(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に非単結晶シリコン膜を成膜したのち、前記非単結晶シリコン膜の表面にシリコンより低融点の部材を密着させ、レーザ光を照射する工程を有する多結晶シリコン膜の成長方法であって、前記シリコンより低融点の部材の表面に凹凸を設けることを特徴とする多結晶シリコン膜の成長方法。
【請求項２】
透明基板上に非単結晶シリコン膜を成膜したのち、前記非単結晶シリコン膜の表面にシリコンより低融点の部材を密着させ、レーザ光を照射する工程を有する多結晶シリコン膜の成長方法であって、前記シリコンより低融点の部材として、Ｇｅ基板を用いることを特徴とする多結晶シリコン膜の成長方法。
【請求項３】
上記シリコンより低融点の部材であるＧｅ基板の表面に凹凸を設けることを特徴とする請求項２記載の多結晶シリコン膜の成長方法。
【請求項４】
上記非単結晶シリコン膜にレーザ光を照射したのち、上記シリコンより低融点の部材を除去し、次いで、前記非単結晶シリコン膜が結晶化した多結晶シリコン膜の表面を研磨することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の多結晶シリコン膜の成長方法。
【請求項５】
透明基板上に非単結晶シリコン膜を成膜したのち、前記非単結晶シリコン膜の表面にシリコンより低融点の部材を密着させ、レーザ光を照射する工程を有する多結晶シリコン膜の成長方法であって、前記シリコンより低融点の部材として、前記非単結晶シリコン膜の表面にＧｅ薄膜を成長させたのち、熱処理により前記Ｇｅ薄膜を固相成長処理し、次いで、前記非単結晶シリコン膜にレーザ光を照射したのち、前記シリコンより低融点の部材を除去し、次いで、前記非単結晶シリコン膜が結晶化した多結晶シリコン膜の表面を研磨することを特徴とする多結晶シリコン膜の成長方法。
【請求項６】
透明基板上に非単結晶シリコン膜を成膜したのち、前記非単結晶シリコン膜の表面にシリコンより低融点の部材を密着させ、レーザ光を照射する工程を有する多結晶シリコン膜の成長方法であって、前記非単結晶シリコン膜にレーザ光を照射したのち、前記シリコンより低融点の部材を除去し、次いで、再び非単結晶シリコン膜を成膜し、レーザ光を照射することを特徴とする多結晶シリコン膜の成長方法。
【請求項７】
透明基板上に非単結晶シリコン膜を成膜したのち、前記非単結晶シリコン膜の表面にシリコンより低融点の部材を密着させ、レーザ光を照射する工程を有する多結晶シリコン膜の成長方法であって、前記シリコンより低融点の部材として前記非単結晶シリコン膜の表面に５０原子層以下の厚さのＧｅ極薄膜を設けたのち、熱処理を行って固相成長させ、次いで、前記固相成長させたＧｅ極薄膜上に非単結晶シリコン膜を成膜したのち、レーザ光を照射することを特徴とする多結晶シリコン膜の成長方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多結晶シリコン膜の成長方法に関するものであり、特に、液晶表示装置の画素スイッチング素子、或いは、データドライバ及びゲートドライバ等として用いる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を構成する高品質の多結晶シリコン膜の成長方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示装置は小型・軽量・低消費電力であるため、ＯＡ端末やプロジェクター等に使用されたり、或いは、携帯可能性を利用して小型液晶テレビ等に使用されており、特に、高品質液晶表示装置用には、画素毎にスイッチング用のアクティブ素子を設けたアクティブマトリクス型液晶表示装置が用いられている。
【０００３】
この様なアクティブマトリクス型液晶表示装置においては、表示部における個々の画素をＴＦＴ等のアクティブ素子で動作させることによって、単純マトリクス型液晶表示装置の様な非選択時のクロストークを完全に排除することができ、優れた表示特性を示すことが可能になる。
【０００４】
