(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下方に金属膜がある部分とない部分とで結晶粒径を揃えることである。【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を覆って下地基板１０１上に絶縁膜１３０を形成する。絶縁膜１３０は金属膜１０２上において２５０ｎｍ以上の厚さで形成する。絶縁膜１３０は、シリコン窒化膜１３１およびシリコン酸化膜１３２を積層して形成する。絶縁膜１３０上に金属膜１０２を覆ってアモルファスシリコン膜１０５ａを形成する。アモルファスシリコン膜１０５ａにエキシマレーザ光Ｌを照射してアニールし、ポリシリコン膜を形成する。このアニールによって、結晶粒径比、すなわち金属膜ありの部分の結晶粒径を金属膜なしの部分の結晶粒径で除算した値を０．８以上にする。【選択図】図７
2007220999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地基板上に局所的に金属膜を形成する金属膜形成工程と、
前記金属膜を覆って前記下地基板上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記金属膜を覆う前記絶縁膜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、
前記半導体膜にエキシマレーザ光を前記半導体膜から前記金属膜へ向かう方向で照射して前記半導体膜をアニールするアニール工程と、
を備え、
前記絶縁膜形成工程で前記絶縁膜を前記金属膜上に２５０ｎｍ以上の厚さで形成し、前記アニール工程によって前記半導体膜について下方に前記金属膜がある部分の結晶粒径の前記金属膜がない部分の結晶粒径に対する比である結晶粒径比を０．８以上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、
前記絶縁膜形成工程で前記絶縁膜を前記金属膜上に３００ｎｍ以上の厚さで形成し、前記アニール工程によって前記結晶粒径比を１にすることを特徴とする半導体膜の形成方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の半導体膜の形成方法において、
前記絶縁膜形成工程でシリコン窒化膜およびシリコン酸化膜を積層して前記絶縁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４】
請求項３に記載の半導体膜の形成方法において、
前記絶縁膜形成工程で、前記シリコン窒化膜を前記金属膜上に５０ｎｍの厚さで形成し、前記シリコン酸化膜を前記金属膜上に２００ｎｍ以上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５】
請求項４に記載の半導体膜の形成方法において、
前記絶縁膜形成工程で前記シリコン酸化膜を前記金属膜上に２５０ｎｍ以上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６】
下地基板上に局所的に金属膜を形成する金属膜形成工程と、
前記金属膜を覆って前記下地基板上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記金属膜を覆う前記絶縁膜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、
前記半導体膜にエキシマレーザ光を前記半導体膜から前記金属膜へ向かう方向で照射して前記半導体膜をアニールするアニール工程と、
前記金属膜上の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、
前記絶縁膜形成工程で前記絶縁膜を前記金属膜上に２５０ｎｍ以上の厚さで形成し、前記アニール工程によって前記半導体膜について下方に前記金属膜がある部分の結晶粒径の前記金属膜がない部分の結晶粒径に対する比である結晶粒径比を０．８以上にすることを特徴とする表示パネルの製造方法。
【請求項７】
請求項６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下地基板に光透過性の基板を用い、前記金属膜形成工程によって前記表示ＴＦＴ用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８】
請求項７に記載の表示パネルの製造方法において、
前記絶縁膜形成工程で前記絶縁膜を前記金属膜上に５００ｎｍ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９】
請求項６ないし請求項８のいずれか一つ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によって前記表示ＴＦＴのボトムゲート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。
【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において下方に金属膜がある部分の結晶粒径とない部分の結晶粒径とを揃えるための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリシリコンＴＦＴ（Thin  Film  Transistor）を用いた液晶表示装置において、ゲート電極がチャネル領域よりも基板表面から遠くに位置するいわゆるトップゲート構造では、基板裏面から光が照射されるとＴＦＴの光リーク電流によって画質の低下が起こる。これを防ぐため、設計上、保持容量を大きくするなどの対策がとられている。このような画質低下は、例えばプロジェクタや車載のヘッドアップディスプレイ（Head  Up  Display：ＨＵＤ）などの強い光源を考慮する必要がある場合や、パネルの両面からの光照射を考慮する必要がある場合に、さらに大きくなる。
【０００３】
これに対して、ＴＦＴの下側に金属膜を設けて遮光する構造が例えば特許文献１に紹介されている。
【０００４】
【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】
