JP2001093854A - 多結晶膜の製造方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents
多結晶膜の製造方法および半導体装置の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 結晶粒径が大きくかつ特定の結晶面が基板に
対して平行な領域を有する多結晶膜を良好なスループッ
トで得ることができる多結晶膜の製造方法および半導体
装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 絶縁性の基板１１上に保護膜１２を介し
てＳｉよりなる非晶質膜１３を形成したのち、この非晶
質膜１３にパルス状の短波長エネルギービームＥを面積
ビームで照射して多結晶化し、多結晶膜１４を形成す
る。同一箇所に対する短波長エネルギービームＥの照射
回数は２回以上６０回以下、より好ましくは４回以上４
０回以下とし、（１００）面が基板に対して平行な領域
が現れるように、好ましくは優先的に現れるようにす
る。これにより結晶粒径も大きくすることができる。よ
って、しきい値の制御性に優れ、特性が均一で高性能な
ＴＦＴをスループットよく作製することができる。
対して平行な領域を有する多結晶膜を良好なスループッ
トで得ることができる多結晶膜の製造方法および半導体
装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 絶縁性の基板１１上に保護膜１２を介し
てＳｉよりなる非晶質膜１３を形成したのち、この非晶
質膜１３にパルス状の短波長エネルギービームＥを面積
ビームで照射して多結晶化し、多結晶膜１４を形成す
る。同一箇所に対する短波長エネルギービームＥの照射
回数は２回以上６０回以下、より好ましくは４回以上４
０回以下とし、（１００）面が基板に対して平行な領域
が現れるように、好ましくは優先的に現れるようにす
る。これにより結晶粒径も大きくすることができる。よ
って、しきい値の制御性に優れ、特性が均一で高性能な
ＴＦＴをスループットよく作製することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多結晶膜の製造方
法および半導体装置の製造方法に係り、特に、基板の上
に形成した非晶質膜にパルス状の短波長エネルギービー
ムを面ビームで照射して多結晶化する多結晶膜の製造方
法および半導体装置の製造方法に関する。
法および半導体装置の製造方法に係り、特に、基板の上
に形成した非晶質膜にパルス状の短波長エネルギービー
ムを面ビームで照射して多結晶化する多結晶膜の製造方
法および半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、表示装置について大型、高精細お
よび高画質な表示が求められている。液晶表示装置（Ｌ
ＣＤ；Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａ
ｙ）では、それらの要求に応えるために、液晶駆動用の
スイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Ｔ
ｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を利用し
たアクティブマトリクス型方式の液晶表示装置が用いら
れている。
よび高画質な表示が求められている。液晶表示装置（Ｌ
ＣＤ；Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａ
ｙ）では、それらの要求に応えるために、液晶駆動用の
スイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Ｔ
ｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を利用し
たアクティブマトリクス型方式の液晶表示装置が用いら
れている。
【０００３】この液晶表示装置に用いられるＴＦＴに
は、能動層であるチャネル領域に非晶質（アモルファ
ス）シリコン膜を用いるものと、多結晶シリコン膜を用
いるものとがある。このうち、多結晶シリコン膜を用い
たＴＦＴは、非晶質シリコン膜を用いたものに比べてオ
ン抵抗が低く、応答性や駆動性に優れており、大型、高
精細および高画質な表示を実現するものとして期待され
ている。
は、能動層であるチャネル領域に非晶質（アモルファ
ス）シリコン膜を用いるものと、多結晶シリコン膜を用
いるものとがある。このうち、多結晶シリコン膜を用い
たＴＦＴは、非晶質シリコン膜を用いたものに比べてオ
ン抵抗が低く、応答性や駆動性に優れており、大型、高
精細および高画質な表示を実現するものとして期待され
ている。
【０００４】多結晶シリコン膜を形成する方法として
は、例えば、非晶質シリコン膜にエキシマレーザを照射
するエキシマレーザアニール（ＥＬＡ；Ｅｘｃｉｍｅｒ
Ｌａｓｅｒ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）法が知られてい
る。このＥＬＡ法では、従来より、照射領域にエネルギ
ービームをライン状に照射して結晶化させるマルチスキ
ャンショットアニール法が広く行われている。
は、例えば、非晶質シリコン膜にエキシマレーザを照射
するエキシマレーザアニール（ＥＬＡ；Ｅｘｃｉｍｅｒ
Ｌａｓｅｒ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）法が知られてい
る。このＥＬＡ法では、従来より、照射領域にエネルギ
ービームをライン状に照射して結晶化させるマルチスキ
ャンショットアニール法が広く行われている。
【０００５】しかし、この方法では、均一なエネルギー
ビームを走査方向（横方向）に照射することが困難であ
り、走査方向において結晶粒径の大きさが不均一になっ
てしまうという問題があった（Ｉ．Ａｓａｉ，Ｎ．Ｋａ
ｔｏ，Ｍ．Ｆｕｓｅ，ａｎｄＨ．Ｈａｍａｎｏ，”Ａ
ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｏｍｏｇｅｎｉｏｕ
ｓ ｐｏｌｙ−Ｓｉ ＴＦＴ’ｓ ｕｓｉｎｇ ｅｘｃ
ｉｍｅｒ ｌａｓｅｒ ａｎｎｅａｌｉｎｇ”，ｉｎ
Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓｔ．Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．ｏｎ
Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ
Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｔｓｕｋｕｂａ，ｐｐ．５５−５
７，（１９９２））。また、多結晶シリコン膜では結晶
粒径が大きい方が移動度を大きくすることができるので
好ましいのに対し、この方法では、室温においてＥＬＡ
を行った場合、結晶粒径を例えば４００ｎｍ以上の十分
な大きさにすることが難しいという問題もあった。更
に、結晶性シリコン膜とゲート絶縁膜（ＳｉＯ２）との
界面では界面準位密度が小さい（１００）面の方がしき
い値の制御性を高くすることができるので好ましいのに
対し、この方法では、一般に（１１１）面が優先的に現
れた多結晶シリコン膜が形成されてしまうという問題も
あった。
ビームを走査方向（横方向）に照射することが困難であ
り、走査方向において結晶粒径の大きさが不均一になっ
てしまうという問題があった（Ｉ．Ａｓａｉ，Ｎ．Ｋａ
ｔｏ，Ｍ．Ｆｕｓｅ，ａｎｄＨ．Ｈａｍａｎｏ，”Ａ
ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｏｍｏｇｅｎｉｏｕ
ｓ ｐｏｌｙ−Ｓｉ ＴＦＴ’ｓ ｕｓｉｎｇ ｅｘｃ
ｉｍｅｒ ｌａｓｅｒ ａｎｎｅａｌｉｎｇ”，ｉｎ
Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓｔ．Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．ｏｎ
Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ
Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｔｓｕｋｕｂａ，ｐｐ．５５−５
７，（１９９２））。また、多結晶シリコン膜では結晶
粒径が大きい方が移動度を大きくすることができるので
