专利名称：激光照射台、装置、方法及制造半导体装置的方法
技术领域：
本发明涉及用于规定激光束照射到其上的照射表面的形状的台子。另外，本发明涉及激光照射装置，其中激光束的能量分布在某特定区域上是均匀的。本发明还涉及使能量分布均匀的方法，以及实现均匀性的光学系统。此外，本发明涉及使激光束的能量分布在某特定区域均匀的方法，以及用激光束对半导体膜退火的方法(该方法在下文中称作“激光退火”)。本发明还涉及制造半导体装置的方法，该半导体装置具有由薄膜晶体管(下文中称作“TFT”)构造的电路，其包括激光退火工艺。例如，电光装置，典型地液晶显示器，和其中安装这类电光装置作为部件的电子设备都包括在半导体装置这一类别中。也就是，整个技术说明中使用的术语“半导体装置”指能够利用半导体装置性能起作用的通用装置，电光装置、半导体电路、和电子设备都落在半导体装置的类别中。
背景技术：
最近已经对通过实施非晶半导体膜或结晶半导体膜(不是单晶的半导体膜，但是具有诸如多晶性或微晶性的结晶性)换言之，形成于诸如玻璃的绝缘衬底上的非单晶半导体膜的激光退火实施晶化、或提高结晶度的技术进行了广泛地研究。诸如硅膜的膜经常用作半导体膜。
与经常被使用的传统石英衬底相比，玻璃衬底是低成本的，且能容易地做成大面积衬底。这是因为上述研究正积极地进行着。激光能将高能量只给予非单晶半导体膜，而不引起衬底温度很大的变化，因而激光适用于对形成于具有低熔点温度的玻璃衬低上的半导体膜退火(通常可利用的玻璃衬底的畸变温度是600℃的数量级)。
由激光退火形成的结晶半导体膜具有高迁移率。随着有源矩阵液晶电光装置的制造，通过使用结晶半导体膜、用于驱动像素并用在驱动电路中的TFT在单个玻璃衬底上的制造因而是蓬勃发展的。结晶半导体膜由许多晶粒构成，因而它们也称作多晶半导体膜。
在激光退火中，因为其具有良好的生产力并且是工业上有优势的，所以优选地使用了一种方法，其中具有高输出的脉冲型准分子激光器等的激光束由光学系统形成以便于在照射表面上有几平方厘米的正方形光斑，或长度等于或大于10cm的线形，然后实施激光束的扫描(使得激光束的照射位置相对于照射表面移动)。
特别是，如果使用线形激光束(下文中称作线形光束)，那么激光束能通过只在垂直于线形光束纵向的方向扫描照射在整个照射表面上。这不同于使用斑点形激光束的情形，用斑点形激光束时必需前、后、左、右扫描，因而能获得高的生产力。在垂直于纵向的方向进行扫描，因为该扫描方向具有最高的效率。由于它们的高生产力，由适当的光学系统形成的线形光束主要用在激光退火工艺中。注意，在这个技术说明中，线形光束长边的方向称作纵向，而短边称作横向。
说明用于将激光束的形状在照射表面形成为线形的光学系统的实例。图2所示的光学系统是极普通的一个。光学系统不仅在照射表面上将激光束的形状转换成线形，而且同时使激光束的能量分布均匀。通常，使光束能量分布更均匀的光学系统称作光束均化器。图2所示的光学系统是一种光束均匀器。
假如将是紫外光的准分子激光用作光源，人造石英可以例如作为光学照明系统的基本材料用在所有的情形中。因为能得到高透射率，所以这是可行的。另外，对于准分子激光的波长，可以采用能得到99％或更高的透射率的涂层材料作为涂层。
首先说明图2的侧视图。包含光轴并平行于侧视图页面的平面作为子午面，包含光轴并垂直于子午面的平面作为矢状面(sagittalplane)。光轴的方向对于一些情形在此改变，该情形中由于光学系统的设计有必要用反射镜等弯曲光路，并且假定子午面和矢状面也在这时改变。从激光振荡器1201输出的激光束通过柱面透镜阵列1202a和1202b在垂直于矢状面的方向被分开。根据这种结构，有4个柱面透镜包含在柱面透镜阵列1201中，因而分成四份。假定包含在柱面透镜阵列1202b中柱面透镜的数目也是4。分开的激光束通过柱面透镜1204在某一平面中互相重叠。不总是必须使用两个柱面透镜阵列1202a和1202b；也可以使用一个柱面透镜阵列。使用两个柱面透镜阵列的优点是能够改变线形光束的尺寸，线形光束在横向的宽度可以做得更短。
再一次分开的激光束用反射镜1207以直角弯曲，然后用双柱面透镜1208在照射表面1209上再做一次重叠。双柱面透镜指由两个柱面透镜构造的透镜。能量分布的均匀性就这样形成于线形光束的横向中，并确定线形光束横向内的宽度。使用反射镜1207以便于使照射表面成为水平表面(level surface)，且不总是必须的。
其次说明图2的上图。发自激光振荡器1201的激光束通过柱面透镜阵列1203在垂直于子午面的方向被分开。根据这种结构，柱面透镜阵列1203中包含7个透镜，因而激光束被分成7部分。也可以使用2个柱面透镜阵列1203以便于在纵向改变线形光束的长度。然后通过柱面透镜1205使激光束在照射表面1209上重叠成一个光束。对于不安置反射镜1207的情形，从反射镜1207向前用虚线给出的是正确的光路，以及透镜和照射表面的位置。这样在线形光束的纵向就形成能量分布的均匀性，并确定线形光束在纵向的长度。
线形光束的长度L用下面的要素确定包含在柱面透镜阵列1203中的柱面透镜的宽度d；该柱面透镜的焦距f1；柱面透镜1205的焦距f2。这跟随图3来说明。柱面透镜1301由具有宽度d的柱面透镜构造。入射到柱面透镜阵列1301的激光束在焦距f1的位置会聚成多个位置。激光束然后在扩散的同时入射到柱面透镜1302上。柱面透镜1302是凸透镜，因而图中的两束平行光通量各自会聚在位于柱面透镜1302后面距离f2的位置。距离f2是柱面透镜1302的焦距。各自入射到柱面透镜阵列1301的激光束因而转变成具有长度L的线形光束。简单的计算表明[等式1]L＝d·f2/f1(1)如上所述，柱面透镜阵列1202a、柱面透镜阵列1202b、和柱面透镜阵列1203作为分开激光束的透镜起作用。所得到的激光束的均匀性由分开部分的数目决定。根据前面提到的结构，有4部分乘7部分，因而形成28部分的总数。
通过照射根据上述结构这样获得的线形光束以便于被重叠，同时逐渐在横向移动光束，能够对于非单晶硅膜的整个表面进行激光退火，例如，能实现晶化且膜的结晶度得到提高。
发自准分子激光器的激光束的形状通常是矩形，落在近似1-5的长宽比的范围。激光束强度表现出高斯(Gaussian)分布，其中向着中心变得越来越强。激光束通过图2所示的光学系统能转变成，例如，均匀能量分布300mm×0.4mm线形光束。
根据本发明申请人进行的实验，当相对于半导体膜照射脉冲振荡的线形光束时，重叠间距在横向最适当地设为线形光束宽度的大约1/10。也就是，如果线形光束的横向宽度是0.4mm，那么可以在发射一个光脉冲直到发射下一个光脉冲的时间内在沿线形光束的横向移动半导体膜0.04mm的同时可实施激光退火。这样就提高了半导体膜激光退火的均匀性。迄今说明的方法是用来通过使用线形光束进行半导体膜的激光退火极其通用的方法。
最近激光振荡器越来越高的输出已经很值得注意了，且能够具有超过300mm的线形光束长度的激光振荡器已经变得可用了。然而，用在生产工厂的衬底尺寸也改变了，例如，现在设计600mm×720mm衬底，和1000×1200mm衬底。线形光束300mm量级的长度正变得不够用。如果考虑用，例如，300mm长线形光束对形成于600mm×720mm衬底上的半导体膜退火的情形，线形光束的纵向和衬底的短边(具有600mm长度的边)可以平行地安置。利用衬底长边的方向在720mm的距离上通过线形光束相对地扫描衬底，衬底表面的一半可被激光退火。假定留下的半个表面然后用类似的方法受到激光退火，则衬底的整个表面能受到激光退火。
如果激光退火用这类方法实施，也就是衬底(或线形光束)的扫描必须进行2次或更多次，并且衬底(或线形光束)必须前后左右移动，则在生产量和占地面积(footprint)上出现不利的影响。而且，如果在使用线形光束的时候在衬底的一半上实施激光退火，那么半导体膜的一半受到均匀地激光退火。然而，均匀性在半导体膜的一半和另一半之间的边界附近丧失了，并且在这个位置上很难形成半导体元件。考虑这些问题点，明显的是，使线形光束在纵向的长度至少与衬底短边的长度在同一数量级是优选的。
然而，对于光学系统的光路长度有一个趋势是变得更长以便于形成长线形光束。例如，5000mm量级的光路长度是必要的以制成300mm长的线形光束，另外为了制成1000mm长的线形光束，光路长度将超过10,000mm。
发明概述本发明的目的是确定哪种类型的光学系统在形成非常长的线形光束中是必要的，可以制造哪种激光照射装置以便为高输出激光振荡器投入实际使用的将来做准备。另外，本发明的目的是给出具有非常小占地面积(footprint)的激光照射装置。
具有均匀能量分布的激光束通过将衬底塑造成具有曲率(至少一个曲率)的形状而形成。换言之，本发明的关键是通过给衬底以柱形曲率来调节线形光束的焦点的位置，衬底、特别是大面积衬底、用容许非常均匀的能量分布的线形激光束进行激光退火。大面积衬底很容易弯曲，因而有可能容易地形成本发明所必需的曲率。用激光束能实施多种类型的工艺，诸如半导体膜的晶化、和杂质元素的激活。
另外，随着本发明的采用，还有可能使用于形成传统线形光束或用于形成比传统光束短的线形光束的光学系统的光路长度比传统光学系统的光路长度更短。这种情形中，衬底变得相对较小，因而如果使用柔性衬底等代替诸如玻璃衬底的硬衬底，可以容易地给衬底以曲率。因而优选地使用柔性衬底。
涉及激光照射台的本发明的结构是在单一方向扩展的光束的照射表面具有在平行于该单一方向的方向有曲率的形状。
另外，涉及激光照射光学系统的本发明的结构有在单一方向扩展光束的第一装置，和为在单一方向扩展的光束建立照射表面的第二装置。第二装置给予照射表面在平行于单一方向的方向有曲率的形状。
