專利名稱：激光輻照方法和激光輻照裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光輻照方法和激光輻照裝置，該方法和裝置例如可用于使無定形半導(dǎo)體膜結(jié)晶并且可以用強度均勻的線形光束來照射某一受輻照表面。更具體地講，本發(fā)明涉及一種激光輻照方法和激光輻照裝置，該方法和裝置可以通過阻擋光束的低強度部分并在受輻照表面上抑制因光束衍射而導(dǎo)致的條紋，用強度均勻的線形光束來照射該受輻照表面。
背景技術(shù)：
近年來，在基片上制造薄膜晶體管(在下文中被稱為TFT)的技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進步，并且有源矩陣顯示設(shè)備的應(yīng)用開發(fā)也有進展。特別是，與用常規(guī)無定形半導(dǎo)體膜形成的TFT相比，用聚結(jié)晶半導(dǎo)體膜形成的TFT在場效應(yīng)遷移率(也被簡稱為遷移率)方面性能更好，因此當用聚結(jié)晶半導(dǎo)體膜形成TFT時，高速運行便變得更可行。因此，已經(jīng)嘗試用同一基片上所形成的驅(qū)動電路作為像素來控制該像素，而以前該像素通常由置于該基片外部的驅(qū)動電路來控制。
就成本而言，更期望半導(dǎo)體器件中所用的基片是玻璃基片，而非石英基片。然而，玻璃基片耐熱性較差，并且容易因過熱而變形。因此，當用聚結(jié)晶半導(dǎo)體膜在玻璃基片上形成TFT時，為了防止該玻璃基片因過熱而變形，使用激光退火方法使該玻璃基片上形成的半導(dǎo)體膜結(jié)晶。
與另一種使用熱輻射或熱傳導(dǎo)的退火方法相比，激光退火具有如下優(yōu)點處理時間可以急劇縮短；半導(dǎo)體基片或基片上的半導(dǎo)體膜可以進行選擇性地加熱或局部加熱，這樣就幾乎不會因過熱而損壞該基片。注意到，本文所描述的激活退火是指對半導(dǎo)體基片或半導(dǎo)體膜中的破損層或無定形層進行退火的技術(shù)；以及使基片上所形成的無定形半導(dǎo)體膜結(jié)晶的技術(shù)。此外，激光退火包括用于使半導(dǎo)體基片或半導(dǎo)體膜的表面平整化或改性的技術(shù)。
作為激光退火過程中所用的激光振蕩器，根據(jù)其振蕩方法，可以有脈沖激光振蕩器和連續(xù)波激光振蕩器。近年來，已經(jīng)知道在使半導(dǎo)體膜結(jié)晶的過程中，與使用諸如受激準分子激光器等脈沖激光振蕩器相比，當使用諸如Ar激光器或YVO4激光器等連續(xù)波激光振蕩器時，半導(dǎo)體膜中所形成的晶粒會變得更大。當半導(dǎo)體膜中的晶粒變得更大時，在用半導(dǎo)體膜形成的TFT的溝道區(qū)域中晶粒界面的數(shù)目會減小，并且載流子遷移率變得更高，所以可以開發(fā)更復(fù)雜的器件。因此，連續(xù)波激光振蕩器正吸引越來越多的注意力。
在對半導(dǎo)體膜進行激光退火的過程中，通常使用波長在可見光或紫外光區(qū)域中的激光束，因為這樣的激光束在半導(dǎo)體膜中可以被充分吸收。然而，CW(連續(xù)波)激光器中常用的固態(tài)激光介質(zhì)發(fā)出波長在紅到近紅外區(qū)范圍中的光，這樣的光在半導(dǎo)體膜中無法被充分吸收。因此，通過非線形光學元件，CW激光器所發(fā)出的激光束可被轉(zhuǎn)變?yōu)槠洳ㄩL在可見光區(qū)域中或更短的諧波。通常，容易獲得高功率的近紅外光區(qū)域中的基波常被轉(zhuǎn)變?yōu)槎沃C波的綠色激光束，因為該方法具有最高的轉(zhuǎn)換效率。
例如，當功率為10瓦、波長為532納米的CW激光束被定形為長邊約300微米、短邊約10微米的線形光束并且在該線形光束的短邊方向上掃描線形光斑時，如果按這種方式使半導(dǎo)體膜結(jié)晶化，則該線形光斑一次掃描所獲得的大晶粒所在區(qū)域的寬度約為200微米。獲得大晶粒的區(qū)域在下文中被稱為大晶粒區(qū)域。因此，為了用CW激光束使在相當大的基片上所形成的半導(dǎo)體膜的整個表面結(jié)晶，有必要使線形光斑的位置在其長邊方向上移動該線形光斑一次掃描所獲得的大晶粒區(qū)域的寬度，如此來進行激光退火。
另一方面，在形成大晶粒區(qū)域的同時，在線形光束長邊方向上能量有所衰減的相反兩端，形成了結(jié)晶區(qū)域(它不是大晶粒區(qū)域，在下文中被稱為劣晶性(crystallinity)區(qū)域)。該劣晶性區(qū)域具有凹凸表面，不適宜在其上制造TFT。當用劣晶性區(qū)域形成TFT時，電學特性的變化和運行誤差都會出現(xiàn)。結(jié)果，為了制造可靠性高的TFT，有必要正確地判定制造TFT的區(qū)域，這樣就不會在劣晶性區(qū)域中制造TFT了。然而，即使在采用這種措施之后，隨著在長邊方向上使線形光束更長，劣晶性區(qū)域仍然擴展。
結(jié)果，相對于整個基片，可以形成TFT的區(qū)域在減少，并且很難制造高度集成的半導(dǎo)體器件。上述問題被視為起因于所用激光束的高斯強度分布。高斯分布在光斑中心具有最高強度，朝著該光斑相反的兩端具有較低的強度。因此，當使線形光束在長邊方向上更長一些時，其末端部分相應(yīng)地延伸了，這導(dǎo)致劣晶性區(qū)域的擴展。
為了減小劣晶性區(qū)域，可以將高斯強度分布變?yōu)轫敳科教沟男螤?。激光器制造商已在其目錄中引入了一種用衍射光學元件或光波導(dǎo)來形成頂部平坦的形狀的方法。通過形成頂部平坦的形狀，強度分布可以具有很陡的邊緣，因此在激光退火之后形成的劣晶性區(qū)域可以急劇減小。此外，使用頂部平坦強度分布時，即使使線形光束在長邊方向上更長一些，劣晶性區(qū)域也不會增大。
如上所述，頂部平坦的強度分布具有許多優(yōu)點。然而，在為形成頂部平坦的形狀所引入的方法中，衍射光學元件具有高成本和技術(shù)困難等缺點，因為它需要納米量級的精細加工以獲得良好的特性。此外，光波導(dǎo)具有這樣一個缺點，干涉條紋會因激光束的高和低強度而出現(xiàn)在受輻照表面上，因為波長為532納米的激光束具有高相干性。
因此，用于形成頂部平坦的形狀的方法雖然可以避免因高斯分布而導(dǎo)致的問題，但是卻具有若干缺點。結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)開發(fā)出另一種方法，用于避免因高斯強度分布而導(dǎo)致的問題。
