(57)【要約】【課題】薄膜トランジスタのチャネル方向を制御することにより、任意のチャネル方向を有する薄膜トランジスタを備えたポリシリコン薄膜トランジスタ基板の製造方法を提供する。【解決手段】基板上に、非晶質シリコン膜を結晶化させたポリシリコン膜を備えた薄膜トランジスタ基板の製造方法であって、上記薄膜トランジスタ基板の製造方法は、非晶質シリコン膜をパターニング形成する工程と、上記非晶質シリコン膜上にシリコン酸化膜を形成する工程と、上記シリコン酸化膜のソース又はドレイン領域に開口部を形成する工程と、上記シリコン酸化膜に光を照射し、非晶質シリコン膜を融解する工程とを有することを特徴とするポリシリコン薄膜トランジスタ基板の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、非晶質シリコン膜を結晶化させたポリシリコン膜を備えた薄膜トランジスタ基板の製造方法であって、
該薄膜トランジスタ基板の製造方法は、
非晶質シリコン膜をパターニング形成する工程と、
該非晶質シリコン膜上にシリコン酸化膜を形成する工程と、
該シリコン酸化膜のソース又はドレイン領域に開口部を形成する工程と、
該シリコン酸化膜に光を照射し、非晶質シリコン膜を融解する工程と
を有することを特徴とするポリシリコン薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項２】
基板上に、非晶質シリコン膜を結晶化させたポリシリコンを備えた薄膜トランジスタ基板の製造方法であって、
該薄膜トランジスタ基板の製造方法は、
第一非晶質シリコン膜をソース又はドレイン領域に形成する工程と、
該第一非晶質シリコン膜上に第二非晶質シリコン膜をパターニング形成する工程と、
該第二非晶質シリコン膜に光を照射し、第一及び第二非晶質シリコン膜を融解する工程と
を有することを特徴とするポリシリコン薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項３】
前記光照射工程は、２種類以上の異なるレーザ光を用いることを特徴とする請求項１又は２記載のポリシリコン薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項４】
基板上に、ソース領域とドレイン領域との間に設けられたチャネル領域を備えたポリシリコン薄膜トランジスタ基板であって、
該チャネル領域は、チャネル方向と略平行の結晶方向を有するポリシリコン薄膜から構成されることを特徴とするポリシリコン薄膜トランジスタ基板。
【請求項５】
前記チャネル領域は、チャネル方向の略垂直方向の長さが０．３μｍ以上の結晶粒を有することを特徴とする請求項４記載のポリシリコン薄膜トランジスタ基板。
【請求項６】
前記チャネル領域は、シリコン突起が存在しないことを特徴とする請求項４又は５記載のポリシリコン薄膜トランジスタ基板。
【請求項７】
前記ポリシリコン薄膜トランジスタ基板は、チャネル方向が異なる薄膜トランジスタを備えることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載のポリシリコン薄膜トランジスタ基板。
【請求項８】
請求項４〜７のいずれかに記載のポリシリコン薄膜トランジスタ基板を含んで構成されることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリシリコン薄膜トランジスタ基板の製造方法、ポリシリコン薄膜トランジスタ基板及び液晶表示装置に関する。より詳しくは、基板上に形成した非晶質シリコン（アモルファスシリコン）膜を加熱して形成した結晶性シリコン（ポリシリコン）膜を用いた高性能なポリシリコン薄膜トランジスタ基板を製造する方法、ポリシリコン薄膜トランジスタ基板、及び、このポリシリコン薄膜トランジスタを用いた液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリシリコン薄膜トランジスタは、アモルファスシリコン薄膜トランジスタと比較して、ポリシリコンが有する特性により、自己整合構造、高移動度、ＣＭＯＳ構成が可能等の利点を有することが知られている。また、ポリシリコン薄膜トランジスタは、このような利点を有することから、周辺駆動回路を薄膜トランジスタに集積・内蔵化でき、液晶パネルの回路集積化を図るため広く用いられている。そして、ますます小型化・高精細化が要求されるモバイル機器等に利用される液晶表示装置等に対応し、ポリシリコン薄膜トランジスタの更なる高性能化が求められている。
