KR20050067015A - 레이저 조사방법 및 결정질 반도체막의 제조방법 - Google Patents

레이저 조사방법 및 결정질 반도체막의 제조방법 Download PDF

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KR20050067015A
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

빔 스폿 자체의 에너지분포를 적정하게 정형하고, 동일한 조건에서 레이저조사를 행해도 계속 피조사물면내에 주어지는 에너지의 불균일이 생겨버린다. 또한, 그러한 조사 에너지의 불균일이 생긴 것을 사용하여, 반도체막을 결정화하여, 결정질 반도체막을 형성하면, 그 막내에서 결정성이 불균일해져버려, 그 막을 이용하여 제조된 반도체소자의 특성이 변동된다. 본 발명에서는, 기판 위에 형성된 피조사물에 레이저빔을 조사할 때, 그 레이저빔의 펄스폭 psec(10-12sec) 이하의 레이저빔을 조사한다.

Description

레이저 조사방법 및 결정질 반도체막의 제조방법{LASER IRRADIATION METHOD AND METHOD FOR MANUFACTURING CRYSTALLINE SEMICONDUCTOR FILM}
본 발명은 레이저 조사방법에 관한 것으로, 특히 피조사물에 균일한 어닐링을 행하는 것이 가능한 레이저 조사방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 결정질 반도체막의 제조방법에 관한 것으로, 특히 결정성의 변동이 적은 결정질 반도체막을 스루풋이 양호하게 제조하는 방법에 관한 것이다.
레이저 어닐링 공정에 있어서, 피조사물에 균일하게 레이저 에너지를 주기 위해서는 선형 빔의 빔 프로파일을 적절하게 선택하는 것이 중요하다.
레이저발진기로부터 사출된 레이저빔의 빔 스폿이 에너지분포가 크므로, 레이저 발진기로부터 직접 빔 스폿이 상기 피조사물에 조사될 때 그 레이저 조사강도는 그 위치에 따라서 피조사물내에서 불균일하다.
이에 따라, 원통렌즈 어레이를 하나 혹은 복수를 사용한 광학계를 사용하여 분할한 레이저빔의 스폿을 포개고, 빔 스폿의 에너지분포를 균일화하는 방법이 종래부터 사용되고 있다. 또한, 상기와 같은 광학계에 원통렌즈를 하나 혹은 복수개 추가함으로써 빔 스폿의 에너지분포가 양호한 선형 빔을 제조하는 방법도 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).
이와 같이 균일한 에너지분포의 빔 스폿을 갖는 레이저에 의해 레이저 어닐링을 행하면, 피조사물을 균일하게 어닐링하는 것이 가능해진다.
[특허문헌 1] 일본특개평 10-153746
그러나, 이러한 빔 스폿의 에너지분포를 적정하게 정형하고, 동일한 조건에서 레이저조사를 행해도 계속 피조사물에 주어지는 에너지의 불균일이 생겼다. 또한, 그러한 조사 에너지의 불균일을 사용하여, 반도체막을 결정화하여, 결정질 반도체막을 형성하면, 그 막내에서 결정성이 불균일해지므로, 그 결정질 반도체막을 이용하여 제조된 반도체소자의 특성이 변동하였다.
따라서, 본 발명은 상기 과제를 감안하고, 본 발명의 목적은 이러한 피조사물면 내에서 생기는 조사 에너지의 불균일을 억제할 수 있는 레이저 조사방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 결정질 반도체막내에서 결정성이 보다 균일한 결정질 반도체막을 제조할 수 있는 결정질 반도체막의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명에서는, 굴절률 n 및 두께 d의 기판 위에 형성된 피조사물에 레이저발진기로부터 펄스 발진된 레이저빔을 조사하고, 상기 레이저빔의 펄스폭 t는 진공중의 광속을 c라고 하면 부등식 ct<2nd를 만족시키는 레이저 조사방법을 개시한다.
본 발명에서는, 굴절률 n 및 두께 d의 기판 위에 형성된 피조사물에 레이저발진기로부터 펄스발진되어 비선형 광학소자에 의해 레이저빔의 파장이 변환된 레이저빔을 조사하고, 상기 레이저빔의 펄스폭 t는 진공중의 광속을 c라고 하면 부등식 ct<2nd를 만족시키는 다른 레이저 조사방법을 개시한다.
본 발명에서는, 굴절률 n 및 두께 d의 기판 위에 형성된 피조사물에 레이저발진기로부터 펄스 발진된 레이저빔을 조사하고, 상기 레이저빔의 펄스폭 t는 진공중의 광속을 c라고 하면 부등식 ct<4nd를 만족시키는 다른 레이저 조사방법을 개시한다.
본 발명에서는, 굴절률 n 및 두께 d의 기판 위에 형성된 피조사물에 레이저발진기로부터 펄스 발진되어 비선형 광학소자에 의해 그 레이저빔의 파장이 변환된 레이저빔을 조사하고, 상기 레이저빔의 펄스폭 t는 진공중의 광속을 c라고 하면 부등식 ct<4nd를 만족시키는 또 다른 레이저 조사방법을 개시한다.
본 발명에서는, 굴절률 n 및 두께 d의 기판 위에 형성된 피조사물에 레이저발진기로부터 펄스발진되어 비선형 광학소자에 의해 레이저빔의 파장이 변환된 레이저빔을 조사하고, 상기 피조사물에 입사하는 1차 빔과 상기 기판의 이면에서 반사한 2차 빔이 상기 레이저빔 펄스폭의 10% 이하에 해당하는 시간 동안에 상기 피조사물의 1점에 동시에 조사되는 또 다른 레이저 조사방법을 개시한다.
본 발명에서는, 굴절률 n 및 두께 d의 기판 위에 비정질 반도체막을 형성하고, 상기 비정질 반도체막에 레이저발진기로부터 펄스 발진된 레이저빔을 조사하여 결정질 반도체막을 형성하고, 상기 레이저빔의 펄스폭 t는 진공중의 광속을 c라고 하면 부등식 ct<2nd를 만족시키는 반도체장치의 제조방법을 개시한다.
본 발명에서는, 굴절률 n 및 두께 d의 기판 위에 비정질 반도체막을 형성하고, 상기 비정질 반도체막에 레이저발진기로부터 펄스발진된 레이저빔을 조사하여 결정질 반도체막을 형성하고, 상기 레이저빔의 펄스폭 t는 진공중의 광속을 c라고 하면 부등식 ct<4nd를 만족시키는 다른 반도체장치의 제조방법을 개시한다.
본 발명에서는, 굴절률 n 및 두께 d의 기판 위에 비정질 반도체막을 형성하고, 상기 비정질 반도체막에 레이저발진기로부터 펄스 발진된 레이저빔을 조사하여 결정질 반도체막을 형성하고, 상기 비정질 반도체막에 입사하는 1차 빔과 상기 기판의 이면에서 반사한 2차 빔이 상기 레이저 빔 펄스폭의 10% 이하에 해당하는 시간 동안 상기 비정질 반도체막의 1점에 동시에 조사되는 또 다른 반도체장치의 제조방법을 개시한다.
본 발명에서는, 굴절률 n 및 두께 d의 기판 위에 형성된 결정질 반도체막에 레이저발진기로부터 펄스발진된 레이저빔을 조사하여 상기 결정질 반도체막의 결정성을 개선하고, 상기 레이저빔의 펄스폭 t가 진공중의 광속을 c라고 하면 부등식 ct<2nd를 만족시키는 또 다른 반도체장치의 제조방법을 개시한다.
본 발명에서는, 굴절률 n 및 두께 d의 기판 위에 형성된 결정질 반도체막에 레이저발진기로부터 펄스 발진된 레이저빔을 조사하여 상기 결정질 반도체막의 결정성을 개선하고, 상기 레이저빔의 펄스폭 t가 진공중의 광속을 c라고 하면 부등식 ct<4nd를 만족시키는 또 다른 반도체장치의 제조방법을 개시한다.
본 발명에서는, 굴절률 n 및 두께 d의 기판 위에 형성된 결정질 반도체막에 레이저발진기로부터 펄스발진된 레이저빔을 조사하고, 상기 결정질 반도체막에 입사하는 1차 빔과 상기 기판의 이면에서 반사한 2차 빔이 상기 레이저빔 펄스폭의 10% 이하에 해당하는 시간 동안 상기 결정질 반도체막의 1점에 동시에 조사되는 또 다른 반도체장치의 제조방법을 개시한다.
또한, 본 발명의 결정질 반도체막의 제조방법은, 집적회로와 반도체 표시장치의 제조에 적용될 수 있다. 반도체 표시장치로서는, 예를 들면 액정표시장치, 유기발광소자로 대표되는 발광소자를 각 화소에 구비한 발광표시장치, DMD(Digital Micromirror Device), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display) 등을 들 수 있다.
본 발명의 레이저 조사방법을 사용함으로써, 피조사물에 보다 균일한 레이저 조사를 행하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 결정질 반도체막의 제조방법을 사용해서 결정질 반도체막을 제조하면, 피조사물의 결정화를 균일하게 행할 수 있기 때문에, 특성이 우수한 결정질 반도체막을 스루풋 좋게 얻는 것이 가능해진다. 또한, 본 발명에 의해 결정화한 결정질 반도체막을 이용하여 반도체 소자를 제조하면, 그 반도체 소자들간의 특성의 변동을 줄일 수 있다.
이하, 본 발명의 실시형태 및 실시예들에 관하여 설명한다. 그러나, 본 발명은 많은 다른 형태로 실시하는 것이 가능해서, 본 발명의 취지 및 그 범위로부터 일탈하지 않고 그 형태 및 상세내용을 다양하게 변경할 수 있는 것은 당업자라면 용이하게 이해된다. 따라서, 본 발명은, 본 실시형태 및 실시예들의 기재 내용에 한정되지는 않는다.
본 실시형태에서는, 기판 위에 설치 혹은 형성된 피조사물에 레이저빔을 조사할 때, 그 레이저빔의 펄스폭을 psec(10-12sec) 이하의 극단 펄스의 레이저빔을 조사한다.
이 레이저 조사방법을 적용함으로써, 피조사물면내에서 조사되는 에너지의 강도를 균일하게 하는 것이 가능해진다.
상기 구성이 상기 문제점을 해결할 수 있는 이유는 다음과 같다.
본 발명자들은, 레이저 조사했을 때에 피조사물면내에 생기는 조사 에너지의 불균일은, 직접 조사되는 레이저빔(1차 빔)과 기판이면으로부터 반사되어서 재차 피조사물에 침입하는 레이저빔(2차 빔)과의 간섭에 의해 야기되어 있는 것은 아니라고 생각했다. 그리고, 본 발명자들은, 그 간섭이 기판의 왜곡과 요철로 인해 일어난 것이라고 생각했다.
소정 파장을 갖는 전자파인 레이저빔이 피조사물에 조사되면, 그 레이저빔은 상기 피조사물에 흡수되어 그 레이저빔이 조사된 부분에서 열이 발생한다. 레이저 어닐링은 이러한 열로 행해진다. 이때, 물질은 자신의 흡수계수를 갖는다. 소정의 파장의 전자파를 비교적 얇고 비교적 흡수계수가 낮은 물질에 조사하는 경우, 피조사물에 흡수되지 않은 레이저빔은, 피조사물을 투과하기도 한다.
예를 들면, Nd:YAG레이저의 제2 고조파(파장 532nm)를 유리 기판 위에 형성된 비정질 실리콘막에 조사하는 경우, 비정질 실리콘막 두께가 200nm이상이면 그 대부분이 흡수되어서 투과하지 않지만, 그 200nm 이하의 막두께로 하면 실리콘막에 전부 흡수되지 않은 레이저빔이 실리콘막을 투과해버린다. 투과된 레이저빔은 일부가 유리 기판표면에서 반사되고, 또 일부는 유리 기판의 바닥면에서 반사되어, 재차 실리콘막에 조사된다. 유리 기판에서 미소한 왜곡과 요철이 있다면, 그 왜곡과 요철들을 갖는 부분에서 반사된 2차 빔의 각도는 변화된다. 그 변화된 각도에 따라 유리기판의 이면으로부터 유리기판의 앞면까지 상기 2차 빔의 광 길이는 변화한다. 그 2차 빔은 직접 조사된 1차 빔과 간섭을 일으키면, 항상 서로 약화시키는 영역과 항상 서로 강화하는 영역이 형성된다. 즉, 실리콘막 위에 정재파가 형성되어, 이 분포가 실리콘막에 기록되게 된다.
