TW523791B - Method of processing beam, laser irradiation apparatus, and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Description
523791 A7 B7 五、發明説明(1 ) 發明領域 本發明涉及以一種使特定區域中的雷射光束能量均句 分佈的方法,並涉及一種利用雷射光束退火半導體膜(以 下簡稱雷射退火)的雷射照射裝置(包括一個雷射裝置和 一個把雷射裝置輸出的雷射光束導向靶的光學系統)。# 發明還涉及一種製造半導體裝置的方法,半導體裝置通過 一種包括雷射退火工藝的製造。在此說明書中,“半導體 裝置”表示任何種類的能夠通過利用半導體特性起作用的 裝置,包括電光裝置,如液晶顯示裝置和電致發光(E L )顯示器,還有包括諸如作爲元件的光電裝置之類的電子 裝置。 相關技術描述 近年來,對用於在半導體非晶膜上或半導體晶體膜( 具有晶體特性但不是單晶的半導體膜,如多晶或微晶半導 體膜)上、即形成在諸如玻璃襯底的絕緣襯底上的非單晶 半導體膜上進行雷射退火以使膜結晶或改進膜的結晶特性 的技術做了廣泛的硏究。作爲上述種類的半導體膜,通常 使用矽膜。 與常規廣泛使用的石英襯底相反,玻璃襯底價格低並 具有很高的可加工性。由於這些特點,玻璃常被用作大面 積襯底的材料。這是進行上述硏究的原因。因爲玻璃襯底 的熔點較低,所以雷射被有利地用於晶化。雷射能夠只對 襯底上的非單晶膜提供大量的能量,但不會顯著地提高襯 本紙張尺度適用中國國家標準(CNs ) Α4規格(210 X 297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝·
、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -4- 523791 A7 ______ B7 五、發明説明(2 ) 底的溫度。 常規地,要通過加熱來晶化半導體非晶膜,需要在 6 〇 0 °C或更高的溫度下加熱十小時或更長的時間,最好 是一十小時或更長時間。能夠在此晶化條件耐受的襯底的 一個例子是石英襯底。但是,石英襯底價格昂貴並且可加 工性不是很強。尤其是非常難於把石英做成大面積襯底。 增大襯底的面積是提高使用襯底的半導體裝置的效率的本 質因素.。近年來,出於提高生産率目的的增大襯底面積的 方案有顯著的進展。6 0 Ox 7 2 Omm的襯底大小正成 爲新建生產線的標準。 只要使用目前通用的技術就很難把石英加工成這種大 面積的襯底。如果有的話,大面積石英襯底必定是昂貴的 .並且不可用在工業上。另一方面,玻璃是一種易於製造大 面積襯底的材料的例子。作爲玻璃襯底,稱爲康寧 7〇5 9的玻璃可被提及。康寧7 0 5 9明顯地價格低廉 並且可加工性強,易於形成大面積襯底。但是康寧 7059具有593 °C的應變點,並且不可以在6〇0°C 或更高的溫度下加熱而沒有問題。 具有較高應變點6 6 7 °C的康寧1 7 3 7襯底是現有 的一種公知的玻璃襯底。通過在康寧1 7 3 7上形成非晶 半導體膜並將非晶膜保持在6 0 0 °C的溫度下二十小時而 進行的試驗結果表明沒有發生襯底變形以致影響製造過程 ,並且非晶半導體膜被晶化。但是,如果考慮到實際製造 過程中的加熱時間,則二十個小時的加熱時間過長,並且 ^紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(21〇x297公釐) " -5- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 、訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 523791 A7 B7 五、發明説明(3 ) 從製造成本方面考慮還希望把加熱溫度降低到6 0 0 t以 下。 I------1裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 爲了解決這個問題,設計了新的結晶法,其詳細內容 在臼本專利申請特開平N〇.7 — 1 8 3 5 4 0中有所描 述。以下對此方法做簡略的敍述。首先,把少量的元素如 鎳、鈀或鉛加入到非晶半導體膜中。爲加進元素,可以採 用等離子加工或沈積法、離子注入法、濺射法、溶液塗敷 法等。添加之後,把半導體非晶膜放置到5 5 0 °C的氮氣 氣氛中4小時,以便獲得具有良好特性的半導體多晶膜。 最適於晶化的加熱溫度和加熱時間以及其他的加熱條件取 決於加入元素的量和半導體非晶膜的狀態。 以上描述了通過加熱使半導體非晶膜晶化的一個例子 °另一方面,甚至可以在塑膠襯底等以及在具有低應變點 的玻璃襯底上進行通過雷射退火的半導體非晶膜的晶化, 因爲雷射退火能夠只給半導體膜提供大量的熱,但不顯著 地升高襯底的溫度。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 用於雷射退火的雷射器的例子有受激準分子雷射器和 氬離子雷射器。作爲一種具有提高生産率和批量生産量優 點的雷射退火法,使用這樣的一種方法較爲有利,該方法 中通過光學系統處理用脈衝振盪而獲得大功率雷射光束, 從而形成一個具有幾平方釐米的光斑或具有例如沿照射平 面的1 0釐米或更長長度的光帶,並且雷射照射位置相對 於照射平面以掃描的方式移動而進行雷射退火。尤其是, 與使用點雷射光束相比,使用在照射平面上形成一線性的 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -6 - 523791 A7 B7 五、發明説明(4 ) 雷射光束(以下稱線性束)對提高生産率更爲有效,因爲 用線光束只沿垂直於線光束形成的帶的縱向的方向掃描可 以滿足整個靶表面的照射,而進行用點雷射光束掃描必需 沿彼此垂直的兩個方向的每一個方向。沿垂直於線光束形 成的帶的縱向的方向掃描具有最大的掃描效率。因爲這種 生産率的優點,使用通過適當的光學系統加工大功率雷射 器而獲得的線光束的應用現在已變成雷射退火中的主流。 圖2表示一個用於加工雷射光束的光學系統的一個例 子,光束在被照射的表面上形成一個帶。光學系統還具有 使雷射光束沿照射平面均勻分佈並把雷射光束加工成帶狀 形式的功能。一般地,把用於使光束能量均勻分佈的光學 系統稱作光束均化器。 下面將首先參考圖2中的側視圖對光學系統進行描述 。從雷射振盪器2 0 1中發出的雷射光束被柱狀透鏡陣列 2 0 2在垂直於雷射光束行進方向的方向上分開。在本說 明書中,把垂直於雷射光束行進方向的方向稱作“進短尺 寸方向”。在圖2所示的例子中,雷射光束被分成四束。 分束的雷射光束被柱狀透鏡2 0 4會聚,從而暫時地合倂 成一束。之後,光束被反射鏡2 0 6反射並再被雙合柱狀 透鏡2 0 7合倂到照射平面2 0 8上成爲一束。雙合柱狀 透鏡是一種由兩個柱狀透鏡形成的透鏡。由此,線光束在 短尺寸方向的能量分佈被均化,並且光束在短尺寸方向的 尺寸得以確定。 下面將參考圖2中的頂視圖對光學系統進行描述。從 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) ' ' -7- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝. ,線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 523791 Α7 Β7 五、發明説明(5 ) 雷射振Μ益2 0 1中發出的雷射光束被柱狀透鏡陣列 2 0 3在垂直於雷射光束行進方向並垂直於短尺寸方向的 方向分開。在本說明書中此分開的方向被稱作“長尺寸方 向”。在圖2所示的實例中,雷射光束被分成七束。分開 的雷射光束通過柱狀透鏡2 0 5合倂成照射平面2 〇 8上 的一束。由此,線光束在長尺寸方向的能量分佈被均化, 並且光束在長尺寸方向的尺寸得以確定。 上述每一種透鏡都由適於與受激準分子雷射器一起使 用的適宜的合成石英製成,並且在每個透鏡的表面上都形 成一個防反射塗層以提高准分子雷射的透射率。結果,每 個透鏡關於准分子雷射的透射率爲9 9 %或更高。 用上述光學系統處理的線光束照射半導體非晶膜的表 面,同時在短尺寸方向逐漸移動光束,以致於照射的區域 重疊,由此在半導體非晶膜的整個表面上進行雷射退火。 半導體非晶膜由此被晶化,或者半導體膜的結晶特性被提 高。 通過上述雷射退火而獲得的半導體晶體膜由多個晶粒 形成,並且因此稱作半導體多晶膜。與半導體非晶膜相比 ,半導體多晶膜具有顯著的高遷移率。因此,利用半導體 多晶膜能夠製造單片液晶光電裝置(具有製作在一塊襯底 上的薄膜電晶體(T F T s )的半導體裝置,用於驅動像 素形成元件和驅動電路),這不能通過使用常規半導體非 晶膜製造的半導體裝置實現。.所以,半導體多晶膜與半導 體非晶膜相比具有很高的優越性。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -8 - 523791 A7 B7 五、發明説明(6 ) 通過加熱並再進行雷射退火而使半導體非晶膜晶化的 方法也可以用作上述方法。在一些情況下,此方法在提高 半導體薄膜的特性方面比利用加熱和雷射退火之一進行晶 化更有效。要獲得改進的特性,需要優化加熱條件和雷射 退火條件。如果薄膜電晶體(T F T )例如通過一種公知 的方法並通過利用上述方法獲得的半導體多晶膜製造,則 T F T可以具有顯著改進的電學特性。 現在,雷射退火對於以低成本製造具有改進的電學特 性的半導體膜逐漸變成必不可少。但是,現有的雷射振盪 器的性能還沒有高到足以批量生産所需的膜的程度,並且 還有批量生産需要解決的問題,包括涉及維護用於進行雷 射退火的裝置的問題。爲了進行半導體薄膜的雷射退火, 需要至少一個雷射振擾器、一個用於使雷射光束的能量均 勻分佈的光學系統和按需要加工雷射光束的光學系統,以 及一個輸送半導體薄膜的機器人。 受激準分子雷射器通常用作雷射振盪器。準分子雷射 器發出可以被一種典型的半導體膜的矽膜高度吸收的紫外 光,並且由於它們的大功率而具有生産率方面的優點。但 是,它們非常昂貴,壽命短,其組成部分需要頻繁地更換 。還需要周期性地改變振盪所必需的氣體。準分子雷射器 的維護很耗時,以致於維護的成本相當高。因此急切地需 要開發一種雷射退火裝置以代替準分子雷射器。 在二十世紀九十年代後半期開發並改進了多種雷射器 。對雷射器的需求急劇增長。在新開發的雷射器中, 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 _9_ 523791 A7 B7_ 五、發明説明(7 ) Y A G雷射器被認作是適合用於半導體薄膜雷射退火的雷 射器。在把半導體薄膜雷射退火應用到實踐的早期,有一 種用Y A G雷射器晶化半導體膜的傾向。但是,Y A G雷 射器也爲準分子雷射器留出機會,這是因爲它的輸出低穩 定性、相對於準分子雷射器的低輸出水平,這是諧振轉換 所需要的。 但是近年來,Y A G雷射器的輸出功率已經有了顯著 的提高,並且輸出穩定性也得到提高。相應地,有一種又 用YAG雷射器進行雷射退火試驗的趨勢。在用YAG雷 射器對半導體薄膜晶化的情形中,需要根據與半導體薄膜 吸收係數的關係,轉換成諧振。但是,甚至在轉換之後也 可以維持足夠高的輸出水平。 Y A G雷射器實質上具有可維護性、小型化和低價格 利用的優點。因爲YA G雷射器是固體雷射器並且不象準 分子雷射器那樣使用氣體,所以它不需要改變退化的激勵 源成份。據說固體雷射器的激勵源(棒)有二十年或更長 的壽命。而且,Y A G雷射器中雷射振盪所需的部件數量 遠小於準分子雷射器。 Y A G雷射器儘管它有上述的優點也有很多問題需要 解決。首先,Y A G雷射器的振盪頻率低於準分子雷射器 的振盪頻率,.由此導致較低的生産率。這是因爲當閃光燈 泵浦的Y A G雷射器的棒的溫度升高到過高的溫度點時, 熱透鏡效應變強,相當嚴重地損害雷射光束的形狀並難於 獲得較高的頻率。但是,這個問題有解決的希望,因爲近 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) " " -10- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 、11 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 523791 A7 B7 五、發明説明(8 ) 期已經開發出了 一種能夠限制雷射棒溫度升高的雷射二極 體泵浦YAG雷射器。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Y A G雷射器的另一個問題涉及γ a G雷射器的相干 性。一般的雷射器具有較高的相干性。因此,當通過獲得 能量均勻分佈的光束的方法得到線光束時,即通過分開雷 射光束並再合倂分開的雷射光束獲得線光束時,在線光束 中出現的干涉導致駐波。準分子雷射器具有幾十微米的相 干長度,遠小於其他雷射器的相干長度。因此,在從準分 子雷射器獲得的線光束中,不容易發生干涉,並且也察覺 不出由此所致的駐波。 另一方面,YAG雷射器具有大約1 cm的相干長度 ,以致於如上所致的駐波相當強。圖3表示在通過把 Y A G雷射光束分成兩束並通過合倂兩束光而獲得的光束 中的駐波。在圖3中,能量分佈被一個C C D照相機成象 ,相當於正弦波的圖型淸晰可認。 發明槪述 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 鑒於上述情況,本發明的目的在於均化高相干性雷射 光束的能量分佈。本發明在均化具有較長相千長度的雷射 光束能量分佈方面尤其有效,這種雷射光束例如是有 Y AG雷射器、YV〇4雷射器或YL F雷射器而獲得的雷 射光束。 本發明提供一種利用在光束均化器形成的線光束中減 少干涉條紋的方法製造半導體裝置的方法。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -11 - 523791 A7 ___B7 五、發明説明(9 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 雷射器可以通過使其偏振均勻而産生一個線性偏振光 束° 一般知道,當合倂彼此具有垂直偏振方向的雷射光束 時不産生干涉條紋。也可以使用圓偏振雷射光束。如果圓 偏振雷射光束在圓偏振光的旋轉方向上彼此不同,則圓偏 振光彼此之間不發生干涉。所以,偏振方向彼此獨立的光 束不發生干涉。本發明希望達到的效果可以通過利用此特 徵而獲得。 因此,如果把偏振方向彼此垂直的雷射光束合倂形成 一個均勻的光束,則不會發生干涉。Y A G雷射器等可以 發出線性偏振雷射光束。如果此雷射光束被分成兩束,並 且如果把λ/ 2片盤插入到兩個分開的雷射光束中的一個的 光路上以旋轉偏振方向9 0 ° 、而同時其他光束直接行進 時,可以形成偏振方向彼此垂直的雷射光束。