JP2008270540A - 半導体装置の製造方法および表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の照射光学系を用いてエネルギービームを照射するアニール工程において、前記エネルギービームの照射領域を、各照射光学系が単独でビーム照射する単一ビーム照射領域11A,11Bと、隣り合う二つの照射光学系の両方がビーム照射する境界領域12ABとに分け、前記境界領域12ABを、一方の照射光学系によるビーム照射部分である第一照射部PAと、他方の照射光学系によるビーム照射部分である第二照射部PBとに分け、前記第一照射部PAによりビーム照射される薄膜トランジスタ形成領域と、前記第二照射部PBによりビーム照射される薄膜トランジスタ形成領域とが、前記境界領域12AB上における二次元方向のそれぞれで混在させるようにする。
【選択図】図8
Description
先ず、はじめに、表示装置の概略構成について、有機EL表示装置を例に挙げて説明する。
図例の表示装置は、例えばTFTにより駆動されるアクティブまたはパッシブ型の極薄型有機EL表示装置として用いられるものであり、駆動パネル210と封止パネル220とが対向配置され、これらが熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂からなる接着層230を間にして貼り合わされて構成されている。
TFT241は、有機EL素子250R,250G,250Bの各々に対応する能動素子である。TFT241のゲート電極(図示せず)は、図示しない走査回路に接続され、ソースおよびドレイン(いずれも図示せず)は、例えば酸化シリコン、窒化シリコン、PSG(Phospho-Silicate Glass)等からなる層間絶縁膜を介して設けられた信号線としての配線(いずれも図示せず)に接続されている。なお、TFT241の構成は、特に限定されず、例えば、ボトムゲート型でもトップゲート型でもよい。
被覆層260は、例えば、厚みが0.2μm〜50μm程度であり、ポリイミド、ポリアミド、アクリル、BCB(ベンゾシクロブテン)、ポリイミドアミド等の有機感光性材料により構成されている。
第1電極251は、反射層としての機能も兼ねており、例えば、白金(Pt)、金(Au)、クロム(Cr)、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、タングステン(W)等の金属または合金により構成されている。なお、第1電極251は、被覆層260に設けられたコンタクトホール(図示せず)を介してTFT241に接続されている。
有機層252は、有機EL素子の発光色によって構成が異なっている。有機EL素子250R,250Bは、正孔輸送層、発光層および電子輸送層が第1電極251の側からこの順に積層された構造を有しており、有機発光素子250Gは、正孔輸送層および発光層が第1電極251の側からこの順に積層された構造を有している。正孔輸送層は発光層への正孔注入効率を高めるためのものであり、発光層は電流の注入により光を発生するものであり、電子輸送層は発光層への電子注入効率を高めるためのものである。有機EL素子250Rについては、正孔輸送層の構成材料として例えばビス[(N−ナフチル)−N−フェニル]ベンジジン(α−NPD)が挙げられ、発光層の構成材料として例えば2,5−ビス[4−[N−(4−メトキシフェニル)―N−フェニルアミノ]]スチリルベンゼン―1,4−ジカーボニトリル(BSB)が挙げられ、電子輸送層の構成材料として例えば8−キノリノールアルミニウム錯体(Alq3)が挙げられる。また、有機EL素子250Bについては、正孔輸送層の構成材料として例えばα−NPDが挙げられ、発光層の構成材料として例えば4,4−ビス(2,2−ジフェニルビニン)ビフェニル(DPVBi)が挙げられ、電子輸送層の構成材料として例えばAlq3が挙げられる。また、有機発光素子250Gについては、正孔輸送層の構成材料として例えばα−NPDが挙げられ、発光層の構成材料として例えばAlq3にクマリン6(C6;Coumarin6)を1体積%混合したものが挙げられる。
第2電極253は、半透過性電極により構成されており、発光層で発生した光は第2電極253の側から取り出されるようになっている。第2電極253は、例えば、Ag、Al、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ナトリウム(Na)等の金属または合金により構成されている。
つまり、有機EL表示装置では、マトリクス状に二次元パターン配置された各有機EL素子250R,250G,250Bで発生した光を外部に取り出すことによって、有機EL素子250R,250G,250Bのそれぞれが一つの画素として機能することになり、これによって画像の表示出力を行うようになっている。
