミラー101、ステージ105を有する。また本実施の形態ではfθレンズ102を基板とガルバノミラー又はポリゴンミラーとの間に設置する。そして実施の形態1のように、図1の光学系における収差を求め、吸着板106を形成し、基板104を固定する。次いでステージ105上に吸着板106に固定された基板104を設置した状態で、線状に加工されたレーザ光を照射する。
【0030】
また本発明のレーザ照射装置は、図1(B)に示すように処理雰囲気を制御してもよい。例えば、減圧状態、窒素雰囲気状態又は酸素雰囲気状態となるように制御された反応室201内に少なくともステージ、吸着板及び基板を配置し、反応室に設けられた窓202を介してレーザ光を照射すればよい。この場合、ミラー203等は反応室外又は反応室内のいずれかに設ければよい。更に、基板上から被照射体の表面(照射面)へ酸素を吹き付けながらレーザを照射してもよい。このようにレーザ照射の雰囲気を制御することにより、基板上に設けられた半導体膜の平坦性を向上することが可能となる。
【0031】
また本発明のスキャン方法として、図2(A)に示すようにレーザ光を第1方向及び第1の方向に垂直な第2方向(X軸及びY軸方向)201に順に走査させて基板全面をスキャンしても、図2(B)に示すようにレーザ光を第1方向202へ走査しながら、基板を第2方向203へ走査させて基板全面をスキャンしても構わない。
【0032】
このときレーザ光の照射面での形状103は、アスペクト比の大きい長方形もしくは長楕円形を有している。本発明では、アスペクト比が2以上(好ましくは10〜100)のものを指し、照射面における形状が矩形状であるレーザ光も含まれる。なお、レーザ光を線状とするのは、被照射体に対して、照射面におい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る。そのため、被照射体に対して十分なアニールが行えるのであれば、矩形状や楕円状であっても、レーザ光の形状は問わない。
【0033】
このとき、パルスレーザや連続発振レーザのレーザ光同士がオーバーラップ領域109を有するように走査することが好ましい。また、一定の面積に複数回、往復走査してレーザを照射してもよい。また、パルスレーザを使用する場合、あるショットの照射面積と、次のショットの照射面積とのオーバーラップ率は50〜98%とするとよい。更に、1ショットの面積に複数回のパルスレーザを照射してもよい。このようにレーザ照射の回数やオーバーラップ率を制御することにより、基板上に設けられた半導体膜の平坦性を向上することが可能となる。
【0034】
以上のように本発明は、光学系の収差を基板側で補正することにより、レーザ照射強度の不均一さを低減することができる。
【0035】
(実施の形態3)
本実施の形態では、被照射物を上下方向に移動させながらレーザを照射する例を、図3を用いて説明する。
【0036】
図1と同様に図3に示すレーザ照射装置は、レーザ光源100、ガルバノミラー又はポリゴンミラー101、ステージ105を有し、更にステージを上下させる手段200が備えられている。また本実施の形態ではfθレンズ102を基板とガルバノミラー又はポリゴンミラーとの間に設置する。そして実施の形態1のように、図3の光学系における収差を求め、それに基づいて、ステージを上下させる手段を制御する。その後、線状に加工されたレーザ光を、図2に示すような走査方法で基板に照射する。
【0037】
また本発明のレーザ照射装置は、図3(B)に示すように処理雰囲気を制御してもよい。例えば、減圧状態、窒素雰囲気状態又は酸素雰囲気状態となるように制御された反応室201内に少なくともステージ、吸着板及び基板を配置し、反応室に設けられた窓202を介してレーザ光を照射すればよい。この場合、ミラー203等は反応室外又は反応室内のいずれかに設ければよい。更に、基板付近から照射面へ酸素を吹き付けながらレーザを照射してもよい。このようにレーザ照射の雰囲気を制御することにより、基板上に設けられた半導体膜の平坦性を向上することが可能となる。
【0038】
以上のように本発明は、光学系の収差を基板側で補正することにより、レーザ照射強度の不均一さを低減することができる。
【0039】
(実施の形態4)
本実施の形態では、絶縁表面上に形成されるTFTの作製方法を、図4、図5を用いて説明する。なお、絶縁表面上には複数のTFTを有しているが、nチャネル型TFT及びpチャネル型TFTを有する駆動回路部とnチャネル型TFTを有する画素部とを有する場合で説明する。
【0040】
まず、図4(A)に示すように、絶縁表面を有する基板401上に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜又は酸化窒化シリコン膜などの絶縁膜の積層からなる下地絶縁膜402を形成する。ここでは下地絶縁膜(下地膜)402として2層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層膜又は2層以上積層させた構造を用いても良い。下地絶縁膜の一層目402aとしては、プラズマCVD法を用い、SiH4、NH3、N2O及びH2を反応ガスとして成膜される酸化窒化シリコン膜を10〜200nm(好ましくは50〜100nm)形成する。ここでは、膜厚50nmの酸化窒化シリコン膜を形成する。次いで、下地絶縁膜のニ層目402bとしては、プラズマCVD法を用い、SiH4及びN2Oを反応ガスとして成膜される酸化窒化シリコン膜を50〜200nm(好ましくは100〜150nm)の厚さに積層形成する。ここでは、膜厚100nmの酸化窒化シリコン膜を形成する。
【0041】
次いで、下地膜402上に半導体膜を形成する。半導体膜は、非晶質構造を有する半導体膜を公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、又はプラズマCVD法等)により成膜する。なお、半導体膜の材料に限定はないが、好ましくはシリコン又はシリコンゲルマニウム合金などで形成すると良い。その後、本発明のレーザ照射装置を用いて結晶化処理(レーザ結晶化)を行う。また、ニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化の後、レーザを照射したり、熱結晶化法と合わせて結晶化を行ったりして、結晶化を促進させると好ましい。なお本実施の形態では、図1に示すように吸着板に基板401を吸引した状態で、レーザ照射を行う。もちろん実施の形態1乃至3のいずれに記載の方法を用いてレーザ照射を行ってもよい。
【0042】
また、結晶化の条件は実施者が適宣選択するものであるが、エキシマレーザーを用いる場合はパルス発振周波数30Hzとし、レーザーエネルギー密度を100〜400mJ/cm2(代表的には200〜300mJ/cm2)とする。また、YAGレーザを用いる場合にはその第2高調波を用いパルス発振周波数1〜10kHzとし、レーザーエネルギー密度を300〜600mJ/cm2(代表的には350〜500mJ/cm2)とすると良い。そして幅100〜1000μm、例えば400μmで線状に集光したレーザ光を基板全面に渡って照射し、この時の線状レーザ光の重ね合わせ率(オーバーラップ率)を50〜98%として行えばよい。
【0043】
その後図4(B)に示すように、結晶化された半導体膜を所望の形状にパターニングし、島状の半導体膜405を形成する。この半導体膜の厚さは25〜80nm(好ましくは30〜60nm)の厚さで形成する。このとき必要に応じて、結晶化した半導体膜405にボロンを添加した(チャネルドープ)後にパターニングしてもよい。そして、例えば、熱酸化法や、プラズマCVD法により、半導体膜405上にゲート絶縁膜として機能する絶縁膜406を40〜150nmで形成する。
本実施の形態では、プラズマCVD法により115nmの厚さで酸化窒化シリコン膜(組成比Si=32%、O=59%、N=7%、H=2%)で形成する。勿論、ゲート絶縁膜は酸化窒化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層又は積層構造として用いても良い。
【0044】
