(57)【要約】【課題】可視光領域の波長のレーザーを用いて、結晶性の安定した結晶シリコン膜を形成する結晶シリコン膜の形成方法を提供する。【解決手段】金属膜を形成する第１工程と、前記金属膜上に絶縁膜を形成する第２工程と、前記絶縁膜に多結晶Ｓｉからなる結晶シリコン膜を形成する第３工程とを含み、前記第２工程において、前記絶縁膜を１６０ｎｍ〜１９０ｎｍの膜厚範囲で形成し、前記第３工程は、前記絶縁膜にａ−Ｓｉからなる非晶質シリコン膜を３０ｎｍ〜４５ｎｍの膜厚範囲で形成する工程と、前記非晶質シリコン膜に可視光領域の波長のレーザーの光を照射することにより、前記結晶シリコン膜を形成する工程とを含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属膜を形成する第１工程と、
前記金属膜上に絶縁膜を形成する第２工程と、
前記絶縁膜上に多結晶Ｓｉからなる結晶シリコン膜を形成する第３工程とを含み、
前記第２工程において、前記絶縁膜を１６０ｎｍ〜１９０ｎｍの膜厚範囲で形成し、
前記第３工程は、
前記絶縁膜上にａ−Ｓｉからなる非晶質シリコン膜を３０ｎｍ〜４５ｎｍの膜厚範囲で形成する工程と、
前記非晶質シリコン膜に可視光領域の波長のレーザーの光を照射することにより、前記結晶シリコン膜を形成する工程とを含む
結晶シリコン膜の形成方法。
【請求項２】
前記第２工程において、前記絶縁膜をＳｉＯ2膜で形成する
請求項１に記載の結晶シリコン膜の形成方法。
【請求項３】
前記第２工程において、前記絶縁膜を、積層されたＳｉＯ2膜とＳｉＮ膜とで形成する
請求項１に記載の結晶シリコン膜の形成方法。
【請求項４】
前記第１工程において、ガラスを含む絶縁性基板上に、ＭｏまたはＭｏＷを含む高融点金属または合金で前記金属膜を形成し、
前記第３工程で用いられる前記可視光領域の波長のレーザーは、グリーンレーザーである
請求項２または３に記載の結晶シリコン膜の形成方法。
【請求項５】
前記第２工程において、前記絶縁膜を、ＳｉＯ2膜とＳｉＮ膜との光路長の合計が２６０ｎｍ〜２８０ｎｍとなる膜厚範囲で形成する
請求項３に記載の結晶シリコン膜の形成方法。
【請求項６】
前記第２工程において、前記絶縁膜を、ＳｉＯ2膜とＳｉＮ膜との光路長の合計が前記レーザーの照射する光の波長の中心値の略半分となる膜厚範囲で形成する
請求項３に記載の結晶シリコン膜の形成方法。
【請求項７】
前記第２工程において、前記ＳｉＮ膜を、７０ｎｍの膜厚で形成する
請求項５または６に記載の結晶シリコン膜の形成方法。
【請求項８】
ボトムゲート構造のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を備え、
前記ＴＦＴは、請求項１に記載の方法で形成された金属膜、絶縁膜および結晶シリコン膜を有し、
当該金属膜は、ゲート電極であり、
当該絶縁膜は、ゲート絶縁膜であり、
当該結晶シリコンは、チャネル部である
薄膜トランジスタ。
【請求項９】
液晶パネルまたは有機ＥＬパネルを含む表示装置であって、
請求項８記載の薄膜トランジスタを備え、
前記薄膜トランジスタは、前記液晶パネルまたは有機ＥＬパネルを駆動させる
表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は結晶シリコン膜の形成方法、それを用いた薄膜トランジスタおよび表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、液晶パネルまたは有機ＥＬパネルを構成するＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）がある。ＴＦＴのチャネル部は、アモルファス（非晶質）シリコンであるａ−Ｓｉまたは多結晶シリコンであるＰｏｌｙ-Ｓｉで形成されている。ＴＦＴのチャネル部のＰｏｌｙ−Ｓｉは、一般的に、ａ−Ｓｉを形成後、そのａ−Ｓｉに例えばエキシマ等のレーザー光を照射して瞬間的に温度を上昇させて結晶化することにより、形成される。
【０００３】
また、ＴＦＴの構造としては、ゲートメタルがチャネル部のｘ−Ｓｉ（ｘは、ａまたはＰｏｌｙ）からみて基板側に配置されているボトムゲート構造とゲートメタルおよびソース・ドレインメタルがチャネル部のｘ−Ｓｉからみて基板と反対方向に配置されているトップゲート構造とが存在する。ボトムゲート構造は、ａ−Ｓｉで形成されたチャネル部を有するａ−Ｓｉ  ＴＦＴで主に用いられており、トップゲート構造は、Ｐｏｌｙ−Ｓｉで形成されたチャネル部を有するＰｏｌｙ−Ｓｉ  ＴＦＴで主に用いられる。
【０００４】
さらに、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ  ＴＦＴがボトムゲート構造である場合も存在し、作製コストが抑えられるといった長所を持っている。このようなボトムゲート構造のＰｏｌｙ−Ｓｉ  ＴＦＴでは、ａ−Ｓｉにレーザーを照射して結晶化を行うことでＰｏｌｙ−Ｓｉが形成される。
【０００５】
しかしながら、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ  ＴＦＴを構成するゲートメタル、例えばＳｉＯ2膜のゲート絶縁膜およびａ−Ｓｉ膜は、スパッタまたはＣＶＤなどの方法で形成され、これらは装置上で全く均一なものを形成することが不可能である。すなわち、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ  ＴＦＴを構成するゲートメタル、ゲート絶縁膜およびａ−Ｓｉ膜は、ある程度の膜厚ばらつきを持って形成されることになる。そのため、このように形成されたａ−Ｓｉ膜にレーザーを照射して結晶化を行うと、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ  ＴＦＴ膜の膜質にばらつきが生じ、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ  ＴＦＴで構成される液晶パネルまたは有機ＥＬパネルなどの表示装置に不具合が生じてしまう。
【０００６】
それに対して、スパッタまたはＣＶＤなどの方法で形成されるａ−Ｓｉ膜にレーザーを照射してＰｏｌｙ−Ｓｉ膜に結晶化する際に生じるＰｏｌｙ−Ｓｉ膜の膜質変化を抑制する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
【０００７】
この特許文献１では、最適な膜厚の範囲でａ−Ｓｉ膜を形成することで、ａ−Ｓｉ膜厚のばらつきに対するＰｏｌｙ−Ｓｉ  ＴＦＴ膜の膜質変化を抑えている。ここで、用いられるレーザーの光源は、典型的にはＸｅＣｌエキシマレーザーであり、アルゴンレーザーおよびＫｒＦなども含まれる。
【０００８】
また、特許文献１には、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ  ＴＦＴが開示されており、ａ−Ｓｉ膜にレーザーを照射して結晶化させてＰｏｌｙ−Ｓｉ膜を形成する際、ａ−Ｓｉ膜よりも下層に、絶縁膜を介して、メタルゲート電極が存在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２９７９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１に開示の方法では、レーザーの光源として、可視光領域の波長のレーザーを用いた場合、形成されるＰｏｌｙ−Ｓｉ  ＴＦＴの特性にばらつきが生じ、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ  ＴＦＴで構成される表示装置などに不具合が生じてしまう課題がある。以下、そのことについて説明する。
【００１１】
レーザーの光源として、例えばエキシマレーザーを用いた場合、レーザー照射時にその光の大半は、ａ−Ｓｉ膜に吸収されて、ａ−Ｓｉ膜よりも下層のメタルゲートまでにはほとんど透過しないため、上述のような課題は生じない。
【００１２】
それに対して、レーザーの光源として、可視光領域の波長のレーザーを用いた場合、レーザー照射時にａ−Ｓｉ膜を透過した光がゲートメタルで反射して干渉をおこしてしまう。具体的には、レーザー照射時にａ−Ｓｉ膜を透過した光は、その一部がゲートメタルに吸収され、別の一部がａ−Ｓｉ膜に反射して干渉し、残りの一部のみがａ−Ｓｉ膜に吸収される。ここで、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜は、ａ−Ｓｉ膜に吸収されたレーザー光のエネルギーによってａ−Ｓｉ膜の温度が上昇して結晶化することで、形成される。
【００１３】
つまり、レーザーの光源として、可視光領域の波長のレーザーを用いた場合、レーザー光を照射した場合における光の干渉は、ａ−Ｓｉ膜と、その下層の絶縁膜で起きる。そのため、それぞれの膜（ａ−Ｓｉ膜および絶縁膜）の膜厚が基板内または基板間でばらつきをもっていた場合、同じエネルギーでレーザーが照射されても、ａ−Ｓｉ膜に吸収されるエネルギーが異なる。その結果、結晶化されたＳｉ膜の結晶性にばらつきが生じることになる。それにより、作製されるＰｏｌｙ−Ｓｉ  ＴＦＴの特性にばらつきを引き起こし、例えば表示されるパネルが均一に表示されないなどというＰｏｌｙ−Ｓｉ  ＴＦＴで構成される表示装置に不具合が生じてしまう。