此方法只能 把一個光束分成兩束,在使光束均勻方面不是非常有效。 因此,此方法與其他一些方法合用以增大分開的數量,達 到足夠高的均勻性。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 爲了利用高相干性的雷射器獲得能量均勻分佈的線光 束,希望在線光束的長尺寸方向和短尺寸方向獲得提高的 均勻性。因此,最好把至少在一個方向上分成兩束的光束 、即四束分開的光束合倂成一束以形成一個均勻的線光束 。實質上,在均勻線光束的形成中,重要的是使長尺寸方 向的能量均勻分佈。這是因爲長尺寸方向的均勻性直接反 映到長尺寸方向上雷射退火的均勻性。另一方面,短尺寸 方向的均勻性不象長尺寸方向上的那樣重要。這是因爲雷 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210><297公釐) -12- 523791 A7 B7 五、發明説明(10 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 射退火的均勻性可以通過在短尺寸方向線光束照射的區域 上精細地重疊而得以提高。因此,線光束短尺寸方向的均 化通過合倂兩個偏振方向彼此垂直的雷射光束來進行,並 且在長尺寸方向上的均化通過另一種方法進行。 甚至從一個光源發出的雷射光束當其光路長度等於或 大於相干長度而合倂時可以合倂而不發生干涉。如果利用 此特徵,則可以無干涉地合倂三個或多個分束的雷射光束 以獲得一個均勻的光束。例如,可以通過在光路中插入一 個對於雷射光束具有高透射率的物塊而産生光程差。 根據本發明使用的光路需要有非常小象差的光學元件 ,因爲在球差等的影響下雷射光束的高相干性導致波形能 量分佈。圖6 A至6 D表示YAG雷射光束通過各種柱狀 透鏡後的能量分佈。圖6 A〜6 D中的“ F ”表示透鏡的 焦距與透鏡的孔徑之比。如果F較小,則球差較大。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖6 A表示YAG雷射器的雷射光束的能量分佈。這 是雷射光束在非晶矽薄膜上直接照射的軌迹照片。在圖 6 A中所示的照片中,看不出有顯著的能量不均勻性。圖 6 B表示雷射光束通過F = 7的柱狀透鏡時YAG雷射器 的雷射光束照射非晶膜的能量分佈的照片。橫向延伸的條 紋圖型淸晰可辨。這是在F = 7柱狀透鏡的球差影響下導 致的能量分佈。圖6 C表示光束通過F = 2 0的柱狀透鏡 時的結果,圖6 D表示光束通過F = 1 0 0的柱狀透鏡時 産生的結果。透過F = 7的柱狀透鏡的雷射光束受球差的 強烈影響,導致波形的能量分佈。另一方面,通過F二 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -13- 523791 A7 ____._B7 五、發明説明(11 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 2 0的柱狀透鏡的雷射光束受球差的影響不大,並且能量 分佈的最終波形狀態不顯著。在雷射光束通過F = 1 〇 〇 的柱狀透鏡的情況下,觀察不到波形的能量分佈。 本說明書中稱的F數通過利用雷射光束實際通過的區 域的透鏡孔徑計算而得到。在透鏡尺寸大於光束通過的尺 寸的情況下,光束的尺寸用作孔徑。 下面將繼續介紹本發明的結構。 本發明公開的光束結構的處理方法涉及處理光束的方 法,使得具有相干性的雷射光束的能量沿照射面或其附近 均勻分佈,方法包括下列步驟: 在垂直於雷射光束行進方向的第一方向上把雷射光束 分成兩束,兩雷射光束具有彼此獨立的偏振方向; 在照射平面上或其附近把兩雷射光束合倂成一束; 在垂直於雷射光束行進方向並垂直於第一方向的第二 方向上把雷射光束分成多束,多束雷射光束具有彼此不同 的光程;和 在照射平面上的或其附近把多個雷射光束合倂成一束 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在上述結構中,把雷射光束分成兩束具有彼此獨立偏 振方向的雷射光束的步驟可以包括利用一個λ/ 2片板。 另外,本發明的另一結構涉及一種處理光束的方法, 使得具有相干性的雷射光束沿照射平面或其附近能量均勻 分佈,.方法包括如下步驟: 在垂直於雷射光束行進方向的第一方向上把雷射光束 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) -14- 523791 Α7 Β7 五、發明説明(12 ) 分成兩束,兩雷射光束具有彼此相垂直的偏振方向; (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 在照射平面上的或其附近把在第一方向分開的兩雷射 光束合倂成一束; 在垂直於雷射光束行進方向並垂直於第一方向的第二 方向上把雷射光束分成多束,多束雷射光束具有彼此不同 的光程;和 在照射平面上的或其附近把多個雷射光束合倂成一束 〇 另外,本發明的另一結構涉及一種處理線光束的方法 ,使得具有相干性的線偏振雷射光束的能量沿照射平面或 在其附近均勻分佈,該方法包括以下步驟: 在垂直於雷射光束行進方向的第一方向上把雷射光束 分成兩束,兩雷射光束具有彼此相垂直的偏振方向; 在照射平面上的或其附近把在第一方向分開的兩雷射 光束合倂成一束,使得線性雷射光束在短尺寸方向的能量 均勻分佈; 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在垂直於雷射光束行進方向並垂直於第一方向的第二 方向上把雷射光束分成多束,多束雷射光束具有彼此不同 的光程;和 在照射平面上的或其附近把多個雷射光束合倂成一束 ,使得線性雷射光束在長尺寸方向的能量均勻分佈。 在上述每種結構中,形成具有彼此垂直的偏振方向的 雷射光束的步驟可以包括利用λ/ 2片。 另外,本發明的另一結構涉及一種處理光束的方法, 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ29?公釐] " -15- 523791 A7 B7 五、發明説明(13 ) 使得具有相干性的圓偏振雷射光束的能量沿照射平面或其 附近均勻分佈,該方法包括以下步驟: (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在垂直於雷射光束行進方向的第一方向上把雷射光束 分成兩束,兩雷射光束具有彼此獨立的圓偏振方向; 在照射平面上或其附近把在第一方向分開的兩雷射光 束合倂成一束; 在垂直於雷射光束行進方向並垂直於第一方向的第二 方向上把雷射光束分成多束,多束雷射光束具有彼此不同 的光程;和 在照射平面上的或其附近把多個雷射光束合倂成一束 〇 另外,本發明的另一結構涉及一種處理線性光束的方 法,使得具有相干性的圓偏振雷射光束的能量沿照射平面 或其附近均勻分佈,該方法包括以下步驟: 在垂直於雷射光束行進方向的第一方向上把雷射光束 分成兩束,兩雷射光束具有彼此獨立的圓偏振方向; 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在照射平面上的或其附近把在第一方向分開的兩雷射 光束合倂成一束,使得圓性雷射光束在短尺寸方向的能量 均句分佈; 在垂直於雷射光束行進方向並垂直於第一方向的第二 方向上把雷射光束分成多束,多束雷射光束具有彼此不同 的光程;和 在照射平面上的或其附近把多個雷射光束合倂成一束 ,使得線性雷射光束的能量在長尺寸方向均勻分佈。_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 一 -16- 523791 A7 B7 五、發明説明(14 ) 在上述每種結構中,形成具有彼此垂直的圓偏振方向 的雷射光束的步驟可以包括利用λ/ 2片。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 另外,在上述結構中,雷射光束包括從Y A G雷射器 、Y V〇4雷射器和Y L F雷射器中發出的雷射光束的任意 一種或多種。如果使用多種雷射光束,則可以進一步減小 雷射光束沿照射平面在其附近的干涉。 另外,在上述的結構中,設置對應於多種雷射光束的 不同光程的步驟可包括利用相對於雷射光束有高透射性的 物塊。 另外,在上述每種結構中,把雷射光束分成多束的步 驟包括使用具有F數爲2 0或更大的柱狀透鏡。 另外,在上述結構中,合倂多束雷射光束的步驟包括 使用一個F數爲2 0或更大的柱狀透鏡。 另外,本發明公開的雷射照射裝置的結構涉及一種用 於形成沿照射平面或其附近能量均勻分佈的雷射光束的雷 射照射裝置,該裝置包括: 一個用於形成具有相干性的雷射光束的雷射振盪器; 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在垂直於雷射光束行進方向的第一方向上把雷射光束 分成兩束的裝置,分開的兩雷射光束具有彼此獨立的偏振 方向; 在照射平面上或其附近把兩雷射光束合倂成一束的裝 置; 在垂直於雷射光束行進方向並垂直於第一方向的第二 方向上把雷射光束分成多束的裝置,多束雷射光束具有彼 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) ~ -17- 523791 A7 B7 五、發明説明(15 ) 此不同的光程;和 在照射平面上的或其附近把多個雷射光束合倂成一束 的裝置。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在上述結構中,用於把雷射光束分成具有彼此獨立偏 振方向的兩雷射光束的裝置可以包括一個λ/ 2片。 另外,本發明的另一^結構涉及一'種用於形成沿照射平 面或其附近能量均勻分佈的雷射光束的雷射照射裝置,該 裝置包括: 用於形成具有相干性的線偏振雷射光束的雷射振盪器 f 用於在垂直於雷射光束行進方向的第一方向上把雷射 光束分成兩束的裝置,分開的兩雷射光束具有彼此相垂直 的偏振方向; 用於在照射平面上或其附近把在第一方向上分開的兩 雷射光束合倂成一束的裝置; 用於在垂直於雷射光束行進方向並垂直於第一方向的 第二方向上把雷射光束分成多束的裝置; 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在垂直於雷射光束行進方向並垂直於第一方向的第二 方向上把雷射光束分成多束,多束雷射光束具有彼此不同 的光程;和 用於在照射平面上或其附近把多個雷射光束合倂成一 束的裝置。 另外,本發明的另一結構涉及一種用於形成沿照射平 面或其附近分佈的雷射光束的雷射照射裝置,該裝置包括 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -18- 523791 A7 B7 五、發明説明(16 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 一個用於形成具有相干性的線偏振雷射光束的雷射振 盪器; 用於在垂直於雷射光束行進方向的第一方向上把雷射 光束分成兩束的裝置,兩雷射光束具有彼此相垂直的偏振 方向; 用於照射平面上或其附近把在第一方向上分開的兩雷 射光束合倂成一束的裝置,使得線性雷射光束在短尺寸方 向上的能量均勻分佈; 用於在垂直於雷射光束行進方向並垂直於第一方向的 第二方向上把雷射光束分成多束的裝置,多束雷射光束具 有彼此不同的光程;和 用於照射平面上或其附近把多個雷射光束合倂成一束 的裝置,使得線性雷射光束在長尺寸方向上的能量均勻分 佈。 在上述結構中,用於把雷射光束分成具有彼此獨立偏 振方向的兩雷射光束的裝置可以包括一個λ/ 2片。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 另外,本發明的另一結構涉及一種用於形成沿照射平 面或在其附近能量均勻分佈的雷射光束的雷射照射裝置, 該裝置包括: 一個用於形成具有相干性的圓偏振雷射光束的雷射振 盪器; 用於在垂直於雷射光束行進方向的第一方向上把雷射 光束分成兩束的裝置,兩雷射光束具有彼此獨立的圓偏振 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) '" -19- 523791 A7 B7 五、發明説明(17 ) 方向; 用於在照射平面上或其附近把在第一方向上分開的兩 雷射光束合倂成一束的裝置; 在垂直於雷射光束行進方向並垂直於第一方向的第二 方向上把雷射光束分成多束的裝置,多束雷射光束具有彼 此不同的光程;和 用於在照射平面上的或其附近把多個雷射光束合倂成 一束的裝置。 另外,本發明的另一結構涉及一種用於形成沿照射平 面或在其附近分佈的雷射光束的雷射照射裝置,該裝置包 括: 一個用於形成具有相干性的圓偏振雷射光束的雷射振 盪器; 用於在垂直於雷射光束行進方向的第一方向上把雷射 光束分成兩束的裝置,兩雷射光束具有彼此獨立的圓偏振 方向; 用於在照射平面上或其附近把在第一方向上分開的兩 雷射光束合倂成一束的裝置,使得線性雷射光束在短尺寸 方向上的能量均勻分佈; 用於在垂直於雷射光束fj進方向並垂直於第一^方向的 第二方向上把雷射光束分成多束的裝置,多束雷射光束具 有彼此不同的光程;和 用於在照射平面上或其附近把多個雷射光束合倂成一 束的裝置,使得線性雷射光束在長尺寸方向上的能量均句 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 • 20 - 523791 A7 B7 五、發明説明(18 ) 分佈。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在上述每種結構中,雷射振盪器是選自γ A G雷射器 、Y V〇4雷射器和Y L F雷射器的任意一種或多種。 另外,在上述的每種結構中,用於把雷射光束分成多 束的裝置包括一個具有F數爲2 0或更大的柱狀透鏡。 另外,在上述的每種結構中,用於合倂多束雷射光束 的裝置包括使用一個F數爲2 0或更大的柱狀透鏡。 本發明公開的半導體裝置的製造方法的結構涉及一種 製造具有形成在襯底上的T F T的半導體裝置的方法,該 方法包括以下步驟: 在襯底上形成一個非單晶半導體膜; 用雷射光束照射非單晶矽膜,同時相對於半導體膜移 動光束;和 形成線性光束,形成線性光束的步驟包括: 振盪具有相干性的雷射光束; 在垂直於雷射光束行進方向的第一方向上把雷射光束 分成兩束,分開的兩雷射光束具有彼此獨立的偏振方向; 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在照射平面上或其附近把兩雷射光束合倂成一束; 在垂直於雷射光束彳了進方向並垂直於第一*方向的第二 方向上把雷射光束分成多束;和 在照射平面上的或其附近把多個雷射光束合倂成一束 ,從而形成具有平行於第二方向的長尺寸方向的線雷射光 束。 