(57)【要約】【課題】キャリア移動度が高く、長いかまたは大きな結晶粒からなる結晶性薄膜を形成する。【解決手段】本発明の結晶性薄膜の形成方法は、基板（１）上に、熱伝導率が基板（１）よりも小さい低熱伝導部（２）を形成する工程と、低熱伝導部（２）が形成された領域上に非単結晶薄膜（４）を形成する工程と、非単結晶薄膜（４）にエネルギービーム（５）を照射することによって、非単結晶薄膜（４）を結晶化した結晶性薄膜を形成する工程とを包含し、エネルギービーム（５）が、非単結晶薄膜（４）の少なくとも一方向の全体にわたって照射され、エネルギービーム（５）のエネルギー強度は、一方向においてエネルギービーム（５）の中央部よりも周縁部が高くなっている。【選択図】　図１
2004119518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、熱伝導率が前記基板よりも小さい低熱伝導部を形成する工程と、
前記低熱伝導部が形成された領域上に非単結晶薄膜を形成する工程と、
前記非単結晶薄膜にエネルギービームを照射することによって、前記非単結晶薄膜を結晶化した結晶性薄膜を形成する工程と
を包含し、
前記エネルギービームが、前記非単結晶薄膜の少なくとも一方向の全体にわたって照射され、前記エネルギービームのエネルギー強度は、前記一方向において前記エネルギービームの中央部よりも周縁部が高くなっている、結晶性薄膜の形成方法。
【請求項２】
前記低熱伝導部を形成する工程において、前記低熱伝導部が、前記基板の一部の領域上に形成される、請求項１に記載の結晶性薄膜の形成方法。
【請求項３】
前記非単結晶薄膜を形成する工程において、前記低熱伝導部と同様の形状に前記非単結晶薄膜を形成する、請求項２に記載の結晶性薄膜の形成方法。
【請求項４】
前記結晶性薄膜を形成する工程において、前記エネルギービームが、前記非単結晶薄膜が形成された領域の全体にわたって照射される、請求項１〜３のいずれかに記載の結晶性薄膜の形成方法。
【請求項５】
前記結晶性薄膜を形成する工程において、前記エネルギービームのエネルギー強度は、前記一方向の中央部から前記周縁部に向かって単調に増加している、請求項１〜４のいずれかに記載の結晶性薄膜の形成方法。
【請求項６】
前記結晶性薄膜を形成する工程において、前記エネルギービームの中央部が照射された領域に発生した結晶核を種として、前記結晶性薄膜が形成される、請求項１〜５のいずれかに記載の結晶性薄膜の形成方法。
【請求項７】
前記低熱伝導部の熱伝導率は、１．３Ｊ／（ｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ）以下である、請求項１〜６のいずれかに記載の結晶性薄膜の形成方法。
【請求項８】
前記低熱伝導部はポリシリカからなる、請求項１〜７のいずれかに記載の結晶性薄膜の形成方法。
【請求項９】
前記低熱伝導部はエアーギャップからなる、請求項２〜７のいずれかに記載の結晶性薄膜の形成方法。
【請求項１０】
前記低熱伝導部を形成する工程において、前記基板に凹部を設けて、前記凹部内に前記低熱伝導部を形成する、請求項２〜９のいずれかに記載の結晶性薄膜の形成方法。
【請求項１１】
前記結晶性薄膜を形成する工程において、前記エネルギービームがパルス状エネルギービームであり、前記非単結晶薄膜に前記パルス状エネルギービームを１回照射する、請求項１〜１０のいずれかに記載の結晶性薄膜の形成方法。
【請求項１２】
前記結晶性薄膜を形成する工程において、前記エネルギービームがパルス状エネルギービームであり、前記非単結晶薄膜に前記パルス状エネルギービームを、ほぼ同じ位置に複数回照射する、請求項１〜１０のいずれかに記載の結晶性薄膜の形成方法。
【請求項１３】
前記結晶性薄膜を形成する工程において、前記エネルギービームがパルス状エネルギービームであり、前記パルス状エネルギービームを移動させながら前記非単結晶薄膜に照射する、請求項１〜１０のいずれかに記載の結晶性薄膜の形成方法。
【請求項１４】
前記結晶性薄膜を形成する工程において、前記エネルギービームが連続波エネルギービームであり、前記連続波エネルギービームを移動させながら、前記非単結晶薄膜に照射する、請求項１〜１０のいずれかに記載の結晶性薄膜の形成方法。
【請求項１５】
前記非単結晶薄膜は半導体膜からなる、請求項１〜１４のいずれかに記載の結晶性薄膜の形成方法。
【請求項１６】
前記非単結晶薄膜はシリコン材料からなる、請求項１〜１５のいずれかに記載の結晶性薄膜の形成方法。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれかに記載の結晶性薄膜の形成方法で形成された結晶性薄膜。
【請求項１８】
請求項１７に記載の結晶性薄膜を用いた半導体装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の半導体装置を備えたディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、結晶性薄膜、および、その結晶性薄膜の形成方法、ならびに、結晶性薄膜を用いた半導体装置、および、その半導体装置を備えたディスプレイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
キャリア移動度が高い結晶性薄膜を形成する方法として、絶縁基板上に形成した非単結晶薄膜にエネルギービームを照射して、非単結晶薄膜を結晶化する方法が従来から知られている。ここで、非単結晶薄膜は、非結晶薄膜または多結晶薄膜のいずれかである。エネルギービームを非単結晶薄膜に照射すると、非単結晶薄膜はエネルギービームのエネルギーによって溶融し、非単結晶薄膜が溶融した状態から固化することによって、非単結晶薄膜が結晶化し、結晶性薄膜が形成される。
【０００３】
大きな結晶粒からなる結晶性薄膜を形成するためには、非単結晶薄膜にエネルギービームを照射した際に、不規則に結晶核が発生することを抑制し、制御した位置に発生させた結晶核から結晶粒を成長させること、エネルギービームの照射によって非単結晶薄膜に加えられた熱が非単結晶薄膜から基板に伝導することを抑制して非単結晶薄膜が溶融状態から固化する速度を低減すること、さらには、非単結晶薄膜において絶縁基板の表面に沿った横方向の温度勾配を形成して横方向に向かう結晶粒の成長を制御することが重要である。
