(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に形成したシリコンおよびシリコン・ゲルマニウムのうちの少なくとも一方を含む非晶質膜に、パルス状のエキシマレーザビームを、照射面において１．５ｃｍ2以上の面積を有する面ビームで照射して多結晶化する多結晶膜の製造方法であって、
エキシマレーザビームのパルス幅を２００ｎｓｅｃとしつつ、同一箇所に対するこのエキシマレーザビームの照射回数を３０回とすることにより、（１００）面が基板に対して平行な領域を優先的に有する多結晶膜を形成する
多結晶膜の製造方法。
【請求項２】
前記面ビームの照射面における面積を、１０ｃｍ2以上とする
請求項１記載の多結晶膜の製造方法。
【請求項３】
非晶質膜を１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の厚さで形成する
請求項１記載の多結晶膜の製造方法。
【請求項４】
エキシマレーザビームを１００ｍＪ／ｃｍ2以上８５０ｍＪ／ｃｍ2以下のエネルギー密度で照射する
請求項１記載の多結晶膜の製造方法。
【請求項５】
基板の上に形成したシリコンおよびシリコン・ゲルマニウムのうちの少なくとも一方を含む非晶質膜に、パルス状のエキシマレーザビームを、照射面において１．５ｃｍ2以上の面積を有する面ビームで照射して多結晶化する多結晶膜の形成工程を含む半導体装置の製造方法であって、
エキシマレーザビームのパルス幅を２００ｎｓｅｃとしつつ、同一箇所に対するこのエキシマレーザビームの照射回数を３０回とすることにより、（１００）面が基板に対して平行な領域を優先的に有する多結晶膜を形成する
半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多結晶膜の製造方法および半導体装置の製造方法に係り、特に、基板の上に形成した非晶質膜にパルス状の短波長エネルギービームを面ビームで照射して多結晶化する多結晶膜の製造方法および半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、表示装置について大型、高精細および高画質な表示が求められている。液晶表示装置（ＬＣＤ；Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）では、それらの要求に応えるために、液晶駆動用のスイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍｓ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を利用したアクティブマトリクス型方式の液晶表示装置が用いられている。
【０００３】
この液晶表示装置に用いられるＴＦＴには、能動層であるチャネル領域に非晶質（アモルファス）シリコン膜を用いるものと、多結晶シリコン膜を用いるものとがある。このうち、多結晶シリコン膜を用いたＴＦＴは、非晶質シリコン膜を用いたものに比べてオン抵抗が低く、応答性や駆動性に優れており、大型、高精細および高画質な表示を実現するものとして期待されている。
【０００４】
多結晶シリコン膜を形成する方法としては、例えば、非晶質シリコン膜にエキシマレーザを照射するエキシマレーザアニール（ＥＬＡ；Ｅｘｃｉｍｅｒ  Ｌａｓｅｒ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）法が知られている。このＥＬＡ法では、従来より、照射領域にエネルギービームをライン状に照射して結晶化させるマルチスキャンショットアニール法が広く行われている。
【０００５】
しかし、この方法では、均一なエネルギービームを走査方向（横方向）に照射することが困難であり、走査方向において結晶粒径の大きさが不均一になってしまうという問題があった（Ｉ．Ａｓａｉ，Ｎ．Ｋａｔｏ，Ｍ．Ｆｕｓｅ，ａｎｄＨ．Ｈａｍａｎｏ，”Ａ  ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｈｏｍｏｇｅｎｉｏｕｓ  ｐｏｌｙ−Ｓｉ  ＴＦＴ’ｓ  ｕｓｉｎｇ  ｅｘｃｉｍｅｒ  ｌａｓｅｒ  ａｎｎｅａｌｉｎｇ”，ｉｎ  Ｅｘｔｅｎｄｅｄ  Ａｂｓｔ．Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．ｏｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｔｓｕｋｕｂａ，ｐｐ．５５−５７，（１９９２））。また、多結晶シリコン膜では結晶粒径が大きい方が移動度を大きくすることができるので好ましいのに対し、この方法では、室温においてＥＬＡを行った場合、結晶粒径を例えば４００ｎｍ以上の十分な大きさにすることが難しいという問題もあった。更に、結晶性シリコン膜とゲート絶縁膜（ＳｉＯ２）との界面では界面準位密度が小さい（１００）面の方がしきい値の制御性を高くすることができるので好ましいのに対し、この方法では、一般に（１１１）面が優先的に現れた多結晶シリコン膜が形成されてしまうという問題もあった。
