激光裝置、激光輻射方法及半導體器件及其制造方法

專利名稱：激光裝置、激光輻射方法及半導體器件及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種利用激光使半導體基片、半導體薄膜等結晶或在離子注入后進行激活的激光處理裝置和激光輻射方法；還涉及一種采用該激光裝置形成的半導體器件及其制造方法、一種使用該半導體器件的電子設備和一種使用該激光裝置的半導體器件的生產系統。
背景技術：
近年來，在基片上形成TFT的技術取得了很大的進步，也促進了其在有源陣列半導體顯示器方面的應用和發展。特別是，由于采用多晶硅薄膜的TFT具有高于用傳統非晶態硅薄膜制作的TFT的場效應遷移率，它能高速運行。因此，盡管象素通常由基片外的驅動電路控制，但也可能形成在同一基片上的驅動電路控制象素。
順便提一下，對于半導體器件中使用的基片，從成本的角度認為玻璃基片比單晶硅基片重要。由于玻璃基片在抗熱性上是低劣的且容易發生熱變形，在多晶硅TFT形成到玻璃基片上的情況下，為了避免玻璃基片的熱變形，對半導體薄膜的結晶采用激光退火處理。
激光退火處理的特點如下與采用輻射加熱或傳導加熱的退火處理方法相比，它能極大地縮短處理時間；而且，通過選擇性地和局部地加熱半導體或半導體薄膜，幾乎不會對基片產生熱損傷。
注意，此處的激光退火處理方法指的是一種使形成在半導體基片或半導體薄膜上的損害層再結晶的技術，和一種使形成在基片上的非晶態半導體薄膜結晶的技術。而且，此處所講的激光退火處理方法包括了用于使半導體基片或半導體薄膜平整或表面重整的技術。所使用的激光振蕩裝置是一種采用準分子激光器的氣體激光振蕩裝置或是一種采用YAG激光器的固體激光振蕩裝置。眾所周知，這類裝置通過激光束輻射、在大約幾十納秒到幾百微秒的相當短的時間內、加熱半導體表面層以完成結晶處理。
按照振蕩方法激光器粗略地分為兩類脈沖振蕩型和連續振蕩型。在脈沖振蕩激光器中，輸出能量相當高，使得假定在束斑為幾cm2或更大時的批量生產率增加。特別是，當束斑的形狀被用光學系統處理并被處理成長度為10cm或更大的線形形狀時，它能對基片進行高效激光輻射且進一步地提高了批量生產率。因此，為了使半導體薄膜結晶，使用脈沖振蕩激光器變成了主流。
但是，近年來，在使半導體薄膜結晶方面，發現使用連續振蕩激光器比使用脈沖振蕩激光器的半導體薄膜中形成的晶體的粒度變大了。當半導體薄膜中晶體的粒度變大時，使用半導體薄膜所形成的TFT的遷移率變高，且因晶粒邊界引起的TFT特性的變化受到了抑制。因此，連續振蕩激光器近來受到了世人的矚目。
但是，由于連續振蕩激光器的最大輸出能量一般都比脈沖振蕩激光器的小，因此，束斑的尺寸也小，大約為10-3mm2。這樣，為了處理一個大的基片，必須向上和向下、向左和向右地移動基片上的光束輻射的位置，使得每個基片的處理時間增加。因此，處理效率低下且提高基片的處理速度是一項重要的課題。

發明內容
本發明是針對上述問題而實施的，因此，本發明的目的在于提供一種連續振蕩激光裝置、一種激光輻射方法、和一種利用該連續振蕩激光裝置制造半導體器件的方法，它與傳統示例相比能提高處理效率。
本發明的激光裝置包括用于控制要處理物體上的每束激光的輻射位置的第一裝置；用于振蕩激光的多個第二裝置(激光振蕩裝置)；第三裝置(光學系統)，用于使來自該多個激光振蕩裝置振蕩的激光的束斑在要被處理的物體上部分地相互重疊；第四裝置，用于控制多個第二裝置中每一個的振蕩，同時也控制第一裝置以使激光的束斑覆蓋根據與掩模形狀有關的數據(圖案信息)所確定的位置。
應當注意的是，按照掩模數據所確定的位置是指在晶化后通過進行圖形化所得到的半導體薄膜的一部分。對于本發明，第四裝置根據掩模控制圖形化之后應留在基片上的形成在絕緣表面上的半導體薄膜的一部分的。另外，要用激光掃描的部分被確定，使得至少通過完成圖形化所得到的那部分被晶化，且第一裝置被控制，使得束斑照射到要掃描的那部分上。采用這種方式，半導體薄膜被局部地晶化。也就是，采用本發明，激光不掃描和輻射到半導體薄膜的整個表面上而是掃描以使至少必需的部分被結晶。采用上述結構，可節省將激光輻射到在半導體薄膜晶化后通過圖形化所要被去除的那一部分所用的時間。
根據本發明，為了實現上述結構，在形成半導體薄膜后，在利用激光進行晶化之前，用激光給該半導體薄膜作一標記。之后，根據對應于該標記應置的掩模確定激光應掃描的位置。
采用上述結構，可縮短輻射激光的時間且可提高基片處理速度。


在附圖中圖1示出了本發明的激光裝置的結構；圖2A和圖2B分別示出了本發明的激光束的形狀和其能量密度分布；圖3A和圖3B分別示出了本發明的激光束的形狀和其能量密度分布；圖4A到圖4C示出了激光在要處理的物體上移動的方向；圖5A和圖5B也示出了激光在要處理的物體上移動的方向；圖6A和圖6B示出了激光在TFT的有源層上移動的方向；圖7A和圖7B示出了標記的位置；圖8是本發明的生產系統操作流程的流程圖；圖9是傳統的生產系統操作流程的流程圖；圖10示出了本發明的生產系統操作流程的另一流程圖；圖11A和圖11B示出了本發明的激光裝置的光學系統；圖12也示出了本發明的激光裝置的光學系統；圖13示出了激光在要處理的物體上移動的方向；圖14示出了激光在要處理的物體上移動的方向；圖15示出了激光在要處理的物體上移動的方向；圖16A和圖16B示出了標記的結構；圖17示出了本發明的激光裝置的光學系統；圖18同樣示出了本發明的激光裝置的光學系統；圖19同樣示出了本發明的激光裝置的光學系統；圖20是一結晶半導體薄膜的一個SEM照片；圖21是這一結晶半導體薄膜的一個SEM照片；圖22A和圖22B示出了一個TFT的特性；圖23A和圖23B示出了這個TFT的特性；圖24A到圖24H每一個都示出了利用本發明的半導體器件的電子設備；圖25A到圖25C示出了一種利用本發明的激光裝置制造半導體器件的方法；圖26A到圖26C示出了一種利用本發明的激光裝置制造半導體器件的方法；圖27A到圖27C示出了一種利用本發明的激光裝置制造半導體器件的方法；圖28示出了一種利用本發明的激光裝置制造半導體器件的方法；圖29示出了一種利用本發明的激光裝置制造的液晶顯示裝置；圖30A和圖30B示出了一種利用本發明的激光裝置制造光發射裝置的方法；圖31A到圖31D每一個都是半導體薄膜的反極象圖(inverse pole figure)；圖32A到圖32D每一個都是半導體薄膜的反極象圖；圖33A和圖33B示出了激光在要處理的物體上移動的方向；圖34A到圖34C示出了位置控制機構的結構；圖35A和圖35B示出了一個活性振動(active vibration)去除座的結構；圖36示出了在激光束的中心軸線方向彼此重疊的能量密度分布；圖37示出了(i)激光束中心間距離與(ii)能量差別之間的關系；和圖38示出了激光束在中心軸線方向的輸出能量的分布。
具體實施例方式
以下，描述本發明的激光裝置的一種結構。圖1是本發明的激光裝置的框圖。
本發明的激光裝置100包括一平臺(stage)控制器101，它對應于用于控制每一激光在要處理物體上的輻射位置的第一裝置。
同樣，本發明的激光裝置100包括多個激光振蕩裝置102(102a到102d)，其對應于用于振蕩激光的第二裝置。需要說明的是盡管圖1配置了102a到102d四個激光振蕩裝置，但本發明的激光裝置100具有的激光振蕩裝置102的數量并不限于此。只要本發明的激光裝置100具有的激光振蕩裝置102的數量在兩個到八個之間就不會有任何問題。同樣，所有的激光振蕩裝置使用相同的激光器且與其波長是否彼此相同或是否彼此不同沒有關系。
可以根據處理的目的適當地改變激光器。在本發明中，可以利用公知的激光器。可以利用連續振蕩的氣體激光器或固態激光器作為激光器。氣體激光器可以是準分子激光器、Ar激光器、Kr激光器等等。另一方面，固態激光器可以是YAG激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、玻璃激光器、紅寶石激光器、翠綠寶石激光器、Ti藍寶石激光器、Y2O3激光器等等。固態激光器使用了例如YAG、YVO4、YLF、YAlO3晶體，或者是摻有Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti、Yb、或者Tm的晶體的激光器。激光器的基波根據摻入的材料而不同且得到具有1μm附近基波的激光。也可以利用非線性的光學元件得到對應于基波的諧波。
同樣，還可以利用通過使用一非線性的光學元件將從固態激光器發出的紅外激光轉換成綠激光且進一步地通過使用另一非線性光學元件處理該綠激光而得到的紫外線激光。
這里需要說明的是，即使本發明的激光裝置安裝有除了上述的四個裝置以外的用于調節要處理物體的溫度的裝置，也不會有任何問題。
同樣，本發明的激光裝置100包括一個光學系統103，它對應于第三裝置，該第三裝置能夠使從相應的激光振蕩裝置102a到102d所振蕩的激光的束斑在要處理物體上彼此重疊。
本發明的激光裝置100還包括一個對應于第四裝置的CPU 104，該CPU 104能夠控制激光振蕩裝置102的振蕩還可以控制對應于第一裝置的平臺控制器101，使得激光的束斑可以覆蓋根據掩模的相關數據所決定的位置。
圖2A示出了一個從每一個激光振蕩裝置102a到102d振蕩得到的激光在要處理的物體107上的束斑的形狀的例子。圖2A所示的束斑的形狀為橢圓形。需要注意的是在本發明的激光裝置中，從振蕩裝置振蕩得到的激光束斑的形狀并不限于橢圓形。束斑的形狀根據激光器的種類不同而不同且可以通過光學系統來構形束斑。例如從由Lambda K.K公司生產的XeCl準分子激光器(其波長為308nm、脈沖寬度為30ns)L3308所發出的激光為尺寸是10mm×30mm的矩形(兩個都是光束輪廓的半值寬度)。同樣，由YAG激光器發射的激光在激光棒為圓柱形時為圓形，而在激光棒為條狀時為矩形。而且，通過進一步地由光學系統改變激光的形狀，可以形成需要尺寸的激光。
圖2B示出了圖2A所示的束斑在主軸y方向上的激光能量密度分布。對于束斑形狀為橢圓的激光的能量密度分布，能量密度隨距橢圓中心“O”的距離的減小而增加。由“α”確定的區域對應于主軸y方向的寬度，該區域的能量密度值超出得到理想的晶體所必須的值。
其次，圖3A示出了在合成具有圖2A所示束斑的每一激光的情況下的束斑形狀。如圖3A所示，各激光的束斑通過對準各橢圓的主軸且使束斑相互重疊而組合，從而形成一個束斑。注意通過連接各橢圓的中心“O”得到的直線在下文中稱作“中心軸線”。
圖3B示出了圖3A所示的其束斑已經組合的激光的能量密度在中心軸線方向上的分布。在合成以前各束斑相互重疊的每一部分的能量密度有所增加，所以在各橢圓的中心“O”間的每一部分中的能量密度變平。
如從圖3B中可以看出，和多個激光沒有彼此重疊且為單獨使用的情況相比，通過使多個激光相互重疊且使激光在具有低能量密度的每一部分中相互補充，可以有效地提高半導體薄膜的結晶度。例如，假設只有在圖3B所示的斜線所指定的區域內具有超過一個得到理想的晶體所必須的能量密度的一個值且在其它區域的能量是低的。在這種情況下，如果四個束斑不相互重疊，則理想的晶體只有在斜線區域才能得到，其在中心軸線方向的寬度由“α”標定。但是，如圖3B所示通過使束斑彼此重疊，可以在中心軸線方向的寬度由β(β＞4α)表示的區域上得到理想的晶體。結果，可以更有效地使半導體薄膜結晶。
結合圖4A描述圖3A所示的要處理的物體107是一基片上形成的半導體薄膜的情況。注意，圖4A示出了為了制造一有源矩陣型半導體器件而形成的半導體薄膜500。由虛線501所圍成的部分對應于形成一個象素的部分，由虛線502所圍成的部分對應于形成一個信號線驅動電路的部分，由虛線503所圍成的部分對應于形成一個掃描線驅動電路的部分。
同樣，在本發明中，通過使其束斑彼此重疊合成多個激光，從而形成了一個束斑。當這樣做的時候，各束斑彼此重疊使得在合成以前各束斑的中心形成一條直線。
