JP4646894B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体基板又は半導体膜などをレーザー光を用いて結晶化又はイオン注入後の活性化をするレーザー処理装置及びレーザー照射方法と、当該レーザー装置を用いて形成された半導体装置及びその作製方法と、前記半導体装置を用いた電子機器に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus and a laser irradiation method for crystallizing a semiconductor substrate or a semiconductor film using a laser beam or activating after ion implantation, a semiconductor device formed using the laser apparatus, and a manufacturing method thereof. The present invention relates to a method and an electronic apparatus using the semiconductor device.
近年、基板上にTFTを形成する技術が大幅に進歩し、アクティブマトリクス型の半導体表示装置への応用開発が進められている。特に、ポリシリコン膜を用いたTFTは、従来のアモルファスシリコン膜を用いた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可能である。 In recent years, a technology for forming a TFT on a substrate has greatly advanced, and application development to an active matrix semiconductor display device has been advanced. In particular, a TFT using a polysilicon film has a higher field effect mobility (also referred to as mobility) than a TFT using a conventional amorphous silicon film, and thus can operate at high speed. For this reason, it is possible to perform control of a pixel, which has been conventionally performed by a drive circuit provided outside the substrate, with a drive 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シリコン基板よりも、ガラス基板が有望視されている。ガラス基板は耐熱性に劣り、熱変形しやすいため、ガラス基板上にポリシリコンTFTを形成する場合には、ガラス基板の熱変形を避けるために、半導体膜の結晶化にレーザー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 considered promising rather than a single crystal silicon substrate in terms of cost. Since a glass substrate is inferior in heat resistance and easily deforms by heat, when a polysilicon TFT is formed on the glass substrate, laser annealing is used for crystallization of the semiconductor film in order to avoid thermal deformation of the glass substrate.
レーザーアニールの特徴は、輻射加熱或いは伝導加熱を利用するアニール法と比較して処理時間を大幅に短縮できることや、半導体又は半導体膜を選択的、局所的に加熱して、基板に殆ど熱的損傷を与えないことなどが上げられている。 The characteristics of laser annealing are that the processing time can be greatly shortened compared to annealing methods using radiation heating or conduction heating, and the substrate or semiconductor film is selectively and locally heated to cause almost thermal damage to the substrate. Is not given.
なお、ここでいうレーザーアニール法とは、半導体基板又は半導体膜に形成された損傷層やアモルファス層を再結晶化する技術や、基板上に形成された非晶質半導体膜を結晶化させる技術を指している。また、半導体基板又は半導体膜の平坦化や表面改質に適用される技術も含んでいる。適用されるレーザー発振装置は、エキシマレーザーに代表される気体レーザー発振装置、YAGレーザーに代表される固体レーザー発振装置であり、レーザー光の照射によって半導体の表面層を数十ナノ〜数十マイクロ秒程度のごく短時間加熱して結晶化させるものとして知られている。 The laser annealing method here refers to a technique for recrystallizing a damaged layer or an amorphous layer formed on a semiconductor substrate or semiconductor film, or a technique for crystallizing an amorphous semiconductor film formed on a substrate. pointing. Moreover, the technique applied to planarization and surface modification of a semiconductor substrate or a semiconductor film is also included. The laser oscillation device to be applied is a gas laser oscillation device typified by an excimer laser, or a solid-state laser oscillation device typified by a YAG laser, and a semiconductor surface layer is irradiated with laser light by several tens nano to several tens microseconds. It is known to be crystallized by heating for a very short time.
レーザーはその発振方法により、パルス発振と連続発振の2種類に大別される。パルス発振のレーザーは出力エネルギーが比較的高いため、ビームスポットの大きさを数cm2以上として量産性を上げることができる。特に、ビームスポットの形状を光学系を用いて加工し、長さ10cm以上の線状にすると、基板へのレーザー光の照射を効率的に行うことができ、量産性をさらに高めることができる。そのため、半導体膜の結晶化には、パルス発振のレーザーを用いるのが主流となりつつあった。 Lasers are roughly classified into two types, pulse oscillation and continuous oscillation, depending on the oscillation method. Since the pulsed laser has a relatively high output energy, it is possible to increase mass productivity by setting the size of the beam spot to several cm 2 or more. In particular, when the shape of the beam spot is processed using an optical system to form a linear shape having a length of 10 cm or more, the substrate can be efficiently irradiated with laser light, and mass productivity can be further improved. For this reason, it has become the mainstream to use a pulsed laser for crystallization of the semiconductor film.
しかし近年、半導体膜の結晶化においてパルス発振のレーザーよりも連続発振のレーザーを用いる方が、半導体膜内に形成される結晶の粒径が大きくなることが見出された。半導体膜内の結晶粒径が大きくなると、該半導体膜を用いて形成されるTFTの移動度が高くなり、結晶粒界によるTFTの特性のばらつきが抑えられる。そのため、連続発振のレーザーはにわかに脚光を浴び始めている。 Recently, however, it has been found that the crystal grain size formed in a semiconductor film is larger when a continuous wave laser is used than when a pulsed laser is used for crystallization of a semiconductor film. When the crystal grain size in the semiconductor film increases, the mobility of the TFT formed using the semiconductor film increases, and variations in TFT characteristics due to crystal grain boundaries are suppressed. For this reason, continuous wave lasers are starting to attract attention.
しかし、一般的に連続発振のレーザーは、パルス発振のレーザーに比べてその最大出力エネルギーが小さいため、ビームスポットのサイズが10-3mm2程度と小さい。そのため、1枚の大きな基板を処理するためには、基板におけるビームの照射位置を上下左右に移動させる必要がある。 However, in general, a continuous wave laser has a smaller maximum output energy than a pulsed laser, and therefore the beam spot size is as small as about 10 −3 mm 2 . Therefore, in order to process a single large substrate, it is necessary to move the beam irradiation position on the substrate vertically and horizontally.
ビームの照射位置を上下左右に移動させるには、基板の位置を固定してビームの照射方向を変化させる方法と、ビームの照射方向を固定して基板の位置を移動させる方法と、上記2つの方法を組み合わせた方法とがある。 In order to move the beam irradiation position vertically and horizontally, a method of changing the irradiation direction of the beam by fixing the position of the substrate, a method of moving the position of the substrate by fixing the irradiation direction of the beam, and the above two There are methods that combine methods.
ビームの照射方向を変化させると、照射する位置によって基板に対するビームの照射角度が変化する。照射角度が変化すると、基板で反射して戻ってくるビームの強さや干渉の強さ等が基板の位置によって変化するため、基板に対する処理を均一に行うことができなくなる。例えばレーザー照射により半導体膜を結晶化させる場合、基板の位置によって結晶性に差が生じたりする。 When the irradiation direction of the beam is changed, the irradiation angle of the beam with respect to the substrate changes depending on the irradiation position. When the irradiation angle changes, the intensity of the beam reflected by the substrate and the intensity of the interference change depending on the position of the substrate, so that the processing on the substrate cannot be performed uniformly. For example, when a semiconductor film is crystallized by laser irradiation, a difference in crystallinity occurs depending on the position of the substrate.
一方、ビームの照射方向を固定して基板の位置を移動させる場合、基板に対するビームの照射角度は、基板の位置に関わらず固定されているため、上述した問題は回避され、さらに光学系もよりシンプルになる。 On the other hand, when the position of the beam is fixed and the position of the substrate is moved, the beam irradiation angle with respect to the substrate is fixed regardless of the position of the substrate, so that the above-described problem is avoided and the optical system is further improved. Be simple.
しかし、基板の移動において問題となるのが、方向転換に伴う時間のロスである。 However, a problem in moving the substrate is a time loss accompanying the change of direction.
図20に、ビームの照射方向を固定して基板の位置を移動させたときの、基板上のビームの照射位置の移動する方向を矢印で示す。一般的にレーザー光の照射は、一定方向に照射位置を移動させた後、方向を変えて、再び一定方向に照射位置を移動させる。このとき、照射位置の移動速度が基板の位置によって変化すると、基板に対する処理を均一に行うことが難しくなる。よって、照射位置の移動速度は一定に保つことが肝要であり、照射位置の移動方向を転換するためには、図20の破線で囲んだ部分に示すように、照射位置が基板から外れた時に行うのが一般的である。照射位置が基板から外れた後、一旦基板の移動を停止し、基板の移動する方向を変えて再び一定の値まで基板の移動速度を上げた後に、レーザー光の基板への照射が行われるようにする必要がある。したがって、必然的に基板の方向転換には所定の時間を要することとなり、基板の処理速度を低下させる原因となっていた。 In FIG. 20, the direction of movement of the irradiation position of the beam on the substrate when the position of the substrate is moved while the irradiation direction of the beam is fixed is indicated by an arrow. In general, laser irradiation is performed by moving the irradiation position in a certain direction, changing the direction, and moving the irradiation position in the certain direction again. At this time, if the moving speed of the irradiation position changes depending on the position of the substrate, it becomes difficult to uniformly process the substrate. Therefore, it is important to keep the movement speed of the irradiation position constant. In order to change the movement direction of the irradiation position, as shown in the part surrounded by the broken line in FIG. 20, when the irradiation position deviates from the substrate. It is common to do it. After the irradiation position deviates from the substrate, stop the movement of the substrate, change the direction of movement of the substrate, increase the moving speed of the substrate to a certain value again, and then irradiate the substrate with laser light It is necessary to. Therefore, a predetermined time is inevitably required to change the direction of the substrate, which causes a reduction in the processing speed of the substrate.
これはビームの照射方向を変化させる場合にも生じる問題であり、ビームの照射方向を転換する際に所定の時間を要するため、基板の処理速度を低下させる原因となる。 This is a problem that occurs even when the beam irradiation direction is changed, and it takes a predetermined time to change the beam irradiation direction, which causes a reduction in the processing speed of the substrate.
特に、連続発振のレーザーの場合、パルス発振のレーザーと異なりビームスポットのサイズがもともと小さいので、処理の効率が悪く、基板の処理速度の向上が重要な課題となっている。 In particular, in the case of a continuous wave laser, unlike a pulsed laser, the size of a beam spot is originally small, so that the processing efficiency is low, and improving the processing speed of the substrate is an important issue.
本発明は上述した問題に鑑み、従来に比べて処理の効率を高めることができる、連続発振のレーザー装置及び該レーザー装置を用いた半導体装置の作製方法の提供を課題とする。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a continuous-wave laser device and a method for manufacturing a semiconductor device using the laser device, which can increase the processing efficiency as compared with the related art.
本発明のレーザー装置は、被処理物を設置する第1の手段と、被処理物が設置された該第1の手段の位置を、所定の直線上において移動させる第2の手段と、該直線の延長上にその中心が存在するように、被処理物、第1の手段及び第2の手段を回転させる第3の手段と、第3の手段によって回転している被処理物に対して、一定の位置及び一定の方向からレーザー光を照射することができる第4の手段とを有する。 The laser apparatus of the present invention includes a first means for installing a workpiece, a second means for moving the position of the first means on which the workpiece is placed on a predetermined straight line, and the straight line. The object to be processed, the third means for rotating the first means and the second means, and the object to be processed rotated by the third means, so that the center exists on the extension of And a fourth means capable of irradiating laser light from a certain position and a certain direction.
本発明のレーザー装置は、一定の位置及び一定の方向からレーザー光を照射していても、第2の手段及び第3の手段によって、被処理物の移動方向を転換せずに被処理物におけるレーザー光の照射位置をX方向及びY方向へ移動させることができ、被処理物全面をレーザー光で照射することができる。よって、被処理物の移動方向の転換に伴う時間のロスが生じることはなく、従来に比べて処理の効率を高めることができる。 In the laser apparatus of the present invention, even if the laser beam is irradiated from a certain position and a certain direction, the second means and the third means do not change the moving direction of the object to be processed in the object to be processed. The irradiation position of the laser beam can be moved in the X direction and the Y direction, and the entire surface of the object to be processed can be irradiated with the laser beam. Therefore, there is no time loss associated with the change of the moving direction of the object to be processed, and the processing efficiency can be increased as compared with the conventional case.
また、第4の手段により照射されたレーザー光は、被処理物に対する照射角度が照射位置に関わらず固定されているため、被処理物内で反射して戻ってくるビームの強さや干渉の強さ等が照射位置によって異なることを防ぎ、被処理物に対する処理をほぼ均一に行うことができる。例えばレーザー照射により半導体膜を結晶化させる場合、半導体膜の位置によって結晶性に差が生じるのを防ぐことができる。そして、ビームの照射方向を変えて被処理物全体をレーザー光で照射する場合に比べて、光学系をシンプルにすることができる。 Further, since the irradiation angle of the laser beam irradiated by the fourth means is fixed regardless of the irradiation position, the intensity of the beam reflected and returning from the object to be processed is strong. It is possible to prevent the thickness and the like from being different depending on the irradiation position, and to process the object to be processed almost uniformly. For example, when a semiconductor film is crystallized by laser irradiation, it is possible to prevent a difference in crystallinity depending on the position of the semiconductor film. In addition, the optical system can be simplified as compared with the case where the entire object to be processed is irradiated with laser light by changing the beam irradiation direction.
なお、第1の手段及び第2の手段を複数設けることで、並行して複数の被処理物の処理を行うことができる。この場合、複数の第2の手段による複数の第1の手段の移動は、それぞれ向きの異なった直線上において行われても良い。ただし、全ての該直線の延長上に第3の手段による回転の中心が存在する。上記構成により、処理の効率をより高めることができる。 Note that by providing a plurality of first and second means, a plurality of objects to be processed can be processed in parallel. In this case, the movement of the plurality of first means by the plurality of second means may be performed on straight lines having different directions. However, the center of rotation by the third means exists on the extension of all the straight lines. With the above configuration, the processing efficiency can be further increased.
なお、本発明のレーザー装置は、連続発振のレーザーを前提としているが、無論パルス発振のレーザーを用いていても良い。 The laser device of the present invention is based on a continuous wave laser, but of course, a pulsed laser may be used.
また本発明のレーザー装置の用途は、半導体膜の結晶化にのみに限定されない。本発明のレーザー装置は、上述したレーザーアニール法全般に用いることができる。 The application of the laser apparatus of the present invention is not limited to crystallization of a semiconductor film. The laser apparatus of the present invention can be used for all of the laser annealing methods described above.
本発明のレーザー装置は、一定の位置及び一定の方向からレーザー光を照射していても、被処理物の移動方向を転換せずに被処理物におけるレーザー光の照射位置をX方向及びY方向へ移動させることができ、被処理物全面をレーザー光で照射することができる。よって、被処理物の移動方向の転換に伴う時間のロスが生じることはなく、従来に比べて処理の効率を高めることができる。 The laser apparatus of the present invention sets the irradiation position of the laser beam on the object to be processed in the X direction and the Y direction without changing the moving direction of the object to be processed even when the laser beam is irradiated from a certain position and a certain direction. The entire surface of the object to be processed can be irradiated with laser light. Therefore, there is no time loss associated with the change of the moving direction of the object to be processed, and the processing efficiency can be increased as compared with the conventional case.
また、レーザー光は、被処理物に対する照射角度が照射位置に関わらず固定されているため、被処理物内で反射して戻ってくるビームの強さや干渉の強さ等が照射位置によって異なることを防ぎ、被処理物に対する処理をほぼ均一に行うことができる。例えばレーザー照射により半導体膜を結晶化させる場合、半導体膜の位置によって結晶性に差が生じるのを防ぐことができる。そして、ビームの照射方向を変えて被処理物全体をレーザー光で照射する場合に比べて、光学系をシンプルにすることができる。 In addition, since the irradiation angle of the laser beam to the object to be processed is fixed regardless of the irradiation position, the intensity of the beam reflected and returning within the object to be processed, the intensity of interference, etc., vary depending on the irradiation position. Can be prevented, and the processing of the object to be processed can be performed almost uniformly. For example, when a semiconductor film is crystallized by laser irradiation, it is possible to prevent a difference in crystallinity depending on the position of the semiconductor film. In addition, the optical system can be simplified as compared with the case where the entire object to be processed is irradiated with laser light by changing the beam irradiation direction.
以下、本発明のレーザー装置の構成について説明する。図1(A)に本発明の発光装置の側面図、図1(B)に上面図を示す。 Hereinafter, the structure of the laser apparatus of this invention is demonstrated. FIG. 1A shows a side view of the light-emitting device of the present invention, and FIG. 1B shows a top view.
図1に示した本発明のレーザー装置は、被処理物を設置する第1の手段に相当するステージ101を複数有している。ここではステージが4つ設けられている例について示した。ステージを複数設けて複数の被処理物を並行して処理することで、処理の効率をより高めることができる。各ステージ101上にはレーザー光を照射する被処理物100が設置されている。
The laser apparatus of the present invention shown in FIG. 1 has a plurality of
各ステージ101は、回転台103上に設けられたガイドレール102に沿って移動可能になっている。なお、ガイドレール102に沿ってステージ101を移動させたときに、ステージ101が直線上において移動するようにガイドレールを設置するようにする。ステージ101が移動した直線状の軌跡の延長上には、回転台103の回転の中心104が存在している。
Each
なお、1つのガイドレール沿って、2つ以上のステージを移動させるようにしても良い。 Two or more stages may be moved along one guide rail.
