(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されたシリコン薄膜に対して、レーザー光を照射するアニール工程によって結晶性シリコン薄膜を製造する方法において、
前記レーザー光を照射するに当たって、予め前記シリコン薄膜の微小な領域に、前記レーザー光の照射を行う予備照射工程を設け、
前記予備照射工程によって得られた微小な領域の前記結晶性シリコン薄膜に対して、Ｘ線を全反射が生じる臨界角近辺において入射させるＸ線回折の測定により、前記結晶性シリコン薄膜の表面に垂直である格子面の成分比の確認を行い、
この結果を基に前記レーザー光のエネルギー強度を決定することを特徴とする結晶性シリコン薄膜の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記格子面の成分比は、面方位（２２０）面を基準とすることを特徴とする結晶性シリコン膜の製造方法。
【請求項３】
請求項１および２に記載の製造方法を用いた結晶性シリコン薄膜製造工程を含む薄膜トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に形成した半導体薄膜にエネルギー光を照射する事によって得られる結晶性半導体薄膜と、その製造方法ならびに製造装置。これを用いた薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）の製造方法、この方法で製造したＴＦＴを用いたアクティブマトリクス基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置に用いられるアクティブマトリクス基板では、基板に汎用の安価なガラス基板を用いることができるよう低温プロセスによるＴＦＴの製造が望まれている。ここで、ＴＦＴのチャネル領域等を形成するのに必要なシリコン膜のうち、アモルファスシリコン膜については低温プロセスによって成膜できるものの、アモルファスシリコンのままでは得られるＴＦＴの移動度が低いという欠点がある。
【０００３】
そこで、基板上に形成したアモルファスシリコン膜にレーザー光（エネルギー光）を照射して溶融結晶化する方法（レーザーアニール）が検討されている。
【０００４】
この場合、得られる結晶性半導体薄膜の結晶性はレーザー光の照射強度に大きく影響を受け、照射強度が低ければアモルファスシリコン膜のままであり、照射強度を高めるに応じて結晶性も高まる。さらに照射強度を高めると、アモルファスシリコン膜は完全に溶融し、結晶化の基点となる核までが消失することに起因し、ランダムな結晶化が広く起こる。このため、得られる結晶性半導体薄膜は微結晶と呼ばれるような極めて結晶粒の小さなものとなる。そのため、高い結晶性を得るためには、アモルファスシリコン膜に、この微結晶が生じない程度の高い照射強度によってレーザー光を照射しなくてはならない。
【０００５】
このようにして得られた結晶性半導体薄膜の結晶性の状態を表す指標の一例としては、特開平０９−１８１３２５に記載されるような、Ｘ線回折による評価を用い、結晶性半導体薄膜の表面に平行である格子面の主なる配向面の面方位が（１１１）面であるといったものがあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、結晶性シリコンの各面方位から得られるＸ線回折の感度は、そもそも（１１１）面に対してが最も高く、この感度を１００とした時の他の面方位から得られる回折の感度は１／２程度以下であるため、その他の面方位のＸ線回折信号は観測されにくいという問題があった。
【０００７】
このため、結晶性シリコンの主たる面方位成分であり、主に観測される（１１１）面方位の信号は一段と強くなり、一方、結晶の不十分さを見極めるための、比較判断上の指標となる（１１１）面を除く他の回折面の信号は、一段と弱くなってしまい、比較対照としての意味をなさなかった。このため、レーザー光の照射エネルギー強度を変化させても、ある程度の広い照射エネルギー強度範囲において得られる信号は、図１に示すような、（１１１）面からの強い回折信号のみとなり、最適な照射エネルギー強度条件を求めることが難しく、ひいては最適な結晶性半導体薄膜の結晶状態を明確に示せなかった。