【０００４】
図１０は、従来の結晶性薄膜の形成方法を示す模式図である。
【０００５】
結晶性薄膜を形成するために、まず、基板４０上の所定の領域にエアーギャップ４１が形成されるように、酸化膜４２を形成する。エアーギャップ４１は空気が充満している空間であり、エアーギャップ４１の熱伝導率は、基板４０の熱伝導率よりも低い。次いで、酸化膜４２上の全面にわたって非晶質シリコン薄膜４３を形成し、非晶質シリコン薄膜４３上の全面にわたってキャップ酸化膜４４を形成する。
【０００６】
その後、キャップ酸化膜４４側にレーザービーム４５を照射すると、非晶質シリコン薄膜４３が加熱される。この場合、エアーギャップ４１は熱伝導率が低いため、エアーギャップ４１の上方の非晶質シリコン薄膜４３の熱は、基板４０の表面に沿って、エアーギャップ４１から離れる横方向に流れ、その一部は基板４０へと伝導する。したがって、非晶質シリコン薄膜４３には、エアーギャップ４１の上方の非晶質シリコン薄膜４３の中央部から横方向に順次温度が下がる。エアーギャップ４１の周縁部の上方に位置する非晶質シリコン薄膜４３が溶融すると、温度の低いエアーギャップ４１の周辺部で結晶核が発生し、その結晶核から、エアーギャップ４１の中央部に向かって結晶粒が成長する。これにより、大きな結晶粒からなる結晶性半導体薄膜が形成される（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００７】
図１１は、他の従来の結晶性薄膜の形成方法を示す模式図である。
【０００８】
この形成方法では、まず、シリコン基板５１を準備し、そのシリコン基板５１上の全面にわたって酸化膜５２を形成し、酸化膜５２上の全面にわたって多結晶シリコン５３を形成する。また、多結晶シリコン５３上の全面にわたって二酸化シリコン膜５４を形成する。このように半導体積層構造を形成する。
【０００９】
レーザー光源５５から出射されたレーザービーム５６のエネルギー強度は、レーザービーム５６の中央部で最大となり、レーザービーム５６の周縁部になるにつれて小さくなるガウス分布になっている。レーザー光源５５から出射されたレーザービーム５６は、お互いに向き合うように配置されたフレネルの複プリズム５７Ａおよび５７Ｂを通過することによって、周縁部でエネルギー強度が最大となり、中央部でエネルギー強度が極小となるＭ字型のエネルギー強度分布のレーザービーム５８となる。このようなレーザービーム５８を半導体積層構造に照射する。レーザービーム５８のエネルギーは、多結晶シリコン５３で吸収され、多結晶シリコン５３を単結晶化する（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
【非特許文献１】
イン―ヒュンク・ソング（Ｉｎ−Ｈｙｕｋ　Ｓｏｎｇ）、他３名、「フローティング活性構造を用いた新たなエキシマーレーザー再結晶によって製造された多結晶シリコン薄膜トランジスタ（Ａ　Ｐｏｌｙ−Ｓｉ　Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ　Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ　ｂｙ　Ｎｅｗ　Ｅｘｃｉｍｅｒ　Ｌａｓｅｒ　Ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ　ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ　Ｆｌｏａｔｉｎｇ　Ａｃｔｉｖｅ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）」、プロシーディング・オブ・ザ・セカンド・インターナショナル・ディスプレイ・マニュファクチャリング・カンファレンス（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　２ｎｄＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ　ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ）　（ＩＤＭＣ　２００２），ｐ３６５−３６８
【００１１】
【特許文献１】
特開昭６１−９９３２３号公報（第２−３頁、第１図）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０に示した従来の結晶性薄膜の形成方法では、エアーギャップ４１上の非晶質シリコン薄膜４３の熱は、エアーギャップ４１から離れる横方向に伝導し、エアーギャップ４１が形成されていない酸化膜４２上の領域では、酸化膜４２を介して基板４０にも伝導する。このため、エアーギャップ４１上の非晶質シリコン薄膜４３の温度は、エアーギャップ４１の周囲の非晶質シリコン薄膜４３の温度より高くなり、結晶粒は、エアーギャップ４１の周縁部上の非晶質シリコン薄膜４３から中央部に向かって成長する。その結果、エアーギャップ４１上の非晶質シリコン薄膜４３の中央部で周縁部から成長する結晶粒同士がぶつかり、エアーギャップ４１上の非晶質シリコン薄膜４３の中央部に結晶粒界ができる。その結果、最大でエアーギャップ４１の幅の半分程度の長さにしか結晶粒を形成することができない。
【００１３】
図１１に示した従来の結晶性薄膜の形成方法では、Ｍ字型のレーザービーム５８が照射されると、レーザービーム５８の中央部が照射された多結晶シリコン５３の領域に結晶核が発生し、結晶核が発生した領域からレーザービーム５８の周縁部が照射された領域に向かって両方向に結晶粒が成長するため、レーザービームの周縁部が照射された領域からレーザービームの中央部が照射された領域に向かって結晶粒が成長する場合の約２倍の長さの結晶粒が形成される。しかしながら、多結晶シリコン５３は酸化膜５２上の全面にわたって形成されているので、Ｍ字型のレーザービーム５８が照射されない多結晶シリコン５３の領域でも結晶核が発生するおそれがある。その場合、Ｍ字型のレーザービーム５８が照射されない多結晶シリコン５３の領域で発生した結晶核を種としてＭ字型のレーザービーム５８の中央部が照射された領域に向かって成長する結晶粒と、Ｍ字型のレーザービーム５８の中央部が照射された領域で発生した結晶核を種として周縁部が照射された領域に向かって成長する結晶粒とがぶつかり、Ｍ字型のレーザービーム５８の周縁部が照射された領域に結晶粒界ができる。このため、それほど長い結晶粒を形成することはできない。