【０００５】
ＴＦＴに利用されるポリシリコン膜は、例えば、エキシマレーザなどの高出力レーザ光の照射によってアモルファスシリコン膜を結晶化して形成される。この場合、アモルファスシリコン膜の下に金属膜がある部分とない部分とで、ポリシリコン膜の結晶粒径が異なるという問題がある。そして、このような結晶粒径の相違により、例えば、遮光を必要としないドライバ回路部などのＴＦＴと、遮光を必要とする表示部のＴＦＴとで、トランジスタ特性が大きく異なってしまうことがある。
【０００６】
本発明の目的は、シリコンなどの半導体膜の下方に金属膜がある部分とない部分とで半導体膜の結晶粒径を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】
【０００７】
本発明は、金属膜／絶縁膜／半導体膜という積層構造について、絶縁膜を２５０ｎｍ以上の厚さで形成することにより、半導体膜のうちで下方に金属膜がある部分の結晶粒径を金属膜がない部分の結晶粒径と揃えることができる点を見出したことに基づく。
【０００８】
本発明に係る半導体膜の形成方法は、下地基板上に局所的に金属膜を形成する金属膜形成工程と、前記金属膜を覆って前記下地基板上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記金属膜を覆う前記絶縁膜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、前記半導体膜にエキシマレーザ光を前記半導体膜から前記金属膜へ向かう方向で照射して前記半導体膜をアニールするアニール工程と、を備え、前記絶縁膜形成工程で前記絶縁膜を前記金属膜上に２５０ｎｍ以上の厚さで形成し、前記アニール工程によって前記半導体膜について下方に前記金属膜がある部分の結晶粒径の前記金属膜がない部分の結晶粒径に対する比である結晶粒径比を０．８以上にすることを特徴とする。
【０００９】
また、前記絶縁膜形成工程で前記絶縁膜を前記金属膜上に３００ｎｍ以上の厚さで形成し、前記アニール工程によって前記結晶粒径比を１にすることが好ましい。
【００１０】
また、前記絶縁膜形成工程でシリコン窒化膜およびシリコン酸化膜を積層して前記絶縁膜を形成することが好ましい。
【００１１】
また、前記絶縁膜形成工程で、前記シリコン窒化膜を前記金属膜上に５０ｎｍの厚さで形成し、前記シリコン酸化膜を前記金属膜上に２００ｎｍ以上の厚さで形成することが好ましい。
【００１２】
また、前記絶縁膜形成工程で前記シリコン酸化膜を前記金属膜上に２５０ｎｍ以上の厚さで形成することが好ましい。
【００１３】
さらに、本発明に係る表示パネルの製造方法は、下地基板上に局所的に金属膜を形成する金属膜形成工程と、前記金属膜を覆って前記下地基板上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記金属膜を覆う前記絶縁膜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、前記半導体膜にエキシマレーザ光を前記半導体膜から前記金属膜へ向かう方向で照射して前記半導体膜をアニールするアニール工程と、前記金属膜上の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、前記絶縁膜形成工程で前記絶縁膜を前記金属膜上に２５０ｎｍ以上の厚さで形成し、前記アニール工程によって前記半導体膜について下方に前記金属膜がある部分の結晶粒径の前記金属膜がない部分の結晶粒径に対する比である結晶粒径比を０．８以上にすることを特徴とする。
【００１４】
また、前記金属膜形成工程で前記下地基板に光透過性の基板を用い、前記金属膜形成工程によって前記表示ＴＦＴ用の遮光膜として前記金属膜を形成することが好ましい。
【００１５】
また、前記絶縁膜形成工程で前記絶縁膜を前記金属膜上に５００ｎｍ以下の厚さで形成することが好ましい。
【００１６】
また、前記金属膜形成工程によって前記表示ＴＦＴのボトムゲートとして前記金属膜を形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
上記構成により、半導体膜と金属膜と間の絶縁膜を２５０ｎｍ以上の厚さで形成し、アニールによって結晶粒径比を０．８以上にするので、半導体膜の下方に金属膜がある部分とない部分とで結晶粒径を揃えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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の駆動装置などを省略している。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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は、下地基板１０１の側から液晶パネル４０へ進入した光が表示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。
【００２３】
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、金属膜１０２上において２５０ｎｍ（２５００オングストローム）以上、より好ましくは３００ｎｍ（３０００オングストローム）以上の厚さｔを有している。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。
【００２４】
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。
【００２５】
ポリシリコン膜１０５は、下方にすなわち絶縁膜１３０を介して金属膜１０２がある部分とない部分とに大別され、下方に金属膜１０２がある部分には少なくともチャネル領域１０５Ｃが含まれる。なお、「下方に金属膜１０２がある（ない）部分」を「金属膜あり（なし）の部分」のようにも表現することにする。後に詳述するが、金属膜ありの部分と金属膜なしの部分とで結晶粒径は揃っており、その結晶粒径比は０．８以上、より好ましくは１である。ここで、結晶粒径比とは、ポリシリコン膜１０５について、金属膜ありの部分の結晶粒径の金属膜なしの部分の結晶粒径に対する比、換言すれば、金属膜ありの部分の結晶粒径を金属膜なしの部分の結晶粒径で除算した値とする。なお、金属膜なしの部分の結晶粒径は３００〜４００ｎｍである。