次いで、ゲート絶縁膜406上に膜厚20〜100nmの第1の導電膜と、膜厚100〜400nmの第2の導電膜とを積層して形成する。本実施の形態では、ゲート絶縁膜406上に膜厚50nmの窒化タンタル膜、膜厚370nmのタングステン膜を順次積層して形成した。第1の導電膜及び第2の導電膜はTa、W、Ti、Mo、Al、Cuから選ばれた元素、又は前記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。また、第1の導電膜及び第2の導電膜としてリン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、AgPdCu合金を用いてもよい。また、2層構造に限定されず、例えば、膜厚50nmのタングステン膜、膜厚500nmのアルミニウムとシリコンの合金(Al−Si)膜、膜厚30nmの窒化チタン膜を順次積層した3層構造としてもよい。また、3層構造とする場合、第1の導電膜のタングステンに代えて窒化タングステンを用いてもよいし、第2の導電膜のアルミニウムとシリコンの合金(Al−Si)膜に代えてアルミニウムとチタンの合金膜(Al−Ti)を用いてもよいし、第3の導電膜の窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。また、単層構造であってもよい。
【0045】
その後、以下に示す手順でパターニングを行って図4(C)に示す第1の導電膜407及び第2の導電膜408が積層した各ゲート電極及び各配線(図示しない)を形成する。まず、レジストからなるマスクを形成した後、第1のエッチング及び第2のエッチングを行う。第1のエッチングの条件は、エッチング用ガスにCF4とCl2とO2とを用い、それぞれのガス流量比を25/25/10sccmとし、1Paの圧力でコイル型の電極に700WのRF(13.56MHz)電力を投入し、基板側(試料ステージ)に150WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。このエッチング条件によりW膜のみをエッチングして端部を角度が15〜45°のテーパー形状とする。
【0046】
この後、レジストからなるマスクを除去せずに第2のエッチングを行う。第2のエッチングの条件は、エッチング用ガスにCF4とCl2とを用い、それぞれのガス流量比を30/30sccmとし、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入し、基板側(試料ステージ)にも20WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。第2のエッチングの条件ではW膜及びTaN膜とも同程度にエッチングされ、第1の導電膜407及び第2の導電膜408とが積層したゲート電極が形成される。
【0047】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第3のエッチングを行う。ここでは、第3のエッチングの条件は、エッチング用ガスにCF4とCl2とを用い、それぞれのガス流量比を30/30sccmとし、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF13.56MHz電力を投入し、基板側(試料ステージ)にも20WのRF13.56MHz電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。
【0048】
この後、レジストからなるマスクを除去せずに第4のエッチングを行う。第4のエッチングの条件は、エッチング用ガスにCF4とCl2とO2とを用い、それぞれのガス流量比を20/20/20sccmとし、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入し、基板側(試料ステージ)にも20WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。この第3のエッチング及び第4のエッチングにより、W膜及びTaN膜を異方性エッチングする。また、エッチングガスに酸素を含ませることにより、W膜とTaN膜とのエッチング速度に差をつけ、W膜のエッチング速度をTaN膜のエッチング速度よりも速くする。また、図示しないが、第1の導電層で覆われていないゲート絶縁膜はエッチングされ薄くなる。この段階で図4(D)に示すような、第1の導電層(TaN膜)407’を下層とし、第2の導電層(W膜)408’を上層とするゲート電極及び配線(図示しない)が形成される。
【0049】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに、ゲート電極をマスクとして半導体膜に導電型を付与する不純物元素を添加する第1のドーピング処理を行う。第1のドーピング処理はイオンドープ法又はイオン注入法で行えば良い。n型を付与する不純物元素として、典型的にはリン(P)又は砒素(As)を用いる。自己整合的に第1の不純物領域410が形成される。第1の不純物領域には1×1020〜1×1021/cm3の濃度範囲でn型を付与する不純物元素が添加される。
【0050】
次いで、図4(E)に示すように、pチャネル型TFT及び画素部のnチャネル型TFTの一部に新たなレジストからなるマスク412を設け、第2のドーピング処理を行う。第2のドーピング処理はイオンドープ法、又はイオン注入法で行えばよい。本実施の形態では、イオンドープ法を用い、フォスフィン(PH3)を水素で5%に希釈したガスを流量30sccmとし、ドーズ量を1.5×1014atoms/cm2とし、加速電圧を90keVとして行う。レジストからなるマスクと第1の導電層とがマスクとなり、第2のドーピング処理により、ゲート電極と重なる第2の不純物領域411が形成される。第2の不純物領域411には1×1016〜1×1017/cm3の濃度範囲でn型を付与する不純物元素が添加される。
【0051】
次いで図5(H)に示すように、レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスク413を形成して第3のドーピング処理を行う。第3のドーピング処理により、pチャネル型TFTを形成する半導体層を形成する半導体層にp型の導電型を付与する不純物元素(ボロンなど)が添加された不純物領域を形成する。また、nチャネル型TFTと同様にゲート電極と重なる第3の不純物領域と、ゲート電極と重ならない第4の不純物領域とが形成される。なお不純物領域は先の工程でリン(P)が添加された領域となっているが、p型を付与する不純物元素の濃度がその1.5〜3倍添加されているため導電型はp型となっている。
【0052】
以上までの工程で、それぞれの半導体層にn型又はp型の導電型を有する不純物領域が形成される。
【0053】
不純物領域を形成した後、加熱炉又はレーザ光を用いて不純物元素の活性化を行う。本実施の形態では、図1又は図3に示すレーザ照射装置を用いてレーザ活性化を行う。特に、YAGレーザの第2高調波を照射して活性化させてもよく、YAGレーザはメンテナンスが少ないため好ましい活性化手段である。なおレーザ照射による活性化に変えて加熱処理又は強光の照射を行ってもよく、更にこれらの活性化手段を合わせて用いてもよい。例えば、室温〜300℃の雰囲気中において、表面又は裏面からエキシマレーザーを用いて不純物元素を活性化させると好ましい。このとき、活性化と同時にゲート絶縁膜へのプラズマダメージやゲート絶縁膜と半導体層との界面へのプラズマダメージを回復することができる。
【0054】
次いで図5(G)に示すように、酸化窒化シリコン膜、酸化シリコンなどの絶縁膜からなる第1のパッシベーション膜414を形成する。本実施の形態ではプラズマCVD法を用いて、酸化窒化シリコン膜を100nmの厚さに形成する。その後、クリーンオーブンを用いて、300〜550℃で1〜12時間加熱し、半導体膜の水素化を行う。本実施の形態では、窒素雰囲気中で410℃、1時間加熱する。この工程は、第1のパッシベーション膜414に含まれる水素により、半導体層のダングリングボンドを終端することができる。また、水素化と共に上述の不純物領域の活性化処理を同時に行うこともできる。
【0055】
その後図5(H)に示すように、第1のパッシベーション膜414上に有機絶縁物材料からなる層間絶縁膜415を形成する。有機絶縁物材料として、ポジ型感光性有機樹脂又はネガ型感光性有機樹脂を用いることができる。本実施の形態では層間絶縁膜として、厚さ1.05μmの感光性アクリル樹脂膜を形成する。その後、層間絶縁膜415上に窒化絶縁膜(代表的には、窒化珪素膜又は窒化酸化珪素膜)からなる第2のパッシベーション膜416を形成する。本実施の形態では第2のパッシベーション膜416に窒化珪素膜を用いる。成膜条件としては、高周波放電によるスパッタ法で、シリコンターゲットを用い、スパッタガスとして窒素気体を用いればよい。圧力は適宜設定すれば良いが、0.5〜1.0Pa、放電電力は2.5〜3.5KW、成膜温度は室温(25℃)〜250℃の範囲内であればよい。このように窒化絶縁膜からなる第2のパッシベーション膜を形成することにより、第1の層間絶縁膜から発生する脱ガスを抑制することができる。
