JP2003077834A - Formation method of crystallization semiconductor film and manufacturing apparatus thereof, manufacturing method of thin film transistor, and display using them - Google Patents
Formation method of crystallization semiconductor film and manufacturing apparatus thereof, manufacturing method of thin film transistor, and display using themInfo
- Publication number
- JP2003077834A JP2003077834A JP2001268485A JP2001268485A JP2003077834A JP 2003077834 A JP2003077834 A JP 2003077834A JP 2001268485 A JP2001268485 A JP 2001268485A JP 2001268485 A JP2001268485 A JP 2001268485A JP 2003077834 A JP2003077834 A JP 2003077834A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor film
- region
- forming
- continuous light
- crystallized
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体薄膜の結晶
化方法と、それを用いた薄膜トランジスタと、それらを
用いた表示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for crystallizing a semiconductor thin film, a thin film transistor using the same, and a display device using them.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、薄膜トランジスタ(TFT)を用
いたアクティブマトリックス液晶表示装置(LCD)の
研究開発が活発に行われている。薄膜トランジスタは大
別して、多結晶シリコン薄膜トランジスタとアモルファ
ス(非晶質)シリコン薄膜トランジスタに分けられる。
従来、LCD用にはアモルファス・シリコン薄膜トラン
ジスタを主に用いていたが、画質向上のための微細化
(高精細化)や画素の高速駆動のため、移動度が1桁以
上高い多結晶シリコン薄膜トランジスタが用いられるよ
うになってきた。また、薄膜トランジスタの高速化によ
り、LCDの周辺駆動回路をLCD基板内に一体形成で
きるレベルにまで達し、周辺駆動回路チップの接続をな
くすことによる低コスト化や高信頼性化や小型化などの
改善が進められている。しかし、従来の多結晶シリコン
薄膜トランジスタの製造過程においては600℃近く
(あるいは600℃以上)の高温処理が必要であるた
め、基板として高価な石英を用いる必要があり、大型の
LCDを低コストで作成することは困難であった。2. Description of the Related Art In recent years, active research and development of an active matrix liquid crystal display device (LCD) using a thin film transistor (TFT) has been actively conducted. The thin film transistors are roughly classified into polycrystalline silicon thin film transistors and amorphous silicon thin film transistors.
Conventionally, amorphous silicon thin film transistors have been mainly used for LCDs, but polycrystalline silicon thin film transistors having a mobility higher than one digit have been used due to miniaturization (high definition) for improving image quality and high speed driving of pixels. It has come to be used. In addition, the speedup of thin film transistors has reached the level where the LCD peripheral drive circuit can be integrally formed in the LCD substrate, and the cost reduction, high reliability and miniaturization are improved by eliminating the peripheral drive circuit chip connection. Is being promoted. However, in the manufacturing process of a conventional polycrystalline silicon thin film transistor, high temperature treatment near 600 ° C. (or 600 ° C. or higher) is required, so expensive quartz needs to be used as a substrate, and a large LCD can be manufactured at low cost. It was difficult to do.
【0003】そこで、600℃以下の低温プロセスを用
いて安価なガラス基板上にアモルファス・シリコンを堆
積した後、エキシマ・レーザー・アニール(ELA)法
によりアモルファス・シリコンを多結晶シリコンにして
薄膜トランジスタの高性能化を図る技術が実用化されつ
つある。本法は、極短波長のエキシマ・レーザー光をア
モルファス・シリコンに照射し、アモルファス・シリコ
ンのみを溶融・結晶化する方法であり、基板にダメージ
を与えずに高品質な多結晶シリコンを形成することがで
きる。ELA法を用いることにより高移動度を有する多
結晶シリコン薄膜トランジスタが作製でき、回路の高速
動作を実現できる。Therefore, after depositing amorphous silicon on an inexpensive glass substrate by using a low-temperature process of 600 ° C. or lower, excimer laser annealing (ELA) is used to change the amorphous silicon into polycrystalline silicon to improve the thin film transistor. Technology for improving performance is being put to practical use. This method is a method of irradiating an amorphous silicon with an extremely short wavelength excimer laser beam to melt and crystallize only the amorphous silicon, and to form high-quality polycrystalline silicon without damaging the substrate. be able to. By using the ELA method, a polycrystalline silicon thin film transistor having high mobility can be manufactured and high speed operation of the circuit can be realized.
【0004】現在、一般的に用いられているELA法を
用いた多結晶シリコン薄膜トランジスタの概略プロセス
フローを図18(a)〜(d)の断面工程図に示す。図
18(a)において、180はガラス基板であり、ガラ
ス基板180上には、CVD法等による保護膜としての
SiO2膜181と非単結晶半導体膜としてのアモルフ
ァス・シリコン膜182が堆積されている。ここで、ア
モルファス・シリコン膜182にエキシマ・レーザー光
を照射することによってアモルファス・シリコン膜18
2を溶融し、冷却時に結晶化させて多結晶シリコン膜1
83を形成する(図18(b)参照)。A schematic process flow of a polycrystalline silicon thin film transistor using the ELA method which is generally used at present is shown in sectional process diagrams of FIGS. In FIG. 18A, reference numeral 180 denotes a glass substrate, on which a SiO 2 film 181 as a protective film by a CVD method and an amorphous silicon film 182 as a non-single crystal semiconductor film are deposited. There is. Here, by irradiating the amorphous silicon film 182 with excimer laser light, the amorphous silicon film 18 is
2 is melted and crystallized when cooled to form a polycrystalline silicon film 1.
83 is formed (see FIG. 18B).
【0005】次に、図18(c)に示すように、多結晶
シリコン膜183をパターン・エッチングして薄膜トラ
ンジスタの活性領域を形成する。そして、全面にCVD
法によりSiO2膜を堆積してゲート絶縁膜184を形
成し、リンを高濃度に含有するn+多結晶シリコン膜を
堆積した後、パターン・エッチングしてゲート電極18
5を形成する。さらに、ゲート電極185をマスクとし
て多結晶シリコン膜183にリン(またはボロン)を注
入することによってn+(またはp+)不純物層を形成し
て薄膜トランジスタのソース・ドレイン領域186を形
成する。Next, as shown in FIG. 18C, the polycrystalline silicon film 183 is patterned and etched to form an active region of the thin film transistor. And CVD on the whole surface
Method, a SiO 2 film is deposited to form a gate insulating film 184, and an n + polycrystalline silicon film containing phosphorus at a high concentration is deposited, and then pattern etching is performed to form the gate electrode 18.
5 is formed. Further, phosphorus (or boron) is implanted into the polycrystalline silicon film 183 using the gate electrode 185 as a mask to form an n + (or p + ) impurity layer, thereby forming a source / drain region 186 of the thin film transistor.
【0006】次に、図18(d)に示すように、全面に
層間絶縁膜となるSiO2膜187をCVD法により堆
積した後、コンタクト形成部のSiO2膜187をパタ
ーン・エッチングしてソース配線またはドレイン配線1
88ならびにゲート電極への配線189を形成して多結
晶シリコン薄膜トランジスタを形成するというものであ
る。[0006] Next, as shown in FIG. 18 (d), after the SiO 2 film 187 as an interlayer insulating film on the entire surface is deposited by CVD, the source of SiO 2 film 187 of the contact forming portion is patterned etch Wiring or drain wiring 1
88 and wiring 189 to the gate electrode to form a polycrystalline silicon thin film transistor.
【0007】また、多結晶シリコンよりも電子移動度の
大きい単結晶シリコン膜を用いた薄膜トランジスタも報
告されている(R.P.Zingg et al, “First MOS tr
ansistors on Insulator by Silicon Saturated
Liquid Solution Epitaxy”, IEEE ELECTRON DEVI
CE LETTERS, Vol.13 No.5 (May 1992) p294-6、
特公平4−57098号公報、松村 正清、“薄膜トラ
ンジスタ”応用物理、第65巻 第8号(1996)p
842−848等の文献参照)。A thin film transistor using a single crystal silicon film having a higher electron mobility than that of polycrystalline silicon has also been reported (RPZingg et al, “First MOS tr.
ansistors on Insulator by Silicon Saturated
Liquid Solution Epitaxy ”, IEEE ELECTRON DEVI
CE LETTERS, Vol.13 No.5 (May 1992) p294-6,
Japanese Examined Patent Publication No. 4-57098, Masayoshi Matsumura, "Physical Transistor" Applied Physics, Vol. 65, No. 8 (1996) p.
842-848 and the like).
【0008】単結晶シリコン膜を基板上に形成する方法
として、以下のような様々な技術が知られている。The following various techniques are known as methods for forming a single crystal silicon film on a substrate.
【0009】(1)温度約800〜1200℃、水素雰
囲気、100〜760Torr(13.3〜101.0
8kPa)で、シラン、ジクロルシラン、トリクロルシ
ラン、四塩化シリコンを分解させて単結晶シリコンを成
長させる。(1) Temperature of about 800 to 1200 ° C., hydrogen atmosphere, 100 to 760 Torr (13.3 to 101.0)
At 8 kPa), silane, dichlorosilane, trichlorosilane and silicon tetrachloride are decomposed to grow single crystal silicon.
【0010】(2)単結晶シリコン基板をシードにし
て、920〜930℃に加熱されたインジウム・シリコ
ン溶液又はインジウム・ガリウム・シリコン溶液から、
冷却処理によりシリコンエピタキシー層を形成し、この
層の上にシリコン半導体層を作成する。(Soo Hong L
ee, “VERY-LOW-TEMPERATURE LIQUID-PHASE EPITAXI
AL GROWTH OF SILICON”, MATERIALS LETTERS, V
ol.9 No.2,3 (Jan.1990) p53-56、R.Bergmann et a
l, “MOS transistors with epitaxial Si, late
rally grown over SiO/Sub2/ by liquid phase
epitaxy”, J.Applied Physics A, Vol.A54 No.1
p103-5、 R.P.Zingg et al, “First MOS trans
istors on Insulator by Silicon Saturated Liq
uid Solution Epitaxy”, IEEE ELECTRON DEVICE
LETTERS, Vol.13 No.5 (May 1992) p294-6等の文
献参照)
(3)サファイア基板上にシリコンをエピタキシャル成
長させる。(G.A.Garcia, R.E.Reedy, and M.L.Burg
er, “High-quality CMOS in thin (100nm) sili
con on sapphire”, IEEE ELECTRON DEVICE LETT
ERS,Vol.9 (Jan.1988) p32-34等の文献参照)
(4)酸素イオン注入法により、絶縁基板上にシリコン
層を形成する。(K.Izumi, M.Doken, and H.Ariyosh
tl, “CMOS device fabrication onburied SiO2
layers formed by oxygen implantation into sil
icon”, Electron Lett., Vol.14 No.18 (Aug.197
8) p593-594等の文献参照)
(5)石英基板の上にステップを形成し、この上にポリ
シリコン層を形成し、次にこれをレーザー光やストリッ
プヒーターで1400℃以上に加熱する。加熱されたポ
リシリコン層は、石英基板上に形成されたステップを核
にして、エピタキシャル成長層を形成する。(古川 静
二郎、“グラフォエピタキシー”電子通信学会誌、Vo
l.66 No.5(May 1983)p486−4
89、文献7,Geis, M.W.et al,“Crystallographic
orientation of silicon on an amorphous sub
strate using an artificial-relief grating and
laser crystallization”, Appl. Phys.Letter,
35, 1, p71-74 (July 1979)、文献8,Geis, M.W.
et al, “Silicon graphoepitaxy”, Jpn.J. App
l. Phys., Suppl. 20-1, p39-42 (1981)等の文献
参照)
単結晶シリコンを用いた薄膜トランジスタも前述の多結
晶シリコン薄膜トランジスタを形成するのとほぼ同様の
プロセスで形成できる。(2) Using a single crystal silicon substrate as a seed, from an indium silicon solution or an indium gallium silicon solution heated at 920 to 930 ° C.,
A silicon epitaxy layer is formed by a cooling process, and a silicon semiconductor layer is formed on this layer. (Soo Hong L
ee, “VERY-LOW-TEMPERATURE LIQUID-PHASE EPITAXI
AL GROWTH OF SILICON ”, MATERIALS LETTERS, V
ol.9 No.2,3 (Jan.1990) p53-56, R. Bergmann et a
l, “MOS transistors with epitaxial Si, late
rally grown over SiO / Sub2 / by liquid phase
epitaxy ”, J. Applied Physics A, Vol.A54 No.1
p103-5, RPZingg et al, “First MOS trans
istors on Insulator by Silicon Saturated Liq
uid Solution Epitaxy ”, IEEE ELECTRON DEVICE
LETTERS, Vol.13 No.5 (May 1992) p294-6 and other references) (3) Epitaxially grow silicon on a sapphire substrate. (GAGarcia, REReedy, and MLBurg
er, “High-quality CMOS in thin (100nm) sili
con on sapphire ”, IEEE ELECTRON DEVICE LETT
ERS, Vol.9 (Jan.1988) p32-34 etc.) (4) A silicon layer is formed on an insulating substrate by an oxygen ion implantation method. (K. Izumi, M. Doken, and H. Ariyosh
tl, “CMOS device fabrication onburied SiO 2
layers formed by oxygen implantation into sil
icon ”, Electron Lett., Vol.14 No.18 (Aug.197
8) References such as p593-594) (5) A step is formed on a quartz substrate, a polysilicon layer is formed on this step, and then this is heated to 1400 ° C. or higher by a laser beam or a strip heater. The heated polysilicon layer forms an epitaxial growth layer by using the steps formed on the quartz substrate as nuclei. (Seijiro Furukawa, "Grapho epitaxy", IEICE, Vo
l. 66 No. 5 (May 1983) p486-4
89, reference 7, Geis, MW et al, "Crystallographic.
