(57)【要約】【課題】耐圧性が高く、かつ、領域間で特性のばらつきが少ない結晶性半導体膜の製造方法、及び、その製造方法に好適に用いられるレーザー装置を提供する。【解決手段】レーザー光の照射及び移動を交互に繰り返して非晶質半導体膜を溶融し、結晶化して形成される結晶性半導体膜の製造方法であって、上記レーザー光は、直前の照射によって形成された結晶性半導体膜の隆起部を含む領域に、該隆起部の下に位置する結晶性半導体膜を一部残す強度で照射される結晶性半導体膜の製造方法である。【選択図】図２
2008311494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光の照射及び移動を交互に繰り返して非晶質半導体膜を溶融し、結晶化して形成される結晶性半導体膜の製造方法であって、
該レーザー光は、直前の照射によって形成された結晶性半導体膜の隆起部を含む領域に、該隆起部の下に位置する結晶性半導体膜を一部残す強度で照射される
ことを特徴とする結晶性半導体膜の製造方法。
【請求項２】
レーザー光により非晶質半導体膜を溶融し、結晶化して形成される結晶性半導体膜製造用のレーザー装置であって、
該レーザー装置は、レーザー光の照射及び移動を交互に繰り返す機構と、直前の照射によって形成された結晶性半導体膜の隆起部を含む領域に、該隆起部の下に位置する結晶性半導体膜を一部残す強度でレーザー光を照射する機構とを有する
ことを特徴とするレーザー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶性半導体膜の製造方法、及び、レーザー装置に関する。より詳しくは、薄膜トランジスタ等の半導体素子が備える半導体膜を、逐次的横方向成長法を用いて非晶質半導体膜から結晶性半導体膜に変える方法、及び、その方法に好適に用いられるレーザー装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アクティブマトリクス型の液晶表示装置等の電子装置においては、スイッチング素子や制御回路として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；ＴＦＴ）等の半導体素子が備え付けられる。ＴＦＴの構成としては、ガラス基板上に半導体膜を積層して備えるものが一般的であり、半導体膜の材料としては、シリコン（Ｓｉ）が多く用いられる。
【０００３】
シリコンは、その結晶性の違いから非晶質シリコン（アモルファスシリコン）と結晶性シリコン（ポリシリコン）とに分類される。半導体膜として用いる場合のシリコンとしては、キャリア移動度の点からポリシリコンであることが好ましい。ポリシリコン膜の形成方法としては、まずアモルファスシリコン膜を形成した後、レーザー光を照射してアモルファスシリコン膜を溶融及び固化させて結晶化することで、ポリシリコン膜を形成する方法が知られており、中でも、逐次的横方向成長（ＳＬＳ；Sequential Lateral Solidification）法によって形成されたポリシリコン膜については、キャリア移動度が特に優れていることが知られている（例えば、特許文献１〜５参照。）。
【０００４】
ＳＬＳ法は、レーザー光を一方向に移動させながらアモルファスシリコン膜に順次照射して溶融及び固化を繰り返し、横方向（移動方向）に結晶を成長させてポリシリコン膜を形成する方法である。図６は、ＳＬＳ法によるアモルファスシリコン膜からポリシリコン膜への結晶化の様子を示す模式図である。図６（ａ）に示すように、レーザー光１１４をアモルファスシリコン膜１１３ａに照射すると、アモルファスシリコン膜１１３ａは熱溶融される。熱溶融されたアモルファスシリコン膜１１３ａは、照射領域境界から内側（矢印方向）に向かって固化しながら結晶成長が進む。そして、図６（ｂ）に示すように、両側から成長してきた結晶は、照射領域中央部で衝突し、リッジ１１６と呼ばれる隆起部を形成する。アモルファスシリコン膜１１３ａの溶融及び固化を繰り返すと、レーザー光１１４の移動方向に長い結晶粒が形成され、ポリシリコン膜１１３ｂが形成される。
【０００５】
ＳＬＳ法は更に、照射領域の重ね合わせ方の違いにより、２ｓｈｏｔ−ＳＬＳとＤｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ−ＳＬＳとに分類される。２ｓｈｏｔ−ＳＬＳは、１ショット目に形成されたリッジに重ならないように２ショット目を照射する方法である（例えば、特許文献１及び２参照。）。一方、Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ−ＳＬＳは、１ショット目に形成されたリッジに重なるように２ショット目を照射する方法である（例えば、特許文献３〜５参照。）。
