專利名稱：激光輻照方法、激光輻照裝置和半導(dǎo)體器件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到激光輻照方法以及采用此方法的激光輻照裝置，該裝置包含激光器和用來將激光器輸出的激光束引導(dǎo)到被輻照的物體的光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及到制造半導(dǎo)體器件的方法，此方法包括激光輻照步驟。注意，此處所述的半導(dǎo)體器件包括諸如液晶顯示器件或發(fā)光器件之類的電光器件以及包括以此電光器件作為其組成部分的電子器件。
背景技術(shù)：
近年來，在對(duì)制作于玻璃之類的絕緣襯底上的半導(dǎo)體膜進(jìn)行激光退火，以便對(duì)膜進(jìn)行晶化從而改善其結(jié)晶性以獲得結(jié)晶半導(dǎo)體膜或激活雜質(zhì)元素的技術(shù)方面，已經(jīng)進(jìn)行了廣泛的研究。注意，在本說明書中，結(jié)晶半導(dǎo)體膜指的是其中存在著結(jié)晶區(qū)域的半導(dǎo)體膜，并且還包括整個(gè)被結(jié)晶化的半導(dǎo)體膜。
利用光學(xué)系統(tǒng)從準(zhǔn)分子激光器之類形成脈沖激光、使之成為被輻照表面上的幾厘米的正方形點(diǎn)或被輻照表面上的長度為100mm或以上的線狀、并掃描此激光束(或相對(duì)于被輻照表面移動(dòng)激光束的輻照位置)以進(jìn)行退火的方法，在大批量生產(chǎn)中是優(yōu)越的，在技術(shù)方面是優(yōu)異的。此處所述“線狀”并不意味著嚴(yán)格意義上的“線”，而是具有高形狀比的矩形(或拉長的橢圓形)。例如，指的是形狀比為10或以上(最好是100-10000)的形狀。注意，線狀被用來獲得對(duì)被輻照物體進(jìn)行充分退火所需的能量密度。于是，若對(duì)被輻照的物體進(jìn)行了充分的退火，就可能是矩形或片形。在目前條件下，市場上有每脈沖15J的準(zhǔn)分子激光器。將來也可能進(jìn)行具有片狀激光的退火。
圖7A和7B示出了用來在被輻照的表面上形成線狀激光的光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)造的例子。此構(gòu)造是極為一般的。上述的所有光學(xué)系統(tǒng)都基于圖7A和7B所示的構(gòu)造。根據(jù)此構(gòu)造，激光的剖面形狀被轉(zhuǎn)換成線狀，被輻照表面上激光的能量密度分布同時(shí)被均勻化。通常，用來使激光能量密度均勻化的光學(xué)系統(tǒng)被稱為束均化器。
從激光器101發(fā)射的激光沿垂直于其行進(jìn)方向的方向被柱形透鏡組(以下稱為柱形透鏡陣列)103分割，從而確定線狀激光沿縱向的長度。在本說明書中，此方向被稱為第一方向。假設(shè)當(dāng)平面鏡被插入在光學(xué)系統(tǒng)的光路中，則第一方向根據(jù)光被平面鏡彎曲的方向而改變。在圖7A的俯視圖所示的構(gòu)造中，柱形透鏡陣列被分成7部分。然后，激光在被輻照的表面109上被柱形透鏡105合成，從而使線狀激光沿縱向的能量密度分布均勻化。
接著，描述圖7B剖面圖所示的構(gòu)造。從激光器101發(fā)射的激光沿垂直于其行進(jìn)方向的方向即第一方向被柱形透鏡陣列102a和102b分割，從而確定線狀激光沿寬度方向的長度。在本說明書中，此方向被稱為第二方向。假設(shè)當(dāng)平面鏡被插入在光學(xué)系統(tǒng)的光路中，則第二方向根據(jù)光被平面鏡彎曲的方向而改變。在圖7B的剖面圖中，柱形透鏡陣列102a和102b各被分成4部分。被分割的激光被柱形透鏡104暫時(shí)合成。然后，激光被平面鏡107反射，并被雙重柱形透鏡108會(huì)聚，致使在被輻照表面109上再次成為單個(gè)激光。雙重柱形透鏡108是一種有二個(gè)柱形透鏡組成的透鏡。于是，線狀激光沿寬度方向的能量密度分布被均勻化。
例如，激光器窗口的尺寸為10mm×30mm(各為束分布的半寬度)的準(zhǔn)分子激光器被用作激光器101，并用具有圖7A和7B所示構(gòu)造的光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生激光。則能夠在被輻照的表面109上獲得具有均勻能量密度分布的尺寸為125mm×0.4mm的線狀激光。
此時(shí)，例如當(dāng)石英被用作光學(xué)系統(tǒng)的所有基底材料時(shí)，獲得了高的透射率。注意，光學(xué)系統(tǒng)的涂層最好是導(dǎo)電的，使得在所用準(zhǔn)分子激光器的頻率下得到99％或以上的透射率。
然后，由上述構(gòu)造形成的線狀激光以重疊狀態(tài)同時(shí)沿其寬度方向逐漸移動(dòng)而被輻射。于是，當(dāng)對(duì)非晶半導(dǎo)體膜的整個(gè)表面進(jìn)行激光退火時(shí)，非晶半導(dǎo)體膜就能夠被晶化，結(jié)晶性能夠得到改善，從而獲得結(jié)晶的半導(dǎo)體膜，或能夠激活雜質(zhì)元素。
用來制造半導(dǎo)體器件的襯底面積也越來越增大。這是因?yàn)楸绕鹄缦笏夭糠趾万?qū)動(dòng)電路(源驅(qū)動(dòng)電路和柵驅(qū)動(dòng)電路)的TFT被制作在單個(gè)玻璃襯底上，從而制造諸如液晶顯示器平板之類的單個(gè)半導(dǎo)體器件的情況來說，在諸如液晶顯示器平板之類的多個(gè)半導(dǎo)體器件由單個(gè)大面積襯底制造的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)高的產(chǎn)率和低的成本(圖9)。目前，例如600mm×720mm的襯底、12英寸(直徑約為300mm)的圓形襯底被用作大面積襯底。而且，可望將來還會(huì)使用一個(gè)邊長超過1000mm的襯底。
在由光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生于被輻照表面上的線狀、矩形、或片狀激光的端部中或其附近，能量密度由于透鏡等的光行差而被逐漸衰減(圖8A)。在本說明書中，線狀、矩形、或片狀激光的端部中的能密度被逐漸衰減的區(qū)域，被稱為衰減區(qū)。
同樣，隨著襯底面積和激光器輸出的增加，產(chǎn)生更長的線狀激光、更長的矩形激光、以及更長的片狀激光。這是因?yàn)樵诶眠@種激光進(jìn)行退火的情況下得到了高的效率。但從振蕩激光器發(fā)射的激光的端部中的能量密度低于其主要中心區(qū)域的能量密度。于是，當(dāng)激光區(qū)域擴(kuò)大為等于或大于直至目前的光學(xué)系統(tǒng)區(qū)域時(shí)，衰減區(qū)域傾向于越來越明顯。
比起能量密度均勻性高的區(qū)域來說，在激光的衰減區(qū)域中，能量密度不是足夠的，并逐漸被衰減。于是，當(dāng)利用具有衰減區(qū)的激光進(jìn)行退火時(shí)，無法對(duì)被輻照的物體進(jìn)行均勻的退火(圖8B)。此外，即使當(dāng)用以衰減區(qū)重疊激光的執(zhí)行掃描的方法來進(jìn)行退火，退火條件也不明顯地不同于能量密度均勻性高的區(qū)域的。于是，仍然無法對(duì)被輻照的物體進(jìn)行均勻的退火。因此，對(duì)于被激光衰減區(qū)退火的物體區(qū)域和被能量密度均勻性高的激光區(qū)退火的物體區(qū)域，不能進(jìn)行相同的退火。
例如，當(dāng)被輻照的物體是半導(dǎo)體膜時(shí)，被激光衰減區(qū)退火的膜區(qū)的結(jié)晶性不同于被能量密度均勻性高的激光區(qū)退火的其它膜區(qū)。于是，即使當(dāng)從這種半導(dǎo)體膜制造TFT時(shí)，從被激光衰減區(qū)退火的膜區(qū)制造的TFT的電學(xué)特性也要退化，這就成為引起同一個(gè)襯底上的各個(gè)TFT發(fā)生變化的一個(gè)因素。實(shí)際上幾乎不存在從被激光衰減區(qū)退火的膜區(qū)制造TFT以生產(chǎn)半導(dǎo)體器件的情況。于是，這就成為減少單位襯底可用TFT數(shù)目從而降低產(chǎn)率的一個(gè)因素。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種能夠清除激光端部中的衰減區(qū)以便高效率進(jìn)行退火的激光輻照裝置。此外，本發(fā)明的目的是提供一種采用這種激光輻照裝置的激光輻照方法以及包括對(duì)應(yīng)于此激光輻照方法的步驟的制造半導(dǎo)體器件的方法。
如圖1A所示，根據(jù)本發(fā)明，利用緊靠被輻照表面附近的狹縫，激光衰減區(qū)(特別是平行于其移動(dòng)方向的激光部分中的衰減區(qū))，被清除或減小，致使如圖2A所示在激光端部獲得陡峭的能量密度分布。狹縫被置于緊靠被輻照表面附近的理由是為了抑制激光的發(fā)散。這樣，狹縫就在裝置允許的范圍內(nèi)靠近襯底(典型為1cm范圍內(nèi))。狹縫可以被置于與被輻照的襯底相接觸。而且，根據(jù)本發(fā)明，如圖1B所示，利用平面鏡將激光的衰減區(qū)加以折疊，以便增加衰減區(qū)的能量密度并減小衰減區(qū)的面積，致使在激光端部得到陡峭的能量密度分布。
若在激光端部特別是在平行于其移動(dòng)方向的激光部分中得到了陡峭的衰減區(qū)，則激光具有高的能量密度均勻性，致使能夠?qū)Ρ惠椪盏奈矬w進(jìn)行均勻的退火，有效的退火于是成為可能(圖2B)。
根據(jù)本說明書中公開的激光輻照裝置的結(jié)構(gòu)，激光輻照裝置的特征是包含激光器；用來將激光器發(fā)射的激光在被輻照表面上的第一能量密度分布轉(zhuǎn)換成第二能量密度分布的第一裝置；以及用來使具有第二能量密度分布的激光端部中的能量密度均勻化的第二裝置，其中第二裝置被提供在被輻照的表面與第一裝置之間。
而且，根據(jù)本說明書中公開的激光輻照裝置的另一種結(jié)構(gòu)，激光輻照裝置的特征是包含激光器；用來將激光器發(fā)射的激光的剖面形狀改變成第一形狀，以便將其輻射到被輻照的表面的第一裝置；以及用來使改變成第一形狀的激光端部中的能量密度均勻化的第二裝置，其中第二裝置被提供在光學(xué)系統(tǒng)與被輻照的表面之間。