在上述每種結構中,雷射振盪器是選自Y A G雷射器 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) -21 - 523791 A7 B7 五、發明説明(19 ) 、YV〇4雷射器和YLF雷射器的任意一種或多種。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 另外’在上述結構中,形成線性雷射光束的方法包括 一個具有F數爲2 0或更大的柱狀透鏡。 如上所述,本發明使得能夠通過減小雷射光束的相干 性有效地提高具有相干性的雷射光束的能量分佈均勻性。 如果把本發明與固體雷射器的結合用在晶化半導體膜的工 藝中,則可望獲得製造成本的顯著降低。另外,還可以在 通過把T F T製作到獲得的半導體膜上並通過利用τ f T 製造的光電裝置和半導體裝置中達到適當的工作特性和足 夠高的可靠性,這種裝置的典型例子是有源矩陣型液晶顯 示器。 附圖的簡要描述 在下列附圖中: 圖1是本發明公開的雷射照射裝置的實例簡圖; •圖2是常規的雷射照射裝置的實例簡圖; 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖3是在由高相干性的光束形成的兩光束之間的干涉 狀態簡圖; 圖4是本發明公開的雷射照射裝置的實例簡圖; 圖5是批量生産的雷射照射裝置的實例簡圖; 圖6 A〜6 D是由柱狀透鏡的球差所致的條紋狀能量 分佈簡圖; 圖7 A〜7 C是製造T F T像素和驅動電路丁 f 丁的 過程的截面圖; 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210'〆297公釐) -22- 523791 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(20 ) 圖8A〜8 C是製造TFT像素和驅動電路TFT的 工藝的截面圖; ® 9 A〜9 C是製造T F T像素和驅動電路T F T的 工藝的截面圖; _ 1 0 A〜造T F T像素和驅動電路 T F T的工藝的頂視圖圖; 圖1 1是一個包括像素T F T的結構頂視圖; 圖1 2是液晶板結構的截面圖; 圖1 3是製造E L顯示器的工藝截面圖; 圖1 4 A〜1 4 B是製造電致發光顯示器的工藝截面 圖 圖1 5A〜1 5 F是電子裝置的實例簡圖; 圖1 6A〜1 6D是電子裝置的實例簡圖; 圖1 7A〜1 7 C是電子裝置的實例簡圖。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 元件符號說明 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7 1〇8 雷射振盪器 柱狀透鏡陣列 柱狀透鏡陣列 柱狀透鏡 柱狀透鏡 柱狀透鏡 反射鏡 照射平面 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -23- 523791 A7 B7五、發明説明(21 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 〇 9 石英塊 1 1 〇 λ/ 2片 2 〇 1 雷射振盪器 2 〇 2 柱狀透鏡陣列 2 〇 3 柱狀透鏡陣列 2 〇 4 柱狀透鏡 2 〇 5 柱狀透鏡 2 〇 6 反射鏡 2 〇 7 雙合柱狀透鏡 2 〇 8 照射平面 3 〇 〇 襯底 3 〇 1 基膜 3 〇 4 半導體層 3 〇 6 高濃度的雜質區域 3 〇 7 高濃度的雜質區域 3 〇 8 高濃度的雜質區域 3 〇 9 高濃度的雜質區域 3 1 〇 高濃度的雜質區域 4 〇 2 半導體層 4 〇 3 半導體層 4 〇 4 半導體層 4 〇 5 半導體層 4 〇 6 半導體層 4 〇 7 閘絕緣膜 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 24 - 523791 A7 B7 五、發明説明(22 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 〇 8 第 ___. 導電 膜 4 〇 9 第 二 導電 膜 4 1 0 掩 模 4 1 1 掩 模 4 1 2 掩 模 4 1 3 掩 模 4 1 4 掩 模 4 1 5 掩 模 4 1 6 閘 絕 緣膜 4 1 7 第 一 形狀 的 導 電 層 4 1 8 第 一 形狀 的 導 電 層 4 1 9 第 一 形狀 的 導 電 層 4 2 〇 第 一 形狀 的 導 電 層 4 2 1 第 一 形狀 的 導 電 層 4 2 2 第 一 形狀 的 導 電 層 4 2 8 第 二 形狀 的 導 電 層 4 2 9 第 二 形狀 的 導 電 層 4 3 〇 第 二 形狀 的 導 電 層 4 3 1 第 二 形狀 的 導 電 層 4 3 2 第 二 形狀 的 導 電 層 4 3 3 第 二 形狀 的 導 電 層 4 3 5 第 二 形狀 的 導 電 層 4 3 6 第 二 形狀 的 導 電 層 4 3 7 第 二 形狀 的 導 電 層 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(2IOX297公釐) -25 - 523791 A7 B7 五、發明説明(23 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 3 8 第 三 形狀 的 導 電 層 4 3 9 絕 緣 層 4 4 〇 絕 緣 層 4 4 1 絕 緣 層 4 4 2 絕 緣 層 4 4 3 絕 緣 層 4 4 4 絕 緣 層 4 4 5 a 掩 模 4 4 5 b 掩 模 4 4 5 c 掩 模 4 4 6 雜 質 區 4 4 7 雜 質 區 4 5 8 半 導 pS 層 4 6 1 第 一 中 間 層 絕 緣 膜 4 6 2 第 二 中 間 層 絕 緣 膜 4 6 3 佈 線 4 6 4 佈 線 4 6 5 佈 線 4 6 6 佈 線 4 6 7 佈 線 4 6 8 連 接 電 極 4 6 9 閘 極 佈 線 4 7 〇 像 素 電 極 4 7 1 對 準 膜 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(2IOX297公釐) -26- 523791 A7 B7 五、發明説明(24) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 7 2 相 對 的 襯 底 4 7 3 彩 色 層 4 7 4 彩 色 層 4 7 5 扁 平 膜 4 7 6 反 電 極 4 7 7 對 準 膜 4 7 8 密 封 元 件 4 7 9 液 晶 材料 5 〇 1 η 型 溝 道 Τ F Τ 5 〇 2 Ρ 型 溝 道 Τ F Τ 5 〇 3 η 型 溝 道 Τ F Τ 5 〇 4 像 素 Τ F Τ 5 〇 5 儲 存 電 容 5 〇 6 馬區 動 電 路 5 〇 7 像 素 部 分 5 6 7 鈍 化 膜 6 〇 1 η 型 溝 道 Τ F Τ 6 〇 2 Ρ 型 溝 道 Τ F Τ 6 〇 3 η 型 溝 道 Τ F Τ 6 〇 4 電 流 控 制 Τ F Τ 7 〇 〇 襯 底 7 〇 1 佈 線 7 〇 2 佈 線 7 〇 3 佈 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -27 523791 A7 B7 五、發明説明(25) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 7 0 4 佈 線 7 〇 5 佈 線 7 〇 6 佈 線 7 〇 7 佈 線 7 〇 8 源 極導 線 7 〇 9 汲 極導 線 7 1 〇 像 素電 極 7 1 1 水平膜 7 1 2 斜 坡 7 1 3 E L層 7 1 4 陰 極 7 1 5 E L元 件 7 1 6 鈍 化膜 7 1 7 密 封元件 7 1 8 覆 蓋元 件 8 〇 1 源 極驅 動 電路 8 〇 6 像 素部 分 8 〇 7 閘 極端 馬區 動電路 9 〇 1 覆 蓋元 件 9 〇 2 第 一密 封元件 9 〇 3 第 二密 封 元件 9 〇 4 佈 線 9 〇 5 撓 性印 刷 電路 9 〇 7 密 封元件 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -28- 523791 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(26 14 0 1 14 0 2 14 0 3 14 0 4 14 0 5 14 0 6 14 0 7 14 0 8 14 0 9 14 10 15 0 0 15 0 1 15 0 2 15 0 3 15 0 4 15 0 5 15 0 6 15 0 7 15 0 8 15 0 9 15 10 5 2 3 雷射振盪器 擴束器 石英塊 λ/ 2片 柱狀透鏡陣列 柱狀透鏡 柱狀透鏡陣列 反射鏡 柱狀透鏡 照射平面 雷射振盪器 裝載/卸載室 轉運室 機器人手臂 對準室 預熱室 門閥 雷射照射室 冷卻室 光學系統 石英窗 真空泵 氣柱 移動機構 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) -29- 523791 A7 B7 五、發明説明(27 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 〇 〇 1 主 體 3 〇 〇 2 圖 像 輸 入 部 分 3 〇 〇 3 顯 示 部 分 3 〇 〇 4 鍵 盤 3 1 〇 1 主 體 3 1 〇 2 顯 示 部 分 3 1 〇 3 :gl 頻 輸 入 部 分 3 1 〇 4 操 作 開 關 3 1 〇 5 電 池 3 1 〇 6 圖 像 接 收 部 份 3 2 〇 1 主 體 3 2 〇 2 眧 相 部 份 3 2 〇 3 圖 像 接 收 部 分 3 2 〇 4 工 作 開 關 3 2 〇 5 顯 示 部 分 3 3 〇 1 主 體 3 3 〇 2 顯 示 部 分 3 3 〇 3 支 架 部 分 3 4 〇 1 主 體 3 4 〇 2 顯 示 部 分 3 4 〇 3 揚 聲 器 部 分 3 4 〇 4 記 錄 媒 體 3 4 〇 5 工 作 開 關 3 5 〇 1 主 體 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -30- 523791 A7 B7 五、發明説明(28 ) 顯示部分 眼睛件部分 工作開關 投影單元 顯不幕 主體 投影單元 反射鏡 顯不幕 光源光學系統 反射鏡 二色反射鏡 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 3 5 0 2 3 5 0 3 3 5 0 4 3 6 0 1 3 6 0 2 3 7 0 1 3 7 0 2 3 7 0 3 3 7 0 4 3 8 0 1 3 8 0 2 3 8 0 3 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 8 〇 4 反射 3 8 〇 5 反射 鏡 3 8 〇 6 反射 鏡 3 8 〇 7 稜鏡 3 8 〇 8 液晶 顯 示 器 3 8 〇 9 相差 板 3 8 1 〇 投影 光 學 系 統 3 8 1 1 反射 器 3 8 1 2 光源 3 8 1 3 透鏡 陣 列 3 8 1 4 透鏡 陣 列 3 8 1 5 偏振 轉 換 元 件 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -31 - 523791 A7 B7 五、發明説明(29 ) 3 8 1 6 會 聚 透 鏡 3 9 0 1 主 體 3 9 〇 2 音 頻 輸 出 部 分 3 9 〇 3 音 頻 輸 入 部 分 3 9 0 4 顯 示 部 分 3 9 0 5 工 作 開 關 3 9 〇 6 天 線 4 0 〇 1 主 骨祖 4 0 0 2 顯 示 部 分 4 0 0 3 顯 示 部 分 4 〇 0 4 記 錄 媒 體 4 〇 〇 5 工 作 開 關 4 0 0 6 天 線 4 1 0 1 主 體 4 1 0 2 支 撐 台 座 4 1 0 3 顯 示 部 分 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 較佳實施例的詳細描述 圖1表示一個能夠減小相干性並獲得具有均勻能量分 佈的線性光束的光學系統。 下面將首先參考圖1中的頂視圖對光學系統進行描述 〇 從雷射振盪器1 0 1發出的雷射光束進入到做成階梯 形的石英塊1 0 9中,使得沿垂直於雷射光束行進的方向 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) - 32- 523791 Α7 Β7 五、發明説明(30 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 以步進的方式相繼産生光程差。階梯狀的石英塊1 0 9用 於在通過每個相鄰的一對階梯的雷射光束部分之間産生光 程差。由此産生的光程差要大於使用的雷射光束的相干長 度,這一點很重要。這是因爲當光程差大於相干長度的雷 射光束照射到同樣的區域時,相干度非常低。 圖1所示結構中使用的石英塊1 0 9有六個臺階,由 此獲得具有七個不同光程的雷射光束。即六個雷射光束通 過石英塊1 0 9而另一個雷射光束不通過石英塊1 0 9而 行進。七個雷射光束分別進入七個構成柱狀透鏡陣列 1 0 3的柱狀透鏡。彼此具有上述光程差的七個雷射光束 通過柱狀透鏡陣列1 0 3分開。七個分開的雷射光束通過 一個柱狀透鏡1 0 5在照射平面1 0 8上合倂成一束雷射 。如果通過石英塊1 0 9的作用在每一對相鄰的分開的雷 射光束之間産生足夠大的光程差,則在沿照射平面1 0 8 的雷射光束中將不出現強干涉。所以,線性光束在長尺寸 方向的能量分佈變得均勻,並且得以確定光束在長尺寸方 向的尺寸。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 下面將參考圖1的側視圖對光學系統進行描述。假設 從雷射振盪器1 0 1發出的雷射光束是一個線性偏振光束 。雷射光束進入到λ/ 2片1 1 0後形成兩束具有彼此垂直 的偏振面的雷射光束。兩雷射光束分別入射到構成一個柱 狀透鏡陣列1 0 2的兩個柱狀透鏡中。由柱狀透鏡陣列 1 0 2分開的雷射光束通過柱狀透鏡1 0 4和1 0 6在照 射平面1 0 8上合倂成一束。設置在光路中的反射鏡 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) -33- 523791 A7 B7 五、發明説明(31 ) 1 0 7使得照射平面能夠對應於水平面設置。