好ましいのに対し、この方法では、室温においてＥＬＡ
を行った場合、結晶粒径を例えば４００ｎｍ以上の十分
な大きさにすることが難しいという問題もあった。更
に、結晶性シリコン膜とゲート絶縁膜（ＳｉＯ２）との
界面では界面準位密度が小さい（１００）面の方がしき
い値の制御性を高くすることができるので好ましいのに
対し、この方法では、一般に（１１１）面が優先的に現
れた多結晶シリコン膜が形成されてしまうという問題も
あった。
【０００６】そこで、近年では、１０Ｊ以上の大出力エ
ネルギービームを用いたＥＬＡ法が開発されている
（Ｃ．Ｐｒａｔ，Ｍ．Ｓｔｅｈｌｅ，ａｎｄ Ｄ．Ｚａ
ｈｏｒｓｋｉ，”１ Ｈｚ／１５ Ｊｕｌｅｓ−ｅｘｃ
ｉｍｅｒ−ｌａｓｅｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｆｏ
ｒ ｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｄｉｓｐｌａｙ ａｐｐｌ
ｉｃａｔｉｏｎｓ．”Ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｏｎ Ｍａ
ｙ，１９９９（Ｓａｎ−Ｊｏｓｅ，ＵＳＡ））。これに
より、エネルギービームを面ビームとして一括して照射
する一括ＥＬＡ法が期待され（Ｔ．Ｎｏｇｕｃｈｉ，
Ｔ．Ｏｇａｗａ，Ｙ．Ｉｋｅｄａ，”Ｍｅｔｈｏｄ ｏ
ｆ ｆｏｒｍｉｎｇ ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ
ｓｉｌｉｃｏｎ ｌａｙｅｒ ｏｎ ｓｕｂｓｔｒａ
ｔｅ ｂｙ ｌａｒｇｅ ａｒｅａ ｅｘｃｉｍｅｒ
ｌａｓｅｒ ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ”，Ｕ．Ｓ．Ｐａ
ｔｅｎｔ ５，５２９，９５１（Ｊｕｎｅ ２５，１９
９６）；Ｔ．Ｎｏｇｕｃｈｉ ｅｔ ａｌ．，ＩＥＥＥ
Ｔｒａｎｓ．Ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃ
ｅ，Ｖｏｌ．４３，ｐｐ．１４５４−１４５８，（１９
９６））、６インチ以下の中面積および小面積のＬＣＤ
を均一な一括ビームにより形成することが可能となる。
ネルギービームを用いたＥＬＡ法が開発されている
（Ｃ．Ｐｒａｔ，Ｍ．Ｓｔｅｈｌｅ，ａｎｄ Ｄ．Ｚａ
ｈｏｒｓｋｉ，”１ Ｈｚ／１５ Ｊｕｌｅｓ−ｅｘｃ
ｉｍｅｒ−ｌａｓｅｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｆｏ
ｒ ｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｄｉｓｐｌａｙ ａｐｐｌ
ｉｃａｔｉｏｎｓ．”Ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｏｎ Ｍａ
ｙ，１９９９（Ｓａｎ−Ｊｏｓｅ，ＵＳＡ））。これに
より、エネルギービームを面ビームとして一括して照射
する一括ＥＬＡ法が期待され（Ｔ．Ｎｏｇｕｃｈｉ，
Ｔ．Ｏｇａｗａ，Ｙ．Ｉｋｅｄａ，”Ｍｅｔｈｏｄ ｏ
ｆ ｆｏｒｍｉｎｇ ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ
ｓｉｌｉｃｏｎ ｌａｙｅｒ ｏｎ ｓｕｂｓｔｒａ
ｔｅ ｂｙ ｌａｒｇｅ ａｒｅａ ｅｘｃｉｍｅｒ
ｌａｓｅｒ ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ”，Ｕ．Ｓ．Ｐａ
ｔｅｎｔ ５，５２９，９５１（Ｊｕｎｅ ２５，１９
９６）；Ｔ．Ｎｏｇｕｃｈｉ ｅｔ ａｌ．，ＩＥＥＥ
Ｔｒａｎｓ．Ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃ
ｅ，Ｖｏｌ．４３，ｐｐ．１４５４−１４５８，（１９
９６））、６インチ以下の中面積および小面積のＬＣＤ
を均一な一括ビームにより形成することが可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな面ビームを用いた一括ＥＬＡ法では、繰り返しに時
間を要し、パルス状のエネルギービームを同一箇所に何
回も照射するので、スループットの面から実用的ではな
かった。また、最近になって、このＥＬＡ法により結晶
粒径の大きい多結晶シリコン膜を得たとの報告もなされ
てはいるものの（Ｋ．Ｈ．Ｌｅｅ ｅｔ．ａｌ．，Ｇｉ
ｇａｎｔｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ ｇｒａｉｎ ｂｙ ｅ
ｘｃｉｍｅｒ ｌａｓｅｒ ｗｉｔｈ ｌｏｎｇ ｐｕ
ｌｓｅ ｄｕｒａｔｉｏｎｏｆ ２００ｎｓ ａｎｄ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ＴＦＴ，ｐｒｅｓｅｎ
ｔｅｄ ｉｎ ＩＳＰＳＡ−９８．Ｓｅｏｕｌ）、（１
００）面が基板に対して平行となるように制御する方法
は未だ報告されておらず、結晶粒径が大きくかつ（１０
０）面が基板に対して平行な領域を有する多結晶シリコ
ン膜を得る方法の開発が望まれている。
うな面ビームを用いた一括ＥＬＡ法では、繰り返しに時
間を要し、パルス状のエネルギービームを同一箇所に何
回も照射するので、スループットの面から実用的ではな
かった。また、最近になって、このＥＬＡ法により結晶
粒径の大きい多結晶シリコン膜を得たとの報告もなされ
てはいるものの（Ｋ．Ｈ．Ｌｅｅ ｅｔ．ａｌ．，Ｇｉ
ｇａｎｔｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ ｇｒａｉｎ ｂｙ ｅ
ｘｃｉｍｅｒ ｌａｓｅｒ ｗｉｔｈ ｌｏｎｇ ｐｕ
ｌｓｅ ｄｕｒａｔｉｏｎｏｆ ２００ｎｓ ａｎｄ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ＴＦＴ，ｐｒｅｓｅｎ
ｔｅｄ ｉｎ ＩＳＰＳＡ−９８．Ｓｅｏｕｌ）、（１
００）面が基板に対して平行となるように制御する方法
は未だ報告されておらず、結晶粒径が大きくかつ（１０
０）面が基板に対して平行な領域を有する多結晶シリコ
ン膜を得る方法の開発が望まれている。
【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、結晶粒径が大きくかつ特定の結晶面
が基板に対して平行な領域を有する多結晶膜が得られる
と共に、スループットを改善することができる多結晶膜
の製造方法および半導体装置の製造方法を提供すること
にある。
ので、その目的は、結晶粒径が大きくかつ特定の結晶面
が基板に対して平行な領域を有する多結晶膜が得られる
と共に、スループットを改善することができる多結晶膜
の製造方法および半導体装置の製造方法を提供すること
にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明による多結晶膜の
製造方法は、基板の上に形成したシリコンおよびシリコ
ン・ゲルマニウムのうちの少なくとも一方を含む非晶質
膜に、パルス状の短波長エネルギービームを面ビームで
照射して多結晶化するものであって、同一箇所に対する
短波長エネルギービームの照射回数を、２回以上６０回
以下とするものである。
製造方法は、基板の上に形成したシリコンおよびシリコ
ン・ゲルマニウムのうちの少なくとも一方を含む非晶質
膜に、パルス状の短波長エネルギービームを面ビームで
照射して多結晶化するものであって、同一箇所に対する
短波長エネルギービームの照射回数を、２回以上６０回
以下とするものである。
【００１０】本発明による他の多結晶膜の製造方法は、
基板の上に形成した非晶質膜にパルス状の短波長エネル
ギービームを面ビームで照射して多結晶化するものであ
って、短波長エネルギービームの照射回数を制御するこ
とにより、特定の結晶面が基板に対して平行な領域を有
する多結晶膜を形成するものである。
基板の上に形成した非晶質膜にパルス状の短波長エネル
ギービームを面ビームで照射して多結晶化するものであ
って、短波長エネルギービームの照射回数を制御するこ
とにより、特定の結晶面が基板に対して平行な領域を有
する多結晶膜を形成するものである。
【００１１】本発明による半導体装置の製造方法は、基
板の上に形成したシリコンおよびシリコン・ゲルマニウ
ムのうちの少なくとも一方を含む非晶質膜に、パルス状
の短波長エネルギービームを面ビームで照射して多結晶
化する多結晶膜の形成工程を含むものであって、同一箇
所に対する短波長エネルギービームの照射回数を、２回
以上６０回以下とするものである。
板の上に形成したシリコンおよびシリコン・ゲルマニウ