【0056】
その後図5(I)に示すように、層間絶縁膜415及び第2のパッシベーション膜416のパターニング及びエッチングを行い、曲率(なだらかな内壁)を有する第1の開口部を形成する。このように曲率を有する開口部を形成することは、後に形成する電極の被覆率(カバレッジ)がよくなるという効果がある。このときのエッチング処理は、ドライエッチング処理でもウエットエッチング処理でもよい。なお、本実施の形態では、CF4とO2とH2との混合ガスを用いたドライエッチングにより第2のパッシベーション膜415及び第1の層間絶縁膜414をエッチングし開口部を形成する。次いで同一の処理装置において、CHF3とArとの混合ガスを用いたドライエッチングにより第1のパッシベーション膜414及びゲート絶縁膜406をエッチングし開口部を形成する。
【0057】
次に、開口部に金属膜を形成し、金属膜をエッチングしてソース電極及びドレイン電極、各配線(図示しない)を形成する。金属膜は、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。なお本実施の形態では、チタン膜/チタンーアルミニウム合金膜/チタン膜(Ti/Al−Si/Ti)をそれぞれ100/350/100nmに積層したのち、所望の形状にパターニング及びエッチングしてソース電極、ドレイン電極416及び各配線(図示しない)を形成する。
【0058】
その後、電極(EL表示装置の場合は陽極又は陰極となり、液晶表示装置の場合は画素電極となる)を形成する。電極には、ITO、SnO2等の透明導電膜を用いたり、反射型の液晶表示装置の場合はAl等の金属膜を用いたりすることができる。なお本実施の形態では、ITOを110nm成膜し、所望の形状にエッチングすることで電極417を形成する。
【0059】
以上のような工程により、絶縁表面上にレーザ照射によるムラが低減されたTFTを備えるアクティブマトリクス基板が完成する。
【0060】
このように形成されたアクティブマトリクス基板は、液晶表示装置、EL表示装置その他の表示装置の駆動回路部や画素部に用いることができる。
【0061】
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明のレーザ処理装置を用いてレーザアニールを行ったTFTと発光素子又は液晶素子とを備えた電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機又は電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDigital Versatile Disc(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置)などが挙げられる。それら電子機器の具体例を図9に示す。
【0062】
図9(A)は表示装置であり、筐体2001、支持台2002、表示部2003、スピーカー部2004、ビデオ入力端子2005等を含む。本発明により形成されるTFTを備えた発光素子又は液晶素子は表示部2003に用いることができる。なお、表示装置は、パソコン用、TV放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用発光装置が含まれる。
【0063】
図9(B)はデジタルスチルカメラであり、本体2101、表示部2102、受像部2103、操作キー2104、外部接続ポート2105、シャッター2106等を含む。本発明により形成されるTFTを備えた発光素子又は液晶素子は表示部2102に用いることができる。
【0064】
図9(C)はノート型パーソナルコンピュータであり、本体2201、筐体2202、表示部2203、キーボード2204、外部接続ポート2205、ポインティングマウス2206等を含む。本発明により形成されるTFTを備えた発光素子又は液晶素子は表示部2203に用いることができる。
【0065】
図9(D)はモバイルコンピュータであり、本体2301、表示部2302、スイッチ2303、操作キー2304、赤外線ポート2305等を含む。本発明により形成されるTFTを備えた発光素子又は液晶素子は表示部2302に用いることができる。
【0066】
図9(E)は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置(具体的にはDVD再生装置)であり、本体2401、筐体2402、表示部A2403、表示部B2404、記録媒体(DVD等)読み込み部2405、操作キー2406、スピーカー部2407等を含む。表示部A2403は主として画像情報を表示し、表示部B2404は主として文字情報を表示するが、本発明により形成されるTFTを備えた発光素子又は液晶素子は表示部A、B2403、2404に用いることができる。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。
【0067】
図9(F)はビデオカメラであり、本体2601、表示部2602、筐体2603、外部接続ポート2604、リモコン受信部2605、受像部2606、バッテリー2607、音声入力部2608、操作キー2609等を含む。本発明により形成されるTFTを備えた発光素子又は液晶素子は表示部2602に用いることができる。
【0068】
図9(G)は携帯電話であり、本体2701、筐体2702、表示部2703、音声入力部2704、音声出力部2705、操作キー2706、外部接続ポート2707、アンテナ2708等を含む。本発明により形成されるTFTを備えた発光素子又は液晶素子は表示部2703に用いることができる。なお、表示部2703は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電流を抑えることができる。
【0069】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。
【0070】
(実施の形態6)
実施の形態5において示した電子機器には、発光素子又は液晶素子が封止された状態にあるパネルに、コントローラ、電源回路等を含むICが実装された状態にあるモジュールが搭載されている。モジュールとパネルは、共に表示装置の一形態に相当する。本実施の形態では、モジュールの具体的な構成について説明する。
【0071】
図10(A)に、コントローラ1001及び電源回路1002がパネル1000に実装されたモジュールの外観図を示す。パネル1000には、発光素子が各画素に設けられた画素部1003と、前記画素部1003が有する画素を選択する走査線駆動回路1004と、選択された画素に信号を供給する信号線駆動回路1005とが設けられている。
【0072】
またプリント基板1006にはコントローラ1001、電源回路1002が設けられており、コントローラ1001又は電源回路1002から出力された各種信号及び電源電圧は、FPC1007を介してパネル1000の画素部1003、走査線駆動回路1004、信号線駆動回路1005に供給される。
【0073】
プリント基板1006への電源電圧及び各種信号は、複数の入力端子が配置されたインターフェース(I/F)部1008を介して供給される。
【0074】
なお、本実施の形態ではパネル1000にプリント基板1006がFPCを用いて実装されているが、必ずしもこの構成に限定されない。COG(Chip on Glass)方式を用い、コントローラ1001、電源回路1002をパネル1000に直接実装させるようにしても良い。
【0075】
また、プリント基板1006において、引きまわしの配線間に形成される容量や配線自体が有する抵抗等によって、電源電圧や信号にノイズがのったり、信号の立ち上がりが鈍ったりすることがある。そこで、プリント基板1006にコンデンサ、バッファ等の各種素子を設けて、電源電圧や信号にノイズがのったり、信号の立ち上がりが鈍ったりするのを防ぐようにしても良い。
【0076】
図10(B)に、プリント基板1006の構成をブロック図で示す。インターフェース1008に供給された各種信号と電源電圧は、コントローラ1001と、電源電圧1002に供給される。
【0077】