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明人已成功地開發(fā)出一種激光退火方法，該方法通過阻擋高斯分布中能量密度較低的末端部分來減小劣晶性區(qū)域，同時不會在受輻照表面上產(chǎn)生因衍射而導(dǎo)致的條紋。本發(fā)明的目的是提供一種激光退火方法和激光退火裝置，該方法和裝置適合例如用于使無定形半導(dǎo)體膜結(jié)晶化，并且可以通過阻擋線形光束中能量密度較低的末端部分，用強度均勻的線形光束來照射該受輻照表面，同時不會在該受輻照表面上產(chǎn)生因衍射導(dǎo)致的條紋。
本發(fā)明的另一個目的是，提供一種以簡化的方式通過使用結(jié)晶半導(dǎo)體膜來制造TFT的方法和裝置。簡單地講，本發(fā)明的目的是要用簡單的技術(shù)來消除激光退火過程中的劣晶性區(qū)域，同時又不會形成因衍射而導(dǎo)致的條紋。
與本發(fā)明的目的相關(guān)，首先描述會引起條紋的衍射現(xiàn)象?？紤]當平面波入射到一狹縫時所形成的夫瑯禾費衍射圖像。光束在狹縫表面處的位移被方程A1表達成狹縫處坐標ξ和η的函數(shù)，其中L是狹縫和像之間的距離，k是波數(shù)，λ是波長，并且w是狹縫的寬度。在所形成的像中，復(fù)振幅u被方程A2表達成x的函數(shù)，并且用方程A3來表達光強I。在這些方程中，在狹縫的中心，x＝0。此外，用方程A4來表達長度的倒數(shù)X。
〔方程A1〕u(x)=∫-w/2w/2exp(ikxξL)dξ=wsin(wX)wX]]>〔方程A2〕I(x)=|u1(x)|2=w2[1-cos(2wX)]2(wX)2]]>〔方程A3〕X≡kx2L=πxλL]]>〔方程A4〕根據(jù)這些方程，當X＝0時強度分布的最大值是1，并且激光束的主要部分集中在中心。該中心處的峰值被稱為零級衍射光束，它對應(yīng)于從狹縫中沿光軸直向前行的光。從中心朝向邊緣，衍射光束分別被稱為±第一級衍射光束、±第二級衍射光束……。從方程A5中可近似計算出±第m級衍射光束(m≠0)的強度最大值，它可變形為方程Az。
πwx/λL＝(m-1)π+π/2〔方程A5〕x=(m-12)λLw]]>〔方程Az〕
本發(fā)明要提供一種激光輻照方法和激光輻照裝置，該方法和裝置例如適用于使無定形半導(dǎo)體膜結(jié)晶化，并且可以通過阻擋激光束中能量密度較低的部分，用強度均勻的線形光束來照射受輻照物體，同時不會在受輻照物體上產(chǎn)生因衍射而導(dǎo)致的條紋。本發(fā)明公布了兩種激光輻照方法。在第一種激光輻照方法中，通過使用狹縫，來阻擋激光振蕩器所發(fā)出的激光束中能量密度較低的部分，并且用凸柱面透鏡將該狹縫處形成的像投影到受輻照表面上。
狹縫、凸柱面透鏡和受輻照表面最好排列成，使得狹縫和凸柱面透鏡之間的距離(M1)以及凸柱面透鏡和受輻照表面之間的距離(M2)滿足下面的兩個方程1和2M1＝f(s+D)/D 〔方程1〕M2＝f(s+D)/s 〔方程2〕其中s是狹縫的寬度，D是線形光束在長邊方向上的長度，并且f是凸柱面透鏡的焦距。因此，凸柱面透鏡將狹縫處的像投影到受輻照表面上。因為狹縫處的像對應(yīng)于方程A4中L＝0的情況，所以在該位置沒有形成因衍射而導(dǎo)致的條紋。因此，在狹縫處的像被投影到受輻照表面上，沒有出現(xiàn)條紋。
在第二種激光輻照方法中，從激光振蕩器中發(fā)出的激光束被鏡子反射，并且被反射的激光束以預(yù)定的角度傾斜地入射到第一凸球面透鏡中，以便因像散而形成線形光束。之后，該線形光束穿過狹縫，這樣其強度較低的相反兩端被阻擋了。接下來，第二凸球面透鏡將其相反的末端被阻擋的線形光束傳遞到受輻照表面上。較佳地，狹縫和第二凸球面透鏡排列成，使得狹縫和第二凸球面透鏡之間的距離(M1)以及第二凸球面透鏡和受輻照表面之間的距離(M2)滿足上面的方程1和2。在這種情況下，f是第二凸球面透鏡的焦距。
另外，本發(fā)明公布了兩種激光輻照裝置。第一種激光輻照裝置包括激光振蕩器；狹縫，它用于阻擋激光振蕩器所發(fā)出的激光束中強度較低的部分；以及凸柱面透鏡，它用于將狹縫處所形成的像投影到受輻照表面上。較佳地，將狹縫、凸柱面透鏡和受輻照表面排列成使得狹縫和凸柱面透鏡之間的距離(M1)以及凸柱面透鏡和受輻照表面之間的距離(M2)滿足方程1和2。
第二種激光輻照裝置包括激光振蕩器；鏡子，它按預(yù)定的角度傾斜以便將激光振蕩器所發(fā)出的激光束引導(dǎo)至第一凸球面透鏡；第一凸球面透鏡，在鏡子上被反射的激光束穿過該第一凸球面透鏡以便因像散而形成線形光束；狹縫，用于阻擋激光束中強度較低的部分；以及第二凸球面透鏡，用于將線形光束的像投影到受輻照表面上。較佳地，將狹縫、第二凸球面透鏡和受輻照表面排列成使得狹縫和第二凸球面透鏡之間的距離(M1)以及第二凸球面透鏡和受輻照表面之間的距離(M2)滿足方程1和2。
根據(jù)本發(fā)明，激光束的低強度部分被狹縫阻擋，并且用透鏡將在狹縫處形成的像投影到受輻照表面上。因此，在受輻照表面上，可以抑制因狹縫處的光衍射而導(dǎo)致的干涉條紋。因此，通過用強度均勻的線形光束進行照射，這不會在受輻照表面上形成因衍射而導(dǎo)致的條紋，便可以均勻地進行激光退火以使無定形半導(dǎo)體膜結(jié)晶。此外，根據(jù)本發(fā)明，有可能很容易制造諸如TFT等結(jié)晶性均勻的半導(dǎo)體器件。
在附圖中圖1是用于描述本發(fā)明的實施例模式和實施例1的激光退火方法和裝置的透視圖；圖2A是用于描述本發(fā)明的實施例模式和實施例1的激光退火方法和裝置的頂視圖；圖2B是用于描述本發(fā)明的實施例模式和實施例1的激光退火方法和裝置的側(cè)視圖；圖3是用于描述實施例2的激光退火方法和裝置的透視圖；圖4是用于描述本發(fā)明的實施例模式和實施例3的第二種激光退火方法和裝置的透視圖；圖5A是用于描述本發(fā)明的實施例3的第二種激光退火方法和裝置的頂視圖；圖5B是用于描述本發(fā)明的實施例3的第二種激光退火方法和裝置的側(cè)視圖；圖6A到6D示出了通過使用激光退火裝置形成薄膜晶體管(TFT)的步驟；
圖7A到7C示出了用本發(fā)明的激光退火方法制造的顯示設(shè)備；圖8是用本發(fā)明的激光退火方法結(jié)晶的半導(dǎo)體膜的照片；以及圖9是用常規(guī)的激光退火方法結(jié)晶的半導(dǎo)體膜的照片。
具體實施例方式