ガイドレール102に沿ってステージ101を移動させる手段が、本発明のレーザー装置が有する第2の手段に相当する。具体的に図1では、回転体103内に設けられたモーター105と、ガイドレール102とが第2の手段に相当する。しかし本発明のレーザー装置における第2の手段は、ステージ101を直線上において移動させることができれば良く、図1に示した構成に限定されない。
The means for moving the
また回転体103は、回転体103用のモーター(以下、回転体用モーターとする)106によって、104を中心として第1の手段及び第2の手段を矢印の方向に回転させることができる。回転の方向は設計者が適宜設定することができる。回転体103と、回転体用モーター106とが、本発明のレーザー装置の第3の手段に相当する。
In addition, the
そして、発振装置及びその他光学系107によって、一定の位置及び一定の方向からレーザー光が被処理物100に照射することができる。発振装置及びその他光学系107は、本発明のレーザー装置の第4の手段に相当する。
Then, the
レーザーは、処理の目的によって適宜変えることが可能である。本発明のレーザー装置の第4の手段として、公知のレーザーを用いることができる。レーザーは、連続発振またはパルス発振の気体レーザーもしくは固体レーザーを用いることができる。気体レーザーとして、エキシマレーザー、Arレーザー、Krレーザーなどがあり、固体レーザーとして、YAGレーザー、YVO4レーザー、YLFレーザー、YAlO3レーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライドレーザー、Ti:サファイアレーザーまたはY2O3レーザーなどが挙げられる。固体レーザーとしては、Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti、Yb又はTmがドーピングされたYAG、YVO4、YLF、YAlO3などの結晶を使ったレーザーが適用される。当該レーザーの基本波はドーピングする材料によって異なり、1μm前後の基本波を有するレーザー光が得られる。基本波に対する高調波は、非線形光学素子を用いることで得ることができる。 The laser can be appropriately changed depending on the purpose of processing. A known laser can be used as the fourth means of the laser apparatus of the present invention. As the laser, a continuous wave or pulsed gas laser or solid laser can be used. Examples of gas lasers include excimer laser, Ar laser, Kr laser, and solid lasers such as YAG laser, YVO 4 laser, YLF laser, YAlO 3 laser, glass laser, ruby laser, alexandride laser, Ti: sapphire laser or Y 2 O 3 laser and the like. As the solid-state laser, a laser using a crystal such as YAG, YVO 4 , YLF, or YAlO 3 doped with Cr, Nd, Er, Ho, Ce, Co, Ti, Yb, or Tm is applied. The fundamental wave of the laser differs depending on the material to be doped, and a laser beam having a fundamental wave of about 1 μm can be obtained. The harmonic with respect to the fundamental wave can be obtained by using a nonlinear optical element.
またさらに、固体レーザーから発せられらた赤外レーザー光を非線形光学素子でグリーンレーザー光に変換後、さらに別の非線形光学素子によって得られる紫外レーザー光を用いることもできる。 Furthermore, after converting infrared laser light emitted from a solid-state laser into green laser light using a nonlinear optical element, ultraviolet laser light obtained by another nonlinear optical element can also be used.
なお本発明のレーザー装置は、上記4つの手段の他に、被処理物の温度を調節する手段を備えていても良い。 The laser apparatus of the present invention may include means for adjusting the temperature of the object to be processed in addition to the above four means.
次に、実際にレーザー光がどのように被処理物100に照射されるかについて説明する。図2に、図1に示したレーザー装置によって、被処理物100にレーザー光が照射される様子を示す。
Next, how laser light is actually irradiated onto the
図2(A)と図2(B)は、被処理物100へのレーザー光照射におけるステージ101の経時的な位置の変化を示している。図2(A)から図2(B)へと、ステージ101が白抜きの矢印で示すように、回転体103の回転の中心104に向かって移動する。回転体103は、104を中心に回転している。
2A and 2B show changes in the position of the
回転体103が回転することで、レーザー光は破線で示すような軌跡108を描くように、回転体103上に照射される。該レーザー光の軌跡108は、104を中心として円を描いている。被処理物100は、該レーザー光の軌跡と重なる部分においてレーザー光が照射される。
As the
なお、回転体103上の被処理物100と重ならない部分においてもレーザー光が照射されるので、回転体103はレーザー光によって変形または損傷しないような材質で形成するのが望ましい。
Note that since the laser light is irradiated even on the portion of the
さらに、ステージ101は白抜きの矢印の方向に移動しているので、被処理物100とレーザー光の軌跡108と重なる部分が時間と共にずれてゆき、最終的には被処理物100全面にレーザー光を照射することができる。
Further, since the
図3に、図2でレーザー光が照射された被処理物100における、レーザー光の照射位置の移動方向を矢印で示す。矢印の数は回転体103の回転数と同じであり、回転数が増えれば増えるほど矢印の数が増えていく。
In FIG. 3, the moving direction of the irradiation position of the laser beam in the
照射位置の移動するスピードは、被処理物の場所による照射時間を一定に保つために、常に等速に保つのが望ましい。例えば半導体膜の結晶化に用いる場合、エネルギー密度が5×104〜1.3×105(cm2/W)のとき、照射位置の移動速度を10〜100cm/sec、好ましくは20〜50cm/secに保つと良い。 It is desirable to keep the irradiation position moving at a constant speed in order to keep the irradiation time constant depending on the location of the object to be processed. For example, when used for crystallization of a semiconductor film, when the energy density is 5 × 10 4 to 1.3 × 10 5 (cm 2 / W), the moving speed of the irradiation position is 10 to 100 cm / sec, preferably 20 to 50 cm. / Sec.
なお、被処理物100全面をレーザー光で照射しようとするならば、回転体103の回転速度(角速度)と、ステージ101の移動速度とを適宜調整する必要がある。回転体103の回転速度に対してステージ101の移動速度が速すぎると被処理物全面をレーザー光で照射できなくなる。
Note that if it is intended to irradiate the entire surface of the
また、被処理物100の各部分におけるレーザー光の適切な照射時間を考慮に入れ、回転体103の回転速度とステージ101の移動速度とを決めることが重要である。回転体103の回転速度と、ステージ101の移動速度とを調整することで、被処理物100の各部分において複数回レーザー光を照射することも可能である。また、ステージ101を一方向に移動させた後、逆方向に移動させることで、被処理物100に複数回レーザー光を照射させることも可能である。
In addition, it is important to determine the rotation speed of the
なお、図2ではステージ101の移動する方向が回転体の中心104に向かっているが、回転体の中心104から離れる方向にステージ101が移動していても良い。
In FIG. 2, the moving direction of the
上記構成により本発明のレーザー装置は、一定の位置及び一定の方向からレーザー光を照射していても、被処理物の移動方向を転換せずに被処理物におけるレーザー光の照射位置を移動させ、被処理物全面をレーザー光で照射することができる。よって、被処理物の移動方向の転換に伴う時間のロスが生じることはなく、従来に比べて処理の効率を高めることができる。 With the above configuration, the laser apparatus of the present invention moves the irradiation position of the laser beam on the object to be processed without changing the moving direction of the object to be processed even when the laser beam is irradiated from a certain position and a certain direction. The entire surface of the object to be processed can be irradiated with laser light. Therefore, there is no time loss associated with the change of the moving direction of the object to be processed, and the processing efficiency can be increased as compared with the conventional case.
また、レーザー光は被処理物に対する照射角度が照射位置に関わらず固定されているため、被処理物で反射して戻ってくるビームの強さや干渉の強さ等が照射位置によって異なることを防ぎ、被処理物に対する処理をほぼ均一に行うことができる。例えばレーザー照射により半導体膜を結晶化させる場合、被処理物の位置によって結晶性に差が生じるのを防ぐことができる。そして、ビームの照射方向を変えて被処理物全体をレーザー光で照射する場合に比べて、光学系をシンプルにすることができる。 In addition, since the irradiation angle of the laser beam to the object to be processed is fixed regardless of the irradiation position, the intensity of the beam reflected by the object to be processed and the intensity of interference are prevented from changing depending on the irradiation position. Thus, it is possible to perform the processing on the object to be processed substantially uniformly. For example, when the semiconductor film is crystallized by laser irradiation, it is possible to prevent a difference in crystallinity depending on the position of the object to be processed. In addition, the optical system can be simplified as compared with the case where the entire object to be processed is irradiated with laser light by changing the beam irradiation direction.
以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
本実施例では、被処理物が設置されているステージを回転台上において一方向に移動させた後、逆方向に移動させ、なおかつ被処理物に2回以上レーザー光を照射する場合について説明する。 In this embodiment, a case where the stage on which the workpiece is installed is moved in one direction on the turntable and then moved in the opposite direction, and the workpiece is irradiated with laser light twice or more will be described. .
図4(A)に、本実施例のレーザー装置が有する回転台とステージの上面図を示す。本実施例では、6枚の被処理物を並行して処理することが可能な場合について説明するが、処理する被処理物の枚数は設計者が適宜設定することができる。 FIG. 4A shows a top view of a turntable and a stage included in the laser apparatus of this embodiment. In this embodiment, a case where six objects to be processed can be processed in parallel will be described. However, the number of objects to be processed can be set as appropriate by the designer.
図4(A)では、被処理物を設置する第1の手段に相当するステージ201が、回転台203上に6つ設けられている。ステージを複数設けて複数の被処理物を並行して処理することで、処理の効率をより高めることができる。各ステージ201上にはレーザー光を照射する被処理物200が設置されている。
In FIG. 4A, six
各ステージ201は、回転台203上に設けられたガイドレール202に沿って移動可能になっている。なお、ガイドレール202に沿ってステージ201を移動させたときに、ステージ201が直線上において移動するようにガイドレールを設置する。ステージ201が移動した直線状の軌跡の延長上には、回転台203の回転の中心204が存在している。1つのガイドレールに沿って、2つ以上のステージを移動させるようにしても良い。なおガイドレールは図4(A)に示した形状に限定されない。またガイドレールを設けなくとも、ステージ201を直線上において移動させることができれば良い。
Each
また回転台203は、204を中心として第1の手段であるステージ203及び第2の手段であるガイドレール202を矢印の方向に回転させることができる。回転の方向は設計者が適宜設定することができる。
Further, the
ステージ201は、ガイドレール202に沿って、白抜きの矢印で示すように回転台203の回転の中心204に向かって移動する。回転台203は、204を中心に回転している。
The
回転台203が回転することで、レーザー光は破線で示したような軌跡208を描くように、回転台203上に照射される。該レーザー光の軌跡208は、204を中心として円を描いている。被処理物200は、該レーザー光の軌跡と重なる部分においてレーザー光が照射される。
As the
ステージ201は白抜きの矢印の方向に移動しているので、被処理物200とレーザー光の軌跡208と重なる部分が時間と共にずれてゆき、最終的には被処理物200全面にレーザー光を照射することができる。そして本実施例では、回転台203上においてステージ201を一方向に移動させて被処理物200全面にレーザー光を照射した後、ステージ201を逆方向に移動させて再び被処理物200全面にレーザー光を照射する。
Since the
図4(B)に、図4でレーザー光が照射された被処理物200における、レーザー光の照射位置の移動方向を矢印で示す。矢印209は、1回目のレーザー照射によるレーザー光の照射位置の移動方向であり、同じく全ての破線の矢印も1回目のレーザー照射によるレーザー光の照射位置の移動方向を示している。矢印210は、2回目のレーザー照射によるレーザー光の照射位置の移動方向であり、同じく全ての実線の矢印も2回目のレーザー照射によるレーザー光の照射位置の移動方向を示している。矢印の数は回転台203の回転数と同じであり、回転数が増えれば増えるほど矢印の数が増えていく。
In FIG. 4B, the moving direction of the irradiation position of the laser beam in the
なお、被処理物200全面をレーザー光で照射しようとするならば、回転台203の回転速度と、ステージ201の移動速度とを適宜調整する必要がある。回転台203の回転速度に対してステージ201の移動速度が速すぎると被処理物全面をレーザー光で照射できなくなる。
Note that if the entire surface of the
また、被処理物200の各部分におけるレーザー光の適切な照射時間を考慮に入れ、回転台203の回転速度とステージ201の移動速度とを決めることが重要である。
In addition, it is important to determine the rotation speed of the
上記構成により、2回のレーザー照射を連続して行うことが可能になり、処理の効率をより高めることが可能になる。 With the above configuration, two laser irradiations can be continuously performed, and the processing efficiency can be further increased.
本実施例では、レーザー照射を複数回行う場合において、各回におけるレーザー光のエッジの部分が重ならないようにレーザー光を照射する場合について説明する。 In this embodiment, a case will be described in which laser light is irradiated so that the edge portions of the laser light do not overlap each time when laser irradiation is performed a plurality of times.
一般的にレーザー光は、エッジの部分におけるエネルギーが他の部分に比べて低くなっている。そこで本実施例では、複数回のレーザー照射において、レーザー光のエッジの部分を重ねないようにすることで、エッジの部分におけるエネルギーの低さを補うようにした。 In general, laser light has lower energy at the edge portion than at other portions. Therefore, in this embodiment, the low energy of the edge portion is compensated by not overlapping the edge portion of the laser beam in a plurality of times of laser irradiation.
エッジを重ねないようにするためには、1回目のレーザー照射と2回目のレーザー照射において、ステージが移動する範囲をずらす方法がある。図5(A)に1回目のレーザー照射におけるレーザー装置の断面図を、図5(B)に2回目のレーザー照射におけるレーザー装置の断面図を示す。301は回転台、302はガイドレール、303はステージ、304は被処理物を示している。
In order to prevent the edges from overlapping, there is a method of shifting the range in which the stage moves between the first laser irradiation and the second laser irradiation. FIG. 5A shows a cross-sectional view of the laser device in the first laser irradiation, and FIG. 5B shows a cross-sectional view of the laser device in the second laser irradiation.
1回目のレーザー照射と、2回目のレーザー照射とのそれぞれにおいて、ステージ303が移動した範囲を矢印で示している。共に同じ直線上において移動しており、そして移動範囲の長さも同じであるが、回転台の中心305とステージ303の移動する範囲との距離が異なっている。
The range in which the
上記方法により、1回目のレーザー照射におけるレーザー光のエッジと、2回目のレーザー照射におけるレーザー光のエッジとが重ならず、エッジの部分におけるエネルギーの低さを補うことができる。 By the above method, the edge of the laser light in the first laser irradiation and the edge of the laser light in the second laser irradiation do not overlap, and the low energy at the edge portion can be compensated.
本実施例は、実施例1と組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in combination with the first embodiment.
本実施例では、レーザー照射を複数回行う場合において、各回におけるレーザー光のエッジの部分が重ならないようにレーザー光を照射する、実施例2とは異なる方法について説明する。 In the present embodiment, a method different from that in Embodiment 2 will be described in which laser light is irradiated so that the edge portions of the laser light do not overlap each other when laser irradiation is performed a plurality of times.
本実施例では、エッジを重ねないようにするために、1回目のレーザー照射と2回目のレーザー照射において、回転台におけるレーザー光の照射位置を変える。図6に、回転台における1回目のレーザー照射と2回目のレーザー照射における、レーザー光の軌跡を示す。401は回転台、402は被処理物を示している。 In this embodiment, in order not to overlap the edges, the irradiation position of the laser beam on the turntable is changed in the first laser irradiation and the second laser irradiation. FIG. 6 shows the locus of laser light in the first laser irradiation and the second laser irradiation on the rotary table. Reference numeral 401 denotes a turntable, and 402 denotes an object to be processed.
403は、1回目のレーザー照射におけるレーザー光の軌跡を示しており、404は、2回目のレーザー照射におけるレーザー光の軌跡を示している。レーザー光の軌跡403とレーザー光の軌跡404は互いに重なっており、そのエッジは互いに重なっていない。1回目のレーザー照射においては、被処理物402のレーザー光の軌跡403と重なる部分において処理がなされ、2回目のレーザー照射においては、被処理物402のレーザー光の軌跡404と重なる部分において処理がなされる。 Reference numeral 403 denotes a laser beam trajectory in the first laser irradiation, and reference numeral 404 denotes a laser light trajectory in the second laser irradiation. The laser beam trajectory 403 and the laser beam trajectory 404 overlap each other, and their edges do not overlap each other. In the first laser irradiation, processing is performed in a portion overlapping the laser beam trajectory 403 of the workpiece 402, and in the second laser irradiation, processing is performed in a portion overlapping the laser beam trajectory 404 of the workpiece 402. Made.
上記方法により、1回目のレーザー照射におけるレーザー光のエッジと、2回目のレーザー照射におけるレーザー光のエッジとが重ならないので、エッジの部分におけるエネルギーの不均一さを緩和し、被処理物への処理をほぼ均一に行うことができるようになる。 By the above method, since the edge of the laser beam in the first laser irradiation and the edge of the laser beam in the second laser irradiation do not overlap, the unevenness of energy at the edge portion is alleviated and the object is processed. Processing can be performed almost uniformly.
本実施例は、実施例1または実施例2と組み合わせて実施することが可能である。
This embodiment can be implemented in combination with
本実施例では、被処理物上に形成された被処理膜の表面及び裏面からレーザー光を照射するための構成について説明する。 In this embodiment, a structure for irradiating laser light from the front surface and the back surface of a film to be processed formed on the object to be processed will be described.
図7(A)に本実施例のレーザー装置の側面図を示す。図7(A)に示した本発明のレーザー装置は、被処理物410とステージ411の間に、レーザー光を反射させるための反射体420が配置されている。
FIG. 7A shows a side view of the laser device of this embodiment. In the laser device of the present invention illustrated in FIG. 7A, a
ステージ411は、モーター415によって回転台413上に設けられたガイドレール412に沿って移動可能になっている。ステージ411が移動する直線状の軌跡の延長上には、回転台413の回転の中心が存在している。また回転台413は、回転台413用のモーター(以下、回転台用モーターとする)416によって回転する
The
そして、発振装置及びその他光学系417、光学系418によって、一定の位置及び一定の方向からレーザー光を被処理物410に照射することができる。
The
なお本実施例では、基板の表面でレーザー光の一部が反射し、入射したときと同じ光路を戻るいわゆる戻り光が、レーザー発振装置の出力、周波数等の変動や、ロッドの破壊などの悪影響を及ぼすのを防ぐために、基板対して垂直にレーザー光を入射させずに、基板に対して斜めに入射させるようにする。この場合、レーザー光は指向性およびエネルギー密度の高い光であるため、反射光が不適切な箇所を照射するのを防ぐためダンパーを設置して、反射光を吸収させるのが好ましい。なお、ダンパーには冷却水が循環しており、反射光の吸収によりダンパーの温度が上昇するのを防いでいる。 In this embodiment, a part of the laser beam is reflected on the surface of the substrate and the so-called return light that returns the same optical path as the incident light has adverse effects such as fluctuations in the output of the laser oscillation device, frequency, etc., and rod destruction. In order to prevent the laser beam from being exerted, the laser beam is not incident perpendicularly to the substrate, but is incident obliquely with respect to the substrate. In this case, since the laser light is light with high directivity and energy density, it is preferable to install a damper to absorb the reflected light in order to prevent the reflected light from irradiating an inappropriate place. Note that cooling water circulates in the damper to prevent the temperature of the damper from rising due to absorption of reflected light.