ムのうちの少なくとも一方を含む非晶質膜に、パルス状
の短波長エネルギービームを面ビームで照射して多結晶
化する多結晶膜の形成工程を含むものであって、同一箇
所に対する短波長エネルギービームの照射回数を、２回
以上６０回以下とするものである。
【００１２】本発明による他の半導体装置の製造方法
は、基板の上に形成した非晶質膜にパルス状の短波長エ
ネルギービームを面ビームで照射して多結晶化する多結
晶膜の形成工程を含むものであって、短波長エネルギー
ビームの照射回数を制御することにより、特定の結晶面
が基板に対して平行な領域を有する多結晶膜を形成する
ものである。
は、基板の上に形成した非晶質膜にパルス状の短波長エ
ネルギービームを面ビームで照射して多結晶化する多結
晶膜の形成工程を含むものであって、短波長エネルギー
ビームの照射回数を制御することにより、特定の結晶面
が基板に対して平行な領域を有する多結晶膜を形成する
ものである。
【００１３】本発明による多結晶膜の製造方法では、シ
リコンおよびシリコン・ゲルマニウムのうちの少なくと
も一方を含む非晶質膜に、パルス状の短波長エネルギー
ビームが面ビームで照射されることにより多結晶化され
る。その際、同一箇所に対する短波長エネルギービーム
の照射回数は、２回以上６０回以下とされる。
リコンおよびシリコン・ゲルマニウムのうちの少なくと
も一方を含む非晶質膜に、パルス状の短波長エネルギー
ビームが面ビームで照射されることにより多結晶化され
る。その際、同一箇所に対する短波長エネルギービーム
の照射回数は、２回以上６０回以下とされる。
【００１４】本発明による他の多結晶膜の製造方法で
は、非晶質膜にパルス状の短波長エネルギービームが面
ビームで照射されることにより多結晶化される。その
際、短波長エネルギービームの照射回数が制御されるこ
とにより、特定の結晶面が基板に対して平行な領域を有
する多結晶膜が形成される。
は、非晶質膜にパルス状の短波長エネルギービームが面
ビームで照射されることにより多結晶化される。その
際、短波長エネルギービームの照射回数が制御されるこ
とにより、特定の結晶面が基板に対して平行な領域を有
する多結晶膜が形成される。
【００１５】本発明による半導体装置の製造方法は、本
発明の多結晶膜の製造方法を用いたものである。
発明の多結晶膜の製造方法を用いたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
て図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】なお、以下の実施の形態では、半導体装置
として例えば図１に示した液晶表示装置１００を製造す
る場合について具体的に説明する。ちなみに、この液晶
表示装置１００は、図示しない基板の上に、画素部１０
１と、この画素部１０１の周辺部に設けられた周辺回路
部１０２とを備えたものである。画素部１０１には、液
晶層１０３と、この液晶層１０３を各画素に対応して駆
動するためのマトリクス状に配列された複数の薄膜トラ
ンジスタ１０４とが形成されている。周辺回路部１０２
はビデオ信号端子１０５を備え、入力した画像信号と共
に水平走査信号を画素部１０１に送る水平走査部（水平
走査回路；信号電極駆動回路）１０６と、垂直走査信号
を画素部１０１に送る垂直走査部（垂直走査回路；走査
電極駆動回路）１０７とにより構成されている。
として例えば図１に示した液晶表示装置１００を製造す
る場合について具体的に説明する。ちなみに、この液晶
表示装置１００は、図示しない基板の上に、画素部１０
１と、この画素部１０１の周辺部に設けられた周辺回路
部１０２とを備えたものである。画素部１０１には、液
晶層１０３と、この液晶層１０３を各画素に対応して駆
動するためのマトリクス状に配列された複数の薄膜トラ
ンジスタ１０４とが形成されている。周辺回路部１０２
はビデオ信号端子１０５を備え、入力した画像信号と共
に水平走査信号を画素部１０１に送る水平走査部（水平
走査回路；信号電極駆動回路）１０６と、垂直走査信号
を画素部１０１に送る垂直走査部（垂直走査回路；走査
電極駆動回路）１０７とにより構成されている。
【００１８】この液晶表示パネル１００では、画像信号
がビデオ信号端子１０５を介して水平走査部１０６に送
られ、この水平走査部１０６から画像信号と共に水平走
査信号が画素部１０１の各画素毎の薄膜トランジスタ１
０４へ送られ、また垂直走査部１０７から垂直走査信号
が画素部１０１の各画素毎の薄膜トランジスタ１０４へ
送られることにより液晶層１０３のスイッチング制御が
なされ、画像表示が行われるようになっている。
がビデオ信号端子１０５を介して水平走査部１０６に送
られ、この水平走査部１０６から画像信号と共に水平走
査信号が画素部１０１の各画素毎の薄膜トランジスタ１
０４へ送られ、また垂直走査部１０７から垂直走査信号
が画素部１０１の各画素毎の薄膜トランジスタ１０４へ
送られることにより液晶層１０３のスイッチング制御が
なされ、画像表示が行われるようになっている。
【００１９】図２は、本発明の一実施の形態に係る多結
晶膜の製造方法およびそれを用いた半導体装置の製造方
法を工程順に表すものである。本実施の形態では、ま
ず、図２（Ａ）に示したように、例えば、ガラスよりな
る絶縁性の基板１１の一面に、積層方向の厚さ（以下、
単に厚さと言う）が４０ｎｍの保護膜１２を介して、シ
リコン（Ｓｉ）よりなる非晶質膜１３を形成する。保護
膜１２は非晶質膜１３（すなわち後の多結晶膜１４）が
ガラス製の基板１１により汚染されることを防止するた
めのものであり、例えば、化学気相成長法（ＣＶＤ；Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法
またはスパッタリング法により、厚さ１０ｎｍの窒化ケ
イ素（ＳｉＮ）膜と、厚さ３０ｎｍの二酸化ケイ素（Ｓ
ｉＯ２）膜とを基板１１の側からこの順に積層すること
により形成する。
晶膜の製造方法およびそれを用いた半導体装置の製造方
法を工程順に表すものである。本実施の形態では、ま
ず、図２（Ａ）に示したように、例えば、ガラスよりな
る絶縁性の基板１１の一面に、積層方向の厚さ（以下、
単に厚さと言う）が４０ｎｍの保護膜１２を介して、シ
リコン（Ｓｉ）よりなる非晶質膜１３を形成する。保護
膜１２は非晶質膜１３（すなわち後の多結晶膜１４）が
ガラス製の基板１１により汚染されることを防止するた
めのものであり、例えば、化学気相成長法（ＣＶＤ；Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法
またはスパッタリング法により、厚さ１０ｎｍの窒化ケ
イ素（ＳｉＮ）膜と、厚さ３０ｎｍの二酸化ケイ素（Ｓ
ｉＯ２）膜とを基板１１の側からこの順に積層すること
により形成する。
【００２０】非晶質膜１３は、例えば、ＣＶＤ法、プラ
ズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ；Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃ
ｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔ
ｉｏｎ）法、またはスパッタ法により形成する。非晶質
膜１３の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下
とすることが好ましく、１５ｎｍ以上７５０ｎｍ以下と
すればより好ましい。後続の多結晶化工程において良好
な多結晶膜１４を得ることができるからである。例え
ば、ここでは、４０ｎｍの厚さで非晶質膜１３を形成す
る。
ズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ；Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃ
ｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔ
ｉｏｎ）法、またはスパッタ法により形成する。非晶質
膜１３の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下
とすることが好ましく、１５ｎｍ以上７５０ｎｍ以下と
すればより好ましい。後続の多結晶化工程において良好
な多結晶膜１４を得ることができるからである。例え
ば、ここでは、４０ｎｍの厚さで非晶質膜１３を形成す
る。
【００２１】なお、非晶質膜１３をプラズマＣＶＤ法に
より形成する場合には非晶質膜１３に多量の水素が含有