在下文中，基于附圖會描述本發(fā)明的實施例模式和實施例。然而，本發(fā)明并不限于這些實施例模式和實施例的描述，而是由權(quán)利要求書的范圍來指定。本發(fā)明包括上述特征，比如用于阻擋激光束的低強度部分的狹縫以及用于將激光束投影到受輻照表面上的透鏡。此外，如上所述，本發(fā)明公布了使用凸柱面透鏡的第一種激光退火方法以及使用凸球面透鏡的第二種激光退火方法。第一種激光退火方法在兩種模式中給予描述其一，如參照圖1到2B的實施例1所示，激光束垂直入射到受輻照表面上；其二，如參照圖3的實施例2所示，激光束傾斜地入射到受輻照表面上。
在考慮到被用作投影裝置的透鏡的焦距、狹縫的寬度和投影放大率的情況下，確定狹縫的位置。因為狹縫的位置對應(yīng)于方程Az中L＝0的情況，所以當透鏡可以將狹縫處形成的圖像完美地投影到受輻照表面上時，可以使受輻照表面上的高階衍射光減到最少。相應(yīng)地，只要通過適當?shù)嘏帕歇M縫、透鏡和受輻照表面，便可以在該受輻照表面上沒有形成因衍射而導(dǎo)致的任何條紋的情況下，制造大晶粒區(qū)域。換句話說，可以進行均勻地激光輻照，同時不會形成因衍射而導(dǎo)致的條紋，衍射會引起線形光束的非均勻的強度。
本發(fā)明中所用的激光振蕩器并不被特別限定，它可以是脈沖激光振蕩器或CW激光振蕩器。作為脈沖激光振蕩器，可以給出受激準分子激光器、YAG激光器、YVO4激光器等。作為CW激光振蕩器，可給出Ar激光器、YVO4激光器、YAG激光器等。在本發(fā)明中，可以將來自激光振蕩器的激光束直向前地傳遞到狹縫。較佳地，使用位于激光振蕩器和用于精確光學對準的狹縫之間的鏡子來使激光束的前進方向改變，從而將激光束傳遞到狹縫。
當使用CW激光振蕩器進行激光輻照時，半導(dǎo)體膜中形成的晶粒長得更大。因此，當用半導(dǎo)體膜形成TFT時，在TFT的溝道區(qū)域中晶粒界面的數(shù)目減小了。相應(yīng)地，載流子遷移率增大并且可以開發(fā)更為復(fù)雜的器件。特別是，固態(tài)激光器因其穩(wěn)定的輸出而更受青睞。CW激光振蕩器中所用的固態(tài)激光介質(zhì)通常發(fā)出波長在紅到近紅外區(qū)域的光，這樣的光在半導(dǎo)體膜中無法被充分吸收。因此，通過非線性光學元件將CW激光器所發(fā)出的激光束轉(zhuǎn)變?yōu)椴ㄩL在可見光區(qū)域中或更短的諧波。通常，將容易獲得高功率的近紅外光區(qū)域中的基波轉(zhuǎn)變?yōu)槎沃C波的綠色激光束，因為該轉(zhuǎn)換效率最高。
本發(fā)明中所用的狹縫并不被特別限定。當該狹縫阻擋激光束的低強度部分時，它可以是任何結(jié)構(gòu)和任何形狀。作為示例，可給出反射器、吸收器、棱鏡等。在這些示例中，就耐久性而言，反射器是較佳的。凸柱面透鏡并不特別限定，當它可以形成在一個方向上延伸得很長的長光束時，它可以具有任何結(jié)構(gòu)和任何形狀。凸柱面透鏡可以是平凸的或雙凸的。對于平凸柱面透鏡的情況，考慮到低像差和高精度，柱面透鏡最好在激光束入射的那一側(cè)具有凸面。
本發(fā)明的第二種激光退火方法和裝置并不使用第一種激光退火方法和裝置中所使用的凸柱面透鏡，而是使用凸球面透鏡。在這種情況下，凸球面透鏡并不被特別限定，當它可以將線形激光束投影到受輻照表面上時，它可以具有任何結(jié)構(gòu)和任何形狀。該凸球面透鏡可以在激光束入射和出射的一側(cè)或兩側(cè)具有凸面。在參照圖4到5B的實施例3中，將描述第二種激光輻照方法和裝置。
接下來，參照圖1描述本發(fā)明的實施例模式。在圖1中，激光束從激光振蕩器101中發(fā)出。該激光振蕩器101可以是CW激光振蕩器或重復(fù)率為10MHz或更大的鎖模脈沖激光振蕩器。然后，激光振蕩器101所發(fā)出的激光束的低強度部分被狹縫102阻擋。之后，鏡子103使激光束轉(zhuǎn)向，這樣激光束便朝著半導(dǎo)體膜106前進。轉(zhuǎn)向后的激光束被只在一個方向上起作用的凸柱面透鏡(在下文中，當沒有作出任何特定描述時就被簡稱為柱面透鏡)104延長。
接下來，與柱面透鏡104比旋轉(zhuǎn)了90度的柱面透鏡105在一個方向上會聚該激光束。然后，激光束被傳遞到半導(dǎo)體膜106。柱面透鏡104作用于受輻照表面上線形光束的長邊方向，而柱面透鏡105作用于受輻照表面上線形光束的短邊方向。換句話說，柱面透鏡104僅改變長邊方向上線形光束的長度，柱面透鏡105僅改變短邊方向上線形光束的長度。
參照圖2A和2B對此進行更為詳細的描述。在圖1到2B中，相同的部件被賦予相同的標號。圖2A是圖1的頂視圖，示出了長邊方向上線形光束的光路。圖2B是圖1的側(cè)視圖，示出了短邊方向上的光路。在圖2A中，激光束從激光振蕩器101中發(fā)出，并且激光束的低強度部分被狹縫102阻擋，這樣從狹縫102中只出射激光束的高強度部分。然后，柱面透鏡104將狹縫102處形成的像投影到半導(dǎo)體膜106上。
柱面透鏡104、狹縫102和作為受輻照表面的半導(dǎo)體膜106之間的位置關(guān)系將用方程來詳細描述。在這些方程中，f是柱面透鏡104的焦距，s是狹縫102的寬度，M1是狹縫102和柱面透鏡104之間的距離，M2是柱面透鏡104和半導(dǎo)體膜106之間的距離，并且D是在作為受輻照物體的半導(dǎo)體膜106上線形光束在長邊方向上的長度。
位置關(guān)系由下面兩個方程給出s/D＝M1/M2 〔方程a〕1/f＝1/M1+1/M2 〔方程b〕基于這些方程，其它兩個下面的方程也可以給出M1＝f(s+D)/D〔方程1〕M2＝f(s+D)/s〔方程2〕因此，通過基于上述方程來排列狹縫、柱面透鏡和受輻照表面，因衍射而導(dǎo)致的條紋不會被轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體膜上。因此，可以實現(xiàn)幾乎不會形成劣晶性區(qū)域的激光輻照。此外，作為柱面透鏡的替代，可以使用具有相同焦距f的球面透鏡。在這種情況下，因為球面透鏡也作用于線形光束的短邊方向，所以有必要添加用于補償?shù)耐哥R。
此外，上述方程可應(yīng)用于圖4到5B所示的本發(fā)明的第二種激光退火方法，其中使用了凸球面透鏡來替代柱面透鏡。具體來講，狹縫404、、第二凸球面透鏡405和半導(dǎo)體膜406之間的位置關(guān)系可以用與上述相同的方程來表達，這在實施例3中會進行描述。換句話說，方程1和2表達了狹縫404和第二凸球面透鏡405之間的距離(M1)以及第二凸球面透鏡405和半導(dǎo)體膜406之間的距離(M2)。