なお、レーザー光を基板に対して斜めに入射させなくとも、戻り光を取り除きレーザーの発振を安定させるため、アイソレータを設置するようにしても良い。 Note that an isolator may be installed in order to remove the return light and stabilize the laser oscillation without causing the laser light to enter the substrate obliquely.
図7(B)に、図7(A)における被処理物410と反射体420との位置関係を示す。
FIG. 7B shows the positional relationship between the
図7(B)において、被処理物410は、透光性を有する基板421と、その表面(薄膜または素子が形成される側の面)に形成された絶縁膜422と、非晶質半導体膜423が形成されている。また、透光性基板421の下にはレーザー光を反射させるための反射体420が配置される。
In FIG. 7B, an object to be processed 410 includes a light-transmitting
透光性基板421はガラス基板、石英基板、結晶化ガラス基板若しくはプラスチック基板が用いられる。また、絶縁膜422は酸化シリコン膜や窒化酸化シリコン膜(SiOxNy)などの珪素を含む絶縁膜を用いれば良い。非晶質半導体膜423はアモルファスシリコン膜、アモルファスシリコンゲルマニウム膜などがありうる。
As the light-transmitting
また、反射体420は表面(レーザー光の反射面)に金属膜を形成した基板であっても良いし、金属元素でなる基板であっても良い。この場合、金属膜としては如何なる材料を用いても良い。代表的には、アルミニウム、銀、タングステン、チタン、タンタルのいずれかの元素を含む金属膜を用いる。
Further, the
また、反射体420を配置する代わりに、透光性基板421の裏面(表面の反対側の面)に直接上述のような金属膜を形成し、そこでレーザー光を反射させることも可能である。但し、その構成は半導体装置の作製過程で裏面に形成した金属膜が除去されないことが前提である。
Further, instead of disposing the
そして、光学系418(図中ではシリンドリカルレンズのみを示す。)を経由して線状に加工されたレーザー光が、非晶質半導体膜423に照射される。このとき、非晶質半導体膜423に照射されるレーザー光には、光学系418を通過して直接照射されるレーザー光と、反射体420で一旦反射されて非晶質半導体膜423へ照射されるレーザー光とが得られるように、光学系418が設計されていることが肝要である。なお、本明細書中では、非晶質半導体膜の表面に照射されるレーザー光を第一次レーザー光と呼び、裏面に照射されるレーザー光を第二次レーザー光と呼ぶ。
Then, the
光学系418を通過したレーザー光は、集光される過程で基板表面に対して45〜90°の入射角を持つ。そのため、第二次レーザー光は非晶質半導体膜423の裏面側にも回り込んで照射される。また、反射体420の反射面に起伏部を設けてレーザー光を乱反射させることで、第二次レーザー光をさらに効率良く得ることができる。
The laser beam that has passed through the
特に、YAGレーザーの第2高調波の波長は532nmであり、非晶質半導体膜に照射した場合、最も非晶質半導体膜で反射しない波長範囲(530nm前後)
内である。また、この波長範囲においては、非晶質半導体膜を透過するレーザー光が十分な光量であるため、反射体を用いて再度、裏面側から非晶質半導体膜に照射することにより効率よく照射できる。また、第2高調波のレーザーエネルギーは、(既存のYAGレーザー装置における)最大値で約1.5J/pulseと大きく、線状に加工した場合、長手方向の長さを飛躍的に長くすることができ、一括で大面積のレーザー光照射が可能となる。
In particular, the wavelength of the second harmonic of the YAG laser is 532 nm, and when the amorphous semiconductor film is irradiated, the wavelength range that is not most reflected by the amorphous semiconductor film (around 530 nm)
Is within. Further, in this wavelength range, since the laser beam that passes through the amorphous semiconductor film has a sufficient amount of light, it can be efficiently irradiated by irradiating the amorphous semiconductor film from the back side again using a reflector. . The laser energy of the second harmonic is as large as about 1.5 J / pulse at the maximum value (in the existing YAG laser apparatus), and when processed into a linear shape, the length in the longitudinal direction should be dramatically increased. This enables large area laser light irradiation.
図7(C)に、図7(A)の矢印425から見た、被処理物410と反射体420との位置関係を示す。本実施例では、戻り光がもときた光路をたどって発振装置417に戻るのを防ぐために、基板421に対する入射角が、0より大きく90°より小さくなるように保っている。より具体的には5〜30°に保つ。
FIG. 7C illustrates the positional relationship between the
なお、照射面に垂直な平面であって、かつ前記長いビームの形状を長方形と見立てたときの短辺を含む面を入射面と定義すると、前記レーザビームの入射角度θは、前記短辺の長さがW、前記照射面に設置され、かつ、前記レーザビームに対して透光性を有する基板の厚さがdであるとき、θ≧arctan(W/2d)を満たすのが望ましい。なお、レーザビームの軌跡が、前記入射面上にないときは、該軌跡を該入射面に射影したものの入射角度をθとする。この入射角度θでレーザビームが入射されれば、基板の表面での反射光と、前記基板の裏面からの反射光とが干渉せず、一様なレーザビームの照射を行うことができる。以上の議論は、基板の屈折率を1として考えた。実際は、基板の屈折率が1.5前後のものが多く、この数値を考慮に入れると上記議論で算出した角度よりも大きな計算値が得られる。しかしながら、ビームスポットの長手方向の両端のエネルギーは減衰があるため、この部分での干渉の影響は少なく、上記の算出値で十分に干渉減衰の効果が得られる。 In addition, when a plane that is a plane perpendicular to the irradiation surface and includes a short side when the shape of the long beam is regarded as a rectangle is defined as an incident surface, the incident angle θ of the laser beam is the short side of the short side. It is desirable that θ ≧ arctan (W / 2d) is satisfied when the length is W, the thickness of the substrate that is placed on the irradiation surface and is transparent to the laser beam is d. Note that when the locus of the laser beam is not on the incident surface, the incident angle of the projection of the locus onto the incident surface is defined as θ. When the laser beam is incident at this incident angle θ, the reflected light from the surface of the substrate and the reflected light from the back surface of the substrate do not interfere with each other, and uniform laser beam irradiation can be performed. In the above discussion, the refractive index of the substrate was considered as 1. Actually, in many cases, the refractive index of the substrate is around 1.5, and if this value is taken into consideration, a calculated value larger than the angle calculated in the above discussion can be obtained. However, since the energy at both ends in the longitudinal direction of the beam spot is attenuated, the influence of interference in this portion is small, and the effect of interference attenuation can be sufficiently obtained with the above calculated value.
以上のように、本実施例によれば、レーザー光を第一次レーザー光及び第二次レーザー光に分光して、非晶質半導体膜の表面及び裏面に照射することが可能である。 As described above, according to this embodiment, it is possible to split the laser light into the primary laser light and the secondary laser light and irradiate the front and back surfaces of the amorphous semiconductor film.
本実施例は、実施例1〜実施例3と組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in combination with the first to third embodiments.
本実施例では、絶縁表面上に公知の成膜法で成膜した半導体膜を、パターニングして島状にした後、本発明のレーザー装置を用いたレーザーアニールにより結晶化する例について説明する。 In this embodiment, an example will be described in which a semiconductor film formed on an insulating surface by a known film formation method is patterned into an island shape and then crystallized by laser annealing using the laser apparatus of the present invention.
図8(A)に島状の半導体膜450にレーザー光を照射し、結晶化している様子を示す。島状の半導体膜450は、非晶質構造を有しており、半導体の材料に限定はないが、好ましくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム(SiGe)合金などで形成すると良い。
FIG. 8A illustrates a state where the island-shaped
破線451は、島状の半導体膜450をレーザーアニールにより結晶化した後、パターニングすることによって得られるTFTの活性層の位置を示している。
レーザー光の照射位置452は、キャリアが移動する方向またはその逆の方向に沿うように移動させる。
A
The
島状の半導体膜450においてレーザー光が最初に照射される部分453の拡大図を、図8(B)に示す。本実施例では、レーザー光の照射は、意図的に島状の半導体膜のエッジの部分から開始する。エッジとは、レーザー光が照射される方向から島状の半導体膜を見たときに、半導体膜の角を有している部分を指す。
An enlarged view of a
図8(B)において、レーザー光が照射される方向から見たときの、エッジの角度θ1は、180°未満にする。また、絶縁表面に対する島状の半導体膜450の側面の角度θ2は、90±10°とし、よりのぞましくは90±5°とする。
In FIG. 8B, the edge angle θ1 when viewed from the direction in which the laser beam is irradiated is set to be less than 180 °. The angle θ2 of the side surface of the island-shaped
島状の半導体膜450が有するエッジの部分からレーザー光の照射を開始すると、エッジの部分から(100)面の配向を有する結晶が成長を開始する。そして、島状の半導体膜450へのレーザー光の照射が終了すると、島状の半導体膜450全体の(100)面の配向率を高めることができる。
When laser light irradiation is started from an edge portion of the island-shaped
半導体膜の(100)面の配向率を高めると、活性層として用いたときにTFTの移動度を高くすることができる。また、半導体膜の(100)面の配向率が高いと、その上に形成するゲート絶縁膜の膜質のバラツキを少なくすることができ、それ故にTFTのしきい値電圧のバラツキを小さくすることができる。 When the orientation ratio of the (100) plane of the semiconductor film is increased, the mobility of the TFT can be increased when used as an active layer. In addition, when the orientation ratio of the (100) plane of the semiconductor film is high, variations in the film quality of the gate insulating film formed thereon can be reduced, and hence variations in the threshold voltage of the TFT can be reduced. it can.
次に、上述した半導体膜の結晶化の方法を、駆動回路を画素部と同じ基板上に有する、アクティブマトリクス型の半導体表示装置の作製方法に応用した例について説明する。 Next, an example in which the above-described method for crystallizing a semiconductor film is applied to a method for manufacturing an active matrix semiconductor display device having a driver circuit over the same substrate as a pixel portion will be described.
図9(A)に、基板500上に画素部501と、信号線駆動回路502と、走査線駆動回路503とが備えられた、液晶パネルの上面図を示す。図9(A)において、破線で示した矢印の方向に向かって、レーザー光の照射位置が移動する。
FIG. 9A shows a top view of a liquid crystal panel in which a
図9(A)の画素部501の一部504の拡大図を図9(B)に、信号線駆動回路502の一部505の拡大図を図9(C)に、走査線駆動回路503の一部506の拡大図を図9(D)に示す。
9B is an enlarged view of a
画素部501、信号線駆動回路502、走査線駆動回路503のそれぞれにおいて、各TFTの活性層となる島状の半導体膜が複数形成されている。507、508、509に示す領域にレーザー光が照射され、各領域は矢印の方向に向かって移動する。
In each of the
そして島状の半導体膜のそれぞれは、エッジの部分からレーザー光の照射が開始されるように、その配置が定められている。 Each of the island-like semiconductor films is arranged so that laser light irradiation is started from the edge portion.
なお、島状の半導体膜のサイズ及び形状は、画素部501、信号線駆動回路502、走査線駆動回路503のそれぞれにおいて形成されるTFTの形状に合わせて決める。また、1つの島状の半導体膜から複数のTFTの活性層を形成するようにしても良い。
Note that the size and shape of the island-shaped semiconductor film are determined in accordance with the shape of the TFT formed in each of the
本実施例は、実施例1〜実施例4と組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in combination with the first to fourth embodiments.
本実施例では、本発明のレーザー装置において用いられるレーザー光の発振装置及びその他光学系について説明する。 In this embodiment, a laser beam oscillation device and other optical systems used in the laser device of the present invention will be described.
図10に本実施例のレーザー装置の構造を示す。520は連続発振又はパルス発振が可能なレーザー光の発振装置である。発振装置520は、チラー527によってその温度を一定に保たれるようにする。チラー527は必ずしも設ける必要はないが、発振装置520の温度を一定に保つことで、発振装置から出力されるレーザー光のエネルギーが、発振装置の温度によってばらつくのを抑えることができる。
FIG. 10 shows the structure of the laser device of this example.
発振装置520から出力されたレーザー光は、固定ミラー521、522、523によってその光路を変えられて、コリメータレンズ又はシリンドリカルレンズなどのレンズ524、525によって集光され、ステージ528に設置された被処理物526に照射される。勿論、光学系の数に限定はなく、レーザー光が被処理物に、一定の位置及び一定の角度から照射される手段が備えられていれば良い。
The laser light output from the
なお、被処理物に照射されたレーザー光は表面で反射して、再び光学系に入射することにより、レーザー発振装置にダメージを与えることがあるので、レーザー光は所定の角度をもって被処理物に入射させることが望ましい。 Note that the laser beam irradiated to the object to be processed may be reflected on the surface and incident again on the optical system, thereby damaging the laser oscillation device. Therefore, the laser beam is incident on the object to be processed at a predetermined angle. It is desirable to make it incident.
そして、ステージ528を回転台529上において直線状に移動させ、回転台529をステージ528の移動した軌跡の延長上に存在する点を中心として回転させることによって、被処理物526上におけるレーザー光の照射位置を移動させ、被処理物526全面を処理することができる。
Then, the
本実施例は、実施例1〜実施例5と組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in combination with the first to fifth embodiments.
本実施例では、本発明のレーザー装置において用いられるレーザー光の発振装置及びその他光学系について説明する。 In this embodiment, a laser beam oscillation device and other optical systems used in the laser device of the present invention will be described.
図11に本実施例のレーザー装置の構造を示す。本実施例のレーザー装置は、複数の発振装置を用い、該複数の発振装置から発振された複数のレーザー光を1つにまとめる。なお本実施例では3つの発振装置550(550a、550b、550c)を用いた場合を例に挙げて説明する。 FIG. 11 shows the structure of the laser apparatus of this example. The laser device of this embodiment uses a plurality of oscillation devices, and combines a plurality of laser beams oscillated from the plurality of oscillation devices into one. In this embodiment, a case where three oscillation devices 550 (550a, 550b, 550c) are used will be described as an example.
各発振装置からのレーザー光の発振は、制御装置552により自在に制御することができる。3つの発振装置550のうち、少なくとも1つは、出力するレーザー光は非線形光学素子により、第2高調波や、第3高調波、第4高調波に変換する。本実施例では、全ての発振装置550から出力されるレーザー光を非線形光学素子551a、551b、551cにより、それぞれその波長を変換する。
変換する波長は同じであっても、いずれかが異なっていてもよい。
The oscillation of the laser beam from each oscillation device can be freely controlled by the
The wavelengths to be converted may be the same or any of them may be different.
3つの発振装置550からそれぞれ出力されたレーザー光は、1つに合成される。具体的に本実施例では、それぞれのレーザー光を、各レーザー光に対応したファイバーアレイ553を介して導波路554に入射させ、1つのレーザー光にまとめる。薄膜偏光素子(TFP:Thin Film Polarizer)やその他の偏光子を用いても行うことができる。
The laser beams output from the three oscillation devices 550 are combined into one. Specifically, in this embodiment, each laser beam is incident on the
導波路554を経て合成されたレーザー光を再び光ファイバ555へ入射させ、レーザー光が拡散するのを低減させる。光ファイバ555から射出したレーザー光は凸レンズ556により集光し、ステージ540に設置された被処理物559へ到達する。
The laser beam synthesized through the
1つに合成されたレーザー光は、大出力レーザーから発振されたレーザー光に相当するエネルギー密度を有している。また、同じレーザーから発振されるレーザー光は干渉性が高いが、異なるレーザーから発振されるレーザー光同士は干渉しないため、複数のレーザーが1つにまとめられたレーザー光は、互いに補い合って干渉を低減することを可能とする。また、レーザー光を高調波に変換するために用いる非線形光学素子は、レーザー光が透過するため、十分な耐熱性、耐久性が必要とされ、大出力のレーザーであるほど、非線形光学素子における劣化は大きい。そのため、透過するレーザー光のエネルギーが少しでも小さければ、非線形光学素子の寿命が延び、コストダウンに繋がる。複数の非線形光学素子で複数のレーザー光の波長を変換した後、合成して1つのレーザー光とするという本実施例の構成は、単数の非線形光学素子で1つのレーザー光の波長を変換するよりも1つの非線形光学素子にかかる負担が軽減される。そのため、各非線形光学素子の寿命を延ばすことができ、コストダウンにさせることができる。 The laser beam synthesized into one has an energy density corresponding to the laser beam oscillated from the high-power laser. Laser light oscillated from the same laser has high coherence, but laser light oscillated from different lasers do not interfere with each other. Therefore, laser beams combined into a plurality of lasers complement each other and interfere with each other. It is possible to reduce. In addition, nonlinear optical elements used to convert laser light into higher harmonics are required to have sufficient heat resistance and durability because the laser light is transmitted through them. Is big. Therefore, if the energy of the transmitted laser beam is as small as possible, the lifetime of the nonlinear optical element is extended, leading to cost reduction. The configuration of the present embodiment, in which the wavelengths of a plurality of laser beams are converted by a plurality of nonlinear optical elements and then combined into one laser beam, the wavelength of one laser beam is converted by a single nonlinear optical element. However, the burden on one nonlinear optical element is reduced. Therefore, the lifetime of each nonlinear optical element can be extended and the cost can be reduced.
そして、このようなレーザー光を光ファイバ、ガルバノメータ、ポリゴンメータなどの光学系を用いて、被処理物の全面に照射することができる。 Such laser light can be irradiated on the entire surface of the object to be processed using an optical system such as an optical fiber, a galvanometer, or a polygon meter.