這里應該注意的是，無論合成后的束斑是否被設定成使通過連接合成前束斑的中心所形成的直線(這里指的是“中心軸線”)垂直于掃描方向地延伸都無關緊要。在合成以后的束斑的中心軸線垂直于掃描方向延伸的情況下，基片的處理效率增加到最高的水平。另一方面，可以得到如下通過執行掃描給出的優點以使合成以后的束斑的中心軸線和掃描方向呈45°±35°的角度，優選地接近45°的角度。
圖31A和圖31B的每一個都是在通過將束斑的中心軸線同掃描方向的角度設定成27°、波長設定為532nm、輸出能量設定為2W和將移動速度設定為20cm/sec的經NdYVO4輻射在氮化硅薄膜上所形成的1000非晶硅薄膜上完成結晶時的關于晶體取向的反極象圖。當平行于基片平面內的垂直于掃描方向的方向稱為“x”方向，掃描方向為“y”方向，而垂直于基片的方向稱為“z”方向時，圖31A示出了在垂直于半導體薄膜的z方向的平面上的晶體取向分布，而圖31B示出了在垂直于y方向的平面上的晶體取向分布。同樣，圖31C是一在垂直于y方向的平面上的反極象圖且示出了各自晶體取向間的分布率。而且，圖31D是極象圖，其中TD對應于掃描方向y，標號001表示在垂直于z方向的一個平面上的極象圖，標號011表示在垂直于y方向和z方向合成方向的平面上的極象圖，標號111表示在垂直于x方向、y方向和z方向合成方向的平面上的極象圖。
圖32A和圖32B的每一個都是在通過將束斑的中心軸線同掃描方向的角度設定成45°、波長設定為532nm、輸出能量設定為1.6W和將移動速度設定為20cm/sec的經NdYVO4輻射在氮化硅薄膜上所形成的1000非晶硅薄膜上完成結晶時的關于晶體取向的反極象圖。當平行于基片平面內的垂直于掃描方向的方向稱為“x”方向，掃描方向為“y”方向，垂直于基片的方向稱為“z”方向時，圖32A示出了在垂直于半導體薄膜的z方向的平面上的晶體取向分布，而圖32B示出了在垂直于y方向的平面上的晶體取向分布。同樣，圖32C是一在垂直于y方向的平面上的反極象圖且示出了各自晶體取向間的分布率。而且，圖32D是極象圖，其中TD對應于掃描方向y，標號001表示在垂直于z方向的一個平面上的極象圖，標號011表示在垂直于y方向和z方向合成方向的平面上的極象圖，標號111表示在垂直于x方向、y方向和z方向合成方向的平面上的極象圖。
從圖31A到圖31D和圖32A到圖32D可以看出晶粒在垂直于束斑中心軸線的方向上生長。采用以上描述的結構，存在于有源層中的晶粒的數量增加，且和執行掃描以使掃描方向和束斑的中心軸線彼此垂直的情況相比、可以減小由于晶體取向和晶粒而導致的特性的改變。
圖4B是一在其中形成一個象素部分的部分501內的束斑507的放大圖。同樣。圖4C是束斑507的放大圖，在其中形成了信號線驅動電路502。本發明可以避免束斑507的中心軸線垂直于掃描方向地延伸的情況。更詳細地是，束斑的中心軸線和掃描方向之間形成的銳角θA設定為45°±35°，優選為45°。
另外，如圖3B所示，在束斑邊緣部分的激光的能量密度小于其它部分的，且存在不能均勻地進行要處理物體的處理的情況。因此，優選輻射激光以便避免出現對應于一個結晶后通過圖形化半導體薄膜所得到的島狀半導體薄膜的每一部分506與激光路徑邊緣重疊的情況。
這里必須注意的是，激光沿圖4A的箭頭方向掃描，盡管沒有必要要求在該箭頭方向執行掃描。圖33A示出了激光的掃描方向關于圖4A所示的情況轉動了90°的一個例子。同樣，圖33B示出了在象素部分501和掃描線驅動電路503中的激光的掃描方向同圖33A所示的情況相同的情形，且掃描方向同圖33A所示的情況相同的激光和掃描方向同圖4A所示的情況相同的激光都在信號線驅動電路502內輻射。在這種情況下，半導體薄膜的表面以粗糙的狀態放置在激光彼此重疊的每一部分中，因此，可以優選地避免激光在要形成有源層的每一部分中彼此重疊的情況。同樣，具有不同掃描方向的激光輻射到圖33B所示的信號線驅動電路中，盡管這種具有不同掃描方向的激光也可以輻射在掃描線驅動電路503和象素部分501中。
同樣，本發明的要用激光掃描的每一部分是根據輸入到CPU104中的用于圖形化半導體薄膜的掩模決定的。注意，設定要用激光掃描的部分以便覆蓋一部分在結晶后經圖形化得到的半導體薄膜。CPU104決定要用激光掃描的部分以使至少每一通過圖形化而得到的半導體薄膜的部分能結晶，且控制對應于第一裝置的平臺控制器101以使束斑即輻射位置照射到要掃描的部分上。按照這種方式，半導體薄膜可以部分地結晶。
圖5A示出了要用激光掃描的每一部分和掩模的關系。注意在圖5A中束斑的中心軸線沿幾乎垂直于掃描方向的方向延伸。圖5B示出了在束斑的中心軸線與掃描方向成45°的情況下的要用激光掃描部分和掩模的關系。標號510指明通過圖形化而得到的半導體薄膜的島狀半導體薄膜，且決定要用激光掃描的每一部分以便覆蓋這些島狀半導體薄膜510。標號511指明用激光掃描覆蓋島狀半導體薄膜510的部分如圖5A和圖5B所示，本發明的激光不輻射到半導體薄膜的整個表面上而是掃描以使至少每一個必要的部分結晶。
應該注意的是，在結晶后的半導體薄膜用作TFT有源層的情況下，優選地確定激光的掃描方向以便平行于在溝道形成區域內的載流子移動的方向。
圖6A和圖6B分別示出了TFT有源層的例子。圖6A示出了具有一個溝道形成區域的有源層，且配備有將變成源極區和漏極區的雜質區域521和522以使溝道形成區520夾在其中。當半導體薄膜用本發明的激光裝置結晶時，確定激光的掃描方向以使掃描方向平行于溝道形成區內的載流子移動的方向，如箭頭所示。標號523指明束斑的形狀。在斜線規定的束斑523的一個區域524中，能量密度超過要得到有利的晶體所必須的值。通過使由斜線規定的區域524的激光輻射到有源層的整個表面上，可以進一步提高有源層的結晶度。
圖6B同樣地示出了提供有三個溝道形成區域的有源層。在該圖中，配備有雜質區域533和534以使溝道形成區域530夾在其中。同樣，配備有雜質區域534和535以使溝道形成區域531夾在其中。而且，配備有雜質區域535和536以使溝道形成區域532夾在其中。另外，當用本發明中的激光裝置結晶半導體薄膜時，確定激光的掃描方向以使掃描方向平行于在溝道形成區內的載流子移動的方向，如箭頭所示。
這里要注意的是，為了確定要用激光掃描的每一部分，必須在半導體薄膜中形成用于確定相對于半導體薄膜的掩模位置的標記。圖7A和圖7B示出了為了產生有源矩陣型半導體器件而在所形成的半導體薄膜中形成有標記的位置。注意圖7A示出了從一個基片上制造一個半導體器件的例子，同時圖7B示出了從一個基片上制造四個半導體器件的例子。
在圖7A中，標號540表示形成在基片上的半導體薄膜，由虛線541所圍成的部分對應于在其中形成有象素的部分，且由虛線542所圍成的部分對應于在其中形成有信號線驅動電路的部分，由虛線543所圍成的部分對應于在其中形成有掃描線驅動電路的部分。標號544表示一個在其中形成一標記的部分(標記形成部分)，標記被設置在該部分并被定位在半導體薄膜的四角處。
需要說明的是，四個標記形成部分544分別設置在圖7A的四個角上，盡管本發明并不限于這種結構。標記形成部分的位置和其數量并不限于以上所述的形式，只要半導體薄膜的由激光掃描的每一部分可以同制作半導體薄膜圖形化的掩模對準。
在圖7B中，標號550表示形成在基片上的半導體薄膜，且虛線551表示刻劃線，基片被沿其在后續的步驟劃分。在圖7B中，通過沿刻劃線551分割基片可以制造四個半導體器件。注意，通過這樣分割得到的半導體器件的數量并不限于此。
標號552表示一在其中形成一標記的部分(標記形成部分)，標記被設置在該部分并被定位在半導體薄膜的四角處。需要說明的是，四個標記形成部分552分別設置在圖7B的四個角上，盡管本發明并不限于這種結構。標記形成部分的位置和其數量并不限于以上所述的形式，只要半導體薄膜的由激光掃描的每一部分可以同圖形化半導體薄膜的掩模對準。
可以引用YAG激光器、CO2激光器等等作為用于形成標記的激光器的例子。但是，無需說明的是，也可以利用其它激光器來形成標記。
接下來，將描述利用本發明的激光裝置的半導體器件的生產系統。
圖8為本發明的生產系統的流程圖。首先，用CAD進行半導體器件的設計。然后，與用于使半導體薄膜圖形化的每一個設計的掩模有關的信息被輸入到激光裝置所擁有的CPU中。
另一方面，在基片上形成一個非晶態的半導體薄膜以后，已在其上形成了非晶態的半導體薄膜的基片被放置在激光裝置中。然后，用激光器在半導體薄膜的表面上形成際記。
根據輸入的有關掩模的信息，CPU決定要按照標記的位置用激光掃描的每一部分。之后，根據所形成的標記，把激光輻射到要用激光掃描的部分上，因此，對半導體薄膜進行局部的結晶。
然后，在激光輻射以后，通過激光輻射得到的一多晶半導體薄膜被圖形化并被蝕刻，因此形成一島狀的半導體薄膜。接下來，實施一從這些島狀的半導體薄膜制造一TFT的步驟。制造TFT的具體步驟根據TFT的形狀而變化。而典型的是，柵絕緣膜被形成且在島狀的半導體薄膜中形成了雜質區域。然后，形成一層間絕緣薄膜以覆蓋柵絕緣膜和柵電極，且在層間絕緣薄膜內建立一接觸孔。按照這種方式，可以得到雜質區域的暴露部分。然后，在層間絕緣薄膜上形成布線以更通過接觸孔接觸雜質區域。
需要說明的是，為了比較和對照的目的，圖9示出了傳統的半導體器件的制造流程的流程圖。如圖9所示，半導體器件的掩模的設計是由CAD完成的。另一方面，非晶態半導體薄膜在基片上形成，在其上已形成有非晶半導體薄膜的基片，被放置在激光裝置中。然后，激光掃描并輻射到非晶態半導體薄膜的整個表面上，因此使非晶態半導體薄膜的整個表面結晶。然后，在通過結晶所得到的多晶半導體薄膜中形成標記且參照標記通過圖形化多晶半導體薄膜來形成島狀半導體薄膜。然后，用島狀半導體薄膜制造一個TFT。
如上所述，和如圖9所示的傳統的情況相反，在本發明的生產系統中，在非晶態半導體薄膜結晶前用激光形成標記。之后，根據與圖形化半導體薄膜的掩模有關的信息進行激光掃描。
采用以上的結構，可以節省將激光輻射到在半導體薄膜結晶以后通過圖形化要被去除的每一部分上的時間，可以縮短激光輻射的時間且也提高了基片的處理速度。
需要注意的是，圖10示出了在包括有利用催化劑使半導體薄膜結晶的步驟的情況下本發明的生產系統的流程圖。在使用了催化元素的情況下，優選地采用JP07-130652A或JP08-78329A中所公開的技術。
圖10和圖8不同，圖10中包括有在薄膜形成以后利用Ni結晶非晶態半導體薄膜的步驟(NiSPC)。在這種情況中采用了JP07-130652A中公開的技術，例如，通過在非晶態半導體薄膜上涂敷按重量為含10ppm鎳的醋酸鎳溶液來形成含鎳層。然后在500℃執行一個小時的脫氫步驟以后，通過在500-650℃進行4-12小時(例如，在550℃進行八小時)的熱處理來進行結晶。注意，對于可用的催化元素，例如除了鎳(Ni)以外還可以利用鍺(Ge)、鐵(Fe)、鈀(Pd)、錫(Sn)、鉛(Pd)、鈷(Co)、鉑(Pt)、銅(Cu)或金(Au)。
在圖10中，通過NiSPC所結晶的半導體薄膜的結晶度利用激光輻射被進一步提高。由激光輻射得到的多晶半導體薄膜中含有催化元素且在圖10的激光輻射以后實施從結晶的半導體薄膜去除該催化元素的步驟。可以利用JP10-135468A或JP10-135469A中所公開的技術來執行吸雜(gettering)步驟。
更加詳細地說，將磷加到在激光輻射之后所得到的一部分多晶半導體薄膜中并在氮氣氛中在550-800℃進行5-24小時(例如600℃時進行12小時)的熱處理。這樣操作的結果是已添加了磷的多晶半導體薄膜的區域起著吸雜位(getteringsite)的作用，可以離析存在于添加了磷的區域內的多晶半導體薄膜內的磷。接著，通過圖形化去除已添加了磷的多晶半導體薄膜的區域，可以得到催化元素的密度減少到1×1017atms/cm3或更低、優選為約1×1016atms/cm3的島狀半導體薄膜。
如上所述，根據本發明，激光雖然進行了掃描但沒有掃描且輻射到半導體薄膜的整個表面上，以便可以至少在每一必要的部分結晶。采用以上的結構，可以節省激光輻射到在半導體薄膜結晶之后的每一個經圖形化所去除的部分上的時間且明顯地縮短了處理一個基片的時間。