接下來，將參照圖1來描述本發(fā)明的激光退火。在可以以100到1000毫米/秒的速度移動的X工作臺108和Y工作臺109上，提供了玻璃基片107，作為輻照目標的半導(dǎo)體膜106就形成于該玻璃基片上。通過以適宜的速度移動該輻照目標并用激光振蕩器101所發(fā)出的激光束進行照射，便可以在該基片的整個表面上形成大晶粒區(qū)域。根據(jù)發(fā)明人的經(jīng)驗，最佳掃描速度約為400毫米/秒。根據(jù)已知的方法，形成有大晶粒的半導(dǎo)體膜可以由此被用于制造TFT。使用該TFT，可以制造高速器件。
〔實施例1〕在下文中將用若干實施例更為詳細地描述本發(fā)明。然而，很明顯，本發(fā)明并不限于這些實施例，而是由權(quán)利要求書的范圍來指定。
〔使用鎖模脈沖激光器和兩個柱面透鏡時垂直入射的實施例〕參照圖1，實施例1描述了第一種激光退火方法和裝置的示例，其中使低強度部分被阻擋的激光束垂直入射到受輻照表面上。在本實施例中，激光振蕩器101是鎖模脈沖激光振蕩器，它工作在532納米處，功率為10瓦，重復(fù)率為80MHz，脈沖寬度為10皮秒，空間分布是TEM00，并且光束直徑是2.25毫米。
激光振蕩器101所發(fā)出的激光束的低強度部分被狹縫102阻擋，接著該激光束在鏡子103上被反射，這樣其前進方向就變?yōu)榕c玻璃基片107上形成的半導(dǎo)體膜106相垂直。通過CVD裝置在0.7毫米厚的玻璃基片107上形成了660埃的Si膜，作為半導(dǎo)體膜106。然后，為了增大該Si膜對激光束的耐受力，在爐子中500攝氏度的氮氣環(huán)境下對該Si膜進行一個小時的退火。狹縫102具有0.8毫米的寬度。
通過用轉(zhuǎn)向后的激光束垂直地照射作為受輻照表面的半導(dǎo)體膜106，柱面透鏡104將狹縫102處形成的圖像投影到受輻照物體上。此外，用相對于柱面透鏡104旋轉(zhuǎn)了90度的柱面透鏡105在一個方向上對激光束進行會聚。換句話說，柱面透鏡104僅作用于線形光束的長邊方向，而柱面透鏡105僅作用于線形光束的短邊方向。形成于半導(dǎo)體膜106上的線形光束在長邊方向上具有0.2毫米的長度，并且柱面透鏡104具有150毫米的焦距，柱面透鏡105具有20毫米的焦距。
因為實施例1使用了超短脈沖激光束，它不會引起入射光和來自基片下表面的反射光之間的干涉，所以有可能防止半導(dǎo)體膜106中結(jié)晶度不均。當入射光和反射光在半導(dǎo)體膜106中干涉時，激光束較高和較低的強度會作為條紋出現(xiàn)在半導(dǎo)體膜106上，從而導(dǎo)致退火后的半導(dǎo)體膜106結(jié)晶度不均。這在下文中會更為詳細地描述。
如上所述，實施例1中的激光束具有10皮秒的脈沖寬度，并且激光束一個脈沖可前進大約3毫米。在本實施例中，因為玻璃基片107具有0.7毫米的厚度，所以在玻璃基片107的下表面和上表面之間的來回距離是1.4毫米。因此，入射激光束和從玻璃基片107下表面反射的激光束同時存在于半導(dǎo)體膜106中的時間約為脈沖寬度的一半。因此，在本實施例1中，可以在不怎么受光干涉的影響的情況下均勻地進行激光退火。
在本發(fā)明中，因為柱面透鏡104、狹縫102和作為受輻照表面的半導(dǎo)體膜106之間位置關(guān)系最好滿足方程(1)和(2)，所以在本實施例1中，透鏡104、狹縫102和半導(dǎo)體膜106按下述來排列。如上所述，柱面透鏡104具有150毫米的焦距，狹縫102具有0.8毫米的寬度，并且形成于半導(dǎo)體膜106上的線形光束在長邊方向上具有0.2毫米的長度?；谶@些數(shù)字，從方程1和2中計算出狹縫102和柱面透鏡104之間的距離(M1)以及狹縫102和柱面透鏡104之間的距離(M2)。
結(jié)果如下M1＝f(S+D)/D＝150×(0.8+0.2)/0.2＝750毫米M2＝f(S+D)/s＝150×(0.8+0.2)/0.8＝187.5毫米因此，狹縫102、柱面透鏡104和受輻照表面106排列成滿足這些關(guān)系。當按上述排列好光學元件之后用鎖模激光照射半導(dǎo)體膜時，激光輻照進行得很均勻，因為因衍射而導(dǎo)致的條紋沒有被轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體膜上，并且均勻地形成了0.2毫米寬的大晶粒區(qū)域而同時并未形成劣晶性區(qū)域。相應(yīng)地，在本實施例1中，實現(xiàn)了幾乎不形成劣晶性區(qū)域的激光輻照。
此外，在本實施例中，通過將形成有半導(dǎo)體膜106的玻璃基片107安裝到X工作臺108和Y工作臺109上，并按400毫米/秒的速度對其進行掃描，便可以在該基片的整個表面上形成大晶粒區(qū)域。通過已知的方法，形成有大晶粒的半導(dǎo)體膜可以被用于制造TFT。使用該TFT，可以制造高速器件。
〔實施例2〕〔使用CW激光器和兩個柱面透鏡時傾斜入射的實施例〕本實施例2描述了本發(fā)明的第一種激光退火方法和裝置的另一個示例。盡管實施例2像實施例1那樣使用了兩個柱面透鏡，但是要用的激光振蕩器是不同的。實施例2使用CW激光器。在本實施例2中，在阻擋激光束的低強度部分之后，激光束傾斜地入射到受輻照表面上。實施例2使用了本說明書中的圖3。
在本實施例中，激光振蕩器301是10瓦的CW激光振蕩器，它工作在532納米處，光束直徑為2.25毫米，空間分布是TEM00。激光振蕩器301所發(fā)出的激光束穿過狹縫302，這樣激光束的低強度部分被阻擋，然后，在相對于玻璃基片107上所形成的半導(dǎo)體膜306而傾斜的方向上，鏡子303使激光束轉(zhuǎn)向。半導(dǎo)體膜306是用CVD裝置在玻璃基片307上形成的660埃厚的a-Si膜。為了增大該Si膜對激光的耐受力，在500攝氏度的氮氣環(huán)境中對該a-Si膜進行一個小時的爐內(nèi)退火。注意到，狹縫302具有0.8毫米的寬度。
用僅作用于一個方向的柱面透鏡304將狹縫302處形成的圖像投影到半導(dǎo)體膜306上，轉(zhuǎn)向后的激光束就以這種方式被傳遞到半導(dǎo)體膜306上。此外，用僅作用于與柱面透鏡304相垂直的一個方向的柱面透鏡305對激光束進行會聚，并將該激光束傳遞到半導(dǎo)體膜306。柱面透鏡304作用于受輻照表面上線形光束的長邊方向，柱面透鏡305作用于該線形光束的短邊方向。注意到，形成于半導(dǎo)體膜106上的線形光束在長邊方向上具有0.2毫米的長度，柱面透鏡304具有150毫米的焦距，柱面透鏡305具有20毫米的焦距。