照射面におけるレーザー光の形状は、レーザーの種類によって異なるし、光学系により成形することもできる。例えば、ラムダ社製のXeClエキシマレーザー(波長308nm、パルス幅30ns)L3308から射出されたレーザー光の形状は、10mm×30mm(共にビームプロファイルにおける半値幅)の矩形状である。また、YAGレーザーから射出されたレーザー光の形状は、ロッド形状が円筒形であれば円状となり、スラブ型であれば矩形状となる。このようなレーザー光を光学系により、さらに成形することにより、所望の大きさのレーザー光をつくることもできる。 The shape of the laser beam on the irradiated surface varies depending on the type of laser, and can be shaped by an optical system. For example, the shape of a laser beam emitted from a Lambda XeCl excimer laser (wavelength 308 nm, pulse width 30 ns) L3308 is a rectangular shape of 10 mm × 30 mm (both half-value width in the beam profile). The shape of the laser light emitted from the YAG laser is circular if the rod shape is cylindrical, and rectangular if it is slab type. By further shaping such laser light with an optical system, laser light of a desired size can be produced.
さらに、被処理物が有する基板に対して垂直にレーザー光を入射させる場合は、基板の表面でレーザー光の一部が反射し、入射したときと同じ光路を戻る、いわゆる戻り光となるが、該戻り光はレーザーの出力や周波数の変動や、ロッドの破壊などの悪影響を及ぼす。そのため、戻り光を取り除きレーザーの発振を安定させるため、アイソレータを設置するのが好ましい。 Furthermore, when laser light is incident perpendicular to the substrate of the object to be processed, a part of the laser light is reflected on the surface of the substrate and returns to the same optical path as the incident light, so-called return light, The return light has adverse effects such as fluctuations in laser output and frequency, and rod destruction. Therefore, it is preferable to install an isolator in order to remove the return light and stabilize the oscillation of the laser.
一方、戻り光を防ぐため、基板に対して斜めにレーザー光を入射させることもできる。しかしながら、レーザー光は指向性およびエネルギー密度の高い光であるため、反射光が不適切な箇所を照射するのを防ぐためダンパーを設置して、反射光を吸収させるのが好ましい。なお、ダンパーには冷却水が循環しており、反射光の吸収によりダンパーの温度が上昇するのを防いでいる。 On the other hand, in order to prevent the return light, the laser beam can be incident obliquely with respect to the substrate. However, since the laser light is light having high directivity and energy density, it is preferable to install a damper to absorb the reflected light in order to prevent the reflected light from irradiating an inappropriate place. Note that cooling water circulates in the damper to prevent the temperature of the damper from rising due to absorption of reflected light.
そして、ステージ540を回転台541上において直線状に移動させ、回転台541をステージ540の移動した軌跡の延長上に存在する点を中心として回転させることによって、被処理物559上におけるレーザー光の照射位置を移動させ、被処理物559全面を処理することができる。
Then, the
本実施例は、実施例1〜実施例5と組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in combination with the first to fifth embodiments.
本実施例では、本発明のレーザー装置において用いられるレーザー光の発振装置及びその他光学系について説明する。 In this embodiment, a laser beam oscillation device and other optical systems used in the laser device of the present invention will be described.
図12に本実施例のレーザー装置の構造を示す。本実施例のレーザー装置は、発振装置571から発振されたレーザー光が非線形光学素子572により高調波に変換され、分割手段であるミラー573により複数のレーザー光に分割される。
FIG. 12 shows the structure of the laser device of this example. In the laser device of this embodiment, the laser light oscillated from the
それぞれのレーザー光は周期的なエネルギー分布を有するレーザー光の形成手段であるミラー574a、574bによって反射され、それぞれシリンドリカルレンズ575a、575bによって集光され、ステージ(本実施例では図示せず)上に設置された被処理物561に到達する。被処理物561において、複数のレーザー光が合成されることで干渉が生じ、周期的なエネルギー分布を有するレーザー光が形成される。シリンドリカルレンズ575a、575bは必ずしも設置する必要はないが、設置することで照射面においてエネルギー密度を高めることができる。
Each laser beam is reflected by
なお、レーザーから射出されたレーザー光の形状は、レーザーの種類によって異なり、ロッド形状が円筒形であれば円状となり、スラブ型であれば矩形状となる。 The shape of the laser light emitted from the laser differs depending on the type of laser, and is circular if the rod shape is cylindrical, and rectangular if it is slab type.
そして、ステージを回転台560上において直線状に移動させ、回転台560をステージの移動した軌跡の延長上に存在する点を中心として回転させることによって、被処理物561上におけるレーザー光の照射位置を移動させ、被処理物561全面を処理することができる。
The stage is moved linearly on the
本実施例は、実施例1〜実施例5と組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in combination with the first to fifth embodiments.
本実施例ではアクティブマトリクス基板の作製方法について図13〜図15を用いて説明する。本明細書ではCMOS回路、及び駆動回路と、画素TFT、保持容量とを有する画素部を同一基板上に形成された基板を、便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。 In this embodiment, a method for manufacturing an active matrix substrate will be described with reference to FIGS. In this specification, a substrate in which a pixel portion having a CMOS circuit, a driver circuit, a pixel TFT, and a storage capacitor is formed over the same substrate is referred to as an active matrix substrate for convenience.
まず、本実施例ではバリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスからなる基板600を用いる。なお、基板600としては、石英基板やシリコン基板、金属基板またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。また、本実施例の処理温度に耐えうる耐熱性が有するプラスチック基板を用いてもよい。
First, in this embodiment, a
次いで、基板600上に酸化珪素膜、窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜などの絶縁膜から成る下地膜601を公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、プラズマCVD法等)により形成する。本実施例では下地膜601として2層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層膜または2層以上積層させた構造を用いても良い。
Next, a
次いで、下地膜上に半導体層602〜606を形成する。半導体層602〜606は公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、プラズマCVD法等)により25〜80nm(好ましくは30〜60nm)の厚さで半導体膜を成膜し、レーザー結晶化法により結晶化させる。レーザー結晶化法は、本発明のレーザー装置を用いて行うことができる。もちろん、レーザー結晶化法だけでなく、他の公知の結晶化法(RTAやファーネスアニール炉を用いた熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いた熱結晶化法等)と組み合わせて行ってもよい。そして、得られた結晶性半導体膜を所望の形状にパターニングして半導体層602〜606を形成する。前記半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜、結晶性半導体膜などがあり、非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。 Next, semiconductor layers 602 to 606 are formed over the base film. The semiconductor layers 602 to 606 are formed by forming a semiconductor film with a thickness of 25 to 80 nm (preferably 30 to 60 nm) by a known means (sputtering method, LPCVD method, plasma CVD method, etc.), and crystallized by a laser crystallization method. Let The laser crystallization method can be performed using the laser apparatus of the present invention. Of course, not only the laser crystallization method but also other known crystallization methods (thermal crystallization method using RTA or furnace annealing furnace, thermal crystallization method using metal element for promoting crystallization, etc.) You may go. Then, the obtained crystalline semiconductor film is patterned into a desired shape to form semiconductor layers 602 to 606. Examples of the semiconductor film include an amorphous semiconductor film, a microcrystalline semiconductor film, a crystalline semiconductor film, and the like, and a compound semiconductor film having an amorphous structure such as an amorphous silicon germanium film may be applied.
レーザー発振装置は、パルス発振型または連続発光型のエキシマレーザーやYAGレーザー、YVO4レーザーを用いる。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300Hz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レーザー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30〜300kHz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ー光を基板全面に渡って照射し、この時の線状レーザー光の重ね合わせ率(オーバーラップ率)を50〜90%として行う。 As the laser oscillation device, a pulse oscillation type or continuous emission type excimer laser, YAG laser, or YVO 4 laser is used. The conditions for crystallization are appropriately selected by the practitioner. When an excimer laser is used, the pulse oscillation frequency is 300 Hz and the laser energy density is 100 to 400 mJ / cm 2 (typically 200 to 300 mJ / cm 2). ). When a YAG laser is used, the second harmonic is used and the pulse oscillation frequency is 30 to 300 kHz, and the laser energy density is 300 to 600 mJ / cm 2 (typically 350 to 500 mJ / cm 2 ). Then, laser light condensed linearly with a width of 100 to 1000 μm, for example 400 μm, is irradiated over the entire surface of the substrate, and the superposition rate (overlap rate) of the linear laser light at this time is 50 to 90%.
なおレーザーは、連続発振またはパルス発振の気体レーザーもしくは固体レーザーを用いることができる。気体レーザーとして、エキシマレーザー、Arレーザー、Krレーザーなどがあり、固体レーザーとして、YAGレーザー、YVO4レーザー、YLFレーザー、YAlO3レーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライドレーザー、Ti:サファイアレーザー、Y2O3レーザーなどが挙げられる。固体レーザーとしては、Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti、Yb又はTmがドーピングされたYAG、YVO4、YLF、YAlO3などの結晶を使ったレーザー等も使用可能である。当該レーザーの基本波はドーピングする材料によって異なり、1μm前後の基本波を有するレーザー光が得られる。基本波に対する高調波は、非線形光学素子を用いることで得ることができる。 As the laser, a continuous wave or pulsed gas laser or solid laser can be used. There are excimer laser, Ar laser, Kr laser, etc. as gas laser, and solid-state laser such as YAG laser, YVO 4 laser, YLF laser, YAlO 3 laser, glass laser, ruby laser, alexandride laser, Ti: sapphire laser, Y 2 O 3 laser and the like. As the solid-state laser, a laser using a crystal such as YAG, YVO 4 , YLF, or YAlO 3 doped with Cr, Nd, Er, Ho, Ce, Co, Ti, Yb, or Tm can be used. The fundamental wave of the laser differs depending on the material to be doped, and a laser beam having a fundamental wave of about 1 μm can be obtained. The harmonic with respect to the fundamental wave can be obtained by using a nonlinear optical element.
非晶質半導体膜の結晶化に際し、大粒径に結晶を得るためには、連続発振が可能な固体レーザーを用い、基本波の第2高調波〜第4高調波を適用するのが好ましい。代表的には、Nd:YVO4レーザー(基本波1064nm)の第2高調波(532nm)や第3高調波(355nm)を適用するのが望ましい。具体的には、出力10Wの連続発振のYVO4レーザーから射出されたレーザー光を非線形光学素子により高調波に変換する。また、共振器の中にYVO4結晶と非線形光学素子を入れて、高調波を射出する方法もある。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状のレーザー光に成形して、被処理体に照射する。このときのエネルギー密度は0.01〜100MW/cm2程度(好ましくは0.1〜10MW/cm2)が必要である。そして、10〜2000cm/s程度の速度でレーザー光に対して相対的に半導体膜を移動させて照射する。 In crystallization of the amorphous semiconductor film, in order to obtain a crystal with a large grain size, it is preferable to use a solid-state laser capable of continuous oscillation and apply the second to fourth harmonics of the fundamental wave. Typically, it is desirable to apply the second harmonic (532 nm) or the third harmonic (355 nm) of an Nd: YVO 4 laser (fundamental wave 1064 nm). Specifically, laser light emitted from a continuous wave YVO 4 laser having an output of 10 W is converted into a harmonic by a non-linear optical element. There is also a method of emitting harmonics by putting a YVO 4 crystal and a nonlinear optical element in a resonator. Preferably, the laser beam is shaped into a rectangular or elliptical shape on the irradiation surface by an optical system, and the object to be processed is irradiated. At this time, the energy density of approximately 0.01 to 100 MW / cm 2 (preferably 0.1 to 10 MW / cm 2) is required. Then, irradiation is performed by moving the semiconductor film relative to the laser light at a speed of about 10 to 2000 cm / s.
続いて、フォトリソグラフィ法を用いたパターニング処理によって半導体層602〜606を形成する。 Subsequently, semiconductor layers 602 to 606 are formed by a patterning process using a photolithography method.
また、半導体層602〜606を形成した後、TFTのしきい値を制御するために微量な不純物元素(ボロンまたはリン)のドーピングを行ってもよい。 Further, after forming the semiconductor layers 602 to 606, a small amount of impurity element (boron or phosphorus) may be doped in order to control the threshold value of the TFT.
次いで、半導体層602〜606を覆うゲート絶縁膜607を形成する。ゲート絶縁膜607はプラズマCVD法またはスパッタ法を用い、厚さを40〜150nmとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマCVD法により110nmの厚さで酸化窒化珪素膜(組成比Si=32%、O=59%、N=7%、H=2%)で形成した。勿論、ゲート絶縁膜は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
Next, a
また、酸化珪素膜を用いる場合には、プラズマCVD法でTEOS(Tetraethyl Orthosilicate)とO2とを混合し、反応圧力40Pa、基板温度300〜400℃とし、高周波(13.56MHz)電力密度0.5〜0.8W/cm2で放電させて形成することができる。このようにして作製される酸化珪素膜は、その後400〜500℃の熱アニールによりゲート絶縁膜として良好な特性を得ることができる。 When a silicon oxide film is used, TEOS (Tetraethyl Orthosilicate) and O 2 are mixed by a plasma CVD method to a reaction pressure of 40 Pa, a substrate temperature of 300 to 400 ° C., and a high frequency (13.56 MHz) power density of 0. It can be formed by discharging at 5 to 0.8 W / cm 2 . The silicon oxide film thus manufactured can obtain good characteristics as a gate insulating film by thermal annealing at 400 to 500 ° C. thereafter.
次いで、ゲート絶縁膜607上に膜厚20〜100nmの第1の導電膜608と、膜厚100〜400nmの第2の導電膜609とを積層形成する。本実施例では、膜厚30nmのTaN膜からなる第1の導電膜608と、膜厚370nmのW膜からなる第2の導電膜609を積層形成した。TaN膜はスパッタ法で形成し、Taのターゲットを用い、窒素を含む雰囲気内でスパッタする。また、W膜は、Wのターゲットを用いたスパッタ法で形成した。その他に6フッ化タングステン(WF6)を用いる熱CVD法で形成することもできる。いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、W膜の抵抗率は20μΩcm以下にすることが望ましい。W膜は結晶粒を大きくすることで低抵抗率化を図ることができるが、W膜中に酸素などの不純物元素が多い場合には結晶化が阻害され高抵抗化する。従って、本実施例では、高純度のW(純度99.9999%)のターゲットを用いたスパッタ法で、さらに成膜時に気相中からの不純物の混入がないように十分配慮してW膜を形成することにより、抵抗率9〜20μΩcmを実現することができる。
Next, a first
なお、本実施例では、第1の導電膜608をTaN、第2の導電膜609をWとしたが、特に限定されず、いずれもTa、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、Ndから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、AgPdCu合金を用いてもよい。また、第1の導電膜をタンタル(Ta)膜で形成し、第2の導電膜をW膜とする組み合わせ、第1の導電膜を窒化チタン(TiN)膜で形成し、第2の導電膜をW膜とする組み合わせ、第1の導電膜を窒化タンタル(TaN)で形成し、第2の導電膜をWとする組み合わせ、第1の導電膜を窒化タンタル(TaN)
膜で形成し、第2の導電膜をAl膜とする組み合わせ、第1の導電膜を窒化タンタル(TaN)膜で形成し、第2の導電膜をCu膜とする組み合わせとしてもよい。
In this embodiment, the first
A combination may be used in which the second conductive film is an Al film, the first conductive film is a tantalum nitride (TaN) film, and the second conductive film is a Cu film.
また、2層構造に限定されず、例えば、タングステン膜、アルミニウムとシリコンの合金(Al−Si)膜、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、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、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、窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。 The structure is not limited to the two-layer structure, and for example, a three-layer structure in which a tungsten film, an aluminum-silicon alloy (Al-Si) film, and a titanium nitride film are sequentially stacked may be employed. In the case of a three-layer structure, tungsten nitride may be used instead of tungsten, or an aluminum / titanium alloy film (Al—Ti) is used instead of an aluminum / silicon alloy film (Al—Si) film. Alternatively, a titanium film may be used instead of the titanium nitride film.
なお、導電膜の材料によって、適宜最適なエッチングの方法や、エッチャントの種類を選択することが重要である。 Note that it is important to select an optimum etching method and etchant type depending on the material of the conductive film.
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスク610〜615を形成し、電極及び配線を形成するための第1のエッチング処理を行う。第1のエッチング処理では第1及び第2のエッチング条件で行う。(図13(B))本実施例では第1のエッチング条件として、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法を用い、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25:25:10(sccm)とし、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行う。基板側(試料ステージ)にも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。この第1のエッチング条件によりW膜をエッチングして第1の導電層の端部をテーパー形状とする。
Next, resist
この後、レジストからなるマスク610〜615を除去せずに第2のエッチング条件に変え、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30:30(sccm)とし、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して約30秒程度のエッチングを行った。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。CF4とCl2を混合した第2のエッチング条件ではW膜及びTaN膜とも同程度にエッチングされる。なお、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、10〜20%程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。
Thereafter, the resist
上記第1のエッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第1の導電層及び第2の導電層の端部がテーパー形状となる。このテーパー部の角度は15〜45°となる。こうして、第1のエッチング処理により第1の導電層と第2の導電層から成る第1の形状の導電層617〜622(第1の導電層617a〜622aと第2の導電層617b〜622b)を形成する。616はゲート絶縁膜であり、第1の形状の導電層617〜622で覆われない領域は20〜50nm程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
In the first etching process, the shape of the mask made of resist is made suitable, and the end portions of the first conductive layer and the second conductive layer are tapered due to the effect of the bias voltage applied to the substrate side. It becomes. The angle of this taper portion is 15 to 45 °. Thus, the first shape conductive layers 617 to 622 (the first conductive layers 617 a to 622 a and the second
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第2のエッチング処理を行う。
(図13(C))ここでは、エッチングガスにCF4とCl2とO2とを用い、W膜を選択的にエッチングする。この時、第2のエッチング処理により第2の導電層628b〜633bを形成する。一方、第1の導電層617a〜622aは、ほとんどエッチングされず、第2の形状の導電層628〜633を形成する。
Next, a second etching process is performed without removing the resist mask.