されてしまうので、非晶質膜１３を形成したのちに、例
えば、４５０℃の温度で２時間加熱することにより、ま
たは紫外線による急速熱アニール（ＲＴＡ；Ｒａｐｉｄ
Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）を行うことに
より、水素を除去することが好ましい。
より形成する場合には非晶質膜１３に多量の水素が含有
されてしまうので、非晶質膜１３を形成したのちに、例
えば、４５０℃の温度で２時間加熱することにより、ま
たは紫外線による急速熱アニール（ＲＴＡ；Ｒａｐｉｄ
Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）を行うことに
より、水素を除去することが好ましい。
【００２２】次いで、図２（Ｂ）に示したように、例え
ば、非晶質膜１３にパルス状の短波長エネルギービーム
Ｅを面ビームで照射して多結晶化し、多結晶膜１４を形
成する。ここで面ビームというのは、照射面において一
定以上の面積を有するものを指し、照射面におけるビー
ムの形状は矩形状，円形状あるいは楕円形状などどのよ
うなものであってもかまわない。面ビームの照射面にお
ける具体的な面積は、例えば１．５ｃｍ２以上、好まし
くは１０ｃｍ２以上、より好ましくは１５ｃｍ２であ
る。
ば、非晶質膜１３にパルス状の短波長エネルギービーム
Ｅを面ビームで照射して多結晶化し、多結晶膜１４を形
成する。ここで面ビームというのは、照射面において一
定以上の面積を有するものを指し、照射面におけるビー
ムの形状は矩形状，円形状あるいは楕円形状などどのよ
うなものであってもかまわない。面ビームの照射面にお
ける具体的な面積は、例えば１．５ｃｍ２以上、好まし
くは１０ｃｍ２以上、より好ましくは１５ｃｍ２であ
る。
【００２３】このように面ビームを用いることにより、
多結晶化する領域があまり大きくない場合（例えば６イ
ンチ以下）には、全領域を一括して多結晶化することが
可能となる。また、多結晶化する領域が短波長エネルギ
ービームＥの面積よりも大きい場合には、短波長エネル
ギービームＥを移動させて照射することにより多結晶化
を行う。なお、本実施例では、画素部形成領域と周辺回
路部形成領域とを一括して多結晶化してもよく、別々に
多結晶化してもよい。
多結晶化する領域があまり大きくない場合（例えば６イ
ンチ以下）には、全領域を一括して多結晶化することが
可能となる。また、多結晶化する領域が短波長エネルギ
ービームＥの面積よりも大きい場合には、短波長エネル
ギービームＥを移動させて照射することにより多結晶化
を行う。なお、本実施例では、画素部形成領域と周辺回
路部形成領域とを一括して多結晶化してもよく、別々に
多結晶化してもよい。
【００２４】短波長エネルギービームＥとしては例えば
エキシマレーザビームが適当であり、より具体的には、
例えばＸ−ｒａｙ予備電離方式を用いてパルス周波数が
１０Ｈｚ以上のＸｅＣｌエキシマレーザ（３０８ｎｍ）
を発生させ、光学系装置を用いて例えば０．４ｃｍ×４
０ｃｍの空間的に均一な面ビームに整形したのち、非晶
質膜１３に照射する。
エキシマレーザビームが適当であり、より具体的には、
例えばＸ−ｒａｙ予備電離方式を用いてパルス周波数が
１０Ｈｚ以上のＸｅＣｌエキシマレーザ（３０８ｎｍ）
を発生させ、光学系装置を用いて例えば０．４ｃｍ×４
０ｃｍの空間的に均一な面ビームに整形したのち、非晶
質膜１３に照射する。
【００２５】なお、短波長エネルギービームＥの照射に
際しては、その照射回数であるパルスショット数を制御
することにより、（１００）面が基板１１（具体的には
基板１１の積層面）に対して平行な領域を有するよう
に、すなわち（１００）面の方位が積層方向に一致する
領域を有するようにすることが好ましい。また、（１０
０）面が基板１１に対して平行な領域を優先的に有する
ようにすればより好ましい。具体的には、同一箇所に対
する短波長エネルギービームＥの照射回数を２回以上６
０回以下に制御することが好ましく、４回以上４０回以
下とすればより好ましい。これは、照射回数に応じて優
先的な結晶面の方位が異なり、ある照射回数の範囲内に
おいて、しきい値の制御性に優れる（１００）面が基板
１１に対して平行な領域を形成することができると共
に、結晶粒径も大きくすることができるからである。ち
なみに、ここでいう“平行”とは実質的な意味における
平行のことである。
際しては、その照射回数であるパルスショット数を制御
することにより、（１００）面が基板１１（具体的には
基板１１の積層面）に対して平行な領域を有するよう
に、すなわち（１００）面の方位が積層方向に一致する
領域を有するようにすることが好ましい。また、（１０
０）面が基板１１に対して平行な領域を優先的に有する
ようにすればより好ましい。具体的には、同一箇所に対
する短波長エネルギービームＥの照射回数を２回以上６
０回以下に制御することが好ましく、４回以上４０回以
下とすればより好ましい。これは、照射回数に応じて優
先的な結晶面の方位が異なり、ある照射回数の範囲内に
おいて、しきい値の制御性に優れる（１００）面が基板
１１に対して平行な領域を形成することができると共
に、結晶粒径も大きくすることができるからである。ち
なみに、ここでいう“平行”とは実質的な意味における
平行のことである。
【００２６】図３に一実験試料における表面の透過型電
子顕微鏡（ＴＥＭ；Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真を示す。図４
に図３に示したＴＥＭ写真の特徴部分を模して示す。こ
の実験試料は、厚さ約４０ｎｍのシリコン非晶質膜に、
下記の条件で短波長エネルギービームＥを面ビームで照
射したものである。 照射条件 エネルギービーム ； ＸｅＣｌエキシマレーザビーム（３０８ｎｍ） パルス周波数 ； １／６Ｈｚ パルス幅 ； ２００ｎｓｅｃ エネルギー密度 ； ５５０ｍＪ／ｃｍ２（１パルス当たり） 照射回数 ； ３０回
子顕微鏡（ＴＥＭ；Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真を示す。図４
に図３に示したＴＥＭ写真の特徴部分を模して示す。こ
の実験試料は、厚さ約４０ｎｍのシリコン非晶質膜に、
下記の条件で短波長エネルギービームＥを面ビームで照
射したものである。 照射条件 エネルギービーム ； ＸｅＣｌエキシマレーザビーム（３０８ｎｍ） パルス周波数 ； １／６Ｈｚ パルス幅 ； ２００ｎｓｅｃ エネルギー密度 ； ５５０ｍＪ／ｃｍ２（１パルス当たり） 照射回数 ； ３０回
【００２７】図３のうち図４において網かけで示した部
分に対応する領域が１結晶粒子である。この結晶粒子に
ついて制限視野回折（Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ａｒｅａ Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｉｆｒａｃｔｉｏｎ ｂｙ Ｔｒａ
ｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓ
ｃｏｐｅ；ＳＡＥＤ（ＴＥＭ））法により結晶面の配向
を調べたところ、（１００）面が基板に対して平行とな
っていた。このことから、照射回数を制御することによ
り、（１００）面が基板に対して平行な結晶粒子を得ら
れることが分かる。この実験試料の結晶粒の最大粒径は
２μｍ以上、平均粒径は約８００ｎｍであり、結晶粒径
も大きくできることが分かる。ちなみに、図３に示した
結晶粒子の粒径は約２．８μｍである。
分に対応する領域が１結晶粒子である。この結晶粒子に
ついて制限視野回折（Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ａｒｅａ Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｉｆｒａｃｔｉｏｎ ｂｙ Ｔｒａ
ｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓ
ｃｏｐｅ；ＳＡＥＤ（ＴＥＭ））法により結晶面の配向
を調べたところ、（１００）面が基板に対して平行とな
っていた。このことから、照射回数を制御することによ
り、（１００）面が基板に対して平行な結晶粒子を得ら
れることが分かる。この実験試料の結晶粒の最大粒径は
２μｍ以上、平均粒径は約８００ｎｍであり、結晶粒径
も大きくできることが分かる。ちなみに、図３に示した
結晶粒子の粒径は約２．８μｍである。
【００２８】また、図５に短波長エネルギービームＥの
