(57)【要約】【課題】半導体膜を形成する際において、エキシマレーザによるアニールによって半導体膜の結晶粒径を段差面上の部分とその他の部分とで揃えることである。【解決手段】下地基板１０１上に局所的に金属膜１０２を形成し、金属膜１０２を覆って絶縁膜１３０を形成する。金属膜１０２のパターンエッジ上に絶縁膜１３０の順テーパ状の段差面１３９が形成される。絶縁膜１３０上にアモルファスシリコン膜１０５ａを形成し、エキシマレーザ光Ｌの照射によってアモルファスシリコン膜１０５ａをアニールしてポリシリコン膜を形成する。アモルファスシリコン膜１０５ａの形成の際、段差面１３９上の部分を他の部分の２０％以内の範囲で厚くする。または、絶縁膜１３０の形成の際、段差面１３９のテーパ角度を４０°以下にする。アニールによって段差面１３９上も含めて１６０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の結晶粒径が得られる。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
順テーパ状の段差面を有した下地層上にアモルファスの半導体膜を形成する半導体膜形成工程と、
前記半導体膜をエキシマレーザ光の照射によってアニールするアニール工程と、
を備え、
前記半導体膜形成工程で前記エキシマレーザ光の光路方向に沿った前記半導体膜の厚さを前記段差面上の部分で他の部分よりも前記他の部分の２０％以内の範囲で厚く形成し、前記アニール工程によって前記段差面上の前記半導体膜の結晶粒径を１６０ｎｍ以上４００ｎｍ以下にすることを特徴とする半導体膜の形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体膜の形成方法において、
前記半導体膜形成工程で前記段差面のテーパ角度が４０°以下であることを特徴とする半導体膜の形成方法。
【請求項３】
順テーパ状の段差面を有した下地層上にアモルファスの半導体膜を形成する半導体膜形成工程と、
前記半導体膜をエキシマレーザ光の照射によってアニールするアニール工程と、
を備え、
前記半導体膜形成工程で前記段差面のテーパ角度が４０°以下であり、前記アニール工程によって前記段差面上の前記半導体膜の結晶粒径を１６０ｎｍ以上４００ｎｍ以下にすることを特徴とする半導体膜の形成方法。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の半導体膜の形成方法において、
前記半導体膜形成工程で前記テーパ角度は５°以上１５°以下であることを特徴とする半導体膜の形成方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載の半導体膜の形成方法において、
基板上に金属膜を局所的に形成する金属膜形成工程と、
前記金属膜のパターンエッジを覆って順テーパ状の段差面を有した絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
をさらに備え、
前記半導体膜形成工程で、前記絶縁膜を前記下地層とし、前記絶縁膜形成工程で形成された段差面を覆って前記半導体膜を形成することを特徴とする半導体膜の形成方法。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体膜の形成方法において、
前記金属膜形成工程で前記金属膜を１５０ｎｍ以下の厚さで形成することを特徴とする半導体膜の形成方法。
【請求項７】
順テーパ状の段差面を有した下地層上にアモルファスの半導体膜を形成する半導体膜形成工程と、
前記半導体膜をエキシマレーザ光の照射によってアニールするアニール工程と、
前記半導体膜に表示ＴＦＴの少なくともチャネル領域を形成するチャネル領域形成工程と、
を備え、
前記半導体膜形成工程で前記エキシマレーザ光の光路方向に沿った前記半導体膜の厚さを前記段差面上の部分で他の部分よりも前記他の部分の２０％以内の範囲で厚く形成し、前記アニール工程によって前記段差面上の前記半導体膜の結晶粒径を１６０ｎｍ以上４００ｎｍ以下にすることを特徴とする表示パネルの製造方法。
【請求項８】
順テーパ状の段差面を有した下地層上にアモルファスの半導体膜を形成する半導体膜形成工程と、
前記半導体膜をエキシマレーザ光の照射によってアニールするアニール工程と、
前記半導体膜に表示ＴＦＴの少なくともチャネル領域を形成するチャネル領域形成工程と、
を備え、
前記半導体膜形成工程で前記段差面のテーパ角度が４０°以下であり、前記アニール工程によって前記段差面上の前記半導体膜の結晶粒径を１６０ｎｍ以上４００ｎｍ以下にすることを特徴とする表示パネルの製造方法。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の表示パネルの製造方法において、
基板上に金属膜を局所的に形成する金属膜形成工程と、