【００１４】
本発明は、上記の課題を解決するためのものであり、キャリア移動度が高く、長いかまたは大きな結晶粒からなる結晶性薄膜、および、そのような結晶性薄膜を制御性良く形成する結晶性薄膜の形成方法を提供することを目的とする。また、そのような結晶性薄膜を用いた半導体装置およびその半導体装置を備えたディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明による結晶性薄膜の形成方法は、基板上に、熱伝導率が前記基板よりも小さい低熱伝導部を形成する工程と、前記低熱伝導部が形成された領域上に非単結晶薄膜を形成する工程と、前記非単結晶薄膜にエネルギービームを照射することによって、前記非単結晶薄膜を結晶化した結晶性薄膜を形成する工程とを包含し、前記エネルギービームが、前記非単結晶薄膜の少なくとも一方向の全体にわたって照射され、前記エネルギービームのエネルギー強度は、前記一方向において前記エネルギービームの中央部よりも周縁部が高くなっている。
【００１６】
前記低熱伝導部を形成する工程において、前記低熱伝導部が、前記基板の一部の領域上に形成されてもよい。
【００１７】
前記非単結晶薄膜を形成する工程において、前記低熱伝導部と同様の形状に前記非単結晶薄膜が形成されてもよい。
【００１８】
前記結晶性薄膜を形成する工程において、前記エネルギービームが、前記非単結晶薄膜が形成された領域の全体にわたって照射されてもよい。
【００１９】
前記結晶性薄膜を形成する工程において、前記エネルギービームのエネルギー強度は、前記一方向の中央部から前記周縁部に向かって単調に増加してもよい。
【００２０】
前記結晶性薄膜を形成する工程において、前記エネルギービームの中央部が照射された領域に発生した結晶核を種として、前記結晶性薄膜が形成されてもよい。
【００２１】
前記低熱伝導部の熱伝導率は、１．３Ｊ／（ｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ）以下である。
【００２２】
前記低熱伝導部はポリシリカからなってもよい。
【００２３】
前記低熱伝導部はエアーギャップからなってもよい。
【００２４】
前記低熱伝導部を形成する工程において、前記基板に凹部を設けて、前記凹部内に前記低熱伝導部を形成してもよい。
【００２５】
前記結晶性薄膜を形成する工程において、前記エネルギービームがパルス状エネルギービームであり、前記非単結晶薄膜に前記パルス状エネルギービームを１回照射してもよい。
【００２６】
前記結晶性薄膜を形成する工程において、前記エネルギービームがパルス状エネルギービームであり、前記非単結晶薄膜に前記パルス状エネルギービームを、ほぼ同じ位置に複数回照射してもよい。
【００２７】
前記結晶性薄膜を形成する工程において、前記エネルギービームがパルス状エネルギービームであり、前記パルス状エネルギービームを移動させながら前記非単結晶薄膜に照射してもよい。
【００２８】
前記結晶性薄膜を形成する工程において、前記エネルギービームが連続波エネルギービームであり、前記連続波エネルギービームを移動させながら、前記非単結晶薄膜に照射してもよい。
【００２９】
前記非単結晶薄膜は半導体膜からなってもよい。
【００３０】
前記非単結晶薄膜はシリコン材料からなってもよい。
【００３１】
本発明による結晶性薄膜は、上記に記載の結晶性薄膜の形成方法で形成されている。
【００３２】
本発明による半導体装置は、上記に記載の結晶性薄膜を用いている。
【００３３】
本発明によるディスプレイ装置は、上記記載の半導体装置を備えている。
【００３４】
（作用）
非単結晶薄膜にエネルギービームを照射することによって、長いか、または、大きな結晶粒からなる結晶性薄膜を形成する場合、非単結晶薄膜において不規則に結晶核が発生することを抑制し、制御した位置に発生させた結晶核から結晶粒を成長させること、非単結晶薄膜から基板に熱が伝導することを抑制して非単結晶薄膜が溶融状態から固化する速度を低減すること、非単結晶薄膜において絶縁基板の表面に沿った横方向に温度勾配を形成して非単結晶薄膜の横方向に向かう結晶粒の成長を制御することが重要である。
【００３５】
基板上に低熱伝導部を形成し、さらに低熱伝導部が形成された領域上に非単結晶薄膜を形成し、その非単結晶薄膜にエネルギービームを照射することによって、非単結晶薄膜を結晶化した結晶性薄膜を形成する。エネルギービームは、非単結晶薄膜の少なくとも一方向の全体にわたって照射され、それにより、その一方向において、エネルギービームの中央部は、非単結晶薄膜が形成された領域の中央部に照射される。エネルギービームのエネルギー強度は、その一方向においてエネルギービームの中央部よりも周縁部が高くなっており、非単結晶薄膜が形成された領域の中央部で発生した結晶核から周縁部に向かって結晶粒が成長する。さらに、低熱伝導部が形成された領域上に非単結晶薄膜が設けられているため、非単結晶薄膜から基板に熱が伝導することが抑制されて、非単結晶薄膜の溶融状態から固化する速度が遅くなり、大きな結晶粒からなる結晶性薄膜を形成することができる。
【００３６】
低熱伝導部が基板上の全面にわたって形成されている場合と、低熱伝導部が基板上の一部の領域に形成されている場合とを以下に比較する。低熱伝導部上に形成された非単結晶薄膜にエネルギービームを照射して非単結晶薄膜を結晶化する場合、非単結晶薄膜の下方に配置されている基板および低熱伝導部に悪影響を及ぼさないように、局所的に、短時間のエネルギービームが照射されるため、低熱伝導部が基板上の全面にわたって形成されていても、基板上の一部の領域に形成されていても大きな差はない。
【００３７】
しかしながら、結晶性薄膜を用いて半導体装置を形成する場合、低熱伝導部が基板上の全面にわたって形成されていると、結晶性薄膜を用いて作製した薄膜トランジスタまたは抵抗などの素子で発生した熱が基板に効率的に伝導されず、低熱伝導部が基板上の一部の領域に形成されている場合と比較すると、素子の温度が高くなり、信頼性の低下をもたらすことがある。
【００３８】