【０００６】
そこで、近年では、１０Ｊ以上の大出力エネルギービームを用いたＥＬＡ法が開発されている（Ｃ．Ｐｒａｔ，Ｍ．Ｓｔｅｈｌｅ，ａｎｄ  Ｄ．Ｚａｈｏｒｓｋｉ，”１  Ｈｚ／１５  Ｊｕｌｅｓ−ｅｘｃｉｍｅｒ−ｌａｓｅｒ  ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｆｏｒ  ｆｌａｔ  ｐａｎｅｌ  ｄｉｓｐｌａｙ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．”Ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ  ｏｎ  Ｍａｙ，１９９９（Ｓａｎ−Ｊｏｓｅ，ＵＳＡ））。これにより、エネルギービームを面ビームとして一括して照射する一括ＥＬＡ法が期待され（Ｔ．Ｎｏｇｕｃｈｉ，Ｔ．Ｏｇａｗａ，Ｙ．Ｉｋｅｄａ，”Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｆｏｒｍｉｎｇ  ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｌａｙｅｒ  ｏｎ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｂｙ  ｌａｒｇｅ  ａｒｅａ  ｅｘｃｉｍｅｒ  ｌａｓｅｒ  ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ”，Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  ５，５２９，９５１（Ｊｕｎｅ  ２５，１９９６）；Ｔ．Ｎｏｇｕｃｈｉ  ｅｔ  ａｌ．，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ，Ｖｏｌ．４３，ｐｐ．１４５４−１４５８，（１９９６））、６インチ以下の中面積および小面積のＬＣＤを均一な一括ビームにより形成することが可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような面ビームを用いた一括ＥＬＡ法では、繰り返しに時間を要し、パルス状のエネルギービームを同一箇所に何回も照射するので、スループットの面から実用的ではなかった。また、最近になって、このＥＬＡ法により結晶粒径の大きい多結晶シリコン膜を得たとの報告もなされてはいるものの（Ｋ．Ｈ．Ｌｅｅ  ｅｔ．ａｌ．，Ｇｉｇａｎｔｉｃ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｇｒａｉｎ  ｂｙ  ｅｘｃｉｍｅｒ  ｌａｓｅｒ  ｗｉｔｈ  ｌｏｎｇ  ｐｕｌｓｅ  ｄｕｒａｔｉｏｎｏｆ  ２００ｎｓ  ａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｔｏ  ＴＦＴ，ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ  ｉｎ  ＩＳＰＳＡ−９８．Ｓｅｏｕｌ）、（１００）面が基板に対して平行となるように制御する方法は未だ報告されておらず、結晶粒径が大きくかつ（１００）面が基板に対して平行な領域を有する多結晶シリコン膜を得る方法の開発が望まれている。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、結晶粒径が大きくかつ特定の結晶面が基板に対して平行な領域を有する多結晶膜が得られると共に、スループットを改善することができる多結晶膜の製造方法および半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による多結晶膜の製造方法は、基板の上に形成したシリコンおよびシリコン・ゲルマニウムのうちの少なくとも一方を含む非晶質膜に、パルス状のエキシマレーザビームを、照射面において１．５ｃｍ2以上の面積を有する面ビームで照射して多結晶化するものであって、エキシマレーザビームのパルス幅を２００ｎｓｅｃとしつつ、同一箇所に対するこのエキシマレーザビームの照射回数を３０回とすることにより、（１００）面が基板に対して平行な領域を優先的に有する多結晶膜を形成するものである。
【００１１】
本発明による半導体装置の製造方法は、基板の上に形成したシリコンおよびシリコン・ゲルマニウムのうちの少なくとも一方を含む非晶質膜に、パルス状のエキシマレーザビームを、照射面において１．５ｃｍ2以上の面積を有する面ビームで照射して多結晶化する多結晶膜の形成工程を含むものであって、エキシマレーザビームのパルス幅を２００ｎｓｅｃとしつつ、同一箇所に対するこのエキシマレーザビームの照射回数を３０回とすることにより、（１００）面が基板に対して平行な領域を優先的に有する多結晶膜を形成するものである。
【００１３】
本発明による多結晶膜の製造方法では、シリコンおよびシリコン・ゲルマニウムのうちの少なくとも一方を含む非晶質膜に、パルス状のエキシマレーザビームが、照射面において１．５ｃｍ2以上の面積を有する面ビームで照射されることにより多結晶化される。その際、エキシマレーザビームのパルス幅が２００ｎｓｅｃとされつつ、同一箇所に対するこのエキシマレーザビームの照射回数が３０回とされることにより、（１００）面が基板に対して平行な領域を優先的に有する多結晶膜が形成される。