前記金属膜のパターンエッジを覆って順テーパ状の段差面を有した絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
をさらに備え、
前記半導体膜形成工程で、前記絶縁膜を前記下地層とし、前記絶縁膜形成工程で形成された段差面を覆って前記半導体膜を形成し、前記金属膜形成工程で、前記基板に光透過性基板を用い、前記表示ＴＦＴ用の遮光膜として前記金属膜を１００ｎｍ以上の厚さで形成することを特徴とする表示パネルの製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の表示パネルの製造方法において、
前記金属膜形成工程で前記金属膜を１００ｎｍ以上１５０ｎｍ以下の厚さで形成することを特徴とする表示パネルの製造方法。
【請求項１１】
請求項７または請求項８に記載の表示パネルの製造方法において、
基板上に金属膜を局所的に形成する金属膜形成工程と、
前記金属膜のパターンエッジを覆って順テーパ状の段差面を有した絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
をさらに備え、
前記半導体膜形成工程で、前記絶縁膜を前記下地層とし、前記絶縁膜形成工程で形成された段差面を覆って前記半導体膜を形成し、前記金属膜形成工程で、前記基板に光透過性基板を用い、前記表示ＴＦＴ用のＯＤ値が２以上の遮光膜として前記金属膜を形成することを特徴とする表示パネルの製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の表示パネルの製造方法において、
前記金属膜形成工程で前記ＯＤ値を３以上に形成することを特徴とする表示パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体膜の形成方法および表示パネルの製造方法に係り、具体的にはエキシマレーザによるアニールによって半導体膜の結晶粒径を段差面上の部分とその他の部分とで揃える技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載向けヘッドアップディスプレイ（Head  Up  Display：ＨＵＤ）やプロジェクタ向けの液晶パネルには耐光性が厳しく要求される。一般的なブラックマトリクス（Black  Matrix：ＢＭ）などで対策するだけでは、表示用のＴＦＴ（Thin  Film  Transistor）のトランジスタ特性、特にオフ特性の低下を抑制することは難しく、コントラスト（ＣＲ）の低下やクロストークの発生などによって安定的な表示が得難い。
【０００３】
特に表示用ＴＦＴがアニールによる結晶化ポリシリコンを用いたトップゲート構造の場合、ガラス基板の側からポリシリコン膜へ入射する光は上述のブラックマトリクスでは対処できない。
【０００４】
そのような入射光を遮光するために、シリコン膜の下に局所的に金属膜を設ける構造、すなわち金属膜／絶縁膜（バッファ膜）／シリコン膜という積層構造が、例えば特許文献１に紹介されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２９８０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、局所的に設けられた金属膜のパターンエッジにおいて段差が生じるので、金属膜上の絶縁膜にはその段差上にテーパ状の段差面が形成される。アニールによる結晶化ポリシリコン膜は、アモルファスシリコン膜をエキシマレーザ光の照射によって結晶化させて形成されるが、段差面上では所望の結晶粒径が得られないという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、エキシマレーザによるアニールによって半導体膜の結晶粒径を段差面上の部分とその他の部分とで揃えることが可能な半導体膜の形成方法および表示パネルの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、半導体膜の下地層に順テーパ状の段差面、換言すれば傾斜面がある場合、半導体膜において段差面上の部分を他の部分よりも２０％以内の範囲で厚く形成することによって、または、段差面のテーパ角度、換言すれば傾斜角度を４０°以下にすることによって、エキシマレーザ光によるアニール後において半導体膜の結晶粒径を実用レベルの１６０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の範囲にすることができる点を見出したことに基づく。ここで、半導体膜の厚さとはアニールの際に照射するエキシマレーザ光の光路方向、換言すれば進行方向に沿った寸法とし、テーパ角度とはエキシマレーザ光の光路方向に垂直な基準面に対する段差面の傾斜角度とする。
【０００９】