而且，根據(jù)本說明書中公開的激光輻照方法的結(jié)構(gòu)，激光輻照方法的特征是包含利用第一裝置，將激光器發(fā)射的激光在被輻照表面上的第一能量密度分布轉(zhuǎn)換成第二能量密度分布；以及利用第二裝置，使具有第二能量密度分布的激光端部中的能量密度均勻化，并在相對(duì)移動(dòng)的情況下，將具有被均勻化的能量密度的激光輻射到被輻照的表面。
而且，根據(jù)本說明書中公開的激光輻照方法的另一種結(jié)構(gòu)，激光輻照方法的特征是包含利用第一裝置，將激光器發(fā)射的激光的剖面形狀改變成第一形狀，以便將其輻射到被輻照的表面；以及利用第二裝置，使改變成第一形狀的激光端部中的能量密度均勻化，并在相對(duì)移動(dòng)的情況下，將具有被均勻化的能量密度的激光輻射到被輻照的表面。
而且，根據(jù)本說明書中公開的制造半導(dǎo)體器件的方法的結(jié)構(gòu)，制造方法的特征是包含利用第一裝置，將激光器發(fā)射的激光在被輻照表面上的第一能量密度分布轉(zhuǎn)換成第二能量密度分布；以及利用第二裝置，使具有第二能量密度分布的激光端部中的能量密度均勻化，并在相對(duì)移動(dòng)的情況下，將具有被均勻化的能量密度的激光輻射到被輻照的表面。
而且，根據(jù)本說明書中公開的制造半導(dǎo)體器件的方法的另一種結(jié)構(gòu)，制造方法的特征是包含利用第一裝置，將激光器發(fā)射的激光的剖面形狀改變成第一形狀，以便將其輻射到被輻照的表面；以及利用第二裝置，使改變成第一形狀的激光端部中的能量密度均勻化，并在相對(duì)移動(dòng)的情況下，將具有被均勻化的能量密度的激光輻射到被輻照的表面。
而且，在上述結(jié)構(gòu)中，其特征在于，第一裝置是定位成與激光的光軸正交的均化器。
而且在上述結(jié)構(gòu)中，其特征在于，第一裝置是平行排列的多個(gè)柱形透鏡陣列，以便與激光的光軸正交并沿排列方向分割激光。
而且，在上述結(jié)構(gòu)中，其特征在于，光學(xué)系統(tǒng)由多個(gè)柱形透鏡組和透鏡組成，柱形透鏡組被平行排列，以便正交于激光的光軸并沿排列方向分割激光，透鏡被置于柱形透鏡組的透射側(cè)并合成被分割的激光。
而且，在上述結(jié)構(gòu)中，其特征在于，第一裝置是定位成正交于激光光軸并分割激光的蠅眼透鏡。
而且，在上述結(jié)構(gòu)中，其特征在于，第一裝置由蠅眼透鏡和球面透鏡組成，蠅眼透鏡定位成正交于激光光軸并分割激光，而球面透鏡位于蠅眼透鏡的透射側(cè)并合成被分割的激光。
而且，在上述結(jié)構(gòu)中，其特征在于，第二裝置是狹縫或平面鏡，狹縫被置于鄰近被輻照表面，而平面鏡對(duì)應(yīng)于具有第二能量密度分布的激光端部定位。
而且，在上述結(jié)構(gòu)中，其特征在于，激光端部是平行于激光移動(dòng)方向的區(qū)域。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，激光可以被非線性光學(xué)元件轉(zhuǎn)換成諧波。例如，已知YAG激光器發(fā)射波長為1065nm的激光作為基波。硅膜的激光吸收系數(shù)非常低。于是，在這種情況下，技術(shù)上就難以將非晶硅膜晶化成半導(dǎo)體膜。但此激光能夠被非線性光學(xué)元件轉(zhuǎn)換成波長更短的光。作為諧波，有二次諧波(532nm)、三次諧波(355nm)、四次諧波(266nm)、或五次諧波(213nm)。非晶硅膜對(duì)這些諧波具有高的吸收系數(shù)。于是能夠被用來晶化非晶硅膜。
在上述構(gòu)造中，其特征是激光器選自連續(xù)振蕩固體激光器、連續(xù)振蕩氣體激光器、脈沖振蕩固體激光器、以及脈沖振蕩氣體激光器中的一種。注意，作為固體激光器，可列舉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、摻Ti的藍(lán)寶石激光器等，而作為氣體激光器，可列舉準(zhǔn)分子激光器、Ar激光器、Kr激光器等。
而且，在上述構(gòu)造中，激光可以被非線性光學(xué)元件轉(zhuǎn)換成諧波。
在上述構(gòu)造中，其特征是激光器選自連續(xù)振蕩固體激光器、連續(xù)振蕩氣體激光器、脈沖振蕩固體激光器、以及脈沖振蕩氣體激光器中的一種。注意，作為固體激光器，可列舉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、摻Ti的藍(lán)寶石激光器等，而作為氣體激光器，可列舉準(zhǔn)分子激光器、Ar激光器、Kr激光器等。
狹縫被放置在被輻照的表面緊鄰或被輻照的表面上，或當(dāng)平面鏡位于激光衰減區(qū)中時(shí)，通?？拷p區(qū)的中部。于是，能夠在被輻照表面上或其附近獲得激光能量密度分布的優(yōu)異均勻性，致使能夠?qū)Ρ惠椪瘴矬w進(jìn)行均勻的退火。
至此，為了減小衰減區(qū)，被分割的激光被圖7A和7B所示的柱形透鏡105合成。根據(jù)本發(fā)明，即使當(dāng)不對(duì)光學(xué)系統(tǒng)提供柱形透鏡105時(shí)，也能夠在激光端部獲得陡峭的能量密度分布。于是，減少了用于光學(xué)系統(tǒng)的透鏡的數(shù)目，使光學(xué)調(diào)整容易，并能夠進(jìn)行均勻的退火。注意，當(dāng)采用柱形透鏡105時(shí)，能夠減小激光衰減區(qū)。于是，能夠減小激光輻照的面積、位于被輻照表面緊鄰或與被輻照表面接觸的狹縫的面積、或位于激光衰減區(qū)中部附近的平面鏡的面積。結(jié)果，就具有能夠采用尺寸更小的平面鏡或狹縫的效果。
為了使被輻照的物體的性質(zhì)均勻，均勻的退火是非常重要的。此外，在對(duì)大面積襯底進(jìn)行退火的情況下，本發(fā)明特別有效。例如，當(dāng)寬度小于大面積襯底的長度的激光被輻射以退火被輻照的物體時(shí)，必須對(duì)大面積襯底進(jìn)行多次退火相對(duì)掃描。本發(fā)明產(chǎn)生的激光具有非常優(yōu)越的能量分布，特別是在平行于其移動(dòng)方向的部分。于是，即使在被激光掃描的區(qū)域的鄰近部分中，也能夠均勻地進(jìn)行退火。結(jié)果，在大面積襯底的任何部分都不引起退火的變化，致使襯底能夠被沒有浪費(fèi)地利用，從而能夠改善產(chǎn)率。例如，當(dāng)半導(dǎo)體膜被制作在大面積襯底上時(shí)，由均勻退火產(chǎn)生的半導(dǎo)體膜的性質(zhì)變得均勻。因此，能夠減小從這種半導(dǎo)體膜制造的TFT的特性的變化。此外，能夠改善從這種TFT制造的半導(dǎo)體器件的工作特性和可靠性。


在附圖中圖1A示出了在放置狹縫情況下的光路的例子，而圖1B示出了在有平面鏡情況下的光路的例子；圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明的激光能量密度分布的例子，而圖2B示出了用圖2A所示激光對(duì)大面積襯底進(jìn)行退火的例子；圖3A和3B示出了本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的例子；圖4示出了本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的例子；圖5A-5F示出了蠅眼透鏡的例子；圖6A和6B示出了利用本發(fā)明產(chǎn)生的激光對(duì)大面積襯底進(jìn)行退火的例子；圖7A和7B是常規(guī)光學(xué)系統(tǒng)例子的俯視圖和剖面圖；圖8A示出了常規(guī)光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的激光能量密度分布的例子，而圖8B示出了利用圖8A所示激光對(duì)大面積襯底進(jìn)行退火的例子；圖9A和9B示出了大面積襯底的例子；圖10A-10C是剖面圖，示出了制造象素TFT和驅(qū)動(dòng)電路TFT的各個(gè)步驟；圖11A-11C是剖面圖，示出了制造象素TFT和驅(qū)動(dòng)電路TFT的各個(gè)步驟；圖12是剖面圖，示出了制造象素TFT和驅(qū)動(dòng)電路TFT的各個(gè)步驟；
圖13是俯視圖，示出了象素TFT的結(jié)構(gòu)；圖14是有源矩陣液晶顯示器件的剖面圖；圖15是剖面圖，示出了發(fā)光器件的驅(qū)動(dòng)電路和象素部分；圖16A-16F示出了半導(dǎo)體器件的例子；圖17A-17D示出了半導(dǎo)體器件的例子；圖18A-18C示出了半導(dǎo)體器件的例子；而圖19示出了均化器的例子。
具體實(shí)施方案[實(shí)施方案模式]在本實(shí)施方案摸式中，利用圖3A和3B來描述用狹縫清除衰減區(qū)的方法。圖3A示出了從垂直方向觀察縱向情況下的光學(xué)系統(tǒng)，而圖3B示出了從垂直方向觀察寬度方向情況下的光學(xué)系統(tǒng)。
從激光器1101發(fā)射的激光被束擴(kuò)展器(1102a和1102b)沿縱向和寬度方向擴(kuò)展大約二倍。注意，在從激光器發(fā)射的激光的尺寸小時(shí)，束擴(kuò)展器是特別有效的。根據(jù)激光的尺寸等，也可以不采用。
從束擴(kuò)展器發(fā)射的激光，被入射到作為第一形成裝置的柱形透鏡陣列1103a和1103b以及柱形透鏡1104。這3個(gè)透鏡被排列成使激光的彎曲部分平行于其縱向。于是，激光的能量密度分布沿縱向被均勻化。
從柱形透鏡1104發(fā)射的激光，被入射到作為第三形成裝置的由柱形透鏡陣列1105a和1105b、柱形透鏡1106、以及二個(gè)柱形透鏡1107a和1107b組成的雙重柱形透鏡1107。這些透鏡被排列成使激光的彎曲部分平行于其寬度方向。于是，激光的能量密度分布沿寬度方向被均勻化，其寬度同時(shí)被縮短。
然后將狹縫1108放置在被輻照的表面緊鄰作為第二形成裝置。狹縫1108的寬度和位置被設(shè)定成使激光的衰減區(qū)被狹縫1108屏蔽，從而不達(dá)及被輻照的表面1109。于是，能夠獲得其端部具有陡峭能量密度分布的線狀激光。
當(dāng)用這種激光輻照裝置對(duì)半導(dǎo)體膜進(jìn)行退火時(shí)，半導(dǎo)體膜就能夠被晶化，結(jié)晶性能夠被改善以獲得結(jié)晶的半導(dǎo)體膜，或能夠激活雜質(zhì)元素。