同樣，有可能改變激光光路的寬度，以便能避免出現激光光路的邊緣和通過圖形化而得到的半導體重疊的情況。也可以減少激光輻射到每一不必要的部分上而使襯底遭受的損傷。實施例以下，描述本發明的實施例。
〖實施例1〗在本實施例中，將描述本發明的激光裝置所使用的光學系統。
圖11A和圖11B示出了本發明的激光裝置所用的光學系統的具體結構。圖11A是本發明的激光裝置所用的光學系統的側視圖，而圖11B是沿圖11A的箭頭B所指的方向的側視圖。注意，沿圖11B的箭頭所指的方向的側視圖相當于圖11A。
圖11A和圖11B分別示出了將四個束斑合成為一個束斑的情況的光學系統。注意在本發明中，要合成的束斑的數目不限于此，只要是要合成的束斑的數目在兩個到八個的范圍內這里不出現問題。
標號401、402、403、404和405的每一個都表示一個圓柱透鏡，且本實施例的光學系統使用了六個圓柱透鏡，雖然沒在圖11A和圖11B中示出。圖12是圖11A和圖11B所示的光學系統的透視圖。來自不同的激光振蕩裝置的激光分別入射到圓柱透鏡403、404、405和406上。
然后，其束斑形狀已由圓柱透鏡403、405處理的激光入射到圓柱透鏡401上。該入射激光的束斑的形狀由圓柱透鏡處理且被輻射到要處理的物體400上。同樣，其束斑形狀已由圓柱透鏡404、406處理的激光入射到圓柱透鏡402上。該入射激光的束斑的形狀由圓柱透鏡處理且被輻射到要處理的物體400上。
在要處理的物體400上，激光的束斑造成彼此重疊并合成為一個束斑。
本實施例需要注意的是，離要處理的物體400最近的圓柱透鏡401和402的焦距被設定為20mm，圓柱透鏡403到406的焦距被設定為150mm。另外，在本實施例中，每個透鏡設計成從透鏡401和402入射到要處理的物體400的激光的入射角θ1為25°，而從圓柱透鏡403到406入射到圓柱透鏡401和402的激光的入射角θ2為10°。
需要注意的是對于設計者可以設定每個透鏡合適的焦距和入射角。另外，圓柱透鏡的數量不限于此且所用的光學系統也并不限于使用圓柱透鏡。在本發明中，使用能夠處理由每一個激光振蕩裝置振蕩產生的激光束斑以得到適于半導體薄膜結晶的形狀和能量密度及能夠通過使束斑彼此重疊地將所有的激光束斑合成為一個束斑的光學系統就足夠了。
這里需要注意的是在本實施例中，已經描述了四個束斑被合成的例子。在這種情況下，安裝有四個分別對應于四個激光振蕩裝置的圓柱透鏡，和兩個對應于四個圓柱透鏡的圓柱透鏡。在其數量為n(n＝2、4、6或8)的束斑被合成的情況下，需要設置n個分別對應于n個激光振蕩裝置的圓柱透鏡，和n/2個對應于n個圓柱透鏡的圓柱透鏡。在其數量為n(n＝3、5或7)的束斑被合成的情況下，需要設置n個分別對應于n個激光振蕩裝置的圓柱透鏡，和(n+1)/2個對應于n個圓柱透鏡的圓柱透鏡。
這里需要注意的是為了防止出現返回光沿光線原先的光路返回的情況，優選相對于基片的入射角保持在大于0°且小于90°的范圍內。
同樣，為了實現激光的均勻輻射，在每一光束的形狀為一矩形的情況下，它是一垂直于輻射表面的平面且還未被合成，如果無論是包括該矩形短邊的平面或者是包括該矩形長邊的平面都被定義為一個入射表面，則在包括在該入射表面內的短邊或者長邊的長度為“W”且放置在輻射表面上并相對于激光具有透射性的基片的厚度為“d”時，優選激光的入射角θ滿足θ反正切(W/2d)的條件。要求在合成以前每一激光都滿足這一條件。注意當激光的光路不在入射表面上時，光路投射到入射表面的入射角被稱為θ。如果激光以角度θ入射，則不會發生基片表面上的反射光和基片下面的反射光之間的干涉，這樣就可以進行激光的均勻輻射。以上的描述是在假設基片的折射率為1時進行的。在實際情況中，許多基片具有1.5左右的折射率且得到大于上述描述中所計算角度的計算值，如考慮的話就給出該數值。但是，由于在徑向方向的束斑兩側的能量變弱，所以在這些部分中的干涉的影響就小且足以在上述計算值處獲得干涉減弱的效果。
〖實施例2〗在本實施例中，將描述在激光輻射時改變激光束斑尺寸的例子。
本發明的激光裝置用CPU根據所輸入的有關掩模的信息控制每一個用激光掃描的部分。另外，在本實施例中，束斑的長度根據掩模的形狀而改變。
圖13示出了圖形化半導體薄膜的掩模的形狀同束斑的長度的關系。標號560示出的是圖形化半導體薄膜的掩模的形狀，且在由激光輻射結晶以后，根據掩模使半導體薄膜圖形化。
標號561和562指的是由激光輻射的部分。注意標號561表示每一個通過疊加和組合從四個激光振蕩裝置輸出的激光的束斑而得到的束斑進行掃描的部分。另一方面，標號562指的是每一個通過疊加和組合從兩個激光振蕩裝置輸出的激光的束斑而得到的束斑進行掃描的部分。
通過合成從兩個激光振蕩裝置輸出的激光而得到的束斑是通過從四個振蕩裝置中終止兩個振蕩裝置的振蕩而得到的。但是，在這種情況下重要的是使從保留的兩個激光振蕩裝置所輸出的兩個束斑彼此重疊。
這里必須注意的是在束斑的長度如在本實施例中一樣在激光掃描中途改變的情況下，由于來自激光振蕩裝置具有穩定的輸出，所以從長的一側轉變到短的一側的束斑長度的變化更優于從短的一側轉變到長的一側的束斑長度的變化。因此，優選CPU考慮激光的掃描順序以便根據相對于掩模形狀的信息從長的一側轉變到短的一側而改變束斑長度。另外，可以在設計掩模時考慮給出激光掃描的順序。
采用上述的結構，可以改變激光光路的寬度，以便可以防止激光光路的邊緣在圖形化所得到的半導體上被疊加的情況發生。還可以進一步地減小激光在每一不必要的部分上的輻射對基片的損傷。
可以結合第一實施例實施本實施例。
〖實施例3〗在本實施例中，將描述由光學系統在激光輻射的中途放置快門(shutter)以阻擋激光的例子，因此只將激光輻射到預定的區域。
本發明的激光裝置用CPU根據所輸入的關于掩模的信息抓取每一個由激光掃描的部分。另外，在本實施例中，用快門阻擋激光以使激光只輻射到每一個需要掃描的部分。理想的是在這一操作中，快門可以阻擋激光同時也使用一種可以防止激光使快門變形或損傷的材料來形成該快門。
圖14示出了用于半導體薄膜圖形化的掩模的形狀同要用激光輻射的部分之間的關系。標號570示出的是用于半導體薄膜圖形化的掩模的形狀，且在用激光輻射進行結晶以后，根據掩模對半導體薄膜圖形化。
標號571示出的是要由激光輻射的部分。虛線指定每一個激光被快門阻擋的部分。在本實施例中，可以阻止激光輻射到不需要結晶的每一部分上，或是即使激光輻射到這一部分也可以減小激光的能量密度。因此可進一步地減小激光在每一不必要的部分上的輻射對基片的損傷。
可以結合第一實施例或第二實施例實現本實施例。
〖實施例4〗在本實施例中，將描述激光掃描方向的變化被改變的例子。
通過設定輻射方向為平行于溝道形成區域內的載流子移動的方向，可以得到半導體薄膜內的晶粒的生長方向與載流子的移動方向重疊的情況，它可以提高遷移率。但是，由于關于電路設計的制約(constraints)，存在一種難于布置所有的有源層以使溝道形成區域平行于載流子移動方向的情況。在這種情況下，優選激光的掃描方向根據掩模的信息而改變。
圖15示出了用于圖形化半導體薄膜的掩模的形狀同要由激光輻射的部分之間的關系。標號580和583示出的是制作半導體薄膜上圖形化的掩模的形狀，且在由激光輻射結晶以后，根據掩模在半導體薄膜上制作圖形。給出標號580和583的掩模被設計成使溝道形成區域內的載流子移動的方向相互垂直。
本發明的激光裝置用CPU根據相對于掩模的輸入信息控制每一個由激光掃描的部分。另一方面，在每一個經圖形化所得到的島狀半導體薄膜的溝道形成區域內的載流子移動方向被作為信息輸入CPU中。特別是，相對于每一個有源層的形狀的激光掃描方向被預先確定。然后，CPU參照該預定的相對于每一個有源層的形狀的激光掃描方向，并將其與從掩模形狀中得到的每一個有源層的形狀相比較，且決定半導體薄膜的要掃描的每一部分的掃描方向。
標號581示出了當激光在水平方向掃描時已經被激光輻射的部分，掃描方向平行于將成為在制作布線圖案以后得到的島狀半導體薄膜580的溝道形成區域的部分的載流子的移動方向。標號582指的是激光在垂直方向掃描時的被激光輻射的部分，其掃描方向平行于將成為在圖形化以后得到的島狀半導體薄膜583的溝道形成區域的部分的載流子的移動方向。
這里需要注意的是圖15中的標號為584到587所指的，具有不同的掃描方向的激光被疊加和輻射的每一部分中的半導體薄膜的表面以弄亂粗糙的狀態設置，這樣可以對以后成形的柵絕緣膜的特性施加反向作用且不優先選用這樣的半導體薄膜作為TFT的有源層。因此，優選在設計掩模的階段決定激光的掃描方向和掃描部分并決定掩模的布置以使島狀半導體薄膜不被設置在激光彼此重疊的部分。
同樣，即使如在第二實施例中同樣地通過沿中心軸線方向改變激光束斑的長度阻止了激光光路的邊緣部分疊加島狀半導體薄膜的情況的出現也不會發生什么問題。同樣，即使阻止了激光光路的邊緣部分疊加島狀半導體薄膜的情況的出現或用如第三實施例一樣的快門阻止了激光彼此重疊的情況發生也不會有什么問題。
可以結合第一到第三實施例實現本實施例。
〖實施例5〗在本實施例中，將描述設置在標記成形部分423上的標記的例子。
圖16A示出了本實施例標記的頂視圖。標號421和422標明用作為形成在半導體薄膜上的參考點的標記(以下稱為“參考標記”)，每一個參考標記具有矩形形狀。所有的參考標記421被設置成使矩形的長邊沿水平方向延伸，同時參考標記421在垂直方向以一定的間隔放置。所有的參考標記422被設置成使矩形的長邊側在垂直方向延伸，且參考標記422沿水平方向以一定的間隔放置。
參考際記421變為決定關于掩模在垂直方向位置的參考點，同時參考標記422成為決定關于掩模在水平方向位置的參考點。標號424和425指明了圖形化半導體薄膜的掩模的標記，其中每一個標記具有矩形的形狀。決定半導體圖形化的掩模的位置使矩形標記424的長邊沿水平方向設置而矩形標記425的長邊沿垂直方向設置。另外，決定半導體圖形化的掩模的位置使掩模精確定位在決定標記424的兩個相鄰之間的參考標記421處，同樣精確定位在決定標記425的兩個相鄰的之間的參考標記422處。
圖16B是形成在半導體薄膜內的參考標記的透視圖。形成在基片431上的半導體薄膜430的部分由激光分割成矩形且分割部分作為參考標記421和422。
需要注意的是本實施例中描述的標記只是一個示例且本發明的標記并不限于這些標記。只要可以在半導體薄膜由激光結晶以前形成本發明的標記且即使在激光輻射結晶以后也可使用標記就不會有問題。
可以結合第一到第四實施例實現本實施例。
〖實施例6〗在本實施例中，將描述用于本發明的八個激光振蕩裝置的光學系統。
圖17和圖18示出了用于本發明的激光裝置的光學系統的具體結構。圖17是本發明的激光裝置的光學系統的側視圖，而圖18是從圖17的箭頭B方向看的側視圖。注意，從圖18的箭頭A的方向看的側視圖對應于圖17。
本實施例分別示出了將八個束斑組合成一個束斑情況的光學系統。注意在本發明中，要合成的束斑的數量并不限于此，且只要所要合成的束斑的數目是在2到8的范圍內就不會有問題。
參考標號441到450每一個都表示一個圓柱透鏡，且本實施例的光學系統用到了十二個圓柱透鏡，盡管沒有在圖17和圖18中顯示出來。圖19是圖17和圖18所示的光學系統的透視圖。從不同的激光振蕩裝置產生的激光分別入射到圓柱透鏡441到444上。
然后，其束斑形狀已經過圓柱透鏡450和445處理的激光入射到圓柱透鏡441上。入射激光的束斑形狀由圓柱透鏡441處理，且輻射到要處理的物體440上。同樣，其束斑形狀已經過圓柱透鏡451和446處理的激光入射到圓柱透鏡442上。入射激光的束斑形狀由圓柱透鏡442處理，且輻射到要處理的物體440上。同樣，其束斑形狀已經過圓柱透鏡449和447處理的激光入射到圓柱透鏡443上。入射激光的束斑形狀由圓柱透鏡443處理且輻射到要處理的物體440上。同樣，其束斑形狀已經過圓柱透鏡452和448處理的激光入射到圓柱透鏡444上。入射激光的束斑形狀由圓柱透鏡444處理，且輻射到要處理的物體440上。