(FIG. 13C) Here, CF 4 , Cl 2, and O 2 are used as the etching gas, and the W film is selectively etched. At this time, second
そして、レジストからなるマスクを除去せずに第1のドーピング処理を行い、半導体層にn型を付与する不純物元素を低濃度に添加する。ドーピング処理はイオンドープ法、若しくはイオン注入法で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を1×1013〜5×1014/cm2とし、加速電圧を40〜80keVとして行う。本実施例ではドーズ量を1.5×1013/cm2とし、加速電圧を60keVとして行う。n型を付与する不純物元素として15族に属する元素、典型的にはリン(P)または砒素(As)を用いるが、ここではリン(P)を用いる。この場合、導電層628〜633がn型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に不純物領域623〜627が形成される。不純物領域623〜627には1×1018〜1×1020atoms/cm3の濃度範囲でn型を付与する不純物元素を添加する。
Then, a first doping process is performed without removing the resist mask, and an impurity element imparting n-type conductivity is added to the semiconductor layer at a low concentration. The doping process may be performed by ion doping or ion implantation. The conditions of the ion doping method are a dose amount of 1 × 10 13 to 5 × 10 14 / cm 2 and an acceleration voltage of 40 to 80 keV. In this embodiment, the dose is set to 1.5 × 10 13 / cm 2 and the acceleration voltage is set to 60 keV. As an impurity element imparting n-type, an element belonging to Group 15, typically phosphorus (P) or arsenic (As), is used here, but phosphorus (P) is used. In this case, the
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634a〜634cを形成して第1のドーピング処理よりも高い加速電圧で第2のドーピング処理を行う。イオンドープ法の条件はドーズ量を1×1013〜1×1015/cm2とし、加速電圧を60〜120keVとして行う。ドーピング処理は第2の導電層628b〜632bを不純物元素に対するマスクとして用い、第1の導電層のテーパー部の下方の半導体層に不純物元素が添加されるようにドーピングする。続いて、第2のドーピング処理より加速電圧を下げて第3のドーピング処理を行って図14(A)の状態を得る。イオンドープ法の条件はドーズ量を1×1015〜1×1017/cm2とし、加速電圧を50〜100keVとして行う。第2のドーピング処理および第3のドーピング処理により、第1の導電層と重なる低濃度不純物領域636、642、648には1×1018〜5×1019 atoms/cm3の濃度範囲でn型を付与する不純物元素を添加され、高濃度不純物領域635、641、644、647には1×1019〜5×1021 atoms/cm3の濃度範囲でn型を付与する不純物元素を添加される。
After removing the resist mask, new resist
もちろん、適当な加速電圧にすることで、第2のドーピング処理および第3のドーピング処理は1回のドーピング処理で、低濃度不純物領域および高濃度不純物領域を形成することも可能である。 Needless to say, by setting the acceleration voltage to be appropriate, the second and third doping processes can be performed in a single doping process to form the low-concentration impurity region and the high-concentration impurity region.
次いで、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650a〜650cを形成して第4のドーピング処理を行う。この第4のドーピング処理により、pチャネル型TFTの活性層となる半導体層に前記一導電型とは逆の導電型を付与する不純物元素が添加された不純物領域653、654、659、660を形成する。第2の導電層628a〜632aを不純物元素に対するマスクとして用い、p型を付与する不純物元素を添加して自己整合的に不純物領域を形成する。本実施例では、不純物領域653、654、659、660はジボラン(B2H6)を用いたイオンドープ法で形成する。(図14(B))この第4のドーピング処理の際には、nチャネル型TFTを形成する半導体層はレジストからなるマスク650a〜650cで覆われている。第1乃至3のドーピング処理によって、不純物領域653、654と659、660はそれぞれ異なる濃度でリンが添加されているが、そのいずれの領域においてもp型を付与する不純物元素の濃度を1×1019〜5×1021atoms/cm3となるようにドーピング処理することにより、pチャネル型TFTのソース領域およびドレイン領域として機能するために何ら問題は生じない。
Next, after removing the resist mask, new resist
以上までの工程で、それぞれの半導体層に不純物領域が形成される。 Through the above steps, impurity regions are formed in the respective semiconductor layers.
次いで、レジストからなるマスク650a〜650cを除去して第1の層間絶縁膜661を形成する。この第1の層間絶縁膜661としては、プラズマCVD法またはスパッタ法を用い、厚さを100〜200nmとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマCVD法により膜厚150nmの酸化窒化珪素膜を形成した。勿論、第1の層間絶縁膜661は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
Next, the resist
次いで、図14(C)に示すように、活性化処理としてレーザー照射方法を用いる。レーザーアニール法を用いる場合、結晶化の際に用いたレーザーを使用することが可能である。活性化の場合は、移動速度は結晶化と同じにし、0.01〜100MW/cm2程度(好ましくは0.01〜10MW/cm2)のエネルギー密度が必要となる。また結晶化の際には連続発振のレーザーを用い、活性化の際にはパルス発振のレーザーを用いるようにしても良い。 Next, as shown in FIG. 14C, a laser irradiation method is used as the activation treatment. When the laser annealing method is used, it is possible to use a laser used for crystallization. For activation, the moving speed is required energy density of the same west and crystallization, 0.01 to 100 MW / cm 2 about (preferably 0.01~10MW / cm 2). Further, a continuous wave laser may be used for crystallization, and a pulsed laser may be used for activation.
また、第1の層間絶縁膜を形成する前に活性化処理を行っても良い。 In addition, an activation process may be performed before forming the first interlayer insulating film.
そして、加熱処理(300〜550℃で1〜12時間の熱処理)を行うと水素化を行うことができる。この工程は第1の層間絶縁膜661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工程である。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)や、3〜100%の水素を含む雰囲気中で300〜650℃で1〜12時間の加熱処理を行っても良い。この場合は、第1の層間絶縁膜の存在に関係なく半導体層を水素化することができる。
Then, hydrogenation can be performed by heat treatment (heat treatment at 300 to 550 ° C. for 1 to 12 hours). This step is a step of terminating dangling bonds in the semiconductor layer with hydrogen contained in the first
次いで、第1の層間絶縁膜661上に無機絶縁膜材料または有機絶縁物材料から成る第2の層間絶縁膜662を形成する。本実施例では、膜厚1.6μmのアクリル樹脂膜を形成したが、粘度が10〜1000cp、好ましくは40〜200cpのものを用いても良い。また、表面に凸凹が形成されるものを用いても良い。
Next, a second
本実施例では、鏡面反射を防ぐため、表面に凸凹が形成される第2の層間絶縁膜を形成することによって画素電極の表面に凸凹を形成した。また、画素電極の表面に凹凸を持たせて光散乱性を図るため、画素電極の下方の領域に凸部を形成してもよい。その場合、凸部の形成は、TFTの形成と同じフォトマスクで行うことができるため、工程数の増加なく形成することができる。なお、この凸部は配線及びTFT部以外の画素部領域の基板上に適宜設ければよい。こうして、凸部を覆う絶縁膜の表面に形成された凸凹に沿って画素電極の表面に凸凹が形成される。 In this embodiment, in order to prevent specular reflection, the surface of the pixel electrode is formed with the unevenness by forming the second interlayer insulating film having the unevenness on the surface. In addition, a convex portion may be formed in a region below the pixel electrode in order to make the surface of the pixel electrode uneven to achieve light scattering. In that case, since the convex portion can be formed using the same photomask as that of the TFT, it can be formed without increasing the number of steps. In addition, this convex part should just be suitably provided on the board | substrate of pixel part area | regions other than wiring and a TFT part. Thus, irregularities are formed on the surface of the pixel electrode along the irregularities formed on the surface of the insulating film covering the convex portions.
また、第2の層間絶縁膜662として表面が平坦化する膜を用いてもよい。その場合は、画素電極を形成した後、公知のサンドブラスト法やエッチング法等の工程を追加して表面を凹凸化させて、鏡面反射を防ぎ、反射光を散乱させることによって白色度を増加させることが好ましい。
Alternatively, a film whose surface is planarized may be used as the second
そして、駆動回路686において、各不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線664〜668を形成する。なお、これらの配線は、膜厚50nmのTi膜と、膜厚500nmの合金膜(AlとTiとの合金膜)との積層膜をパターニングして形成する。もちろん、二層構造に限らず、単層構造でもよいし、三層以上の積層構造にしてもよい。また、配線の材料としては、AlとTiに限らない。
例えば、TaN膜上にAlやCuを形成し、さらにTi膜を形成した積層膜をパターニングして配線を形成してもよい。(図15)
In the driver circuit 686,
For example, a wiring may be formed by patterning a laminated film in which Al or Cu is formed on a TaN film and a Ti film is further formed. (Fig. 15)
また、画素部687においては、画素電極670、ゲート配線669、接続電極668を形成する。この接続電極668によりソース配線(643aと643bの積層)は、画素TFTと電気的な接続が形成される。また、ゲート配線669は、画素TFTのゲート電極と電気的な接続が形成される。また、画素電極670は、画素TFTのドレイン領域690と電気的な接続が形成され、さらに保持容量を形成する一方の電極として機能する半導体層685と電気的な接続が形成される。また本願では画素電極と接続電極とを同じ材料で形成しているが、画素電極670としてAlまたはAgを主成分とする膜、またはそれらの積層膜等の反射性の優れた材料を用いても良い。
In the pixel portion 687, a
以上の様にして、nチャネル型TFT681とpチャネル型TFT682からなるCMOS回路、及びnチャネル型TFT683を有する駆動回路686と、画素TFT684、保持容量685とを有する画素部687を同一基板上に形成することができる。こうして、アクティブマトリクス基板が完成する。
As described above, the CMOS circuit including the n-channel TFT 681 and the p-channel TFT 682, the driving circuit 686 having the n-
駆動回路686のnチャネル型TFT681はチャネル形成領域637、ゲート電極の一部を構成する第1の導電層628aと重なる低濃度不純物領域636(GOLD領域)、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域652と、を有している。このnチャネル型TFT681と電極666で接続してCMOS回路を形成するpチャネル型TFT682にはチャネル形成領域640、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域653と、p型を付与する不純物元素が導入された不純物領域654を有している。また、nチャネル型TFT683にはチャネル形成領域643、ゲート電極の一部を構成する第1の導電層630aと重なる低濃度不純物領域642(GOLD領域)、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域656とを有している。
An n-channel TFT 681 in the driver circuit 686 has a
画素部の画素TFT684にはチャネル形成領域646、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域645(LDD領域)、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域658とを有している。また、保持容量685の一方の電極として機能する半導体層には、n型を付与する不純物元素およびp型を付与する不純物元素が添加されている。保持容量685は、絶縁膜616を誘電体として、電極(632aと632bの積層)と、半導体層とで形成している。
The pixel TFT 684 in the pixel portion includes a
本実施例の画素構造は、ブラックマトリクスを用いることなく、画素電極間の隙間が遮光されるように、画素電極の端部をソース配線と重なるように配置形成する。 In the pixel structure of this embodiment, the end portions of the pixel electrodes are arranged and formed so as to overlap the source wiring so that the gap between the pixel electrodes is shielded from light without using a black matrix.
本実施例は、実施例1〜実施例8と組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in combination with the first to eighth embodiments.
本実施例では、実施例9で作製したアクティブマトリクス基板から、反射型液晶表示装置を作製する工程を以下に説明する。説明には図16を用いる。
In this embodiment, a process for manufacturing a reflective liquid crystal display device from the active matrix substrate manufactured in
まず、実施例9に従い、図15の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図15のアクティブマトリクス基板上、少なくとも画素電極670上に配向膜867を形成しラビング処理を行う。なお、本実施例では配向膜867を形成する前に、アクリル樹脂膜等の有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間隔を保持するための柱状のスペーサ872を所望の位置に形成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状のスペーサを基板全面に散布してもよい。
First, after obtaining the active matrix substrate in the state of FIG. 15 according to
次いで、対向基板869を用意する。次いで、対向基板869上に着色層870、871、平坦化膜873を形成する。赤色の着色層870と青色の着色層871とを重ねて、遮光部を形成する。また、赤色の着色層と緑色の着色層とを一部重ねて、遮光部を形成してもよい。
Next, a
本実施例では、実施例9に示す基板を用いている。従って、少なくともゲート配線669と画素電極670の間隙と、ゲート配線669と接続電極668の間隙と、接続電極668と画素電極670の間隙を遮光する必要がある。本実施例では、それらの遮光すべき位置に着色層の積層からなる遮光部が重なるように各着色層を配置して、対向基板を貼り合わせた。
In this example, the substrate shown in Example 9 is used. Accordingly, at least the gap between the
このように、ブラックマスク等の遮光層を形成することなく、各画素間の隙間を着色層の積層からなる遮光部で遮光することによって工程数の低減を可能とした。 As described above, the number of steps can be reduced by shielding the gap between the pixels with the light shielding portion formed by the lamination of the colored layers without forming a light shielding layer such as a black mask.
次いで、平坦化膜873上に透明導電膜からなる対向電極876を少なくとも画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜874を形成し、ラビング処理を施した。
Next, a
そして、画素部と駆動回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール材868で貼り合わせる。シール材868にはフィラーが混入されていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一な間隔を持って2枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液晶材料875を注入し、封止剤(図示せず)によって完全に封止する。液晶材料875には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図16に示す反射型液晶表示装置が完成する。そして、必要があれば、アクティブマトリクス基板または対向基板を所望の形状に分断する。さらに、対向基板のみに偏光板(図示しない)を貼りつけた。そして、公知の技術を用いてFPCを貼りつけた。
Then, the active matrix substrate on which the pixel portion and the driver circuit are formed and the counter substrate are attached to each other with a
以上のようにして作製される液晶表示装置はエネルギー分布が周期的または一様なレーザー光が照射され、大粒径の結晶粒が形成された半導体膜を用いて作製されたTFTを有しており、前記液晶表示装置の動作特性や信頼性を十分なものとなり得る。そして、このような液晶表示装置は各種電子機器の表示部として用いることができる。 The liquid crystal display device manufactured as described above includes a TFT manufactured using a semiconductor film in which a laser beam having a periodic or uniform energy distribution is irradiated and crystal grains having a large particle size are formed. Therefore, the operation characteristics and reliability of the liquid crystal display device can be sufficient. And such a liquid crystal display device can be used as a display part of various electronic devices.
なお、本実施例は実施例1〜実施例9と組み合わせて実施することが可能である。 Note that this embodiment can be implemented in combination with the first to ninth embodiments.
本実施例では、実施例9で示したアクティブマトリクス基板を作製するときのTFTの作製方法を用いて、発光装置を作製する例を以下に説明する。本明細書において、発光装置とは、基板上に形成された発光素子を該基板とカバー材の間に封入した表示用パネルおよび該表示用パネルにTFT等を実装した表示用モジュールを総称したものである。なお、発光素子は、電場を加えることで発生するルミネッセンス(Electro Luminescence)が得られる有機化合物を含む層(発光層)と陽極層と、陰極層とを有する。また、有機化合物におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(蛍光)と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(リン光)があり、これらのうちどちらか、あるいは両方の発光を含む。 In this example, an example of manufacturing a light-emitting device using the manufacturing method of a TFT when manufacturing an active matrix substrate shown in Example 9 will be described below. In this specification, the light emitting device is a general term for a display panel in which a light emitting element formed on a substrate is sealed between the substrate and a cover material, and a display module in which a TFT or the like is mounted on the display panel. It is. Note that the light-emitting element includes a layer (light-emitting layer) containing an organic compound from which luminescence (Electro Luminescence) generated by applying an electric field is obtained, an anode layer, and a cathode layer. In addition, luminescence in an organic compound includes light emission (fluorescence) when returning from a singlet excited state to a ground state and light emission (phosphorescence) when returning from a triplet excited state to a ground state, one of these, Or both luminescence is included.
なお、本明細書中では、発光素子において陽極と陰極の間に形成された全ての層を有機発光層と定義する。有機発光層には具体的に、発光層、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層等が含まれる。基本的に発光素子は、陽極層、発光層、陰極層が順に積層された構造を有しており、この構造に加えて、陽極層、正孔注入層、発光層、陰極層や、陽極層、正孔注入層、発光層、電子輸送層、陰極層等の順に積層した構造を有していることもある。 In the present specification, all layers formed between the anode and the cathode in the light emitting element are defined as organic light emitting layers. Specifically, the organic light emitting layer includes a light emitting layer, a hole injection layer, an electron injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer, and the like. Basically, a light emitting element has a structure in which an anode layer, a light emitting layer, and a cathode layer are sequentially laminated. In addition to this structure, an anode layer, a hole injection layer, a light emitting layer, a cathode layer, and an anode layer , A hole injection layer, a light emitting layer, an electron transport layer, a cathode layer and the like may be laminated in this order.
図17は本実施例の発光装置の断面図である。図17において、基板700上に設けられたスイッチングTFT733は実施例9の作製方法を用いて形成される。
FIG. 17 is a cross-sectional view of the light emitting device of this example. In FIG. 17, the switching TFT 733 provided over the
なお、本実施例ではチャネル形成領域が二つ形成されるダブルゲート構造としているが、チャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。 Note that although a double gate structure in which two channel formation regions are formed is used in this embodiment, a single gate structure in which one channel formation region is formed or a triple gate structure in which three channel formation regions are formed may be used.
基板700上に設けられた駆動回路は実施例9の作製方法を用いて形成される。なお、本実施例ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
A driver circuit provided over the
また、配線701、703はCMOS回路のソース配線、702はドレイン配線として機能する。また、配線704はソース配線708とスイッチングTFTのソース領域とを電気的に接続する配線として機能し、配線705はドレイン配線709とスイッチングTFTのドレイン領域とを電気的に接続する配線として機能する。
Further, the
なお、電流制御TFT734は実施例9の作製方法を用いて形成される。なお、本実施例ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。 Note that the current control TFT 734 is formed by using the manufacturing method of Example 9. In this embodiment, a single gate structure is used, but a double gate structure or a triple gate structure may be used.