현재, 플랫 패널 디스플레이 등에 사용되는 박막반도체장치의 기판으로서 사용할 수 있는 유리기판 두께는 1000㎛정도이며, 700㎛정도의 것이 자주 사용된다. 700㎛이라고 하는 두께는 파장(여기서, 532nm)의 1000배 이상의 두께이며, 1/1000의 정밀도로 기판 전체면에 걸쳐 판두께 제어를 하는 것은 매우 곤란해서, 상기와 같은 미묘한 왜곡과 요철이 존재하는 것은 상상하기 어렵지 않다.
따라서, 본 발명에서는 간섭을 일으키는 기판 이면에서 반사된 2차 빔과 입사하는 1차 빔이 피조사물중에서 동시에 존재하는 시간을 짧게 혹은 동시에 존재하지 않도록 펄스폭을 psec(10-12sec)정도, 혹은 그 이하의 극단 펄스로 함으로써 피조사면에의 레이저 조사시간에 대한 간섭이 일어나고 있는 시간의 비율을 하강시키고, 혹은 0으로 하여 간섭의 영향이 미치기 어렵게 하거나, 또는 전혀 간섭하지 않도록 한다.
이하에, 간단하게 본 발명의 원리를, 본 발명을 적용할 수 있는 예로 들어서 설명한다. 레이저빔은 전자파이기 때문에, 그 속도는 빛과 같다(약 300,000km/s). 펄스폭을 본 발명과 같이, 10ps로 한 경우, 레이저빔이 조사되고나서 사출이 종료할 때까지의 사이(10ps)에 그 빔은 약 3mm 진행되게 된다. 즉, 1펄스 당 3mm의 진행거리를 갖는 레이저빔을 사출할 수 있다고 할 수 있다.
펄스폭 10ps, 3mm의 진행거리 상당의 레이저빔을 700㎛정도의 기판 위에 형성된 피조사물에 조사하는 것으로 하면, 직접 조사되어 있는 1차 빔과 기판 이면으로부터 반사해 오는 2차 빔이 간섭을 일으키고 있는 시간에서 조사 시간의 50%정도가 된다. 또한 펄스폭을 5ps정도까지 짧게 하면 전혀 간섭은 발생하지 않게 하는 것이 가능하다. 이에 따라, 피조사물을 투과한 레이저빔의 반사에 의한 간섭을 억제할 수 있다.
한편, 종래의 레이저 어닐링에 사용된 레이저빔의 펄스폭은 수십 ns∼수백 ns 정도이다. 그 때문에, 1펄스의 레이저빔이 방출되는 동안에 레이저빔은 3∼100m 진행된다. 즉, 1펄스 당 3∼100m의 진행거리를 갖는 레이저빔이 나온다고 바꿔 말할 수 있다.
가령 펄스폭 10ns, 3m 상당의 진행거리를 갖는 레이저빔이, 700㎛ 정도의 기판 위에 형성된 피조사물에 조사하는데 사용되면, 이 경우, 정미의 조사 시간의 99.5%의 동안, 피조사물에서 간섭을 일으키고 있는 계산이 된다. 즉, 펄스폭을 10ns 내지 10ps로 함으로써 계산상은 간섭으로 인한 불균일한 조사는 약 절반 정도로 감소될 수 있고, 그 펄스폭이 5ps이면, 계산상은 이러한 구성으로 인한 간섭은 발생하지 않는다.
상기는 큰 개념의 이야기이었지만, 이하부터는 더욱 상세하게 설명을 행한다. 빛이 소정 매질속을 진행할 때, 그 매질의 굴절률이 광속에 영향을 준다. 예를 들면, 굴절률 n=1의 공기중을 진행하는 빛이 굴절률 n=1.5의 유리중에 입사한다고 하면, 그 광속은 1/1.5이 된다. 이 사실을 고려해서, 두께 d에서 굴절률 n의 기판을 사용했을 경우에 기판 이면에서 반사된 2차 빔에 의한 간섭을 일으키지 않는 펄스폭 t는 이하의 부등식을 만족시키면 된다. 이때, 부등식의 c는 진공중의 광속이라고 한다.
ct<2nd [부등식 1]
이 부등식을 이용하면, 두께 d=0.7mm의 굴절률 n=1.5의 기판 위에 형성된 비정질 실리콘막을 결정화할 때, 전혀 간섭을 일으키지 않는 펄스폭 t는 약 7ps 이하인 것을 알 수 있다. 이때, 진공중의 광속 c=300,000km/sec로 하여 계산했다.
상기 부등식 (1)을 만족시키는 펄스폭의 레이저 빔에 의해 레이저결정화 및 레이저 어닐링을 행하면, 레이저빔을 피조사물에 수직하게 입사했다고 하여도 기판으로부터의 반사에 의한 간섭을 억제하는 것이 가능해져, 비정질 실리콘막 상의 조사 에너지를 균일화 할 수 있다.
또한, 비정질 반도체막을 레이저 조사에 의해 결정화하여 다결정 반도체막을 형성하는 경우에, 레이저빔이 갖는 파워의 변동이 크다면, 결정화가 균일하게 행하여지지 않는다. 그러므로, 다결정반도체막을 활성층으로서 사용하여 TFT를 제조할 때, 예를 들면 온 전류 또는 이동도 등의 특성은 그 TFT들 사이에서 변화한다. 간섭을 일으키지 않은 상태에서도 레이저빔은, ±1%에 대해 시간적으로 변동하므로, 반도체 표시장치의 화소부에 사용하고 있는 TFT를 형성할 때에, 해당 에너지의 변동이 ±1%보다도 작아지는 정도로 간섭을 억제하여, 간섭으로 인한 휘도의 공간적인 농담이 화소부에서 시인되어 버리는 것을 막을 수 있다고 생각된다.
한편, 유리기판 위에 형성된 비정질 반도체막에 제2 고조파의 레이저빔을 조사하는 경우, 해당 레이저빔은, 해당 비정질 반도체막의 앞면에서 약 절반 정도가 반사되고, 나머지 약 절반 정도가 비정질 반도체막 내에 진입한다고 생각된다. 반도체 표시장치가 갖는 TFT의 활성층으로서 사용되는 반도체막은, 그 막두께가 대략 수십 nm정도이므로, 비정질 반도체막의 흡수계수를 고려하면, 비정질 반도체막내에 진입한 레이저빔 중, 약 절반 정도가 비정질 반도체막에 흡수되고, 나머지의 절반 정도가 유리 기판에 진입한다고 생각된다. 그리고 유리 기판에 진입한 레이저빔은, 그 이면에서 약 4%반사해 다시 비정질 반도체막 내에 진입한다. 따라서, 레이저발진기로부터 비정질 반도체막에 입사하는 빛에 대하여, 유리 기판의 이면에서 반사함으로써 비정질 반도체막에 입사하는 빛의 비율은 약 2%이고, 이 2개의 레이저빔이 간섭을 일으키면 ±2%의 에너지의 변동이 생기게 된다.
따라서, 해당 에너지의 변동이 ±1%보다도 작아질 정도로 간섭을 억제하기 위해서는, 간섭하는 시간을 펄스폭 t의 절반 정도보다 짧게 하여도 된다. 더욱 바람직하게는, 해당 2개의 레이저빔이 비정질 반도체막이 있는 1점에 동시에 조사되어 있는 시간이, 레이저빔의 펄스폭의 10%이하에 해당하게 된다. 펄스폭 t의 절반 정도보다 짧게 하는 경우, 부등식 1로부터, 레이저빔의 펄스폭 t는 이하의 부등식 2를 만족시키면 되는 것을 알 수 있다.
ct<4nd [부등식 2]
레이저빔의 적절한 펄스폭 t는 상기 상황에 따라 변화한다. 레이저빔이 간섭하는 적절한 시간이 상기 펄스폭의 X[%] 이하이면, 그 펄스폭 t는 이하의 부등식 3을 만족시키면 된다.
(100-X)ct/100<2nd [부등식 3]
이러한 간섭 문제를 해결하기 위해서, 1차 빔과 2차 빔이 반도체막 내에서 겹치지 않도록 경사지게 레이저빔을 입사하는 방법이 있다. 도 7a 내지 도 7c는 이 경사 입사에 의해 간섭을 막고 있는 경우의 조사면에서의 1차 빔가 2차 빔의 빔 스폿을 나타낸다.
도 7a는 빔 스폿의 장축방향으로 입사하는 1차 빔(301)과 기판(303) 이면으로부터 반사된 2차 빔(302)이 반도체막 내에서 겹치지 않도록 입사하는 1차 빔(301)에 각도를 준 경우의 도면이다. 도면에 도시된 것처럼, 1차 빔(301)과 2차 빔(302)이 겹치지 않도록 빔 스폿의 장축방향으로 큰 입사각도를 가져야 하므로, 빔 스폿(304)은 원하는 형상으로 변환하는 것이 곤란해진다. 도 7b 및 도 7c는 빔 스폿(304)의 단축방향으로 1차 빔(301)과 2차 빔(302)이 반도체막내에서 겹치지 않도록 입사각도가 주어진 경우의 도면이다. 이 경우, 도 7a에서는 입사각도를 주지 않아도 되지만, 도 7b와 도 7c에서는 그 주사 방향에 따라 조사 상황이 다르다. 예를 들면, 반도체막의 결정화를 행했을 경우, 결정의 특성이 다르다. 즉, 레이저 조사가 기판 뒤와 앞을 주사하는 동안 행해지는 경우, 그 결정의 특성이 주사방향에 따라 다르다. 그 때문에, 레이저빔이 경사지게 조사될 때 기판 전체면에서 균일한 결정성을 얻기 위해서, 기판은 일방향으로만 주사될 필요가 있고, 이것은 스루풋을 감소시킨다.
본 발명의 레이저 조사방법이 반도체막에 수직으로 조사할 수 있으므로, 반도체막상에서의 빔 스폿의 정형이 용이해져, 스루풋을 감소시키지 않고 조사부 전체면에서 균일하게 레이저빔을 조사할 수 있다.
[실시예 1]
도 1에서, 도면부호 101은 펄스발진의 레이저 발진기이다. 본 발명은, 레이저 발진기가 10ps 이하의 극단 펄스폭을 갖는 레이저빔을 발진할 때 임의의 레이저에도 적용할 수 있다. 예를 들면, 엑시머레이저, Ar레이저, Kr레이저, CO2레이저, YAG레이저, Y2O3레이저, YVO4레이저, YLF레이저, YAlO3레이저, GdVO4레이저, 세라믹 레이저, 유리 레이저, 루비레이저, 알렉산드라이트 레이저, Ti:사파이어 레이저, 구리 증기 레이저 또는 금증기 레이저를 사용할 수 있다.
본 실시예에서는, 8W의 YVO4레이저를 사용한다. 또한, 도면부호 102는 비선형 광학소자에 해당한다. 레이저 발진기(101)는 안정형 공진기라고 해서 TEMoo모드의 공간적 프로파일을 갖는 것이 바람직하다. TEMoo 모드의 경우, 레이저빔은 가우스형 강도분포를 갖고, 집광성이 뛰어나기 때문에, 빔 스폿을 원하는 형상으로 변환하기 용이하다. 레이저 발진기(101)로부터 발진된 레이저빔은, 본 실시예에서의 피조사물(106)이 되는 비정질 실리콘막 내에서 충분히 흡수되지 않아 효율적으로 에너지를 줄 수 없다. 이 때문에, 그 레이저빔의 파장은, 비선형 광학소자(102)에 의해 그 비정질 실리콘막 내에서 충분히 흡수되는 제2 고조파(532nm)로 변환된다. 이때, 레이저의 종류 및 파장은 YVO4레이저의 제2 고조파가 아니어도 되고 피조사물(106)에 따라 선택하여도 된다. 발진 주파수에는 본 발명의 범위로부터 선택되는 경우 특별한 제약은 없지만, 본 실시예에서는 80MHz, 펄스폭은 10ps로 한다.
또한, 본 발명의 레이저 조사장치는, 비선형 광학소자를 레이저 발진기(101)가 갖는 공진기내에 설치하여도 되거나, 레이저 발진기의 공진기 외부에 비선형 광학소자를 설치하여도 된다. 전자는 장치가 소형이 되고, 공진기 길이의 정밀제어가 필요하지 않다고 하는 이점을 갖고, 후자는 기본파와 고조파의 상호작용을 무시할 수 있다고 하는 이점을 갖는다.