在前述结构中，第一装置或第二装置包含柱面透镜阵列或柱面透镜。柱面透镜阵列能在单一方向扩展激光束，使光束均匀，或进行这两个操作。另外，柱面透镜能将激光束会聚在一个方向。激光束能通过组合两类透镜在单一方向扩展、变得均匀、并聚集，激光束能通过彼此成直角安置两类透镜在两个正交的方向的每一个扩展、变得均匀、并聚集。
另外，涉及激光照射装置的本发明的结构有激光振荡器、在第一方向扩展发自激光振荡器的激光束的第一装置、在正交于第一方向的第二方向聚集激光束的第二装置，和用于建立照射表面并在第二方向相对于激光束移动照射表面的第三装置。第三装置给予照射表面在平行于第一方向的方向具有曲率的形状。
在上述结构中，优选的是与本发明结合的激光振荡器在被半导体膜很好地吸收的波长范围具有高的输出。如果硅膜用作半导体膜，那么优选的是，考虑到吸收系数，发自所使用的激光振荡器的激光束的波长等于或小于600nm。准分子激光器、YAG激光器(高次谐波)和玻璃激光器(高次谐波)可以用作，例如，发射这种类型激光束的激光振荡器。
另外，诸如YVO4激光器(高次谐波)、YLF激光器(高次谐波)、YAlO3激光器玻璃激光器、红宝石激光器、金绿宝石激光器、钛蓝宝石激光器、Ar激光器、Kr激光器、CO2激光器、氦镉激光器、铜蒸汽激光器、金属蒸汽激光器的激光器可以用作例如具有适于硅膜晶化波长的激光振荡器。另外，连续振荡型激光振荡器能用于本发明。
上述结构中，第一装置和第二装置包含柱面透镜阵列或柱面透镜。
本发明的结构涉及激光照射的方法，包括在第一方向扩展发自激光振荡器的激光束；在正交于第一方向的第二方向聚集激光束；相对于照射表面在第二方向移动激光束时将激光束照射到照射表面上。照射表面具有在平行于第一方向的方向有曲率的形状。
在上述结构中，优选的是发自激光振荡器的激光束的波长等于或小于600nm。准分子激光器、YAG激光器(高次谐波)和玻璃激光器(高次谐波)能用作、例如、发射上述激光束的激光振荡器。另外，可以用，例如，诸如YVO4激光器(高次谐波)、YLF激光器(高次谐波)、YAlO3激光器、玻璃激光器、红宝石激光器、金绿宝石激光器、钛蓝宝石激光器、Ar激光器、Kr激光器、CO2激光器、氦镉激光器、铜蒸气激光器、金属蒸气激光器的激光器。此外，除了脉冲振荡型激光器，连续振荡型激光振荡器能用于本发明。
另外，本发明的结构涉及制造半导体装置的方法，该方法包括在第一方向扩展发自激光振荡器的激光束；在正交于第一方向的第二方向聚集激光束；相对于半导体膜在第二方向移动激光束时将激光束照射到半导体膜上，从而进行半导体膜的退火。半导体膜设立为在平行于第一方向的方向有曲率的形状。
优选的是在上述结构中发自激光振荡器的激光束的波长等于或小于600nm。准分子激光器、YAG激光器(高次谐波)和玻璃激光器(高次谐波)能用作，例如，发射上述激光束的激光振荡器。另外，可以用，例如，诸如YVO4激光器(高次谐波)、YLF激光器(高次谐波)、YAlO3激光器、玻璃激光器、红宝石激光器、金绿宝石激光器、钛蓝宝石激光器、Ar激光器、Kr激光器、CO2激光器、氦镉激光器、铜蒸气激光器、金属蒸气激光器的激光器。此外，除了脉冲振荡型激光器，连续振荡型激光振荡器能用于本发明。
通过应用本发明在照射表面上形成具有均匀性的非常长的激光束(特别是，线形光束)变得可能了。此外，形成这类激光束的光学系统是具有小覆盖区的激光照射装置，因而不会在尺寸上做得很大。当放置在每单位表面积具有高成本的洁净间中，光学系统特别有效。用这类激光束制造的半导体膜的性能变得均匀，TFT的电性能，并通过扩展，和半导体装置的工作性能都得到改善。还能实现半导体装置成本的降低。另外，可以用，例如，诸如YVO4激光器(高次谐波)、YLF激光器(高次谐波)、YAlO3激光器、玻璃激光器、红宝石激光器、金绿宝石激光器、钛蓝宝石激光器、Ar激光器、Kr激光器、CO2激光器、氦镉激光器、铜蒸气激光器、金属蒸气激光器的激光器。此外，除了脉冲振荡型激光器，连续振荡型激光振荡器能用于本发明。
附图简述在附随的图中，
图1是说明实施方案样式的视图；图2是说明传统光学系统的视图；图3是说明光学系统的视图；图4A和4B是给出线形光束的能量分布的视图；图5A和5B是给出线形光束焦点位置的视图；图6是给出线形光束能量分布的视图；图7A和7B是给出线形光束能量分布的视图；图7A和7B是给出线形光束能量分布的视图；图8A和8B是给出线形光束能量分布的视图；图9是给出聚集透镜焦距与给予照射表面的曲率半径的关系的图，所述透镜使线形光束在纵向的能量分布更均匀；图10A至10D是给出制造像素TFT和驱动电路TFT的工艺的横截面视图；图11A至11C是给出制造像素TFT和驱动电路TFT的工艺的横截面视图；图12是给出制造像素TFT和驱动电路TFT的工艺的横截面视图；图13是给出像素TFT结构的俯视图；图14是给出制造有源矩阵液晶显示器的工艺的横截面视图；图15是发光装置的驱动电路和像素部分的横截面视图；图16A和16B分别是发光装置的俯视图，和发光装置的驱动电路和像素部分的横截面视图。图17A至17F是说明半导体装置实例的视图；图18A至18D是说明半导体装置实例的视图；以及图19A至19C是说明半导体装置实例的视图。
优选实施方案的详细说明实施方案样式本发明的实施方案样式将参考图5A和5B说明。图5A和B给出光学系统和衬底弯曲方向之间位置关系的简单视图。图5A中，参考编号1501指用于在一个方向扩展激光束的光学系统，已经用光学系统1501扩展的激光束(在图中用有箭头A、B、C的虚线说明)用柱面透镜1502形成为细的线形。衬底1503在线形光束的纵向具有曲率，从而离衬底1503的边沿越近，衬底1503到柱面透镜1502的距离变得越短。换言之，曲率优选地在相对于激光束前进的方向的负方向上给出；就是说，曲率半径的中心在从激光振荡器侧的衬底的位置形成。这样就沿着衬底的曲率形成了线形光束1504。本发明的申请人进行了模拟，其确定了10,000-100,000mm量级的曲率半径是合适的。本技术说明中曲率用术语“曲率半径”变成数值，以使其表达更容易，但曲率是平缓的，因而衬底在一完整的圆圈上不总是必要的。曲率半径在很大程度上倚赖于光学系统的结构，有必要和光学系统的设计相呼应来决定曲率半径。当形成具有几万毫米的曲率半径的曲率时，衬底边缘和衬底中心的高度差特别细小，在几毫米，因而有可能不在衬底上放任何负荷时形成这个曲率。衬底常规上有1mm或更小的厚度，并且衬底表面积越大，形成曲率变得越容易。可以考虑诸如在具有曲率的台子上放衬底这样的方法、和用销钉支撑衬底并向着衬底的边缘增加销钉高度的方法以给出曲率。另外，如果每个销钉的高度自由地改变，则操作者在衬底的任意点自由地设定曲率。无论采用何种方法，都有可能非常容易地形成曲率。
根据图5B说明柱面透镜1502的焦点位置。图5B是从图5A的箭头方向观察的视图。由柱面透镜1502扩展的入射激光束焦点位置的聚集(来自柱面透镜1502的激光束焦点位置)沿着曲线1505具有曲率。这就是说，具有在对角线上的焦点位置、入射到柱面透镜1502的激光束，诸如激光束A和C，与从如同激光束B的直线方向入射到柱面透镜1502上的激光束相比，将具有向上移动(到柱面透镜1502的侧面)的焦距位置。本发明修正了这些移动。当把具有特别均匀能量分布的矩形光束变成线形光束时，发生焦点位置的移动，因而本发明还能用在从具有均匀能量分布的光束只形成线形光束的光学系统中。
这样用本发明通过给衬底以曲率，修正照射表面上的激光束焦点的移动变得可能了。此外，用本发明能使用于在照射表面上形成具有预定形状的激光束(例如，线形光束)的光学系统的光路长度更短。具有这类光学系统的激光照射装置的覆盖区变得更小，因而本发明当安置在每表面积具有极高单价的洁净间中时是特别有效的。实施方案实施方案1用图1说明本发明的实施方案。
首先，制备1000mm×1200mm×0.7mm玻璃衬底。绝缘膜用众所周知的方法(诸如溅射、等离子体CVD、或低压CVD)形成于玻璃衬底的一个表面上。由诸如硼硅酸钡玻璃或硼硅酸铝玻璃的玻璃构成的衬底能作为玻璃衬底的实例给出。绝缘膜可以用氧化硅膜等，以200nm量级的膜厚度形成。绝缘膜作为阻塞层起作用，从而诸如对半导体装置有害的碱金属的物质不会从玻璃衬底影响非晶硅膜。注意，除了玻璃衬底外，还能用石英衬底、硅衬底、塑料衬底、金属衬底、不锈钢衬底、柔性衬底等。另外，柔性衬底有膜的形状并由诸如PET、PES、PEN或丙烯酸的材料制成。用柔性衬底，倘若制造半导体装置，能预料到更轻的重量。倘若由铝膜(诸如AlON、AlN、或AlO)、碳膜(诸如DLC(类金刚石碳))、SiN等制成的单层、或多层阻挡层形成于柔性衬底的前表面或前后表面，柔性衬底的可靠性能得到提高。因而优选的是形成阻挡层。
然后非单晶半导体膜用众所周知的方法形成于绝缘膜上。在实施方案1中，非晶硅膜作为非单晶半导体膜形成，具有55nm的厚度。注意，能容易地预言的是本发明还能用于其它非单晶半导体。例如，具有非晶结构的化合物半导体膜，诸如非晶锗硅膜，也可以用作非单晶半导体。另外，多晶硅膜也能用作非单晶半导体，如后面的实施方案中制造方法的实例中所示。
然后非单晶半导体形成于其上的衬底在450℃氮气氛中受热处理1小时。实施该工艺以减少非晶硅膜中氢的浓度。如果膜内氢的量太大，那么膜就不能承受激光的能量，所以实施该工艺。1020/cm3量级的浓度对膜中的氢浓度是合适的。这里所用的值“1020/cm3”指1020个氢原子存在于膜的每cm3内。也可能用RTA(快速热处理)工艺在很短的时间周期内实施该工艺。根据光源和所用的处理方法，RTA工艺的最佳条件非常地不同，因而条件必须由操作者适当地确定。