【０００８】
そのため従来の結晶性半導体薄膜の製造方法では、およそ結晶性半導体薄膜の表面に平行である格子面の主たる面方位が（１１１）面となるレーザー光の照射エネルギー強度範囲において、微結晶が生じない程度に高い照射エネルギー強度を決定するよう、人間の目視による判断に頼っていた。よって、得られる結晶性半導体薄膜にはレーザー照射強度の違いに起因するばらつきが生じており、ひいてはこの結晶性半導体薄膜を用いて形成されるＴＦＴの特性にもばらつきを生じていた。
【０００９】
これら問題点に鑑みて、本発明の課題は、高い結晶性を有する結晶性半導体薄膜の指標を明確化することであり、このような結晶性半導体薄膜を均一性良く再現するために、的確にレーザー光の照射強度を決定することが可能な結晶性半導体薄膜の製造方法、それを用いたＴＦＴの製造方法、この方法で製造したＴＦＴを用いたアクティブマトリクス基板を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、基板上に形成されたシリコン薄膜に対して、レーザー光を照射するアニール工程によって結晶性シリコン薄膜を製造する方法において、前記レーザー光を照射するに当たって、予め前記シリコン薄膜の微小な領域に、前記レーザー光の照射を行う予備照射工程を設け、前記予備照射工程によって得られた微小な領域の前記結晶性シリコン薄膜に対して、Ｘ線を全反射が生じる臨界角近辺において入射させるＸ線回折の測定により、前記結晶性シリコン薄膜の表面に垂直である格子面の成分比の確認を行い、この結果を基に前記レーザー光のエネルギー強度を決定することを特徴とする。また、本発明は前記格子面の成分比の確認を、前記結晶性シリコン薄膜の表面に垂直である格子面      の面方位のうち主なる面方位成分となる面方位（２２０）面を基準として確認することを特徴とする。
【００１５】
本発明では、前記レーザー光を照射するに当たって、予め前記半導体薄膜の微小な領域に、前記レーザー光の照射を行う予備照射工程を有する。これにより得られた前記結晶性半導体薄膜の微小領域を用いて、前記結晶性半導体薄膜の表面に垂直である格子面の評価として、含まれる面方位の成分比の確認を行い、この結果を基にして前記レーザー光のエネルギー強度を決定することを特徴とする。
【００１６】
本発明で用いる前記結晶性半導体薄膜の表面に垂直である格子面の評価方法としてはＸ線回折を用いる。この際、測定に用いるＸ線は前記結晶性半導体薄膜の表面に対して、全反射が生じる臨界角近辺において入射させる。このため、前記Ｘ線は前記結晶性半導体薄膜表面において、全反射に近い状態となるが、この時生じる前記結晶性半導体薄膜表面への進入波が表面に沿って進み、前記結晶性半導体薄膜の表面に垂直である格子面に対して生じる回折を利用することを特徴とする。
【００１７】
本発明では、前記結晶性半導体薄膜の製造方法に用いる製造装置が、エネルギー光を出射する光源部、および前記Ｘ線回折機能を有することを特徴とする。
【００１８】
このようにレーザー光の照射条件を最適化して得られた結晶性半導体薄膜は高い結晶性を有しつつ、かつ均一性も高い。それ故、このように構成した半導体薄膜を用いてＴＦＴを製造すると、ばらつきのない高い電気特性を得られる。
【００１９】
本発明に係る結晶性半導体薄膜は、この方法で得た結晶性半導体薄膜からＴＦＴを製造することが好ましく、この方法で製造したＴＦＴは、大型基板において高性能の電気特性が要求される液晶表示装置用のアクティブマトリクス基板上で駆動回路や画素スイッチング素子を構成するのに適している。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の各実施の形態を説明する前に、各形態で共通なアクティブマトリクス基板の基本的な構成、およびＴＦＴを形成する基本的な工程を説明する。
【００２１】
［アクティブマトリクス基板の基本構成］
図２（Ａ）は、液晶表示装置に用いるアクティブマトリクス基板の構成を模式的に示す説明図である。
【００２２】