如果雷射光 束的光路沿垂直方向從光源一側形成,則不需要使用反射 鏡1 0 7。另外,如果照射平面垂直設置,則也不需要反 射鏡1 0 7。在這種情況下,需要一把照射靶固定到垂直 於地面的壁上的裝置。因而使得線光束在短尺寸方向的能 量分佈均勻,並且光束的短尺寸方向的尺寸得以確定。 在上述結構中從雷射振盪器發出的雷射光束是線性偏 振光,也可以使用圓偏振雷射光束。如果圓偏振雷射光束 具有不同旋轉方向的圓偏振光,則它們就不會彼此干涉。 如果利用此特徵,則就可以獲得本發明欲達到的效果。所 以,可以存在具有相干性但有不同的偏振狀態、從而不會 彼此干涉的兩雷射光束。在本說明書中,這種光束將被稱 作偏振方向彼此獨立的光束。 作爲雷射振盪器1 0 1,可以使用諸如Y A G雷射器 、Y V〇4雷射器或Y L F雷射器等能夠對準偏振平面的雷 射器。從在製造廠中從産量的角度看,最好使用高重復性 的脈衝雷射器。在高重復性固體雷射器的選擇中,考慮棒 溫度的限制很重要。能夠限制棒溫度升高的雷射器是一種 雷射二極體泵浦的固體雷射器。從批量生産的觀點看,根 據本發明均化雷射光束能量分佈的方法和雷射二極體泵浦 固體雷射器的結合特別有用。另外,如果採用從Y A G雷 射器、Y V〇4雷射器或Y L F雷射器中選擇的多種類型 的雷射器,可以進一步減少沿照射平面或在照射平面附近 的雷射光束的干涉。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝_ 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -34- 523791 Α7 Β7 五、發明説明(32 ) 下面將參考實施例對包括上述結構的本發明進行詳細 的描述。 〔實施例1〕 下面將關於半導體裝置的製造工藝對本發明的第一實 施例進行描述,其中非晶矽膜形成在玻璃襯底上,並且通 過本發明的雷射照射法晶化。 首先描述形成非晶矽膜的方法實例。首先淸洗5平方 英寸的康寧1 7 3 7襯底以除去襯底表面上的雜質顆粒。 然後通過等離子CVD裝置在襯底上形成一個1 〇 〇毫微 米厚的氮氧化矽膜和一個5 5毫微米厚的非晶矽膜。本說 明書中稱的氮氧化矽膜是一種由S i〇X N y表示的絕緣 材料膜,即包含預定比例矽、氧和氮的絕緣膜。’非晶矽膜 可以包含相當量的氫。在這種情況下,例如通過熱處理減 少氫的含量,從而提高非晶矽膜的雷射耐受力。在這種情 況下,例如可以在5 0 0 °C的氮氣氛中加熱非晶矽膜一小 時。 下面將參見圖4對本實施例中使用的光學系統進行描 述。首先參考圖4中的頂視圖對該光學系統進行描述。雷 射振盪器1 4 0 1是一種閃光燈泵浦的Y A G雷射器。在 此實施例中,爲了對非晶矽膜退火,利用非線性光學元件 把從Y A G雷射器發出的雷射光束轉變成可以吸收到非晶 矽膜中的二次諧波。轉變成二次諧波後雷射器的輸出是每 個脈衝8 0 0 m J。最大頻率爲3 Ο Η z。從雷射振盪器 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 、τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -35 - 523791 A7 B7 五、發明説明(33 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 4 0 1發出的雷射光束有0 1 Omm的大小。此光束太 小而不能處理。因此通過擴束器1 4 0 2在長尺寸方向擴 束。在此實施例中,以3 . 5的擴展率在一個方向上擴展 雷射光束。作爲擴束器1 4 0 2,採用一種相差減爲最小 的設計。 由擴束器處理成具有較大直徑爲3 5 m m、較小直徑 爲1 0 m m的橢圓形雷射光束通過加工成階梯形式的石英 塊1 4 0 3,形成彼此具有不同光路的七個雷射光束。石 英塊1 4 0 3有六個(7 - 1 )臺階。每個臺階具有1 5 mm的厚度,石英塊最厚的部分具有9 0mm的厚度。由 此石英塊産生的7束雷射光束之間的最小光程差是7 m m 。此値近似等於此Y A G雷射器的相干長度。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 從石英塊1 4 0 3發出的七束光分別入射到構成柱狀 透鏡陣列1 4 0 5的柱狀透鏡中。由柱狀透鏡陣列 1 4 0 5分開的雷射光束被柱狀透鏡1 4 0 6在照射平面 1 4 1 0上合倂成一束(見側視圖)。由此使得線光束在 長尺寸方向上的能量分佈均勻。另外,還確定了光束在長 尺寸方向上的尺寸。因爲七個雷射光束彼此之間的光程差 比相干長度大,所以它們之間沿照射平面1 4 1 0的干涉 非常弱。反射鏡1 4 0 8用於改變雷射光束的行進方向, 使得雷射光東沿垂直於圖4中頂視圖的投影平面的方向行 進。通過反射鏡1 4 0 8在水平面上形成線光束,照射靶 可以沿水平面放置。 下面將參考圖4中的側視圖對光學系統進行描述。假 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) ' 一 _ 36麵 523791 A7 B7 五、發明説明(34 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 設雷射振盪器1 4 0 1設計成發出線性偏振光,偏振方向 平行於側視圖的投影平面並垂直於雷射光束行進的方向。 雷射光束被擴束器1 4 0 2處理成橢圓形狀後,進入λ/ 2 片1 4 0 4。λ/2片1 4 0 4爲矩形,放置成其一側與雷 射光束橢圓形的主軸重合。因此,雷射光束只有一半進入 到λ/ 2片。雷射光束的偏振方向由λ/ 2片1 4 0 4旋轉 9 0° 。雷射光束由此被分成水平偏振光和垂直偏振光。 水平偏振光和垂直偏振光分別進入構成柱狀透鏡陣列 1 4 0 7的柱狀透鏡中。由此被分成兩束的雷射光束被柱 狀透鏡1 4 0 9在照射平面1 4 1 0上合倂成一束。因而 線光束在短尺寸方向的能量分佈變得均勻。另外,光束在 短尺寸方向的尺寸也得以確定。反射鏡1 4 0 8用於使照 射平面1 4 1 0能夠水平設置。 下面將描述每個透鏡的規格。柱狀透鏡陣列1 4 0 5 通過七個柱狀透鏡的結合而形成,其中每個透鏡具有5 mm的寬度、3 〇mm的長度、4mm的厚度和4 0 0 mm的焦距。柱狀透鏡1 4 0 6具有6 0mm的寬度、 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3〇m m的長度、4 m m的厚度和4 8 ◦ 0 m m的焦距。 柱狀透鏡1 4 0 6放置在離柱狀透鏡陣列1 4 0 5的後方 4 0 0 m m的地方。柱狀透鏡陣列1 4 0 7通過兩個柱狀 透鏡合倂而成,其中每個透鏡具有5mm的寬度、6〇 m m的長度、5 m m的厚度和2 0 0 0 m m的焦距。柱狀 透鏡陣列1 4 0 7放置在離柱狀透鏡1 4 0 6的後方 4 0 0 m m的地方。反射鏡1 4 0 8放置在離柱狀透鏡 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) " ' -37- 523791 A7 B7 五、發明説明(35 ) 1 40 7的後方3 6 0 〇mm的地方。反射鏡1 408用 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 於將雷射光束的行進方向改變9 0 ° 。反射鏡1 4 0 8的 尺寸足以反射全部每個所分開的雷射光束。在此實施例中 ,反射鏡表面1 2 0 X 1 2 0 m m的大小是足夠的。 柱狀透鏡1 4 0 9放在反射鏡1 4 0 8之後。柱狀透 鏡1409具有50mm的寬度、130mm的長度、 1 5 m m的厚度和4 ◦ 0 m m的焦距。照射平面1 4 1 0 位於柱狀透鏡1 4 0 9後方4 0 0 m m的地方。 在上述光學系統中,線光束沿照射平面1 4 1 0具有 1 2 0 m m的長尺寸和1 m m的短尺寸。光學系統的上述 規格只是一個典型的實例。當操作者其要形成線光束時, 需要考慮某些和佈局誤差來佈置光學系統。可以在其上放 .置設爲照射靶的半導體非晶膜的平臺沿照射平面1 4 1 0 放置。半導體非晶膜的整個表面可以通過在垂直於線光束 長尺寸方向的方向上移動平臺用雷射光束照射。 用雷射光束照射作爲照射目標的半導體非晶膜、從而 晶化的照射條件描述如下。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 雷射光束的能量密度在照射平面1 4 1 〇處是4 5 0 m J / c m 2。平臺的移動速度是3 m m/秒的恒速。耙在 大氣中用雷射光束照射。雷射光束的振盪頻率爲3 〇 H z 。因此,半導體非晶膜的一個區域用雷射光束照射十次。 通過上述的一系列操作晶化半導體非晶膜。 在通過上述步驟製造的多晶矽膜上製作半導體裝置。 半導體裝置包括薄膜電晶體(T F T )、二極體' 光敏感 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210 x297公羞) "" ---- -38- 523791 A7 B7 五、發明説明(36 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 測器等,它們中的每一個都可以製作在多晶矽膜上。也可 以使用多晶砂膜以外的其他化合物半導體膜,如多晶矽酸 鍺膜。 〔實施例2〕 下面將關於用線光束照射半導體多晶膜以進行退火過 程對本發明的第二實施例進行描述。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 首先描述形成多晶半導體的方法。先淸洗5英寸的康 寧1 7 3 7襯底以便從襯底表面除去雜質顆粒。然後通過 等離子CVD裝置在襯底上形成一個1 〇 〇 n m厚的氮氧 化矽膜和一個5 5 n m厚的非晶矽膜。本說明書中稱的氮 氧化砂膜是一種由S i Ο X N y表不的絕緣材料膜,即包 含預定比例矽、氧和氮的絕緣膜。接下來,通過諸如日本 專利申請特開平7 - 1 8 3 5 4 0中描述的方法處理非晶 矽膜。即通過旋塗把醋酸鎳水溶液(重量濃度爲5 p p m ,體積5 m 1 )塗到非晶矽膜的表面,隨後在5 〇 〇。〇的 氮氣氛中加熱一小時,並再在5 5 0 °C的氮氣氛中加熱一 小時。由此把非晶矽膜轉變成多晶矽膜。 對獲得的多晶政膜進行雷射退火。在此採用與第一實 施例中相同的雷射退火方法。用線光束照射非晶矽膜的照 射條件與用線光束照射多晶砂膜的照射條件有一些差異, 但是差異不大。需要進行者通過實驗找出最佳的照射條件 〇 在通過上述步驟製造的多晶砂膜上製作半導體裝置。 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -39 - 523791 A7 B7 五、發明説明(37 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 半導體裝置包括薄膜電晶體(TFT)、二極體、光敏感 測器等,它們中的每一個都可以製作在多晶砂膜上。也可 以使用多晶矽膜以外的其他化合物半導體膜,如多晶矽酸 鍺膜。 〔實施例3〕 參見圖5,圖中示出了第三實施例中用於批量生産的 雷射照射裝置的實例。圖5是雷射照射裝置的頂視圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 利用安裝在轉運室1 5 0 2中的用於運傳送的機器人 手臂1 5 0 3從裝載/卸載室1 5 〇 1運送襯底。首先, 在襯底被定位到對準室1 5 0 4之後將其輸送到預熱室 1 5 0 5。然後利用例如紅外燈加熱器,提前把襯底的溫 度加熱到所需的溫度,例如大約3 0 0 °C。之後,把襯底 固定地放置到通過門閥1 5 0 6的雷射照射室5 0 7中。 然後閉合門閥1 5 0 6,襯底的溫度升高,以彌補雷射光 束能量的不足。尤其是在處理大面積襯底需要加長線光束 的長度的情況下,可以通過進行升高襯底溫度的雷射退火 而把雷射能量控制得比通常所需的値低。 雷射光束從雷射振盪器1 5 0 0中發出後被一個帶有 反射鏡的光學系統1 5 0 9彎折,光學系統中的反射鏡在 圖中沒有示出,它以9 0°角設置在石英窗1 5 1 0上。 雷射光束通過雷射照射室1 5 0 7中雷射表面的石英窗 1 5 1 0處理成線光束。雷射光束照射到設置在照射面上 的襯底上。可以使用上述的光學系統1 5 0 9。另外,也 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) " -40 - 523791