在本發(fā)明中，因為柱面透鏡304、狹縫302和半導(dǎo)體膜306之間的位置關(guān)系最好滿足方程(1)和(2)，所以它們按下述排列。柱面透鏡304具有150毫米的焦距，狹縫302具有0.8毫米的寬度，形成于半導(dǎo)體膜306上的線形光束在長邊方向上具有0.2毫米的長度。按與實施例1相同的方式從方程(1)和(2)中計算出狹縫302和柱面透鏡304之間的距離(M1)以及柱面透鏡304和半導(dǎo)體膜306之間的距離(M2)。
結(jié)果如下。
M1＝f(S+D)/D＝150×(0.8+0.2)/0.2＝750毫米M2＝f(S+D)/s＝150×(0.8+0.2)/0.8＝187.5毫米因此，狹縫302、柱面透鏡304和受輻照表面306排列成滿足這些關(guān)系。當按上述排列好光學元件之后用CW激光器照射半導(dǎo)體膜時，該激光輻照進行得很均勻，因為因衍射而導(dǎo)致的條紋并未被轉(zhuǎn)移到該半導(dǎo)體膜上，并且均勻地形成了0.2毫米寬的大晶粒區(qū)域而同時沒有形成劣晶性區(qū)域。相應(yīng)地，在本實施例2中，實現(xiàn)了幾乎不形成劣晶性區(qū)域的激光輻照。
因為實施例2使用了CW激光振蕩器，所以在半導(dǎo)體膜306中入射的激光束可能會與玻璃基片307的下表面所反射的激光束發(fā)生干涉。為了防止半導(dǎo)體膜306中出現(xiàn)干涉，有必要使激光束按一預(yù)定的角度或更大的角度入射到半導(dǎo)體膜306上，這樣該入射的激光束就不會在半導(dǎo)體膜306中與反射激光束部分重疊。具體來講，激光束的入射角最好滿足下面的不等式θ≥tan-1l2d]]>〔方程3〕其中l(wèi)是光斑在激光束入射的方向上的長度，θ是激光束的入射角，d是玻璃基片的厚度。在本實施例中，入射角設(shè)定為20度。
盡管實施例1和2都描述了第一種激光退火方法，但是實施例2和實施例1的不同之處在于傾斜的入射。
在本實施例中，通過將基片安裝到X工作臺308和Y工作臺309上并以400毫米/秒的速度對其進行掃描，便可以在整個玻璃基片307上形成大晶粒區(qū)域。通過已知的方法，形成有大晶粒的半導(dǎo)體膜可以用于制造TFT。使用這種TFT，可以制造高速器件。
〔實施例3〕〔使用鎖模脈沖激光器和兩個凸球面透鏡時傾斜入射的實施例〕參照圖4，本實施例3描述了第二種激光退火方法和裝置的示例，該方法和裝置使用了凸球面透鏡來替代柱面透鏡。在本實施例中，激光振蕩器401是功率為10瓦的鎖模脈沖激光振蕩器，它工作在532納米處，重復(fù)率為80MHz，脈沖寬度為10皮秒，光束直徑為2.25毫米并且空間分布是TEM00。鏡子402使激光振蕩器401所發(fā)出的激光束轉(zhuǎn)向。
轉(zhuǎn)向后的激光束傾斜地入射到第一凸球面透鏡403上，并且因像散在狹縫404處被定形為線形。該線形光斑在短邊方向上具有0.04毫米的長度，在長邊方向上具有1毫米的長度。狹縫404在長邊方向上具有0.8毫米的寬度，并阻擋線形光束在相反兩端處的低強度部分。通過第二凸球面透鏡405，在半導(dǎo)體膜406上，從狹縫404發(fā)出的激光束在尺寸方面已被減小到1/4。因此，在半導(dǎo)體膜406上，線形激光束在短邊方向上具有10微米的長度，在長邊方向上具有200微米的長度。
參照圖5A和5B，會更為詳細地描述實施例3的光學系統(tǒng)。在圖4和5中，相同的部件給予相同的標號。圖5A是圖4的頂視圖，示出了線形光束在長邊方向上的光路。圖5B是圖4的側(cè)視圖，示出了短邊方向上的光路。半導(dǎo)體膜406是通過CVD裝置在0.7毫米厚的玻璃基片407上形成的厚度為660埃的Si膜。在激光輻照之前，為了增大該Si膜對激光束的耐受力，在500攝氏度的氮氣中對該Si膜進行一個小時的爐內(nèi)退火。
因為本實施例使用了上述的超短脈沖激光束，所以入射的激光束并不與從基片下表面反射的激光束相干涉。該激光束具有10皮秒的脈沖寬度，該激光束一個脈沖前進大約3毫米。因為玻璃基片407的厚度為0.7毫米，所以在基片407的下表面和上表面之間來回的距離是1.4毫米。因此，入射激光束和從玻璃基片107下表面反射的激光束同時存在于半導(dǎo)體膜406中的時間約為脈沖寬度的一半。相應(yīng)地，可以在抑制光束干涉的情況下進行激光退火。
在本發(fā)明的第二種激光退火方法和裝置中，第二凸球面透鏡405、狹縫404和半導(dǎo)體膜406之間的位置關(guān)系最好滿足方程(1)和(2)。因此，在本實施例中，這些光學元件排列如下。如上所述，第二凸球面透鏡405具有40毫米的焦距，狹縫404具有0.8毫米的寬度，并且形成于半導(dǎo)體膜406上的線形光束在長邊方向上具有0.2毫米的長度?；谶@些數(shù)字，按與實施例1和2相同的方式，可從方程(1)和(2)中計算出狹縫404和第二凸球面透鏡405之間的距離(M1)以及第二凸球面透鏡405和半導(dǎo)體膜406之間的距離(M2)。
結(jié)果如下。
M1＝f(S+D)/D＝40×(0.8+0.2)/0.2＝200毫米M2＝f(S+D)/s＝40×(0.8+0.2)/0.8＝50毫米因此，在本實施例中，狹縫、第二凸球面透鏡和受輻照表面排列成滿足這些關(guān)系。當光學元件按上述排列好之后用鎖模脈沖激光來照射半導(dǎo)體膜時，激光輻照進行得很均勻，因為因衍射而導(dǎo)致的條紋并不被轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體膜上，并且均勻地形成了0.2毫米寬的大晶粒區(qū)域而同時沒有形成劣晶性區(qū)域。相應(yīng)地，在本實施例3中，實現(xiàn)了幾乎不形成劣晶性區(qū)域的激光輻照。
此外，在本實施例中，通過將形成有半導(dǎo)體膜406的玻璃基片407安裝到X工作臺408和Y工作臺409上并以400毫米/秒的速度對其進行掃描，便可以在該基片的整個表面上形成大晶粒區(qū)域。通過已知的方法，形成有大晶粒的半導(dǎo)體膜可以被用于制造TFT。使用該TFT，可以制造高速器件。
〔實施例4〕本實施例描述通過實施例模式和實施例中所示的激光輻照方法使半導(dǎo)體膜結(jié)晶化的一個示例。為了比較，也描述了常規(guī)的激光輻照方法。
本實施例按與實施例1(參照圖1)相同的方式使用了第一種激光退火方法和裝置。在本實施例中，在阻擋激光束的低強度部分之后，激光束垂直入射到受輻照表面。
本實施例使用了10瓦的鎖模脈沖激光器，它工作在532納米處，重復(fù)率為80MHz，脈沖寬度為10皮秒，光束直徑為1.00毫米，空間分布為TEM00。