【００１４】
そこで、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたもので、可視光領域の波長のレーザーを用いて、結晶性の安定した結晶シリコン膜を形成する結晶シリコン膜の形成方法、それを用いた薄膜トランジスタおよび表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明に係る結晶シリコン膜の形成方法は、金属膜を形成する第１工程と、前記金属膜上に絶縁膜を形成する第２工程と、前記絶縁膜上に多結晶Ｓｉからなる結晶シリコン膜を形成する第３工程とを含み、前記第２工程において、前記絶縁膜を１６０ｎｍ〜１９０ｎｍの膜厚範囲で形成し、前記第３工程は、前記絶縁膜上にａ−Ｓｉからなる非晶質シリコン膜を３０ｎｍ〜４５ｎｍの膜厚範囲で形成する工程と、前記非晶質シリコン膜に可視光領域の波長のレーザーの光を照射することにより、前記結晶シリコン膜を形成する工程とを含む。
【００１６】
それにより、可視光領域の波長のレーザーを用いて、結晶性の安定した結晶シリコン膜を形成する結晶シリコン膜の形成方法を実現することができる。
【００１７】
なお、ａ−Ｓｉ膜への吸収率を微分して、吸収率変化の少ない膜厚範囲を抽出することにより、ａ−Ｓｉ膜への吸収率の膜厚変動による影響の少ないａ−Ｓｉ膜とその下地膜である絶縁膜との膜厚範囲（一定の許容範囲）を定めることができる。通常、ＣＶＤ等でａ−Ｓｉ膜とその下地膜である絶縁膜とが成膜されると、膜厚は±１０％程度変動する。しかし、上述した膜厚範囲でａ−Ｓｉ膜とその下地膜である絶縁膜を成膜すると、レーザー結晶化プロセスにおいて、膜厚変動の影響を抑えて、結晶化を行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、可視光領域の波長のレーザーを用いて、結晶性の安定した結晶シリコン膜を形成する結晶シリコン膜の形成方法、薄膜トランジスタの製造方法、薄膜トランジスタ、表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る有機発光表示装置を構成する薄膜トランジスタの構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る有機発光表示装置の等価回路を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造工程を示すフローチャートである。
【図４Ａ】本発明の実施の形態１に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｂ】本発明の実施の形態１に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｃ】本発明の実施の形態１に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｄ】本発明の実施の形態１に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｅ】本発明の実施の形態１に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｆ】本発明の実施の形態１に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｇ】本発明の実施の形態１に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｈ】本発明の実施の形態１に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｉ】本発明の実施の形態１に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｊ】本発明の実施の形態１に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図５】図３のＳ１３におけるレーザーアニールを模式的に示した図である。
【図６Ａ】振幅透過率および振幅透過率の計算方法を説明するための図である。
【図６Ｂ】振幅透過率および振幅透過率の計算方法を説明するための図である。
【図６Ｃ】振幅透過率および振幅透過率の計算方法を説明するための図である。
【図６Ｄ】振幅透過率および振幅透過率の計算方法を説明するための図である。
【図７Ａ】本実施例での計算に用いたモデル構造およびそのパラメータを示す図である。
【図７Ｂ】本実施例での計算に用いたモデル構造およびそのパラメータを示す図である。
【図８】ａ−Ｓｉ膜の膜厚が５０ｎｍの場合におけるＳｉＯ2膜厚を変化させたときの計算結果を示す図である。
【図９Ａ】ａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させた場合の計算結果を示す図である。
【図９Ｂ】ａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させた場合の計算結果を示す図である。
【図９Ｃ】ａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させた場合の計算結果を示す図である。
【図９Ｄ】ａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させた場合の計算結果を示す図である。
【図９Ｅ】ａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させた場合の計算結果を示す図である。
【図１０】図７Ａのモデル構造における金属膜に用いる金属材料と屈折率とを示す図である。
【図１１Ａ】ａ−Ｓｉ膜の膜厚が５０ｎｍの場合に、ＳｉＯ2膜厚を変化させたときの計算結果を示す図である。
【図１１Ｂ】ａ−Ｓｉ膜の膜厚が５０ｎｍの場合に、ＳｉＯ2膜厚を変化させたときの計算結果を示す図である。
【図１１Ｃ】ａ−Ｓｉ膜の膜厚が５０ｎｍの場合に、ＳｉＯ2膜厚を変化させたときの計算結果を示す図である。
【図１１Ｄ】ａ−Ｓｉ膜の膜厚が５０ｎｍの場合に、ＳｉＯ2膜厚を変化させたときの計算結果を示す図である。
【図１２Ａ】金属材料がＭｏである場合にａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させたときの計算結果を示す図である。
【図１２Ｂ】金属材料がＭｏである場合にａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させたときの計算結果を示す図である。
【図１３Ａ】金属材料がＷである場合にａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させたときの計算結果を示す図である。
【図１３Ｂ】金属材料がＷである場合にａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させたときの計算結果を示す図である。
【図１４Ａ】金属材料がＣｕである場合にａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させたときの計算結果を示す図である。
【図１４Ｂ】金属材料がＣｕである場合にａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させたときの計算結果を示す図である。
【図１５Ａ】金属材料がＡｌである場合にａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させたときの計算結果を示す図である。
【図１５Ｂ】金属材料がＡｌである場合にａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させたときの計算結果を示す図である。
【図１６】各レーザー波長に対するＭｏとａ−Ｓｉとの屈折率を示す図である。
【図１７Ａ】ａ−Ｓｉ膜の膜厚が５０ｎｍの場合に、ＳｉＯ2膜厚を変化させたときの計算結果を示す図である。
【図１７Ｂ】ａ−Ｓｉ膜の膜厚が５０ｎｍの場合に、ＳｉＯ2膜厚を変化させたときの計算結果を示す図である。
【図１７Ｃ】ａ−Ｓｉ膜の膜厚が５０ｎｍの場合に、ＳｉＯ2膜厚を変化させたときの計算結果を示す図である。
【図１７Ｄ】ａ−Ｓｉ膜の膜厚が５０ｎｍの場合に、ＳｉＯ2膜厚を変化させたときの計算結果を示す図である。
【図１８Ａ】各レーザー波長において、ａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させた場合の計算結果を示す図である。
【図１８Ｂ】各レーザー波長において、ａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させた場合の計算結果を示す図である。
【図１８Ｃ】各レーザー波長において、ａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させた場合の計算結果を示す図である。
【図１８Ｄ】各レーザー波長において、ａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させた場合の計算結果を示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態２に係る有機発光表示装置を構成する薄膜トランジスタの構造を示す断面図である。