五、發明説明(38) 可以使用具有相同組成的系統。 雷射照射之前利用真空泵1 5 1 1把雷射照射室 1507的氣壓抽到(升高)高真空度(i〇-3Pa)。 或者利用真空泵1 5 1 1和氣柱1 5 1 2産生所需的氣壓 .如即所述’热體可以是鐘氣和氣氣,也可以是它們的混 合氣體。 之後,在照射雷射的同時,通過移動機構1 5 1 3掃 描襯底,由此將雷射照射到襯底上。此時,可以把圖中未 示出的紅外燈應用到雷射照射的部分。 雷射照射之後,把襯底輸運到冷卻室1 5 0 8,襯底 在冷卻室慢慢冷卻並通過對準室1 5 0 4返回到裝/卸室 1 5 0 1。可以通過重復這樣的一系列過程對很多襯底雷 射退火。 本實施例可以通過實施例的模式或其他實施例的結合 而實施。 〔實施例4〕 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在本實施例中,利用圖7和圖8解釋有源矩陣襯底的 製造方法。在本說明書中爲方便起見,把其上形成有驅動 電路和具有像素T F T和存儲電容的像素部分的襯底稱作 有源矩陣襯底。 在本實施例中首先使用襯底3 0 0,該襯底由Corning #7059 .玻璃和# 1 7 37玻璃表示的硼矽酸鋇玻璃或硼矽酸鋁這 樣的玻璃製成。請注意,作爲襯底3 0 0,可以是石英襯 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) — -41 - 523791 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ____B7五、發明説明(39 ) 底、矽襯底、在其上形成有絕緣膜的金屬襯底或不銹鋼襯 底。還可以使用對本實施例的處理溫度具有耐熱性的塑膠 襯底。 然後,在襯底3 0 〇上形成一個基膜3 0 1,該基膜 由氧化矽膜、氮化矽膜或氮氧化矽膜等這樣的絕緣膜形成 。在本實施例中,兩層結構用作基膜3 0 1。但是,可以 使用由兩層或多層絕緣膜組成的單層膜或疊層結構。作爲 基膜3 0 1的首層,利用S i Η 4、N Η 3和N 2〇作爲反 應氣體,通過等離子體CVD法形成厚度爲1 〇〜2 〇〇 nm (最好爲5 ◦〜1 〇〇nm)的氮氧化矽膜3 0 1 a 。在此實施例中,形成膜厚爲5 0 n m的氮氧化矽膜 301a (成份比例Si=32%, 0=27%, N = 2 4 %和Η = 1 7 % )。然後,作爲基膜3 〇 1的第 二層,利用S i Η4和Ν2〇作爲反應氣體,通過等離子體 CVD法形成且夾置厚度爲5 0〜2 0 〇 nm (最好爲 1 00〜1 5 0 nm)的氮氧化矽膜3〇1 b。在此實施 例中,开:^成厚度爲100 nm的氮氧化砂膜3 〇lb (成 份比例Si=32%,〇=59%, N=7%和H=2% )° 隨後,在基膜上形成半導體層3 0 4。半導體層 3 0 4由通過已知方法(如濺射法、l P C V D法或等離 子體C V D法)形成的非晶結構的半導體膜製成,並且經 過已知的晶化處理(雷射晶化法、熱晶化法或利用諸如鎳 的催化劑的熱晶化法)。然後把獲得的半導體晶化膜形成 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(21GX 297公釐)" --- -42- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 、τ ·線 523791 A7 B7 五、發明説明(40 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 所需的形狀的圖型以獲得半導體層。形成的半導體層 304的厚度爲25〜8〇nm (最好爲30〜60nm )。對半導體晶體膜的材料沒有特別的限制,但最好由矽 、砍鍺(S i G e )合金等形成。在此實施例中,通過等 離子體C V D法形成5 5 n m厚的非晶矽膜,然後,把含 鎳的溶液保持到非晶矽膜上。進行非晶膜的脫氫過程(在 5 0 0 °C的氮氣氛中一小時),之後,進行熱晶化過程( 在5 5 0 °C的氮氣氛中四小時)。另外,爲了提高其結晶 度,進行雷射退火處理以形成晶體矽膜。然後,利用光刻 法對此晶體矽膜形成圖型處理,從而獲得半導體層4 〇 2 〜4 0 6 〇 另外,形成半導體層4 0 2〜4 0 6後,可以摻入少 量的雜質元素(硼或磷)以控制T F T的閾値。可以對沒 有形成圖型的半導體膜3 0 4進行上述摻雜。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 然後形成閘絕緣膜4 0 7,用於覆蓋半導體層4 〇 2 〜4 0 6。閘絕緣膜4 0 7通過等離子體C V D法或濺射 法由含矽的絕緣膜形成,厚度爲4 0〜、5 0 n m。在此 實施例中,閘絕緣膜4 0 7通過等離子體C V D法(成份 比例Si=32%, 0-59%, N=7%和H=2%) 由含矽的絕緣膜形成,厚度爲1 1 〇 n m。當然,閘絕緣 膜不限於氮氧化矽膜,其他的含矽絕緣膜也可以用於單層 或疊層結構。此外,當使用氧化矽膜時,可以通週等離子 體C V D法形成,其中混合T E〇S (四乙基正矽酸鹽) 和氧氣,並在〇 . 5〜0 _ 8W/cm2高頻(13 . 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -43- 523791 A7 B7 五、發明説明(41 ) Μ ϋ Z )功率密度下,利用4 〇 p a的反應壓力以及 3 〇 0〜4 0 0°C的襯底溫度排出。在通過隨後4 〇 〇〜 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 5 〇 0 °C退火制得的氧化矽膜中可以獲得閘絕緣膜良好的 特性。 然後,如圖7 C所示,在閘絕緣膜4 0 7上,形成並 夾置厚度/爲2 0〜1 〇 〇 nm的第一導電膜4 0 8和厚度 爲1 0 0〜4 0 0 nm的第二導電膜4 0 9。在此實施例 中,厚度爲3 0 nm的T a N第一導電膜4 0 8和厚度爲 37 〇nm的W第二導電膜409形成疊層。TaN膜通 過在含氮氣氛中濺射鉅靶而形成。此外,通過濺射法利用 鎢靶形成W膜。W膜可以通過熱c V D法利用六氟化鎢( w F 6 )形成。無論採用何種方法,都需要使材料具有較低 的電阻,以便用作柵電極,並且希望W膜的電阻率小於或 等於2 Ο μΩ c m。通過使晶粒變大,可以使w膜有較低的 電阻。但是,在W膜中包含很多雜質元素的情況下,晶化 受到抑制的並且電阻變大。因此,在此實施例中,通過利 用純度爲9 9 · 9 9 9 9 %的靶的濺射法形成W膜,並且 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 通過充分考慮避免膜形成當中氣相雜質混入其中,可以實 現9〜2 ΟμΩε m的電阻率。 請注意,在本實施例中,第一導電膜4 0 8由T a N 製成,第二導電膜4 0 9由W製成,但材料並不限於此, 任何一個膜都可以由選自Ta,W, Ti,Mo,A1, C u,. C r和N d,或是合金材料或包含以上元素作爲其 主要構成的化合物材料。此外,可以採用一種半導體膜, 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -44 - 523791 A7 B7 五、發明説明(42 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 典型的是摻有諸如磷的雜質的多晶矽膜。另外,也可以採 用A g P d C u合金。此外,也可以採用任何組合,如第 一導電膜由钽(T a )製成、第二導電膜由w製成的組合 ,第一導電膜由氮化鈦(T i N)製成、第二導電膜由W 製成的組合,第一導電膜由氮化鉅(T a N)製成、第二 導電膜由A 1製成的組合,或第一導電膜由氮化鉅( T a N)製成、第二導電膜由C u製成的組合。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 接下來,利用光刻法形成由光致抗蝕劑製成的掩模 4 1 0〜4 1 5,並且進行第一蝕刻工藝以形成電極和佈 線。利用第一和第二蝕刻條件進行第一鈾刻工藝。在此實 施例中,作爲第一蝕刻條件,採用I C P (感應耦合等離 子體)蝕刻法,C F 4、C 1 2和0 2的混合氣體作爲蝕刻 氣體,氣體流速設置爲25/25/10sccm,並且 通過在1 P a下對線圈形電極施加5 0 0 W R F (瓦射頻 )(13.56MHZ)的功率産生等離子體。在此使用 松下電氣工業侏式會社生産的I C P (型號爲E 6 4 5 -I C P )的幹法鈾刻裝置。也向襯底一側(測試件平臺) 施加150WRF (瓦射頻)(13.56MHZ)功率 以有效地施加負自偏電壓。利用第一蝕刻條件蝕刻W膜, 並且把第二導電層的端部做成楔形。 之後,把第一蝕刻條件變成第二蝕刻條件,不移開抗 蝕劑製成的掩模4 1 0〜4 1 5,C F 4和C L 2的混合氣 體用作蝕刻氣體,氣體流速設定爲3 0 / 3 0 s c c m, 通過在1 P a下對線圈形電極施加5 0 0 W R F ( 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -45- 523791 A7 B7 五、發明説明(43 ) 1 3 . 5 6 Μ Η Z )而産生等離子體,由此進行蝕刻大約
3 〇秒。還對襯底一側(測試件平臺)施加2 〇 w R F (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (1 3 · 5 6 Μ Η Z )的功率,以便有效地達到負自偏電 壓。W膜和T a N膜在C F 4和C L 2混合的第二蝕刻條件 下以相同的順序鈾刻。請注意,爲了不在閘絕緣膜上有任 何殘留地進行鈾刻,蝕刻時間可以增加大約1 0〜2 0 % 〇 在第一蝕刻過程中,由於通過採用具有適當形狀的抗 蝕材料掩模而施加到襯底一側的偏壓的影響,第一和第二 導電層的端部形成爲楔形。楔形部分的角度可以設置爲1 5°〜4 5°。然後,通過第一鈾刻過程形成由第一導電層 和弟一導電層構成的第一形狀的導電層4 1 7〜4 2 2 ( 第一導電層4 1 7 a〜4 2 2 a和第二導電層41 7b〜 4 2 2 b )。標號4 1 6表示聞絕緣膜,沒有被第一形狀 的導電層4 1 7〜4 2 2覆蓋的閘絕緣膜的區域通過蝕刻 大約變薄2〇〜5 0 n m。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 然後進行第一摻雜過程加入一種雜質元素,將半導體 層變成η型電導,不除去抗蝕劑製成的掩模(圖8 A )。 摻雜可以通過離子摻雜法或離子注入法進行。離子摻入法 的條件是劑量爲1 X 1 0 1 3〜5 X 1 0 1 5原子/釐米2, 加速電壓爲6 0〜1 0 0 k e V。在此實施例中,劑量爲 1.5乂1015原子/釐米2,加速電壓爲801^6¥。作 爲産生η型電導的雜質元素,採用屬於元素周期表中第 15族的元素,典型的元素爲磷(Ρ)或砷(As),在 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -46- 523791 A7 B7 五、發明説明(44 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 此使用。在&種丨㈣況下,導電層4丨7〜4 2 2變爲産 生η型電導的雜質元素的掩模,並且以自對準方式形成高 濃度的雑質區域3 Q 6〜3 1 (3。産生電導的雜質元 素以1 X 1 0 2 ◦〜1 χ 1 〇 2 i原子/釐米3的濃度範圍加 入到lx 1 0 至lx 1 0^原子/釐米3的高濃度雜質 區3〇6〜3 1 0 。 然後,不除去抗蝕劑製成的掩模進行第二蝕刻過程。 C F 4、C 1 2和〇2的混合氣體用作蝕刻氣體,並且選擇 蝕刻W膜。第二導電層4 2 8 b〜4 :3 :3 b通過第二蝕刻 過程形成。另一方面,第一導電層4l7a〜422a幾 乎沒有被蝕刻,並且形成第二導電層4 2 8〜4 3 3。 接下來,如圖8 C所示,不從抗蝕材料中除去掩模地 進行第二摻雜過程。在劑量低於第一摻雜過程、加速電壓 爲7 0〜1 2 0 k. e V的條件下摻入産生^型電導的雜質 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 元素。在此實施例中,劑量爲1 · 5χ 1 014原子/釐米2 ,加速電壓爲90keV。在第一高濃度雜質區域306 〜3 1 0內側的半導體層中形成一個新雜質區。第二摻雜 過程是利用第二種形狀的導電層4 2 8〜4 3 3作爲掩模 ,雜質元素摻入到第二導電層4 2 8〜4 3 3以下的半導 體層。新形成高濃度雜質區4 2 3 a〜4 2 7 a和低濃度 雜質區423b〜427b。 接下來,在除去掩模之後,形成抗鈾劑的掩模新形成 4 3 4 a和4 3 4 b,並且進行如圖9 A所示的第三蝕刻 過程。S F 6和C L 2的混合氣體用作鈾刻氣體,氣體流速 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -47- 523791 A7 B7 五、發明説明(45 ) 設爲5 0/1 0 s c cm,並且通過在1 p a下對線圏形 電極施加500W RF (1 3 · 56MHZ)的電壓産 生等離子體,由此大約進行3 0秒的蝕刻。還對襯底一側 (測試件平臺)施加1 0 W RF (13 . 56MHZ) 的電壓,從而有效地施加負自偏電壓。由此通過上述的第 三蝕刻過程形成鈾刻P溝道型T F T的T a N膜和像素部 分的T F T (像素T F T )的第三形狀的導電層。 接下來,在從抗蝕材料上除去掩模之後,形成絕緣層 4 3 9〜4 4 4,選擇性地去除閘絕緣膜4 1 6,並且把 第二形狀的導電層4 2 8、4 3 0和第二形狀的導電層 435〜438作爲掩模(圖9B)。 隨後,通過新形成包含抗蝕材料的掩模4 4 5 a〜 4 4 5 c進行第三摻雜過程。通過第三摻雜過程,形成加 入了雜質元素的雜質區446、447,將構成p溝道型 T F T的活性層的半導體層處的上述導電類型轉成相反導 電類型。雜質區域通過利用第二導電層4 3 5 a、 4 3 8 a作爲防止雜質元素的掩模加入提供p型的雜質元 素而形成自調節。在此實施例中,通過利用乙硼烷( B 2 Η 6 )的離子摻雜過程形成雜質區4 4 6、4 4 7。( 圖9 C )在第三摻雜過程中,由包含抗触材料的掩模 4 4 5 a至4 4 5 c覆蓋形成η溝道型TFT的半導體層 。雖然通過第一摻雜過程和第二摻雜過程在雜質區4 4 6 、4 4 7中加入濃度不同的磷,但是在任何區域,通過進 行摻雜過程使得提供p型的雜質元素的濃度在2 X 1 〇 2 0 本紙張尺度適财顚家標準(CNS ) A4規格(21GX297公釐) '' ' -48- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. ,ιτ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 523791 A7 B7 五、發明説明(46 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 〜2χ 1 021原子/釐米3範圍,雜質區域用作P溝道型 T F T的源區和漏區,並且不出現問題。在此實施例中, 構成P溝道型T F T的活性層的半導體層部分被曝光,並 由此實現易於加入雜質元素(硼)的優點。 通過上述步驟在各個半導體層中形成雜質區。 接下來,通過去除包含抗蝕材料的掩模4 4 5 a〜 4 4 5 c形成第一中間層絕緣膜4 6 1 。第一中間層絕緣 膜4 6 1用包含矽的絕緣膜,並通過利用等離子體C V D 工藝或濺射工藝形成,具有100〜200 nm的厚度。 在此實施例中,通過等離子體CVD工藝形成厚度爲 1 5 0 n m的氮氧化矽膜。自然地,第一中間層絕緣膜 4 6 1不局限於氮氧化矽膜,其他包含矽的絕緣膜也可以 用作單層或疊層結構。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 接下來,如圖1 0 A所示,進行使加入到各個半導體 層中的雜質元素活化的步驟。活化步驟通過利用熱退火爐 的熱退火工藝進行。熱退火工藝可以在氧濃度等於或小於 ppm、最好等於或小於〇 . lppm的400〜700 °C、典型的爲5 0 0〜5 5 0°C的氮氣氛中進行,並且在 此實施例中,通過在5 5 0 °C下4小時的熱處理進行活化 過程。另外,除了退火工藝之外、雷射退火工藝或迅速熱 退火工藝(RTA工藝)也可以採用。 