비선형 광학소자(102)로서는, 비선형 광학정수가 비교적 큰 KTP(KTiOPO4), BBO(β-BaB2O4), LBO(LiB3O5), CLBO(CsLiB6O10 ), GdYCOB(YCa4O(BO3)3), KDP(KD2PO4), KB5, LiNbO3, Ba2NaNb5O15 등의 결정이 사용되고, 특히 LBO나 BBO, KDP, KTP, KB5, CLBO등을 사용함으로써 기본파로부터 고조파에의 변환 효율을 높일 수 있다.
레이저 발진기(101)로부터 발진된 레이저 빔은 반사 미러(103)에 의해 피조사물에 수직이 되도록 그 진행 방향이 변환된다. 펄스폭이 nsec(10-9초)급의 일반적인 레이저를 사용하는 경우, 기판 이면에서 반사된 2차 빔에 의한 간섭을 막기 위하여 5∼30°정도 입사각을 주지만, 본 발명과 같이 펄스폭 10ps 이하의 레이저빔 을 이용하여 레이저 조사하여, 기판 이면에서 반사된 2차 빔에 의한 간섭을 억제하는 것이 가능해지기 때문에, 본 실시예에서는 피조사물에 레이저빔을 수직으로 입사하는 것이 가능해진다. 피조사물에 대하여 수직하게 레이저빔을 입사시킬 수 있기 때문에, 피조사물을 앞뒤로 주사하는 경우라도 강도분포를 동일하게 유지하면서 균일한 레이저 조사를 행할 수 있다. 이 때문에, 균일한 레이저 조사를 스루풋이 좋게 행할 수 있게 된다. 이와 같이 강도분포를 갖는 레이저 결정화 혹은 레이저 어닐링된 피조사물을 이용하여 반도체 소자를 제조하는 경우, 그 반도체소자간의 변동을 감소시킬 수 있고, 품질이 안정된 제품 제공이 가능해진다.
진행 방향이 변환된 제1 레이저빔은, 원통 렌즈 104와 111에 의해 그 빔 스폿의 형상이 가공되고, 스테이지(107) 위에 적재된 피조사물에 조사된다. 도 1에서는, 기판(105) 위에 형성된 반도체막(106)이 피조사물에 해당하고, 반사 미러(103)와 원통 렌즈 104 및 111이 레이저광을 반도체막(106)에 집광시키기 위한 광학계에 해당한다.
2개의 원통 렌즈 104 및 111의 초점거리는 사용자가 적절하게 설정하는 것이 가능하지만, 원통 렌즈 104와 111 중 피조사물에 가까운 쪽의 원통 렌즈 111의 초점거리는 짧게 한다. 예를 들면, 원통 렌즈 111의 초점거리를 20mm, 원통 렌즈 104의 초점거리를 150mm로 설정하여도 된다. 이때, 원통 렌즈 111과 피조사물 사이의 거리는 20mm로 하지만, 원통 렌즈 111과 피조사물과의 거리를 100mm정도로 하면, 빔 스폿의 형상을 X방향으로 긴 선형빔으로 정형할 수 있다.
이때, 레이저에 의한 반도체막의 결정화공정에 있어서, 빔 스폿을 일방향으로 긴 타원형 또는 직사삭형으로 가공하고, 해당 빔 스폿의 단축방향으로 주사시켜서 반도체막을 결정화시키면 스루풋을 높일 수 있다. 가공 후의 레이저빔의 형상이 타원형으로 되는 것은, 원래의 레이저빔의 형상이 원형 혹은 그것에 가까운 형상이기 때문이다. 레이저빔의 원래의 형상이 직사각형이면, 그것을 원통 렌즈 등에서 일방향으로 확대함으로써 장축이 더욱 길어지도록 가공하고나서, 사용해도 된다. 또한, 복수의 레이저빔을 각각 일방향으로 긴 타원형 또는 직사각형으로 가공하고, 그것들과 연관시켜 일방향으로 더욱 긴 빔을 만들고, 스루풋을 보다 높이도록 해도 된다. 본 실시예에서는 장축방향의 길이가 300㎛, 단축방향의 길이가 10㎛인 선형빔을 형성한다.
피조사물로서 반도체막(106)이 형성된 기판(105)을 사용하는 경우에, 반도체막(106)이 비정질 반도체일 때, 레이저 조사전에 열 어닐링을 행하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 열 어닐링은, 예를 들면, 질소분위기하에서 500℃, 1시간정도로 행하여도 된다. 이 열 어닐링을 행함으로써 수소의 농도를 1×1020atoms/cm3 이하로 할 수 있다. 반도체막중의 수소농도가 높으면, 강한 레이저를 조사했을 때, 수소가 갑자기 방출됨으로써 막이 파괴되는 경우가 있다.
또한, 촉매금속을 사용한 결정화를 열 어닐링에 의해 행하여도 된다. 촉매금속을 사용하지 않고 열 어닐링을 시행한 반도체막에서도, 촉매금속을 사용하여 열 어닐링을 시행한 반도체막에서도, 최적의 레이저 조사조건은 거의 같다.
또한, 스테이지(107)는, X축방향으로 주사를 행하기 위한 로봇(X축용 일축로봇)(108)과 Y축방향으로 주사를 행하기 위한 로봇(Y축용 일축로봇)(109)에 의하여, 기판(105)에 평행한 면내에서 XY방향으로 이동이 가능하다.
그리고, Y축용 일축로봇(109)을 이용하여 빔 스폿(110)의 단축방향으로, 스테이지(107)를 주사한다. 이때, 상기 스테이지(107)의 주사 속도는, 수십 mm/sec∼수천 mm/sec정도가 적당하고, 본 실시예에서는 400mm/sec로 한다. 이 스테이지(107)의 주사에 의해, 빔 스폿(110)이, 반도체막(106)의 표면에 대하여 상대적으로 이동된다.
다음에, 도 2는, 빔 스폿(110)의 반도체막(106)의 표면에서의 주사 경로에 관하여 설명한다. 피조사물에 해당하는 반도체막(106)의 전체면에 레이저빔을 조사하는 경우, Y축용 일축로봇(109)을 이용하여 일방향에의 빔 스폿(110)을 주사한 후, X축용 일축로봇(108)을 이용하여, Y축용 일축로봇(109)에 의한 주사 방향과 수직하는 방향으로, 빔 스폿(110)을 슬라이드 시킨다.
예를 들면, Y축용 일축로봇(109)에 의해 빔 스폿(110)을 일방향으로 주사한다. 도 2에서, 해당 주사 경로를 참조문자 A1으로 나타낸다. 다음에, X축용 일축로봇(108)을 이용하여, 주사 경로 A1에 대하여 수직 방향으로 빔 스폿(110)을 슬라이드 시킨다. 해당 슬라이드에 의한 주사 경로를 참조문자 B1으로 나타낸다. 다음에, 주사 경로 A1과는 반대 방향을 향하고, Y축용 일축로봇(109)에 의해 빔 스폿(110)을 일방향으로 주사한다. 해당 주사 경로를 A2로 나타낸다. 다음에, X축용 일축로봇(108)을 이용하여, 주사 경로를 A2에 대하여 수직 방향으로 빔 스폿(110)을 슬라이드 시킨다. 해당 슬라이드에 의한 주사 경로를 B2로 나타낸다. 이렇게, Y축용 일축로봇(109)에 의한 주사와 X축용 일축로봇(108)에 의한 주사를 순차적으로 반복함으로써, 반도체막(106)의 전체면에 레이저광을 조사할 수 있다.
본 실시예에서는, 10ps 이하의 극단 펄스의 레이저빔을 사용함으로써, 유리 기판 이면에서 반사된 2차 빔으로 인한 간섭을 억제할 수 있고, 레이저 조사를 보다 균일하게 할 수 있다. 본 실시예에 의해 레이저 조사된 피조사물을 이용하여 제조된 반도체 소자들의 특성은 균일하다.
이때, 본 발명에서 사용된 광학계는, 본 실시예의 광학계에 한정되지 않고, 다른 임의의 광학계를 사용하는 것이 가능하다. 또한, 본 실시예는 실시형태와 조합해서 사용하는 것이 가능하다.
[실시예 2]
본 실시예에서는 본 발명의 레이저 조사장치에 사용할 수 있는 광학계에 대해서 도 3을 참조해서 설명한다.
레이저빔은, 보통 수평방향으로 방출되므로, 레이저 발진기(101)로부터 발진된 레이저빔은, 반사 미러(103)로 수직방향으로부터의 각도(입사각)가 θ가 되도록, 그 진행 방향이 변화된다. 본 실시예에서는 θ=18°이라고 한다. 진행 방향이 변화된 레이저빔은, 렌즈(201)에 의해 그 빔 스폿의 형상이 가공되어, 스테이지(107) 위에 적재된 피처리물에 조사된다. 도 3에서는, 기판(105) 위에 형성된 반도체막(106)이 피처리물에 해당한다. 또한, 도 3에서는, 반사 미러(103)와 렌즈(104)가, 레이저빔을 반도체막(106)에 집광시키기 위한 광학계에 해당한다.
도 3에서는, 렌즈(201)로서 평 볼록 구면 렌즈를 사용한 예를 나타낸다. 평 볼록 구면 렌즈(201)는 초점거리 20mm이다. 그리고, 그 곡면의 중앙에 레이저빔이 입사하도록, 평 볼록 구면 렌즈의 평면부분이 기판(105)과 평행하게 되도록 배치되어 있다. 또한, 평 볼록 구면 렌즈(201)의 평면과 반도체막(106)과의 거리는 20mm로 한다. 이에 따라, 반도체막(106)의 표면에 있어서, 10㎛ x 100㎛정도의 사이즈를 갖는 빔 스폿(110)이 형성된다. 빔 스폿(110)을 가늘고 길게 연장할 수 있는 것은, 렌즈(201)의 비점수차의 효과 때문이다.
이때, 그 밖의 구성요소에 관해서는 상기 실시형태와 마찬가지로 생략한다.
본 실시예에서는, 레이저빔은 비스듬히 입사되고 있지만, 레이저빔에 입사각도가 있다고 하여도 본 발명의 적용은 가능하다. 이때, 레이저빔의 입사각도가 기판 이면으로부터의 반사에 의한 간섭을 막을 수 없는 정도이었다고 하여도, 본 발명을 적용함으로써 간섭을 억제하는 것이 가능해지고, 레이저 조사를 균일하게 행하는 것이 가능해진다.
이와 같이 10psec 이하의 극단 펄스의 레이저빔을 사용하여, 유리 기판 이면에서 반사된 2차 빔으로 인한 간섭을 억제할 수 있고, 레이저 조사를 보다 균일하게 행할 수 있다. 본 실시예에 의해 레이저 조사된 피조사물을 이용하여 제조된 반도체소자의 특성은 균일하다.
이때, 본 발명에서 사용할 수 있는 광학계는, 본 실시예의 광학계에 한정되지 않고, 또 다른 광학계를 사용하는 것도 가능하다. 또한, 본 실시예는 실시형태와 조합해서 사용할 수 있다.
[실시예 3]
반도체막에 연속발진(CW)의 레이저 조사장치를 이용하여 레이저를 조사하면, 빔 스폿의 주사 방향을 향해서 연속적으로 성장한 결정립을 얻을 수 있다. 주사 방향을 향해서 성장한 결정립이 형성되어 있는 영역은, 결정성이 매우 우수하다. 그 때문에, 해당 영역을 TFT의 채널형성영역에 사용함으로써 매우 높은 이동도나, 온 전류를 갖는 TFT를 얻는 것을 기대할 수 있다. 그러나, CW의 레이저를 사용하면, 비선형 광학소자의 수명이 짧고, 빔 스폿의 면적이 작은, 기판에의 열적 영향이 큰 등의 문제점이 많다.
본 발명에서는 펄스폭이 지극히 짧은 레이저빔을 사용하므로, 발진주파수는 높다. 그 때문에, 반도체막이 레이저빔에 의해 용융하고나서 고화할 때까지 펄스형 레이저빔은 방출될 수 있다. 이에 따라, CW의 레이저 조사장치를 이용하여 반도체막을 결정화했을 때와 마찬가지로 빔 스폿의 주사 방향을 향해서 연속적으로 성장한 결정립을 얻을 수 있다.