【図２０Ａ】ＳｉＮ膜を３０ｎｍに固定した場合にａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させたときの計算結果を示す図である。
【図２０Ｂ】ＳｉＮ膜を３０ｎｍに固定した場合にａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させたときの計算結果を示す図である。
【図２０Ｃ】ＳｉＮ膜を３０ｎｍに固定した場合にａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させたときの計算結果を示す図である。
【図２１Ａ】ＳｉＮ膜を５０ｎｍに固定した場合にａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させたときの計算結果を示す図である。
【図２１Ｂ】ＳｉＮ膜を５０ｎｍに固定した場合にａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させたときの計算結果を示す図である。
【図２１Ｃ】ＳｉＮ膜を５０ｎｍに固定した場合にａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させたときの計算結果を示す図である。
【図２２Ａ】ＳｉＮ膜を７０ｎｍに固定した場合にａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させたときの計算結果を示す図である。
【図２２Ｂ】ＳｉＮ膜を７０ｎｍに固定した場合にａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させたときの計算結果を示す図である。
【図２２Ｃ】ＳｉＮ膜を７０ｎｍに固定した場合にａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させたときの計算結果を示す図である。
【図２３Ａ】ＳｉＮ膜を９０ｎｍに固定した場合にａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させたときの計算結果を示す図である。
【図２３Ｂ】ＳｉＮ膜を９０ｎｍに固定した場合にａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させたときの計算結果を示す図である。
【図２３Ｃ】ＳｉＮ膜を９０ｎｍに固定した場合にａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させたときの計算結果を示す図である。
【図２４】膜厚ばらつきの影響が最も抑えられる膜厚構成を示す図である。
【図２５】本発明の薄膜トランジスタを用いた表示装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
以下、本発明における実施の形態１の一例を、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態１に係る有機発光表示装置を構成する薄膜トランジスタの構造を示す断面図である。図１では、例えば駆動トランジスタ２を構成する薄膜トランジスタ１００の断面図を示している。
【００２３】
図１に示すように、薄膜トランジスタ１００は、ボトムゲート構造であり、絶縁基板１０と、ゲート電極１２と、ゲート絶縁膜１３と、結晶質シリコン膜１５と、非晶質シリコン膜１６と、ｎ＋シリコン膜１７と、ソース・ドレイン電極１８とを備える。
【００２４】
絶縁基板１０は、透明なガラスまたは石英からなる基板である。
【００２５】
ゲート電極１２は、絶縁基板１０上に形成され、典型的にはＭｏ（モリブデン）等の高融点金属からなる。なお、ゲート電極１２は、例えばＭｏＷなど他の金属との合金で形成されていてもよい。また、ゲート電極１２は、Ａｌ、ＣｕまたはＷから形成されていてもよく、Ａｌ合金またはＣｕ合金などで形成されていてよい。
【００２６】
ゲート絶縁膜１３は、ゲート電極１２を覆うように形成され、典型的には酸化珪素（ＳｉＯ2）からなる。また、ゲート絶縁膜１３の膜厚は、好ましくは１６０ｎｍ〜１９０ｎｍである。なお、ゲート絶縁膜１３は、酸化珪素（ＳｉＯx）と窒化珪素（ＳｉＮx）との積層構造からなっていても良い。
【００２７】
結晶質シリコン膜１５は、ゲート絶縁膜１３上に形成され、多結晶のシリコンすなわちＰｏｌｙ−Ｓｉからなる。結晶質シリコン膜１５は、ゲート絶縁膜１３上にａ−Ｓｉからなる非晶質シリコン膜１４（不図示）が形成され、その非晶質シリコン膜１４がレーザー照射により多結晶質化（微結晶化も含む）されることにより形成される。
【００２８】
ここで、多結晶とは、５０ｎｍ以上の結晶からなる狭義の意味での多結晶だけでなく、５０ｎｍ以下の結晶からなる狭義の意味での微結晶を含んだ広義の意味としている。以下、多結晶を広義の意味として記載する。
【００２９】
なお、レーザー照射に用いられるレーザー光源は、可視光領域の波長のレーザーである。この可視光領域の波長のレーザーは、約３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長のレーザーであり、好ましくは５００ｎｍ〜５６０ｎｍの波長のグリーンレーザーである。また、非晶質シリコン膜１４は、非晶質のシリコンすなわちａ−Ｓｉからなり、好ましくは３０ｎｍ〜４５ｎｍの膜厚でゲート絶縁膜１３上に形成される。
【００３０】
非晶質シリコン膜１６は、パターニングで残された結晶質シリコン膜１５上に形成されている。このように、駆動トランジスタ２を構成する薄膜トランジスタ１００は、結晶質シリコン膜１５に非晶質シリコン膜１６が積層された構造のチャネル層を有する。
【００３１】
ｎ＋シリコン膜１７は、非晶質シリコン膜１６と結晶質シリコン膜１５の側面とゲート絶縁膜１３とを覆うように形成されている。
【００３２】
ソース・ドレイン電極１８は、ｎ＋シリコン膜１７上に形成され、例えばモリブデン（Ｍｏ）若しくはＭｏ合金などの金属、チタニウム（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）若しくはＡｌ合金などの金属、銅（Ｃｕ）若しくはＣｕ合金などの金属、または、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）若しくはタングステン（Ｗ）等の金属の材料からなる。
【００３３】
以上のように薄膜トランジスタ１００は、構成されている。
【００３４】
このようにして、本発明の実施の形態１に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタ１００は、構成される。
【００３５】
図２は、本発明の実施の形態１に係る有機発光表示装置の等価回路を示す図である。図２に示す有機発光表示装置は、スイッチングトランジスタ１と、駆動トランジスタ２と、データ線３と、走査線４と、電流供給線５と、キャパシタンス６と、有機ＥＬ素子７とを備える。
【００３６】
スイッチングトランジスタ１は、データ線３と走査線４とキャパシタンス６とに接続されている。
【００３７】
駆動トランジスタ２は、電流供給線５とキャパシタンス６と有機ＥＬ素子７とに接続されている。
【００３８】
データ線３は、有機ＥＬ素子７の画素の明暗を決めるデータ（電圧値の大小）が、有機ＥＬ素子７の画素に伝達される配線である。
【００３９】
走査線４は、有機ＥＬ素子７の画素のスイッチ（ＯＮ／ＯＦＦ）を決めるデータが有機ＥＬ素子７の画素に伝達される配線である。
【００４０】
電流供給線５は、駆動トランジスタ２に大きな電流を供給するための配線である。
【００４１】
キャパシタンス６は、電圧値（電荷）を一定時間保持する。
【００４２】
以上のように、本実施の形態１における有機発光表示装置は構成されている。
【００４３】
次に、製造方法について説明する。
【００４４】
図３は、本発明の実施の形態１に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造工程を示すフローチャートである。図４Ａ〜図４Ｊは、本発明の実施の形態１に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための図である。図５は、図３のＳ１３におけるレーザーアニールを模式的に示した図である。
【００４５】
まず、ゲート電極１２の成膜、パターニングを行う（Ｓ１０）。
【００４６】
具体的には、絶縁基板１０上にスパッタ法によりゲート電極１２となる金属を堆積し、フォトリソグラフィーおよびエッチングにより薄膜トランジスタ１００におけるゲート電極１２を形成する（図４Ａ）。ここで、ゲート電極１２は、典型的にはＭｏ（モリブデン）等の高融点金属の材料で形成される。なお、ゲート電極１２は、例えばＭｏＷなど他の金属との合金で形成されてもよい。また、ゲート電極１２は、Ａｌ、ＣｕまたはＷで形成されていてもよく、Ａｌ合金またはＣｕ合金などで形成されていてもよい。
【００４７】
続いて、ゲート電極１２上にゲート絶縁膜１３を成膜し（Ｓ１１）、ゲート絶縁膜１３上に非晶質シリコン膜１４を成膜（形成）する（Ｓ１２）。