例如，实施方案1中用具有308nm振荡波长的脉冲振荡XeCl准分子激光器作为激光振荡器实施该工艺。如果准分子激光器的最大输出在每个脉冲3J的量级，那么有可能通过形成1000mm×0.4mm线形光束充分地晶化非晶硅膜。
实施方案1中所使用的激光照射装置的实例在图1中说明。发自激光振荡器1101的激光束在入射到光学系统前用光束扩展器1102转换成预定的形状。光束扩展器常规地用Galileo型望远镜，这样减少了激光束的能量集中，使光学系统上的负载更小，或者，还可以作为优化入射到光学系统的激光束的形状的角色起作用。这就是说，如果让具有非常小光斑的激光束入射到光学系统，那么激光束分开部分的数目变得更少，能量分布均匀性的等级下降。另一方面，如果让具有非常大光斑尺寸的激光束入射到光学系统，那么将超出光学系统的有效直径，并出现能量损耗。光束扩展器的放大倍数可以通过考虑上述问题来确定。光束扩展器可以用柱面透镜形成，也可以用球面透镜形成。当期望在垂直和水平方向以同样的放大倍数扩展激光束时，可以用球面透镜形成，然而，当以不同放大倍数进行上述操作时，用柱面透镜形成。如果期望在垂直和水平方向用不同放大因子扩展激光束，那么可以用由柱面透镜构造的两个光束扩展器。实施方案1中发自激光振荡器的激光束的尺寸设为13×35mm。这个尺寸用于典型的高输出准分子激光器。为了尽可能多地减少激光束的能量聚集，光束用例如球面透镜构造的光束扩展器以1.8的放大倍数扩展。这就是说，激光束的尺寸变成23mm×63mm。这个光学系统中，平行于激光束横向的宽度(23mm)包含激光束光轴的平面被定义为子午面，平行于纵向长度(63mm)包含激光束光轴的平面被定义为矢状面。注意，对于其中反射镜放在光路中的情形，假定子午面和矢状面都根据由反射镜引起的变化而变化。
然后，让通过光束扩展器1102转换成所需放大倍数的激光束入射到柱面透镜阵列1103上。柱面透镜构造的柱面透镜阵列1103是60mm长、2mm宽、5mm厚的平凸型透镜，曲率半径等于4mm。如果让激光束从凸面入射，那么折射能力被优选地分散。在本技术说明中，曲率半径总是如配备在横向上那样得到。35个柱面透镜在阵列中排列起来，形成60mm×70mm×5mm范围的柱面透镜阵列。注意，为简化起见，图1中说明了7个柱面透镜。柱面透镜阵列1103平行于矢状面放置。激光束这样被分成多个光束，每个光束极大地被扩展。
激光束射出柱面透镜阵列1103，穿过120mm的空间，并让其入射到柱面透镜1104上。柱面透镜阵列1104是60mm长、150mm宽、20mm厚的平凸型透镜，曲率半径等于2140mm。让激光束从凸面入射。横向和矢状面平行安置。这样让用柱面透镜阵列1103分开的激光束在某一平面内互相重叠。柱面透镜阵列1103和柱面透镜1104的组合类似于图3所说明的光学系统。
让发自柱面透镜1104的激光束在穿过395mm空间后入射到柱面透镜阵列1105a。柱面透镜阵列1105a有16个在阵列中排成一列的平凸型柱面透镜，每个透镜有150mm的长度、2mm的宽度、5mm的厚度、和100mm的曲率半径。换言之，柱面透镜阵列1105变成具有150mm×32mm×5mm维度的透镜。横向和子午面平行地安置。激光束从柱面透镜阵列1105a射出，穿过65mm的开口，并入射到柱面透镜阵列1105b。柱面透镜阵列1105b有16个在阵列中排列在一起的平凸透镜，每个透镜具有150mm的长度、2mm的宽度、5mm的厚度、80mm的曲率半径。换言之，柱面透镜阵列1105b变成具有150mm×32mm×5mm维度的透镜，横向和子午面平行地安置。另外，16个柱面透镜如此安置以致于由柱面透镜阵列1105a分成16部分的激光束以1比1的比例入射到柱面透镜阵列1105b的16个柱面透镜上。注意，为简单起见，图1中给出每组4个柱面透镜的2组。
接下来，柱面透镜1106放在柱面透镜阵列1105b后面1600mm的位置。柱面透镜1106是具有550mm的长度、60mm的宽度、20mm的厚度和486mm的曲率半径的平凸柱面透镜。激光的入射表面是平的表面。横向和子午面平行地安置。这样激光束一次转变成在安置在柱面透镜1106后面1000mm的平面上具有2mm量级宽度的线形光束。
双柱面透镜1108放在柱面透镜1106后面2050mm的位置。90°反射镜1107放在柱面透镜1106和双柱面透镜1108之间，其上放置有半导体膜的台子1109被如此设置以便于与水平面几乎平行。双柱面透镜1108由两个柱面透镜构造。如果从入射表面到出射表面的表面称作第一表面、第二表面、第三表面、和第四表面，那么第一表面的曲率半径是125mm、第二表面的曲率半径是77mm、第三表面的曲率半径是97mm、第四表面的曲率半径是200mm。用在这里的正数指曲率半径的中心在激光束出射的一侧，而负数指曲率半径的中心在激光束进入的一侧。第一表面和第二表面间的中心距离是10mm、第二表面和第三表面间的中心距离是5.5mm、第三表面和第四表面之间的中心距离是20mm。双柱面透镜具有1000mm的长度、70mm的宽度、35.5mm的厚度。横向和子午面平行地安置。台子1109安置在双柱面透镜后面大约238mm的位置。台子1109的位置必须非常精确地确定。这是因为光学系统的聚聚焦深度度只有0.5mm的量级。如上说明的完整的光学系统由曲率半径限定，数值是为使用具有等于1.4856的折射率的基础材料的透镜给出的。因而不必说，如果透镜的基础材料有不同的折射率，则考虑修正到上述数值是必要的。
其上形成有半导体膜的衬底1111放在台子1109上。台子1109配备有具有凹柱面形的微小曲率，曲率半径等于40,000mm。曲率半径的中心在激光束进入的一侧，曲率方向平行于矢状面。台子1109在垂直于线形光束1110的方向(图内虚线的部分)工作，在台子工作同时通过连续照射激光束，激光束照射到半导体膜的整个表面上。根据台子1109的提供的曲率，能在衬底中心和衬底边缘之间形成3mm的最大高度差。这样可以明白，给予台子大于线形光束聚焦深度的曲率(常规在0.5mm的量级)的效果是绝对的。另外，具有1m量级的侧面长度、1mm量级的厚度的衬底非常容易弯曲，假定形变在3mm的量级，曲率很容易给出。激光照射完成之后衬底从台子上移走之后，给予衬底的形变就消失了。
例如，当在图1所示的台子上的箭头方向扫描台子1109时实施线形光束的照射。线形光束在半导体膜上的能量密度、台子的速度在这时由操作者适当地确定。大约说来，能量密度在100mJ/cm2-1000mJ/cm2的范围。如果对于一个范围适当地选择台子的速度，该范围内在线形光束的横向上有90％或更大的重叠，那么就有实施均匀激光退火良好的可能性。最佳台子速度依赖于激光振荡器的频率，可以认为与频率成正比。图1的实例给出台子相对于线形光束的运动，但是台子也可以固定，线形激光束也可以运动。假定运动以相对的方式进行，这是可接受的振荡。另外，如果用连续振荡激光器，那么可以当相对于激光束在0.5-2000cm/s量级的速度移动台子时实施发射。
这样就完成了激光退火工艺。多个衬底能通过重复前面的步骤处理。例如，有源矩阵液晶显示器能用该衬底制造。例如，制造可以由操作者根据已知的方法实施。
具有非常均匀能量分布和超过500mm的长度的激光束能用本发明形成，因而本发明适合引入到批量生产线中。使用具有高输出的激光振荡器，其在线形光束沿纵向扩展时能保证足够的能量密度。必要的输出依赖于线形光束在横向的宽度和激光束波长，但是优选的具有大于或等于每个脉冲1J的能量。
尽管在前述实例中准分子激光器的用于激光振荡器，除了准分子激光器外还能用YAG激光器或玻璃激光器的更高谐波得到差不多高的输出。因为硅膜对这类激光器的激光束能量有良好的吸收，所以这些激光器是优选的。此外，诸如YVO4激光器(高次谐波)、YLF激光器(高次谐波)和Ar激光器的激光器可以用作适用于晶化硅膜的激光振荡器。这些激光振荡器的激光束波长范围很好地被硅膜吸收。
这样用本发明能形成具有非常均匀能量分布的线形光束，因而通过这类线形光束的照射得到的半导体膜的物理性质也变得均匀。这样就减少了用该半导体膜制造的TFT的电性能的偏差，并得到好的TFT。注意，实施方案1中在半导体膜形成于整个衬底上的状态下，可以进行通过激光束的使用的退火。然而，激光退火还可以在第一次使半导体膜形成所需的形状的图形之后进行。实施方案2实施方案2中比较应用本发明的情形和不用本发明的情形中激光束在照射表面上的能量密度。
从Eq(1)可知，提高f2/f1以便使线形激光束在纵向的长度L更长。(每个变量参看图3)还有可能让包含在柱面透镜阵列中的柱面透镜的宽度d更大。然而，这不是优选的，因为激光束分开部分的数目减少了，因而线形光束能量分布的均匀性遭到破坏。另外，如果f2增加，L变得更长，但是透镜与照射表面间的距离增加，因而占地面积变得更大，这是不经济的。随后，能够明白的是更优选的是减少f1以便增加线形光束在纵向的长度L。
当使用图1所示光学系统时，进行了能量分布在照射表面中的模拟。光学系统详细的说明可以在实施方案1中找到。光束扩展器1102由具有220mm的第一面曲率和7mm厚度的的平凸透镜以及具有400mm的第二面曲率、12mm厚度的平凸透镜构成，其放在离平凸透镜353mm的距离处。柱面透镜阵列1103安置在离平凸透镜353mm的距离处。柱面透镜阵列1103被安置在离光束扩展器1102 50mm的距离处。其它透镜的曲率，和透镜之间的距离如实施方案1中所说明的那样。注意，图1所示的光学系统的结构不同于图2所示的光学系统的结构。但是，根据图2的结构，能够在照射表面上获得在形状上与图1的激光束类似的激光束。