이러한 결정화의 방법에서는 발진 주파수는 높지만, CW가 아니라 펄스 발진이기 때문에, CW의 레이저보다 비선형 광학소자의 수명도 길고, 빔 스폿도 크며, 기판에의 열적 영향도 적다는 특징을 갖고, 또한 결정성이 좋은 주사 방향을 향해서 연속적으로 성장한 결정립을 얻을 수 있다.
또한, CW의 레이저를 피조사물에 수직하게 입사하면, 항상 기판 이면에서 반사된 2차 빔에 의한 간섭이 일어나고, 레이저의 조사 변동이 발생해버리지만, 본 실시예의 구성을 적용하면 이러한 기판 이면에서 반사된 2차 빔에 의한 간섭의 영향을 억제 또는 방지하면서, 매우 결정성이 뛰어난 빔 스폿의 주사 방향으로 연속적으로 성장한 결정립을 얻을 수 있다.
이러한 빔 스폿의 주사 방향으로 연속적으로 성장한 결정립을 얻을 수 있는 발진 주파수는 10MHz 이상이며, 보통 사용되는 수 10Hz∼수 100Hz의 주파수대보다 현저하게 높은 주파수를 사용한다. 펄스 발진으로 레이저빔을 반도체막에 조사하고나서 반도체막이 완전하게 고화할때 까지의 시간은 수 10nsec∼수 100nsec이고, 본 실시예에서는 상기 주파수대를 사용함으로써 반도체막이 레이저빔에 의해 용융하고나서 고화할때 까지 펄스형 레이저빔을 방출할 수 있다. 따라서, 종래의 펄스 발진의 레이저를 사용하는 경우와 달리, 반도체막중에서 고체상태와 액체상태의 계면을 연속적으로 이동시킬 수 있으므로 주사 방향을 향해서 연속적으로 성장한 결정을 갖는 반도체막이 형성된다. 구체적으로는, 결정립의 주사방향에서의 길이가 10∼30㎛, 주사 방향에 대하여 수직한 방향에서의 폭이 1∼5㎛정도의 결정립의 집합체를 얻을 수 있다.
레이저빔이 조사되어, 주사 방향을 향해서 성장한 결정립이 형성되어 있는 영역은, 결정성이 매우 우수하다. 그 때문에, 해당 영역을 TFT의 채널형성영역에 사용함으로써 매우 높은 이동도나, 온 전류를 기대할 수 있다. 그러나, 반도체막 중, 그러한 높은 결정성을 필요로 하지 않는 부분이 존재하는 경우, 해당 부분에는 레이저빔을 조사하지 않도록 해도 된다. 또는, 주사의 속도를 증가시키는 등, 높은 결정성을 얻을 수 없는 조건으로 레이저빔의 조사를 행하도록 해도 된다.
본 실시예는 실시형태, 실시예 1 또는 실시예 2와 조합하여 사용할 수 있다.
[실시예 4]
본 실시예에서는 본 발명의 레이저 조사장치 및 레이저 조사방법을 이용하여 표시장치에 사용할 수 있는 반도체소자를 형성하는 방법에 대해서 도 4a-도 5b를 사용하여 설명한다.
우선, 기판(800) 위에 하지절연막(801)을 형성한 후 비정질 실리콘막을 형성하고, 레이저를 조사하여 결정질 실리콘막을 형성한다.
기판(800)으로서는 유리기판, 석영기판, 결정성 유리 기판 등의 절연성 기판이나, 세라믹 기판, 스테인레스 기판, 탄탈, 텅스텐, 몰리브덴 등의 금속기판, 반도체기판, 폴리이미드, 아크릴, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에텔술폰 등의 플라스틱 기판 등을 사용할 수 있지만, 적어도 프로세스중에 발생하는 열에 견딜 수 있는 재료를 사용한다. 이 기판들은 필요에 따라서 CMP등에 의해 연마하고나서 사용해도 된다. 본 실시예에서는 굴절률 n=1.5, 두께 0.7mm의 아사히 글래스사에서 제조한 유리기판을 사용한다.
하지절연막(801)은 기판(800)중의 알칼리 금속이나 알칼리토류금속이, 결정성 실리콘막중에 확산하는 것을 막기 위해서 설치한다. 이러한 원소는, 결정성 실리콘막의 반도체 특성에 악영향을 미치기 때문이다. 그 하지절연막은, 산화실리콘, 질화실리콘, 산화질화실리콘, 및 질화산화실리콘(silicon nitride oxide)의 단층으로 형성되거나, 이 재료를 적층하여 형성된다. 이때, 알칼리 금속이나 알칼리토류금속의 확산의 걱정이 없는 기판이면, 하지절연막은 항상 설치할 필요가 없다.
본 실시예에서는, 하지절연막(801)은 2층으로 형성된다. 제1 하지절연막으로서 질화산화실리콘막을 50nm, 제2 하지절연막으로서 산화질화실리콘막을 100nm로 형성한다. 이때, 질화산화실리콘막과 산화질화실리콘막은 그 질소와 산소의 비율이 다른 것을 의미하고, 전자쪽이 보다 질소의 함유량이 높은 것을 보이고 있다. 제1 하지절연막은, 플라즈마 CVD법에 의해, 원료 가스에 SiH4, N2O, NH3, H 2을 사용하고, 압력이 40Pa, RF파워가 50W, RF주파수가 60MHz, 기판온도가 400℃로서 형성한다. 제2 하지절연막은 동일하게 플라즈마 CVD법에 의해, 원료 가스에 SiH4, N2O를 사용하여, 압력이 40Pa, RF파워가 150W, RF주파수가 60MHz, 기판온도 400℃의 조건으로 형성한다.
계속해서, 하지절연막 위에 비정질 실리콘막을 25∼100nm(바람직하게는, 30∼60nm)의 막두께로 형성한다. 제조방법으로서는, 공지의 방법, 예를 들면 스퍼터링법, 감압 CVD법 또는 플라즈마 CVD법 등을 사용할 수 있다. 본 실시예에서는, 플라즈마 CVD법에 의해 막두께 50nm로 형성한다.
이후, 레이저를 조사하여 결정화를 행하는 것이지만, 이러한 비정질 실리콘막 중에는 수소가 많이 포함되어 있어, 결정화를 행할 때 강한 레이저 에너지를 받으면 그 수소가 돌비하여 막을 파괴할 수도 있기 때문에 500℃, 1시간의 가열처리를 행하여, 수소를 방출한다.
다음에, 본 발명의 레이저 조사장치를 이용하여, 비정질 실리콘막을 결정화하고, 결정질 반도체막을 형성한다. 본 실시예에서는, 레이저빔으로서, 에너지 2W, TEMoo모드의 공간적 프로파일, 532nm(제2 고조파), 발진 주파수 80MHz, 펄스폭 7ps의 YVO4 레이저를 사용한다. 이때, 피조사물인 비정질 실리콘막 상에 형성되는 빔 스폿의 형상은, 광학계를 사용함으로써 단축 10㎛, 장축 70㎛의 직사각형으로 한다. 또 본 발명은, 본 실시예에서 나타낸 레이저 조사 조건에 한정되지 않는다. 펄스폭은 실시형태에서 서술한 것처럼 산출하면 되고, 그 밖의 조건에 관해서는 사용자가 본 발명을 사용하는 용도에 맞춰서 적절하게 선택한다. 본 실시예에서는, 본 파장의 레이저와 사용하는 기판의 굴절률로부터 비정질 실리콘막내에서 간섭을 일으키지 않는 펄스폭을 적용하였다.
그 후, 기판을 온도 500℃의 질소분위기에서 1시간 가열한 후, 레이저 어닐링법에 의해 반도체막의 결정화를 행하고, 결정질 반도체막을 형성한다. 스테이지는 수십 mm/s∼수천 mm/s정도가 적당하고, 여기서는 400mm/sec로 한다.
파장 532nm의 레이저빔은 두께 50nm의 비정질 실리콘막을 일부 투과해서 기판 이면으로부터 반사하지만, 펄스폭이 10ps이면 매우 좁기 때문에, 종래와 비교해 입사하는 1차 빔과 간섭을 일으키고 있는 시간이 현저하게 짧고, 간섭에 의한 영향을 크게 감소할 수 있다. 결과적으로, 결정화 상태의 변동이 매우 작아져 균일한 특성을 갖는 반도체소자를 제조할 수 있다.
이때, 발진 주파수를 10MHz 이상으로 함으로써 레이저빔이 주사되는 방향으로 연속해서 길게 형성된 결정립을 얻을 수 있고, 해당 방향을 박막트랜지스터의 채널방향으로 함으로써 매우 특성이 좋은 TFT를 제조하는 것도 가능해지지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다.
결정화의 방법으로서는, 그 외에 비정질 실리콘막의 결정화를 촉진하는 원소를 사용하여, 가열처리를 하여 행하는 방법도 있다. 결정화를 촉진하는 원소란, 대표적으로는 니켈을 들 수 있고, 이러한 원소를 사용함으로써 사용하지 않는 경우와 비교해서 저온, 단시간에 결정화가 이루어지기 때문에, 유리 기판 등 비교적 열에 약한 기판을 사용할 때에 적합하게 사용하는 것이 가능하다. 이러한 결정화를 촉진하는 원소로서는, 니켈 이외에 철, 팔라듐, 주석, 납, 코발트, 백금, 동, 금 등이 있다. 이 중에서 일종 또는 복수종을 사용하여도 된다.
이러한 원소의 첨가방법으로서는, 예를 들면 이러한 원소의 염을 용매에 용해시켜서 스핀 코트법이나 딥법 등으로 도포하는 방법이 있다. 용매로서는, 유기용매나 물 등을 사용할 수 있지만, 실리콘막에 직접 접촉하기 때문에, 반도체특성에 악영향을 미치지 않는 것을 선택하는 것이 필요하다.
결정화를 촉진하는 원소를 이용하여 결정화를 행한 후, 레이저를 조사하여 그 결정성을 개선하여도 된다. 이 경우에도, 본 발명의 레이저 조사방법을 사용하는 것이 가능하다. 사용하는 레이저 및 레이저 조사의 조건은 레이저 결정화시의 조건과 동일하면 되므로 여기서는 생략한다.
계속해서, 결정질 실리콘막에 필요에 따라서 한계치를 컨트롤하기 위한 미량의 불순물을 첨가하는, 소위 채널 도핑을 행한다. 요구되는 한계치를 얻기 위해서, 붕소 혹은 인 등을 이온 도핑법 등에 의해 첨가한다.
그 후, 도 4a에 나타낸 것처럼, 소정의 형상으로 패터닝을 하여, 섬 형상의 결정질 실리콘막(801a∼801d)를 얻는다. 패터닝은, 결정질 실리콘막에 포토레지스트를 도포하고, 소정의 마스크 형상을 노광하고, 소성하여, 결정성 반도체막 위에 마스크를 형성하고, 이 마스크를 이용하여, 건식식각법에 의해 결정질 실리콘막을 식각함으로써 행해진다. 건식식각법의 가스는, CF4와, O2 등을 이용하여 행하여도 된다.
계속해서, 결정성 반도체막(801a∼801d)을 덮도록 게이트 절연막을 형성한다. 게이트 절연막은, 플라즈마 CVD법 또는 스퍼터링법을 사용하여, 막두께를 40∼150nm로서 실리콘을 포함하는 절연막으로 형성한다. 본 실시예에서는, 게이트 절연막은 플라즈마 CVD법에 의해 산화질화실리콘막을 115nm의 두께로 형성한다.
다음에, 게이트 절연막 위에 제1 도전층으로서 막두께 30nm의 질화탄탈(TaN)(802)과 그 위에 제2 도전층으로서 막두께 370nm의 텅스텐(W)(803)을 형성한다. TaN 막 및 W막은 모두 스퍼터링법으로 형성하여도 되고, TaN막은 Ta의 타깃을 이용하여 질소분위기중에서, W막은 W의 타깃을 이용하여 형성하여도 된다.