orientation of silicon on an amorphous sub
strate using an artificial-relief grating and
laser crystallization ”, Appl. Phys.Letter,
35, 1, p71-74 (July 1979), Ref. 8, Geis, MW
et al, “Silicon graphoepitaxy”, Jpn.J. App
l. Phys., Suppl. 20-1, p39-42 (1981), etc.) A thin film transistor using single crystal silicon can be formed by almost the same process as the above-mentioned polycrystalline silicon thin film transistor.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アモル
ファス・シリコン膜をエキシマ・レーザーによりアニー
ル・結晶化して多結晶シリコン膜を形成する技術では、
大型基板に対応するため、エキシマ・レーザーを線状に
加工して基板全面をスキャンする方法が取られている
が、パルス状のエキシマ・レーザーではパルス間のエネ
ルギーばらつきや、線状方向のエネルギーばらつきによ
り、基板表面のアモルファス・シリコン膜全面を均一に
加熱することは困難であり、基板面内での多結晶シリコ
ン膜の膜質にばらつきが生じる。よって、ばらつきを有
した多結晶シリコン膜を用いて形成した薄膜トランジス
タの特性(特に移動度)にばらつきを招くという問題が
ある。また、レーザー照射によって溶融したアモルファ
ス・シリコン膜が冷却され、多結晶シリコン膜を形成す
る際に、冷却初期段階において溶融シリコン中でランダ
ムに結晶の核が形成され、冷却が進むに連れて、その核
が成長中心となるために、多結晶シリコン膜の各結晶粒
を制御することは非常に困難であり、不揃いの粒径とな
ってしまう。よって、高移動度を達成するための大粒径
の多結晶シリコンを用いると、各薄膜トランジスタの活
性領域における結晶粒の数(結晶粒界の数)にばらつき
があり、薄膜トランジスタの特性(特に移動度)がばら
つくという問題がある。However, in the technique of forming a polycrystalline silicon film by annealing and crystallizing an amorphous silicon film by an excimer laser,
In order to handle large substrates, a method of processing the excimer laser into a linear shape and scanning the entire surface of the substrate has been adopted, but with a pulsed excimer laser, energy variation between pulses and energy variation in the linear direction are used. Therefore, it is difficult to uniformly heat the entire surface of the amorphous silicon film on the substrate surface, and the film quality of the polycrystalline silicon film varies within the substrate surface. Therefore, there is a problem in that characteristics (in particular, mobility) of a thin film transistor formed using a polycrystalline silicon film having variation are varied. Further, the amorphous silicon film melted by laser irradiation is cooled, and when forming a polycrystalline silicon film, crystal nuclei are randomly formed in the molten silicon in the initial stage of cooling, and as the cooling progresses, Since the nucleus serves as the growth center, it is very difficult to control each crystal grain of the polycrystalline silicon film, and the grain size becomes uneven. Therefore, when polycrystalline silicon with a large grain size is used to achieve high mobility, the number of crystal grains (number of crystal grain boundaries) in the active region of each thin film transistor varies, and the thin film transistor characteristics (especially mobility) are ) Has a problem that it varies.
【0012】さらに、多結晶シリコン膜は結晶粒界を有
しているので、単結晶シリコン膜に比べて非常に多くの
欠陥を膜中に含み、移動度の向上が困難であるという課
題を有している。Further, since the polycrystalline silicon film has crystal grain boundaries, it has a problem that it is difficult to improve the mobility because the film contains many defects as compared with the single crystal silicon film. is doing.
【0013】一方、単結晶シリコンの形成においては、
ガラス基板のような歪を生じる温度(歪点)が600℃
以下で、かつ大型の基板に対してシリコンエピタキシー
層を形成する技術は開発されていない。また、ガラス基
板上の段差を利用する技術においても低温で単結晶化す
ることはできないという課題を有している。On the other hand, in the formation of single crystal silicon,
The temperature (strain point) that causes distortion like a glass substrate is 600 ° C
Below, a technique for forming a silicon epitaxy layer on a large substrate has not been developed. Further, even in the technique of utilizing the step on the glass substrate, there is a problem that single crystallization cannot be performed at a low temperature.
【0014】本発明の目的は、歪点が比較的低い大型の
ガラス基板上に単結晶シリコン膜を形成し、多結晶シリ
コン薄膜トランジスタよりもさらに高速動作可能な薄膜
トランジスタを作る方法、およびこの方法により作成さ
れる表示装置を提供することにある。An object of the present invention is to form a single crystal silicon film on a large glass substrate having a relatively low strain point, to make a thin film transistor which can operate at a higher speed than a polycrystalline silicon thin film transistor, and to make it by this method. The present invention is to provide a display device.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明の結晶化半導体膜の形成方法およびその製造
装置と薄膜トランジスタの製造方法および表示装置で
は、請求項1〜請求項40に記載する手段を講じてい
る。In order to achieve the above object, the method for forming a crystallized semiconductor film, the manufacturing apparatus therefor, the manufacturing method for a thin film transistor, and the display device according to the present invention are described in claims 1 to 40. Are taking steps to do so.
【0016】具体的に、請求項1の発明が講じた手段
は、基板上に形成した非単結晶半導体膜を結晶化する結
晶化半導体膜の形成方法であって、基板上に非単結晶半
導体膜を形成する工程と、前記非単結晶半導体膜の第1
領域に連続光を照射し、前記第1領域の前記非単結晶半
導体膜を溶融するとともに、前記非単結晶半導体膜への
前記連続光の照射エネルギーが0.1J/cm2〜1J
/cm2の範囲で一定となるよう前記第1領域を相対的
に移動する工程とを備え、前記第1領域で溶融された前
記非単結晶半導体膜材料が順次、前記第1領域外に達し
て冷却されることにより非単結晶半導体膜が結晶化さ
れ、結晶化半導体膜となる構成とするものである。Specifically, the means of the invention of claim 1 is a method of forming a crystallized semiconductor film for crystallizing a non-single-crystal semiconductor film formed on a substrate, the non-single-crystal semiconductor film being formed on the substrate. A step of forming a film, and a first step of forming the non-single crystal semiconductor film.
The region is irradiated with continuous light to melt the non-single-crystal semiconductor film in the first region, and the irradiation energy of the continuous light to the non-single-crystal semiconductor film is 0.1 J / cm 2 to 1 J.
/ Cm 2 constant and so as a range and a step of relatively moving said first region, wherein the non-single crystal semiconductor film material that has been melted in the first region are sequentially reach outside the first region The non-single-crystal semiconductor film is crystallized by being cooled by being cooled to be a crystallized semiconductor film.
【0017】請求項2の発明が講じた手段は、基板上に
形成した非単結晶半導体膜を結晶化する結晶化半導体膜
の形成方法であって、基板上に非単結晶半導体膜を形成
する工程と、前記非単結晶半導体膜の第1領域に連続光
を照射し、前記第1領域の前記非単結晶半導体膜を溶融
するとともに、前記非単結晶半導体膜への前記連続光の
照射エネルギーが0.1J/cm2〜1J/cm2の範囲
で一定となるよう前記第1領域を相対的に移動する工程
と、前記第1領域が通過した第2領域に隣接し、一部が
前記第2領域と重なる第3領域に連続光を照射し、前記
第3領域の前記非単結晶半導体膜を溶融するとともに、
前記非単結晶半導体膜への前記連続光の照射エネルギー
が0.1J/cm2〜1J/cm2の範囲で一定となるよ
う前記第3領域を前記第2領域と平行に相対的に移動す
る工程を備え、前記第1領域と前記第3領域で溶融され
た前記非単結晶半導体膜材料が順次、前記第1領域また
は前記第3領域外に達して冷却されることにより非単結
晶半導体膜が結晶化され、結晶化半導体膜となる構成と
するものである。The means taken by the invention of claim 2 is a method of forming a crystallized semiconductor film for crystallizing a non-single-crystal semiconductor film formed on a substrate, wherein the non-single-crystal semiconductor film is formed on the substrate. Step, irradiating continuous light to the first region of the non-single crystal semiconductor film to melt the non-single crystal semiconductor film in the first region, and irradiation energy of the continuous light to the non-single crystal semiconductor film. Is relatively moved in the range of 0.1 J / cm 2 to 1 J / cm 2 , and the first region is relatively moved, and the first region is adjacent to the second region, and a part of the second region is adjacent to the second region. Irradiating the third region overlapping the second region with continuous light to melt the non-single-crystal semiconductor film in the third region,
The third region is relatively moved in parallel with the second region so that the irradiation energy of the continuous light on the non-single-crystal semiconductor film is constant in the range of 0.1 J / cm 2 to 1 J / cm 2. And a non-single-crystal semiconductor film, wherein the non-single-crystal semiconductor film material melted in the first region and the third region sequentially reaches the outside of the first region or the third region and is cooled. Is crystallized to form a crystallized semiconductor film.
【0018】請求項3の発明が講じた手段は、基板上に
形成した非単結晶半導体膜を結晶化する結晶化半導体膜
の形成方法であって、基板上に非単結晶半導体膜を形成
する工程と、前記非単結晶半導体膜の第2領域に連続光
を照射し、前記第1領域の前記非単結晶半導体膜を溶融
するとともに、前記非単結晶半導体膜への前記連続光の
照射エネルギーが0.1J/cm2〜1J/cm2の範囲
で一定となるよう前記第1領域を相対的に移動する工程
と、前記第1領域が通過した第2領域に対して所望の距
離を隔てた第4領域に連続光を照射し、前記第4領域の
前記非単結晶半導体膜を溶融するとともに、前記非単結
晶半導体膜への前記連続光の照射エネルギーが0.1J
/cm2〜1J/cm2の範囲で一定となるよう前記第4
領域を前記第2領域と一定間隔を隔てて平行に相対的に
移動する工程と、前記第4領域が通過した第5領域と前
記第2領域に接する第6領域に連続光を照射し、前記第
6領域の前記非単結晶半導体膜を溶融するとともに、前
記非単結晶半導体膜への前記連続光の照射エネルギーが
0.1J/cm2〜1J/cm2の範囲で一定となるよう
前記第6領域を前記第2領域および前記第5領域と平行
に相対的に移動する工程を備え、前記第1領域と前記第
4領域と前記第6領域で溶融された前記非単結晶半導体
膜材料が順次、前記第1領域または前記第4領域または
前記第6領域外に達して冷却されることにより非単結晶
半導体膜が結晶化され結晶化半導体膜となる構成とする
ものである。The means of the invention of claim 3 is a method of forming a crystallized semiconductor film for crystallizing a non-single crystal semiconductor film formed on a substrate, wherein the non-single crystal semiconductor film is formed on the substrate. Step, irradiating continuous light to the second region of the non-single crystal semiconductor film to melt the non-single crystal semiconductor film in the first region, and irradiation energy of the continuous light to the non-single crystal semiconductor film. Is relatively moved within a range of 0.1 J / cm 2 to 1 J / cm 2 relative to the first region, and a desired distance from the second region passed by the first region. The fourth region is irradiated with continuous light to melt the non-single-crystal semiconductor film in the fourth region, and the irradiation energy of the continuous light to the non-single-crystal semiconductor film is 0.1 J.
/ Cm 2 to 1 J / cm 2 within the fourth range so as to be constant.
A step of moving the area in parallel with the second area at a constant interval in parallel, irradiating continuous light to a fifth area passed by the fourth area and a sixth area in contact with the second area, The non-single-crystal semiconductor film in the sixth region is melted, and the irradiation energy of the continuous light to the non-single-crystal semiconductor film is constant in the range of 0.1 J / cm 2 to 1 J / cm 2 . A step of relatively moving six regions in parallel with the second region and the fifth region, wherein the non-single-crystal semiconductor film material melted in the first region, the fourth region and the sixth region is The non-single-crystal semiconductor film is crystallized into a crystallized semiconductor film by sequentially reaching the outside of the first region, the fourth region, or the sixth region and cooling.