在本實(shí)施方案模式中使用了狹縫。但本發(fā)明不局限于此，也可使用平面鏡。當(dāng)平面鏡被使用并被置于激光衰減區(qū)中，特別在平行于其移動(dòng)方向的激光部分的衰減區(qū)中，通常是沿寬度方向靠近各個(gè)衰減區(qū)的中部時(shí)，靠近各個(gè)衰減區(qū)中心部分的激光被反射。衰減區(qū)中不反射區(qū)域和反射區(qū)域的能量密度被合成。于是，能夠得到與能量密度分布均勻的區(qū)域相同的能量密度。
而且，當(dāng)涂敷在人造石英玻璃表面上的涂層根據(jù)所用激光器的波長被改變成適當(dāng)?shù)耐繉訒r(shí)，各種激光器就能夠被用于本發(fā)明。
注意，在本實(shí)施方案模式中產(chǎn)生了其被輻照表面上的形狀成為線狀的激光。但本發(fā)明不局限于此。此外，此形狀依賴于從激光器發(fā)射的激光的種類而改變。于是，即使激光由光學(xué)系統(tǒng)形成，也容易受到原來形狀的影響。例如，從XeCl準(zhǔn)分子激光器發(fā)射的激光(波長為308nm，脈沖寬度為30ns)具有10mm×30mm(各為束分布的半寬度)的矩形形狀。對(duì)于從固體激光器發(fā)射的激光的形狀，當(dāng)棒的形狀為柱形時(shí)，激光的形狀成為圓形。此外，在片型的情況下，激光的形狀為矩形。在任何一種形狀中，若激光具有足以對(duì)被輻照的物體進(jìn)行退火的能量密度，就沒有問題并能夠應(yīng)用本發(fā)明。
下面通過各個(gè)實(shí)施方案來更詳細(xì)地描述由上述各部分組成的本發(fā)明。
在本實(shí)施方案中，用圖3A和3B來描述利用狹縫來獲得線狀激光端部中的陡峭能量密度分布的方法。圖3A示出了從垂直方向看激光縱向情況下的光學(xué)系統(tǒng)，而圖3B示出了從垂直方向看激光寬度方向情況下的光學(xué)系統(tǒng)。
注意，在有關(guān)本說明書中的透鏡安排的描述中，假設(shè)正面是激光的行進(jìn)方向。此外，對(duì)于透鏡，假設(shè)激光入射側(cè)表面是第一表面，而投射側(cè)表面是第二表面。第一表面的曲率半徑用R1表示，而第二表面的曲率半徑用R2表示。當(dāng)從透鏡看時(shí)，在曲率中心位于激光入射側(cè)的情況下，所用曲率半徑的符號(hào)為負(fù)。此外，在曲率中心位于投射側(cè)的情況下，符號(hào)為正。在平面情況下，假設(shè)為∞。而且，所用的所有透鏡都由人造石英玻璃制成(折射率為1.485634)。但本發(fā)明不局限于此。
從激光器1101發(fā)射的激光被束擴(kuò)展器沿縱向和寬度方向擴(kuò)展大約二倍。束擴(kuò)展器由球面透鏡(半徑為50mm，厚度為7mm，R1＝-220mm，R2＝∞)1102a和位于離球面透鏡1102a的距離為400mm處的球面透鏡(半徑為50mm，厚度為7mm，R1＝∞，R2＝-220mm)1102b組成。
從束擴(kuò)展器發(fā)射的激光被入射到離束擴(kuò)展器的球面透鏡1102b前方距離為50mm的柱形透鏡陣列1103a。然后，激光通過離柱形透鏡陣列1103a前方距離為80mm的柱形透鏡陣列1103b被透射，并入射到離柱形透鏡陣列1103b前方距離為120mm的柱形透鏡1104。柱形透鏡陣列1103a包括40個(gè)位于陣列中的柱形透鏡(各個(gè)的長度為60mm，寬度為2mm，厚度為5mm，R1＝28mm，R2＝∞)。柱形透鏡陣列1103b包括40個(gè)位于陣列中的柱形透鏡(各個(gè)的長度為60mm，寬度為2mm，厚度為5mm，R1＝-13.33mm，R2＝∞)。柱形透鏡1104是長度為150mm，寬度為60mm，厚度為20mm，R1＝2140mm，R2＝∞的柱形透鏡。柱形透鏡陣列1103a和1103b以及柱形透鏡1104各被排列成使彎曲平行于縱向。激光束被柱形透鏡陣列1103a和1103b分割。被分割的激光束由柱形透鏡1104彼此重疊，以便使能量密度分布均勻化。于是，激光的能量密度分布沿縱向被這3個(gè)透鏡均勻化。
從柱形透鏡1104發(fā)射的激光被入射到離柱形透鏡1104前方距離為395mm的柱形透鏡陣列1105a。然后，激光通過離柱形透鏡陣列1105a前方距離為65mm的柱形透鏡陣列1105b被透射，并入射到離柱形透鏡陣列1105b前方距離為1600mm的柱形透鏡1106。柱形透鏡陣列1105a包括16個(gè)位于陣列中的柱形透鏡(各個(gè)的長度為150mm，寬度為2mm，厚度為5mm，R1＝100mm，R2＝∞)。柱形透鏡陣列1105b包括16個(gè)位于陣列中的柱形透鏡(各個(gè)的長度為150mm，寬度為2mm，厚度為5mm，R1＝∞，R2＝80mm)。柱形透鏡1106是長度為900mm，寬度為60mm，厚度為20mm，R1＝∞，R2＝-486mm的柱形透鏡。柱形透鏡陣列1105a和1105b以及柱形透鏡1106各被排列成使彎曲平行于寬度方向。利用這3個(gè)透鏡，激光的能量密度分布沿寬度方向被均勻化，其寬度同時(shí)被縮短。于是在離柱形透鏡1106前方距離為800mm處產(chǎn)生寬度為2mm的線狀激光。
為了進(jìn)一步縮短上述寬度為2mm的線狀激光，雙重柱形透鏡1107被放置在離柱形透鏡1106前方距離為2050mm處。雙重柱形透鏡1107由二個(gè)柱形透鏡1107a和1107b組成。柱形透鏡1107a是長度為400mm，寬度為70mm，厚度為10mm，R1＝125mm，R2＝77mm的柱形透鏡。柱形透鏡1107b是長度為400mm，寬度為70mm，厚度為10mm，R1＝97mm，R2＝-200mm的柱形透鏡.此外，柱形透鏡1107a和1107b被放置成間距為5.5mm。柱形透鏡1107a和1107b各被排列成使彎曲平行于寬度方向。
在離雙重柱形透鏡1107前方距離為237.7mm處的表面1109上產(chǎn)生長度為300mm而寬度為0.4mm的線狀激光。此時(shí)，產(chǎn)生的線狀激光的能量密度分布中其端部沿縱向逐漸衰減。為了清除這種能量衰減區(qū)，狹縫1108被放置在被輻照的表面緊鄰。狹縫1108的寬度和位置被設(shè)定成使對(duì)應(yīng)于能量衰減區(qū)的激光束被狹縫1108阻擋，從而不達(dá)及被輻照的表面1109。于是，能夠獲得具有陡峭能量密度分布的線狀激光。在本實(shí)施方案中，狹縫位于離襯底的距離為2mm處。
而且，可以采用圖19所示的均化器來代替3個(gè)透鏡，亦即柱形透鏡陣列1103a和1103b以及柱形透鏡1104或柱形透鏡陣列1105a和1105b以及柱形透鏡1106。而且，當(dāng)采用均化器時(shí)，被輻照表面上或其附近的激光在端部具有衰減區(qū)。于是提供狹縫，從而清除衰減區(qū)，以便產(chǎn)生具有陡峭能量密度分布的線狀激光。
當(dāng)采用這種激光輻照裝置時(shí)，能夠?qū)Ρ惠椪毡砻孢M(jìn)行均勻的退火。例如，當(dāng)用半導(dǎo)體膜作為被輻照的物體進(jìn)行退火時(shí)，半導(dǎo)體膜能夠被晶化，結(jié)晶性能夠得到改善，從而獲得具有均勻結(jié)晶性的半導(dǎo)體膜，或能夠激活雜質(zhì)元素。
在本實(shí)施方案中，描述利用平面鏡來獲得激光端部中陡峭的能量密度分布的方法。
利用實(shí)施方案1所述的光學(xué)系統(tǒng)來產(chǎn)生線狀激光。注意，如圖1B所示，平面鏡被提供在狹縫的側(cè)表面上，并位于能量衰減區(qū)的基本上中心附近。能量衰減區(qū)的激光束被平面鏡反射以輻照其余的能量衰減區(qū)。于是，衰減區(qū)被減小，致使在被輻照的表面上產(chǎn)生其端部具有陡峭能量密度分布的線狀激光。
當(dāng)采用這種激光輻照裝置時(shí)，能夠?qū)Ρ惠椪毡砻孢M(jìn)行均勻的退火。例如，當(dāng)用半導(dǎo)體膜作為被輻照的物體進(jìn)行退火時(shí)，半導(dǎo)體膜能夠被晶化，結(jié)晶性能夠得到改善，從而獲得具有均勻結(jié)晶性的結(jié)晶半導(dǎo)體膜，或能夠激活雜質(zhì)元素。
在本實(shí)施方案中，用圖4和5A-5F來描述在片狀激光端部中獲得陡峭能量密度分布的方法。
從激光器1101發(fā)射的激光被入射到蠅眼透鏡1302。注意，為了將入射激光的形狀比設(shè)定為1∶1，可以插入柱形透鏡作為振蕩裝置與蠅眼透鏡之間的束擴(kuò)展器。如圖5A所示，借助于安置各具有R1＝10mm，R2＝∞，厚度為5mm，1mm見方的球面透鏡，來獲得蠅眼透鏡1302。注意，這一陣列安排被優(yōu)化，以便根據(jù)入射激光的形狀而對(duì)能量分布進(jìn)行均勻化(安排的例子為圖5B)。此外，為了使陣列幾何上相似于被輻照的半導(dǎo)體膜，可考慮采用例如圖5C(矩形)、圖5D(平行四邊形)、5E(菱形)、或5F(常規(guī)六角形)所示的形狀。球面透鏡1303被置于離蠅眼透鏡1302前方距離為20mm處。球面透鏡1303的R1＝300mm，R2＝∞，厚度為20mm，150mm見方。
被蠅眼透鏡1302分割的激光束，被球面透鏡1303彼此重疊。于是在離蠅眼透鏡1302前方距離為600mm處，在被輻照的表面上產(chǎn)生其能量分布被均勻化的30mm×30mm的片狀激光。此時(shí)，對(duì)于產(chǎn)生的片狀激光，端部的能量被衰減。因此，為了清除這一衰減，狹縫1304被置于被輻照表面緊鄰。圖4示出了從激光束入射側(cè)看時(shí)的狹縫1304。狹縫1304的寬度和位置被設(shè)定成使對(duì)應(yīng)于能量衰減區(qū)的激光束被阻擋，從而不達(dá)及被輻照表面1305。于是在被輻照的表面1305上產(chǎn)生其端部具有陡峭能量密度分布的片狀正方形激光。在本實(shí)施方案中，狹縫位于離襯底距離為2mm處。注意，即使當(dāng)此狹縫被平面鏡代替時(shí)，也能夠相似地產(chǎn)生線狀激光或片狀激光。
當(dāng)采用這種激光輻照裝置時(shí)，能夠?qū)Ρ惠椪毡砻孢M(jìn)行均勻的退火。例如，當(dāng)用半導(dǎo)體膜作為被輻照的物體進(jìn)行退火時(shí)，半導(dǎo)體膜能夠被晶化，結(jié)晶性能夠得到改善，從而獲得具有均勻結(jié)晶性的結(jié)晶半導(dǎo)體膜，或能夠激活雜質(zhì)元素。
在本實(shí)施方案中，用圖6A和6B來描述對(duì)大面積襯底進(jìn)行激光退火的情況。
