JP2000232065A

JP2000232065A - 半導体基板の製造方法および液晶表示装置用半導体基板の製造方法

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Publication number: JP2000232065A
Application number: JP19508299A
Authority: JP
Inventors: Tolis Voutsas; ボウトサストリス
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-02-11
Filing date: 1999-07-08
Publication date: 2000-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体基板を構成する多結晶フィルム内の結
晶粒子サイズの制御が容易にできると共に、レーザアニ
ールにおけるレーザのエネルギー密度を増加させること
なくより大きな結晶粒子が得られるような半導体基板の
製造方法を提供する。【解決手段】微晶子が埋設された非晶質物質を堆積し
て、微結晶フィルムを基板上に形成する工程（ステップ
Ｓ２）と、形成された微結晶フィルムの微晶子を選択的
に溶融するようにアニールする工程（ステップＳ３）
と、ステップＳ３で行われたアニールにより加熱溶融さ
れた微結晶フィルムを冷却する工程（ステップＳ４）と
を含む。これにより、結晶粒子サイズが大きく均一な多
結晶フィルムが形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的な薄膜トラ
ンジスタ（ＴＦＴ）が形成された半導体基板の製造方
法、特に、液晶表示装置に用いられ、微結晶フィルムか
ら製造される多結晶フィルムからなる半導体基板の製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本願は、１９９８年８月１７日出願のN
O. 09/135,393“POLYCRYSTALLINE SILICON FROM THE CR
YSTALLIZATION OF MICROCRYSTALLINE SILICON" （発明
者トリスボウトサス（Tolis Voutsas)）の一部継続出願
であり、該出願は、１９９７年３月７日に出願されたU.
S.特許 NO. 5,827,773“METHOD FOR FORMING POLYCRYST
ALLINE SILICON FROM THE CRYSTALLIZATION OF MICROCR
YSTALLINE SILICON"（発明者トリスボウトサス（Tolis
Voutsas)）の分割出願である。

【０００３】低温プロセスによるポリシリコン形成技術
は、この１０年以上の間、活発に研究されている。これ
らの研究は、フラットパネルディスプレイ関連技術への
適用、特にアクティブマトリクス液晶ディスプレイ（Ａ
ＭＬＣＤｓ）の分野への適用の可能性により、ますます
重要視されている。

【０００４】上記の低温プロセスにより製造されたポリ
シリコンＴＦＴは以下の特長を有する。

【０００５】（ａ）微小素子寸法による高表示開口率の
達成（ｂ）ＴＦＴにおける高ＯＮ電流によりゲートおよびバ
スライン信号遅延に対して過敏性を持たない（ｃ）外部ドライバーの除去および内部連結の除去によ
る収率及びコスト改善の可能性（特に、小型ディスプレ
イの場合）。

【０００６】より以前には、ＳＰＣ法（すなわち低温炉
アニール）によるポリシリコン形成に焦点が当てられて
いた。最近では、アモルファスシリコンフィルムを前駆
物質フィルムとして高品質ポリシリコン物質を形成する
ためのより好適なプロセスとして、エキシマレーザアニ
ール（以下、ＥＬＡと称する）が重要視されている。

【０００７】ＥＬＡ技術は、過去１０年間にかなり重要
な発展を遂げている。現在、フラットパネルディスプレ
イ製造業者は、ＥＬＡ技術に関して、多くの汎用ツール
を利用できるようになっている。

【０００８】一般的に、ＬＣＤ（liquid crystal devic
e ）は、加熱されたサセプタ上の透明基板に装着するこ
とによって作成される。該透明基板は、シリコン及び水
素元素を含むガス（ソースガス）にさらされる。このソ
ースガスは、分解し、上記透明基板上に固体相シリコン
が残留する。このようにして、透明基板上に薄膜が形成
される。

【０００９】上記の薄膜の成膜には、一般的に化学的成
膜法、具体的には化学的気相成長（ＣＶＤ:Chmical Vap
or Deposition)法が用いられ、なかでもプラズマ化学的
気相成長（ＰＥＣＶＤ:plasma-enhanced chemical vapo
r deposition) 法が代表的である。

【００１０】プラズマＣＶＤ法を実現する装置として、
プラズマＣＶＤ装置があり、この装置では、ソースガス
の分解は高周波（ＲＦ）エネルギーの使用によって助長
される。

【００１１】また、他のＣＶＤ法としては、低圧プラズ
マＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）法や超高真空（ＵＨＶ−ＣＶ
Ｄ）法があり、これらの方法を実現する低圧プラズマＣ
ＶＤ（ＬＰＣＶＤ）装置あるいは超高真空（ＵＨＶ−Ｃ
ＶＤ）装置では、ソースガスが低圧で熱分解される。

【００１２】さらに、他のＣＶＤ法として、光ＣＶＤ法
があり、この方法を実現する光ＣＶＤ装置においては、
ソースガスの分解が、光子エネルギーによって助長され
る。

【００１３】さらに、他のＣＶＤ法としては、高密度プ
ラズマＣＶＤ法があり、この方法を実現する高密度プラ
ズマＣＶＤ装置では、電磁プラズマ及びヘリコンソース
等の高密度プラズマソースが使用される。

【００１４】さらに、他のＣＶＤ法としては、ホットワ
イアＣＶＤ法があり、この方法を実現するホットワイア
ＣＶＤ装置では、活性化水素原子の生成がソースガスの
分解を促す。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たＥＬＡ技術には、未だ問題が存在する。

【００１６】すなわち、ＥＬＡ技術では、粒径（以下、
粒子サイズと称する）のコントロールが難しい。特に、
レーザエネルギー密度の微小なばらつきが粒子サイズの
大きなバラツキをもたらすスーパーラテラル成長（ＳＬ
Ｇ）組織に近接した領域における操作では、粒子サイズ
のコントロールが難しい。

【００１７】また、粒子サイズの均一性が他の主な問題
点となっている。特に、連続するレーザビームスポット
間の重複領域における粒子サイズの均一性が問題となっ
ている。

【００１８】さらに、他の問題として、下層基板のダメ
ージが挙げられる。この問題は、特に、アニールされた
ポリシリコン層においてより大きな粒子サイズを得るた
めに、レーザのエネルギー密度を増加させる場合に顕著
となる。

【００１９】本発明は、上記の各問題点を解決するため
になされたもので、その目的は、半導体基板を構成する
多結晶フィルム内の結晶粒子サイズの制御が容易にでき
ると共に、レーザアニールにおけるレーザのエネルギー
密度を増加させることなくより大きな結晶粒子が得られ
るような半導体基板の製造方法を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】これらの問題を考慮し、
ＥＬＡ技術本来の欠点を補うことができるプロセスを開
発することが好ましい。具体的には、ハードウェア不安
定性及び基板ダメージを避けるために、最小限のレーザ
エネルギーの「負荷（load）」で高品質のポリシリコン
を得ることが望まれる。このことは、ソーダ- 石灰ガラ
スあるいは有機基板等のより廉価な基板を使用する場合
にさらに重要になる。さらに、シリコンフィルム前駆物
質の構造を適切に構成することによって、ポリシリコン
材料特性の変化性を縮小することが望ましい。

【００２１】また、大結晶粒を有する微結晶フィルムの
作成においては、非晶質シリコンの透明基板上への堆積
法がまた重要である。シリコンの固体相結晶の分野にお
ける過去の研究によって、堆積フィルムの相に対する材
料技術を通じて、ポリシリコンの構造特性を制御できる
ことが知られている。最近の研究では、フィルムの開始
相がＥＬＡ（excimer laser annealed）後のポリシリコ
ンの結晶特性に影響を与えることが知られている。

【００２２】低レベルのレーザエネルギー密度におい
て、エキシマレーザ結晶化を用いて高品質の多結晶フィ
ルムを入手できれば有益である。

【００２３】堆積及びアニールの最適化によって、結晶
化工程数を減少できれば有益である。外乱要因（すなわ
ち、レーザエネルギー密度及び／または他のプロセスパ
ラメータのバラツキ）に反して、低い変位性において、
優れた結晶構造特性を入手できれば有益である。

【００２４】１５０ｃｍ²／Ｖｓあるいはそれ以上の電
子移動度を有する透明基板上に多結晶フィルムを構成で
きれば有益である。

【００２５】以上により、高電子移動度と低しきい電圧
を有する多結晶フィルムの形成方法が提案される。該方
法は、以下のステップを含む。

【００２６】ステップａ：微晶子密度及び微晶子サイズ
の微晶子フィルムを堆積する。

【００２７】ステップｂ：微晶子フィルムのアニールを
行う。

【００２８】ステップｃ：微晶子密度及びサイズ及びア
ニールに応じて、多結晶粒子サイズ及び多結晶粒子サイ
ズ均一性を有する多結晶フィルムを形成する。

【００２９】アニールしたことにより残留した埋没微晶
子種結晶（結晶粒）は、多結晶フィルムにおける核形成
サイトを形成する。すなわち、結晶粒は、微晶子サイ
ズ、密度、およびアニールエネルギー等の可量変数に直
接的に関係している。

【００３０】具体的には、アニール処理のステップ（ス
テップｂ）では、微結晶フィルムの加熱、非晶質物質の
溶融、微晶子の選択的溶融、及び微結晶フィルムの冷却
が行われている。このとき、第二の密度を有する未溶融
の微晶子は、溶融非晶質中に埋没して残留する。

【００３１】さらに、ステップｃでは、核形成サイトと
して上記の第二の密度を有する未溶融の微晶子を用いる
ことにより、上記ステップｂで溶融された非晶質物質の
結晶化を含む。上記多結晶フィルムの粒子サイズは、未
結晶微晶子のサイズ及び密度によって決定される。

【００３２】一般的に、微結晶は、透明基板に隣接しそ
れを覆う第一の領域に形成される。したがって、ステッ
プｂは、微結晶フィルムを選択的に溶融する工程を含
み、第二の密度の微晶子は主として透明基板に隣接する
第一の領域に存在する。

【００３３】上記のステップａは、第一の微晶子サイズ
及び第一の微晶子密度から得られる第一の微晶子の結晶
化率を求める工程を含んでいる。このステップａでは、
第一の結晶化率は約０．０１から８０％の範囲となって
いる。

【００３４】本発明において大きなサイズの微晶子が使
用された場合には、溶融以前（堆積状態）の結晶化率は
０．０１から２５％の範囲にある。一般的な堆積状態の
微晶子サイズは１５０から３００Åであるが、ここで
は、約１０００Å程度の大きさの微晶子を用いることが
有用である。

【００３５】ステップｂは、溶融後の微晶子サイズと溶
融後の微晶子密度を有する微晶子を形成する工程を含ん
でいる。溶融後サイズと密度は、微晶子結晶サイズより
も小さな晶子の消滅と臨界サイズよりも大きな溶融前サ
イズを持つ微晶子の部分的溶融の結果得られる。さら
に、ステップｂは、溶融前の微結晶フィルムを形成する
工程を含んでいる。

【００３６】上記溶融工程では、臨界サイズよりも小さ
な微晶子を消滅させるため、平均溶融後サイズ未満のサ
イズを持つ微晶子の割合は、平均サイズよりも小さい溶
融前微晶子の割合よりも小さい。このようにして、溶融
後微晶子はより均一なサイズを持つ。より均一化された
サイズをもつ溶融後微晶子は、溶融後微晶子密度に対し
より良い制御をもたらす。

【００３７】多結晶粒は、他のプロセス変数の大部分に
対するよりもより直接的に、溶融後結晶化率に対して関
係している。微晶子間の平均離間間隔が約１μｍであ
り、少なくとも１平方センチメートルあたり約１×１０
⁸個の微晶子をもつ溶融後の密度が効果的であることが
分かる。

【００３８】好適には、ステップｂは、約３０８ｎｍあ
るいはそれ以下の波長を使用するエキシマレーザ結晶化
（ＥＬＣ）工程を含み、これにより非晶質物質を溶融
し、微晶子を選択的に溶融するようになっている。溶融
後の結晶化率は、ＥＬＣエネルギー密度及び溶融前の結
晶化率に関係している。

【００３９】本発明のひとつの態様では、ステップａ
は、ＳｉＨ₄及びＨ₂の混合ガスを使用するＰＥＣＶＤ
方式により、微結晶フィルムを堆積する工程を含んでい
る。該工程では、約３２０℃の温度において、１ｃｍ²
あたり約０．１６７８３Ｗの電力レベルを用い、約１．
２Ｔｏｒｒの合計圧力、及びＳｉＨ₄対Ｈ₂の流量比、
約１００：１が使用される。

【００４０】図３は、堆積速度と結晶化率との関係を示
すグラフである。堆積速度は、溶融前の結晶状態の割合
に重要な関係を持つ。微結晶フィルムの堆積速度が１秒
あたり２Å未満の場合は、８０％程度の高い結晶化率が
得られる。つまり、０．０１％から５０％の範囲の結晶
化率を得るためには、より大きい堆積速度が使用され
る。好適には、微結晶フィルムは、ＰＥＣＶＤ方式を使
用し、１０Å／ｓ未満の堆積速度及び約３８０℃の堆積
温度により堆積される。

【００４１】液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、透明基板
とそれを覆うＴＦＴ多結晶半導体フィルムを含んで構成
され、該フィルムは、１５０ｃｍ²／Ｖｓを越える電子
移動度を有し、２Ｖ未満のしきい電圧をもち、０．５μ
ｍより大きい粒子サイズと１０％未満の粒子サイズの均
一性を有する。

【００４２】上記のＴＦＴ多結晶フィルムは、前述の方
法（ステップａ〜ｃ）により形成される。すなわち、溶
融前の結晶化率を有する微結晶フィルムをもたらす堆積
状態において、非晶質物質を堆積し、該微結晶フィルム
をアニールし、該アニール工程は微晶子を選択的に溶融
して溶融後の結晶化率を求め、さらに、溶融後の結晶化
率に応答する電子移動度を有するＴＦＴ多結晶フィルム
を形成する。

【００４３】具体的には、本願発明は、以下のような種
々の構成を有している。

【００４４】第１の半導体基板の製造方法は、基板上に
多結晶フィルムが形成された半導体基板の製造方法にお
いて、微晶子が埋設された非晶質物質を堆積して、微結
晶フィルムを基板上に形成する第一工程と、上記第一工
程により形成された微結晶フィルムに含まれる微晶子を
選択的に溶融するようにアニールする第二工程と、上記
第二工程で行われたアニールにより加熱溶融された微結
晶フィルムを冷却する第三工程とを含んでいることを特
徴としている。

【００４５】上記の構成によれば、第二工程において、
微結晶フィルムに含まれる微晶子を選択的に溶融するこ
とで、第一多結晶粒子サイズと第一多結晶粒子サイズ均
一性を有する多結晶フィルムが形成され、さらに、第三
工程において、加熱溶融された微結晶フィルムを冷却す
ることにより、アニールにより残存し、埋設された微晶
子種結晶は、該多結晶フィルムで核形成サイトを形成す
るようになる。

【００４６】これにより、最終的に形成された多結晶フ
ィルムは、微晶子種結晶から結晶粒子を成長させること
ができるので、結晶粒子が大きく、しかも、第二工程に
おけるアニール工程において微結晶フィルムを選択的に
溶融するようになるので、溶融にかかるエネルギー密度
（例えば、レーザアニールのレーザのエネルギー密度）
を大きくする必要がなくなる。

【００４７】また、第二工程における微晶子の溶融後の
サイズを制御することにより、簡単に多結晶フィルム内
の結晶粒子サイズの制御が容易にできる。

【００４８】また、第２の半導体基板の製造方法は、第
１の半導体基板の製造方法において、上記第二工程は、
上記第一工程で形成された微結晶フィルムが溶融を始め
る臨界温度まで加熱する第四工程と、上記第四工程にお
いて臨界温度まで加熱されたとき、上記第一工程で堆積
された微結晶フィルムに含まれる非晶質物質を溶解させ
ると共に、溶融非晶質物質中に未溶融の微晶子が埋設、
残存するように、選択的に該微結晶フィルム内の微晶子
が溶融するようにさらに加熱する第五工程と、第五工程
で溶融された非晶質物質を臨界温度まで冷却する第六工
程とを含み、上記第三工程は、上記第四工程で未溶融の
微晶子を核形成サイトとして、溶融された非晶質物質を
結晶化することを特徴としている。

【００４９】上記の構成によれば、第五工程において加
熱状態を制御するだけで、形成される多結晶フィルムの
結晶の粒子サイズを、未溶融微晶子のサイズ及び密度に
応じて簡単に制御することができる。

【００５０】また、第３の半導体基板の製造方法は、第
１の半導体基板の製造方法において、上記第一工程は、
微結晶フィルムからなる第一フィルムを覆うように、非
晶質物質フィルムからなる第二フィルムを堆積する工程
を含み、上記第二工程は、第二フィルムを溶融させるこ
とで、第一フィルムを部分的に溶融させる工程を含むこ
とを特徴としている。

【００５１】上記の構成によれば、第二工程において、
第一フィルムの種結晶の密度とサイズを制御することに
よって、第二フィルム中の結晶粒子の形成を規制するこ
とができる。

【００５２】また、第４の半導体基板の製造方法は、第
３の半導体基板の製造方法において、上記第一工程で
は、微晶子の密度が第一密度を有する第一フィルムを形
成するとともに、微晶子の密度が上記第一密度よりも小
さい第三密度を有する第二フィルムを形成し、上記第二
工程では、第一フィルムの微晶子の密度が第二密度とな
るように、該第一フィルムに含まれる多数の微晶子を溶
融させるとともに、第二フィルムの微晶子の密度が上記
第二密度よりも小さい選択的に第四密度となるように、
該第二フィルムの多数の微晶子を溶融させ、上記第三工
程では、主に第一フィルムの核形成サイトにおいて、第
一及び第二フィルム中の多結晶粒子を形成することを特
徴としている。

【００５３】上記の構成によれば、第二工程により選択
的に微晶子を選択的に溶融することで、第一フィルム中
の微晶子種結晶の数を制御することができ、この結果、
第一及び第二フィルムの双方に対する核形成サイトとし
て使用することができる。

【００５４】また、第５の半導体基板の製造方法は、第
４の半導体基板の製造方法において、上記第一工程で
は、第一フィルムは、フィルム厚さが少なくとも１００
Å、第二フィルムは、フィルム厚さが９００Å未満とな
るように形成されることを特徴としている。

【００５５】また、第６の半導体基板の製造方法は、第
２の半導体基板の製造方法において、上記第五工程で
は、未溶融の非晶質物質中の微晶子の密度が所定値より
も小さくならないように、選択的に微晶子を溶融するこ
とを特徴としている。

【００５６】上記の構成によれば、数制御された種結晶
を核形成サイトとして形成することができる。

【００５７】また、第７の半導体基板の製造方法は、第
６の半導体基板の製造方法において、上記第一工程で
は、基板の第一の表面に隣接し、該第一の表面を覆う第
一の領域を形成するように微結晶フィルムを堆積し、上
記第五工程では、主に、上記第一の表面に隣接する第一
の領域の微晶子の密度が所定値よりも小さくならないよ
うに、選択的に該微結晶フィルムを溶融することを特徴
としている。

【００５８】また、第８の半導体基板の製造方法は、第
１の半導体基板の製造方法において、上記第一工程で
は、堆積された微結晶フィルムに含まれる微晶子のサイ
ズを示す第一微晶子サイズと、上記微晶子の密度を示す
第一微晶子密度とに基づいて得られる、上記微結晶フィ
ルム内の微晶子が結晶化されている割合を示す第一微晶
子結晶化率が、約０．０１から８０％の範囲に設定され
るように、上記微結晶フィルムを堆積することを特徴と
している。

【００５９】上記の構成によれば、得られた第一微晶子
結晶化率により、多結晶フィルムにおける結晶粒子のサ
イズ及び分布を規制することができる。

【００６０】また、第９の半導体基板の製造方法は、第
１の半導体基板の製造方法において、上記第二工程で
は、微結晶フィルム中に含まれる微晶子のサイズが約１
０００Åよりも小さくなるようにアニールすることを特
徴としている。

【００６１】また、第１０の半導体基板の製造方法は、
第１の半導体基板の製造方法において、第一工程におい
て堆積された微結晶フィルムの非晶質物質と微晶子と
は、シリコンからなることを特徴としている。

【００６２】また、第１１の半導体基板の製造方法は、
第１の半導体基板の製造方法において、第一工程におい
て堆積された微結晶フィルムの非晶質物質と微晶子と
は、シリコンゲルマニウム化合物からなることを特徴と
している。

【００６３】また、第１２の半導体基板の製造方法は、
第２の半導体基板の製造方法において、第一工程では、
第一微晶子サイズが平均第一微晶子サイズの周辺に分布
する第一分布関数を有する微晶子を形成することを特徴
としている。

【００６４】また、第１３の半導体基板の製造方法は、
第１２の半導体基板の製造方法において、第五工程で
は、微晶子臨界サイズよりも小さい微晶子の消滅と微晶
子臨界サイズより大きい微晶子溶融前のサイズを有する
微晶子の部分的溶融によって決定された第二微晶子サイ
ズと第二微晶子密度を有する微晶子を形成する工程を含
んでいることを特徴としている。

【００６５】上記の構成によれば、第五工程において、
微晶子臨界サイズよりも小さい微晶子の消滅と微晶子臨
界サイズより大きい微晶子溶融前のサイズを有する微晶
子の部分的溶融によって決定された第二微晶子サイズと
第二微晶子密度を有する微晶子を形成することにより、
アニール期間中に核形成サイトの数及び分布を変更する
ことができる。