如果光学系统中柱面透镜阵列1103的曲率半径定为14mm，所述光学系统具有从图1所示激光振荡器到照射表面大约5m的光路长度，那么形成于照射表面上的线形光束的尺寸将变成300mm×0.4mm。对该线形光束能量分布的模拟结果的实例示于图4A。垂直轴代表激光束的线形方向，水平轴代表激光束的横向。垂直轴采用不同于水平轴的刻度以便使结果更容易看。以后，类似的图根据同样的刻度给出。图中的阴影对应激光束的能量密度。从图4A中能看到能获得非常均匀的能量分布。然而，在该光学系统中，当柱面透镜阵列1103(如果用图2的光学系统结构，则是柱面透镜阵列1203)的曲率半径简单地减少到4mm的值时，照射表面上的线形光束纵向上的长度增加到1000mm量级的长度，线形光束纵向上激光束能量密度的均匀性明显地下降了。(见图4B)注意，线形光束在横向上的长度保持在0.4mm。
本发明的申请人考虑到能量的均匀性受到激光束扩展的角度变得很大这个事实的不利影响，其由于线形光束纵向上的长度扩充了很多。已经假设纵向上线形光束中心附近的焦点位置不同于线形光束两端的焦点位置。用光学设计软件，照射表面上衬底的形状已经从平面变成具有柱面曲率的形状，这样假定一种形状，其中衬底中心的高度不同于衬底两端的高度。重复进行模拟，大大地增加线形光束能量分布的均匀性。
对于把曲率加到衬底上然后形成1000mm×0.4mm线形光束的情形的模拟结果示于图6。可以看到线形光束的能量分布与图4B相比显著地改善了。
从前面的模拟结果说明了本发明的有效性。实施方案3实施方案3中给出光学系统的一个实例，其不同于实施方案1和实施方案2中讨论的光学系统。尤其是，当线形光束的长度改变时，只是对关于多大曲率必须提供给半导体膜做了说明。
图1所示的光学系统中线形光束的长度能通过改变柱面透镜阵列1103的焦距来改变。具体数值的实例如下如果线形光束的长度是300mm，则柱面透镜阵列1103的曲率半径可以设为14mm，如果线形光束的长度是600mm，则曲率半径可以设为7mm。换言之，可以认为曲率半径和线形光束长度之间有反比关系。
线形光束长度是600mm时，对照射表面上线形光束能量分布的模拟结果示于图7A和7B。图7A所示的是当没有半导体膜曲率时，即当半导体膜是平面时的模拟结果。对其中曲率加在半导体膜的模拟运行的结果示于7B，给予半导体膜的曲率半径是40,000mm，与实施方案1中给出的相同。可以看到，通过将曲率给予半导体膜，线形光束能量分布的均匀性大大地增加了。
当线形光束的长度是300mm时，对照射表面上线形光束能量密度的模拟结果示于图8A和8B。图8A所示的是没有半导体膜曲率时，即半导体膜是平面时的模拟结果。对其中曲率加在半导体膜的模拟运行的结果示于8B，给予半导体膜的曲率半径是40,000mm，与实施方案1中给出的相同。可以看到，图8A和8B之间没有优势差别，本发明可以优选地适用于比较长的线形光束。
当衬底尺寸是600mm×720mm时，可以采用实施方案3所说明的具有600mm长度的线形光束的光学系统。这时给予衬底的曲率半径设为40,000mm，类似于实施方案1中所示的那样。例如，通过利用实施方案3所示的光学系统根据实施方案1所示的方法实施半导体膜的线性退火。例如，有源矩阵液晶显示器能利用半导体膜制造。可以根据操作者预定的方法进行制造。实施方案4不同于实施方案1-3说明的光学系统的光学系统的实例在实施方案4中给出。尤其是，当光学系统的光路长度改变时，只是关于多少曲率必须提供给半导体膜做了说明。
为了只改变光学系统的光路长度而不改变线形光束的长度，图3中柱面透镜阵列1301的焦距f1的值和柱面透镜阵列1302的焦距f2的值可以在不改变f1和f2的比例时改变。特别地，焦距f2几乎等于柱面透镜阵列1302与照射表面间的距离，因而与光学系统的光路长度有强的相关性。
实施方案1中，柱面透镜1104对应拥有焦距f2的柱面透镜。柱面透镜1104的焦距f2在4400mm的量级。通过改变f2而不改变线形光束的长度，即改变f2而不改变f1和f2的焦距比(注意f1也要改变以保持f1和f2间同样的比例)，用实施方案1所示的光学系统通过模拟研究照射表面上的能量分布，确定衬底必须拥有以得到均匀能量分布的曲率半径的范围。这样得到的关于f2的衬底必须拥有的曲率半径范围示于表1，衬底必须拥有的曲率半径范围与f2的关系的图示于图9。注意，因为衬底必须拥有的曲率半径的范围较窄，所以只记录当焦距f2等于2200mm和3600mm时的最佳值。表1
另外，图9所示的两个等式分别是f2改变时衬底必须拥有的曲率半径的最小值和最大值的近似等式。[等式2]y＝2539.3Ln(x)-21447[等式3]y＝1666.7Ln(x)-13098换言之，假定关于f2的衬底曲率半径落在两个等式的范围内，就能得到在衬底表面上具有均匀能量分布的激光束。图9在垂直轴上有柱面透镜1104的焦距f2的值，在水平轴上有衬底必须拥有的曲率半径的值。柱面透镜1104因其功能可被认为是使线形光束纵向上能量分布均匀的会聚透镜。从图9的图中，可以看到衬底必须拥有的曲率半径随着f2的增加而增加。当f2等于8800mm时，即当f2具有实施方案1所示的值的两倍时，曲率半径的最佳值变成150，000mm。然而，当值变成这么大时，曲率半径是无穷大的。平面衬底的线形光束的能量分布几乎与曲率半径等于150,000mm的情形的线形光束的能量分布一样。这时，f2是8800mm，因而光学系统的光路长度在10m的量级。
例如，如果f2焦距等于6600mm，当曲率半径在60,000mm的量级时，线形光束的能量分布几乎变成均匀的。这种情形中，平面衬底有明显的优势，这给出了本发明有效的范围。类似地，当焦距f2等于5500mm时，曲率半径可以设为50,000mm，对焦距f2等于3600mm的情形，曲率半径可以设为20,000mm，如果焦距f2等于2200mm，曲率半径可设为9000mm。从以上讨论中，线形光束的形状变化变得越大，如果让焦距f2更短，能量分布就失去了均匀性。另外，给予衬底的曲率半径变得越小，衬底上的负载就增加。如果衬底弯曲到9000mm的曲率半径，1m宽度衬底中心和边缘部分的高度差是14mm。当然，给予衬底的曲率半径不依赖于衬底材料而改变，但是，这个曲率半径在目前使用中所能给予玻璃衬底的极限附近。
例如，用实施方案4的光学系统，根据实施方案1所示的方法实施半导体膜的激光退火。例如，有源矩阵液晶显示器，可用半导体膜制造。制造可以根据操作者预定的方法进行。实施方案5另一种制造半导体膜的方法在实施方案5中给出。如果实施方案5所示的半导体膜受到激光退火处理，则实施方案5所示的半导体膜的性能显著地提高。实施方案5中说明制造多晶硅膜的方法。
首先，在玻璃衬底一个表面上顺序形成具有200nm厚度的氧化硅膜和具有50nm厚度的非晶硅膜。诸如等离子体CVD和溅射的方法可以作为膜形成方法实施。非晶硅膜其次用热退火晶化。热退火是对非晶硅膜在600℃氮气氛中24小时量级的时间长度的热处理。此外，非晶硅膜可以用RTA法晶化。另外，非晶硅膜的晶化还可以用日本专利申请公开号7-130652中公开的方法进行。
首先，基础膜(例如，200nm厚的氧化硅膜)形成于玻璃衬底的一个表面上，然后形成具有20-100nm的厚度的非晶半导体膜。诸如非晶硅膜、非晶锗硅膜(a-SiGe)膜、非晶碳化硅(a-SiC)膜、和非晶锡硅(a-SiSn)膜的膜能用于非晶半导体膜。可以如此形成这些非晶半导体膜以致于非晶半导体膜内所包含的氢的量在原子总数的0.1-40％的量级。例如，形成具有55nm的厚度的非晶硅膜。含金属元素的层然后用旋涂法形成，其中，当衬底旋转时，含10ppm金属元素重量的液体溶液用旋转器涂敷。诸如镍(Ni)、锗(Ge)、铁(Fe)、钯(Pd)、锡(Sn)、铅(Pb)、钴(Co)、铂(Pt)、铜(Cu)和金(Au)的金属元素可以用作金属元素。除了旋涂外，含金属元素的层还可以用印刷、喷射、棒涂覆(bar coating)、溅射、和真空蒸发法形成，并形成具有1-5nm的厚度。
对于晶化过程，优选的是首先在氮气氛中400-500℃下进行热处理1小时量级的时间，这样将非晶硅膜中所含的氢的量减少到等于或少于非晶硅膜中所含原子总数的5％的等级。对膜形成后非晶硅膜中所含氢的量已经等于或少于5％的情形无须进行该热处理。然后用退火炉在氮气氛中550-600℃的温度下进行1-8小时的热处理。这样用前述工艺得到包括多晶硅膜的多晶半导体膜。然而，如果用光学显微镜观察由热退火制造的多晶半导体膜，可以看到残留在膜内的局域非晶区域。类似地，对非晶区域残留的情形，可以用Raman光谱观察到在480cm-1处拥有宽峰的非晶组分。因而，在热处理后用实施方案5所公开的激光退火法处理多晶半导体膜、从而提高结晶度，可以作为有效的方法应用。晶化工艺还可以用RTA法实施。
实施方案5中制造实例所示的结晶半导体膜具有吸收系数与波长的关系，其与非晶半导体膜的不同。特别地，这两个的差别在可见光区很大。例如，对于YAG激光器的二次谐波或玻璃激光器二次谐波的波长，非晶硅膜的吸收系数小于非晶硅膜的数量量级。因而，优选的是，当在激光振荡器中使用可见光激光时，让线形光束的能量密度在非晶半导体膜和结晶半导体膜之间不同。另一方面，如果在激光振荡器中用准分子激光、YAG激光器的三次谐波等，那么，因为对于非晶硅膜和结晶硅膜吸收系数几乎一样，所以激光退火过程中两类膜间最佳线形光束能量分布几乎没有差别。实施方案6本实施方案中，制造有源矩阵衬底的方法将参考图10A-13给予说明。为方便起见，CMOS电路、驱动电路、具有TFT像素和保持电容的像素部分一起形成于其上的衬底被称作有源矩阵衬底。首先，由诸如硼硅酸钡玻璃和硼硅酸铝玻璃的玻璃构成的衬底350用在本实例中。衬底350可以是石英衬底、硅衬底或金属衬底或不锈钢衬底，其表面上有绝缘膜。衬底350可以是具有抗热性能的塑料衬底，其承受本实施方案中的处理温度。