【０００３】
これに対しては、ポリシリコン薄膜トランジスタを絶縁基板上に形成した単結晶シリコンを用いて形成した半導体であるＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）が有する電気的特性に近づける方法が試みられている。このような方法としては、例えば、ポリシリコン薄膜トランジスタが含有するポリシリコンを局所的に単結晶化する方法が挙げられ、例えば、横成長結晶粒を用いることが広く認識されはじめている（例えば、非特許文献１〜４参照）。
【０００４】
この横成長結晶粒を形成する方法としては、例えば、ＳＬＳ（Ｓｉｑｕｅｎｔａｌ  Ｌａｔｅｒａｌ  Ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）が知られている。これは、パルスレーザ光を用いて１〜２μｍ毎の横成長結晶粒を一方向に結合していくものであり、チャネル方向が一定の基板上に、渡りリッジ（シリコン突起）が存在せず、チャネル領域のレイアウト位置は全く制約を受けないというメリットがある。しかしながら、この方法は、処理時間が長いことから、非特許文献２に示されるように、レーザ光や装置の改良により高い生産性を実現するための提案がなされているものの、処理時間を短縮する点、及び、素子のチャネルの方向を一方向に限られないようにする点において改善の余地があった。
【０００５】
また、非特許文献３に示されるように、連続発振（ＣＷ）レーザ光を集光し、これを走査させて、横成長結晶粒を形成する方法も知られている。これは、ビームの大きさが２００μｍ程度に限られるため、ビームの走査方向にはチャネル方向のレイアウトの制約はないが、これに垂直な方向に２００μｍ程度の間隔でチャネル領域をレイアウトできない領域が出現する。
【０００６】
一方、上述した方法以外で従来から知られている横成長結晶粒を形成する方法では、通常、数ミクロン、大きくても、２０〜３０μｍ間隔で二次元的にシリコン突起が形成されていくため、素子（薄膜トランジスタ）のレイアウトは、常に二次元の制約が存在する。このように、ＳＬＳ及び連続発振（ＣＷ）レーザ光を用いた横成長結晶化方法は、チャネル領域のレイアウトの制約が少ないという長所を有するものの、チャネル方向が一方向に限られないという点から、未だ改善の余地があった。このようなチャネル方向の制約は、回路全体の薄膜トランジスタのレイアウトに必要な面積の増大を招いてしまう。また、モバイル機器に用いられるパネルにおいては、パネル周辺部は、できるだけ狭いことか要求され、高性能な回路を限られた周辺領域に集積していくという点においても、改善の余地があった。
【０００７】
他方、非晶質シリコン半導体膜上に、金属膜又金属シリサイド膜の所定領域に開口を形成する工程を有する半導体装置の製造方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。また、薄膜部と膜厚部とを有する多結晶シリコン膜からなり、薄膜部が少なくともチャネル部として用いられ、多結晶シリコン膜は、完全溶融するとともに、膜厚部は完全溶融しないエネルギー密度のレーザアニールによって形成された薄膜トランジスタも開示されている（例えば、特許文献２参照。）。また、多結晶シリコン薄膜の結晶粒が面内において、特定の方向に異方性成長されており、かつ、薄膜トランジスタのゲート長方向と、結晶粒の長手方向がほぼ平行である薄膜トランジスタも開示されている（例えば、特許文献３参照。）。
しかしながら、従来の方法では、更に高性能な薄膜トランジスタを形成するためには、未だ改善の余地があった。
【非特許文献１】ロバート・エス・スポシリ（Robert S. Sposili）、外１名、「二酸化ケイ素上の薄膜シリコンフィルムの順次的横方向結晶化(Sequential lateral Solidification of thin silicon films on SiO2)」、アプライド・フィジックス・レターズ(Appl. Phys.Lett.)、米国物理学会(American Institute of Physics)、1996年11月4日、第69巻、第19号、p.2864−2866