【０００６】
しかしながら、半導体素子の高性能化が強く求められており、また製造工程の効率化も求められているところ、このような方法によって形成されるシリコン膜の特性及び製造方法については、工夫の余地があった。
【特許文献１】特開２００４−２１４６１４号公報
【特許文献２】特開２００５−００５７２２号公報
【特許文献３】特開２００３−３４７２０８号公報
【特許文献４】特開２００３−３１４９６号公報
【特許文献５】特開２００６−１９０８９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者らは、これら２つのＳＬＳ法について種々検討したところ、２ｓｈｏｔ−ＳＬＳ法によって形成されたポリシリコン膜、及び、Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ−ＳＬＳ法によって形成されたポリシリコン膜については、以下の特徴があることを見いだした。
【０００８】
まず、２ｓｈｏｔ−ＳＬＳ法で形成されるポリシリコン膜については、１ショット目により形成されたリッジとは重ならないように２ショット目の照射が行われるので、リッジを境として照射進行方向側の結晶を引き継いだ形で結晶成長が進行する。２ｓｈｏｔ−ＳＬＳ法によれば結晶面が一様にばらつくため、そのようにして結晶化されたポリシリコン膜から形成されるＴＦＴは、各ＴＦＴでキャリア移動度、閾値（Ｖｔｈ）等の特性ばらつきは小さい。また、１ショット目の照射領域との重ね幅を小さくして２ショット目の照射が行われるため、以下に示すＤｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ−ＳＬＳ法に比べ、処理速度が速い。しかしながら、２ｓｈｏｔ−ＳＬＳ法で形成されるポリシリコン膜は、表面にリッジによる大きな凹凸が残ってしまうため、形成されたポリシリコン膜は耐圧性が低いものとなる。また、リッジの存在により、ショット毎に形成される結晶粒が連続性を有さないものとなる。
【０００９】
一方、Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ−ＳＬＳ法で形成されるポリシリコン膜については、１ショット目により形成されたリッジと重なるように、かつ、底まで全て溶解するようなエネルギーを有するレーザー光を用いて、完全にシリコン膜が溶融されるので、照射後であっても１ショット目のリッジは残らない。また、２ショット目によってもリッジは生じるが、３ショット目で消えることになる。Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ−ＳＬＳ法によれば、リッジを境として照射進行方向と反対側の結晶を引き継いで２ショット目による結晶成長が起こるため、２ｓｈｏｔ−ＳＬＳ法で形成されるポリシリコン膜よりも成長方向の揃った結晶粒が形成され、キャリア移動度に優れたポリシリコン膜が得られることになる。しかしながら、１ショット目により形成されたリッジと重なるように照射を行うためにレーザー光の送り幅が小さく、２ｓｈｏｔ−ＳＬＳ法に比べ処理速度は遅い。また、照射回数が増える分加熱と冷却とが繰り返される回数も多くなるため、熱ストレスが増し、その熱ストレスによって双晶が発生することがある。双晶はある一部の列で生じるものであり、双晶の部分は結晶方位が異なるため、双晶を含んでいるかどうかで、製造されるＴＦＴ等の特性にばらつきが生じてしまう。特に、Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ−ＳＬＳ法で形成されるポリシリコン膜は結晶粒が連続しており、双晶は塊で発生するためＴＦＴの特性に与える影響が大きい。なお、２ｓｈｏｔ−ＳＬＳ法によっても双晶が全く発生しないわけではないが、Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ−ＳＬＳ法に比べ照射回数が少ないため双晶は発生しにくく、また、形成されるポリシリコン膜はリッジにより結晶粒が分断されているため、双晶は小さな領域でばらついて発生する。そのため、双晶が、例えばＴＦＴのチャネル部に含まれることになったとしても、各チャネル部に均等に含まれることになるので、ＴＦＴの特性にばらつきは生じにくい。