【0019】請求項4の発明が講じた手段は、請求項1
〜請求項3のいずれかに、複数の連続光を用いて複数の
第1領域または第3領域または第4領域または第6領域
にそれぞれ同時に連続光を照射しながら前記連続光を相
対移動する構成を付加するものである。The means taken by the invention of claim 4 is as follows:
A configuration according to any one of claims 3 to 4, wherein a plurality of continuous lights are used to irradiate the plurality of first regions, the third region, the fourth region, or the sixth region with the continuous lights at the same time, and the continuous lights are relatively moved. Is added.
【0020】請求項5の発明が講じた手段は、請求項1
〜請求項4のいずれかに、非単結晶半導体膜に照射され
る連続光のエネルギー密度が1×104W/cm2〜1×
10 7W/cm2の範囲である構成を付加するものであ
る。The means taken by the invention of claim 5 is as follows:
~ Irradiation to the non-single crystal semiconductor film according to any one of claims 4 to
Energy density of continuous light is 1 × 10FourW / cm2~ 1x
10 7W / cm2To add a configuration that is in the range of
It
【0021】請求項6の発明が講じた手段は、請求項1
〜請求項4のいずれかに、非単結晶半導体膜の所望の領
域に連続光が照射される時間が1×10-3sec以下で
ある構成を付加するものである。The means taken by the invention of claim 6 is as follows:
According to any one of claims 4 to 4, a structure in which the time for irradiating a desired region of the non-single crystal semiconductor film with continuous light is 1 × 10 −3 sec or less is added.
【0022】請求項7の発明が講じた手段は、請求項1
〜請求項4のいずれかに、連続光が照射される領域は
0.1m/sec以上の相対速度で移動する構成を付加
するものである。The means taken by the invention of claim 7 is as follows:
According to any one of claims 4 to 4, a structure in which the region irradiated with continuous light is moved at a relative speed of 0.1 m / sec or more is added.
【0023】請求項8の発明が講じた手段は、請求項1
〜請求項7のいずれかに、連続光が照射されるそれぞれ
ひとつの領域が10μm以下の径である構成を付加する
ものである。The means taken by the invention of claim 8 is as follows:
According to any one of claims 7 to 7, a structure in which each of the regions irradiated with continuous light has a diameter of 10 µm or less is added.
【0024】請求項9の発明が講じた手段は、請求項1
〜請求項8のいずれかに、連続光は固体発光素子により
供給される構成を付加するものである。The means taken by the invention of claim 9 is as follows:
~ In any one of claims 8 to 14, a configuration in which continuous light is supplied by a solid-state light emitting element is added.
【0025】請求項10の発明が講じた手段は、請求項
9に、それぞれ1つの連続光は複数の固体発光素子から
集光して供給される構成を付加するものである。The means taken by the invention of claim 10 is the addition of the structure of claim 9, in which one continuous light is condensed and supplied from a plurality of solid state light emitting devices.
【0026】請求項11の発明が講じた手段は、請求項
9または請求項10のいずれかに、固体発光素子は半導
体レーザーあるいは半導体LEDである構成を付加する
ものである。The means taken by the invention of claim 11 is the addition of the structure in which the solid-state light-emitting element is a semiconductor laser or a semiconductor LED, to the structure of either claim 9 or claim 10.
【0027】請求項12の発明が講じた手段は、請求項
4に、第1領域または第4領域の径は第2領域と第4領
域の間隔よりも大きい構成を付加するものである。According to a twelfth aspect of the present invention, in addition to the fourth aspect, the diameter of the first region or the fourth region is larger than the distance between the second region and the fourth region.
【0028】請求項13の発明が講じた手段は、請求項
3に、第6領域は第2領域と第5領域の両端で重なって
いる構成を付加するものである。The means taken by the invention of claim 13 is the addition of the structure according to claim 3, wherein the sixth region overlaps both ends of the second region and the fifth region.
【0029】請求項14の発明が講じた手段は、請求項
1〜請求項4のいずれかに、連続光は600nmよりも
短波長の光である構成を付加するものである。The means taken by the invention of claim 14 is the addition of the structure of any one of claims 1 to 4, wherein the continuous light is light having a wavelength shorter than 600 nm.
【0030】請求項15の発明が講じた手段は、請求項
1〜請求項4のいずれかに、非単結晶半導体膜は非晶質
半導体膜であることを有する構成を付加するものであ
る。The means taken by the invention of claim 15 is the addition of the structure of any one of claims 1 to 4, wherein the non-single crystal semiconductor film is an amorphous semiconductor film.
【0031】請求項16の発明が講じた手段は、請求項
15に、非単結晶半導体膜はアモルファス・シリコンを
主成分とする膜であり、結晶化半導体膜は大粒径多結晶
シリコン膜あるいは単結晶シリコン膜であることを有す
る構成を付加するものである。According to a sixteenth aspect of the present invention, in the fifteenth aspect, the non-single crystal semiconductor film is a film containing amorphous silicon as a main component, and the crystallized semiconductor film is a large grain polycrystalline silicon film or A structure including a single crystal silicon film is added.
【0032】請求項17の発明が講じた手段は、請求項
1〜請求項4のいずれかに、基板の歪点は基板上に形成
した非単結晶半導体膜の結晶化温度よりも低い構成を付
加するものである。According to a seventeenth aspect of the invention, in any one of the first to fourth aspects, the strain point of the substrate is lower than the crystallization temperature of the non-single crystal semiconductor film formed on the substrate. It is something to add.
【0033】請求項18の発明が講じた手段は、請求項
1〜請求項4のいずれかに、非単結晶半導体膜が形成さ
れ結晶化しない複数の第7領域を設け、前記第7領域内
で位置合わせのための第1アライメント・パターンを形
成する領域の非単結晶半導体膜を光照射によって変質さ
せる工程の後、それぞれの連続光は前記第1アライメン
ト・パターンに対して相対位置が明確であるように相対
移動する構成を付加するものである。The invention of claim 18 provides a means according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of seventh regions in which a non-single crystal semiconductor film is formed and which is not crystallized are provided, After the step of modifying the non-single crystal semiconductor film in the region for forming the first alignment pattern for alignment by light irradiation, the relative position of each continuous light is clear with respect to the first alignment pattern. A configuration for relatively moving is added as described above.
【0034】請求項19の発明が講じた手段は、請求項
1〜請求項4のいずれかに、複数の連続光照射領域によ
り結晶化半導体膜を形成した後、前記複数の連続光照射
領域に対して相対位置が明確な第8領域に位置合わせの
ための第2アライメント・パターンを形成する工程を含
む構成を付加するものである。According to a nineteenth aspect of the present invention, the means for forming a crystallized semiconductor film according to any one of the first to fourth aspects is characterized in that after the crystallized semiconductor film is formed by a plurality of continuous light irradiation regions, the plurality of continuous light irradiation regions are formed. On the other hand, a configuration including a step of forming a second alignment pattern for alignment in the eighth region whose relative position is clear is added.
【0035】請求項20の発明が講じた手段は、請求項
1〜請求項4のいずれかに、基板または基板表面に位置
合わせのための第3アライメント・パターンが形成され
た表面に非単結晶半導体膜が形成され、それぞれの連続
光は前記第3アライメント・パターンに対して相対位置
が明確であるように相対移動する構成を付加するもので
ある。According to a twentieth aspect of the invention, a non-single crystal is formed on the surface of a substrate or a surface of a substrate on which a third alignment pattern for alignment is formed. A semiconductor film is formed, and each continuous light beam is moved relative to the third alignment pattern so that its relative position is clear.
【0036】請求項21の発明が講じた手段は、基板を
保持する機構と、基板表面に1箇所または複数箇所に連
続光を照射し、前記基板表面に形成された非単結晶半導
体膜を溶融する機構と、連続光照射領域を前記連続光の
照射エネルギーが0.1J/cm2〜1J/cm2の範囲
で一定となるよう相対的に移動させる機構を有する構成
とするものである。According to a twenty-first aspect of the present invention, a means for holding a substrate and a substrate surface is irradiated with continuous light at one or a plurality of positions to melt a non-single crystal semiconductor film formed on the substrate surface. And a mechanism for relatively moving the continuous light irradiation region so that the irradiation energy of the continuous light is constant in the range of 0.1 J / cm 2 to 1 J / cm 2 .
【0037】請求項22の発明が講じた手段は、請求項
21に、非単結晶半導体膜に照射する連続光のエネルギ
ー密度を1×104W/cm2〜1×107W/cm2の範
囲で一定にする機構を有する構成を付加するものであ
る。According to a twenty-first aspect of the present invention, the energy density of continuous light with which the non-single-crystal semiconductor film is irradiated is 1 × 10 4 W / cm 2 to 1 × 10 7 W / cm 2 A configuration having a mechanism for making the range constant is added.
【0038】請求項23の発明が講じた手段は、請求項
21に、非単結晶半導体膜の所望の領域に連続光が照射
される時間が1×10-3sec以下となるよう基板を相
対的に移動できる機構を有する構成を付加するものであ
る。According to a twenty- third aspect of the present invention, in the twenty-first aspect, the substrate is arranged so that the time for which continuous light is irradiated to a desired region of the non-single crystal semiconductor film is 1 × 10 −3 sec or less. A structure having a mechanism that can be moved manually is added.
【0039】請求項24の発明が講じた手段は、請求項
21に、連続光が照射される領域は0.1m/sec以
上の相対速度で移動する機構を有する構成を付加するも
のである。[0039] The means taken by the invention of claim 24 is the addition of the structure of claim 21, which has a mechanism for moving the region irradiated with continuous light at a relative speed of 0.1 m / sec or more.
【0040】請求項25の発明が講じた手段は、請求項
21に、連続光が照射されるそれぞれひとつの領域が1
0μm以下の径である構成を付加するものである。According to a twenty-first aspect of the present invention, in each of the twenty-first aspects, one area is irradiated with continuous light.
A structure having a diameter of 0 μm or less is added.
【0041】請求項26の発明が講じた手段は、請求項
21に、連続光は固体発光素子により供給される構成を
付加するものである。The means taken by the invention of claim 26 is to add to the structure of claim 21, continuous light is supplied by a solid state light emitting device.
【0042】請求項27の発明が講じた手段は、請求項
21に、それぞれ1つの連続光は複数の固体発光素子か
ら集光して供給される構成を付加するものである。The means implemented by the twenty-seventh aspect of the present invention adds to the twenty-first aspect a configuration in which one continuous light is condensed and supplied from a plurality of solid-state light emitting elements.
【0043】請求項28の発明が講じた手段は、請求項
21に、1つの固体発光素子または複数の固体発光素子
から集光した1つの光を分割して複数の連続光にする機
構を有する構成を付加するものである。The means implemented by the twenty-eighth aspect of the present invention has a mechanism according to the twenty-first aspect, in which one light condensed from one solid-state light-emitting element or a plurality of solid-state light-emitting elements is split into a plurality of continuous lights. The configuration is added.
【0044】請求項29の発明が講じた手段は、請求項
26〜請求項28のいずれかに、固体発光素子は半導体
レーザーあるいは半導体LEDである構成を付加するも
のである。The means of implementing the invention of claim 29 is to add the constitution in which the solid state light emitting device is a semiconductor laser or a semiconductor LED to any one of claims 26 to 28.
【0045】請求項30の発明が講じた手段は、請求項
21に、基板に連続光が照射されている間の相対移動速
度を一定に保つ機構を有する構成を付加するものであ
る。According to a thirty-third aspect of the present invention, in addition to the twenty-first aspect, a structure having a mechanism for keeping a relative moving speed constant while the substrate is irradiated with continuous light is added.
【0046】請求項31の発明が講じた手段は、請求項
21に、基板の相対移動に伴い、基板厚さばらつきやう
ねりや相対移動のズレに対し、基板の表面の高さを検知
し、光の焦点が常に一定に保たれる機構を有する構成を
付加するものである。According to a twenty-first aspect of the invention, means for detecting the height of the surface of the substrate against variations in substrate thickness, waviness, and displacement of relative movement in accordance with the relative movement of the substrate in the twenty-first aspect, A structure having a mechanism for keeping the focus of light always constant is added.
【0047】請求項32の発明が講じた手段は、請求項
21に、結晶化のための連続光照射と異なる領域に、位
置合わせのための第1アライメント・パターンを形成す
る機構を有し、前記第1アライメント・パターンに対し
て相対位置を制御して連続光の照射位置を相対移動させ
る機構を有する構成を付加するものである。According to a thirty-second aspect of the present invention, in the twenty-first aspect, there is provided a mechanism for forming a first alignment pattern for alignment in a region different from continuous light irradiation for crystallization, A structure having a mechanism for controlling the relative position with respect to the first alignment pattern to relatively move the irradiation position of continuous light is added.