【非特許文献２】デービッド・エス・ノールズ（David S. Knowles）、外10名、「低温ポリシリコンの製造方法における細光線結晶化方法（Thin-beam Crystallization Method for Fabrication of LTPS）」、エス・アイ・ディー・０５・ダイジェスト・５０３(SID 05 DIGEST・503)、2005. 5.23、p.503−505
【非特許文献３】ムツコ・ハタノ (Mutsuko Hatano)、外2名、「高く一定の性能を有するポリシリコン薄膜トランジスタの選択的増大レーザ結晶化技術(Selectively Enlarging Laser Crystallization Technology for High and Uniform Performance Poly-Si TFTs)」、エス・アイ・ディー・０２・ダイジェスト（SID 02 DIGEST)、2002年、p.158−161
【非特許文献４】エヌ・ササキ、(N. Sasaki)、外6名、「低温ポリシリコン薄膜トランジスタにおける高スループットCWレーザ横方向結晶化及び16ビットのＳＲＡＭＳと２７０ＭＨのシフトレジスターの製造」、エス・アイ・ディー・０２・ダイジェスト(SID 02 DIGEST)、2002年、p.154−156
【特許文献１】特開２０００−２０８７７１号公報
【特許文献２】特開２００３−３３２３４６号公報
【特許文献３】特開２０００−２４３９７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、任意のチャネル方向を有する薄膜トランジスタを備えたポリシリコン薄膜トランジスタ基板の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、非晶質シリコン膜を結晶化させたポリシリコン膜を備えた薄膜トランジスタについて種々検討したところ、薄膜トランジスタのソース領域から注入された電子又はキャリアをドレイン領域へ移動させるために設けられたチャネル領域を形成するポリシリコンの形成方法、すなわち、非晶質シリコン膜の結晶化方法に着目した。そして、従来の非晶質シリコン膜の結晶化方法によれば、チャネル方向が一方向に限定されることを見いだすとともに、非晶質シリコン膜上にシリコン酸化膜を形成し、そのシリコン酸化膜にレーザ光を照射することにより、シリコン酸化膜下の非晶質シリコンを融解し、かつ、融解した後の固化時（結晶化時）における冷却速度を制御することにより、結晶の横方向成長距離を素子の活性領域と同程度の大きさに拡大することができることを見いだした。
【００１０】
また、チャネル領域を島状に形成した後に結晶化を行い、その島状のチャネル領域の一端から結晶の横成長が開始されるように、結晶化の開始位置を規定することにより、チャネル領域を一方向に成長した結晶により覆うことができることから、シリコン突起（リッジ）が存在しない結晶（ポリシリコン）を形成することができることを見いだした。すなわち、非晶質シリコン膜上にシリコン酸化膜を形成し、このシリコン酸化膜のソース又はドレイン領域に開口部を形成することにより、非晶質シリコン膜の結晶化の開始位置を規定することができ、一方向の結晶化を行うことができることを見いだした。その結果、任意のチャネル方向を有する薄膜トランジスタを形成することができることから、任意のレイアウトが可能なポリシリコン薄膜トランジスタ基板を製造することができることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
【００１１】
すなわち、本発明は、基板上に、非晶質シリコン膜を結晶化させたポリシリコン膜を備えた薄膜トランジスタ基板の製造方法であって、上記薄膜トランジスタ基板の製造方法は、非晶質シリコン膜をパターニング形成する工程と、上記非晶質シリコン膜上にシリコン酸化膜を形成する工程と、上記シリコン酸化膜のソース又はドレイン領域に開口部を形成する工程と、上記シリコン酸化膜に光を照射し、非晶質シリコン膜を融解する工程とを有するポリシリコン薄膜トランジスタ基板の製造方法である。
【００１２】
上記非晶質シリコン膜をパターニング形成する工程は、非晶質シリコン膜を薄膜トランジスタにおいて所望のチャネル領域、ソース領域及びドレイン領域の形状に形成するものである。