其次，具有诸如氧化硅膜、氮化硅膜和氮氧化硅膜的绝缘膜的基本膜351形成于衬底350上。本实施方案中，两层结构用于基本膜(primary film)351。然而，可以用一种结构，其中其本身是绝缘膜的单层膜，或至少两层堆叠在一起。作为基本膜351的第一层，氮氧化硅膜351a用SiH4、NH3和NO2作为反应气体根据等离子体CVD法形成10-200nm(优选的50-100nm)厚度。本实施方案中，氮氧化硅膜351a(组成比Si＝32％、O＝27％、N＝24％及H＝17％)形成50nm厚。其次，作为基本膜351的第二层，氮氧化硅膜351b用SiH4、和NO2作为反应气体根据等离子体CVD法形成50-200nm(优选的100-150nm)厚度。本实施方案中，氮氧化硅膜351b(组成比Si＝32％、O＝59％、N＝7％及H＝2％)形成100nm厚。
其次，半导体层402-406形成于基本膜上。首先，具有非晶结构的半导体膜352用众所周知的方法(诸如溅射法、LPCVD法和等离子体CVD法)形成25-80nm厚(优选的30-60nm)。用本发明通过激光晶化法对半导体膜进行晶化。当根据激光晶化法生产出结晶半导体膜时，优选地使用脉冲型或连续发光型固体激光器、气体激光器或金属激光器。作为上述的固体激光器，可以用脉冲型或连续发光型YAG激光器、YVO4激光器、YLF激光器、玻璃激光器、红宝石激光器或钛蓝宝石激光器。作为上述气体激光器，可以用脉冲型或连续发光型准分子激光器、Ar激光器、Kr激光器和CO2激光器等。作为上述金属激光器，可以用氦镉激光器、铜蒸气激光器和金蒸气激光器。当使用这些类型的激光器时，一种方法是优选的，从而发自激光振荡器的激光束用光学系统收集在一起并照射到半导体膜上。晶化方法可以由专业人员根据必要选择。然而，当使用准分子激光器时，脉冲频率是300Hz，激光能量密度是100-1200mJ/cm2，优选地100-700mJ/cm2(典型地200-500mJ/cm2)。优选地，当使用YAG激光器时，用二次谐波，脉冲频率是1-10000Hz，优选地1-300Hz。激光能量密度是200-1800mJ/cm2，优选地300-1000mJ/cm2(典型地350-500mJ/cm2)。然后，本实施方案中10-1000μm宽，或400μm宽的线性聚集的激光照射到衬底的全部表面上。线形光束的重叠百分比可以是50-98％。当使用连续激光振荡器时，其能量密度必须是0.01-100MW/cm2的量级(优选地0.1-10MW/cm2)。台子相对于激光以0.5-2000cm/s量级的速度移动以便激光照射以形成晶体半导体膜。
另外，晶化可以通过将其它已知的晶化方法(诸如RTA法、使用退火炉的热晶化退火和金属元素促进晶化的热晶化退火)与激光晶化法组合来进行。
在得到的结晶半导体膜上以预期的方式实施图形形成，以便于形成半导体层402-406。半导体膜可以是非晶半导体膜、微晶体半导体膜352或结晶半导体膜。此外，半导体膜352可以是诸如非晶锗硅膜的具有非晶结构的化合物半导体膜。本实施方案中，等离子体CVD法用于形成55nm厚非晶硅膜。用准分子激光器晶化半导体膜以形成晶体硅膜。半导体层402-406用光刻法通过在其上进行图形形成工艺形成。
半导体层402-406形成之后，可以掺杂少量杂质元素(硼或磷)以控制TFT的阈值。
其次，形成覆盖半导体层402-406的栅绝缘膜407。栅绝缘膜407用40-150nm厚含硅的绝缘膜根据等离子体CVD法或溅射法形成。本实施方案中，根据等离子体CVD法形成110nm厚氮氧化硅膜(组成比Si＝32％、O＝59％、N＝7％和H＝2％)。值得注意的是，栅绝缘膜不限于氮氧化硅膜，包含其它硅的绝缘膜可以用作单层或叠层垫(pad)。当使用氧化硅膜时，它通过混合原硅酸四乙酯(TetraethylOrthosilicate)(TEOS)和O2用等离子体CVD法形成，其在40Pa的反应压力、300-400℃的衬底温度和0.5-0.8W/cm2的高频(13.56MHz)功率密度的条件下放电。之后在400-500℃热退火能给予用这种方法作为栅绝缘膜生产的氧化硅膜良好的性能。
其次，第一导体膜408，其是20-100nm厚，和第二导体膜409，其是100-400nm厚，堆叠在栅绝缘膜407上。本实施方案中，由30nm厚TaN膜形成的第一导体膜和由370nm厚W膜形成的第二半导体膜409堆叠在一起。TaN膜用Ta靶在含氮的气氛中实施溅射形成。W膜用W靶实施溅射形成。此外，它还能通过热CVD法用6氟化钨(WF6)形成。在这两种情形中，栅电极的使用需要低电阻。因而，W膜的电阻率期望是20μΩcm或更低。W膜的低电阻可以通过提高晶粒尺寸得到。然而，当W膜含大量诸如氧的杂质元素时，晶化受到抑制，其提高电阻。因此，本实施方案中，W膜通过溅射法用高纯(99.9999％的纯度)W靶并通过特别考虑防止膜形成过程中来自蒸气的杂质的入侵形成。这样，能得到9-20μΩcm的电阻率。
同时，本实施方案中，第一导体膜408是TaN，第二导体膜409是W，它们不受到特别地限制。它们两者能用选自Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr和Nd的元素或主要包含该元素的化合物材料或合金材料形成。此外，可使用诸如多晶硅膜的其中掺杂了诸如磷的杂质元素的半导体膜。可以用AgPdCu合金。由钽(Ta)膜形成的第一导体膜和由W膜形成的第二导体膜的组合、由氮化钛(TiN)形成的第一导体膜和由W膜形成的第二导体膜的组合、由氮化钽(TaN)膜形成的第一导体膜和由Al膜形成的第二导体膜的组合、或由氮化钽(TiN)膜形成的第一导体膜和由Cu膜形成的第二导体膜的组合是可能的。
其次，用光刻法形成抗蚀剂掩膜410-415，并在其上实施第一刻蚀工艺以形成电极和线路。第一刻蚀工艺在第一和第二刻蚀条件下(图10C)实施。本实施方案中第一刻蚀条件是用诱导耦合等离子(ICP)刻蚀并用CF4和Cl2和O2作为刻蚀气体，气体的量分别是25/25/10(sccm)。50W的RF(13.56MHz)功率用1Pa压力加载到线圈型电极上以产生等离子体，然后实施刻蚀。使用Matsushita ElectricIndustrial Co.Ltd制造的使用ICP(型号E645-ICP)的干刻设备。150W的RF(13.56MHz)功率也加载到衬底侧(测试样品台)，并提供基本上负的自偏压。W膜在第一刻蚀条件下刻蚀以便于得到锥形的第一导体层的末端。
这之后，第一刻蚀条件转变成第二刻蚀条件，而不除去抗蚀剂掩膜410-415。然后，CF4和Cl2用作刻蚀气体。流动气体的量的比例是30/30(sccm)。500W的RF(13.56MHz)功率用1Pa压力加载到线圈型电极上以产生等离子体，然后实施刻蚀总计30秒。20W的RF(13.56MHz)功率也加载到衬底侧(测试样品台)，并提供基本上负的自偏压。在其中CF4和Cl2混合的第二刻蚀条件下，W膜和TaN膜都刻蚀到同样的程度。为了在栅绝缘膜上不留下残余物的情况下刻蚀，刻蚀时间可以再增加10-20％。
在第一刻蚀工艺中，当抗蚀剂掩膜的形式合适时，由于加到衬底侧的偏压的作用，第一和第二导体层的末端形式是锥形的形式。锥形部分的角度是15-45°。这样，通过第一刻蚀工艺形成以第一形式的导体层417-422，其包括第一导体层和第二导体层(第一导体层417a-422a和第二导体层417b-422b)。在栅绝缘膜416中，没有被第一导体层417-422覆盖的区域刻蚀大约20-50nm以便于形成较薄的区域。其次，不除去刻蚀剂掩膜进行第二刻蚀工艺(图10D)。这里，CF4、Cl2和O2用于选择性地刻蚀W膜。然后，用第二刻蚀工艺形成第二导体层428b-433b。另一方面，第一导体层417a-422a刻蚀得不多，形成处于第二形式的导体层428-433。
第一掺杂工艺在不除去抗蚀剂掩膜时实施，且加入给予半导体层n型的低密度杂质元素。根据离子掺杂法或离子注入法实施掺杂工艺。离子掺杂法在1×1013-5×1014/cm2的剂量和40-80keV的加速电压的条件下进行。本实施方案中，离子掺杂法在1.5×1013/cm2的剂量和60keV的加速电压的条件下进行。n型掺杂杂质元素可以是15族元素，典型地磷(P)或砷(As)。这里用磷(P)。该情形中，导体层428-433作为n型掺杂杂质元素的掩膜起作用。因而，杂质区域423-427以自对准的方式形成。在1×1018-1×1020/cm2密度范围内的n型掺杂杂质元素加入到杂质区423-427中。
当除去抗蚀剂掩膜时，形成新的掩膜434a-434c。然后，用比第一掺杂工艺中所用的加速电压高的加速电压实施第二掺杂工艺。离子掺杂法在1×1013-1×1015/cm2的剂量和60-120keV的加速电压的条件下进行。在掺杂工艺中，第二导体层428b-432b用作阻挡杂质元素的掩膜。实施掺杂以致于杂质元素能加入到第一导体层锥形部分底部的半导体层中。然后，用比第二掺杂工艺中更低加速电压实施第三掺杂工艺以得到图11A所示的状况。离子掺杂法在1×1015-1×1017/cm2的剂量和50-100keV的加速电压的条件下进行。通过第二掺杂工艺和第三掺杂工艺，1×1018-5×1019/cm3的密度范围内的n型掺杂杂质元素加入到低密度杂质区436、442和448中，其与第一导体层重叠。1×1019-5×1021/cm3的密度范围内的n型掺杂杂质元素加入到高密度杂质区435、441和447中。
用适当的加速电压，低密度杂质区和高密度杂质区能通过实施第二掺杂工艺和第三掺杂工艺一次形成。