【0048】請求項33の発明が講じた手段は、請求項
21に、基板または基板表面に形成された位置合わせの
ための第1アライメント・パターンを検出し、前記第1
アライメント・パターンに対して相対位置を制御して連
続光の照射位置を相対移動させる機構を有する構成を付
加するものである。According to a thirty-third aspect of the present invention, in the twenty-first aspect, the first alignment pattern for alignment, which is formed on the substrate or the substrate surface, is detected and the first alignment pattern is detected.
A configuration having a mechanism for controlling the relative position with respect to the alignment pattern to relatively move the irradiation position of continuous light is added.
【0049】請求項34の発明が講じた手段は、請求項
21に、連続光照射領域と相対位置が明確な領域に位置
合わせのためのアライメント・パターンを形成する機構
を有する構成を付加するものである。According to a thirty-fourth aspect of the present invention, in addition to the twenty-first aspect, a structure having a mechanism for forming an alignment pattern for alignment in a region whose relative position is distinct from the continuous light irradiation region is added. Is.
【0050】請求項35の発明が講じた手段は、請求項
32または請求項34のいずれかに記載の結晶化半導体
膜の製造装置において、アライメント・パターンは光に
より非単結晶半導体膜を変質させることにより形成され
る機構を有する構成を付加するものである。According to a thirty-fifth aspect of the present invention, in the apparatus for producing a crystallized semiconductor film according to any one of the thirty-second and thirty-fourth aspects, the alignment pattern alters the non-single-crystal semiconductor film by light. A structure having a mechanism formed by the above is added.
【0051】請求項36の発明が講じた手段は、少なく
とも、請求項1〜請求項20のいずれかに記載の結晶化
半導体膜の形成方法および請求項21〜請求項35のい
ずれかに記載の結晶化半導体膜の製造装置を用いた結晶
化半導体膜を基板上に形成する工程と、結晶化半導体膜
の所望の単結晶領域をパターン・エッチングし、活性領
域を形成する工程と、全面に絶縁膜と導電材料を形成し
前記導電材料をパターン・エッチングしてゲート電極お
よびゲート絶縁膜とゲート配線を形成する工程と、ソー
ス・ドレイン領域にn型またはp型の不純物を導入する
工程と、ソース配線とドレイン配線を形成する工程より
なる構成とするものである。The measures taken by the invention of claim 36 are at least the method for forming a crystallized semiconductor film according to any one of claims 1 to 20 and any one of claims 21 to 35. A step of forming a crystallized semiconductor film on a substrate by using a crystallized semiconductor film manufacturing apparatus, a step of pattern-etching a desired single crystal region of the crystallized semiconductor film to form an active region, and insulating the entire surface Forming a film and a conductive material, patterning and etching the conductive material to form a gate electrode, a gate insulating film, and a gate wiring; introducing n-type or p-type impurities into the source / drain regions; It is configured to include a step of forming wiring and drain wiring.
【0052】請求項37の発明が講じた手段は、請求項
36に、活性領域を形成するためのパターンは、請求項
18〜請求項20により形成されたアライメント・パタ
ーンと位置合わせすることにより形成される構成を付加
するものである。According to a thirty-seventh aspect of the present invention, in the thirty-sixth aspect, the pattern for forming the active region is formed by aligning with the alignment pattern formed by the eighteenth to twentieth aspect. The configuration described above is added.
【0053】請求項38の発明が講じた手段は、請求項
36に、非単結晶半導体は非晶質半導体膜であり、結晶
化半導体膜に対して前記非晶質半導体膜を選択的に除去
する工程の後、前記結晶化半導体膜に合わせて活性領域
を形成する構成を付加するものである。According to a thirty-eighth aspect of the present invention, in the thirty-sixth aspect, the non-single crystal semiconductor is an amorphous semiconductor film, and the amorphous semiconductor film is selectively removed with respect to the crystallized semiconductor film. After the step of, the structure for forming the active region is added in accordance with the crystallized semiconductor film.
【0054】請求項39の発明が講じた手段は、それぞ
れの表面上に電極を有する一対の基板と、前記電極が対
向するようにして配置した前記一対の基板間に挟持され
た液晶層とを備え、前記一対の基板の一方内側表面上に
スイッチング素子としての薄膜トランジスタがマトリッ
クス状に配置され、前記薄膜トランジスタにより信号配
線より供給される画素電極への電圧信号のON/OFF
を制御し、液晶材料への電界を制御することで光の偏光
量を制御する構造の液晶表示装置であって、前記薄膜ト
ランジスタは請求項36〜請求項38のいずれかに記載
の薄膜トランジスタの製造方法により形成されている構
成とするものである。According to a thirty-ninth aspect of the present invention, a means includes a pair of substrates having electrodes on their respective surfaces, and a liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates arranged so that the electrodes face each other. Thin film transistors as switching elements are arranged in a matrix on one inner surface of the pair of substrates, and ON / OFF of a voltage signal to a pixel electrode supplied from a signal line by the thin film transistor.
39. A method for manufacturing a thin film transistor according to claim 36, wherein the thin film transistor is a liquid crystal display device having a structure for controlling a polarization amount of light by controlling an electric field applied to the liquid crystal material. It is configured as follows.
【0055】請求項40の発明が講じた手段は、請求項
36〜請求項38のいずれかに記載の薄膜トランジスタ
を単数または複数個ずつマトリックス状に配置し、有機
EL材料への電力供給を制御するスイッチング素子とし
て用いる構成とするものである。According to a 40th aspect of the present invention, the thin film transistor according to any one of the 36th to 38th aspects is arranged in a matrix form to control the power supply to the organic EL material. The configuration is used as a switching element.
【0056】以上の結晶化半導体膜の形成方法およびそ
の製造方法と薄膜トランジスタの製造方法および表示装
置により、各請求項の発明では、以下のような作用が奏
される。With the method for forming a crystallized semiconductor film, the method for manufacturing the same, the method for manufacturing a thin film transistor, and the display device, the following effects are achieved in the invention of each claim.
【0057】請求項1の発明では、非単結晶半導体膜の
第1の領域に連続光を照射することで非単結晶半導体膜
を溶融し、連続光を照射し続けながら第1の領域を移動
すると連続光の照射される領域から外れた部分で冷却が
始まり結晶化する。さらに、連続光を照射しながら第1
の領域を移動すると、新たに連続光の照射された領域で
溶融が始まり、連続光照射領域から外れた部分ではその
直前に結晶が形成された近傍から順次、冷却が進行し結
晶化していくため、直前に形成された結晶の結晶性(結
晶方位など)が引き継がれた結晶成長が起こる。最終的
に、非単結晶半導体膜上において、第1の領域が移動し
た領域においては第1の領域の移動方向に沿って結晶成
長し、第1の領域が通過した領域で単結晶半導体膜を形
成することができる。ここで、一定領域に照射される連
続光の照射エネルギーが不足する場合は非単結晶半導体
膜の溶融が起こらないことや溶融された非単結晶半導体
膜の結晶化が早過ぎて結晶成長が起き難くなる。また、
照射エネルギーが過多の場合は非単結晶半導体膜の溶融
エネルギー以上の熱が加えられることになり、溶融され
た非単結晶半導体膜の温度が高くなり、蒸発しやすくな
ることや熱伝導により下地の材料の温度も上昇してしま
うため安定した結晶化が困難なことや基板への熱ストレ
スを生じてしまうため、連続光の照射エネルギーを0.
1J/cm2〜1J/cm2の範囲で一定にする必要があ
る。In the invention of claim 1, the non-single-crystal semiconductor film is melted by irradiating the first region of the non-single-crystal semiconductor film with continuous light, and the first region is moved while continuously irradiating continuous light. Then, cooling starts and crystallizes in a portion outside the area irradiated with continuous light. Furthermore, while irradiating continuous light, the first
When the area is moved, melting starts in the area where the continuous light is newly irradiated, and in the area outside the continuous light irradiation area, cooling proceeds sequentially from the vicinity where the crystal was formed immediately before that, and crystallization occurs. , Crystal growth in which the crystallinity (crystal orientation, etc.) of the crystal formed immediately before is succeeded occurs. Finally, on the non-single crystal semiconductor film, crystal growth occurs along the moving direction of the first region in the region where the first region has moved, and the single crystal semiconductor film is formed in the region where the first region has passed. Can be formed. Here, when the irradiation energy of continuous light irradiated to a certain region is insufficient, the non-single crystal semiconductor film does not melt, or the melted non-single crystal semiconductor film is crystallized too early to cause crystal growth. It will be difficult. Also,
If the irradiation energy is too high, more heat than the melting energy of the non-single-crystal semiconductor film is applied, the temperature of the melted non-single-crystal semiconductor film rises, and it becomes easier to evaporate and heat conduction causes Since the temperature of the material also rises, stable crystallization is difficult, and thermal stress is applied to the substrate.
It is necessary to make constant in the range of 1J / cm 2 ~1J / cm 2 .
【0058】請求項2の発明では、前述の請求項1の発
明と同様に、非単結晶半導体膜に連続光を照射しながら
移動することにより結晶化した第2領域を形成する。こ
こで、第2領域に隣接し、一部が第2領域と重なる第3
領域に連続光を照射することで、第2領域に隣接する領
域の非単結晶半導体膜を溶融し、連続光を照射し続けな
がら第3領域を第2領域と平行に移動すると、連続光の
照射される領域から外れた部分で冷却が始まり結晶化す
る。この時、冷却が始まる第2領域側では既に結晶が形
成されているため、第2領域の結晶性を引き継いで結晶
成長が起こり、第3領域が通過した領域で結晶成長を行
うことができる。According to the second aspect of the invention, similarly to the first aspect of the invention, the second region crystallized is formed by moving the non-single crystal semiconductor film while irradiating continuous light. Here, a third region that is adjacent to the second region and partially overlaps the second region
By irradiating the region with continuous light, the non-single-crystal semiconductor film in the region adjacent to the second region is melted, and when the third region is moved in parallel with the second region while continuously irradiating with the continuous light, Cooling begins and crystallizes in the area outside the irradiated area. At this time, since crystals have already been formed on the side of the second region where cooling starts, crystal growth occurs by taking over the crystallinity of the second region, and crystal growth can be performed in the region where the third region has passed.
【0059】請求項3の発明では、前述の請求項1の発
明と同様に、非単結晶半導体膜に連続光を照射しながら
移動することにより結晶化した第2領域と第5領域を形
成する。ここで、第2領域と第5領域に接する第6領域
に連続光を照射することで第2領域と第5領域間の非単
結晶半導体膜を溶融し、連続光を照射し続けながら第6
の領域を第2領域と第5領域と平行に移動すると、連続
光の照射される領域から外れた部分で冷却が始まり結晶
化する。この時、冷却が始まる部分の両端は既に結晶が
形成されている第2領域と第5領域であるため、それぞ
れの両端で第2領域と第5領域の結晶性を引き継いで結
晶成長が起こり、第2領域と第5領域間を結晶化するこ
とができ、その結晶性は第2領域と接していた側は第2
領域の結晶性を有し、第5領域と接していた側は第5領
域の結晶性を有する。According to the third aspect of the invention, similarly to the first aspect of the invention, the non-single crystal semiconductor film is moved while being irradiated with continuous light to form the crystallized second and fifth regions. . Here, the non-single-crystal semiconductor film between the second region and the fifth region is melted by irradiating the sixth region, which is in contact with the second region and the fifth region, with continuous light, and the sixth region is continuously irradiated with the continuous light.
When the area (1) is moved in parallel with the second area (5) and the fifth area (5), cooling starts and crystallizes at a portion outside the area irradiated with continuous light. At this time, since both ends of the portion where cooling starts are the second region and the fifth region where crystals have already been formed, crystal growth occurs by inheriting the crystallinity of the second region and the fifth region at both ends, It is possible to crystallize between the second region and the fifth region, and the crystallinity is the second region on the side in contact with the second region.
The region has crystallinity, and the side in contact with the fifth region has the crystallinity of the fifth region.
【0060】請求項4の発明では、複数の連続光照射領
域を同時に形成するものであり、前述の請求項1〜請求
項3の発明と同様の作用により非結晶化半導体膜から結
晶化半導体膜を形成するというものであり、同時に大面
積の結晶化半導体膜を形成できる。According to the invention of claim 4, a plurality of continuous light irradiation regions are simultaneously formed, and the amorphous semiconductor film to the crystallized semiconductor film are produced by the same operation as the inventions of claims 1 to 3. And a large-area crystallized semiconductor film can be formed at the same time.