另外,在此實施例,啓動過程的同時,在晶化步驟中 用作催化劑的鎳被收集到包含高濃度磷的雜質區4 2 3 a 、425a ' 426a 、446a 和 447a 中,並且主 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) -49- 523791 Α7 Β7 五、發明説明(47 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 要構成溝道形成區的半導體層中的鎳濃度降低。根據具有 以此方式製造的溝道形成區的T F T,截止電流値減小, 晶化性能優良,並且因此提供高場效應遷移率,可以實現 優異的電學特性。 另外,可以在形成第一中間層絕緣膜之前進行活化過 程。但是,如果採用的佈線材料在受熱時變脆弱,最好在 形成中間層絕緣膜(主要成份是矽的絕緣膜,如氮化矽膜 )之後進行活化過程,從而在此實施例中保護佈線。 另外,通過在包含3〜1 0 0%氫的氣氛中以3 0 0 〜5 5 0 Ό的溫度熱處理1〜1 2小時而進行半導體層的 氫化步驟。在此實施例中,在包含3 %的氫的氮氣氛中以 4 1 0 °C的溫度進行熱處理1小時。該步驟是通過包含在 中間層絕緣膜中的氫終止半導體層的懸空鍵的步驟。作爲 其他的氫化方式,可以進行等離子體氫化(利用通過等離 子體啓動的氫)。 另外,當雷射退火工藝用作活化過程時,最好在進行 氫化之後照射受激準分子雷射器或Y A G雷射器的雷射光 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 束。 接下來,在第一中間層絕緣膜4 6 1之上形成包括一 種無機絕緣材料或有機絕緣材料的第二中間層絕緣膜 4 6 2。在此實施例中,形成一種厚度爲1 . 6 μιη的丙烯 酸樹脂膜,並採用一種粘度爲1 〇〜1 〇 〇 〇 c ρ、最好 爲4 0〜2 0 〇 c ρ、在其表面形成有凸起和凹陷的膜。 在此實施例中,爲了避免反射鏡反射,通過在表面上 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) 一 -50- 523791 A7 B7 五、發明説明(48 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 形成帶有凸起和凹陷的第二中間層絕緣膜而在像素電極的 表面上形成凸起和凹陷部分。另外,爲了通過在像素電極 的表面上形成凸起和凹陷而達到光散射特性,可以在像素 電極以下的區域中形成凸起部分。在這種情況下,因爲用 同樣的光掩模形成T F T,所以可以不增加工藝數量地形 成凸起部分。注意到,凸起部分可以適當地設置在除襯底 上佈線和T F T部分的像素部分區域。因而,凸起和凹陷 部分沿形成在覆蓋凸起部分的絕緣膜表面上的凸起和凹陷 部分形成在像素電極的表面上。 另外,帶有平正面的膜可以用作第二中間層絕緣膜 4 6 2。在此情況下優選下列步驟。即形成像素電極之後 ,通過利用已知方法如噴沙法或鈾刻法的過程在表面上形 成凸起和凹陷部分。所以,因爲避免了反射鏡反射並且散 射了反射光,所以白度增大。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 然後,在驅動電路506中,形成與各個雜質區電連 結的佈線4 6 3至4 6 7。注意,通過對膜厚爲5 0 n m 的T i疊層膜以及厚度爲5 0 0 nm的合金膜(A 1和 T i的合金膜)形成圖型而形成那些佈線。 另外,在像素部分5 0 7中,形成像素電極4 7 0、 閘極佈線4 6 9和連接電極4 6 8 (圖1 0 B )。通過此 連接電極4 6 8,形成源佈線(雜質區4 4 3 b和第一導 電層4 4 9的疊層)和像素T F T之間的電連結。另外, 在閘極線4 6 9和像素T F T的柵電極之間形成電連結。 關於像素電極4 7 0,形成與像素T F T的漏區4 4 2的 本紙張尺度適财關家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) ~ '" -51 - 523791 A7 B7 五、發明説明(49 ) 電連結以及與用作形成儲存電容的電極之〜的半導體層 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 5 8的電連結。希望把具有高反射率的材料、如包含作 爲其主要成份的A 1或A g的膜、或其疊層膜用於像素電 極 4 7 0 。 所以,可以在同一的襯底上形成具有C Μ〇S電路的 驅動電路5 0 6和像素部分5 0 7,其中c Μ ◦ S電路由 η型溝道TFT 501、P型溝道TFT 502和η 型溝道T F Τ 5 0 3形成,像素部分5 〇 7具有一個像 素T F Τ 5 0 4和儲存電容5 0 5。結果完成有源矩陣 襯底。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
驅動電路5 0 6的η溝道型T F Τ 5 0 1有一個溝 道形成區4 2 3 c、一個與構成柵電極部分的第一導電層 428b重疊的低濃度雜質區(GOLD區)4 23b和 用作源區或漏區的高濃度雜質區4 2 3 a。通過電極 466連接η溝道型TFT 501而形成CMOS電路 的P溝道型TFT 502有一個溝道形成區446d ' 形成在柵電極外側的雜質區4 4 6 b、4 4 6 c和用作源 區或漏區的高濃度雜質區4 4 6 a。η溝道型TFT 5 0 3有一個溝道形成區4 2 5 c、一個與包括部分柵電 極的第一導電層4 3 0 a重疊的低濃度雜質區4 2 5 ( G〇L D區)和一個用作源區或漏區的高濃度雜質區 4 2 5 a 〇 像素部分的像素T F T 5 0 4包括一個溝道形成® 4 2 6 c,一個形成在柵電極外側的低濃度雜質區 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) -52- 523791 A7 B7 五、發明説明(50 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 2 6 b ( L D D區)和用作源區或漏區的高濃度雜質區 4 2 6 a。此外,把授予p型電導的雜質元素加入到用作 儲存電容5 0 5的電極之一的各個半導體層4 4 7 a、 447b中。儲存電容505由電極(438和438b 的疊層)和利用絕緣膜4 4 4作爲介電部件的半導體層 447 a〜447 c形成。 另外,在本實施例的像素結構中,像素電極的端部通 過將其佈置成與源佈線重疊而形成,使得像素電極之間的 間隙遮擋光,無需使用黑色矩陣。 在本實施例中製造的有源矩陣襯底的像素部分的頂視 圖示於圖1 1 。注意,圖7〜1 0中的對應部件用相同的 標號表示。圖1 〇中的虛線A - A,對應於沿圖1 1中的 線A — A ’取的截面圖。圖1 〇中的虛線b — B,對應於 沿圖1 1中的線B — B ’取的截面圖。 此實施例可以通過與實施例1〜3的自由組合來進行 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 〔實施例5〕 在此實施例中,描述利用本發明製造作爲一種發光裝 置的E L (電致發光)顯示器的實例。 在此說明書中,發光裝置是一個把發光元件包圍在襯 底和覆蓋材料之間的顯示板和把I C安裝在顯示板上的顯 示模組的統稱。發光元件有一個包含有機化合物材料的發 光層,它可以獲得通過外加電場、陽極層和陰極層産生的 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -53- 523791 Α7 Β7 五、發明説明(51 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 電致發光。另外,在有機化合物的發光中,有從單激發態 返回到基態的發光(熒光)以及從三重激發態返回到基態 的發光(磷光)。兩種發光中的任意一種或兩種都包含。 在圖13中,利用圖13中的η溝道型TFT 5 0 3 形成設置在襯底7 0 0上的開關T F T 6 0 3。因而, 此結構可以參閱對η溝道型T F T 5 0 3的描述。 注意,在此實施例中採用形成有兩溝道形成區的雙柵 結構。但是,也可以採用形成有一個溝道形成區的單栅結 構,或形成有三個溝道形成區的三柵結構。 利用圖1 3中的C Μ〇S電路形成設置在襯底7 0 0 上的驅動電路。所以,此結構可以參閱對η溝道型T F Τ 5〇1和ρ溝道型TFT 502的描述。注意,在此實 施例中,採用的是單柵結構。但是,也可以採用雙柵結構 或三柵結構。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 另外,佈線7 0 1和7 0 3用作C Μ〇S電路的源極 導線,佈線7 0 2用作汲極導線。佈線7 〇 4用作電連結 源極導線7 0 8和開關T F Τ的源極區的導線。佈線 7 0 5用作電連結汲極導線7 0 9和開關T F Τ的汲極區 的導線。 注意,利用圖1 3中的Ρ溝道型T F Τ 5 0 2形成 電流受控的T F Τ 6 0 4。所以,此結構可以參閱Ρ溝 道型T F Τ 5 0 2的描述。注意到,在此實施例中採用 的是單柵結構。但是也可以採用雙柵結構或三柵結構。 另外,佈線7 0 6是電流受控T F Τ的源極導線(對 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格{ 210Χ297公釐) -54- 523791 A7 ___ B7 五、發明説明(52 ) 應於電流供給線)。標號7 0 7表示一個通過與電流受控 T F T的像素電極重疊而與像素電極7 1 0電連結的電極 〇 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 注意,標號7 1 〇表示由透明導電膜製成的像素電極 (E L元件的陽極)。作爲透明導電膜,可以使用氧化銦 和氧化錫的化合物、氧化銦和氧化鋅的化合物、氧化鋅、 氧化錫或氧化銦。另外,可以使用加入鎵的透明導電膜。 在形成上述佈線之前在水平中間層絕緣膜上形成像素電極 7 1 0。在此實施例中,利用樹脂製成的水平膜7 1 1在 T F T中使一個臺階水平是非常重要的。因爲後來形成的 E L層非常薄,所以會由於臺階而出現發光不足的情況。 所以,爲了形成盡可能水平的E L層,希望在形成像素電 . 極7 1 0之前使臺階水平。 形成佈線7 0 1至7 0 7之後,形成如圖1 3所示的 斜坡7 1 2。斜坡7 1 2可以通過對包含矽或有機樹脂膜 的厚度爲1 0 0〜4 0 0 n m的絕緣膜作圖型而形成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 注意,因爲斜坡7 1 2是絕緣膜,所以需要注意在膜 形成當中元件的電介質的擊穿。在此實施例中,把碳顆粒 或金屬顆粒加入到絕緣膜中以減小電阻率,其中絕緣膜是 一種斜坡7 1 2的材料。由此抑制靜電的産生。此處,可 以把碳顆粒或金屬顆粒的加入量控制成電阻率爲1 X 1〇6 〜lx 1 012Ωγπ (最好是 lx 1 〇8 〜lx 1 〇10Qm) 。在像素電極7 1 0上形成一個EL層7 1 3。注意,在 圖1 3中僅示出了一個像素。但是,在本實施例中,形成 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -55- 523791 A7 B7 五、發明説明(53 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 對應於R (紅)、G (綠)和B (蘭)各種顔色的e L層 。另外,在本實施例中,通過蒸發法形成低分子有機E L 材料。具體地說,把厚度爲2 〇 n m的 花青銅( C u P c )膜設置爲一個空穴注入層,把厚度爲7 〇 nm 的三一 8 - 啉醇酯鋁絡合物(A 1 q 3 )作爲發光層。由 此形成這些膜的疊層結構。發光顔色可以通過加入熒光色 素如 吖丁酮、二苯嵌苯或D C Μ 1至A 1 q 3。 注意,以上實例是可以用作E L層的有機E L材料的 實例,不必局限於這些實例。E L層(導致發光並使載流 子移動以用於發光的層)可以通過自由組合光發射層和電 荷輸運層或電荷注入層而形成。例如,在本實施例中,雖 然示出的是低分子有機E L材料被用作e L層的實例,但 也可以使用聚合物有機E L材料。另外,可以把諸如碳化 矽的無機材料用作電荷輸運層或電荷注入層。可以把一種 公知的材料用作有機E L材料和無機材料。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 接下來,把由導體膜製成的陰極7 1 4設置到E 1層 7 1 3上。在此實施例的情況下,鋁和鋰的合金膜用作導 電膜。當然,也可以使用一種公知的M g A g膜(鎂和銀 的合金膜)。作爲陰極材料,可以使用由屬於周期表中1 族或2族兀素製成的導電膜,或是加入了這些元素的導電 膜。 此陰極7 1 4形成時,也就完成了 E L元件7 1 5。 注意,.在此完成的E L元件7 1 5代表一個由像素電極( 陽極)710、EL層713和陰極714形成的電容。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -- -56- 523791 A7 B7 五、發明説明(54) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 提供一個鈍化膜7 1 6從而完全覆蓋E L元件7 1 5 是有效的。作爲鈍化膜7 1 6,採用包含碳膜、氮化矽膜 或氮氧化矽膜的單層絕緣膜,或與絕緣膜結合的疊層。 此處優選具有良好覆蓋度的膜作爲鈍化膜,採用碳膜 、尤其是DLC (類金剛石碳)膜有效。因爲DLC膜可 以在室溫至1 0 0 °C下形成,所以可以很容易地在E L層 7 1 3上以較低的耐熱性形成。另外,因爲D L C膜具有 較高的阻氧效果,所以可以抑制E L層7 1 3的氧化。所 以,可以避免下列密封過程中E L層7 1 3的氧化。 另外,在鈍化膜7 1 6上設置一種密封元件7 1 7, 並再把一個覆蓋元件7 1 8粘結到密封元件7 1 7上。可 以把紫外線固化樹脂用作密封元件7 1 7,提供一種具有 .吸濕效果的材料或一種具有抑制內部氧化效果的材料是有 效的。另外,在此實施例中,把一種碳膜(最好是類金剛 石碳膜)形成在玻璃襯底、石英襯底或塑膠襯底(包括塑 膠膜)的兩表面的元件用作覆蓋元件7 1 8。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 由此完成如圖1 3所示的E L顯示裝置。注意,斜坡 7 1 2形成後,繼續進行處理過程直到利用多室系統(或 一個聯機系統)的膜形成裝置形成鈍化膜7 1 6而不暴露 於空氣。