其次，除去抗蚀剂掩膜后，形成新的抗蚀剂掩膜450a-450c以实施第四掺杂工艺。通过第四掺杂工艺，其中加入了掺杂有与所述一种导电类型相反的导电类型的杂质元素的杂质区453-456、459和460，在半导体层中，其是p沟道型TFT的有源层。第二导体层428a-432a用作阻挡杂质元素的掩膜，加入给出p型的杂质元素以便于以自对准的方式形成杂质区。本实施方案中，杂质区453-456、459和460用使用硼烷(B2H6)的离子掺杂法形成(图11B)。第四掺杂工艺过程中，形成n沟道TFT的半导体层被抗蚀剂掩膜450a-450c覆盖。通过第一到第三掺杂工艺，不同密度的磷加入到每个杂质区438和439中。实施掺杂工艺以致于p型掺杂杂质元素的密度能在两个区域中都是1×1019-5×1021原子/cm3。这样，当它们作为p沟道TFT的源区和漏区起作用时没有出现问题。
杂质区分别通过上述工艺形成在半导体层内。
其次，除去抗蚀剂掩膜450a-450c，第一夹层绝缘膜461形成于其上。第一夹层绝缘膜461可以是100-200nm厚含硅的绝缘膜，其用等离子体CVD法或溅射法形成。本实施方案中，150nm厚氮氧化硅膜用等离子体CVD法形成。第一夹层绝缘膜461不限于氮氧化硅膜，而可以是包含硅、处于单层或叠层垫形式的其它绝缘膜。
其次，如图11C所示，实施加热工艺以恢复半导体层的结晶性能，并激活加入到每一个半导体层的杂质元素。用使用退火炉的热退火法实施加热工艺。可以在氮气氛中用1ppm或更低、优选地0.1ppm或更低的氧密度在400-700℃，典型地500-500℃实施热退火方法。本实施方案中，通过在550℃热处理4小时以实施激活工艺。除了热退火方法，可以应用激光退火法或快速热退火法(RTA法)。当激光退火法用于诸如600×720mm的大尺寸衬底时，优选地使用本发明公开的激光照射设备。连续或脉冲振荡型固体激光器、气体激光器、或金属激光器优选地用作激光器。当使用连续激光振荡器时，其能量密度必须是0.01-100MW/cm2(优选地0.01-10MW/cm2)的量级。衬底相对于激光以0.5-2000cm/s量级的速度运动用于激光的照射。当使用准分子激光器时，脉冲频率是300Hz，激光能量密度是50-1000mJ/cm2(典型地50-700mJ/cm2)。线形光束的重叠百分比是50-98％。
此外，可以在第一夹层绝缘膜形成之前实施加热工艺。然而，当使用的线路材料对热敏感时，激活工艺优选地在形成夹层绝缘膜(诸如氮化硅膜的主要含硅的绝缘膜)之后实施，以保护如本实施方案的线路。
实施了加热工艺(在300-550℃热处理1-12小时)后，实施氢化。这个工艺用包含在第一夹层绝缘膜461中的氢终止半导体层中的悬挂键。半导体层无论第一夹层绝缘膜的存在与否都能被氢化。此外，氢化可以是等离子体氢化(用等离子体激发的氢)或在包含3-100％的氢的气氛中在300-450℃热处理1-12小时。
当激光退火法用于激活工艺时，诸如准分子激光和YAG激光的激光在氢化实施后理想地照射。
其次，用无机绝缘材料或有机绝缘材料形成的第二夹层绝缘膜462形成于第一夹层绝缘膜461上。本实施方案中，形成1.6μm厚的丙烯酸树脂膜，其粘度是10-1000cp，优选地40-200cp，其具有形成于表面上的凹陷和凸起。
本实施方案中，为了防止镜面反射，形成在表面上具有凸起和凹陷的第二夹层绝缘膜462。这样，在像素电极的表面上形成凸起和凹陷。为了通过在像素电极的表面上形成凹陷和凸起得到光分散的效应，可以在像素电极下形成凸起部分。该情形中，能用与用于形成TFT同样的掩膜形成凸起部分。这样，不增加步骤数目就能形成凸起部分。凸起部分可以在必要时在衬底上除了用于线路和TFT部分的像素区域内提供。因此，沿着形成于覆盖凸起部分的绝缘膜表面上的凸起和凹陷，凸起和凹陷能形成于像素电极的表面上。
此外，第二夹层绝缘膜462可以是具有平坦表面的膜。本情形中，像素电极形成之后，凸起和凹陷通过实施诸如众所周知的喷沙法和刻蚀法的附加工艺形成于表面上。优选地，通过防止镜面反射和分散反射的光，增加了白度。
电连接到杂质区的线路464-468分别形成在驱动电路506中。这些线路通过对叠加了50nm厚的Ti膜和500nm厚的合金膜(Al和Ti的合金膜)的膜形成图形来形成。不局限于两层结构，但可以是一层结构或包括3层或更多层的叠层片。线路材料不限于Al和Ti。例如，线路可以通过在TaN膜上形成Al或Cu，然后通过对其中形成有Ti膜的叠层膜形成图形来形成(图12)。
像素部分507中，形成像素电极470、栅线路469和连接电极468。源线路(层443a就443b的叠层)通过连接电极468与TFT像素电连接。栅线路469与TFT像素的栅电极电连接。像素电极470与TFT像素的漏区442电连接。而且，像素电极471与作为形成存储器电容的一个电极起作用的半导体层458电连接。理想地，具有极好反射性，诸如主要含Al或Ag的膜或叠层膜的材料用作像素电极471。
用这种方法，能在同样衬底上形成具有包括n沟道TFT501和p沟道TFT502和n沟道TFT503的CMOS电路的驱动电路506和具有TFT像素504和存储电容器505的像素部分507。这样，完成了有源矩阵衬底。
驱动电路506的n沟道TFT501有沟道形成区437，与第一导体层428a重叠的低密度杂质区436，其构造栅电极的一部分，(GOLD区)，以及作为源区或漏区起作用的高密度杂质区452。与n沟道TFT501一起形成CMOS电路的p型沟道TFT502，其用电极466连接，具有沟道形成区440、作为源区和漏区起作用的高密度杂质区454、以及n型掺杂杂质元素和p型掺杂杂质元素注入其中的杂质区453。n沟道TFT503具有沟道形成区443，与第一导体层430a重叠的低密度杂质区442，其构造了栅电极的一部分，(GOLD区)，作为源区或漏区起作用的高密度杂质区456，和n型掺杂杂质元素和p型掺杂杂质元素注入其中的杂质区455。
像素部分的TFT像素504有沟道形成区446、形成于栅电极外的低密度杂质区445(LDD区)、作为源区或漏区起作用的高密度杂质区458、和注入n型掺杂杂质元素及p型掺杂杂质元素注入其中的杂质区457。N型掺杂杂质元素和p型掺杂杂质元素加入到作为存储电容器505的一个电极起作用的半导体层中。存储电容器505用绝缘膜416作为电介质由电极(层432a和432b的叠层)和半导体层形成。本发明的像素结构如此安排以致于光能阻挡在像素电极间的空间，且像素电极的末端能不用黑色矩阵就与源线路重叠。
图13给出本实施方案生产的有源矩阵衬底的像素部分的俯视图。图10-13中同样参考编号用于相应的部分。图12中的虚线A-A’对应沿着图13的虚线A-A’得到的截面图。图12中的虚线B-B’对应沿着图13的虚线B-B’得到的截面图。
应该注意的是本实施方案能与实施方案1-5的任何一个自由地组合。实施方案7本实施方案在下面用图14说明由实施方案6中的有源矩阵衬底制造反射型液晶显示器的过程。虽然本实施方案中没有关于本发明的说明，但是本发明可以用于本实施方案，因为本实施方案使用实施方案6中形成的有源矩阵衬底。
首先，根据实施方案6得到图12的状态中的有源矩阵衬底后，定向膜567至少形成于图12的有源矩阵衬底的像素电极470上并受到研磨处理。顺便提及，本实施方案中，形成定向膜567之前，对诸如丙烯酸树脂膜的有机树脂膜形成图形以在所需的位置形成柱状间隔物572以用间隔物支撑衬底。同时，球状间隔物可以代替柱状间隔物分布在衬底的整个表面上。
然后，制备反面衬底569。然后，色彩层570、571和平面化膜573形成于反面衬底569上。通过将红色层570和兰色层571重叠在一起形成遮光部分。同时，遮光部分还可以通过部分地重叠红色层和绿色层形成。
本实施方案使用实施方案6所示的衬底。因此，在给出实施方案6的像素部分俯视图的图13中，至少在栅线路469和像素电极470间的空隙、栅线路469和连接电极468间的空隙和连接电极468和像素电极470间的空隙中需要遮光。本实施方案中，衬底通过如此安排色彩层以使具有色彩层叠层的遮光部分与将要被遮光的部分重叠而接合在一起。
用这种方式，像素间的间隙用具有色彩层叠层的遮光部分遮挡，无须形成诸如黑色掩膜的遮挡层，从而能减少工艺的数目。
然后，透明导体膜的相反电极576至少在像素部分的平面化膜573上形成。定向膜574形成于反面衬底的整个表面上并受到研磨处理。然后，由像素部分和驱动电路形成的有源矩阵衬底与反面衬底用密封组件568接合在一起。密封组件568混有装填物，从而装填物和柱状间隔物通过均匀的间隙将两个衬底接合在一起。之后，液晶材料575倒入衬底间，用密封剂(没有给出)完全地密封。液晶材料575可以是已知的液晶材料。用这种方式，完成了图14所示的反射型液晶显示器。如有必要，有源矩阵衬底或反面衬底分割成所需的形状。而且，偏振片(没有给出)只接合在反面衬底上。然后，用已知的技术接合FPC。
如上制造的液晶显示器使用半导体膜，其通过本发明的激光退火是均匀晶化的，并保证了足够的可靠性。液晶显示器可以用作各种电子设备的显示部分。
顺便提及，本实施方案可与实施方案1-6自由组合。实施方案8本实施方案说明用本发明制造的发光装置的实例。虽然本实施方案中没有关于本发明的说明，本发明可用于本实施方案，因为本实施方案使用实施方案6中的有源矩阵衬底。本技术说明中，发光装置通常指，具有形成于密封在衬底和覆盖组件的衬底上的发光元件的显示面板，和具有安装在显示面板上的IC的显示模块。顺便提及，发光元件有包括通过施加电场引起电致发光的有机化合物的层(发光层)、阳极和阴极。同时，有机化合物中的电致发光包括依靠从单重激发态回到基态的发光(荧光)和依靠从三重激发态回到基态的发光(磷光)，包括任何一种或这两种发光。