なかでも、アクティブ素子としてＴＦＴを用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置は、制御素子の駆動能力が高いので、ドライバ内蔵液晶表示装置や、高解像度・高精細液晶表示装置に適用され、特に多結晶シリコンはアモルファスシリコン（α−Ｓｉ）に比べて移動度が高いので、高速動作に適しており、また、周辺回路を同時に形成することが可能である。
【０００５】
しかし、この様な多結晶シリコンＴＦＴに用いる多結晶シリコン膜としては、より高品質の多結晶シリコン膜が要求されるが、従来の多結晶シリコン膜の製造工程においては、ガラス等の絶縁性基板上にα−Ｓｉ膜を堆積させ、抵抗加熱炉を用いて低温長時間アニールするか、或いは、レーザ光等を用いた高温短時間アニール法によりアニールするかによりα−Ｓｉ膜を結晶化させて結晶性の改善された多結晶シリコン膜を得ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の抵抗加熱炉を用いた低温アニール法の場合には、非常に時間がかかるという問題があり、また、時間がかかる割りには得られた多結晶シリコン膜の結晶性が低いという問題がある。
【０００７】
また、レーザ照射によるアニール法も、成長核のない状態でレーザ光を照射した場合、レーザ光の強度分布等により均一で良好な結晶性を有する多結晶シリコン膜を得ることは困難であるという問題がある。
【０００８】
また、高温アニールでα−Ｓｉ膜を完全に溶融したのち再結晶化させた場合には、結晶性の良好な多結晶シリコン膜を得ることができるが、この場合には、高温処理が必要となり、使用できる透明基板が限られて、高コストになるという問題がある。
【０００９】
また、α−Ｓｉ膜中にＮｉ等の結晶成長核或いは核となる物質を予め添加しておき、このＮｉ添加α−Ｓｉ膜を熱処理することによっても比較的結晶性の良好な多結晶シリコン膜を得ることができるが、添加したＮｉがエッチング工程においてエッチング特性に影響を与えたり、或いは、出来上がったＴＦＴの電気的特性に影響を与える可能性があるという問題がある。
【００１０】
したがって、本発明は、後の工程において影響与えないように結晶成長核となる物質を導入し、短時間のレーザ光照射によって高品質の多結晶シリコン膜を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理的構成の説明図であり、この図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）参照
（１）本発明は、透明基板１上に非単結晶シリコン膜２を成膜したのち、非単結晶シリコン膜２の表面にシリコンより低融点の部材３を密着させ、レーザ光４を照射する工程を有する多結晶シリコン膜の成長方法であって、シリコンより低融点の部材３の表面に凹凸を設けることを特徴とする。
【００１２】
この様に、非単結晶シリコン膜２の表面に、Ｇｅ（融点：９５８．５℃）、Ｓｎ（融点：２３２．０℃）等のシリコン（融点：１４１４℃）より低融点の部材３を密着させてレーザ光４を照射することにより、まずシリコンより低融点の部材３が先に溶融して、非単結晶シリコン膜２が結晶化する際の結晶成長核となるので、良質の多結晶シリコン膜５を得ることができる。
特に、シリコンより低融点の部材３の表面に凹凸を設けることにより、この凹凸が結晶成長核として作用することになるので、多結晶シリコン膜５の結晶性を基板面内で均一にすることができる。
また、多結晶シリコン膜５との接触面積が小さくなるので、剥離が容易になる。
なお、非単結晶シリコン膜２とは、アモルファスシリコン膜、品質の劣る多結晶シリコン膜、或いは、微結晶シリコン膜を意味する。
【００１３】
また、シリコンより低融点の部材３による結晶成長核或いは核となる物質は多結晶シリコン膜５の表面近傍にのみ存在するので、多結晶シリコン膜５の表面を軽くエッチング除去することにより結晶成長核となる物質が除去されるので、ＴＦＴ等の素子動作特性に影響を与えることがない。
【００１４】