上記シリコン酸化膜形成工程において、シリコン酸化膜を構成する酸化シリコンとしては、例えば、二酸化ケイ素等が挙げられる。
上記開口部形成工程は、シリコン酸化膜のソース又はトレイン領域に開口部を形成するものである。ここで、ソース又はドレイン領域は、ソース又はドレイン電極が配置される基板上の領域であることが好ましい。
上記開口部の形状は、特に限定されず、正方形、長方形、台形等の略四角形状、円、半円、楕円等の略円状等が挙げられる。このようにシリコン酸化膜に開口部を形成することにより、シリコン酸化膜の下に形成された非晶質シリコン膜（チャネル領域）の結晶化の開始位置が規定されることになるため、チャネルの方向に沿ったポリシリコン膜の横方向結晶成長を可能とすることができる。なお、本明細書において、ポリシリコンは多結晶シリコンである。
【００１３】
上記光照射工程は、シリコン酸化膜に光を照射し、非晶質シリコン膜を溶融するものである。上記光照射工程は、薄膜トランジスタのチャネル領域を形成するポリシリコンの一方向結晶化を行う点において、光照射によりシリコン酸化膜における開口部以外の領域下の非晶質シリコン膜を完全融解し、シリコン酸化膜の開口部下の非晶質シリコン膜を部分融解し、冷却することにより結晶化してポリシリコン膜を形成することが好ましい。この場合、シリコン酸化膜の開口部下の非晶質シリコン膜から、ポリシリコン膜の結晶化が始まりやすくなる。
【００１４】
上記光の種類は、例えば、エキシマレーザ光、パルス固体レーザ光、炭酸ガスレーザ光等が挙げられる。
上記光照射工程においては、２種類以上の異なるレーザ光を用いることが好適であり、２種類の異なるレーザ光を用いることがより好適であり、２種類の異なるレーザ光を用い、かつ、一方を主光源として用い、他方を副光源として用いることが更に好ましい。なお、主光源は、単独でも非晶質シリコン膜の溶融、固化による結晶化が可能であるものが好ましい。この場合、光照射による非晶質シリコン膜の溶融時に、非晶質シリコン膜が完全に溶融し、シリコンの結晶核が消失しても、副光源による光照射により、冷却速度を抑制し、核成長の後急激な粒成長がおきることによってポリシリコン膜全体が微結晶化することを防止することができるため、一方向に結晶化したポリシリコン膜を形成することができる。その結果、ポリシリコン結晶の成長距離をポリシリコン薄膜トランジスタのチャネル領域と同程度とすることができる。
本発明におけるポリシリコン薄膜トランジスタの製造方法の工程としては、このような工程を必須として製造されるものである限り、その他の工程を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。
【００１５】
本発明はまた、基板上に、非晶質シリコン膜を結晶化させたポリシリコンを備えた薄膜トランジスタ基板の製造方法であって、上記薄膜トランジスタ基板の製造方法は、第一非晶質シリコン膜をソース又はドレイン領域に形成する工程と、上記第一非晶質シリコン膜上に第二非晶質シリコン膜をパターニング形成する工程と、上記第二非晶質シリコン膜に光を照射し、第一及び第二非晶質シリコン膜を融解する工程とを有するポリシリコン薄膜トランジスタ基板の製造方法でもある。
【００１６】
上記第一非晶質シリコン膜をソース又はドレイン領域に形成する工程において、非晶質シリコン酸化膜の形状は、特に限定されず、正方形、長方形、台形等の略四角形状、円、半円、楕円等の略円状等が挙げられる。上記非晶質シリコン膜の形成方法としては、例えば、ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、エッチング等が挙げられる。
【００１７】
上記第一非晶質シリコン膜上に第二非晶質シリコン膜をパターニング形成する工程は、ソース又はドレイン領域に形成した非晶質シリコン膜を覆うように形成するものである。このように非晶質シリコン膜の膜厚部及び薄膜部を形成することにより、非晶質シリコン膜の膜厚部が非晶質シリコン膜（チャネル領域）の結晶化の開始位置が規定されることになるため、チャネルの方向に沿ったポリシリコン膜の横方向結晶成長を可能とすることができる。
【００１８】