本技术说明中发光层中配备在阳极和阴极之间的所有层都是有机发光层。具体地，有机发光层包括发光层、空穴注入层、电子注入层、空穴输运层、电子输运层等。发光元件的基本结构是以该顺序堆积的阳极、发光层和阴极。基本结构能修改为以该顺序堆积的阳极、空穴注入层、发光层、和阴极的叠层，或以该顺序堆积的阳极、空穴注入层、发光层、电子输运层、阴极的叠层。
图15是本实施方案发光装置的截面图。图15中，配备在衬底700上的开关TFT603用图12的n沟道TFT503形成。接下来，关于结构的说明，参考n沟道TFT503的说明就能令人满意了。
顺便提及，虽然这个实例是两个沟道形成区形成的双栅结构，但是有可能用一个沟道区形成的单栅结构或用三个形成的三栅结构。
配备在衬底700上的驱动电路用图12的CMOS电路形成。接下来，关于结构的说明，参考n沟道TFT501和p沟道TFT502的说明就能令人满意了。顺便提及，虽然本实施方案是单栅结构，但是有可能用双栅结构或三栅结构。
同时，线路701、703作为CMOS电路的源线路，而线路702作为漏线路。同时，线路704作为源线路708和开关TFT的源区间电连接的线路，而线路705作为漏线路709和开关TFT的漏区间的电连接的线路。
顺便提及，电流控制TFT604用图12的p沟道TFT502形成。接下来，关于结构的说明，参考p沟道TFT502的说明就能令人满意了。顺便提及，虽然本实施方案是单栅结构，但是有可能用双栅结构或三栅结构。
同时，线路706是电流控制TFT的源线路(对应电流补给线)而线路707是要通过覆盖电流控制TFT的像素电极711电连接到像素电极711的电极。
同时，711是用透明导体膜形成的像素电极(发光元件的阳极)。如透明导体膜能用氧化铟和氧化锡的化合物一样，氧化铟和氧化锌的化合物、氧化锌、氧化锡或氧化铟、或其它氧化物可以如上用作加入了镓的透明导体膜。像素电极711在形成线路之前形成于平面夹层绝缘膜710上。本实施方案中，非常重要的是用树脂平面化膜710平整由于TFT的台阶。以后要形成的发光层，因为极薄，由于台阶的存在可能引起劣质的发光。因此，期望形成像素电极之前提供平面化，从而发光层能形成得尽可能平整。
形成像素电极711后，如图15所示形成围堤712。围堤712可以通过对100-400nm含硅的有机树脂膜或绝缘膜形成图形来形成。顺便提及，因为围堤712是绝缘膜，必须小心在淀积过程中元件的静电击穿。本实施方案中碳颗粒或金属颗粒加入到作为围堤712的材料的绝缘膜中，从而降低电阻率并抑制静电的出现。这种情形中，碳或金属颗粒的加入量可以调节到给出1×106-1×1012Ωm(优选地1×108-1×1010Ωm)的电阻率。
发光层713形成于像素电极711上。顺便提及，尽管图15只给出一个像素，本实施方案单独地形成分别对应R(红)、G(绿)和B(兰)颜色的发光层。同时，本实施方案中用淀积工艺形成低分子量有机电致发光材料。具体地，这是一种叠层结构，其中有作为空穴注入层以20nm的厚度提供的铜酞菁(phthalocyanine)(CuPc)和作为发光层以70nm的厚度配备在其上的tris-8-qyuinolinolato铝络合物(Alq3)。发光的颜色可以通过向Alq3中加入诸如喹吖(二)酮(quinacridone)、二萘嵌苯(perylene)或DCM1的荧光颜料控制。然而，前面的实例是有机电致发光材料用于发光层的实例，没有必要局限于此。令人满意的是通过自由地组合发光层、电荷输运层和电子注入层形成发光层(因而是发光和载流子运动的层)。例如，虽然本实施方案中给出其中低分子量有机电致发光材料用于发光层的实例，有可能用中等分子量有机电致发光材料或高分子量有机电致发光材料。本技术说明中，中等分子量有机电致发光材料作成有机发光材料，其没有升华，有20或更少10μm长的分子链。作为使用高分子有机发光材料的实例，叠层片能由用旋涂法给出20nm厚的聚噻吩(polythiophene)(PEDOT)膜作为空穴注入层、和其上100nm厚的对亚苯基亚乙烯基(paraphenylene-vinylene)(PPV)膜制成。发光波长可以用PPV的π共轭体系高分子(πconjugated system highmolecular of PPV)从红到兰选择。诸如碳化硅的无机材料能用作电子输运层和电子注入层。已知的材料能用于这些有机发光层和无机发光层。
其次，导体膜的阴极714配备在发光层713上。本实施方案中，铝和锂的合金膜用作导体膜。还可以用已知的MgAg膜(镁和银的合金膜)。可以用属于周期表1族或2族元素的导体膜或添加了这类元素的导体膜作为阴极材料。
发光元件715在形成到阴极714的时候完成。顺便提及，这里的发光元件指用像素电极(阳极)711、发光层713和阴极714形成的二极管。
以这种方式给出钝化膜716以完整地覆盖发光元件715是有效的。钝化膜716用包括碳膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜的绝缘膜形成，使用的是单层或组合叠层形式的绝缘膜。
这种情形中，优选的是用覆盖性很好的膜作为钝化膜。用碳膜，特别是DLC(类金刚石碳)膜是有效的。DLC膜，其能在室温至100℃或更低的温度范围淀积，能容易地淀积在整个耐热性低的发光层713上。同时，对氧具有高阻塞效果的DLC膜能抑制发光层713被氧化。接下来，预防的是在下面的密封工艺中发光层713氧化的问题。
而且，密封组件717配备在钝化膜716上以接合覆盖组件718。所用的密封组件717可以是抗紫外线树设置的树脂。在此配备具有效应或抗氧化效应的物质是有效的。同时，本实施方案中，覆盖组件718所用的是有碳膜(优选地类金刚石碳膜)形成于其两个表面上的玻璃衬底、石英衬底或塑料衬底(包括塑料膜)。
这样，完成了具有图15所示结构的发光装置。顺便提及，有效的是，不释放到空气中，继续实施工艺以用多室方案(或串联方案)的淀积设备形成围堤712后形成钝化膜716是有效的。此外，利用进一步的进展，有可能不释放到空气中继续实施到接合覆盖组件718的工艺。
用这种方式，n沟道TFT601、602、开关TFT(n沟道TFT)603和电流控制TFT(n沟道TFT)604形成于衬底700上。而且，如图15所说明的，通过提供通过绝缘膜与栅电极重叠的杂质区，有可能形成可抵抗由热载流子效应导致的劣化的n沟道TFT。接下来，能实现可靠的发光装置。
同时，本实施方案只给出像素部分和驱动电路的配置。然而，根据本实施方案的制造工艺，除了这些，有可能在同样的绝缘组件上形成诸如信号分配电路、D/A转换器、运算放大器、γ-校正电路等的逻辑电路。而且，能形成存储器或微处理器。
而且，说明的是用图16已经进行到保护发光元件的密封(封装)工艺的本实施方案的发光装置。顺便提及，图15中用的参考编号根据需要引用。
图16A是给出进行到发光元件密封的状态的俯视图，而图16B是在图16A的线C-C’上得到的截面图。用点画线标明的801是源驱动电路、806是像素部分、807是栅驱动电路。此外，901是覆盖组件，902是第一密封组件、903是第二密封组件。封装材料907配备在由第一密封组件902包围的内部。
顺便提及，904是一种线路，用以输送待输入到源驱动电路801和栅驱动电路807的信号，用以从作为外部输入端子的FPC(柔性印刷电路)905接收视频信号或时钟信号。顺便提及，尽管在此只给出FPC，FPC还可以与印刷线路板(PWB)附连。本说明中发光装置不仅包括发光装置主体，而且包括处于与FPC或PWB附连状态的这类装置。
其次，用图16B做出截面结构的说明。像素部分806和栅驱动器电路807形成于衬底700上。像素部分806由多个像素形成，每个像素包括电流控制TFT604和电连接到其漏上的像素电极711。同时，栅驱动器电路807用具有n沟道TFT601和p沟道TFT602的组合的CMOS电路形成(见图14)。
像素电极711作为发光元件的阳极。同时，围堤712形成于像素电极711的两端。在像素电极711上，形成发光元件的阴极714和发光层713。
阴极714还作为像素共同的线路，并通过连接线路904电连接到FPC905上。而且，包括在像素部分806和栅驱动电路807内的所有元件被阴极714和钝化膜567覆盖。
同时，覆盖组件用第一密封组件902接合。顺便提及，可以配备树脂膜间隔物以便于保证覆盖组件901和发光元件间的空间。封装材料907填充在第一密封组件902内部。顺便提及，第一密封组件902和封装材料907优选地使用环氧树脂。同时，第一密封组件902优选地是透水和氧到尽可能少的程度的材料。而且，封装材料907可以包含具有吸湿效应和抗氧化效应的物质。
覆盖发光元件的封装材料907还作为粘接剂以接合覆盖组件901。同时，本实施方案中，作为形成覆盖组件901的塑料衬底的材料，可以用FRP(玻璃纤维增强塑料)、PVF(聚氟乙烯)、Myler、聚酯或丙烯(acryl)。
同时，用封装材料907接合覆盖组件901后，提供第二密封组件903以便于覆盖封装材料907的侧表面(暴露的表面)。对于第二密封组件903可以用与第一密封组件902一样的材料。
用上述结构，通过封装在封装材料907中的发光元件，发光元件能完全地与外界隔离。有可能防止诸如水或氧的加速发光层的退化的物质从外界的侵入。这样，能得到可靠的发光装置。
如上制造的液晶显示器使用半导体膜，其通过施加本发明的激光退火均匀地晶化，并保证足够的可靠性。液晶显示器能用作各种电子设备的显示部分。
顺便提及，本实施方案能与实施方案1-6自由地组合。实施方案9各种电子设备(有源矩阵液晶显示器、有源矩阵型发光装置和有源矩阵型EC显示器)能用本发明形成。这就是说，本发明能用于将这些电光装置引入显示部分的各种电子设备。