本発明に係る半導体膜の形成方法は、順テーパ状の段差面を有した下地層上にアモルファスの半導体膜を形成する半導体膜形成工程と、前記半導体膜をエキシマレーザ光の照射によってアニールするアニール工程と、を備え、前記半導体膜形成工程で前記エキシマレーザ光の光路方向に沿った前記半導体膜の厚さを前記段差面上の部分で他の部分よりも前記他の部分の２０％以内の範囲で厚く形成し、前記アニール工程によって前記段差面上の前記半導体膜の結晶粒径を１６０ｎｍ以上４００ｎｍ以下にすることを特徴とする。
【００１０】
また、前記半導体膜形成工程で前記段差面のテーパ角度が４０°以下であることが好ましい。
【００１１】
さらに、本発明に係る半導体膜の形成方法は、順テーパ状の段差面を有した下地層上にアモルファスの半導体膜を形成する半導体膜形成工程と、前記半導体膜をエキシマレーザ光の照射によってアニールするアニール工程と、を備え、前記半導体膜形成工程で前記段差面のテーパ角度が４０°以下であり、前記アニール工程によって前記段差面上の前記半導体膜の結晶粒径を１６０ｎｍ以上４００ｎｍ以下にすることを特徴とする。
【００１２】
また、前記半導体膜形成工程で前記テーパ角度は５°以上１５°以下であることが好ましい。
【００１３】
また、基板上に金属膜を局所的に形成する金属膜形成工程と、前記金属膜のパターンエッジを覆って順テーパ状の段差面を有した絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、をさらに備え、前記半導体膜形成工程で、前記絶縁膜を前記下地層とし、前記絶縁膜形成工程で形成された段差面を覆って前記半導体膜を形成することが好ましい。
【００１４】
また、前記金属膜形成工程で前記金属膜を１５０ｎｍ以下の厚さで形成することが好ましい。
【００１５】
さらに、本発明に係る表示パネルの製造方法は、順テーパ状の段差面を有した下地層上にアモルファスの半導体膜を形成する半導体膜形成工程と、前記半導体膜をエキシマレーザ光の照射によってアニールするアニール工程と、前記半導体膜に表示ＴＦＴの少なくともチャネル領域を形成するチャネル領域形成工程と、を備え、前記半導体膜形成工程で前記エキシマレーザ光の光路方向に沿った前記半導体膜の厚さを前記段差面上の部分で他の部分よりも前記他の部分の２０％以内の範囲で厚く形成し、前記アニール工程によって前記段差面上の前記半導体膜の結晶粒径を１６０ｎｍ以上４００ｎｍ以下にすることを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明に係る表示パネルの製造方法は、順テーパ状の段差面を有した下地層上にアモルファスの半導体膜を形成する半導体膜形成工程と、前記半導体膜をエキシマレーザ光の照射によってアニールするアニール工程と、前記半導体膜に表示ＴＦＴの少なくともチャネル領域を形成するチャネル領域形成工程と、を備え、前記半導体膜形成工程で前記段差面のテーパ角度が４０°以下であり、前記アニール工程によって前記段差面上の前記半導体膜の結晶粒径を１６０ｎｍ以上４００ｎｍ以下にすることを特徴とする。
【００１７】
また、基板上に金属膜を局所的に形成する金属膜形成工程と、前記金属膜のパターンエッジを覆って順テーパ状の段差面を有した絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、をさらに備え、前記半導体膜形成工程で、前記絶縁膜を前記下地層とし、前記絶縁膜形成工程で形成された段差面を覆って前記半導体膜を形成し、前記金属膜形成工程で、前記基板に光透過性基板を用い、前記表示ＴＦＴ用の遮光膜として前記金属膜を１００ｎｍ以上の厚さで形成することが好ましい。
【００１８】
また、前記金属膜形成工程で前記金属膜を１００ｎｍ以上１５０ｎｍ以下の厚さで形成することが好ましい。
【００１９】
また、基板上に金属膜を局所的に形成する金属膜形成工程と、前記金属膜のパターンエッジを覆って順テーパ状の段差面を有した絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、をさらに備え、前記半導体膜形成工程で、前記絶縁膜を前記下地層とし、前記絶縁膜形成工程で形成された段差面を覆って前記半導体膜を形成し、前記金属膜形成工程で、前記基板に光透過性基板を用い、前記表示ＴＦＴ用のＯＤ値が２以上の遮光膜として前記金属膜を形成することが好ましい。
【００２０】
また、前記金属膜形成工程で前記ＯＤ値を３以上に形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