ところで、有機EL表示装置では、上述したように、画像の表示出力を行うために、赤色(R)、緑(G)、青(B)の各色に対応した有機EL素子250R,250G,250Bがマトリクス状に二次元パターン配置されており、さらに各有機EL素子250R,250G,250Bの能動素子としてTFT241が設けられている。したがって、駆動用基板240上においては、各有機EL素子250R,250G,250Bの配置に対応するように、TFT241もマトリクス状に二次元パターン配置されていることになる。つまり、各色の有機EL素子250R,250G,250Bのいずれかが配される一つの画素領域(=素子形成領域)あたりに、一つのTFT241が配されるのである。
図例のように、駆動用基板240上、さらに詳しくは基板10に形成された半導体膜20上では、一つの画素領域に相当する素子形成領域400内に、TFT形成領域401が存在している。TFT形成領域401は、TFT241が形成される領域である。
ただし、一つの素子形成領域400内には、TFT形成領域401の他に、容量形成領域402も存在している。容量形成領域402は、有機EL素子250R,250G,250Bの駆動のために必要となる容量(ただし不図示)等の回路構成部品が形成される領域である。なお、この容量形成領域402に形成される容量をはじめとした回路構成部品については、公知技術を用いて構成すればよいため、ここではその詳細な説明を省略する。
次に、以上のような構成の有機EL表示装置の製造手順を説明する。有機EL表示装置は、例えば、以下に述べる手順で製造することが考えられる。
先ず、基板10上に成膜された半導体膜20を利用して、TFT241を形成するとともに、当該TFT241に電気的に接続する配線等を形成することにより、駆動用基板240を構成する。
次いで、例えばスピンコート法により、例えば上述した材料を塗布、露光、現像することにより、上述した厚みの被覆層260を形成する。
続いて、被覆層260の上に、例えばスパッタリング法により、上述した材料よりなる第1電極251を成膜し、例えばリソグラフィ技術を用いて選択的にエッチングし、所定の形状にパターニングする。その後、例えば蒸着法により、上述した材料よりなる有機層252および第2電極253を順次成膜し、有機EL素子250R,250G,250Bを形成する。これにより、駆動パネル210が構成される。
その後、有機EL素子250R,250G,250Bを上述した材料よりなる保護膜270で覆い、さらに保護膜270の上に接着層230を形成する。そして、必要に応じてカラーフィルタが設けられた封止パネル220を用意し、駆動パネル210と封止パネル220とを接着層230を間にして貼り合わせる。
以上の手順により、図1に示した有機EL表示装置が完成する。
ここで、有機EL表示装置の製造手順のうち、駆動用基板240の製造手順について、さらに詳しく説明する。以下に説明する駆動用基板240の製造手順は、本発明に係る半導体装置の製造方法の一具体例に相当するものである。
図例のように、駆動用基板240の製造手順は、基板10に半導体膜20を形成する成膜工程(ステップ101、以下ステップを「S」と略す)と、半導体膜20にエネルギービームとして例えばレーザビームを照射して当該半導体膜20を改質するアニール工程(S102)と、を含んでいる。
図例のように、成膜工程では、ガラス等の絶縁材料からなる矩形状(例えば、長方形状)の基板10上に、厚みが50nmであり、非晶質または比較的粒径の小さい多結晶のシリコン(Si)からなる半導体膜20を形成する。半導体膜20の平面形状は特に限定されないが、例えば表示装置用の駆動用基板240の場合、基板10の中央部に形成された画素部形成予定領域20Aと、その周囲に帯状に形成された駆動回路、静電破壊保護回路、引き出し配線および引き出しパッド部形成予定領域20Bとを含んでいるものとする。
図5は、アニール工程に用いるレーザアニール装置の一例を表す説明図である。図例のレーザアニール装置は、複数、例えば三つの照射光学系110A,110B,110Cを有しており、これらの照射光学系110A〜110CからのレーザビームLBを基板10上の半導体膜20の異なる三箇所に同時に照射することができるようになっている。照射光学系110A〜110Cは、各々、例えば、レーザビームLBを発生するレーザ発生源111と、このレーザ発生源111からのレーザビームLBの進行方向を基板10に向けて変更させるミラー112と、を有して構成されている。
図6は、図5のレーザアニール装置によるレーザビームの走査パターンの一例を表す平面図である。図例のように、各照射光学系110A〜110CからのレーザビームLBは、アニール幅(レーザビームLBのスポット最大径)d、ピッチpの多数の密接した平行線パターンPで、通常は基板10の長辺に平行な方向に走査しながら照射される。なお、平行線パターンPのピッチpは画素ピッチに合わせることが望ましく、またアニール幅dはp/2以下になっているものとする。
