(57)【要約】【課題】大面積を結晶化できる半導体薄膜の製造方法を提供する。【解決手段】半導体薄膜を製造する方法は、アモルファスシリコン薄膜３を部分的に溶融固化させることにより、結晶核となる単結晶領域２を形成させるステップと、単結晶領域２を中心に互いに逆方向になるように結晶成長させて単結晶領域２を拡大させるステップと、を備える。【選択図】図３
2004253539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された非晶質半導体薄膜から結晶性半導体薄膜を製造する方法であって、
上記非晶質半導体薄膜を部分的に溶融固化させることにより、結晶核となる単結晶領域を形成させるステップと、
上記単結晶領域を中心に互いに逆方向になるように結晶成長させて該単結晶領域を拡大させるステップと、
を備えたことを特徴とする半導体薄膜の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載された半導体薄膜の製造方法において、
上記単結晶領域の形成を、上記非晶質半導体薄膜への連続発振レーザー光の照射によって行うことを特徴とする半導体薄膜の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載された半導体薄膜の製造方法において、
上記連続発振レーザー光は、該連続発振レーザー光が照射する上記非晶質半導体薄膜の領域の中央部に供給される熱エネルギーが該領域内の該中央部の周辺に供給される熱エネルギーより小さくなるように照射されることを特徴とする半導体薄膜の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載された半導体薄膜の製造方法において、
上記単結晶領域の拡大を、上記非晶質半導体薄膜へのパルスレーザー光の照射によって該非晶質半導体薄膜を溶融させることにより行い、その溶融時間を１０ｎｓｅｃ以上１００ｍｓｅｃ以下とすることを特徴とする半導体薄膜の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載された半導体薄膜の製造方法において、
上記基板を、上記パルスレーザー光の照射時に、上記非晶質半導体薄膜の融点以下に加熱することを特徴とする半導体薄膜の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載された半導体薄膜の製造方法において、
上記基板の加熱源は、レーザーダイオード、ＣＯ２レーザー、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ４レーザー、ＹＬＦレーザーのいずれかであり、そのレーザー光を上記基板に上記パルスレーザー光の照射前に１００ｎｓｅｃ以上１００ｍｓｅｃ以下の範囲の照射時間で照射することを特徴とする半導体薄膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体薄膜の製造方法に関する。詳細には、非晶質基板上あるいは非晶質絶縁膜上に形成された非晶質半導体を溶融固化させることにより結晶化された結晶性の半導体薄膜の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
結晶性シリコン薄膜を形成するために、非晶質基板上あるいは非晶質絶縁膜上に形成された非晶質シリコン（アモルファスシリコン）薄膜を局所的に加熱溶融させることにより結晶化させて多結晶質シリコン（ポリシリコン）薄膜を形成する方法は、既に３０年近く研究されている。特に、加熱源としてレーザーを用いる方法は、１９８０年代のＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板形成のための研究や、１９９０年代に入ってからの低温ポリシリコン技術による液晶パネルの開発及び量産において利用されており、最も実績のある結晶性シリコン薄膜の製造方法である。この低温ポリシリコン技術により、電子の移動速度は、アモルファスシリコンの０．５〜１ｃｍ２／Ｖｓｅｃの水準から、単結晶の１５００ｃｍ２／Ｖｓｅｃの水準には及ばないが、１００〜４００ｃｍ２／Ｖｓｅｃの水準に引き上げられ、それを用いたＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の性能も飛躍的に向上している。