この図において液晶表示装置１は、そのアクティブマトリクス基板２上にデータ線３および走査線４が形成されている。そして、データ線３及び走査線４には画素用薄膜トランジスタ１０を介して画素電極が接続されてなり、画素領域５がマトリクス上に形成されている。また、そこには画素用のＴＦＴ１０を介して画像信号が入力され、液晶セルの液晶容量６が構成されている。
【００２３】
データ線３に対しては、シフトレジスタ７１、レベルシフタ７２、ビデオライン７３、アナログスイッチ７４を備えるデータドライバ部７が構成され、走査線４に対しては、シフトレジスタ８１およびレベルシフタ８２を備える走査ドライバ部８が構成されている。なお、画素領域５には、前段の走査線４との間に保持容量２５が形成されることもある。
【００２４】
データドライバ部７や走査ドライバ部８では、図２（Ｂ）に２段のインバータを例示するように、Ｎ型のＴＦＴｎ１、ｎ２と、Ｐ型のＴＦＴｐ１、ｐ２とによって構成されたＣＭＯＳ回路などが高密度に形成される。但し、アクティブマトリクス部９のＴＦＴ１０と、データドライバ部７のＴＦＴｎ１、ｎ２やＰ型のＴＦＴｐ１、ｐ２とは、基本的な構造が同じであり、基本的には同じ工程中で製造される。
【００２５】
アクティブマトリクス基板２としては、アクティブマトリクス部９だけが基板上に構成されたもの、アクティブマトリクス部９と同じ基板上にデータドライバ部７が構成されたもの、アクティブマトリクス部９と同じ基板上に走査ドライバ部８が構成されたもの、アクティブマトリクス部９と同じ基板上にデータドライバ部７および走査ドライバ部８の双方が構成されたものがある。また、ドライバ内蔵型のアクティブマトリクス基板２であっても、データドライバ部７に含まれるシフトレジスタ７１、レベルシフタ７２、ビデオライン７３、アナログスイッチ７４等の全てがアクティブマトリクス基板２上に構成された完全ドライバ内蔵タイプと、それらの一部がアクティブマトリクス基板２上に構成された部分ドライバ内蔵タイプとがあるが、いずれに対しても本発明を適用できる。
【００２６】
図３は、本形態のアクティブマトリクス基板２において画素領域５が形成されているアクティブマトリクス部の一部を拡大して示す平面図であり、図４（Ａ）は図３のＡ−Ａ’線における断面図、図４（Ｂ）は図３のＢ−Ｂ’線における断面図である。なお、データドライバ部７などのＴＦＴは基本的には同一の構造を有するので、その図示を省略する。
【００２７】
これらの図において、いずれの画素領域５におけるＴＦＴ１０はデータ線３に対して層間絶縁膜１６に形成されたコンタクトホール１７を介して電気的接続するソース領域１１、画素電極１９に対して層間絶縁膜１６に形成されたコンタクトホール１８を介して電気的接続するドレイン領域１２、ドレイン領域１２とソース領域１１との間に位置するチャネル領域１３、およびチャネル領域１３に対してゲート絶縁膜１４を介して対峙するゲート電極１５から構成されている。このゲート電極１５は走査線４の一部として構成されている。なお、基板２０の表面側には、シリコン酸化膜からなる下地保護膜２１が形成されている。
【００２８】
［アクティブマトリクス基板２の製造方法の基本構成］
図５を参照して、ＴＦＴの製造方法の基本的な工程を説明する。図５は、図３のＡ−Ａ’線における断面に対応するＴＦＴの工程断面図である。
【００２９】
本例では、ガラス基板として、３００ｍｍ角の無アルカリガラス板を用いて以下の各工程を行なう。
（下地保護膜形成工程）
図５（Ａ）において、まず、ＰＥＣＶＤ法により２５０〜４００℃の温度条件下で、ガラス基板２０の表面に下地保護膜２１となる膜厚が３００ｎｍのシリコン酸化膜を形成する。シリコン酸化膜は、ＡＰＣＶＤ法でも形成することができ、この場合には基板２０の温度を２５０℃から４５０℃までの範囲に設定した状態で、モノシラン及び酸素を原料ガスとしてシリコン酸化膜を形成する。
（半導体薄膜堆積工程）
次に、下地保護膜２１の表面に真性のシリコン膜３０（半導体薄膜）を５０ｎｍ程度堆積する。本例では、高真空型ＬＰＣＶＤ装置を用いて、原料ガスであるジシランを２００ＳＣＣＭ流しながら、４２５℃の堆積温度でアモルファスシリコン膜３０を堆積する。なお、シリコン膜３０の形成にあたっては、ＰＥＣＶＤ法やスパッタ法を用いてもよく、これらの方法によれば、その成膜温度を室温から３５０℃までの範囲に設定することができる。