【００６６】また、第１４の半導体基板の製造方法は、
第１３の半導体基板の製造方法において、第五工程で
は、第二微晶子サイズが溶融後の第二平均微晶子サイズ
の周辺に分布する第二分布関数を有する微晶子を形成す
ることを特徴としている。

【００６７】上記の構成によれば、第五工程において、
第二微晶子サイズが溶融後の第二平均微晶子サイズの周
辺に分布する第二分布関数を有する微晶子を形成するこ
とで、第二微結晶フィルムにおける微晶子密度を減少さ
せることができる。

【００６８】また、第１５の半導体基板の製造方法は、
第１４の半導体基板の製造方法において、第一工程で
は、第一平均微晶子サイズ未満のサイズを有する微晶子
を、微結晶フィルム中に第一の割合で含まれるように形
成し、第五工程では、第二平均微晶子サイズ未満のサイ
ズを有する微晶子を、微結晶フィルム中に、上記第一の
割合よりも小さい第二の割合で含まれるように形成する
ことを特徴としている。

【００６９】上記の構成によれば、第一工程において形
成された第一平均微晶子サイズ未満のサイズを有する微
晶子の微結晶フィルム中に含まれる割合が、第二工程に
おいて形成された第二平均微晶子サイズ未満のサイズを
有する微晶子の微結晶フィルム中に含まれる割合よりも
大きいことで、第二微結晶中に含まれる小さい微晶子を
溶融消滅させることができる。すなわち、第二微晶子密
度は第一分布関数によって決定される。

【００７０】また、第１６の半導体基板の製造方法は、
また、第１５の半導体基板の製造方法において、第一工
程において、第一微晶子サイズの分布が非対称である第
一分布関数となるように、第一平均微晶子サイズよりも
小さいサイズを有する微晶子を、第一平均微晶子サイズ
よりも大きいサイズを有する微晶子よりも数多く含むよ
うに形成することを特徴としている。

【００７１】上記の構成によれば、第五工程における、
微晶子サイズの非対称の配置及び小さい微晶子の溶融が
核形成サイトの密度を規制するように機能する。

【００７２】また、第１７の半導体基板の製造方法は、
第１６の半導体基板の製造方法において、第三工程は、
第二微晶子密度及び第二微晶子サイズに応じて微晶子か
ら多結晶粒子を形成する工程を含むことを特徴としてい
る。

【００７３】また、第１８の半導体基板の製造方法は、
第１７の半導体基板の製造方法において、第三工程で
は、非晶質物質凝固速度に応じて横方向成長速度で多結
晶粒子が形成されることを特徴としている。

【００７４】上記の構成によれば、粒子サイズは、微晶
子核作成サイト間の間隔によって決定される最小サイズ
と横方向成長速度によって決定される最大サイズを有す
るようになる。

【００７５】また、第１９の半導体基板の製造方法は、
第１３の半導体基板の製造方法において、第五工程で
は、微晶子間に約１μｍの平均分離距離であり、且つ１
ｃｍ²あたり約１×１０⁸、あるいはそれ以上の第二微
晶子密度を有する微晶子を形成することを特徴としてい
る。

【００７６】また、第２０の半導体基板の製造方法は、
第１の半導体基板の製造方法において、第一工程では、
所定の第一の結晶方位を有する微晶子が埋設された微晶
子フィルムを形成する工程を含み、上記第三工程では、
上記第一工程で形成された微晶子の第一結晶方位を持つ
ように、多結晶フィルムを形成する工程を含んでいるこ
とを特徴としている。

【００７７】上記の構成によれば、共通の結晶方位の使
用により、粒子境界間にランダムな結晶方位の場合より
も大きな電荷移動が得られる。

【００７８】また、第２１の半導体基板の製造方法は、
第２０の半導体基板の製造方法において、埋設された微
晶子の第一結晶方位は、（１１０）及び（１１１）から
なるグループから選ばれる方位であることを特徴として
いる。

【００７９】また、第２２の半導体基板の製造方法は、
第２０の半導体基板の製造方法において、第二工程は、
第一結晶方位を持たない微晶子を選択的に消滅するよう
に、上記第一工程で形成された微晶子フィルムを加熱す
る工程を含み、第三工程は、残存微晶子の第一方位を有
するように多結晶フィルムを形成する工程を含んでいる
ことを特徴としている。

【００８０】また、第２３の半導体基板の製造方法は、
第１３の半導体基板の製造方法において、第二工程は、
非晶質物質を溶融して微晶子を選択的に溶融するため
に、約３０８ｎｍあるいはそれ以下の波長を有するエキ
シマレーザ結晶化プロセスを使用する工程を含んでいる
ことを特徴としている。

【００８１】また、第２４の半導体基板の製造方法は、
第２３の半導体基板の製造方法において、第二工程は、
エキシマレーザ結晶化プロセスにおけるエネルギー密度
と、上記第一工程で得られた微晶子の第一微晶子結晶化
率とに基づいて得られる第二微晶子結晶化率を有する微
晶子を形成することを特徴としている。

【００８２】また、第２５の半導体基板の製造方法は、
第２４の半導体基板の製造方法において、第四工程、第
五工程、第六工程、及び第三工程の順番のサイクルを複
数回繰り返して均一なサイズの結晶粒子を形成すること
を特徴としている。

【００８３】また、第２６の半導体基板の製造方法は、
第１の半導体基板の製造方法において、第二工程のアニ
ールは、１から６００秒の持続時間で、約８００℃未満
の温度が使用できるラピッドサーマルアニールであるこ
とを特徴としている。

【００８４】また、第２７の半導体基板の製造方法は、
第１の半導体基板の製造方法において、第一工程では、
約１０００Å未満の厚さを持つ微結晶フィルムを堆積す
ることを特徴としている。

【００８５】上記の構成によれば、堆積される微結晶フ
ィルムの厚みが約１０００Å未満であるので、この微結
晶フィルムから形成される多結晶フィルムは薄膜トラン
ジスタの作製に好適なものとなる。

【００８６】また、第２８の半導体基板の製造方法は、
第１の半導体基板の製造方法において、第一工程では、
ＳｉＨ₄とＨ₂の混合ガスを使用するプラズマＣＶＤプ
ロセスによって微結晶フィルムを堆積することを特徴と
している。

【００８７】また、第２９の半導体基板の製造方法は、
第２８の半導体基板の製造方法において、プラズマＣＶ
Ｄプロセスの堆積条件は、温度が約３２０℃、パワーレ
ベルが約０．１６７８３Ｗ／ｃｍ²、合計圧力が約１．
２Ｔｏｒｒ、ＳｉＨ₄対Ｈ₂の流量比が約１００：１で
あることを特徴としている。

【００８８】また、第３０の半導体基板の製造方法は、
第１の半導体基板の製造方法において、第一工程は、低
圧ＣＶＤ、超高真空ＣＶＤ，及びホットワイアＣＶＤか
らなる方法の何れかによって、微結晶フィルムを堆積す
ることを特徴としている。

【００８９】また、第３１の半導体基板の製造方法は、
第１の半導体基板の製造方法において、第一工程は、ジ
シラン（Ｓｉ₂Ｈ₆）、構造式Ｓｉ_NＨ_2N+2で表わされ
る高級シラン（Ｎ＞２）、及びシラン／フッ化シラン化
学物質の組み合わせであり、構造式Ｓｉ_NＨ_2N+2／Ｓｉ
_MＦ_2M+2（Ｎ≧１，Ｍ≧１）であらわされる組み合わせ
のグループから選ばれる化学物質を用いて、微結晶フィ
ルムを堆積する工程を含むことを特徴としている。

【００９０】また、第３２の半導体基板の製造方法は、
第１の半導体基板の製造方法において、第一工程は、基
板としての透明基板上に、微結晶フィルムを堆積する工
程を含むことを特徴としている。

【００９１】上記の製造方法により得られる半導体基板
は、液晶表示装置におけるＴＦＴ多結晶フィルムを有す
る半導体基板として好適に用いられる。

【００９２】また、第３３の半導体基板の製造方法は、
第１の半導体基板の製造方法において、第一工程は、１
秒あたり２Å未満の微結晶フィルムの堆積速度により微
結晶フィルムを堆積することを特徴としている。

【００９３】また、第３４の半導体基板の製造方法は、
第３３の半導体基板の製造方法において、第一工程は、
０．０１％から２５％の範囲にある第一微晶子結晶化率
を有する微晶子を形成することを特徴としている。

【００９４】また、第３５の半導体基板の製造方法は、
第１の半導体基板の製造方法において、第一工程は、プ
ラズマＣＶＤ法で微結晶フィルムを堆積する工程を含
み、上記微結晶フィルムの堆積条件は、２０Å／ｓ未満
の堆積速度と約１００から４００℃の範囲にある堆積温
度であることを特徴としている。

【００９５】また、第３６の半導体基板の製造方法は、
第１の半導体基板の製造方法において、第一工程は、低
圧ＣＶＤ法で微結晶フィルムを堆積する工程を含み、上
記微結晶フィルムの堆積条件は、２０Å／ｓ未満の堆積
速度と約５６０℃の堆積温度であることを特徴としてい
る。

【００９６】また、第３７の半導体基板の製造方法は、
第１の半導体基板の製造方法において、第一工程は、約
１．８ｅＶあるいはそれ以上の光学的ギャップを有する
微結晶フィルムを堆積することを特徴としている。

【００９７】また、第３８の半導体基板の製造方法は、
第１の半導体基板の製造方法において、第一工程は、約
４７０ｃｍ^-1を越える波数が横方向−光学的フォノンラ
マンピークの中心であり、７０ｃｍ^-1未満の半値全幅を
有する微結晶フィルムを形成する工程を含むことを特徴
としている。

【００９８】また、第３９の半導体基板の製造方法は、
十分に非晶質な物質からなる透明基板上に多結晶フィル
ムの薄膜トランジスタが形成された半導体基板の製造方
法において、全体の厚さが約５００Å未満となるように
微結晶フィルムを得るために、ＳｉＨ₄とＨ₂の混合ガ
スを使用するプラズマＣＶＤプロセスにより、約３２０
℃の温度において、約０．１６７８３Ｗ／ｃｍ²のパワ
ーレベルを用い、約１．２Ｔｏｒｒの合計圧力、及びＳ
ｉＨ₄対Ｈ₂の流量比、約１００：１を使用し、１０Å
／ｓ未満の堆積速度と約３８０℃の堆積温度で、非晶質
物質を堆積して微結晶フィルムを形成する第１１工程を
含み、約３０８ｎｍあるいはそれ以下の波長を用いるエ
キシマレーザ結晶化プロセスを使用し上記第１１工程で
形成された微結晶フィルムを加熱し、微晶子が結晶化さ
れる割合を示す結晶化率が０．０１％から２５％の範囲
となるように微晶子を形成する第１２工程と、非晶質物
質の臨界温度以上に加熱し、上記第１２工程により形成
された微晶子を選択的に溶融した後、非晶質物質の臨界
温度まで冷却することにより、１５０ｃｍ²／Ｖｓを越
える電子移動度を有する多結晶フィルムを形成する第１
３工程とを含むことを特徴としている。

【００９９】また、第４０の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、透明基板と、該透明基板を覆うようにし
て形成されたＴＦＴ多結晶フィルムを有する液晶表示装
置用半導体基板の製造方法において、上記透明基板を覆
った状態で、第一微晶子結晶化率を有するように第一微
結晶フィルムを堆積するフィルム堆積工程と、第二微晶
子結晶化率を有する第二微結晶フィルムを形成するため
に、堆積された第一微結晶フィルムの微晶子をアニール
して選択的に溶融するアニール工程と、上記アニール工
程により加熱溶融された第二微結晶フィルムを冷却する
ことにより、該第二微結晶フィルム中に残存している微
晶子から多結晶フィルムの結晶粒子を形成する結晶粒子
形成工程とを含み、上記各工程によりＴＦＴ多結晶フィ
ルムを形成することを特徴としている。

【０１００】上記の構成によれば、ＴＦＴ多結晶半導体
フィルムは、１５０ｃｍ²／Ｖｓより大きい電子移動
度、２ボルト未満のしきい電圧、０．５ミクロンをより
大きい粒子サイズ及び１０％未満の粒子サイズ均一性を
有するようになり、高電子移動度と低しきい値電圧とを
有する半導体基板を実現することができる。

【０１０１】また、ＴＦＴ多結晶フィルムの電子移動度
は第二微晶子密度により決定される。また、第一微結晶
フィルムの堆積条件とアニールプロセスは該第二結晶化
率と第二微晶子密度を規制する。

【０１０２】また、第４１の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第４０の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、アニール工程は、第一微結晶フィルム
に含まれる非晶質物質を溶解させ、選択的に微晶子を溶
解させて、溶融非晶質物質中に未溶融の微晶子を埋設、
残存させることを特徴としている。

【０１０３】上記の構成によれば、多結晶フィルムの粒
子サイズは未溶融微晶子のサイズ及び密度に反応するよ
うになる。

【０１０４】また、第４２の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第４０の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、アニール工程は、第一微結晶フィルム
を覆って堆積された第二非晶質物質フィルムを溶融させ
ることにより、第一フィルムを部分的に溶融させること
を特徴としている。

【０１０５】上記の構成によれば、第一フィルムの種結
晶の密度とサイズを制御することによって、該第二フィ
ルム中の結晶粒子の形成が規制される。

【０１０６】また、第４３の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第４２の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、フィルム堆積工程では、微晶子の密度
が第一密度となるように第一微結晶フィルムを形成する
と共に、微晶子の密度が第一密度未満の第三密度となる
ように第二非晶質物質フィルムを形成し、アニール工程
では、微晶子の密度が第二密度となるように第一微結晶
フィルムの多数の微晶子を溶融させるとともに、微晶子
の密度が該第二密度未満の第四密度となるように、選択
的に第二非晶質物質フィルムの多数の微晶子を溶融さ
せ、結晶粒子成長工程では、主に第一微結晶フィルムの
核形成サイトにおいて、第一微結晶フィルム及び第二非
晶質物質フィルム中に多結晶粒子を形成することを特徴
としている。

【０１０７】上記構成によれば、第一フィルム中の微晶
子種結晶の数を制御して、第一及び第二フィルムの双方
に対する核形成サイトとして使用することができる。

【０１０８】また、第４４の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第４３の半導体基板の製造方法におい
て、フィルム堆積工程では、フィルム厚さは少なくとも
１００Åになるように第一微結晶フィルムを堆積すると
共に、フィルム厚さが９００Å未満になるように第二非
晶質物質フィルムが上記第一微結晶フィルムを覆うよう
に堆積することを特徴としている。

【０１０９】また、第４５の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第４１の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、アニール工程では、未溶融の非晶質物
質中に微晶子の密度が第二密度となるように、微晶子を
選択的に溶融することを特徴としている。

【０１１０】上記の構成によれば、アニール工程におい
て、未溶融の非晶質物質中に微晶子の密度が第二密度と
なるように、微晶子を選択的に溶融することで、微晶子
からなる種結晶の数を制限することができる。そして、
この数制御された種結晶を核形成サイトとして形成でき
る。

【０１１１】また、第４６の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第４５の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、フィルム堆積工程では、上記透明基板
に隣接しそれを覆う第一の領域を有する第一微結晶フィ
ルムを堆積し、アニール工程では、上記透明基板に隣接
する第一の領域における微晶子の密度が第二密度となる
ように選択的に上記第一微結晶フィルムを溶融すること
を特徴としている。

【０１１２】また、第４７の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第４０の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、フィルム堆積工程では、第一微晶子サ
イズと第一微晶子密度とに基づいて得られる第一微晶子
結晶化率が、約０．０１から８０％の範囲となるように
第一微結晶フィルムを堆積することを特徴としている。

【０１１３】上記の構成によれば、フィルム堆積工程で
は、第一微晶子サイズと第一微晶子密度とに基づいて得
られる第一微晶子結晶化率が、約０．０１から８０％の
範囲となるように第一微結晶フィルムを堆積すること
で、結晶化率は結晶粒子のサイズ及び分布を規制のため
に使用されることが分かる。

【０１１４】また、第４８の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第４０の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、アニール工程では、約１０００Å未満
のサイズを有する微晶子を形成することを特徴としてい
る。

【０１１５】また、第４９の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第４０の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、第一微結晶フィルムは、シリコンであ
る非晶質物質及び微晶子を含むことを特徴としている。

【０１１６】また、第５０の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第４０の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、第一微結晶フィルムは、シリコンゲル
マニウム化合物である非晶質物質及び微晶子を含むこと
を特徴としている。

【０１１７】また、第５１の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第４１の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、第一微結晶フィルムは、第一微晶子サ
イズである第一平均微晶子サイズを有するとともに、微
晶子サイズが第一平均微晶子サイズの周辺に分布する第
一分布関数を有する微晶子を含むことを特徴としてい
る。

【０１１８】また、第５２の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第５１の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、アニール工程では、微晶子臨界サイズ
よりも小さい微晶子の消滅と臨界サイズより大きい溶融
前サイズを有する微晶子の部分的溶融により、第二微晶
子サイズ及び密度を有する微晶子を形成することを特徴
としている。

【０１１９】上記の構成によれば、アニール工程におい
て、微晶子臨界サイズよりも小さい微晶子の消滅と臨界
サイズより大きい溶融前サイズを有する微晶子の部分的
溶融により、第二微晶子サイズ及び密度を有する微晶子
を形成することにより、アニール期間中に核形成サイト
の数及び分布を変更することができる。

【０１２０】また、第５３の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第５２の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、アニール工程では、溶融後の平均微晶
子サイズである第二微晶子サイズが、第二平均微晶子サ
イズの周辺に分布する第二分布関数となるように第一微
結晶フィルムを溶融することを特徴としている。

【０１２１】上記の構成によれば、アニール工程におい
て、溶融後の平均微晶子サイズである第二微晶子サイズ
が、第二平均微晶子サイズの周辺に分布する第二分布関
数となるように第一微結晶フィルムを溶融することで、
微晶子密度が減少する。

【０１２２】また、第５４の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第５３の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、アニール工程では、上記第一微結晶フ
ィルムは、上記第一平均微晶子サイズ未満のサイズを有
する微晶子の第一割合で堆積され、第二平均微晶子サイ
ズ未満のサイズを有する微晶子の上記第一割合よりも小
さな第二割合で第二微結晶フィルムを形成することを特
徴としている。

【０１２３】上記の構成によれば、アニール工程におけ
る、微晶子サイズの非対称の配置及び小さい微晶子の溶
融が核形成サイトの密度を規制するように機能する。

【０１２４】また、第５５の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第５４の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、第一平均微晶子サイズよりも小さい微
晶子を第一平均微晶子サイズよりも大きい微晶子よりも
数多く含んで、非対称である第一分布関数を有するよう
に第一微結晶フィルムを堆積することを特徴としてい
る。

【０１２５】上記の構成によれば、微晶子サイズの非対
称の配置及びアニール中のより小さい微晶子の溶融が核
形成サイトの密度を規制するように機能する。

【０１２６】また、第５６の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第５５の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、結晶粒子形成工程では、非晶質物質凝
固速度に応答する横方向成長速度に応じて多結晶粒子を
形成することを特徴としている。

【０１２７】上記の構成によれば、粒子サイズは、微晶
子核作成サイト間の間隔によって決定される最小サイズ
と横方向成長速度によって決定される最大サイズを有す
ることができる。

【０１２８】また、第５７の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第５２の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、アニール工程では、微晶子間に約１μ
ｍの平均分離距離であり、且つ１ｃｍ²あたり約１×１
０⁸、あるいはそれ以上の第二微晶子密度を有する微晶
子を形成することを特徴としている。

【０１２９】また、第５８の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第４０の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、アニール工程における微結晶フィルム
堆積工程では、所定の第一の結晶方位を有する微晶子を
形成することを特徴としている。

【０１３０】上記の構成によれば、共通の結晶方位の使
用により、粒子境界間にランダムな結晶方位の場合より
も大きな電荷移動をもたらすことができる。

【０１３１】また、第５９の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第５８の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、微晶子の第一結晶方位は、（１１０）
及び（１１１）からなるグループから選ばれる方位であ
ることを特徴としている。

【０１３２】また、第６０の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第５８の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、アニール工程は、第一結晶方位を持た
ない微晶子を選択的に消滅するように、該微晶子フィル
ムを加熱し、残存微晶子の第一方位を有するように多結
晶フィルムを形成する工程を含んでいることを特徴とし
ている。

【０１３３】また、第６１の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第５２の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、アニール工程は、非晶質物質を溶融す
るとともに選択的に微晶子を溶融するために、約３０８
ｎｍあるいはそれ以下の波長を有するエキシマレーザ結
晶化プロセスが用いられていることを特徴としている。

【０１３４】また、第６２の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第６１の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、アニール工程は、エキシマレーザ結晶
化プロセスにおけるエネルギー密度と、上記第一工程で
得られた微晶子の第一微晶子結晶化率とに基づいて得ら
れる第二微晶子結晶化率を有する微晶子を形成すること
を特徴としている。

【０１３５】また、第６３の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第６２の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、アニール工程は、複数回のレーザショ
ットを通じるサイクルを繰り返して行うことを特徴とし
ている。

【０１３６】また、第６４の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第４０の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、アニール工程では、１から６００秒の
持続時間で、約８００℃未満の温度を使用するラピッド
サーマルアニール工程により微結晶フィルムを溶融する
ことを特徴としている。

【０１３７】また、第６５の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第４０の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、フィルム堆積工程では、１０００Å未
満の厚さで第一微結晶フィルムを堆積することを特徴と
している。

【０１３８】また、第６６の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第４０の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、フィルム堆積工程では、ＳｉＨ₄とＨ
₂の混合ガスを使用するＰＥＣＶＤプロセスによって第
一微結晶フィルムの堆積を行うことを特徴としている。