要結(jié)晶化的半導(dǎo)體膜是通過CVD裝置在0.7毫米厚的玻璃基片上形成的厚度為660埃的a-Si膜。為了增大該a-Si膜對激光束的耐受力，在500攝氏度的氮氣中對其進行一個小時的加熱處理。
本實施例中的激光輻照裝置具有與實施例1相同的光學系統(tǒng)。激光振蕩器所發(fā)出的激光束透射過狹縫，并且通過各自作用于不同方向的第一柱面透鏡和第二柱面透鏡被傳遞到半導(dǎo)體膜上。注意到，第一柱面透鏡只作用于線形光束在受輻照表面上的長邊方向，第二柱面透鏡只作用于其短邊方向。這些光學元件排列成，使狹縫的寬度、狹縫和第一柱面透鏡之間的距離以及第一柱面透鏡和半導(dǎo)體膜之間的距離要滿足實施例模式中所示的方程1和2。在本實施例中，狹縫具有0.8毫米的寬度，第一柱面透鏡具有150毫米的焦距，第二柱面透鏡具有20毫米的焦距。形成于半導(dǎo)體膜上的光斑在長邊方向上具有0.25毫米的長度。
在其上形成有半導(dǎo)體膜的玻璃基片被安裝到X工作臺和Y工作臺上，并且以400毫米/秒的速度對其進行掃描，這樣該半導(dǎo)體膜結(jié)晶化了。圖8是如此結(jié)晶化后的半導(dǎo)體膜的照片。根據(jù)圖8，大晶粒區(qū)域形成于用激光束照射的區(qū)域。在本實施例中，形成了250微米寬的大晶粒區(qū)域。
此外，為了比較，通過與上述方法不同的結(jié)晶化方法，來使半導(dǎo)體膜結(jié)晶化。圖9是如此結(jié)晶化后的半導(dǎo)體膜的照片。根據(jù)該結(jié)晶化方法，使用了兩個柱面透鏡而沒有使用狹縫，并且調(diào)節(jié)激光振蕩器的輸出功率和柱面透鏡的位置，使得形成與圖8所示相同的250微米寬的大晶粒區(qū)域。
盡管在圖9中形成了250微米寬的大晶粒區(qū)域，但是由于下面的原因，在激光束照射區(qū)域相反的兩端形成了劣晶性區(qū)域。因為激光束具有高斯強度分布，所以激光束的低強度部分(光斑相反的端部)無法充分地使半導(dǎo)體膜熔化。即，在不設(shè)置狹縫的方法中，因激光束的高斯強度分布，同時形成了大晶粒區(qū)域和劣晶性區(qū)域。大晶粒區(qū)域是通過用激光束中可以完全地使半導(dǎo)體膜熔化的高強度部分進行照射而形成的。同時，劣晶性區(qū)域是通過用激光束中無法完全地使半導(dǎo)體膜熔化的低強度部分進行照射而形成的。
另一方面，在本實施例的激光輻照方法中，激光束在穿過狹縫之后通過所設(shè)置的透鏡被傳遞到半導(dǎo)體膜以便滿足預(yù)定的條件。因此，可以防止因激光束的衍射而導(dǎo)致的條紋出現(xiàn)在半導(dǎo)體膜上，并且與未使用狹縫的激光輻照方法相比可以減小劣晶性區(qū)域。對于形成其寬度與圖8、9所示寬度相同的大晶粒區(qū)域的情況，常規(guī)方法(圖9)在結(jié)晶化區(qū)域的相反兩端形成了較寬的劣晶性區(qū)域。當用這種劣晶性區(qū)域作為其有源層來制造TFT時，電學特性可能會變化并且運行期間可能出錯。因此，有必要在劣晶性區(qū)域之外形成TFT。換句話說，較寬的劣晶性區(qū)域妨礙了TFT的高度集成。另一方面，使用本實施例的激光輻照方法時，如圖8所示，在大晶粒區(qū)域的相反的末端處幾乎沒有形成劣晶性區(qū)域。相應(yīng)地，在該基片上形成TFT時彼此之間幾乎沒有什么間隙，所以可以實現(xiàn)TFT的高度集成。使用本實施例的激光輻照方法時，線形光束具有較窄的能量密度分布，并且大晶粒區(qū)域中結(jié)晶性的不均得到抑制。因此，本實施例的激光輻照方法可以減小TFT之間的特性變化，并且可以改善器件的特性。
結(jié)果，通過使用本實施例中所描述的與高功率激光振蕩器相結(jié)合的狹縫和兩個柱面透鏡，有可能在不使劣晶性區(qū)域擴展的情況下擴展大晶粒區(qū)域并且在不改變結(jié)晶性的情況下制造較寬的大晶粒區(qū)域。使用本實施例的激光輻照裝置時，有可能改善TFT的特性并對使TFT集成化。
盡管在本實施例中用激光束來照射形成于玻璃基片上的a-Si膜，但是受輻照物體的結(jié)構(gòu)并不限于此。因為在本實施例中通過使用狹縫在半導(dǎo)體膜上形成了具有預(yù)定寬度的線形光束，但是即使受輻照物體有所變化，大晶粒區(qū)域的寬度也并不改變。例如，在其上形成有基膜和a-Si膜的基片上，或在其上依次形成有剝離層、a-Si膜和布線材料的基片上，都可以進行激光輻照。無論以何種方式，都可以制造較寬的大晶粒區(qū)域。
〔實施例5〕〔制造TFT的實施例〕本實施例參照圖6A到6D描述了使用本發(fā)明的激光輻照裝置制造薄膜晶體管(TFT)的過程。首先，如圖6A所示，基膜701形成于基片700上。基片700可以是硼硅酸鋇玻璃或硼硅酸鋁玻璃制成的玻璃基片，也可以是石英基片或SUS基片。另外，盡管由諸如丙烯醛等柔性合成樹脂或以PET、PES、PEN為典型的塑料所制成的基片在耐熱方面比其它基片要差一些，但是當它可以耐受制造過程中所產(chǎn)生的熱時，該柔性合成樹脂制成的基片也是可以使用的。
為了防止基片100中所包括的堿土金屬或堿金屬比如Na擴散到半導(dǎo)體膜中，設(shè)置了基膜701。當堿土金屬和堿金屬在半導(dǎo)體中時，它們會對半導(dǎo)體器件的特性產(chǎn)生不利的影響。因此，基膜701由諸如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅等絕緣膜構(gòu)成，它們可以防止堿金屬或堿土金屬擴散到半導(dǎo)體膜中。在本實施例中，通過等離子體CVD方法形成厚度介于10到400納米的氮氧化硅膜。對于使用了以任意方式包括堿金屬或堿土金屬的基片(諸如玻璃基片或塑料基片等)的情況，就防止雜質(zhì)擴散而言，設(shè)置基膜是有效的。當使用了諸如石英基片這種幾乎不會使雜質(zhì)擴散的基片時，便并不總是有必要設(shè)置基膜了。
接下來，在基膜701上形成厚度介于25到100納米(較佳地介于30到60納米)之間的無定形半導(dǎo)體膜702。該無定形半導(dǎo)體膜702可以是硅或硅鍺。本實施例中使用了硅。當使用硅鍺時，鍺的密度最好是原子百分比介于0.01到4.5。接下來，如圖6B所示，用本發(fā)明的激光輻照裝置進行激光輻照，從而使該無定形半導(dǎo)體膜702結(jié)晶化。
本實施例使用了10瓦的連續(xù)波Nd:YVO4激光器，它工作在二次諧波處且空間分布是TEM00。通過用狹縫731和透鏡732使激光束定形從而形成于無定形半導(dǎo)體膜702的表面上的第一光斑是矩形，其短邊方向上大小為10微米，長邊方向上大小為500微米。在無定形半導(dǎo)體膜702上，沿圖6B的箭頭方向掃描激光束。通過該激光輻照，形成了在激光束掃描方向上生長的晶粒。