（２）また、本発明は、透明基板１上に非単結晶シリコン膜２を成膜したのち、非単結晶シリコン膜２の表面にシリコンより低融点の部材３を密着させ、レーザ光４を照射する工程を有する多結晶シリコン膜の成長方法であって、前記シリコンより低融点の部材３として、Ｇｅ基板を用いることを特徴とする。
【００１５】
この様に、シリコンより低融点の部材３としては、半導体製造プロセスに用いる純度有する部材として入手が容易なＧｅ基板１を用いることが望ましく、また、ＧｅはＳｉと同じＩＶ族であるので、不所望なドープが生じても悪影響を与えることがない。
【００１６】
（３）また、本発明は、上記（２）において、シリコンより低融点の部材であるＧｅ基板の表面に凹凸を設けることを特徴とする。
【００１７】
この様に、シリコンより低融点の部材であるＧｅ基板の表面に凹凸を設け、凹凸を設けた側を非単結晶シリコン膜２に接するように密着させることにより、この凹凸が結晶成長核として作用することになるので、多結晶シリコン膜５の結晶性を基板面内で均一にすることができる。
また、多結晶シリコン膜５との接触面積が小さくなるので、剥離が容易になる。
【００１８】
（４）また、本発明は、上記（１）乃至（３）のいずれかにおいて、非単結晶シリコン膜２にレーザ光４を照射したのち、シリコンより低融点の部材３を除去し、次いで、非単結晶シリコン膜２が結晶化した多結晶シリコン膜５の表面を研磨することを特徴とする。
【００１９】
この様に、シリコンより低融点の部材３を除去したのち、多結晶シリコン膜５の表面を研磨することによって、多結晶シリコン膜５の表面近傍に含まれる結晶成長核となる物質を除去することができ、且つ、表面が平坦化されるので、以降のＴＦＴ等の形成工程におけるパターン精度が向上する。
【００２０】
（５）また、本発明は、透明基板１上に非単結晶シリコン膜２を成膜したのち、非単結晶シリコン膜２の表面にシリコンより低融点の部材３を密着させ、レーザ光を照射する工程を有する多結晶シリコン膜の成長方法であって、シリコンより低融点の部材３として、非単結晶シリコン膜２の表面にＧｅ薄膜を成長させたのち、熱処理によりＧｅ薄膜を固相成長処理し、次いで、非単結晶シリコン膜２にレーザ光を照射したのち、シリコンより低融点の部材２を除去し、次いで、非単結晶シリコン膜２が結晶化した多結晶シリコン膜５の表面を研磨することを特徴とする。
【００２１】
この様に、シリコンより低融点の部材３としては、半導体製造プロセスにおいて製造技術が確立されているＧｅの気相成長法を用いることが望ましく、また、ＧｅはＳｉと同じＩＶ族であるので、不所望なドープが生じても悪影響を与えることがない。
なお、表面に凹凸を設ける場合には、成膜したＧｅ薄膜の表面にエッチングにより凹凸を形成すれば良い。
【００２２】
（６）また、本発明は、透明基板１上に非単結晶シリコン膜２を成膜したのち、非単結晶シリコン膜２の表面にシリコンより低融点の部材３を密着させ、レーザ光を照射する工程を有する多結晶シリコン膜の成長方法であって、非単結晶シリコン膜２にレーザ光４を照射したのち、シリコンより低融点の部材３を除去し、次いで、再び非単結晶シリコン膜を成膜し、レーザ光を照射することを特徴とする。
【００２３】
この様に、非単結晶シリコン膜２の堆積工程及びレーザ光４の照射工程を２度繰り返すことによって多結晶シリコン膜５を形成しても良く、この場合には、レーザ光４の単位面積当たりの強度が低くても結晶化可能になり、且つ、シリコンより低融点の部材３からなる結晶成長核となる物質は下層の多結晶シリコン膜５側に含まれるので、素子形成領域となる上層の多結晶シリコン膜に結晶成長核となる物質が含まれないことになり、結晶成長核となる物質の除去は余り問題にする必要がなくなる。
【００２４】
（７）また、本発明は、透明基板１上に非単結晶シリコン膜２を成膜したのち、非単結晶シリコン膜２の表面にシリコンより低融点の部材３を密着させ、レーザ光を照射する工程を有する多結晶シリコン膜の成長方法であって、シリコンより低融点の部材３として非単結晶シリコン膜２の表面に５０原子層以下の厚さのＧｅ極薄膜を設けたのち、熱処理を行って固相成長させ、次いで、固相成長させたＧｅ極薄膜上に非単結晶シリコン膜を成膜したのち、レーザ光を照射することを特徴とする。