照射回数と結晶面の配向との関係を表す一実験結果を示
す。この実験結果は、図３に示した実験試料およびこの
実験試料と照射回数を変化させたことを除き同一条件で
短波長エネルギービームＥを照射した他の実験試料につ
いて結晶面の配向をそれぞれ調べたものである。結晶面
の配向は、反射高速電子線回折（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ
Ｈｉｇｈ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｉｆ
ｆｒａｃｔｉｏｎ；ＲＨＥＥＤ）法により、各面方位の
回折リングの明度（強度）を測定して求めた。この方法
では、明度が大きいほどその結晶面が基板に対して平行
に存在している割合が多いことを意味している。図５の
縦軸は、ＲＨＥＥＤ法により求めた各面方位の明度であ
る。
照射回数と結晶面の配向との関係を表す一実験結果を示
す。この実験結果は、図３に示した実験試料およびこの
実験試料と照射回数を変化させたことを除き同一条件で
短波長エネルギービームＥを照射した他の実験試料につ
いて結晶面の配向をそれぞれ調べたものである。結晶面
の配向は、反射高速電子線回折（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ
Ｈｉｇｈ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｉｆ
ｆｒａｃｔｉｏｎ；ＲＨＥＥＤ）法により、各面方位の
回折リングの明度（強度）を測定して求めた。この方法
では、明度が大きいほどその結晶面が基板に対して平行
に存在している割合が多いことを意味している。図５の
縦軸は、ＲＨＥＥＤ法により求めた各面方位の明度であ
る。
【００２９】図５から分かるように、短波長エネルギー
ビームＥの照射回数が少ないと（１１０）面が基板に対
して平行な領域が優先的に現れ、照射回数が増加するに
つれ（１００）面が基板に対して平行な領域が増加し、
ある照射回数を超えると（１００）面が基板に対して平
行な領域が減少しはじめ、更に照射回数が増加すると
（１１１）面が基板に対して平行な領域が優先的に現れ
る。すなわち、照射回数を制御することにより、（１０
０）面を少なくとも一部において基板に対して平行にで
きることが分かると共に、優先的に平行にできることも
分かる。ここで優先的というのは、例えば、基板に対し
て平行な結晶面の中で最も存在割合が多いことを言う。
ビームＥの照射回数が少ないと（１１０）面が基板に対
して平行な領域が優先的に現れ、照射回数が増加するに
つれ（１００）面が基板に対して平行な領域が増加し、
ある照射回数を超えると（１００）面が基板に対して平
行な領域が減少しはじめ、更に照射回数が増加すると
（１１１）面が基板に対して平行な領域が優先的に現れ
る。すなわち、照射回数を制御することにより、（１０
０）面を少なくとも一部において基板に対して平行にで
きることが分かると共に、優先的に平行にできることも
分かる。ここで優先的というのは、例えば、基板に対し
て平行な結晶面の中で最も存在割合が多いことを言う。
【００３０】ちなみに、結晶面の配向は、ＲＨＥＥＤ法
の他にも上述のＳＡＥＤ（ＴＥＭ））法、あるいはＸ線
回折（Ｘ−ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ；ＸＲＤ）
法などによっても求めることができる。上述した各実験
試料についてＳＡＥＤ（ＴＥＭ）法により結晶面の配向
を調べたところ、ＲＨＥＥＤ法と同様の結果が得られ
た。
の他にも上述のＳＡＥＤ（ＴＥＭ））法、あるいはＸ線
回折（Ｘ−ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ；ＸＲＤ）
法などによっても求めることができる。上述した各実験
試料についてＳＡＥＤ（ＴＥＭ）法により結晶面の配向
を調べたところ、ＲＨＥＥＤ法と同様の結果が得られ
た。
【００３１】更に、図６に短波長エネルギービームＥの
照射回数と結晶の平均粒径との関係を表す一実験結果を
示す。この実験結果は、図５に示した各実験試料につい
て結晶の平均粒径をそれぞれ調べたものである。結晶の
平均粒径は、ＴＥＭによる観察結果から求めた。
照射回数と結晶の平均粒径との関係を表す一実験結果を
示す。この実験結果は、図５に示した各実験試料につい
て結晶の平均粒径をそれぞれ調べたものである。結晶の
平均粒径は、ＴＥＭによる観察結果から求めた。
【００３２】図６から分かるように、短波長エネルギー
ビームＥの照射回数が増加するにつれ結晶の平均粒径が
大きくなり、ある照射回数を超えると逆に結晶の平均粒
径が小さくなる傾向が見られる。また、図５と図６とを
比較してみると、大きな結晶粒径が得られる照射回数
は、（１００）面が基板に対して優先的に平行となる照
射回数とほぼ一致している。すなわち、照射回数を制御
することにより、（１００）面が基板に対して平行な領
域が存在するようにできかつ結晶粒径も大きくできるこ
とが分かる。
ビームＥの照射回数が増加するにつれ結晶の平均粒径が
大きくなり、ある照射回数を超えると逆に結晶の平均粒
径が小さくなる傾向が見られる。また、図５と図６とを
比較してみると、大きな結晶粒径が得られる照射回数
は、（１００）面が基板に対して優先的に平行となる照
射回数とほぼ一致している。すなわち、照射回数を制御
することにより、（１００）面が基板に対して平行な領
域が存在するようにできかつ結晶粒径も大きくできるこ
とが分かる。
【００３３】このような現象が生じる理由は未知ではあ
るが、次のように考えられる。すなわち、最初の短波長
エネルギービームＥの照射により核の発生と小さい結晶
粒が成長し、照射回数が増加するにつれてそれが合体
し、ある程度の大きさの結晶粒に成長していく。これ
は、照射回数がある回数以上になると結晶粒の大きさが
膜厚に比べて極めて大きくなることから、表面エネルギ
ーが最小となるような融点近くで起こる２次結晶粒の成
長によるものと考えられる。その際、（１００）面が基
板に対して平行な結晶粒における（１００）面の４つの
周りの方向は＜２００＞方向と考えられるので（Ｔ．Ｎ
ｏｇｕｃｈｉ ｅｔ．ａｌ．，Ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ
ｏｆ ＱＳＣ ｓｅｉｍｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｆｉｌ
ｍｓ，Ｔｏｂｅ ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ ｉｎ Ｐｒｏ
ｃ．ｏｆ Ｍａｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ａ１８．７（Ｐｒ
ｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ＭＲＳ Ｓｐｒｉｎｇ ｍｅｅ
ｔｉｎｇ：１９９９ Ｓａｎ Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ 参
照）、短波長エネルギービームＥの照射により溶融回転
して揃えば粒界は格子的に整合しやすく、約１μｍ程度
の大きな結晶粒が形成されるものと考えられる。しか
し、更に照射回数が増加すると、自然酸化膜または大気
中の酸素あるいは水蒸気などを巻き込んで表面の凹凸も
増加し、結局ダングリングボンドが最小でエネルギー的
に安定な（１１１）面が基板に対して平行になるものと
考えられる（Ｊ．Ｈ．Ｋｉｍ ａｎｄ Ｊ．Ｙ．Ｌｅ
ｅ，Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ ２９２，３１
３（１９９７）参照）。
るが、次のように考えられる。すなわち、最初の短波長
エネルギービームＥの照射により核の発生と小さい結晶
粒が成長し、照射回数が増加するにつれてそれが合体
し、ある程度の大きさの結晶粒に成長していく。これ
は、照射回数がある回数以上になると結晶粒の大きさが
膜厚に比べて極めて大きくなることから、表面エネルギ
ーが最小となるような融点近くで起こる２次結晶粒の成
長によるものと考えられる。その際、（１００）面が基
板に対して平行な結晶粒における（１００）面の４つの
周りの方向は＜２００＞方向と考えられるので（Ｔ．Ｎ
ｏｇｕｃｈｉ ｅｔ．ａｌ．，Ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ
ｏｆ ＱＳＣ ｓｅｉｍｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｆｉｌ
ｍｓ，Ｔｏｂｅ ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ ｉｎ Ｐｒｏ
ｃ．ｏｆ Ｍａｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ａ１８．７（Ｐｒ
ｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ＭＲＳ Ｓｐｒｉｎｇ ｍｅｅ
ｔｉｎｇ：１９９９ Ｓａｎ Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ 参
照）、短波長エネルギービームＥの照射により溶融回転
して揃えば粒界は格子的に整合しやすく、約１μｍ程度
の大きな結晶粒が形成されるものと考えられる。しか
し、更に照射回数が増加すると、自然酸化膜または大気
中の酸素あるいは水蒸気などを巻き込んで表面の凹凸も
増加し、結局ダングリングボンドが最小でエネルギー的
に安定な（１１１）面が基板に対して平行になるものと
考えられる（Ｊ．Ｈ．Ｋｉｍ ａｎｄ Ｊ．Ｙ．Ｌｅ
ｅ，Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ ２９２，３１
３（１９９７）参照）。
【００３４】なお、短波長エネルギービームＥの１パル
ス当たりのエネルギー密度は、１００ｍＪ／ｃｍ２以上
８５０ｍＪ／ｃｍ２以下の範囲内とすることが好まし
く、より好ましくは２００ｍＪ／ｃｍ２以上８００ｍＪ
／ｃｍ２以下の範囲内である。また、パルス幅は、１０
０ｎｓｅｃ以上３００ｎｓｅｃ以下の範囲内とすること
が好ましい。これらの範囲内とすることにより、結晶面
の配向を容易に制御することができるからである。ちな
みに、パルス幅は短い方が効率を向上させることができ
るので好ましい。また、パルス周波数は、スループット
を高める上で１Ｈｚ以上とすることが好ましい。
ス当たりのエネルギー密度は、１００ｍＪ／ｃｍ２以上
８５０ｍＪ／ｃｍ２以下の範囲内とすることが好まし
く、より好ましくは２００ｍＪ／ｃｍ２以上８００ｍＪ
／ｃｍ２以下の範囲内である。また、パルス幅は、１０
０ｎｓｅｃ以上３００ｎｓｅｃ以下の範囲内とすること
が好ましい。これらの範囲内とすることにより、結晶面
の配向を容易に制御することができるからである。ちな
みに、パルス幅は短い方が効率を向上させることができ
るので好ましい。また、パルス周波数は、スループット
を高める上で１Ｈｚ以上とすることが好ましい。
【００３５】このようにして多結晶膜１４を形成したの
ち、公知の方法により、ＴＦＴの形成工程や液晶表示素
子の製造工程などを行う。これらの工程は、素子分離後
におけるゲート酸化膜の形成、ゲート電極形成後におけ
るソース領域およびドレイン領域の形成、層間絶縁膜の
形成、コンタクトホールの形成、メタル配線、ＩＴＯ
（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：インジウムと錫
の酸化物混合膜）の形成、液晶の封入などの工程であ
る。これにより、本実施の形態に係る多結晶膜の製造方
法および半導体装置の製造方法に関する工程が終了し、
図３に示した半導体装置が形成される。
ち、公知の方法により、ＴＦＴの形成工程や液晶表示素
子の製造工程などを行う。これらの工程は、素子分離後
におけるゲート酸化膜の形成、ゲート電極形成後におけ
るソース領域およびドレイン領域の形成、層間絶縁膜の
形成、コンタクトホールの形成、メタル配線、ＩＴＯ
（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：インジウムと錫
の酸化物混合膜）の形成、液晶の封入などの工程であ
る。これにより、本実施の形態に係る多結晶膜の製造方
法および半導体装置の製造方法に関する工程が終了し、
図３に示した半導体装置が形成される。
【００３６】このように本実施の形態では、同一箇所に
対する短波長エネルギービームＥの照射回数を２回以上
６０回以下、より好ましくは４回以上４０回以下に制御
するようにしたので、（１００）面が基板１１に対して
平行な領域を有するようにまたは優先的に有するように
することができると共に、結晶粒径も大きくすることが
でき、スループットも改善することができる。従って、
しきい値の制御性に優れ、特性が均一で高性能なＴＦＴ
をスループットよく作製することができる。よって、大
面積を有しかつ高精度の表示が可能な液晶表示装置１０
０をスループットよく均一に実現することができる。
対する短波長エネルギービームＥの照射回数を２回以上
６０回以下、より好ましくは４回以上４０回以下に制御
するようにしたので、（１００）面が基板１１に対して
平行な領域を有するようにまたは優先的に有するように
することができると共に、結晶粒径も大きくすることが
でき、スループットも改善することができる。従って、
しきい値の制御性に優れ、特性が均一で高性能なＴＦＴ
をスループットよく作製することができる。よって、大
面積を有しかつ高精度の表示が可能な液晶表示装置１０
０をスループットよく均一に実現することができる。
【００３７】また、短波長エネルギービームＥの照射回
数を制御することにより、（１００）面が基板１１に対
して平行な領域を有するようにしたので、（１００）面
の特性を利用できかつ結晶粒径が大きい多結晶膜１４を
スループットよく形成することができる。従って、上述
したように、しきい値の制御性に優れ、特性が均一で高
性能なＴＦＴをスループットよく作製することができ
る。
数を制御することにより、（１００）面が基板１１に対
して平行な領域を有するようにしたので、（１００）面
の特性を利用できかつ結晶粒径が大きい多結晶膜１４を
スループットよく形成することができる。従って、上述
したように、しきい値の制御性に優れ、特性が均一で高
性能なＴＦＴをスループットよく作製することができ
る。
【００３８】なお、非晶質膜１３の厚さ１０ｎｍ以上１
００ｎｍ以下とするようにすれば、良好な多結晶膜１４
を得ることができ、更に、非晶質膜１３の厚さを１５ｎ
ｍ以上７５０ｎｍ以下とするようにすれば、より高い効
果を得ることができる。
００ｎｍ以下とするようにすれば、良好な多結晶膜１４
を得ることができ、更に、非晶質膜１３の厚さを１５ｎ
ｍ以上７５０ｎｍ以下とするようにすれば、より高い効
果を得ることができる。
【００３９】また、短波長エネルギービームＥの１パル
ス当たりのエネルギー密度を１００Ｊ／ｃｍ２以上８５
０ｍＪ／ｃｍ２以下の範囲内、より好ましくは２００ｍ
Ｊ／ｃｍ２以上８００ｍＪ／ｃｍ２以下の範囲内とする
ようにすれば、多結晶膜１４における結晶面の配向を容
易に制御することができる。
ス当たりのエネルギー密度を１００Ｊ／ｃｍ２以上８５
０ｍＪ／ｃｍ２以下の範囲内、より好ましくは２００ｍ
Ｊ／ｃｍ２以上８００ｍＪ／ｃｍ２以下の範囲内とする
ようにすれば、多結晶膜１４における結晶面の配向を容
易に制御することができる。
【００４０】以上、実施の形態を挙げて本発明を説明し
たが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
く、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態にお
いては、非晶質層１３をシリコンにより構成する場合に
ついて説明したが、シリコンの単層構造のみではなく、
例えばシリコン・ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）膜の上にシ
リコン膜を積層した構成としてもよい。すなわち、本発
明は、シリコンおよびシリコン・ゲルマニウムのうちの
少なくとも一方を含む非晶質層を多結晶化する場合につ
いて広く適用することができる。この場合、短波長エネ
ルギービームＥの照射回数を制御することにより基板に
対して平行になる結晶面は、上記実施例と同様である。
たが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
く、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態にお
いては、非晶質層１３をシリコンにより構成する場合に
ついて説明したが、シリコンの単層構造のみではなく、
例えばシリコン・ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）膜の上にシ
リコン膜を積層した構成としてもよい。すなわち、本発
明は、シリコンおよびシリコン・ゲルマニウムのうちの