上記構成により、エキシマレーザによるアニールによって半導体膜の結晶粒径を段差面上の部分とその他の部分とで揃えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１に本発明に係る実施の形態の表示装置１の断面図を示し、図１中の一点鎖線で囲んだ部分２の拡大図を図２に示す。図１に示すように、表示装置１は、表示パネルとしての液晶パネル４０と、バックライト５０とを含んでおり、ここでは液晶表示装置である。なお、図１では液晶パネル４０の駆動装置およびバックライト５０の駆動装置は省略している。
【００２３】
液晶パネル４０は、素子基板１０と、素子基板１０に対向（対面）する対向基板２０と、両基板１０，２０間の隙間に封入された液晶３０とを含んで構成されている。なお、素子基板はＴＦＴ基板、アレイ基板などとも呼ばれ、対向基板はカラーフィルタ基板などとも呼ばれる。
【００２４】
素子基板１０は、下地基板１０１と、金属膜１０２と、絶縁膜１３０と、表示ＴＦＴ１２０用の、半導体膜１０５と、ゲート絶縁膜１０６と、ゲート電極１０７と、層間絶縁膜１０８，１１２と、ソース電極１０９Ｓと、ドレイン電極１０９Ｄと、平坦化膜１１０と、画素電極１１１と、配向膜１１３とが積層されて構成されている。ここで、表示ＴＦＴ１２０は、画素ごとに設けられ、素子基板１０ではゲート電極１０７が半導体膜１０５よりも下地基板１０１から遠くに位置するいわゆるトップゲート構造のＴＦＴである。
【００２５】
下地基板１０１は、ガラス基板やガラス基板にコーティング膜を施した基板などの光透過性基板で構成されている。
【００２６】
金属膜１０２は、下地基板１０１上に配置されており、例えばクロムなどの遮光性の金属膜で構成されている。金属膜１０２の厚さは１５０ｎｍ以下である。金属膜１０２は、下地基板１０１の側から液晶パネル４０へ進入した光がＴＦＴ１２０に照射されないようにする機能を有するので、半導体膜１０５のうちの少なくとも後述のチャネル領域１０５Ｃに対向して、したがって局所的に設けられている。このような遮光膜としての機能を果たすために、金属膜１０２は、１００ｎｍ以上の厚さ、または、２以上、より好ましくは３以上のＯＤ値を有している。なお、ＯＤ値とは、光学濃度または収量とも呼ばれ、反射率をＲ（０≦Ｒ≦１）とし、透過率をＴ（０≦Ｔ≦１）としたとき、｛−ｌｏｇ（Ｒ）｝または｛−ｌｏｇ（Ｔ）｝で与えられる。また、金属膜１０２は、図２に示すように、順テーパ状のパターンエッジを有している。
【００２７】
絶縁膜１３０は、金属膜１０２を覆って下地基板１０１上に設けられており、この上に配置される半導体膜１０５の下地層にあたる。絶縁膜１３０は、下地基板１０１と金属膜１０２とによる凹凸に起因して、下地基板１０１から遠い側の表面（換言すれば半導体膜１０５側の表面）に凹凸を有しており、金属膜１０２のパターンエッジに対応して当該パターンエッジ上に順テーパ状の段差面（換言すれば傾斜面）１３９を有している。段差面１３９のテーパ角度θは４０°以下であり、５°以上１５°以下がより好ましい。絶縁膜１３０は、下地基板１０１上にシリコン窒化膜１３１およびシリコン酸化膜１３２がこの順序で配置されて構成されている。なお、絶縁膜１３０の厚さは例えば２５０ｎｍ以上である。
【００２８】
ここで、段差面１３９は、後述のアニール工程（図１１参照）で用いるエキシマレーザ光Ｌの光路方向、換言すれば進行方向に垂直な平面を基準面とし、この基準面に対して傾斜した面である。ここでは、レーザ光Ｌの光路方向は下地基板１０１の主面に垂直な方向とし、絶縁膜１３０において下地基板１０１から遠い側の表面、換言すれば半導体膜１０５の側の表面は、段差面１３９を除いて、基準面を構成するものとする。そして、段差面１３９のテーパ角度θは、基準面に対する段差面１３９の傾斜角度である。
【００２９】
表示ＴＦＴ１２０用の半導体膜１０５は、絶縁膜１３０上の所定箇所に局所的に配置されており、絶縁膜１３０を介して金属膜１０２に対向している。なお、以下の説明では、半導体膜１０５がポリシリコン膜の場合を例示し、このため同じ符号を用いて「ポリシリコン膜１０５」と呼ぶことにする。ポリシリコン膜１０５は、表示ＴＦＴ１２０のチャネル領域１０５Ｃと、チャネル領域１０５Ｃの両側に設けられたソース領域１０５Ｓおよびドレイン領域１０５Ｄとを含んで構成されている。チャネル領域１０５Ｃとソース領域１０５Ｓとの間およびチャネル領域１０５Ｃとドレイン領域１０５Ｄとの間に低濃度の不純物層を設けてＬＤＤ構造としてもよい。
【００３０】
ポリシリコン膜１０５は例えば３５〜５５ｎｍの厚さを有しており、ポリシリコン膜１０５において、絶縁膜１３０の段差面１３９上の部分の厚さｔ２は他の部分の厚さｔ１よりも厚さｔ１の２０％以内の範囲で厚い（ｔ２≦ｔ１×１．２）。また、ポリシリコン膜１０５の結晶粒径は、段差面１３９上の部分も含めて、１６０ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。ここで、ポリシリコン膜１０５の厚さｔ１，ｔ２は後述のアニール工程で用いるエキシマレーザ光Ｌの光路方向に沿った寸法とする（図１１参照）。