非単結晶薄膜の領域が、非単結晶薄膜の下方に形成された低熱伝導部の領域より大きい場合、非単結晶薄膜の領域のうち、低熱伝導部の領域によってカバーされない領域の温度は、低熱伝導部の領域によってカバーされた領域の温度より低くなるため、低熱伝導部の領域によってカバーされない領域でも結晶核が発生するおそれがある。その場合、低熱伝導部の領域によってカバーされない領域で発生した結晶核を種として低熱伝導部の領域によってカバーされた領域の中央部に向かって成長する結晶粒と、非単結晶薄膜の中央部で発生した結晶核から周縁部に向かって成長する結晶粒とがぶつかり、大きな結晶粒を形成することができなくなる。
【００３９】
また、非単結晶薄膜の領域が、エネルギービームによって照射される領域よりも大きい場合、非単結晶薄膜の領域のうちエネルギービームが照射されていない領域で発生した結晶核を種として成長した結晶粒と、非単結晶薄膜の中央部で発生した結晶核から成長した結晶粒とがぶつかり、大きな結晶粒を形成することができなくなる。
【００４０】
また、エネルギービームのエネルギー強度分布は、エネルギー強度が極小となる中央部から周縁部に向かって単調に増加するのではなく、エネルギー強度が極小となる部分が複数存在する場合、エネルギー強度が極小となる複数の部分のそれぞれが照射された領域で結晶核が発生し、それらの結晶核を種として成長する複数の結晶粒がぶつかるため、大きな結晶粒を形成することができない。
【００４１】
基板上の一部の領域に空気で充満しているエアーギャップを設け、そのエアーギャップの上方の所定の領域に非単結晶薄膜を形成すると、空気は他の一般的な低熱伝導部材より熱伝導率が小さいため、エアーギャップを低熱伝導部として使用することが望ましい。それにより、非単結晶薄膜の固化速度がさらに遅くなり、より大きな結晶粒からなる結晶性薄膜を形成することが可能となる。
【００４２】
基板に使用される材料のうちで熱伝導率の小さいものは、例えば、石英およびガラスであり、これらの熱伝導率は１．３Ｊ／（ｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ）程度である。低熱伝導部の熱伝導率は、より大きな結晶粒からなる結晶性薄膜を形成するために、基板の熱伝導率と比べて小さいほど好ましい。
【００４３】
このように形成した非単結晶薄膜を半導体装置の結晶性半導体薄膜として用いると、キャリア移動度を大きくし、閾値電圧を小さくすることができ、また、結晶性半導体薄膜の特性のバラツキが小さい半導体装置を作製することができる。それにより、半導体装置の特性の向上を図ることができる。
【００４４】
このようにして形成された半導体装置を備えたディスプレイ装置は、キャリア移動度を高くできるために、通常外付けにする回路をディスプレイ基板上に画素トランジスタとともに形成でき、それによって、ディスプレイ装置の高機能化および低コスト化が可能となる。また、外付けする回路が必要ないため、外部接続端子数を減少させることができ、信頼性の向上を図ることができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
【００４６】
なお、以下の説明において、非単結晶薄膜は、非結晶薄膜または多結晶薄膜のいずれかを意味する。
【００４７】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１による結晶性薄膜の形成方法では、基板上に形成された低熱伝導部および二酸化シリコン膜上の所定の領域に非単結晶薄膜を形成し、非単結晶薄膜にエネルギービームを照射することにより非単結晶薄膜を結晶化する。エネルギービームは非単結晶薄膜が形成された領域の少なくとも一方向の全体にわたって照射され、エネルギービームのエネルギー強度は前記一方向の中央部よりも周縁部が高くなっている。エネルギービームは非単結晶薄膜で吸収され、エネルギービームのエネルギー強度は、極小となる中央部から周縁部に向かって単調に増加している。
【００４８】
図１は、本発明の実施の形態１による結晶性薄膜の形成方法を示す模式図である。
【００４９】
ガラス基板等の絶縁基板１上の全面にわたって、ポーラスシリカ膜２を厚さ５００ｎｍで形成する。ポーラスシリカ膜２の形成には、例えば、塗布法を用いる。
【００５０】
ポーラスシリカ膜２上の全面にわたって、絶縁膜である二酸化シリコン膜３を厚さ３００ｎｍで形成する。二酸化シリコン膜３の形成は、例えば、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）ガスとＯ３ガスを用いたプラズマＣＶＤ（化学気相成長）法によって行う。ポーラスシリカ膜２は、本発明による低熱伝導部の１つの形態である。
【００５１】
二酸化シリコン膜３上の所定の領域に非晶質シリコン薄膜４を厚さ５０ｎｍで形成する。非晶質シリコン薄膜４の形成は、例えば、二酸化シリコン膜３上の全面にわたってＳｉＨ４ガスとＨ２ガスを用いてプラズマＣＶＤ法によって行い、次いで、二酸化シリコン膜３上の全面にわたって形成された非晶質シリコン薄膜４を所定の形状にパターニングする。非晶質シリコン薄膜４のパターニングには、ＣＦ４ガスとＯ２ガスを用いたＲＩＥ（反応性イオンエッチング）法で行う。
【００５２】
このようにして、半導体積層構造を形成する。
【００５３】
この半導体積層構造に、以下のように形成したレーザービームをエネルギービームとして非晶質シリコン薄膜４に照射する。
【００５４】
レーザー光源２０から出射されたレーザービーム２１のエネルギー強度は、中央部でエネルギー強度が最大であり、周縁部になるにつれて小さくなる分布になっている。レーザー光源２０から出射されたレーザービーム２１は、お互いに向き合うように配置されたフレネルの複プリズム２２Ａ、２２Ｂを通過し、周縁部でエネルギー強度が最大となり、中央部でエネルギー強度が極小となるＭ字型のエネルギー強度分布のレーザービーム２３となる。レーザー光源２０がエキシマーレーザーである場合、Ｍ字型のパルス状エキシマーレーザービーム５が非晶質シリコン薄膜４に照射される。
【００５５】
パターニングされた非晶質シリコン薄膜４にＭ字型のパルス状エキシマーレーザービーム５を照射すると、非晶質シリコン薄膜４は結晶化する。パルス状エキシマーレーザービーム５は非単結晶薄膜が形成された領域の少なくとも一方向の全体にわたって照射され、パルス状エキシマーレーザービーム５の中央部が非単結晶薄膜が形成された領域の中央部に照射されるとともに、パルス状エキシマーレーザービーム５の周縁部が非単結晶薄膜が形成された領域の周縁部に照射される。
