JP4579217B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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本発明はレーザ光（レーザビーム）の照射方法およびそれを行うためのレーザ照射装置（レーザと該レーザから出力されるレーザ光（レーザビーム）を被照射体まで導くための光学系を含む装置）に関する。また、レーザ光（レーザビーム）の照射を工程に含んで作製された半導体装置の作製方法に関する。なお、ここでいう半導体装置には、液晶表示装置や発光装置等の電気光学装置及び該電気光学装置を部品として含む電子装置も含まれるものとする。 The present invention relates to a method for irradiating a laser beam (laser beam) and a laser irradiation apparatus for performing the method (an apparatus including a laser and an optical system for guiding a laser beam (laser beam) output from the laser to an irradiated object). About. Further, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device manufactured by including laser beam (laser beam) irradiation in a process. Note that the semiconductor device here includes an electro-optical device such as a liquid crystal display device and a light-emitting device and an electronic device including the electro-optical device as a component.
近年、ガラス等の絶縁基板上に形成された半導体膜に対し、レーザアニールを施して、結晶化させたり、結晶性を向上させ結晶性半導体膜を得たり、不純物元素の活性化を行う技術が広く研究されている。なお、本明細書中において、結晶性半導体膜とは、結晶化領域が存在する半導体膜のことを言い、全面が結晶化している半導体膜も含む。 In recent years, a technique for performing laser annealing on a semiconductor film formed on an insulating substrate such as glass to crystallize, improving crystallinity to obtain a crystalline semiconductor film, or activating an impurity element has been developed. Has been extensively studied. Note that in this specification, a crystalline semiconductor film refers to a semiconductor film in which a crystallized region exists, and includes a semiconductor film in which the entire surface is crystallized.
エキシマレーザ等のパルスレーザ光（レーザビーム）を、被照射面において、数ｃｍ角の四角いスポットや、長さ１００ｍｍ以上の線状となるように光学系にて成形し、レーザ光（レーザビーム）を移動させて(あるいはレーザ光（レーザビーム）の照射位置を被照射面に対し相対的に移動させて)アニールを行う方法が生産性が高く工業的に優れている。また、ここでいう「線状」は、厳密な意味で「線」を意味しているのではなく、アスペクト比の大きい長方形（もしくは長楕円形）を意味する。例えば、アスペクト比が１０以上（好ましくは１００〜１００００）のもの指す。なお、線状とするのは被照射体に対して十分なアニールを行うためのエネルギー密度を確保するためであり、矩形状や面状であっても被照射体に対して十分なアニールを行えるのであれば構わない。現状で１５Ｊ／パルスのエキシマレーザが市販されており、将来的には面状のレーザ光（レーザビーム）を用いてレーザアニールを行う可能性もある。 A pulse laser beam (laser beam) such as an excimer laser is shaped by an optical system so as to form a square spot of several centimeters square or a linear shape with a length of 100 mm or more on the surface to be irradiated. The method of performing annealing by moving (or moving the irradiation position of the laser beam (laser beam) relative to the irradiated surface) is highly productive and industrially excellent. In addition, “linear” here does not mean “line” in a strict sense, but means a rectangle (or oval) having a large aspect ratio. For example, the aspect ratio is 10 or more (preferably 100 to 10,000). The linear shape is used to ensure sufficient energy density for annealing the irradiated object, and sufficient annealing can be performed on the irradiated object even in a rectangular or planar shape. If it is. Currently, a 15 J / pulse excimer laser is commercially available, and in the future, laser annealing may be performed using a planar laser beam (laser beam).
図７に、被照射面においてレーザ光（レーザビーム）の形状を線状にするための光学系の構成の例を示す。この構成は極めて一般的なものであり、あらゆる前記光学系は図７の構成に準じている。この構成は、レーザ光（レーザビーム）の断面形状を線状に変換するだけでなく、同時に、被照射面におけるレーザ光（レーザビーム）のエネルギー密度の分布の均一化を果たすものである。一般にレーザ光（レーザビーム）のエネルギー密度の分布の均一化を行う光学系をビームホモジナイザと呼ぶ。 FIG. 7 shows an example of the configuration of an optical system for making the shape of laser light (laser beam) linear on the surface to be irradiated. This configuration is very general, and all the optical systems conform to the configuration shown in FIG. This configuration not only converts the cross-sectional shape of the laser beam (laser beam) into a linear shape, but also at the same time makes the energy density distribution of the laser beam (laser beam) uniform on the irradiated surface. In general, an optical system that makes the energy density distribution of laser light (laser beam) uniform is called a beam homogenizer.
レーザ１０１から出たレーザ光（レーザビーム）は、シリンドリカルレンズ群（以下、シリンドリカルレンズアレイと示す）１０３により、レーザ光（レーザビーム）の進行方向に対して直角方向に分割され、線状のレーザ光（レーザビーム）の長尺方向の長さが決定される。該方向を本明細書中では、第１の方向と呼ぶことにする。前記第１の方向は、光学系の途中にミラー挿入したとき、前記ミラーが曲げた光の方向応じて曲がるものとする。図７の上面図の構成では、７分割となっている。その後、レーザ光（レーザビーム）は、シリンドリカルレンズ１０５により、被照射面１０９において合成され、線状のレーザ光（レーザビーム）の長尺方向のエネルギー密度の分布が均一化される。
A laser beam (laser beam) emitted from the
次に、図７の側面図について説明する。レーザ１０１から出たレーザ光（レーザビーム）は、シリンドリカルレンズアレイ１０２ａと１０２ｂにより、レーザ光（レーザビーム）の進行方向および前記第１の方向に直角方向に分割され、線状のレーザ光（レーザビーム）の短尺方向の長さが決定される。前記方向を本明細書中では、第２の方向と呼ぶことにする。前記第２の方向は、光学系の途中にミラーを挿入したとき、前記ミラーが曲げた光の方向に応じて曲がるものとする。なお、図７の側面図のリンドリカルレンズアレイ１０２ａおよび１０２ｂは、それぞれ４分割となっている。これらの分割されたレーザ光（レーザビーム）は、シリンドリカルレンズ１０４により、いったん合成される。その後、レーザー光（レーザビーム）はミラー１０７で反射され、その後、ダブレットシリンドリカルレンズ１０８により、被照射面１０９にて再び１つのレーザ光（レーザビーム）に集光される。ダブレットシリンドリカルレンズとは、２枚のシリンドリカルレンズで構成されているレンズのことを言う。これらにより、線状のレーザ光（レーザビーム）の短尺方向のエネルギー密度の分布が均一化される。
Next, the side view of FIG. 7 will be described. The laser beam (laser beam) emitted from the
例えば、レーザ１０１として、レーザの出口で１０ｍｍ×３０ｍｍ（共にビームプロファイルにおける半値幅）であるエキシマレーザを用い、図７に示した構成を持つ光学系により成形すると、被照射面１０９においてエネルギー密度の分布の一様な１２５ｍｍ×０．４ｍｍの線状のレーザ光（レーザビーム）とすることができる。
For example, if an excimer laser having a size of 10 mm × 30 mm (both half-value width in the beam profile) is used as the
このとき、上記光学系の母材を、例えば全て石英とするとの高い透過率が得られる。なお、使用するエキシマレーザの波長に対して透過率が９９％以上得られるように、光学系をコーティングすると良い。 At this time, a high transmittance is obtained when the base material of the optical system is, for example, quartz. The optical system may be coated so that a transmittance of 99% or more is obtained with respect to the wavelength of the excimer laser to be used.
そして、上記の構成で形成された線状のレーザ光（レーザビーム）を、そのレーザ光（レーザビーム）の短尺方向に徐々にずらしながら重ねて照射することにより、非晶質半導体の全面に対し、レーザアニールを施して、非晶質半導体を結晶化したり、結晶性を向上させ結晶性半導体膜を得たり、不純物元素の活性化を行うことができる。 Then, the entire surface of the amorphous semiconductor is irradiated with the linear laser beam (laser beam) formed in the above-described configuration while being gradually shifted in the short direction of the laser beam (laser beam). Laser annealing can be performed to crystallize the amorphous semiconductor, improve the crystallinity to obtain a crystalline semiconductor film, or activate the impurity element.
また、半導体装置の作製に用いる基板の大面積化はますます進んでいる。これは、１枚のガラス基板上に、例えば、画素部用と駆動回路用（ソースドライバー部およびゲートドライバー部）のＴＦＴを作製して１つの液晶表示装置用パネルなどの半導体装置を作製するより、１枚の大面積基板を用いて複数の液晶表示装置用パネルなどの半導体装置を作製する方が、スループットが高く、コストの低減が実現できるためである。（図９）。現在では、大面積基板として、例えば６００ｍｍ×７２０ｍｍの基板、円形の１２インチ（直径約３００ｍｍ）の基板等が使用されるようになっている。さらに、将来的には一辺が１０００ｍｍを越える基板も用いられると予測される。 In addition, the area of a substrate used for manufacturing a semiconductor device is increasing. This is because, for example, TFTs for a pixel portion and a drive circuit (a source driver portion and a gate driver portion) are manufactured on a single glass substrate to manufacture a semiconductor device such as a single liquid crystal display panel. This is because when a single large-area substrate is used to manufacture a plurality of semiconductor devices such as a panel for a liquid crystal display device, throughput is high and cost can be reduced. (FIG. 9). At present, as a large-area substrate, for example, a 600 mm × 720 mm substrate, a circular 12-inch (diameter of about 300 mm) substrate, and the like are used. Furthermore, it is predicted that a substrate having a side exceeding 1000 mm will be used in the future.