【００１５】
本発明による半導体装置の製造方法は、本発明の多結晶膜の製造方法を用いたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
なお、以下の実施の形態では、半導体装置として例えば図１に示した液晶表示装置１００を製造する場合について具体的に説明する。ちなみに、この液晶表示装置１００は、図示しない基板の上に、画素部１０１と、この画素部１０１の周辺部に設けられた周辺回路部１０２とを備えたものである。画素部１０１には、液晶層１０３と、この液晶層１０３を各画素に対応して駆動するためのマトリクス状に配列された複数の薄膜トランジスタ１０４とが形成されている。周辺回路部１０２はビデオ信号端子１０５を備え、入力した画像信号と共に水平走査信号を画素部１０１に送る水平走査部（水平走査回路；信号電極駆動回路）１０６と、垂直走査信号を画素部１０１に送る垂直走査部（垂直走査回路；走査電極駆動回路）１０７とにより構成されている。
【００１８】
この液晶表示パネル１００では、画像信号がビデオ信号端子１０５を介して水平走査部１０６に送られ、この水平走査部１０６から画像信号と共に水平走査信号が画素部１０１の各画素毎の薄膜トランジスタ１０４へ送られ、また垂直走査部１０７から垂直走査信号が画素部１０１の各画素毎の薄膜トランジスタ１０４へ送られることにより液晶層１０３のスイッチング制御がなされ、画像表示が行われるようになっている。
【００１９】
図２は、本発明の一実施の形態に係る多結晶膜の製造方法およびそれを用いた半導体装置の製造方法を工程順に表すものである。本実施の形態では、まず、図２（Ａ）に示したように、例えば、ガラスよりなる絶縁性の基板１１の一面に、積層方向の厚さ（以下、単に厚さと言う）が４０ｎｍの保護膜１２を介して、シリコン（Ｓｉ）よりなる非晶質膜１３を形成する。保護膜１２は非晶質膜１３（すなわち後の多結晶膜１４）がガラス製の基板１１により汚染されることを防止するためのものであり、例えば、化学気相成長法（ＣＶＤ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法またはスパッタリング法により、厚さ１０ｎｍの窒化ケイ素（ＳｉＮ）膜と、厚さ３０ｎｍの二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜とを基板１１の側からこの順に積層することにより形成する。
【００２０】
非晶質膜１３は、例えば、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ；Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、またはスパッタ法により形成する。非晶質膜１３の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることが好ましく、１５ｎｍ以上７５０ｎｍ以下とすればより好ましい。後続の多結晶化工程において良好な多結晶膜１４を得ることができるからである。例えば、ここでは、４０ｎｍの厚さで非晶質膜１３を形成する。
【００２１】
なお、非晶質膜１３をプラズマＣＶＤ法により形成する場合には非晶質膜１３に多量の水素が含有されてしまうので、非晶質膜１３を形成したのちに、例えば、４５０℃の温度で２時間加熱することにより、または紫外線による急速熱アニール（ＲＴＡ；Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）を行うことにより、水素を除去することが好ましい。
【００２２】
次いで、図２（Ｂ）に示したように、例えば、非晶質膜１３にパルス状の短波長エネルギービームＥを面ビームで照射して多結晶化し、多結晶膜１４を形成する。ここで面ビームというのは、照射面において一定以上の面積を有するものを指し、照射面におけるビームの形状は矩形状，円形状あるいは楕円形状などどのようなものであってもかまわない。面ビームの照射面における具体的な面積は、例えば１．５ｃｍ２以上、好ましくは１０ｃｍ２以上、より好ましくは１５ｃｍ２である。
【００２３】
このように面ビームを用いることにより、多結晶化する領域があまり大きくない場合（例えば６インチ以下）には、全領域を一括して多結晶化することが可能となる。また、多結晶化する領域が短波長エネルギービームＥの面積よりも大きい場合には、短波長エネルギービームＥを移動させて照射することにより多結晶化を行う。なお、本実施例では、画素部形成領域と周辺回路部形成領域とを一括して多結晶化してもよく、別々に多結晶化してもよい。
【００２４】
短波長エネルギービームＥとしては例えばエキシマレーザビームが適当であり、より具体的には、例えばＸ−ｒａｙ予備電離方式を用いてパルス周波数が１０Ｈｚ以上のＸｅＣｌエキシマレーザ（３０８ｎｍ）を発生させ、光学系装置を用いて例えば０．４ｃｍ×４０ｃｍの空間的に均一な面ビームに整形したのち、非晶質膜１３に照射する。