（レーザー溶融結晶化法によるアニール工程）
続いてアモルファスシリコン膜３０にレーザー光を照射してアモルファスシリコン膜３０を結晶性半導体膜である多結晶シリコンに改質する。本例では、ゼノン・クロライド（ＸｅＣｌ）のエキシマ・レーザー（波長が３０８ｎｍ）を照射する。出力が２００Ｗであるこのレーザービームを光学系を介することによって、長尺方向が１５０ｍｍ、断面のビーム形状は上底が０．４０ｍｍ、下底が０．５０ｍｍである台形のラインビームを形成している。そしてこのラインビームを、基板に対して上底のビーム幅以下のピッチで重なりを持ちながら、照射をしていくことによって、アモルファスシリコン膜は溶融結晶化により多結晶シリコン膜となる。
【００３０】
本発明では、このアニール工程のレーザー照射により得られる多結晶シリコン膜表面に垂直である格子面の主たる面方位は（２２０）面であり、これはＸ線回折によって求められ、レーザーの照射エネルギー強度の決定にもフィードバックされるが、その詳細な説明は実施の形態に後述する。
（シリコン膜のパターニング工程）
次に、図５（Ｂ）に示すように、アニール工程で多結晶化したシリコン膜３０を、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングを行い、島状のシリコン膜３１とする。
（ゲート絶縁膜の形成工程）
次に、図５（Ｃ）に示すように、ＰＥＣＶＤ法により２５０℃〜４００℃の温度条件下で、シリコン膜３１に対してシリコン酸化膜からなるゲート酸化膜１４を形成する。
（ゲート電極形成工程）
次に、ゲート酸化膜１４の表面側に膜厚が６００ｎｍのタンタル薄膜をスパッタ法により形成した後、それをフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、ゲート電極１５を形成する。本例では、タンタル薄膜を形成する際に、基板温度を１８０℃に設定し、スパッタガスとして窒素ガスを６．７％含むアルゴンガスを用いる。このように形成したタンタル薄膜は、結晶構造がα構造であり、その比抵抗は小さい。
（不純物導入工程）
次に、バケット型質量非分離型のイオン注入装置（イオンドーピング装置）を用いて、ゲート電極１５をマスクとしてシリコン膜３１に不純物イオンを打ち込む。Ｎチャネル型のＴＦＴを形成する場合には、原料ガスとして、水素ガスで濃度が５％となるように希釈したホスフィンなどを用いる。その結果、ゲート電極１５に対してセルフアライン的にソース領域１１およびドレイン領域１２が形成される。このとき、シリコン膜３１のうち、不純物イオンが打ち込まれなかった部分がチャネル領域１３となる。このとき、Ｐチャネル型のＴＦＴを形成する領域をレジストマスクで覆っておく。
【００３１】
逆に、Ｐチャネル型のＴＦＴを形成する場合には、原料ガスとして、水素ガスで濃度が５％となるように希釈したジボランなどを用いるが、その際にはＮチャネル型のＴＦＴを形成する領域をレジストマスクで覆っておく。
（層間絶縁膜の形成工程）
次に、図５（Ｄ）に示すように、ＰＥＣＶＤ法により２５０℃〜４００℃の温度条件下で、層間絶縁膜１６としての膜厚が５００ｎｍのシリコン酸化膜を形成する。このときの原料ガスは、ＴＥＯＳと酸素である。
（活性化工程）
次に、水素を３％含んだアルゴンガス雰囲気下で４００℃、１時間の熱処理を行ない、注入したリンイオンの活性化と、層間絶縁膜１６の改質とを行なう。
（配線工程）
次に、層間絶縁膜１６にコンタクトホール１７、１８を形成する。しかる後に、図４（Ａ）に示したように、コンタクトホール１７、１８を介して、ソース電極（データ線３）をソース領域１１に電気的に接続し、ドレイン電極（画素電極１９）をドレイン領域１２に電気的に接続し、ＴＦＴ１０を形成する。
【００３２】
なお、上記の製造方法は、ＴＦＴ１０をセルフアライン構造として製造する例であったが、ＴＦＴ１０をＬＤＤ構造あるいはオフセットゲート構造で製造する場合でも本発明を適用できる。この場合の構造や製造方法についての説明を省略するが、レジストマスクやサイドウォールを利用して、ソース・ドレイン領域のうち、ゲート電極１５の端部に対峙する部分には低濃度ソース・ドレイン領域（ＬＤＤ領域）、あるいはオフセット領域を形成する。