光学系により被照射面またはその近傍において形成される線状や矩形状、面状のレーザ光（レーザビーム）の端部は、レンズの収差などにより、エネルギー密度が徐々に減衰している。（図８（Ａ））本明細書中では、線状や矩形状、面状のレーザ光（レーザビーム）の端部においてエネルギー密度が徐々に減衰する領域を減衰領域と呼ぶ。 The energy density of the end portions of linear, rectangular, and planar laser beams (laser beams) formed on or near the irradiated surface by the optical system is gradually attenuated due to lens aberrations and the like. (FIG. 8A) In this specification, a region where the energy density gradually attenuates at the end of a linear, rectangular, or planar laser beam (laser beam) is called an attenuation region.
また、基板の大面積化、レーザの大出力化に伴って、より長い線状のレーザ光（レーザビーム）や矩形状のレーザ光（レーザビーム）、より大きな面状のレーザ光（レーザビーム）が形成されつつある。これは、このようなレーザ光（レーザビーム）によりアニールを行う方が効率が良いためである。しかしながら、レーザから発振されるレーザ光（レーザビーム）の端部のエネルギー密度は、中心付近と比較して低いため、光学系によってこれまで以上にレーザ光（レーザビーム）を拡大すると、減衰領域がますます顕著化する傾向にある。 In addition, with increasing substrate area and laser output, longer linear laser beams (laser beams), rectangular laser beams (laser beams), and larger planar laser beams (laser beams) Is being formed. This is because it is more efficient to perform annealing with such a laser beam (laser beam). However, since the energy density at the end of the laser beam (laser beam) oscillated from the laser is lower than that near the center, when the laser beam (laser beam) is further expanded by the optical system, the attenuation region is reduced. There is a tendency to become more prominent.
レーザ光（レーザビーム）の減衰領域は、エネルギー密度の均一性が高い領域に比べてエネルギー密度が十分でなく、しかも徐々に減衰している。このため、前記減衰領域を有するレーザ光（レーザビーム）を用いてアニールを行っても、被照射体に対して一様なアニールを行うことはできない。（図８（Ｂ））。また、レーザ光（レーザビーム）の減衰領域を重ねて走査する方法によりアニールを行っても、エネルギー密度の均一性が高い領域とは明らかにアニールの条件が異なるため、やはり被照射体に対して一様にアニールすることができない。このように、レーザ光（レーザビーム）の減衰領域によりアニールされた領域とレーザ光（レーザビーム）のエネルギー密度の均一性が高い領域によってアニールされた領域とを同等に扱うことはできない。 The attenuation region of the laser beam (laser beam) is not sufficiently high in energy density as compared with the region having high energy density uniformity, and is gradually attenuated. For this reason, even if annealing is performed using laser light (laser beam) having the attenuation region, uniform annealing cannot be performed on the irradiated object. (FIG. 8 (B)). In addition, even if annealing is performed by a method in which the laser beam (laser beam) attenuation region is overlapped and scanned, the annealing condition is clearly different from that of the region with high energy density uniformity. It cannot be annealed uniformly. As described above, the region annealed by the attenuation region of the laser beam (laser beam) and the region annealed by the region having high energy density uniformity of the laser beam (laser beam) cannot be treated equally.
例えば、被照射体が半導体膜である場合には、レーザ光（レーザビーム）の減衰領域によりアニールされた領域とレーザ光（レーザビーム）のエネルギー密度の均一性が高い領域によってアニールされた領域とでは、結晶性が異なる。そのため、このような半導体膜によりＴＦＴを作製しても、レーザ光（レーザビーム）の減衰領域によりアニールされた領域で作製されるＴＦＴの電気的特性が低下し、同一基板内におけるＴＦＴのばらつきの要因となる。実際には、このようなレーザ光（レーザビーム）の減衰領域によりアニールされた領域を用いてＴＦＴを作製し、半導体装置を作製することはほとんどなく、基板１枚あたりに使用可能なＴＦＴの数は減少し、スループットが低下する原因となっている。 For example, when the irradiated object is a semiconductor film, a region annealed by a laser beam (laser beam) attenuation region and a region annealed by a region where the energy density of the laser beam (laser beam) is high Then, the crystallinity is different. Therefore, even when a TFT is manufactured using such a semiconductor film, the electrical characteristics of the TFT manufactured in the region annealed by the attenuation region of the laser beam (laser beam) are reduced, and the variation of TFTs in the same substrate is reduced. It becomes a factor. Actually, TFTs are manufactured using a region annealed by such an attenuation region of laser light (laser beam), and a semiconductor device is rarely manufactured. The number of TFTs that can be used per substrate. Decreases, which causes a decrease in throughput.
そこで本発明は、レーザ光（レーザビーム）の端部における減衰領域を除去し、効率良くアニールを行うことのできるレーザ照射装置を提供することを課題とする。また、このようなレーザ照射装置を用いたレーザ照射方法を提供し、前記レーザ照射方法を工程に含む半導体装置の作製方法を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a laser irradiation apparatus that can efficiently perform annealing by removing an attenuation region at an end of a laser beam (laser beam). It is another object of the present invention to provide a laser irradiation method using such a laser irradiation apparatus and to provide a method for manufacturing a semiconductor device including the laser irradiation method in a process.
本発明は、図１（Ａ）のように被照射面のごく近傍にスリットを用いて、レーザ光（レーザビーム）の減衰領域、少なくともレーザ光（レーザビーム）の移動方向と平行な部分の減衰領域を除去または低減して、図２（Ａ）で示すようにレーザ光（レーザビーム）の端部におけるエネルギー密度の分布を急峻なものとすることを特徴とする。なお、レーザ光（レーザビーム）の移動方向と平行な部分の減衰領域及びレーザ光（レーザビーム）の移動方向と垂直な部分の減衰領域を除去または低減してもよい。被照射面のごく近傍に設置するのは、レーザ光（レーザビーム）の拡がりを抑えるためである。このため、スリットは、装置が許容する範囲内で、基板に近接（代表的には１ｃｍ以内）させる。また、被照射面に接して設置してもよい。さらに、本発明は、図１（Ｂ）のようにミラーを用いて、レーザ光（レーザビーム）の減衰領域を折り返して減衰領域同士で強め合い、減衰領域を小さくして、レーザ光（レーザビーム）の端部におけるエネルギー密度の分布を急峻なものとすることを特徴とする。 In the present invention, as shown in FIG. 1A, a slit is used in the very vicinity of the irradiated surface to attenuate the attenuation region of the laser beam (laser beam), at least the portion parallel to the moving direction of the laser beam (laser beam). The region is removed or reduced, and the energy density distribution at the end of the laser beam (laser beam) is made steep as shown in FIG. Note that an attenuation region in a portion parallel to the moving direction of the laser beam (laser beam) and an attenuation region in a portion perpendicular to the moving direction of the laser beam (laser beam) may be removed or reduced. The reason why it is installed very close to the surface to be irradiated is to suppress the spread of the laser beam (laser beam). For this reason, the slit is brought close to the substrate (typically within 1 cm) within the range allowed by the apparatus. Moreover, you may install in contact with a to-be-irradiated surface. Furthermore, the present invention uses a mirror as shown in FIG. 1B to fold back the attenuation region of the laser light (laser beam) and strengthen the attenuation region, and reduce the attenuation region to reduce the laser beam (laser beam). The distribution of energy density at the end of () is made steep.
レーザ光（レーザビーム）の端部、少なくともレーザ光（レーザビーム）の移動方向と平行な部分の減衰領域が急峻なものであれば、該レーザ光（レーザビーム）はエネルギー密度の均一性が高いものとなるので、被照射体に対して一様なアニールを行うことができ、効率良くアニールすることが可能となる。なお、レーザ光（レーザビーム）の移動方向と平行な部分の減衰領域及びレーザ光（レーザビーム）の移動方向と垂直な部分の減衰領域を除去または低減してもよい。（図２（Ｂ））。 If the attenuation region of the end of the laser beam (laser beam), at least the portion parallel to the moving direction of the laser beam (laser beam) is steep, the laser beam (laser beam) has high energy density uniformity. Therefore, uniform annealing can be performed on the irradiated object, and the annealing can be efficiently performed. Note that an attenuation region in a portion parallel to the moving direction of the laser beam (laser beam) and an attenuation region in a portion perpendicular to the moving direction of the laser beam (laser beam) may be removed or reduced. (FIG. 2 (B)).
本明細書で開示するレーザ照射装置に関する発明の構成は、レーザと、前記レーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）の被照射面における第１のエネルギー密度の分布を、第２のエネルギー密度の分布とする第１の手段と、前記第２のエネルギー密度の分布を有するレーザ光（レーザビーム）の端部のエネルギー密度を均一にする第２の手段を有し、前記第２の手段は、前記被照射面と前記第１の手段との間に設けられていることを特徴としている。 The structure of the invention relating to the laser irradiation apparatus disclosed in this specification is the distribution of the first energy density on the irradiated surface of the laser and the laser beam (laser beam) emitted from the laser. A first means for distribution, and a second means for uniformizing the energy density at the end of the laser beam (laser beam) having the second energy density distribution, wherein the second means comprises: It is characterized by being provided between the irradiated surface and the first means.
また、本明細書で開示するレーザ照射装置に関する発明の構成は、レーザと、前記レーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）の断面形状を第１の形状に変形して被照射面に照射する第１の手段と、前記第１の形状に変形されたレーザ光（レーザビーム）の端部のエネルギー密度を均一にする第２の手段を有し、前記第２の手段は、前記光学系と前記被照射面との間に設けられていることを特徴としている。 Further, in the structure of the invention relating to the laser irradiation apparatus disclosed in this specification, the cross-sectional shape of the laser and the laser beam (laser beam) emitted from the laser is deformed to the first shape, and the irradiated surface is irradiated. 1st means, and 2nd means to make the energy density of the edge part of the laser beam (laser beam) deform | transformed into the said 1st shape uniform, The said 2nd means is the said optical system, It is provided between the irradiated surface.