【0061】請求項5の発明では、連続光のエネルギー
密度が低い場合には、連続光の照射により温度上昇した
非結晶化半導体膜から非結晶化半導体膜上の連続光の照
射されていない領域や基板側または表面側への熱伝導に
より熱が逃げてしまうために非結晶化半導体膜の溶融が
困難であり、低エネルギーで溶融するためには長時間の
照射を行う必要があるが、基板の温度が上昇してしま
い、基板の歪点を超え、基板へのダメージが発生する。
よって、基板への熱伝導を抑えて短時間で非結晶化半導
体膜を溶融するためには1×104W/cm2以上のエネ
ルギー密度が必要である。一方、連続光のエネルギー密
度が高い場合には、請求項1〜請求項4で説明したよう
に、一定領域に供給する照射エネルギーを1J/cm2
以下にするため、照射領域の移動速度を極端に早くする
必要が生じるが機械的に実現困難となるため、1×10
7W/cm2以下のエネルギー密度とする必要がある。In the fifth aspect of the invention, when the energy density of continuous light is low, the region of the non-crystallized semiconductor film, which has been heated by the continuous light irradiation, is not irradiated with the continuous light. It is difficult to melt the amorphous semiconductor film because heat escapes due to heat conduction to the substrate side or the surface side, and it is necessary to perform irradiation for a long time in order to melt at low energy. The temperature rises, and the strain point of the substrate is exceeded, causing damage to the substrate.
Therefore, an energy density of 1 × 10 4 W / cm 2 or more is required to suppress the heat conduction to the substrate and melt the amorphous semiconductor film in a short time. On the other hand, when the energy density of continuous light is high, the irradiation energy supplied to a certain area is 1 J / cm 2 as described in claims 1 to 4.
In order to achieve the following, it is necessary to make the moving speed of the irradiation region extremely high, but it is difficult to realize mechanically, so 1 × 10
The energy density needs to be 7 W / cm 2 or less.
【0062】請求項6の発明では、連続光が照射されて
いる時間を1×10-3sec以下にすることにより溶融
された非結晶化半導体膜の冷却が始まる前に非結晶化半
導体膜に供給されたエネルギー(熱)が熱伝導により拡
散して基板の温度上昇を防止できる。According to the sixth aspect of the present invention, by setting the time during which continuous light is irradiated to 1 × 10 −3 sec or less, the melted amorphous semiconductor film is cooled before the amorphous semiconductor film is cooled. The supplied energy (heat) can be diffused by heat conduction to prevent the temperature rise of the substrate.
【0063】請求項7の発明では、連続光が照射される
領域が0.1m/sec以上の相対速度で移動すること
により、短時間で非結晶化半導体膜を溶融できる高エネ
ルギーの連続光を使用でき、基板の温度上昇を防止でき
る。According to the invention of claim 7, the region irradiated with continuous light moves at a relative velocity of 0.1 m / sec or more, so that high energy continuous light capable of melting the amorphous semiconductor film in a short time is generated. It can be used and the temperature rise of the substrate can be prevented.
【0064】請求項8の発明では、結晶成長の幅を10
μm以下にすることができる。結晶成長の幅が広すぎる
場合、結晶成長開始時点で多くの結晶の核が形成されて
しまうために、連続光の移動方向に結晶成長しても複数
に分割された(結晶の境界が存在したままの)結晶化が
進行してしまう。一方、連続光が照射されるそれぞれ1
つの領域を10μm以下とすることで、連続光の両端か
ら始まった冷却による結晶成長でほぼ中央部にのみ境界
を有する結晶成長が可能である。さらに、望ましくは2
μm以下とすることで均一に冷却が起こるために照射領
域の移動方向のみに結晶成長し単結晶が可能となる。According to the invention of claim 8, the width of crystal growth is set to 10
It can be made to be not more than μm. If the width of the crystal growth is too wide, many crystal nuclei will be formed at the start of the crystal growth, so even if the crystal grows in the moving direction of continuous light, it is divided into multiple parts (there is a crystal boundary. (As it is) crystallization proceeds. On the other hand, the continuous light is emitted 1 each
By setting the two regions to 10 μm or less, it is possible to perform crystal growth by cooling starting from both ends of continuous light and having a boundary only in substantially the central portion. Furthermore, preferably 2
When the thickness is less than or equal to μm, uniform cooling occurs, so that the crystal grows only in the moving direction of the irradiation region and a single crystal becomes possible.
【0065】請求項9の発明では、連続光は固体発光素
子で供給することにより、ガス・レーザー等を用いた場
合に比べ、より安定したエネルギーの連続光を得ること
ができ、結晶の安定化と均一化や再現性の向上を図るこ
とができる。In the ninth aspect of the invention, continuous light is supplied by the solid-state light-emitting device, so that continuous light with more stable energy can be obtained as compared with the case where a gas laser or the like is used, and the crystal is stabilized. Therefore, it is possible to improve uniformity and reproducibility.
【0066】請求項10の発明では、それぞれ1つの連
続光は複数の固体発光素子から集光して供給することに
より、単体出力の小さな固体発光素子を用いても十分に
大きなエネルギーを得ることができる。In the tenth aspect of the present invention, one continuous light is condensed and supplied from a plurality of solid state light emitting elements, so that a sufficiently large energy can be obtained even with a solid state light emitting element having a small single output. it can.
【0067】請求項11の発明では、半導体レーザーあ
るいは半導体LEDを用いることにより、連続光のエネ
ルギーの制御や安定化と均一化が容易であり、安価に連
続光を得ることができる。In the eleventh aspect of the present invention, by using a semiconductor laser or a semiconductor LED, continuous light energy can be easily controlled, stabilized, and uniformized, and continuous light can be obtained at low cost.
【0068】請求項12の発明では、結晶化膜の形成さ
れた領域と次の連続光照射領域とが一部重なることによ
り、先の結晶性を引き継いだ結晶成長が起こり、結晶の
拡大ができる。According to the twelfth aspect of the present invention, the region where the crystallized film is formed partially overlaps the next continuous light irradiation region, so that the crystal growth succeeding the previous crystallinity occurs and the crystal can be expanded. .
【0069】請求項13の発明では、結晶化膜の形成さ
れた領域と次の連続光照射領域とが一部重なることによ
り、先の結晶性を引き継いだ結晶成長が起こり、結晶の
拡大化が図れる。また、位置ずれ等により結晶化されな
い領域ができることを防止できる。According to the thirteenth aspect of the present invention, the region where the crystallized film is formed partially overlaps with the next continuous light irradiation region, so that crystal growth that inherits the previous crystallinity occurs and the crystal enlarges. Can be achieved. In addition, it is possible to prevent the formation of a region that is not crystallized due to displacement or the like.
【0070】請求項14の発明では、連続光は600n
mよりも短波長の光であることにより、連続光のほとん
どを非単結晶半導体膜で吸収させることが可能で、非単
結晶半導体膜のみを昇温し溶融できるため、基板の温度
上昇を低減することができ、低歪点の基板を用いること
を可能にする。In the fourteenth aspect of the invention, continuous light is 600 n
Since the light having a wavelength shorter than m can absorb most of the continuous light by the non-single crystal semiconductor film, only the non-single crystal semiconductor film can be heated and melted, so that the temperature rise of the substrate is reduced. It is possible to use a substrate having a low strain point.
【0071】請求項18〜請求項20の発明では、アラ
イメント・パターンと結晶化半導体膜の相対位置を確定
でき、後の結晶化半導体膜を用いた素子形成を容易にす
る。According to the eighteenth to twentieth aspects of the invention, the relative positions of the alignment pattern and the crystallized semiconductor film can be determined, and the subsequent element formation using the crystallized semiconductor film is facilitated.
【0072】請求項21の発明では、非単結晶半導体膜
の溶融領域を相対的に移動させることができ、連続光照
射領域から外れた部分ではその直前に結晶が形成された
近傍から順次冷却が進行し結晶化していくため、直前に
形成された結晶の結晶性(結晶方位など)が引き継がれ
た結晶成長が起こる。最終的に、非単結晶半導体膜上に
おいて連続光が照射された後冷却された領域では、連続
光の移動方向に沿って結晶成長し結晶化半導体膜を形成
することができる。ここで、一定領域に照射される連続
光の照射エネルギーが不足する場合は、非単結晶半導体
膜の溶融が起こらず、溶融された非単結晶半導体膜の結
晶化が早過ぎて結晶成長が起き難くなる。また、照射エ
ネルギーが過多の場合は、非単結晶半導体膜の溶融エネ
ルギー以上の熱が加えられることになり、溶融された非
単結晶半導体膜の温度が高くなり蒸発しやすくなること
や下地の材料の温度も上昇してしまうため、安定した結
晶化が困難なことや基板への熱ストレスを生じてしまう
ので連続光の照射エネルギーを0.1J/cm2〜1J
/cm2の範囲で一定にする必要がある。According to the twenty-first aspect of the invention, the molten region of the non-single crystal semiconductor film can be relatively moved, and in the portion deviated from the continuous light irradiation region, cooling is performed sequentially from the vicinity where the crystal was formed immediately before that. As it progresses and crystallizes, crystal growth occurs in which the crystallinity (crystal orientation, etc.) of the crystal formed immediately before is succeeded. Finally, in a region of the non-single-crystal semiconductor film which is irradiated with continuous light and then cooled, crystals can grow along the moving direction of the continuous light to form a crystallized semiconductor film. Here, when the irradiation energy of continuous light with which a certain region is irradiated is insufficient, the non-single-crystal semiconductor film does not melt, crystallization of the melted non-single-crystal semiconductor film occurs too early, and crystal growth occurs. It will be difficult. Further, if the irradiation energy is excessive, more heat than the melting energy of the non-single-crystal semiconductor film is applied, the temperature of the melted non-single-crystal semiconductor film rises, and evaporation easily occurs Since the temperature also rises, stable crystallization is difficult and heat stress is generated on the substrate. Therefore, the irradiation energy of continuous light is 0.1 J / cm 2 to 1 J.
It is necessary to make it constant within the range of / cm 2 .
【0073】請求項22の発明では、連続光のエネルギ
ー密度を1×104W/cm2以上とすることで、エネル
ギーが低い場合に生じる非結晶化半導体膜の溶融が困難
となる課題や長時間の照射による基板の温度上昇を回避
でき、1×107W/cm2以下とすることで、連続光の
照射エネルギーを1J/cm2以下に抑えられるよう照
射領域の移動速度を制限でき、機械的に実現可能とす
る。According to the twenty-second aspect of the invention, by setting the energy density of continuous light to 1 × 10 4 W / cm 2 or more, it is difficult to melt the amorphous semiconductor film which occurs when the energy is low. The temperature rise of the substrate due to irradiation for a long time can be avoided, and by setting it to 1 × 10 7 W / cm 2 or less, the moving speed of the irradiation region can be limited so that the irradiation energy of continuous light can be suppressed to 1 J / cm 2 or less, Make it mechanically feasible.
【0074】請求項23または請求項24の発明では、
溶融された非結晶化半導体膜の冷却が始まる前に非結晶
化半導体膜に供給されたエネルギー(熱)が熱伝導する
ことによる基板の温度上昇を低減できる。In the invention of claim 23 or claim 24,
An increase in temperature of the substrate due to heat conduction of energy (heat) supplied to the amorphous semiconductor film before cooling of the melted amorphous semiconductor film starts can be reduced.
【0075】請求項25の発明では、複数に分割された
(結晶の境界が存在したままの)結晶化の進行を防止
し、ほぼ中央にのみ結晶境界を有する結晶成長を可能に
する。In the twenty-fifth aspect of the present invention, the progress of crystallization divided into a plurality of portions (while the crystal boundaries still exist) is prevented, and the crystal growth having the crystal boundaries only in the approximate center is enabled.
【0076】請求項26の発明では、より安定したエネ
ルギーの連続光を得ることができ、安定性や均一性や再
現性に優れた結晶化が実現できる。In the twenty-sixth aspect of the present invention, continuous light of more stable energy can be obtained, and crystallization excellent in stability, uniformity and reproducibility can be realized.
【0077】請求項27の発明では、単体出力の小さな
固体発光素子を用いても十分に大きなエネルギーを得る
ことができる。According to the twenty-seventh aspect of the invention, a sufficiently large energy can be obtained even if a solid state light emitting device having a small single output is used.
【0078】請求項28の発明では、均一に分割するこ
とにより集光後の光強度の制御で全体のエネルギーを均
一に制御できるため、装置の簡略化が図れる。According to the twenty-eighth aspect of the invention, since the entire energy can be uniformly controlled by controlling the light intensity after condensing by uniformly dividing, the apparatus can be simplified.