首先，根據(jù)實(shí)施方案1-3中任何一個(gè)產(chǎn)生能量密度高度均勻的激光。然后，在相對(duì)移動(dòng)的情況下，激光被輻照到大面積襯底(圖6A)。此時(shí)，激光沿縱向的長度比大面積襯底的一邊短，致使僅僅靠沿一個(gè)方向掃描無法進(jìn)行整個(gè)退火。于是要求在激光沿至少二個(gè)方向移動(dòng)的情況下進(jìn)行多次掃描，從而用激光掃描的形成區(qū)如圖6B所示彼此鄰近。但本發(fā)明產(chǎn)生的激光在端部具有陡峭的能量密度分布，致使不產(chǎn)生衰減區(qū)。因此，對(duì)于激光掃描彼此鄰近的區(qū)域也能夠?qū)崿F(xiàn)均勻的退火。結(jié)果，能夠無浪費(fèi)地利用大面積襯底，從而明顯地改善產(chǎn)率。
在本實(shí)施方案中，用圖10A-13來解釋有源矩陣襯底的制造方法。為方便起見，其上一起制作CMOS電路、驅(qū)動(dòng)電路、以及具有TFT象素和存儲(chǔ)電容器的象素部分的襯底，被稱為有源矩陣襯底。
首先，諸如鋇硼硅酸鹽玻璃和鋁硼硅酸鹽玻璃的玻璃組成的襯底400被用于本實(shí)施方案。注意，諸如襯底表面上形成有絕緣膜的石英襯底、硅襯底、金屬襯底、和不銹鋼襯底之類的襯底，也可以被用作襯底400。而且，具有能夠承受本實(shí)施方案所用的加工溫度的抗熱性的塑料襯底，也可以被使用。由于本發(fā)明能夠利用能量分布極為均勻的激光進(jìn)行退火，故能夠采用大面積襯底。
接著，用熟知的方法，在襯底400上制作由諸如氧化硅膜、氮化硅膜、或氮氧化硅膜之類的絕緣膜組成的基底膜401。在本實(shí)施方案中，二層結(jié)構(gòu)(401a和401b)被用作基底膜401。但也可以采用上述絕緣膜的單層，并也可以采用二層以上被層疊的結(jié)構(gòu)。
接著，在基底膜上制作半導(dǎo)體層402-406。首先，用熟知的方法(諸如濺射方法、LPCVD方法、等離子體CVD方法等)制作厚度為25-80nm(最好是30-60nm)的半導(dǎo)體膜。然后用激光晶化方法使半導(dǎo)體膜晶化。此激光晶化方法是借助于使用實(shí)施方案1-4而將激光器發(fā)射的激光施加到半導(dǎo)體膜的方法。當(dāng)然，不僅激光晶化方法，還能夠組合其它熟知的晶化方法(RTA，利用爐子退火的熱晶化方法，利用促進(jìn)晶化的金屬元素的熱晶化方法)。在得到的結(jié)晶半導(dǎo)體膜上執(zhí)行所需形狀的圖形化，以便形成半導(dǎo)體層402-406。半導(dǎo)體膜可以是非晶半導(dǎo)體膜、微晶半導(dǎo)體膜、或結(jié)晶半導(dǎo)體膜。作為變通，半導(dǎo)體膜可以是具有諸如非晶硅鍺膜那樣的非晶結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體膜。
在本實(shí)施方案中，用等離子體CVD方法制作厚度為55nm的非晶硅膜。在非晶硅膜上執(zhí)行去氫化(500℃下1小時(shí))之后，從輸出為10W的連續(xù)振蕩YVO4激光器發(fā)射的激光被非線性光學(xué)元件轉(zhuǎn)換成更高次的二次諧波，然后形成激光并從實(shí)施方案1-實(shí)施方案3所示的光學(xué)系統(tǒng)之一輻射。此時(shí)，能量密度必須大約每平方厘米0.01-100MW(最好是每平方厘米0.1-10MW)。當(dāng)采用準(zhǔn)分子激光器時(shí)，最好假設(shè)脈沖振蕩頻率300MHz，并假設(shè)激光能量密度為每平方厘米100-1000mJ(最好是每平方厘米200-700mJ)。平臺(tái)以大約0.5-2000cm/s的速度相對(duì)于激光移動(dòng)，并輻照，然后形成結(jié)晶的硅膜。借助于在其上用光刻方法執(zhí)行圖形化工藝，來制作半導(dǎo)體層402-406。
在制作半導(dǎo)體層402-406之后，可以執(zhí)行非常少量雜質(zhì)元素(硼或磷)的摻雜，以便控制TFT的閾值。
接著，制作覆蓋半導(dǎo)體層402-406的柵絕緣膜407。利用等離子體CVD或?yàn)R射方法，用絕緣膜制作厚度為40-150nm的含硅的柵絕緣膜407。在本實(shí)施方案中，用等離子體CVD方法，制作厚度為110nm的氮氧化硅膜(組分比為Si＝32％，0＝59％，N＝7％，H＝2％)。柵絕緣膜當(dāng)然不局限于氮氧化硅膜，含硅的其它絕緣膜也可以被用于單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。
而且，若采用氧化硅膜，則能夠用等離子體CVD方法，利用TEOS(原硅酸四乙酯)與O2的混合物，在反應(yīng)壓力為40Pa，襯底溫度為300-400℃，高頻(13.56MHz)功率密度為0.5-0.8W/cm2下來形成。借助于隨后在400-500℃下對(duì)這樣制造的氧化硅膜進(jìn)行熱退火，能夠得到良好的柵絕緣膜特性。
然后，厚度為20-100nm的第一導(dǎo)電膜408與厚度為100-400nm的第二導(dǎo)電膜409，被層疊在柵絕緣膜407上。在本實(shí)施方案中，用厚度為30nm的TaN膜制作的第一導(dǎo)電膜408與用厚度為370nm的W膜制作的第二導(dǎo)電膜409被層疊。TaN膜是利用濺射方法形成的，且Ta靶的濺射在氮?dú)夥罩袌?zhí)行。而且，W膜是利用W靶進(jìn)行濺射而形成的。此外，也可以利用六氟化鎢(WF6)用熱CVD方法來形成W膜。無論采用哪種方法，都必須能夠使膜成為低阻，以便用作柵電極，且最好使W膜的電阻率低于20μΩcm。
注意，在本實(shí)施方案中，雖然第一導(dǎo)電膜408是TaN而第二導(dǎo)電膜409是W，但對(duì)導(dǎo)電膜沒有特別的限制。第一導(dǎo)電膜408和第二導(dǎo)電膜409也可以由選自Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、Nd的元素或由以這些元素之一作為其主要成分的合金材料或這些元素的化合物材料制作。而且，如可以采用AgPdCu合金那樣，也可以采用摻入了諸如磷的雜質(zhì)元素的通常為多晶硅膜的半導(dǎo)體膜。
接著，用光刻方法，由抗蝕劑形成掩模410-415，并執(zhí)行第一腐蝕過程，以便形成電極和布線。第一腐蝕過程根據(jù)第一和第二腐蝕條件來執(zhí)行(圖10B)。在本實(shí)施方案中，ICP(感應(yīng)耦合的等離子體)腐蝕方法被用作第一腐蝕條件。CF4、Cl2和O2的氣體混合物被用作腐蝕氣體，氣體流量比被分別設(shè)定為25∶25∶10(sccm)，借助于在1Pa的壓力下，將500W的RF(13.56MHz)功率施加到線圈型電極，來產(chǎn)生等離子體，并執(zhí)行腐蝕。150W的RF(13.56MHz)功率也被施加到襯底側(cè)(樣品平臺(tái))，從而有效地施加負(fù)的自偏壓。W膜在第一腐蝕條件下被腐蝕，以便第一導(dǎo)電膜的邊沿部分成為錐形。
腐蝕條件被改變到第二腐蝕條件而不清除抗蝕劑掩模410-415。CF4和Cl2的氣體混合物被用作腐蝕氣體。氣體流量比分別被設(shè)定為30∶30(sccm)，借助于在1Pa的壓力下，將500W的RF(13.56MHz)功率施加到線圈型電極，來產(chǎn)生等離子體，并執(zhí)行大約30秒鐘腐蝕。20W的RF(13.56MHz)功率也被施加到襯底側(cè)(樣品平臺(tái))，從而有效地施加負(fù)的自偏壓。W膜和TaN膜被采用CF4和Cl2的氣體混合物的第二腐蝕條件腐蝕相同的程度。注意，為了執(zhí)行腐蝕而不在柵絕緣膜上留下殘留物，可以增加大約10-20％的腐蝕時(shí)間。
借助于使抗蝕劑掩模的形狀適合于上述第一腐蝕條件，根據(jù)施加到襯底側(cè)的偏壓的作用而使第一導(dǎo)電膜和第二導(dǎo)電膜的邊沿部分成為錐形。錐形部分的角度為15-45度。于是，利用第一腐蝕過程，從第一導(dǎo)電膜和第二導(dǎo)電膜就形成第一形狀導(dǎo)電膜417-422(第一導(dǎo)電膜417a-422a和第二導(dǎo)電膜417b-422b)。參考號(hào)416表示柵絕緣膜，未被第一形狀導(dǎo)電膜417-422覆蓋的區(qū)域通過腐蝕被減薄大約20-50nm。
然后執(zhí)行第二腐蝕過程而不清除抗蝕劑掩模(圖10C)。此處，利用CF4、Cl2和O2作為腐蝕氣體，對(duì)W膜進(jìn)行選擇性腐蝕。此時(shí)，用第二腐蝕過程來形成第二導(dǎo)電層428b-433b。另一方面，第一導(dǎo)電層417a-422a不太被腐蝕，從而形成第二形狀導(dǎo)電層428-433。
然后執(zhí)行第一摻雜過程而不清除抗蝕劑掩模，并將提供n型的低濃度雜質(zhì)元素加入到半導(dǎo)體層。可以用離子摻雜方法或離子注入方法來執(zhí)行摻雜過程。離子摻雜方法在劑量為每平方厘米1×1013-5×1014而加速電壓為40-80keV的工藝條件下被執(zhí)行。在本實(shí)施方案中，離子摻雜方法在劑量為每平方厘米1.5×1013而加速電壓為60keV的條件下被執(zhí)行。屬于Va族的元素，典型為磷(P)或砷(As)，被用作提供n型的雜質(zhì)元素。此處采用磷(P)。在此情況下，導(dǎo)電層428-433用作提供n型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素的掩模，并以自對(duì)準(zhǔn)方式形成雜質(zhì)區(qū)423-427。濃度范圍為每立方厘米1×1018-1×1020的提供n型的雜質(zhì)元素被加入到雜質(zhì)區(qū)423-427。
接著，在清除抗蝕劑掩模之后，制作新的抗蝕劑掩模434a-434c，并在比第一摻雜過程更高的加速電壓下執(zhí)行第二摻雜過程。離子摻雜在劑量為每平方厘米1×1013-1×1015而加速電壓為60-120keV的工藝條件下被執(zhí)行。利用第二導(dǎo)電層428b-432b作為掩模來執(zhí)行摻雜過程，雜質(zhì)元素被加入到第一導(dǎo)電層錐形部分下方的半導(dǎo)體層。使加速電壓連續(xù)地降低到低于第二摻雜過程，完成第三摻雜過程，得到圖11A所示的狀態(tài)。離子摻雜方法在劑量為每平方厘米1×1015-1×1017而加速電壓為50-100keV的工藝條件下被執(zhí)行。利用第二摻雜過程和第三摻雜過程，濃度范圍為每立方厘米1×1018-5×1019的提供n型的雜質(zhì)元素被加入到連續(xù)成為第一導(dǎo)電層的低濃度雜質(zhì)區(qū)436、442和448。且濃度范圍為每立方厘米1×1019-5×1021的提供n型的雜質(zhì)元素被加入到高濃度雜質(zhì)區(qū)435、441、444和447。