【００３１】
ゲート絶縁膜１０６は、絶縁膜１３０上に、ポリシリコン膜１０５を覆って配置されている。ゲート電極１０７は、ゲート絶縁膜１０６上に、チャネル領域１０５Ｃに対向して配置されている。
【００３２】
層間絶縁膜１０８は、ゲート絶縁膜１０６上に、ゲート電極１０７を覆って配置されている。平坦化膜１１０は、層間絶縁膜１０８上に配置されている。ソース電極１０９Ｓおよびドレイン電極１０９Ｄは、平坦化膜１１０上に設けられている。平坦化膜１１０、層間絶縁膜１０８およびゲート絶縁膜１０６を貫いてソース領域１０５Ｓに至るコンタクトホールが設けられており、ソース電極１０９Ｓは、このコンタクトホールを介してソース領域１０５Ｓに電気的に接続されている。ドレイン電極１０９Ｄは、同様のコンタクトホールを介してドレイン領域１０５Ｄに電気的に接続されている。層間絶縁膜１１２は、平坦化膜１１０上にソース電極１０９Ｓおよびドレイン電極１０９Ｄを覆って配置されている。画素電極１１１は、透明電極で構成され、層間絶縁膜１１２上に配置されている。ここで、層間絶縁膜１１２を貫いてソース電極１０９Ｓに至るコンタクトホールが設けられており、画素電極１１１は、このコンタクトホールを介してソース電極１０９Ｓに電気的に接続されている。ここでは画素電極１１１はソース電極１０９Ｓおよびソース領域１０５Ｓに接続されるとしたが、これらをドレイン電極１０９Ｄおよびドレイン領域１０５Ｄと呼んでも構わない。配向膜１１３は、画素電極１１１上および層間絶縁膜１１２上に設けられている。
【００３３】
対向基板２０は、下地基板２０１と、カラーフィルタ２０２と、遮光膜２０３と、平坦化膜２０４と、対向電極２０５と、配向膜２０６とが積層されて構成されている。
【００３４】
下地基板２０１は、ガラス基板やガラス基板にコーティング膜を施した基板などの光透過性基板で構成されている。カラーフィルタ２０２は、下地基板２０１上に画素ごとに設けられ、その画素の表示色に応じた色の例えば樹脂膜で構成されている。遮光膜２０３は、例えばクロムなどの遮光性の膜で構成され、隣接するカラーフィルタ２０２間の隙間を埋めるように設けられている。平坦化膜２０４は、カラーフィルタ２０２および遮光膜２０３を覆って設けられている。対向電極２０５は、透明電極で構成され、平坦化膜２０４上に全面的に配置されている。配向膜２０６は、対向電極２０５上に設けられている。
【００３５】
このような素子基板１０と対向基板２０とは配向膜１１３，２０６を向き合わせて配置されており、両基板１０，２０間の隙間に液晶３０が封入されている。
【００３６】
なお、バックライト５０は、図１では対向基板２０の側に配置されているが、素子基板１０の側に配置される場合もある。
【００３７】
次に、図３に液晶パネル４０の製造方法の手順を説明するためのフローチャートを示す。図３に示すように、液晶パネル４０の製造方法は、金属膜形成工程ＳＴ１と、絶縁膜形成工程ＳＴ２と、半導体膜形成工程ＳＴ３と、アニール工程ＳＴ４と、チャネル領域形成工程ＳＴ５と、パネル形成工程ＳＴ６とを含んでいる。
【００３８】
以下に、図１〜図３に加え図４〜図１０の断面図を参照しつつ、液晶パネル４０の製造方法、特に素子基板１０の製造方法を説明する。
【００３９】
まず、金属膜形成工程ＳＴ１では、図４に示すように、下地基板１０１上の所定箇所に、したがって局所的に金属膜１０２を形成する。具体的には、例えば、下地基板１０１の主面上に全面的に金属膜を形成し、この金属膜をパターニングすることによって、金属膜１０２を形成する。このとき、金属膜１０２のパターンエッジを順テーパ状に形成する。順テーパの形状およびそのテーパ角度φ（図２参照）は、金属膜１０２の材料や厚さ、エッチング条件（ドライエッチングかウェットエッチングかの区別を含む）などの各種条件によって制御可能であり、次の表１に一例を示す。なお、表１には絶縁膜１３０の段差面１３９のテーパ角度θも併記している。
【００４０】
【表１】
2007220993.tif 000003
【００４１】
金属膜形成工程では、金属膜１０２は１５０ｎｍ以下の厚さで形成する。このとき、遮光膜としての機能を発揮させるためには、１００ｎｍ以上の厚さで、または、ＯＤ値が２以上、より好ましくは３以上になるように、形成する。
【００４２】
そして、絶縁膜形成工程ＳＴ２では、図５に示すように、金属膜１０２を覆って下地基板１０１上にシリコン窒化膜１３１を形成し、続いて図６に示すようにシリコン窒化膜１３１上にシリコン酸化膜１３２を形成する。例えば、シリコン窒化膜１３１を金属膜１０２上において厚さ５０ｎｍで形成し、シリコン酸化膜１３２を金属膜１０２上において厚さ２００ｎｍ以上で形成する。これにより、シリコン窒化膜１３１とシリコン酸化膜１３２との積層で構成される絶縁膜１３０が、金属膜１０２のパターンエッジを覆って形成される。この際、絶縁膜１３０の露出表面のうちで金属膜１０２のパターンエッジ上の部分に段差面１３９が形成される。段差面１３９のテーパ角度θは４０°以下、より好ましくは５°以上１５°以下に形成する。表１によれば、絶縁膜１３０や金属膜１０２の形成条件などの制御によって、金属膜１０２のパターンエッジのテーパ角度φによらず、段差面１３９のテーパ角度θを４０°以下にすることは可能である。