【０１３９】また、第６７の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第６６の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、微結晶フィルムの堆積は、温度が約３
２０℃、レーザ出力が約０. １６７８３Ｗ／ｃｍ²、合
計圧力が約１．２Ｔｏｒｒ、ＳｉＨ₄対Ｈ₂の流量比が
約１００：１の条件で行われることを特徴としている。

【０１４０】また、第６８の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第４０の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、フィルム堆積工程では、低圧ＣＶＤ、
超高真空ＣＶＤ、及びホットワイアＣＶＤからなるグル
ープから選ばれる何れかのプロセスにより第一微結晶フ
ィルムを堆積することを特徴としている。

【０１４１】また、第６９の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第４０の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、フィルム堆積工程では、ジシラン（Ｓ
ｉ₂Ｈ₆）、構造式Ｓｉ_NＨ_2N+2であらわされる高級シ
ラン、ここでは、Ｎは２より大きい、及びシラン／フッ
化シラン化学物質の組み合わせであり、構造式、Ｓｉ _N
Ｈ_2N+2／Ｓｉ_MＦ_2M+2、ここでは、ＮとＭは１以上ある
いは１に等しい、であらわされる組み合わせからなるグ
ループから選ばれる化学物質を用いて、第一微結晶フィ
ルムを堆積することを特徴としている。

【０１４２】また、第７０の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第４０の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、フィルム堆積工程では、第一微結晶フ
ィルムの堆積速度が、１秒あたり２Å未満に設定されて
いることを特徴としている。

【０１４３】また、第７１の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第７０の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、微結晶フィルムは、微晶子が微結晶フ
ィルム中に含まれる割合を示す結晶化率が０．０１％か
ら２５％の範囲となるように堆積されることを特徴とし
ている。

【０１４４】また、第７２の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第４０の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、フィルム堆積工程では、堆積速度が２
０Å／ｓ未満、堆積温度が約１００から４００℃の範囲
である堆積条件によりプラズマＣＶＤ法で第一微結晶フ
ィルムを堆積することを特徴としている。

【０１４５】また、第７３の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第４０の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、フィルム堆積工程では、堆積速度が２
０Å／ｓ未満、堆積温度が約５６０℃である堆積条件に
より低圧ＣＶＤ法で第一微結晶フィルムを堆積すること
を特徴としている。

【０１４６】また、第７４の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第４０の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、フィルム堆積工程では、約１．８ｅＶ
あるいはそれ以上の光学的ギャップをもって第一微結晶
フィルムを堆積することを特徴としている。

【０１４７】また、第７５の液晶表示装置用半導体基板
の製造方法は、第４０の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法において、フィルム堆積工程では、約４７０ｃｍ
^-1を越える波数が横方向−光学的フォノンラマンピーク
の中心であり、７０ｃｍ^-1未満の半値全幅を有するよう
に第一微結晶フィルムを堆積することを特徴としてい
る。

【０１４８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について説
明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態で
は、半導体基板として、液晶表示装置に用いられるＴＦ
Ｔ多結晶シリコンフィルムを含んでいる半導体基板につ
いて説明する。

【０１４９】本発明では、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）
から多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）への相変化の観点から
エキシマレーザアニール（ＥＬＡ）処理が記述されてい
る。

【０１５０】微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）をレーザア
ニールして得られた多結晶シリコンフィルムは、レーザ
アニールされた非晶質シリコンフィルムよりも大きな粒
子サイズとなっている。この粒子サイズの向上は、レー
ザアニール中の溶融工程で残存した微結晶フィルム中の
埋没核形成種によりもたらされる。堆積状態の改良を通
じ、堆積フィルム構成を適切に設計することによって、
ＥＬＡ処理後の多結晶シリコンフィルムの粒子サイズを
すくなくとも２倍に増加することができる。

【０１５１】ここで、レーザアニール処理前の微結晶シ
リコンフィルムの結晶化率と、ＰＥＣＶＤ法によるシリ
コンフィルム（微結晶フィルム）の堆積速度との関係を
示すグラフを図３に示す。図３において、●は分光学偏
光解析法、○はラマン分光法による測定結果を示してい
る。

【０１５２】堆積速度は、溶融前の結晶化率に重要な関
係を有している。つまり、図３において、微結晶フィル
ムの堆積速度が１秒あたり２Å未満の場合は、８０％程
度の高い結晶化率が得られる。また、０．０１％から５
０％の範囲の結晶化率を得るためには、より大きい堆積
速度が使用される。好適には、微結晶フィルムは、ＰＥ
ＣＶＤ方式を使用し、１０Å／ｓ未満の堆積速度及び約
３８０℃の堆積温度により堆積される。

【０１５３】そして、上述のように堆積された微結晶シ
リコンフィルムをレーザアニール処理して得られた多結
晶シリコンフィルムの粒子特性の計測は以下のようにし
て行われる。

【０１５４】多結晶シリコンフィルムの粒子特性の計測
は、デジタル化されたバージョンのＴＥＭマイクログラ
フによって行われる。粒子特性には、粒子面積、粒子周
囲長、粒子長径、粒子短径、及び粒子形状ファクタ等が
ある。最後の特性（粒子形状ファクタ）は、粒子がどの
程度丸いかを示すもので、その計測値（粒子形状ファク
タ）Ｓｆは、以下の（１）式で定義される。

【０１５５】Ｓｆ＝４π・（area）／（perimeter ）² ・・・（1) ここで、上記（１）式のareaは粒子面積、perimeter は
粒子周囲長を示す。

【０１５６】この定義によれば、完全円はＳｆ＝１．０
の粒子形状ファクタを有し、線はゼロに近い粒子形状フ
ァクタを有していることになる。

【０１５７】本発明のレーザアニール処理された多結晶
シリコンフィルムの粒子は、平均粒子形状ファクタが
０．７２から０．７４の範囲にあるので、充分に規則的
形状（等軸）をもつ粒子であることが分かる。

【０１５８】上記粒子の等価粒径は、計測長径及び短径
に基づいて定義される。この等価粒径は、長径及び短径
の相乗平均によって、以下の（２）式で与えられる。

【０１５９】ｒ＝ √（ａ・ｂ）・・・・・・・・・・・（２）ここで、上記（２）式中、ｒは等価粒径、ａは粒子の長
径、及びｂは粒子の短径を示す。

【０１６０】図４は、粒子サイズと粒子数との関係、す
なわち粒子サイズ均一性の概念を示すグラフである。粒
子サイズの均一性は、平均粒子サイズ（μ）に対する標
準偏差（σ）の割合として定義される。図４に示すグラ
フは、非晶質シリコンフィルム（点線）及び微結晶シリ
コンフィルム（実線）を前駆物質として、エキシマレー
ザ結晶化によって得られた多結晶シリコンフィルムの典
型的な粒子サイズの分布を示している。

【０１６１】図４に示すグラフでは、各分布の平均粒子
サイズ（μ）及び標準偏差（σ）の数値が示される。す
なわち、非晶質シリコンフィルムを前駆物質とした場合
の多結晶シリコンフィルムの平均粒子サイズμは２７０
ｎｍ、標準偏差σは８５ｎｍであり、微結晶シリコンフ
ィルムを前駆物質とした場合の多結晶シリコンフィルム
の平均粒子サイズμは３０５ｎｍ、標準偏差σは３０ｎ
ｍとなっている。

【０１６２】粒子サイズの均一性は、まず、標準偏差を
平均で割り、得られた数値に１００がかけられた値で示
される。図４で示した微結晶シリコンフィルムが前駆物
質である場合の多結晶シリコンフィルムの粒子サイズの
均一性は、９．８％となり、図４で示した非晶質シリコ
ンフィルムが前駆物質である場合の多結晶シリコンフィ
ルムの粒子サイズの均一性は、３１．５％となる。

【０１６３】このことから、多結晶シリコンフィルムを
形成する際の前駆物質としては、微結晶シリコンフィル
ムを用いた場合の粒子サイズの均一性がよいことが分か
る。

【０１６４】ここで、本発明の半導体基板の製造方法に
ついて説明する。なお、この半導体基板は、上述したよ
うに、高電子移動度と低しきい値電圧とを有する多結晶
フィルムを含んでいる。

【０１６５】高電子移動度と低しきい電圧と有する多結
晶フィルムの製造方法について、図１および２に示すフ
ローチャートを参照しながら以下に説明する。

【０１６６】まず、非晶質物質を供給する（ステップＳ
１）。

【０１６７】次に、本願発明の第一工程として、微結晶
フィルムを堆積する（ステップＳ２）。ここでは、所定
の第一の微晶子密度と所定の第一の微晶子サイズを有す
る微晶子を埋没させた非晶質物質を堆積することにより
微晶子フィルムを堆積する。一般的に、堆積される非晶
質物質および微晶子にはシリコンが使用される。また、
堆積される非晶質物質および微晶子はシリコン−ゲルマ
ニウム化合物であってもよい。

【０１６８】このようにして、微結晶フィルムは堆積さ
れ形成される。一般的に、ステップＳ２は、約１０００
Å未満の厚さを有する微結晶フィルムを堆積する工程を
含んでおり、これによって、得られる多結晶フィルムは
薄膜トランジスタの製造には好適なものとなる。さら
に、堆積された微結晶フィルムの好適な膜厚は、約４０
０Å未満である。

【０１６９】続いて、本願発明の第二工程として、ステ
ップＳ２で堆積された微結晶フィルムに対してアニール
処理を施す（ステップＳ３）。なお、微結晶に対するア
ニール処理についての詳細は、後述する。

【０１７０】次いで、本願発明の第三工程として、ステ
ップＳ２で堆積された微結晶フィルムの微晶子密度と、
Ｓ３でアニール処理された微結晶フィルムの状態とに応
じて、第一粒子サイズ、第一均一性、第一電子移動度を
有するた多結晶シリコンフィルムを生成する（ステップ
Ｓ４）。すなわち、形成された微結晶フィルム内の晶子
の第一の密度と晶子の第一のサイズと、ステップＳ３で
のアニール処理結果とに応じて、０．５μｍより大きい
第一の多結晶粒子サイズと１０％未満の第一の多結晶粒
子サイズ均一性を有する多結晶フィルムを形成する。

【０１７１】最後に、生成物、すなわちアニール処理か
ら残存する微晶子の核形成サイトから形成された多結晶
フィルムを得る（ステップＳ５）。

【０１７２】上記のステップＳ１において、供給される
非晶質物質としては、ガラス、水晶、及びプラスチック
からなるグループより選ばれた透明基板が好適に使用さ
れる。

【０１７３】このように透明基板が使用される場合、ス
テップＳ２では、ステップＳ１において供給された透明
基板上に微結晶フィルムを堆積するようになっている。
このようにして、液晶表示装置（ＬＣＤ）を構成する半
導体基板上のＴＦＴ膜に好適な多結晶フィルムが形成さ
れる。

【０１７４】上記ステップＳ３におけるアニール処理で
は、図２のフローチャートに示すように、ステップＳ１
１〜Ｓ１３までのサブステップが含まれる。

【０１７５】本願発明の第四工程としてのステップＳ１
１では、図１に示すステップＳ２で堆積された微結晶フ
ィルムを臨界温度まで加熱する。臨界温度では、非晶質
物質及び微晶子は溶融し始める。非晶質物質の臨界温度
は、微晶子（単結晶材料）のそれよりも低い。さらに、
以下に説明するように、非晶質物質及び微晶子の溶融速
度は異なっている。したがって、溶融の計算は複雑であ
り、物質、温度、及び溶融速度が関係する。

【０１７６】本願発明の第五工程としてのステップＳ１
２では、微結晶フィルムの溶融するようになっている。
すなわち、ステップＳ１２は、アニール処理における溶
融段階を示しており、この段階は、ステップＳ１１での
臨界温度への到達と図１に示すステップＳ２で堆積され
た第一の微晶子サイズに呼応している。

【０１７７】つまり、ステップＳ１２では、非晶質物質
が溶融され、微晶子が選択的に溶融されるとともに、溶
融非晶質物質中に埋没した状態で、未溶融の微晶子が残
存する。一般的には、上記非晶質物質は、それが臨界温
度以上に保たれるかぎりは溶融し続ける。

【０１７８】本願発明の第六工程としてのステップＳ１
３では、溶融非晶質物質の冷却を行うようになってい
る。すなわち、ステップＳ１３は、アニール処理におけ
る冷却段階を示しており、そこでは、ステップＳ１２で
の溶融物質が臨界温度まで冷却される。

【０１７９】アニール処理においてレーザが使用される
場合、レーザ照射は一般にステップＳ１１で行なわれ、
微結晶フィルム中に与えられたエネルギーはステップＳ
１２において微結晶フィルムを溶融させる。最後に、微
結晶フィルムは臨界温度まで冷却される。多結晶フィル
ムの一部領域においては、ステップＳ１３の後に、図１
に示すステップＳ４に移行する。

【０１８０】しかしながら、フィルムを全体として考慮
すると、該フィルムが異なるフィルム領域で異なる温度
と異なる温度勾配を持つため、ステップＳ１３における
処理と図１に示すステップＳ４における処理のタイミン
グが一致するか、あるいは、ステップＳ４の処理がステ
ップＳ１３の処理に先行する場合もある。

【０１８１】いずれにせよ、ステップＳ４は、ステップ
Ｓ１２で溶融された非晶質物質を、未溶融の微晶子を核
形成サイトとして使用することによって、結晶化する工
程を含み、それによって、多結晶フィルム粒子サイズを
未溶融の微晶子のサイズ及び密度に反応させる。

【０１８２】ステップＳ４は、物質が温度変化において
必ずしも結晶構造を形成しない点で、ステップＳ１３と
異なっている。該物質は、以下により詳細に述べるよう
に横方向成長速度に沿って、結晶化される。

【０１８３】具体的には、本発明の方法によれば、ステ
ップＳ５の処理で得られる生成物は、少なくとも約１ミ
クロンの第一の粒子サイズと、約１０％未満の第一の均
一性、すなわち、粒子サイズ差、と約１５０ｃｍ²／Ｖ
ｓを越える第一の電子移動度を有する。

【０１８４】図５は、ＰＥＣＶＤ法におけるＳｉＨ₄流
量と非晶質フィルムの堆積速度間の関係を示すグラフで
ある。

【０１８５】本発明の一つの態様においては、シリコン
フィルムは、広い範囲の条件にわたってＰＥＣＶＤによ
り堆積される。シリコンフィルムの堆積速度は、堆積層
の微小構造を決定する上で重要なファクタとなる。この
堆積速度に影響を与えるキーファクタは、反応ガス流
（ＳｉＨ₄及びＨ₂）と処理圧力である。プラズマパワ
ーが０．１５Ｗ／ｃｍ²から０．３０Ｗ／ｃｍ²の範囲
であれば、該プラズマパワーの影響は少ない。堆積温度
が３２０℃から３９０℃の範囲であれば、該堆積温度に
対して過敏性は少ない。

【０１８６】シラン（ＳｉＨ₄）のプラズマ分解中に
は、複雑な化学反応のネットワークが一般的生じる。し
かしながら、その正味の反応は以下の反応式（３）で示
される。

【０１８７】ＳｉＨ_x（plasma）←→Ｓｉ（solid ）＋ｘＨ（plasma）・・・・（３）上記の反応式（３）において、順方向反応はフィルム堆
積を表し、逆方向反応はフィルム“エッチング”を表し
ている。フィルムの正確な成長率は、これら二つの反応
間のバランスに依存する。標準的な堆積条件のもとで
は、該反応はその平衡点から遠ざかり、フィルム堆積を
もたらす。しかしながら、ここで注目すべきは、未希釈
のソースガスの場合でさえ、逆反応“エッチング”は発
生するということである。

【０１８８】また、シラン流速及び／又は全体圧力の増
加は、順方向反応率の増加（堆積率の増加）をもたら
す。ソースガスに水素を加えることによって、反応式
（３）で述べた反応は反対方向に加速される。こうし
て、水素はフィルム侵食を促進することによって、フィ
ルムの堆積率を効果的に減少させる。この“侵食”機構
は、エネルギー的に非好適である構造の除去をもたら
し、一般的に、シリコン原子の弱い結合を生みがちであ
る。

【０１８９】また、結晶相は最低エネルギー構造である
ため、それは、しばしば、残存構造となる。高温度での
処理とは異なり、ＰＥＣＶＤ処理における一般的な低温
での処理は、粒子成長を制限し、獲得される一般的な材
料は、微結晶シリコンである。しかしながら、微細多結
晶シリコン構造を得ることができる。

【０１９０】プラズマパワーの増加は、“エッチング”
反応率を増加させるためのもうひとつの方法である。し
かしながら、順方向反応速度もまた加速され、その結
果、堆積フィルムの構造特性に対する正味の影響はそれ
ほど重要でなくなる。

【０１９１】以上のことを鑑みて、図１および図２に示
すアニール処理に戻り、本発明のいくつかの態様につい
て説明する。

【０１９２】ステップＳ２は、ＳｉＨ₄とＨ₂の混合ガ
スを使用するＰＥＣＶＤ処理によって、微結晶フィルム
を堆積する工程を含む。また、ステップＳ２は、約３２
０℃の温度において、１ｃｍ²あたり約０．１６７８３
Ｗの電力レベルを用い、約１．２Ｔｏｒｒの合計圧力、
及びＳｉＨ₄対Ｈ₂の流量比、約１００：１を使用し、
微結晶フィルムを堆積する工程を含む。

【０１９３】あるいは、ステップＳ２は、低圧ＣＶＤ
（ＬＰＣＶＤ）、超高真空ＣＶＤ、及びホットワイアＣ
ＶＤからなるグループから選ばれるプロセスを通じて微
結晶フィルムを堆積する工程を含むが、好適な方法はＰ
ＥＣＶＤである。

【０１９４】堆積方法にはかかわらず、ステップＳ２
は、ジシラン（Ｓｉ₂Ｈ₆）、化学式Ｓｉ_NＨ_2N+2であ
らわされる高級シランからなるグループから選ばれる化
学物質を通じて、微結晶フィルムを堆積する工程を含
む。ここで、化学式Ｓｉ_NＨ_2N+2であらわされる高級シ
ランは、Ｎが２より大きく、シラン／フッ化シラン化学
物質の組み合わせであり、構造式、Ｓｉ_NＨ_2N+2／Ｓｉ
_MＦ_2M+2、ここの構造式では、ＮとＭは１以上あるいは
１に等しく、ＭとＮは等しい必要はない。

【０１９５】上述のように、ステップＳ２が、１秒あた
り２Å未満の微結晶フィルム堆積速度を有するとき、好
適な結果が得られる。

【０１９６】具体的には、ステップＳ２は、ＰＥＣＶＤ
法で微結晶フィルムを堆積する工程を含んでいる場合、
堆積条件は、堆積速度が２０Å／ｓ未満であり、堆積温
度が約１００℃から４００℃の範囲に設定されている。
約４Å／ｓの堆積速度と約３２０℃の堆積温度が効果的
であることが分かっている。

【０１９７】あるいは、ステップＳ２は、ＬＰＣＶＤ法
で微結晶フィルムを堆積する工程を含んでいる場合、堆
積条件は、堆積速度が２０Å／ｓ未満、堆積温度が約５
６０℃に設定されている。

【０１９８】微結晶と堆積条件間の既知の関係に基づ
き、本発明の一つの基本は、堆積状態の微結晶とＥＬＡ
プロセス後の材料特性（すなわち、粒子サイズ）間の相
互関係にある。

【０１９９】ここで、多結晶シリコン（Poly-Si)フィル
ムの粒子サイズと照射されたレーザエネルギー密度との
関係のグラフを図６に示す。つまり、図６は、多結晶シ
リコンの平均粒子サイズをレーザエネルギー密度とフィ
ルムの結晶含有率の関数としてまとめたものである。こ
こで、結晶含有率ｃは、０％、５％、２０％の場合につ
いて図示している。一般に、図３に示すように、フィル
ムの結晶含有率は堆積速度によって制御される。レーザ
アニールは、４５０℃の基板温度において、真空状態で
行なわれる。

【０２００】図６から、粒子サイズとフィルムの堆積速
度間の強い相互関係を示していることが分かる。厳密に
言えば、２つの依存体質が区別されることが分かる。す
なわち、図６から、低エネルギー密度値（＜２４０ｍＪ
／ｃｍ²）では、粒子サイズの結晶含有率ｃに対する目
立った依存性は見られない。しかしながら、中及び高エ
ネルギー密度値では、結晶含有率ｃが増加する（フィル
ムが低い堆積速度で堆積されるとき）につれて、平均粒
子サイズが益々大きくなる状態で、粒子サイズと結晶含
有率ｃ間に強い相互関係が見られることが分かる。

【０２０１】以下の説明により、図６の結果について明
らかにする。

【０２０２】堆積状態のフィルムが埋没晶子を持たない
とき、すなわちフィルムのアニール前の結晶含有率ｃが
０％のとき、約３２０ｍＪ／ｃｍ²のレーザエネルギー
密度のもとで達成される最大粒子サイズは、約４６０ｎ
ｍである。

【０２０３】また、フィルムのアニール前の結晶含有率
ｃが５％のとき、堆積状態のフィルムは微結晶相を有す
る多結晶フィルムとなるので、この多結晶フィルムの粒
子サイズは、ずっと低いエネルギー密度（約２８０−２
９０ｍＪ／ｃｍ²）で改善することができる。同様に、
入力レーザエネルギーの変化に対する粒子サイズの変化
性は、埋没シードの使用により本来的にもたらされる核
形成過程の制御によって、微結晶フィルムにおいてずっ
と優れたものとなる。