在要處理的物體440上，激光的束斑彼此重疊且組合成一個束斑。
這里需要注意的是在本實施例中，最靠近要處理物體440的圓柱透鏡441和442的焦距定為20mm，而圓柱透鏡445到452的焦距設定為150mm。另外，在本實施例中，把每一透鏡設定為使從圓柱透鏡441和452入射到要處理的物體440的入射角θ1為25°，而把從圓柱透鏡445到452到圓柱透鏡441和442的激光的入射角θ2為10°。
這里必須注意的是對于設計者可以設定合適的每一透鏡的焦距和入射角。另外，圓柱透鏡的數是不限于此且光學系統不限于使用圓柱透鏡。使用能夠處理從每個激光振蕩裝置中振蕩產生的激光的束斑，以得到適于半導體薄膜結晶的形狀和能量密度、且能夠通過使束斑彼此重疊來組合所有激光的束斑的光學系統對于本實施例就足夠了。
這里需要說明的是在本實施例中，已描述了八個束斑合成的例子。在這種情況下，設置有分別對應于八個激光振蕩裝置的八個圓柱透鏡，和分別對應于八個圓柱透鏡的四個圓柱透鏡。
可以結合第一到第五實施例實現本實施例。
〖實施例7〗在本實施例中，將參照附圖25到28描述制作有源矩陣基片的方法。為了方便起見，將在其上一起形成有CMOS電路、一驅動電路、和具有象素TFT和保持(retention)能力的象素部分的基片稱為有源矩陣基片。
首先，本實施例中使用了由例如硼硅酸鋇玻璃和硼硅酸鋁玻璃的玻璃形成的基片600。基片600可以是在其表面上具有絕緣膜的一石英基片、一硅基片、一金屬基片或者是一不銹鋼基片。基片600可以是能忍受本實施例中處理溫度的具有耐熱性的塑料基片。
接下來，通過公知的方法(例如濺射的方法、LPCVD方法和等離子體CVD方法)(圖25A)在基片601上形成非晶態半導體薄膜692。在本實施例中，形成非晶態半導體薄膜。但是，也可以形成微晶體半導體薄膜和晶體的半導體薄膜。另外，可以采用如非晶態硅鍺薄膜的具有非晶態結構的化合物半導體薄膜。
非晶態半導體薄膜692通過采用激光結晶的方式結晶。激光結晶是通過使用本發明的激光裝置進行的。在本發明中，非晶態半導體薄膜的一部分是根據輸入到激光裝置的CPU中的掩模信息進行結晶的。當然，結晶不僅可用激光進行，而且也可以組合其它已知的結晶方法進行(利用RTA和退火爐或利用金屬元素加速結晶的熱結晶方法)。
當進行非晶態半導體薄膜的結晶時，優選地利用能夠連續振蕩的固態激光器施加基波的二次諧波到四次諧波以得到一大顆粒尺寸的晶體。一般地優選施加NdYVO4激光器(1064nm的基波)的二次諧波(波長為532nm)或者三次諧波(波長為355nm)。特別地，從具有10W輸出的連續振蕩型YVO4激光器發出的激光束通過使用非線性光學元件轉換成諧波。然后，更加優選地，由光學系統將激光束形成為矩形的或者橢圓形，從而輻射到要處理的基片上。此時，大約需要有0.01到100MW/cm2(優選為0.1到10MW/cm2)的能量密度。半導體薄膜以大約10到2000cm/s的速度相對于激光束移動以輻射半導體薄膜。
注意，可以利用連續振蕩型或脈沖振蕩型的氣體激光器或固態激光器。如準分子激光器、氬(Ar)激光器、氪(Kr激光器)的氣體激光器和如YAG激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、玻璃激光器、紅寶石激光器、翠綠寶石激光器、Ti藍寶石激光器、Y2O3激光器的固態激光器都可以被用作激光光束。同樣，其中摻雜Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti、Yb或Tm的如YAG激光器、YVO4激光器、YLF激光器YALO3激光器的晶體可被用作固態激光器。激光器的基波因摻雜的材料不同而不同，因此得到了具有基波為大約1μm的激光束。通過使用非線性光學元件可以得到對應于基波的諧波。
通過上述的激光結晶，在非晶態半導體薄膜的一部分結晶形成結晶區域693、694和695(圖25B)。
通過把結晶的半導體薄膜圖形化處理成增加結晶度的理想形狀從結晶區域693、694和695形成島狀半導體薄膜602到606(圖25C)。
在島狀半導體薄膜602到606形成以后，添加進少量的雜質元素(硼或磷)以控制TFT的閾值。
接下來，形成覆蓋島狀半導體薄膜602到606的柵絕緣膜607。該柵絕緣膜607是利用通過利用等離子體CVD方法或濺射的方法而得到含有硅的厚度為40到150nm的絕緣薄膜形成的。在本實施例中，用等離子體CVD的方法形成厚度為110nm的氧氮化硅薄膜(組合比率Si＝32％、O＝59％、N＝7％和H＝2％)。值得注意的是，柵絕緣膜不限于氧氮化硅薄膜，而含其它硅的絕緣薄膜也可以用作單個涂層或疊層襯墊。
當利用氧化硅薄膜時，其可以通過等離子體CVD的方法混合四乙基正硅酸鹽(TEOS)和O2而得到，該方法為在40Pa的反應壓力、300到400℃的基片溫度和0.5到0.8W/cm2的高頻(13.56MHz)功率密度的條件下放電。此后在400到500℃下的熱退火可以給按這種方法生產的作為柵絕緣膜的二氧化硅薄膜提供好的特性。
接下來，厚度為20到100nm的第一導電薄膜608和厚度為100到400nm的第二導電薄膜609被堆積到柵絕緣膜607上。在本實施例中，堆積由30nm厚的TaN薄膜形成的第一導電薄膜608和由370nm厚的W薄膜形成的第二導電薄膜609。TaN薄膜用Ta靶在含氮的環境中進行濺射形成。W薄膜用W靶進行濺射形成。或者，也可以利用六氟化鎢(WF6)通過熱CVD方法來形成。在這兩種情況下，柵電極需要使用低的電阻。因此，W薄膜的電阻率理想的是20μΩcm或更少。可以通過增加晶粒的尺寸來得到W薄膜的低電阻。但是，當W薄膜含有大量的雜質元素例如氧時，結晶被終止，增加了電阻。因此地，在本實施例中，W薄膜是通過利用高純度(99.9999％的純度)的W靶濺射的方法并考慮在薄膜成形期間阻止雜質從氣相侵入。從而，可得到9到20μΩcm的電阻率。
同時，在本實施例中，第一導電薄膜608是TaN而第二導電薄膜609是W，其并不限于此。兩項都可以是從Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr和Nd中選的一個元素或是主要包含該元素的一合金材料或化合物材料。同時，半導體薄膜例如可以利用在其中摻雜有如磷的雜質元素的多晶硅薄膜。也可以利用AgPdCu合金。可以是由鉭(Ta)薄膜形成的第一導電薄膜和由W薄膜形成的第二導電薄膜的組合、由氮化鈦(TiN)薄膜形成的第一導電薄膜和由W薄膜形成的第二導電薄膜的組合、由氮化鉭(TaN)薄膜形成的第一導電薄膜和由W薄膜形成的第二導電薄膜的組合、由氮化鉭(TaN)薄膜形成的第一導電薄膜和由Al薄膜形成的第二導電薄膜的組合、或由氮化鉭(TaN)薄膜形成的第一導電薄膜和由銅(Cu)薄膜形成的第二導電薄膜的組合。
另外，本發明并不限于兩層結構。例如，可以利用鎢薄膜、鋁和硅(Al-Si)的合金薄膜和氮化鈦薄膜順序疊層的三層薄膜。在該三層結構中，可用氮化鎢薄膜取代鎢薄膜，可用鋁和鈦(Al-Ti)的合金薄膜取代鋁和硅(Al-Si)的合金薄膜，并可以用鈦薄膜取代氮化鈦薄膜。
注意，根據導電薄膜的材料適當地選擇合適的蝕刻方法或多種蝕刻劑是很重要的。
接下來，用光刻法形成由抗蝕劑制成的掩模610到615，且在其上進行第一蝕刻處理，以形成電極和布線。在第一和第二蝕刻條件下(圖26B)執行第一蝕刻處理。在本實施例中的第一蝕刻條件是利用感應耦合等離子體(ICP)蝕刻且利用CF4和Cl2和O2作為蝕刻氣體，其氣體的量分別為25/25/10(sccm)。以1Pa的壓力給線圈狀電極提供RF(13.56MHz)的500W功率以產生等離子體并進行蝕刻。給基片側(測試樣品臺)也提供RF(13.56MHz)的150W功率且基本上施加負自偏置電壓。W薄膜在第一蝕刻條件下蝕刻以得到錐形的第一導電層的末端。
之后，不必去除抗蝕劑制成的掩模610到615，將第一蝕刻條件轉換到第二蝕刻條件。然后用CF4和Cl2作為蝕刻氣體。氣體流量的比率為30/30(sccm)。以1Pa的壓力給線圈狀電極提供RF(13.56MHz)的500W功率以產生等離子體并進行蝕刻30秒。給基片側(測試樣本臺)提供RF(13.56MHz)的20W功率且基本上施加負自偏置電壓。在第二蝕刻條件下混合CF4和Cl2氣體，W薄膜和TaN薄膜都蝕刻到相同的程度。為了蝕刻不在柵絕緣膜上留下殘渣，可以將蝕刻時間增加10％到20％多。
在第一蝕刻處理中，當抗蝕劑制成的掩模的形狀合適時，第一和第二導電層的末端的形狀為錐形，這是因為加在基片側的偏壓造成的。錐形部分的角度為15°到45°。因此，通過第一蝕刻處理以第一種形式形成包括第一導電層和第二導電層的導電層617到622(第一導電層617a到622a和第二導電層617b到622b)。在柵絕緣膜616中，沒有被第一形式的導電層617到622覆蓋的區域被蝕刻約20到50nm以形成較薄的區域。
接下來，不必去除由抗蝕劑制成的掩模(圖26C)地進行第二蝕刻處理。這里將CF4，Cl2和O2作為蝕刻氣體有選擇地蝕刻W薄膜。然后，通過第二蝕刻處理形成第二導電層628b到633b。另一方面，第一導電層617a到622a很難蝕刻，以第二種形式形成導電層628到633。
不必去除由抗蝕劑制成的掩模地進行第一摻雜處理，并添加使半導體層為n型的低濃度雜質元素。摻雜處理可以通過離子摻雜法或離子注入法實施。在劑量為1×1013到5×1014atoms/cm2和加速電壓為40到80kV的條件下執行離子摻雜法。在這一實施例中，在劑量為1.5×1013atoms/cm2和加速電壓為60kV的條件下執行離子摻雜法。n型摻雜雜質元素可以是15族元素，典型的為磷(P)或砷(As)。這里使用磷(P)。在這種情況下，導電層628到633作為n型摻雜雜質元素的掩模。因此，以自對準的方式形成雜質區域623到627。密度范圍為1×1018到1×1020atoms/cm3的n型摻雜雜質元素被摻雜到雜質區域623到627。
當去除由抗蝕劑制成的掩模時，形成新的由抗蝕劑制成的掩模634a到634c。然后，通過利用比用在第一摻雜處理中更高的加速電壓來執行第二摻雜處理。在劑量為1×1013到1×1015atoms/cm2和加速電壓為60到120kV的條件下執行離子摻雜法。在摻雜處理中，使第二導電層628b到632b作為掩模阻擋雜質元素。執行摻雜處理使雜質元素可以被摻雜到在第一導電層的錐形部分的底面處的半導體薄膜。然后，通過利用具有比在第二摻雜處理中低的加速電壓執行第三摻雜處理以得到圖27A所示的條件。在劑量為1×1015到1×1017atoms/cm2和加速電壓為50到100kV的條件下執行離子摻雜法。經過第二摻雜處理和第三摻雜處理，密度范圍為1×1018到5×1019atoms/cm3的n型摻雜雜質元素被摻雜到與第一導電層相重疊的低密度雜質區域636、642和648中。密度范圍為1×1019到5×1021atoms/cm3的n型摻雜雜質元素被摻雜到高密度雜質區域635、641、644和647中。
用適當的加速電壓，通過執行第二摻雜處理和第三摻雜處理可以形成低密度雜質區域和高密度雜質區域。
接下來，在去除由抗蝕劑制成的掩模后，形成了新的由抗蝕劑制成的掩模650a到650c以便進行第四摻雜處理。通過第四摻雜處理，雜質區域653、654、659和660，其中摻雜一與一種導電類型相反的導電類型的雜質元素，所述雜質區域加在一個為p溝道型TFT的有源層的半導體層中。第二導電層628a到632a作為掩模阻擋雜質元素，且摻雜p型雜質元素以自對準的方式形成雜質區域。在本實施例中，通過等離子摻雜法用乙硼烷(B2H6)形成雜質區域653、654、659和660(圖27B)。在第四摻雜處理過程中，形成的n溝道TFT的半導體層被由抗蝕劑制成的掩模650a到650c覆蓋。通過第一到第三摻雜處理，不同密度的磷被添加到每一個雜質區域653、654、659和660中。摻雜處理的實施使得兩個區域中的p型摻雜雜質元素的密度為1×1019到5×1021atoms/cm3。因此，當其作為p溝道TFT的源極區和漏極區時都不會發生問題。