少なくとも一方を含む非晶質層を多結晶化する場合につ
いて広く適用することができる。この場合、短波長エネ
ルギービームＥの照射回数を制御することにより基板に
対して平行になる結晶面は、上記実施例と同様である。
【００４１】また、上記実施の形態においては、基板１
１をガラスにより構成するようにしたが、プラスチック
あるいは単結晶シリコンなどの他の材料により構成する
ようにしてもよく、シリコンウエーハの表面に二酸化ケ
イ素膜を形成した低コストの基板を用いるようにしても
よい。
１をガラスにより構成するようにしたが、プラスチック
あるいは単結晶シリコンなどの他の材料により構成する
ようにしてもよく、シリコンウエーハの表面に二酸化ケ
イ素膜を形成した低コストの基板を用いるようにしても
よい。
【００４２】更に、上記実施の形態においては、同一基
板上に画素部１０１と周辺回路部１０２とが形成される
モノシリック液晶表示装置１００を製造する場合につい
て説明したが、本発明は、画素部と周辺回路部とが別々
の基板上に形成された液晶表示装置あるいは他の機能回
路も同一基板上に形成された液晶表示装置などの他の構
成を有する液晶表示装置を製造する場合にも適用するこ
とができる。
板上に画素部１０１と周辺回路部１０２とが形成される
モノシリック液晶表示装置１００を製造する場合につい
て説明したが、本発明は、画素部と周辺回路部とが別々
の基板上に形成された液晶表示装置あるいは他の機能回
路も同一基板上に形成された液晶表示装置などの他の構
成を有する液晶表示装置を製造する場合にも適用するこ
とができる。
【００４３】加えて、上記実施の形態においては、半導
体装置として液晶表示装置１００を製造する場合につい
て説明したが、本発明は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａ
ｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）などの他
の半導体装置を製造する場合についても広く適用するこ
とができる。その際、例えば、シリコンまたはシリコン
・ゲルマニウム以外の材料よりなる非晶質膜を多結晶化
する場合にも本発明を適用することができ、短波長エネ
ルギービームの照射回数を制御することにより、特定の
有利な結晶面が基板に対して平行となった領域を有する
ようにすることが好ましい。
体装置として液晶表示装置１００を製造する場合につい
て説明したが、本発明は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａ
ｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）などの他
の半導体装置を製造する場合についても広く適用するこ
とができる。その際、例えば、シリコンまたはシリコン
・ゲルマニウム以外の材料よりなる非晶質膜を多結晶化
する場合にも本発明を適用することができ、短波長エネ
ルギービームの照射回数を制御することにより、特定の
有利な結晶面が基板に対して平行となった領域を有する
ようにすることが好ましい。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように請求項１ないし請求
項５のいずれか１に記載の多結晶膜の製造方法、または
請求項７記載の半導体装置の製造方法によれば、同一箇
所に対する短波長エネルギービームの照射回数を２回以
上６０回以下とするようにしたので、（１００）面が基
板に対して平行な領域を有するようにまたは優先的に有
するようにすることができると共に、結晶粒径も大きく
することができ、スループットも改善することができ
る。よって、例えば、しきい値の制御性に優れ、特性が
均一で高性能なＴＦＴをスループットよく作製すること
ができ、大面積を有しかつ高精度の表示が可能な液晶表
示装置をスループットよく均一に実現することができる
という効果を奏する。
項５のいずれか１に記載の多結晶膜の製造方法、または
請求項７記載の半導体装置の製造方法によれば、同一箇
所に対する短波長エネルギービームの照射回数を２回以
上６０回以下とするようにしたので、（１００）面が基
板に対して平行な領域を有するようにまたは優先的に有
するようにすることができると共に、結晶粒径も大きく
することができ、スループットも改善することができ
る。よって、例えば、しきい値の制御性に優れ、特性が
均一で高性能なＴＦＴをスループットよく作製すること
ができ、大面積を有しかつ高精度の表示が可能な液晶表
示装置をスループットよく均一に実現することができる
という効果を奏する。
【００４５】また、請求項６記載の多結晶膜の製造方
法、または請求項８記載の半導体装置の製造方法によれ
ば、短波長エネルギービームの照射回数を制御すること
により、特定の結晶面が基板に対して平行な領域を有す
るようにしたので、特定の結晶面の特性を利用できる多
結晶膜をスループットよく形成することができる。よっ
て、請求項１ないし請求項５のいずれか１に記載の多結
晶膜の製造方法、または請求項７記載の半導体装置の製
造方法と同様に、例えば良好なＴＦＴをスループットよ
く作製することができるという効果を奏する。
法、または請求項８記載の半導体装置の製造方法によれ
ば、短波長エネルギービームの照射回数を制御すること
により、特定の結晶面が基板に対して平行な領域を有す
るようにしたので、特定の結晶面の特性を利用できる多
結晶膜をスループットよく形成することができる。よっ
て、請求項１ないし請求項５のいずれか１に記載の多結
晶膜の製造方法、または請求項７記載の半導体装置の製
造方法と同様に、例えば良好なＴＦＴをスループットよ
く作製することができるという効果を奏する。
【図１】本発明の実施の形態に係る多結晶膜の製造方法
および半導体装置の製造方法を用いて製造する液晶表示
装置の構造を模式的に表したブロック図である。
および半導体装置の製造方法を用いて製造する液晶表示
装置の構造を模式的に表したブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る多結晶膜の製造方
法および半導体装置の製造方法の各工程を表す斜視図で
ある。
法および半導体装置の製造方法の各工程を表す斜視図で
ある。
【図３】一実験試料における表面のＴＥＭ写真である。
【図４】図３に示したＴＥＭ写真の特徴部分を模して表
したものである。
したものである。
【図５】短波長エネルギービームの照射回数と結晶面の
配向との関係を表す特性図である。
配向との関係を表す特性図である。
【図６】短波長エネルギービームの照射回数と結晶の平
均粒径との関係を表す特性図である。
均粒径との関係を表す特性図である。
１１…基板、１２…保護膜、１３…非晶質膜、１４…多
結晶膜、１００…液晶表示パネル、１０１…画素部、１
０２…周辺回路部、１０４…薄膜トランジスタ、１０３
…液晶層、１０６…水平走査部、１０７…垂直走査部、
Ｅ…エキシマレーザ
結晶膜、１００…液晶表示パネル、１０１…画素部、１
０２…周辺回路部、１０４…薄膜トランジスタ、１０３
…液晶層、１０６…水平走査部、１０７…垂直走査部、
Ｅ…エキシマレーザ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋本 由佳 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5F052 AA01 AA02 BA20 BB07 CA10 DA02 DB01 DB03 DB07 JA10 5F110 AA30 DD02 DD11 DD13 DD14 DD17 GG13 GG24 GG25 GG43 GG44 GG45 GG58 PP03
Claims (8)
- 【請求項１】 基板の上に形成したシリコンおよびシリ
コン・ゲルマニウムのうちの少なくとも一方を含む非晶
質膜に、パルス状の短波長エネルギービームを面ビーム
で照射して多結晶化する多結晶膜の製造方法であって、 同一箇所に対する短波長エネルギービームの照射回数
を、２回以上６０回以下とすることを特徴とする多結晶
膜の製造方法。 - 【請求項２】 短波長エネルギービームを照射すること
により、（１００）面が基板に対して平行な領域を有す
る多結晶膜を形成することを特徴とする請求項１記載の
多結晶膜の製造方法。 - 【請求項３】 短波長エネルギービームを照射すること
により、（１００）面が基板に対して平行な領域を優先
的に有する多結晶膜を形成することを特徴とする請求項