【０２０４】フィルムのアニール前の結晶含有率を改
善、例えばｃ＝２０％に改善することによって、多結晶
フィルムの粒子サイズはさらに増大させることができ
る。

【０２０５】以上のように、アニール前のフィルムの微
結晶含有率及び選択エネルギー密度によっては、アニー
ル後のフィルムの粒子サイズを、非晶質シリコン前駆物
質と比べて、すくなくとも２から３倍増大させることが
できる。

【０２０６】このモデルにおける一つの重大な予測は、
堆積状態の微小構造の相関要素として最適なレーザエネ
ルギー密度に関連している。同じエネルギー密度におい
て、微結晶材料は、非晶質材料よりも大きな粒径を形成
する傾向にあることが分かる。

【０２０７】つまり、このことは、同じ品質特性を達成
するためにより小さなレーザエネルギーしか必要としな
いことと同様であると考えられる（例えば、約３４０ｎ
ｍの粒子サイズはフィルムが堆積速度１０Å／ｓで堆積
されるとき、３１０ｍＪ／ｃｍ²を必要とするが、フィ
ルムが堆積速度２Å／ｓで堆積されるときは、２５０ｍ
Ｊ／ｃｍ²しか必要としない）。

【０２０８】したがって、最適なエネルギー密度レベ
ル、すなわち粒子サイズを最大化するエネルギー密度レ
ベルは、非晶質フィルムに対するよりも、微結晶フィル
ムに対するほうが小さくてすむ。このことは重要であ
る、なぜなら、操作レーザエネルギー密度の減少は、基
板ダメージとストレス及び使用要件の減少をもたらすか
らである。

【０２０９】上記内容を考慮し、図１および図２のフロ
ーチャートに戻って説明を加える。

【０２１０】ステップＳ１３は、選択的に、微晶子を溶
融させ未溶融の非晶質物質中に第二の密度の微晶子を残
留させる工程を含み、これによって核形成サイトとし
て、その数を制御された種結晶を生成する。

【０２１１】本発明のいくつかの態様では、第一の表面
として透明基板が与えられる。ステップＳ２では、微結
晶フィルムが第一の表面に堆積される。微結晶フィルム
は、第一表面に隣接しそれを覆う第一領域を有し、ステ
ップＳ３では、選択的に該微結晶フィルムを溶融させ、
微晶子の第二密度は、主として第一表面に隣接する第一
の領域に存在する。

【０２１２】すなわち、微晶子は、アニール処理中に、
そのサイズに呼応するばかりでなく、その位置に呼応し
て溶融される。同様のサイズをもつ微晶子は、熱源から
離れるにしたがって、溶融されにくいため、透明基板に
隣接する微晶子は、アニール処理から残存して核形成サ
イトとして機能しやすくなる。つまり、微晶子の熱源か
らの距離、あるいは冷却基板への微晶子の近接している
か否かが、微晶子の溶融のしかたを決定する要因とな
る。

【０２１３】図７は、一次元的に非晶質物質中の微晶子
の配置を示すした説明図である。

【０２１４】各微晶子は、距離“ｘ”をもって分離して
いる。図示された１６の微晶子に関して、微晶子の面積
密度は１６／９ｘ²として表される。一般的に、以下の
（４）式で表わされる。

【０２１５】ｎ²／（ｎ−１）²ｘ² ・・・・・・・・・・・（４）ここで、上記（４）式において、ｎは微晶子の数を示
す。そして、このｎが無限値に近づくにつれ、該（４）
式は以下の（５）式のようになる。

【０２１６】１／ｘ² ・・・・・・・・・・・（５）微晶子サイズに関して、微晶子は円筒形であり、その径
を“ｄ”、その高さを“ｆ・ｔ”であると仮定する（ｔ
はフィルム厚さを示し、ｆは０と１の間の数である）。
したがって、その体積は以下の（６）式のように表され
る。

【０２１７】Ｖ＝（ｎ・ｄ²／４）（ｆ・ｔ）・・・・・・・・・・・（６）ｎ×ｎの面積、つまりｎ²の面積を有するブロックにお
いて、以下の関係が計算される。ここで、ｎは、センチ
メータ等の寸法長さを示す。全体積ｎ²・ｔ微晶子の全体数ｎ²／ｘ² 微晶子の体積（ｎ²／ｘ²）（ｎ・ｄ²／４）（ｆ・ｔ）結晶の割合［（ｎ²／ｘ²）（ｎ・ｄ²／４）（ｆ・ｔ）］／ｎ²・ｔ＝０．８（ｆ・ｄ²／ｘ²） ≒ｄ²／ｘ² 本発明方法における最も重要な因子の幾つかは、溶融後
の結晶化率、結晶密度および平均結晶サイズに関連す
る。それらは、溶融後のあるいは第二の結晶化率、溶融
後のあるいは第二の微晶子密度および溶融後のあるいは
第二の微晶子サイズと呼ばれる。第二の結晶化率は、必
ずしも第一の（溶融前すなわち堆積状態の）結晶化率と
同じではない。同様に、第二の微晶子密度は、必ずしも
第一の（溶融前すなわち堆積状態の）密度と同じではな
い。さらに、第二の微晶子サイズは、必ずしも第一の
（堆積状態すなわち溶融前の）微結晶サイズと同じでは
ない。

【０２１８】本発明は、溶融前の結晶条件と多結晶粒径
と粒子均一性との間の関係を構築するものである。

【０２１９】例えば、もし第一の微晶子サイズが３００
Åを越えて大きく、密度が小さいならば、大部分の微晶
子はアニール処理された溶融層に残存されている。この
場合、微晶子はまばらに配置されているので、得られる
多結晶フィルムの粒度は大きくなる。

【０２２０】しかしながら、もし微晶子があまりに離間
しすぎていれば、横方向成長の現象により多結晶の粒径
は限定されるようになる。すなわち、小さい粒径の粒子
は、微晶子核形成サイトから発生する成長中の粒子間
で、それらが合体する前に瞬時に核化する。もし、第一
の結晶粒径が小さい（１５０Å未満）ならば、溶融段階
の間に多くの晶子が消滅する。したがって、十分に大き
な第二の微晶子密度を達成するには大きな第一の微晶子
密度が必要とされる。

【０２２１】非晶質シリコンの溶融速度は１ナノセカン
ド（ｎｓ）あたり約６Å、すなわち（６Å／ｎｓ）であ
ると考えられる。微晶子シリコンの溶融速度（ｕ_m）は
（３Å／ｎｓ）であると予想される。溶融時間（ｔ_m）
は、材料が溶融温度にとどまる期間である。したがっ
て、微晶子の溶融“期間”は以下での（７）式で表され
る。

【０２２２】ｌ_m＝ｕ_m×ｔ_m ・・・・・・・・・・・・・（７）ここで、晶子サイズが上記（７）式で求められたｌ_m未
満であれば、該晶子は溶融すると考えられる。

【０２２３】図８は、ＰＥＣＶＤ方法におけるシリコン
（Ｓｉ）フィルムの堆積速度と、アニール処理前の微結
晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）フィルムにおける微晶子サイ
ズとの関係を示すグラフである。すなわち、ＰＥＣＶＤ
法により堆積されるシリコンフィルムの晶子サイズと堆
積速度との間の関係を示すグラフである。

【０２２４】図８のグラフから、ＰＥＣＶＤ法における
微結晶シリコンフィルム中の晶子サイズは、フィルムの
堆積速度が増加するにしたがって減少することが分か
る。図８に示すように、晶子サイズと堆積速度の依存性
は、非常に非線形的である。

【０２２５】つまり、１００Åを越える晶子サイズを達
成するためには、一秒あたり約２Åよりも低い堆積速度
が必要とされる。一秒あたり２Åより低い堆積速度で
は、速度の小さな変化が結晶サイズの大きな変化をもた
らす場合がある。一秒あたり４Åを越える場合は、晶子
サイズは堆積速度の変化に、限界的にのみ反応する。こ
うして、好適な動作範囲は、一秒あたり４Åより低いこ
とが分かる。このとき、５００Åあるいはそれ以上の平
均サイズをもつ晶子が得られる。

【０２２６】それ未満では微晶子が溶融しやすくなる臨
界（ｄ_crit）サイズは、以下のように表わされる。

【０２２７】ｄ_crit≒ｌ_m＝ｕ_m×ｔ_m＝３×（５０から１００ｎｓ）＝１５０から３００（Å）晶子密度（Ｎ_c）は、微晶子間の平均分離の関数とな
る。上記のように、Ｎ_c≒１／ｘ²が成り立つ。最小分
離は、微晶子サイズによって制限されるので、ｘはｄよ
り大きくなければならない。

【０２２８】上記第一の微晶子サイズの関数は、また溶
融後の結晶の割合、密度、及びサイズ、特に多結晶粒子
サイズの決定に対する因子となる。

【０２２９】図９（ａ）（ｂ）〜図１１（ａ）（ｂ）
は、溶融前の密度と溶融後の密度との間の関係を例示す
る説明図である。特に、最も多数の同じサイズの微晶子
が平均、すなわち平均化された第一の微晶子サイズとな
るように、晶子は形成される。晶子ピーク、すなわち、
最大数の晶子を有する晶子サイズは、平均値となる。晶
子サイズは、該晶子ピークにしたがって、自然対数関数
的に分布する。

【０２３０】ここで、図１および図２のフローチャート
に戻り、簡単に説明すると、ステップＳ２は、第一の微
晶子サイズである平均サイズを有し、平均サイズ近くに
サイズ分布関数を有する微晶子を形成する工程を含んで
いる。

【０２３１】図９（ａ）（ｂ）〜図１１（ａ）（ｂ）に
表されるように、該サイズ関数の幅は、一般に最大値の
半分の全幅（ＦＷＨＭ）として与えられるものである
が、微晶子がどれほどサイズ的に調和しているかを示す
指標である。ＦＷＨＭには関係なく、サイズ分布は、大
部分の晶子サイズは平均サイズよりも小さいことを示し
ている。適切な第一密度と第一サイズの形成は、非常に
重要であリ、堆積方法と堆積速度に高い依存性を示す。

【０２３２】図９（ａ）（ｂ）〜図１１（ａ）（ｂ）
は、アニール処理の溶融段階に続く微晶子の分布を示す
ものである。溶融段階にともなって晶子の平均サイズは
減少し、平均サイズよりも小さな大部分の晶子は消滅す
る。この例では、微晶子サイズの臨界値は、ほぼ平均値
と同じである。しかしながら、平均及び臨界サイズは、
同じである必要はない。第一の晶子密度及び第一の晶子
サイズが分かれば、溶融後の第二の晶子密度が算定され
る。

【０２３３】図１２は、照射レーザエネルギー密度の関
数として溶融前後の晶子密度間の関係を示すグラフであ
る。ここで、●は照射エネルギー密度が２６０ｍＪ／ｃ
ｍ²、○は照射エネルギー密度が２９０ｍＪ／ｃｍ²を
示す。

【０２３４】図１２に示すグラフから、溶融後の晶子密
度は、以前に存在した晶子サイズ及び密度の両方に依存
し、同様に照射レーザエネルギー密度にも依存すること
が分かる。最近の研究によって、約１×１０⁸ｃｍ^-2
の溶融後の結晶密度が理想的な範囲にあることが分かっ
ている。

【０２３５】図１２に示されるように、上述の目的を到
達するために選択可能な方法がある。低密度の大きな微
結晶子あるいは高密度の小さな晶子が適用される。高い
レーザエネルギー密度は、晶子が占める大きな割合を無
くし、アニール工程の溶融段階の後、結晶化部分を低減
させる。

【０２３６】ここで、ＰＥＣＶＤ法にシリコン材料を使
用すれば、より高い密度の晶子がより小さな晶子サイズ
に関連付けられる。例え溶融前の密度が高くても、より
多くの晶子が、その小サイズのためにＥＬＣ工程中に溶
融される。

【０２３７】上記の内容を考慮して、図１および図２に
示すフローチャートに戻って説明すれば、以下のように
なる。

【０２３８】ステップＳ３は、第二の微晶子サイズと第
二の微晶子密度をもつ微晶子を形成する工程を含んでい
る。第二の微晶子サイズ及び密度は、微晶子結晶サイズ
よりも小さな微晶子の消滅と、臨界サイズよりも大きな
溶融前の晶子サイズを有する微晶子の部分的溶融によっ
てもたらされる。

【０２３９】すなわち、ステップＳ３内のサブステップ
であるステップＳ１２は、また、第二の微結晶サイズと
第二の微結晶密度の積である第二の結晶化率を求める工
程を含んでいる。同様に、ステップＳ１２は、溶融後の
平均微晶子サイズである第二の微晶子サイズを含む。微
結晶サイズは、平均第二の微結晶サイズの近くにある第
二分布関数によって形成され、それによって、微晶子密
度は減少される。

【０２４０】このことは、図９（ａ）（ｂ）〜図１１
（ａ）（ｂ）における比較によって、アニール中の核形
成サイトの数及び分布が変化することが示されることが
分かる。臨界サイズが第一の平均サイズ未満でなけれ
ば、図９（ａ）（ｂ）〜図１１（ａ）（ｂ）の比較に示
されるように、溶融段階においては特に平均より小さな
微晶子の数が減少される。

【０２４１】また、図１および図２に示すフローチャー
トに戻って説明すれば以下のようになる。

【０２４２】本発明のいくつかの態様によれば、ステッ
プＳ２において、平均の第一の微結晶サイズ未満のサイ
ズをもつ微晶子の第一の割合が求められる。さらに、ス
テップＳ１２において、平均第二結晶サイズ未満のサイ
ズをもつ第二の微晶子の割合が求められる。一般的に、
第一の割合は、第二の割合よりも大きい。このようにし
て、小さな微晶子の消滅によって、第二微晶子密度は第
一微晶子サイズ分布関数に応答するようになる。

【０２４３】上述のように、また、図９（ａ）（ｂ）に
示すように、大部分の微晶子は、平均の第一の微晶子サ
イズよりも小さい。

【０２４４】図１および図２のフローチャートに戻って
説明すれば、ステップＳ２において、平均の第一の微晶
子サイズよりも大きいというよりもむしろ、平均の第一
の微晶子サイズよりも小さな多数の微晶子をもち、非対
称である第一微晶子サイズ分布関数を含むように処理さ
れている。

【０２４５】このようにして、ステップＳ２における微
晶子サイズの非対称堆積及びステップＳ１２においてよ
り小さな微晶子の溶融は核形成サイトの密度を規制する
ように働く。

【０２４６】以下に示す表１は、上記の微晶子サイズ、
密度、結晶割合、及びレーザエネルギー密度の上記変数
から、第一の多結晶粒子サイズ及び第一の粒子均一性を
算出する工程を説明するものである。第一の結晶化率
は、２０％に設定され、第一の平均微晶子サイズは、図
９（ａ）（ｂ）に示すように正規対数的に分布され、約
３００Åであり、第一の晶子密度は、５．５５×１０¹⁰
ｃｍ^-2である。

【０２４７】

【表１】

【０２４８】溶融期間（ｌ_m）は、溶融時間（ｔ_m）と
ｎｓあたり３Åの溶融速度の積である。微晶子間の溶融
後の分離距離は、ｘで表される。凝固時間（ｔ_mに等し
い）はｔ_s、ｌ_gｍａｘは最大横方向成長長さ、すなわ
ち凝固時間とｎｓあたり約３０Åの凝固速度の積を表
し、そして、ｇ_sは、溶融後分離距離ｘ及び最大横方向
成長長さ１_gｍａｘ間の最小値として定義される多結晶
フィルムの粒子サイズである。

【０２４９】最大多結晶粒子（２６９０Å）は３５０の
エネルギー密度で形成され、そのとき、第一密度は２０
％であり、平均第一の結晶サイズは３００Åであり、図
９（ａ）（ｂ）と同様に正規対数的に分布する。該デー
タは、より高いＥＬＡ密度のもとではより大きな多結晶
結晶サイズが形成されることを示唆する。上記の分析で
は、多結晶フィルムをガラス、水晶あるいはプラスチッ
ク等上に多結晶フィルムを形成する際に課せられる制限
を考慮していない。

【０２５０】図１および図２のフローチャートに戻って
説明すれば、ステップＳ３において、非晶質物質を溶融
し、微晶子を選択的に溶融するため、約３０８ｎｍある
いはそれ未満の波長をもつエキシマレーザ結晶化（ＥＬ
Ｃ）プロセスが使用される。具体的には、ステップＳ３
では、エネルギー密度を有するＥＬＣプロセスを含む。
第二結晶化率は、ＥＬＣエネルギー密度とステップＳ２
の第一結晶化率に関係している上記のように、第一及び
第二の結晶化率には顕著な関係がある。ステップＳ４に
おいて、第二の微結晶密度及び第二の微結晶サイズに反
応して、多結晶粒子が形成される。具体的には、ステッ
プＳ４において、非晶質物質凝固速度に応答する横方向
成長長さにおいて多結晶粒子が形成される。

【０２５１】さらに、ステップＳ４において、第二の微
晶子密度及び横方向成長速度に関係する多結晶粒子サイ
ズと均一性とが求められる。このようにして、粒子サイ
ズは、微晶子核形成サイト間の間隔によって決定される
最小サイズと横方向成長速度とによって決定される最大
サイズを有している。

【０２５２】以下に示す表２は、２．５％の第一の結晶
化率、２００Åの第一の晶子サイズ、及び１．５６２×
１０¹⁰ｃｍ^-2の第一の密度における本発明の一例を示す
ものである。

【０２５３】

【表２】

【０２５４】ＥＬＡ密度が３２０ｍＪ／ｃｍ²であると
き、最大多結晶の第一の粒子サイズ６０００Åは、６０
００Åの横方向成長速度に等しい。すなわち、理想的サ
イズと均一性が達成されている。より大きいエネルギー
密度では、微晶子間の間隔が増加し、微晶子核形成サイ
トにより形成される粒子間に小粒子を核形成する可能性
をもたらす。

【０２５５】多結晶粒子品質に関するもう一つの改良点
は、電子移動度に関するものである。本発明のいくつか
の態様においては、本発明の多結晶フィルムを使用した
ＴＦＴは、１５０ｃｍ²／Ｖｓを越える電子移動度を持
ち、２ボルト未満のしきい電圧が形成される。この電子
的性能を達成するためには、多結晶粒子サイズは約０．
５から１μｍに設定され、粒子サイズ間の均一性は１０
％よりも良くなる（少なく）なるよう設定される。

【０２５６】図１３及び図１４は、結晶化率、エネルギ
ー密度、及び電子移動度あるいはしきい電圧間の関係を
示すものである。本発明の多結晶フィルムを使用するＴ
ＦＴ装置の性能は、微結晶シリコン前駆物質を結晶化率
の様々な程度において適用することで、電子移動度増加
としきい電圧減少に関して、顕著な違いを見せる。性能
向上は、低レベルのレーザエネルギー密度において、よ
り顕著に見られる。これらの結果は、低レベルのレーザ
エネルギー密度において、等価の微晶子前駆物質性能が
達成されることを示す。

【０２５７】表１及び表２から分かるように、特に、微
晶子間距離は晶子サイズよりも大きな程度のサイズを持
つ。したがって、溶融段階に続く、微晶子のサイズ及び
サイズ分布は、溶融後密度ほど重要ではない。しかしな
がら、溶融前の晶子サイズ及びサイズ分布は、最終的な
多結晶粒子サイズの決定において重要である。

【０２５８】図１および図２に示すフローチャートに戻
って説明すると、ステップＳ２において、第一の微晶子
サイズと第一の微晶子密度とから第一の微晶子結晶化率
が導かれる。第一の結晶化率は約０．０１から８０％の
範囲にある。より有効な範囲は、約０．０１から２５％
及び０．０１から１５％に設定される。さらに、理想的
な範囲は、約０．０１から５％である。

【０２５９】上記の結晶化率が０．０１から５％の範囲
は、十分に大きな結晶サイズをもたらし、第一及び第二
の結晶化率、密度及びサイズの違いを減少させる。この
ことが、溶融前後間の工程における不確実性を減少させ
る。さらに重要なことは、ＥＬＡエネルギー密度が減少
され、工程を簡便にし、スピード化を達成し、さらに制
限された数の微晶子のみ溶融されるので、ガラスに対す
るストレスが制限される。

【０２６０】図１５は、ＰＥＣＶＤ及びＬＰＣＶＤ法に
より生成されたシリコンフィルムにおける微晶子サイズ
及び微晶子密度間の関係を示すグラフである。ここで、
横軸は、アニール処理前の微結晶シリコン（μｃ−Ｓ
ｉ）フィルムにおける微晶子のサイズを示し、縦軸は、
アニール処理前の微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）フィル
ムにおける微晶子の密度を示す。

【０２６１】既に存在している微晶子の密度は、晶子サ
イズに関して、非単調な行動を行なう。この行動は、フ
ィルム堆積中のガス相からの原子流入速度とこれらの原
子の表面拡散率間の競合によるものである。流入速度が
表面拡散率に対して共通点を持つ場合には、小サイズの
多くの晶子が形成される。この場合の堆積速度は２〜１
０Å／ｓの範囲にある。

【０２６２】表面拡散率が流入速度よりも大きくなる場
合には、低密度の大きいサイズの晶子が形成される。こ
の場合の堆積速度は２Å／ｓ未満である。いずれにせ
よ、堆積パラメータは、流入速度と表面拡散率に影響す
ることで、結晶粒子のサイズ及び密度を規制するために
使用される。