上記光照射工程は、光照射により第一及び第二非晶質シリコン膜を溶融するものである。また、光照射工程は、薄膜トランジスタのチャネル領域を形成するポリシリコンの一方向結晶化を行う点において、光照射により少なくとも第二非晶質シリコン膜を含む薄膜部を完全融解し、第一及び第二非晶質シリコン膜からなる厚膜部を部分融解し、冷却することにより結晶化してポリシリコン膜を形成することが好ましい。この場合、膜厚部の非晶質シリコン膜から、ポリシリコン膜の結晶化が始まりやすくなる。
【００１９】
上記光の種類は、例えば、エキシマレーザ光、パルス固体レーザ光、炭酸ガスレーザ光等が挙げられる。上記光照射工程においては、２種類以上の異なるレーザ光を用いることが好適であり、２種類の異なるレーザ光を用いることがより好適であり、２種類の異なるレーザ光を用い、かつ、一方を主光源として用い、他方を副光源として用いることが更に好ましい。
【００２０】
本発明における薄膜トランジスタの製造方法の工程としては、このような工程を必須として製造されるものである限り、その他の工程を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。
【００２１】
本発明は更に、基板上に、ソース領域とドレイン領域との間に設けられたチャネル領域を備えたポリシリコン薄膜トランジスタ基板であって、上記チャネル領域は、チャネル方向と略平行の結晶方向を有するポリシリコン薄膜から構成されるポリシリコン薄膜トランジスタ基板でもある。
【００２２】
上記チャネル領域は、ポリシリコン薄膜上のソース領域とドレイン領域との間の領域を意味し、薄膜トランジスタのゲート電極に電圧が印加されたときは、チャネル領域に電流が流れることとなる。
本発明のポリシリコン薄膜トランジスタのチャネル領域は、チャネル方向と略平行の結晶方向を有するポリシリコン薄膜から構成されるものである。ここで、チャネル方向とは、ソース領域からドレイン領域へ向かう方向のことである。チャネル領域がこのような結晶方向を有するポリシリコン膜は、活性領域内のシリコン突起（リッジ）の形成を防止することができるため、移動度の高いポリシリコン膜を形成することができ、これにより、ゲート絶縁膜を薄く形成することができるため、高性能なポリシリコン薄膜トランジスタを形成することができる。
本発明のポリシリコン薄膜トランジスタ基板の構成要素としては、このような要素を必須として製造されるものである限り、その他の要素を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。
【００２３】
上記チャネル領域は、チャネル方向の略垂直方向の長さが０．３μｍ以上の結晶粒を有することが好ましい。長さが０．３μｍ未満である場合には、トランジスタの高い移動度が得られないおそれがある。より好ましくは、１μｍ以上である。更に好ましくは、３μｍ以上である。この場合、特に、チャネルが直交するトランジスタにおいても高い移動度を得ることができる。
【００２４】
上記チャネル領域は、シリコン突起が存在しないことが好ましい。これにより、チャネル領域におけるポリシリコン膜の結晶の成長がシリコン突起の存在により阻害されず、チャネル領域と同程度の距離まで結晶が成長したポリシリコン膜からなるチャネル領域を有する薄膜トランジスタ基板を提供することができる。
【００２５】
上記ポリシリコン薄膜トランジスタ基板は、チャネル方向が異なる薄膜トランジスタを備えることが好ましい。これによれば、基板上で薄膜トランジスタのレイアウトの自由度が高くなるため、薄膜トランジスタ基板を形成するために必要な面積を低減させることができる。
【００２６】
上記ポリシリコン薄膜トランジスタ基板は、非晶質シリコン膜をパターニング形成する工程と、上記非晶質シリコン膜上にシリコン酸化膜を形成する工程と、上記シリコン酸化膜のソース又はドレイン領域に開口部を形成する工程と、上記シリコン酸化膜に光を照射し、非晶質シリコン膜を融解する工程とを有するポリシリコン薄膜トランジスタ基板の製造方法により製造されることが好ましい。
また、ポリシリコン薄膜トランジスタ基板は、第一非晶質シリコン膜をソース又はドレイン領域に形成する工程と、上記第一非晶質シリコン膜上に第二非晶質シリコン膜をパターニング形成する工程と、上記第二非晶質シリコン膜に光を照射し、第一及び第二非晶質シリコン膜を融解する工程とを有するポリシリコン薄膜トランジスタ基板の製造方法により製造されることが好ましい。このように製造される場合、光照射工程は、２種類以上の異なるレーザ光を用いることが好ましい。