【０００３】
このポリシリコン薄膜の製造方法は、パルス発振のレーザー光（以下、パルスレーザーと略する）による大出力のエキシマレーザーによって、ガラス基板上のアモルファスシリコン薄膜を加熱溶融させることにより結晶化させるもので、非特許文献１において開示されている。ここで、アモルファスシリコン薄膜は紫外光に対する吸収係数が大きいため、アモルファスシリコン薄膜の極表面のみで光が吸収され、ガラス基板の温度上昇が抑えられる。これにより、５００℃前後の低温環境でも、ガラス基板への悪影響を排除してポリシリコン薄膜の形成が可能になり、ガラス基板上にポリシリコン薄膜を形成することができる。このように、非晶質基板としてガラス基板のような高温の製造プロセスに耐えられない基板を用いる場合においては、パルスレーザーを加熱源とする極短時間の加熱がポリシリコン薄膜を形成する唯一の方法となっている。
【０００４】
しかしながら、近年、液晶パネル上に駆動回路やその他の機能回路を集積するＳＯＰ（Ｓｙｓｔｅｍ  Ｏｎ  Ｐａｎｅｌ）を実現するために、より高性能のＴＦＴを形成したいという要求があり、結晶品質そのものを一層向上させることが望まれている。
【０００５】
上述のポリシリコン薄膜は、パルスレーザー照射により一定の領域のアモルファスシリコン薄膜を完全溶融させ、一度シリコン核を完全に消失させ、固化時にランダム核が多量に発生して微結晶となっているものであって、多数の結晶粒の集まりである。
【０００６】
この結晶粒は、シリコン単結晶粒からなっており、結晶欠陥のない理想的な特性を有している。しかし、個々の結晶粒と結晶粒との境界部分（結晶粒界）には、結晶欠陥が存在しその結晶欠陥により電子が散乱し、電子の移動速度が低下してしまう。これにより、ポリシリコン薄膜の特性は、粒界の特性に左右されることになる。
【０００７】
ここで、結晶化に用いられるレーザーには、その励起方法により、単位時間における励起状態への遷移数と誘導放出による遷移数とを常に等しくした連続励起により、安定した発振を行うＣＷ（ｃｏｎｓｔａｎｔ  ｗａｖｅ）レーザーと、一定期間、共振を行わずに、励起状態への遷移数を増大させ、大きな反転状態を生成した後、共振機構を成立させることで誘導放出を一気に行い、これらを繰り返すことで大きな出力をパルス状に発振させるパルスレーザーとがある。
【０００８】
パルスレーザーにおける１パルスのレーザーによる溶融・固化の過程では、溶融時間が数百ｎｓｅｃのオーダーであり、１〜２μｍ程度しか結晶成長させることができない。従って、所望の長さの結晶を得るためには、非特許文献２で提案されているＳＬＳ（Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ  Ｌａｔｅｒａｌ  Ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法と呼ばれる手法のように、１μｍ程度の細かいステップでパルスをずらしながらレーザーを照射しなければならない。しかしながら、これでは処理時間が著しく長くなるという問題がある。
【０００９】
また、パルスレーザー照射により一定の領域のシリコン薄膜を完全溶融させるので、溶融した領域の両端から内側への二方向の結晶成長が衝突し、リッジと呼ばれる突起が発生する。これにより、溶融幅の半分しか利用できないという問題もある。
【００１０】
一方、ＣＷレーザーをガラス基板上のアモルファスシリコン薄膜の結晶化に適用して高品位の結晶薄膜を得ようとする試みが、非特許文献３に開示されている。確かにこの場合、リッジが発生しないため横成長の距離が限定されないという長所はある。しかしながら、（１）ガラス基板の温度上昇が大きい、（２）レーザーの走査速度が特定の値に制限される、（３）膜飛びが発生しやすい、（４）ＣＷレーザーの出力は小さいため溶融スポットを基板全面に走査するのに長時間を要する等の問題がある。
【００１１】