【００４３】
次の半導体膜形成工程ＳＴ３では、図７に示すように、絶縁膜１３０を下地層として、絶縁膜１３０上に全面的にアモルファスシリコン膜１０５ａを例えば３５〜５５ｎｍの厚さで堆積する。これにより、アモルファスシリコン膜１０５ａが、絶縁膜１３０の段差面１３９を覆って形成される。このとき、形成条件の制御によって、アモルファスシリコン膜１０５ａにおいて、絶縁膜１３０の段差面１３９上の部分の厚さｔ２を他の部分の厚さｔ１よりも厚さｔ１の２０％以内の範囲で厚く形成する（ｔ２≦ｔ１×１．２）。なお、アモルファスシリコン膜１０５ａの厚さｔ１，ｔ２は、ポリシリコン膜１０５の場合（図２参照）と同様に規定する。
【００４４】
その後、アニール工程ＳＴ４では、図８に示すように、波長３０８ｎｍのエキシマレーザ光Ｌを下地基板１０１の主面に垂直な方向で以て、換言すればアモルファスシリコン膜１０５ａから金属膜１０２へ向かう方向で以て、アモルファスシリコン膜１０５ａに照射して、アモルファスシリコン膜１０５ａをアニールする。このアニールによって、アモルファスシリコン膜１０５ａが結晶化して、図９に示すようにポリシリコン膜１０５ｂが形成される。この際、アニール条件の制御によって、ポリシリコン膜１０５ｂについて絶縁膜１３０の段差面１３９上の結晶粒径を１６０ｎｍ以上４００ｎｍ以下にする。なお、エキシマレーザ光Ｌは１０〜５０ｎｓｅｃ（ナノ秒）幅のパルスレーザ光であり、その波長３０８ｎｍによれば照射エネルギーの９０％程度がアモルファスシリコン膜１０５ａに吸収される。
【００４５】
次に、チャネル領域形成工程ＳＴ５では、ポリシリコン膜１０５ｂに対して、ソース領域１０５Ｓおよびドレイン領域１０５Ｄ用の不純物ドーピングと、パターニングとを実施することによって、図１０および図１に示すように、チャネル領域１０５Ｃ、ソース領域１０５Ｓおよびドレイン領域１０５Ｄが形成されたポリシリコン膜１０５を形成する。このとき、金属膜１０２の遮光膜としての機能にかんがみて、ポリシリコン膜１０５ｂのうちで金属膜１０２上方の部分に少なくともチャネル領域１０５Ｃを形成する。チャネル領域１０５Ｃとソース領域１０５Ｓとの間およびチャネル領域１０５Ｃとドレイン領域１０５Ｄとの間に低濃度の不純物をドーピングしてＬＤＤ構造としてもよい。
【００４６】
なお、上述の順序とは違えて、アモルファスシリコン膜１０５ａの全面的形成（図７参照）、ソース領域１０５Ｓおよびドレイン領域１０５Ｄ用の不純物ドーピング（図１０参照）およびアモルファスシリコン膜１０５ａのパターニング（図１０参照）をこの順序で実施し、その後にアニール工程ＳＴ４（図８および図９参照）を実施してもよい。
【００４７】
その後のパネル形成工程ＳＴ６では、ゲート絶縁膜１０６などを形成して、素子基板１０を製造する。さらに、パネル形成工程ＳＴ６では、対向基板２０を製造し、素子基板１０と対向基板２０とを貼り合わせ、液晶３０を封入する。これにより、液晶パネル４０が完成する。なお、パネル形成工程ＳＴ６では公知の各種工程を利用可能である。
【００４８】
次に、図１１にアニール工程ＳＴ４についての図８の拡大図を示し、上述の製造方法におけるアモルファスシリコン膜１０５ａの結晶化にさらに説明を加える。
【００４９】
段差面１３９を有する絶縁膜１３０上にアモルファスシリコン膜１０５ａを堆積すると、アモルファスシリコン膜１０５ａにおいて、段差面１３９に垂直な方向における寸法ｔ３は段差面１３９上以外の部分の厚さｔ１とほぼ等しくなる一方で、段差面１３９上の厚さｔ２は厚さｔ１よりも大きくなる。このため、エキシマレーザ光Ｌが照射される膜厚は、段差面１３９上の方が厚い。なお、ｔ２＝ｔ３／ｃｏｓθ＝ｔ１／ｃｏｓθという関係が大略成り立つ。
【００５０】
図１２に、エキシマレーザ光Ｌの照射エネルギーとアニール後のポリシリコン膜１０５の結晶粒径との関係について、アモルファスシリコン膜１０５ａの膜厚依存性を説明するグラフを示す。図１２にはアモルファスシリコン膜１０５ａの厚さが３５ｎｍ、４３ｎｍ、４９ｎｍおよび５５ｎｍの場合を図示している。ここでは、照射エネルギーはレーザ発振器より出射されるエネルギーを示しており、レーザ発振器より出射したレーザ光Ｌは、エネルギー調整やビーム形状整形などの光学系を経て、基板、すなわちアモルファスシリコン膜１０５ａに照射される。より具体的には、７％減衰のＮＤフィルタを３枚用いてエネルギー調整され、幅０．５ｍｍ長さ１４０ｍｍのラインビームに整形され、基板に照射され、照射エネルギー６５０ｍＪが基板表面でのエネルギー３５０ｍＪ／ｃｍ２にほぼ相当する。