【0079】請求項29の発明では、連続光のエネルギ
ーの制御や安定化が容易であり装置安定性の向上が図
れ、安価な部材を用いることによる装置の価格低減が図
れる。According to the twenty-ninth aspect of the invention, the energy of continuous light can be easily controlled and stabilized, the stability of the device can be improved, and the cost of the device can be reduced by using an inexpensive member.
【0080】請求項30の発明では、結晶化の均一性を
向上することができる。According to the thirtieth aspect of the invention, the uniformity of crystallization can be improved.
【0081】請求項31の発明では、基板表面の凹凸や
機械的うねりに対しても常に一定形状で一定エネルギー
の連続光を供給することができ、均一な結晶を得ること
ができ、また、基板の膜厚精度や基板保持部の平坦性の
機械精度に余裕がもてるため、安価な基板の使用を可能
にし、安価な装置を可能にする。さらに、高度な機械的
調整が不要となり生産性を高めることができる。According to the thirty-first aspect of the invention, continuous light of a constant shape and a constant energy can be always supplied even to unevenness and mechanical waviness on the surface of the substrate, and a uniform crystal can be obtained. Since there is a margin in the film thickness accuracy and the mechanical accuracy of the flatness of the substrate holding portion, it is possible to use an inexpensive substrate and an inexpensive device. Furthermore, high mechanical adjustment is not required, and productivity can be improved.
【0082】請求項32〜請求項34の発明では、結晶
化半導体膜の形成された領域を特定することが可能で、
後の結晶化半導体膜を用いた素子形成を容易にする。In the inventions of claim 32 to claim 34, it is possible to specify the region where the crystallized semiconductor film is formed,
It facilitates later element formation using the crystallized semiconductor film.
【0083】請求項36の発明では、結晶化半導体膜を
活性領域に用いることにより、非晶質半導体膜や多結晶
半導体膜を活性領域に用いた場合に比べ、高い移動度の
薄膜トランジスタを得ることができる。さらに、単結晶
であることにより、基板面内の薄膜トランジスタの特性
ばらつきを小さくすることができる。According to the thirty-sixth aspect of the present invention, by using the crystallized semiconductor film in the active region, a thin film transistor having higher mobility can be obtained as compared with the case where an amorphous semiconductor film or a polycrystalline semiconductor film is used in the active region. You can Further, the single crystal can reduce variations in characteristics of the thin film transistor in the plane of the substrate.
【0084】請求項37の発明では、結晶化半導体膜の
形成された領域に意図的に活性領域を形成することが可
能で、非単結晶半導体膜全面を結晶化する必要がなくな
り生産性を向上できる。In the thirty-seventh aspect of the invention, the active region can be intentionally formed in the region where the crystallized semiconductor film is formed, and it is not necessary to crystallize the entire surface of the non-single-crystal semiconductor film, thus improving the productivity. it can.
【0085】請求項38の発明では、結晶化半導体膜の
みが残るために、結晶化半導体膜が形成されている領域
に合わせて活性領域を形成することができ、非単結晶半
導体膜全面を結晶化する必要がなくなり生産性を向上で
きる。In the thirty-eighth aspect of the invention, since only the crystallized semiconductor film remains, the active region can be formed in accordance with the region where the crystallized semiconductor film is formed, and the entire non-single crystal semiconductor film is crystallized. There is no need to convert it to improve productivity.
【0086】請求項39の発明では、高移動度を有する
薄膜トランジスタを用いることにより、高速のスイッチ
ングが可能であり、また、微細な薄膜トランジスタを用
いても十分なスイッチング能力を有するため高精細化や
高開口率化を図ることができる。また、マトリックスの
スイッチングを形成すると同時に、表示部の周辺に駆動
回路を形成することも可能にする。According to the thirty-ninth aspect of the present invention, by using a thin film transistor having a high mobility, high speed switching is possible, and even if a fine thin film transistor is used, a sufficient switching ability is obtained, so that high definition and high resolution can be achieved. The aperture ratio can be increased. Further, it is possible to form a switching circuit in the matrix and simultaneously to form a driving circuit around the display portion.
【0087】請求項40の発明では、スイッチング素子
の特性を均一化することができ、有機EL材料への電力
供給均一化ができ、表示特性を向上できる。また、マト
リックスのスイッチングを形成すると同時に、表示部の
周辺に駆動回路を形成することも可能にする。According to the forty-third aspect of the present invention, the characteristics of the switching element can be made uniform, the power supply to the organic EL material can be made uniform, and the display characteristics can be improved. Further, it is possible to form a switching circuit in the matrix and simultaneously to form a driving circuit around the display portion.
【0088】[0088]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係る結
晶化半導体膜の形成方法およびその製造装置と薄膜トラ
ンジスタの製造方法およびそれらを用いた表示装置につ
いて図面を参照しながら説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a method for forming a crystallized semiconductor film, an apparatus for manufacturing the same, a method for manufacturing a thin film transistor, and a display device using them according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0089】(実施の形態1)図1は、本発明の第1の
実施形態に係る結晶化半導体膜の形成方法を説明するた
めの工程上面図である。(Embodiment 1) FIG. 1 is a process top view for explaining a method for forming a crystallized semiconductor film according to a first embodiment of the present invention.
【0090】図1(a)において、10はガラス基板上
にCVDなどにより絶縁膜であるSiO2を形成した
後、さらにCVDなどにより堆積した非単結晶半導体膜
としてのアモルファス(非晶質)シリコン膜であり、1
1は連続光照射領域である。ここで、連続光がアモルフ
ァス・シリコン膜10に吸収され効率よく溶融させるた
めに、YAGレーザーの高調波から得られる600nm
以下の連続・単一波長のレーザー光とし、連続光のエネ
ルギー密度をそれぞれ1×104W/cm2〜1×107
W/cm2の範囲で一定とした。In FIG. 1 (a), 10 is amorphous silicon as a non-single-crystal semiconductor film, which is formed by depositing SiO 2 which is an insulating film on a glass substrate by CVD or the like and further depositing it by CVD or the like. A membrane, 1
Reference numeral 1 is a continuous light irradiation area. Here, in order that continuous light is absorbed by the amorphous silicon film 10 and melted efficiently, 600 nm obtained from a harmonic wave of a YAG laser
The following continuous / single wavelength laser light is used, and the energy density of continuous light is 1 × 10 4 W / cm 2 to 1 × 10 7 respectively.
It was kept constant within the range of W / cm 2 .
【0091】次に、図1(b)に示すように、アモルフ
ァス・シリコン膜10への照射エネルギーが0.1J/
cm2〜1J/cm2の範囲で一定となるよう連続光照射
領域11を一定速度で(相対)移動する。すると、アモ
ルファス・シリコン膜10は0.1J/cm2〜1J/
cm2のエネルギーが供給されることにより溶融する。
また、連続光照射領域11から外れた冷却領域12で
は、エネルギーを受けないために熱伝導(拡散)や放射
熱により熱が奪われ溶融したシリコンが冷却され、融点
以下で結晶化し、結晶化領域13が形成される。エネル
ギー量が小さすぎると溶融が困難であり、また、結晶成
長も困難である。エネルギー量が大きすぎると、溶融し
たアモルファス・シリコン膜の温度が上昇しすぎて下地
膜のSiO2膜(さらにはガラス基板)まで溶融してし
まうことになる。Next, as shown in FIG. 1B, the irradiation energy to the amorphous silicon film 10 is 0.1 J /
The continuous light irradiation area 11 is moved (relatively) at a constant speed so as to be constant in the range of cm 2 to 1 J / cm 2 . Then, the amorphous silicon film 10 has a thickness of 0.1 J / cm 2 to 1 J /
It is melted by supplying energy of cm 2 .
Further, in the cooling region 12 deviated from the continuous light irradiation region 11, heat is taken away by heat conduction (diffusion) or radiant heat because the energy is not received, the melted silicon is cooled, crystallized below the melting point, and crystallized region. 13 is formed. If the amount of energy is too small, melting will be difficult, and crystal growth will be difficult. If the amount of energy is too large, the temperature of the melted amorphous silicon film rises too much, and the SiO 2 film (and the glass substrate) of the base film is also melted.
【0092】次に、図1(c)に示すように、連続光照
射領域11を順次移動していくと、連続光照射領域11
が通過した領域に結晶化領域13が形成される。ここ
で、冷却領域12と結晶化領域13の境界では結晶化領
域13の結晶化されたシリコン膜の結晶性を引き継ぎな
がら結晶化が進行していくため、結晶化領域13の結晶
が結晶成長し、部分的に大きな単結晶膜を形成すること
ができる。Next, as shown in FIG. 1C, when the continuous light irradiation area 11 is sequentially moved, the continuous light irradiation area 11 is moved.
The crystallized region 13 is formed in the region through which is passed. Here, at the boundary between the cooling region 12 and the crystallization region 13, crystallization proceeds while inheriting the crystallinity of the crystallized silicon film in the crystallization region 13, so that the crystal in the crystallization region 13 grows. A large single crystal film can be partially formed.
【0093】この単結晶膜の成長を図2の工程上面図を
用いてさらに詳しく説明する。(図1の場合と同様に)
図2において、20と24はガラス基板上に形成した非
単結晶半導体膜としてのアモルファス・シリコン膜であ
り、21と25は連続光照射領域であり、22と26は
冷却領域であり、23と27は結晶化領域である。結晶
化領域23および27中の線は結晶境界を示す。The growth of this single crystal film will be described in more detail with reference to the process top view of FIG. (Similar to the case in Figure 1)
In FIG. 2, 20 and 24 are amorphous silicon films as a non-single crystal semiconductor film formed on a glass substrate, 21 and 25 are continuous light irradiation regions, 22 and 26 are cooling regions, and 23 and 27 is a crystallized region. The lines in the crystallized regions 23 and 27 indicate crystal boundaries.
【0094】まず、結晶のでき始める領域(図中左側)
では同時に冷却が開始されて複数の結晶の核が形成され
るために複数の結晶ができ始める。この状態で連続光照
射領域21を移動すると、新たに冷却されて結晶化する
際、先に形成されている結晶に対して結晶性が引き継が
れた結晶成長が起こり得る。ここで、図2(a)に示す
ように、連続光照射領域21の径(幅)が小さい(具体
的に、10μm以下)場合には、溶融されていないアモ
ルファス・シリコン膜20への熱拡散により溶融領域の
周辺部(図中上下方向)は中央部よりも早く冷却が進む
ため、周辺部より結晶成長が進行し、初期に複数形成さ
れた結晶が連続光照射領域21の進行に伴い結晶境界が
減少して、最終的には連続光照射領域21の進行方向に
対して左右2つの結晶成長が進行する。よって、結晶化
領域23の左右(図中上下)の結晶境界のない領域を選
択することで完全な単結晶を得ることが可能である。First, a region where crystals start to form (left side in the figure)
Then, cooling is started at the same time and a plurality of crystal nuclei are formed, so that a plurality of crystals start to be formed. When the continuous light irradiation region 21 is moved in this state, when it is newly cooled and crystallized, crystal growth in which the crystallinity is succeeded to the previously formed crystal may occur. Here, as shown in FIG. 2A, when the diameter (width) of the continuous light irradiation region 21 is small (specifically, 10 μm or less), thermal diffusion to the unmelted amorphous silicon film 20 is performed. As a result, the peripheral portion (vertical direction in the figure) of the melting region cools faster than the central portion, so that crystal growth progresses from the peripheral portion, and a plurality of crystals initially formed are crystallized as the continuous light irradiation region 21 progresses. The boundaries are reduced, and finally two crystal growths on the left and right sides with respect to the traveling direction of the continuous light irradiation region 21. Therefore, it is possible to obtain a complete single crystal by selecting a region without crystal boundaries on the left and right (upper and lower in the figure) of the crystallized region 23.
【0095】一方、図2(b)に示すように、連続光照
射領域25の径(幅)が大きい場合には、冷却領域26
の中央付近では左右(図中上下)への熱拡散によって奪
われるエネルギーがないため、ほぼ均一に冷却が進み連
続光照射領域25の移動方向に結晶成長が進行し、初期
に形成された結晶状態がそのまま引き継がれてしまうた
めに結晶境界がほぼそのまま引き継がれた状態の結晶成
長となる。よって、結晶境界が初期の結晶成長の状態
(核形成状態)で左右されてしまい、結晶境界の場所を
特定することができない。On the other hand, as shown in FIG. 2B, when the diameter (width) of the continuous light irradiation area 25 is large, the cooling area 26 is formed.