【００２７】
本発明は更に、上記ポリシリコン薄膜トランジスタ基板を含んで構成される液晶表示装置でもある。上記薄膜トランジスタ基板は、任意のチャネル方向を有する薄膜トランジスタを含むものであるため、回路のレイアウトにおいて自由度が大きくなり、小型の液晶表示装置を形成することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のポリシリコン薄膜トランジスタ基板の製造方法によれば、ますます小型化・高精細化が要求され、モバイル機器等に利用される液晶表示装置等に対応し、任意のチャネル方向を有するチャネル領域を有する薄膜トランジスタを備えた高性能なポリシリコン薄膜トランジスタ基板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に実施例を掲げ、図面を参照して本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
（実施例１）開口部を形成する方法
図１は、本発明における薄膜トランジスタ基板の断面模式図である。図２は、図１に示す薄膜トランジスタ基板の平面模式図である。図３は、本発明における薄膜トランジスタのレイアウトの一例を示す薄膜トランジスタ基板である。
以下に、本発明の薄膜トランジスタの製造方法について説明する。
【００３０】
まず、図１に示すように、ガラス基板１上にシリコン酸化膜２を介して、非晶質シリコン膜３を膜厚５０ｎｍとなるようにＣＶＤ（化学気相成長法）により堆積した。この非晶質シリコン膜３の膜厚は、５０ｎｍに限定されず、３０〜１００ｎｍであることが好ましい。次に、図２に示すように、この非晶質シリコン膜３を素子（薄膜トランジスタ）の活性層（チャネル領域）の形状にパターニング（アイランド化）した。次に、島状に形成した非晶質シリコン膜３（活性領域７）上に、膜厚５〜２００ｎｍで、シリコン酸化膜４をパターニング形成し、活性領域７を形成した。
【００３１】
次に、図２に示すように、シリコン酸化膜４のソース・ドレイン領域１５の片方だけエッチングすることにより開口部５を形成した。本実施例における開口部５の形状は、図１に示すように、ソース上に形成するコンタクトホールと同等の形状とした。これにより、例えば、従来の露光装置を使用することができる。なお、開口部５の形状は、特に限定されず、略円状、略三角形状等でもよい。なお、破線で示した箇所は、ゲート電極６の形成位置である。
【００３２】
次に、エキシマレーザパルス光（ＸｅＣｌ：波長３０８ｎｍ、ＫｒＦ：波長２４８ｎｍ）、を主光源とし、炭酸ガスレーザ光を副光源として、シリコン酸化膜４に、レーザ光を照射して、非晶質シリコン膜３を融解、冷却することにより結晶化させた。本実施例においては、主光源としてエキシマレーザパルス光を用いたが、特に限定されず、例えば、パルス固体レーザ光（ＹＡＧ  ２ｖ：波長５３２ｎｍ、ＹＬＦ  ２ｖ：波長５２７ｎｍ）等を主光源としてもよい。レーザ光照射は、エキシマレーザ光のエネルギー密度３００ｍＪ／ｃｍ２、炭酸ガスレーザ光のエネルギー密度５００ｍＪ／ｃｍ２とした。
【００３３】
本実施例においては、シリコン酸化膜４の膜厚を５０ｎｍとしたため、レーザ光照射によりシリコン酸化膜２上の非晶質シリコン膜３を完全融解し、シリコン酸化膜４の開口部下の非晶質シリコン膜３を部分融解するものであった。しかしながら、シリコン酸化膜４の膜厚が５０ｎｍ未満である場合は、シリコン酸化膜４でカバーされた領域は、シリコン酸化膜４のない領域に比べて反射率が低下し、より多くのエキシマレーザ光が吸収される。そのため、シリコン酸化膜４下で完全溶融が始めるエネルギー密度よりやや強いエネルギー密度のビームを照射すると、完全溶融領域の端はシリコン酸化膜４がない領域へと拡がっていき、やがて全ての領域が完全溶融するようになる。
【００３４】