【００３３】
［レーザー照射時のエネルギー密度と膜質］
次に、図５（Ａ）を参照して説明したアニール工程において、アモルファスのシリコン膜３０に照射したレーザー光のエネルギー密度（エネルギー強度）と、レーザー照射後の膜質との関係を、図６を参照して説明しておく。
【００３４】
本発明のいずれの形態でも、後述するように、アモルファスシリコン膜をレーザー溶融結晶化法により多結晶化させるが、このレーザー溶融結晶化法では、図６に示すように、エネルギー密度Ｅを増加させていくと、「×」および一点鎖線Ｌ１で示すＥc以上でシリコン膜には溶融凝固が起こって多結晶化する。ここで、エネルギー密度Ｅを増加させるほど、その多結晶化が進むが、エネルギー密度Ｅが「□」および点線Ｌ２で示すＥaを超えるとシリコン膜は微結晶化し、移動度の低下が起きてしまう。
【００３５】
また、シリコン膜の膜厚が薄い場合には、エネルギー密度ＥがＥaを越えなくても、エネルギー密度Ｅが「○」および二点鎖線Ｌ３で示すＥｂを超えると、アモルファスシリコン膜に戻ってしまう。なお、エネルギー密度Ｅが「△」および実線Ｌ４で示すＥdを超えると、シリコン膜は蒸発、アブレーションしてしまう。
【００３６】
これらの結果からわかるように、レーザー溶融結晶化では、エネルギー密度Ｅの最高値を上限値Ｅaに出来うる限り近い値に設定すれば、その結晶性を高めることができる。
【００３７】
しかしながらこのような最適なレーザーの照射エネルギー密度を決定するに当たっては、その判断基準となる明確な分析方法は得られておらず、例えば一般的なＸ線回折の手法を用いても、レーザー光の照射エネルギー密度の最適値の見極めにおいて、前記上限値Ｅａを超えなくとも、ある程度の設定可能な範囲を生じてしまうため、実際の製造では人間の目視による判断に頼るしかなかった。
【００３８】
そこで、本発明では、多結晶シリコン膜の表面に垂直である格子面が有する面方位の成分比率を指標とすることを特徴としており、特にその主たる面方位は（２２０）面である。また、この他に含まれる格子面（４００）面の成分比は主たる面方位（２２０）面に対して４０％未満であり、この他に含まれる格子面（３１１）面の成分比は主たる面方位（２２０）面に対して２０％未満であり、さらに、この他に含まれる格子面（１１１）面の成分比は主たる面方位（２２０）面に対して２０％未満である。
【００３９】
また、このような多結晶シリコン膜の表面に垂直である格子面が有する面方位を測定するには、Ｘ線回折法であっても、測定用Ｘ線は多結晶シリコン膜の表面に対して、全反射が生じる臨界角近辺において入射させられる。するとＸ線は多結晶シリコン膜表面において、その表面から浅い部分にも入り込み、表面に沿って進む。この結果、多結晶シリコン膜の表面に垂直である格子面においてブラッグ条件を満たす場合において回折を生じるので、多結晶シリコン膜の表面に垂直である格子面の情報が得られる。
【００４０】
この時の入射角としては、臨界角より低角であれば、全反射状態となり、測定には表面に沿って進む、しみ込み成分を用いればよいし、臨界角をわずかに超えた角度であるならば、屈折成分を用いることになるが、ほとんど表面に平行であるとみなせるわけである。
【００４１】
これによって得られた結果をフィードバックして、レーザー光のエネルギー密度を決定することによって、高い結晶性を有する多結晶シリコン膜を均一性よく形成できるようにしている。
【００４２】
［実施例］
図７は本発明で示すところの多結晶シリコン膜の表面１０１に垂直である格子面１０２が有する面方位を測定するための方法を模式的に示した図である。Ｘ線１０３は真空中からこの多結晶シリコン膜に入射するときに全反射を生じる。またシリコンのＸ線に対する屈折率は１に非常に近いため、実際に全反射が生じるのは、極めて多結晶シリコン膜の表面となす角が低角である場合に限られる。ここで用いたＸ線源はＣｕＫα線（波長＝０．１５４ｎｍ）であり、シリコンに対して全反射を生じる臨界角１０４は０．２３°である。
【００４３】