이때, 본 실시예에서는, 제1 도전층을 막두께 30nm의 TaN, 제2 도전층을 막두께 370nm의 W로 하였지만, 제1 도전층과 제2 도전층은 함께 Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu, Cr, Nd로부터 선택된 원소 또는 상기 원소를 주성분으로 하는 합금재료 또는 화합물재료로 형성해도 된다. 또한, 인 등의 불순물원소를 도핑한 다결정실리콘막으로 대표되는 반도체막을 이용하여도 된다. 또한, AgPdCu합금을 이용하여도 된다. 또한, 그 조합도 적절하게 선택하여도 된다. 막두께는, 제1 도전층이 20∼100nm, 제2 도전층이 100∼400nm의 범위로 형성하여도 된다. 또한, 본 실시예에서는, 2층의 적층구조로 하였지만, 1층으로 하여도 되거나 혹은 3층 이상의 적층구조로 하여도 된다.
다음에, 상기 도전층을 식각해서 전극 및 배선을 형성하기 위해서, 포트리소그래피에 의해 노광공정을 거쳐서 레지스트 마스크를 형성한다. 제1 식각 처리에서는 제1 식각조건과 제2 식각조건으로 식각을 행한다. 레지스트 마스크를 사용하여, 식각하고, 게이트 전극 및 배선을 형성한다. 식각조건은 적절하게 선택하여도 된다.
본 방법에서는, ICP(Inductively Coupled Plasma:유도결합플라즈마) 식각법을 사용한다. 제1 식각조건으로서, 식각용 가스에 CF4, Cl2과 O2을 사용하여, 각각의 가스유량비를 25/25/10(sccm)으로 해서 1.0Pa의 압력에서 코일형 전극에 500W의 RF(13.56MHz)전력을 투입하여 플라즈마를 생성해서 식각을 행한다. 기판측(시료 스테이지)에도 150W의 RF(13.56MHz)전력을 투입하고, 실질적으로 부의 자기 바이어스 전압을 인가한다. 이 제1 식각조건에 의해 W막을 식각해서 제1 도전층의 단부를 테이퍼 형상으로 한다.
계속해서, 제2 식각조건으로 가서 식각을 행한다. 레지스트 마스크를 남긴 채, 식각용 가스에 CF4과 Cl2을 사용하여, 각각의 가스유량비를 30/30(sccm), 압력 1.0Pa에서 코일형 전극에 500W의 RF(13.56MHz)전력을 투입해서 플라즈마를 생성하여 약 15초 정도 식각을 한다. 기판측(시료 스테이지)에도 20W의 RF(13.56MHz)전력을 투입하고, 실질적으로 부의 자기 바이어스 전압을 인가한다. CF4와 Cl2을 혼합한 제2 식각조건에서는 W막 및 TaN막도 같은 정도로 식각된다. 이때, 게이트 절연막 위에 찌꺼기를 남기지 않고 식각하기 위해서는, 10∼20%정도의 비율로 식각시간을 증가시켜도 된다. 이 제1 식각처리에 있어서, 전극에 덮여 있지 않은 게이트 절연막은 20nm∼50nm정도 식각되고, 기판측에 인가된 바이어스 전압의 효과에 의해 제1 도전층 및 제2 도전층의 단부는 테이퍼형이 된다.
다음에, 레지스트 마스크를 제거하지 않고 제2 식각 처리를 행한다. 제2 식각처리에서는, 식각용 가스로 SF6, Cl2 및 O2을 사용하고, 각각의 가스유량비를 24/12/24(sccm)으로 하고, 1.3Pa의 압력에서 코일측의 전력에 700W의 RF(13.56MHz)전력을 투입해서 플라즈마를 발생해서 25초 정도 식각을 행한다. 기판측(시료 스테이지)에도 10W의 RF(13.56MHz)전력을 투입하고, 실질적으로 부의 자기 바이어스 전압을 인가한다. 이 식각 조건에서는 W막이 선택적으로 식각되어, 제2 형상의 도전층을 형성한다. 이때, 제1 도전층은 거의 식각되지 않는다. 제1, 제2 식각 처리에 의해 제1 도전층(802a∼802d) 및 제2 도전층(803a∼803d)으로 이루어진 게이트 전극이 형성된다.
그리고, 레지스트 마스크를 제거하지 않고, 제1 도핑 처리를 행한다. 이에 따라, 결정성 반도체층에 n형을 부여하는 불순물이 저농도로 첨가된다. 제1 도핑처리는 이온 도핑법 또는 이온주입법으로 행하면 된다. 그 이온 도핑법의 조건은, 도즈량이 1×1013∼5×1014ions/cm2, 가속 전압이 40∼80kV에서 행해져도 된다. 본 실시예에서는 가속 전압을 50kV로서 행한다. n형을 부여하는 불순물원소로서는 15족에 속하는 원소를 사용할 수 있고, 대표적으로는 인(P) 또는 비소(As)가 사용된다. 본 실시예에서는 인(P)을 사용한다. 그 때, 제1 도전층을 마스크로 하여서, 자기 정합적으로 저농도의 불순물이 첨가되어 있는 제1 불순물영역(N--영역)이 형성된다.
이어서, 레지스트 마스크를 제거하고, 새롭게 레지스트 마스크를 형성해서 제1 도핑처리보다도 높은 가속 전압에서, 제2 도핑 처리를 행한다. 제2 도핑처리도 n형을 부여하는 불순물을 첨가한다. 이온 도핑법의 조건은, 도즈량을 1×1013∼3×1015ions/cm2, 가속전압을 60∼120kV로 하여도 된다. 본 실시예에서는, 도즈량을 3.0×1015ions/cm2로 하여서 가속 전압을 65kV로서 행한다. 제2 도핑처리는, 제2 도전층을 불순물원소에 대한 마스크로서 사용하고, 제1 도전층의 아래쪽에 위치하는 반도체층에도 불순물원소가 첨가되도록 도핑을 행한다.
제2 도핑처리를 행하면, 결정성 반도체층의 제1 도전층과 겹진 부분 중, 제2 도전층에 겹치지 않은 부분 혹은 마스크에 덮여 있지 않은 부분에, 제2 불순물영역(N-영역)이 형성된다. 제2 불순물영역에는 1×1018∼5×1019atoms/cm3 의 농도범위에서 n형을 부여하는 불순물이 첨가된다. 또한, 결정성 반도체막 중, 제1 형상의 도전층에도 마스크에도 덮여 있지 않고, 노출된 부분(이 부분은 제3 불순물영역: N+영역)에는 1×1019∼5×1021atoms/cm3의 범위에서 고농도로 n형을 부여하는 불순물이 첨가된다. 또한, 반도체층에는, N+영역이 존재하지만, 일부 마스크에만 덮어져 있는 부분이 있다. 이 부분에 불순물의 농도는, 제1 도핑 처리에서 첨가된 불순물 농도와 같기 때문에, 계속해서 제1 불순물영역(N--영역)이라고 부르기로 한다.
본 실시예에서는, 2회의 도핑처리에 의해 의해 각 불순물영역을 형성했지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 적절하게 조건을 설정하여, 일회 혹은 여러번의 도핑에 의해 원하는 불순물 농도를 갖는 불순물영역을 형성하여도 된다.
다음에, 레지스트 마스크를 제거한 후, 새롭게 레지스트 마스크를 형성하고, 제3 도핑 처리를 행한다. 제3 도핑 처리에 의해, 상기 제1 및 제2 불순물영역과는 반대의 도전형을 부여하는 불순물원소가 첨가된 제4 불순물영역(P+영역) 및 제5 불순물영역(P-영역)이 형성된다.
제3 도핑 처리에서는, 레지스트 마스크에 덮여 있지 않고, 또한 제1 도전층과도 겹치지 않은 부분에, 제4 불순물영역(P+영역)이 형성되고, 레지스트 마스크에 덮여 있지 않고, 또한 제1 도전층과 겹쳐 있고, 제2 도전층과 겹치지 않은 부분에 제5 불순물영역(P_영역)이 형성된다. p형을 부여하는 불순물원소로서는, 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga)등 주기율표 제13족의 원소가 알려져 있다.
본 실시예에서는, 제4 불순물영역 및 제5 불순물영역을 형성하는 p형의 불순물원소로서는 붕소(B)를 선택하고, 디보란(B2H6)을 사용한 이온 도핑법으로 형성한다. 이온 도핑법의 조건으로서는, 도즈량을 1×1016ions/cm2로 해서 가속전압을 80kV로 한다.
이때, 제3 도핑처리시에는, n채널형 TFT를 형성하는 부분은 레지스트 마스크에 덮여 있다.
여기서, 제1 및 제2 도핑 처리에 의해, 제4 불순물영역(P+영역) 및 제5 불순물영역(P_영역)에는 각각 다른 농도로 인이 첨가되어 있다. 그러나, 제4 불순물영역(P+영역) 및 제5 불순물영역(P_영역)중 어느 영역에서도, 제3 도핑처리에 의해, p형을 부여하는 불순물원소의 농도가 1×1019∼5×1021atoms/cm3이 되도록 도핑 처리된다. 그 때문에, 제4 불순물영역(P+영역) 및 제5 불순물영역(P_영역)은, p채널형 TFT의 소스영역 및 드레인 영역으로서 문제없이 기능한다.
이때, 본 실시예에서는, 제3 도핑처리 1회로, 제4 불순물영역(P+영역) 및 제5 불순물영역(P_영역)을 형성했지만, 도핑처리의 조건에 따라 적절히 여러번의 도핑처리에 의해 제4 불순물영역(P+영역) 및 제5 불순물영역(P-영역)을 형성해도 된다.
이들 도핑처리에 의해, 제1 불순물영역(N__영역)(804), 제2 불순물영역(N_영역)(805), 제3 불순물영역(N+영역)(806, 807), 제4 불순물영역(P+영역)(808, 809) 및 제5 불순물영역(P_영역)(810, 811)이 형성된다.
다음에, 레지스트 마스크를 제거해서 제1 패시베이션막(812)을 형성한다. 이 제1 패시베이션막으로서는, 실리콘을 포함하는 절연막을 100∼200nm의 두께로 형성한다. 막형성법으로서는 플라즈마 CVD법이나, 스퍼터링법을 사용하여도 된다.
본 실시예에서는, 플라즈마 CVD법에 의해 막두께 100nm의 질소를 포함하는 산화실리콘막을 형성한다. 질소를 포함하는 산화실리콘막을 사용하는 경우에는, 플라즈마 CVD법으로 SiH4, N2O, NH3로 제조된 산화질화실리콘막, 또는 SiH 4, N2O로 제조된 산화질화실리콘막, 혹은 SiH4, N2O을 Ar으로 희석한 가스로 형성되는 산화질화실리콘막을 형성하여도 된다. 또한, 제1 패시베이션막으로서 SiH4, N2O, H2로 제조된 산화질화수소화 실리콘막을 적용해도 된다. 물론, 제1 패시베이션막(812)은, 본 실시예와 같은 산화질화실리콘막의 단층 구조에 한정되는 것이 아니라, 다른 실리콘을 포함하는 절연막을 단층 구조 혹은 적층구조로서 사용해도 된다.
다음에, 제1 패시베이션막(812) 위에, 층간절연막(813)을 형성한다. 층간절연막으로서는, 무기절연막이나 유기절연막을 사용할 수 있다. 무기절연막으로서는, CVD법에 의해 형성된 산화실리콘막이나, SOG(Spin On Glass)법에 의해 도포된 산화실리콘막 등을 사용할 수 있고, 유기절연막으로서는 폴리이미드, 폴리아미드, BCB(벤조시클로부텐), 아크릴 또는 포지티브형 감광성 유기수지, 네가티브형 감광성 유기수지, 실리콘과 산소의 결합으로 골격구조가 구성되어, 치환기에 적어도 수소를 포함한, 또는 치환기에 불산, 알킬기, 또는 방향족탄화수소 중 적어도 1종을 갖는 재료, 소위 실록산막을 사용할 수 있다. 또한 상기 재료들의 적층구조를 이용하여도 된다.
본 실시예에서는, 실록산에 의해 층간절연막(813)을 형성한다. 층간절연막으로서는, 실록산계 폴리머를 전체면에 도포한 후, 50∼200℃, 10분간의 열처리에 의해 건조시키고, 또한 300∼450℃, 1∼12시간의 소성처리를 행한다. 이 소성에 의해, 1㎛두께의 실록산막이 전체면에 형성된다. 이 공정은, 실록산계 폴리머의 소성을 행함과 동시에, 제1 패시베이션막(812)중의 수소에 의해, 반도체층을 수소화 및 불순물의 활성화를 하는 것이 가능하기 때문에, 공정수를 삭감할 수 있고, 프로세스를 간략화 하는 것이 가능하다. 수소화는, 제1 패시베이션막에 포함되는 수소에 의해, 반도체층의 댕글링 본드를 종단하는 것이다.