分別經過以上的處理，在島狀半導體層中形成雜質區。
接下來，去除由抗蝕劑制成的掩模650a到650c并在其上形成第一層間絕緣薄膜661。第一層間絕緣薄膜661可以是一厚度為100到200nm的含有硅的絕緣薄膜，它是通過等離子體CVD方法或濺射方法形成的。在這一實施例中，通過等離子體CVD方法形成了厚度為150nm的氮氧化硅薄膜。第一層間絕緣薄膜661并不限于氮氧化硅薄膜而可以是在單層或疊層墊中含有硅的其它絕緣薄膜。
接下來，如圖27C所示，利用激光輻射方法進行激活處理。當利用激光退火方法時，可以利用結晶化中使用的激光器。當執行激活處理時，移動速度與結晶化速度相同，需要的能量密度約為0.01到100MW/cm2(優選0.01到10MW/cm2)。同樣，在執行結晶化的情況下可以利用連續振蕩激光器，而在執行激活的情況下可以利用脈沖振蕩激光器。
同樣，可以在形成第一層間絕緣薄膜以前執行激活處理。
在熱處理之后(在300到550℃進行1到12小時的熱處理)，可以執行加氫處理。這一處理用包含在第一層間絕緣薄膜661中的氫終止了半導體層中的懸掛鍵。同時，加氫可以是等離子體加氫(利用由等離子體激勵的氫)或者在含有3到100％氫的氣氛中在300到650℃進行1到12小時的熱處理。
接下來，在第一層間絕緣薄膜661上通過無機絕緣材料或有機絕緣材料形成了第二層間絕緣薄膜662。在本實施例中，形成厚度為1.6μm的丙烯酸樹脂薄膜。但是，可以利用粘度為10到1000cp的優選為40到200cp且在表面上具有凹陷和凸起的丙烯酸樹脂薄膜。
在本實施例中，為了阻止鏡面反射，形成了在表面上具有凸起和凹陷的第二層間絕緣薄膜。因此，在象素電極的表面形成凸起和凹陷。為了通過在象素電極的表面形成凸起和凹陷而得到光散射的效果，凸起部分可以形成在象素電極下。在這種情況下，可以利用同形成TFT相同的光掩模來形成凸起部分。因此，可以不用增加任何步驟地形成凸起部分。根據需要如果可在基片上的除導線和TFT部分外的象素區域設置凸起部分。因此，可以在象素電極表面上、沿覆蓋凸起部分的絕緣薄膜的表面上所形成的凸起和凹陷形成凸起或凹陷。
或者，第二層間絕緣薄膜662可以是具有展平表面的薄膜。在這種情況下，在形成象素電極以后，通過進行例如公知的噴砂法和蝕刻法的附加處理，在表面形成凸起和凹陷。優選地，通過阻止鏡面反射和散射反射的光，提高了白度。
接下來，在形成第二層間絕緣薄膜662以后、形成第三層間絕緣薄膜672以接觸第二層間絕緣薄膜662。
在驅動電路686中形成分別電連接到雜質區域的導線663到667。這些導線是通過將厚度為50nm的Ti薄膜和厚度為500nm的合金薄膜(Al和Ti的合金薄膜)進行層疊所得到的薄膜制作布線圖案而得到的。它不限于兩層結構也可以是一層結構或含三層或更多層的疊層結構。導線的材料也不限于Al和Ti。例如，導線可以通過在TaN膜上形成Al或Cu、然后通過圖形化其中形成有Ti薄膜的疊層薄膜而形成(圖28)。
在象素部分687內，形成一個象素電極670，一個柵極線669和一個連接電極668。通過連接電極668將源極線(層633a和633b的疊層)和象素TFT684電連接。柵極線669同象素TFT684的柵電極電連接。象素電極670同象素TFT684的漏極區電連接。另外，象素電極670同作為形成電極的半導體層606電連接一存儲電容器。理想的是，將如主要含Al或Ag的薄膜或疊層薄膜的具有極好的反射性的材料用于象素電極670。
在這種方式下，可以在同一基片上形成具有一個CMOS電路和一個象素部分687的驅動電路686，該CMOS電路包括一個n溝道TFT681、一個p溝道TFT682、一個n溝道TFT683，該象素部分687具有象素TFT684和保持電容器685。因此完成一個有源矩陣基片。
驅動電路686的n溝道TFT681具有一個溝道形成區域637，一個同第一導電層628a重疊的低密度雜質區域636，其形成為柵電極(GOLD區域)的一部分，和一個用作源極區域或漏極區域的高密度雜質區域652被注入。通過電極666連接的、同n溝道TFT681一起形成CMOS電路的p溝道TFT682具有一溝道形成區域640，一用作源極區域或漏極區域的高密度雜質區域653和一個摻雜p型雜質元素的雜質區域654被注入。n溝道TFT683具有一個溝道形成區域643、一個同第一導電層630a重疊的低密度雜質區域642，其形成為柵電極(GOLD區域)的一部分、和一個用作源極區域或漏極區域的高密度雜質區域656。
象素部分的象素TFT684具有一個溝道形成區域646、一個形成在柵極(LDD區域)的外面的低密度雜質區域645和一用作源極區域或漏極區域的高密度雜質區域658。n型摻雜雜質元素和p型摻雜雜質元素被添加到用作存儲電容器685的一個電極的半導體薄膜中。該存儲電容器685是利用絕緣薄膜616作為電介質由一電極(層632a和632b的疊層)和半導體層而形成的。
在本實施例中的象素結構排列成使光可以在象素電極之間的空間被阻擋且象素電極的末端可以不必使用黑色基質地同源極導線重疊。
可以結合實施例1到8來實施本實施例。
〖實施例8〗下面用圖29解釋本實施例，由實施例7制成的有源矩陣基片的反射型液晶顯示裝置的制造過程。
首先，根據實施例7在圖28的狀態得到一個有源矩陣基片以后，至少在圖28所示的有源矩陣基片上的象素電極670上形成定向薄膜867并進行研磨處理(rubbing)。順便提一句，在本實施例中，在形成定向薄膜867之前，丙烯酸樹脂薄膜的有機樹脂被圖形化以在理想的位置形成柱狀墊片以有間隙地支撐基片。同時，代替柱狀墊片的球形墊片可以分布在基片的整個表面上。
然后，準備好了反基片869。接著，在反基片869上形成彩色層870、871和平面薄膜873。通過將一紅色層870和一蘭色層871重疊在一起形成一遮光部分。同時，遮光部分也可以通過部分重疊一紅色層和一綠色層而形成。
在本實施例中用到如實施例7所示的基片。需要至少遮擋柵極導線669和象素電極670間的間隙、柵極導線669和連接電極668間的間隙以及連接電極668和象素電極670間的間隙。在這一實施例中，通過設置彩色層將基片粘合在一起，以使具有彩色層疊層的遮光部分同將要被遮光的部分重疊。
按照這種方式，通過遮光部分遮擋象素之間的間隙，從而減少處理的次數，該遮光部分具有不必形成如黑色基質的遮光層的彩色層疊層。
然后，在至少象素部分中的平面薄膜873上形成透明的導電薄膜的反電極876。在反基片的整個表面上形成一取向薄膜874并進行研磨處理。
然后，同象素部分和驅動電路一同形成的有源矩陣基片及反基片由密封元件868粘合在一起。密封元件868中摻有填充料，以使填充料和柱形墊片同兩個基片通過一平坦的空間粘合在一起。然后，液晶材料875澆注在基片之間并由密封劑(未示出)完全密封。該液晶材料875可以是公知的液晶材料。在這種方式下，完成的是一如圖29所示的反射型液晶顯示裝置。如果需要的話，有源矩陣基片或反基片可以分割成理想的形狀。另外，一偏振板(未示出)只粘合在反基片上。然后，用已知的技術粘合FPC。
如上制造的液晶顯示裝置包括由半導體薄膜制造的TFT，其中被具有周期或均勻能量分布的激光束照射，且形成具有大晶粒尺寸的晶粒。因此，該液晶顯示裝置保證了好的操作特性和高的可靠性。該液晶顯示裝置可以用作各種電子儀器中的顯示部分。
順便說一下，可以結合實施例1到7來實施本實施例。
〖實施例9〗本實施例解釋當在實施例7中制造有源矩陣基片時通過采用制造TFT的方法制造光發射器件的例子。在本說明書中，光發射器件通常指的是具有形成在被密封在基片和密封元件中間的基片上具有光發射元件的顯示面板，和具有安裝在顯示面板上的TFTs等的顯示組件。順便說一下，光發射元件具有包括通過施加電場得到電發光的有機化合物的層(光發射層)、陽極層和陰極層。同時，在化合物中的電發光包括有依據從單受激態返回到基態(熒光)的光發射和依據從三重受激狀態返回到基態(磷光)的光發射，包括光發射中的任何一個或兩個都包括。
注意，在本說明書中，配置在光發射元件中的陽極和陰極間的所有層被定義為有機光發射層。特別地，有機光發射層包括有一光發射層、一空穴注入層、一電子注入層、一空穴輸運層、一電子輸運層等等。光發射元件的基本結構是按如下順序排列的一陽極層、一光發射層、一陰極層重疊的疊層。該基本結構可以改變為以此順序排列的一陽極層、一空穴注入層、一光發射層和一陰極層重疊的疊層，或是以此順序排列的一陽極層、一空穴注入層、一光發射層、一電子輸運層和一陰極層重疊的疊層。
包括空穴注入層、電子注入層、空穴輸運層和電子輸運層的該光發射元件可以是僅由無機化合物形成，也可以由有機化合物和無機化合物混合的材料形成。該光發射元件可以通過這些層的混合而形成。
圖30A是通過第三層間絕緣薄膜750制造的本實施例的光發射器件的剖視圖。在圖30A中，在基片700上的開關TFT733和電流控制TFT734是通過采用實施例7的制造方法制造的。順便說一下，盡管本實施例是一由兩個溝道形成區域形成的雙柵極結構，但也可以使用由一個溝道形成區域形成的單柵極結構或使用由三個溝道形成區域形成的三重柵極結構。
設置在基片700上的驅動電路中的n溝道TFT731和p溝道TFT732通過采用實施列7中的制造方法來形成。順便說一下，盡管本實施例是一單柵極結構，但也可以使用雙柵極結構或是三重柵極結構。
在光發射器件的情況下，第三層間絕緣薄膜750對于阻止包含在第二層間絕緣薄膜751中的水滲透到有機光發射層中是有效的。如果第二層間絕緣薄膜751具有有機樹脂材料，則配置第三層間絕緣薄膜是750有效的，這是因為有機樹脂層含有許多水。
完成了直至實施例7中的形成第三層間絕緣薄膜步驟的制造過程，把象素電極711形成在第三層間絕緣薄膜750上。
同時，標號711是一由透明的導電薄膜形成的象素電極(光發射元件的陽極)。可以利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、氧化錫或氧化銦作為透明的導電薄膜。也可以利用添加了鎵的透明導電薄膜。象素電極711是形成導線前在平坦的第三層間絕緣薄膜750上形成的。在本實施例中，因為TFT而通過使用由樹脂制成的第二層間絕緣薄膜751來平整化臺階是非常重要的。要形成后者，光發射層，因為極薄，所以可以由于臺階的存在而引起差的光發射。因此，理想的是在形成象素電極前先進行平整化，以使光發射層盡可能平地形成。
在形成象素電極711以后，分別在柵絕緣膜752、第一層間絕緣薄膜753、第二層間絕緣薄膜751、第三層間絕緣薄膜750中形成接觸孔。形成導電薄膜用于重疊位于第三層間絕緣薄膜750上的象素電極711，并形成抗蝕劑(resist)760。通過蝕刻導電薄膜利用抗蝕劑760形成電連接到TFT的每一個雜質區域的導線701到707。注意，在50nm厚的Ti薄膜和500nm厚的合金薄膜(Al和Ti的合金薄膜)的疊層薄膜圖形化以形成導線。對于兩層結構沒有限制，當然，也可以利用單層結構或具有三層或更多層的疊層結構。另外，導線材料也不限于Al和Ti。例如疊層薄膜可以圖形化以形成導線，其中Al或Au形成在TaN薄膜上，之后形成一Ti薄膜(圖30B)。
導線707是電流控制TFT734的源極導線(對應于電流供給線)。標號706是一個通過與電流控制TFT734的象素電極711重疊而將象素電極711相連接的電極。
在形成導線701到707以后，如圖30B所示不必去除抗蝕劑760而形成鈍化薄膜712。形成該鈍化薄膜712以便疊蓋導線701到707、第三層間絕緣薄膜750和抗蝕劑760。該鈍化薄膜712由氮化硅薄膜、氮氧化硅薄膜、氮化鋁薄膜或一包括氮氧化鋁的絕緣薄膜構成。該絕緣薄膜被用在單層或組合疊層中。象素電極711的一部分通過蝕刻鈍化薄膜712而暴露。