また、本明細書で開示するレーザ照射方法に関する発明の構成は、レーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）の被照射面における第１のエネルギー密度の分布を、第１の手段により第２のエネルギー密度の分布とし、第２の手段により、前記第２のエネルギー密度の分布を有するレーザ光（レーザビーム）の端部のエネルギー密度を均一にしたレーザ光（レーザビーム）を、被照射面に対して相対的に移動しながら照射することを特徴としている。 Further, in the structure of the invention relating to the laser irradiation method disclosed in this specification, the distribution of the first energy density on the irradiated surface of the laser light (laser beam) emitted from the laser is changed to the second by the first means. A laser beam (laser beam) having a uniform energy density at the end of the laser beam (laser beam) having the second energy density distribution is applied to the irradiated surface by the second means. It is characterized by irradiating while relatively moving.
また、本明細書で開示するレーザ照射方法に関する発明の構成は、レーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）の断面形状を、第１の手段により第１の形状に変形して被照射面に照射し、第２の手段により、前記第１の形状に変形されたレーザ光（レーザビーム）の端部のエネルギー密度を均一にしたレーザ光（レーザビーム）を、被照射面に対して相対的に移動しながら照射することを特徴としている。 In addition, in the configuration of the invention relating to the laser irradiation method disclosed in this specification, the cross-sectional shape of the laser light (laser beam) emitted from the laser is transformed into the first shape by the first means, and the irradiated surface is formed. The laser beam (laser beam) that is irradiated and is made uniform in the energy density at the end of the laser beam (laser beam) transformed into the first shape by the second means is relative to the irradiated surface. It is characterized by irradiating while moving.
また、本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する発明の構成は、レーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）の被照射面における第１のエネルギー密度の分布を、第１の手段により第２のエネルギー密度の分布とし、第２の手段により、前記第２のエネルギー密度の分布を有するレーザ光（レーザビーム）
の端部のエネルギー密度を均一にしたレーザ光（レーザビーム）を、被照射面に対して相対的に移動しながら照射することを特徴としている。
In addition, in the structure of the invention relating to the method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification, the first energy density distribution on the irradiated surface of the laser light (laser beam) emitted from the laser is changed by the first means. And a laser beam (laser beam) having the second energy density distribution by the second means.
A laser beam (laser beam) having a uniform energy density at the edge of the laser beam is irradiated while moving relative to the surface to be irradiated.
また、本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する発明の構成は、レーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）の断面形状を、第１の手段により第１の形状に変形して被照射面に照射し、第２の手段により、前記第１の形状に変形されたレーザ光（レーザビーム）の端部のエネルギー密度を均一にしたレーザ光（レーザビーム）を、被照射面に対して相対的に移動しながら照射することを特徴としている。 Further, in the structure of the invention relating to the method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification, the cross-sectional shape of the laser light (laser beam) emitted from the laser is transformed into the first shape by the first means and irradiated. A laser beam (laser beam) having a uniform energy density at the end of the laser beam (laser beam) transformed into the first shape by the second means is irradiated onto the surface to be irradiated. It is characterized by irradiating while moving relatively.
また、上記の構成において、前記第１の手段は、前記レーザ光（レーザビーム）の光軸と直交するように配置されたホモジナイザーであることを特徴としている。 In the above configuration, the first means is a homogenizer disposed so as to be orthogonal to the optical axis of the laser beam (laser beam).
また、上記の構成において、前記第１の手段は、前記レーザ光（レーザビーム）の光軸と直交するように並列に配置され、前記レーザ光（レーザビーム）を配置方向に分割する複数のシリンドリカルレンズ群であることを特徴としている。 In the above configuration, the first means is arranged in parallel so as to be orthogonal to the optical axis of the laser beam (laser beam), and a plurality of cylindrical beams that divide the laser beam (laser beam) in the arrangement direction. It is a lens group.
また、上記の構成において、前記第１の手段は、前記レーザ光（レーザビーム）の光軸と直交するように並列に配置され、前記レーザ光（レーザビーム）を配置方向に分割する複数のシリンドリカルレンズ群と、前記シリンドリカルレンズ群の透過側に配置され前記分割されたレーザ光（レーザビーム）を合成するレンズとであることを特徴としている。 In the above configuration, the first means is arranged in parallel so as to be orthogonal to the optical axis of the laser beam (laser beam), and a plurality of cylindrical beams that divide the laser beam (laser beam) in the arrangement direction. The lens group and a lens arranged on the transmission side of the cylindrical lens group for synthesizing the divided laser beams (laser beams).
また、上記の構成において前記第１の手段は、前記レーザ光（レーザビーム）
の光軸と直交するように配置され、前記レーザ光（レーザビーム）を分割するフライアイレンズであることを特徴としている。
In the above configuration, the first means includes the laser beam (laser beam).
The fly-eye lens is arranged so as to be orthogonal to the optical axis, and divides the laser beam (laser beam).
また、上記の構成において、前記第１の手段は、前記レーザ光（レーザビーム）の光軸と直交するように配置され、前記レーザ光（レーザビーム）を分割するフライアイレンズと、前記フライアイレンズの透過側に配置され前記分割されたレーザ光（レーザビーム）を合成する球面レンズとであることを特徴としている。 Further, in the above configuration, the first means is disposed so as to be orthogonal to the optical axis of the laser beam (laser beam), and a fly-eye lens that divides the laser beam (laser beam); The spherical lens is arranged on the transmission side of the lens and synthesizes the divided laser beams (laser beams).
また、上記の構成において、前記第２の手段は、前記被照射面に近接されたスリット、または前記第２のエネルギー密度の分布を有するレーザ光（レーザビーム）の端部に設置されたミラーであることを特徴としている。 Further, in the above configuration, the second means is a slit disposed near the irradiated surface or a mirror installed at an end of a laser beam (laser beam) having the second energy density distribution. It is characterized by being.
また、上記の構成において、前記レーザ光（レーザビーム）の端部は、前記レーザ光（レーザビーム）の移動方向と平行な領域であることを特徴としている。 In the above structure, the end of the laser beam (laser beam) is a region parallel to the moving direction of the laser beam (laser beam).
また、上記構成において、前記レーザ光（レーザビーム）は、非線形光学素子により高調波に変換してもよい。例えば、ＹＡＧレーザは、基本波として、波長１０６５ｎｍのレーザ光（レーザビーム）を出すことで知られている。このレーザ光（レーザビーム）の珪素膜に対する吸収係数は非常に低く、このままでは半導体膜の１つである非晶質珪素膜の結晶化を行うことは技術的に困難である。ところが、このレーザ光（レーザビーム）は非線形光学素子を用いることにより、より短波長に変換することができ、高調波として、第２高調波（５３２ｎｍ）、第３高調波（３５５ｎｍ）、第４高調波（２６６ｎｍ）、第５高調波（２１３ｎｍ）が挙げられる。これらの高調波は非晶質珪素膜に対し吸収係数が高いので、非晶質珪素膜の結晶化に用いる事ができる。 In the above configuration, the laser beam (laser beam) may be converted into a harmonic by a non-linear optical element. For example, a YAG laser is known to emit a laser beam (laser beam) having a wavelength of 1065 nm as a fundamental wave. The absorption coefficient of this laser beam (laser beam) with respect to the silicon film is very low, and it is technically difficult to crystallize an amorphous silicon film which is one of the semiconductor films. However, this laser beam (laser beam) can be converted to a shorter wavelength by using a nonlinear optical element, and the second harmonic (532 nm), the third harmonic (355 nm), the fourth harmonic can be used as the harmonic. A harmonic (266 nm) and a fifth harmonic (213 nm) are exemplified. Since these harmonics have a higher absorption coefficient than the amorphous silicon film, they can be used for crystallization of the amorphous silicon film.
上記構成において、前記レーザは、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザであることを特徴としている。なお、前記固体レーザとしては連続発振またはパルス発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があり、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ等が挙げられる。 In the above structure, the laser is a continuous wave or pulsed solid laser or gas laser. Examples of the solid-state laser include a continuous wave or pulsed YAG laser, YVO 4 laser, YLF laser, YAlO 3 laser, glass laser, ruby laser, alexandride laser, Ti: sapphire laser, and the gas laser. Examples thereof include a continuous wave or pulsed excimer laser, an Ar laser, and a Kr laser.
また、上記構成において、前記レーザ光（レーザビーム）は、非線形光学素子により高調波に変換されていてもよい。 In the above configuration, the laser beam (laser beam) may be converted into a harmonic by a nonlinear optical element.
上記構成において、前記レーザは、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザであることを特徴としている。なお、前記固体レーザとしては連続発振またはパルス発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があり、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ等が挙げられる。 In the above structure, the laser is a continuous wave or pulsed solid laser or gas laser. Examples of the solid-state laser include a continuous wave or pulsed YAG laser, YVO 4 laser, YLF laser, YAlO 3 laser, glass laser, ruby laser, alexandride laser, Ti: sapphire laser, and the gas laser. Examples thereof include a continuous wave or pulsed excimer laser, an Ar laser, and a Kr laser.