コントローラ1001は、位相ロックドループ(PLL:Phase Locked Loop)1010と、制御信号生成部1011と、必要に応じてA/Dコンバータ1009及びSRAM(Static Random Access Memory)1012、1013とを備えている。なお、必要に応じて備えるとは、入力される信号がアナログ信号又はデジタル信号の場合や、パネルの画素構成がアナログ信号又はデジタル信号のいずれかにより制御させる場合によって適宜設けるためである。なお、SRAMの代わりに、SDRAMや、高速でデータの書き込みや読み出しが可能であるならばDRAM(Dynamic Random Access Memory)も用いることが可能である。
【0078】
インターフェース1008を介して供給されたビデオ信号は、A/Dコンバータ1009においてパラレル−シリアル変換され、R、G、Bの各色に対応するビデオ信号として制御信号生成部1011に入力される。また、インターフェース1008を介して供給された各種信号をもとに、A/Dコンバータ1009においてHsync信号、Vsync信号、クロック信号CLK、交流電圧(AC Cont)が生成され、制御信号生成部1011に入力される
【0079】
位相ロックドループ1010では、インターフェース1008を介して供給される各種信号の周波数と、制御信号生成部1011の動作周波数の位相とを合わせる機能を有している。制御信号生成部1011の動作周波数は、インターフェース1008を介して供給された各種信号の周波数と必ずしも同じではないが、互いに同期するように制御信号生成部811の動作周波数を位相ロックドループ1010において調整する。
【0080】
制御信号生成部1011に入力された信号がビデオ信号の場合、一旦SRAM1012、1013に書き込まれ、保持される。制御信号生成部1011では、SRAM1012に保持されている全ビットのビデオ信号のうち、全画素に対応するビデオ信号を1ビット分づつ読み出し、パネル1000の信号線駆動回路1005に供給する。
【0081】
また制御信号生成部1011では、各ビットの、発光素子が発光する期間に関する情報を、パネル1000の走査線駆動回路1004に供給する。
【0082】
また電源回路1002は所定の電源電圧を、パネル1000の信号線駆動回路1005、走査線駆動回路1004及び画素部1003に供給する。
【0083】
次に電源回路1002の詳しい構成について、図11を用いて説明する。本実施の形態の電源回路1002は、4つのスイッチングレギュレータコントロール1060を用いたスイッチングレギュレータ1054と、シリーズレギュレータ1055とからなる。
【0084】
一般的にスイッチングレギュレータは、シリーズレギュレータに比べて小型、軽量であり、降圧だけでなく昇圧や正負反転することも可能である。一方シリーズレギュレータは、降圧のみに用いられるが、スイッチングレギュレータに比べて出力電圧の精度は良く、リプルやノイズはほとんど発生しない。本実施の形態の電源回路1002では、両者を組み合わせて用いる。
【0085】
図11に示すスイッチングレギュレータ1054は、スイッチングレギュレータコントロール(SWR)1060と、アテニュエイター(減衰器:ATT)1061と、トランス(T)1062と、インダクター(L)1063と、基準電源(Vref)1064と、発振回路(OSC)1065、ダイオード1066と、バイポーラトランジスタ1067と、可変抵抗1068と、容量1069とを有している。
【0086】
スイッチングレギュレータ1054において外部のLiイオン電池(3.6V)等の電圧が変換されることで、陰極に与えられる電源電圧と、スイッチングレギュレータ1054に供給される電源電圧が生成される。
【0087】
またシリーズレギュレータ1055は、バンドギャップ回路(BG)1070と、アンプ1071と、オペアンプ1072と、電流源1073と、可変抵抗1074と、バイポーラトランジスタ1075とを有し、スイッチングレギュレータ1054において生成された電源電圧が供給されている。
【0088】
シリーズレギュレータ1055では、スイッチングレギュレータ1054において生成された電源電圧を用い、バンドギャップ回路1070において生成された一定の電圧に基づいて、各色の発光素子の陽極に電流を供給するための配線(電流供給線)に与える直流の電源電圧を生成する。
【0089】
なお電流源1073は、ビデオ信号の電流が画素に書き込まれる駆動方式の場合に用いる。この場合、電流源1073において生成された電流は、パネル1000の信号線駆動回路1005に供給される。なお、ビデオ信号の電圧が画素に書き込まれる駆動方式の場合には、電流源1073は必ずしも設ける必要はない。
【0090】
なお、スイッチングレギュレータ、OSC、アンプ、オペアンプは、本発明の作製方法を用いて形成することが可能である。
【0091】
【発明の効果】
本発明は、光学系の収差を基板側で補正することにより、レーザ照射強度の不均一さを低減することができる。このように形成されたTFTはレーザ照射のムラがなくなり、TFTの電気的特性のバラツキを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のレーザ照射方法を示す図。
【図2】 本発明のレーザ照射方法を示す図。
【図3】 本発明のレーザ照射方法を示す図。
【図4】 本発明のレーザ照射方法を用いた薄膜トランジスタの作製方法を示す図。
【図5】 本発明のレーザ照射方法を用いた薄膜トランジスタの作製方法を示す図。
【図6】 本発明のレーザ照射方法を示す図。
【図7】 本発明により求めた照射ムラを示す図。
【図8】 本発明の吸着板を示す図。
【図9】 本発明の電子機器を示す図。
【図10】 本発明の電子機器を示す図。
【図11】 本発明の電源回路を示す図。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of annealing (including crystallization and activation) of a semiconductor film using a laser beam and a laser irradiation apparatus for performing the method (processing a laser and a laser beam output from the laser). Device including an optical system for guiding to the body). The present invention also relates to a method for manufacturing a thin film transistor using a laser irradiation apparatus, a thin film transistor, and a liquid crystal including the thin film transistor. apparatus, The present invention relates to an EL display device and other display devices.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a display device having a thin film transistor has been studied, and the display has been increased in size. Along with this, the area of the mother glass has been increased, and crystallization and activation (hereinafter referred to as laser annealing) with a laser beam have been performed on a semiconductor film formed on a large substrate. Laser annealing is a method suitable for mass production because it can be processed in a shorter time than a heating furnace.