【００５６】
このようなＭ字型のパルス状エキシマーレーザービーム５を非晶質シリコン薄膜４に照射すると、非晶質シリコン薄膜４の中央部において結晶核が発生するが、非晶質シリコン薄膜４の周縁部において結晶核は発生せず、非晶質シリコン薄膜４の中央部から周縁部に向かって結晶粒が成長する。
【００５７】
また、ポーラスシリカ膜２は内部に多数の空孔が設けられているため、熱伝導率が通常の二酸化シリコン膜より小さく、それにより、非晶質シリコン薄膜４が溶融状態から固化する速度が遅くなり、大きな結晶粒からなる結晶性シリコン薄膜が形成される。
【００５８】
Ｍ字型のパルス状エキシマーレーザービーム５のエネルギー密度が充分大きければ１回照射するだけで良好な結晶性シリコン薄膜を形成することができる。また、エネルギー密度の大きさが不充分である場合、略同じ位置に複数回Ｍ字型のパルス状エキシマーレーザービーム５を照射することによって、結晶性の改善を図ることが望ましい。
【００５９】
（実施の形態２）
実施の形態２による結晶性薄膜は、ポーラスシリカ膜２Ａが絶縁基板１上の所定の領域上に形成される点を除いて、図１を参照して上述した実施の形態１による結晶性薄膜と同様である。なお、ポーラスシリカ膜２Ａが形成された領域は、非晶質シリコン薄膜４が形成された領域よりも大きく、非晶質シリコン薄膜４が形成された領域をカバーするように配置されている。
【００６０】
図２は、本発明の実施の形態２による結晶性薄膜の形成方法を示す模式図である。
【００６１】
図２に示すように、ガラス基板等の絶縁基板１上の全面にわたってポーラスシリカ膜を厚さ５００ｎｍで堆積し、ＣＦ４ガスとＣＨＦ３ガスを用いたＲＩＥ法でポーラスシリカ膜を所定の領域にパターニングして、ポーラスシリカ膜２Ａを形成する。実施の形態２においても、ポーラスシリカ膜２Ａは、低熱伝導部の１つの形態である。
【００６２】
所定の領域に形成されたポーラスシリカ膜２Ａおよび絶縁基板１上にわたって、絶縁膜である二酸化シリコン膜３を厚さ３００ｎｍで形成し、実施の形態１と同様に、二酸化シリコン膜３の全面にわたって所定の領域にパターニングした非晶質シリコン薄膜４を厚さ５０ｎｍで形成する。このように半導体積層構造を形成する。
【００６３】
この半導体積層構造に、実施の形態１と同様なＭ字型のパルス状エキシマーレーザービーム５を照射して非晶質シリコン薄膜４を結晶化すると、実施の形態１と同様に大きな結晶粒からなる結晶性シリコン薄膜を形成することができる。
【００６４】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３による結晶性薄膜の形成方法を示す模式図である。
【００６５】
図３（ａ）は、実施の形態３による結晶性薄膜を形成する途中の工程を説明するための模式図である。
【００６６】
ガラス基板等の絶縁基板１上の全面にわたってスパッタリング法でＡｌ膜６を厚さ５００ｎｍで形成し、このように形成したＡｌ膜６をＢＣｌ３ガスとＣｌ２ガスを用いたＲＩＥ法で所定の領域にパターニングする。
【００６７】
所定の領域に形成されたＡｌ膜６および絶縁基板１上にわたって、実施の形態２と同様に、絶縁膜である二酸化シリコン膜３を厚さ３００ｎｍで形成する。
【００６８】
次いで、実施の形態１と同様に、二酸化シリコン膜３上の所定の領域にパターニングされた非晶質シリコン薄膜４を厚さ５０ｎｍで形成する。
【００６９】
次いで、二酸化シリコン膜３の一部をＣＦ４ガスとＣＨＦ３ガスを用いたＲＩＥ法でエッチングして開口させ、Ａｌ膜６の一部が露出した開口部を形成する。ＢＣｌ３ガスおよびＣｌ２ガスを用いた等方性ドライエッチング法を用いて、この開口部からＡｌ膜６をエッチング除去して、空気が充満したエアーギャップ７を形成する。エアーギャップ７は、本発明による低熱伝導部の１つの形態である。次いで、二酸化シリコン膜３上の所定の領域に非晶質シリコン薄膜４を形成する。なお、エアーギャップ７が形成された領域は、非単結晶薄膜４が形成された領域よりも大きく、非単結晶薄膜４が形成された領域をカバーするように配置されている。このようにして、半導体積層構造を形成する。
【００７０】
図３（ｂ）は、上述したように形成した半導体積層構造に、Ｍ字型のパルス状エキシマーレーザービーム５を照射することを示す模式図である。
【００７１】
実施の形態１と同様にＭ字型のパルス状エキシマーレーザービーム５を照射して非晶質シリコン薄膜４を結晶化すると、実施の形態１と同様に大きな結晶粒からなる結晶性シリコン薄膜を形成することができる。空気はポーラスシリカより熱伝導率が小さいため、実施の形態３によれば、実施の形態１および２より大きな結晶粒からなる結晶性シリコン薄膜を形成することができる。
【００７２】
（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４による結晶性薄膜の形成方法を示す模式図である。
【００７３】
図４（ａ）は、実施の形態４による結晶性薄膜を形成する工程を説明するための模式図である。
【００７４】
ガラス基板等の絶縁基板１の所定の領域にＣＦ４ガスとＣＨＦ３ガスを用いたＲＩＥ法で深さ５００ｎｍの凹部１Ａを設ける。所定の領域に凹部１Ａが設けられた絶縁基板１の全面にわたって、実施の形態１と同様に、ポーラスシリカ膜２を厚さ５００ｎｍで堆積し、ＣＭＰ（化学的機械研磨）を行う。それによって、凹部１Ａ以外の絶縁基板１上に堆積されたポーラスシリカ膜が取り除かれ、その結果、ポーラスシリカ膜２Ｂが凹部１Ａ内に形成され、絶縁基板１およびポーラスシリカ膜２Ｂの両方の表面が平坦化される。
【００７５】
次いで、表面が平坦化された絶縁基板１およびポーラスシリカ膜２Ｂ上の全面にわたって、絶縁膜である二酸化シリコン膜３を厚さ３００ｎｍで形成する。次いで、二酸化シリコン膜３の全面にわたって、非晶質シリコン薄膜４を厚さ５０ｎｍで形成し、非晶質シリコン薄膜４を所定の領域にパターニングする。このようにして、半導体積層構造を形成する。
【００７６】
図４（ｂ）は、上述したように形成した半導体積層構造に、Ｍ字型のパルス状エキシマーレーザービーム５を照射することを示す模式図である。
【００７７】
実施の形態１と同様のＭ字型のパルス状エキシマーレーザービーム５を半導体積層構造に照射すると、大きな結晶粒からなる結晶性シリコン薄膜を形成することができる。