【０２６３】図１および図２のフローチャートに戻って
説明すれば、本発明のいくつかの態様においては、ステ
ップＳ３において、約１０００Å未満のサイズを持つ微
晶子が形成される。特に、約１５０から３００Åの範囲
は、大部分のアニール工程の溶融段階において残存可能
な臨界サイズを越える範囲となっている。好適には、ス
テップＳ１２で処理される微結晶フィルムは、晶子間で
約１μｍの平均分離を持ち、１ｃｍ²あたり約１×１０
⁸個の微晶子より多いか、あるいは同等である第二の微
晶子密度を含んでいる。

【０２６４】低非晶質シリコン堆積速度に関連する明ら
かな問題点は、スループットの減少とプロセスタイムの
増加である。その解決策は、微結晶フィルムの、あるい
は微結晶フィルムと非晶質フィルムの二重層の堆積であ
る。例えば、層の一つが微結晶相（低堆積速度）で堆積
され、もう一方の層が標準的条件で堆積される場合があ
る。二重層フィルムの合計厚さは、通常、約５０ｎｍで
ある。トランジスタ性能の特性を改善するためには、考
慮を行なった粒子サイズ拡張を達成するために必要な微
結晶層の合計厚さの削減が望まれる。

【０２６５】図１６は、二重層の堆積の結果を示す図で
ある。図に示すように、理想的なエネルギー密度レベル
においては、微結晶フィルムには少なくとも３７．５ｎ
ｍ（合計厚さの７５％）の厚さが必要とされた。厚さが
そのレベルを下回る場合は、その特性を完全に失うこと
になる。

【０２６６】図１および図２のフローチャートに戻って
説明すると、ステップＳ２において、第一微結晶フィル
ムを覆う第二非晶質物質フィルムが堆積される。

【０２６７】ステップＳ３では、第二フィルムを溶融す
る工程と、少なくとも部分的に第一フィルムを溶融する
工程を含み、それによって第一フィルムの種結晶の密度
とサイズを制御することで、第二フィルムの結晶粒子の
形成を規制するようになっている。

【０２６８】より具体的には、ステップＳ２は、第一フ
ィルムの第一の微晶子密度を形成する工程を含み、第二
フィルムにおいて、第一の微晶子密度未満の第三の微晶
子密度を形成する工程を含んでいる。

【０２６９】ステップＳ３は、第一フィルムの多数の微
晶子を溶融し、第二の微晶子密度を形成する工程を含む
とともに、選択的に第二フィルムの多くの晶子を溶融
し、第二の微晶子密度未満の第四の微晶子密度を形成す
る工程を含んでいる。

【０２７０】さらに、ステップＳ４は、主として第一フ
ィルムの核形成サイトに応答して、第一及び第二フィル
ム中の多結晶粒子を形成する工程を含んでいる。

【０２７１】このようにして、第一フィルムの微晶子種
結晶の数制御が、第一及び第二フィルム双方の核形成サ
イトとして使用される。

【０２７２】上記のステップＳ２は、第一及び第二フィ
ルムを、それぞれ、第一フィルムの厚さを少なくとも約
１００Åに、また、第二フィルムの厚さを約９００Å未
満に制御する工程を含んでいる。一般に、第二フィルム
厚さは３００Å未満である。高いスイッチングスピード
を期待する場合には、第一フィルムおよび第二フィルム
の合計厚さが４００Å未満に設定されたトランジスタ接
続領域にするのが好ましい。

【０２７３】本発明のいくつかの態様においては、ステ
ップＳ２において、所定の第一結晶方位をもつ微晶子が
埋設された微結晶フィルムを形成するようになってい
る。

【０２７４】さらに、ステップＳ４は、ステップＳ２で
形成された微晶子の第一結晶方位を持つように多結晶フ
ィルムを形成するステップを含む。このようにして、共
通の結晶方位の使用が、粒子境界間で、ランダムな結晶
方位よりも大きな電荷移動をもたらす。典型的には、埋
設された微晶子の第一結晶方位は、（１１０）と（１１
１）からなるグループから選ばれる。

【０２７５】本発明のいくつかの態様においては、ステ
ップＳ３は、ステップＳ２で形成された微結晶フィルム
を加熱し、選択的に第一結晶方位を持たない微晶子を消
滅させる工程を含んでいる。

【０２７６】さらに、ステップＳ４は、残存した微晶子
の第一結晶方位を持つ多結晶フィルムを形成する工程を
含んでいる。

【０２７７】本実施の形態では、半導体基板の製造方法
について、ワンショットレーザアニール工程を背景にし
て説明した。一般的に、市販のレーザ装置は、３０ｎｓ
あるいは２２０ｎｓのショット持続時間を有している。
本発明の工程は、必ずしもこれらの値に制限されるもの
ではない。本発明の工程は、約１ｎｓから１０００ｎｓ
のレーザショットパルス幅で行なうことができる。ま
た、溶融時間は必ずしもレーザショット持続時間に関連
するものではない。なぜなら、レーザショット終了後の
期間もアニールされた物質は溶融状態を保つからであ
る。

【０２７８】一般的に、物質は一連のレーザショットを
通じて結晶化される。第一のショットは、特に全ての非
晶質物質が溶融され、冷却及び凝固時に全ての物質が結
晶化されることにおいて、より重要である。後続のレー
ザショットは、多結晶フィルムの欠点を改善するもので
ある。概して、エネルギー密度を制御して小さな結晶粒
子のみ、あるいは大きい結晶粒子の欠点のみが消滅され
る。

【０２７９】したがって、本願発明の方法は、図２に示
すステップＳ１１〜１３、及び図１に示すステップＳ４
を通じる複数回のサイクルを含んでいる。

【０２８０】第一のサイクルは、ステップＳ１２におい
て全ての非晶質物質を十分に溶融する工程と、ステップ
Ｓ４において全ての結晶粒子を十分に形成するステップ
を含んでいる。後続サイクルのステップＳ１２では、小
さな結晶粒子と結晶粒子中の欠陥を溶融し、次のサイク
ルであるステップＳ４において、より均一化された結晶
粒子を形成させる。

【０２８１】一般的にレーザアニール工程が好適に用い
られる、なぜなら高いエネルギー密度が微結晶中の局部
温度を十分上昇させ、しかも、短い持続時間により下層
の透明基板へのストレスを極小にするためである。

【０２８２】しかしながら、本願発明の方法は、他のア
ニール方法でも実現される。例えば、適切な予備加熱と
傾斜温度上昇を用いれば、ラピッドサーマルアニール
（ＲＴＡ）工程を用いることもできる。このとき、ステ
ップＳ３では、一般に１秒から６００秒の持続時間で、
約８００℃未満の温度を使用するＲＴＡ工程が行われ
る。通常は、上記の持続時間は２分未満に設定されてい
る。

【０２８３】上記では、主として微晶子サイズ及び密度
に関して、微結晶フィルムの性質を説明した。しかしな
がら、これに限定されるものではなく、堆積状態の微結
晶フィルムについて、選択できる他の方法によって説明
できる。例えば、本発明のいくつかの態様において、約
１．８ｅＶあるいはそれ以上の光学的ギャップを有する
微結晶フィルムを形成する工程を含んでいてもよい。

【０２８４】好適な光学的ギャップは、約１．８から
２．２ｅＶの範囲である。選択的には、ステップＳ２に
おいて、約４７０ｃｍ^-1を越える波数に横方向−光学的
フォノンラマンピーク（ＴＯ−ピーク）の中心を持つと
ともに、７０ｃｍ^-1未満の半値全幅（ＦＷＨＭ）を持つ
微結晶フィルムを形成する工程を含んでいてもよい。好
適な数値は、約４７０から５１０ｃｍ^-1の波数で約１５
から７０ｃｍ^-1のＦＷＨＫＭである。

【０２８５】ここで、本発明の半導体基板の製造方法を
適用して、液晶表示装置（ＬＣＤ）を製造する方法につ
いて、図１７〜図２３を参照しながら以下に説明する。

【０２８６】図１７のＬＣＤ１１０は、透明基板１１２
と、該透明基板１１２を覆う多結晶半導体フィルム（図
２０参照）を備えている。一般的に、透明基板１１２は
水晶、ガラス及びプラスチックからなるグループより選
ばれる。多結晶半導体フィルムは、第一の結晶化率をも
つ微結晶フィルム（以下、第一フィルムと称する）１１
４の形成をもたらす堆積条件において、透明基板１１２
上に非晶質物質を堆積することによって形成される。

【０２８７】上記第一フィルム１１４は、微晶子（ある
いは小さい種結晶）１１６が埋設された非晶質１１５を
含んでいる。第一の結晶化率は、上述のように第一の微
晶子密度及び微晶子サイズから定義される。

【０２８８】上記の複数の微晶子１１６は、図１７に示
すように、非晶質物質１１５に浮遊した球体として表わ
されるか、または、透明基板１１２に隣接するか、ある
いは透明基板１１２から第一フィルム１１４を分離する
バリア層１１１に直接隣接する第一フィルム１１４中に
位置している。

【０２８９】バリア層１１１に隣接する第一フィルム１
１４中に位置する微晶子１１６は、スパイク状の形状を
持ち、第一フィルム１１４中に浮遊する球状で表される
微晶子１１６とは異なっている。本発明のいくつかの態
様においては、バリア層１１１に隣接する第一フィルム
１１４中の微晶子１１６、すなわちスパイク状に表され
る微晶子１１６のみが第一フィルム１１４に存在する。

【０２９０】上記第一フィルム１１４は、厚さ１１７を
有する。また、一般的に、バリア層１１１は、第一フィ
ルム１１４から透明基板１１２を分離するようになって
いる。ＬＣＤ１１０を作製する工程においては、ＴＦＴ
装置（図示せず）は、第一フィルム１１４から形成され
る。堆積条件は、比較的大きなサイズを持つ均一な結晶
粒子の形成を促進するように制御される。

【０２９１】本発明のいくつかの態様においては、第一
フィルム１１４は、ＳｉＨ₄とＨ₂の混合ガスを使用す
るＰＥＣＶＤ処理によって、約３２０℃の温度におい
て、約０．１６７８３Ｗ／ｃｍ²のパワーレベルを用
い、約１．２Ｔｏｒｒの合計圧力、及びＳｉＨ₄対Ｈ₂
の流量比、約１００：１を使用し堆積される。あるい
は、上記第一フィルム１１４は、低圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶ
Ｄ）、超高真空ＣＶＤ、及びホットワイアＣＶＤからな
るグループから選ばれるプロセスを通じて堆積される。

【０２９２】本発明のいくつかの態様においては、第一
フィルム１１４は、ジシラン（Ｓｉ ₂Ｈ₆）、構造式Ｓ
ｉ_NＨ_2N+2であらわされる高級シラン、ここでは、Ｎは
２より大きい、及びシラン／フッカシラン化学物質の組
み合わせであり、構造式、Ｓｉ_NＨ_2N+2／Ｓｉ
_MＦ_2N+2、ここでは、ＮとＭは１以上あるいは１に等し
い、であらわされる組み合わせからなるグループから選
ばれる化学物質を通じて、堆積される。

【０２９３】本発明の特徴点として、第一フィルム１１
４は、超高真空環境で堆積され、それにより汚染物質を
減少させ、微晶子１１６の形成を促進させる。汚染物質
が存在する場合には、シリコン類と不純物の間で基板表
面への吸着に対する競合が起こる。その結果、吸着され
たシリコン類の表面移動度が減少し、ガス状不純物のな
い環境と比べて、結晶クラスタを形成する可能性が少し
残る。

【０２９４】さらに、透明基板１１２は第一フィルム１
１４が堆積される前にクリーニングされ、それによっ
て、第一フィルム１１４中の微晶子１１６の形成が促進
される。クリーニングは、半導体基板の形成装置（例え
ば、蒸着装置）内においては、Ａｒ、Ｏ₂、Ｎ₂あるい
はＨ₂を使用するプラズマクリーニングが用いられ、上
記装置外においては、薬品による湿式クリーニングまた
は機械的手段（例えば、ビーズブラスト）が用いられ
る。

【０２９５】使用される堆積方法にかかわらず、本発明
は、一秒あたり２Å未満の堆積速度を含む堆積条件で有
効に行なわれる。その時、０．０１から８０％の範囲の
好適な結晶化率が得られる。本発明のいくつかの態様に
おいては、好適な結晶化率の範囲は０．０１から２５
％、さらに好ましくは、０．０１から５％までの範囲で
ある。

【０２９６】非晶質物質がＰＥＣＶＤ法によって堆積さ
れる際には、堆積速度は１０Å／ｓ未満で、堆積温度は
約３８０℃に設定される。非晶質物質がＬＰＣＶＤ法に
よって堆積される際には、堆積速度は２０Å／ｓ未満
で、堆積温度は約５６０℃に設定される。

【０２９７】図１８は、図２０に示す多結晶ＴＦＴフィ
ルムを形成するために、第一フィルム１１４をアニール
する工程を示す説明図である。

【０２９８】第一フィルム１１４の表面に垂直に示され
る１１８で示される矢印は、図示しないエキシマレーザ
からの光線を表す。レーザの開口サイズの制限により、
アニール期間中に第一フィルム１１４の表面を横断して
レーザビーム１１８を移動させることが一般的に行われ
ている。

【０２９９】レーザビーム１１８の移動方向は、第一フ
ィルム１１４に平行に示される矢印１２０によって表さ
れる。第一フィルム１１４の非晶質物質１１５は、レー
ザビーム１１８による溶融状態の領域（溶融領域）１２
２が含まれている。一般的には、溶融領域１２２中の多
くの微晶子１１６がアニール期間中に選択的に溶融され
る。これにより、より小さい微晶子１１６は消滅され、
いくらかの微晶子１１６は、部分的に溶融されて未溶融
状態で残存するが、より小さい微晶子１２４は溶融領域
１２２中に埋設される。

【０３００】上述のように、結晶サイズ未満の微晶子
は、一般的に溶融されるが、微晶子の溶融は、またフィ
ルムの位置（熱源からの距離）に関連する。

【０３０１】残存する微晶子１２４は、溶融領域１２２
に結晶粒子を形成させる種結晶となる。すなわち、未溶
融の微晶子１２４は、核形成サイトとして機能し、多結
晶フィルムを結晶化させるのに使用される。

【０３０２】本発明の特徴として、第一フィルム１１４
は、アニールされて選択的に微晶子１２４を溶融し、第
二の溶融後の結晶化率と第二の微晶子密度を形成する。
該堆積工程とアニール工程は、第二の微晶子密度と結晶
化率の形成を規制する。

【０３０３】具体的には、第一フィルム１１４は、図１
８に示すように、透明基板１１２に隣接しそれを覆う第
一領域１２５を有する。アニール工程は選択的に第一フ
ィルム１１４を溶融し、その結果、第二の微晶子密度、
すなわち溶融後の微晶子密度は、透明基板１１２に隣接
する第一領域１２５に主として存在する微晶子１２４に
よって決定される。

【０３０４】図１９は、図１８のＬＣＤ１１０におい
て、図１７で始まったアニール工程の状態を示す説明図
である。第一フィルム１１４は、冷却されて種結晶（図
示せず）の周りに結晶粒子１２８が形成され、フィルム
領域１３０では、結晶化して微晶子１２４の周りに粒子
を形成する。このため、、結晶粒子１２８は、多結晶粒
子となり、そのサイズは未溶融の微晶子１２４の密度に
よって決定される。

【０３０５】図２０は、アニール後のＬＣＤ１１０を示
す。ＴＦＴポリクリスタル半導体フィルム（以下、多結
晶フィルムと称する）１３１は、透明基板１１２に積層
された状態となっている。

【０３０６】上記多結晶フィルム１３１は、結晶粒子１
２８及びフィルム領域１３０を含む大結晶粒子からなっ
ている。また、多結晶フィルム１３１は、１５０ｃｍ²
／Ｖｓを越える電子移動度、０．５μｍより大きい粒子
サイズ、及び１０％未満の粒子サイズ均一性を有する。
このような多結晶フィルム１３１を使用して完成したＴ
ＦＴトランジスタは、２ボルト未満のしきい電圧を有す
る。

【０３０７】また、上記多結晶フィルム１３１は、非晶
質物質１１５（図１７参照）中に埋設された種結晶とな
る微晶子１１６を含むことによって、大きな結晶サイズ
を持つ均一化されたサイズの結晶粒子１２８およびフィ
ルム領域１３０が形成される。また、多結晶フィルム１
３１の品質は電子移動度に関して表される。上記に示す
ように、多結晶フィルム１３１の電子移動度は第二微晶
子密度により決定される。

【０３０８】図２１は、図１７のＬＣＤ１１０を示し、
第一フィルム１１４を覆う第二の非晶質物質フィルム
（以下、第二フィルムと称する）１３２が備えられてい
る。上記第一フィルム１１４は厚さ１３４を有し、第二
フィルム１３２は厚さ１３６を有している。

【０３０９】本発明のいくつかの態様においては、第二
フィルム１３２は完全な非晶質材料からなっていてもよ
い。また、他の態様においては、第二フィルム１３２
は、微晶子（図示せず）が埋設された微結晶フィルムで
あってもよい。第二フィルム１３２が完全な非晶質材料
である場合には、複雑な工程がより少なくなるので、フ
ィルムの堆積工程は第二フィルム１３２に完全な非晶質
材料を使用することによりスピードアップを図ることが
できる。すなわち、完全な非晶質材料からなる第二フィ
ルム１３２の堆積はより速く行なわれる。

【０３１０】上記アニール工程は、結晶領域を第一フィ
ルム１１４から第二フィルム１３２へ伸張させる工程を
含んでおり、これによって、第一フィルム１１４使用の
長所が利用される。

【０３１１】第二フィルム１３２の厚さ１３６は、一般
的に第一フィルム１１４の厚さ１３４および第二フィル
ムの厚さ１３６の合計の約２５％未満に設定される。具
体的には、第一フィルム１１４の厚さ１３４が約１００
Åであれば、第二フィルム１３２の厚さ１３６は約９０
０Åあるいはそれ以下である。好適には、第二フィルム
１３２の厚さ１３６は約３００Åに設定される。

【０３１２】上記アニール工程は、第二フィルム１３２
を溶融させる工程と、少なくとも部分的に第一フィルム
１１４を溶融させる工程を含んでいる。第一フィルム１
１４の微晶子のサイズ及び密度を制御することにより、
第二フィルム１３２の結晶粒子の形成を規制することが
できる。現在、堆積工程をより速くするため、第一フィ
ルム１１４の厚さ１３４と相対的に第二フィルム１３２
の厚さ１３６を増加させる研究が進められている。

【０３１３】図２２は、特に第二フィルム１３２が微結
晶フィルムで構成された図２１のＬＣＤ１１０を示して
いる。ここで、微晶子１１６の第一密度は、微結晶フィ
ルムからなる第一フィルム１１４中の密度であり、微晶
子１１６の第三密度は第二フィルム１３２中の密度であ
る。この第三密度は、第一密度未満の大きさとなってい
る。

【０３１４】図２３は、図２２のＬＣＤ１１０を示し、
ここではアニール工程の溶融段階に続く状態が示され
る。

【０３１５】上記アニール工程は、第一フィルム１１４
の選択された数の微晶子１２４を溶融し微晶子の第二密
度を形成する工程と、第二フィルム１３２の選択された
数の微晶子１２４を溶融し微晶子の第二密度未満の第四
密度を形成する工程を含んでいる。

【０３１６】上記第二フィルム１３２の微晶子密度は、
第二フィルム１３２がエネルギー源により近い位置にあ
ることと、初期により小さい溶融前密度を持つことによ
り、より小さくなる。多結晶粒子は、主として第一フィ
ルム１１４中の核形成サイトに反応して、第一フィルム
１１４及び第二フィルム１３２中に形成される。すなわ
ち、第一フィルム１１４中の制御された数の微晶子種結
晶が、第一フィルム１１４及び第二フィルム１３２の両
方に対して核形成サイトとして使用される。

【０３１７】図１７から図２０に戻って説明すると、第
一フィルム１１４中の微晶子含有率を計測するのには多
くの方法がある。

【０３１８】本発明のいくつかの態様においては、第一
フィルム１１４中の微晶子１１６は、上述のように、約
０．０１から８０％の範囲の結晶化率を有し、これによ
って、結晶粒子の分布及びサイズは、第一フィルム１１
４中の種結晶１１６の数に反応して規制される。本発明
のいくつかの態様においては、約０．０１から２５％の
範囲の結晶化率、あるいは、約０．０１から５％の範囲
の結晶化率に設定されている。

【０３１９】さらに、上記の結晶化率に関して、微晶子
１１６のサイズは、約１０００Å、あるいはそれ以下の
範囲にある。上記の結晶化率と微晶子サイズに関して、
効果的な溶融後の第二密度は、１ｃｍ²あたり約１×１
０⁸、あるいは約１μｍの溶融後の平均微晶子間距離よ
りも大きい。

【０３２０】本発明のいくつかの態様において、制御さ
れた堆積条件により形成された第一フィルム１１４は、
１．８ｅＶあるいはそれ以上の光学的ギャップを有す
る。該光学的ギャップ計測は、微結晶フィルム１１４の
微晶子含有率を計測するもう一つの方法となる。好適に
は、光学的ギャップは、１．８ｅＶから２．２ｅＶの範
囲に設定される。

【０３２１】本発明のいくつかの態様において、第一フ
ィルム１１４は、約４７０ｃｍ^-1を越える波数に横方向
−光学的フォノンラマンピーク（ＴＯ−ピーク）の中心
を持ち、７０ｃｍ^-1未満の半値全幅（ＦＷＨＭ）を有す
るように形成される。ＴＯ−ピークおよびＦＷＨＭは、
微晶子含有率を計測する選択的な方法である。好適に
は、第一フィルム１１４は、約４７０から５１０ｃｍ^-1
の範囲の波数にＴＯ−ピークの中心を持ち約１５から７
０ｃｍ^-1の範囲にＦＷＨＫＭ値を持つように形成され
る。