當(dāng)然，借助于使加速電壓適當(dāng)，第二摻雜過程和第三摻雜過程能夠成為同時(shí)摻雜過程，并也有可能形成低濃度雜質(zhì)區(qū)和高濃度雜質(zhì)區(qū)。
接著，在清除抗蝕劑掩模之后，制作由抗蝕劑組成的新掩模450a-450c，并執(zhí)行第四摻雜過程。根據(jù)第四摻雜過程，在成為p溝道TFT的有源層的半導(dǎo)體膜中形成加入了與上述一種導(dǎo)電類型相反的導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)區(qū)453、454、459和460。第二導(dǎo)電層428a-432a被用作雜質(zhì)元素的掩模，且提供p型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素被加入，以致以自對(duì)準(zhǔn)方式形成雜質(zhì)區(qū)。在本實(shí)施方案中，利用離子摻雜方法，用雙硼烷(B2H6)形成雜質(zhì)區(qū)453、454、459和460(圖11B)。在執(zhí)行第四摻雜過程時(shí)，形成n溝道TFT的半導(dǎo)體層被抗蝕劑掩模450a-450c覆蓋。利用第一摻雜過程和利用第三摻雜過程，不同濃度的磷被加入到各個(gè)雜質(zhì)區(qū)439、447、448中。但借助于執(zhí)行摻雜，使各個(gè)區(qū)域中的提供p型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素的濃度成為每立方厘米1×1019-5×1021原子，在使這些區(qū)域用作p溝道TFT的源區(qū)和漏區(qū)時(shí)，就不會(huì)出現(xiàn)問題。
利用至此的各個(gè)步驟，雜質(zhì)區(qū)就被形成在各個(gè)半導(dǎo)體層中。
接著，在清除抗蝕劑掩模450a-450c之后，制作第一層間絕緣膜461。此第一層間絕緣膜461用等離子體CVD方法或?yàn)R射方法從含硅的絕緣膜制作成厚度為100-200nm。在本實(shí)施方案中，用等離子體CVD方法制作了厚度為150nm的氮氧化硅膜。第一層間絕緣膜461當(dāng)然不局限于氮氧化硅膜，而也可以采用含硅的其它單層或疊層結(jié)構(gòu)的絕緣膜。
如圖11C所示，借助于輻射激光，執(zhí)行恢復(fù)半導(dǎo)體層的結(jié)晶性并激活加入到各個(gè)半導(dǎo)體層的雜質(zhì)元素。此時(shí)，激光的能量密度必須約為每平方厘米0.01-100MW(最好是每平方厘米0.01-10MW)，并以0.5-2000cm/sec的速度相對(duì)于激光移動(dòng)襯底。此外，可以采用熱退火方法、或快速熱退火方法(RTA方法)。
而且，也可以在制作第一層間絕緣膜之前進(jìn)行熱處理工藝。但若被采用的布線材料抗熱性弱，則為了保護(hù)像本實(shí)施方案中那樣的布線等，最好在制作層間絕緣膜(以硅作為其主要成分的絕緣膜，例如氮化硅膜)之后執(zhí)行熱處理工藝。
然后，也可以執(zhí)行氫化熱處理工藝(300-550℃下1-12小時(shí))。此工藝用包含在第一層間絕緣膜461中的氫來終止半導(dǎo)體層中的懸掛鍵。半導(dǎo)體層能夠被氫化而不管是否存在第一層間絕緣膜。作為其它的氫化方法，也可以執(zhí)行等離子體氫化(采用等離子體激發(fā)的氫)以及在包含3-100％的氫的氣氛中于300-450℃溫度下進(jìn)行1-12小時(shí)的熱處理工藝。
接著，在第一層間絕緣膜461上，制作由無機(jī)絕緣膜材料或有機(jī)絕緣膜材料組成的第二層間絕緣膜462。在本實(shí)施方案中，制作了厚度為1.6μm的丙烯酸樹脂膜，所用的材料可以具有10-1000cp，最好是40-200cp的粘度。采用了其表面上形成有不平整性的材料。
在本實(shí)施方案中，為了防止鏡面反射，借助于制作構(gòu)成不平整表面的第二層間絕緣膜，將象素電極的表面作成不平整。而且，象素電極的表面能夠被作成不平整并具有光散射特性，因此能夠在象素電極下面的區(qū)域中形成突出部分?？梢岳孟嗤谥谱鱐FT用的掩模來形成突出部分，因此能夠形成突出部分而不增加工藝步驟數(shù)目。注意，也可以在除了布線和TFT之外的象素部分區(qū)域的襯底上適當(dāng)?shù)匦纬赏怀霾糠帧Ｒ赃@種方式，不平整性就沿形成在覆蓋突出部分的絕緣膜表面上的不平整性，被制作在象素電極的表面中。
具有平坦表面的膜也可以被用作第二層間絕緣膜462。在此情況下，最好利用諸如熟知的噴沙工藝或腐蝕工藝之類的外加工藝，將表面作成不平整，以便防止鏡面反射，從而借助于彌散反射光而提高白度。
然后在驅(qū)動(dòng)電路506中制作電連接各個(gè)雜質(zhì)區(qū)的布線463-467。注意，為了形成布線，對(duì)厚度為50nm的Ti膜與厚度為500nm的合金膜(Al和Ti的合金膜)的疊層膜進(jìn)行圖形化。當(dāng)然，不局限于二層結(jié)構(gòu)，而也可以是單層結(jié)構(gòu)或3層或更多層的層疊結(jié)構(gòu)。而且，布線的材料也不局限于Al和Ti。例如，可以在TaN膜上形成Al或Cu，并借助于圖形化而形成構(gòu)成疊層的Ti膜和形成布線(圖12)。
而且，在象素部分507中，制作象素電極470、柵布線469和連接電極468。用連接電極468形成象素TFT與源布線(433a和433b的疊層)的電連接。而且，柵布線469形成與象素TFT柵電極的電連接。象素電極470形成與象素TFT的漏區(qū)471的電連接，還形成與作為形成存儲(chǔ)電容器的一個(gè)電極的半導(dǎo)體層459的電連接。最好采用諸如以Al或Ag作為其主要成分的膜或這些膜的疊層膜之類的具有優(yōu)異反射性的材料作為象素電極470。
于是，能夠在同一個(gè)襯底上制作包含n溝道TFT501和p溝道TFT502的CMOS電路、具有n溝道TFT503的驅(qū)動(dòng)電路506、以及具有象素TFT504和存儲(chǔ)電容器505的象素部分507。這樣就完成了有源矩陣襯底。
驅(qū)動(dòng)電路506的n溝道TFT501具有溝道形成區(qū)437；與構(gòu)成柵電極一部分的第一導(dǎo)電層428a重疊的低濃度雜質(zhì)區(qū)436(GOLD區(qū))；以及用作源區(qū)或漏區(qū)的高濃度雜質(zhì)區(qū)452。借助于電連接而與n溝道TFT501和電極466組成CMOS電路的p溝道TFT502具有溝道形成區(qū)440；與構(gòu)成柵電極一部分的第一導(dǎo)電層429a重疊的低濃度雜質(zhì)區(qū)454(GOLD區(qū))；以及用作源區(qū)或漏區(qū)的高濃度雜質(zhì)區(qū)453。而且，n溝道TFT503具有溝道形成區(qū)443、與構(gòu)成柵電極一部分的第一導(dǎo)電層430a重疊的低濃度雜質(zhì)區(qū)442(GOLD區(qū))；以及用作源區(qū)或漏區(qū)的高濃度雜質(zhì)區(qū)456。
象素部分的象素TFT504具有溝道形成區(qū)446；形成在柵電極外面的低濃度雜質(zhì)區(qū)445(LDD區(qū))；以及用作源區(qū)或漏區(qū)的高濃度雜質(zhì)區(qū)458。而且，提供n型的雜質(zhì)元素和提供p型的雜質(zhì)元素，被加入到用作存儲(chǔ)電容器的一個(gè)電極的半導(dǎo)體層。存儲(chǔ)電容器505包含電極(432a和432b的疊層)和半導(dǎo)體層，以絕緣膜416作為介質(zhì)。
利用本實(shí)施方案的象素結(jié)構(gòu)，象素電極的邊沿部分被安排成與源布線重疊，使象素電極之間的間隙遮擋光，而無須使用黑矩陣。
圖13示出了用本實(shí)施方案制造的有源矩陣襯底的象素部分的俯視圖。注意，相同的參考號(hào)被用于對(duì)應(yīng)于圖10A-13中的部分。圖12中的虛線A-A’對(duì)應(yīng)于沿圖13中虛線A-A’的剖面圖。而且，圖12中的虛線B-B’對(duì)應(yīng)于沿圖13中虛線B-B’的剖面圖。
下面在本實(shí)施方案中來解釋從實(shí)施方案5中制造的有源矩陣襯底來制造反射型液晶顯示器件的工藝。圖14被用于解釋。
首先，根據(jù)實(shí)施方案5得到圖12狀態(tài)的有源矩陣襯底，然后至少在圖12的有源矩陣上的象素電極470上制作定向膜567，并對(duì)其執(zhí)行摩擦工藝。注意，在本實(shí)施方案中，在制作定向膜567之前，借助于對(duì)諸如丙烯樹脂膜之類的有機(jī)樹脂膜進(jìn)行圖形化而在所希望的位置形成柱形間隔572，以便在襯底之間保持間隙。而且，也可以在襯底的整個(gè)表面上分布球形間隔來代替柱形間隔。
然后制備反襯底569。再在反襯底569上制作彩色層570和571以及整平膜573。紅色層570與藍(lán)色層571被重疊以形成遮光部分。而且，也可以借助于使部分紅色層與綠色層重疊來形成遮光部分。
在本實(shí)施方案中，采用了實(shí)施方案5所示的襯底。因此，利用圖13所示的實(shí)施方案5的象素部分俯視圖，需要至少對(duì)柵布線469與象素電極470之間的間隙、柵布線469與連接電極468之間的間隙、以及連接電極468與象素電極470之間的間隙進(jìn)行遮光。各個(gè)彩色層被安置成使由彩色層疊層形成的遮光部分被形成在必須遮光的位置，然后連接到反襯底。
于是有可能借助于用彩色層的疊層組成的遮光層對(duì)象素之間的各個(gè)間隙進(jìn)行遮光而無須制作諸如黑掩模之類的遮光層，以減少工藝步驟的數(shù)目。
在至少象素部分上的整平膜573上，制作透明導(dǎo)電膜組成的反電極576，在反襯底的整個(gè)表面上制作定向膜574，并對(duì)其執(zhí)行摩擦工藝。
用密封材料568，將其上形成有象素部分和驅(qū)動(dòng)電路的有源矩陣襯底與反襯底接合到一起。填充劑被混合在密封材料568中，二個(gè)襯底被接合，同時(shí)根據(jù)填充劑與柱形間隔而保持均勻的間隙。然后，將液晶材料575注入二個(gè)襯底之間，并用密封劑(圖中未示出)完全密封襯底。熟知的液晶材料可以被用作液晶材料575。這樣就完成了圖14所示的反射型液晶顯示器件。然后，如有需要，有源矩陣襯底或反襯底可以被切割成所希望的形狀。此外，偏振片(圖中未示出)僅僅被固定在反襯底。然后用熟知的技術(shù)固定FPC。