실록산 이외의 재료로 층간절연막을 형성하는 경우에는, 수소화 및 활성화를 위해 가열처리가 필요하다. 그 경우는 층간절연막을 형성하기 전에 별도로 가열처리를 행하는 공정이 필요하다. 열처리법으로서는, 산소농도가 1ppm이하, 바람직하게는 0.1ppm 이하의 질소분위기중에서 400∼700℃로 행하면 되고, 본 실시예에서는 410℃, 1시간의 열처리로 활성화 처리를 행한다. 이때, 열처리로서, 레이저 어닐링법 또는 급속 열 어닐링법(RTA법)을 적용할 수 있다. 상기 레이저 어닐링법에서는, 본 발명의 레이저 조사장치 및 레이저 조사방법을 사용할 수 있다.
또한, 제1 패시베이션막(812)을 형성하기 전에 가열처리를 행해도 된다. 그러나, 제1 도전층(802a∼802d) 및 제2 도전층(803a∼803d)을 구성하는 재료가 열에 약한 경우에는, 본 실시예와 마찬가지로 배선 등을 보호하기 위해서, 제1 패시베이션막(812)을 형성한 후에 열처리를 행하는 것이 바람직하다. 또한, 이 경우, 제1 패시베이션막이 없기 때문에, 패시베이션막에 포함되는 수소를 이용한 수소화는 행할 수 없다. 이 경우에는, 플라즈마에 의해 여기된 수소를 사용하는 수단(플라즈마 수소화)을 이용한 수소화나, 3∼100%의 수소를 포함하는 분위기중에서, 300∼450℃로 1∼12시간의 가열처리에 의한 수소화를 사용하여도 된다.
이후, 층간절연막(813)을 덮도록, CVD법에 의해 질화산화실리콘막 또는 산화질화실리콘막을 형성해도 된다. 이 막은, 후에 형성되는 도전막을 식각할 때에, 식각 스톱퍼로서 작용하고, 층간절연막의 과식각을 방지할 수 있다. 또한, 이 위에, 스퍼터링법에 의해 질화실리콘막을 형성해도 된다. 질화실리콘막은 질화산화실리콘막 또는 산화질화실리콘막 위에 형성되어도 된다. 이 질화실리콘막은, 알칼리 금속 이온의 이동을 억제하는 작용이 있기 때문에, 후에 형성되는 화소전극으로부터의 리튬 원소, 나트륨 등의 금속이온이 반도체박막에 이동하는 것을 억제할 수 있다.
다음에, 층간절연막의 패터닝 및 식각을 행하고, 결정질 반도체층(801a∼801d)에 달하는 콘택홀을 형성한다. 콘택홀의 식각은, CF4, O2 및 He의 혼합 가스를 이용하여 실록산막을 식각하고, 계속해서 CHF3의 가스에 의해 게이트 절연막인 산화실리콘막을 식각하여 제거함으로써 형성한다.
계속해서, 콘택홀중에 금속막을 적층하고, 패터닝해서 소스 전극 및 드레인 전극을 형성한다. 본 실시예에서는, 질소를 포함하는 티타늄막을 100nm 두께로 형성하고, 이 위에 티타늄-알루미늄 합금막을 350nm 두께로 형성하며, 이 합금막 위에 티타늄막을 100nm로 적층한 후, 원하는 형상으로 패터닝 및 식각해서 3층으로 형성되는 소스 전극 및/또는 드레인 전극(814∼821)을 형성한다.
질소원자를 포함하는 티타늄막은 타깃을 티타늄으로 사용하여서, 질소와 아르곤의 유량비를 1:1로서 스퍼터링법에 의해 형성한다. 상기와 같은 질소원소를 포함하는 티타늄막을, 실록산계막의 층간절연막 위에 형성하면, 박리하기 어렵고, 또한 결정성 실리콘막과 저저항 접속을 갖는 배선을 형성할 수 있다.
상술한 공정들로, TFT 또는 용량 등의 반도체소자를 제조할 수 있다. 본 발명에 의한 레이저 조사장치 및 레이저 조사방법을 이용하여 TFT나 용량 등의 반도체소자에 사용되는 반도체막의 결정화를 행함으로써 기판 이면으로부터 반사된 2차 빔에 의한 간섭이 일어나는 것을 억제할 수 있고, 반도체막의 결정화를 보다 균일하게 행하는 것이 가능해진다. 결과적으로, 기판 위에 형성된 반도체소자의 특성은 보다 균일하게 되고, 표시장치의 화소부로서 사용되어도 결정화의 불균일에 의해 나타나는 TFT의 특성 변동이 시인되는 것을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 고품질 화상의 표시장치를 제공하는 것이 가능해진다.
[실시예 5]
본 실시예에서는, 실시예 3에서 제조한 소자기판을 이용하여 발광표시장치를 제조하는 예에 대해서 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명한다. 본 실시예에서 설명하는 발광표시장치는, 한 쌍의 전극 사이에 발광하는 물질을 포함하는 층을 삽입하고, 전극 사이에 전류를 흘려보내어 발광하는 소자를 매트릭스형으로 배열시킨 것이다.
발광소자의 여기상태에는, 일중항 여기상태와 삼중항 여기상태가 알려지고, 발광은 어느쪽의 여기상태를 경과해도 가능하다고 여겨지고 있다. 그러므로, 소자의 특징에 따라 하나의 발광표시장치 내에서, 일겹항 여기상태의 소자 혹은 삼중항 여기상태의 소자를 혼재시켜도 된다. 예를 들면, R(빨강), G(녹색) 및 B(파랑)의 삼색에 있어서, 빨강에 삼중항 여기상태를 취하는 소자, 파랑과 초록에 일중항 여기상태를 취하는 소자로 하여도 된다. 또한 삼중항 여기상태를 취하는 소자는, 일반적으로 발광효율이 좋기 때문에, 구동전압의 저하에도 공헌한다.
발광소자의 재료로서는, 저분자, 고분자, 저분자와 고분자 사이의 성질을 갖는 중분자의 발광재료가 있지만, 본 실시예에서는 저분자의 발광재료를 사용한다.저분자재료도 고분자재료도 용매에 용해시킴으로써 스핀 코트나 잉크젯법에 의해 도포할 수 있다. 또한, 유기재료뿐만 아니라, 무기재료와의 복합재료도 사용할 수 있다.
이전 공정에 의해 제조된 박막트랜지스터의 드레인 전극과 일부 겹치도록 하고, 발광소자의 제1 전극(901)을 형성한다. 제1 전극은, 양극 또는 음극이 되는 전극이고, 제 1 전극을 양극으로 하는 경우에는 일함수가 약 4.0eV 이상정도로 큰 금속, 합금, 전기전도성 화합물 및 이것들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적인 재료로서는, ITO(indium tin oxide), 산화인듐에 2∼20%의 산화아연(ZnO)을 혼합한 IZO(indium zinc oxide), 산화인듐에 2∼20%의 산화실리콘(SiO2)을 혼합한 ITSO, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 강철(Cu), 팔라듐(Pd) 또는 금속재료의 질화물(TiN) 등을 사용할 수 있다.
제1 전극을 음극으로서 사용하는 경우에는, 일함수가 작은(일함수 3.8eV 이하 정도) 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 및 이것들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적인 재료로서는, 원소주기율의 1족 또는 2족에 속하는 원소, 즉 Li나 Cs 등의 알칼리 금속, 및 Mg, Ca, Sr 등의 알칼리토류금속, 및 이것들을 포함하는 Mg-Ag, Al-Li 등의 합금이나, LiF, CsF, CaF2 등의 화합물 외에, 희토류금속을 포함하는 천이금속을 이용하여 형성할 수 있다. 그러나, 본 실시예에 있어서 제2 전극은 투광성을 갖도록 형성하기 때문에, 이 금속들, 또는 이 금속들을 함유하는 합금을 매우 얇게 형성하고, ITO, IZO, ITSO 또는 기타의 금속(합금을 포함함)과의 적층으로 형성한다.
본 실시예에서는, 제1 전극(901)을 양극으로 하여 ITSO를 사용한다. 전극으로서 ITSO를 사용했을 경우는 진공 베이크를 행하면 발광표시장치의 신뢰성이 향상한다.
또한, 본 실시예에 있어서, 제1 전극은 TFT의 소스 전극 및 드레인 전극을 제조한 후에 형성되지만, 처음에 제1 전극을 형성하고 그 후 TFT의 전극을 제조하여도 상관없다.
화소부의 TFT에 접속되어 있는 화소전극인 제1 전극(901)의 단부를 덮도록 절연막(902)을 형성한다. 이 절연막(902)은 제방이나 격벽이라고 불린다. 절연막(902)으로서는, 무기절연막이나 유기절연막을 사용할 수 있다. 무기절연막으로서는, CVD법에 의해 형성된 산화실리콘막이나, SOG(Spin On Glass)법에 의해 도포된 산화실리콘막 등을 사용할 수 있고, 유기절연막으로서는 감광성 또는 비감광성 폴리이미드, 폴리아미드, BCB(벤조시클로부텐), 아크릴 또는 포지티브형 감광성 유기수지, 네가티브형 감광성 유기수지, 실리콘과 산소와의 결합으로 골격구조가 구성되어, 치환기에 적어도 수소를 포함하거나 또는 치환기에 불산, 알킬기, 또는 방향족탄화수소 중 적어도 1종을 갖는 재료, 소위 실록산막을 사용할 수 있다. 또한, 그것들의 적층구조를 이용하여도 된다. 감광성 유기물을 사용해서 형성하면, 곡률반경이 연속적으로 변화되는 형상을 갖는 개구부를 형성할 수 있기 때문에, 전계발광층을 증착할 때에 개구부의 형상의 절단이 발생하기 어렵게 되어 적합하다. 본 실시예에서는 감광성 폴리이미드를 사용한다.
계속해서, 증착장치를 이용하여, 증착원을 막형성실 내에서 이동시키도록 증착을 행하고, 증착은 진공도가 0.667Pa이하, 바람직하게는 1.33 x 10-4∼1.33 x 10-2Pa까지 진공배기된 막형성실에서 행한다. 증착시, 저항가열에 의해, 미리 유기 화합물은 기화되어 있고, 증착시에 셔터가 열림으로써 기판 방향으로 비산한다. 기화된 유기 화합물은, 위쪽으로 비산하고, 금속 마스크에 설치된 개구부를 통해서 기판에 증착되어 전계발광층(903)(제1 전극측으로부터 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 적층체, 전자주입층)을 형성한다. 이때, 전계발광층(903)의 구성은, 상기 내용에 한정되지 않고, 단층이어도 된다. 전계발광층(903)이 적층구성을 갖는 경우, 서로 인접한 2층은 상기 인접층의 각각의 재료들을 혼합한 층 사이에 삽입하여도 된다.
전계발광층(903)을 형성한 후, 제2 전극(904)을 전계발광층(903)에 접하도록 형성한다. 본 실시예에서는 제1 전극(901)이 양극이기 때문에, 제2 전극(904)은 음극으로서 형성한다. 음극재료는, 상술한 것과 같은 재료를 사용하여도 되고, 본 실시예에서는 알루미늄막을 150nm 형성하여 제2 전극(음극)(904)으로 한다.
본 실시예에서는 제1 전극(901)만 투광성을 갖는 재료로 형성되어 있기 때문에, 기판의 하면방향으로부터 빛을 추출하는 구조이다. 도 5b는 상면발광의 구성의 일례로, 화소전극(901)과 TFT의 전극을 다른 층에 형성한 예이다. 제1 층간절연막(813) 및 제2 층간절연막(903)은, 도 5에서의 층간절연막(813)과 마찬가지의 재료로 제조할 수 있고, 그 조합도 자유롭게 행할 수 있다. 본 실시예에서는 모든 층도 실록산으로 형성한다. 화소전극(901)은 제2 층간절연막(903)측으로부터 순차로 Al-Si합금, TiN 및 ITSO로 적층해서 형성하지만, 물론 단층이어도 되고, 2층 혹은 4층 이상의 적층구조이어도 된다.