[0003]
When performing laser annealing, it is necessary to make the substrate state smooth (flat) in order to prevent non-uniformity of the laser irradiation intensity in the irradiated object (specifically, the substrate surface). was there. However, an actual substrate, particularly an inexpensive glass substrate, has poor smoothness and has a non-uniform laser irradiation intensity.
[0004]
For this reason, in the conventional laser irradiation technique, the irradiated object is attracted to the stage of the laser irradiation apparatus and is irradiated in a smooth state (see, for example, Patent Document 1). In addition, laser irradiation is performed in a state where the substrate is intentionally deformed using a pressure difference in the processing chamber to prevent nonuniformity in laser irradiation intensity (see, for example, Patent Document 2).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-9-63984
[Patent Document 2]
JP-A-9-63985
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in reality, when the optical system of the laser irradiation device cannot ignore the aberration in the direction perpendicular to the irradiated object (specifically, the substrate) (the rays passing through the lens etc. do not gather correctly at one point and an incomplete image can be formed) Inhomogeneity of the laser irradiation intensity occurs within the surface of the irradiated object, making it difficult to perform uniform laser irradiation processing. Kak It was. In addition, since the aberration varies depending on the arrangement of the lens and the characteristics of the lens, it has to be considered in each optical system.
[0007]
Due to the non-uniformity of the laser irradiation intensity, the electrical characteristics of thin film transistors (hereinafter simply referred to as TFTs), which are objects to be irradiated, vary. The variation in TFT has become a problem in the pixel portion and the drive circuit portion of the display device, and has caused display unevenness and streaks on the display screen.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to provide a laser irradiation apparatus and method for reducing the aberration of an optical system. It is another object of the present invention to provide a TFT manufactured by a laser irradiation apparatus with reduced aberrations, an EL display device including the TFT, a liquid crystal display device and other display devices, particularly an active matrix display device. To do.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In view of the above-described problems, the present invention deforms a table (hereinafter referred to as an installation table) on which an object to be irradiated (also referred to as an object to be irradiated) according to the aberration of the optical system, and adsorbs the substrate to the table. It is characterized in that the aberration of the optical system is corrected on the substrate side. Further, the installation base may be disposed on a stage provided in the laser irradiation apparatus, or the stage itself may be deformed according to the aberration.
[0010]
The specific object to be irradiated is a semiconductor film formed on the substrate, but the semiconductor film is often very thin relative to the substrate, and its thickness can be ignored. To do.
[0011]
First, the present invention obtains the relationship between the substrate and the focal position. Based on the obtained result, an installation table is formed, and the substrate is fixed thereon. Thereafter, laser annealing typified by crystallization and activation of the semiconductor film is performed. The installation base may be formed from a metal plate, a plastic plate, or the like, and a mold formed based on the aberration. In addition, the installation base is made so that holes are provided at a plurality of locations, and the installation base having a complicated shape and the substrate are sucked and brought into close contact (the installation base having a suction means is called an adsorption plate), and the entire surface of the substrate is placed. Irradiate with laser light. At this time, the substrate and the laser are relatively moved so that the entire surface of the substrate is irradiated with the laser, and the laser scanning speed with respect to the substrate is set to 10 to 100 cm / s.
[0012]
Since aberration differs depending on the type and arrangement of lenses, it is desirable to measure each optical system and form a suction plate or the like.
[0013]
The optical system has at least a laser and a means for deflecting the laser. Further, it preferably has a convex lens through which the deflected laser passes so that the focal point of the laser beam is substantially within the substrate surface. The specific means for deflecting the laser is either a galvanometer mirror or a polygon mirror, and the specific convex lens is an fθ lens.
[0014]
Further, the present invention is characterized by correcting the aberration of the optical system by performing laser irradiation while raising and lowering the substrate with respect to the obtained aberration. Specifically, the substrate may be vibrated up and down within a frequency range of 0.2 to 20 Hz by means for applying vibration provided on the stage. At this time, the substrate and the laser are relatively moved so that the entire surface of the substrate is irradiated with the laser, and the laser scanning speed with respect to the substrate is set to 10 to 100 cm / s.
[0015]
As described above, according to the present invention, the unevenness of the laser irradiation intensity can be reduced by correcting the aberration of the optical system on the substrate side. The TFT formed in this manner has no unevenness in laser irradiation, and variation in the electrical characteristics of the TFT can be reduced.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that in all the drawings for describing the embodiments, the same portions or portions having similar functions are denoted by the same reference numerals, and repetitive description thereof is omitted.
[0017]
(Embodiment 1)
In this embodiment, a method for obtaining aberration will be described with reference to FIGS. Note that the measurement was performed using an optical system having a laser, a galvanometer mirror, and an fθ lens.
[0018]
First, a continuous wave laser light source is processed (deformed) to form a
[0019]
When the surface of the substrate is observed after scanning, it can be seen that a bright and dark concentric pattern as shown in FIG. 7, that is, concentric unevenness occurs. This dark portion is a portion where crystallization is good, that is, a portion where the focal position is substantially in alignment.
[0020]
Then, the height of the substrate when the laser beam is irradiated is changed, that is, the substrate is moved up and down, and the substrate is scanned in the same manner as in FIG. 7 to obtain the observation data of FIGS. The height of each substrate is 5/6 mm in (a), 6/6 mm in (b), and 7/6 mm in (c).
[0021]
Assuming that the focus of the optical system exists in the dark part, the focus position at an arbitrary position of the substrate is obtained based on the above data. FIG. 8A is a result of plotting the relationship between the position from the center of the substrate and the focal position in the first direction (X-axis direction) and approximating with a quartic function for convenience. The approximation may be performed as appropriate. It can be seen that the aberration of the optical system shown in FIG. 8A is not monotonous but complicated. Similarly, the aberration in the second direction (Y-axis direction) perpendicular to the first direction is obtained.
[0022]
When the aberration as shown in FIG. 8A occurs, the aberration may be corrected on the substrate side so that the substrate surface matches the focal position.
[0023]
As means for correcting the aberration, the substrate may be deformed according to the aberration. Various methods can be considered as means for deforming the substrate. For example, an installation table (suction plate) as shown in FIG. 8B may be designed according to the aberration, and the substrate may be deformed by suction. . This suction plate is formed using a mold having a shape based on the result of FIG. 8A, and holes and grooves for suction (hereinafter referred to as openings) as shown in FIGS. 8C and 8D. ) May be provided at a plurality of locations. Further, as shown in FIG. 8D, it is preferable to provide a large number of openings at locations where the substrate is sucked downward. Of course, the stage on which the substrate is placed may be designed according to the aberration, and may be placed so that the substrate is deformed. In particular, the deformation of the substrate is effective for a substrate that can be freely deformed, such as plastic.
