结晶半导体的制造方法及激光退火装置制造方法及图纸

在利用脉冲激光的照射来使硅薄膜进行晶化时，实现均匀的晶化。制造装置包括：激光振荡器，该激光振荡器输出脉冲激光；光学系统，该光学系统将所述脉冲激光导向非晶半导体；以及移动装置，该移动装置使所述非晶半导体进行相对移动以将所述脉冲激光对所述非晶半导体进行扫描并照射，所述激光振荡器中，所输出的脉冲激光因强度随时间变化而在1个脉冲中具有多个波峰群，该波峰群中具有最大高度的第一波峰群和其后出现的第二波峰群在波峰强度值上满足（第二波峰群）/（第一波峰群）≤0.35的关系，将所述脉冲激光照射到非晶半导体，获得具有均匀特性的结晶半导体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及结晶半导体的制造方法及激光退火装置，该结晶半导体的制造方法及激光退火装置适用于制造在液晶显示器、有机EL显示器的像素开关、驱动电路中使用的薄膜晶体管的多晶或单晶半导体膜。
技术介绍
在液晶显示器、有机EL(电致发光Electro-Luminescence)显 示器的像素开关、驱动电路中使用的薄膜晶体管中，作为低温工艺制造方法的一个环节，进行使用激光的激光退火。该方法中，对在基板上成膜的非单晶半导体膜照射激光来进行局部加热熔融，此后，在其冷却过程中，将半导体薄膜进行晶化以形成多晶或单晶。晶化后的半导体薄膜的载流子迁移率增高，因此，可使得薄膜晶体管具有高性能。在照射上述激光时，需要在半导体薄膜中进行均匀处理，一般进行使激光输出恒定的控制，从而使所照射的激光具有稳定的照射能量，在脉冲激光中，进行使脉冲能量恒定的控制。然而，在上述脉冲激光中较多采用的受激准分子气体激光器通过放电方式来振荡出激光。高输出的受激准分子气体激光器中，利用高电压进行I次的放电后，因残留电压而产生多次放电，其结果是产生具有多个波峰的激光。此时，第二波峰以后的波峰的特性可能与第一波峰的特性不相同。因此，提出一种脉冲激光振荡装置，在该装置中，求出脉冲激光的脉冲波形中的多个极大值彼此之间的比，使该比收敛至规定范围以内并使晶化硅的特性保持为一定(参照专利文献I)。在该脉冲激光振荡装置中，上述脉冲激光束的时间变化波形包含2个以上的波峰群，将其中的第二波峰群的脉冲激光束的峰值设定为相对于最初的波峰群的脉冲激光束群在O. 37到O. 47的范围内。现有技术文献专利文献专利文献I :日本专利特开2001-338892号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题如上所述，在上述专利文献I示出的装置中，通过使峰值比在稳定的范围内，能将晶化硅的特性保持为一定。但是，存在以下问题即，即便稳定在这种范围内的峰值比，在硅薄膜面内硅薄膜的晶化及活性化也未必均匀。本专利技术者对上述峰值比进行了进一步验证的结果，发现相比于峰值比的稳定化、峰值比之值自身对晶化特性的均匀化有更大贡献，从而完成了本专利技术。解决技术问题所采用的技术方案S卩，本专利技术的结晶半导体的制造方法的特征在于，在将脉冲激光照射到非晶半导体以使所述非晶半导体进行晶化时，所述脉冲激光因强度随时间变化而在I个脉冲中具有多个波峰群，在对所述非晶半导体进行照射时，该波峰群中具有最大高度的第一波峰群和其后出现的第二波峰群在波峰强度值上满足(第二波峰群)/ (第一波峰群X O. 35的关系。此外，本专利技术的激光退火装置的特征在于，包括激光振荡器，该激光振荡器输出脉冲激光；光学系统，该光学系统将所述脉冲激光导向非晶半导体；以及移动装置，该移动装置使所述非晶半导体进行相对移动以将所述脉冲激光对所述非晶半导体进行扫描并照射，所述激光振荡器中，所输出的脉冲激光因强度随时间变化而在I个脉冲中具有多个波峰群，该波峰群中具有最大高度的第一波峰群和其后出现的第二波峰群在波峰强度值上满足(第二波峰群)/ (第一波峰群)(O. 35的关系。本专利技术中，上述波峰强度比满足上述关系，从而照射该脉冲激光的非晶半导体被晶化时，能获得均匀的晶化特性。若该比超过O. 35，则晶化半导体的特性产生偏差。 在I个波峰群中，可以具有多个波峰，能以波峰群中的最大高度来表示该波峰群中的波峰强度。