さらに、パルスレーザーとＣＷレーザーとを複合して利用する方法も提案されており、特許文献１及び非特許文献４で開示されている。ここでは、パルスレーザーで形成したポリシリコン薄膜に、ＣＷレーザーあるいは音響光学素子等を用いてチョッピングしたビームを部分的に照射し、一方向に成長した結晶粒の集合体を形成する方法を提案している。しかしながら、成長した結晶は単結晶ではなく細長い結晶粒の集合であるため、一方向には高いＴＦＴ特性が得られるものの、それと直交する方向のＴＦＴ特性はポシシリコンを用いた場合の水準になってしまうという問題がある。
【００１２】
【非特許文献１】
Ｔ．Ｓａｍｅｓｈｉｍａ，Ｓ．Ｕｓｕｉ  ａｎｄ  Ｍ．Ｓｅｋｉｙａ，ＩＥＥＥ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖ．Ｌｅｔｔ．，ＥＤＬ−７，２７６，１９８６，”ＸｅＣｌ  ｅｘｃｉｍｅｒ  ｌａｓｅｒ  ａｎｎｅａｌｉｎｇ  ｕｓｅｄ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｏｌｙ−Ｓｉ  ＴＦＴ’ｓ．”
【非特許文献２】
Ｒ．Ｓ．Ｓｐｏｓｉｌｉ  ａｎｄ  Ｊ．Ｓ．Ｉｍ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６９，２８６４，１９９６，”Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ  ｌａｔｅｒａｌ  ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｉｎ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｆｉｌｍｓ  ｏｎ  ＳｉＯ２．”
【非特許文献３】
Ｎ．Ｓａｓａｋｉ  ｅｔ  ａｌ．，Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，ｐｐ１５４〜１５７，２００２，”Ｈｉｇｈ  ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ  ＣＷ−ｌａｓｅｒ  ｌａｔｅｒａｌ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｌｏｗ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｐｏｌｙ−Ｓｉ  ＴＦＴｓ  ａｎｄ  ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  １６  ｂｉｔ  ＳＲＡＭｓ  ａｎｄ  ２７０  ＭＨｚ  ｓｈｉｆｔ  ｒｅｇｉｓｔｅｒｓ．”
【非特許文献４】
Ｍ．Ｈａｔａｎｏ  ｅｔ  ａｌ．，Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，ｐｐ１５８〜１６１，２００２，”Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅｌｙ  ｅｎｌａｒｇｉｎｇ  ｌａｓｅｒ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｆｏｒ  ｈｉｇｈ  ａｎｄ
ｕｎｉｆｏｒｍ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｐｏｌｙ−Ｓｉ  ＴＦＴｓ．”
【００１３】
【特許文献１】
特開平９−２８３４４１号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、大面積を結晶化できる半導体薄膜の製造方法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体薄膜の製造方法は、基板上に形成された非晶質半導体薄膜から結晶性半導体薄膜を製造する方法であって、上記非晶質半導体薄膜を部分的に溶融固化させることにより、結晶核となる単結晶領域を形成させるステップと、上記単結晶領域を中心に互いに逆方向になるように結晶成長させて該単結晶領域を拡大させるステップと、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