しかも、各単一領域11A,11B,11Cの間には、各照射光学系110A〜110Cのいずれか二つによってビーム照射が行われる境界領域12AB,12BCが配されているため、各照射光学系110A〜110CによるレーザビームLBの強度ばらつきがあっても、その強度ばらつきによる結晶粒径の差から生じる表示輝度の差の視認性を緩和することができる。
例えば、境界領域12ABに着目すると、当該境界領域12ABには二つの照射光学系110A,110Bを用いてレーザビームLBを照射するが、その照射の際に、当該境界領域12ABを、一方の照射光学系110Aによるビーム照射部分である第一照射部と、他方の照射光学系110Bによるビーム照射部分である第二照射部とに分ける。そして、第一照射部によりビーム照射される半導体膜20のTFT形成領域401と、第二照射部によりビーム照射される半導体膜20のTFT形成領域401とが、境界領域12AB上における二次元方向のそれぞれで混在する箇所を有するように、TFT形成領域401との位置関係を考慮しつつ第一照射部および第二照射部をパターン配置する。
このことは、境界領域12BCについても、全く同様である。
ここで、第一照射部および第二照射部のパターン配置(パターン分け)について、単一領域11A,11Bの間に挟まれる境界領域12ABを例に挙げて、具体的に説明する。
第一照射部PAと第二照射部PBとを市松パターン状に混在させた場合には、図例のように、境界領域12ABに照射されるレーザビームLBの平均強度は、単一領域11A,11Bそれぞれにおける強度の中間程度に近似される。このことは、単一領域11A,11BのレーザビームLBの強度差が、境界領域12ABにより半分程度に緩和されることを意味する。つまり、境界領域12ABによる単一領域11A,11Bの間の強度差の緩和を通じて、単一領域11A,11Bと境界領域12ABとのそれぞれの間の境界が視認し難くなる。したがって、上述したパターン分けを経て得られた半導体膜20にTFT241を形成し駆動用基板240を構成すれば、輝度差に起因する表示むらの発生を抑えて高い表示品質を実現する有機EL表示装置を製造することができる。
次に、第一照射部および第二照射部のパターン配置(パターン分け)の第二具体例を説明する。ここでも、境界領域12ABを例に挙げて具体的な説明を行う。
第一照射部PAと第二照射部PBとをグラデーション状に混在させた場合には、図例のように、境界領域12ABに照射されるレーザビームLBの強度は、単一領域11A,11Bそれぞれにおける強度を結ぶ曲線によって近似される。このことは、単一領域11A,11BのレーザビームLBの強度が、境界領域12ABにおいて徐々に遷移して、それぞれの連続性が維持されることを意味する。つまり、境界領域12ABによる単一領域11A,11Bの間の強度の連続性を維持したまま、その強度差が二次元的に緩和されることになり、その結果、単一領域11A,11Bと境界領域12ABとのそれぞれの間の境界が視認し難くなる。したがって、上述したグラデーション状のパターン分けを経て得られた半導体膜20にTFT241を形成し駆動用基板240を構成すれば、市松パターン状の場合よりもさらに輝度差に起因する表示むらの発生を抑えることができ、より一層高い表示品質を実現する有機EL表示装置を製造することができる。
また、グラデーション状のパターン分けを行う場合においても、強度差ΔIに応じた境界領域12ABの幅D12の設定や、R,G,Bの各色の繰り返し構造を一つの単位として扱うこと等については、上述した第一具体例の場合と全く同様である。
次に、第一照射部および第二照射部のパターン配置(パターン分け)の第三具体例を説明する。ここでも、境界領域12ABを例に挙げて具体的な説明を行う。
また、ここでは、各素子形成領域400をTFT形成領域401と容量形成領域402と分けて説明したが、画素回路内において特性がばらついて構わないTFTが存在する場合に、そのTFTについては、容量形成領域402に配置しても構わない。
さらに、ここでは、素子形成領域400の一方の側に寄ってTFT形成領域401が配置された単位と、他方の側に寄ってTFT形成領域401が配置された単位とが、ビームスキャン方向の軸に対して線対称である場合を例に挙げたが、必ずしもその必要はない。さらに詳しくは、TFTのチャネル部のみは線対称配置であることが望ましいが、エネルギービーム照射幅の中にTFTのチャネル部が含まれていれば、その他の素子およびパターンは、線対称配置である必要はない。
例えば、上記実施の形態では、照射光学系110A〜110Cと単一領域11A〜11Cとが同数である場合について説明したが、これらは必ずしも同数である必要はない。ただし、これらが同数でない場合にも、一つの境界領域を間にして隣り合う二つの単一領域には、互いに異なる照射光学系からのレーザビームを照射するようにすることが望ましい。