また、配線706は電流制御TFTのソース配線(電流供給線に相当する)であり、707は電流制御TFTのドレイン領域と画素電極711とを電気的に接続する電極である。
A
なお、711は、透明導電膜からなる画素電極(発光素子の陽極)である。透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化インジウムを用いることができる。また、前記透明導電膜にガリウムを添加したものを用いても良い。画素電極711は、上記配線を形成する前に平坦な層間絶縁膜710上に形成する。本実施例においては、樹脂からなる平坦化膜710を用いてTFTによる段差を平坦化することは非常に重要である。後に形成される発光層は非常に薄いため、段差が存在することによって発光不良を起こす場合がある。従って、発光層をできるだけ平坦面に形成しうるように画素電極を形成する前に平坦化しておくことが望ましい。
配線701〜707を形成後、図17に示すようにバンク712を形成する。
バンク712は100〜400nmの珪素を含む絶縁膜もしくは有機樹脂膜をパターニングして形成すれば良い。
After the
The
なお、バンク712は絶縁膜であるため、成膜時における素子の静電破壊には注意が必要である。本実施例ではバンク712の材料となる絶縁膜中にカーボン粒子や金属粒子を添加して抵抗率を下げ、静電気の発生を抑制する。この際、抵抗率は1×106〜1×1012Ωm(好ましくは1×108〜1×1010Ωm)となるようにカーボン粒子や金属粒子の添加量を調節すれば良い。
Note that since the
画素電極711の上には発光層713が形成される。なお、図17では一画素しか図示していないが、本実施例ではR(赤)、G(緑)、B(青)の各色に対応した発光層を作り分けている。また、本実施例では蒸着法により低分子系有機発光材料を形成している。具体的には、正孔注入層として20nm厚の銅フタロシアニン(CuPc)膜を設け、その上に発光層として70nm厚のトリス−8−キノリノラトアルミニウム錯体(Alq3)膜を設けた積層構造としている。
Alq3にキナクリドン、ペリレンもしくはDCM1といった蛍光色素を添加することで発光色を制御することができる。
A
The emission color can be controlled by adding a fluorescent dye such as quinacridone, perylene, or DCM1 to Alq 3 .
但し、以上の例は発光層として用いることのできる有機発光材料の一例であって、これに限定する必要はまったくない。発光層、電荷輸送層または電荷注入層を自由に組み合わせて発光層(発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層)を形成すれば良い。例えば、本実施例では低分子系有機発光材料を発光層として用いる例を示したが、中分子系有機発光材料や高分子系有機発光材料を用いても良い。なお、本明細書中において、昇華性を有さず、かつ、分子数が20以下または連鎖する分子の長さが10μm以下の有機発光材料を中分子系有機発光材料とする。また、高分子系有機発光材料を用いる例として、正孔注入層として20nmのポリチオフェン(PEDOT)膜をスピン塗布法により設け、その上に発光層として100nm程度のパラフェニレンビニレン(PPV)膜を設けた積層構造としても良い。なお、PPVのπ共役系高分子を用いると、赤色から青色まで発光波長を選択できる。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これらの有機発光材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。 However, the above example is an example of an organic light emitting material that can be used as a light emitting layer, and it is not absolutely necessary to limit to this. A light emitting layer (a layer for emitting light and moving carriers therefor) may be formed by freely combining a light emitting layer, a charge transport layer, or a charge injection layer. For example, in this embodiment, an example in which a low molecular weight organic light emitting material is used as the light emitting layer is shown, but a medium molecular weight organic light emitting material or a high molecular weight organic light emitting material may be used. Note that in this specification, an organic light-emitting material that does not have sublimation and has 20 or less molecules or a chain molecule length of 10 μm or less is referred to as a medium molecular organic light-emitting material. As an example of using a polymer organic light emitting material, a 20 nm polythiophene (PEDOT) film is provided by a spin coating method as a hole injection layer, and a paraphenylene vinylene (PPV) film of about 100 nm is provided thereon as a light emitting layer. Alternatively, a laminated structure may be used. If a PPV π-conjugated polymer is used, the emission wavelength can be selected from red to blue. It is also possible to use an inorganic material such as silicon carbide for the charge transport layer or the charge injection layer. Known materials can be used for these organic light emitting materials and inorganic materials.
次に、発光層713の上には導電膜からなる陰極714が設けられる。本実施例の場合、導電膜としてアルミニウムとリチウムとの合金膜を用いる。勿論、公知のMgAg膜(マグネシウムと銀との合金膜)を用いても良い。陰極材料としては、周期表の1族もしくは2族に属する元素からなる導電膜もしくはそれらの元素を添加した導電膜を用いれば良い。
Next, a
この陰極714まで形成された時点で発光素子715が完成する。なお、ここでいう発光素子715は、画素電極(陽極)711、発光層713及び陰極714で形成されたダイオードを指す。
When the
発光素子715を完全に覆うようにしてパッシベーション膜716を設けることは有効である。パッシベーション膜716としては、炭素膜、窒化珪素膜もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層で用いる。
It is effective to provide a
この際、カバレッジの良い膜をパッシベーション膜として用いることが好ましく、炭素膜、特にDLC(ダイヤモンドライクカーボン)膜を用いることは有効である。DLC膜は室温から100℃以下の温度範囲で成膜可能であるため、耐熱性の低い発光層713の上方にも容易に成膜することができる。また、DLC膜は酸素に対するブロッキング効果が高く、発光層713の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後に続く封止工程を行う間に発光層713が酸化するといった問題を防止できる。
At this time, it is preferable to use a film with good coverage as the passivation film, and it is effective to use a carbon film, particularly a DLC (diamond-like carbon) film. Since the DLC film can be formed in a temperature range from room temperature to 100 ° C., it can be easily formed over the light-emitting
さらに、パッシベーション膜716上に封止材717を設け、カバー材718を貼り合わせる。封止材717としては紫外線硬化樹脂を用いれば良く、内部に吸湿効果を有する物質もしくは酸化防止効果を有する物質を設けることは有効である。また、本実施例においてカバー材718はガラス基板や石英基板やプラスチック基板(プラスチックフィルムも含む)の両面に炭素膜(好ましくはダイヤモンドライクカーボン膜)を形成したものを用いる。
Further, a sealing
こうして図17に示すような構造の発光装置が完成する。なお、バンク712を形成した後、パッシベーション膜716を形成するまでの工程をマルチチャンバー方式(またはインライン方式)の成膜装置を用いて、大気解放せずに連続的に処理することは有効である。また、さらに発展させてカバー材718を貼り合わせる工程までを大気解放せずに連続的に処理することも可能である。
Thus, a light emitting device having a structure as shown in FIG. 17 is completed. Note that it is effective to continuously process the steps from the formation of the
こうして、基板700上にnチャネル型TFT731、732、スイッチングTFT(nチャネル型TFT)703および電流制御TFT(nチャネル型TFT)734が形成される。
Thus, n-channel TFTs 731 and 732, a switching TFT (n-channel TFT) 703 and a current control TFT (n-channel TFT) 734 are formed on the
さらに、図17を用いて説明したように、ゲート電極に絶縁膜を介して重なる不純物領域を設けることによりホットキャリア効果に起因する劣化に強いnチャネル型TFTを形成することができる。そのため、信頼性の高い発光装置を実現できる。 Furthermore, as described with reference to FIGS. 17A and 17B, an n-channel TFT which is resistant to deterioration due to the hot carrier effect can be formed by providing an impurity region overlapping with the gate electrode through an insulating film. Therefore, a highly reliable light emitting device can be realized.
また、本実施例では画素部と駆動回路の構成のみ示しているが、本実施例の製造工程に従えば、その他にも信号分割回路、D/Aコンバータ、オペアンプ、γ補正回路などの論理回路を同一の絶縁体上に形成可能であり、さらにはメモリやマイクロプロセッサをも形成しうる。 Further, in this embodiment, only the configuration of the pixel portion and the drive circuit is shown. However, according to the manufacturing process of this embodiment, other logic circuits such as a signal dividing circuit, a D / A converter, an operational amplifier, and a γ correction circuit are provided. Can be formed on the same insulator, and a memory and a microprocessor can also be formed.
以上のようにして作製される発光装置はエネルギー分布が周期的または一様なレーザー光が照射され、大粒径の結晶粒が形成された半導体膜を用いて作製されたTFTを有しており、前記発光装置の動作特性や信頼性を十分なものとなり得る。そして、このような発光装置は各種電子機器の表示部として用いることができる。 The light-emitting device manufactured as described above has a TFT manufactured using a semiconductor film on which large-sized crystal grains are formed by irradiation with laser light having a periodic or uniform energy distribution. The operational characteristics and reliability of the light emitting device can be sufficient. And such a light-emitting device can be used as a display part of various electronic devices.
なお、本実施例は実施例1〜実施例9のいずれか一と組み合わせて実施することが可能である。 In addition, a present Example can be implemented in combination with any one of Example 1- Example 9.
本実施例では、本発明の半導体装置の1つである発光装置の画素の、実施例11とは異なる構成について説明する。図18に本実施例の発光装置の画素の断面図を示す。 In this embodiment, a structure different from that of Embodiment 11 of a pixel of a light emitting device which is one of the semiconductor devices of the present invention will be described. FIG. 18 is a cross-sectional view of a pixel of the light emitting device of this example.
751はnチャネル型TFTであり、752はpチャネル型TFTである。nチャネル型TFT751は、半導体膜753と、第1の絶縁膜770と、第1の電極754、755と、第2の絶縁膜771と、第2の電極756、757とを有している。そして、半導体膜753は、第1濃度の一導電型不純物領域758と、第2濃度の一導電型不純物領域759と、チャネル形成領域760、761を有している。
751 is an n-channel TFT, and 752 is a p-channel TFT. The n-channel TFT 751 includes a semiconductor film 753, a first insulating film 770,
第1の電極754、755とチャネル形成領域760、761とは、それぞれ第1の絶縁膜770を間に挟んで重なっている。また、第2の電極756、757と、チャネル形成領域760、761とは、それぞれ第2の絶縁膜771を間に挟んで重なっている。
The
pチャネル型TFT752は、半導体膜780と、第1の絶縁膜770と、第1の電極782と、第2の絶縁膜771と、第2の電極781とを有している。
そして、半導体膜780は、第3濃度の一導電型不純物領域783と、チャネル形成領域784を有している。
The p-
The
第1の電極782とチャネル形成領域784とは、それぞれ第1の絶縁膜770を間に挟んで重なっている。第2の電極781とチャネル形成とは、それぞれ第2の絶縁膜771を間に挟んで重なっている。
The
そして、第1の電極782と第2の電極781とは、配線790を介して電気的に接続されている。
The
本発明のレーザー装置は、半導体膜753、780の結晶化、活性化またはその他レーザーアニールを用いる工程において使用することができる。
The laser apparatus of the present invention can be used in the steps of crystallizing, activating, or other laser annealing of the
本実施例では、スイッチング素子として用いるTFT(本実施例の場合nチャネル型TFT751)は、第1の電極に一定の電圧を印加している。第1の電極に一定の電圧を印加することで、電極が1つの場合に比べて閾値のばらつきを抑えることができ、なおかつオフ電流を抑えることができる。 In this embodiment, a constant voltage is applied to the first electrode of the TFT used as a switching element (n-channel TFT 751 in this embodiment). By applying a constant voltage to the first electrode, variation in threshold value can be suppressed as compared with the case where there is one electrode, and off-state current can be suppressed.
また、スイッチング素子として用いるTFTよりも大きな電流を流すTFT(本実施例の場合pチャネル型TFT752)は、第1の電極と第2の電極とを電気的に接続している。第1の電極と第2の電極に同じ電圧を印加することで、実質的に半導体膜の膜厚を薄くしたのと同じように空乏層が早く広がるので、サブスレッショルド係数を小さくすることができ、オン電流を大きくすることができる。よって、この構造のTFTを駆動回路に使用することにより、駆動電圧を低下させることができる。また、オン電流を大きくすることができるので、TFTのサイズ(特にチャネル幅)を小さくすることができる。そのため集積密度を向上させることができる。
In addition, a TFT (p-
なお、本実施例は実施例1〜実施例11のいずれか一と組み合わせて実施することが可能である。 In addition, a present Example can be implemented in combination with any one of Example 1- Example 11.
本実施例では、本発明の半導体装置の1つである発光装置の画素の、実施例11、実施例12とは異なる構成について説明する。図19に本実施例の発光装置の画素の断面図を示す。 In this example, a structure different from those in Example 11 and Example 12 of a pixel of a light-emitting device which is one of the semiconductor devices of the present invention will be described. FIG. 19 is a cross-sectional view of a pixel of the light emitting device of this example.
図19において、911は基板、912は下地となる絶縁膜(以下、下地膜という)である。基板911としては透光性基板、代表的にはガラス基板、石英基板、ガラスセラミックス基板、又は結晶化ガラス基板を用いることができる。但し、作製プロセス中の最高処理温度に耐えるものでなくてはならない。
In FIG. 19,
8201はスイッチングTFT、8202は電流制御TFTであり、それぞれnチャネル型TFT、pチャネル型TFTで形成されている。有機発光層の発光方向が基板の下面(TFT及び有機発光層が設けられていない面)の場合、上記構成であることが好ましい。しかしスイッチングTFTと電流制御TFTは、nチャネル型TFTでもpチャネル型TFTでも、どちらでも構わない。 Reference numeral 8201 denotes a switching TFT, and 8202 denotes a current control TFT, which are formed of an n-channel TFT and a p-channel TFT, respectively. When the light emitting direction of the organic light emitting layer is the lower surface of the substrate (the surface on which the TFT and the organic light emitting layer are not provided), the above configuration is preferable. However, the switching TFT and the current control TFT may be either an n-channel TFT or a p-channel TFT.
スイッチングTFT8201は、ソース領域913、ドレイン領域914、LDD領域915a〜915d、分離領域916及びチャネル形成領域917a、917bを含む活性層と、ゲート絶縁膜918と、ゲート電極919a、919bと、第1層間絶縁膜920と、ソース信号線921と、ドレイン配線922とを有している。なお、ゲート絶縁膜918又は第1層間絶縁膜920は基板上の全TFTに共通であっても良いし、回路又は素子に応じて異ならせても良い。
The switching TFT 8201 includes a
また、図19に示すスイッチングTFT8201はゲート電極917a、917bが電気的に接続されており、いわゆるダブルゲート構造となっている。勿論、ダブルゲート構造だけでなく、トリプルゲート構造などいわゆるマルチゲート構造(直列に接続された二つ以上のチャネル形成領域を有する活性層を含む構造)であっても良い。
Further, the switching TFT 8201 shown in FIG. 19 has a so-called double gate structure in which the
マルチゲート構造はオフ電流を低減する上で極めて有効であり、スイッチングTFTのオフ電流を十分に低くすれば、それだけ電流制御TFT8202のゲート電極に接続された保持容量が必要とする最低限の容量を抑えることができる。
即ち、保持容量の面積を小さくすることができるので、マルチゲート構造とすることは発光素子の有効発光面積を広げる上で有効である。
The multi-gate structure is extremely effective in reducing the off-current. If the off-current of the switching TFT is made sufficiently low, the minimum capacity required for the storage capacitor connected to the gate electrode of the current control TFT 8202 can be reduced. Can be suppressed.
That is, since the area of the storage capacitor can be reduced, the multi-gate structure is effective in increasing the effective light emitting area of the light emitting element.
さらに、スイッチングTFT8201においては、LDD領域915a〜915dは、ゲート絶縁膜918を介してゲート電極919a、919bと重ならないように設ける。このような構造はオフ電流を低減する上で非常に効果的である。
また、LDD領域915a〜915dの長さ(幅)は0.5〜3.5μm、代表的には2.0〜2.5μmとすれば良い。なお、二つ以上のゲート電極を有するマルチゲート構造の場合、チャネル形成領域の間に設けられた分離領域916(ソース領域又はドレイン領域と同一の濃度で同一の不純物元素が添加された領域)
がオフ電流の低減に効果的である。
Further, in the switching TFT 8201, the
The length (width) of the
Is effective in reducing the off-state current.
次に、電流制御TFT8202は、ソース領域926、ドレイン領域927及びチャネル形成領域965を含む活性層と、ゲート絶縁膜918と、ゲート電極930と、第1層間絶縁膜920と、ソース信号線931並びにドレイン配線932を有して形成される。本実施例において電流制御TFT8202はpチャネル型TFTである。
Next, the current control TFT 8202 includes an active layer including a
また、スイッチングTFT8201のドレイン領域914は電流制御TFT8202のゲート930に接続されている。図示してはいないが、具体的には電流制御TFT8202のゲート電極930はスイッチングTFT8201のドレイン領域914とドレイン配線(接続配線とも言える)922を介して電気的に接続されている。なお、ゲート電極930はシングルゲート構造となっているが、マルチゲート構造であっても良い。また、電流制御TFT8202のソース信号線931は電源供給線(図示せず)に接続される。
The
以上は画素内に設けられたTFTの構造について説明したが、このとき同時に駆動回路も形成される。図19には駆動回路を形成する基本単位となるCMOS回路が図示されている。 Although the above has described the structure of the TFT provided in the pixel, a driving circuit is also formed at this time. FIG. 19 shows a CMOS circuit as a basic unit for forming a driving circuit.