【００２６】
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、チャネル領域１０５Ｃに対向して、ゲート絶縁膜１０６上に配置されている。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
次に、図２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２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。
【００３３】
以下に、図１および図２に加え図３〜図９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。
【００３４】
まず、金属膜形成工程ＳＴ１では、図３に示すように、下地基板１０１の主面上の所定箇所に、したがって局所的に、１００ｎｍ以上の厚さで、例えば１００〜１５０ｎｍの厚さで金属膜１０２を形成する。具体的には、例えば、下地基板１０１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。
【００３５】
そして、絶縁膜形成工程ＳＴ２では、図４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５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。これにより、シリコン窒化膜１３１およびシリコン酸化膜１３２が積層されて構成される絶縁膜１３０を、金属膜１０２を覆って形成する。このとき、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以上で形成することによって、金属膜１０２上における絶縁膜１３０の厚さｔを２５０ｎｍ以上にする。
【００３６】
次の半導体膜形成工程ＳＴ３では、図６に示すように、シリコン酸化膜１３２上に、したがって絶縁膜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の厚さで形成する。これにより、アモルファスシリコン膜１０５ａは絶縁膜１３０のうちで金属膜１０２に覆う部分上に、すなわち金属膜１０２上方に形成される。
【００３７】
その後、アニール工程ＳＴ４では、図７に示すように、波長３０８ｎｍのエキシマレーザ光Ｌを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８に示すようにポリシリコン膜１０５ｂが形成される。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。
【００３８】
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９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。
【００３９】
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６参照）、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９参照）およびアモルファスシリコン膜１０５ａのパターニング（図９参照）をこの順序で実施し、その後にアニール工程ＳＴ４（図７および図８参照）を実施してもよい。
【００４０】
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。
【００４１】
次に、このような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。
【００４２】
まず、従来は、上述のように、エキシマレーザ光などによるアモルファスシリコン膜の結晶化において、アモルファスシリコン膜の下方に金属膜がある部分とない部分とで、結晶粒径が異なる。このような粒径の相違について、金属膜がヒートシンクとして働くことによって十分な結晶化の前に金属膜ありの部分が冷却されてしまうのが要因の一つと考えられる。そこで、金属膜１０２とシリコン膜１０５ａとの距離を大きくすれば金属膜１０２による冷却効果が緩和されるとの考えに至り、金属膜１０２上における絶縁膜１３０の厚さｔとシリコン膜１０５ｂ，１０５の結晶粒径との関係を評価した。なお、従来においては絶縁膜１３０に相当する膜の厚さは１８０ｎｍ程度である。
【００４３】
図１０に、上記評価の結果として、絶縁膜１３０の厚さｔとアニール後のシリコン膜１０５，１０５ｂの結晶粒径比との関係を説明するためのグラフを示す。ここでは、シリコン窒化膜１３１の厚さは５０ｎｍで固定し、シリコン酸化膜１３２の厚さを変化させているため、絶縁膜１３０の厚さｔの変化はシリコン酸化膜１３２の厚さの変化として捉えられる。なお、図１０には、絶縁膜１３０の厚さｔと、シリコン酸化膜１３２の厚さを併記している。
【００４４】
図１０によれば、絶縁膜１３０の厚さｔが３００ｎｍ以下の範囲では厚さｔの増加とともに結晶粒径比も増加し、厚さｔが３００ｎｍ以上の範囲では結晶粒径比は１でほぼ一定であることがわかる。すなわち、金属膜１０２上において絶縁膜１３０の厚さｔが３００ｎｍ以上であれば、ポリシリコン膜１０５について金属膜ありの部分と金属膜なしの部分とで結晶粒径は等しくなる。
【００４５】
この評価結果に関して、図１１に絶縁膜１３０が３００ｎｍの場合（シリコン酸化膜１３２が２５０ｎｍの場合）のＳＥＭ（Scanning  Electron  Microscope）写真を示し、図１１の模式図を図１２に示す。また、比較例として、図１３に絶縁膜１３０が１００ｎｍの場合（シリコン酸化膜１３２が５０ｎｍの場合）のＳＥＭ写真を示し、図１３の模式図を図１４に示す。なお、図１１〜図１４において図面中央から上半分が金属膜なしの部分であり、下半分が金属膜ありの部分である（図１２および図１４中の太破線を参照）。また、いずれの図においても金属膜なしの部分の結晶粒径は３００〜４００ｎｍである。