また、上記実施の形態では、素子形成領域400をTFT形成領域401と容量形成領域402とに二分割した例を挙げたが、特性均一性が要求される少なくとも画素内1つのTFT形成領域が画素内上下に分割されていれば、それ以外の素子はどのような配置でも構わない。
また、本発明は、アニール工程において、電子ビーム,赤外線または各種ランプなど、レーザビーム以外の他のエネルギービームを用いる場合にも適用可能である。
Claims (6)
- 薄膜トランジスタ形成領域を含む素子形成領域が二次元パターン配置される半導体膜に対し複数の照射光学系を用いてエネルギービームを照射するアニール工程を行う半導体装置の製造方法であって、
前記アニール工程では、
前記エネルギービームの照射領域を、前記複数の照射光学系のそれぞれが単独でエネルギービームを照射する単一ビーム照射領域と、隣り合う単一ビーム照射領域の間に位置し当該単一ビーム照射領域へのビーム照射を行う二つの照射光学系の両方がエネルギービームを照射する境界領域とに分け、
前記境界領域を、前記二つの照射光学系の一方によるビーム照射部分である第一照射部と、前記二つの照射光学系の他方によるビーム照射部分である第二照射部とに分け、
前記第一照射部によりビーム照射される薄膜トランジスタ形成領域と、前記第二照射部によりビーム照射される薄膜トランジスタ形成領域とが、前記境界領域上における二次元方向のそれぞれで混在する箇所を有するように、前記第一照射部、前記第二照射部および前記薄膜トランジスタ形成領域を配する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記二次元方向のうち前記単一ビーム照射領域と前記境界領域との境界線と直交する方向にて前記第一照射部および前記第二照射部によりビーム照射される各薄膜トランジスタ形成領域の分布密度が可変するように、前記第一照射部、前記第二照射部および前記薄膜トランジスタ形成領域を配する
ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第一照射部および前記第二照射部の各ビーム照射のオン/オフ切り替えによって、前記第一照射部によりビーム照射される薄膜トランジスタ形成領域と前記第二照射部によりビーム照射される薄膜トランジスタ形成領域とを混在させる
ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第一照射部および前記第二照射部として照射される各エネルギービームに対する遮蔽/非遮蔽の切り替えによって、前記第一照射部によりビーム照射される薄膜トランジスタ形成領域と前記第二照射部によりビーム照射される薄膜トランジスタ形成領域とを混在させる
ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。 - 前記素子形成領域中における前記薄膜トランジスタ形成領域の配置を変更することで、前記第一照射部によりビーム照射される薄膜トランジスタ形成領域と前記第二照射部によりビーム照射される薄膜トランジスタ形成領域とを混在させる
ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。 - 基板上に半導体膜が成膜されるとともに当該半導体膜に薄膜トランジスタが形成されてなる駆動用基板と、当該駆動用基板上に形成される表示素子とを備え、前記駆動用基板における前記半導体膜には前記薄膜トランジスタの形成領域を含む前記表示素子の形成領域が二次元パターン配置される表示装置であって、
前記半導体膜は、複数の照射光学系を用いてエネルギービームを照射するアニール工程を経て形成されるものであり、
前記アニール工程にて、
前記エネルギービームの照射領域を、前記複数の照射光学系のそれぞれが単独でエネルギービームを照射する単一ビーム照射領域と、隣り合う単一ビーム照射領域の間に位置し当該単一ビーム照射領域へのビーム照射を行う二つの照射光学系の両方がエネルギービームを照射する境界領域とに分け、
前記境界領域を、前記二つの照射光学系の一方によるビーム照射部分である第一照射部と、前記二つの照射光学系の他方によるビーム照射部分である第二照射部とに分け、
前記第一照射部によりビーム照射される薄膜トランジスタ形成領域と、前記第二照射部によりビーム照射される薄膜トランジスタ形成領域とが、前記境界領域上における二次元方向のそれぞれで混在する箇所を有するように、前記第一照射部、前記第二照射部および前記薄膜トランジスタ形成領域を配して、
前記複数の照射光学系を用いたビーム照射が行われて前記半導体膜が形成されることを特徴とする表示装置。
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