另外,接著處理直到可以繼續進行覆蓋膜7 1 8 的粘結過程而不暴露於空氣。 由此在絕緣體5 0 1上形成η溝道T F T 6 0 1和 6〇2、開關T F Τ ( η溝道T F Τ ) 6 0 3和電流控制 TFT (η溝道TFT) 604,其中塑膠襯底作爲基底 I紙張尺度適财關家縣(CNS ) A4規格(210X297公釐) — -57- 523791 A7 B7___ 五、發明説明(55 ) 。至此,製造過程中需要的掩模數小於一般有源矩陣E L 顯示器中需要的掩模數。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 即,T F T的製造過程被大大地簡化,並且由此可以 實現産量的提高和製造成本的降低。 另外,如圖1 3所示,當提供絕緣膜通過跟柵電極重 疊的雜質區時,可以形成η溝道型T F T,此T F T由於 熱載流子效應而具有較高的抗熱衰變性。由此實現高可靠 性的E L顯示器。 在此實施例中,只展示了像素部分和驅動電路的結構 。但是,根據本實施例的製造工藝,可以進一步在相同的 絕緣體上形成諸如信號分離電路、D / Α轉換器、運算放 大器和γ校正電路的邏輯電路。還可以形成記憶體和微處理 器。 下面將利用圖1 4 Α和1 4 Β描述在用於保護E L元 件的密封(塡料)過程之後的本實施例的E L發光裝置。 注意,如果需要,採用與圖1 3中相同的標號。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖1 4 A是E L元件密封後的狀態頂視圖,圖1 4 B 是沿圖1 4 A中A - A ’線的截面圖。由虛線表示的標號 8 0 1表示電源一端的驅動電路,標號8 0 6表示像素部 分,標號8 0 7表示閘極端驅動電路。另外,標號9 0 1 表示覆蓋元件,標號9 0 2表示第一密封元件,標號 9 0 3表示第二密封元件。密封元件9 0 7設置在第一密 封元件9 0 2包圍的內部。 注意,標號9 0 4表示一條用於傳遞輸入到源極驅動 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) ~ ' -58- 523791 Α7 Β7 五、發明説明(56 ) 電路8 0 1和閘極驅動電路8 0 7的信號的導線。佈線 9 0 4從作爲外部輸入端的F P C (撓性印刷電路) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 9 0 5接收視頻信號和時鐘信號。在圖1 4 A中,雖然只 顯示了 F P C,但可以把印刷佈線板(P W B )連結到 F P C。本說明書中的E L顯示器不僅包括E L顯示器的 主體,而且包括連結FPC或PWB的EL顯示器。 接下來將利用圖1 4 B描述截面結構。像素部分 8 0 6和閘極端驅動電路8 0 7形成在襯底7 0 0之上。 像素部分8 0 6由多個像素形成,每個像素有一個與 TFT 6 0 4的汲極區電連結的和電流控制T F T 6 〇 4像素電極7 1 0。另外,利用C Μ〇S電路形成閘 極端驅動電路8 0 7,其中η溝道型T F Τ 6 0 1和ρ 溝道型T F Τ 6 0 2彼此組合(見圖1 5 )。 ‘ 像素電極7 1 1 0起著E L元件陽極的作用。另外, 在像素電極7 1 0的兩端形成斜坡7 1 2。E L元件的 EL層713和陰極714形成在像素電極710上。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 陰極7 1 4也起著與所有像素公共佈線的作用,並且 經連結佈線9 0 4與F P C 9 0 5電連結。另外,包括 在像素部分8 0 6和閘極端驅動電路8 0 7中的所有元件 被陰極7 1 4和鈍化膜5 6 7覆蓋。 另外,覆蓋元件9 0 1通過第一密封元件9 0 2粘結 到已製成的襯底7 0 0。注意,爲了保持覆蓋元件9 0 1 和E L元件之間的間隙,設置一個由樹脂膜製成的隔離物 。然後,用密封元件9 0 7塡充第一密封元件9 0 2的內 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210 X 297公釐) 59- 523791 A7 五、發明説明(57 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 部。注意,最好用環氧樹脂作爲第一密封元件9 〇 2和密 封兀件9 0 7。另外,希望第一密封元件9 〇 2是一種濕 氣和氧盡可能不能透過的材料。另外,在密封元件9 〇 7 中還可以包含一種具有吸濕效果的材料或具有抑制氧化效 果的材料。 設置用於覆蓋E L元件的密封元件也用作一種把覆蓋 元件9 0 1粘結到所得襯底7 0 0上的粘結劑。另外,在 此貫施例中,F R P (玻璃纖維增強塑膠)、p v ρ (聚 氟乙烯)、聚酯薄膜、聚酯纖維或丙烯酸纖維可以用作組 成覆蓋元件9 0 1的塑膠襯底9 0 1 a。 另外,利用密封元件9 0 7粘結覆蓋元件9 0 1之後 ,設置第二密封元件9 0 3以覆蓋密封元件9 0 7的側表 面(暴露的表面)。在第二密封元件9 0 3中,可以使用 與第一密封元件9 0 2相同的材料。 通過用密封元件9 0 7以上述結構密封E L元件, 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 EL元件可以完全與外界遮擋開,並且可以避免某些物質 (如濕氣或氧)的滲入,這些物質會由於氧化E L層而加 速E L層的退化。由此獲得具有高可靠性的e L顯示器。 在通過上述步驟製造的發光裝置的半導體膜上,照射 表面或其附近的干涉減少,並且可以通過能量分佈均句性 提高的雷射光束實現足夠的操作性和可靠性。以此方式製 造的液晶顯示器可以用作各種電子設備的顯示部分。 本實施例可以與實施例1〜4自由組合。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -60- 523791 A7 B7_ 五、發明説明(58 ) 〔實施例6〕 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在本實施例中,將對下列由實施例4中制得的有源矩 陣襯底製造反射式液晶顯示器的步驟給予解釋。圖1 2用 於此解釋。 首先,根據實施例4,提供一種處於圖1 〇 B狀態的 有源矩陣襯底,並且之後在圖1 Ο B的有源矩陣襯底之上 、至少在像素電極4 7 0之上形成一個對準膜4 7 1,並 進行摩擦處理。另外,在此實施例中,在形成對準4 7 1 之前,通過給諸如丙烯酸樹脂膜的有機樹脂膜上形成圖型 而在理想的位置形成柱狀隔離物4 8 0,以便保持襯底之 間的間隙。另外,代替柱狀隔離物,可以把球狀隔離物散 佈在襯底的整個表面上。 接下來,製備相對的襯底4 7 2。隨後形成彩色層 4 7 3和4 7 4以及扁平膜4 7 5。通過重疊紅色彩色層 4 7 3和藍色彩色層4 7 4而形成擋光部分。另外,擋光 部分可以通過重疊紅色彩色層和綠色彩色層而形成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在此實施例中,採用實施例4所示的襯底。因此,在 展示實施例4的像素部分頂視圖的圖1 1中,需要至少遮 擋閘極線4 6 9和像素電極4 7 0之間的間隙、閘極佈線 4 6 9和連結電極4 6 8之間的間隙以及連結電極4 6 8 和像素電極4 7 0之間的間隙。在此實施例中,把各個彩 色層佈置成擋光部分粘貼到其上,其中擋光部分通過層疊 被遮擋的重疊位置的彩色層和相對的襯底構成。 加工步驟數可以通過由以此方式層疊彩色層構成的擋 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -61 - 523791 A7 _____B7 五、發明説明(59 ) 光部分遮擋各個像素間的間隙而不形成諸如黑色掩模的擋 光層而減少。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 接下來,至少在像素部分的扁平膜4 7 5上形成由透 明導電膜構成的反電極4 7 6,在相對襯底的整個面上形 成對準膜4 7 7並進行摩擦處理。 另外,通過密封元件4 7 8把由像素部分和驅動電路 形成的有源矩陣襯底和相對的襯底粘貼到一起。密封元件 4 7 8與塡充物混合,並通過塡充物和裝置隔離物把兩片 襯底以均勻的間隔粘貼到一起。之後,在兩襯底之間的間 隔中注入液晶材料4 7 9並通過密封劑(未示出)完全密 封。可以用一種公知的液晶材料作爲液晶材料4 7 9。通 過這種方式完成圖1 2所示的反射式液晶顯示裝置。另外 ,如果需要,可以把有源矩陣襯底或相對的襯底劃分成所 需的形狀。另外,把偏振片(未示出)只粘貼到相對的襯 底。另外,利用公知的技術粘貼F P C。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在通過上述步驟製造的液晶顯示器的半導體膜上,照 射表面或其附近的干涉減少,並且可以通過能量分佈均勻 性提高的雷射光束實現足夠的操作性和可靠性。以此方式 製造的液晶顯示器可以用作各種電子設備的顯示部分。 本實施例可以與實施例1〜4自由組合。 〔實施例7〕 通過進行本發明而形成的C Μ ◦ S電路和像素部分可 以用在各種光電裝置(有源矩陣型液晶顯示器、有源矩陣 I紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) ' -62- 523791 A7 B7 五、發明説明(60 ) E C顯不器和有源矩陣e l顯示器)中。即本發明可以用 到所有把這些電光裝置結合用作顯示部分的電子設備中。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 可以用於下列這些電子設備:攝像機、數位照相機、 投影儀(背投或前投)、頭置顯示器(護目鏡型顯示器) 汽車導航系統、汽車立體照相機、個人電腦、攜帶型資 訊終端(如移動電腦、蜂窩電話和電子書)等。在圖
15A 〜15F、圖 16A 〜16D 和圖 17A 〜17C 中不出了一些這樣的例子。 圖1 5A表示一個由主體3 0 0 1、圖像輸入部分 3 0 0 2、顯示部分3〇0 3和鍵盤3 0 0 4組成的個人 電腦。本發明可以應用到圖像輸入部分3 0 0 2、顯示部 分3 0 0 3和其他的信號控制電路。 圖15B表示一個由主體3101、顯示部分 3 1〇2 、音頻輸入部分3 1〇3 、操作開關3 1〇4 、 電池3 1 0 5和圖像接收部分3 1 0 6組成的攝像機。本 發明可以應用於顯示部分3 1 0 2和其他的信號控制電路 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖1 5 C表示一個由主體3 2 0 1、照相部分 3 2 0 2、圖像接收部分3 2 0 3、工作開關3 2 0 4和 顯示部分3 2 0 5組成的可移動電腦。本發明可以應用於 顯示部分3 2 0 5和其他的信號控制電路。 圖1 5 D表示一種由主體3 3 0 1、·顯示部分 3 3 0 2和支架部分3 3 0 3組成的護目鏡式顯示器。本 發明可應用於顯示部分3 3 0 2和其他的信號控制電路。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(21〇 X 297公釐) -63- 523791 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(61 ) 圖1 5 E表示一種使用存儲程式的記錄媒體(以下稱 作記錄媒體)的播放機,它由主體部分3 4 0 1、顯示部 分3402、揚聲器部分3403、記錄媒體3404和 工作開關3 4 0 5組成。D V D (數位多用盤)、C D等 用作記錄媒體,使得播放器能夠欣賞音樂和電影並且播放 遊戲或上網。本發明可以應用於顯示部分3 4 0 2和其他 的信號控制電路。 圖1 5 F表示一種由主體部分3 5 0 1、顯示部分 3 5〇2 、眼睛件部分3 5〇3 、工作開關3 5 0 4和圖 像接收部分(圖中未示出)組成的數位照相機。本發明可 以應用於顯示部分3 5 0 2和其他的信號控制電路。 圖1 6A表示一種由投影單元3 6 0 1、顯示幕 3 6 0 2等組成的前投式投影儀。本發明可以應用於液晶 顯示器3 8 0 8和其他的信號控制電路,其中液晶顯示器 是投影裝置3 6 0 1的一個組成部分。 圖16B表示一種由主體3701、投影裝置 3 7 0 2、反射鏡3 7〇3、顯示幕3 7 0 4等組成的背 投式投影儀。本發明可以應用於液晶顯示器3 8 0 8和其 他的信號控制電路,其中液晶顯示器是投影裝置3 7 ◦ 2 的一個組成部分。 圖1 6 C中所示的是分別示於圖1 6 A和1 6 B中的 投影單元3 6 0 1和3 7 0 2的結構實例。投影單元 36 0 1和37 0 2均由一個光源光學系統3801 、反 射鏡3802和3804〜3806、二色反射鏡 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝·