【００４８】
具体的には、プラズマＣＶＤ法により、ゲート電極１２の上にすなわち絶縁基板１０とゲート電極とを覆うようにゲート絶縁膜１３を成膜し（図４Ｂ）、成膜したゲート絶縁膜１３上に非晶質シリコン膜１４を連続的に成膜する（図４Ｃ）。ここで、ゲート絶縁膜１３は、酸化珪素（ＳｉＯ2）からなり、ゲート絶縁膜１３の膜厚は、好ましくは１６０ｎｍ〜１９０ｎｍで成膜されている。また、非晶質シリコン膜１４は、好ましくは３０ｎｍ〜４５ｎｍの膜厚でゲート絶縁膜１３上に成膜される。
【００４９】
続いて、非晶質シリコン膜１４をレーザーアニール法により結晶質シリコン膜１５にする（Ｓ１３）。具体的には、成膜された非晶質シリコン膜１４に対して脱水素処理を実施する。その後、非晶質シリコン膜１４をレーザーアニール法により、多結晶質（微結晶を含む）にすることにより結晶質シリコン膜１５を形成する（図４Ｄ）。
【００５０】
ここで、このレーザーアニール法において、レーザー照射に用いられるレーザー光源は、可視光領域の波長のレーザーである。この可視光領域の波長のレーザーは、約３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長のレーザーであり、好ましくは５００ｎｍ〜５６０ｎｍの波長のグリーンレーザーである。Ｓ１３の工程すなわち図４Ｃから図４Ｄの工程では、図５に示すように、線状に集光された例えばグリーンレーザー光が、非晶質シリコン膜１４に照射されることで結晶質シリコン膜１５にする。
【００５１】
具体的には、線状に集光されたグリーンレーザー光の照射位置は固定であり、非晶質シリコン膜１４が形成された絶縁基板１０がステージに載せられている。ステージを移動させることにより、グリーンレーザー光が非晶質シリコン膜１４に照射される。このように、グリーンレーザー光を照射された非晶質シリコン膜１４は、グリーンレーザー光のエネルギーを吸収し温度上昇して結晶化されることにより結晶質シリコン膜１５になる。
【００５２】
続いて、２層目の非晶質シリコン膜１６を成膜し（Ｓ１４）、薄膜トランジスタ１００のチャネル領域のシリコン膜層をパターニングする（Ｓ１５）。
【００５３】
具体的には、プラズマＣＶＤ法により、ゲート絶縁膜１３上に、２層目の非晶質シリコン膜１６を成膜する（図４Ｅ）。そして、薄膜トランジスタ１００のチャネル領域が残るようにシリコン膜層（結晶質シリコン膜１５および非晶質シリコン膜１６の層）をパターニングし、除去すべき非晶質シリコン膜１６と結晶質シリコン膜１５とをエッチングにより除去する（図４Ｆ）。それにより、薄膜トランジスタ１００において所望のチャネル層を形成することができる。
【００５４】
続いて、ｎ＋シリコン膜１７とソース・ドレイン電極１８とを成膜する（Ｓ１６）。
【００５５】
具体的には、プラズマＣＶＤ法により、非晶質シリコン膜１６と結晶質シリコン膜１５の側面とゲート絶縁膜１３とを覆うようにｎ＋シリコン膜１７を成膜する（図４Ｇ）。
【００５６】
そして、成膜したｎ＋シリコン膜１７上に、スパッタ法によりソース・ドレイン電極１８となる金属が堆積される（図４Ｈ）。ここで、ソース・ドレイン電極は、モリブデン（Ｍｏ）若しくはＭｏ合金などの金属、チタニウム（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）若しくはＡｌ合金などの金属、銅（Ｃｕ）若しくはＣｕ合金などの金属、または、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）若しくはタングステン（Ｗ）等の金属の材料で形成される。
【００５７】
続いて、ソース・ドレイン電極１８のパターニングを行う（Ｓ１７）。そして、ｎ＋シリコン膜１７をエッチングし（Ｓ１８）、また、２層目の非晶質シリコン膜１６を一部エッチングする（Ｓ１９）。
【００５８】
具体的には、ソース・ドレイン電極１８をフォトリソグラフィーおよびエッチングにより形成する（図４Ｉ）。また、ｎ＋シリコン膜１７をエッチングし、薄膜トランジスタ１００のチャネル領域の非晶質シリコン膜１６を一部エッチングする（図４Ｊ）。言い換えると、非晶質シリコン膜１６は、薄膜トランジスタ１００のチャネル領域の非晶質シリコン膜１６を一部残すようにチャネルエッチングされる。
【００５９】
このようにして、有機発光表示装置の薄膜トランジスタ１００は製造される。
【００６０】
以上のように、本実施の形態１における有機発光表示装置の薄膜トランジスタ１００は、ボトムゲート構造を有するＰｏｌｙ−Ｓｉ  ＴＦＴとして形成される。この薄膜トランジスタ１００の製造時には、ゲート電極１２上に１６０ｎｍ〜１９０ｎｍの膜厚となるようにＳｉＯ2からなるゲート絶縁膜１３が形成される。ゲート絶縁膜１３上に３０ｎｍ〜４５ｎｍの膜厚となるようにａ-Ｓｉ膜からなる非晶質シリコン膜１４が形成される。そして、ａ-Ｓｉ膜からなる非晶質シリコン膜１４を例えばグリーンレーザーを用いてレーザーアニール（結晶化）することで、非晶質シリコン膜１４をＰｏｌｙ−Ｓｉからなる結晶質シリコン膜１５にする。
【００６１】
このように、本実施の形態１における有機発光表示装置の薄膜トランジスタ１００は、製造時には、上述の膜厚範囲で、ゲート絶縁膜１３と非晶質シリコン膜１４とが形成される。それにより、例えばグリーンレーザーを用いて非晶質シリコン膜１４がレーザーアニール（結晶化）される場合に、膜厚変動によるａ−Ｓｉ膜への吸収率の変化を小さくすることができる。すなわち、ＣＶＤ等で成膜された際に生じる非晶質シリコン膜１４の膜厚ばらつきの影響を受けず、安定した結晶化が可能となる。さらに、これを使用したＴＦＴの特性のばらつきを抑え、ＬＣＤやＯＬＥＤなど表示装置の表示品位を向上させることができる。
【００６２】
これは、ａ−Ｓｉからなる非晶質シリコン膜１４およびゲート絶縁膜１３の膜厚がデバイス特性すなわち結晶質シリコン膜１５の結晶性を決める重要なパラメータであるものの、応用製品である表示装置が正常な表示を実現できる結晶質シリコン膜１５を形成する上で、一定の許容範囲（膜厚範囲）を持っているからである。そのため、非晶質シリコン膜１４およびゲート絶縁膜１３の膜厚が成膜時に変動していたとしても、上述の膜厚範囲で成膜されていれば、可視光領域の波長のレーザーを用いて結晶化を行う場合でもａ−Ｓｉ膜への吸収率の変化が小さくなるようにすることができる。すなわちゲート絶縁膜１３および非晶質シリコン膜１４が上述の膜厚範囲で成膜されることにより、ゲート絶縁膜１３および非晶質シリコン膜１４の膜厚変動による非晶質シリコン膜１４への吸収率の変化が小さくなるようにすることができる。
【００６３】
なお、以上の記載では、線状に集光されたレーザー光を用いて非晶質シリコン膜１４が結晶化される例を示したが、本願ではこのほかにもスポット状（円形や楕円形その他も含む）のレーザー光を使ってもよい。その場合は、レーザー光を結晶化に適したスキャン方法で実施することが好ましい。
【００６４】
また、この薄膜トランジスタ１００では、例えばＭｏの高融点金属またはＭｏＷ（Ｍｏおよび他の金属の合金）高融点金属でゲート電極が形成されるのが好ましい。
【００６５】
また、この薄膜トランジスタ１００において、ａ−Ｓｉからなる非晶質シリコン膜１４およびゲート絶縁膜１３の膜厚に上述した一定の許容範囲があることは、Ｇｒｅｅｎレーザー（５３２ｎｍ）を照射した場合のａ−Ｓｉ膜への吸収率を計算することによりわかった。以下、これを実施例として詳細に説明する。
【００６６】
（実施例）
まず、計算方法について説明する。
【００６７】
図６Ａ〜図６Ｄは、振幅透過率および振幅透過率の計算方法を説明するための図である。
【００６８】
図６Ａは、５つの層からなる多層膜構造の膜構造モデルを示している。
【００６９】
この膜構造モデルでは、屈折率ｎ1からなる膜８０１と、屈折率ｎ2からなる膜８０２と、屈折率ｎ3からなる膜８０３と、屈折率ｎ4からなる膜８０４と、屈折率ｎ5からなる膜８０５とを備える。この膜構造モデルでは、膜８０５、膜８０４、膜８０３、膜８０２および膜８０１がこの順に積層されたモデルを示している。図中に示す、屈折率ｎinの領域は、膜構造モデルの外部であり、光が膜構造モデルに入射される側を示している。同様に屈折率ｎoutの領域は、膜構造モデルの外部であり、光が膜構造モデルから出射される側を示している。
【００７０】
図６Ｂに示すように、この膜構造モデルの最下層すなわち膜８０５の反射率は、式１により計算される。なお、図中、Ｅ0は、膜８０５に入射された光エネルギーの振幅を示している。
【００７１】
【数１】
2011066243.tif 000003
【００７２】
ここで、ｒ5は、膜８０５の振幅反射率を示し、r45は、膜８０４から膜８０５への振幅反射率を示す。ｒ5outは、膜８０５から外部への振幅反射率を示す。また、Δ5は、膜８０５の光路長を示す。
【００７３】
そして、図６Ｃに示すように、膜８０５および膜８０４の２層における振幅反射率は、式２により計算される。
【００７４】
【数２】
2011066243.tif 000004
【００７５】
ここで、ｒ4+5は、膜８０５および膜８０４を１層とみなしたときの振幅反射率を示し、r34は、膜８０３から膜８０４への振幅反射率を示す。ｒ5は、膜８０５の振幅反射率を示す。また、Δ4は、膜８０４の行路長を示す。