図19においては極力動作速度を落とさないようにしつつホットキャリア注入を低減させる構造を有するTFTをCMOS回路のnチャネル型TFT8204として用いる。なお、ここでいう駆動回路としては、ソース信号側駆動回路、ゲート信号側駆動回路を指す。勿論、他の論理回路(レベルシフタ、A/Dコンバータ、信号分割回路等)を形成することも可能である。 In FIG. 19, a TFT having a structure that reduces hot carrier injection while reducing the operating speed as much as possible is used as the n-channel TFT 8204 of the CMOS circuit. Note that the driver circuit here refers to a source signal side driver circuit and a gate signal side driver circuit. Of course, other logic circuits (level shifter, A / D converter, signal dividing circuit, etc.) can be formed.
CMOS回路のnチャネル型TFT8204の活性層は、ソース領域935、ドレイン領域936、LDD領域937及びチャネル形成領域938を含み、LDD領域937はゲート絶縁膜918を介してゲート電極939と重なっている。
The active layer of the n-channel TFT 8204 in the CMOS circuit includes a
ドレイン領域936側のみにLDD領域937を形成しているのは、動作速度を落とさないための配慮である。また、このnチャネル型TFT8204はオフ電流値をあまり気にする必要はなく、それよりも動作速度を重視した方が良い。
従って、LDD領域937は完全にゲート電極に重ねてしまい、極力抵抗成分を少なくすることが望ましい。即ち、いわゆるオフセットはなくした方がよい。
The reason why the
Therefore, it is desirable that the
また、CMOS回路のpチャネル型TFT8205は、ホットキャリア注入による劣化が殆ど気にならないので、特にLDD領域を設けなくても良い。従って活性層はソース領域940、ドレイン領域941及びチャネル形成領域961を含み、その上にはゲート絶縁膜918とゲート電極943が設けられる。勿論、nチャネル型TFT8204と同様にLDD領域を設け、ホットキャリア対策を講じることも可能である。
Further, the p-channel TFT 8205 of the CMOS circuit is hardly concerned with deterioration due to hot carrier injection, so that it is not particularly necessary to provide an LDD region. Therefore, the active layer includes a
なお942、938、917a、917b、929はチャネル形成領域961〜965を形成するためのマスクである。
Note that 942, 938, 917a, 917b, and 929 are masks for forming
また、nチャネル型TFT8204及びpチャネル型TFT8205はそれぞれソース領域上に第1層間絶縁膜920を間に介して、ソース信号線944、945を有している。また、ドレイン配線946によってnチャネル型TFT8204とpチャネル型TFT8205とのドレイン領域は互いに電気的に接続される。
Each of the n-channel TFT 8204 and the p-channel TFT 8205 has
本発明のレーザー装置は、活性層の結晶化、活性化またはその他レーザーアニールを用いる工程において使用することができる。 The laser apparatus of the present invention can be used in crystallization of the active layer, activation, or other processes using laser annealing.
なお本実施例の構成は、実施例1〜11と自由に組み合わせて実施することが可能である。 In addition, the structure of a present Example can be implemented combining freely with Examples 1-11.
本実施例では、半導体膜をレーザー光照射により結晶化したときに溶融した半導体膜中に混入した不純物を、除去する例について説明する。以下に代表的な作製手順を簡略に図21を用いて示す。 In this embodiment, an example will be described in which impurities mixed in a melted semiconductor film when the semiconductor film is crystallized by laser light irradiation are removed. A typical manufacturing procedure will be briefly described below with reference to FIGS.
図21(A)中、1100は、絶縁表面を有する基板、1101は下地絶縁膜、1102は非晶質構造を有する半導体膜である。
In FIG. 21A,
まず、基板1100上にブロッキング層として酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの絶縁膜からなる下地絶縁膜1101を形成する。ここでは下地絶縁膜1101として2層構造(膜厚50nmの酸化窒化シリコン膜、膜厚100nmの酸化窒化シリコン膜)を用いるが、単層膜または2層以上積層させた構造を用いても良い。ただし、ブロッキング層を設ける必要がない場合には下地絶縁膜を形成しなくともよい。(図21(A))
First, a
次いで、下地絶縁膜上に非晶質構造を有する半導体膜1102を公知の手段により結晶化して結晶構造を有する半導体膜1104を形成する。(図21(B)
)
Next, the
)
本実施例において、結晶構造を有する半導体膜は、プラズマCVD法、減圧熱CVD法、またはスパッタ法で得られる非晶質構造を有する半導体膜1102を、本発明のレーザー装置を用いたレーザーアニールにより結晶化を行う。
In this embodiment, the semiconductor film having a crystal structure is obtained by subjecting the
なおレーザー発振装置は、連続発振またはパルス発振の気体レーザーもしくは固体レーザーを用いることができる。気体レーザーとして、エキシマレーザー、Arレーザー、Krレーザーなどがあり、固体レーザーとして、YAGレーザー、YVO4レーザー、YLFレーザー、YAlO3レーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライドレーザー、Ti:サファイアレーザー、Y2O3レーザーなどが挙げられる。固体レーザーとしては、Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti、Yb又はTmがドーピングされたYAG、YVO4、YLF、YAlO3などの結晶を使ったレーザー等も使用可能である。当該レーザーの基本波はドーピングする材料によって異なり、1μm前後の基本波を有するレーザー光が得られる。基本波に対する高調波は、非線形光学素子を用いることで得ることができる。レーザー光の照射における詳しい条件については、実施例9の記載を参照することができる。 Note that a continuous wave or pulsed gas laser or solid state laser can be used as the laser oscillation device. There are excimer laser, Ar laser, Kr laser, etc. as gas laser, and solid-state laser such as YAG laser, YVO 4 laser, YLF laser, YAlO 3 laser, glass laser, ruby laser, alexandride laser, Ti: sapphire laser, Y 2 O 3 laser and the like. As the solid-state laser, a laser using a crystal such as YAG, YVO 4 , YLF, or YAlO 3 doped with Cr, Nd, Er, Ho, Ce, Co, Ti, Yb, or Tm can be used. The fundamental wave of the laser differs depending on the material to be doped, and a laser beam having a fundamental wave of about 1 μm can be obtained. The harmonic with respect to the fundamental wave can be obtained by using a nonlinear optical element. For the detailed conditions in laser light irradiation, the description in Example 9 can be referred to.
なお、結晶構造を有する半導体膜1104中の酸素濃度(SIMS分析)は、5×1018atoms/cm3以下となるように形成することが望ましい。
Note that it is preferable that the oxygen concentration (SIMS analysis) in the
次いで、結晶構造を有する半導体膜1104上に珪素を主成分とするバリア層1105を形成する。なお、このバリア層1105は極薄いものでよく、自然酸化膜であってもよいし、酸素を含む雰囲気下において紫外線の照射によりオゾンを発生させて酸化させる酸化膜であってもよい。また、このバリア層1105として、炭素、即ち有機物の除去のために行われるヒドロ洗浄と呼ばれる表面処理に使用するオゾンを含む溶液で酸化させた酸化膜であってもよい。このバリア層1105は、主にエッチングストッパーとして用いるものである。また、このバリア層1105を形成した後、チャネルドープを行い、その後、強光を照射して活性化させてもよい。
Next, a
次いで、バリア層1105上に第2の半導体膜1106を形成する。(図21(C))この第2の半導体膜1106は非晶質構造を有する半導体膜であってもよいし、結晶構造を有する半導体膜であってもよい。この第2の半導体膜1106の膜厚は、5〜50nm、好ましくは10〜20nmとする。第2の半導体膜1106には、酸素(SIMS分析での濃度が5×1018atoms/cm3以上、好ましくは1×1019atoms/cm3以上)を含有させてゲッタリング効率を向上させることが望ましい。
Next, a
次いで、第2の半導体膜1106上に希ガス元素を含む第3の半導体膜(ゲッタリングサイト)1107を形成する。この第3の半導体膜1107はプラズマCVD法、減圧熱CVD法、またはスパッタ法を用いた非晶質構造を有する半導体膜であってもよいし、結晶構造を有する半導体膜であってもよい。第3の半導体膜は、成膜段階で希ガス元素を含む半導体膜であってもよいし、希ガス元素を含んでいない半導体膜の成膜後に希ガス元素を添加してもよい。本実施例では成膜段階で希ガス元素を含む第3の半導体膜1107を形成した後、さらに希ガス元素を選択的に添加して第3の半導体膜1108を形成した例を示した。(図21(D))また、第2の半導体膜と第3の半導体膜とを大気に触れることなく連続的に成膜してもよい。また、第2の半導体膜の膜厚と第3の半導体膜の膜厚との和は30〜200nm、例えば50nmとすればよい。
Next, a third semiconductor film (gettering site) 1107 containing a rare gas element is formed over the
本実施例は、第2の半導体膜1106によって、第1の半導体膜1104と第3の半導体膜(ゲッタリングサイト)1108との間隔を空けている。ゲッタリングの際、半導体膜1104中に存在する金属等の不純物元素は、ゲッタリングサイトの境界付近に集まりやすい傾向があるため、本実施例のように第2の半導体膜1106によって、ゲッタリングサイトの境界を第1の半導体膜1104から遠ざけてゲッタリング効率を向上させることが望ましい。加えて、第2の半導体膜1106は、ゲッタリングの際、ゲッタリングサイトに含まれる不純物元素が拡散して第1の半導体膜の界面に達することがないようにブロッキングする効果も有している。また、第2の半導体膜1106は、希ガス元素を添加する場合、第1の半導体膜にダメージを与えないように保護する効果も有している。
In this embodiment, the
次いで、ゲッタリングを行う。ゲッタリングを行う工程としては、窒素雰囲気中で450〜800℃、1〜24時間、例えば550℃にて14時間の熱処理を行えばよい。また、熱処理に代えて強光を照射してもよい。また、熱処理に加えて強光を照射してもよい。また、加熱したガスを噴射して基板を加熱するようにしても良い。この場合、600℃〜800℃、より望ましくは650℃〜750℃で1〜60分加熱を行えば良く。時間を短縮化することができる。このゲッタリングにより、図21(E)中の矢印の方向に不純物元素が移動し、バリア層1105で覆われた半導体膜1104に含まれる不純物元素の除去、または不純物元素の濃度の低減が行われる。ここでは、不純物元素が第1の半導体膜1104に偏析しないよう全て第3の半導体膜1108に移動させ、第1の半導体膜1104に含まれる不純物元素がほとんど存在しない、即ち膜中の不純物元素濃度が1×1018atoms/cm3以下、望ましくは1×1017atoms/cm3以下になるように十分ゲッタリングする。
Next, gettering is performed. As a step of performing gettering, heat treatment may be performed in a nitrogen atmosphere at 450 to 800 ° C. for 1 to 24 hours, for example, at 550 ° C. for 14 hours. Moreover, you may irradiate strong light instead of heat processing. Moreover, you may irradiate strong light in addition to heat processing. Further, the substrate may be heated by injecting heated gas. In this case, heating may be performed at 600 ° C. to 800 ° C., more preferably at 650 ° C. to 750 ° C. for 1 to 60 minutes. Time can be shortened. By this gettering, the impurity element moves in the direction of the arrow in FIG. 21E, and the impurity element contained in the
次いで、バリア層1105をエッチングストッパーとして、1106、1108で示した半導体膜のみを選択的に除去した後、半導体膜1104を公知のパターニング技術を用いて所望の形状の半導体層1109を形成する。(図21(F))
Next, after selectively removing only the
次いで、半導体層の表面をフッ酸を含むエッチャントで洗浄した後、ゲート絶縁膜1110となる珪素を主成分とする絶縁膜を形成する。この表面洗浄とゲート絶縁膜の形成は、大気にふれさせずに連続的に行うことが望ましい。
Next, after cleaning the surface of the semiconductor layer with an etchant containing hydrofluoric acid, an insulating film containing silicon as a main component and serving as the
次いで、ゲート絶縁膜表面を洗浄した後、ゲート電極1111を形成し、半導体にn型を付与する不純物元素(P、As等)、ここではリンを適宜添加して、ソース領域1112及びドレイン領域1113を形成する。添加した後、不純物元素を活性化するために加熱処理、強光の照射、または本発明のレーザー装置を用いたレーザー光の照射を行う。また、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。特に、室温〜300℃の雰囲気中において、表面または裏面からYAGレーザーの第2高調波を照射して不純物元素を活性化させることは非常に有効である。YAGレーザー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。
Next, after cleaning the surface of the gate insulating film, a
以降の工程は、層間絶縁膜1115を形成し、水素化を行って、ソース領域、ドレイン領域に達するコンタクトホールを形成し、ソース電極1116、ドレイン電極1117を形成してTFTを完成させる。(図21(G))
In the subsequent steps, an
こうして得られたTFTは、少なくともチャネル形成領域1114に含まれていた不純物元素は除去され、且つ、希ガス元素も含有していない。
The TFT thus obtained has at least the impurity element contained in the
また、本実施例は図21の構造に限定されず、必要があればチャネル形成領域とドレイン領域(またはソース領域)との間にLDD領域を有する低濃度ドレイン(LDD:Lightly Doped Drain)構造としてもよい。この構造はチャネル形成領域と、高濃度に不純物元素を添加して形成するソース領域またはドレイン領域との間に低濃度に不純物元素を添加した領域を設けたものであり、この領域をLDD領域と呼んでいる。さらにゲート絶縁膜を介してLDD領域をゲート電極と重ねて配置させた、いわゆるGOLD(Gate Overlapped LDD)構造としてもよい。 Further, the present embodiment is not limited to the structure shown in FIG. 21, and a lightly doped drain (LDD) structure having an LDD region between a channel formation region and a drain region (or source region) if necessary. Also good. In this structure, a region to which an impurity element is added at a low concentration is provided between a channel formation region and a source region or a drain region formed by adding an impurity element at a high concentration, and this region is referred to as an LDD region. I'm calling. Furthermore, a so-called GOLD (Gate Overlapped LDD) structure in which an LDD region is disposed so as to overlap with a gate electrode through a gate insulating film may be employed.
また、ここではnチャネル型TFTを用いて説明したが、半導体にn型を付与する不純物元素に代えて、半導体にp型を付与する不純物元素を用いることによってpチャネル型TFTを形成することができることは言うまでもない。 Although an n-channel TFT has been described here, a p-channel TFT can be formed by using an impurity element that imparts p-type to a semiconductor instead of an impurity element that imparts n-type to a semiconductor. Needless to say, you can.
また、本実施例では、ゲッタリングが終了してから半導体膜をパターニングしているが、本実施例はこの構成に限定されない。半導体膜のパターニングは結晶化する前に行っても良いし、結晶化した後バリア層を形成する前に行っても良い。また、半導体膜を、結晶化する前、または結晶化した後でなおかつバリア層を形成する前に、大まかにパターニングし、そして、ゲッタリングした後に再びパターニングを行って、TFTの活性層を形成するようにしても良い。 In this embodiment, the semiconductor film is patterned after the gettering is completed. However, this embodiment is not limited to this configuration. The patterning of the semiconductor film may be performed before crystallization, or may be performed after crystallization and before forming the barrier layer. Further, the semiconductor film is roughly patterned before crystallization or after crystallization and before forming the barrier layer, and after the gettering, patterning is performed again to form an active layer of the TFT. You may do it.
また、ここではトップゲート型TFTを例として説明したが、TFT構造に関係なく本実施例を適用することが可能であり、例えばボトムゲート型(逆スタガ型)TFTや順スタガ型TFTに適用することが可能である。 Although the top gate TFT has been described as an example here, the present embodiment can be applied regardless of the TFT structure, for example, a bottom gate TFT (reverse stagger type) TFT or a forward stagger type TFT. It is possible.
なお本実施例の構成は、実施例1〜13と自由に組み合わせて実施することが可能である。 In addition, the structure of a present Example can be implemented combining freely with Examples 1-13.
本発明のレーザー装置によって形成された半導体装置を用いた電子機器として、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(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、携帯型ゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDVD(digital versatile disc)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22に示す。 As electronic equipment using a semiconductor device formed by the laser device of the present invention, a video camera, a digital camera, a goggle type display (head mounted display), a navigation system, a sound reproduction device (car audio, audio component, etc.), a notebook type Recording media such as personal computers, game machines, portable information terminals (mobile computers, mobile phones, portable game machines, electronic books, etc.), and image playback devices (specifically DVDs (digital versatile discs)) equipped with recording media And a device having a display capable of reproducing and displaying the image). Specific examples of these electronic devices are shown in FIGS.
図22(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。本発明の半導体装置は表示部2003に用いることができる。半導体装置は自発光型であるためバックライトが必要なく、液晶ディスプレイよりも薄い表示部とすることができる。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表示装置が含まれる。
FIG. 22A illustrates a display device, which includes a
図22(B)はデジタルスチルカメラであり、本体2101、表示部2102、受像部2103、操作キー2104、外部接続ポート2105、シャッター2106等を含む。本発明の半導体装置は表示部2102及びその他回路に用いることができる。
FIG. 22B shows a digital still camera, which includes a
図22(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。本発明の半導体装置は表示部2203及びその他回路に用いることができる。
FIG. 22C illustrates a laptop personal computer, which includes a
図22(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。本発明の半導体装置は表示部2302に用いることができる。
FIG. 22D illustrates a mobile computer, which includes a
図22(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、本発明の半導体装置はこれら表示部A、B2403、2404及びその他回路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。
FIG. 22E shows a portable image reproducing device (specifically, a DVD reproducing device) provided with a recording medium, which includes a
図22(F)はゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)であり、本体2501、表示部2502、アーム部2503を含む。本発明の半導体装置は表示部2502及びその他回路に用いることができる。
FIG. 22F illustrates a goggle type display (head mounted display), which includes a main body 2501, a
図22(G)はビデオカメラであり、本体2601、表示部2602、筐体2603、外部接続ポート2604、リモコン受信部2605、受像部2606、バッテリー2607、音声入力部2608、操作キー2609、接眼部2610等を含む。本発明の半導体装置は表示部2602及びその他回路に用いることができる。
FIG. 22G illustrates a video camera, which includes a main body 2601, a display portion 2602, a
ここで図22(H)は携帯電話であり、本体2701、筐体2702、表示部2703、音声入力部2704、音声出力部2705、操作キー2706、外部接続ポート2707、アンテナ2708等を含む。本発明の半導体装置は表示部2703及びその他回路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力を抑えることができる。
Here, FIG. 22H shows a cellular phone, which includes a
なお、上述した電子機器の他に、フロント型若しくはリア型のプロジェクターに用いることも可能となる。 In addition to the electronic devices described above, it can be used for a front-type or rear-type projector.