【００２５】
この様に、非単結晶シリコン膜２／Ｇｅ極薄膜／非単結晶シリコン膜の多層構造にしたのち、レーザ光４を照射することによって結晶化しても良いものであり、結晶成長核となるのは微量のＧｅ極薄膜であるので、結晶化された多結晶シリコン膜５に含まれるＧｅは微量となり、素子動作特性に影響を与えることがない。
【００２６】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明の第１の実施の形態の製造工程を、図２を参照して説明する。
図２（ａ）参照
まず、ＴＦＴ基板となる透明ガラス基板１１上に、減圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ法）を用いて、厚さ２０〜２００ｎｍ、例えば、５０ｎｍのα−Ｓｉ膜１２を堆積させたのち、Ｇｅ基板１３をα−Ｓｉ膜１２上に軽く載せて密着したのち、透明ガラス基板１１側からエキシマレーザを用いて２００〜４００ｍＪ／ｃｍ2 、例えば、３００ｍＪ／ｃｍ2 の強度のレーザ光１４を１回以上、例えば、１回照射する。
【００２７】
照射されたレーザ光１４によって、まず、Ｇｅ基板１３が溶融して結晶成長核となり、この結晶成長核を核としてα−Ｓｉ膜１２の結晶化が進行し、最終的には、結晶性に優れた多結晶Ｓｉ膜が得られる。
【００２８】
図２（ｂ）参照
次いで、Ｇｅ基板１３を機械的に剥離したのち、結晶化した多結晶Ｓｉ膜１５の表面を薄いＨＦ溶液で１０秒程度軽くエッチングして、結晶成長核となるＧｅの含まれた表面部を除去する。
【００２９】
次いで、図示しないものの、必要に応じて多結晶Ｓｉ膜１５の表面を研磨して平坦化したのち、通常の工程にしたがって多結晶Ｓｉ膜１５を所定形状にパターニングし、ゲート絶縁膜、ゲート電極等を形成することによってＴＦＴ基板が完成することになる。
【００３０】
この様に、本発明の第１の実施の形態においては、Ｓｉより低融点で結晶成長核となる部材として、入手が容易で、且つ、半導体プロセスに使用できる程度の純度を有するＧｅ基板を用いているので、簡単な工程によりα−Ｓｉ膜１２を結晶性の良好な多結晶Ｓｉ膜１５に変換することができる。
【００３１】
また、ＧｅはＳｉと同じＩＶ族半導体であるので、多結晶Ｓｉ膜１５中にＧｅが含まれても導電型決定不純物等として素子特性に影響を与えることがなく、且つ、Ｓｉとの間にＳｉ1-x Ｇｅx 混晶が形成されても、Ｇｅ組成比ｘが極めて小さいので、素子特性に影響を与えることがない。
【００３２】
また、Ｇｅ基板１３をα−Ｓｉ膜１２に密着させる際には、軽く載置するだけで充分であり、特別の加圧工程或いは加熱工程は必要ではないが、場合によっては加圧或いは加熱を行っても良く、また、密着性を高めるために、密着の際の雰囲気を１０-4Ｔｏｒｒ以下の真空雰囲気としても良い。
【００３３】
次に、図３を参照して、本発明の第２の実施の形態の製造工程を説明する。
図３（ａ）参照
まず、ＴＦＴ基板となる石英基板２１上に、ＬＰＣＶＤ法を用いて、厚さ２０〜２００ｎｍ、例えば、４０ｎｍのα−Ｓｉ膜１２を堆積させたのち、表面に格子状の凹凸パターンの形成された凹凸Ｇｅ基板２２を、凹凸が形成された面が密着するようにα−Ｓｉ膜１２上に載せて密着したのち、石英基板２１側からエキシマレーザを用いて２００〜４００ｍＪ／ｃｍ2 、例えば、３００ｍＪ／ｃｍ2 の強度のレーザ光１４を１回以上、例えば、１回照射する。
【００３４】
なお、この凹凸Ｇｅ基板２２を形成するためには、Ｇｅ基板上に、ＰＣＶＤ（プラズマＣＶＤ）法を用いて厚さ１００〜３００ｎｍ、例えば、１５０ｎｍのＳｉＯ2 膜（図示せず）を堆積させたのち、凸部の幅が２〜５０μｍ、例えば、１０μｍとなり、凹部の幅が１０〜５００μｍ、例えば、５０μｍとなるように格子状にパターニングし、次いで、ＨＮＯ3 を用いてＧｅ基板の表面をエッチングすることによって凹凸Ｇｅ基板２２を形成すれば良い。
【００３５】