被照射面のごく近傍又は被照射面上にスリットを設置する、又はレーザ光（レーザビーム）の減衰領域、代表的には減衰領域の中間付近にミラーを設置することにより、被照射面またはその近傍におけるレーザ光（レーザビーム）のエネルギー密度の分布を均一性の優れたものにすることが可能であり、被照射体に対して一様にアニールすることができる。
従来は、図７のシリンドリカルレンズ１０５によって、分割されたレーザ光（レーザビーム）を合成し、減衰領域を縮小していたが、本発明により、光学系にシリンドリカルレンズ１０５を設けなくても、レーザ光（レーザビーム）の端部におけるエネルギー密度の分布を急峻なものとすることができる。このことにより、光学系に用いるレンズの数が減少し、光学調整がしやすくなり、かつ、一様なアニールを行うことができる。なお、シリンドリカルレンズ１０５を用いた場合、レーザ光（レーザビーム）の減衰領域を縮小することができるため、被照射面のごく近傍又は被照射面に接してに設置されたスリットまたは、レーザ光（レーザビーム）の減衰領域の中間付近に設置されたミラーに照射されるレーザ光（レーザビーム）の面積を抑制することができるため、より小型なミラー又はスリットを使用することができるという効果がある。
一様なアニールを行うことは、被照射体の性質を一様なものとするために大変重要なことである。また本発明は特に、大面積基板をアニールする場合に有効である。例えば、大面積基板の長さよりも短いレーザ光（レーザビーム）を照射して被照射体をアニールする場合、前記大面積基板に対して相対的に複数回の走査を行ってアニールする必要があるが、本発明により形成されるレーザ光（レーザビーム）は、特にレーザ光（レーザビーム）の移動方向と平行な部分においてエネルギー分布の非常に優れたレーザ光（レーザビーム）であるため、レーザ光（レーザビーム）の走査された領域が隣り合う箇所においても、一様にアニールすることができる。これは大面積基板のどの部分においてもアニールのばらつきがなくなるため、大面積基板を無駄なく利用することができ、スループットの向上が可能となる。例えば、前記大面積基板上に半導体膜が形成されているならば、一様にアニールされた半導体膜の膜質は一様なものとなり、このような半導体膜を用いて作製されたＴＦＴの電気的特性のばらつきを低減することを可能とする。そして、このようなＴＦＴから作製された半導体装置の動作特性および信頼性をも向上し得る。
By installing a slit in the vicinity of the irradiated surface or on the irradiated surface, or by installing a mirror in the laser light (laser beam) attenuation region, typically near the middle of the attenuation region, The energy density distribution of the laser beam (laser beam) in the vicinity can be made excellent in uniformity, and the irradiated object can be annealed uniformly.
Conventionally, the divided laser light (laser beam) is synthesized by the
Uniform annealing is very important to make the properties of the irradiated object uniform. The present invention is particularly effective when annealing a large area substrate. For example, when the irradiated object is annealed by irradiating a laser beam (laser beam) shorter than the length of the large area substrate, it is necessary to anneal the large area substrate by performing a plurality of scans relatively. However, the laser beam (laser beam) formed according to the present invention is a laser beam (laser beam) having an extremely excellent energy distribution particularly in a portion parallel to the moving direction of the laser beam (laser beam). Uniform annealing can also be performed at locations where the scanned regions of (laser beam) are adjacent. This eliminates variations in annealing in any part of the large-area substrate, so that the large-area substrate can be used without waste and throughput can be improved. For example, if a semiconductor film is formed on the large-area substrate, the film quality of the uniformly annealed semiconductor film becomes uniform, and the electrical characteristics of a TFT fabricated using such a semiconductor film It is possible to reduce variation in characteristics. In addition, the operating characteristics and reliability of a semiconductor device manufactured from such a TFT can be improved.
本発明の構成を採用することにより、以下に示すような基本的有意性を得ることが出来る。
（ａ）被照射面またはその近傍の平面においてエネルギー密度の分布の非常に優れたレーザ光（レーザビーム）を形成することを可能とする。
（ｂ）被照射体に対して一様にアニールすることを可能とする。これは、大面積基板の場合に特に有効である。
（ｃ）スループットを向上させることを可能とする。
（ｄ）以上の利点を満たした上で、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に代表される半導体装置において、半導体装置の動作特性および信頼性の向上を実現することができる。さらに、半導体装置の製造コストの低減を実現することができる。
By adopting the configuration of the present invention, the following basic significance can be obtained.
(A) It is possible to form a laser beam (laser beam) having a very excellent energy density distribution on the irradiated surface or a plane in the vicinity thereof.
(B) It is possible to uniformly anneal the irradiated object. This is particularly effective for large area substrates.
(C) The throughput can be improved.
(D) In a semiconductor device typified by an active matrix liquid crystal display device, the operating characteristics and reliability of the semiconductor device can be improved while satisfying the above advantages. Furthermore, the manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced.
本実施形態では、スリットにより減衰領域を除去する方法について図３を用いて説明する。図３（ａ）に長尺方向を垂直から見た光学系を、図３（ｂ）に短尺方向を垂直から見た光学系を示す。 In the present embodiment, a method for removing the attenuation region by the slit will be described with reference to FIG. FIG. 3A shows an optical system viewed from the vertical direction in the vertical direction, and FIG. 3B shows an optical system viewed from the vertical direction in the short direction.
レーザ１１０１から射出されたレーザ光は、ビームエキスパンダーにより長尺方向および短尺方向ともにそれぞれ約２倍に拡大される。なお、ビームエキスパンダーはレーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）の形状が小さい場合に特に有効なものであり、レーザ光（レーザビーム）の大きさ等によっては用いなくてもよい。
Laser light emitted from the
ビームエキスパンダーから射出されたレーザ光（レーザビーム）は、第１形成手段であるシリンドリカルレンズアレイ１１０３ａ、１１０３ｂ、シリンドリカルレンズ１１０４に入射する。これら３つのレンズは、レーザ光（レーザビーム）の曲率が長尺方向に平行になるよう配置されており、レーザ光（レーザビーム）は長尺方向にエネルギー密度の分布が均一化される。
Laser light (laser beam) emitted from the beam expander is incident on
シリンドリカルレンズ１１０４から射出されたレーザ光（レーザビーム）は、第３形成手段であるシリンドリカルレンズアレイ１１０５ａ、シリンドリカルレンズアレイ１１０５ｂ、シリンドリカルレンズ１１０６、２枚のシリンドリカルレンズ１１０７ａ、１１０７ｂから構成されるダブレットシリンドリカルレンズ１１０７に入射する。これらのレンズは曲率がレーザ光（レーザビーム）の短尺方向に平行になるよう配置されており、レーザ光（レーザビーム）は短尺方向においてエネルギー密度の分布が均一化されると同時に幅が縮められる。
A laser beam (laser beam) emitted from the
そして、被照射面のごく近傍に第２形成手段であるスリット１１０８を配置し、レーザ光（レーザビーム）における減衰領域をスリット１１０８で遮蔽し、被照射面１１０９にレーザ光（レーザビーム）の減衰領域が到達しないようにスリット１１０８の幅と位置を設定する。代表的には、被照射面のごく近傍に設置することが好ましい。これは、レーザ光（レーザビーム）の拡がりを抑えるためである。このため、スリットは、装置が許容する範囲内で、基板に近接（代表的には１ｃｍ以内）させる。また、被照射面に接して設置してもよい。これにより、レーザ光（レーザビーム）端部のエネルギーの密度の分布が急峻な線状のレーザ光（レーザビーム）を得ることができる。
Then, a
このようなレーザ照射装置を用いて半導体膜のアニールを行えば、該半導体膜を結晶化させたり、結晶性を向上させて結晶性半導体膜を得たり、不純物元素の活性化を行うことができる。 By annealing a semiconductor film using such a laser irradiation apparatus, the semiconductor film can be crystallized, a crystalline semiconductor film can be obtained by improving crystallinity, or an impurity element can be activated. .
また、本実施形態では、スリットを用いているが、これに限らず、ミラーを用いることもできる。ミラーを用いる場合には、レーザ光（レーザビーム）の減衰領域、少なくともレーザ光（レーザビーム）の移動方向と平行な部分の減衰領域で、代表的には減衰領域の幅の中間付近にミラーを設置すると、減衰領域の中央付近でレーザ光（レーザビーム）が反射される。反射されない部分と反射された部分とで減衰領域のエネルギー密度が合成されるため、エネルギー密度の分布が均一な領域と同等のエネルギー密度にすることができる。なお、レーザ光（レーザビーム）の移動方向と平行な部分の減衰領域及びレーザ光（レーザビーム）の移動方向と垂直な部分の減衰領域の中央付近において、ミラーを設置してもよい。代表的には減衰領域の幅の中間付近にミラーを設置すると、さらに、エネルギー密度の分布が均一な領域と同等のエネルギー密度にすることができる。 Moreover, in this embodiment, although the slit is used, not only this but a mirror can also be used. In the case of using a mirror, an attenuation region of the laser beam (laser beam), at least an attenuation region in a portion parallel to the moving direction of the laser beam (laser beam), typically a mirror near the middle of the attenuation region width. When installed, the laser beam (laser beam) is reflected near the center of the attenuation region. Since the energy density of the attenuation region is synthesized between the non-reflected portion and the reflected portion, the energy density can be made equal to that of the region having a uniform energy density distribution. Note that a mirror may be provided in the vicinity of the center of the attenuation region in a portion parallel to the moving direction of the laser beam (laser beam) and the attenuation region in a portion perpendicular to the moving direction of the laser beam (laser beam). Typically, when a mirror is installed in the vicinity of the middle of the width of the attenuation region, the energy density can be made equal to that of a region having a uniform energy density distribution.
また、用いるレーザの波長により合成石英ガラスの表面に施されているコーティングを適切なものに変えれば、さまざまなレーザを本発明に適用できる。 Various lasers can be applied to the present invention by changing the coating applied to the surface of the synthetic quartz glass to an appropriate one depending on the wavelength of the laser used.