このように非晶質シリコン膜３が完全溶融しても、副光源である炭酸ガスレーザ光の加熱により冷却速度が抑制されているため、核発生の後急速な粒成長がおき、抵抗増大への影響は無視することができる。また、非晶質シリコン膜３のアイランドの周辺部は、ガラス基板１が炭酸ガスレーザ光を吸収し加熱されているため核発生が起こりにくく、アイランド全体が一方向（チャネル方向と同一方向）の結晶方向を有するポリシリコンで覆われることとなった。また、ポリシリコンのチャネル領域には、シリコン突起が存在しないものであった。更に、チャネル領域は、チャネル方向の略垂直方向の長さが３μｍの結晶粒を含むものであった。そのため、図３に示すように、薄膜トランジスタ（素子）のチャネル方向が縦の場合でも横の場合でも、すなわち、素子を薄膜トランジスタ基板上でどのように配置しても、自動的にチャネル領域を形成するポリシリコンの結晶成長の方向が切り替わるため、素子のレイアウトには何ら制約を課さず、素子以外の配線等について、レイアウトの自由度の高い液晶表示装置の製造が可能となる。
【００３５】
結晶化後は、ポリシリコン膜上の酸化膜の剥離した後、ポリシリコン膜表面を洗浄し、ゲート絶縁膜となるシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又はこれらの積層膜を堆積した。次に、タンタル、モリブデン等の電極材料を堆積しゲート電極の形状にエッチングした。このゲート電極をマスクとして、ソース・ドレイン領域にリン又はボロンを高濃度注入し，アニールにより活性化させた。その後、シリコン酸化膜を堆積し、これにコンタクトホールを形成した。ここに、Ａｌ、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｎ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等の電極を形成し、基本的なトップゲート型のＴＦＴを完成させた。なお、液晶ディスプレイの駆動素子としての応用の場合は、対抗電極の形成や、ブラックマトリックスの形成等のプロセスがこれに続くことになる。
【００３６】
（実施例２）膜厚の違いを利用する方法
本実施例においては、シリコン膜厚の違いを利用する方法について説明する。
まず、図４に示すように、ガラス基板１上にシリコン酸化膜２を介して、非晶質シリコン膜（第一非晶質シリコン膜）１１を堆積し、エッチングして、ソース・ドレイン領域１５のどちらか一方に非晶質シリコン膜１１を形成した。この非晶質シリコン膜１１の形状は、実施例１において用いたコンタクトホールの反転形状を利用し、四角形状とした。非晶質シリコン膜１１の膜厚は３０ｎｍとした。なお、膜厚は、これに限定されるものではなく、３０〜６０ｎｍとすることもできる。この上からさらに非晶質シリコン膜（第二非晶質シリコン膜）３を堆積した後、素子（薄膜トランジスタ）の活性層（チャネル領域）の形状にエッチング（アイランド化）した（図５）。この後、例１と同様に主光源と副光源とからなるレーザ光を照射し、非晶質シリコン膜を融解した。本実施例においては、非晶質シリコン膜３の薄膜部（平坦部）を完全溶融し、非晶質シリコン膜３の膜厚部８を部分融解するように、エネルギー密度を設定して行った。そのため、膜厚部８から結晶化（固化）が始まり、チャネル方向と同じ横方向の結晶化が可能となり、チャネル方向と略平行の結晶方向を有するポリシリコン薄膜を形成することができた。また、このポリシリコン薄膜のチャネル領域には、シリコン突起が存在しないものであった。更に、チャネル領域は、チャネル方向の略垂直方向の長さが３μｍの結晶粒を含むものであった。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明におけるポリシリコン薄膜トランジスタ基板の断面模式図である。
【図２】図１に示すポリシリコン薄膜トランジスタ基板の平面模式図である。
【図３】本発明におけるポリシリコン薄膜トランジスタのレイアウトの一例を示す薄膜トランジスタ基板である。
【図４】実施例２におけるポリシリコン薄膜トランジスタ基板の断面模式図である。
【図５】図４に示すポリシリコン薄膜トランジスタ基板の平面模式図である。
【符号の説明】
【００３８】
１：ガラス基板
２：シリコン酸化膜
３、１１：非晶質シリコン膜
４：シリコン酸化膜
５：開口部
６：ゲート電極形成位置
７：活性領域
８：非晶質シリコン膜の膜厚部（厚膜部）
１５：ソース又はドレイン領域
２１：ポリシリコン結晶の成長方向
【図１】
2007129159.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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