【００２５】
なお、短波長エネルギービームＥの照射に際しては、その照射回数であるパルスショット数を制御することにより、（１００）面が基板１１（具体的には基板１１の積層面）に対して平行な領域を有するように、すなわち（１００）面の方位が積層方向に一致する領域を有するようにすることが好ましい。また、（１００）面が基板１１に対して平行な領域を優先的に有するようにすればより好ましい。具体的には、同一箇所に対する短波長エネルギービームＥの照射回数を２回以上６０回以下に制御することが好ましく、４回以上４０回以下とすればより好ましい。これは、照射回数に応じて優先的な結晶面の方位が異なり、ある照射回数の範囲内において、しきい値の制御性に優れる（１００）面が基板１１に対して平行な領域を形成することができると共に、結晶粒径も大きくすることができるからである。ちなみに、ここでいう“平行”とは実質的な意味における平行のことである。
【００２６】
図３に一実験試料における表面の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ；Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真を示す。図４に図３に示したＴＥＭ写真の特徴部分を模して示す。この実験試料は、厚さ約４０ｎｍのシリコン非晶質膜に、下記の条件で短波長エネルギービームＥを面ビームで照射したものである。
照射条件
エネルギービーム  ；  ＸｅＣｌエキシマレーザビーム（３０８ｎｍ）
パルス周波数      ；  １／６Ｈｚ
パルス幅          ；  ２００ｎｓｅｃ
エネルギー密度    ；  ５５０ｍＪ／ｃｍ２（１パルス当たり）
照射回数          ；  ３０回
【００２７】
図３のうち図４において網かけで示した部分に対応する領域が１結晶粒子である。この結晶粒子について制限視野回折（Ｓｅｌｅｃｔｅｄ  Ａｒｅａ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｉｆｒａｃｔｉｏｎ  ｂｙ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；ＳＡＥＤ（ＴＥＭ））法により結晶面の配向を調べたところ、（１００）面が基板に対して平行となっていた。このことから、照射回数を制御することにより、（１００）面が基板に対して平行な結晶粒子を得られることが分かる。この実験試料の結晶粒の最大粒径は２μｍ以上、平均粒径は約８００ｎｍであり、結晶粒径も大きくできることが分かる。ちなみに、図３に示した結晶粒子の粒径は約２．８μｍである。
【００２８】
また、図５に短波長エネルギービームＥの照射回数と結晶面の配向との関係を表す一実験結果を示す。この実験結果は、図３に示した実験試料およびこの実験試料と照射回数を変化させたことを除き同一条件で短波長エネルギービームＥを照射した他の実験試料について結晶面の配向をそれぞれ調べたものである。結晶面の配向は、反射高速電子線回折（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｈｉｇｈ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ；ＲＨＥＥＤ）法により、各面方位の回折リングの明度（強度）を測定して求めた。この方法では、明度が大きいほどその結晶面が基板に対して平行に存在している割合が多いことを意味している。図５の縦軸は、ＲＨＥＥＤ法により求めた各面方位の明度である。
【００２９】
図５から分かるように、短波長エネルギービームＥの照射回数が少ないと（１１０）面が基板に対して平行な領域が優先的に現れ、照射回数が増加するにつれ（１００）面が基板に対して平行な領域が増加し、ある照射回数を超えると（１００）面が基板に対して平行な領域が減少しはじめ、更に照射回数が増加すると（１１１）面が基板に対して平行な領域が優先的に現れる。すなわち、照射回数を制御することにより、（１００）面を少なくとも一部において基板に対して平行にできることが分かると共に、優先的に平行にできることも分かる。ここで優先的というのは、例えば、基板に対して平行な結晶面の中で最も存在割合が多いことを言う。
【００３０】
ちなみに、結晶面の配向は、ＲＨＥＥＤ法の他にも上述のＳＡＥＤ（ＴＥＭ））法、あるいはＸ線回折（Ｘ−ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ；ＸＲＤ）法などによっても求めることができる。上述した各実験試料についてＳＡＥＤ（ＴＥＭ）法により結晶面の配向を調べたところ、ＲＨＥＥＤ法と同様の結果が得られた。
【００３１】
更に、図６に短波長エネルギービームＥの照射回数と結晶の平均粒径との関係を表す一実験結果を示す。この実験結果は、図５に示した各実験試料について結晶の平均粒径をそれぞれ調べたものである。結晶の平均粒径は、ＴＥＭによる観察結果から求めた。
【００３２】