本発明では入射角を０．２０°として行ったため、Ｘ線は全反射状態である。つまり、多結晶シリコン膜に対して、このような角度によってＸ線を入射すると、図７に示す様に、入射角と等しい角度に反射１０５が生じるが、これと同時に多結晶シリコン膜表面に浅く進入するしみ込み成分もあり、これが表面に沿って走る。
【００４４】
従って、多結晶シリコン膜の表面に垂直である格子面が、このＸ線のしみ込み成分に対して、ブラッグ条件を満たした時ブラッグ回折が起こり、回折波１０６が再び多結晶シリコン膜表面すれすれに出ていく。このような回折はイン−プレーン回折１０７と呼ばれる。
【００４５】
またＸ線に対する、シリコンに同一な成分比で含まれる面方位の感度は、（１１１）面を１００とすると、（２２０）面は５５、（３１１）面は３０そして（４００）面は６である。これはつまり同じ割合で（１１１）面と（２２０）面が存在していたのなら、（１１１）面から生じる信号強度は（２２０）面から得られる信号強度のほぼ倍であるということになる。よって主成分が（１１１）面である場合には、強い信号が更に強められ、他の面方位から生じる弱い信号との強度比が一段と大きくなってしまうため、図１に示した様な結果となることは前述した通りである。
【００４６】
これに対して、図８（Ａ）には、このイン−プレーン回折を用いて、最適なレーザーの照射エネルギー強度によって得られた多結晶シリコン膜の測定を行った結果を示す。それぞれの面方位（１１１）：（２２０）：（３１１）：（４００）間の信号強度比は、６：３０：２：１である。このように主たる面方位が（２２０）面であるため、相対的に比較対比すべき主成分（２２０）面を除く面方位からの信号が浮き上がって見えるため、結晶性を判断する上でも見極めが容易となる。
【００４７】
この信号強度比に対して、前記したＸ線に対するシリコンの感度を考慮すると、実際に含まれるそれぞれの面方位の成分比は、主たる面方位（２２０）を１００％としたときに、面方位（１１１）面は１１％、同じく面方位（３１１）は１３％、同じく面方位（４００）は３４％となっている。
【００４８】
また、レーザーの照射エネルギー強度を、わずかに変えた条件によって得られた多結晶シリコン膜の測定を行った結果は、図８（Ｂ）であり、それぞれの面方位（１１１）：（２２０）：（３１１）：（４００）間の信号強度比は、１８：１４：７：３である。つまり、この状態は（２２０）面方位の配向が多数であるにも関わらず、比較対照となる（１１１）面方位の信号がより強く得られている。
【００４９】
次に、この条件における、Ｘ線に対するシリコンの感度を考慮した実際の成分比に変換すると、基準となる面方位（２２０）を１００％としたときに、面方位（１１１）面は７７％、同じく面方位（３１１）は９４％、同じく面方位（４００）は１９４％となっている。
【００５０】
このように、Ｘ線回折によって得られる信号強度は、その回折面を含む体積によって決定されるが、多結晶シリコン膜の様に結晶粒の集まりからなる物質では、含まれる結晶粒が前記したような面方位を有していても、その配置によっては回折に寄与しないこともあり、信号強度の変化のみから結晶性を判断することは適わない。
【００５１】
これに対して、イン−プレーン回折による測定では図８（Ａ）、（Ｂ）の様に得られる信号が少なくとも４本は見られるため、これらの比率をモニタリングすることで、明確に多結晶シリコン膜の結晶性を定義できる。また、同じく図８（Ａ）、（Ｂ）を比較して明らかなように、この変化はレーザー光の照射エネルギー強度に対して非常にセンシティブであるため、照射エネルギー強度の条件決定が容易かつ正確である。
【００５２】
図８（Ａ）に示したような成分比からなる結晶性の優れた多結晶シリコン膜を均一性よく得るためには、あらかじめ狭い領域の照射を行い、望まれる成分比から多結晶シリコン膜が構成されていることを確認した後に、基板全面の照射を行えばよい。この場合、予備照射から全面照射への一連の流れにおいて、基板は一度、Ｘ線のイン−プレーン回折のため、レーザー光の照射室から取り出されている。
【００５３】