照射されたレーザ光１４によって、まず、凹凸Ｇｅ基板２２が溶融して結晶成長核となるとともに、凹凸の存在により結晶成長核が導入される領域を人為的に平均化することができるので、この結晶成長核を核としてα−Ｓｉ膜１２の結晶化が基板内で均一に進行し、最終的には、結晶性に優れた多結晶Ｓｉ膜が得られる。
【００３６】
図３（ｂ）参照
次いで、凹凸Ｇｅ基板２２を機械的に剥離したのち、結晶化した多結晶Ｓｉ膜１５の表面を研磨して平坦化したのち、通常の工程にしたがって多結晶Ｓｉ膜１５を所定形状にパターニングし、ゲート絶縁膜、ゲート電極等を形成することによってＴＦＴ基板が完成することになる。
【００３７】
この様に、本発明の第２の実施の形態においては、Ｓｉより低融点で結晶成長核となる部材として用いるＧｅ基板の表面に規則的な凹凸を設けているので、結晶化が基板面内で均一に進行し、全体に均一性に優れた多結晶Ｓｉ膜１５に変換することができる。
【００３８】
また、凹凸Ｇｅ基板２２を用いることによって、凹凸Ｇｅ基板２２と多結晶Ｓｉ膜１５との接触面積が小さくなるので凹凸Ｇｅ基板２２の剥離が容易になる。なお、凹凸Ｇｅ基板をα−Ｓｉ膜１２に密着させる際には、α−Ｓｉ膜１２との接触面積が小さくなるので、密着性を高めるために、積極的に密着の際の雰囲気を１０-4Ｔｏｒｒ以下の真空雰囲気としても良く、場合によっては加圧或いは加熱を行っても良い。
【００３９】
次に、図４を参照して、本発明の第３の実施の形態の製造工程を説明する。
図４（ａ）参照
まず、ＴＦＴ基板となる透明ガラス基板１１上に、ＬＰＣＶＤ法を用いて、厚さ２０〜２００ｎｍ、例えば、３０ｎｍのα−Ｓｉ膜１２を堆積させたのち、Ｇｅ基板１３をα−Ｓｉ膜１２上に軽く載せて密着したのち、透明ガラス基板１１側からエキシマレーザを用いて２００〜４００ｍＪ／ｃｍ2 、例えば、２５０ｍＪ／ｃｍ2 の強度のレーザ光１４を１回照射する。
【００４０】
照射されたレーザ光１４によって、まず、Ｇｅ基板１３が溶融して結晶成長核となり、この結晶成長核を核としてα−Ｓｉ膜１２の結晶化が進行するが、照射されたレーザ光１４の強度が充分でないので、全面的には多結晶化せずに多結晶Ｓｉ領域２３が混在した多結晶Ｓｉ混在膜２４となる。
【００４１】
図４（ｂ）参照
次いで、Ｇｅ基板１３を機械的に剥離したのち、多結晶Ｓｉ膜１５の表面を薄いＨＦ溶液で軽くエッチングして、清浄な表面を得る。
なお、この工程でＧｅが過剰に含まれる表面部分が除去される。
【００４２】
図４（ｃ）参照
次いで、再びＬＰＣＶＤ法によって、厚さが、例えば、３０ｎｍのα−Ｓｉ膜２５を成膜したのち、今度は、α−Ｓｉ膜２５側からエキシマレーザを用いて２００〜４００ｍＪ／ｃｍ2 、例えば、３００ｍＪ／ｃｍ2 の強度のレーザ光２６を１回照射することによって、多結晶Ｓｉ領域２３を核としてα−Ｓｉ膜２５及び多結晶Ｓｉ混在膜２４の結晶化が進行し、最終的には、結晶性に優れた多結晶Ｓｉ膜が得られる。
【００４３】
図４（ｄ）参照
次いで、必要に応じて結晶化した多結晶Ｓｉ膜２７の表面を研磨して平坦化したのち、図示しないものの、通常の工程にしたがって多結晶Ｓｉ膜２７を所定形状にパターニングし、ゲート絶縁膜、ゲート電極等を形成することによってＴＦＴ基板が完成することになる。
【００４４】
この様に、本発明の第３の実施の形態においては、α−Ｓｉ膜の堆積工程とレーザ光の照射工程を２度繰り返しているので、レーザ光の単位面積当たりの強度が低くても結晶化可能になり、且つ、Ｇｅは２度目のα−Ｓｉ膜２５の成膜工程の前に除去しているので、多結晶Ｓｉ膜２７にＧｅがほとんど含まれることなく、仮に含まれたとしても、多結晶Ｓｉ膜２７の素子形成領域となる表面部には含まれないので、ＴＦＴの素子動作特性に影響を与えることがない。
【００４５】
次に、図５を参照して、本発明の第４の実施の形態の製造工程を説明する。
図５（ａ）参照