【００７６】
このような計算を繰り返すことにより、５つの層からなる多層膜構造の膜構造モデルの振幅反射率は、式３のように計算することができる。
【００７７】
【数３】
2011066243.tif 000005
【００７８】
また、同様の計算により振幅透過率を計算することができる。具体的には、図６Ｄに示す膜８０２および膜８０３の２層での振幅透過率は、式４により計算される。
【００７９】
【数４】
2011066243.tif 000006
【００８０】
ここで、ｔ1→3は、膜８０２および膜８０３を１層とみなしたときの振幅透過率を示す。ｔ12は、膜８０１から膜８０２への振幅透過率を示し、ｔ23は、膜８０２から膜８０３への振幅透過率を示す。また、ｒ23は、膜８０２から膜８０３への振幅反射率を示し、ｒ21は、膜８０２から膜８０１への振幅反射率を示す。Δは、行路長を示している。
【００８１】
続いて、次の層すなわち膜８０３を考慮した場合、ｔ1→3を用いて、これら３層の振幅透過率は、式５により計算される。
【００８２】
【数５】
2011066243.tif 000007
【００８３】
このような計算を繰り返すことにより、系（ここでは５層の膜構造モデル）としての振幅透過率を計算することができる。なお、このような計算は、すべて複素数の屈折率を使って計算されているため、結果は複素数となる。
【００８４】
また、パワー反射率Ｒおよびパワー透過率Ｔは、式６および式７に示す複素共役との積をとる。
【００８５】
Ｒ＝ｒ×ｒ*  （式６）
Ｔ＝ｔ×ｔ*  （式７）
【００８６】
上記のパワー反射率Ｒおよびパワー透過率Ｔを用いると、膜８０１における光の吸収率は、以下の式で計算される。
【００８７】
Ａ（膜８０１）＝１−Ｔ−Ｒ
【００８８】
図７Ａおよび図７Ｂは、本実施例での計算に用いたモデル構造およびそのパラメータを示す図である。ここで、ｋは消衰係数であり、吸収係数につながる係数である。
【００８９】
図７Ａに示すモデル構造では、基板としてガラス基板９０１（計算には全く関係なし）を準備し、その上にＭｏからなる金属膜９０２（膜厚未設定）を配置した。その上にＳｉＯ2膜９０３（膜厚可変）、ａ−Ｓｉ膜９０４（膜厚可変）を配置し、その上部は空気層（屈折率１）とした。ここで、このモデル構造は、図１に示すボトムゲート構造のＴＦＴをモデル化したものである。また、ガラス基板９０１は、図１に示す絶縁基板１０に対応し、金属膜９０２は、ゲート電極１２に対応する。ＳｉＯ2膜９０３は、ゲート絶縁膜１３に対応し、ａ−Ｓｉ膜９０４は、非晶質シリコン膜１４に対応する。
【００９０】
そして、上述した計算方法を用いて、この図７Ａに示すモデル構造に対して垂直に波長５３２ｎｍの光を入射した場合における多重干渉によって計算されるａ−Ｓｉ膜への吸収率を算出した。ここで、図７Ｂは、波長５３２ｎｍにおける屈折率を示しており、図７Ｂ中に示した値を用いてこのａ−Ｓｉ膜への吸収率を算出した。
【００９１】
図８は、ａ−Ｓｉ膜の膜厚が５０ｎｍの場合におけるＳｉＯ2膜厚を変化させたときの計算結果を示す図である。図８の計算結果例では、ａ−Ｓｉ膜９０４の膜厚を５０ｎｍに固定して、ａ−Ｓｉ膜９０４への吸収率、系全体の透過率および反射率を計算した。このとき、計算上、吸収項（屈折率の虚数項）を持っているのが、ａ−ＳｉとＭｏであるので、透過する部分はＭｏに吸収され、透過および反射を除いた部分がａ−Ｓｉ膜９０４に吸収されると計算される。
【００９２】
図８に示すように、ａ−Ｓｉ膜９０４への吸収率は、ＳｉＯ2膜９０３の膜厚が１３０ｎｍ付近で極大値を持ち、ＳｉＯ2膜９０３の膜厚が１８０ｎｍ付近で極小値を持つように変化しているのがわかる。
【００９３】
また、Ｍｏからなる金属膜９０２に吸収されるエネルギーは、ＳｉＯ2膜９０３を透過する透過率（パワー透過率）として計算される。この透過率は、ＳｉＯ2膜９０３の膜厚が１６０ｎｍ付近で極大値を持っているのがわかる。一方、系全体の反射率（パワー反射率）は、ＳｉＯ2膜９０３の膜厚が１４０ｎｍ付近で極小値、２００ｎｍ付近で極大値を持っているのがわかる。
【００９４】
次に、この計算を、ａ−Ｓｉ膜９０４の膜厚を変化させて行った。
【００９５】
図９Ａ〜図９Ｅは、ａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させた場合の計算結果を示す図である。図９Ａは、ａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させた場合の計算結果の３次元図であり、図９Ｂは、ａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させた場合の計算結果の等高線図である。なお、図９Ａと図９Ｂとは、同じ結果を３次元表示または２次元表示されたものに相当する。
【００９６】
図９Ａおよび図９Ｂに示すように、ａ−Ｓｉ膜９０４の膜厚が５５ｎｍ〜６０ｎｍ、かつ、ＳｉＯ2膜９０３の膜厚が８０ｎｍ〜１１０ｎｍの場合に、ａ−Ｓｉ膜９０４への吸収率が最も高くなることがわかる。また、ａ−Ｓｉ膜９０４の膜厚が２０ｎｍ、かつ、ＳｉＯ2膜９０３の膜厚が１５０ｎｍ〜１６０ｎｍの場合に、ａ−Ｓｉ膜９０４への吸収率が最も低くなることがわかる。このようにして、ａ−Ｓｉ膜９０４の膜厚とＳｉＯ2膜９０３の膜厚との組み合わせに対するａ−Ｓｉ膜９０４への吸収率を計算することができる。
【００９７】
ここで、図９Ｂに示されるように、ＳｉＯ2膜９０３およびａ−Ｓｉ膜９０４の膜厚変化に対してａ−Ｓｉ膜９０４への吸収率の変化が緩やかである領域すなわちａ−Ｓｉ膜９０４への吸収率の膜厚依存性の少ない領域が好ましい領域である。
【００９８】
具体的には、ａ−Ｓｉ膜９０４の膜厚が２５ｎｍ〜５０ｎｍ、かつ、ＳｉＯ2膜９０３の膜厚が、１６０ｎｍ〜１９０ｎｍの領域が好ましい領域である。そして、この領域の膜厚範囲でＳｉＯ2膜およびａ−Ｓｉ膜を形成すると、膜厚変動によるａ−Ｓｉ膜への吸収率の変化が小さくなる。
【００９９】
なお、ａ−Ｓｉ膜９０４の膜厚範囲について、ａ−Ｓｉ膜９０４の最小膜厚は、成膜できる下限付近である２０ｎｍとし、ａ−Ｓｉ膜９０４の最大膜厚は、現実的な上限である８０ｎｍとしている。ＳｉＯ2膜９０３の膜厚範囲も同様に、使用する現実的な範囲としており、５０ｎｍ〜２００ｎｍ程度としている。
【０１００】
次に、図９Ａまたは図１７Ｂのグラフにおいて、ＳｉＯ2膜厚に対して微分した結果のグラフを図９Ｃに、ａ−Ｓｉ膜厚に対して微分した結果のグラフを図９Ｄに示す。さらに、図９Ｃと図９Ｄとの各値について絶対値を足し合わせた結果のグラフを図９Ｅに示す。
【０１０１】
図９Ｃおよび図９Ｄに示されるように、等高線（Ｚ軸）領域の値が０に近い部分（図中、楕円で囲われた領域）が、ａ−Ｓｉ膜９０４への吸収率の膜厚依存性が小さいことを示す。このことを言い換えると、ＳｉＯ2膜９０３およびａ−Ｓｉ膜９０４を成膜する際に膜厚のばらつきがあった場合でも、この領域に含まれる膜厚範囲で形成されていると、照射された光（エネルギー）のａ−Ｓｉ膜９０４への吸収に影響（変動）が少ないことを示している。
【０１０２】
例えば、ＳｉＯ2膜９０３およびａ−Ｓｉ膜９０４を成膜する場合のａ−Ｓｉ膜厚分布が小さく、ＳｉＯ2膜厚分布が大きいということがわかっている場合には、図９Ｃにおいて等高線（Ｚ軸）領域の値が０に近い部分の領域内での膜厚範囲でＳｉＯ2膜９０３およびａ−Ｓｉ膜９０４を成膜することで、ＳｉＯ2膜厚変動に影響されにくいレーザーアニールによる結晶化プロセスが可能となる。
【０１０３】
なお、図９Ｃは、図９Ａまたは図９Ｂに示される吸収率のカーブをＳｉＯ2膜厚で微分した結果であり、ＳｉＯ2膜厚変化に対する吸収率の変化率を示している。図９Ｃにおいて楕円で囲まれた領域とは、１つは、ａ−Ｓｉ膜９０４の膜厚が２５ｎｍ〜６０ｎｍ、かつ、ＳｉＯ2膜９０３の膜厚が８０ｎｍ〜１６０ｎｍの領域であり、もう一つは、ａ−Ｓｉ膜９０４の膜厚が２５ｎｍ〜５５ｎｍ、かつ、ＳｉＯ2膜９０３の膜厚が１８０ｎｍ〜２１０ｎｍの領域である。また、図９Ｃにおける等高線（Ｚ軸）の各領域値は、ｄ（吸収率）／ｄ（ＳｉＯ2膜厚）となっている。
【０１０４】
また、図９Ｄは、図９Ａまたは図９Ｂに示される吸収率のカーブをａ−Ｓｉ膜厚で微分した結果であり、ａ−Ｓｉ膜厚変化に対する吸収率の変化率を示している。図９Ｄにおいて楕円で囲まれた領域とは、ａ−Ｓｉ膜９０４の膜厚が３０ｎｍ〜６０ｎｍ、かつ、ＳｉＯ2膜９０３の膜厚が、１６０ｎｍ〜１９５ｎｍの領域である。また、図９Ｄにおける等高線（Ｚ軸）の各領域値は、ｄ（吸収率）／ｄ（ＳｉＯ2膜厚）となっている。
【０１０５】
また、図９Ｅは、図９Ｃと図９Ｄとの各膜厚に対する絶対値の和を示す図である。
【０１０６】
この図９Ｅにおいて、等高線（ｚ軸）の値が０に近い部分（図中、領域１〜領域４）は、ａ−Ｓｉ膜９０４の膜厚とＳｉＯ2膜９０３の膜厚ともに膜厚依存性が小さいことを示している。
【０１０７】
したがって、この領域に含まれる膜厚範囲で形成されると、グリーンレーザーが照射した場合でも、ａ−Ｓｉ膜９０４に吸収される照射された光（エネルギー）は、ａ−Ｓｉ膜９０４およびＳｉＯ2膜９０３それぞれの膜厚ばらつきの影響を受けにくい。すなわち、安定してレーザーアニールによる結晶化を行うことができる。
【０１０８】