【０３２２】本発明は、透明基板上に非晶質フィルムを
形成する際の不確実性に対応するため、また、特にエキ
シマレーザを使用する際のアニール工程における均一性
の欠如に対応するために、開発されたものである。エキ
シマレーザはシリコンフィルムの加熱に対しより多くの
選択を可能にするため、アニール工程においてより多く
のオプションを与える。

【０３２３】しかしながら、エキシマレーザは、エネル
ギーが高いこと、持続時間が短いこと、照射領域が小さ
いことにより、アニール工程において非均一性をもたら
す。そこで、アニール工程を規制するための微晶子１１
６の使用により、第一フィルム１１４の化学組成、第一
フィルム１１４の厚さ、及び加熱及びアニール工程にお
ける非一貫性に対する依存性を減少させることができ
る。

【０３２４】本発明のひとつの態様では、非晶質物質１
１５及び微晶子１１６としてシリコンを用いてもよい。

【０３２５】また、本発明の他の態様では、非晶質物質
１１５及び微晶子１１６として、シリコンゲルマニウム
化合物を用いてもよい。

【０３２６】本発明のひとつの態様では、第一フィルム
１１４に埋設された微晶子１１６は、所定の第一結晶方
位を有する。図２０を参照すれば、多結晶フィルム１３
１は、図１７の微晶子１１６の第一結晶方位を持つ。多
結晶フィルム１３１全体での共通の結晶方位の使用によ
って、電子の流れに対する粒子境界抵抗を極小にするこ
とができる。好適には、埋設された微晶子１１６の第一
結晶方位は（１１０）あるいは（１１１）で表される。

【０３２７】上記のプロセスでは、微晶子１１６が第一
フィルム１１４に埋設される前に微晶子１１６の結晶方
位は決定される。好適な結晶方位、すなわち組織は、フ
ィルム堆積条件の適切な選択によって、開発される。堆
積された微晶子の該好適な組織は、アニール工程後に形
成される結晶粒子に転移される。

【０３２８】本発明の他の態様においては、微晶子１１
６は、それらがアニール前に第一フィルム１１４に埋設
される際に、ランダムな結晶方位を有する。第一フィル
ム１１４は、選択的に加熱されて、所定の第一の結晶方
位を持たない微晶子１１６が消滅される。第一フィルム
１１４は、アニールされ、残存微晶子１１６の第一の結
晶方位を十分持つようになる。

【０３２９】図２０に示すように、多結晶フィルム１３
１の全体での共通の結晶方位は粒子境界を減少させる。
すなわち、アニール工程での加熱は、第一の結晶方位を
もつ微晶子１１６を除いて、全ての微晶子１１６を溶融
させるように選択される。第一結晶方位をもつ微晶子１
１６は、他の結晶方位を有する微晶子１１６よりも高い
温度で溶融するため、アニール工程から残存する。好適
には、埋設された微晶子１１６の第一結晶方位は（１１
０）あるいは（１１１）で示される。

【０３３０】図１８に戻って説明すれば、本発明のひと
つの態様においては、非晶質物質１１５を溶融させ微晶
子１１６を選択的に溶融させるため、微結晶フィルム１
１４は、約３０８ｎｍあるいはそれ以下の波長を有する
光１１８を使用するエキシマレーザによって、アニール
される。

【０３３１】本発明の他の態様においては、第一フィル
ム１１４は、図示しないラピッドサーマルアニール（Ｒ
ＴＡ）結晶化工程を用いて、約８００℃以下の温度で一
般に１から１００秒の範囲の持続時間をもって、アニー
ルされる。

【０３３２】再び図１７に戻れば、本発明のひとつの態
様によれば、微結晶フィルム１１４は約１０００Å未満
の厚さ１１７を有する。

【０３３３】再び図２０に戻れば、この厚さの多結晶フ
ィルム１３１は、薄膜トランジスタの製作に好適であ
る。多結晶フィルム１３１は、この微小厚さをもつ薄膜
トランジスタの製作に非常に適切である。同様に、微晶
子１１６のサイズあるいは直径は、好適には、１０００
Åあるいはそれ以下に設定される。

【０３３４】低温ｐ−ＳｉＴＦＴの性能改善のために
は、堆積及びレーザアニール工程の同時的な最適化が重
要である。ｐ−Ｓｉ材料の微小構造特性の改善及び最適
レーザエネルギー密度範囲の減少のためには、低率ＰＥ
ＣＶＤ−Ｓｉ前駆物質（以下、低率前駆物質と称する）
が最適である。両方の要素は、高体積の製造におけるＥ
ＬＡプロセスの適用に重要な関係がある。

【０３３５】上記の低率前駆物質の利点は、レーザアニ
ール中の結晶成長過程を改善する高度の微結晶性による
ものである。この観点から、μｃ−Ｓｉ前駆物質を堆積
するために、その他の堆積方法も利用される。

【０３３６】こうして、ＥＬＡプロセス後のｐ−Ｓｉ材
料の特性は、堆積状態のフィルム中に既に存在する結晶
のサイズ及び密度のより良い制御を考慮した堆積技術と
薬品の使用によって、さらに改良される。

【０３３７】本発明は、新世代の高性能ＴＦＴに対して
新しい可能性を提供するものである。本発明によって作
成された多結晶フィルムは、大型の均一な形状をもつ結
晶粒子により、高い電子移動度と低いしきい電圧を有す
る。非常に低い堆積率でのシリコンフィルムの堆積によ
って、微晶子の最適な形成が行なわれる。

【０３３８】本発明は、結晶粒子サイズを制御する、溶
融前結晶化率、溶融後結晶化率及びアニールエネルギー
密度間の関係に基づいている。この微結晶フィルムは、
より大きな結晶粒子（１μｍを越える）及び比較的均一
なサイズ（１０％未満の均一性）をもつ多結晶フィルム
を供給する。大型の均一な粒子により、トランジスタは
優れたスイッチング特性、高い電子移動度、フィルム全
体での動作一貫性を備える。

【０３３９】このように、多結晶フィルムから作製さ
れ、改善されたスイッチング特性を有するトランジスタ
によって、トランジスタ基板の周辺に既設される駆動回
路を、直接基板上に配置することができる。このように
して、ＬＣＤのサイズ及び複雑化を軽減することができ
る。

【０３４０】本発明のその他の実施態様は当業者であれ
ばなしえるものである。

【０３４１】本願発明は、透明基板上に、液晶ディスプ
レイに好適な多結晶シリコンの薄膜トランジスタ半導体
フィルムを作成する工程を持つ。非常に低い速度でのシ
リコンフィルムの堆積によって、理想的な微晶子形成の
条件が得られる。非晶質シリコンがアニールされる際、
結晶粒子は、種結晶から始まって、結果として得られる
多結晶シリコン中に形成される。該種結晶は、アニール
工程の規制を助長し、精細な堆積及び加熱方法に対する
プロセス依存性を軽減する。この微結晶フィルムは、よ
り大きい結晶粒子を持つ多結晶フィルムと比較的均一サ
イズの結晶粒子をもたらす。本発明は、溶融前結晶化率
及び晶子密度、溶融後結晶化率及び晶子密度、及びアニ
ール中のＥＬＡ密度間の定量化可能な関係に基づくもの
である。また、種結晶を分散した状態で有する十分に非
晶質なシリコンをアニールすることによって、透明基板
上に形成されたＴＦＴ多結晶フィルム層を持つＬＣＤが
供給される。

【０３４２】したがって、本願の第１の発明は、高電子
移動度と低しきい電圧を有する多結晶フィルムを有する
半導体基板を製造する方法であって、所定の第一微晶子
密度と所定の第一微晶子サイズをもつ微晶子が埋設され
た非晶質物質を堆積して、微結晶フィルムを形成する第
一工程と、第一工程において堆積された微晶子フィルム
をアニールする第二工程と、第一工程で形成された微晶
子第一密度と微晶子第一サイズに反応し、第二工程で行
なわれたアニールに反応して、第一多結晶粒子サイズと
第一多結晶粒子サイズ均一性を有する多結晶フィルムを
形成し、それによって、アニールから残存し埋設された
微晶子種結晶は、該多結晶フィルムで核形成サイトを形
成する第三の工程を含んでいる構成である。

【０３４３】また、本願の第２の発明は、上記第１の発
明において、上記第二工程は、以下の工程を含んでい
る。すなわち第一の工程で堆積された該微結晶フィルム
を臨界温度まで加熱し、それによって、該微結晶フィル
ムが溶融を始める第四工程と、第四工程での臨界温度へ
の到達と第一工程で堆積された微結晶フィルムの第一微
晶子サイズに反応して、該非晶質物質を溶解させ、選択
的に微晶子を溶解させて、溶融非晶質物質中に未溶融の
微晶子を埋設、残存させる第五工程と、第五工程で溶融
された物質を臨界温度まで冷却する第六工程を含んでい
る。

【０３４４】上記第三工程は、第五工程で溶融された該
非晶質物質を、未溶融の微晶子を核形成サイトとして結
晶化する工程を含み、それによって該多結晶フィルムの
粒子サイズは未溶融微晶子のサイズ及び密度に反応する
ようになる。

【０３４５】また、本願の第３の発明は、上記第１の発
明において、第一工程が、該第一微結晶フィルムを覆っ
て、第二非晶質物質フィルムを堆積する工程を含み、第
二工程は、第二フィルムを溶融させるとともに、少なく
とも部分的に第一フィルムを溶融させる工程を含み、そ
れによって、第一フィルムの種結晶の密度とサイズを制
御することによって、第二フィルム中の結晶粒子の形成
を規制する構成である。

【０３４６】また、本願の第４の発明は、上記第３の発
明において、第一工程は第一フィルムの微晶子の第一密
度を形成するとともに、第一密度未満の、第二フィルム
の微晶子の第三密度を形成する工程を含み、第二工程は
第一フィルムの多数の微晶子を溶融させ微晶子の第二密
度を形成するとともに、選択的に第二フィルムの多数の
微晶子を溶融させ、該第二密度未満の、微晶子の第四密
度を形成する工程を含み、また第三工程は主として第一
フィルムの核形成サイトに反応して、第一及び第二フィ
ルム中の多結晶粒子を形成する工程を含み、それによっ
て、第一フィルム中の微晶子種結晶の数を制御して、第
一及び第二フィルムの双方に対する核形成サイトとして
使用する構成である。

【０３４７】また、本願の第５の発明は、上記第４の発
明において、第一工程の第一フィルムのフィルム厚さは
少なくとも約１００Åであり、第二フィルムのフィルム
厚さは約９００Å未満となる構成である。

【０３４８】また、本願の第６の発明は、第２の発明に
おいて、第五工程が、選択的に微晶子を溶融し、未溶融
の非晶質物質中に微晶子の第二密度を残存させる工程を
含み、それによって、数制御された種結晶を核形成サイ
トとして形成する構成である。

【０３４９】また、本願の第７の発明は、第６の発明に
おいて、第一の表面を備え、第一工程が、上記第一の表
面を覆って該微結晶フィルムを堆積する工程を含み、該
微結晶フィルムは第一の表面に隣接しそれを覆う第一の
領域を有し、第五工程が選択的に該微結晶フィルムを溶
融し、主として該第一の表面に隣接する第一の領域に微
晶子の該第二密度を存在させる工程を含む構成である。

【０３５０】また、本願の第８の発明は、第１の発明に
おいて、第一工程が、第一微晶子サイズと第一微晶子密
度の積である第一微晶子結晶化率を形成する工程を含
み、該第一結晶化率は約０．０１から８０％の範囲に設
定され、それによって、該結晶化率は結晶粒子のサイズ
及び分布を規制するために使用される構成である。

【０３５１】また、本願の第８の発明は、第１の発明に
おいて、第二工程が、約１０００Å未満のサイズを持つ
微晶子を形成する工程を含む構成である。

【０３５２】また、本願の第１０の発明は、第１の発明
において、第一工程で堆積された該非晶質物質及び微晶
子はシリコンである。

【０３５３】また、本願の第１１の発明は、第１の発明
において、第一工程で堆積された該非晶質物質及び微晶
子はシリコンゲルマニウム化合物である。

【０３５４】また、本願の第１２の発明は、第２の発明
において、第一工程が、第一微晶子サイズである平均サ
イズを有するとともに該平均サイズの周辺にサイズ分布
関数を有する微晶子を形成する工程を含む構成である。

【０３５５】また本願の第１３の発明は、第１２の発明
において、第五工程が、第二微晶子サイズと第二微晶子
密度を有する微晶子を形成する工程を含み、該第二微晶
子サイズ及び密度は微晶子臨界サイズよりも小さい微晶
子の消滅と臨界サイズより大きい溶融前サイズを有する
微晶子の部分的溶融によって形成され、第六工程が、第
二微晶子サイズと第二微晶子密度の積である第二結晶化
率を形成する工程を含み、それによって、アニール期間
中に核形成サイトの数及び分布が変更される構成であ
る。

【０３５６】また、本願の第１４の発明は、第１３の発
明において、第五工程が、溶融後の平均微晶子サイズで
ある第二微晶子サイズを含み、そこでは、微晶子サイズ
は第二平均微晶子サイズの周辺の第二分布関数において
形成され、それによって、微晶子密度は減少される構成
である。

【０３５７】また、本願の第１５の発明は、第１４の発
明において、第一工程が、該平均第一微晶子サイズ未満
のサイズを有する微晶子の第一パーセントを含むととも
に、第二工程は、該平均第二微晶子サイズ未満のサイズ
を有する微晶子の第二パーセントを含み、そこでは、第
一パーセントは第二パーセントよりも大きく設定され、
それにより、小さい微晶子の消滅によって、第二微晶子
密度は第一微晶子サイズ分布関数に反応するようになる
構成である。

【０３５８】また、本願の第１６の発明は、第１５の発
明において、第四工程が、平均第一微晶子サイズよりも
小さい微晶子を平均第一微晶子サイズよりも大きい微晶
子よりも数多く含んで、非対称である第一微晶子サイズ
分布関数を含み、それによって、第一工程における微晶
子サイズの非対称の配置及び第五工程におけるより小さ
い微晶子の溶融が核形成サイトの密度を規制するように
機能する構成である。

【０３５９】また、本願の第１７の発明は、第１６の発
明において、第三工程が、第二微晶子密度及び第二微晶
子サイズに反応して多結晶粒子を形成する工程を含む構
成である。

【０３６０】また、本願の第１８の発明は、第１７の発
明において、第三工程が、非晶質物質凝固速度に応答す
る横方向成長長さにおいて形成される多結晶粒子を含
み、該多結晶粒子サイズと均一性は第二微晶子密度及び
横方向成長速度に反応し、それによって、粒子サイズ
は、微晶子核作成サイト間の間隔によって決定される最
小サイズと横方向成長速度によって決定される最大サイ
ズを有する構成である。

【０３６１】また、本願の第１９の発明は、第１３の発
明において、第五工程が、微晶子間に約１ミクロンの平
均分離を持ち、１ｃｍ²あたり約１×１０⁸、あるいは
それ以上の微晶子を有する微晶子第二密度を含む構成で
ある。

【０３６２】また、本願の第２０の発明は、第１の発明
において、第一工程が、所定の第一の結晶方位を有する
微晶子が埋設された微晶子フィルムを形成する工程を含
むとともに、第三工程は、第一工程で形成された該微晶
子の第一結晶方位を持つように、多結晶フィルムを形成
する工程を含み、それによって、共通の結晶方位の使用
により、粒子境界間にランダムな結晶方位の場合よりも
大きな電荷移動をもたらす構成である。

【０３６３】また、本願の第２１の発明は、第２０の発
明において、埋設された微晶子の第一結晶方位は、（１
１０）及び（１１１）からなるグループから選ばれる方
位である。

【０３６４】また、本願の第２２の発明は、第２０の発
明において、第二工程が、第一結晶方位を持たない微晶
子を選択的に消滅するように、第一工程で形成された微
晶子フィルムを加熱する工程を含み、第三工程が、残存
微晶子の第一方位を有するように多結晶フィルムを形成
する工程を含む構成である。

【０３６５】また、本願の第２３の発明は、第１３の発
明において、第二工程が、非晶質物質を溶融するととも
に選択的に微晶子を溶融するために、約３０８ｎｍある
いはそれ以下の波長を有するエキシマレーザ結晶化（Ｅ
ＬＣ）プロセスを使用する工程を含む構成である。

【０３６６】また、本願の第２４の発明は、第２３の発
明において、第二工程が、エネルギー密度を有するＥＬ
Ｃプロセスを含み、第二結晶化率は該エネルギー密度と
ステップａ）の第一結晶化率に反応する構成である。

【０３６７】また、本願の第２５の発明は、第２４の発
明において、第四工程、第五工程、第六工程、および第
三工程を通じるサイクルを複数回繰り返し、そこでは、
第一サイクルは第五工程で非晶質物質の全てを十分に溶
融し、第三工程で十分に全ての結晶粒子を形成し、次の
サイクルの第五工程では、小さい結晶粒子及び該結晶粒
子中の欠陥を溶融し、後続のサイクルの第三工程におい
てより均一なサイズの結晶粒子を形成する構成である。

【０３６８】また、本願の第２６の発明は、第１の発明
において、第二工程が、一般に１から６００秒の持続時
間で、約８００℃未満の温度を使用するラピッドサーマ
ルアニール（ＲＴＡ）工程を含む構成である。

【０３６９】また、本願の第２７の発明は、第１の発明
において、第一工程が、約１０００Å未満の厚さを持つ
微結晶フィルムを堆積する工程を含み、それによって、
該多結晶フィルムは薄膜トランジスタの作製に好適なも
のとなる構成である。

【０３７０】また、本願の第２８の発明は、第１の発明
において、第一工程が、ＳｉＨ₄とＨ₂の混合ガスを使
用するＰＥＣＶＤプロセスによって該微結晶フィルムを
堆積する工程を含む構成である。

【０３７１】また、本願の第２９の発明は、第２８の発
明において、第一工程が、約３２０℃の温度において、
約０．１６７８３Ｗ／ｃｍ²のパワーレベルを用い、約
１．２Ｔｏｒｒの合計圧力、及びＳｉＨ₄対Ｈ₂の流量
比、約１００：１を使用して該微結晶フィルムを堆積す
る工程を含む構成である。

【０３７２】また、本願の第３０の発明は、第１の発明
において、第一工程が、低圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ），超
高真空ＣＶＤ，及びホットワイアＣＶＤからなるグルー
プから選ばれるプロセスを通じて堆積される構成であ
る。

【０３７３】また、本願の第３１の発明は、第１の発明
において、第一工程が、ジシラン（Ｓｉ₂Ｈ₆）、構造
式Ｓｉ_NＨ_2N+2であらわされる高級シラン、ここでは、
Ｎは２より大きい、及びシラン／フッ化シラン化学物質
の組み合わせであり、構造式、Ｓｉ_NＨ_2N+2／Ｓｉ_MＦ
_2M+2、ここでは、ＮとＭは１以上あるいは１に等しい、
であらわされる組み合わせ、からなるグループから選ば
れる化学物質を通じて、微結晶フィルムを堆積する工程
を含む構成である。

【０３７４】また、本願の第３２の発明は、第１の発明
において、透明基板が備えられ、第一工程が該透明基板
上に該微結晶フィルムを堆積する工程を含み、それによ
り、ＬＣＤ上のＴＦＴに好適な多結晶フィルムが形成さ
れる構成である。

【０３７５】また、本願の第３３の発明は、第１の発明
において、第一工程が、１秒あたり２Å（Å／ｓ）未満
の微結晶フィルムの堆積速度を含む構成である。

【０３７６】また、本願の第３４の発明は、第３３の発
明において、第一工程が、０．０１％から２５％の範囲
にある第一の結晶化率を作成する工程を含む構成であ
る。

【０３７７】また、本願の第３５の発明は、第１の発明
において、第一工程が、ＰＥＣＶＤ法で該微結晶フィル
ムを堆積する工程を含み、そこでは、該堆積条件は、２
０Å／ｓ未満の堆積速度と約１００から４００℃の範囲
にある堆積温度を含む構成である。

【０３７８】また、本願の第３６の発明は、第１の発明
において、第一工程が、ＬＰＣＶＤ法で該微結晶フィル
ムを堆積する工程を含み、そこでは、該堆積条件は、２
０Å／ｓ未満の堆積速度と約５６０℃の堆積温度を含む
構成である。

【０３７９】また、本願の第３７の発明は、第１の発明
において、第一工程が、約１．８ｅＶあるいはそれ以上
の光学的ギャップを有する微結晶フィルムを作成する工
程を含む構成である。

【０３８０】また、本願の第３８の発明は、第１の発明
において、第一工程が、約４７０ｃｍ^-1を越える波数に
横方向−光学的フォノンラマンピーク（ＴＯ−ピーク）
の中心を持ち、７０ｃｍ^-1未満の半値全幅（ＦＷＨＭ）
を持つ微結晶フィルムを形成する工程を含む構成であ
る。

【０３８１】また、本願の第３９の発明は、十分に非晶
質な物質から透明基板上に多結晶フィルムの薄膜トラン
ジスタを形成する方法であって、以下の工程を含んでい
る。ＳｉＨ₄とＨ₂の混合ガスを使用するＰＥＣＶＤプ
ロセスにより、約３２０℃の温度において、約０．１６
７８３Ｗ／ｃｍ²のパワーレベルを用い、約１．２Ｔｏ
ｒｒの合計圧力、及びＳｉＨ₄対Ｈ₂の流量比、約１０
０：１を使用して該透明基板上に微結晶フィルムを堆積
する第一工程と、１０Å／ｓ未満の堆積速度と約３８０
℃の堆積温度で、ステップａ）の非晶質物質を堆積する
第二工程と、第一工程の該微結晶フィルムを約５００Å
未満の全体厚さに堆積する第三工程と、約３０８ｎｍあ
るいはそれ以下の波長を用いるＥＬＣプロセス使用し第
一工程で堆積されたフィルムを加熱し、０．０１％から
２５％の範囲にある結晶化率を形成する第四工程と、１
５０ｃｍ²／Ｖｓを越える電子移動度を有する多結晶フ
ィルムを形成する第五工程とを含む構成である。