[0024]
Thus, when scanning is performed with the substrate fixed to the suction plate, the scan speed is preferably about 10 to 100 cm / s.
[0025]
As another example of means for correcting aberrations, the substrate may be moved up and down based on the result of FIG. For example, a means for vertically vibrating (a means for moving the stage up and down) is provided on the stage on which the substrate is arranged, and the substrate may be moved up and down at a frequency of 0.2 to 20 Hz in accordance with the aberration.
[0026]
Thus, when scanning is performed while vibrating the substrate up and down, the scan speed is preferably about 10 to 100 cm / s.
[0027]
As described above, uniform laser irradiation can be performed by correcting aberrations in the optical system on the substrate side. Then, it is possible to reduce variations in TFTs manufactured by a laser irradiation method in which aberrations are corrected.
[0028]
(Embodiment 2)
In this embodiment, an example in which laser irradiation is performed with a substrate fixed to an adsorption plate will be described with reference to FIG.
[0029]
As shown in FIG. 1A, the laser irradiation apparatus includes a
[0030]
Further, the laser irradiation apparatus of the present invention may control the processing atmosphere as shown in FIG. For example, at least a stage, an adsorption plate, and a substrate are arranged in a
[0031]
Further, as a scanning method of the present invention, as shown in FIG. 2A, the laser beam is sequentially scanned in a first direction and a second direction (X-axis and Y-axis direction) 201 perpendicular to the first direction. Even when scanning is performed, the entire surface of the substrate may be scanned by scanning the substrate in the
[0032]
At this time, the
[0033]
At this time, it is preferable to scan so that the laser beams of the pulse laser and the continuous wave laser have the
[0034]
As described above, according to the present invention, the unevenness of the laser irradiation intensity can be reduced by correcting the aberration of the optical system on the substrate side.
[0035]
(Embodiment 3)
In this embodiment, an example in which laser irradiation is performed while moving an object to be irradiated in the vertical direction will be described with reference to FIGS.
[0036]
Similar to FIG. 1, the laser irradiation apparatus shown in FIG. 3 includes a
[0037]
Further, the laser irradiation apparatus of the present invention may control the processing atmosphere as shown in FIG. For example, at least a stage, an adsorption plate, and a substrate are arranged in a
[0038]
As described above, according to the present invention, the unevenness of the laser irradiation intensity can be reduced by correcting the aberration of the optical system on the substrate side.
[0039]
(Embodiment 4)
In this embodiment, a method for manufacturing a TFT formed over an insulating surface will be described with reference to FIGS. Although a plurality of TFTs are provided on the insulating surface, a case where a driver circuit portion having an n-channel TFT and a p-channel TFT and a pixel portion having an n-channel TFT are described.
[0040]
First, as illustrated in FIG. 4A, a
[0041]
Next, a semiconductor film is formed over the
[0042]
The crystallization conditions are appropriately selected by the practitioner. When an excimer laser is used, the pulse oscillation frequency is 30 Hz, and the laser energy density is 100 to 400 mJ / cm. 2 (Typically 200-300mJ / cm 2 ). When a YAG laser is used, the second harmonic is used and the pulse oscillation frequency is 1 to 10 kHz, and the laser energy density is 300 to 600 mJ / cm. 2 (Typically 350-500mJ / cm 2 ) Then, when the laser beam condensed linearly with a width of 100 to 1000 μm, for example, 400 μm is irradiated over the entire surface of the substrate, the superposition ratio (overlap ratio) of the linear laser light at this time is 50 to 98%. Good.
[0043]
After that, as illustrated in FIG. 4B, the crystallized semiconductor film is patterned into a desired shape, so that an island-shaped
In this embodiment mode, a silicon oxynitride film (composition ratio: Si = 32%, O = 59%, N = 7%, H = 2%) is formed with a thickness of 115 nm by a plasma CVD method. Needless to say, the gate insulating film is not limited to the silicon oxynitride film, and another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a stacked structure.
[0044]
Next, a first conductive film with a thickness of 20 to 100 nm and a second conductive film with a thickness of 100 to 400 nm are stacked over the
[0045]
After that, patterning is performed in the following procedure to form each gate electrode and each wiring (not shown) in which the first
[0046]
Thereafter, the second etching is performed without removing the resist mask. The second etching condition is that the etching gas is CF. Four And Cl 2 The gas flow ratio is 30/30 sccm, 500 W of RF (13.56 MHz) power is applied to the coil-type electrode at a pressure of 1 Pa, and 20 W of RF (13.56 MHz) is also applied to the substrate side (sample stage). ) Apply power and apply a substantially negative self-bias voltage. Under the second etching conditions, both the W film and the TaN film are etched to the same extent, and a gate electrode in which the first
[0047]
Next, a third etching is performed without removing the resist mask. Here, the third etching condition is that the etching gas is CF. Four And Cl 2 The gas flow ratio is 30/30 sccm and 500 W of RF13.56 MHz power is applied to the coil-type electrode at a pressure of 1 Pa, and 20 W of RF13.56 MHz power is also applied to the substrate side (sample stage). Then, a substantially negative self-bias voltage is applied.
[0048]
Thereafter, the fourth etching is performed without removing the resist mask. The fourth etching condition is that the etching gas is CF. Four And Cl 2 And O 2 The gas flow ratio is 20/20/20 sccm, and 500 W of RF (13.56 MHz) power is applied to the coil-type electrode at a pressure of 1 Pa, and 20 W of RF ( 13.56MHz) Apply power and apply a substantially negative self-bias voltage. The W film and the TaN film are anisotropically etched by the third etching and the fourth etching. Also, by including oxygen in the etching gas, the etching rate of the W film and the TaN film is differentiated, and the etching rate of the W film is made faster than the etching rate of the TaN film. Although not shown, the gate insulating film not covered with the first conductive layer is etched and thinned. At this stage, as shown in FIG. 4D, a gate electrode and wiring (not shown) having the first conductive layer (TaN film) 407 ′ as a lower layer and the second conductive layer (W film) 408 ′ as an upper layer. ) Is formed.
[0049]
Next, without removing the resist mask, a first doping process is performed in which an impurity element imparting conductivity is added to the semiconductor film using the gate electrode as a mask. The first doping process may be performed by an ion doping method or an ion implantation method. Typically, phosphorus (P) or arsenic (As) is used as the impurity element imparting n-type conductivity. A first impurity region 410 is formed in a self-aligning manner. The first impurity region has 1 × 10 20 ~ 1x10 twenty one /cm Three An impurity element imparting n-type is added in a concentration range of.
[0050]
Next, as shown in FIG. 4E, a
[0051]
Next, as shown in FIG. 5H, after removing the resist mask, a new resist
[0052]
Through the above steps, impurity regions having n-type or p-type conductivity are formed in each semiconductor layer.