【００５１】
図１２によれば、任意の照射エネルギーについて、アモルファスシリコン膜１０５ａが厚いほど、アニール後の結晶粒径は小さいことが分かる。このため、エキシマレーザ光Ｌが照射される膜厚が厚い段差面１３９上の部分では、その他の部分に比べて結晶粒径が小さくなる。
【００５２】
一般的に、ポリシリコン膜１０５の結晶粒径は、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の範囲が最適であり、１６０ｎｍ以上であれば実用レベルの膜質である。この点にかんがみれば、例えば照射エネルギーが６７５ｍＪの場合、アモルファスシリコン膜１０５ａの厚さが４３ｎｍ以上５２ｎｍ以下であれば、ポリシリコン膜１０５について実用レベルの範囲の結晶粒径（１６０ｎｍ以上４００ｎｍ以下）が得られ、また、例えば照射エネルギーが７２５ｍＪの場合、アモルファスシリコン膜１０５ａの厚さが４９ｎｍ以上６０ｎｍ以下であれば、実用レベルの結晶粒径が得られることが分かる。
【００５３】
つまり、絶縁膜１３０のうちで段差面１３９上以外に例えば４３ｎｍの厚さｔ１でアモルファスシリコン膜１０５ａを形成した場合、段差面１３９上の厚さｔ２が５２ｎｍ以下であれば、段差面１３９上においても実用レベルの結晶粒径が得られる。同様に、例えば、厚さｔ１が４９ｎｍの場合、段差面１３９上の厚さｔ２が６０ｎｍ以下であれば、段差面１３９上においても実用レベルの結晶粒径が得られる。これらから、段差面１３９上の厚さｔ２は、他の部分の厚さｔ１より厚くても、その増加量が厚さｔ１の２０％以内の範囲であれば、段差面１３９上を含めてポリシリコン膜１０５全体で実用レベルの結晶粒径が得られる。
【００５４】
このような点にかんがみて、半導体膜形成工程ＳＴ３ではアモルファスシリコン膜１０５ａについて段差面１３９上の厚さｔ２を他の部分の厚さｔ１よりも２０％以内の範囲で厚く形成し、アニールによって段差面１３９上のポリシリコン膜１０５の結晶粒径を１６０ｎｍ以上４００ｎｍ以下にしているのである。
【００５５】
次に、図１３に、金属膜１０２の厚さと段差面１３９のテーパ角度θと段差面１３９上のシリコン膜１０５ａ，１０５の厚さｔ２との関係を説明するグラフを示す。なお、図１３について、段差面１３９上以外の他の部分でのシリコン膜１０５ａ，１０５の厚さｔ１は４３ｎｍであり、金属膜１０２のパターンエッジのテーパ角度φ（図２参照）は６０°である。
【００５６】
上述のように厚さｔ１が４３ｎｍの場合、厚さｔ２が５２ｎｍ以下であれば、段差面１３９上においても実用レベルの結晶粒径が得られる。この点について、厚さｔ２が５２ｎｍ以下になるのは、図１３から、金属膜１０２の厚さが１５０ｎｍ以下の場合であることが分かる。このため、金属膜形成工程ＳＴ１では金属膜１０２を１５０ｎｍ以下の厚さで形成しているのである。さらに、図１３によれば、金属膜１０２の厚さが１５０ｎｍ以下であれば、絶縁膜１３０の段差面１３９のテーパ角度θが４０°以下になることがわかる。このため、絶縁膜形成工程ＳＴ２では段差面１３９のテーパ角度θを４０°以下に設定しているのである。なお、テーパ角度θは小さいほど好ましく、５°以上１５°以下の範囲がより好ましい。
【００５７】
図１４に、このようにして形成されたポリシリコン膜１０５のＳＥＭ（Scanning  Electron  Microscope）写真を示し、図１４の模式図を図１５に示す。図１４および図１５によれば、絶縁膜１３０の段差面１３９上における結晶粒径が、その他の部分の結晶粒径と揃っており、良好であることがわかる。また、断面について、図１６および図１８にＳＥＭ写真を示し、これらの模式図を図１７および図１９に示す。なお、図１６および図１７は段差面１３９のテーパ角度θが３５°の場合であり、図１８および図１９はテーパ角度θが１５°の場合である。
【００５８】
このように、ポリシリコン膜１０５ｂ，１０５の形成方法によれば、ポリシリコン膜１０５の結晶粒径を、絶縁膜１３０の段差面１３９上を含めてポリシリコン膜１０５全体において、１６０ｎｍ以上４００ｎｍ以下という実用レベルの範囲にすることができる。つまり、ポリシリコン膜１０５の結晶粒径を段差面１３９上の部分とその他の部分とで揃えることができる。その結果、液晶パネル４０のようにトップゲート構造の表示ＴＦＴ１２０に対して遮光性の金属膜１０２を導入可能になるので、ＴＦＴ１２０のオフ電流を低減することができ、これにより表示コントラストの向上などの安定的な表示を実現できる。
【００５９】
ここで、絶縁膜１３０は、シリコン窒化膜１３１とシリコン酸化膜１３２との積層構造に限られず、エキシマレーザ光Ｌによる影響を受けない各種材料の膜（例えばシリコン窒化膜やシリコン酸化膜）の１層または３層以上で構成してもよい。