上記の製造方法によれば、結晶核となる単結晶領域を中心に、その両側の非晶質半導体薄膜側に向かって単結晶領域を拡大していくことになる。これにより、一方向に拡大する場合よりも２倍の大きさの単結晶領域を形成させることができる。
【００１７】
本発明の半導体薄膜の製造方法は、上記単結晶領域の形成を、上記非晶質半導体薄膜への連続発振レーザー光の照射によって行ってもよい。
【００１８】
上記の製造方法によれば、部分的な連続発振レーザー光の照射になるので、基板に熱的ダメージを与えることなく、単結晶領域を形成することができる。また、固液界面の動きが連続発振レーザー光のレーザースポットの動きと一致するので、パルスレーザーのようにレーザー照射領域内で固液界面が複雑な動きをして固液界面同士が互いに衝突するようなことがないため、リッジが形成されない。
【００１９】
本発明の半導体薄膜の製造方法は、上記連続発振レーザー光が、該連続発振レーザー光が照射する上記非晶質半導体薄膜の領域の中央部に供給される熱エネルギーが該領域内の該中央部の周辺に供給される熱エネルギーより小さくなるように照射されてもよい。
【００２０】
上記の製造方法によれば、連続発振レーザー光が照射する非晶質半導体薄膜の領域の中央部に供給される熱エネルギーがその周辺に供給される熱エネルギーより小さくなることになる。そのため、固液界面が凹状の後縁（ｃｏｎｃａｖｅ  ｔｒａｉｌｉｎｇ  ｅｄｇｅ）の形状となり、中央の１つの結晶核から外側に結晶成長することになる。これにより、結晶欠陥の少ない単結晶領域を形成することができる。
【００２１】
本発明の半導体薄膜の製造方法は、上記単結晶領域の拡大を、上記非晶質半導体薄膜へのパルスレーザー光の照射によって該非晶質半導体薄膜を溶融させることにより行い、その溶融時間を１０ｎｓｅｃ以上１００ｍｓｅｃ以下としてもよい。
【００２２】
上記の製造方法によれば、非晶質半導体薄膜の溶融時間が１０ｎｓｅｃ以上１００ｍｓｅｃ以下になり、結晶の十分な横成長が実現する。ここにおいて、その溶融時間が１００ｍｓｅｃより長くなると基板に熱的ダメージを与えてしまい、逆に１０ｎｓｅｃより短くなると十分な横成長距離が得られないことになる。
【００２３】
本発明の半導体薄膜の製造方法は、上記基板を、上記パルスレーザー光の照射時に、上記非晶質半導体薄膜の融点以下に加熱してもよい。
【００２４】
上記の製造方法によれば、前もって基板が非晶質半導体薄膜の融点以下に加熱されていることになり、単結晶領域の拡大時における非晶質半導体薄膜の溶融体の冷却の速度を遅くすることができる。これにより、結晶欠陥の少ない単結晶領域を拡大することができる。
【００２５】
本発明の半導体薄膜の製造方法は、上記基板の加熱源が、レーザーダイオード、ＣＯ２レーザー、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ４レーザー、ＹＬＦレーザーのいずれかであり、そのレーザー光を上記基板に上記パルスレーザー光の照射前に１００ｎｓｅｃ以上１００ｍｓｅｃ以下の範囲の照射時間で照射してもよい。
【００２６】
上記の製造方法によれば、一般的な方法で基板を加熱することができる。また、レーザー光の照射時間が１００ｎｓｅｃ以上１００ｍｓｅｃ以下の範囲においては、冷却速度が十分緩やかになり、数μｍの長さの結晶の横成長が実現できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施形態では、結晶性シリコン薄膜をチャネル部に用いたＴＦＴを例にする。
【００２８】
基板として、非晶質基板あるいは非晶質絶縁膜が用いられるが、以下の実施形態ではガラス基板を用いる。
【００２９】
図１は、本発明の実施形態１に係る反射防止膜が設けられた基板の平面模式図であり、図２は図１中のＡ−Ｂ線に沿った断面模式図である。
【００３０】
（実施形態１）
本発明の半導体薄膜の製造方法は、（１）ガラス基板上にアモルファスシリコン薄膜を形成する工程、（２）アモルファスシリコン薄膜上に反射防止膜を形成する工程、（３）反射防止膜間のアモルファスシリコン薄膜にＣＷレーザーを照射して単結晶領域を形成する工程、（４）反射防止膜にパルスレーザーを照射して単結晶領域を拡大する工程、（５）反射防止膜を除去する工程を含む。