図６から分かるように、短波長エネルギービームＥの照射回数が増加するにつれ結晶の平均粒径が大きくなり、ある照射回数を超えると逆に結晶の平均粒径が小さくなる傾向が見られる。また、図５と図６とを比較してみると、大きな結晶粒径が得られる照射回数は、（１００）面が基板に対して優先的に平行となる照射回数とほぼ一致している。すなわち、照射回数を制御することにより、（１００）面が基板に対して平行な領域が存在するようにできかつ結晶粒径も大きくできることが分かる。
【００３３】
このような現象が生じる理由は未知ではあるが、次のように考えられる。すなわち、最初の短波長エネルギービームＥの照射により核の発生と小さい結晶粒が成長し、照射回数が増加するにつれてそれが合体し、ある程度の大きさの結晶粒に成長していく。これは、照射回数がある回数以上になると結晶粒の大きさが膜厚に比べて極めて大きくなることから、表面エネルギーが最小となるような融点近くで起こる２次結晶粒の成長によるものと考えられる。その際、（１００）面が基板に対して平行な結晶粒における（１００）面の４つの周りの方向は＜２００＞方向と考えられるので（Ｔ．Ｎｏｇｕｃｈｉ  ｅｔ．ａｌ．，Ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  ＱＳＣ  ｓｅｉｍｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｆｉｌｍｓ，Ｔｏ  ｂｅ  ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  ｉｎ  Ｐｒｏｃ．ｏｆ  Ｍａｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ａ１８．７（Ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ  ｉｎ  ＭＲＳ  Ｓｐｒｉｎｇ  ｍｅｅｔｉｎｇ：１９９９  Ｓａｎ  Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ  参照）、短波長エネルギービームＥの照射により溶融回転して揃えば粒界は格子的に整合しやすく、約１μｍ程度の大きな結晶粒が形成されるものと考えられる。しかし、更に照射回数が増加すると、自然酸化膜または大気中の酸素あるいは水蒸気などを巻き込んで表面の凹凸も増加し、結局ダングリングボンドが最小でエネルギー的に安定な（１１１）面が基板に対して平行になるものと考えられる（Ｊ．Ｈ．Ｋｉｍ  ａｎｄ  Ｊ．Ｙ．Ｌｅｅ，Ｔｈｉｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｆｉｌｍｓ  ２９２，３１３（１９９７）参照）。
【００３４】
なお、短波長エネルギービームＥの１パルス当たりのエネルギー密度は、１００ｍＪ／ｃｍ２以上８５０ｍＪ／ｃｍ２以下の範囲内とすることが好ましく、より好ましくは２００ｍＪ／ｃｍ２以上８００ｍＪ／ｃｍ２以下の範囲内である。また、パルス幅は、１００ｎｓｅｃ以上３００ｎｓｅｃ以下の範囲内とすることが好ましい。これらの範囲内とすることにより、結晶面の配向を容易に制御することができるからである。ちなみに、パルス幅は短い方が効率を向上させることができるので好ましい。また、パルス周波数は、スループットを高める上で１Ｈｚ以上とすることが好ましい。
【００３５】
このようにして多結晶膜１４を形成したのち、公知の方法により、ＴＦＴの形成工程や液晶表示素子の製造工程などを行う。これらの工程は、素子分離後におけるゲート酸化膜の形成、ゲート電極形成後におけるソース領域およびドレイン領域の形成、層間絶縁膜の形成、コンタクトホールの形成、メタル配線、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：インジウムと錫の酸化物混合膜）の形成、液晶の封入などの工程である。これにより、本実施の形態に係る多結晶膜の製造方法および半導体装置の製造方法に関する工程が終了し、図３に示した半導体装置が形成される。
【００３６】
このように本実施の形態では、同一箇所に対する短波長エネルギービームＥの照射回数を２回以上６０回以下、より好ましくは４回以上４０回以下に制御するようにしたので、（１００）面が基板１１に対して平行な領域を有するようにまたは優先的に有するようにすることができると共に、結晶粒径も大きくすることができ、スループットも改善することができる。従って、しきい値の制御性に優れ、特性が均一で高性能なＴＦＴをスループットよく作製することができる。よって、大面積を有しかつ高精度の表示が可能な液晶表示装置１００をスループットよく均一に実現することができる。
【００３７】
また、短波長エネルギービームＥの照射回数を制御することにより、（１００）面が基板１１に対して平行な領域を有するようにしたので、（１００）面の特性を利用できかつ結晶粒径が大きい多結晶膜１４をスループットよく形成することができる。従って、上述したように、しきい値の制御性に優れ、特性が均一で高性能なＴＦＴをスループットよく作製することができる。
【００３８】