【０３８２】また、本願の第４０の発明は、液晶表示装
置（ＬＣＤ）であって、透明基板と、該透明基板を覆う
ように形成されたＴＦＴ多結晶半導体フィルムとからな
る半導体基板を有し、上記ＴＦＴ多結晶半導体フィルム
は、１５０ｃｍ²／Ｖｓより大きい電子移動度、２ボル
ト未満のしきい電圧、０．５ミクロンをより大きい粒子
サイズ及び１０％未満の粒子サイズ均一性を有し、該透
明基板を覆った状態で、第一の結晶化率を持つ微結晶フ
ィルムをもたらす堆積条件で堆積され、該微結晶フィル
ムをアニールすることによって形成され、該アニール工
程は第二結晶化率を形成するように微晶子の選択的溶融
工程を含み、該多結晶ＴＦＴフィルムの電子移動度は該
第二の微晶子密度に反応し、それによって、該堆積条件
とアニール工程は該第二結晶化率と第二微晶子密度を規
制する構成である。

【０３８３】また、本願の第４１の発明は、第４０の発
明において、アニール工程は、該非晶質物質を溶解さ
せ、選択的に微晶子を溶解させて、溶融非晶質物質中に
未溶融の微晶子を埋設、残存させる加熱工程を含み、該
多結晶は未溶融の微晶子を核形成サイトとして使用して
結晶化され、それによって該多結晶フィルムの粒子サイ
ズは未溶融微晶子のサイズ及び密度に反応する構成であ
る。

【０３８４】また、本願の第４２の発明は、第４０の発
明において、第一微結晶フィルムを覆って、第二非晶質
物質フィルムが堆積され、該アニール工程は第二フィル
ムを溶融させるとともに、少なくとも部分的に第一フィ
ルムを溶融させる工程を含み、それによって、第一フィ
ルムの種結晶の密度とサイズを制御することによって、
該第二フィルム中の結晶粒子の形成を規制する構成であ
る。

【０３８５】また、本願の第４３の発明は、第４２の発
明において、微晶子の第一密度が第一フィルムに形成さ
れるとともに、第一密度未満の、微晶子の第三密度が第
二フィルムに形成され、該アニール工程は第一フィルム
の多数の微晶子を溶融させ微晶子の第二密度を形成する
とともに、選択的に第二フィルムの多数の微晶子を溶融
させ、該第二密度未満の、微晶子の第四密度を形成する
工程を含み、また主として第一フィルムの核形成サイト
に反応して、第一及び第二フィルム中の多結晶粒子が形
成され、それによって、第一フィルム中の微晶子種結晶
の数を制御して、第一及び第二フィルムの双方に対する
核形成サイトとして使用する構成である。

【０３８６】また、本願の第４４の発明は、第４３の発
明において、該第一および第二フィルムは各厚さを持
ち、第一フィルムのフィルム厚さは少なくとも約１００
Åであり、第二フィルムのフィルム厚さは約９００Å未
満となる構成である。

【０３８７】また、本願の第４５の発明は、第４１の発
明において、アニール工程は選択的に微晶子を溶融し、
未溶融の非晶質物質中に微晶子の第二密度を残存させる
工程を含み、それによって、数制御された種結晶を核形
成サイトとして形成する構成である。

【０３８８】また、本願の第４６の発明は、第４５の発
明において、微結晶フィルムは該透明基板に隣接しそれ
を覆う第一の領域を有し、該アニール工程は選択的に該
微結晶フィルムを溶融し、主として該透明基板に隣接す
る第一の領域に微晶子の該第二密度を存在させる工程を
含む構成である。

【０３８９】また、本願の第４７の発明は、第４０の発
明において、微結晶フィルムの堆積時、第一微晶子サイ
ズと第一微晶子密度の積である第一微晶子結晶化率が形
成され、該第一結晶化率は約０．０１から８０％の範囲
に設定され、それによって、該結晶化率は結晶粒子のサ
イズ及び分布を規制するために使用される構成である。

【０３９０】また、本願の第４８の発明は、第４０の発
明において、アニール工程は、約１０００Å未満のサイ
ズを持つ微晶子を形成する工程を含む構成である。

【０３９１】また、本願の第４９の発明は、第４０の発
明において、微結晶フィルムは、シリコンである非晶質
物質及び微晶子を含む構成である。

【０３９２】また、本願の第５０の発明は、第４０の発
明において、微結晶フィルムは、シリコンゲルマニウム
化合物である非晶質物質及び微晶子を含む構成である。

【０３９３】また、本願の第５１の発明は、第４１の発
明において、微結晶フィルムは、第一微晶子サイズであ
る平均サイズを有するとともに該平均サイズの周辺にサ
イズ分布関数を有する微晶子を含む構成である。

【０３９４】また、本願の第５２の発明は、第５１の発
明において、アニール工程は、第二微晶子サイズと第二
微晶子密度を有する微晶子を形成する工程を含み、該第
二微晶子サイズ及び密度は微晶子臨界サイズよりも小さ
い微晶子の消滅と臨界サイズより大きい溶融前サイズを
有する微晶子の部分的溶融によって形成され、該アニー
ル工程は、さらに、第二微晶子サイズと第二微晶子密度
の積である第二結晶化率を形成する工程を含み、それに
よって、アニール期間中に核形成サイトの数及び分布が
変更される構成である。

【０３９５】また、本願の第５３の発明は、第５２の発
明において、アニール工程は溶融後の平均微晶子サイズ
である第二微晶子サイズを含み、そこでは、微晶子サイ
ズは第二平均微晶子サイズの周辺の第二分布関数を持
ち、それによって、微晶子密度は減少される構成であ
る。

【０３９６】また、本願の第５４の発明は、第５３の発
明において、微結晶フィルムは該平均第一微晶子サイズ
未満のサイズを有する微晶子の第一パーセントを持って
堆積され、該アニール工程は該平均第二微晶子サイズ未
満のサイズを有する微晶子の第二パーセントを形成する
工程を含み、そこでは、第一パーセントは第二パーセン
トよりも大きく設定され、それにより、小さい微晶子の
消滅によって、第二微晶子密度は第一微晶子サイズ分布
関数に反応するようになる構成である。

【０３９７】また、本願の第５５の発明は、第５４の発
明において、第一微晶子サイズ分布関数は、平均第一微
晶子サイズよりも小さい微晶子を平均第一微晶子サイズ
よりも大きい微晶子よりも数多く含んで、非対称であ
り、それによって、微晶子サイズの非対称の配置及びア
ニール中のより小さい微晶子の溶融が核形成サイトの密
度を規制するように機能する構成である。

【０３９８】また、本願の第５６の発明は、第５５の発
明において、多結晶粒子は、非晶質物質凝固速度に応答
する横方向成長長さを有して形成され、該多結晶粒子サ
イズと均一性は第二結晶化率及び横方向成長速度に反応
し、それによって、粒子サイズは、微晶子核作成サイト
間の間隔によって決定される最小サイズと横方向成長速
度によって決定される最大サイズを有する構成である。

【０３９９】また、本願の第５７の発明は、第５２の発
明において、アニール工程は、微晶子間に約１ミクロン
の平均分離を持ち、１ｃｍ²あたり約１×１０⁸、ある
いはそれ以上の微晶子を有する微晶子第二密度を形成す
る工程を含む構成である。

【０４００】また、本願の第５８の発明は、第４０の発
明において、微結晶フィルムの堆積は、所定の第一の結
晶方位を有する微晶子の形成を含み、該多結晶フィルム
は該微晶子の第一結晶方位を持つ結晶粒子を含み、それ
によって、共通の結晶方位の使用により、粒子境界間に
ランダムな結晶方位の場合よりも大きな電荷移動をもた
らす構成である。

【０４０１】また、本願の第５９の発明は、第５８の発
明において、微晶子の第一結晶方位は、（１１０）及び
（１１１）からなるグループから選ばれる方位である。

【０４０２】また、本願の第６０の発明は、第５８の発
明において、アニール工程は、第一結晶方位を持たない
微晶子を選択的に消滅するように、該微晶子フィルムを
加熱し、残存微晶子の第一方位を有するように多結晶フ
ィルムを形成する工程を含む構成である。

【０４０３】また、本願の第６１の発明は、第５２の発
明において、アニール工程は、非晶質物質を溶融すると
ともに選択的に微晶子を溶融するために、約３０８ｎｍ
あるいはそれ以下の波長を有するエキシマレーザ結晶化
（ＥＬＣ）プロセスを使用する工程を含む構成である。

【０４０４】また、本願の第６２の発明は、第６１の発
明において、アニール工程は、エネルギー密度を有する
ＥＬＣプロセスを含み、該第二結晶化率は該ＥＬＣエネ
ルギー密度と該堆積された微結晶フィルムの第一結晶化
率に反応する構成である。

【０４０５】また、本願の第６３の発明は、第６２の発
明において、アニール工程は、複数回のレーザショット
を通じるサイクルを繰り返し、そこでは、第一レーザシ
ョットは該微結晶フィルムの非晶質物質の全てを十分に
溶融し、十分に全ての結晶粒子を形成し、続くレーザシ
ョットでは、小さい結晶粒子及び該結晶粒子中の欠陥を
溶融し、より均一なサイズの結晶粒子を形成する構成で
ある。

【０４０６】また、本願の第６４の発明は、第４０の発
明において、アニール工程は、一般に１から６００秒の
持続時間で、約８００℃未満の温度を使用するラピッド
サーマルアニールＲＴＡ工程を含む構成である。

【０４０７】また、本願の第６５の発明は、第４０の発
明において、微結晶フィルムは、約１０００Å未満の厚
さを持って堆積され、それによって、該多結晶フィルム
は薄膜トランジスタの作製に好適なものとなる構成であ
る。

【０４０８】また、本願の第６６の発明は、第４０の発
明において、微結晶フィルムは、ＳｉＨ₄とＨ₂の混合
ガスを使用するＰＥＣＶＤプロセスによって堆積され
る。

【０４０９】また、本願の第６７の発明は、第６６の発
明において、微結晶フィルムは、約３２０℃の温度にお
いて、約０. １６７８３Ｗ／ｃｍ²のパワーレベルを用
い、約１．２Ｔｏｒｒの合計圧力、及びＳｉＨ₄対Ｈ₂
の流量比、約１００：１を使用して堆積される構成であ
る。

【０４１０】また、本願の第６８の発明は、第４０の発
明において、微結晶フィルムは、低圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶ
Ｄ），超高真空ＣＶＤ，及びホットワイアＣＶＤからな
るグループから選ばれるプロセスを通じて堆積される構
成である。

【０４１１】また、本願の第６９の発明は、第４０の発
明において、微結晶フィルムは、ジシラン（Ｓｉ
₂Ｈ₆）、式Ｓｉ_NＨ_2N+2であらわされる高級シラン、
ここでは、Ｎは２より大きい、及びシラン／フッ化シラ
ン化学物質の組み合わせであり、構造式、Ｓｉ_NＨ_2N+2
／Ｓｉ_MＦ_2M+2、ここでは、ＮとＭは１以上あるいは１
に等しい、であらわされる組み合わせ、からなるグルー
プから選ばれる化学物質を通じて、堆積される構成であ
る。

【０４１２】また、本願の第７０の発明は、第４０の発
明において、微結晶フィルムは、１秒あたり２Å（Å／
ｓ）未満の微結晶フィルムの堆積速度で堆積される構成
である。

【０４１３】また、本願の第７１の発明は、第７０の発
明において、微結晶フィルムは、０．０１％から２５％
の範囲にある結晶化率で堆積される構成である。

【０４１４】また、本願の第７２の発明は、第４０の発
明において、微結晶フィルムはＰＥＣＶＤ法で堆積さ
れ、そこでは、該堆積条件は、２０Å／ｓ未満の堆積速
度と約１００から４００℃の範囲にある堆積温度を含む
構成である。

【０４１５】また、本願の第７３の発明は、第４０の発
明において、微結晶フィルムはＬＰＣＶＤ法で堆積さ
れ、そこでは、該堆積条件は、２０Å／ｓ未満の堆積速
度と約５６０℃の堆積温度を含む構成である。

【０４１６】また、本願の第７４の発明は、第４０の発
明において、微結晶フィルムは、約１．８ｅＶあるいは
それ以上の光学的ギャップをもって堆積される構成であ
る。

【０４１７】また、本願の第７５の発明は、第４０の発
明において、微結晶フィルムは、約４７０ｃｍ^-1を越え
る波数に横方向−光学的フォノンラマンピーク（ＴＯ−
ピーク）の中心を持ち、７０ｃｍ^-1未満の半値全幅（Ｆ
ＷＨＭ）を持って堆積される構成である。

【０４１８】

【発明の効果】本願発明の半導体基板の製造方法は、基
板上に多結晶フィルムが形成された半導体基板の製造方
法において、微晶子が埋設された非晶質物質を堆積し
て、微結晶フィルムを基板上に形成する第一工程と、上
記第一工程により形成された微結晶フィルムに含まれる
微晶子を選択的に溶融するようにアニールする第二工程
と、上記第二工程で行われたアニールにより加熱溶融さ
れた微結晶フィルムを冷却する第三工程とを含む構成で
ある。

【０４１９】これにより、最終的に形成された多結晶フ
ィルムは、微晶子種結晶から結晶粒子を成長させること
ができるので、結晶粒子が大きく、しかも、第二工程に
おけるアニール工程においてっ微結晶フィルムを選択的
に溶融するようになるので、溶融にかかるエネルギー密
度（例えば、レーザアニールのレーザのエネルギー密
度）を大きくする必要がなくなる。

【０４２０】また、第二工程における微晶子の溶融後の
サイズを制御することにより、簡単に多結晶フィルム内
の結晶粒子サイズの制御が容易にできるという効果を奏
する。

【０４２１】他の発明の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法は、透明基板と、該透明基板を覆うようにして形
成されたＴＦＴ多結晶フィルムを有する液晶表示装置用
半導体基板の製造方法において、上記透明基板を覆った
状態で、第一微晶子結晶化率を有するように第一微結晶
フィルムを堆積するフィルム堆積工程と、第二微晶子結
晶化率を有する第二微結晶フィルムを形成するために、
堆積された第一微結晶フィルムの微晶子をアニールして
選択的に溶融するアニール工程と、上記アニール工程に
より加熱溶融された第二微結晶フィルムを冷却すること
により、該第二微結晶フィルム中に残存している微晶子
から多結晶フィルムの結晶粒子を形成する結晶粒子形成
工程とを含み、上記各工程によりＴＦＴ多結晶フィルム
を形成する構成である。

【０４２２】これにより、ＴＦＴ多結晶半導体フィルム
は、１５０ｃｍ²／Ｖｓより大きい電子移動度、２ボル
ト未満のしきい電圧、０．５ミクロンをより大きい粒子
サイズ及び１０％未満の粒子サイズ均一性を有するよう
になり、高電子移動度と低しきい値電圧とを有する半導
体基板を実現することができる。

【０４２３】また、ＴＦＴ多結晶フィルムの電子移動度
は第二微晶子密度により決定され、、第一微結晶フィル
ムの堆積条件とアニールプロセスは該第二結晶化率と第
二微晶子密度を規制することができるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】高い電子移動度と低いしきい電圧を有する多結
晶フィルム形成のための本発明の製造方法を説明するフ
ローチャートである。