【００７８】
実施の形態４によれば、非晶質シリコン薄膜４を結晶化した結晶性シリコン薄膜が、平坦化された絶縁基板１およびポーラスシリカ膜２Ｂの表面上に形成された二酸化シリコン膜３上に形成されており、このように平坦化された表面上に形成された結晶性シリコン薄膜を用いて半導体装置を形成すると、半導体装置における段差が小さくなり、断線等が起こりにくくなる。
【００７９】
（実施の形態５）
図５は、本発明の実施の形態５による結晶性薄膜の形成方法を示す模式図である。
【００８０】
図５（ａ）は、実施の形態５による結晶性薄膜を形成する工程を説明するための模式図である。
【００８１】
実施の形態４と同様にガラス基板等の絶縁基板１の所定の領域に凹部１Ａを設ける。所定の領域に凹部１Ａが設けられた絶縁基板１上の全面にわたって、実施の形態３と同様にＡｌ膜６を厚さ５００ｎｍで堆積し、ＣＭＰを行う。それによって、凹部１Ａ以外の絶縁基板１上に堆積されたＡｌ膜６が取り除かれ、その結果、Ａｌ膜６が凹部１Ａ内に形成され、絶縁基板１およびＡｌ膜６の両方の表面が平坦化される。
【００８２】
次いで、表面が平坦化された絶縁基板１およびＡｌ膜６上の全面にわたって、絶縁膜である二酸化シリコン膜３を厚さ３００ｎｍで形成する。
【００８３】
次いで、二酸化シリコン膜３上の全面にわたって非晶質シリコン薄膜４を厚さ５０ｎｍで形成し、非晶質シリコン薄膜４を所定の領域にパターニングする。
【００８４】
次いで、実施の形態３と同様にして二酸化シリコン膜３の一部をエッチングすることで開口して、Ａｌ膜６の一部が露出した開口部を形成し、この開口部からＡｌ膜６をエッチング除去してエアーギャップ７Ａを形成する。実施の形態５において、エアーギャップ７Ａは、低熱伝導部の１つの形態である。
【００８５】
このようにして、半導体積層構造を形成する。
【００８６】
図５（ｂ）は、上述したように形成した半導体積層構造に、Ｍ字型のパルス状エキシマーレーザービーム５を照射することを示す模式図である。
【００８７】
実施の形態１と同様にしてＭ字型のパルス状エキシマーレーザービーム５を半導体積層構造に照射すると、大きな結晶粒からなる結晶性シリコン薄膜を形成することができる。
【００８８】
実施の形態５によれば、結晶性シリコン薄膜が平坦な二酸化シリコン膜３の表面上に形成され、このように平坦な表面上に形成された結晶性シリコン薄膜を用いて半導体装置を作製すると、半導体装置における段差が小さくなり、断線等が起こりにくくなる。
【００８９】
（実施の形態６）
図６は、本発明の実施の形態６による結晶性薄膜の形成方法の模式的な斜視図である。
【００９０】
実施の形態６は、上述した実施の形態１と同様に、ガラス基板等の絶縁基板１上の全面にわたって、ポーラスシリカ膜２を形成し、ポーラスシリカ膜２上の全面にわたって、絶縁膜である二酸化シリコン膜３を形成し、二酸化シリコン膜３上の全面にわたって非晶質シリコン薄膜４を厚さ５０ｎｍで形成する。次いで、二酸化シリコン膜３上の全面にわたって形成された非晶質シリコン薄膜４を所定の形状にパターニングする。非晶質シリコン薄膜４を形成する所定の領域は、図６に示されるように、細長い形状である。
【００９１】
Ｍ字型のレーザービーム５Ａを、非晶質シリコン薄膜４が形成された領域の長手方向に沿って移動させながら照射する。Ｍ字型のレーザービーム５Ａは、実施の形態１において図１を参照して説明したＭ字型のレーザービーム５を非晶質シリコン薄膜４の長手方向に移動させたものである。
【００９２】
Ｍ字型のレーザービーム５Ａは、非晶質シリコン薄膜４の長手方向に垂直な方向の全体にわたって照射されており、Ｍ字型のレーザービーム５Ａのエネルギー強度は、その方向においてエネルギービームの中央部よりも周縁部が高くなっている。
【００９３】
Ｍ字型のレーザービーム５Ａの中央部が照射されることによって非晶質シリコン薄膜４にて発生した結晶核を種として、Ｍ字型のレーザービーム５Ａの中央部が照射された領域からＭ字型のレーザービーム５Ａの周縁部が照射された領域に向かって結晶粒が成長していくが、それとともにＭ字型のレーザービーム５Ａの移動方向９にも結晶粒が成長していくため、実施の形態１よりさらに大きな結晶粒からなる結晶性シリコン薄膜を形成することができる。ここで、Ｍ字型のレーザービーム５Ａは非晶質シリコン薄膜４の下の構造に悪影響がなければ、パルス状レーザービームであってもよく、または、連続波レーザービームであってもよい。
【００９４】
図７は、実施の形態１および実施の形態６による結晶性薄膜の成長方向と、形成した結晶性シリコン薄膜内の結晶粒界とを比較するための模式図である。
【００９５】
図７（ａ）は、実施の形態１による結晶性薄膜の成長方向と、形成した結晶性シリコン薄膜内の結晶粒界とを示す模式図である。
【００９６】
実施の形態１による結晶性薄膜の成長方向１１Ａは、Ｍ字型のパルス状エキシマーレーザービーム５のエネルギー強度の極小部が照射される領域からＭ字型のパルス状エキシマーレーザービーム５のエネルギー強度の強い方向に向かうため、細長い結晶粒からなる結晶性シリコン薄膜１０が形成される。結晶性シリコン薄膜１０は成長方向１１Ａに垂直な方向にほぼ均一な温度分布をしているため、成長方向１１Ａに垂直な方向はほぼ同時に成長方向１１Ａへ結晶粒が成長し、その成長時の歪み緩和等のためにμｍオーダの幅で成長方向に結晶粒界１２が存在する。
【００９７】
図７（ｂ）は、実施の形態６による結晶性薄膜の成長方向と、形成した結晶性シリコン薄膜内の結晶粒界とを示す模式図である。
【００９８】
実施の形態６ではＭ字型のレーザービーム５Ａを移動させながら照射するため、実施の形態６による結晶性薄膜の成長方向１１Ｂは、Ｍ字型のレーザービーム５Ａの中央部が照射された領域に発生した結晶核からＭ字型のレーザービーム５Ａの周縁部が照射された領域に向かうだけでなく、Ｍ字型のレーザービーム５Ａが移動する移動方向９にも結晶粒が成長する。それによって、結晶粒界がほとんどない結晶性シリコン薄膜１０が形成される。
【００９９】
実施の形態６は、実施の形態１だけでなく、実施の形態２〜５に対しても適用することができ、このようにＭ字型のレーザービーム５Ａを移動させながら照射することにより、結晶粒界がほとんどない結晶性シリコン薄膜を形成することができる。
【０１００】
（実施の形態７）