도 6a 내지 도 6c는 하면발광, 양면발광, 상면발광의 예를 나타낸다. 본 실시예에 기재된 하면으로부터 빛을 추출하는 구조는, 도 6a의 구조에 해당한다. 제2 전극 아래에 Li를 함유한 재료를 투광성을 갖는 정도로 형성하고, ITO나 ITSO, IZO 등 투광성을 갖는 재료를 제2 전극으로서 형성하는 경우, 도 6b와 같이 기판의 상면 및 하면으로부터 빛을 추출할 수 있는 양면발광의 발광표시장치를 얻는 것이 가능해진다. 이때, 알루미늄이나 은 등 두꺼운 막으로 형성하면 비투광성이지만, 박막화하면 투광성을 가지게 되기 때문에, 알루미늄이나 은의 투광성을 가질 정도의 박막으로 제2 전극을 형성하면 양면발광 구성으로 할 수 있다.
도 6c는 상면발광의 발광표시장치의 일례이지만, 도 5b에 해당한다. 상면발광은 이와 같이 층간막을 도 6a 및 도 6b로부터 한 장 많게 형성하면, TFT의 상부에도 발광소자를 설치할 수 있고, 개구율 관점에서 유리한 구성이 된다.
양면발광이나 상면발광일 경우에 사용되는 투명전극인 ITO나 ITSO는 증착에 의해 막을 형성할 수 없기 때문에, 스퍼터링법에 의해 막을 형성한다. 제2 전극(904)을 스퍼터링법에 의해 형성하는 경우, 전자주입층의 표면 또는 전자주입층과 전자수송층의 계면에 스퍼터링에 의한 손상이 가해지는 경우가 있어, 발광소자의 특성에 악영향을 끼칠 가능성이 있다. 이를 막기 위해서는, 스퍼터링에 의한 손상을 받기 어려운 재료를 제2 전극(404)에 가장 가까운 위치에 설치하여도 된다. 이러한 스퍼터링 손상을 받기 어려운 재료로, 전계발광층(903)에 사용할 수 있는 재료로서는 산화몰리브덴(MoOx)을 들 수 있다. 그러나, MoOx는 정공주입층으로서 적합한 물질이기 때문에, 제2 전극(904)에 접하게 설치하기 위해서는 제2 전극(904)을 양극으로 할 필요가 있다. 이와 같이 음극을 제1 전극, 양극을 제2 전극으로 하는 소자를 가령 역방향 적층소자라고 부른다.
따라서, 이 역방향 적층소자의 경우는, 제1 전극(901)을 음극으로서 형성하고, 그 후, 순차로, 전자주입층, 전자수송층, 발광층, 정공수송층, 정공주입층 (MoOx), 제2 전극(양극)을 형성한다. 또한, 화소 구동용 TFT는, N채널형으로 할 필요가 있다.
MoOx는 증착법에 의해 형성하고, x=3.1∼3.2의 것을 적절하게 사용할 수 있다. 또한, MoOx층은 구리 프탈로시아닌(CuPc) 등의 유기금속착체나 유기물을 공증착함으로써 유기 및 무기의 혼합층으로 하여도 된다. 역방향 적층소자를 사용한 경우, 화소부의 TFT는 원래 N형인 a-Si:H를 반도체층으로 한 트랜지스터를 사용하면 공정이 간략화되어서 적합하다. 구동회로부가 동일 기판 위에 형성되어 있는 경우에는 구동회로부만 본 발명의 레이저 조사방법을 이용하여 결정화해서 사용하여도 된다.
그 후, 플라즈마 CVD법에 의해 질소를 함유한 산화실리콘막을 제2 패시베이션막(905)으로서 형성한다. 질소를 함유한 산화실리콘막을 사용하는 경우에는, 플라즈마 CVD법으로 SiH4, N2O, NH3로 제조된 산화질화실리콘막, 또는 SiH 4, N2O로 제조된 산화질화실리콘막, 혹은 SiH4, N2O을 Ar으로 희석한 가스로부터 형성되는 산화질화실리콘막을 형성하여도 된다. 또한, 제1 패시베이션막으로서 SiH4, N2O, H2 로 제조된 산화질화 수소화 실리콘막을 적용해도 된다. 물론, 제2 패시베이션막(905)은 단층 구조에 한정되는 것이 아니라, 다른 실리콘을 포함하는 절연막을 단층 구조,혹은 적층구조로서 사용해도 된다. 또한 질화탄소막과 질화실리콘막의 다층막이나 스티렌 폴리머의 다층막, 질화실리콘막이나 다이아몬드형 카본막을, 질소를 함유한 산화실리콘막 대신에 형성해도 된다.
계속해서, 물 등의 열화를 촉진하는 물질로부터 전계발광소자를 보호하기 위해서, 표시부를 밀봉한다. 대향기판을 밀봉에 사용하는 경우에는, 절연성 밀봉제에 의해, 외부 접속부가 노출하도록 접착한다. 대향기판과 소자기판과의 사이의 공간에는 건조한 질소 등의 불활성기체를 충전해도 되고, 밀봉재를 화소부 전체면에 도포해 그것에 의해 대향기판을 형성해도 된다. 밀봉재로는 자외선 경화수지 등을 사용하는 것이 적합하다. 밀봉재에는 건조제나 갭을 일정하게 유지하기 위한 입자를 혼입해 두어도 된다. 이어서, 외부 접속부에 플렉시블 배선 기판을 접착함으써, 전계발광 패널이 완성된다.
이러한 전계발광 패널에는 단색, 에어리어 컬러, 풀 컬러 등의 표시방법이 있지만, 풀 칼라에는, RBG의 3색을 나누어 제조하는 법, 백색광원을 칼라필터에 의해 RBG화하는 방법, 색변환 필터를 사용해서 단파장 색을 장파장 색으로 변환하는 방법 등이 있다. 또한 색순도를 향상시키기 위해서, 칼라필터를 사용하는 경우도 있다.
이때, 본 발명의 발광표시장치에는, 아날로그 비디오신호 및 디지털 비디오신호 중 어느 한쪽을 이용하여도 된다. 디지털 비디오신호를 사용하는 경우는, 그 비디오신호가 전압을 사용하고 있는 것과, 전류를 사용하고 있는 것으로 나눌 수 있다. 즉, 발광소자의 발광시에, 화소에 입력되는 비디오신호는, 정전압의 것과, 정전류의 것이 있고, 비디오신호가 정전압의 것에는, 발광소자에 인가되는 전압이 일정한 것과, 발광소자에 흐르는 전류가 일정한 것이 있다. 한편, 비디오신호가 정전류의 것에는, 발광소자에 인가되는 전압이 일정한 것과, 발광소자에 흐르는 전류가 일정한 것이 있다. 이 발광소자에 인가되는 전압이 일정한 것은 정전압구동이며, 발광소자에 흐르는 전류가 일정한 것은 정전류구동이다. 정전류구동은, 발광소자의 저항변화에 의하지 않고, 일정한 전류가 흐른다. 본 발명의 발광 표시장치 및 그 구동방법에는, 전압의 비디오신호 및 전류의 비디오신호 중 어느 한쪽을 이용하여도 되고, 또 정전압구동 및 정전류구동 중 어느 한쪽을 이용하여도 된다.
본 실시예 5 및 실시예 3에서는 발광표시장치에 본 발명을 적용한 예를 나타냈지만, 결정화나 레이저 어닐링을 적용해서 형성된 박막을 이용한 소자를 사용한 전자기기이면 본 발명을 적용할 수 있고, 본 발명을 적용해서 제조된 반도체소자의 특성에는 변동이 적기 때문에, 안정된 품질의 제품을 제공할 수 있게 된다.
상기의 전자기기의 예로서는, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 헤드 마운트 디스플레이(고글형 디스플레이), 카 내비게이션, 카 스테레오, 퍼스널 컴퓨터, 휴대정보단말(예를 들면, 모바일 컴퓨터, 셀룰러 폰, 전자서적 등)이 있다. 도 8a 내지 도 9c에 이들 예가 도시되어 있다. 또는, 본 발명은 IC 칩, ID 칩 및 RFID 등의 범용 전자기기에 적용될 수 있다.
도 8a는 퍼스널 컴퓨터로, 본체(1001), 화상 판독기(1002), 디스플레이부(1003), 키보드(1004) 등을 구비한다. 본 발명의 레이저 조사방법을 적용하여 형성된 반도체소자는 표시부(1003)에 적용할 수 있다. 본 발명의 레이저 조사방법을 적용하여 형성된 반도체소자는 변동이 적고, 안정된 표시품질을 제공하는 것이 가능하다.
도 8b는 비디오 카메라로, 본체(1005), 표시부(1006), 음성입력부(1007), 조작 스위치(1008), 배터리(1009), 화상 수신기(1010) 등을 구비한다. 본 발명의 레이저 조사방법을 적용하여 형성된 반도체소자는 표시부(1006)에 적용할 수 있다. 본 발명의 레이저 조사방법을 적용하여 형성된 반도체소자는 변동이 적고, 안정된 표시품질을 제공하는 것이 가능하다.
도 8c는 모바일 컴퓨터로, 본체(1011), 카메라부(1012), 화상 수신기(1013), 조작스위치(1014), 표시부(1015) 등을 구비한다. 본 발명의 레이저 조사방법을 적용하여 형성된 반도체소자는 표시부(1015)에 적용할 수 있다. 본 발명의 레이저 조사방법을 적용하여 형성된 반도체소자는 변동이 적고, 안정된 표시품질을 제공하는 것이 가능하다.
도 8d는 고글형 디스플레이로, 본체(1016), 표시부(1017), 아암부(1018) 등을 구비한다. 상기 표시부(1017)는, 고글형 디스플레이를 안으로 구부려 제조하는 가요성 기판을 구비한다. 또한, 상기 고글형 디스플레이는 경량 및 박형으로 할 수 있다. 본 발명의 레이저 조사방법을 적용하여 형성된 반도체소자는 표시부(1017)에 적용할 수 있다. 본 발명의 레이저 조사방법을 적용하여 형성된 반도체소자는 변동이 적고, 안정된 표시품질을 제공하는 것이 가능하다.
도 8e는 프로그램이 기록된 기록매체(이하, 기록매체라 함)을 사용하는 재생장치로, 본체(1019), 표시부(1020), 스피커부(1021), 기록매체(1022), 조작스위치(1023) 등을 구비한다. 이때, 이러한 재생장치에 의해 음악감상, 영화감상, 게임 즐기기 및 기록매체로서 DVD(디지털 다기능 디스크), CD 등을 사용하여 인터넷 즐기기를 할 수 있다. 본 발명의 레이저 조사방법을 적용하여 형성된 반도체소자는 표시부(1020)에 적용할 수 있다. 본 발명의 레이저 조사방법을 적용하여 형성된 반도체소자는 변동이 적고, 안정된 표시품질을 제공하는 것이 가능하다.
도 8f는 디지털 카메라로, 본체(1024), 표시부(1025), 접안부(1026), 조작스위치(1027), 화상 수신기(미도시됨) 등을 구비한다. 본 발명의 레이저 조사방법을 적용하여 형성된 반도체소자는 표시부(1025)에 적용할 수 있다. 본 발명의 레이저 조사방법을 적용하여 형성된 반도체소자는 변동이 적고, 안정된 표시품질을 제공하는 것이 가능하다.
도 9a는 셀룰러 폰으로, 본체(1028), 음성출력부(1029), 음성입력부(1030), 표시부(1031), 조작스위치(1032), 안테나(1033) 등을 구비한다. 본 발명의 레이저 조사방법을 적용하여 형성된 반도체소자는 표시부(1031)에 적용할 수 있다. 본 발명의 레이저 조사방법을 적용하여 형성된 반도체소자는 변동이 적고, 안정된 표시품질을 제공하는 것이 가능하다.
도 9b는 모바일 서적(전자서적)으로, 본체(1034), 표시부(1035, 1036), 기록매체(1037), 조작스위치(1038), 안테나(1039) 등을 구비한다. 본 발명의 레이저 조사방법을 적용하여 형성된 반도체소자는 표시부(1036)에 적용할 수 있다. 본 발명의 레이저 조사방법을 적용하여 형성된 반도체소자는 변동이 적고, 안정된 표시품질을 제공하는 것이 가능하다.