【図２】図１で示した製造方法の処理におけるアニール
処理のサブルーチンのフローチャートである。

【図３】堆積率対結晶化率のパーセントを示すグラフで
ある。

【図４】粒子サイズ均一性の概念を示すグラフである。

【図５】ＳｉＨ₄流量と非晶質フィルム堆積率の関係を
示すグラフである。

【図６】レーザエネルギー密度とフィルムの結晶含有率
の関数として、ポリシリコンの平均粒子サイズをまとめ
たグラフである。

【図７】微晶子の非晶質中の配置を一次元的に示す説明
図である。

【図８】ＰＥＣＶＤ方式により堆積されたシリコンフィ
ルムの、微晶子サイズと堆積率の関係を示すグラフであ
る。

【図９】溶融後密度と溶融前結晶サイズ間の関係を例示
する説明図である。

【図１０】溶融後密度と溶融前結晶サイズ間の関係を例
示する説明図である。

【図１１】溶融後密度と溶融前結晶サイズ間の関係を例
示する説明図である。

【図１２】溶融後密度と溶融前結晶サイズ間の関係を、
使用されたレーザエネルギー密度の関数として示すグラ
フである。

【図１３】結晶化率、エネルギー密度、及び電子移動度
あるいはしきい電圧の関係を示すグラフである。

【図１４】結晶化率、エネルギー密度、及び電子移動度
あるいはしきい電圧の関係を示すグラフである。

【図１５】ＰＥＣＶＤ及びＬＰＣＶＤシリコンフィルム
における、微晶子サイズ及び微晶子密度間の関係を示す
グラフである。

【図１６】二重層堆積の結果を示すグラフである。

【図１７】ＬＣＤ形成方法におけるステップを示す説明
図である。

【図１８】ＬＣＤ形成方法におけるステップを示す説明
図である。

【図１９】ＬＣＤ形成方法におけるステップを示す説明
図である。

【図２０】ＬＣＤ形成方法におけるステップを示す説明
図である。

【図２１】微結晶フィルムを覆う第二の非晶質物質を含
めた場合の図１７のＬＣＤを示す説明図である。

【図２２】第二のフィルムが特に微結晶フィルムである
場合の図２１のＬＣＤを示す説明図である。

【図２３】アニールの溶融段に続いた場合の図２２のＬ
ＣＤの状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１１０ＬＣＤ（液晶表示装置）１１２透明基板（基板）１１４第一フィルム１１５非晶質（非晶質物質）１１６微晶子１２２溶融領域１２４微晶子１２５第一領域１２８結晶粒子１３０フィルム領域１３１多結晶フィルム１３２第二フィルム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に多結晶フィルムが形成された半導
体基板の製造方法において、非晶質物質を堆積してなり、微晶子を含む微結晶フィル
ムを基板上に形成する第一工程と、上記第一工程により
形成された微結晶フィルムをアニールする第二工程と、
上記第二工程でアニールにより加熱された微結晶フィル
ムを冷却する第三工程とを含み、上記第二工程では、上記微晶子の粒度および密度に応じ
て、上記微晶子の少なくとも一部が核種として残るよう
に加熱処理することを特徴とする半導体基板の製造方
法。
【請求項２】上記第二工程は、上記第一工程で形成され
た微結晶フィルムが溶融を始める臨界温度まで加熱する
第四工程と、上記第四工程において臨界温度まで加熱されたとき、上
記第一工程で堆積された微結晶フィルムに含まれる非晶
質物質を溶解させると共に、溶融非晶質物質中に未溶融
の微晶子が埋設、残存するように、選択的に該微結晶フ
ィルム内の微晶子が溶融するようにさらに加熱する第五
工程と、第五工程で溶融された非晶質物質を臨界温度まで冷却す
る第六工程とを含み、上記第三工程は、上記第四工程で未溶融の微晶子を核形
成サイトとして、溶融された非晶質物質を結晶化するこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体基板の製造方法。
【請求項３】上記第一工程は、微結晶フィルムからなる
第一フィルムを覆うように、非晶質物質フィルムからな
る第二フィルムを堆積する工程を含み、上記第二工程は、第二フィルムを溶融させることで、第
一フィルムを部分的に溶融させる工程を含むことを特徴
とする請求項１記載の半導体基板の製造方法。
【請求項４】上記第一工程では、微晶子の密度が第一密
度を有する第一フィルムを形成するとともに、微晶子の
密度が上記第一密度よりも小さい第三密度を有する第二
フィルムを形成し、上記第二工程では、第一フィルムの微晶子の密度が第二
密度となるように、該第一フィルムに含まれる多数の微
晶子を溶融させるとともに、第二フィルムの微晶子の密
度が上記第二密度よりも小さい選択的に第四密度となる
ように、該第二フィルムの多数の微晶子を溶融させ、上記第三工程では、主に第一フィルムの核形成サイトに
おいて、第一及び第二フィルム中の多結晶粒子を形成す
ることを特徴とする請求項３記載の半導体基板の製造方
法。
【請求項５】上記第一工程において、第一フィルムは、
フィルム厚さが少なくとも１００Å、第二フィルムは、
フィルム厚さが９００Å未満となるように形成されるこ
とを特徴とする請求項４記載の半導体基板の製造方法。
【請求項６】上記第五工程では、未溶融の非晶質物質中
の微晶子の密度が所定値よりも小さくならないように、
選択的に微晶子を溶融することを特徴する請求項２記載
の半導体基板の製造方法。
【請求項７】上記第一工程では、基板の第一の表面に隣
接し、該第一の表面を覆う第一の領域を形成するように
微結晶フィルムを堆積し、上記第五工程では、主に、上記第一の表面に隣接する第
一の領域の微晶子の密度が所定値よりも小さくならない
ように、選択的に該微結晶フィルムを溶融することを特
徴とする請求項６記載の半導体基板の製造方法。
【請求項８】上記第一工程では、堆積された微結晶フィ
ルムに含まれる微晶子のサイズを示す第一微晶子サイズ
と、上記微晶子の密度を示す第一微晶子密度とに基づい
て得られる、上記微結晶フィルム内の微晶子が結晶化さ
れている割合を示す第一微晶子結晶化率が、約０．０１
から８０％の範囲に設定されるように、上記微結晶フィ
ルムを堆積することを特徴とする請求項１記載の半導体
基板の製造方法。
【請求項９】上記第二工程において、微結晶フィルム中
に含まれる微晶子のサイズが約１０００Åよりも小さく
なるようにアニールすることを特徴とする請求項１記載
の半導体基板の製造方法。
【請求項１０】上記第一工程において堆積された微結晶
フィルムの非晶質物質と微晶子とは、シリコンからなる
ことを特徴とする請求項１記載の半導体基板の製造方
法。
【請求項１１】上記第一工程において堆積された微結晶
フィルムの非晶質物質と微晶子とは、シリコンゲルマニ
ウム化合物からなることを特徴とする請求項１記載の半
導体基板の製造方法。
【請求項１２】上記第一工程では、第一微晶子サイズが
平均第一微晶子サイズの周辺に分布する第一分布関数を
有する微晶子を形成することを特徴とする請求項２記載
の半導体基板の製造方法。
【請求項１３】上記第五工程では、微晶子臨界サイズよ
りも小さい微晶子の消滅と微晶子臨界サイズより大きい
微晶子溶融前のサイズを有する微晶子の部分的溶融によ
って決定された第二微晶子サイズと第二微晶子密度を有
する微晶子を形成する工程を含んでいることを特徴とす
る請求項１２記載の半導体基板。
【請求項１４】上記第五工程では、第二微晶子サイズが
溶融後の第二平均微晶子サイズの周辺に分布する第二分
布関数を有する微晶子を形成することを特徴とする請求
項１３記載の半導体基板の製造方法。
【請求項１５】上記第一工程では、第一平均微晶子サイ
ズ未満のサイズを有する微晶子を、微結晶フィルム中に
第一の割合で含まれるように形成し、上記第五工程で
は、第二平均微晶子サイズ未満のサイズを有する微晶子
を、微結晶フィルム中に、上記第一の割合よりも小さい
第二の割合で含まれるように形成することを特徴とする
請求項１４記載の半導体基板の製造方法。
【請求項１６】上記第一工程において、第一微晶子サイ
ズの分布が非対称である第一分布関数となるように、第
一平均微晶子サイズよりも小さいサイズを有する微晶子
を、第一平均微晶子サイズよりも大きいサイズを有する
微晶子よりも数多く含むように形成することを特徴とす
る請求項１５記載の半導体基板の製造方法。
【請求項１７】上記第三工程は、第二微晶子密度及び第
二微晶子サイズに応じて微晶子から多結晶粒子を形成す
る工程を含むことを特徴とする請求項１６記載の半導体
基板。
【請求項１８】上記第三工程では、非晶質物質凝固速度
に応じて横方向成長速度で多結晶粒子が形成されること
を特徴とする請求項１７記載の半導体基板。
【請求項１９】上記第五工程では、微晶子間に約１μｍ
の平均分離距離であり、且つ１ｃｍ²あたり約１×１０
⁸、あるいはそれ以上の第二微晶子密度を有する微晶子
を形成することを特徴とする請求項１３記載の半導体基
板の製造方法。
【請求項２０】上記第一工程では、所定の第一の結晶方
位を有する微晶子が埋設された微晶子フィルムを形成す
る工程を含み、上記第三工程では、上記第一工程で形成された微晶子の
第一結晶方位を持つように、多結晶フィルムを形成する
工程を含んでいることを特徴とする請求項１記載の半導
体基板の製造方法。
【請求項２１】埋設された微晶子の第一結晶方位は、
（１１０）及び（１１１）からなるグループから選ばれ
る方位であることを特徴とする請求項２０記載の半導体
基板の製造方法。
【請求項２２】上記第二工程は、第一結晶方位を持たな
い微晶子を選択的に消滅するように、上記第一工程で形
成された微晶子フィルムを加熱する工程を含み、上記第三工程は、残存微晶子の第一方位を有するように
多結晶フィルムを形成する工程を含んでいることを特徴
とする請求項２０記載の半導体基板の製造方法。
【請求項２３】上記第二工程は、非晶質物質を溶融して
微晶子を選択的に溶融するために、約３０８ｎｍあるい
はそれ以下の波長を有するエキシマレーザ結晶化プロセ
スを使用する工程を含んでいることを特徴とする請求項
１３記載の半導体基板の製造方法。
【請求項２４】上記第二工程は、エキシマレーザ結晶化
プロセスにおけるエネルギー密度と、上記第一工程で得
られた微晶子の第一微晶子結晶化率とに基づいて得られ
る第二微晶子結晶化率を有する微晶子を形成することを
特徴とする請求項２３記載の半導体基板の製造方法。
【請求項２５】上記第四工程、上記第五工程、上記第六
工程、及び第三工程の順番のサイクルを複数回繰り返し
て均一なサイズの結晶粒子を形成することを特徴とする
請求項２４記載の半導体基板の製造方法。
【請求項２６】上記第二工程のアニールは、１から６０
０秒の持続時間で、約８００℃未満の温度が使用できる
ラピッドサーマルアニールであることを特徴とする請求
項１記載の半導体基板の製造方法。
【請求項２７】上記第一工程では、約１０００Å未満の
厚さを持つ微結晶フィルムを堆積することを特徴とする
請求項１記載の半導体基板の製造方法。
【請求項２８】上記第一工程では、ＳｉＨ₄とＨ₂の混
合ガスを使用するプラズマ化学的成膜プロセスによって
微結晶フィルムを堆積することを特徴とする請求項１記
載の半導体基板の製造方法。
【請求項２９】上記プラズマ化学的成膜プロセスの堆積
条件は、温度が約３２０℃、パワーレベルが約０．１６
７８３Ｗ／ｃｍ²、合計圧力が約１．２Ｔｏｒｒ、Ｓｉ
Ｈ₄対Ｈ₂の流量比が約１００：１であることを特徴と
する請求項２８記載の半導体基板の製造方法。
【請求項３０】上記第一工程は、低圧化学的成膜、超高
真空化学的成膜、及びホットワイア化学的成膜からなる
方法の何れかによって、微結晶フィルムを堆積すること
を特徴とする請求項１記載の半導体基板の製造方法。
【請求項３１】上記第一工程は、ジシラン（Ｓｉ
₂Ｈ₆）、構造式Ｓｉ_NＨ_2N+2で表わされる高級シラン
（Ｎ＞２）、及びシラン／フッ化シラン化学物質の組み
合わせであり、構造式Ｓｉ_NＨ_2N+2／Ｓｉ_MＦ_2M+2（Ｎ
≧１，Ｍ≧１）であらわされる組み合わせのグループか
ら選ばれる化学物質を用いて、微結晶フィルムを堆積す
る工程を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体基
板の製造方法。
【請求項３２】上記第一工程は、基板としての透明基板
上に、微結晶フィルムを堆積する工程を含むことを特徴
とする請求項１記載の半導体基板の製造方法。
【請求項３３】上記第一工程は、１秒あたり２Å未満の
微結晶フィルムの堆積速度により微結晶フィルムを堆積
することを特徴とする請求項１記載の半導体基板の製造
方法。
【請求項３４】上記第一工程は、０．０１％から２５％
の範囲にある第一微晶子結晶化率を有する微晶子を形成
することを特徴とする請求項３３記載の半導体基板の製
造方法。
【請求項３５】上記第一工程は、プラズマ化学的成膜法
で微結晶フィルムを堆積する工程を含み、上記微結晶フィルムの堆積条件は、２０Å／ｓ未満の堆
積速度と約１００から４００℃の範囲にある堆積温度で
あることを特徴とする請求項１記載の半導体基板の製造
方法。
【請求項３６】上記第一工程は、低圧ＣＶＤ法で微結晶
フィルムを堆積する工程を含み、上記微結晶フィルムの堆積条件は、２０Å／ｓ未満の堆
積速度と約５６０℃の堆積温度であることを特徴とする
請求項１記載の半導体基板の製造方法。
【請求項３７】上記第一工程は、約１．８ｅＶあるいは
それ以上の光学的ギャップを有する微結晶フィルムを堆
積することを特徴とする請求項１記載の半導体基板の製
造方法。
【請求項３８】上記第一工程は、約４７０ｃｍ^-1を越え
る波数が横方向−光学的フォノンラマンピークの中心で
あり、７０ｃｍ^-1未満の半値全幅を有する微結晶フィル
ムを形成する工程を含むことを特徴とする請求項１記載
の半導体基板の製造方法。
【請求項３９】十分に非晶質な物質からなる透明基板上
に多結晶フィルムの薄膜トランジスタが形成された半導
体基板の製造方法において、全体の厚さが約５００Å未満となるように微結晶フィル
ムを得るために、ＳｉＨ₄とＨ₂の混合ガスを使用する
プラズマ化学的成膜プロセスにより、約３２０℃の温度
において、約０．１６７８３Ｗ／ｃｍ²のパワーレベル
を用い、約１．２Ｔｏｒｒの合計圧力、及びＳｉＨ₄対
Ｈ₂の流量比、約１００：１を使用し、１０Å／ｓ未満
の堆積速度と約３８０℃の堆積温度で、非晶質物質を堆
積して微結晶フィルムを形成する第１１工程を含み、約３０８ｎｍあるいはそれ以下の波長を用いるエキシマ
レーザ結晶化プロセスを使用し上記第１１工程で形成さ
れた微結晶フィルムを加熱し、微晶子が結晶化される割
合を示す結晶化率が０．０１％から２５％の範囲となる
ように微晶子を形成する第１２工程と、非晶質物質の臨界温度以上に加熱し、上記第１２工程に
より形成された微晶子を選択的に溶融した後、非晶質物
質の臨界温度まで冷却することにより、１５０ｃｍ²／
Ｖｓを越える電子移動度を有する多結晶フィルムを形成
する第１３工程とを含むことを特徴とする半導体基板の
製造方法。
【請求項４０】透明基板と、該透明基板を覆うようにし
て形成された薄膜トランジスタ多結晶フィルムを有する
液晶表示装置用半導体基板の製造方法において、上記透明基板を覆った状態で、第一微晶子結晶化率を有
するように第一微結晶フィルムを堆積するフィルム堆積
工程と、第二微晶子結晶化率を有する第二微結晶フィルムを形成
するために、堆積された第一微結晶フィルムの微晶子を
アニールして選択的に溶融するアニール工程と、上記アニール工程により加熱溶融された第二微結晶フィ
ルムを冷却することにより、該第二微結晶フィルム中に
残存している微晶子から多結晶フィルムの結晶粒子を形
成する結晶粒子形成工程とを含み、上記各工程により薄膜トランジスタ多結晶フィルムを形
成することを特徴とする液晶表示装置用半導体基板の製
造方法。
【請求項４１】上記アニール工程は、第一微結晶フィル
ムに含まれる非晶質物質を溶解させ、選択的に微晶子を
溶解させて、溶融非晶質物質中に未溶融の微晶子を埋
設、残存させることを特徴とする請求項４０記載の液晶
表示装置用半導体基板の製造方法。
【請求項４２】上記アニール工程は、上記第一微結晶フ
ィルムを覆って堆積された第二非晶質物質フィルムを溶
融させることにより、第一フィルムを部分的に溶融させ
ることを特徴とする請求項４０記載の液晶表示装置用半
導体基板の製造方法。
【請求項４３】上記フィルム堆積工程では、微晶子の密
度が第一密度となるように第一微結晶フィルムを形成す
ると共に、微晶子の密度が第一密度未満の第三密度とな
るように第二非晶質物質フィルムを形成し、上記アニール工程では、微晶子の密度が第二密度となる
ように第一微結晶フィルムの多数の微晶子を溶融させる
とともに、微晶子の密度が該第二密度未満の第四密度と
なるように、選択的に第二非晶質物質フィルムの多数の
微晶子を溶融させ、上記結晶粒子成長工程では、主に第一微結晶フィルムの
核形成サイトにおいて、第一微結晶フィルム及び第二非
晶質物質フィルム中に多結晶粒子を形成することを特徴
とする請求項４２記載の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法。
【請求項４４】上記フィルム堆積工程では、フィルム厚
さは少なくとも１００Åになるように第一微結晶フィル
ムを堆積すると共に、フィルム厚さが９００Å未満にな
るように第二非晶質物質フィルムが上記第一微結晶フィ
ルムを覆うように堆積することを特徴とする請求項４３
記載の液晶表示装置用半導体基板の製造方法。
【請求項４５】上記アニール工程において、未溶融の非
晶質物質中に微晶子の密度が第二密度となるように、微
晶子を選択的に溶融することを特徴とする請求項４１記
載の液晶表示装置用半導体基板の製造方法。
【請求項４６】上記フィルム堆積工程では、上記透明基
板に隣接しそれを覆う第一の領域を有する第一微結晶フ
ィルムを堆積し、上記アニール工程では、上記透明基板に隣接する第一の
領域における微晶子の密度が第二密度となるように選択
的に上記第一微結晶フィルムを溶融することを特徴とす
る請求項４５記載の液晶表示装置用半導体基板の製造方
法。
【請求項４７】上記フィルム堆積工程では、第一微晶子
サイズと第一微晶子密度とに基づいて得られる第一微晶
子結晶化率が、約０．０１から８０％の範囲となるよう
に第一微結晶フィルムを堆積することを特徴とする請求
項４０記載の液晶表示装置用半導体基板の製造方法。
【請求項４８】上記アニール工程では、約１０００Å未
満のサイズを有する微晶子を形成することを特徴とする
請求項４０記載の液晶表示装置用半導体基板の製造方
法。
【請求項４９】上記第一微結晶フィルムは、シリコンで
ある非晶質物質及び微晶子を含むことを特徴とする請求
項４０記載の液晶表示装置用半導体基板の製造方法。
【請求項５０】上記第一微結晶フィルムは、シリコンゲ
ルマニウム化合物である非晶質物質及び微晶子を含むこ
とを特徴とする請求項４０記載の液晶表示装置用半導体
基板の製造方法。
【請求項５１】上記第一微結晶フィルムは、第一微晶子
サイズである第一平均微晶子サイズを有するとともに、
微晶子サイズが第一平均微晶子サイズの周辺に分布する
第一分布関数を有する微晶子を含むことを特徴とする請
求項４１記載の液晶表示装置用半導体基板の製造方法。
【請求項５２】上記アニール工程では、微晶子臨界サイ
ズよりも小さい微晶子の消滅と臨界サイズより大きい溶
融前サイズを有する微晶子の部分的溶融により、第二微
晶子サイズ及び密度を有する微晶子を形成することを特
徴とする請求項５１記載の液晶表示装置用半導体基板の
製造方法。
【請求項５３】上記アニール工程では、溶融後の平均微
晶子サイズである第二微晶子サイズが、第二平均微晶子
サイズの周辺に分布する第二分布関数となるように第一
微結晶フィルムを溶融することを特徴とする請求項５２
記載の液晶表示装置用半導体基板の製造方法。
【請求項５４】上記アニール工程では、上記第一微結晶
フィルムは、上記第一平均微晶子サイズ未満のサイズを
有する微晶子の第一割合で堆積され、第二平均微晶子サイズ未満のサイズを有する微晶子の上
記第一割合よりも小さな第二割合で第二微結晶フィルム
を形成することを特徴とする請求項５３記載の液晶表示
装置用半導体基板の製造方法。
【請求項５５】第一平均微晶子サイズよりも小さい微晶
子を第一平均微晶子サイズよりも大きい微晶子よりも数
多く含んで、非対称である第一分布関数を有するように
第一微結晶フィルムを堆積することを特徴とする請求項
５４記載の液晶表示装置用半導体基板の製造方法。
【請求項５６】上記結晶粒子形成工程では、非晶質物質
凝固速度に応答する横方向成長速度に応じて多結晶粒子
を形成することを特徴とする請求項５５記載の液晶表示
装置用半導体基板の製造方法。
【請求項５７】上記アニール工程では、微晶子間に約１
μｍの平均分離距離であり、且つ１ｃｍ²あたり約１×
１０⁸、あるいはそれ以上の第二微晶子密度を有する微
晶子を形成することを特徴とする請求項５２記載の液晶
表示装置用半導体基板の製造方法。
【請求項５８】上記アニール工程における微結晶フィル
ム堆積工程では、所定の第一の結晶方位を有する微晶子
を形成することを特徴とする請求項４０記載の液晶表示
装置用半導体基板の製造方法。
【請求項５９】上記微晶子の第一結晶方位は、（１１
０）及び（１１１）からなるグループから選ばれる方位
であることを特徴とする請求項５８記載の液晶表示装置
用半導体基板の製造方法。
【請求項６０】上記アニール工程は、第一結晶方位を持
たない微晶子を選択的に消滅するように、該微晶子フィ
ルムを加熱し、残存微晶子の第一方位を有するように多
結晶フィルムを形成する工程を含んでいることを特徴と
する請求項５８記載の液晶表示装置用半導体基板の製造
方法。
【請求項６１】上記アニール工程は、非晶質物質を溶融
するとともに選択的に微晶子を溶融するために、約３０
８ｎｍあるいはそれ以下の波長を有するエキシマレーザ
結晶化プロセスが用いられていることを特徴とする請求
項５２記載の液晶表示装置用半導体基板の製造方法。
【請求項６２】上記アニール工程は、エキシマレーザ結
晶化プロセスにおけるエネルギー密度と、上記第一工程
で得られた微晶子の第一微晶子結晶化率とに基づいて得
られる第二微晶子結晶化率を有する微晶子を形成するこ
とを特徴とする請求項６１記載の液晶表示装置用半導体
基板の製造方法。
【請求項６３】上記アニール工程は、複数回のレーザシ
ョットを通じるサイクルを繰り返して行うことを特徴と
する請求項６２記載の液晶表示装置用半導体基板の製造
方法。
【請求項６４】上記アニール工程では、１から６００秒
の持続時間で、約８００℃未満の温度を使用するラピッ
ドサーマルアニール工程により微結晶フィルムを溶融す
ることを特徴とする請求項４０記載の液晶表示装置用半
導体基板の製造方法。
【請求項６５】上記フィルム堆積工程では、１０００Å
未満の厚さで第一微結晶フィルムを堆積することを特徴
とする請求項４０記載の液晶表示装置用半導体基板の製
造方法。
【請求項６６】上記フィルム堆積工程では、ＳｉＨ₄と
Ｈ₂の混合ガスを使用するＰＥＣＶＤプロセスによって
第一微結晶フィルムの堆積を行うことを特徴とする請求
項４０記載の液晶表示装置用半導体基板の製造方法。
【請求項６７】上記微結晶フィルムの堆積は、温度が約
３２０℃、レーザ出力が約０. １６７８３Ｗ／ｃｍ²、
合計圧力が約１．２Ｔｏｒｒ、ＳｉＨ₄対Ｈ₂の流量比
が約１００：１の条件で行われることを特徴とする請求
項６６記載の液晶表示装置用半導体基板の製造方法。
【請求項６８】上記フィルム堆積工程では、低圧化学的
成膜、超高真空化学的成膜、及びホットワイア化学的成
膜からなるグループから選ばれる何れかのプロセスによ
り第一微結晶フィルムを堆積することを特徴とする請求
項４０記載の液晶表示装置用半導体基板の製造方法。
【請求項６９】上記フィルム堆積工程では、ジシラン
（Ｓｉ₂Ｈ₆）、構造式Ｓｉ_NＨ_2N+2であらわされる高
級シラン、ここでは、Ｎは２より大きい、及びシラン／
フッ化シラン化学物質の組み合わせであり、構造式、Ｓ
ｉ_NＨ_2N+2／Ｓｉ_MＦ_2M+2、ここでは、ＮとＭは１以上
あるいは１に等しい、であらわされる組み合わせからな
るグループから選ばれる化学物質を用いて、第一微結晶
フィルムを堆積することを特徴とする請求項４０記載の
液晶表示装置用半導体基板の製造方法。
【請求項７０】上記フィルム堆積工程では、第一微結晶
フィルムの堆積速度が、１秒あたり２Å未満に設定され
ていることを特徴とする請求項４０記載の液晶表示装置
用半導体基板の製造方法。
【請求項７１】上記微結晶フィルムは、微晶子が微結晶
フィルム中に含まれる割合を示す結晶化率が０．０１％
から２５％の範囲となるように堆積されることを特徴と
する請求項７０記載の液晶表示装置用半導体基板の製造
方法。
【請求項７２】上記フィルム堆積工程では、堆積速度が
２０Å／ｓ未満、堆積温度が約１００から４００℃の範
囲である堆積条件によりプラズマ化学的成膜法で第一微
結晶フィルムを堆積することを特徴とする請求項４０記
載の液晶表示装置用半導体基板の製造方法。
【請求項７３】上記フィルム堆積工程では、堆積速度が
２０Å／ｓ未満、堆積温度が約５６０℃である堆積条件
により低圧化学的成膜法で第一微結晶フィルムを堆積す
ることを特徴とする請求項４０記載の液晶表示装置用半
導体基板の製造方法。
【請求項７４】上記フィルム堆積工程では、約１．８ｅ
Ｖあるいはそれ以上の光学的ギャップをもって第一微結
晶フィルムを堆積することを特徴とする請求項４０記載
の液晶表示装置用半導体基板の製造方法。
【請求項７５】上記フィルム堆積工程では、約４７０ｃ
ｍ^-1を越える波数が横方向−光学的フォノンラマンピー
クの中心であり、７０ｃｍ^-1未満の半値全幅を有するよ
うに第一微結晶フィルムを堆積することを特徴とする請
求項４０記載の液晶表示装置用半導体基板の製造方法。