通過形成在掃描方向上延伸得很長的晶粒，便可以形成在TFT的溝道方向上幾乎沒有晶粒界面的結(jié)晶半導(dǎo)體膜703。此外，通過用狹縫731阻擋激光束的低強度部分，便可以將強度均勻且不帶有因衍射而產(chǎn)生的條紋的線形激光束傳遞到受輻照表面上。
之后，結(jié)晶半導(dǎo)體膜703像圖6C所示那樣被圖形化，并且形成了島形半導(dǎo)體膜704到707。然后，通過使用島形半導(dǎo)體膜704到707，形成了以TFT為典型的各種半導(dǎo)體元件。此外，形成了柵絕緣膜708，以便覆蓋島形半導(dǎo)體膜704到707。柵絕緣膜708可以由氧化硅、氮化硅或氮氧化硅通過等離子體CVD方法、濺射方法等形成的。在本實施例中，柵絕緣膜708由包括硅的絕緣材料通過濺射方法形成，厚度為30到200納米。
接下來，通過在柵絕緣膜上形成導(dǎo)電膜(未示出)并使其圖形化，形成了柵電極。之后，通過使用圖形化的抗蝕劑或柵電極作為掩模，將賦予n型或p型導(dǎo)電性的雜質(zhì)選擇性地添加到島形半導(dǎo)體膜704到707中，從而形成了源區(qū)、漏區(qū)、LDD區(qū)等。根據(jù)上述過程，可以在同一基片上形成N型溝道TFT 710和712以及P型溝道TFT 711和713。接下來，形成了絕緣膜714，作為這些TFT的保護層。絕緣膜714由包括硅的絕緣材料通過等離子體CVD方法或濺射方法形成，厚度為100到200納米。絕緣膜714可以是單層或多層。在本實施例中，絕緣膜714由氧氮化硅通過等離子體CVD方法形成，厚度為100納米。
然后，在絕緣膜714上形成有機絕緣膜715。有機絕緣膜715由聚酰胺、BCB、丙烯酸等通過SOG方法形成。該絕緣膜715最好在平整性方面更優(yōu)越，因為形成絕緣膜715的目的就在于緩和因TFT而導(dǎo)致的凹凸不平性。接下來，通過光刻方法使絕緣膜714和有機絕緣膜715圖形化，便形成了到達雜質(zhì)區(qū)域的接觸孔。
接下來，通過用導(dǎo)電材料形成導(dǎo)電膜并使其圖形化，便形成了布線716到723。之后，形成了作為保護膜的絕緣膜724。因此，完成了如圖6D所示的半導(dǎo)體器件。注意到，用本發(fā)明的激光輻照方法來制造半導(dǎo)體器件的方法并不限于上述制造TFT的方法。在本發(fā)明中，通過激光輻照方法而獲得的結(jié)晶半導(dǎo)體膜被用作TFT的有源層。相應(yīng)地，遷移率、閾值以及各半導(dǎo)體元件之間的導(dǎo)通電流的變化都可以得到抑制。激光輻照的條件并不限于本實施例中所示的那樣。
另外，在通過激光輻照進行結(jié)晶化步驟之前，可以設(shè)置使用催化劑元素的結(jié)晶化步驟。在本實施例中，使用鎳(Ni)作為催化劑元素。此外，催化劑元素可以是鍺(Ge)、鐵(Fe)、鈀(Pd)、錫(Sn)、鉛(Pb)、鈷(Co)、鉑(Pt)、銅(Cu)或金(Au)。激光輻照使半導(dǎo)體膜的上部熔化了，但未使半導(dǎo)體膜的下部熔化。因此，半導(dǎo)體膜的下部中尚未熔化而留下的晶體變?yōu)榫Ш?，并且從半?dǎo)體膜的下部朝著上部均一地促進結(jié)晶化。
與只通過激光束使半導(dǎo)體膜結(jié)晶化的情況相比，也可以進一步提高半導(dǎo)體膜的結(jié)晶度并且抑制半導(dǎo)體膜在激光結(jié)晶化之后的表面粗糙度。因此，之后要形成的以TFT為典型的半導(dǎo)體元件的特性變化可以得到進一步的抑制，并且截止電流也可以得到抑制。注意到，結(jié)晶化可以按下面的方式來執(zhí)行為了促進結(jié)晶化在添加催化劑元素之后執(zhí)行熱處理，然后為了進一步提高結(jié)晶度再用激光束照射?；蛘撸梢允∪崽幚?。具體來講，在添加催化劑元素之后，可以用激光束來照射該半導(dǎo)體膜而非進行熱處理，從而提高結(jié)晶度。
盡管本實施例描述了使用本發(fā)明的激光輻照方法來使半導(dǎo)體膜結(jié)晶化的一個示例，但是該激光輻照方法可以應(yīng)用于激活半導(dǎo)體膜中所摻雜的雜質(zhì)元素。本發(fā)明制造半導(dǎo)體器件的方法可以應(yīng)用于制造集成電路和半導(dǎo)體顯示器件的方法。用于諸如驅(qū)動器或CPU等功能電路的晶體管最好具有LDD結(jié)構(gòu)或LDD區(qū)與柵電極部分重疊的結(jié)構(gòu)。為了高速運行，最好使晶體管最小化。因為根據(jù)本實施例制造的晶體管710到713具有LDD結(jié)構(gòu)，所以它們最好被用于要求高速運行的驅(qū)動電路中。
根據(jù)本發(fā)明，使用如圖6D所示的薄膜晶體管，可以制造出各種電子儀器。圖7A到7C便示出了具體的示例。圖7A示出了一種顯示設(shè)備，它包括底盤2001、支撐架2002、顯示部分2003、揚聲器部分2004、視頻輸入端2005等。通過將圖6A到6C所示的制造方法所構(gòu)成的薄膜晶體管用在顯示部分2003中，便可以制造該顯示設(shè)備。該顯示設(shè)備包括液晶顯示設(shè)備和發(fā)光器件，更具體地講，包括所有的用于計算機、TV廣播接收、廣告等的信息顯示設(shè)備。
圖7B是一種計算機，它包括底盤2200、顯示部分2201、鍵盤2203、外部連接端口2204、指點桿2205等。圖6A到6D所示的制造方法可以應(yīng)用于顯示部分2201和各種電路。此外，本發(fā)明可以應(yīng)用于諸如計算機內(nèi)部的CPU和存儲器等半導(dǎo)體器件。圖7C示出了作為移動終端的一個示例的移動電話，它包括底盤2301、顯示部分2302等。因為以移動電話為典型的諸如數(shù)碼相機或PDA等電子儀器是移動終端，所以顯示屏很小。因此，通過用如圖6D所示的小晶體管形成諸如CPU等功能電路，便可以實現(xiàn)小型化并減輕重量。
此外，本實施例的所制造的薄膜晶體管可以被用作ID芯片。例如，通過使用圖6A到6D所示的制造方法，薄膜晶體管便可以被用作ID芯片中的集成電路或存儲器。當該晶體管被用作存儲器時，產(chǎn)品的循環(huán)過程可以被記錄到存儲器中。通過記錄產(chǎn)品生產(chǎn)步驟中的過程，批發(fā)者、零售者和顧客更容易了解生產(chǎn)區(qū)域、生產(chǎn)商、制造日期、處理方法等。
工業(yè)應(yīng)用如上所述，本發(fā)明所制造的半導(dǎo)體器件應(yīng)用范圍很廣，并且本發(fā)明所制造的半導(dǎo)體器件可以應(yīng)用于每個領(lǐng)域的電子儀器。