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例1〜14に示したいずれの構成の半導体装置を用いても良い。
As described above, the applicable range of the present invention is so wide that it can be used for electronic devices in various fields. Further, the electronic device of this embodiment may use the semiconductor device having any structure shown in
本実施例では、本発明のレーザー装置を用いて半導体膜を結晶化例について説明する。 In this embodiment, an example in which a semiconductor film is crystallized using the laser apparatus of the present invention will be described.
図23(A)中、3000は、絶縁表面を有する基板、3001は基板中の不純物が半導体膜中に入り込むのを防ぐ絶縁膜である下地膜、3002は非晶質構造を有する半導体膜である。 In FIG. 23A, 3000 is a substrate having an insulating surface, 3001 is a base film which is an insulating film for preventing impurities in the substrate from entering the semiconductor film, and 3002 is a semiconductor film having an amorphous structure. .
図23(A)において、基板3000はガラス基板、石英基板、セラミック基板などを用いることができる。また、シリコン基板、金属基板またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。また、本工程の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いてもよい。
In FIG. 23A, a glass substrate, a quartz substrate, a ceramic substrate, or the like can be used as the
まず、図23(A)に示すように基板3000上に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜(SiOxNy)等の絶縁膜から成る下地絶縁膜3001を形成する。代表的な一例は下地絶縁膜3001として2層構造から成り、SiH4、NH3、及びN2Oを反応ガスとして成膜される第1酸化窒化シリコン膜を30〜100nm、SiH4、及びN2Oを反応ガスとして成膜される第2酸化窒化シリコン膜を30〜150nmの厚さに積層形成する構造を用いることができる。また、第1酸化窒化シリコン膜、第2酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜とを順次積層した3層構造を用いてもよい。
First, as shown in FIG. 23A, a
次いで、下地絶縁膜3001上に非晶質構造を有する半導体膜3002を形成する。半導体膜3002は、シリコンを主成分とする半導体材料を用いる。代表的には、非晶質シリコン膜又は非晶質シリコンゲルマニウム膜などが適用され、プラズマCVD法や減圧CVD法、或いはスパッタ法で10〜100nmの厚さに形成する。後の結晶化で良質な結晶性を有する半導体膜を得るためには、非晶質構造を有する半導体膜3002の膜中に含まれる酸素、窒素などの不純物濃度を5×1018 atoms/cm3(二次イオン質量分析法(SIMS)にて測定した原子濃度)以下に低減させておくと良い。これらの不純物は後の結晶化を妨害する要因となり、また、結晶化後においても捕獲中心や再結合中心の密度を増加させる要因となる。そのために、高純度の材料ガスを用いることはもとより、反応室内の鏡面処理(電界研磨処理)やオイルフリーの真空排気系を備えた超高真空対応のCVD装置を用いることが望ましい。
Next, a
次いで、大気中または酸素雰囲気化において非晶質構造を有する半導体膜3002を、本発明のレーザー装置を用いて第1のレーザー光を照射し、結晶化させる。本実施例では第1のレーザーとして連続発振のYVO4レーザーを用いる。
本実施例では、レーザー光の出力エネルギーを27Wとし、レーザーのビームスポットを、長軸×短軸が500μm×50μmの楕円形状とし、楕円の短軸方向にレーザー光が移動するようにする。なお、レーザー光の出力エネルギーや、ビームスポットの形状は、設計者が適宜設定することが可能である。
Next, the
In this embodiment, the output energy of the laser beam is set to 27 W, the laser beam spot is formed into an elliptical shape having a major axis × minor axis of 500 μm × 50 μm, and the laser beam is moved in the minor axis direction of the ellipse. Note that the output energy of the laser light and the shape of the beam spot can be set as appropriate by the designer.
なお本実施例では連続発振型のYVO4レーザーを用いるが、本実施例はこの構成に限定されない。例えば、レーザー発振装置は、パルス発振型または連続発光型のエキシマレーザーやYAGレーザー、YVO4レーザーを用いることができる。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300Hz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レーザー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30〜300kHz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ー光を基板全面に渡って照射し、この時の線状レーザー光の重ね合わせ率(オーバーラップ率)を50〜90%として行う。 In this embodiment, a continuous wave type YVO 4 laser is used, but this embodiment is not limited to this configuration. For example, a pulse oscillation type or continuous light emission type excimer laser, YAG laser, or YVO 4 laser can be used as the laser oscillation device. The conditions for crystallization are appropriately selected by the practitioner. When an excimer laser is used, the pulse oscillation frequency is 300 Hz and the laser energy density is 100 to 400 mJ / cm 2 (typically 200 to 300 mJ / cm 2). ). When a YAG laser is used, the second harmonic is used and the pulse oscillation frequency is 30 to 300 kHz, and the laser energy density is 300 to 600 mJ / cm 2 (typically 350 to 500 mJ / cm 2 ). Then, laser light condensed linearly with a width of 100 to 1000 μm, for example 400 μm, is irradiated over the entire surface of the substrate, and the superposition rate (overlap rate) of the linear laser light at this time is 50 to 90%.
なおレーザーは、連続発振またはパルス発振の気体レーザーもしくは固体レーザーを用いることができる。気体レーザーとして、エキシマレーザー、Arレーザー、Krレーザーなどがあり、固体レーザーとして、YAGレーザー、YVO4レーザー、YLFレーザー、YAlO3レーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライドレーザー、Ti:サファイアレーザー、Y2O3レーザーなどが挙げられる。固体レーザーとしては、Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti、Yb又はTmがドーピングされたYAG、YVO4、YLF、YAlO3などの結晶を使ったレーザー等も使用可能である。当該レーザーの基本波はドーピングする材料によって異なり、1μm前後の基本波を有するレーザー光が得られる。基本波に対する高調波は、非線形光学素子を用いることで得ることができる。 As the laser, a continuous wave or pulsed gas laser or solid laser can be used. There are excimer laser, Ar laser, Kr laser, etc. as gas laser, and solid-state laser such as YAG laser, YVO 4 laser, YLF laser, YAlO 3 laser, glass laser, ruby laser, alexandride laser, Ti: sapphire laser, Y 2 O 3 laser and the like. As the solid-state laser, a laser using a crystal such as YAG, YVO 4 , YLF, or YAlO 3 doped with Cr, Nd, Er, Ho, Ce, Co, Ti, Yb, or Tm can be used. The fundamental wave of the laser differs depending on the material to be doped, and a laser beam having a fundamental wave of about 1 μm can be obtained. The harmonic with respect to the fundamental wave can be obtained by using a nonlinear optical element.
非晶質半導体膜の結晶化に際し、大粒径に結晶を得るためには、連続発振が可能な固体レーザーを用い、基本波の第2高調波〜第4高調波を適用するのが好ましい。代表的には、Nd:YVO4レーザー(基本波1064nm)の第2高調波(532nm)や第3高調波(355nm)を適用するのが望ましい。具体的には、出力10Wの連続発振のYVO4レーザーから射出されたレーザー光を非線形光学素子により高調波に変換する。また、共振器の中にYVO4結晶と非線形光学素子を入れて、高調波を射出する方法もある。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状のレーザー光に成形して、被処理体に照射する。このときのエネルギー密度は0.01〜100MW/cm2程度(好ましくは0.1〜10MW/cm2)が必要である。そして、10〜2000cm/s程度の速度でレーザー光に対して相対的に半導体膜を移動させて照射する。 In crystallization of the amorphous semiconductor film, in order to obtain a crystal with a large grain size, it is preferable to use a solid-state laser capable of continuous oscillation and apply the second to fourth harmonics of the fundamental wave. Typically, it is desirable to apply the second harmonic (532 nm) or the third harmonic (355 nm) of an Nd: YVO 4 laser (fundamental wave 1064 nm). Specifically, laser light emitted from a continuous wave YVO 4 laser having an output of 10 W is converted into a harmonic by a non-linear optical element. There is also a method of emitting harmonics by putting a YVO 4 crystal and a nonlinear optical element in a resonator. Preferably, the laser beam is shaped into a rectangular or elliptical shape on the irradiation surface by an optical system, and the object to be processed is irradiated. At this time, the energy density of approximately 0.01 to 100 MW / cm 2 (preferably 0.1 to 10 MW / cm 2) is required. Then, irradiation is performed by moving the semiconductor film relative to the laser light at a speed of about 10 to 2000 cm / s.
レーザー光の照射により、非晶質構造を有する半導体膜3002が結晶化され、結晶性を有する半導体膜3003と、半導体膜3003に接する酸化膜3004が形成される。なお、レーザー光の照射の際に、半導体膜3003の結晶粒界に沿って突起した部分(リッジ)3005が形成される。(図23(B))
By irradiation with laser light, the
次いで、酸化膜3004を除去する。本実施例ではフッ酸系のエッチング液を用いて酸化膜3004を除去し、結晶性を有する半導体膜3003の表面を露出する。なお酸化膜3004の除去の仕方は上述した方法に限定されない。例えば、フッ素系ガスを用いて酸化膜3004を除去するようにいても良い。
Next, the
次いで、結晶性を有する半導体膜3003に対してレーザー光(第2のレーザー光)を、窒素または真空雰囲気下で照射する(図23(C))。なお、不活性雰囲気下で第2のレーザー光を照射する場合、例えば図24に示すように、半導体膜3003のレーザー光が照射される部分にのみ不活性ガスを照射するようにしても良い。例えば図24(A)に示すように、レーザー発振装置及び光学系4001から出力されたレーザー光が、ガス吹きつけ部4002のスリットを通過して半導体膜3003に照射されるようにしても良い。図24(B)はガス吹きつけ部4002の拡大図であり、ガス吹きつけ部4002は、レーザー光が通過できるスリット4006が設けられている。また、ガス吹きつけ部4002は、導管4007を通して供給される不活性ガスが、半導体膜3003のレーザー光が照射される周辺に噴射できるような開口部4008が設けられている。開口部4008から噴射された不活性ガスは半導体膜3003に吹き付けられる。
Next, the
第2のレーザー光照射により、レーザー光(第2のレーザー光)を照射した場合、第1のレーザー光の照射により形成された凹凸の高低差(P―V値:Peak to Valley、高さの最大値と最小値の差分)が低減、即ち、平坦化された半導体膜3006が形成される。(図23(D))ここで、凹凸のP―V値は、AFM(原子間力顕微鏡)により観察すればよい。具体的には、第1のレーザー光の照射により形成された表面の凹凸のP―V値が例えば10nm〜30nm程度であった場合、第2のレーザー光の照射により表面における凸凹のP―V値を5nm以下とすることができる。
When laser light (second laser light) is irradiated by the second laser light irradiation, the height difference (PV value: Peak to Valley, height of the unevenness formed by the first laser light irradiation) A difference between the maximum value and the minimum value) is reduced, that is, a
このレーザー光(第2のレーザー光)には波長400nm以下のエキシマレーザー光や、YAGレーザーの第2高調波、第3高調波を用いる。また、上述した第1のレーザー光と同じレーザーを用いても良い。 As this laser light (second laser light), excimer laser light having a wavelength of 400 nm or less, and second and third harmonics of a YAG laser are used. Further, the same laser as the first laser beam described above may be used.
なお、第2のレーザー光の照射は、第1のレーザー光のエネルギー密度よりも高いが、照射前後で結晶性はほとんど変化しない。また、粒径などの結晶状態もほとんど変化しない。即ち、この第2のレーザー光の照射では平坦化のみが行われていると思われる。 Note that the irradiation with the second laser light is higher than the energy density of the first laser light, but the crystallinity hardly changes before and after the irradiation. Also, the crystal state such as the grain size hardly changes. That is, it seems that only the flattening is performed by the irradiation of the second laser beam.
結晶性を有する半導体膜3006が第2のレーザー光の照射により平坦化されたメリットは非常に大きい。具体的には、平坦性が向上したことによって、後に形成されるゲート絶縁膜を薄くすることが可能となり、TFTのオン電流値を向上させることができる。また、平坦性が向上したことによって、TFTを作製した場合、リーク電流を低減することができる。
The merit that the
本実施例は、実施例1〜実施例15と組み合わせて実施することが可能である。
This embodiment can be implemented in combination with
本実施例では、本発明のレーザー装置を用いたレーザーアニールにより半導体膜を結晶化する工程を、駆動回路を画素部と同じ基板上に有するアクティブマトリクス型の半導体表示装置の作製方法に応用した例について説明する。 In this embodiment, the step of crystallizing a semiconductor film by laser annealing using the laser device of the present invention is applied to a method for manufacturing an active matrix semiconductor display device having a driver circuit on the same substrate as the pixel portion. Will be described.
図25(A)に、基板6000上に画素部6001と、信号線駆動回路6002と、走査線駆動回路6003とが備えられた、液晶パネルの上面図を示す。図25(A)において、破線で示した矢印の方向に向かって、レーザー光の照射位置が移動する。
FIG. 25A is a top view of a liquid crystal panel in which a
本発明のレーザー装置によって半導体膜にレーザー光を照射すると、レーザー光の軌跡が完全な直線は描かず、ゆるやかな円弧を描く。よって本発明のレーザー装置を用いて半導体膜を結晶化すると、半導体膜にレーザー光の照射跡が円弧状に形成される。なおこの円弧は、円弧どうしで曲率半径がほぼ同じである。しかし該半導体膜をパターニングして形成されるTFTの活性層のサイズは、該円弧の半径に比較して小さいため、活性層1つ1つのレーザー光の照射跡が残っていたとしても、該照射跡はほぼ直線状になっている。 When a semiconductor film is irradiated with a laser beam by the laser apparatus of the present invention, the locus of the laser beam does not draw a complete straight line but draws a gentle arc. Therefore, when the semiconductor film is crystallized using the laser apparatus of the present invention, the laser beam irradiation trace is formed in an arc shape in the semiconductor film. Note that the arcs have almost the same radius of curvature between the arcs. However, since the size of the active layer of the TFT formed by patterning the semiconductor film is smaller than the radius of the arc, even if the irradiation trace of each laser beam of the active layer remains, the irradiation The trace is almost straight.
図25(A)の画素部6001の一部6004の拡大図を図25(B)に、信号線駆動回路6002の一部6005の拡大図を図25(C)に、走査線駆動回路6003の一部6006の拡大図を図25(D)に示す。
FIG. 25B is an enlarged view of a
画素部6001、信号線駆動回路6002、走査線駆動回路6003のそれぞれにおいて、各TFTの活性層となる島状の半導体膜が複数形成されている。6007、6008、6009はパターニング後にTFTの活性層となる部分である。破線6020はレーザー光の照射跡である。
In each of the
レーザー光の照射跡6020は、キャリアが移動する方向またはその逆の方向にほぼ沿うようにする。
The
本実施例は、実施例1〜実施例16と組み合わせて実施することが可能である。
This embodiment can be implemented in combination with
Claims (9)
レーザー発振装置から出力された連続発振のレーザー光を、光学系を用いて一定の位置に固定して照射されるように加工する工程を有し、
前記回転台を回転させつつ、前記複数の基板のそれぞれを前記回転台の回転の中心に向かって直線状に移動させながら、前記加工したレーザー光を前記半導体膜の全面に照射することにより前記半導体膜の結晶性を高める工程を有し、
前記回転台を回転させつつ、前記複数の基板のそれぞれを前記回転台の回転の中心から外側に向かって直線状に移動させながら、前記加工したレーザー光を、再度、前記半導体膜の全面に照射することにより前記半導体膜の結晶性を高める工程を有する、
ことを特徴とする半導体装置の作製方法。 A step of installing a plurality of substrates on which a semiconductor film is formed on a turntable;
A step of processing so that the continuous wave laser beam output from the laser oscillation device is irradiated at a fixed position using an optical system;
The semiconductor is irradiated by irradiating the entire surface of the semiconductor film while rotating the turntable and moving each of the plurality of substrates linearly toward the center of rotation of the turntable. Having a step of increasing the crystallinity of the film,
While rotating the turntable, while moving each of the plurality of substrates linearly outward from the center of rotation of the turntable, the processed laser beam is again irradiated on the entire surface of the semiconductor film. A step of improving the crystallinity of the semiconductor film by
A method for manufacturing a semiconductor device.
レーザー発振装置から出力された連続発振のレーザー光を、光学系を用いて一定の位置に固定して照射されるように加工する工程を有し、
前記回転台を回転させつつ、前記複数の基板のそれぞれを、ガイドレールに沿って前記回転台の回転の中心に向かって直線状に移動させながら、前記加工したレーザー光を前記半導体膜の全面に照射することにより前記半導体膜の結晶性を高める工程を有し、
前記回転台を回転させつつ、前記複数の基板のそれぞれを、前記ガイドレールに沿って前記回転台の回転の中心から外側に向かって直線状に移動させながら、前記加工したレーザー光を、再度、前記半導体膜の全面に照射することにより前記半導体膜の結晶性を高める工程を有する、
ことを特徴とする半導体装置の作製方法。 A step of installing a plurality of substrates on which a semiconductor film is formed on a turntable;
A step of processing so that the continuous wave laser beam output from the laser oscillation device is irradiated at a fixed position using an optical system;
While rotating the turntable, each of the plurality of substrates is linearly moved along the guide rail toward the center of rotation of the turntable, and the processed laser light is applied to the entire surface of the semiconductor film. A step of increasing the crystallinity of the semiconductor film by irradiation;
While rotating the turntable, while moving each of the plurality of substrates linearly from the center of rotation of the turntable to the outside along the guide rail, the processed laser light, again, A step of increasing the crystallinity of the semiconductor film by irradiating the entire surface of the semiconductor film;
A method for manufacturing a semiconductor device.
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