Since there is no energy taken away by heat diffusion to the left and right (up and down in the figure) in the vicinity of the center, the cooling progresses almost uniformly and crystal growth progresses in the moving direction of the continuous light irradiation region 25, resulting in an initially formed crystal state. However, since the crystal boundaries are inherited as they are, the crystal growth is in a state where the crystal boundaries are inherited almost as they are. Therefore, the crystal boundary depends on the initial crystal growth state (nucleation state), and the location of the crystal boundary cannot be specified.
【0096】ここで、連続光のエネルギー密度をそれぞ
れ1×104W/cm2〜1×107W/cm2の範囲とし
たが、これは、アモルファス・シリコン膜10や20や
24の膜質や膜厚によって最適化されなければならな
い。エネルギー密度が小さい場合、熱拡散や放射熱によ
り熱が奪われてしまうためにアモルファス・シリコン膜
の溶融が困難であるとともに、溶融に時間がかかること
による熱拡散によりアモルファス・シリコン膜を形成し
ているガラス基板(ガラス基板上に形成した下地絶縁膜
も含む)の温度が上昇し、ガラス基板の歪点以上(また
は近傍)に達してしまうために、ガラス基板に変形など
の歪を生じてしまう。一方、エネルギー密度が大きすぎ
る場合、単位面積あたりのアモルファス・シリコン膜に
供給すべきエネルギー量を1J/cm2以下とするため
に、照射領域の径(幅)を極端に小さくする、または照
射領域の移動速度を速くする必要があるため、装置の実
現性が難しくなってしまう。Here, the energy density of continuous light is set in the range of 1 × 10 4 W / cm 2 to 1 × 10 7 W / cm 2 , respectively. This is because the quality of the amorphous silicon film 10, 20 or 24 is different. And film thickness must be optimized. When the energy density is small, it is difficult to melt the amorphous silicon film because heat is taken away by thermal diffusion and radiant heat, and the amorphous silicon film is formed by thermal diffusion due to the time required for melting. Since the temperature of the glass substrate (including the underlying insulating film formed on the glass substrate) rises and reaches (or near) the strain point of the glass substrate, distortion such as deformation occurs in the glass substrate. . On the other hand, when the energy density is too high, the diameter (width) of the irradiation region is extremely reduced in order to reduce the amount of energy to be supplied to the amorphous silicon film per unit area to 1 J / cm 2 or less. Since it is necessary to increase the moving speed of the device, it becomes difficult to realize the device.
【0097】さらに、熱拡散や放射熱によるガラス基板
の温度上昇を極力防ぐために、部分的に連続光が照射さ
れている時間を1×10-3sec以下とすることが好ま
しい。連続光の照射時間を1×10-3sec以下とする
ことにより600℃以下の歪点を有するガラス基板の使
用が可能となる。Further, in order to prevent the temperature rise of the glass substrate due to thermal diffusion or radiant heat as much as possible, it is preferable that the time during which the continuous light is partially irradiated is 1 × 10 −3 sec or less. By setting the continuous light irradiation time to 1 × 10 −3 sec or less, it becomes possible to use a glass substrate having a strain point of 600 ° C. or less.
【0098】また、連続光照射領域の相対移動速度を
0.1m/sec以上とすることにより、高エネルギー
密度でかつ短時間の加熱を実現でき、ガラス基板への熱
的ストレスを軽減することが可能となる。Further, by setting the relative moving speed of the continuous light irradiation area to 0.1 m / sec or more, heating with high energy density and short time can be realized, and thermal stress on the glass substrate can be reduced. It will be possible.
【0099】(実施の形態2)図3は、本発明の第2の
実施形態に係る結晶化半導体膜の形成方法を説明するた
めの工程上面図である。(Embodiment 2) FIG. 3 is a process top view for explaining a method for forming a crystallized semiconductor film according to a second embodiment of the present invention.
【0100】図3において、30はガラス基板上にCV
Dなどにより絶縁膜であるSiO2を形成した後、さら
にCVDなどにより堆積した非単結晶半導体膜としての
アモルファス(非晶質)シリコン膜であり、31は連続
光照射領域である。In FIG. 3, 30 is a CV on a glass substrate.
An amorphous silicon film as a non-single-crystal semiconductor film is formed by depositing SiO 2 which is an insulating film by D or the like, and is further deposited by CVD or the like, and 31 is a continuous light irradiation region.
【0101】ここで、連続光は、上述の実施の形態1と
同様に、YAGレーザーの高調波から得られる600n
m以下の連続・単一波長のレーザー光とし、連続光のエ
ネルギー密度をそれぞれ1×104W/cm2〜1×10
7W/cm2の範囲で一定とした。Here, the continuous light is 600n obtained from the harmonics of the YAG laser, as in the first embodiment.
Laser light of continuous or single wavelength of m or less and energy density of continuous light of 1 × 10 4 W / cm 2 to 1 × 10 respectively
It was kept constant within the range of 7 W / cm 2 .
【0102】まず、図3(a)〜図3(c)では、上述
の実施の形態1と同様に、連続光照射領域31を順次移
動して連続光照射領域31が通過した領域に結晶化領域
33を形成する。First, in FIGS. 3A to 3C, similarly to the first embodiment, the continuous light irradiation region 31 is sequentially moved to be crystallized into a region where the continuous light irradiation region 31 has passed. A region 33 is formed.
【0103】次に、図3(d)〜図3(f)に示すよう
に、結晶化領域33に接する領域34に連続光を照射
し、同様に照射エネルギーが0.1J/cm2〜1J/
cm2の範囲で一定となるよう連続光照射領域34を結
晶化領域33に接しながら平行に一定速度で(相対)移動
させる。連続光照射領域34は単結晶が形成されている
結晶化領域33と接して平行移動することで、結晶化領
域33から結晶成長した単結晶膜を形成することができ
る。Next, as shown in FIGS. 3 (d) to 3 (f), continuous light is irradiated to the region 34 in contact with the crystallization region 33, and the irradiation energy is similarly 0.1 J / cm 2 to 1 J. /
The continuous light irradiation area 34 is moved in parallel at a constant speed (relatively) while being in contact with the crystallization area 33 so as to be constant in the range of cm 2 . The continuous light irradiation region 34 is in contact with the crystallization region 33 in which the single crystal is formed and moves in parallel, so that a single crystal film grown from the crystallization region 33 can be formed.
【0104】この時の単結晶の成長を図4の工程上面図
を用いてさらに詳しく説明する。The growth of the single crystal at this time will be described in more detail with reference to the process top view of FIG.
【0105】まず、図4(a)は、上述の実施の形態1
と同様である。First, FIG. 4A shows the first embodiment described above.
Is the same as.
【0106】次に、図4(b)に示すように、単結晶の
形成された結晶化領域43に接して同様の結晶化を行う
と、連続光照射領域44の移動に伴い、冷却領域45と
結晶化領域43の図中下半分に形成されている単結晶に
接して冷却される領域では、結晶化領域43の結晶成長
により単結晶領域が拡大する。よって、実施の形態1に
比べ、結晶境界のない領域を拡大することができる。結
晶化領域43および46中の線は結晶境界を示す。Next, as shown in FIG. 4B, when the same crystallization is performed in contact with the crystallization region 43 in which the single crystal is formed, the cooling region 45 is moved along with the movement of the continuous light irradiation region 44. In the region cooled in contact with the single crystal formed in the lower half of the crystallization region 43 in the figure, the single crystal region expands due to the crystal growth of the crystallization region 43. Therefore, as compared with the first embodiment, a region having no crystal boundary can be enlarged. The lines in the crystallized regions 43 and 46 indicate crystal boundaries.
【0107】ここで、連続光照射領域44は先に形成さ
れた結晶化領域43と接している必要があり、照射領域
の径の精度や相対移動の位置精度等を考慮すると、照射
領域44が結晶化領域43と一部重なっていることが望
ましい。Here, the continuous light irradiation region 44 needs to be in contact with the previously formed crystallization region 43, and in consideration of the accuracy of the diameter of the irradiation region and the position accuracy of relative movement, the irradiation region 44 is It is desirable that it partially overlaps with the crystallized region 43.
【0108】尚、本実施の形態2において、連続光の照
射径やエネルギー密度や連続光の照射時間や連続光照射
領域の相対移動速度は上述の実施の形態1と同様であ
る。In the second embodiment, the irradiation diameter and energy density of continuous light, the irradiation time of continuous light, and the relative moving speed of the continuous light irradiation area are the same as those in the first embodiment.
【0109】また、本実施の形態2において、結晶化領
域33を形成した後、結晶化領域36を形成したが、こ
れは結晶化領域33を形成途中に連続光照射領域31よ
り少し遅れて連続光照射領域34を結晶化領域33と平
行に移動させてもまったく同じことである。Further, in the second embodiment, the crystallization region 36 is formed after the crystallization region 33 is formed. However, the crystallization region 36 is continuously formed in the middle of the formation of the crystallization region 33 with a slight delay from the continuous light irradiation region 31. This is exactly the same even if the light irradiation region 34 is moved in parallel with the crystallization region 33.
【0110】また、図3と図4において、連続光照射領
域31と34や41と44は同様の径で説明したが、こ
れは異なる径であっても支障はない。Further, in FIGS. 3 and 4, the continuous light irradiation areas 31 and 34 and 41 and 44 are described as having the same diameter, but there is no problem even if the diameters are different.
【0111】(実施の形態3)図5は、本発明の第3の
実施形態に係る結晶化半導体膜の形成方法を説明するた
めの工程上面図である。(Embodiment 3) FIG. 5 is a process top view for explaining a method for forming a crystallized semiconductor film according to a third embodiment of the present invention.
【0112】図5において、50はガラス基板上にCV
Dなどにより絶縁膜であるSiO2を形成した後、さら
にCVDなどにより堆積した非単結晶半導体膜としての
アモルファス(非晶質)シリコン膜であり、51は連続
光照射領域である。In FIG. 5, 50 is a CV on a glass substrate.
An amorphous silicon film as a non-single-crystal semiconductor film is formed by forming SiO 2 which is an insulating film by D or the like and further depositing by CVD or the like, and 51 is a continuous light irradiation region.
【0113】ここで、連続光は、上述の実施の形態1と
同様に、YAGレーザーの高調波から得られる600n
m以下の連続・単一波長のレーザー光とし、連続光のエ
ネルギー密度をそれぞれ1×104W/cm2〜1×10
7W/cm2の範囲で一定とした。Here, the continuous light is 600n obtained from the harmonics of the YAG laser, as in the first embodiment.
Laser light of continuous or single wavelength of m or less and energy density of continuous light of 1 × 10 4 W / cm 2 to 1 × 10 respectively
It was kept constant within the range of 7 W / cm 2 .
【0114】まず、図5(a)〜図5(c)では、上述
の実施の形態1と同様に、連続光照射領域51を順次移
動・通過させた領域に結晶化領域53を形成する。First, in FIGS. 5A to 5C, the crystallization region 53 is formed in the region where the continuous light irradiation region 51 is sequentially moved and passed, as in the first embodiment described above.
【0115】次に、図5(d)〜図5(f)では、結晶
化領域53と一定間隔を隔てた領域に、上述の実施の形
態1と同様に、連続光照射領域54を順次移動・通過さ
せた領域に結晶化領域56を形成する。Next, in FIGS. 5D to 5F, the continuous light irradiation region 54 is sequentially moved to a region separated from the crystallization region 53 by a constant distance, as in the first embodiment. The crystallization region 56 is formed in the passed region.
【0116】次に、図5(g)〜図5(i)に示すよう
に、結晶化領域53と56の両側に接する領域57に連
続光を照射し、同様に照射エネルギーが0.1J/cm
2〜1J/cm2の範囲で一定となるよう連続光照射領域
57を結晶化領域53および56に接しながら平行に一
定速度で(相対)移動させる。連続光照射領域57は単結
晶が形成されている結晶化領域53および56と接して
平行移動することで、結晶化領域53および56から結
晶成長した単結晶膜を形成することができる。Next, as shown in FIGS. 5 (g) to 5 (i), continuous light is irradiated to the regions 57 contacting both sides of the crystallized regions 53 and 56, and similarly, the irradiation energy is 0.1 J /. cm
The continuous light irradiation region 57 is moved in parallel at a constant speed (relatively) while being in contact with the crystallization regions 53 and 56 so as to be constant in the range of 2 to 1 J / cm 2 . The continuous light irradiation region 57 is in contact with the crystallization regions 53 and 56 in which the single crystal is formed and moves in parallel to form a single crystal film crystal-grown from the crystallization regions 53 and 56.
【0117】この時の単結晶の成長を図6の工程上面図
を用いてさらに詳しく説明する。The growth of the single crystal at this time will be described in more detail with reference to the process top view of FIG.