在象素電極711上形成一光發射層713。順便說一下，盡管圖30B僅示出了一個象素，但本實施例單獨地形成對應各自的色彩R(紅)、G(綠)、B(蘭)的光發射層。同時，在本實施例中，通過淀積的方法形成低分子量的有機光發射材料。特別是，這是一具有作為空穴注入層的厚度為20nm的銅酞菁(CuPc)薄膜和一作為光發射層的厚度為70nm的三-8-羥基喹林鋁化合物(tris-8-qyuinolinolatoaluminu complex)(Alq3)薄膜的疊層結構。發射光的顏色可以通過向Alq3添加熒光顏料如喹吖啶酮、二萘嵌苯或DCM1來控制。
但是，以上的例子是一個把有機的光發射材料用作光發射層的例子，但不必限于此。令人滿意的是通過自由組合光發射層、電荷輸運層和電荷注入層形成了光發射層(用于光發射和載流子運動的層)。例如，盡管在這一實施例中示出了把低分子量的有機的光發射材料用于光發射層的示例，但也可以使用中等分子量的有機光發射材料或者高分子量的有機光發射材料。在本說明書中，中等分子量的有機光發射材料可被限定為沒有升化性能或溶解性能的有機化合物的集合體(優選具有分子性為10或更少的集合體)，或是分子鏈長度為5μm或更短(優選50nm或更短)的有機化合物。作為利用高分子量電發光發射材料的例子，疊層板可通過旋轉涂制方法由作為空穴注入層的厚度為20nm的聚噻吩(PEDOT)薄膜，和其上由作為光發射層的厚度為100nm的對亞苯基亞乙烯(paraphenylene-vinylene)(PPV)薄膜制成。光發射波長可以通過利用PPV的π共軛系統高分子從紅光波到蘭光波進行選擇。可以利用無機材料例如碳化硅作為電荷輸運層和電荷注入層。這些有機光發射材料和無機光發射材料由已知材料形成。
接下來，在光發射層713上提供導電薄膜的陰極714。在本實施例中，用鋁和鋰的合金作為導電薄膜。可以利用已知的MgAg薄膜(鎂和銀的合金膜)。可以利用屬于元素周期表的1或2族的元素的導電薄膜或添加有這一元素的導電薄膜作為陰極材料。
在已形成陰極714的時候便制成了光發射元件715。順便說一下，這里的光發射元件715指的是同象素電極(陽極)711、光發射層713和陰極714形成的二極管。
以這種方式提供保護膜754來完全覆蓋光發射元件715是有效的。該保護膜754是由包括碳薄膜、氮化硅薄膜或氮氧化硅薄膜的絕緣薄膜形成，且使用的是單層或組合的疊層結構的絕緣薄膜。
在這種情況下，優選使用易于覆蓋的薄膜作為保護薄膜754。利用碳薄膜，特別是DLC(類金剛石碳)薄膜是有效的。該DLC薄膜能夠在從室溫到100℃或更低的溫度范圍內淀積，可以容易地以低耐熱方式淀積在光發射層713上。同時，該DLC薄膜具有高的阻擋氧的作用，可以抑制光發射層713氧化。因此，在隨后的密封處理中防止光發射層713的氧化是一個問題。
在本實施例中，光發射層713與具有高阻擋作用的例如碳薄膜、氮化硅薄膜、氮氧化硅、氮化鋁或氮氧化鋁的無機絕緣薄膜完全重疊，使其可以有效地阻止由于水和氧侵入光發射層而造成的光發射層的損壞。
另外，對于第三層間絕緣薄膜750、鈍化薄膜712、有效地阻止了雜質滲入到光發射層的保護薄膜754優選地使用通過把硅作為靶的濺射方法而形成的氮硅薄膜。可以適當地選擇淀積條件，優選用氮氣(N2)或氮和氬氣的混合氣體作為濺射氣體，通過施加高頻電來實施濺射。基片溫度可以設定為室溫，無需使用加熱裝置。如果已經形成了有機絕緣薄膜和無機化合物層，則優選不用加熱基片就能進行淀積。但是，為了完全去除所吸收的水或吸留水，優選地通過在真空下在大約50到100℃加熱幾分鐘到幾小時以完成脫水處理。
通過濺射方法在以下條件下形成氮化硅薄膜在室溫下利用硅作為靶；施加13.56MHz的高頻電；并使用氮氣，其特征在于觀察不到在紅外吸收光譜中的N-H共生體和Si-H共生體的吸收峰及Si-O共生體的吸收峰。氧的密度和氫的密度不超過1原子％。因此，可以更有效地阻止例如氧和水的雜質滲透到光發射層。
另外，密封件717和光發射層715重疊以粘合蓋元件718。所使用的密封件717可以是可紫外光固化的樹脂。在其間提供一具有吸濕效果和抗氧化效果的基片是有效的。同時，在本實施例中，對于蓋元件718用的是在其兩側上形成有碳薄膜(優選類金剛石碳薄膜)的玻璃基片、石英基片或塑料基片(包括塑料薄膜)。
因此，完成了具有如圖30B所示結構的光發射器件的制作。順便說明一下，多工藝室方案(或在線方案)的淀積裝置形成鈍化膜712后，可以在不暴露于空氣下，有效連續地進行處理，以形成保護膜。另外，隨著進一步的發展，可以在接合蓋元件718，不暴露于空氣下，連續進行處理。
以這種方式，在基片700上形成n-溝道TFTs731、p-溝道TFT732、開關TFT(n-溝道TFT)733和電流控制TFT(p-溝道TFT)734。
另外，如圖30解釋的一樣，通過提供一經絕緣薄膜的同柵電極重疊的雜質區域，可以形成一阻止由于熱載流子效應而產生的損壞的n-溝道TFT。因此可以得到一可靠的光發射器件。
同時，本實施例僅示出了象素部分和驅動電路的構造。但是，根據本實施例的制造處理程序，除了這些，可以在同一絕緣體上形成例如信號分割電路、D/A轉換器、運算放大器、γ-校正電路的邏輯電路。另外，可以形成存儲器或微處理器。
制造的光發射器件，其中具有周期或均勻能量分布的激光輻射且形成了大顆粒尺寸的晶粒。因此，光發射器件保證了好的操作特性和高的可靠性。光發射器件可以用作各種電子裝置的顯示部分。
順便說明一下，可以結合實施例1到7實施本實施例。
〖實施例10〗本實施例將描述由激光輻射結晶的半導體薄膜的SEM。
在本實施例中，玻璃薄膜用等離子體CVD方法和厚度為400nm的氮氧化硅薄膜(成分比為Si＝32％、O＝59％、N＝7％、H＝2％)形成作為基底薄膜。隨后，厚度為150nm的一非晶態硅薄膜由等離子體CVD方法作為半導體薄膜疊加在基底薄膜上。通過在500℃進行三個小時熱處理而去除半導體薄膜中含有的氫以后，由激光退火方法使半導體薄膜結晶。使半導體薄膜結晶的激光退火條件為將YVO4激光器的二次諧波用作激光束、入射角θ設定為18°以形成矩形光束，當基片以50cm/s的速度移動時，以掃描方向成直角地照射半導體薄膜使其形成中心束斑。
對這樣得到的結晶半導體薄膜進行seco蝕刻，圖20示出了用1000倍的SEM觀察結晶的半導體薄膜表面的結果。注意，seco蝕刻中的seco溶液一種通過對HF∶H2O＝2∶1使用了K2Cr2O7作為添加劑而制取的溶液。圖20是通過圖中箭頭所指的方向相對地掃描束斑而得到的，且圖20示出了以相對于掃描方向的垂直方向來形成大晶粒尺寸的晶粒的外貌。
因此，由于大顆粒尺寸的晶粒形成在半導體薄膜中，其中結晶是通過利用本發明進行的，當利用該半導體薄膜生產TFT時，可以減小包含在溝道形成區域內的晶體邊界的數量。另外，由于單個晶粒具有結晶性所以基本上認為是單晶體，可以得到等于或大于使用單晶半導體的晶體管的高遷移率(場效應遷移率)。
另外，由于所形成的晶粒沿一個方向變完整，所以可以顯著地減少載流子穿過晶粒邊緣的次數。因此，可以減小開態電流值(一個在TFT的開狀態流過的漏極電流)的改變，關態電流值(在TFT的關閉狀態流過的漏極電流值)、閾值電壓、S值、和場效應遷移率的改變。并大大提高了電特性。
〖實施例11〗本實施例將描述通過采用記錄在日本專利特許公開號為平7-183540中的方法由激光輻射結晶的半導體薄膜的SEM。
根據實施例10，在非晶態硅薄膜形成以后，通過采用記錄在日本專利特許公開號為平7-183540中的方法，一種含水的醋酸鎳溶液(重量轉換濃度5ppm，體積10ml)經旋涂施加到半導體薄膜的表面以在氮氣中在500℃進行一個小時熱處理，和在氮氣中在550℃時進行12小時的熱處理。隨后，通過激光退火方法進行半導體薄膜的結晶改進。進行半導體薄膜的結晶改進的激光退火方法的條件是把YVO4激光器的二次諧波用作激光束、入射角θ設定為18°以形成矩形光束，當基片以50cm/s的速度移動時，以掃描方向成直角地照射半導體薄膜使其形成中心束斑。
對這樣得到的結晶的半導體薄膜進行seco蝕刻，并用1000倍的SEM觀察該結晶的半導體薄膜的表面。圖21示出了觀察結果。圖21中的觀察結果是通過相對沿圖中箭頭所指示的方向掃描激光束而得到的，且圖21示出了沿相對于掃描方向的平行方向形成的大晶粒尺寸晶粒的外貌。另外，其特征在于圖21所示的晶粒具有比圖20所示的更少的沿與激光束的相對掃描方向相交的方向形成的晶粒邊界。
因此地，由于大晶粒尺寸的晶粒在半導體薄膜中形成，其中結晶是通過使用本發明執行的，當利用該半導體薄膜生產TFT時，可以減小能被包含在溝道形成區域內的晶體邊界的數量。另外，由于單個的晶粒具有結晶性所以基本上可以被認為是單晶，可以得到等于或大于使用單晶體半導體的晶體管的高的遷移率(場效應遷移率)。
另外，由于形成的晶粒沿一個方向變完整，所以可以顯著地減少載流子穿過晶粒邊界的次數。因此，可以減小開態電流值、關閉電流值、臨界電壓、S值、和場效應遷移率的改變。并大大提高了電特性。
〖實施例12〗本實施例將描述根據實施例10的用結晶半導體薄膜形成TFT的例子。
在本實施例中，玻璃薄膜作為基底薄膜，厚度為50nm的氮氧化硅薄膜(成分比率為Si＝32％、O＝27％、N＝24％、H＝17％)和厚度為100nm的氮氧化硅薄膜(成分比率為Si＝32％、O＝59％、N＝7％、H＝2％)由等離子體CVD方法疊層在基底薄膜上。隨后，厚度為150nm的一非晶態硅薄膜由等離子體CVD方法作為半導體薄膜形成在基底薄膜上。通過在500℃進行3個小時熱處理脫除半導體薄膜中含有的氫。然后，把YVO4激光器的二次諧波用作激光束，根據實施例10所述的條件進行結晶。
隨后，進行第一摻雜處理。第一摻雜處理是一種控制閾值的溝道摻雜。第一摻雜處理是利用B2H6作為材料氣體、設定氣體的流速為30sccm、電流強度為0.05μA、加速電壓為60kV、劑量為1×1014atoms/cm2而進行的。之后，完成圖形化的制作以便以預定的形狀蝕刻半導體薄膜，并通過等離子體CVD方法把厚度為115nm的氮氧化硅薄膜形成為覆蓋所蝕刻的半導體薄膜的柵絕緣膜。接著，厚度為30nm的TaN薄膜和厚度為370nm的W薄膜作為導電薄膜疊層在柵絕緣膜上。
通過光刻形成由抗蝕劑(未示出)制成的掩模以蝕刻W薄膜、TaN薄膜和柵絕緣膜。隨后，通過第二摻雜處理將給予n型的雜質元素導入到半導體薄膜中。在這種情況下，導電層分別變成關于給予n型雜質元素的掩模，和以自對準的方式形成的溝道形成區域夾在中間的雜質區域。在這一實施例中，由于半導體薄膜的厚度非常厚為150nm，所以把第二摻雜處理分成了兩種要被執行的條件。在這一實施例中，首先，第一種條件的第二摻雜處理是通過使用磷化氫(PH3)作為材料氣體、將劑量設為2×1013atoms/cm2且加速電壓設為90kV來進行的。第二種條件的第二摻雜處理是通過把劑量設為5×1014atoms/cm2且把加速電壓設到10kV而進行的。
接下來，去除由抗蝕劑制成的掩模，形成一新的由抗蝕劑制成的掩模以覆蓋n-溝道TFT的半導體薄膜，且進行第三摻雜處理。通過第三摻雜處理，給予與一個導電型相反的導電型的雜質元素添加到雜質區域。該雜質區域形成在變成了p-溝道TFT的有源層的半導體薄膜中。該導電層用作雜質元素的掩模和添加了給予p型的雜質元素以便以自對準的方式形成雜質區域。在這一實施例中，由于半導體薄膜的厚度遠厚于150nm所以第三摻雜處理被分成兩種要被執行的條件。在這一實施例中，首先，第一種條件的第三摻雜處理是通過使用乙硼烷(B2H6)作為材料氣體、把劑量設定為2×1013atoms/cm2且把加速電壓設到90kV而進行的。之后，第二種條件的第三摻雜處理是通過把劑量設定為1×1015atoms/cm2且把加速電壓設到10kV而進行的。
通過到現在為止的步驟，在相應的半導體薄膜中形成有把溝道形成區域夾在中間的雜質區域。
接下來，去除由抗蝕劑制成的掩模，且通過等離子體CVD方法，把厚度為50nm的氮氧化硅薄膜(成分比為Si＝32.8％、O＝63.7％、H＝3.5％)形成為第一層間絕緣薄膜。接著，半導體層結晶的恢復和加到相應的半導體層中的雜質元素的激活是通過熱處理進行的。在這一實施例中，熱處理是在氮氣中在550℃時用退火爐通過熱退火的方法經過四個小時而完成的。