用上述方法制造的液晶顯示器件具有由因?yàn)檩椪漳芰糠植紭O為均勻的激光而被充分退火的半導(dǎo)體膜制作的TFT。有可能成為具有足夠工作特性和可靠性的上述液晶顯示器件。這種液晶顯示器件能夠被用作各種類型電子設(shè)備的顯示部分。
注意，本實(shí)施方案能夠與實(shí)施方案1-5自由組合。
在本實(shí)施方案中，解釋用制造有源矩陣襯底的TFT的制造方法來制造發(fā)光器件的例子。在本說明書中，發(fā)光器件是一般術(shù)語，指的是密封在上述襯底與覆蓋元件之間的制作在襯底上的發(fā)光元件的顯示屏以及在上述顯示屏上配備有TFT的顯示模塊。順便說一下，發(fā)光元件具有包括借助于施加電場而獲得電致發(fā)光的化合物層(發(fā)光體)、陽極、以及陰極。同時(shí)，化合物中的電致發(fā)光包括從單重激發(fā)態(tài)返回到基態(tài)時(shí)的光發(fā)射(熒光)以及從三重激發(fā)態(tài)返回到基態(tài)時(shí)的光發(fā)射(磷光)，包括任何一種或二種光發(fā)射。
在本說明書中，所有制作在發(fā)光元件中陽極與陰極之間的層都被定義為發(fā)光體。具體地說，發(fā)光體包括發(fā)光層、空穴注入層、電子注入層、空穴輸運(yùn)層、以及電子輸運(yùn)層等。發(fā)光元件基本上具有陽極層、發(fā)光層、以及陰極層順序?qū)盈B的結(jié)構(gòu)。除了這種結(jié)構(gòu)之外，偶爾具有由陽極層、空穴注入層、發(fā)光層、陰極層、或由陽極層、空穴注入層、發(fā)光層、電子輸運(yùn)層、以及陰極層順序?qū)盈B的結(jié)構(gòu)等。
圖15是本實(shí)施方案的發(fā)光器件的剖面圖。在圖15中，提供在襯底700上的開關(guān)TFT603利用圖15的n溝道TFT503組成。因此，有關(guān)結(jié)構(gòu)的解釋可參照對(duì)n溝道TFT503的解釋。
順便說一下，雖然本實(shí)施方案是以二個(gè)溝道區(qū)形成的雙柵結(jié)構(gòu)，但有可能采用以一個(gè)溝道區(qū)形成的單柵結(jié)構(gòu)或以3個(gè)溝道區(qū)形成的三柵結(jié)構(gòu)。
提供在襯底700上的驅(qū)動(dòng)電路是用圖12的CMOS電路形成的。因此，有關(guān)結(jié)構(gòu)的解釋，可參照n溝道TFT501和p溝道TFT502的解釋。順便說一下，雖然本實(shí)施方案是單柵結(jié)構(gòu)，但有可能采用雙柵結(jié)構(gòu)或三柵結(jié)構(gòu)。
同時(shí)，布線701和703用作CMOS電路的源布線，而布線702用作漏布線。同時(shí)，布線704用作電連接在開關(guān)TFT的源布線708與源區(qū)之間的布線，而布線705用作電連接在開關(guān)TFT的漏布線與漏區(qū)之間的布線。
順便說一下，電流控制TFT604由圖12的p溝道TFT502組成。因此，有關(guān)結(jié)構(gòu)的解釋，可參照有關(guān)p溝道TFT502的解釋。順便說一下，雖然本實(shí)施方案是單柵結(jié)構(gòu)，但有可能采用雙柵結(jié)構(gòu)或三柵結(jié)構(gòu)。
同時(shí)，布線706是電流控制TFT604的源布線(相當(dāng)于電流饋線)，而布線707是待要借助于在其上疊加電流控制TFT的象素電極711而電連接到象素電極711的電極。
同時(shí)，711是由透明導(dǎo)電膜形成的象素電極(發(fā)光元件的陽極)。氧化銦與氧化錫的化合物、氧化銦與氧化鋅的化合物、氧化鋅、氧化錫或氧化銦，能夠被用作透明導(dǎo)電膜，或者可以采用如上所述加入了鎵的透明導(dǎo)電膜。在制作布線之前，象素電極711被制作在平整的層間絕緣膜710上。在本實(shí)施方案中，用樹脂整平膜710來整平TFT造成的臺(tái)階，這是非常重要的。稍后要形成的發(fā)光層，由于厚度極小而可能由于臺(tái)階的存在引起不良的光發(fā)射。因此，在制作象素電極之前，希望提供整平，使發(fā)光層能夠被制作得盡可能平整。
在形成布線701-707之后，如圖15所示形成堤壩712?？梢越柚趯?duì)厚度為100-400nm的含硅的絕緣膜或有機(jī)樹脂膜進(jìn)行圖形化來形成堤壩712。
順便說一下，由于堤壩712是絕緣膜，故必須小心淀積過程中發(fā)生元件靜電擊穿。在本實(shí)施方案中，碳顆粒或金屬顆粒被加入到作為堤壩712材料的絕緣膜，從而降低了電阻率，并抑制了靜電的出現(xiàn)。在這種情況下，碳或金屬顆粒的加入量可以被調(diào)整，以提供1×106-1×1012歐姆厘米(最好是1×108-1×1010歐姆厘米)的電阻率。
發(fā)光體713被制作在象素電極711上。順便說一下，雖然圖15僅僅示出了一個(gè)象素，但本實(shí)施方案分別制作了對(duì)應(yīng)于各個(gè)顏色R(紅色)、G(綠色)、B(藍(lán)色)的發(fā)光體。同時(shí)，在本實(shí)施方案中，用淀積工藝制作了低分子量有機(jī)電致發(fā)光材料。具體地說，這是一種以厚度為20nm的酞菁銅(CuPc)膜作為空穴注入層而厚度為70nm的三-8-喹啉鋁絡(luò)合物(Alq3)膜作為發(fā)光層的疊層結(jié)構(gòu)。借助于將諸如二氫喹吖啶二酮、二萘嵌苯或DCM1之類的熒光顏料加入到Alq3中，能夠控制發(fā)射光的顏色。
但上述例子是用作發(fā)光層的有機(jī)電致發(fā)光材料的例子，而不必局限于此。借助于自由組合發(fā)光層、電荷輸運(yùn)層和電子注入層，就足以形成發(fā)光體(因而也是用于發(fā)光和載流子運(yùn)動(dòng)的層)。例如，雖然在本實(shí)施方案中被示為低分子量有機(jī)電致發(fā)光材料被用于發(fā)光層的例子，但有可能采用中等分子量有機(jī)電致發(fā)光材料和高分子量有機(jī)電致發(fā)光材料。在本說明書中，中等分子量有機(jī)材料能夠被定義為不具有升華性質(zhì)或分解性質(zhì)的有機(jī)電致發(fā)光材料的聚合體(最好是分子性為20或更小的聚合體)，或分子鏈長度為10μm或更小(最好是50nm或更小)的有機(jī)電致發(fā)光材料(稱為中等分子量有機(jī)電致發(fā)光材料)。作為采用高分子量有機(jī)電致發(fā)光材料的例子，可以用甩涂方法制作厚度為20nm的聚噻吩(PEDOT)膜作為空穴注入層，并在其上提供的厚度約為100nm的包含聚亞苯基乙烯(PPV)的疊層結(jié)構(gòu)作為發(fā)光層是很好的。利用PPV的π共軛高分子，能夠選擇從紅色到藍(lán)色的發(fā)光波長。同時(shí)，有可能采用諸如碳化硅的無機(jī)材料作為電子輸運(yùn)層或電荷注入層。這些有機(jī)電致發(fā)光材料或無機(jī)材料可以是熟知的材料。
接著，在發(fā)光體713上提供導(dǎo)電膜組成的陰極714。在本實(shí)施方案中，鋁與鋰的合金膜被用作導(dǎo)電膜。當(dāng)然可以采用熟知的MgAg膜(錳與銀的合金膜)。屬于周期表I族或II族的元素導(dǎo)電膜，或加入有這種元素的導(dǎo)電膜，可以被用作陰極材料。
在直至制作了陰極714時(shí)，就完成了發(fā)光元件715。順便說一下，此處的發(fā)光元件715指的是制作有象素電極(陽極)711、發(fā)光層713、以及陰極714的二極管。
可以提供鈍化膜716來完全覆蓋發(fā)光元件715。鈍化膜716由包括碳膜、氮化硅膜、或氮氧化硅膜的絕緣膜制作，而所用的是單層或組合疊層絕緣膜。
在此情況下，最好采用有利于覆蓋的膜作為鈍化膜。采用碳膜是有效的，特別是DLC(類金剛石碳)膜。能夠在室溫到不超過100℃的溫度范圍內(nèi)淀積的DLC膜，能夠被容易地淀積在抗熱性低的發(fā)光層713上。同時(shí)，對(duì)氧具有高阻擋作用的DLC膜能夠抑制發(fā)光層713的氧化。因此，能夠防止發(fā)光層713在隨后的密封工藝過程中的氧化問題。
而且，密封元件717被提供在鈍化膜716上，以便鍵合覆蓋元件718?？勺贤饩€固化的樹脂可以被用作密封元件717?？梢栽谄渲刑峁┚哂形弊饔没蚩寡趸饔玫奈镔|(zhì)。同時(shí)，在本實(shí)施方案中，其二個(gè)表面上形成有碳膜(最好是類金剛石碳膜)的玻璃襯底、石英襯底、或塑料襯底(包括塑料膜)，被用作覆蓋元件718。
這樣就完成了具有圖15所示結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件。順便說一下，利用多工作室淀積方案(即在線方案)，可以在形成堤壩712之后連續(xù)地進(jìn)行制作鈍化膜716的工藝而不暴露于空氣。此外，隨著進(jìn)一步發(fā)展，有可能連續(xù)地執(zhí)行工藝直至鍵合覆蓋元件718而不暴露于空氣。
以這種方式，在襯底700上制作了n溝道TFT601、p溝道TFT602、開關(guān)TFT(n溝道TFT)603、以及電流控制TFT(n溝道TFT)604。
而且，如用圖15解釋的那樣，借助于提供通過絕緣膜與柵電極重疊的雜質(zhì)區(qū)，有可能制作抗熱載流子效應(yīng)引起的退化的n溝道TFT。從而能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的發(fā)光器件。
同時(shí)，本實(shí)施方案僅僅示出了象素部分和驅(qū)動(dòng)電路的構(gòu)造。但根據(jù)本實(shí)施方案的制造工藝，除此之外，還有可能在同一個(gè)絕緣元件上制作諸如信號(hào)除法電路、D/A轉(zhuǎn)換器、運(yùn)算放大器、Y修正電路之類的邏輯電路。
用上述方法制造的發(fā)光器件具有由因?yàn)楸荒芰糠植紭O為均勻的激光輻照而被充分退火的半導(dǎo)體膜制作的TFT。因此，獲得了具有足夠工作特性和可靠性的上述發(fā)光器件。這種發(fā)光器件能夠被用作各種電子設(shè)備的顯示部分。
本實(shí)施方案能夠與實(shí)施方案1-5自由組合。
利用本發(fā)明，能夠制作各種半導(dǎo)體器件(有源矩陣型液晶顯示器件、有源矩陣型發(fā)光器件、或有源矩陣型EC顯示器件)。具體地說，本發(fā)明能夠在任何在其顯示部分組合有這種電光器件的電子設(shè)備中被實(shí)施。