なお、本実施形態では、被照射面における形状が線状であるレーザ光（レーザビーム）を形成しているが、本発明は線状に限らない。また、レーザから射出されたレーザの種類によって異なるので、光学系によって成形しても、元の形状の影響を受けやすい。例えば、ＸｅＣｌエキシマレーザ（波長３０８ｎｍ、パルス幅３０ｎｓ）射出されたレーザ光（レーザビーム）の形状は、１０ｍｍ×３０ｍｍ（共にビームプロファイルにおける半値幅）の矩形状であり、固体レーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）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である。いずれの形状においても、被照射体のアニールに十分なエネルギー密度であるのなら問題はなく、本発明を適用することが可能である。 In the present embodiment, laser light (laser beam) having a linear shape on the irradiated surface is formed, but the present invention is not limited to a linear shape. Further, since it differs depending on the type of laser emitted from the laser, even if it is molded by an optical system, it is easily affected by the original shape. For example, the shape of laser light (laser beam) emitted from a XeCl excimer laser (wavelength 308 nm, pulse width 30 ns) is a rectangular shape of 10 mm × 30 mm (both half-value width in the beam profile), and laser emitted from a solid-state laser The shape of the light (laser beam) is circular if the rod shape is cylindrical, and rectangular if it is a slab type. In any shape, there is no problem as long as the energy density is sufficient for annealing the irradiated object, and the present invention can be applied.
以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例によりさらに詳細な説明を行うこととする。 The present invention configured as described above will be described in more detail with reference to the following examples.
本実施例では、スリットを用いて、線状のレーザ光（レーザビーム）の端部を急峻なものとする方法について図３を用いて説明する。図３（ａ）にレーザ光（レーザビーム）の長尺方向を垂直から見た光学系を、図３（ｂ）にレーザ光（レーザビーム）の短尺方向を垂直から見た光学系を示す。 In this embodiment, a method of making the end of a linear laser beam (laser beam) sharp using a slit will be described with reference to FIG. FIG. 3A shows an optical system viewed from the vertical direction of the laser beam (laser beam), and FIG. 3B shows an optical system viewed from the vertical direction of the laser beam (laser beam).
なお、本明細書において、レンズの配置についての説明は、レーザ光（レーザビーム）の進行方向を前方としている。また、レンズはレーザ光（レーザビーム）
の入射側を第１面、射出側を第２面とし、第１面の曲率半径をＲ1、第２面の曲率半径をＲ2で表す。そして、用いる曲率半径の符号は、曲率中心がレンズからみてレーザ光（レーザビーム）の入射側にあるときは負、射出側にあるときは正とし、平面の場合は∞とする。さらに、用いるレンズはすべて合成石英ガラス製（屈折率１．４８５６３４）とするが、これに限らない。
In the present specification, in the description of the lens arrangement, the traveling direction of laser light (laser beam) is assumed to be the front. The lens is a laser beam (laser beam)
The first surface is the first surface and the second surface is the second surface, the radius of curvature of the first surface is R 1 , and the radius of curvature of the second surface is R 2 . The sign of the radius of curvature to be used is negative when the center of curvature is on the incident side of the laser beam (laser beam) as viewed from the lens, positive when it is on the emission side, and ∞ when it is a plane. Further, all the lenses used are made of synthetic quartz glass (refractive index: 1.485634), but are not limited thereto.
レーザ１１０１から射出されたレーザ光（レーザビーム）は、ビームエキスパンダー（半径５０ｍｍ、厚さ７ｍｍ、Ｒ1＝−２２０ｍｍ、Ｒ2＝∞の球面レンズ１１０２ａと１１０２ａから４００ｍｍの位置にある半径５０ｍｍ、厚さ７ｍｍ、Ｒ1＝∞、Ｒ2＝−４００ｍｍの球面レンズ１１０２ｂ）によって長尺方向および短尺方向に約２倍に拡大される。
A laser beam (laser beam) emitted from the
ビームエキスパンダーから射出されたレーザ光（レーザビーム）は、ビームエキスパンダー１１０２ｂの前方５０ｍｍに配置されたシリンドリカルレンズアレイ１１０３ａに入射後、シリンドリカルレンズアレイ１１０３ａから８８ｍｍ前方のシリンドリカルレンズアレイ１１０３ｂを通過し、さらにシリンドリカルレンズアレイ１１０３ｂの前方１２０ｍｍに配置したシリンドリカルレンズ１１０４に入射する。シリンドリカルレンズアレイ１１０３ａは、長さ６０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、Ｒ1＝２８ｍｍ、Ｒ2＝∞のシリンドリカルレンズを４０本アレイ状にしたものである。シリンドリカルレンズアレイ１１０３ｂは、長さ６０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、Ｒ1＝−１３．３３ｍｍ、Ｒ2＝∞のシリンドリカルレンズを４０本アレイ状にしたものである。シリンドリカルレンズ１１０４は、長さ１５０ｍｍ、幅６０ｍｍ、厚さ２０ｍｍ、Ｒ1＝２１４０ｍｍ、Ｒ2＝∞のシリンドリカルレンズである。シリンドリカルレンズアレイ１１０３ａ、１１０３ｂ、シリンドリカルレンズ１１０４はともに曲率が長尺方向に平行になるよう配置する。シリンドリカルレンズアレイ１１０３ａ、１１０３ｂによって光線が分割され、シリンドリカルレンズ１１０４により分割された光線が重ね合わされて、エネルギー密度の分布が均一化される。これら３つのレンズによって、レーザ光（レーザビーム）は長尺方向にエネルギー密度の分布が均一化される。
Laser light (laser beam) emitted from the beam expander is incident on a
シリンドリカルレンズ１１０４から射出されたレーザ光（レーザビーム）は、シリンドリカルレンズ１１０４の前方３９５ｍｍのシリンドリカルレンズアレイ１１０５ａに入射後、６５ｍｍ前方のシリンドリカルレンズアレイ１１０５ｂを通過し、さらにシリンドリカルレンズアレイ１１０５ｂの１６００ｍｍ前方のシリンドリカルレンズ１１０６に入射する。シリンドリカルレンズアレイ１１０５ａは、長さ１５０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、Ｒ1＝１００ｍｍ、Ｒ2＝∞ のシリンドリカルレンズを16本アレイ状にしたものである。シリンドリカルレンズアレイ１１０５ｂは、長さ１５０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、Ｒ1＝∞、Ｒ2＝８０ｍｍのシリンドリカルレンズを１６本アレイ状にしたものである。シリンドリカルレンズ１１０６は、長さ９００ｍｍ、幅６０ｍｍ、厚さ２０ｍｍ、Ｒ1＝∞、Ｒ2＝−４８６ｍｍのシリンドリカルレンズである。シリンドリカルレンズアレイ１１０５ａ、１１０５ｂ、シリンドリカルレンズ１１０６はすべて曲率が短尺方向に平行になるよう配置する。これら３つのレンズによって、レーザ光（レーザビーム）は短尺方向のエネルギー密度の分布が均一化されると同時に幅が縮められ、シリンドリカルレンズ１１０６の前方８００ｍｍに幅２ｍｍの線状のレーザ光（レーザビーム）がつくられる。
The laser light (laser beam) emitted from the
上記した幅２ｍｍの線状のレーザ光（レーザビーム）をさらに縮めるために、シリンドリカルレンズ１１０６の前方２０５０ｍｍに、ダブレットシリンドリカルレンズ１１０７を配置する。ダブレットシリンドリカルレンズ１１０７は、２枚のシリンドリカルレンズ１１０７ａ、１１０７ｂから構成される。シリンドリカルレンズ１１０７ａは長さ４００ｍｍ、幅７０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ 、Ｒ1＝１２５ｍｍ、Ｒ2＝７７ｍｍのシリンドリカルレンズである。シリンドリカルレンズ１１０７ｂは長さ４００ｍｍ、幅７０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ、Ｒ1＝９７ｍｍ、Ｒ2＝−２００ｍｍのシリンドリカルレンズである。また、シリンドリカルレンズ１１０７ａと１１０７ｂには５．５ｍｍの間隔を持たせる。シリンドリカルレンズ１１０７ａ、１１０７ｂはともに曲率が短尺方向に平行になるよう配置する。
In order to further reduce the above-described linear laser beam (laser beam) having a width of 2 mm, a doublet cylindrical lens 1107 is arranged 2050 mm ahead of the
ダブレットシリンドリカルレンズ１１０７の前方２３７．７ｍｍの平面上１１０９に長さ３００ｍｍ、幅０．４ｍｍの線状のレーザ光（レーザビーム）がつくられる。このとき形成された線状のレーザ光（レーザビーム）は、長尺方向の端部が徐々に減衰する形状のエネルギー密度の分布を持つ。このエネルギー減衰領域を除去するために、被照射面のごく近傍にスリット１１０８を配置する。エネルギー減衰領域に相当する光線をスリット１１０８で遮蔽し、被照射面１１０９にその光線が到達しないようにスリット１１０８の幅と位置を設定する。これにより、端部におけるエネルギー分布が急峻な線状のレーザ光（レーザビーム）を得ることができる。本実施例では、基板から２ｍｍ離れた位置にスリットを設置した。
A linear laser beam (laser beam) having a length of 300 mm and a width of 0.4 mm is generated on a
また、シリンドリカルレンズアレイ１１０３ａ、１１０３ｂ、シリンドリカルレンズ１１０４の３つのレンズ、または、シリンドリカルレンズアレイ１１０５ａ、１１０５ｂ、シリンドリカルレンズ１１０６の３つのレンズの代わりに図１９で示すホモジナイザを用いても良い。このホモジナイザを用いても、被照射面またはその近傍におけるレーザ光（レーザビーム）は端部に減衰領域を有しているため、スリットを設けて、減衰領域を除去してエネルギー分布が急峻な線状のレーザ光（レーザビーム）を形成する。
19 may be used instead of the three lenses of the
このようなレーザ照射装置を用いれば、被照射体に対して一様なアニールを行うことができる。例えば、被照射体に半導体膜を用いてアニールを行えば、該半導体膜を結晶化させたり、結晶性を向上させて一様な結晶性を有する半導体膜を得たり、不純物元素の活性化を行うことができる。 If such a laser irradiation apparatus is used, uniform annealing can be performed on the irradiated object. For example, if annealing is performed using a semiconductor film as an irradiation object, the semiconductor film is crystallized, a semiconductor film having uniform crystallinity is obtained by improving crystallinity, or an impurity element is activated. It can be carried out.