在常规受激准分子激光中，最初出现高度相对较大的第一波峰群，此后，经过强度大大降低的极小值(最大高度的数分之I左右)之后，出现高度相对较小的第二波峰群，大体上具有2个波峰群。另外，作为本专利技术，I个脉冲中也可出现3个以上的波峰群。此外，I个脉冲可以是由I个激光振荡器输出的脉冲，也可以是将由2个以上的激光振荡器所输出的脉冲重合后的成为I个脉冲的脉冲。从激光振荡器输出时，该脉冲激光需要满足上述波峰强度比。在I个脉冲中因强度随时间变化而具有多个波峰群的情况下，通常，无法对各波峰群的高度分别进行调整。因此，从激光振荡器输出时，至少要满足上述波峰强度比。此外，脉冲激光有时会因通过光学系统等而导致激光波形发生变化，使脉冲激光的最大高度降低。在该情况下，由于第一波峰群的强度降低，因此，存在上述波峰强度比增大的趋势。因而，在上述波峰强度比在光路中发生变化的情况下，使从激光振荡器输出的脉冲激光的上述比在O. 35以下，成为考虑了上述变化的值(更小的值)，以使照射到非晶半导体时的脉冲激光的波峰强度比满足上述条件。脉冲激光的输出在脉冲能量上优选为700mJ以上，进一步优选为850mJ。若脉冲能量的输出较小，则上述波峰强度比有减小的趋势，但若脉冲能量较低，则配置在光路中以对激光的透射率进行调整的衰减器的调整范围变得较小。在本专利技术中，作为非晶半导体的形成在基板上的非晶硅薄膜成为优选对象。基板通常使用玻璃基板，但作为本专利技术，对基板的材质没有特别限定，可使用其它材质。非晶硅薄膜通常形成为40 IOOnm的厚度，但作为本专利技术，对其厚度没有特别限定。此外，作为脉冲激光，作为优选可举出波长为308nm的受激准分子激光。但是，作为本专利技术，脉冲激光的种类不限于此。专利技术的效果如上所述，根据本专利技术，在将脉冲激光照射到非晶半导体以使所述非晶半导体进行晶化时，所述脉冲激光因强度随时间变化而在I个脉冲中具有多个波峰群，在对所述非晶半导体进行照射时，该波峰群中具有最大高度的第一波峰群和其后出现的第二波峰群在波峰强度值上满足(第二波峰群)/ (第一波峰群)(O. 35的关系，因此，具有获得均匀的结晶半导体的效果。附图说明图I是表示本专利技术一实施方式的激光退火装置的示意图。图2是表示同一实施方式的激光退火装置的实施例中的脉冲激光的脉冲波形的图。图3是表示同一实施方式的激光退火装置的实施例中的各能量密度下的SEM照片的图。图4是表示同一实施方式的激光退火装置的实施例中的照射不均匀的多晶硅薄膜的示意图。具体实施方式 下面，基于图I对本专利技术的一实施方式进行说明。在本实施方式的结晶膜的制造方法中，设以用于平板显示器TFT器件的基板8为对象，在该基板8上形成有非晶硅薄膜8a作为非晶膜。非晶硅薄膜8a由常规方法形成于基板8的上层，并进行脱氢处理。但是，作为本专利技术，成为对象的基板及形成于该基板上的非晶膜的类别不限于此。图I是表示用于本专利技术的一实施方式的结晶膜的制造方法的受激准分子激光退火处理装置I的图，该受激准分子激光退火处理装置I相当于本专利技术的激光退火装置。在受激准分子激光退火处理装置I中，输出具有308nm的波长、脉冲频率为I 600Hz、脉宽(FWHM :半峰全宽)为20 50ns的脉冲激光的受激准分子激光振荡器2设置于除振台6上，在该受激准分子激光振荡器2中包括生成脉冲信号的控制电路2a。此外，如图2所示，从受激准分子激光振荡器2输出的脉冲激光在I个脉冲中随时间变化而具有2个波峰群A、B，第二波峰群B的波峰强度b相对于具有最大高度的第一波峰群A的波峰强度a满足以下条件S卩，b/a*0.35以下。由于无法仅使第二波峰以后的波峰同第一波峰另外成形，且无法控制第二波峰以后的波峰，因此，需要输出使第二波峰以后的波峰的强度下降的脉冲激光。通过激光振荡电路的设计、激光振荡器的能量设定或受激准分子气体激光的气体混合比等来进行该脉冲激光波形的设定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑石焕，次田纯一，町田政志，
申请(专利权)人：株式会社日本制钢所，
类型：
国别省市：