作为这种电子设备，可以指出的有视频相机、数码相机、投影仪、头戴式显示器(护目镜式显示器)、汽车导航系统、汽车立体声、个人计算机、便携式信息终端(移动式计算机、便携式电话或电子图书)等。这些设备的实例示于图17A-17F、18A-18D和19A-19C。
图17A给出包括主体3001、图象输出部分3002、显示部分3003和键盘3004的个人计算机。本发明可用于显示部分3003。
图17B给出包括主体3101、显示部分3102、声音输入部分3103、操作开关3104、电池3105和图象接收部分3106的视频相机。本发明可用于显示部分3102。
图17C给出包括主体3201、相机部分3202、图象接收部分3203、操作开关3204和显示部分3205的可移动计算机。本发明可用于显示部分3205。
图17D给出包括主体3301、显示部分3302和臂部分3303的护目镜式显示器。本发明可用于显示部分3302。
图17E给出使用上面记录了节目的记录介质(以下称作记录介质)的播放器，其包括主体3401、显示部分3402、扬声器部分3403、记录介质3404和操作开关3405。该播放器用DVD(数字通用盘)或CD作为记录介质并能欣赏音乐、欣赏电影以及玩游戏或上互联网。本发明可用于显示部分3402。
图17F给出包括主机3501、显示部分3502、眼睛接触部分3503、操作开关3504和图象接收部分(没有图示)的数码相机。本发明可用于显示部分3502。
图18A给出包括投影设备3601和屏幕3602的前投式投影仪。本发明可用于形成投影设备3601的一部分的液晶模块3808。
图18B给出包括主机3701、投影设备3702、反射镜3703和屏幕3704的背投式投影仪。本发明能用于形成投影设备3702其它驱动电路的液晶显示器3808。
另外，图18C是给出图18A和图18B中投影设备3601和3702的结构实例的视图。投影设备3601或3702由光源光学系统3801、反射镜3802及3804至3806、分色镜3803、棱镜3807、液晶显示设备3808、相位差片3809和投影光学系统3810组成。投影光学系统3810由包括投影透镜的光学系统组成。尽管这个实施方案给出三片型的例子，该实施方案不特别局限于此，而可以是，例如，单片型。另外，实施这项方案的人可以适当地在图18C中的箭头标识给出的光路中配备诸如光学透镜、具有偏振功能的膜、用于调节相位差的膜或IR膜的光学系统。
另外，图18D是给出图18C中光源光学系统3801的结构实例的视图。根据这个实施方案，光源光学系统的组成包括反射器3811、光源3812、透镜阵列3813和3814，偏振转换元件3815和聚光透镜3816。另外，图18D所示的光源光学系统只是一个实例且这个实例不特别地局限于此。例如，实施这项方案的人可以适当地在光源光学系统中配备诸如光学透镜、具有偏振功能的膜、用于调节相位差的膜或IR膜。然而，根据图18所示的投影仪，给出了使用透射型电光装置的情形，而应用反射型电光装置或发光装置的实例没有说明。
图19A给出包括主体3901、声音输出部分3902、声音输入部分3903、显示部分3904、操作开关3905、和天线3906的便携式电话。本发明可用于显示部分3904。
图19B给出包括主体4001、显示部分4002和4003、记录介质4004、操作开关4005和天线4006的便携式图书(电子图书)。本发明可用于显示部分4002和4003。
图19C给出包括主体4101、支撑基座4102和显示部分4103的显示器。本发明可用于显示部分4103。根据本发明的显示器在大屏幕形成的情形中特别地有优势，在具有10英寸或更长(特别地，30英寸或更长)对角长度的显示器中有优势。如已经说明的那样，应用本发明的范围极其广泛，适用于所有领域的电子设备。本发明的电子设备可通过与实施方案1-7或实施方案自由组合来实现。
根据本发明，不仅当用高输出激光振荡器形成更长的线形光束时实现具有短光路长度的光学系统变得可能，而且得到具有小占地面积的激光照射设备变得可能。
尤其是，根据本发明，能让具有超过300mm长度的长线形光束的光路长度明显地变短。特别地，对于其中线形光束的长度在1m量级的情形，用常规方法形成线形光束时的光路长度变成10m的量级，占地面积变得非常大。然而，应用本发明，光路长度能保持到只有一半，5m。当然，还有可能缩短形成常规线形光束的光学系统的常规光路长度，或比常规光学系统的常规线形光束更短。特别地，本发明优选地用于对半导体膜退火的工艺。半导体装置生产线通常安装在每单位面积有非常高成本的洁净间，因而占地面积的减少对减少成本有巨大的影响。
权利要求
1.一种激光照射台，包括使在单方向扩展的光束的照射表面成为在平行于该单个方向的方向上具有曲率的形状。
2.根据权利要求1的激光照射台，其中在相对于光束前进方向的相反方向提供曲率。
3.一种激光照射光学系统，包括第一装置，用于在一个方向扩展光束；以及第二装置，用于建立在所述一个方向扩展的光束的照射表面；其中，第二装置给所述照射表面一种在平行于所述一个方向的方向上具有曲率的形状。
4.一种激光照射光学系统，包括第一装置，用于在第一方向扩展光束；第二装置，用于在与第一方向正交的第二方向会聚来自所述光束的光；以及第三装置，用于建立在第一方向扩展和在第二方向聚集的光束的照射表面；其中，第三装置给照射表面一种在平行于第一方向的方向具有曲率的形状。
5.根据权利要求4的激光照射光学系统，其中第一装置使光束能量分布在第一方向上均匀。
6.根据权利要求4的激光照射光学系统，其中第二装置使光束能量分布在第二方向上均匀。
7.根据权利要求3的激光照射光学系统，其中第一装置包含柱面透镜阵列或柱面透镜。
8.根据权利要求4的激光照射光学系统，其中第一装置包含柱面透镜阵列或柱面透镜。
9.根据权利要求4的激光照射光学系统，其中第二装置包含柱面透镜阵列或柱面透镜。
10.根据权利要求3的激光照射光学系统，其中在相对于光束前进方向相反的方向提供曲率。
11.根据权利要求4的激光照射光学系统，其中在相对于光束前进方向相反的方向提供曲率。
12.一种激光照射设备，所述设备包括激光振荡器；第一装置，用于在第一方向扩展发自激光振荡器的激光束；第二装置，用于在与第一方向正交的第二方向会聚激光束；以及第三装置，用于建立激光束照射表面并在第二方向相对于激光束移动照射表面；其中，第三装置给照射表面一种在平行于第一方向的方向上具有曲率的形状。
13.根据权利要求12的激光照射装置，其中第一装置使激光束的能量分布在第一方向上均匀。
14.根据权利要求12的激光照射装置，其中第二装置使激光束的能量分布在第二方向均匀。
15.根据权利要求12的激光照射装置，其中第一装置包含柱面透镜阵列或柱面透镜。
16.根据权利要求12的激光照射装置，其中第二装置包含柱面透镜阵列或柱面透镜。
17.根据权利要求12的激光照射装置，其中激光振荡器是准分子激光器、YAG激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、或玻璃激光器。
18.根据权利要求12的激光照射装置，其中在相对于激光束前进方向相反的方向提供曲率。
19.一种激光照射方法，包括在第一方向扩展发自激光振荡器的激光束；在与第一方向正交的第二方向会聚激光束；以及对照射表面照射激光束，同时相对于照射表面在第二方向移动；其中照射表面形成为在平行于第一方向的方向具有曲率的形状。
20.根据权利要求19的激光照射方法，在扩展激光束的同时使激光束的能量分布在第一方向上均匀。
21.根据权利要求19的激光照射方法，在会聚激光束的同时使激光束的能量分布在第二方向上均匀。
22.根据权利要求19的激光照射方法，其中激光振荡器是准分子激光器、YAG激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、或玻璃激光器。
23.根据权利要求19的激光照射方法，其中在关于激光束前进方向相反的方向提供曲率。
24.一种制造半导体装置的方法，包括在第一方向扩展发自激光振荡器的激光束；在与第一方向正交的第二方向会聚激光束；以及通过将激光束照射到半导体膜上实施对半导体膜的退火，同时相对于半导体膜在第二方向移动；其中半导体膜形成为在平行于第一方向的方向具有曲率的形状。
25.根据权利要求24制造半导体装置的方法，其中在扩展激光束的同时使激光束的能量分布在第一方向均匀。
26.根据权利要求24制造半导体装置的方法，其中在会聚激光束的同时使激光束的能量分布在第二方向均匀。
27.根据权利要求24制造半导体装置的方法，其中激光振荡器是准分子激光器、YAG激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、或玻璃激光器。
28.根据权利要求24制造半导体装置的方法，其中在相对于激光束前进方向相反的方向提供曲率。
29.根据权利要求24制造半导体装置的方法，其中半导体装置是选自一个组的装置，所述组包括个人计算机、视频相机、可移动计算机、护目镜型显示器、DVD播放器、CD播放器、前投式投影仪、背投式投影仪、便携式电话和便携式图书。
全文摘要
当激光振荡器的输出变得更高，发展用于半导体膜激光退火工艺的更长的线形光束变成必要的。然而，如果线形光束的长度是300－1000mm或更长，那么用于形成线形光束的光学系统的光路长度变得非常长，从而增加了其占地面积尺寸。本发明缩短了光路长度。为了使光学系统的光路长度尽可能地短，并只增加线形光束的长度，可以在线形光束纵向上给半导体膜曲率。
文档编号H01L29/786GK1392435SQ0212329
公开日2003年1月22日 申请日期2002年6月14日 优先权日2001年6月15日
发明者田中幸一郎 申请人:株式会社半导体能源研究所