接下來，由有機絕緣薄膜材料或無機絕緣薄膜材料所制成的第二層間絕緣薄膜形成在第一層間絕緣薄膜上。在這一實施例中，厚度為50nm的氮化硅薄膜由CVD方法形成，然后形成了厚度為400nm的氧化硅薄膜。接著，在熱處理后可以進行加氫處理。在這一實施例中，熱處理是用退火爐在氮氣中在410℃下經過1個小時而完成的。
接下來，形成電連接各自的雜質區域的導線。在這一實施例中，厚度為50nm的Ti薄膜、厚度為500nm的Al-Si薄膜和厚度為50nm的Ti薄膜的疊層薄膜通過圖形化以形成布線。當然，它并不限于兩層結構，也可以是單層結構或是三層或更多層的疊層。另外，導線的材料并不限于Al和Ti。例如，導線可以通過在TaN薄膜上形成Al或Cu且通過對在其上形成有Ti薄膜的疊層薄膜的圖形化來形成。
如上所述，形成一n-溝道TFT和一p-溝道TFT。通過測量電特性在圖22A中示出了n-溝道TFT的電特性且在圖22B中示出了p-溝道TFT的電特性。作為電特性的測量條件，假定測量點為兩點，分別將柵極電壓設定在-16V到16V的范圍內，將漏極電壓設定在1V和5V的范圍內。而且，在圖22A和圖22B中，漏極電流(ID)和柵極電流(ID)用實線表示而遷移率(μFE)用虛線表示。
圖22A和圖22B示出的是使用實施例10中形成的結晶半導體薄膜所制成的TFT的電特性有了顯著的提高。當TFT是使用半導體薄膜制成時，可以減少可能包含在溝道形成區域內的晶粒邊界的數量，由于大顆粒尺寸的晶粒是被形成在通過采用本發明而結晶的半導體薄膜中。另外，由于晶粒是沿同一方向形成的，所以可以顯著地減少載流子穿過晶粒邊界的次數。因此，在n-溝道TFT處的遷移率為524cm2/Vs而在p-溝道TFT處的遷移率為205cm2/Vs。當通過使用這種TFT制造半導體器件時，可以提高半導體器件的遷移特性和可靠性。
〖實施例13〗本實施例將描述使用根據實施例11所結晶的半導體薄膜形成TFT的例子。
根據實施例11形成了一非晶硅薄膜來作為半導體薄膜。而且，通過采用記錄在日本專利特許公開號為平7-183540中的方法，一種含水的乙酸鎳溶液(重量轉換濃度5ppm，體積10ml)經旋轉涂制施加到半導體薄膜的表面，以形成一含有金屬的涂層。然后在氮氣中在500℃時進行一個小時熱處理，和在氮氣中在550℃時進行十二小時的熱處理。隨后，通過激光退火方法進行半導體薄膜結晶的改進。用激光退火方法完成半導體薄膜結晶的改進的條件是根據實施例11中所描述的條件來將YVO4激光器的二次諧波用作激光束。
根據實施例12，之后形成一n-溝道TFT和一p-溝道TFT。測量n-溝道TFT和p-溝道TFT的電特性，然后，在激光退火步驟中，分別在圖23A中示出n-溝道TFT的電特性和在圖23B中示出p-溝道TFT的電特性。作為電特性的測量條件，假定測量點為兩點，分別將柵極電壓(Vg)設定在-16V到16V的范圍內，和將漏極電壓(Vd)設定為1.5V。而且，在圖23A和圖23B中，漏極電流(ID)和柵極電流(ID)用實線表示，而遷移率(μFE)用虛線表示。
圖23A和圖23B示出了使用實施例11中所制造的半導體薄膜的TFT的電特性有了顯著的提高。當TFT是利用半導體薄膜制成時，可以減少可能包含在溝道形成區域內的晶粒邊界的數量，由于大顆粒尺寸的晶粒是被形成在通過利用本發明所結晶的半導體薄膜中。另外，由于晶粒是沿同一方向形成的，所以可以顯著地減少載流子穿過晶粒邊緣的次數。因此，可以明白在n-溝道TFT處的遷移率為595cm2/Vs且在p-溝道TFT處的遷移率為199cm2/Vs，這些遷移率非常優異。當通過使用這種TFT制造半導體器件時，可以提高半導體器件的遷移特性和可靠性。
〖實施例14〗給出的使用了由本發明的激光裝置形成的半導體器件的電子裝置的實施例被用于攝像機；數碼相機；護目鏡型型顯示器(頭部固定型顯示器)；導航系統；聲頻再現裝置(汽車音響、音響部件等)；膝上型計算機；游戲機；便攜式信息終端(移動計算機、移動電話、便攜式游戲機、電子圖書，等)；和具有記錄介質的帶顯示裝置的圖像再現裝置(特別是帶有可以再現例如數字化視頻光盤(DVD)的記錄介質并能顯示圖像的顯示裝置的裝置)。在圖24A到圖24H中示出了該電子裝置的典型示例。
圖24A示出了顯示裝置，包括殼體2001、支座2002、顯示部分2003、揚聲器部分2004、視頻輸入終端2005，等等。應用由本發明所形成的光發射器件可以用在顯示部分2003。半導體器件是自發光的且不需要背景光，因此可以制造成比液晶顯示更薄的顯示部分。顯示裝置的概念包括顯示信息的每一種顯示器件，例如個人計算機顯示器、接收TV廣播顯示器、和廣告顯示器。
圖24B示出了數碼靜態相機，包括主體2101、顯示部分2102、圖像接收部分2103、操作鍵2104、外部連接部分2105、快門2106等。應用本發明所形成的光發射器件可以用作顯示部分2102，和其它電路。
圖24C示出了膝上型計算機，包括主體2201、外殼2202、顯示部分2203、鍵盤2204、外部連接部分2205、鼠標2206，等。應用本發明所形成的光發射器件可以用作顯示部分2203，和其它電路。
圖24D示出了移動型計算機，包括主體2301、顯示部分2302、開關2303，操作鍵2304、紅外線端口2305、等等。應用本發明所形成的光發射器件可以用作顯示部分2302，和其它電路。
圖24E示出了具有記錄介質的便攜式圖像再現裝置(特別是DVD播放器)。該裝置包括包括主體2401、殼體2402、顯示部分A 2403、顯示部分B 2404、記錄介質(DVD或其它)讀取部分2405、操作鍵2406、揚聲器部分2407，等。顯示部分A2403主要顯示圖像信息，而顯示部分B2403主要顯示文本信息。應用本發明所形成的光發射器件可以用作顯示部分A2403和B2404，和其它電路。具有記錄介質的圖像再現裝置的概念包括家用游戲機。
圖24F示出了護目鏡型型顯示器(頭部固定型顯示器)，其包括主體2501、顯示部分2502、臂部分2503。應用本發明所形成的光發射器件可以用作顯示部分2502，和其它電路。
圖24G示出了視頻攝像機，其包括主體2601、顯示部分2602、外殼2603、外部接口2604、遙控接收部分2605、圖像接收部分2606、電池2607、聲頻輸入部分2608、操作鍵2609、目鏡部分2610等。應用本發明所形成的光發射器件可以用作顯示部分2202，和其它電路。
圖24H示出了移動電話，其包括主體2701、外殼2702、顯示部分2703、聲頻輸入部分2704、視頻輸出部分2705、操作鍵2706、外部接口2707、天線2708，等。應用本發明所形成的光發射器件可以用作顯示部分2703，和其它電路。如果顯示部分2703在黑的背景下顯示白色字符，則可以減小移動電話的能量消耗。
除了上述的電子裝置外，光發射器件也可以用于前投影儀或背投影儀。
如上所述，應用本發明的光發射器件的應用范圍很廣且每個領域的電子裝置都可以應用這一器件。本實施例的電子裝置可應用實施例1到13所示的任一結構的半導體器件。
〖實施例15〗通常，在其上安裝有要由激光輻射處理的物體的平臺沿著設置在X方向和Y方向的導軌移動。同樣，在導軌和其上安裝有平臺的部分(滑座)之間夾有一叫球(軸承)的曲線表面的物體，并安裝了一個通過減小摩擦載荷實現平臺的平滑移動的機構。
因為平臺的往復移動使該球磨損或損壞所以要求通過定期保養來更換該球。為了更平滑地移動平臺，還需要減小在平臺移動期間所產生的摩擦。
圖34A示出了本實施例的移動平臺的機構(位置控制機構)。標號7000表示一個導軌，它沿一個方向形成有突起和凹陷以便沿一固定的方向移動平臺。同樣，標號7001是一稱為滑座的安裝有平臺的能夠沿導軌7000移動的部分。桿7002是穿過一設置在滑座7001上的孔并沿導軌方向安裝的軸。桿7002由端板7004固定在導軌7000上。
通過纜線7003將電源電壓和空氣送到滑座7001。圖34B示出了滑座7001的放大圖。滑座7001從電源電壓產生一磁場，通過這一磁場使滑座7001和導軌7000彼此吸引在一起。同樣，滑座7001從電源電壓產生一個沿一個將桿7002與設置在滑座7001上的孔分開方向的磁場，以阻止其彼此接觸。同樣，另一方面，傳送的空氣從氣孔7005排出到滑座7001和導軌7000之間的空間里。滑座7001和導軌7000之間的距離保持恒定，這是因為受到了因磁場作用而在滑座7001和導軌7000相互吸引方向的力，并受到了因空氣排出，而在滑座7001和導軌7000相互分開方向的力。
這里需要注意的是本發明并不限于通過經電纜所施加的電源電壓來產生磁場的情況。也就是說，即使通過利用磁性材料形成滑座7001和導軌7000中的一個并通過受磁性材料吸引的材料形成其中的另一個而產生了磁場，也不會有什么問題。同樣，即使滑座7001和導軌7000都是采用磁性材料形成的，也不會有什么問題。
同樣，代替通過經電纜所施加的電源電壓來產生磁場，也可利用磁性材料來形成桿7002和滑座7001中的一個。還可以使桿7002和滑座7001都用磁性材料來形成。
利用本實施例描述的移動平臺的裝置，可以沿導軌以不接觸的方式移動平臺，可以節省了由于球的磨損和損壞造成的球的周期性更換的必要性，也可以易于進行保養工作。同樣，平臺的移動以非接觸的方式進行，所以很難發生摩擦且與應用球的情況相比可以更平滑地移動平臺。
圖34C示出了要由激光輻射進行操作的物體7011安裝在固定在滑座7001上的平臺7010上。借助本實施例的平臺移動裝置可以更平滑地移動平臺，可以更均勻進行激光輻射。
可以結合第一到第十四實施例實施本實施例。
〖實施例16〗
在本實施例中，描述活性振動去除座的例子。
圖35A示出了本發明的激光裝置安裝在一活性振動去除座上的狀態。這一活性振動去除座包括一將激光裝置實際安裝在其上的板7100、多個隔離器7102、一作為腳手架的支架7101、和控制器7103。
板7100安裝在支架7101上使得隔離器7102夾在其中間。每一個隔離器7102包括一同萬向機構安裝在一起的萬向活塞(氣墊)以便檢測振動并除去振動。同樣，控制器7103控制每一個萬向活塞的操作。
順便說明一下，在圖35A中，安裝在板7100上的激光裝置包括四個激光振蕩裝置7104。同時，標號7105表示一種可以通過改變從激光振蕩裝置7104輸出的光路，并通過處理束斑的形狀來聚焦激光束的光學系統。另外，關于本發明的光學系統7105的重要一點是可以通過使束斑相互重疊來組合從多個激光振蕩裝置7104輸出的激光束的束斑。
該經過組合的束斑輻射到作為要被處理的物體的基片7106上。基片7106安裝在平臺7107上。在圖35A中，位置控制裝置7108和7109對應于控制要被處理物體上的束斑位置的裝置，且平臺7107的位置由位置控制裝置7108和7109控制。位置控制裝置7108執行平臺7107在X方向的位置的控制，且位置控制裝置7109執行平臺7107在Y方向的位置的控制。
將參見圖35B描述萬向活塞的功能。在圖35B中，在虛線7200所圍成的部分內，示出了萬向活塞的結構輪廓。萬向活塞7200包括一固定在支架7101上的支撐座7202和一固定在板7100上的載荷盤7201。支撐桿7204被固定在載荷盤7201上，它實現了一種結構，即該結構在載荷盤7201由于板7100的振蕩而搖擺時，支撐桿7204會在支撐座7202內以擺動的方式搖擺。
位移傳感器7205在所指明的“X”位置處利用支撐桿7204監測載荷盤7201的位移。同樣，位移傳感器7205在由“X”指示的位置處利用第一加速度傳感器7206監測載荷盤7201的位移的加速度，并在由位置“X0”指示的位置處用第二加速度傳感器7207監測支架7101的位移的加速度。
三個監視器的結果被發送到控制器7103。控制器7103從位移傳感器7205、第一加速度傳感器7206、和第二加速度傳感器7207監測的結果得到板7100的位移、位移的加速度、和位移的速度，且從這些值得到關于位移、加速度和速度的反饋值以便抑制板7100的振動。然后，按照關于位移、加速度和速度的反饋值，將壓縮空氣輸送到萬向活塞7200以給載荷盤7201一個反向的振動。