まず、ＴＦＴ基板となる石英基板２１上に、ＬＰＣＶＤ法を用いて、厚さ２０〜２００ｎｍ、例えば、５０ｎｍのα−Ｓｉ膜１２を堆積させたのち、ＰＣＶＤ法を用いて厚さ１０〜５０ｎｍ、例えば、２０ｎｍのＧｅ薄膜２８を成膜し、次いで、熱処理を行うことによってＧｅ薄膜２８を固相成長処理（ＳＰＣ処理：Ｓｏｌｉｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）したのち、固相成長させたＧｅ薄膜２８側からＡｒレーザを用いて０．５〜１０Ｗ／ｃｍ2 、例えば、５Ｗ／ｃｍ2 の強度のレーザ光１４を１回以上、例えば、１回照射する。
【００４６】
照射されたレーザ光１４によって、まず、Ｇｅ薄膜２８が溶融して結晶成長核となり、この結晶成長核を核としてα−Ｓｉ膜１２の結晶化が進行し、最終的に良好な結晶性の多結晶Ｓｉ膜１５が得られる。
【００４７】
図５（ｂ）参照
次いで、ＨＮＯ3 を用いたウェット・エッチングを施すことによってＧｅ薄膜２８を除去したのち、必要に応じて薄いＨＦ溶液を用いて結晶化した多結晶Ｓｉ膜１５の表面を軽くエッチングしたり、或いは、多結晶Ｓｉ膜１５の表面を研磨して平坦化したのち、通常の工程にしたがって多結晶Ｓｉ膜１５を所定形状にパターニングし、ゲート絶縁膜、ゲート電極等を形成することによってＴＦＴ基板が完成することになる。
【００４８】
この様に、本発明の第４の実施の形態においては、Ｇｅ基板を用いることなく、気相成長させたＧｅ薄膜２８を用いているので、密着工程が不要になり、また、ＧｅＨ4 等の通常の原料を用いるだけで結晶成長核となる部材の形成が可能になり、且つ、使用後廃棄されるＧｅ基板に比べてＧｅの使用量を大幅に低減することができる。
【００４９】
また、この場合にも上記の第２の実施の形態と同様な考えの基に、Ｇｅ薄膜２８の表面にエッチングによって規則的な格子状の凹凸を設けても良いものであり、この場合も、均一な結晶化の進行が期待できる。
【００５０】
次に、図６を参照して、本発明の第５の実施の形態の製造工程を説明する。
図６（ａ）参照
まず、ＴＦＴ基板となる透明ガラス基板１１上に、ＬＰＣＶＤ法を用いて、厚さ１０〜１００ｎｍ、例えば、２０ｎｍのα−Ｓｉ膜１２を堆積させたのち、ＰＣＶＤ法或いはＡＬＥ（原子層エピタキシャル成長法）を用いて５〜５０原子層、例えば、３０原子層のＧｅ極薄膜２９を成膜し、次いで、熱処理によるＧｅ極薄膜２９の固相成長処理（ＳＰＣ処理）を行ったのち、再びＬＰＣＶＤ法を用いて、厚さ１０〜１００ｎｍ、例えば、２０ｎｍのα−Ｓｉ膜３０を堆積させたのち、α−Ｓｉ膜３０側からＡｒレーザを用いて０．５〜１０Ｗ／ｃｍ2 、例えば、３Ｗ／ｃｍ2 の強度のレーザ光１４を１回以上、例えば、１回照射する。
【００５１】
照射されたレーザ光１４によって、α−Ｓｉ膜１２／Ｇｅ極薄膜２９／α−Ｓｉ膜３０の全体を溶融し、溶融したＧｅを結晶成長核を核としてα−Ｓｉ膜１２及びα−Ｓｉ膜３０の結晶化が進行し、最終的に良好な結晶性の多結晶Ｓｉ膜３１が得られる。
【００５２】
図６（ｂ）参照
次いで、必要に応じて薄いＨＦ溶液を用いて結晶化した多結晶Ｓｉ膜３１の表面を軽くエッチングしたり、或いは、多結晶Ｓｉ膜３１の表面を研磨して平坦化したのち、通常の工程にしたがって多結晶Ｓｉ膜３１を所定形状にパターニングし、ゲート絶縁膜、ゲート電極等を形成することによってＴＦＴ基板が完成することになる。
【００５３】
この様に、本発明の第５の実施の形態においては、中間に設けたＧｅ極薄膜２９に由来するＧｅを結晶成長核としているので、比較的粒径の大きな多結晶を得ることができ、また、この場合には、Ｇｅの除去工程が不要になるので工程が簡素化される。
【００５４】
以上、本発明の各実施の形態を説明してきたが、本発明は各実施の形態に記載した構成に限られるものではなく、各種の変更が可能であり、例えば、α−Ｓｉ膜の代わりに、ＬＰＣＶＤ法で形成した結晶性の劣った多結晶Ｓｉ膜を用いて大粒径化しても良いものであり、或いは、微結晶（マイクロクリスタル）のＳｉ膜を用いても良いものである。
【００５５】
また、上記の各実施の形態の説明においては、基板として透明ガラス基板或いは石英基板を用いているが、各実施の形態における透明ガラス基板を石英基板に置き換え、或いは、石英基板を透明ガラス基板に置き換えても良いものであり、さらには、ある程度の耐熱性のある他の透明絶縁性基板を用いても良いものである。