權(quán)利要求
1.一種激光輻照方法，包括通過使激光振蕩器所發(fā)出的激光束穿過狹縫，來阻擋所述激光束的低強度部分；以及用凸柱面透鏡將在所述狹縫處形成的像投影到受輻照表面上；其中所述激光束在所述受輻照表面上被定形為線形光束。
2.一種激光輻照方法，包括通過使激光振蕩器所發(fā)出的激光束穿過狹縫，來阻擋所述激光束的低強度部分；以及用凸柱面透鏡將在所述狹縫處形成的像投影到受輻照表面上；其中所述激光束在所述受輻照表面上被定形為線形光束，并且所述狹縫、所述凸柱面透鏡以及所述受輻照表面排列成使所述狹縫和所述凸柱面透鏡之間的距離M1以及所述凸柱面透鏡和所述受輻照表面之間的距離M2滿足下面的方程1和2M1＝f(s+D)/D [方程1]M2＝f(s+D)/s [方程2]其中s是所述狹縫的寬度，D是所述線形光束在長邊方向上的長度，并且f是所述凸柱面透鏡的焦距。
3.如權(quán)利要求1或2所述的激光輻照方法，其特征在于，在所述激光振蕩器和所述狹縫之間設(shè)置用于使所述激光束的前進方向改變一預(yù)定角度的鏡子。
4.如權(quán)利要求1或2所述的激光輻照方法，其特征在于，在所述凸柱面透鏡和所述受輻照表面之間設(shè)置從所述凸柱面透鏡所處方位起旋轉(zhuǎn)了90度的第二凸柱面透鏡。
5.一種激光輻照裝置，包括激光振蕩器；狹縫，用于阻擋所述激光振蕩器所發(fā)出的激光束的低強度部分；以及凸柱面透鏡，用于將在阻擋所述低強度部分的狹縫處所形成的像投影到受輻照表面上；其中所述激光束在所述受輻照表面上被定形為線形光束。
6.一種激光輻照裝置，包括激光振蕩器；狹縫，用于阻擋所述激光振蕩器所發(fā)出的激光束的低強度部分；以及凸柱面透鏡，用于將在阻擋所述低強度部分的狹縫處所形成的像投影到受輻照表面上；其中所述激光束在所述受輻照表面上被定形為線形光束，并且所述狹縫、所述凸柱面透鏡以及所述受輻照表面排列成使所述狹縫和所述凸柱面透鏡之間的距離M1以及所述凸柱面透鏡和所述受輻照表面之間的距離M2滿足下面的方程1和2M1＝f(s+D)/D [方程1]M2＝f(s+D)/s [方程2]其中s是所述狹縫的寬度，D是所述線形光束在長邊方向上的長度，并且f是所述凸柱面透鏡的焦距。
7.如權(quán)利要求5或6所述的激光輻照裝置，其特征在于，在所述激光振蕩器和所述狹縫之間設(shè)置用于使所述激光束的前進方向改變一預(yù)定角度的鏡子。
8.如權(quán)利要求5或6所述的激光輻照裝置，其特征在于，在所述凸柱面透鏡和所述受輻照表面之間設(shè)置從所述凸柱面透鏡所處方位起旋轉(zhuǎn)了90度的第二凸柱面透鏡。
9.一種激光輻照方法，包括用傾斜一預(yù)定角度的鏡子使激光振蕩器所發(fā)出的激光束轉(zhuǎn)向；使所述激光束穿過第一凸球面透鏡，以便因像散而形成線形光束；用狹縫來阻擋所述線形光束的低強度部分；以及通過使用第二凸球面透鏡，將所述線形光束在所述狹縫處的像投影到受輻照表面上；其中所述激光束被定形為線形光束。
10.一種激光輻照方法，包括用傾斜一預(yù)定角度的鏡子使激光振蕩器所發(fā)出的激光束轉(zhuǎn)向；使所述激光束穿過第一凸球面透鏡，以便因像散而形成線形光束；用狹縫來阻擋所述線形光束的低強度部分；以及通過使用第二凸球面透鏡，將所述線形光束在所述狹縫處的像投影到受輻照表面上；其中所述狹縫、所述第二凸柱面透鏡以及所述受輻照表面排列成使所述狹縫和所述第二凸柱面透鏡之間的距離M1以及所述第二凸柱面透鏡和所述受輻照表面之間的距離M2滿足方程1和2M1＝f(s+D)/D [方程1]M2＝f(s+D)/s [方程2]其中s是所述狹縫的寬度，D是所述線形光束在長邊方向上的長度，并且f是所述第二凸球面透鏡的焦距。
11.一種激光輻照裝置，包括激光振蕩器；鏡子，它傾斜一預(yù)定角度以便將所述激光振蕩器所發(fā)出的激光束引導(dǎo)至第一凸球面透鏡；第一凸球面透鏡，它會因像散將所述鏡子反射的激光束定形為線形光束；狹縫，用于阻擋所述線形光束的低強度部分；以及第二凸球面透鏡，用于將所述線形光束在所述狹縫處的像投影到受輻照表面上。
12.一種激光輻照裝置，包括激光振蕩器；鏡子，它傾斜一預(yù)定角度以便將所述激光振蕩器所發(fā)出的激光束引導(dǎo)至第一凸球面透鏡；第一凸球面透鏡，它因像散將所述鏡子反射的激光束定形為線形光束；狹縫，用于阻擋所述線形光束的低強度部分；以及第二凸球面透鏡，用于將所述線形光束在所述狹縫處的像投影到受輻照表面上；其中所述狹縫、所述第二凸柱面透鏡以及所述受輻照表面排列成使所述狹縫和所述第二凸柱面透鏡之間的距離M1以及所述第二凸柱面透鏡和所述受輻照表面之間的距離M2滿足方程1和2M1＝f(s+D)/D [方程1]M2＝f(s+D)/s [方程2]其中s是所述狹縫的寬度，D是所述線形光束在長邊方向上的長度，并且f是所述第二凸球面透鏡的焦距。
13.一種激光輻照方法，包括通過使激光振蕩器所發(fā)出的激光束穿過狹縫，來阻擋所述激光束的低強度部分；以及用凸球面透鏡將所述狹縫處所形成的像投影到受輻照表面上；其中所述激光束在所述受輻照表面上被定形為線形光束，并且所述狹縫、所述凸球面透鏡以及所述受輻照表面排列成使所述狹縫和所述凸球面透鏡之間的距離M1以及所述凸球面透鏡和所述受輻照表面之間的距離M2滿足下面的方程1和2M1＝f(s+D)/D [方程1]M2＝f(s+D)/s [方程2]其中s是所述狹縫的寬度，D是所述線形光束在長邊方向上的長度，并且f是所述第二凸球面透鏡的焦距。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種激光輻照方法和激光輻照裝置，該方法和裝置通過阻擋線形光束的低強度部分，用強度更均勻的線形光束來照射某一受輻照表面，同時不會在該受輻照表面上形成因衍射而導(dǎo)致的條紋。在該激光輻照過程中，從激光振蕩器101中發(fā)出的激光束穿過狹縫102以便阻擋該激光束的低強度部分，鏡子103使該激光束的前進方向發(fā)生改變，并且凸柱面透鏡104將在該狹縫處形成的像投影到受輻照表面106上。
文檔編號H01L29/786GK1934682SQ200580009439
公開日2007年3月21日 申請日期2005年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月26日
發(fā)明者田中幸一郎, 山本良明 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所