根據以上描述的結構，可以抵消一來自底部的振動，底部上安裝有支架7101，和一從激光裝置來的由于采用由壓縮空氣給出的振動所帶來的位置控制裝置7108和7109等的振動，并抑制板7100的振動。
這里需要注意的是即使控制器7103包括有給板7100施加一振動和在下次出現同樣的振動時迅速去除振動的研究功能也不會有任何的問題。
通過抑制板7100的振動，可以阻止激光裝置所擁有的光學系統的對準因振動而偏移的情況發生。特別是，上述結構特別適用于要求其中的束斑被用多個激光振蕩裝置合成的光學系統更精確地對準的情況。
可以結合第一到第十五實施例實施本實施例。
〖實施例17〗在本實施例中，將描述(i)各自束斑中心間的距離和(ii)在激光束相互重疊的情況下的能量密度間的關系。
圖36用實線示出了每一激光束在中心軸線方向的能量密度的分布和用虛線示出了所組合的激光束的能量密度分布。通常，在中心軸線方向激光束的能量密度遵循高斯分布。
對于合成以前的激光束，其在滿足能量密度1/e2或者較高的峰值的中心軸線方向上的寬度被設定為“1”且各波峰間的距離為“X”。同樣，對于合成以后的激光束，從波谷值的平均值的波峰值和合成以后的波峰值的增加量為“Y”。經模擬得到的“X”和“Y”之間的關系在圖37中被示出。注意在圖37中，“Y”以百分比的形式表示的。
圖37中，能量差值Y由下面的近似的表達式1表示。
表達式1Y＝60-293X+340X2(X是兩種結果中較大的一個)從表達式1可以看出，在需要將能量差別設定在5％左右的情況下，例如，進行使“X”幾乎等于0.584的設定就足夠了。理想的是使“Y”等于零。但是，在這種情況下，激光束的長度縮短，所以優選“X”考慮整體的平衡再決定。
接下來，描述“Y”允許的范圍。圖38示出了在激光束具有橢圓形狀時的YVO4激光器的輸出(W)相對于其光束在中心軸線方向的寬度的分布。斜線指明的區域是得到合適結晶度所必須的能量輸出范圍，且可以看出只要合成的激光的輸出能量保持在3.5到6W的范圍內，就不會有什么問題。
當在合成以后激光束的能量輸出的最大值和最小值接近于必須得到合適的結晶度的輸出能量范圍的內側邊時，可以得到適合的結晶度的能量差別Y成為最大。結果，在圖38所示的情況下，能量差別變為±26.3％， 且可以看出如果能量差別“Y”保持在這個范圍內，就可以得到合適的結晶度。
這里必須注意的是，得到合適的結晶度所必須的輸出能量范圍根據判斷為合適的結晶度范圍而改變。同樣，輸出能量的分布根據激光束斑的形狀而改變，所以，能量差別Y的允許范圍不限于上述的值。要求設計者恰當地決定得到合適的結晶度所必須的輸出能量的范圍，且要求從所使用激光器的輸出能量的分布設定能量差別Y的允許范圍。
可以結合第一到每十六實施例實施本實施例。
采用本發明，激光不掃描和輻射到半導體薄膜的整個表面上，而是掃描至少每一個必不可少部分結晶。采用上述的結構，可以節省半導體薄膜結晶以后用于將激光輻射到通過圖形化去除的每一部分的時間并可以明顯地縮短處理一個基片要消耗的時間。
權利要求
1.一種用于半導體器件的生產系統包括用于在絕緣表面上形成的半導體薄膜中形成標記的裝置；用于存儲有關要被形成在所述半導體薄膜上的圖案的信息的裝置；一裝置，用于指定區域，該區域將在圖形化半導體薄膜以后獲得且成為島狀半導體薄膜，利用關于標記的圖案信息并決定要由激光掃描的半導體薄膜的區域以便至少使將要變成所述島狀半導體薄膜的區域包含在要掃描的區域內；一激光振蕩裝置；一用于處理由所述激光振蕩裝置所振蕩的激光的光學系統；一裝置，用于控制所述激光束斑在所述半導體薄膜上的位置使所處理的激光輻射到要由激光掃描的所決定的區域；用于圖形化根據圖案信息由激光輻射的半導體薄膜的裝置。
2.一種半導體器件的生產系統包括用于在絕緣表面上形成的半導體薄膜中形成際記的裝置；用于存儲有關要被形成在所述半導體薄膜上的圖案的信息的裝置；一裝置，用于指定區域，該區域將在圖形化半導體薄膜之后獲得且成為島狀半導體薄膜，利用關于標記的圖案信息并決定要由激光掃描的半導體薄膜區域，以便至少使將變成所述島狀半導體薄膜的區域包含在要被掃描的區域內；一激光振蕩裝置；一用于處理由所述激光振蕩裝置振蕩的激光的光學系統；一裝置，用于控制所述激光束斑在所述半導體薄膜上的位置以使所處理的激光輻射到要由激光掃描的所決定的區域上；用于圖形化根據圖案信息由激光輻射的半導體薄膜的裝置；其特征在于當輻射所述激光時，所述半導體薄膜上在掃描方向的激光束斑的寬度被改變。
3.一種半導體器件的生產系統包括用于由第一激光在絕緣表面上所形成的半導體薄膜中形成標記的裝置；用于存儲有關要被形成在所述半導體薄膜上的圖案的信息的裝置；一裝置，用于指定區域，該區域將在圖形化半導體薄膜以后獲得且成為島狀半導體薄膜，利用關于標記的圖案信息并決定要由第二激光掃描的半導體薄膜的區域以便至少使將要變成所述島狀半導體薄膜的區域包含在要被掃描的區域內；一激光振蕩裝置；一用于處理由所述激光振蕩裝置振蕩的所述第二激光的光學系統；一裝置，用于控制所述第二激光束斑在所述半導體薄膜上的位置以使所處理的第二激光輻射到要由第二激光掃描的所決定的區域上；用于圖形化根據圖案信息由第二激光輻射的半導體薄膜的裝置。
4.根據權利要求1到3中的任一個的半導體器件的生產系統，其特征在于所述激光振蕩裝置是一種連續振蕩的固體激光器。
5.根據權利要求1到3中的任一個的半導體器件的生產系統，其特征在于所述激光振蕩裝置是從包括連續振蕩的YAG激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、玻璃激光器、紅寶石激光器、翠綠寶石激光器、Y2O3激光器和Ti藍寶石激光器的組中所選取的至少一種激光器。
6.根據權利要求1到3中的任一個的半導體器件的生產系統，其特征在于所述激光振蕩裝置是從包括連續振蕩的準分子激光器、Ar激光器、Kr激光器的組中所選取的至少一種激光器。
7.根據權利要求1到3中的任一個的半導體器件的生產系統，其特征在于所述激光是二次諧波。
8.一種半導體器件的制造方法包括從多個激光振蕩裝置輸出多個激光；通過用光學系統使多個激光的束斑在半導體薄膜上彼此重疊形成一個束斑；只在由圖案信息所決定的半導體薄膜的區域上，通過掃描所述形成的束斑來提高由圖案信息所決定的區域的結晶度；通過圖形化其結晶度已被提高的所述區域、利用圖案信息形成具有結晶度的島狀半導體薄膜。
9.一種半導體器件的制造方法包括從多個激光振蕩裝置輸出多個激光；通過用光學系統使多個激光的束斑彼此重疊形成一個束斑以使所述束斑的中心在所述半導體薄膜上拉成一條直線；僅在由圖案信息所決定的半導體薄膜的區域上，通過掃描形成的束斑來提高由圖案信息所決定的區域的結晶度；以及通過圖形化其結晶度已被提高的所述區域、利用圖案信息形成具有結晶度的島狀半導體薄膜。
10.根據權利要求8和9中的任一個的半導體器件的制造方法，其特征在于所述激光振蕩裝置是連續振蕩的固體激光器。
11.根據權利要求8和9中的任一個的半導體器件的制造方法，其特征在于所述激光振蕩裝置是從包含連續振蕩的YAG激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、玻璃激光器、紅寶石激光器、翠綠寶石激光器、Y2O3激光器和Ti藍寶石激光器的組中所選取的至少一種激光器。
12.根據權利要求8和9中的任一個的半導體器件的制造方法，其特征在于所述激光振蕩裝置是從包含連續振蕩的準分子激光器、Ar激光器、Kr激光器的組中所選取的至少一種激光器。
13.根據權利要求8和9中的任一個的半導體器件的制造方法，其特征在于所述激光是二次諧波。
14.根據權利要求8和9中的任一個的半導體器件的制造方法，其特征在于所述激光振蕩裝置的數量的范圍是從2到8。
15.一種半導體器件，它使用了根據權利要求8和9中的任一個的半導體器件的制造方法。
16.一種電子設備，使用了根據權利要求8和9中的任一個的半導體器件。
17.一種激光裝置包括多個激光振蕩裝置；處理從多個激光振蕩裝置輸出的多個激光以使多個激光的束斑部分地彼此重疊在要處理的物體上的光學系統；用于控制多個激光的束斑在要處理的物體上的位置的裝置；和一裝置，用于控制多個激光振蕩裝置的振蕩和用于對控制多個激光束斑位置的裝置進行控制，以便使多個激光的束斑掃描根據圖案信息的數據所決定的要被處理的物體的具體位置。
18.一種激光裝置包括多個激光振蕩裝置；處理從多個激光振蕩裝置輸出的多個激光以使多個激光的束斑部分地彼此重疊在要處理的物體上的光學系統；用于控制多個激光的束斑在要處理的物體上的位置的裝置；和一裝置，用于控制多個激光振蕩裝置的振蕩和用于對控制多個激光的束斑位置的裝置進行控制，以便使多個激光的束斑掃描根據圖案信息的數據所決定的要處理的物體的具體位置，其特征在于，所述光學系統使多個激光的束斑中心拉成一條直線。
19.根據權利要求17和18中的任一個的激光裝置，其特征在于，所述激光振蕩裝置的數量的范圍從2到8。
20.根據權利要求17和18中的任一個的激光裝置，其特征在于，所述激光振蕩裝置是連續振蕩的固體激光器。
21.根據權利要求17和18中的任一個的激光裝置，其特征在于，所述激光振蕩裝置是從包括連續振蕩的YAG激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、玻璃激光器、紅寶石激光器、翠綠寶石激光器、Y2O3激光器和Ti藍寶石激光器的組中選擇的至少一種激光器。
22.根據權利要求17和18中的任一個的激光裝置，其特征在于所述激光振蕩裝置至少是從包括連續振蕩的準分子激光器、Ar激光器、Kr激光器的組中選擇的至少一種激光器。
23.根據權利要求17和18中的任一個的激光裝置，其特征在于所述激光是二次諧波。
24.一種激光輻射方法包括從多個激光振蕩裝置輸出多個激光；通過利用光學系統使多個激光的束斑在半導體薄膜上彼此重疊形成一個束斑；只在由圖案信息所決定的半導體薄膜的所述區域上掃描形成的束斑。
25.一種激光輻射方法包括從多個激光振蕩裝置輸出多個激光；通過利用光學系統使多個激光的束斑彼此重疊形成一個束斑以使束斑中心在半導體薄膜上拉成一條直線；只在由圖案信息所決定的半導體薄膜的所述區域上掃描形成的束斑。
26.根據權利要求24和25中的任一個激光輻射方法，其特征在于，所述激光振蕩裝置是連續振蕩的固體激光器。
27.根據權利要求24和25中的任一個的激光輻射方法，其特征在于，所述激光振蕩裝置是從包括連續振蕩的YAG激光器、YVO4、激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、玻璃激光器、紅寶石激光器、翠綠寶石激光器、Y2O3激光器和Ti藍寶石激光器的組中選擇的至少一種激光器。
28.根據權利要求24和25中的任一個的激光輻射方法，其特征在于所述激光振蕩裝置是從包括連續振蕩的準分子激光器、Ar激光器、Kr激光器的組中選擇的至少一種激光器。
29.根據權利要求24和25中的任一個的激光輻射方法，其特征在于所述激光是二次諧波。
30.根據權利要求24和25中的任一個的激光輻射方法，其特征在于所述激光振蕩裝置的數量的范圍是從2到8。
全文摘要
提供了一種可以提高基片處理的效率的連續振蕩激光裝置、一種激光輻射方法，和一種用該激光裝置制造半導體器件的制造方法。根據掩模來控制在圖形化以后應留在基片上的半導體薄膜的部分。然后，決定要由激光掃描的部分以便可以使至少通過圖形化所得到的部分晶化。同時，束斑照射到要掃描的部分。因此，將半導體薄膜部分晶化。即，根據本發明，激光不掃描和輻射半導體薄膜的整個表面而是進行掃描使至少必不可少的部分被晶化。根據上述結構，可以節省激光輻射在半導體薄膜晶化以后將要通過圖形化而去除的那一部分上所用的時間。
文檔編號B23K26/06GK1441460SQ0215843
公開日2003年9月10日 申請日期2002年10月30日 優先權日2001年10月30日
發明者山崎舜平, 大谷久, 廣木正明, 田中幸一郎, 志賀愛子, 秋葉麻衣 申請人:株式會社半導體能源研究所