【００３１】
以下に各製造工程（１）〜（５）を説明する。なお、図１は、本発明の実施形態１に係る反射防止膜が設けられた基板の平面模式図であり、図２は図１中のＡ−Ｂ線に沿った断面模式図である。そして、図３は以下の製造工程のうちの主要工程を示す模式図である。但し、図３では図面を明瞭にするため、反射防止膜４は示していない。
【００３２】
（１）アモルファスシリコン薄膜形成工程
本工程は、アモルファスシリコン薄膜３をガラス基板６上に形成する工程である。
【００３３】
アモルファスシリコン薄膜３をガラス基板６上に形成する方法としては、特に限定されないが、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、スパッタリング法等を挙げることができる。
【００３４】
ガラス基板上に形成するアモルファスシリコン薄膜３の膜厚は、５０〜１５０ｎｍ程度がＴＦＴとして適当である。
【００３５】
また、ガラス基板６上にアモルファスシリコン薄膜３を形成する前に、例えば、図２に示すようにシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）からなるベースコート膜５を成膜して、ガラス基板６からの不純物の拡散を防止することが好ましい。
【００３６】
（２）反射防止膜形成工程
本工程は、反射防止膜４をアモルファスシリコン薄膜３上に形成する工程である。
【００３７】
まず、アモルファスシリコン薄膜３を覆うように、ＣＶＤ法によりＳｉＯ２等を蒸着させる。
【００３８】
次いで、フォトリソグラフィ技術を用いて、図１に示すように矩形パターンが複数個配列したパターンを形成して反射防止膜４を形成する。
【００３９】
反射防止膜４の膜厚は、使用するレーザー光の波長から設定される。例えば、３０８ｎｍの波長では、５０ｎｍ程度の膜厚が適当であり、５３２ｎｍの波長では、８０ｎｍ程度の膜厚が適当である。具体的に、ＣＷレーザーとしてＹＶＯ４固体レーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、パルスレーザーとしてＸｅＣｌエキシマレーザー（３０８ｎｍ）を用いる場合は、５０ｎｍと８０ｎｍとの間の６５ｎｍ程度の膜厚に設定してやれば、両方の波長に対して、比較的反射が低くなり反射膜として適切である。
【００４０】
反射防止膜４の間隔は、後述するＣＷレーザーを８μｍ程度に集束するため、２〜４μｍが適切である。
【００４１】
（３）単結晶領域形成工程
本工程は、反射防止膜４間のアモルファスシリコン薄膜３にＣＷレーザーを照射して単結晶領域を形成する工程である。
【００４２】
例えば、ＹＶＯ４固体レーザーの第２高調波のＣＷレーザーを８μｍ程度に集束し、反射防止膜４の隙間に沿ってそのレーザー光を走査する。その走査速度は、２０〜１００ｃｍ／ｓｅｃが適切である。このとき、ＣＷレーザーのレーザースポットの中央部ではレーザー光の反射率が大きくなる。そのため、ＣＷレーザー光が照射するアモルファスシリコン薄膜３の領域の中央部に供給される熱エネルギーがその周辺に供給される熱エネルギーより小さくなることになる。これにより、固液界面が凹状の後縁（ｃｏｎｃａｖｅ  ｔｒａｉｌｉｎｇ  ｅｄｇｅ）の形状となり、中央の１つの結晶核から外側に結晶成長することになる。また、固液界面の動きが連続発振レーザー光のレーザースポットの動きと一致しており、パルスレーザーのようにレーザー照射領域内で固液界面が複雑の動きをして固液界面同士が互いに衝突するようなことがないため、リッジが形成されない。これにより、図３（ａ）に示すように、単結晶領域２を形成することができ、単結晶領域２の両側には多結晶領域１が形成されることになる。さらに、ＣＷレーザーで処理する領域が、結晶核となる単結晶領域２という小さな領域のみでよいため、ガラス基板６に熱的ダメージを与えることはない。
【００４３】
また、レーザー照射装置本体からのレーザービームをビームスプリッターあるいは回折光学素子を用いて多数のビームに分割し、ビームを同時に照射・走査することにより、処理速度を向上させることが好ましい。