【００１０】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、耐圧性が高く、かつ、領域間で結晶性のばらつきが少ない結晶性半導体膜の製造方法、及び、その製造方法に好適に用いられるレーザー装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、リッジと双晶の影響を抑制することが可能な結晶性シリコン膜の製造方法について種々検討したところ、照射するレーザー光の照射条件に着目した。そして、照射領域に１ショット目によって形成されたリッジを含ませるものとし、かつ、１ショット目によって形成された結晶性半導体膜のリッジ下に位置する結晶性半導体膜を一部残す強度で２ショット目のレーザー光の照射を行うことで、リッジの高さを低減しつつ、領域間で結晶性のばらつきが少ない結晶性半導体膜を形成することができることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
【００１２】
すなわち、本発明は、レーザー光の照射及び移動を交互に繰り返して非晶質半導体膜を溶融し、結晶化して形成される結晶性半導体膜の製造方法であって、上記レーザー光は、直前の照射によって形成された結晶性半導体膜の隆起部を含む領域に、該隆起部の下に位置する結晶性半導体膜を一部残す強度で照射される結晶性半導体膜の製造方法である。
以下、本発明の製造方法について詳述する。
【００１３】
本発明の結晶性半導体膜の製造方法は、レーザー光の照射及び移動を繰り返して非晶質半導体膜（アモルファスシリコン膜）を溶融し、結晶化して結晶性半導体膜（ポリシリコン膜）を形成する製造方法である。したがって、本発明の製造方法は、ＳＬＳ法による結晶性半導体膜の製造方法の一形態ということができる。本発明の製造方法によれば、横方向（レーザー光の移動方向）に結晶を成長させて結晶性半導体膜を形成することができる。このようにして形成された結晶構造はキャリア移動度に優れているため、この結晶性半導体膜を、例えば、ＴＦＴが備える半導体膜に用いることで、応答特性に優れたＴＦＴが得られることとなる。半導体材料としてはシリコン、ゲルマニウム、セレン等が挙げられるが、シリコンが特に好ましい。レーザー光の種類としては、シリコン等の半導体材料を溶融することができるものであれば特に限定されず、そのようなレーザー光として、例えば、固体レーザー、エキシマレーザー等が挙げられるが、半導体層材料としてシリコンを用いる場合はシリコン吸収係数の高い第二高調波及び第三高調波が得られる固体レーザーが好ましい。レーザー光の形状としては特に限定されないが、製造効率の点から長尺状が好ましい。レーザー光の整形方法としては、例えば、マスクを用いる方法が挙げられる。エネルギー分布がガウス分布のものを用いる場合には、マスクを用いることで裾野部分を削ることができる。エネルギー分布が台形状のものを用いる場合には、マスクを用いる必要はない。レーザー光の調整は、レーザー及び光学系の種類、並びに、要求されるプロファイルに応じて適宜行えばよい。レーザー光の移動方法としては、レーザー光の発射口を移動させる方法を用いてもよいし、照射される結晶性半導体膜を移動させる方法を用いてもよい。
【００１４】
上記レーザー光は、直前の照射によって形成された結晶性半導体膜（ポリシリコン膜）の隆起部（リッジ）を含む領域に照射される。本発明の製造方法では、レーザー光の１つ前の照射領域に形成されたリッジと重なるように照射を行うので、リッジを一度消失させることができる。なお、再度リッジは形成されることになるが、本発明の製造方法によって形成されるリッジの高さは低いものとなるため、全体として表面に大きな凹凸を有さない結晶性半導体膜が形成されることとなる。
【００１５】
上記レーザー光は、上記隆起部の下に位置する結晶性半導体膜を一部残す強度で照射される。溶融される結晶性半導体膜の深さは、照射されるレーザー光のエネルギーにより決定される。本発明の製造方法では、１ショット目で形成されたリッジを消失させるのに充分なエネルギーであって、かつリッジが形成された領域下において結晶性半導体膜の固体領域が一部残るようなエネルギーを有するレーザー光を選択して照射を行う。
【００１６】
本発明の製造方法によれば、２ショット目以降の結晶成長は、照射領域境界と、リッジの下に位置する固体領域表面とからそれぞれ進行する。照射領域境界からは膜断面から見て水平方向に、リッジ部底面の固体領域表面からは膜断面から見て垂直方向に、それぞれ結晶の成長は進行する。そして、これら水平方向の結晶成長と垂直方向の結晶成長とは互いにぶつかり合い、結果として高さの低いリッジが形成されることになる。リッジの高さは結晶が成長してきた距離に依存するので、本発明によって形成されるリッジの高さは、従来の２ｓｈｏｔ−ＳＬＳ法で形成されるリッジよりも充分に低いものとなる。
【００１７】