実施の形態７は、上述した実施の形態１で形成した結晶性シリコン薄膜を用いた半導体装置を説明する。実施の形態７において、半導体装置は、薄膜トランジスタ、抵抗、キャパシタ等の個別素子であってもよく、または、そのような個別素子を含む、液晶ドライバー、半導体メモリー、半導体論理回路等であってもよい。
【０１０１】
図８は、本発明の実施の形態７による半導体装置の一例である薄膜トランジスタ１８の模式的な断面図である。
【０１０２】
実施の形態１によってポーラスシリカ膜２上の所定の領域に形成された結晶性シリコン薄膜１０およびポーラスシリカ膜２上に、一般的な薄膜トランジスタを形成するのと同様に、ＴＥＯＳガスおよびＯ３ガスを用いたプラズマＣＶＤ法で二酸化シリコン膜を形成し、さらにスパッタリング法で、二酸化シリコン膜上の全面にわたって、ＷＳｉ２／多結晶シリコンを形成する。次いで、形成した二酸化シリコン膜およびＷＳｉ２／多結晶シリコンをＣＦ４ガスとＯ２ガスを用いたＲＩＥ法でパターニングする。このＲＩＥ法によるパターニングによって、結晶性シリコン薄膜１０の周縁部から二酸化シリコン３をまたぐように二酸化シリコン膜１３Ａ、１３Ｃが設けられ、これらの二酸化シリコン膜１３Ａ、１３Ｃは、薄膜トランジスタ１８のソースおよびドレインと接触するように設けられている。また、このＲＩＥ法のパターニングによって、結晶性シリコン薄膜１０上の所定の領域に、ゲート二酸化シリコン膜１３ＢおよびＷＳｉ２／多結晶シリコンゲート電極１４が形成される。
【０１０３】
次いで、結晶性シリコン薄膜１０のうち、薄膜トランジスタ１８のソースおよびドレインとなる領域にイオンドーピング法でＰ（リン）またはＢ（ホウ素）を注入する。
【０１０４】
次いで、ＴＥＯＳガスおよびＯ３ガスを用いたプラズマＣＶＤ法で二酸化シリコン膜を二酸化シリコン膜１３Ａ、１３Ｃ、結晶性シリコン薄膜１０およびＷＳｉ２／多結晶シリコンゲート電極１４上にわたって形成した後、ＣＦ４ガスおよびＣＨＦ３ガスを用いたＲＩＥ法でコンタクトホールをエッチングする。このエッチングによって、２つの二酸化シリコン膜１３Ａ、１３Ｃのそれぞれの上に二酸化シリコン膜１５Ａ、１５Ｃがそれぞれ設けられ、ゲート二酸化シリコン膜１３ＢおよびＷＳｉ２／多結晶シリコンゲート電極１４を覆うように二酸化シリコン膜１５Ｂが設けられる。ここで、結晶性シリコン薄膜１０のうち、薄膜トランジスタ１８のソースおよびドレインとなる領域は、露出されている。
【０１０５】
次いで、二酸化シリコン膜１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃおよび露出された結晶性シリコン薄膜１０の上にわたって、スパッタリング法でＡｌを形成し、ＢＣｌ３ガスとＣｌ２ガスを用いたＲＩＥ法でパターニングして、Ａｌ配線１６Ａ、１６Ｂを形成する。このパターニングによって、Ａｌ配線１６Ａは、二酸化シリコン膜１５Ａの表面から結晶性シリコン薄膜１０のソース領域に接触するように設けられ、Ａｌ配線１６Ｂは、二酸化シリコン膜１５Ｃの表面から結晶性シリコン薄膜１０のドレイン領域に接触するように設けられる。
【０１０６】
次いで、ＳｉＨ４ガス、ＮＨ３ガスおよびＮ２ガスを用いたプラズマＣＶＤ法で、Ａｌ配線１６Ａ、１６Ｂおよび二酸化シリコン膜１５Ｂ上にわたってＳｉＮ膜を形成し、Ａｌ配線１６Ａ、１６Ｂの一部が露出するように、ＳｉＮ膜をＣＦ４ガスとＣＨＦ３ガスを用いたＲＩＥ法でエッチングして、エッチング窓１７Ａ、１７Ｂが設けられたＳｉＮ保護膜１７を形成する。
【０１０７】
このようにして、薄膜トランジスタ１８が形成される。
【０１０８】
図８を参照した説明では、実施の形態１によって形成された結晶性シリコン薄膜を用いた半導体装置を説明したが、実施の形態７はこれに限定されるものではなく、実施の形態７による半導体装置で用いられる結晶性シリコン薄膜は実施の形態１〜６のいずれによって形成された結晶性シリコン薄膜であってもよい。
【０１０９】
また、図８を参照した説明では半導体装置の一例として薄膜トランジスタ１８を形成する形態を説明したが、実施の形態７において、半導体装置は、薄膜トランジスタ以外の抵抗、キャパシタ等の個別素子であってもよく、または、そのような個別素子を含む、液晶ドライバー、半導体メモリー、半導体論理回路等であってもよい。
【０１１０】
（実施の形態８）
実施の形態８は、上述した実施の形態７と同様の方法で形成した半導体装置を備えたディスプレイ装置を説明する。
【０１１１】
以下の説明では、ディスプレイ装置の一例として、液層ディスプレイ装置３５について説明する。ただし、実施の形態８によるディスプレイ装置は、液層ディスプレイ装置３５に限定されるものではなく、任意の他のディスプレイ装置であってもよい。
【０１１２】
図９は、本発明の実施の形態８による液晶ディスプレイ装置３５を説明するための模式的な断面図である。
【０１１３】
図９（ａ）は、液晶ディスプレイ装置３５に含まれるＴＦＴ基板２８の模式的な断面図を示す。
【０１１４】
ＴＦＴ基板２８では、図８を参照して上述した実施の形態７で説明した薄膜トランジスタ１８のＡｌ配線１６Ａ、１６Ｂおよび二酸化シリコン膜１５Ｂ上にわたってＴＥＯＳガスおよびＯ３ガスを用いたプラズマＣＶＤ法で二酸化シリコン膜を形成し、ＣＦ４ガスとＣＨＦ３ガスを用いたＲＩＥ法でスルーホールエッチングを行い、Ａｌ配線１６Ｂの一部が露出するように二酸化シリコン膜１９を形成する。
【０１１５】
次いで、スパッタリング法で二酸化シリコン膜１９およびＡｌ配線１６Ｂ上にわたってＩＴＯ膜を形成し、ＨＣｌとＦｅＣｌ３を用いてＩＴＯ膜をパターニングして画素電極２５を形成する。
【０１１６】
次いで、ＳｉＨ４ガス、ＮＨ３ガスおよびＮ２ガスを用いたプラズマＣＶＤ法で、二酸化シリコン膜１９および画素電極２５上にわたって、ＳｉＮ保護膜２６を形成する。
【０１１７】
次いで、ＳｉＮ保護膜２６上の全面にわたってポリイミド膜をオフセット印刷法で形成し、ラビング処理を行って、配向膜２７を形成する。
【０１１８】
図９（ｂ）は、液晶ディスプレイ装置に含まれる対向基板３３の模式的な断面図を示す。
【０１１９】
ガラス基板等の絶縁基板２９が準備され、その絶縁基板２９上の全面にわたってカラーフィルタ３０を形成する。カラーフィルタ３０には、赤、緑、青の各感光性樹脂薄膜の付いたフィルムを熱圧着して転写し、転写した感光性樹脂薄膜に対してフォトリソグラフィーを行ってパターニングされた赤、緑、青のカラーフィルタ部が設けらている。カラーフィルタ３０には、また、赤、緑、青のカラーフィルタ部間のスペースにブラックマトリクス部が設けられている。ブラックマトリクス部は、赤、緑、青のカラーフィルタ部と同様に形成される。