這種電子設(shè)備是攝象機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、投影儀、頭戴式顯示器(風(fēng)鏡式顯示器)、車輛導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車立體聲、個(gè)人計(jì)算機(jī)、或移動(dòng)信息終端(諸如移動(dòng)計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話、或電子記事本)。圖16、17和18示出了其例子。
圖16A示出了一種個(gè)人計(jì)算機(jī)，它包含主體3001、圖象輸入部分3002、顯示部分3003、鍵盤3004等。本發(fā)明能夠被應(yīng)用于顯示部分3003。
圖16B示出了一種攝象機(jī)，它包括主體3101、顯示部分3102、聲音輸入部分3103、操作開關(guān)3104、電池3105、圖象接收部分3106等。本發(fā)明能夠被應(yīng)用于顯示部分3102。
圖16C示出了一種移動(dòng)計(jì)算機(jī)，它包括主體3201、照相機(jī)部分3202、圖象接收部分3203、操作開關(guān)3204、顯示部分3205等。本發(fā)明能夠被用于顯示部分3205。
圖16D示出了一種風(fēng)鏡式顯示器，它包括主體3301、顯示部分3302、鏡臂部分3303等。本發(fā)明能夠被用于顯示部分3302。
圖16E示出了一種使用其上記錄了程序的記錄媒質(zhì)(以下稱為記錄媒質(zhì))的游戲機(jī)，此游戲機(jī)包括主體3401、顯示部分3402、揚(yáng)聲器部分3403、記錄媒質(zhì)3404、操作開關(guān)3405等。此游戲機(jī)采用DYD(數(shù)字萬能碟盤)、CD等作為記錄媒質(zhì)，并使用戶能夠欣賞音樂、電影、游戲、和上網(wǎng)。本發(fā)明能夠被應(yīng)用于顯示部分3402。
圖16F示出了一種數(shù)碼相機(jī)，它包含主體3501、顯示部分3502、目鏡部分3503、操作開關(guān)3504、圖象接收單元(未示出)等。本發(fā)明能夠被應(yīng)用于顯示部分3502。
圖174示出了一種正投式投影儀，它包含投影裝置3601和屏幕3602等。本發(fā)明能夠被應(yīng)用于組成部分投影裝置3601以及其它驅(qū)動(dòng)電路的液晶顯示器件3808。
圖17B示出了一種背投式投影儀，它包含主體3701、投影裝置3702、平面鏡3703、屏幕3704等。本發(fā)明能夠被應(yīng)用于組成部分投影裝置3702以及其它驅(qū)動(dòng)電路的液晶顯示器件3808。
圖17C示出了分別示于圖17A和圖17B中的各個(gè)投影裝置3601和3702的結(jié)構(gòu)的例子。各個(gè)投影裝置3601或3702由光源光學(xué)系統(tǒng)3801、平面鏡3802和3804-3806、分色鏡3803、棱鏡3807、液晶顯示器件3808、相位差片3809、以及投影光學(xué)系統(tǒng)3810組成。投影光學(xué)系統(tǒng)3810由包括投影透鏡的光學(xué)系統(tǒng)組成。本實(shí)施方案8是三片式的例子，但不局限于此例子，而也可以是單片式。此外，在圖17C的箭頭所示的光路中，實(shí)施本發(fā)明的人員可以適當(dāng)?shù)匕才胖T如光學(xué)透鏡、具有偏振功能的膜、用來調(diào)整相位差的膜、或紅外膜之類的光學(xué)系統(tǒng)。
圖17D示出了圖17C所示的光源光學(xué)系統(tǒng)3801的結(jié)構(gòu)例子。在實(shí)施方案8中，光源光學(xué)系統(tǒng)3801由反射器3811、光源3812、透鏡陣列3813和3814、偏振轉(zhuǎn)換元件3815、以及會(huì)聚透鏡3816組成。順便說一下，圖17D所示的光源光學(xué)系統(tǒng)是一個(gè)例子，且本發(fā)明不特別局限于所示的構(gòu)造。例如，實(shí)施本發(fā)明的人員可以適當(dāng)?shù)匕才胖T如光學(xué)透鏡、具有偏振功能的膜、用來調(diào)整相位差的膜、或紅外膜之類的光學(xué)系統(tǒng)提供到光源光學(xué)系統(tǒng)。
圖174-17D所示的投影儀是采用透射型電光器件的投影儀，但未示出本發(fā)明應(yīng)用于反射型電光器件和發(fā)光器件的例子。
圖18A示出了一種便攜式電話，它包括主體3901、聲音輸出部分3902、聲音輸入部分3903、顯示部分3904、操作開關(guān)3905、天線3906等。本發(fā)明能夠被應(yīng)用于顯示部分3904。
圖18B示出了一種便攜式記事本(電子記事本)，它包括主體4001、顯示部分4002和4003、存儲(chǔ)媒質(zhì)4004、操作開關(guān)4005、天線4006等。本發(fā)明能夠被應(yīng)用于顯示部分4002和4003。
圖18C示出了一種顯示器，它包括主體4101、底座4102、顯示部分4103等。本發(fā)明能夠被應(yīng)用于顯示部分4103。本發(fā)明對(duì)大屏幕顯示器特別有利，并對(duì)對(duì)角線尺寸為10英寸或以上(特別是30英寸或以上)的顯示器是有利的。
如從上述描述可見，本發(fā)明的應(yīng)用范圍極為廣闊，并可應(yīng)用于任何種類的電子設(shè)備。利用組合實(shí)施方案1-6和7中任何一個(gè)而成的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備。
當(dāng)采用本發(fā)明的構(gòu)造時(shí)，能夠獲得下列基本的意義。
(a)能夠在被輻照的表面上或其附近的表面上產(chǎn)生能量密度分布非常優(yōu)異的激光。
(b)能夠?qū)Ρ惠椪盏奈矬w進(jìn)行均勻的退火。這在大面積襯底的情況下是特別有效的。
(c)產(chǎn)率能夠得到改善。
(d)當(dāng)滿足上述優(yōu)點(diǎn)時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)以有源矩陣液晶顯示器件為代表的半導(dǎo)體器件的工作特性和可靠性的改善。而且，能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體器件制造成本的降低。
權(quán)利要求
1.一種激光輻照裝置，它包含激光器；用來將激光器發(fā)射的激光的第一能量密度分布轉(zhuǎn)換成被輻照表面上的第二能量密度分布的第一裝置；以及用來使具有第二能量密度分布的激光端部中的能量密度均勻化的第二裝置，其中第二裝置被提供在被輻照的表面與第一裝置之間。
2.一種激光輻照裝置，它包含激光器；用來將激光器發(fā)射的激光的剖面形狀改變成第一形狀，以便用激光輻照被輻照的表面的第一裝置；以及用來使改變成第一形狀的激光端部中的能量密度均勻化的第二裝置，其中第二裝置被提供在被輻照的表面與第一裝置之間。
3.一種激光輻照裝置，它包含激光器；用來將激光器發(fā)射的激光的第一能量密度分布轉(zhuǎn)換成被輻照表面上的第二能量密度分布的第一裝置；以及用來使具有第二能量密度分布的激光端部中的能量密度均勻化的第二裝置，其中第二裝置被提供在離被輻照表面1cm以內(nèi)。
4.一種激光輻照裝置，它包含激光器；用來將激光器發(fā)射的激光的剖面形狀改變成第一形狀，以便用激光輻照被輻照的表面的第一裝置；以及用來使改變成第一形狀的激光端部中的能量密度均勻化的第二裝置，其中第二裝置被提供在離被輻照表面1cm以內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一個(gè)的激光輻照裝置，其中第一裝置包含被定位成與激光的光軸正交的均化器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一個(gè)的激光輻照裝置，其中第一裝置包含平行排列以便與激光的光軸正交并沿排列方向分割激光的多個(gè)柱形透鏡組。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一個(gè)的激光輻照裝置，其中第一裝置包含多個(gè)柱形透鏡組和透鏡，柱形透鏡組被平行排列，以便正交于激光的光軸并沿排列方向分割激光，而透鏡被置于柱形透鏡組的透射側(cè)并合成被分割的激光。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一個(gè)的激光輻照裝置，其中第一裝置包含定位成正交于激光光軸并分割激光的蠅眼透鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一個(gè)的激光輻照裝置，其中第一裝置包含蠅眼透鏡和球面透鏡，此蠅眼透鏡定位成正交于激光光軸并分割激光，而球面透鏡位于蠅眼透鏡的透射側(cè)并合成被分割的激光。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一個(gè)的激光輻照裝置，其中第二裝置包含至少狹縫和平面鏡之一。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一個(gè)的激光輻照裝置，其中激光端部是平行于激光移動(dòng)方向的區(qū)域。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一個(gè)的激光輻照裝置，其中的激光器包含選自連續(xù)振蕩固體激光器、連續(xù)振蕩氣體激光器、脈沖振蕩固體激光器、以及脈沖振蕩氣體激光器的至少一種。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一種的激光輻照裝置，其中的激光器包含選自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、以及摻Ti的藍(lán)寶石激光器的至少一種。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一種的激光輻照裝置，其中的激光器包含選自準(zhǔn)分子激光器、Ar激光器、以及Kr激光器的至少一種。
15.一種激光輻照方法，它包含利用第一裝置，將激光器發(fā)射的激光的第一能量密度分布轉(zhuǎn)換成被輻照表面上的第二能量密度分布；利用第二裝置，使具有第二能量密度分布的激光端部中的能量密度均勻化；以及在相對(duì)移動(dòng)被輻照表面的情況下，用具有被均勻化的能量密度的激光輻射被輻照的表面。