【００４４】
ＣＷレーザーとしては、他に、Ａｒレーザーのような気体レーザー、ＹＡＧ、ＹＬＦ等の固体レーザーの第二高調波（５３２ｎｍ）、あるいは第三高調波（３５５ｎｍ）を用いることができる。
【００４５】
（４）単結晶領域拡大工程
本工程は、反射防止膜４にパルスレーザーを照射して単結晶領域を拡大する工程である。
【００４６】
例えば、ビームホモジナイザーにより均一化したＸｅＣｌエキシマレーザーのパルスレーザーを、反射防止膜４の下のアモルファスシリコン薄膜３のみが完全溶融するパワー密度に調整して、図３（ｂ）に示すように、単結晶領域形成工程で形成した単結晶領域２の両端を照射出発点として、アモルファスシリコン薄膜３の方向へ互いに逆方向になるように照射する。このとき、単結晶領域形成工程で形成した単結晶領域２の両端部は、部分溶融となり、完全溶融した領域が固化する際の結晶核として働くことになる。このため、常に溶融領域と非溶融領域とが接触することになりリッジを形成することなく、単結晶領域２が両側に拡大される。これにより、図３（ｃ）に示すように、単結晶領域２が互いに結晶粒界７を介して隙間なく配置される。さらに、結晶核となる単結晶領域２を中心に、その両端からアモルファスシリコン薄膜３側に向かって単結晶領域を両側に拡大していくことになる。これにより、一方向に拡大する場合よりも２倍の面積の単結晶領域を形成することができる。
【００４７】
パルスレーザーのパワー密度としては、膜厚が５０ｎｍの反射防止膜の場合、３００ｍＪ／ｃｍ２程度が適切である。
【００４８】
パルスレーザーとしては、他に、ＫｒＦ（２４８ｎｍ）等のエキシマレーザー、ＹＡＧ、ＹＶＯ４、ＹＬＦ等の固体レーザーの第二高調波（５３２ｎｍ）、あるいは第三高調波（３５５ｎｍ）を用いることができる。
【００４９】
（５）反射防止膜除去工程
本工程は、反射防止膜４を除去する工程である。
【００５０】
反射防止膜４を除去する方法としては、特に限定されないが、ウエットエッチング等を挙げることができる。
【００５１】
以降の工程は、通常のＴＦＴ製造工程と同様に進めることができる。簡単に述べると、ゲート絶縁膜を積層後、ゲート電極となる膜を積層し、ゲート形状に加工する。その後、ソース領域及びドレイン領域にｎ型あるいはｐ型の不純物を注入し、活性化アニールにより、低抵抗化させる。さらに、絶縁膜を積層後、コンタクト部を開口し、配線膜を積層する。この配線膜を加工した後、アニールをすることにより、最も単純なＴＦＴが完成する。その際、ＴＦＴのチャネル部に、結晶粒界７が含まれないようにレイアウトすることにより、高性能のＴＦＴが実現する。
【００５２】
（実施形態２）
実施形態１と同様にＣＷレーザーとしてＹＶＯ４固体レーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、パルスレーザーとしてＸｅＣｌエキシマレーザー（３０８ｎｍ）を用いる場合において、反射防止膜４の膜厚を２６０ｎｍ程度に設定すると、レーザー光の反射率は、両方のレーザー光の波長に対して最も低くなる。この場合には、レーザー光によって供給される熱エネルギーは増えるが、反射防止膜４自身の熱容量が大きくなり、反射防止膜４に熱を奪われてしまうため、反射防止膜４の下のアモルファスシリコン薄膜３には熱が伝わりにくくなってしまう。
【００５３】
そこで、パルスレーザーを照射する際に、例えば、ＣＷレーザーのＣＯ２レーザーあるいはレーザーダイオードからの出力をガラスファイバーで導いて同時に照射して、ガラス基板６及び反射防止膜４を加熱しながら溶融すると、数μｍの長さの結晶の横成長が実現できる。このとき、これらの補助加熱するためのレーザーは、単結晶領域２を拡大するためのパルスレーザーの照射前から照射されており、その照射時間が１００ｎｓｅｃ以上１００ｍｓｅｃ以下の範囲にあると、溶融したアモルファスシリコン薄膜３の冷却速度が十分緩やかになり、結晶欠陥の少ない単結晶領域２を拡大することができる。
【００５４】
（実施形態３）