本発明の結晶性半導体膜の製造方法の構成としては、このような工程を必須として形成されるものである限り、その他の工程を含んでいても含んでいなくてもよく、例えば、レーザー照射前に触媒元素を添加する等の処理を行うこともできる。
【００１８】
本発明によれば、表面に高さの低いリッジが形成されるため、全体として平坦な結晶性半導体膜となり、その結果、結晶性半導体膜の耐圧性が向上したものとなる。また、双晶が塊となって形成されることはなく、双晶が形成されたとしても微小領域がばらついて形成されることになるため、全体として結晶性のばらつきは小さい。そのため、例えば、この結晶性半導体膜をＴＦＴに備え付け、かつ、そのＴＦＴのサイズを小さくしたとしても、各ＴＦＴ間でキャリア移動度、閾値等の特性にばらつきが生じにくいものとなる。
【００１９】
本発明はまた、レーザー光により非晶質半導体膜を溶融し、結晶化して形成される結晶性半導体膜製造用のレーザー装置であって、上記レーザー装置は、レーザー光の照射及び移動を交互に繰り返す機構と、直前の照射によって形成された結晶性半導体膜の隆起部を含む領域に、該隆起部の下に位置する結晶性半導体膜を一部残す強度でレーザー光を照射する機構とを有するレーザー装置でもある。
【００２０】
本発明のレーザー装置は、上記本発明の製造方法に好適に用いられるものであり、レーザー光の移動の調整、及び、照射強度の調整が可能なものである。レーザー光の照射及び移動を繰り返す機構としては、レーザー光の発射部自体が移動可能な機構であってもよいし、例えば、ＸＹＺステージ等により、その上に載置される結晶性半導体膜付き基板が移動される機構であってもよい。そして、この機構を用いてレーザー光を、直前の照射によって形成されたリッジと重なるように移動調整を行う。レーザー光の照射強度の調整機構としては、アッテネーター（減衰器）によってレーザー光のエネルギーを調節する機構が挙げられる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の結晶性半導体膜の製造方法によれば、表面に形成されるリッジの高さを低減し、全体として平坦な結晶性半導体膜を形成することができ、耐圧性が向上したものとなる。また、双晶の発生が抑制されるため、形成された結晶性半導体膜をＴＦＴに備え付け、かつ、そのＴＦＴのサイズを小さくしたとしても、キャリア移動度、閾値等のＴＦＴの特性ばらつきは小さく抑えられる。このように、本発明の製造方法は、２ｓｈｏｔ−ＳＬＳ法及びＤｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ−ＳＬＳ法のそれぞれの良い点が採用され、かつ、それぞれの欠点が改善された方法ということができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に実施例を掲げ、本発明について図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００２３】
（実施例１）
図１（ａ）〜（ｇ）及び図２は、本実施例のポリシリコン膜（結晶性半導体膜）の形成方法を示す模式図である。図１（ａ）〜（ｇ）は各製造段階の断面図であり、図２は図１（ｅ）に示すレーザー光照射の様子をより詳細に示す斜視図である。
【００２４】
まず、図１（ａ）に示すように、基板１１上に汚染拡散防止用のベースコート膜１２を形成する。基板１１としては、ガラス基板等を用いることができる。ベースコート膜１２は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、スパッタ法等によって形成することができる。ベースコート膜１２の材料としては、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等を用いることができる。本実施例においてベースコート膜１２は膜厚１５０ｎｍで形成した。
【００２５】
次に、図１（ｂ）に示すように、アモルファスシリコン膜（非晶質半導体膜）１３ａをベースコート膜１２上全体に形成する。アモルファスシリコン膜１３ａは、ＣＶＤ法、スパッタ法等によって形成することができる。本実施例においてアモルファスシリコン膜１３ａは膜厚５０ｎｍで形成した。続いて、ポリシリコン膜形成のためのレーザー光照射工程へと進む。
【００２６】