16.一種激光輻照方法，它包含利用第一裝置，將激光器發(fā)射的激光的剖面形狀改變成第一形狀，以便用激光輻射被輻照的表面；利用第二裝置，使具有第一形狀的激光端部中的能量密度均勻化；以及在相對(duì)移動(dòng)被輻照表面的情況下，用具有被均勻化的能量密度的激光輻射被輻照的表面。
17.根據(jù)權(quán)利要求15和16中任何一個(gè)的激光輻照方法，其中第一裝置包含定位成與激光的光軸正交的均化器。
18.根據(jù)權(quán)利要求15和16中任何一個(gè)的激光輻照方法，其中第一裝置包含平行排列以便與激光的光軸正交并沿排列方向分割激光的多個(gè)柱形透鏡陣列。
19.根據(jù)權(quán)利要求15和16中任何一個(gè)的激光輻照方法，其中第一裝置包含多個(gè)柱形透鏡組和透鏡，柱形透鏡組被平行排列，以便正交于激光的光軸并沿排列方向分割激光，而透鏡被置于柱形透鏡組的透射側(cè)并合成被分割的激光。
20.根據(jù)權(quán)利要求15和16中任何一個(gè)的激光輻照方法，其中第一裝置包含定位成正交于激光光軸并分割激光的蠅眼透鏡。
21.根據(jù)權(quán)利要求15和16中任何一個(gè)的激光輻照方法，其中第一裝置包含蠅眼透鏡和球面透鏡，此蠅眼透鏡定位成正交于激光光軸并分割激光，而球面透鏡位于蠅眼透鏡的透射側(cè)并合成被分割的激光。
22.根據(jù)權(quán)利要求15和16中任何一個(gè)的激光輻照方法，其中第二裝置包含至少狹縫和平面鏡之一。
23.根據(jù)權(quán)利要求15和16中任何一個(gè)的激光輻照方法，其中激光端部是平行于激光移動(dòng)方向的區(qū)域。
24.根據(jù)權(quán)利要求15和16中任何一個(gè)的激光輻照方法，其中的激光器包含選自連續(xù)振蕩固體激光器、連續(xù)振蕩氣體激光器、脈沖振蕩固體激光器、以及脈沖振蕩氣體激光器的至少一種。
25.根據(jù)權(quán)利要求15和16中任何一種的激光輻照方法，其中的激光器包含選自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、以及摻Ti的藍(lán)寶石激光器的至少一種。
26.根據(jù)權(quán)利要求15和16中任何一種的激光輻照方法，其中的激光器包含選自準(zhǔn)分子激光器、Ar激光器、以及Kr激光器的至少一種。
27.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，它包含利用第一裝置，將激光器發(fā)射的激光的第一能量密度分布轉(zhuǎn)換成被輻照表面上的第二能量密度分布；利用第二裝置，使具有第二能量密度分布的激光端部中的能量密度均勻化；以及在相對(duì)移動(dòng)被輻照表面的情況下，用具有被均勻化的能量密度的激光輻射被輻照的表面。
28.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，它包含利用第一裝置，將激光器發(fā)射的激光的剖面形狀改變成第一形狀，以便用激光輻射被輻照的表面；利用第二裝置，使改變成第一形狀的激光端部中的能量密度均勻化；以及在相對(duì)移動(dòng)被輻照表面的情況下，用具有被均勻化的能量密度的激光輻射被輻照的表面。
29.根據(jù)權(quán)利要求27和28中任何一個(gè)的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中第一裝置包含定位成與激光的光軸正交的均化器。
30.根據(jù)權(quán)利要求27和28中任何一個(gè)的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中第一裝置包含平行排列以便與激光的光軸正交并沿排列方向分割激光的多個(gè)柱形透鏡陣列。
31.根據(jù)權(quán)利要求27和28中任何一個(gè)的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中第一裝置包含多個(gè)柱形透鏡組和透鏡，柱形透鏡組被平行排列，以便正交于激光的光軸并沿排列方向分割激光，而透鏡被置于柱形透鏡組的透射側(cè)并合成被分割的激光。
32.根據(jù)權(quán)利要求27和28中任何一個(gè)的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中第一裝置包含定位成正交于激光光軸并分割激光的蠅眼透鏡。
33.根據(jù)權(quán)利要求27和28中任何一個(gè)的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中第一裝置包含蠅眼透鏡和球面透鏡，此蠅眼透鏡定位成正交于激光光軸并分割激光，而球面透鏡位于蠅眼透鏡的透射側(cè)并合成被分割的激光。
34.根據(jù)權(quán)利要求27和28中任何一個(gè)的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中第二裝置包含至少狹縫和平面鏡之一。
35.根據(jù)權(quán)利要求27和28中任何一個(gè)的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中激光端部是平行于激光移動(dòng)方向的區(qū)域。
36.根據(jù)權(quán)利要求27和28中任何一個(gè)的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中的激光器包含選自連續(xù)振蕩固體激光器、連續(xù)振蕩氣體激光器、脈沖振蕩固體激光器、以及脈沖振蕩氣體激光器的至少一種。
37.根據(jù)權(quán)利要求27和28中任何一種的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中的激光器包含選自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、以及摻Ti的藍(lán)寶石激光器的至少一種。
38.根據(jù)權(quán)利要求27和28中任何一種的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中的激光器包含選自準(zhǔn)分子激光器、Ar激光器、以及Kr激光器的至少一種。
39.根據(jù)權(quán)利要求27和28中任何一種的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中的半導(dǎo)體器件是選自個(gè)人計(jì)算機(jī)、攝象機(jī)、移動(dòng)計(jì)算機(jī)、風(fēng)鏡式顯示器、采用記錄媒質(zhì)的游戲機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、投影儀、便攜式電話、以及便攜式電子筆記本的至少一種。
40.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，它包含從激光器發(fā)射激光；將激光的第一能量密度分布轉(zhuǎn)換成被輻照表面上的第二能量密度分布；利用提供在離被輻照表面1cm以內(nèi)的狹縫，清除激光第二能量密度分布的端部；以及在相對(duì)移動(dòng)被輻照表面的情況下，在切除步驟之后，用激光輻射被輻照的表面。
41.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，它包含從激光器發(fā)射激光；將激光的剖面形狀改變成第一形狀，以便用激光輻射被輻照的表面；利用提供在離被輻照表面1cm以內(nèi)的狹縫，清除改變成第一形狀的激光端部的能量密度；以及在相對(duì)移動(dòng)被輻照表面的情況下，在切除步驟之后，用激光輻射被輻照的表面。
42.根據(jù)權(quán)利要求40和41中任何一個(gè)的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中激光端部是平行于激光移動(dòng)方向的區(qū)域。
43.根據(jù)權(quán)利要求40和41中任何一個(gè)的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中的激光器包含選自連續(xù)振蕩固體激光器、連續(xù)振蕩氣體激光器、脈沖振蕩固體激光器、以及脈沖振蕩氣體激光器的至少一種。
44.根據(jù)權(quán)利要求40和41中任何一種的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中的激光器包含選自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、以及摻Ti的藍(lán)寶石激光器的至少一種。
45.根據(jù)權(quán)利要求40和41中任何一種的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中的激光器包含選自準(zhǔn)分子激光器、Ar激光器、以及Kr激光器的至少一種。
46.根據(jù)權(quán)利要求40和41中任何一種的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中的半導(dǎo)體器件是選自個(gè)人計(jì)算機(jī)、攝象機(jī)、移動(dòng)計(jì)算機(jī)、風(fēng)鏡式顯示器、采用記錄媒質(zhì)的游戲機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、投影儀、便攜式電話、以及便攜式電子筆記本的至少一種。
全文摘要
利用位于被輻照表面緊鄰的狹縫，清除或減小了激光的衰減區(qū)，致使在激光端部獲得了陡峭的能量分布。狹縫被置于被輻照表面緊鄰的理由是為了抑制激光的擴(kuò)展。此外，利用平面鏡代替狹縫來折疊激光的衰減區(qū)，以便相互提高衰減區(qū)中的能量密度，致使在激光端部中獲得陡峭的能量密度分布。
文檔編號(hào)H01L21/20GK1407607SQ0214148
公開日2003年4月2日 申請(qǐng)日期2002年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月31日
發(fā)明者田中幸一郎, 森若智昭 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所