[0053]
After the impurity region is formed, the impurity element is activated using a heating furnace or laser light. In the present embodiment, FIG. Figure Laser activation is performed using the laser irradiation apparatus shown in FIG. In particular, it may be activated by irradiating the second harmonic of a YAG laser, and the YAG laser is a preferred activation means because it requires less maintenance. Note that heat treatment or strong light irradiation may be performed instead of activation by laser irradiation, and these activation means may be used in combination. For example, it is preferable to activate the impurity element using an excimer laser from the front surface or the back surface in an atmosphere of room temperature to 300 ° C. At this time, plasma damage to the gate insulating film and plasma damage to the interface between the gate insulating film and the semiconductor layer can be recovered simultaneously with activation.
[0054]
Next, as shown in FIG. 5G, a
[0055]
After that, as shown in FIG. 5H, an
[0056]
After that, as shown in FIG. 5I, the
[0057]
Next, a metal film is formed in the opening, and the metal film is etched to form a source electrode, a drain electrode, and wirings (not shown). As the metal film, a film made of an element of aluminum (Al), titanium (Ti), molybdenum (Mo), tungsten (W), or silicon (Si) or an alloy film using these elements may be used. In the present embodiment, a titanium film / titanium-aluminum alloy film / titanium film (Ti / Al—Si / Ti) is laminated to 100/350/100 nm, respectively, and then patterned and etched into a desired shape to form a source electrode The
[0058]
Thereafter, an electrode (which becomes an anode or a cathode in the case of an EL display device and a pixel electrode in the case of a liquid crystal display device) is formed. For the electrode, ITO, SnO 2 In the case of a reflective liquid crystal display device, a metal film such as Al can be used. Note that in this embodiment mode, the
[0059]
Through the steps as described above, an active matrix substrate including a TFT with reduced unevenness due to laser irradiation on an insulating surface is completed.
[0060]
The active matrix substrate thus formed can be used for a drive circuit portion or a pixel portion of a liquid crystal display device, an EL display device, or other display devices.
[0061]
(Embodiment 5)
In this embodiment mode, a video camera, a digital camera, a navigation system, a sound reproducing device (car audio system) is provided as an electronic device including a TFT and a light emitting element or a liquid crystal element which are subjected to laser annealing using the laser processing apparatus of the present invention. , Audio components, etc.), notebook personal computers, game machines, portable information terminals (mobile computers, mobile phones, portable game machines, electronic books, etc.), and image playback devices equipped with recording media (specifically, Digital Versatile Discs) (A device provided with a display capable of reproducing a recording medium such as (DVD) and displaying the image). Specific examples of these electronic devices are shown in FIGS.
[0062]
FIG. 9A illustrates a display device, which includes a
[0063]
FIG. 9B illustrates a digital still camera, which includes a
[0064]
FIG. 9C illustrates a laptop personal computer, which includes a
[0065]
FIG. 9D illustrates a mobile computer, which includes a
[0066]
FIG. 9E illustrates a portable image reproducing device (specifically, a DVD reproducing device) provided with a recording medium, which includes a
[0067]
FIG. 9F illustrates a video camera, which includes a main body 2601, a
[0068]
FIG. 9G illustrates a cellular phone, which includes a
[0069]
As described above, the applicable range of the present invention is so wide that it can be used for electronic devices in various fields.
[0070]
(Embodiment 6)
In the electronic device described in Embodiment 5, a module in which an IC including a controller, a power supply circuit, and the like is mounted on a panel in which a light-emitting element or a liquid crystal element is sealed is mounted. Both the module and the panel correspond to one mode of the display device. In this embodiment, a specific configuration of the module will be described.
[0071]
FIG. 10A shows an external view of a module in which the controller 1001 and the power supply circuit 1002 are mounted on the
[0072]
The printed
[0073]
The power supply voltage and various signals to the printed
[0074]
Note that in this embodiment mode, the printed
[0075]
Further, in the printed
[0076]
FIG. 10B is a block diagram illustrating a structure of the printed
[0077]
The controller 1001 includes a phase locked loop (PLL) 1010, a control
[0078]
The video signal supplied via the
[0079]
The phase locked
[0080]
When the signal input to the control
[0081]
In addition, the control
[0082]
The power supply circuit 1002 supplies a predetermined power supply voltage to the signal line driver circuit 1005, the scan line driver circuit 1004, and the pixel portion 1003 of the
[0083]
Next, a detailed configuration of the power supply circuit 1002 will be described with reference to FIG. The power supply circuit 1002 according to this embodiment includes a switching regulator 1054 using four
[0084]
In general, a switching regulator is smaller and lighter than a series regulator, and can perform step-up and positive / negative inversion as well as step-down. On the other hand, series regulators are used only for step-down, but output voltage accuracy is better than switching regulators, and almost no ripple or noise occurs. The power supply circuit 1002 of this embodiment uses both in combination.
[0085]
A switching regulator 1054 shown in FIG. 11 includes a switching regulator control (SWR) 1060, an attenuator (ATT) 1061, a transformer (T) 1062, an inductor (L) 1063, and a reference power supply (Vref) 1064. An oscillation circuit (OSC) 1065, a
[0086]
The switching regulator 1054 converts a voltage of an external Li ion battery (3.6 V) or the like, thereby generating a power supply voltage supplied to the cathode and a power supply voltage supplied to the switching regulator 1054.
[0087]
The series regulator 1055 includes a band gap circuit (BG) 1070, an
[0088]
The series regulator 1055 uses a power supply voltage generated in the switching regulator 1054 and wiring (current supply line) for supplying current to the anodes of the light emitting elements of the respective colors based on the constant voltage generated in the
[0089]
Note that the
[0090]
Note that the switching regulator, the OSC, the amplifier, and the operational amplifier can be formed using the manufacturing method of the present invention.
[0091]
【The invention's effect】
The present invention can reduce non-uniformity of the laser irradiation intensity by correcting the aberration of the optical system on the substrate side. The TFT formed in this manner has no unevenness in laser irradiation, and variation in the electrical characteristics of the TFT can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a laser irradiation method of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a laser irradiation method of the present invention.
FIG. 3 shows a laser irradiation method of the present invention.
4A and 4B illustrate a method for manufacturing a thin film transistor using a laser irradiation method of the present invention.
FIGS. 5A and 5B illustrate a method for manufacturing a thin film transistor using the laser irradiation method of the present invention. FIGS.
FIG. 6 shows a laser irradiation method of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing the irradiation unevenness obtained by the present invention.
FIG. 8 is a view showing a suction plate of the present invention.
FIG 9 illustrates an electronic device of the present invention.
FIG. 10 illustrates an electronic device of the invention.
FIG. 11 is a diagram showing a power supply circuit of the present invention.
Claims (19)
前記台の設置面は、前記被照射物に前記レーザを照射して求められた前記レーザを偏向する手段及び前記凸レンズによる収差に基づく形状を有することを特徴とするレーザ照射装置。In a laser irradiation apparatus having a laser, means for deflecting the laser, a convex lens through which the deflected laser passes, and a table on which an object to be irradiated is placed,
Installation surface of said platform, the laser irradiation apparatus, characterized in that it has a shape based on the aberration by means and said convex lens for deflecting the laser obtained by irradiating the laser on the irradiated object.