なお、図９Ｅ中に示される領域１〜領域４は、下記の式で定められる範囲である。ｄ（ａ−Ｓｉ）はａ−Ｓｉ膜９０４の膜厚を示し、ｄ（ＳｉＯ2）は、ＳｉＯ2膜９０３の膜厚を示す。
【０１０９】
領域１は、式８、式９、式１０で数値化される領域である。
【０１１０】
ｄ（ａ−Ｓｉ）≧２５ｎｍ  （式８）
ｄ（ＳｉＯ2）≧８０ｎｍ  （式９）
ｄ（ａ−Ｓｉ）≦（−０．００１５×（ｄ（ＳｉＯ2））2＋０．１９２９×ｄ（ＳｉＯ2）＋３０．１０５）ｎｍ  （式１０）
【０１１１】
領域２は、式１１、式１２、式１３、式１４、式１５で数値化される領域である。
【０１１２】
（ａ−Ｓｉ膜厚上限）
ｄ（ａ−Ｓｉ）≦７５ｎｍ  ただし、ｄ（ＳｉＯ2）≦１７０ｎｍ  （式１１）
ｄ（ａ−Ｓｉ）≦（−０．０００１×（ｄ（ＳｉＯ2））3＋０．０９６９×（ｄ（ＳｉＯ2））2−２２．３９５×（ｄ（ＳｉＯ2））＋１７６９．８）ｎｍ、ただし、ｄ（ＳｉＯ2）≧１７０ｎｍ  （式１２）
【０１１３】
（ａ−Ｓｉ膜厚下限）
ｄ（ａ−Ｓｉ）≧−０．００７×（ｄ（ＳｉＯ2））3＋０．２９３２×（ｄ（ＳｉＯ2））2−３８．９１３×（ｄ（ＳｉＯ2））＋１７９７．２ｎｍ、ただし、１２０ｎｍ≦ｄ（ＳｉＯ2）≦１６３ｎｍ  （式１３）
ｄ（ａ−Ｓｉ）≧−０．０４３８×（ｄ（ＳｉＯ2））2−１６．４９４×（ｄ（ＳｉＯ2））＋１５７４．８ｎｍ、ただし、１６３ｎｍ≦ｄ（ＳｉＯ2）≦２００ｎｍ  （式１４）
ｄ（ａ−Ｓｉ）≧−０．１２×（ｄ（ＳｉＯ2））＋５２ｎｍ、ただし、２００ｎｍ≦ｄ（ＳｉＯ2）  （式１５）
【０１１４】
領域３は、式１６、式１７、式１８で数値化される領域である。
【０１１５】
ｄ（ＳｉＯ2）≧８０ｎｍ  （式１６）
ｄ（ａ−Ｓｉ）≦０．００２×（ｄ（ＳｉＯ2））2＋０．２４８９×ｄ（ＳｉＯ2）＋５７．９６６ｎｍ  （式１７）
ｄ（ａ−Ｓｉ）≧０．０００５×（ｄ（ＳｉＯ2））2−０．１６８１×ｄ（ＳｉＯ2）＋６７．０３ｎｍ  （式１８）
【０１１６】
領域４は、式１９、式２０、式２１で数値化される領域である。
【０１１７】
ｄ（ａ−Ｓｉ）≦７５ｎｍ（式１９）
ｄ（ａ−Ｓｉ）≦０．００８７×（ｄ（ＳｉＯ2））2−４．４２１×ｄ（ＳｉＯ2）＋６２８．３８ｎｍ  （式２０）
ｄ（ａ−Ｓｉ）≧０．００３１×（ｄ（ＳｉＯ2））2−１．５５７８×ｄ（ＳｉＯ2）＋２５５．６ｎｍ  （式２１）
【０１１８】
さらに、図９Ｅ中に示される領域１〜領域４における好ましい範囲を、数値化する。
【０１１９】
領域１における好ましい範囲は、式２２、式２３、式２４で数値化される領域である。
【０１２０】
ｄ（ａ−Ｓｉ）≧２５ｎｍ  （式２２）
ｄ（ＳｉＯ2）≧８０ｎｍ  （式２３）
ｄ（ａ−Ｓｉ）≦−０．１５×ｄ（ＳｉＯ2）＋４４ｎｍ  （式２４）
【０１２１】
領域２における好ましい範囲は、式２５、式２６、式２７、式２８、式２９で数値化される領域である。
【０１２２】
（ａ−Ｓｉ膜厚上限）
ｄ（ａ−Ｓｉ）≦７５ｎｍ、ただし、ｄ（ＳｉＯ2）≦１６０ｎｍ  （式２５）
ｄ（ａ−Ｓｉ）≦−０．０００１×（ｄ（ＳｉＯ2））3＋０．０６９１×（ｄ（ＳｉＯ2））2−１５．９２３×（ｄ（ＳｉＯ2））＋１２６４．９ｎｍ、ただし、ｄ（ＳｉＯ2）≧１６０ｎｍ  （式２６）
【０１２３】
（ａ−Ｓｉ膜厚下限）
ｄ（ａ−Ｓｉ）≧−０．０３３３×（ｄ（ＳｉＯ2））2＋９．５３３３×（ｄ（ＳｉＯ2））−６０６．５ｎｍ、ただし、１４５ｎｍ≦ｄ（ＳｉＯ2）≦１８０ｎｍ  （式２７）
ｄ（ａ−Ｓｉ）≧０．１×（ｄ（ＳｉＯ2））2−３６．５×（ｄ（ＳｉＯ2））＋３３６０ｎｍ、ただし、１８０ｎｍ≦ｄ（ＳｉＯ2）≦１９０ｎｍ  （式２８）
ｄ（ａ−Ｓｉ）≧−０．１３３９×（ｄ（ＳｉＯ2））＋６０．３５８ｎｍ、ただし、１９０ｎｍ≦ｄ（ＳｉＯ2）  （式２９）
【０１２４】
領域３における好ましい範囲は、式３０、式３１、式３２で数値化される領域である。
【０１２５】
ｄ（ＳｉＯ2）≧８０ｎｍ  （式３０）
ｄ（ａ−Ｓｉ）≦０．０２×（ｄ（ＳｉＯ2））2＋３．５×ｄ（ＳｉＯ2）−９０ｎｍ  （式３１）
ｄ（ａ−Ｓｉ）≧０．００５×（ｄ（ＳｉＯ2））2−０．８５×ｄ（ＳｉＯ2）＋９５ｎｍ  （式３２）
【０１２６】
領域４における好ましい範囲は、式３３、式３４で数値化される領域である。
【０１２７】
ｄ（ａ−Ｓｉ）≦−０．０２×（ｄ（ＳｉＯ2））2＋９．１×ｄ（ＳｉＯ2）−９６７ｎｍ  （式３３）
ｄ（ａ−Ｓｉ）≧０．０１３３×（ｄ（ＳｉＯ2））2−６．０６６７×ｄ（ＳｉＯ2）＋７５３ｎｍ  （式３４）
【０１２８】
以上のように、上述した領域１〜領域４のいずれかの領域に属する膜厚範囲でａ−Ｓｉ膜９０４の膜厚およびＳｉＯ2膜９０３の膜厚を設定（形成）するのが好ましい。
【０１２９】
さらに好ましくは、領域２に属する膜厚範囲におけるＳｉＯ2膜９０３の膜厚を１６０ｎｍ〜１９０ｎｍで、ａ−Ｓｉ膜９０４の膜厚を３０ｎｍ〜４５ｎｍで形成する。それによって、グリーンレーザーを用いる場合でもａ−Ｓｉ膜９０４およびＳｉＯ2膜９０３の形成するときに生じる膜厚ばらつきの影響を最小限にして、結晶化プロセスを行うことができる。
【０１３０】
以上のように、ａ−Ｓｉ膜への吸収率の膜厚変動による影響の少ないａ−Ｓｉ膜とその下地膜である絶縁膜との膜厚範囲（許容範囲）を見つけることができる。これは、吸収率を微分して、吸収率変化の少ない膜厚範囲を抽出することで見つけることができる。
【０１３１】
（金属材料を変更した場合の影響）
なお、これまで、図７Ａのモデル構造における金属膜に用いる金属材料として、Ｍｏに固定した場合に限定して説明したが、それに限らない。以下、それについて説明する。
【０１３２】
図１０は、図７Ａのモデル構造における金属膜に用いる金属材料と屈折率とを示す図である。ここでは、ＭｏとＡｌとＣｕとＷとについて波長５３２ｎｍにおける屈折率が示されている。そして、これら屈折率の値を用いてａ−Ｓｉ膜への吸収率を計算した。
【０１３３】
図１１Ａ〜図１１Ｄは、ａ−Ｓｉ膜の膜厚が５０ｎｍの場合に、ＳｉＯ2膜厚を変化させたときの計算結果を示す図である。具体的には、図１１Ａは、金属膜９０２に用いる金属材料として、Ｍｏを用いた場合におけるａ−Ｓｉ膜への吸収率のＳｉＯ2膜厚依存性を示している。同様に、図１１Ｂは、金属膜９０２に用いる金属材料としてＷを用いた場合を示しており、図１１Ｃは、金属膜９０２に用いる金属材料としてＣｕを用いた場合を示している。図１１Ｄは、金属膜９０２に用いる金属材料としてＡｌを用いた場合を示している。
【０１３４】
図１１Ａ〜図１１Ｄに示されるように、金属膜９０２に用いる金属材料の屈折率の違いにより、ａ−Ｓｉ膜への吸収率の絶対値、波長依存性がずれているのがわかる。このように、金属膜９０２に用いる金属材料により、ａ−Ｓｉ膜への吸収率の波形は大きく変わらないものの、波長方向にずれている。
【０１３５】
図１２Ａ〜図１２Ｂは、金属材料がＭｏである場合にａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させたときの計算結果を示す図である。具体的には、図１２Ａは、金属膜９０２に用いる金属材料がＭｏである場合にａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させたときの計算結果の等高線であり、図１２Ｂは、図１２Ａで示される吸収率のカーブをａ−Ｓｉ膜厚で微分した結果と、ＳｉＯ2膜厚に対して微分した結果とにおいて、各膜厚に対する絶対値の和を示すグラフである。同様に、図１３Ａおよび図１３Ｂは、金属膜９０２に用いる金属材料としてＷを用いた場合を示しており、図１４Ａおよび図１４Ｂは、金属膜９０２に用いる金属材料としてＣｕを用いた場合を示している。図１５Ａおよび図１５Ｂは、金属膜９０２に用いる金属材料としてＡｌを用いた場合を示している。
【０１３６】
図１２Ａおよび図１２Ｂと図１３Ａおよび図１３Ｂとを比較すると、金属膜９０２に用いる金属材料としてＷを用いた場合には、ａ−Ｓｉ膜９０４への吸収率の最大値が、金属膜９０２に用いる金属材料としてＭｏを用いた場合に比べて、若干低くなっているのがわかる。また、ａ−Ｓｉ膜９０４への吸収率に対するＳｉＯ2膜９０３およびａ−Ｓｉ膜９０４の膜厚依存性には差がないのがわかる。
【０１３７】
同様に、図１２Ａおよび図１２Ｂと図１４Ａおよび図１４Ｂとを比較すると、金属膜９０２に用いる金属材料としてＣｕを用いた場合には、ａ−Ｓｉ膜９０４への吸収率の最大値が、金属膜９０２に用いる金属材料としてＭｏを用いた場合に比べて、若干低くなっているのがわかる。また、ａ−Ｓｉ膜９０４への吸収率に対するＳｉＯ2膜９０３およびａ−Ｓｉ膜９０４の膜厚依存性には差がないのがわかる。ただし、ａ−Ｓｉ膜への吸収率の波形（等高線）は、ＳｉＯ2膜９０３が薄い方向に１０ｎｍ程度シフトしている。
【０１３８】
また、同様に、図１２Ａおよび図１２Ｂと図１５Ａおよび図１５Ｂとを比較すると、金属膜９０２に用いる金属材料としてＡｌを用いた場合には、ａ−Ｓｉ膜９０４への吸収率に対するＳｉＯ2膜９０３およびａ−Ｓｉ膜９０４の膜厚依存性が大きくなっているのがわかる。これは、Ａｌからなる金属膜９０２自体の反射率が高いため、ａ−Ｓｉ膜９０４への吸収率の振幅が大きくなると考えられる。なお、ａ−Ｓｉ膜への吸収率の波形（等高線）は、ＳｉＯ2膜９０３が厚い方向に１０ｎｍ程度シフトしている。
【０１３９】