これとは別に、本発明のようなＸ線回折の測定系にを用いるのであれば、そのＸ線発生部は、Ｘ線の入射角度が多結晶シリコン膜表面となす角度が全反射を生じるような臨界角近辺であり、この角度は０．２°程度と極めて低角であることは前記した通りであるため、レーザー光が照射されるステージとは、ほとんど同一平面上に配置される。当然、多結晶シリコン膜からの回折光の受光部も、Ｘ線発生部とは同一の平面上に配置されることになる。よって測定に当たっては、ステージをそのまま測定試料台として考え、回転させ、同じくレーザー光の照射室内に装備され位置を固定されたＸ線発生部からＸ線を照射し、この回折光を測定試料台に同期して回転する受光部において観測すればよい。斯様な測定系の配置であれば、可動物をほぼ同一平面におき、その駆動もシンプルな構成にまとめることが可能となり、いたずらにレーザー光の照射室の拡大を必要とすることなく、その場評価が可能となる。
【００５４】
さらにはレーザー光の照射エネルギー強度決定のため行った予備照射の後、照射室から多結晶シリコン膜付き基板の搬出、搬入を要さないため、外部雰囲気からの汚染をなくすことが出来ることはもちろん、作業時間の短縮も可能となる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る結晶性シリコン薄膜では、結晶性シリコン薄膜の表面に垂直である格子面の主なる配向の面方位は（２２０）面であり、この他に含まれる格子面（４００）面の成分比は、基準となる面方位（２２０）面に対して４０％未満であり、この他に含まれる格子面（３１１）面の成分比は同じく２０％未満であり、さらに、この他に含まれる格子面（１１１）面の成分比は同じく２０％未満である。従って、この指標を目印にレーザー光の照射エネルギー強度を決定し、結晶性シリコン薄膜を作製すると、均一性良く、高い結晶性を有するものができる。故に、この結晶性シリコン薄膜をＴＦＴの能動層として用いれば、高い電気特性を有するＴＦＴを作製することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的なＸ線回折によって評価を行った結晶性半導体薄膜の結果を示すグラフである。
【図２】（Ａ）は、液晶表示装置のアクティブマトリクス基板を模式的に示す説明図、（Ｂ）は、その駆動回路に用いたＣＭＯＳ回路の説明図である。
【図３】液晶表示装置のアクティブマトリクス基板上の画素領域を拡大して示す平面図である。
【図４】（Ａ）は、図２のＡ−Ａ’線における断面図、（Ｂ）は、図２のＢ−Ｂ’線における断面図である。
【図５】本発明の実施例において、図２に示すＡ−Ａ’線における断面に対するＴＦＴの工程断面図である。
【図６】レーザー溶融結晶化におけるエネルギー密度とシリコン膜に起きる変化との関係を示す説明図である。
【図７】本発明の実施例に係る結晶性半導体薄膜の表面に垂直である格子面が有する面方位を測定するためのイン−プレーン回折による、Ｘ線回折の方法を模式的に表したものである。
【図８】（Ａ）は、本発明の実施例に係る最適な結晶性半導体薄膜をイン−プレーン、Ｘ線回折によって評価を行った結果を示すグラフ、（Ｂ）は、本発明の実施例に係る比較対象としての結晶性半導体薄膜をイン−プレーン、Ｘ線回折によって評価を行った結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１      液晶表示装置
２      アクティブマトリクス基板
３      データ線
４      走査線
５      画素領域
６      液晶容量
９      アクティブマトリクス部
１０    ＴＦＴ
１１    ソース領域
１２    ドレイン領域
１３    チャネル領域
１４    ゲート絶縁膜
１５    ゲート電極
１６    層間絶縁膜
１７、１８    コンタクトホール
１９    画素電極
２０    ガラス基板
２１    下地保護膜
２５    保持容量
３０    シリコン膜（シリコン膜３０）
３１    島状のシリコン膜（シリコン膜３０）
【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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