図１（ｃ）に示すように、アモルファスシリコン膜１３ａに１ショット目のレーザー光１４をレーザー発射口１５から照射する。本実施例においては、平均照射エネルギー１０００ｍＪ／ｃｍ２、照射領域幅５．７μｍの固体レーザー（ＹＡＧ；Yttrium Aluminum Garnet）を用いた。本実施例においては、ＹＡＧレーザーの第２高調波を用いた。なお、ＹＡＧレーザーは、基本波長が１０６０ｎｍであり、その第二高調波が５３０ｎｍであり、その第三高調波が３５３ｎｍである。レーザー光１４の形状としては、長尺状のものを用い、エネルギー分布はガウス分布であるが裾野部分を急峻に調整したものを用いた。本実施例においてはアモルファスシリコン膜１３ａの膜厚は５０ｎｍで形成されているので、この条件でレーザー光１４を照射することで、照射領域のアモルファスシリコン膜１３ａを底面まで充分に溶融させることができる。溶融した後は、図１（ｄ）に示すように、照射領域境界から横方向（図の矢印方向）に結晶化が進行し、ポリシリコン膜１３ｂが形成される。そして、照射領域境界においてアモルファスシリコン膜１３ａが沈降し、照射領域の中央付近において両側から進行してきた結晶成長が衝突し合い、ポリシリコン膜１３ｂ表面に、ポリシリコン膜厚の１．５〜２．０倍の高さのリッジ１６が形成される。本実施例においては、高さ７５〜１００ｎｍのリッジ１６が形成された。
【００２７】
次に、図１（ｅ）及び図２に示すように、照射領域が１ショット目により形成されたリッジ１６と重なるようにレーザー発射口１５を移動し、１ショット目と同様、平均照射エネルギー１０００ｍＪ／ｃｍ２、照射領域幅５．７μｍのＹＡＧレーザーの第２高調波でアモルファスシリコン膜１３ａ及びポリシリコン膜１３ｂに向かって２ショット目のレーザー光１４を照射する。好ましくは、レーザー光１４の照射領域の進行方向と逆側の端部がリッジの裾野部分に合わさる位置にレーザー発射口１５を移動して２ショット目のレーザー光１４を照射する。これにより、リッジ１６を消失させつつ、処理速度を速くすることができる。
【００２８】
この工程により、リッジ１６が形成されていなかった領域においては、アモルファスシリコン膜１３ａ及びポリシリコン膜１３ｂの底面（基板側）まで充分に溶融することになる。そして、図１（ｆ）に示すように、１ショット目と同様のリッジ１６が形成される。一方、１ショット目によってリッジ１６が形成されていた領域においては、底面にまでエネルギーが行き渡らず、底面にポリシリコンの固体領域１７が残ることになる。そして、照射領域境界とリッジ部底面の固体領域表面とからそれぞれ境界面に対し垂直方向（図中の矢印方向）に結晶の成長が進行してこれらは衝突し合い、その結果、高さが充分に低いリッジ１８が形成されることになる。固体領域１７はリッジ１６下に形成されるため、高さが充分に低いリッジ１８は、リッジ１６が形成されていた位置よりも、レーザー光の進行方向と逆側に形成され、このリッジ１８により結晶粒は連続しないことになる。
【００２９】
この工程において平均照射エネルギー及び照射領域幅は、シリコン膜厚に応じて適宜変更すればよい。固体領域１７と照射領域の各境界から始まる結晶成長が衝突することで結晶粒が分断されればよいので、リッジ１６部分は全層溶融されなければよく、原子レベルでも残っていればよい。本発明において、リッジ１６部分を最低限溶融させつつ、底面の固体領域１７を残すエネルギーの一つの目安としては、レーザー波長が５００〜５５０ｎｍの場合、５０ｎｍ程度のアモルファスシリコン膜に対して１０００〜１５００Ｊ／ｃｍ２程度とすることが挙げられるが、ビームプロファイル、シリコン膜表面処理方法によっても最適エネルギーは異なるため、このような範囲に特に限定されない。
【００３０】
なお、アモルファスシリコンとポリシリコンとでは、同じエネルギーで照射を行ったとしてもアモルファスシリコンの方が光の吸収係数が大きいため溶融しやすいが、本実施例の条件であれば、リッジ１６が形成されていない領域においては、アモルファスシリコン膜１３ａ及びポリシリコン膜１３ｂのいずれも底面までエネルギーを行き渡らせることが可能であり、かつ、リッジ１６が形成されている領域において、底面までエネルギーを行き渡らせなくすることが可能である。
【００３１】
３ショット目以降は、図１（ｇ）に示すように、２ショット目と同様のレーザー光１４の照射方式を繰り返す。これにより、リッジ１６を境として照射進行方向と反対側の結晶を引き継いで３ショット目以降の結晶成長が進行し、ポリシリコン膜１３ｂが形成される。
【００３２】
ポリシリコン膜の形成工程が完了した後は、例えば、フォトリソグラフィー法等により、ポリシリコン膜を島状等の所望の形状にパターニングし、そのポリシリコン膜上にゲート絶縁膜、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、その他絶縁膜をパターニングして、ＴＦＴを形成することができる。本実施例によって作製されたＴＦＴは、領域間で結晶性ばらつきは小さいため、キャリア移動度、閾値等の特性にもばらつきが生じにくいＴＦＴが形成されることとなる。