本実施例では、ミラーを用いて、線状のレーザ光（レーザビーム）の端部を急峻なものとする方法について説明する。 In this embodiment, a method of using a mirror to sharpen the end of linear laser light (laser beam) will be described.
実施例１で示した光学系を用いて線状のレーザ光（レーザビーム）を成形する。ただし、図１（Ｂ）にあるように、スリットの側面をミラーにし、エネルギー減衰領域のほぼ中央付近に配置する。ミラーでエネルギー減衰領域の光線を折り返し、残存するエネルギー減衰領域に照射する。これにより、減衰領域が小さくなり、レーザ光（レーザビーム）の端が急峻なエネルギー分布をもつ線状のレーザ光（レーザビーム）が被照射面に形成される。 A linear laser beam (laser beam) is shaped using the optical system shown in the first embodiment. However, as shown in FIG. 1 (B), the side surface of the slit is a mirror, and is arranged in the vicinity of the center of the energy attenuation region. The light beam in the energy attenuation region is turned back by the mirror and irradiated to the remaining energy attenuation region. As a result, the attenuation region is reduced, and a linear laser beam (laser beam) having a sharp energy distribution at the end of the laser beam (laser beam) is formed on the irradiated surface.
このようなレーザ照射装置を用いれば、被照射体に対して一様なアニールを行うことができる。例えば、被照射体に半導体膜を用いてアニールを行えば、該半導体膜を結晶化させたり、結晶性を向上させて一様な結晶性を有する結晶性半導体膜を得たり、不純物元素の活性化を行うことができる。 If such a laser irradiation apparatus is used, uniform annealing can be performed on the irradiated object. For example, if annealing is performed using a semiconductor film as an object to be irradiated, the semiconductor film is crystallized, a crystalline semiconductor film having uniform crystallinity is obtained by improving crystallinity, and the activity of impurity elements is increased. Can be made.
本実施例では、面状のレーザ光（レーザビーム）の端部を急峻なものとする方法について図４および図５を用いて説明する。 In this embodiment, a method of making the end of a planar laser beam (laser beam) steep will be described with reference to FIGS.
レーザ１１０１から射出されたレーザ光（レーザビーム）を、フライアイレンズ１３０２に入射する。なお、発振装置からフライアイレンズの間に、入射レーザ光（レーザビーム）の縦横比を１：１にするためにビームエキスパンダーとしてシリンドリカルレンズを挿入してもよい。フライアイレンズ１３０２はＲ1＝１０ｍｍ、Ｒ2＝∞、厚さ５ｍｍ、１ｍｍ角の球面レンズを図５ａのように配列させたものである。なお、入射レーザ光（レーザビーム）の形状によってアレイを、エネルギー分布の均一化に最適な配列にする（配列の例：図５ｂ）。また、アレイをレーザアニールする半導体膜と相似形にするために、例えば図５ｃ（長方形）、ｄ（平行四辺形）、ｅ（菱形）、ｆ（正六角形）のような形状にすることも考えられる。フライアイレンズ１３０２の前方２０ｍｍに球面レンズ１３０３を配置する。球面レンズ１３０３は、Ｒ1＝３００ｍｍ、Ｒ2＝∞、厚さ２０ｍｍ、１５０ｍｍ角である。
Laser light (laser beam) emitted from the
フライアイレンズ１３０２によって分割された光線が、球面レンズ１３０３で重ね合わされ、フライアイレンズ１３０２の前方６００ｍｍの被照射面１３０５にエネルギー分布が均一化された３０ｍｍ×３０ｍｍの面状のレーザ光（レーザビーム）が形成される。このとき形成される面状のレーザ光（レーザビーム）は、端のエネルギーが減衰しているので、それを除去するために、被照射面のごく近傍にスリット１３０４を設置する。スリット１３０４を光線の入射側から見た図を図４に示す。エネルギー減衰領域に相当する光線を遮蔽し、その光線が被照射面１３０５に到達しないようにスリット１３０４の幅と位置を設定する。レーザ光（レーザビーム）の端が急峻なエネルギー分布をもつ正方形の面状のレーザ光（レーザビーム）が被照射面１３０５に形成される。本実施例では、基板から２ｍｍ離れた位置にスリットを設置した。なお、スリットをミラーに置き換えても同様に線状のレーザ光（レーザビーム）や面状のレーザ光（レーザビーム）を形成することができる。
Light beams divided by the fly-
このようなレーザ照射装置を用いれば、被照射体に対して一様なアニールを行うことができる。例えば、被照射体に半導体膜を用いてアニールを行えば、該半導体膜を結晶化させたり、結晶性を向上させて一様な結晶性を有する結晶性半導体膜を得たり、不純物元素の活性化を行うことができる。 If such a laser irradiation apparatus is used, uniform annealing can be performed on the irradiated object. For example, if annealing is performed using a semiconductor film as an object to be irradiated, the semiconductor film is crystallized, a crystalline semiconductor film having uniform crystallinity is obtained by improving crystallinity, and the activity of impurity elements is increased. Can be made.
本実施例では、大面積基板にレーザアニールを行う場合について図６を用いて説明する。 In this embodiment, the case where laser annealing is performed on a large-area substrate will be described with reference to FIG.
まず、実施例１乃至３のいずれか一にしたがって、エネルギー密度の均一性が高いレーザ光（レーザビーム）を形成する。そして、前記レーザ光（レーザビーム）を大面積基板に対して相対的に移動させながら照射する。（図６（Ａ））このとき、前記レーザ光（レーザビーム）の長尺方向の長さが大面積基板の一辺より短いため、一方向の走査だけではアニールできず、少なくとも２方向への移動と複数回の走査が必要となり、図６（Ｂ）で示すように、レーザ光（レーザビーム）の走査が隣り合う箇所が形成される。しかしながら、本発明により形成されるレーザ光（レーザビーム）は端部が急峻なレーザ光（レーザビーム）であり、減衰領域を有しない。そのためレーザ光（レーザビーム）の走査が隣り合う箇所においても一様なアニールを行うことが実現できる。そのため、大面積基板を無駄なく利用することができるのでスループットが著しく向上する。 First, according to any one of the first to third embodiments, a laser beam (laser beam) with high energy density uniformity is formed. Then, the laser beam (laser beam) is irradiated while moving relative to the large area substrate. (FIG. 6A) At this time, since the length of the laser beam (laser beam) in the longitudinal direction is shorter than one side of the large-area substrate, it cannot be annealed only by scanning in one direction, and moves in at least two directions. As shown in FIG. 6B, a portion where scanning of laser light (laser beam) is adjacent is formed. However, the laser beam (laser beam) formed by the present invention is a laser beam (laser beam) having a sharp end, and does not have an attenuation region. Therefore, uniform annealing can be realized even at locations where scanning of laser light (laser beam) is adjacent. Therefore, a large-area substrate can be used without waste, and the throughput is remarkably improved.
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１０〜図１３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４００を用いる。なお、基板４００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。なお、本発明はエネルギー分布の均一性が非常に優れたレーザ光（レーザビーム）を用いてアニールを行うことができるため、大面積基板を用いることが可能である。
First, in this embodiment, a
次いで、基板４００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４０１を公知の手段により形成する。本実施例では下地膜４０１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４０２〜４０６を形成する。半導体層４０２〜４０６は公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマ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、レーザ結晶化法により結晶化させる。レーザ結晶化法は、実施例１乃至実施例４のいずれか一を適用して、レーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）を半導体膜に照射する。もちろん、レーザ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、得られた結晶質半導体膜を所望の形状にパターニングして半導体層４０２〜４０６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、結晶質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 402 to 406 are formed over the base film. The semiconductor layers 402 to 406 are formed by forming a semiconductor film with a thickness of 25 to 80 nm (preferably 30 to 60 nm) by a known means (such as sputtering, LPCVD, or plasma CVD), and crystallizing by laser crystallization. Make it. In the laser crystallization method, any one of
本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、５５ｎｍの非晶質珪素膜を成膜する。そして、この非晶質珪素膜に脱水素化（５００℃、１時間）を行った後、出力１０Ｗの連続発振のＹＶＯ4レーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）を非線形光学素子により第２高調波に変換したのち、実施例１乃至実施例３のいずれか一に示す光学系よりレーザ光（レーザビーム）を形成して照射する。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。また、エキシマレーザを用いる場合には、パルス発振周波数３００Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を１００〜１０００mJ/cm2(代表的には２００〜７００mJ/cm2)とするのが望ましい。そして、０．５〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザ光（レーザビーム）に対して相対的にステージを動かして照射し、結晶性珪素膜を形成する。そして、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４０２〜４０６を形成する。 In this embodiment, a 55 nm amorphous silicon film is formed by plasma CVD. The amorphous silicon film is dehydrogenated (500 ° C., 1 hour), and then a laser beam (laser beam) emitted from a continuous wave YVO 4 laser with an output of 10 W is applied to the second by a nonlinear optical element. After conversion to the harmonic, laser light (laser beam) is formed and irradiated from the optical system shown in any one of the first to third embodiments. 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. When an excimer laser is used, it is desirable that the pulse oscillation frequency is 300 Hz and the laser energy density is 100 to 1000 mJ / cm 2 (typically 200 to 700 mJ / cm 2 ). Then, irradiation is performed by moving the stage relative to the laser beam (laser beam) at a speed of about 0.5 to 2000 cm / s to form a crystalline silicon film. Then, the semiconductor layers 402 to 406 are formed by a patterning process using a photolithography method.