도 9c는 디스플레이로, 본체(1040), 지지대(1041), 표시부(1042) 등을 구비한다. 표시부(1042)는, 가요성 기판으로 제조되어, 경량 및 박형으로 구현할 수 있다. 또한, 디스플레이는 표시부(1042)를 안으로 구부리는 것이 가능하다. 본 발명의 레이저 조사방법을 적용하여 형성된 반도체소자는 표시부(1042)에 적용할 수 있다. 본 발명의 레이저 조사방법을 적용하여 형성된 반도체소자는 변동이 적고, 안정된 표시품질을 제공하는 것이 가능하다. 본 발명은, 특히 대각선으로 10인치 이상(특히, 30인치 이상)의 길이를 갖는 대형 디스플레이를 제조하는데 이롭다.
본 발명은 다양한 전자기기에 널리 적용될 수 있다. 이때, 본 실시예에 설명된 전자기기들은, 실시형태 및 실시예 1 내지 5 중 임의의 것과 조합할 수 이다.
또한, 최근, 반도체장치의 소형화 및 집적화가 진행되면서, 박막반도체소자에 사용할 수 있는 반도체막의 막두께는, 디자인 룰의 축소에 의해 점점 얇아지고 있고, 반도체막을 투과하고, 기판 이면으로부터 반사하는 2차 빔에 의해 발생하는 레이저빔의 간섭이 큰 문제가 되지만, 본 발명을 사용함으로써 그것을 회피하는 것이 가능해져, 결정성이 균일한 반도체막을 제조할 수 있다.
본 발명의 레이저 조사방법을 사용함으로써, 피조사물에 보다 균일한 레이저 조사를 행하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 결정질 반도체막의 제조방법을 사용해서 결정질 반도체막을 제조하면, 피조사물의 결정화를 균일하게 행할 수 있기 때문에, 특성이 우수한 결정질 반도체막을 스루풋 좋게 얻는 것이 가능해진다. 또한, 본 발명에 의해 결정화한 결정질 반도체막을 이용하여 반도체 소자를 제조하면, 그 반도체 소자들간의 특성의 변동을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 레이저 조사장치의 도면,
도 2는 레이저빔의 주사 경로의 도면,
도 3은 본 발명의 레이저 조사장치의 도면,
도 4는 본 발명에 따른 반도체장치를 제조하는 공정을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 반도체장치를 제조하는 공정을 나타낸 도면,
도 6은 발광 표시장치의 예시도,
도 7은 간섭을 막기 위한 종래의 방법을 나타낸 도면,
도 8은 본 발명을 적용한 전자기기를 나타낸 도면,
도 9는 본 발명을 적용한 전자기기를 나타낸 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
101 : 레이저 발진기 102 : 비선형 광학소자
103 : 반사 미러 104, 111 : 원통렌즈
105 : 기판 106 : 반도체막
107 : 스테이지 108 : X축용 일축로봇
109 : Y축용 일축로봇 110 : 빔 스폿

Claims (60)

  1. 굴절률 n 및 두께 d의 기판 위에 형성된 피조사물에 레이저발진기로부터 펄스 발진된 레이저빔을 조사하고,
    상기 레이저빔의 펄스폭 t는 진공중의 광속을 c라고 하면 ct<2nd를 만족시키는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 파장이 변환된 레이저빔은 제2 고조파를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 상기 피조사물에 수직으로 입사되는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 상기 피조사물에 경사지게 입사되는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  5. 굴절률 n 및 두께 d의 기판 위에 형성된 피조사물에 레이저발진기로부터 펄스 발진된 레이저빔을 조사하고,
    상기 레이저빔의 파장이 비선형 광학소자에 의해 변환되고,
    상기 레이저빔의 펄스폭 t는 진공중의 광속을 c라고 하면 ct<2nd를 만족시키는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 파장이 변환된 레이저빔은 제2 고조파를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 상기 피조사물에 수직으로 입사되는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 상기 피조사물에 경사지게 입사되는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  9. 굴절률 n 및 두께 d의 기판 위에 형성된 피조사물에 레이저발진기로부터 펄스 발진된 레이저빔을 조사하고,
    상기 레이저빔의 펄스폭 t는 진공중의 광속을 c라고 하면 ct<4nd를 만족시키는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 파장이 변환된 레이저빔은 제2 고조파를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 상기 피조사물에 수직으로 입사되는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 상기 피조사물에 경사지게 입사되는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  13. 굴절률 n 및 두께 d의 기판 위에 형성된 피조사물에 레이저발진기로부터 펄스 발진된 레이저빔을 조사하고,
    상기 레이저빔의 파장이 비선형 광학소자에 의해 변환되고,
    상기 레이저빔의 펄스폭 t는 진공중의 광속을 c라고 하면 ct<4nd를 만족시키는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 파장이 변환된 레이저빔은 제2 고조파를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 상기 피조사물에 수직으로 입사되는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 상기 피조사물에 경사지게 입사되는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  17. 굴절률 n 및 두께 d의 기판 위에 형성된 피조사물에 레이저발진기로부터 펄스 발진된 레이저빔을 조사하고,
    상기 피조사물에 입사하는 레이저빔과 상기 레이저빔 중 상기 기판의 이면에서 반사한 레이저빔이 상기 레이저빔 펄스폭의 10% 이하에 해당하는 시간에 상기 피조사물이 있는 1점에 동시에 조사되는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 파장이 변환된 레이저빔은 제2 고조파를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 상기 피조사물에 수직으로 입사되는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 상기 피조사물에 경사지게 입사되는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  21. 굴절률 n 및 두께 d의 기판 위에 형성된 피조사물에 레이저발진기로부터 펄스 발진된 레이저빔을 조사하고,
    상기 레이저빔의 파장이 비선형 광학소자에 의해 변환되고,
    상기 피조사물에 입사하는 레이저빔과 상기 레이저빔 중 상기 기판의 이면에서 반사한 레이저빔이 상기 레이저빔 펄스폭의 10% 이하에 해당하는 시간에 상기 피조사물이 있는 1점에 동시에 조사되는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 파장이 변환된 레이저빔은 제2 고조파를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 상기 피조사물에 수직으로 입사되는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 상기 피조사물에 경사지게 입사되는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  25. 굴절률 n 및 두께 d의 기판 위에 비정질 반도체막을 형성하고,
    상기 비정질 반도체막에 레이저발진기로부터 펄스 발진된 레이저빔을 조사하여 결정질 반도체막을 형성하고,
    상기 레이저빔의 펄스폭 t는 진공중의 광속을 c라고 하면 ct<2nd를 만족시키는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 레이저발진기로부터 펄스발진된 레이저빔은, 비선형 광학소자에 의해 제2 고조파로 변환되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 비정질 반도체막은 실리콘막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 상기 비정질 반도체막에 수직으로 입사되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  29. 제 25 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 상기 비정질 반도체막에 경사지게 입사되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  30. 제 25 항에 있어서,
    상기 반도체장치는, 퍼스널 컴퓨터, 비디오 카메라, 모바일 컴퓨터, 고글형 디스플레이, 재생장치, 디지털 카메라, 셀룰러폰, 모바일 서적 및 디스플레이로 이루어진 군으로부터 선택된 전자기기내에 내장되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  31. 굴절률 n 및 두께 d의 기판 위에 비정질 반도체막을 형성하고,
    상기 비정질 반도체막에 레이저발진기로부터 펄스 발진된 레이저빔을 조사하여 결정질 반도체막을 형성하고,
    상기 레이저빔의 펄스폭 t는 진공중의 광속을 c라고 하면 ct<4nd를 만족시키는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 레이저발진기로부터 펄스발진된 레이저빔은, 비선형 광학소자에 의해 제2 고조파로 변환되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  33. 제 31 항에 있어서,
    상기 비정질 반도체막은 실리콘막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  34. 제 31 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 상기 비정질 반도체막에 수직으로 입사되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  35. 제 31 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 상기 비정질 반도체막에 경사지게 입사되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  36. 제 31 항에 있어서,
    상기 반도체장치는, 퍼스널 컴퓨터, 비디오 카메라, 모바일 컴퓨터, 고글형 디스플레이, 재생장치, 디지털 카메라, 셀룰러폰, 모바일 서적 및 디스플레이로 이루어진 군으로부터 선택된 전자기기내에 내장되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  37. 굴절률 n 및 두께 d의 기판 위에 비정질 반도체막을 형성하고,
    상기 비정질 반도체막에 레이저발진기로부터 펄스 발진된 레이저빔을 조사하여 결정질 반도체막을 형성하고,
    상기 비정질 반도체막에 입사하는 레이저빔과 상기 레이저빔 중 상기 기판의 이면에서 반사한 레이저빔이 상기 레이저빔 펄스폭의 10% 이하에 해당하는 시간에 상기 비정질 반도체막이 있는 1점에 동시에 조사되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 레이저발진기로부터 펄스발진된 레이저빔은, 비선형 광학소자에 의해 제2 고조파로 변환되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  39. 제 37 항에 있어서,
    상기 비정질 반도체막은 실리콘막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  40. 제 37 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 상기 비정질 반도체막에 수직으로 입사되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  41. 제 37 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 상기 비정질 반도체막에 경사지게 입사되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  42. 제 37 항에 있어서,
    상기 반도체장치는, 퍼스널 컴퓨터, 비디오 카메라, 모바일 컴퓨터, 고글형 디스플레이, 재생장치, 디지털 카메라, 셀룰러폰, 모바일 서적 및 디스플레이로 이루어진 군으로부터 선택된 전자기기내에 내장되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  43. 결정질 반도체막의 결정성을 개선하도록, 굴절률 n 및 두께 d의 기판 위에 형성된 결정질 반도체막에 레이저발진기로부터 펄스발진된 레이저빔을 조사하고,
    상기 레이저빔의 펄스폭 t가 진공중의 광속을 c라고 하면 ct<2nd를 만족시키는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 레이저발진기로부터 펄스발진된 레이저빔은, 비선형 광학소자에 의해 제2 고조파로 변환되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  45. 제 43 항에 있어서,
    상기 결정질 반도체막은 실리콘막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  46. 제 43 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 상기 결정질 반도체막에 수직으로 입사되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  47. 제 43 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 상기 결정질 반도체막에 경사지게 입사되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  48. 제 43 항에 있어서,
    상기 반도체장치는, 퍼스널 컴퓨터, 비디오 카메라, 모바일 컴퓨터, 고글형 디스플레이, 재생장치, 디지털 카메라, 셀룰러폰, 모바일 서적 및 디스플레이로 이루어진 군으로부터 선택된 전자기기내에 내장되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  49. 결정질 반도체막의 결정성을 개선하도록, 굴절률 n 및 두께 d의 기판 위에 형성된 결정질 반도체막에 레이저발진기로부터 펄스발진된 레이저빔을 조사하고,
    상기 레이저빔의 펄스폭 t가 진공중의 광속을 c라고 하면 ct<4nd를 만족시키는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  50. 제 49 항에 있어서,
    상기 레이저발진기로부터 펄스발진된 레이저빔은, 비선형 광학소자에 의해 제2 고조파로 변환되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  51. 제 49 항에 있어서,
    상기 결정질 반도체막은 실리콘막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  52. 제 49 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 상기 결정질 반도체막에 수직으로 입사되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  53. 제 49 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 상기 결정질 반도체막에 경사지게 입사되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  54. 제 49 항에 있어서,
    상기 반도체장치는, 퍼스널 컴퓨터, 비디오 카메라, 모바일 컴퓨터, 고글형 디스플레이, 재생장치, 디지털 카메라, 셀룰러폰, 모바일 서적 및 디스플레이로 이루어진 군으로부터 선택된 전자기기내에 내장되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  55. 결정질 반도체막의 결정성을 개선하도록, 굴절률 n 및 두께 d의 기판 위에 형성된 결정질 반도체막에 레이저발진기로부터 펄스발진된 레이저빔을 조사하고,
    상기 결정질 반도체막에 입사하는 레이저빔과 상기 레이저빔 중 상기 기판의 이면에서 반사한 레이저빔이 상기 레이저빔 펄스폭의 10% 이하에 해당하는 시간에 상기 결정질 반도체막이 있는 1점에 동시에 조사되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  56. 제 55 항에 있어서,
    상기 레이저발진기로부터 펄스발진된 레이저빔은, 비선형 광학소자에 의해 제2 고조파로 변환되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  57. 제 55 항에 있어서,
    상기 결정질 반도체막은 실리콘막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  58. 제 55 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 상기 결정질 반도체막에 수직으로 입사되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  59. 제 55 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 상기 결정질 반도체막에 경사지게 입사되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  60. 제 55 항에 있어서,
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