【００３３】
図３は、本実施例のレーザー光の照射及び移動プロファイルを示すシリコン膜１３の断面模式図である。図３（ａ）は１ショット目を示し、図３（ｂ）は２ショット目以降を示す。本実施例によるレーザー光の照射条件では、図３（ａ）に示すように、レーザー光の照射領域幅Ｌを５．７μｍとしているので、リッジの横方向の幅Ｒは１．５μｍ程度となる。この場合、図３（ｂ）に示すように、レーザー光の送り幅Ｍは、Ｍ＝（５．７−１．５）／２で算出される２．１μｍ程度とすることが好ましい。なお、リッジの横方向の幅Ｒとは、リッジを挟んで両側に位置するリッジの裾野と膜表面の平坦部との境界部間の幅をいう。最適な送り幅はレーザービームプロファイルによって変わるため、レーザー装置・光学系に合った送り幅の条件出しが必要である。
最適送り幅：Ｍ＝（Ｌ−Ｒ）／２
【００３４】
図４は、本実施例によって形成されるポリシリコン膜を備えるＴＦＴと、従来のＤｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ−ＳＬＳ法によって形成されるポリシリコン膜を備えるＴＦＴとのＴＦＴチャネル幅Ｗに対する閾値電圧のばらつき（ΔＶｔｈ）依存性を示すグラフである。図４に示すように本実施例によれば、閾値変動に対するＴＦＴチャネル幅Ｗの許容範囲が広くなる。具体的には、従来の場合よりトランジスタサイズを小さくした場合であっても閾値変動が大きくならない。
【００３５】
本実施例のポリシリコン膜形成方法によれば、表面にリッジが残らない平坦なポリシリコン膜を形成することができ、耐圧性が向上する。また、双晶の発生が抑制されるため、このようにして作製されたポリシリコン膜をＴＦＴに備え付け、そのＴＦＴのサイズを小さくしたとしても、キャリア移動度、閾値等のＴＦＴの特性にばらつきが生じにくい。
【００３６】
本実施例では、レーザー光の移動の調整、及び、照射強度の調整が高精度で可能なレーザー装置を用いてアモルファスシリコン膜からポリシリコン膜への結晶化を行った。本実施例においてレーザー光の移動は、ポリシリコン膜付き基板が載置されたＸＹＺステージの移動によって行った。図５は、本実施例で用いたレーザー装置の全体的構成を示す模式図である。図５に示すように、励起したレーザー光は、ビーム強度減衰手段、ビーム均一化手段及び結像手段を経て、ＸＹＺステージ２０上の基板２１に照射される。本実施例において、ビーム強度減衰手段にはアッテネーター、ビーム均一化手段にはホモジナイザー、結像手段には集光レンズを用いた。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施例１のポリシリコン膜（結晶性シリコン膜）の形成方法を示す模式図であり、（ａ）〜（ｇ）は各製造段階の断面図である。
【図２】図１（ｅ）に示すレーザー光照射の様子をより詳細に示す斜視図である。
【図３】実施例１のレーザー光の照射及び移動プロファイルを示すシリコン膜の断面模式図である。（ａ）は１ショット目を示し、（ｂ）は２ショット目以降を示す。
【図４】実施例１によって形成されるポリシリコン膜を備えるＴＦＴと、従来のＤｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ−ＳＬＳ法によって形成されたポリシリコン膜を備えるＴＦＴとのＴＦＴチャネル幅Ｗに対する閾値電圧のばらつき（ΔＶｔｈ）依存性を示すグラフである。
【図５】実施例１で用いたレーザー装置の全体的構成を示す模式図である。
【図６】ＳＬＳ法によるアモルファスシリコンからポリシリコンへの結晶化の様子を示す模式図である。（ａ）はレーザー光をアモルファスシリコン膜に照射する様子を示す。（ｂ）はリッジが形成される様子を示す。
【符号の説明】
【００３８】
１１、２１：基板
１２：ベースコート膜
１３：シリコン膜
１３ａ、１１３ａ：アモルファスシリコン膜（非晶質半導体膜）
１３ｂ、１１３ｂ：ポリシリコン膜（結晶性半導体膜）
１４、１１４：レーザー光
１５：レーザー発射口
１６、１１６：リッジ
１７：固体領域
１８：リッジ（高さが充分に低い）
２０：ＸＹＺステージ
Ｌ：レーザー光の照射領域幅
Ｒ：リッジの横方向の幅
Ｍ：レーザー光の送り幅
【図１】
2008311494.tif 000003
【図２】
2008311494.tif 000004
【図３】
2008311494.tif 000005
【図４】
2008311494.tif 000006
【図５】
2008311494.tif 000007
【図６】
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