１記載の多結晶膜の製造方法。 - 【請求項４】 非晶質膜を１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下
の厚さで形成することを特徴とする請求項１記載の多結
晶膜の製造方法。 - 【請求項５】 短波長エネルギービームを１００ｍＪ／
ｃｍ２以上８５０ｍＪ／ｃｍ２以下のエネルギー密度で
照射することを特徴とする請求項１記載の多結晶膜の製
造方法。 - 【請求項６】 基板の上に形成した非晶質膜にパルス状
の短波長エネルギービームを面ビームで照射して多結晶
化する多結晶膜の製造方法であって、 短波長エネルギービームの照射回数を制御することによ
り、特定の結晶面が基板に対して平行な領域を有する多
結晶膜を形成することを特徴とする多結晶膜の製造方
法。 - 【請求項７】 基板の上に形成したシリコンおよびシリ
コン・ゲルマニウムのうちの少なくとも一方を含む非晶
質膜に、パルス状の短波長エネルギービームを面ビーム
で照射して多結晶化する多結晶膜の形成工程を含む半導
体装置の製造方法であって、 同一箇所に対する短波長エネルギービームの照射回数
を、２回以上６０回以下とすることを特徴とする半導体
装置の製造方法。 - 【請求項８】 基板の上に形成した非晶質膜にパルス状
の短波長エネルギービームを面ビームで照射して多結晶
化する多結晶膜の形成工程を含む半導体装置の製造方法
であって、 短波長エネルギービームの照射回数を制御することによ
り、特定の結晶面が基板に対して平行な領域を有する多
結晶膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30743899A JP4701467B2 (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | 多結晶膜の製造方法および半導体装置の製造方法 |
| US10/190,093 US20020197829A1 (en) | 1999-09-22 | 2002-07-03 | Method of manufacturing polycrystalline film and semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30743899A JP4701467B2 (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | 多結晶膜の製造方法および半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001093854A true JP2001093854A (ja) | 2001-04-06 |
| JP4701467B2 JP4701467B2 (ja) | 2011-06-15 |
Family
ID=17969085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30743899A Expired - Fee Related JP4701467B2 (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | 多結晶膜の製造方法および半導体装置の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20020197829A1 (ja) |
| JP (1) | JP4701467B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040018140A (ko) * | 2002-08-22 | 2004-03-02 | 소니 가부시끼 가이샤 | 결정질 반도체 재료의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조방법 |
| JP2012522646A (ja) * | 2009-04-07 | 2012-09-27 | エクシコ フランス | レーザエネルギによって半導体材料表面を照射する方法および装置 |
| WO2014097770A1 (ja) * | 2012-12-18 | 2014-06-26 | 株式会社日本製鋼所 | 結晶半導体膜の製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009020920A (ja) * | 2007-07-10 | 2009-01-29 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 磁気記録媒体用多結晶シリコン基板および磁気記録媒体 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06283422A (ja) * | 1993-03-25 | 1994-10-07 | Sanyo Electric Co Ltd | 多結晶半導体膜およびこれを用いた薄膜トランジスタ並びに多結晶半導体膜の製造方法 |
| JPH06342912A (ja) * | 1993-05-31 | 1994-12-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 薄膜半導体装置及びその製造方法 |
| JPH07235490A (ja) * | 1994-02-23 | 1995-09-05 | Sony Corp | 多結晶シリコン薄膜形成方法およびｍｏｓトランジスタのチャネル形成方法 |
| JPH1041234A (ja) * | 1996-05-22 | 1998-02-13 | Sony Corp | シリコン薄膜、シリコン単結晶粒子群及びそれらの形成方法、並びに、半導体装置、フラッシュメモリセル及びそれらの製造方法 |
-
1999
- 1999-09-22 JP JP30743899A patent/JP4701467B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-07-03 US US10/190,093 patent/US20020197829A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06283422A (ja) * | 1993-03-25 | 1994-10-07 | Sanyo Electric Co Ltd | 多結晶半導体膜およびこれを用いた薄膜トランジスタ並びに多結晶半導体膜の製造方法 |
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| KR20040018140A (ko) * | 2002-08-22 | 2004-03-02 | 소니 가부시끼 가이샤 | 결정질 반도체 재료의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조방법 |
| US7538014B2 (en) | 2002-08-22 | 2009-05-26 | Sony Corporation | Method of producing crystalline semiconductor material and method of fabricating semiconductor device |
| JP2012522646A (ja) * | 2009-04-07 | 2012-09-27 | エクシコ フランス | レーザエネルギによって半導体材料表面を照射する方法および装置 |
| JP2016006882A (ja) * | 2009-04-07 | 2016-01-14 | レイザー システムズ アンド ソリューションズ オブ ヨーロッパＬａｓｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ａｎｄ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ Ｏｆ Ｅｕｒｏｐｅ | レーザエネルギによって半導体材料表面を照射する方法および装置 |
| WO2014097770A1 (ja) * | 2012-12-18 | 2014-06-26 | 株式会社日本製鋼所 | 結晶半導体膜の製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4701467B2 (ja) | 2011-06-15 |
| US20020197829A1 (en) | 2002-12-26 |
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