また、半導体層４０２〜４０６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 402 to 406, 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４０２〜４０６を覆うゲート絶縁膜４０７を形成する。ゲート絶縁膜４０７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 produced 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４０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜４０８と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜４０９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４０８と、膜厚３７０ｎｍのＷ膜からなる第２の導電膜４０９を積層形成する。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。
Next, a first
なお、本実施例では、第１の導電膜４０８をＴａＮ、第２の導電膜４０９をＷとしているが、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。
In this embodiment, the first
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４１０〜４１５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１０（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４１０〜４１５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う。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
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４１７〜４２２（第１の導電層４１７ａ〜４２２ａと第２の導電層４１７ｂ〜４２２ｂ）を形成する。４１６はゲート絶縁膜であり、第１の形状の導電層４１７〜４２２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
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１０（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４２８ｂ〜４３３ｂを形成する。一方、第１の導電層４１７ａ〜４２２ａは、ほとんどエッチングされず、第２の形状の導電層４２８〜４３３を形成する。
Next, a second etching process is performed without removing the resist mask.
(FIG. 10C) 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４２８〜４３３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４２３〜４２７が形成される。不純物領域４２３〜４２７には１×１０18〜１×１０20／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 conductive layers 428 to 433 serve as a mask for the impurity element imparting n-type, and 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４３４ａ〜４３４ｃ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４２８ｂ〜４３２ｂ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１１（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４３６、４４２、４４８には１×１０18〜５×１０19/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４３５、４３８、４４１、４４４、４４７には１×１０19〜５×１０21/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４５０ａ〜４５０ｃ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４５３〜４５５、４５９、４６０を形成する。第２の導電層４２８ａ〜４３２ａ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４５３〜４５５、４５９、４６０はジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法で形成する。（図１１（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４５０ａ〜４５０ｃ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４３９、４４７、４４８に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４５０ａ〜４５０ｃを除去して第１の層間絶縁膜４６１を形成する。この第１の層間絶縁膜４６１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４６１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１１（Ｃ）に示すように、レーザ光（レーザビーム）を照射して、半導体層の結晶性の回復、それぞれの半導体層に添加された不純物元素の活性化を行う。このとき、レーザ光（レーザビーム）のエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ2程度（好ましくは０．０１〜１０ＭＷ／ｃｍ2）が必要であり、レーザ光（レーザビーム）に対して相対的に基板を０．５〜２０００ｃｍ／ｓの速度で移動させる。なお、レーザアニール法の他に、熱アニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）などを適用することができる。 Next, as shown in FIG. 11C, laser light (laser beam) is irradiated to recover the crystallinity of the semiconductor layers and to activate the impurity elements added to the respective semiconductor layers. At this time, the energy density of the laser beam (laser beam) is about 0.01 to 100 MW / cm 2 (preferably 0.01~10MW / cm 2) is required, relative to the laser light (laser beam) The substrate is moved at a speed of 0.5 to 2000 cm / s. In addition to the laser annealing method, a thermal annealing method, a rapid thermal annealing method (RTA method), or the like can be applied.
また、第１の層間絶縁膜を形成する前に加熱処理を行っても良い。ただし、用いた配線材料が熱に弱い場合には、本実施例のように配線等を保護するため層間絶縁膜（珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素膜）を形成した後で活性化処理を行うことが好ましい。 Further, heat treatment may be performed before the first interlayer insulating film is formed. However, when the wiring material used is weak against heat, it is activated after an interlayer insulating film (insulating film containing silicon as a main component, for example, a silicon nitride film) is formed to protect the wiring as in this embodiment. It is preferable to perform the conversion treatment.
そして、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４６１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。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。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３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行っても良い。
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４６１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４６２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、表面に凸凹が形成されるものを用いる。
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４６２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５０６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４６３〜４６７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１２）
In the driver circuit 506,
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. 12)
また、画素部５０７においては、画素電極４７０、ゲート配線４６９、接続電極４６８を形成する。この接続電極４６８によりソース配線（４４３ａと４４３ｂ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４６９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４７０は、画素ＴＦＴのドレイン領域４７１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４５９と電気的な接続が形成される。また、画素電極４７０としては、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ることが望ましい。
In the pixel portion 507, a
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２からなるＣＭＯＳ回路、及びｎチャネル型ＴＦＴ５０３を有する駆動回路５０６と、画素ＴＦＴ５０４、保持容量５０５とを有する画素部５０７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, a CMOS circuit including an n-
駆動回路５０６のｎチャネル型ＴＦＴ５０１はチャネル形成領域４３７、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４２８ａと重なる低濃度不純物領域４３６（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４５２とを有している。このｎチャネル型ＴＦＴ５０１と電極４６６で接続してＣＭＯＳ回路を形成するｐチャネル型ＴＦＴ５０２にはチャネル形成領域４４０、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４２９ａと重なる低濃度不純物領域４５３（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４５３とを有している。また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０３にはチャネル形成領域４４３、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４３０ａと重なる低濃度不純物領域４４２（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４５６とを有している。
The n-
画素部の画素ＴＦＴ５０４にはチャネル形成領域４４６、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域４４５（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４５８とを有している。また、保持容量５０５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５０５は、絶縁膜４１６を誘電体として、電極（４３２ａと４３２ｂの積層）と、半導体層とで形成している。
The pixel TFT 504 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.
また、本実施例で作製するアクティブマトリクス基板の画素部の上面図を図１３に示す。なお、図１０〜図１３に対応する部分には同じ符号を用いている。図１２中の鎖線Ａ−Ａ’は図１３中の鎖線Ａ―Ａ’で切断した断面図に対応している。また、図１２中の鎖線Ｂ−Ｂ’は図１３中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断面図に対応している。 FIG. 13 shows a top view of a pixel portion of an active matrix substrate manufactured in this embodiment. In addition, the same code | symbol is used for the part corresponding to FIGS. A chain line A-A ′ in FIG. 12 corresponds to a cross-sectional view taken along the chain line A-A ′ in FIG. 13. Further, a chain line B-B ′ in FIG. 12 corresponds to a cross-sectional view taken along the chain line B-B ′ in FIG. 13.
本実施例では、実施例５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１４を用いる。 In this embodiment, a process for manufacturing a reflective liquid crystal display device from the active matrix substrate manufactured in Embodiment 5 will be described below. FIG. 14 is used for the description.
まず、実施例５に従い、図１２の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図１２のアクティブマトリクス基板上、少なくとも画素電極４７０上に配向膜５６７を形成しラビング処理を行う。なお、本実施例では配向膜５６７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５７２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. 12 according to Embodiment 5, an
次いで、対向基板５６９を用意する。次いで、対向基板５６９上に着色層５７０、５７１、平坦化膜５７３を形成する。赤色の着色層５７０と青色の着色層５７１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５に示す基板を用いている。従って、実施例５の画素部の上面図を示す図１３では、少なくともゲート配線４６９と画素電極４７０の間隙と、ゲート配線４６９と接続電極４６８の間隙と、接続電極４６８と画素電極４７０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 5 is used. Therefore, in FIG. 13 showing a top view of the pixel portion of Example 5, at least the gap between the gate wiring 469 and 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５７３上に透明導電膜からなる対向電極５７６を少なくとも画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜５７４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５６８で貼り合わせる。シール材５６８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５７５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５７５には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図１４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の均一性が非常に優れたレーザ光（レーザビーム）が照射されているため一様にアニール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。 Since the liquid crystal display device manufactured as described above is irradiated with a laser beam (laser beam) having a very excellent uniformity of energy distribution, a TFT manufactured using a uniformly annealed semiconductor film is not used. 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乃至５と自由に組み合わせることが可能である。
Note that this embodiment can be freely combined with
本実施例では、実施例５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、発光装置を作製した例について説明する。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を備え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）が得られる化合物を含む層（発光体）と陽極層と、陰極層とを有する。また、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 embodiment, an example in which a light-emitting device is manufactured using the TFT manufacturing method for manufacturing the active matrix substrate described in Embodiment 5 will be described. 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 including a TFT in the display panel. is there. Note that the light-emitting element includes a layer (light-emitting body) containing a compound capable of obtaining luminescence (Electro Luminescence) generated by applying an electric field, an anode layer, and a cathode layer. In addition, the luminescence of the compound includes light emission (fluorescence) when returning from the singlet excited state to the ground state and light emission (phosphorescence) when returning from the triplet excited state to the ground state. Includes both emissions.