以上のように、金属膜９０２に用いる金属材料として、Ｍｏ、Ｗ、ＣｕおよびＡｌという屈折率の異なる４種の金属材料について計算した。その結果、金属材料の屈折率の違いにより反射率の絶対値が変動するのがわかった。ＳｉＯ2膜９０３の膜厚依存性の波形を比較した場合、金属材料によって、±１０ｎｍ程度の波形がシフトするものの、大きな傾向としては変わらないのがわかった。つまり、金属膜９０２に用いる金属材料として、高融点金属であるＭｏだけでなく、その他の金属を用いてもよいことがわかった。
【０１４０】
（レーザー波長を変更した場合の影響）
次に、図７Ａのモデル構造における金属膜に用いる金属材料をＭｏに固定し、レーザー波長を変更した場合の影響について説明する。
【０１４１】
図１６は、各レーザー波長に対するＭｏとａ−Ｓｉとの屈折率を示す図である。ここで、用いるレーザー波長は、３０８ｎｍ（エキシマレーザー）と、可視光領域の４０６ｎｍおよび５３２ｎｍと、赤外領域の８０８ｎｍである。以下、これらの値を用いてａ−Ｓｉ膜への吸収率を算出した。ただし、ＳｉＮの屈折率１．９とＳｉＯ2の屈折率１．４６は変更せずに用いた。
【０１４２】
図１７Ａ〜図１７Ｄは、ａ−Ｓｉ膜の膜厚が５０ｎｍの場合に、ＳｉＯ2膜厚を変化させたときの計算結果を示す図である。具体的には、図１７Ａは、３０８ｎｍのレーザー波長を用いた場合におけるａ−Ｓｉ膜への吸収率のＳｉＯ2膜厚依存性を示している。同様に、図１７Ｂは、４０６ｎｍのレーザー波長を用いた場合を示しており、図１７Ｃは、５３２ｎｍのレーザー波長を用いた場合を示している。図１７Ｄは、８０８ｎｍのレーザー波長を用いた場合を示している。
【０１４３】
図１８Ａ〜図１８Ｄは、各レーザー波長において、ａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させた場合の計算結果を示す図である。具体的には、図１８Ａは、３０８ｎｍのレーザー波長を用いた場合にａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させたときの計算結果の等高線を示す図である。同様に、図１８Ｂは、４０６ｎｍのレーザー波長を用いた場合を示しており、図１８Ｃは、５３２ｎｍのレーザー波長を用いた場合を示している。図１８Ｄは、８０８ｎｍのレーザー波長を用いた場合を示している。
【０１４４】
図１７Ａ〜図１７Ｄおよび図１８Ａ〜図１８Ｄから、レーザー波長が変化すると、Ｓｉ膜の吸収係数が大きく変化するのがわかる。３０８ｎｍのレーザー波長では、大半が最初にａ−Ｓｉ膜を通過する際に吸収され、ほとんど透過しないため、干渉の影響がほとんど見られない。４０６ｎｍでもそれに近い。一方、８０８ｎｍでは、ａ−Ｓｉ膜に吸収されないため、大半が反射するか、金属膜に吸収されることになる。なお、５３２ｎｍについては上述しているため説明を省略する。
【０１４５】
したがって、レーザー波長に関しては、エキシマレーザーを除くと、干渉の影響が見えてくる４００ｎｍ付近〜７００ｎｍ付近の可視光の範囲ならよいことがわかる。すなわち、５３２ｎｍのグリーンレーザーだけでなく、可視光領域の波長のレーザーなら結晶化プロセスに用いることができることがわかる。
【０１４６】
（実施の形態２）
実施の形態１では、ゲート絶縁膜がＳｉＯ2で形成される場合を例に説明した。本実施の形態２では、ゲート絶縁膜がＳｉＮ膜の上にＳｉＯ2膜を積層したＳｉＯ2／ＳｉＮ積層で形成される場合を説明する。なお、ゲート絶縁膜にＳｉＮ膜を含めると、絶縁基板である、例えばガラスからのアルカリ金属などの不純物をブロックすることができるため、ＴＦＴ特性や信頼性に影響を与えない手段として有効である。
【０１４７】
図１９は、本発明の実施の形態２に係る有機発光表示装置を構成する薄膜トランジスタの構造を示す断面図である。図１と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。図１９に示す薄膜トランジスタ２００は、実施の形態１に係る薄膜トランジスタ１００に対して、ゲート絶縁膜２３の構成が異なる。
【０１４８】
ゲート絶縁膜２３は、ゲート電極１２を覆うように形成され、酸化珪素（ＳｉＯ2）と窒化珪素（ＳｉＮ）とが積層されてなる。また、ゲート絶縁膜２３の膜厚は、好ましくはＳｉＯ2膜とＳｉＮ膜との光路長の合計が２５０ｎｍ〜２８０ｎｍとなるように形成されている。例えば、ゲート絶縁膜２３の膜厚として、ＳｉＯ2膜が９０ｎｍ、ＳｉＮ膜が７０ｎｍ積層された場合、光路長の合計は２６４ｎｍである。また、例えばゲート絶縁膜２３の膜厚として、ＳｉＯ2膜が１２５ｎｍ、ＳｉＮ膜が５０ｎｍ積層された場合の光路長さ合計は、２７７ｎｍである。また、例えばＳｉＯ2膜が１５０ｎｍ、ＳｉＮ膜が３０ｎｍ積層された場合、光路長の合計は、２７６ｎｍである。また、例えばＳｉＯ2膜が８０ｎｍ、ＳｉＮ膜が８０ｎｍ積層された場合、光路長の合計は２６９ｎｍである。
【０１４９】
以上のように、薄膜トランジスタ２００は構成されている。
【０１５０】
なお、薄膜トランジスタ２００を備える有機発光表示装置は、実施の形態１における薄膜トランジスタ１００を備える場合と同様のため、説明を省略する。
【０１５１】
また、薄膜トランジスタ２００の製造方法についても、ゲート絶縁膜２３を含めて、同様のため説明を省略する。
【０１５２】
以上のように、本実施の形態２における薄膜トランジスタ２００は、ボトムゲート構造を有するＰｏｌｙ−Ｓｉ  ＴＦＴとして形成される。この薄膜トランジスタ２００の製造時には、ゲート電極１２上に光路長の合計が２５０ｎｍ〜２８０ｎｍとなるようにＳｉＯ2／ＳｉＮ積層からなるゲート絶縁膜２３が形成される。さらに、ゲート絶縁膜２３上に３０ｎｍ〜４５ｎｍの膜厚となるようにａ-Ｓｉからなる非晶質シリコン膜１４が形成される。そして、非晶質シリコン膜１４を、例えばグリーンレーザーを用いてレーザーアニール（結晶化）することで、非晶質シリコン膜１４をＰｏｌｙ−Ｓｉからなる結晶質シリコン膜１５にする。
【０１５３】
このように、本実施の形態２における有機発光表示装置の薄膜トランジスタ２００は、製造時には、上述の膜厚範囲で、ゲート絶縁膜２３と非晶質シリコン膜１４とが形成される。それにより、例えばグリーンレーザーを用いてレーザーアニール（結晶化）する場合に、膜厚変動によるａ−Ｓｉ膜への吸収率の変化を小さくすることができる。すなわち、ＣＶＤ等で成膜された際に生じる非晶質シリコン膜１４等の膜厚ばらつきの影響を受けず、安定した結晶化が可能となる。さらに、これを使用したＴＦＴの特性のばらつきを抑え、ＬＣＤやＯＬＥＤなど表示装置の表示品位を向上させることができる。
【０１５４】
なお、ゲート絶縁膜は、ＳｉＯ2膜の上にＳｉＮ膜が積層されたＳｉＮ／ＳｉＯ2積層で形成されていてもよい。
【０１５５】
また、この薄膜トランジスタ２００において、ａ−Ｓｉからなる非晶質シリコン膜１４およびゲート絶縁膜２３の膜厚に上述した一定の許容範囲があることは、Ｇｒｅｅｎレーザー（５３２ｎｍ）を照射した場合のａ−Ｓｉ膜への吸収率を計算することによりわかった。以下、これを実施例として説明する。なお、実施の形態１における実施例と同様の部分は説明を省略する。
【０１５６】
（実施例）
ここでは、図７Ａに示すモデル構造でのＳｉＯ2膜９０３（膜厚可変）をＳｉＮ膜、ＳｉＯ2膜が配置されたＳｉＯ2／ＳｉＮ積層膜１００３にして計算した。ここで、波長５３２ｎｍに対する屈折率はＳｉＮ＝１．９としている。まず、ＳｉＮ膜厚を固定して計算し、ａ−Ｓｉ膜への吸収率におけるａ−Ｓｉ膜およびＳｉＯ2膜の膜厚依存性が小さい領域を抽出した。その後、抽出した領域での膜厚構成を抽出し、ａ−Ｓｉ膜への吸収率におけるＳｉＮ依存性を評価した。
【０１５７】
図２０Ａ〜図２０Ｃは、ＳｉＮ膜を３０ｎｍに固定した場合にａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚とを変化させたときの計算結果を示す図である。具体的には、図２０Ａは、ＳｉＮ膜を３０ｎｍに固定した場合に、ＳｉＯ2膜厚とａ−Ｓｉ膜厚とを変化させて計算した吸収率を示す図である。図２０Ｂは、図２０Ａで示される吸収率のカーブをａ−Ｓｉ膜厚で微分したものとＳｉＯ2膜厚で微分したものそれぞれの絶対値をとり、足し合わせたものである。また、図２０Ｃは、好ましい膜厚範囲の領域の膜厚構成を図示したものである。
【０１５８】
図２０Ａおよび図２０Ｂから、楕円で囲まれた領域、すなわちＳｉＯ2膜厚が１３５ｎｍ〜１６０ｎｍ、ａ−Ｓｉ膜厚が２５ｎｍ〜４５ｎｍ付近の領域が好ましい膜厚範囲の領域であることがわかる。この膜厚範囲でａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚を形成することにより、可視光領域の波長のレーザーアニールによる結晶化を安定に行うことができる。
【０１５９】
図２０Ｃには、膜厚構成としてａ−Ｓｉ膜厚とＳｉＯ2膜厚との好ましい値が示されており、これは、楕円で囲まれた領域の中心値となっている。具体的には、ＳｉＮ膜厚は５０ｎｍ、ａ−Ｓｉ膜厚中心値は３５ｎｍであり、ＳｉＯ2膜厚中心値は１６０ｎｍである。そして、これらの値におけるａ−Ｓｉ膜厚への吸収率３２．３％が示されている。
【０１６０】