【００５６】
また、上記の各実施の形態の説明においては、レーザとしてエキシマレーザ或いはＡｒレーザを用いているが、各実施の形態におけるエキシマレーザをＡｒレーザに置き換え、或いは、Ａｒレーザをエキシマレーザに置き換えても良いものであり、特定のレーザに限定されるものではない。
【００５７】
また、レーザ光の照射回数も１回に限られるものでなく、レーザ光の単位面積当たりの強度及び成膜した非単結晶Ｓｉ膜の厚さに応じて、非単結晶Ｓｉ膜が充分結晶化するように回数を設定すれば良い。
【００５８】
また、レーザ光の照射方向は一般には任意であり、各実施の形態において、透明ガラス基板側或いは石英基板側から照射している場合には、逆に透明ガラス基板側或いは石英基板側と反対側から照射しても良いものであり、また、Ｇｅ基板或いは成膜側から照射している場合には、逆に透明ガラス基板側或いは石英基板側から照射しても良いものである。
【００５９】
また、上記の各実施の形態の説明においては、結晶成長核となる物質としてＧｅを用いているが、Ｇｅに限られるものではなく、Ｓｉ（融点：１４１４℃）より融点が低く、且つ、結晶成長核となる物質であれば良く、例えば、Ａｌ（融点：６６０．４℃）或いはＳｎ（融点：２３２．０℃）を用いても良いが、ＡｌはＳｉに対してｐ型不純物となるので注意が必要となる。
【００６０】
また、上記の各実施の形態の説明においては、基板上に直接α−Ｓｉ膜を設けているが、基板上に下地ＳｉＯ2 膜を設け、この下地ＳｉＯ2 膜上にα−Ｓｉ膜を設けても良いものである。
【００６１】
また、上記の各実施の形態においては、アクティブマトリクス型液晶表示装置用ＴＦＴを形成するための高品質の多結晶シリコン膜の成長方法として説明しているが、本発明は、アクティブマトリクス型液晶表示装置用多結晶シリコン膜に限られるものではなく、ラインセンサ用の薄膜半導体装置等の他の用途の薄膜半導体装置に用いられる多結晶シリコン膜も対象とするものである。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、シリコンより低融点の部材、例えば、Ｇｅを密着させた状態でレーザ照射を行って、Ｇｅを結晶成長核としてα−Ｓｉ等の結晶性の低い非単結晶シリコン膜を高品質の多結晶シリコン膜に変換しているので、高性能のＴＦＴ等の薄膜半導体装置を生産性良く製造することができ、それによってアクティブマトリクス型液晶表示装置等の高性能化・低価格化に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の製造工程の説明図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の製造工程の説明図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態の製造工程の説明図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態の製造工程の説明図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態の製造工程の説明図である。
【符号の説明】
１  透明基板
２  非単結晶シリコン基板
３  シリコンより低融点の部材
４  レーザ光
５  多結晶シリコン膜
１１  透明ガラス基板
１２  α−Ｓｉ膜
１３  Ｇｅ基板
１４  レーザ光
１５  多結晶Ｓｉ膜
２１  石英基板
２２  凹凸Ｇｅ基板
２３  多結晶Ｓｉ領域
２４  多結晶Ｓｉ混在膜
２５  α−Ｓｉ膜
２６  レーザ光
２７  多結晶Ｓｉ膜
２８  Ｇｅ薄膜（ＳＰＣ処理）
２９  Ｇｅ極薄膜（ＳＰＣ処理）
３０  α−Ｓｉ膜
３１  多結晶Ｓｉ膜
【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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