【００６０】
さて、素子基板１０では金属膜１０２を遮光膜として用いているが、図２０の断面図に示す素子基板１１のように金属膜１０２を遮光膜としてだけでなくゲート電極としても利用することによって表示ＴＦＴ１２０をボトムゲート構造にすることも可能である。この場合、金属膜形成工程ＳＴ１では金属膜１０２を表示ＴＦＴ１２０のボトムゲート兼遮光膜としてパターン形成することになる。
【００６１】
具体的には、図２０の素子基板１１は図１の素子基板１０からゲート電極１０７およびゲート絶縁膜１０６を取り除いた構成を有しており、この素子基板１１では層間絶縁膜１０８がポリシリコン膜１０５を覆って絶縁膜１３０上に配置されている。この場合、金属膜１０２上の絶縁膜１３０がゲート絶縁膜として働く。素子基板１１によれば、ゲート電極として機能する金属膜１０２がポリシリコン膜１０５よりも下地基板１０１の近くに位置するボトムゲート構造を構成している。そして、素子基板１１は、素子基板１０と同様に、液晶パネル４０を構成している。
【００６２】
ところで、素子基板１０，１１は、液晶パネル４０用として説明したが、例えばＥＬ（Electro  Luminescence）などの表示パネルにも応用することができる。さらに、ポリシリコン膜１０５ｂ，１０５の形成方法は、表示パネルに対してだけでなく、各種の装置・機器、例えば半導体装置に対しても応用可能である。また、シリコン膜以外の半導体膜に対しても応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る実施の形態における表示装置の断面図である。
【図２】図１中の一点鎖線で囲んだ部分２の拡大図である。
【図３】本発明に係る実施の形態の液晶パネルの製造方法を説明するフローチャートである。
【図４】本発明に係る実施の形態において、金属膜形成工程を説明する図である。
【図５】本発明に係る実施の形態において、絶縁膜形成工程を説明する図である。
【図６】本発明に係る実施の形態において、絶縁膜形成工程を説明する図である。
【図７】本発明に係る実施の形態において、半導体膜形成工程を説明する図である。
【図８】本発明に係る実施の形態において、アニール工程を説明する図である。
【図９】本発明に係る実施の形態において、アニール工程を説明する図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態において、チャネル領域形成工程を説明する図である。
【図１１】本発明に係る実施の形態において、アニール工程を説明する図である。
【図１２】本発明に係る実施の形態に関して、エキシマレーザの照射エネルギーと結晶粒径との関係についてアモルファスシリコン膜の膜厚依存性を説明するグラフである。
【図１３】本発明に係る実施の形態に関して、金属膜の厚さと段差面のテーパ角度と段差面上のシリコン膜の厚さとの関係を説明するグラフである。
【図１４】本発明に係る実施の形態についてのＳＥＭ写真である。
【図１５】図１４の模式図である。
【図１６】本発明に係る実施の形態についてのＳＥＭ写真である。
【図１７】図１６の模式図である。
【図１８】本発明に係る実施の形態についてのＳＥＭ写真である。
【図１９】図１８の模式図である。
【図２０】本発明に係る実施の形態の他の表示装置の断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
４０  液晶パネル（表示パネル）、１０１  下地基板、１０２  金属膜、１０５，１０５ａ，１０５ｂ  シリコン膜（半導体膜）、１０５Ｃ  チャネル領域、１２０  表示ＴＦＴ、１３０  絶縁膜、Ｌ  エキシマレーザ光、ＳＴ１  金属膜形成工程、ＳＴ２  絶縁膜形成工程、ＳＴ３  半導体膜形成工程、ＳＴ４  アニール工程、ＳＴ５  チャネル領域形成工程。
【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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【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１９】
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【図２０】
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【図１４】
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【図１６】
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【図１８】
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