実施形態１及び２において、単結晶領域２を拡大するためのパルスレーザーの照射前に、反射防止膜をエッチングにより除去し、その後、ビームホモジナイザーにより均一化したＸｅＣｌエキシマレーザーのパルスレーザーを、マスクを通して基板上に照射してもよい。この場合、マスクの開口部の周端がＣＷレーザーで形成した単結晶領域２の内側にくるように、マスクを配置すればよい。
【００５５】
（実施形態４）
図４は、本発明の実施形態４に係る半導体薄膜を形成する基板の断面模式図を示す。
【００５６】
ＣＷレーザーによって単結晶領域２を形成する方法は、実施形態１、２及び３のようにアモルファスシリコン薄膜３上に隣接して設けられた複数の反射防止膜４を形成する方法の他に、例えば、図４に示すように、アモルファスシリコン薄膜３を覆うように、シリコン酸化膜８を成膜し、そのシリコン酸化膜８上のＣＷレーザーを照射する位置にアモルファスシリコン薄膜３’をパターニングしてもよい。この場合、アモルファスシリコン薄膜３のレーザースポット中央部に対応する部分は、その周辺部分よりレーザーによる熱エネルギー供給量が少なくなり、固液界面が凹状の後縁（ｃｏｎｃａｖｅ  ｔｒａｉｌｉｎｇ  ｅｄｇｅ）の形状となり、中央の１つの結晶核から外側に結晶成長することになる。これにより、単結晶領域２を形成することができる。
【００５７】
図５は、液晶表示装置とその周辺回路及びＣＷレーザーの走査方向を示す模式図である。液晶表示装置１００には、相互に並行に延びるように設けられた複数のゲート線１３及びそれらのゲート線１３に直交する方向に相互に並行に延びるように設けられた複数のソース線１２がそれぞれ設けられたＴＦＴアレイ基板１１と、ソースドライバ部９及びゲートドライバ部１０からなる周辺回路とが設けられている。ソースドライバ部９及びゲートドライバ部１０には、模式的に矩形で図示しているように同じ機能の素子が長さ方向に配設している。
【００５８】
特に、ソースドライバ９においては、隣接する画素間の特性の均一化が重要視される。この場合、単結晶領域を形成するＣＷレーザーを図中の矢印のように長さ方向に照射してやると、隣接した結晶を引き継いでいき、長さ方向に特性が連続した半導体薄膜が形成されるため、隣接する画素間の特性の均一化が実現できる。
【００５９】
このように、本発明の半導体薄膜の製造方法によれば、結晶欠陥の極めて少ない高品質な半導体薄膜が製造でき、本発明の半導体薄膜からスイッチング素子及び駆動回路を形成することによって、大幅なコストダウン、コンパクト化、信頼性の向上を実現することができる。
【００６０】
なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、他の構成のものであってもよい。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、リッジを形成することなく、且つ基板にダメージを与えることなく大面積を結晶化でき、より単結晶に近い半導体薄膜を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る反射防止膜が設けられた基板の平面模式図である。
【図２】図１中のＡ−Ｂ線に沿った断面模式図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る半導体薄膜の製造工程を示す模式図である。
【図４】本発明の実施形態４に係る半導体薄膜を形成する基板の断面模式図である。
【図５】液晶表示装置とその周辺回路及びＣＷレーザーの走査方向を示す模式図である。
【符号の説明】
１      多結晶領域
２      単結晶領域
３      アモルファスシリコン薄膜
４      反射防止膜
５      ベースコート膜
６      ガラス基板
７      結晶粒界
８      シリコン酸化膜
９      ソースドライバ部
１０    ゲートドライバ部
１１    ＴＦＴアレイ基板
１２    ソース線
１３    ゲート線
１００  液晶表示装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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