、1T -64- 523791 A7 B7 五、發明説明(62 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 3 8〇3 、稜鏡3 8〇7 、液晶顯示器3 8 0 8 、相差乎反 3 8 0 9和投影光學系統3 8 1 0組成。投影光學系統 3 8 1 0由一個包括投影透鏡的光學系統構成。本實g 中示出的是一個三板系統的例子,但沒有特別的限制。w 如,單板系統的光學系統也是可以接受的。另外,操作# 可以在圖1 6 C中箭頭所示的光路之內適當地設置光$$ 統,如光學透鏡、偏振膜、調節相位差的膜和紅外膜。 另外,圖1 6 D表示圖1 6 C中光源光學系統 3 8 0 1的結構實例。在本實施例中,光源光學系統 2801由一個反射器381 1、一個光源3812、一 個透鏡陣列3 8 1 3和3 8 1 4、一個偏振轉換元件 3 8 1 5和一個會聚透鏡3 8 1 6組成。注意,圖1 6 D 中示出的光源光學系統是一個實例,它並不局限於所示的 結構。例如,操作者可以適當地設置光學系統,如光學透 鏡、偏振膜、調節相位差的膜和紅外膜。 圖1 6 A〜1 6 D中示出的投影儀表不透明型光電裝 置,不是反射型電光裝置的例子。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖1 7 A表示一個由主體部分3 9 0 1、音頻輸出部 分3902、音頻輸入部分3903、顯示部分3904 、工作開關3 9 0 5和天線3 9 0 6等組成的蜂窩電話。 本發明可以應用於音頻輸出部分3 9 0 2、音頻輸入部分 3 9 0 3、顯示部分3 9 0 4和其他的信號控制電路。 圖1 7 B表示一個由主體部分4 0 0 1、顯示部分 4 0 0 2、4 0 0 3、記錄媒體4 0 〇 4、工作開關 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(21〇><297公釐) -65- 523791 A7 B7 五、發明説明(63 ) 4 0 0 5和天線4 0 0 6組成的可移動書籍(電子書籍) 。本發明可應用於到顯示部分4 〇 〇 2、4 0 0 3和其他 的信號控制電路。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖1 7 C表示一個由主體部分4 1 〇 1、支撐台座 4 1 0 2和顯示部分4 1 0 3等組成的顯示器。本發明可 以應用於顯示部分4 1 0 3。在製造大螢幕的情況下尤其 顯出其優點,並且適於對角線大於或等於1 〇英寸(尤其 是大於或等於3 0英寸)的顯示器。 因此,本發明的應用範圍非常寬,它可以應用到所有 領域的電子設備中。另外,本實施例的電子設備可以通過 採用實'施例1〜6的任一組合來實現。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如果本發明應用於常規使用的光學系統中,具有相干 性的雷射光束能量分佈的均勻性可以通過減小雷射光束的 相干性而顯著地提高。如果把本說明書中描述的發明與以 具有高相干性的Y A G雷射器爲代表的固體雷射器相結合 ,用於進行晶化半導體膜的工藝,則可望顯著地降低製造 成本。另外,在電光裝置和通過把T F T製作在所得的半 導體膜上並通過利用T F T而製成的半導體裝置可以實現 適當的工作特性和足夠高的可靠性,其中這種半導體裝置 的典型代表是有源矩陣型液晶顯示器。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) -66 -
Claims (1)
- 523791 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 . 一種處理雷射光束的方法,包括以下步驟: 在垂直於雷射光束行進方向的第一方向上把雷射光束 分成兩束,兩雷射光束具有彼此獨立的偏振方向; 在照射平面上或其附近把兩雷射光束合倂成一束; 在垂直於雷射光束行進方向並垂直於第一方向的第二 方向上把雷射光束分成多束,多束雷射光束具有彼此不同 的光程;和 在照射平面上或其附近把多個雷射光束合倂成一束。 2 . —種處理雷射光束的方法,包括以下步驟:' 在垂直於雷射光束行進方向的第一方向上把雷射光束 分成兩束,兩雷射光束具有彼此相垂直的偏振方向; 在照射平面上或其附近把在第一方向分開的兩雷射光 束合倂成一束; 在垂直於雷射光束行進方向並垂直於第一方向的第二· 方向上把雷射光束分成多束,多束雷射光束具有彼此不同 的光程;和 在照射平面上或其附近把多個雷射光束合倂成一束。 3 . —種處理線性雷射光束的方法,包括以下步驟: 在垂直於雷射光束行進方向的第一方向上把雷射光束 分成兩束,兩雷射光束具有彼此相垂直的偏振方向; 在照射平面上或其附近把在第一方向分開的兩雷射光 束合倂成一束,使得線性雷射光束在短尺寸方向的能量均 句分佈; 在垂直於雷射光束行進方向並垂直於第一方向的第二 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 晒 -67- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 、言 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 523791 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 方向上把雷射光束分成多束,多束雷射光束具有彼此不同 的光程;和 在照射平面上或其附近把多個雷射光束合倂成一束, 使得線性雷射光束在長尺寸方向的能量均勻分佈。 4 . 一種處理雷射光束的方法,包括以下步驟: 在垂直於雷射光束行進方向的第一方向上把雷射光束 分成兩束,兩雷射光束具有彼此獨立的圓偏振方向; 在照射平面上或其附近把在第一方向分開的兩雷射光 束合倂成一束;、 在垂直於雷射光束行進方向並垂直於第一方向的第二 方向上把雷射光束分成多束,多束雷射光束具有彼此不同 的光程;和 在照射平面上或其附近把多個雷射光束合倂成一束。 5 . —種處理雷射光束的方法,包括以下步驟: 在垂直於雷射光束行進方向的第一方向上把雷射光束 分成兩束,兩雷射光束具有彼此獨立的圓偏振方向; 在照射平面上或其附近把在第一方向分開的兩雷射光 束合倂成一束,使得線性雷射光束在短尺寸方向的能量均 句分佈; 在垂直於雷射光束行進方向並垂直於第一方向的第二 方向上把雷射光束分成多束,多束雷射光束具有彼此不同 的光程;和 在照射平面上或其附近把多個雷射光束合倂成一束, 使得線性雷射光束的能量在長尺寸方向均勻分佈。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -----.—— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製-68- 523791 A8 B8 C8 D8 夂、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 6 .如申請專利範圍第1項所述的方法,其中把雷射 光束分成兩束具有彼此相獨立的偏振方向的雷射光束的步 驟是利用至少一個λ / 2片來進行。 7 ·如申請專利範圍第2或3項所述的方法,其中把 雷射光束分成兩束具有彼此相垂直偏振方向的雷射光束的 步驟是利用至少一個λ/ 2片來進行。 8 ·如申請專利範圍第4或5項所述的方法,其中把 雷射光束分成兩束具有彼此獨立圓偏振方向的雷射光束的 步驟可以包括利用一個λ/ 2板進行。 , 9 _如申請專利範圍第1至5項之任意一項所述的方 法,其中通過至少利用一個對雷射光束有高透射率的物塊 形成彼此具有不同光程的多個雷射光束。 1 〇 .如申請專利範圍第1至5項之任意一項所述的 方法,其中至少利用一個F數爲2 0或更大的柱狀透鐃進 行所述的把雷射光束分成多個雷射光束的步驟。 1 1 .如申請專利範圍第1至5項之任意一項所述的 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 方法,其中利用一個F數爲2 0或更大的柱狀透鏡進行所 述的合倂多個雷射光束的步驟。 1 2 .如申請專利範圍第1至5項之任意一項所述的 方法,其中雷射光束包括從Y A G雷射器、γ V〇4雷射器 和Y L F雷射益中發出的雷射光束中選出的—*種或多種雷 射。 1 3 . —種雷射照射裝置,該裝置包括: 一個用於形成具有相干性的雷射光束的雷射振盪器; 本紙張尺度適用中國國家標隼(CNS ) A4規格(210X297公釐) -69- 523791 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在垂直於雷射光束行進方向的第一方向上把雷射光束 分成兩束的裝置,所分開的兩雷射光束具有彼此獨立的偏 振方向; 在照射平面上或其附近把兩雷射光束合倂成一束的裝 置, 在垂直於雷射光束行進方向並垂直於第一方向的第二 方向上把雷射光束分成多束的裝置,多束雷射光束具有彼 此不同的光程;和 在照射平面上或其附近把多個雷射光束合倂成一束的 裝置。 1 4 . 一種雷射照射裝置,該裝置包括: 用於形成具有相干性的線偏振雷射光束的雷射振盪器 用於在垂直於雷射光束行進方向的第一方向上把雷射· 光束分成兩束的裝置,分開的兩雷射光束具有彼此相垂直 的偏振方向; 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 用於在照射平面上或其附近把在第一方向上分開的兩 雷射光束合倂成一束的裝置; 用於在垂直於雷射光束行進方向並垂直於第一方向的 第二方向上把雷射光束分成多束的裝置; 在垂直於雷射光束行進方向並垂直於第一方向的第二 方向上把雷射光束分成多束,多束雷射光束具有彼此不同 的光程;和 用於在照射平面上或其附近把多個雷射光束合倂成一 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐)" -70- 523791 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 束的裝置。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 5 · —種用於形成沿照射平面或其附近分佈的線性 雷射光束的雷射照射裝置,該裝置包括: 一個用於形成具有相干性的線偏振雷射光束的雷射振 盪器; 用於在垂直於雷射光束行進方向的第一方向上把雷射 光束分成兩束的裝置,兩雷射光束具有彼此相垂直的偏振 方向; 用於在照射平面上或其附近把在第一方向上分開'的兩 雷射光束合倂成一束的裝置,使得線性雷射光束在短尺寸 方向上的能量均勻分佈; 用於在垂直於雷射光束行進方向並垂直於第一方向的 第一方向上把雷射光束分成多束的裝置,多束雷射光束具 有彼此不同的光程;和 用於在照射平面上或其附近把多個雷射光束合倂成一 束的裝置,使得線性雷射光束在長尺寸方向上的能量均句 分佈。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 6 · —種雷射照射裝置,該裝置包括: 一個用於形成具有相干性的圓偏振雷射光束的雷射振 邊器; 用於在垂直於雷射光束行進方向的第一方向上把雷射 光束分成兩束的裝置,兩雷射光束具有彼此獨立的圓偏振 方向; 用於在照射平面上或其附近把在第一方向上分開的兩 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -71 - 523791 A8 B8 C8 D8 ★、申請專利範圍 雷射光束合倂成一束的裝置; 在垂直於雷射光束行進方向並垂直於第一方向的第二 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 方向上把雷射光束分成多束,多束雷射光束具有彼此不同 的光程;和 用於在照射平面上或其附近把多個雷射光束合倂成一 束的裝置。 1 7 · —種用於形成沿照射平面或其附近分佈的線性 雷射光束的雷射照射裝置,該裝置包括: 一個用於形成具有相干性的圓偏振雷射光束的雷·射振 盪器; 用於在垂直於雷射光束行進方向的第一方向上把雷射 光束分成兩束的裝置,兩雷射光束具有彼此獨立的圓偏振 方向; 用於在照射平面上或其附近把在第一方向上分開的兩. 雷射光束合倂成一束的裝置,使得線性雷射光束在短尺寸 方向上的能量均勻分佈; 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 用於在垂直於雷射光束行進方向並垂直於第一方向的 第二方向上把雷射光束分成多束的裝置,多束雷射光束具 有彼此不同的光程;和 用於照射平面上或其附近把多個雷射光束合倂成一束 的裝置,使得線性雷射光束在長尺寸方向上的能量均勻分 佈。 1 8 .如申請專利範圍第1 3項所述的雷射照射裝置 ,其中用於把雷射光束分成具有彼此獨立偏振方向的兩雷 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -72- 523791 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 射光束的裝置至少包括一個λ/ 2片。 1 9 ·如申請專利範圍第1 4或1 5項所述的雷射照 射裝置,其中用於把雷射光束分成具有彼此相垂直偏振方 向的兩雷射光束的裝置包括一個λ/ 2片。 2 0 .如申請專利範圍第1 6或1 7項所述的雷射照 射裝置,其中用於把雷射光束分成具有彼此獨立圓偏振方 向的兩雷射光束的裝置包括一個λ/ 2片。 2 1 ·如申§靑專利範圍第1 3至1 7項之任意一項所 述的雷射照射裝置,其中所述的用於形成對應於多個雷射 光束的不同光程的裝置包括一個對雷射光束有高透射率的 物塊。 2 2 ·如申請專利範圍第1 3至1 7項之任意一項所 述的雷射照射裝置,其中所述的雷射振盪器包括γ A G雷 射器、Y V〇4雷射器和Y L F雷射器中的任意一種或多種· 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 3 .如申§靑專利朝圍第1 3至1 7項之任葸一項所 述的雷射照射裝置,其中所述的用於把雷射光束分成多束 的裝置包括一個具有F數爲2 0或更大的柱狀透鏡。 2 4 ·如申請專利範圍第1 3至1 7項之任意一項所 述的雷射照射裝置,其中所述的用於合倂多束雷射光束的 裝置包括一個具有F數爲2 0或更大的柱狀透鏡。 2 5 · —種製造半導體裝置的方法,包括以下步驟: 在襯底上形成一個半導體膜; 用線性雷射光束照射所述的半導體膜;和 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -73- 523791 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 其中,形成線所述性雷射光束的步驟包括: 振盪具有相干性的雷射光束; 在垂直於雷射光束行進方向的第一方向上把雷射光束 分成兩束,分開的兩雷射光束具有彼此獨立的偏振方向; 在照射平面上或其附近把兩雷射光束合倂成一束; 在垂直於雷射光束行進方向並垂直於第一方向的第二 方向上把雷射光束分成多束;和 在照射平面上或其附近把多個雷射光束合倂成一束, 從而形成具有平行於第二方向的長尺寸方向的線性雷射光 束。 2 6 .如申請專利範圍第2 5項所述的方法,其中選 自YAG雷射器、YV〇4雷射器和YLF雷射器中的一種 或多種雷射光束用作所述的雷射光束。 2 7 .如申請專利範圍第2 5項所述的方法,其中所· 述的線性雷射光束通過利用F數爲2 〇或更大的柱狀透鏡 形成。 2 8 ·如申請專利範圍第2 5項所述的方法,其中把 所述的半導體裝置結合到包括個人電腦、攝像機、移動電 腦、護目鏡型顯示器、播放機、數位照相機、前投式投影 儀、背投式投影儀、蜂窩電話 '可移動書籍和顯示器的電 子設備中。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) ------------I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、言 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -74 -
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