また、図２０Ｃの上段には、ａ−Ｓｉ膜厚中心値３０ｎｍに対して吸収率の値が±３％となるａ−Ｓｉ膜厚範囲（−９ｎｍ〜+１０ｎｍ）とＳｉＯ2膜厚中心値１６０ｎｍに対して吸収率の値が±３％となるＳｉＯ2膜厚範囲（−４０ｎｍ〜+１０ｎｍ）が示されている。ここで、それぞれの膜厚範囲で記載されている括弧内の数字は、それぞれの膜厚中心に対する割合である。例えば、ａ−Ｓｉ膜厚範囲の下限値（３５ｎｍ−９ｎｍ）に記載の２５％は、ａ−Ｓｉ中心値３５ｎｍに対する９ｎｍの割合に相当する。他も同様である。
【０１６１】
また、図２０Ｃの下段には、相対値として、吸収率の値が３２％×０．９７〜３２％×１．０３（相対的に吸収率の値が±３％）となるａ−Ｓｉ膜厚範囲とＳｉＯ2膜厚範囲が示されている。
【０１６２】
同様に、図２１Ａ〜図２１Ｃは、ＳｉＮ膜を５０ｎｍに固定した場合の計算結果を示し、図２２Ａ〜図２２Ｃは、ＳｉＮ膜を７０ｎｍに固定した場合の計算結果を示している。図２３Ａ〜図２３Ｃは、ＳｉＮ膜を９０ｎｍに固定した場合の計算結果を示す図である。
【０１６３】
図２０Ａ〜図２３Ｃから、膜厚ばらつきの影響が最も抑えられる膜厚の組み合せの値を抽出して図２４に示す。
【０１６４】
図２４は、膜厚ばらつきの影響が最も抑えられる膜厚構成を示す図である。
【０１６５】
この図２４に示されるように、膜厚ばらつきの影響が最も抑えられる膜厚の組み合せをそれぞれ光路長に換算した値が示されている。ここで、光路長は、ｄ（ＳｉＯ2）×ＮＳｉＯ2＋ｄ（ＳｉＮ）×ＮＳｉＮを計算することに算出される。その結果、膜厚ばらつきの影響が最も抑えられる膜厚の組み合せの光路長は、２６０ｎｍ〜２８０ｎｍとなっており、投入されるレーザー光の波長のおおよそ半分に近い値となっていることがわかる。一方で、ａ−Ｓｉ膜厚については、ＳｉＮ膜厚によらず、３５ｎｍの部分で最も値が小さくなっていることがわかる。
【０１６６】
以上から、ａ−Ｓｉ膜厚は３５ｎｍとなる膜厚で形成し、ＳｉＮ膜とＳｉＯ2膜とはそれぞれの光路長の和が、使用するレーザーの波長のおおよそ半分または光路長の合計が２５０ｎｍ〜２８０ｎｍとなる膜厚範囲で形成する。すると、ＣＶＤ等で成膜された際に生じるａ−Ｓｉ膜厚ばらつきの影響を受けず、安定した結晶化が可能となる。
【０１６７】
以上、本発明によれば、可視光領域の波長のレーザーを用いて、結晶性の安定した結晶シリコン膜を形成する結晶シリコン膜の形成方法、それを用いた薄膜トランジスタおよび表示装置を実現することができる。
【０１６８】
具体的には、通常、ＣＶＤ等でａ−Ｓｉ膜とその下地膜である絶縁膜とが成膜されると、膜厚は±１０％程度変動する。しかし、上述した膜厚範囲でａ−Ｓｉ膜とその下地膜である絶縁膜を成膜すると、レーザー結晶化プロセスにおいて、膜厚変動の影響を抑えて、結晶化（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜化）を行える。そのため、ａ−Ｓｉ膜とその下地膜である絶縁膜とを備える薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）では、均質な薄膜トランジスタの特性を実現できることとなる。さらに、図２５に示す表示装置に、本発明の薄膜トランジスタを用いた場合には、均質なＴＦＴ特性を備える高画質な表示装置を実現することができる。また、表示品位の向上による歩留り向上、コストダウンも可能となる。
【０１６９】
以上、本発明の結晶シリコン膜の形成方法、それを用いた薄膜トランジスタおよび表示装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【０１７０】
なお、本発明はａ−Ｓｉ膜を結晶化する光源としてレーザーを挙げているが、レーザーの代替として、例えばタングステンランプなどの可視光のランプを用いたＲＴＡ（ラピッドサーマルアニーリング:Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）でもよく、上述の結晶化は可能である。つまり、これら光源を用いても上述した本発明と同様の効果を実現することはいうまでもない。したがって、これら光源を用いた場合も本発明の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１７１】
本発明は、結晶シリコン膜の形成方法、それを用いた薄膜トランジスタおよび表示装置に利用でき、特に、レーザー結晶化プロセスにおいて、ａ−Ｓｉ膜とその下地膜である絶縁膜との膜厚変動の影響を抑えて、結晶化を行えるため、均質なＴＦＴ特性を備える高画質な表示装置などに利用できる。
【符号の説明】
【０１７２】
１  スイッチングトランジスタ
２  駆動トランジスタ
３  データ線
４  走査線
５  電流供給線
６  キャパシタンス
７  有機ＥＬ素子
１０  絶縁基板
１１、１２  ゲート電極
１３、２３  ゲート絶縁膜
１４、１６  非晶質シリコン膜
１５  結晶質シリコン膜
１７  ｎ＋シリコン膜
１８  ソース・ドレイン電極
１００、２００  薄膜トランジスタ
８０１、８０２、８０３、８０４、８０５  膜
９０１  ガラス基板
９０２  金属膜
９０３  ＳｉＯ2膜
９０４  ａ−Ｓｉ膜
１００３  ＳｉＯ2／ＳｉＮ積層膜
【図１】
2011066243.tif 000008
【図２】
2011066243.tif 000009
【図３】
2011066243.tif 000010
【図４Ａ】
2011066243.tif 000011
【図４Ｂ】
2011066243.tif 000012
【図４Ｃ】
2011066243.tif 000013
【図４Ｄ】
2011066243.tif 000014
【図４Ｅ】
2011066243.tif 000015
【図４Ｆ】
2011066243.tif 000016
【図４Ｇ】
2011066243.tif 000017
【図４Ｈ】
2011066243.tif 000018
【図４Ｉ】
2011066243.tif 000019
【図４Ｊ】
2011066243.tif 000020
【図５】
2011066243.tif 000021
【図６Ａ】
2011066243.tif 000022
【図６Ｂ】
2011066243.tif 000023
【図６Ｃ】
2011066243.tif 000024
【図６Ｄ】
2011066243.tif 000025
【図７Ａ】
2011066243.tif 000026
【図７Ｂ】
2011066243.tif 000027
【図８】
2011066243.tif 000028
【図９Ａ】
2011066243.tif 000029
【図９Ｂ】
2011066243.tif 000030
【図９Ｃ】
2011066243.tif 000031
【図９Ｄ】
2011066243.tif 000032
【図９Ｅ】
2011066243.tif 000033
【図１０】
2011066243.tif 000034
【図１１Ａ】
2011066243.tif 000035
【図１１Ｂ】
2011066243.tif 000036
【図１１Ｃ】
2011066243.tif 000037
【図１１Ｄ】
2011066243.tif 000038
【図１２Ａ】
2011066243.tif 000039
【図１２Ｂ】
2011066243.tif 000040
【図１３Ａ】
2011066243.tif 000041
【図１３Ｂ】
2011066243.tif 000042
【図１４Ａ】
2011066243.tif 000043
【図１４Ｂ】
2011066243.tif 000044
【図１５Ａ】
2011066243.tif 000045
【図１５Ｂ】
2011066243.tif 000046
【図１６】
2011066243.tif 000047
【図１７Ａ】
2011066243.tif 000048
【図１７Ｂ】
2011066243.tif 000049
【図１７Ｃ】
2011066243.tif 000050
【図１７Ｄ】
2011066243.tif 000051
【図１８Ａ】
2011066243.tif 000052
【図１８Ｂ】
2011066243.tif 000053
【図１８Ｃ】
2011066243.tif 000054
【図１８Ｄ】
2011066243.tif 000055
【図１９】
2011066243.tif 000056
【図２０Ａ】
2011066243.tif 000057
【図２０Ｂ】
2011066243.tif 000058
【図２０Ｃ】
2011066243.tif 000059
【図２１Ａ】
2011066243.tif 000060
【図２１Ｂ】
2011066243.tif 000061
【図２１Ｃ】
2011066243.tif 000062
【図２２Ａ】
2011066243.tif 000063
【図２２Ｂ】
2011066243.tif 000064
【図２２Ｃ】
2011066243.tif 000065
【図２３Ａ】
2011066243.tif 000066
【図２３Ｂ】
2011066243.tif 000067
【図２３Ｃ】
2011066243.tif 000068
【図２４】
2011066243.tif 000069
【図２５】
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