なお、非晶質膜１３の厚さ１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とするようにすれば、良好な多結晶膜１４を得ることができ、更に、非晶質膜１３の厚さを１５ｎｍ以上７５０ｎｍ以下とするようにすれば、より高い効果を得ることができる。
【００３９】
また、短波長エネルギービームＥの１パルス当たりのエネルギー密度を１００Ｊ／ｃｍ２以上８５０ｍＪ／ｃｍ２以下の範囲内、より好ましくは２００ｍＪ／ｃｍ２以上８００ｍＪ／ｃｍ２以下の範囲内とするようにすれば、多結晶膜１４における結晶面の配向を容易に制御することができる。
【００４０】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態においては、非晶質層１３をシリコンにより構成する場合について説明したが、シリコンの単層構造のみではなく、例えばシリコン・ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）膜の上にシリコン膜を積層した構成としてもよい。すなわち、本発明は、シリコンおよびシリコン・ゲルマニウムのうちの少なくとも一方を含む非晶質層を多結晶化する場合について広く適用することができる。この場合、短波長エネルギービームＥの照射回数を制御することにより基板に対して平行になる結晶面は、上記実施例と同様である。
【００４１】
また、上記実施の形態においては、基板１１をガラスにより構成するようにしたが、プラスチックあるいは単結晶シリコンなどの他の材料により構成するようにしてもよく、シリコンウエーハの表面に二酸化ケイ素膜を形成した低コストの基板を用いるようにしてもよい。
【００４２】
更に、上記実施の形態においては、同一基板上に画素部１０１と周辺回路部１０２とが形成されるモノシリック液晶表示装置１００を製造する場合について説明したが、本発明は、画素部と周辺回路部とが別々の基板上に形成された液晶表示装置あるいは他の機能回路も同一基板上に形成された液晶表示装置などの他の構成を有する液晶表示装置を製造する場合にも適用することができる。
【００４３】
加えて、上記実施の形態においては、半導体装置として液晶表示装置１００を製造する場合について説明したが、本発明は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  ＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）などの他の半導体装置を製造する場合についても広く適用することができる。その際、例えば、シリコンまたはシリコン・ゲルマニウム以外の材料よりなる非晶質膜を多結晶化する場合にも本発明を適用することができ、短波長エネルギービームの照射回数を制御することにより、特定の有利な結晶面が基板に対して平行となった領域を有するようにすることが好ましい。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１ないし請求項４のいずれか１に記載の多結晶膜の製造方法、または請求項５記載の半導体装置の製造方法によれば、エキシマレーザビームのパルス幅を２００ｎｓｅｃとしつつ、同一箇所に対するこのエキシマレーザビームの照射回数を３０回とすることにより、（１００）面が基板に対して平行な領域を優先的に有する多結晶膜を形成するようにしたので、結晶粒径を大きくすることができ、スループットも改善することができる。よって、例えば、しきい値の制御性に優れ、特性が均一で高性能なＴＦＴをスループットよく作製することができ、大面積を有しかつ高精度の表示が可能な液晶表示装置をスループットよく均一に実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る多結晶膜の製造方法および半導体装置の製造方法を用いて製造する液晶表示装置の構造を模式的に表したブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る多結晶膜の製造方法および半導体装置の製造方法の各工程を表す斜視図である。
【図３】一実験試料における表面のＴＥＭ写真である。
【図４】図３に示したＴＥＭ写真の特徴部分を模して表したものである。
【図５】短波長エネルギービームの照射回数と結晶面の配向との関係を表す特性図である。
【図６】短波長エネルギービームの照射回数と結晶の平均粒径との関係を表す特性図である。
【符号の説明】
１１…基板、１２…保護膜、１３…非晶質膜、１４…多結晶膜、１００…液晶表示パネル、１０１…画素部、１０２…周辺回路部、１０４…薄膜トランジスタ、１０３…液晶層、１０６…水平走査部、１０７…垂直走査部、Ｅ…エキシマレーザ
【図１】
0004701467.tif 000002
【図２】
0004701467.tif 000003
【図３】
0004701467.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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