【００４６】
また、図１５に、絶縁膜１３０の厚さｔとエキシマレーザ光Ｌの最適エネルギーとの関係を説明するためのグラフを示す。なお、図１５においても、図１０と同様に、シリコン酸化膜１３２の厚さを併記している。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６００ｍＪが基板表面でのエネルギー３５０ｍＪ／ｃｍ２にほぼ相当する。
【００４７】
図１５によれば、まず、金属膜１０２上における絶縁膜１３０の厚さｔが３００ｎｍ以下の範囲では、アモルファスシリコン膜１０５ａの金属膜ありの部分、具体的にはガラス／金属膜１０２（ここではクロム）／絶縁膜１３０／アモルファスシリコン膜１０５ａの積層構造の部分の方が、エキシマレーザ光Ｌの最適エネルギーが大きいことが分かる。つまり、金属膜１０２とシリコン膜１０５ａとが近いと、金属膜１０２による冷却効果によって、大きい照射エネルギーが必要になると考えられる。
【００４８】
さらに、図１５によれば、絶縁膜１３０の厚さｔが３００ｎｍ以上の範囲では、金属膜ありの部分と金属膜なしの部分とでエキシマレーザ光Ｌの最適エネルギーは同じであることが分かる。つまり、絶縁膜１３０の厚さｔが３００ｎｍ以上であれば、エキシマレーザ光Ｌの最適エネルギーは金属膜１０２の有無に依存せず、金属膜１０２による冷却効果が十分に小さいと考えられる。なお、エキシマレーザ光Ｌの最適エネルギーが金属膜１０２の有無に依存しないことは、レーザ光照射時に金属膜ありの部分となしの部分とでエキシマレーザ光Ｌの出力を変更する必要がないことを意味する。
【００４９】
ここで、結晶粒径比が０．８以上あればポリシリコン膜１０５ｂ，１０５として実用レベルの膜質が得られるので、絶縁膜１３０の厚さｔは上述のように２５０ｎｍ以上に設定しているのである。すなわち、絶縁膜形成工程ＳＴ２において絶縁膜１３０を金属膜１０２上に２５０ｎｍ以上の厚さで形成し、アニール工程ＳＴ４でのアニール条件の制御によって結晶粒径比を０．８以上にしている。そして、絶縁膜形成工程ＳＴ２において絶縁膜１３０を金属膜１０２上に３００ｎｍ以上の厚さで形成し、アニール工程ＳＴ４によって結晶粒径比を１以上にするのがより好ましいことは、図１０および図１５の示すところである。
【００５０】
なお、絶縁膜１３０が厚くなると、金属膜１０２とポリシリコン膜１０５との間隔が広くなるので、例えば外光が斜め方向からポリシリコン膜１０５へ進入しやすくなる。このような進入光をも金属膜１０２によって遮光するためには、絶縁膜１３０の厚さｔは５００ｎｍ以下が好ましい。
【００５１】
このように、ポリシリコン膜１０５ｂ，１０５の形成方法によれば、金属膜ありの部分と金属膜なしの部分とで結晶粒径が等しくなり、そのような結晶粒径の揃った領域を広げることができ、レーザアニールプロセスのプロセスウィンドウが広がる。このため、例えば、設計上、結晶粒径に応じて別々の特性で回路シミュレーションをするなどの必要がなくなる。また、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。
【００５２】
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。
【００５３】
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１６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。
【００５４】
具体的には、図１６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。
【００５５】
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】
【００５６】
【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】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３】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４】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、半導体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、アニール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、チャネル領域形成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ついて、絶縁膜の金属膜上の厚さとシリコン膜の結晶粒径比との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明に係る実施の形態についてのＳＥＭ写真である。
【図１２】図１１の模式図である。
【図１３】図１１に対する比較例を示すＳＥＭ写真である。
【図１４】図１３の模式図である。
【図１５】本発明に係る実施の形態について、絶縁膜の金属膜上の厚さとエキシマレーザ光の最適エネルギーとの関係を示すグラフである。
【図１６】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】
【００５７】
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、１０７  ゲート電極、１２０  表示ＴＦＴ、１３０  絶縁膜、１３１  シリコン窒化膜、１３２  シリコン酸化膜、ｔ  厚さ、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１２】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１１】
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【図１３】
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