레이저 조사장치, 레이저 조사방법 및 반도체장치의제조방법 document_id A220517003398

본 발명은 반도체막의 결정화에 사용된 레이저 조사장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그 레이저 조사장치를 사용한 레이저 조사방법 및 반도체장치의 제조방법에 관한 것이다. 다결정 반도체막을 사용한 박막트랜지스터(이후, 이러한 박막트랜지스터를 다결정 TFT라 함)은, 비정질 반도체막을 사용하여 형성된 TFT와 비교하여 이동도가 2자릿수 이상 높으므로, 반도체 표시장치의 화소부와 그 주변의 구동회로를 동일 기판 위에 일체로 형성할 수 있다고 하는 이점을 가지고 있다. 다결정 반도체막은, 레이저 어닐링법을 사용함으로써 저렴한 유리 기판 위에 형성할 수 있다. 레이저는 그 발진 방법에 따라 펄스 발진과 연속발진(CW: continuous wave)의 2종류로 대별된다. 엑시머 레이저로 대표되는 펄스 발진의 레이저는, CW 레이저와 비교하여, 단위시간당 출력전력이 3～6자리수 정도 높다. 따라서, 빔 스폿(피처리물의 표면에 있어서 실제로 레이저광이 조사되는 조사 영역)을 수 cm 모서리의 직사각형이나, 길이 100mm이상의 선형이 되도록 광학계로 성형하고, 반도체막에의 레이저 조사를 효율적으로 행한다. 즉, 펄스발진 레이저는, 처리율을 높일 수 있는 이점이 있다. 이 때문에, 반도체막의 결정화에는, 펄스발진의 레이저를 사용하는 것이 주류가 되고 있다. 이때, 여기서의 선형이란, 엄밀한 의미에서 선을 뜻하고 있는 것이 아니고, 종횡비가 큰 직사각형(또는 긴 타원형)을 의미한다. 예를 들면, 종횡비가 2이상(바람직하게는 10～10000)의 것을 선형이라고 부르지만, 선형이 직사각형에 포함된다. 이와 같이 펄스발진의 레이저광을 이용하여 결정화된 반도체막은, 그 위치와 크기가 랜덤한 복수의 결정립의 집합으로 형성되어 있다. 결정립내와 비교하여, 결정립의 계면(결정립계)은 비정질구조나 결정 결함 등에 기인하는 재결합중심이나 포획중심이 무수하게 존재하고 있다. 이 포획중심에 캐리어가 트랩되면, 결정립계의 포텐셜이 상승하고, 캐리어에 대하여 장벽이 되기 때문에, 캐리어의 수송 특성이 저하한다고 하는 문제가 있다. 상기 문제 때문에, CW 레이저를 사용한 반도체막의 결정화에 관한 기술이, 최근 주목받고 있다. CW 레이저의 경우, 종래의 펄스 발진의 레이저와는 달리, 일방향으로 주사시키면서 반도체막에 레이저광을 조사하고, 결정을 주사 방향을 향해서 연속적으로 성장시켜, 해당 주사 방향을 따라서 길게 연장된 단결정으로 이루어진 결정립의 집합을 형성할 수 있다. 상기 기술을 사용함으로써 적어도 TFT의 채널 방향에 교차하는 결정립계가 거의 존재하지 않는, 반도체막을 형성할 수 있다고 생각된다.