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発光体と定義する。発光体には具体的に、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。 Note that in this specification, all layers formed between an anode and a cathode in a light-emitting element are defined as light emitters. Specifically, the light emitter 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１５は本実施例の発光装置の断面図である。図１５において、基板７００上に設けられたスイッチングＴＦＴ６０３は図１２のｎチャネル型ＴＦＴ５０３を用いて形成される。したがって、構造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０３の説明を参照すれば良い。
FIG. 15 is a cross-sectional view of the light emitting device of this example. In FIG. 15, a switching TFT 603 provided over a
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図１２のＣＭＯＳ回路を用いて形成される。従って、構造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２の説明を参照すれば良い。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ＴＦＴ６０４は図１２のｐチャネル型ＴＦＴ５０２を用いて形成される。従って、構造の説明はｐチャネル型ＴＦＴ５０２の説明を参照すれば良い。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 604 is formed using the p-
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の画素電極７１１上に重ねることで画素電極７１１と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。
Reference numeral 711 denotes a pixel electrode (anode of the light emitting element) made of a transparent conductive film. As the transparent conductive film, a compound of indium oxide and tin oxide, a compound of indium oxide and zinc oxide, zinc oxide, tin oxide, or indium oxide can be used. Moreover, you may use what added the gallium to the said transparent conductive film. The pixel electrode 711 is formed on the flat
配線７０１〜７０７を形成後、図１５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の上には発光体７１３が形成される。なお、図１５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体を作り分けている。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、以上の例は発光体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体（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 emitter, and is not necessarily limited to this. A light-emitting body (a layer for performing light emission and carrier movement 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、発光体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１５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. 15 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ＴＦＴ６０１、ｐチャネル型ＴＦＴ６０２、スイッチングＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）６０３および電流制御ＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）６０４が形成される。
Thus, an n-channel TFT 601, a p-channel TFT 602, a switching TFT (n-channel TFT) 603 and a current control TFT (n-channel TFT) 604 are formed on the
さらに、図１５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. 15A and 15B, 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の均一性が非常に優れたレーザ光（レーザビーム）が照射されているため一様にアニール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 uniformly annealed semiconductor film because it is irradiated with a laser beam (laser beam) having a very excellent energy distribution uniformity. Therefore, the operating 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乃至５と自由に組み合わせることが可能である。
Note that this embodiment can be freely combined with
本発明を適用して、様々な半導体装置（アクティブマトリクス型液晶表示装置、アクティブマトリクス型発光装置、アクティブマトリクス型ＥＣ表示装置）を作製することができる。即ち、それら電気光学装置を表示部に組み込んだ様々な電子機器に本発明を適用できる。 By applying the present invention, various semiconductor devices (active matrix liquid crystal display device, active matrix light emitting device, active matrix EC display device) can be manufactured. That is, the present invention can be applied to various electronic devices in which these electro-optical devices are incorporated in a display unit.
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、プロジェクター、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビゲーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）などが挙げられる。それらの例を図１６、図１７及び図１８に示す。 Such electronic devices include video cameras, digital cameras, projectors, head-mounted displays (goggles type displays), car navigation systems, car stereos, personal computers, personal digital assistants (mobile computers, mobile phones, electronic books, etc.), etc. Can be mentioned. Examples thereof are shown in FIGS. 16, 17 and 18.
図１６（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体３００１、画像入力部３００２、表示部３００３、キーボード３００４等を含む。本発明を表示部３００３に適用することができる。
FIG. 16A illustrates a personal computer, which includes a main body 3001, an image input portion 3002, a display portion 3003, a
図１６（Ｂ）はビデオカメラであり、本体３１０１、表示部３１０２、音声入力部３１０３、操作スイッチ３１０４、バッテリー３１０５、受像部３１０６等を含む。本発明を表示部３１０２に適用することができる。
FIG. 16B illustrates a video camera, which includes a main body 3101, a display portion 3102, an
図１６（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体３２０１、カメラ部３２０２、受像部３２０３、操作スイッチ３２０４、表示部３２０５等を含む。本発明は表示部３２０５に適用できる。
FIG. 16C illustrates a mobile computer, which includes a main body 3201, a camera unit 3202, an
図１６（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体３３０１、表示部３３０２、アーム部３３０３等を含む。本発明は表示部３３０２に適用することができる。
FIG. 16D illustrates a goggle type display, which includes a
図１６（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体３４０１、表示部３４０２、スピーカ部３４０３、記録媒体３４０４、操作スイッチ３４０５等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇｔｉａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。
本発明は表示部３４０２に適用することができる。
FIG. 16E shows a player using a recording medium (hereinafter referred to as a recording medium) on which a program is recorded, and includes a main body 3401, a
The present invention can be applied to the
図１６（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体３５０１、表示部３５０２、接眼部３５０３、操作スイッチ３５０４、受像部（図示しない）等を含む。本発明を表示部３５０２に適用することができる。
FIG. 16F illustrates a digital camera, which includes a main body 3501, a
図１７（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、投射装置３６０１、スクリーン３６０２等を含む。本発明は投射装置３６０１の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他の駆動回路に適用することができる。
FIG. 17A illustrates a front type projector, which includes a
図１７（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体３７０１、投射装置３７０２、ミラー３７０３、スクリーン３７０４等を含む。本発明は投射装置３７０２の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他の駆動回路に適用することができる。
FIG. 17B illustrates a rear projector, which includes a main body 3701, a
なお、図１７（Ｃ）は、図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）中における投射装置３６０１、３７０２の構造の一例を示した図である。投射装置３６０１、３７０２は、光源光学系３８０１、ミラー３８０２、３８０４〜３８０６、ダイクロイックミラー３８０３、プリズム３８０７、液晶表示装置３８０８、位相差板３８０９、投射光学系３８１０で構成される。投射光学系３８１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式であってもよい。また、図１７（Ｃ）中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
Note that FIG. 17C illustrates an example of the structure of the
また、図１７（Ｄ）は、図１７（Ｃ）中における光源光学系３８０１の構造の一例を示した図である。本実施例では、光源光学系３８０１は、リフレクター３８１１、光源３８１２、レンズアレイ３８１３、３８１４、偏光変換素子３８１５、集光レンズ３８１６で構成される。なお、図１７（Ｄ）に示した光源光学系は一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
FIG. 17D illustrates an example of the structure of the light source
ただし、図１７に示したプロジェクターにおいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示しており、反射型の電気光学装置及び発光装置での適用例は図示していない。 However, the projector shown in FIG. 17 shows a case where a transmissive electro-optical device is used, and an application example in a reflective electro-optical device and a light-emitting device is not shown.
図１８（Ａ）は携帯電話であり、本体３９０１、音声出力部３９０２、音声入力部３９０３、表示部３９０４、操作スイッチ３９０５、アンテナ３９０６等を含む。本発明を表示部３９０４に適用することができる。
FIG. 18A illustrates a mobile phone, which includes a
図１８（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体４００１、表示部４００２、４００３、記憶媒体４００４、操作スイッチ４００５、アンテナ４００６等を含む。本発明は表示部４００２、４００３に適用することができる。
FIG. 18B illustrates a portable book (electronic book), which includes a
図１８（Ｃ）はディスプレイであり、本体４１０１、支持台４１０２、表示部４１０３等を含む。本発明は表示部４１０３に適用することができる。本発明のディスプレイは特に大画面化した場合において有利であり、対角１０インチ以上（特に３０インチ以上）のディスプレイには有利である。
FIG. 18C illustrates a display, which includes a
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、さまざま分野の電子機器に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例１〜６または７の組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。 As described above, the applicable range of the present invention is so wide that the present invention can be applied to electronic devices in various fields. Moreover, the electronic device of a present Example is realizable even if it uses the structure which consists of a combination of Example 1-6 or 7th.
Claims (14)
被照射面近傍に設置されたミラーである第２の手段により、前記減衰領域を折り返して前記減衰領域同士で強め合い前記減衰領域を小さくした第２のレーザビームを成形し、
前記第２のレーザビームを、絶縁膜が形成されたガラス基板、シリコン基板又はプラスチック基板上の被照射面となる半導体膜に照射して結晶性半導体膜を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 The first means forms a first laser beam having a distribution of energy density on the irradiated surface of the laser beam emitted from the laser as a region where the energy density is made uniform and an attenuation region,
By the second means which is a mirror installed in the vicinity of the irradiated surface, the attenuation region is folded back to strengthen the attenuation regions and to form a second laser beam in which the attenuation region is reduced,
A crystalline semiconductor film is formed by irradiating a semiconductor film which is an irradiated surface on a glass substrate, a silicon substrate, or a plastic substrate on which an insulating film is formed with the second laser beam. Manufacturing method.
被照射面近傍に設置されたミラーである第２の手段により、前記減衰領域を折り返して前記減衰領域同士で強め合い前記減衰領域を小さくした線状である第２のレーザビームを成形し、
前記第２のレーザビームを、絶縁膜が形成されたガラス基板、シリコン基板又はプラスチック基板上の被照射面となる半導体膜に対して相対的に移動しながら照射して結晶性半導体膜を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 The first means forms a first laser beam having a distribution of energy density on the irradiated surface of the laser beam emitted from the laser as a region where the energy density is made uniform and an attenuation region,
A second laser beam which is a mirror installed in the vicinity of the irradiated surface is shaped to form a second laser beam which is a linear shape in which the attenuation region is folded back and strengthened between the attenuation regions and the attenuation region is reduced.
A crystalline semiconductor film is formed by irradiating the second laser beam while moving relative to a semiconductor film to be an irradiation surface on a glass substrate, a silicon substrate, or a plastic substrate on which an insulating film is formed. A method for manufacturing a semiconductor device.
前記ミラーを、前記第２のレーザビームの移動方向と平行な部分の前記減衰領域と前記第２のレーザビームの移動方向と垂直な部分の前記減衰領域とをそれぞれ小さくする位置に設置することを特徴とする半導体装置の作製方法。 In any one of Claims 1 to 11 ,
The mirror is installed at a position where the attenuation region in a portion parallel to the moving direction of the second laser beam and the attenuation region in a portion perpendicular to the moving direction of the second laser beam are reduced. A method for manufacturing a semiconductor device.
前記結晶性半導体膜をパターニングして半導体層を形成し、
前記半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 In any one of Claims 1 to 12 ,
Patterning the crystalline semiconductor film to form a semiconductor layer;
Forming a gate insulating film on the semiconductor layer;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a gate electrode over the gate insulating film.
表面に凹凸を有する画素電極を前記半導体層に電気的に接続することを特徴とする半導体装置の作製方法。 In claim 13 ,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a pixel electrode having a concavo-convex surface is electrically connected to the semiconductor layer.
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