【０１２０】
カラーフィルタ３０上の全面にわたってスパッタリング法によって、対向電極となるＩＴＯ膜３１を形成し、ＩＴＯ膜３１上の全面にわたってポリイミド膜をオフセット印刷法で形成した後、ラビング処理を行って、配向膜３２を形成する。
【０１２１】
図９（ｃ）は、図９（ａ）に示されるＴＦＴ基板２８と、図９（ｂ）に示される対向基板３３とをシール樹脂で張り合わせた液晶表示装置３５の模式的な断面図を示す。
【０１２２】
ＴＦＴ基板２８のガラス基板１と対向基板３３のガラス基板２９との間の間隔を一定にするためのスペーサとして真球状のシリカ（図示せず）を散布しておく。ＴＦＴ基板２８と対向基板３３との間に液晶３４を注入した後、図９（ｃ）では特に図示しないが、偏光板が張り付けられ、周辺にＩＣ等を実装して液晶ディスプレイ装置３５が形成される。
【０１２３】
上述した実施の形態では、基板としてガラス等の絶縁基板を例にあげたが、ガラス、セラミックおよびシリコン等の基板の上に絶縁膜を形成した基板を使用してもよい。
【０１２４】
また、上述した実施の形態では、結晶性薄膜として、シリコン（Ｓｉ）薄膜を例にあげたが、ＳｉＧｅ薄膜やＧａＡｓ薄膜、ＧａＰ薄膜、ＩｎＰ薄膜等でもあってもよい。
【０１２５】
また、上述した実施の形態では、結晶性薄膜の形成にレーザービームを用いる形態を説明したが、結晶化される非単結晶薄膜に吸収されるのであれば、荷電粒子等のエネルギービームを用いて結晶性薄膜を形成してもよい。
【０１２６】
【発明の効果】
本発明によれば、低熱伝導部が形成された領域上に非単結晶性薄膜が形成され、非単結晶性薄膜を結晶化するエネルギービームが、非単結晶薄膜の少なくとも一方向の全体にわたって照射され、エネルギービームのエネルギー強度は、一方向においてエネルギービームの中央部よりも周縁部が高くなっていることにより、キャリア移動度が高く、長いかまたは大きな結晶粒からなる結晶性薄膜を形成することができる。
【０１２７】
本発明による結晶性薄膜を半導体装置の結晶性半導体薄膜として用いることによって、半導体装置の高性能化を図ることができる。
【０１２８】
このようにして作られた高性能の半導体装置を備えたディスプレイ装置は、キャリア移動度を高くでき、通常外付けにする回路をディスプレイ基板上に画素トランジスタとともに形成することができる。それにより、ディスプレイ装置の高機能化および低コスト化が可能となる。また、通常外付けになる回路をディスプレイ基板上に形成することができるため、外部接続端子数を減少させ、それにより、ディスプレイ装置の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１による結晶性薄膜の形成方法を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態２による結晶性薄膜の形成方法を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態３による結晶性薄膜の形成方法を示す模式図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態４による結晶性薄膜の形成方法を示す模式図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態５による結晶性薄膜の形成方法を示す模式図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態６による結晶性薄膜の形成方法を示す模式的な斜視図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１と実施の形態６における結晶性薄膜の成長方向と、作製した結晶性シリコン薄膜内の結晶粒界とを示す模式図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態７による半導体装置の一例である薄膜トランジスタの模式的な断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態８による液晶ディスプレイ装置の模式的な断面図である。
【図１０】図１０は、従来の結晶性薄膜の形成方法を示す模式図である。
【図１１】図１１は、別の従来の結晶性薄膜の形成方法を示す模式図である。
【符号の説明】
１　ガラス基板等の絶縁基板
１Ａ　凹部
２、２Ａ、２Ｂ　ポーラスシリカ膜
３、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ　二酸化シリコン膜
４　非晶質シリコン薄膜
５　Ｍ字型のパルス状エキシマーレーザービーム
６　Ａｌ膜
７、７Ａ　エアーギャップ
９　Ｍ字型のレーザービームの移動方向
１０　結晶性シリコン薄膜
１１Ａ、１１Ｂ　結晶粒の成長方向
１２　結晶粒界
１３Ａ、１３Ｃ　二酸化シリコン膜
１３Ｂ　ゲート二酸化シリコン膜
１４　ゲート電極
１６Ａ、１６Ｂ　Ａｌ配線
１７、２６　ＳｉＮ保護膜
１７Ａ、１７Ｂ　エッチング窓
１８　薄膜トランジスタ
１９　二酸化シリコン膜
２０　レーザー光源
２１　レーザービーム
２２Ａ、２２Ｂ　フレネルの複プリズム
２３　Ｍ字型のレーザービーム
２５　画素電極
２７　配向膜
２８　ＴＦＴ基板
２９　ガラス基板等の絶縁基板
３０　カラーフィルター
３１　ＩＴＯ膜
３２　配向膜
３３　対向基板
３４　液晶
３５　液晶ディスプレイ装置
４０　基板
４１　エアーギャップ
４２　酸化膜
４３　非晶質シリコン薄膜
４４　キャップ酸化膜
４５　レーザービーム
５１　シリコン基板
５２　酸化膜
５３　多結晶シリコン
５４　二酸化シリコン膜
５５　レーザー光源
５６　レーザービーム
５７Ａ、５７Ｂ　フレネルの複プリズム
５８　Ｍ字型のレーザービーム
【図１】
2004119518.tif 000003
【図２】
2004119518.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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