前記台の設置面は、前記被照射物に前記レーザを照射して求められた前記ガルバノミラー及びポリゴンミラーのいずれか一並びに前記fθレンズによる収差に基づく形状を有することを特徴とするレーザ照射装置。In a laser irradiation apparatus having a laser, any one of a galvano mirror and a polygon mirror, an fθ lens, and a table on which an object to be irradiated is installed,
Installation surface of said platform, the laser irradiation apparatus, characterized in that it comprises any one, as well as shape based on the aberration by the fθ lens of the galvano mirror and the polygon mirror obtained by irradiating the laser on the irradiated object .
前記台を、前記被照射物に前記レーザを照射して求められた前記レーザを偏向する手段及び前記凸レンズによる収差に基づき上下させることを特徴とするレーザ照射装置。In a laser irradiation apparatus having a laser, means for deflecting the laser, a convex lens through which the deflected laser passes, and a table on which an object to be irradiated is placed,
Said platform, said laser irradiation apparatus, wherein the upper and lower make it based on the aberration by means and said convex lens for deflecting the laser obtained by the laser irradiation with the irradiated object.
前記台を、前記被照射物に前記レーザを照射して求められた前記ガルバノミラー及びポリゴンミラーのいずれか一並びに前記fθレンズによる収差に基づき上下させることを特徴とするレーザ照射装置。In a laser irradiation apparatus having a laser, any one of a galvano mirror and a polygon mirror, an fθ lens, and a table on which an object to be irradiated is installed,
Said platform, said laser irradiation apparatus, wherein the upper and lower make it based on the aberration by the laser to any one and the fθ lens of the galvano mirror and the polygon mirror obtained by irradiating the object to be irradiated.
被照射物に前記レーザを照射し、前記光学系による収差を求め、前記求めた収差に基づいて被照射物を変形させ、
前記変形された被照射物に前記レーザを照射することを特徴とするレーザ照射方法。A laser, an optical system having a projection lens which means and the deflected laser for deflecting the laser passes, in the laser irradiation method using,
Irradiate the irradiated object with the laser, determine the aberration due to the optical system , deform the irradiated object based on the determined aberration,
A laser irradiation method comprising irradiating the deformed irradiated object with the laser.
被照射物に前記レーザを照射し、前記レーザを偏向する手段及び前記凸レンズによる収差を求め、前記求めた収差に基づいて被照射物を変形させ、
前記変形された被照射物に前記レーザを照射することを特徴とするレーザ照射方法。A laser, an optical system having a projection lens which means and the deflected laser for deflecting the laser passes, in the laser irradiation method using,
Irradiate the irradiated object with the laser, determine the aberration by the means for deflecting the laser and the convex lens, deform the irradiated object based on the determined aberration,
A laser irradiation method comprising irradiating the deformed irradiated object with the laser.
被照射物に前記レーザを照射し、前記ガルバノミラー及び前記ポリゴンミラーのいずれか一並びに前記fθレンズによる収差を求め、前記求めた収差に基づいて被照射物を変形させ、
前記変形された被照射物に前記レーザを照射することを特徴とするレーザ照射方法。In a laser irradiation method using a laser and an optical system having any one of a galvano mirror and a polygon mirror and an fθ lens,
Irradiating the laser to be irradiated, the calculated aberration by the galvano mirror and any one and the fθ lens of the polygon mirror, to deform the irradiated object based on the obtained aberration,
A laser irradiation method comprising irradiating the deformed irradiated object with the laser.
被照射物に前記レーザを照射し、前記レーザを偏向する手段及び前記凸レンズによる収差を求め、前記求めた収差に基づく形状を有する台に、被照射物を設置し、
前記設置された被照射物に前記レーザを照射することを特徴とするレーザ照射方法。A laser, an optical system having a projection lens which means and the deflected laser for deflecting the laser passes, in the laser irradiation method using,
Irradiate the irradiated object with the laser, determine aberrations by means for deflecting the laser and the convex lens , and place the irradiated object on a table having a shape based on the determined aberration ;
The laser irradiation method characterized by irradiating the said irradiated object with the said laser.
被照射物に前記レーザを照射し、前記ガルバノミラー及び前記ポリゴンミラーのいずれか一並びに前記fθレンズによる収差を求め、前記求めた収差に基づく形状を有する台に、被照射物を設置し、
前記設置された被照射物に前記レーザを照射することを特徴とするレーザ照射方法。In a laser irradiation method using a laser and an optical system having any one of a galvano mirror and a polygon mirror and an fθ lens,
Irradiating the laser irradiation object, obtains the aberration by the galvano mirror and any one and the fθ lens of the polygon mirror, a base having a shape based on the obtained aberration, established the irradiated object,
The laser irradiation method characterized by irradiating the said irradiated object with the said laser.
被照射物に前記レーザを照射し、前記光学系よる収差を求め、前記求めた収差に基づいて上下に移動する台に、被照射物を設置し、
前記台を上下に移動させながら前記被照射物に前記レーザを照射することを特徴とするレーザ照射方法。A laser, an optical system having a projection lens which means and the deflected laser for deflecting the laser passes, in the laser irradiation method using,
Irradiating the laser irradiation object, it obtains the aberration due the optical system, the table to be moved up or down based on the previous SL obtained aberration, established the irradiated object,
A laser irradiation method comprising irradiating the irradiated object with the laser while moving the table up and down .
被照射物に前記レーザを照射し、前記レーザを偏向する手段及び前記凸レンズによる収差を求め、前記求めた収差に基づいて上下に移動する台に、被照射物を設置し、
前記台を上下に移動させながら前記被照射物に前記レーザを照射することを特徴とするレーザ照射方法。A laser, an optical system having a projection lens which means and the deflected laser for deflecting the laser passes, in the laser irradiation method using,
Irradiating the laser irradiation object, obtains the aberration by means and said convex lens for deflecting the laser, the pedestal to move up or down based on the previous SL obtained aberration, established the irradiated object,
A laser irradiation method comprising irradiating the irradiated object with the laser while moving the table up and down .
被照射物に前記レーザを照射し、前記ガルバノミラー及び前記ポリゴンミラーのいずれか一並びに前記fθレンズによる収差を求め、前記求めた収差に基づいて上下に移動する台に被照射物を設置し、
前記台を上下に移動させながら前記被照射物に前記レーザを照射することを特徴とするレーザ照射方法。In a laser irradiation method using a laser and an optical system having any one of a galvano mirror and a polygon mirror and an fθ lens,
Irradiating the laser to be irradiated, the calculated aberration by the galvano mirror and any one and the fθ lens of the polygon mirror, the object to be irradiated is placed on a table that moves up or down based on the obtained aberration ,
A laser irradiation method comprising irradiating the irradiated object with the laser while moving the table up and down .
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