【0118】まず、図6(a)は、上述の実施の形態1
と同様にして2つの平行な結晶化領域63が形成され、
それぞれほぼ中央に結晶境界を有する単結晶膜となる。First, FIG. 6A shows the first embodiment described above.
In the same manner as above, two parallel crystallization regions 63 are formed,
Each becomes a single crystal film having a crystal boundary in the approximate center.
【0119】次に、図6(b)に示すように、単結晶の
形成された両側の結晶化領域63に接して上述と同様の
結晶化を行うと、連続光照射領域64の移動に伴い、結
晶化領域63の単結晶に接して冷却される冷却領域65
の両側の領域では、それぞれの結晶化領域63の結晶成
長により単結晶領域が拡大する。よって、実施の形態1
に比べ、結晶境界のない領域を拡大することができる。
結晶化領域63および66中の線は結晶境界を示す。Next, as shown in FIG. 6B, when crystallization similar to that described above is performed in contact with the crystallization regions 63 on both sides where the single crystal is formed, the continuous light irradiation region 64 moves with the movement. , A cooling region 65 which is cooled in contact with the single crystal of the crystallization region 63
In the regions on both sides of the single crystal region, the single crystal regions are expanded by the crystal growth of the respective crystallization regions 63. Therefore, the first embodiment
Compared with, it is possible to enlarge a region without crystal boundaries.
The lines in the crystallized regions 63 and 66 indicate crystal boundaries.
【0120】ここで、連続光照射領域64は先に形成さ
れた結晶化領域63と接している必要があり、照射領域
の径の精度や相対移動の位置精度等を考慮すると、照射
領域64が結晶化領域63と一部重なっていることが望
ましい。よって、結晶化領域63の間隔は照射領域64
の径よりも小さい。Here, the continuous light irradiation area 64 needs to be in contact with the previously formed crystallization area 63, and in consideration of the accuracy of the diameter of the irradiation area and the positional accuracy of relative movement, the irradiation area 64 is It is desirable that the crystallized region 63 partially overlaps. Therefore, the distance between the crystallized regions 63 is equal to the irradiation region 64.
Smaller than the diameter of.
【0121】尚、本実施の形態3において、連続光の照
射径やエネルギー密度や連続光の照射時間や連続光照射
領域の相対移動速度は上述の実施の形態1と同様であ
る。In the third embodiment, the irradiation diameter and energy density of continuous light, the irradiation time of continuous light, and the relative moving speed of the continuous light irradiation area are the same as those in the above-described first embodiment.
【0122】また、本実施の形態3において、2つの結
晶化領域63を形成した後に結晶化領域66を形成した
が、これは、結晶化領域63の形成途中に連続光照射領
域61より少し遅れて連続光照射領域64を結晶化領域
63と平行に移動させてもまったく同じことである。In the third embodiment, the crystallization region 66 is formed after the two crystallization regions 63 are formed. This is slightly delayed from the continuous light irradiation region 61 during the formation of the crystallization region 63. Even if the continuous light irradiation area 64 is moved in parallel with the crystallization area 63, the same thing can be said.
【0123】また、図5と図6において、連続光照射領
域51と54や61と64は同様の径で説明したが、こ
れは異なる径であっても支障はない。Further, in FIGS. 5 and 6, the continuous light irradiation areas 51 and 54 and 61 and 64 are described as having the same diameter, but there is no problem even if they have different diameters.
【0124】また、実施の形態1〜実施の形態3におい
て、それぞれ単独の結晶化領域を形成するよう説明した
が、これは、複数の結晶化領域を同時に形成しても単結
晶膜を得る効果はまったく同じである上、生産性の向上
を図ることができる。Further, in the first to third embodiments, the description has been made such that each independent crystallization region is formed, but this has the effect of obtaining a single crystal film even if a plurality of crystallization regions are simultaneously formed. Is exactly the same and can improve productivity.
【0125】(実施の形態4)図7は、本発明の第4の
実施形態に係る結晶化半導体膜の形成方法を説明するた
めの工程上面図である。(Embodiment 4) FIG. 7 is a process top view for explaining a method for forming a crystallized semiconductor film according to a fourth embodiment of the present invention.
【0126】本実施の形態4において、図7(a)〜図
7(c)では、ほぼ直線状に一定間隔・同一形状・同一
エネルギー密度の複数の連続光照射領域71を形成し、
上述の実施の形態1と同様に、連続光照射領域71をエ
ネルギー量が一定となるよう(相対)移動させ、複数の
結晶化領域73を形成する。In the fourth embodiment, in FIGS. 7 (a) to 7 (c), a plurality of continuous light irradiation regions 71 having a constant interval, the same shape, and the same energy density are formed substantially linearly,
Similar to Embodiment 1 described above, the continuous light irradiation region 71 is moved (relatively) so that the amount of energy is constant, and a plurality of crystallization regions 73 are formed.
【0127】次に、図7(d)に示すように、上述の実
施の形態3と同様に、複数の単結晶が形成された両側の
結晶化領域73に接して上述と同様の結晶化を行うと、
連続光照射領域74の移動に伴い、結晶化領域73の単
結晶に接して冷却される複数の冷却領域75の両側の領
域では、結晶化領域73のそれぞれの結晶成長により単
結晶領域が拡大する。よって、実施の形態3と同様に、
結晶境界のない領域を拡大することができる上、実施の
形態3に比べ、さらに大きな面積の結晶化を同時に形成
することができる。Next, as shown in FIG. 7D, similar to the third embodiment, the crystallization regions 73 on both sides where a plurality of single crystals are formed are brought into contact with each other to perform the same crystallization as described above. When you do
With the movement of the continuous light irradiation region 74, in the regions on both sides of the plurality of cooling regions 75 that are cooled by contacting the single crystal of the crystallization region 73, the single crystal regions expand due to the respective crystal growth of the crystallization region 73. . Therefore, as in the third embodiment,
A region without crystal boundaries can be enlarged, and crystallization with a larger area than that in the third embodiment can be simultaneously formed.
【0128】ここで、連続光照射領域74は先に形成さ
れた結晶化領域73と接している必要があり、照射領域
の径の精度や相対移動の位置精度等を考慮すると、連続
光照射領域74が結晶化領域73と一部重なっているこ
とが望ましい。よって、結晶化領域73の間隔は連続光
照射領域74の径よりも小さい。Here, the continuous light irradiation area 74 needs to be in contact with the previously formed crystallization area 73. Considering the accuracy of the diameter of the irradiation area and the positional accuracy of relative movement, the continuous light irradiation area 74 is considered. It is desirable that 74 partially overlaps with the crystallized region 73. Therefore, the distance between the crystallization regions 73 is smaller than the diameter of the continuous light irradiation region 74.
【0129】また、連続光照射領域71において、連続
光照射領域の間隔を連続光照射領域の径より小さく設定
し、結晶化領域73形成後に、連続光照射領域71をず
らすことにより連続光照射領域74を形成しても良い。Further, in the continuous light irradiation area 71, the interval between the continuous light irradiation areas is set smaller than the diameter of the continuous light irradiation area, and after the crystallization area 73 is formed, the continuous light irradiation area 71 is shifted to thereby form the continuous light irradiation area. 74 may be formed.
【0130】尚、本実施の形態4において、連続光の照
射径やエネルギー密度や連続光の照射時間や連続光照射
領域の相対移動速度は上述の実施の形態1と同様であ
る。In the fourth embodiment, the irradiation diameter and energy density of continuous light, the irradiation time of continuous light, and the relative moving speed of the continuous light irradiation region are the same as those in the above-described first embodiment.
【0131】また、実施の形態1〜実施の形態4におい
て、連続光はYAGレーザーの高調波から得られる60
0nm以下の連続・単一波長のレーザー光として説明し
たが、これは、連続光であれば他の手段を用いても効果
が同じことは言うまでもなく、固体発光素子とすること
により出力の安定を図ることが容易で、さらには半導体
レーザーや半導体LEDを用いることで装置の小型化を
図ることができる。In the first to fourth embodiments, continuous light is obtained from the harmonics of the YAG laser 60.
Although the laser light of continuous wavelength and single wavelength of 0 nm or less has been described, it is needless to say that the effect is the same even if other means are used as long as it is continuous light. It is easy to achieve, and the size of the device can be reduced by using a semiconductor laser or a semiconductor LED.
【0132】また、実施の形態1〜実施の形態4におい
て、それぞれの連続光照射領域は複数の固体発光素子か
らの連続光を集光して用いることで、出力の小さな固体
発光素子を用いても結晶化に必要なエネルギーを得るこ
とが可能である。Further, in the first to fourth embodiments, the continuous light irradiation regions are used by condensing continuous light from a plurality of solid-state light-emitting elements, so that a solid-state light-emitting element with a small output is used. Can also obtain the energy required for crystallization.
【0133】また、実施の形態1〜実施の形態4におい
て、複数の連続光照射領域を同時に形成する場合、1つ
の連続光を分割して用いることで、1つのエネルギー制
御により複数の連続光のエネルギーを制御することがで
き、装置の簡略化が図れる。Further, in the first to fourth embodiments, when a plurality of continuous light irradiation areas are simultaneously formed, one continuous light is divided and used to control a plurality of continuous light by one energy control. Energy can be controlled and the device can be simplified.
【0134】また、実施の形態1〜実施の形態4におい
て、それぞれの連続光照射領域を円形で説明したが、こ
れは矩形や楕円形であっても同様である。Further, in the first to fourth embodiments, each continuous light irradiation area has been described as a circular shape, but the same applies to a rectangular shape or an elliptical shape.
【0135】また、実施の形態1〜実施の形態4におい
て、それぞれの連続光照射領域内のエネルギー密度に関
して照射領域内の中央付近のエネルギー密度を高くする
ことで温度勾配を形成し、照射領域周辺(図中上下方
向)から結晶化しやすくすることにより、一方向の温度
分布が形成できるため、冷却領域と結晶化領域の境界以
外で結晶の核が形成されることを防止できる。Further, in the first to fourth embodiments, the temperature gradient is formed by increasing the energy density in the vicinity of the center of the irradiation region with respect to the energy density in each continuous light irradiation region, and the periphery of the irradiation region is formed. By making it easy to crystallize from the (vertical direction in the figure), it is possible to form a temperature distribution in one direction, so that it is possible to prevent the formation of crystal nuclei outside the boundary between the cooling region and the crystallization region.
【0136】(実施の形態5)図8は、本発明の第5の
実施形態に係る結晶化半導体膜の形成方法を説明するた
めの工程上面図である。(Embodiment 5) FIG. 8 is a process top view for explaining a method for forming a crystallized semiconductor film according to a fifth embodiment of the present invention.
【0137】図8(a)において、80はガラス基板上
にCVDなどにより絶縁膜であるSiO2を形成した
後、さらにCVDなどにより堆積した非単結晶半導体膜
としてのアモルファス(非晶質)シリコン膜であり、8
1は位置合わせのためのアライメント・パターンであ
る。アライメント・パターン81は、レーザー等の光照
射によりアモルファス・シリコン膜80を変質(結晶
化)させて形成する。In FIG. 8A, reference numeral 80 denotes amorphous silicon as a non-single-crystal semiconductor film which is formed by depositing SiO 2 which is an insulating film on a glass substrate by CVD or the like, and then further depositing it by CVD or the like. Membrane, 8
Reference numeral 1 is an alignment pattern for alignment. The alignment pattern 81 is formed by altering (crystallizing) the amorphous silicon film 80 by irradiation with light such as a laser.
【0138】次に、図8(b)に示しように、アライメ
ント・パターン81の位置を検出した後、アライメント
・パターン81に対して相対位置を明確にして、上述の
実施の形態1〜実施の形態4と同様に連続光を照射し
て、連続光を相対移動させることにより結晶化領域82
を形成する。Next, as shown in FIG. 8B, after the position of the alignment pattern 81 is detected, the relative position with respect to the alignment pattern 81 is clarified, and the first to third embodiments described above are performed. In the same manner as in the form 4, the continuous light is radiated and the continuous light is moved relative to the crystallization region 82.
To form.
【0139】アライメント・パターン81を形成し、ア
ライメント・パターン81に対する相対位置に結晶化領
域82を形成することにより、単結晶が形成されている
領域を特定することが容易となり、後の結晶化半導体膜
を用いた素子形成を容易にすることができる。By forming the alignment pattern 81 and forming the crystallization region 82 at a position relative to the alignment pattern 81, it becomes easy to specify the region in which the single crystal is formed, and the crystallized semiconductor to be formed later. The element formation using the film can be facilitated.
【0140】(実施の形態6)図9は、本発明の第6の
実施形態に係る結晶化半導体膜の形成方法を説明するた
めの工程上面図である。(Embodiment 6) FIGS. 9A to 9D are process top views for explaining a method for forming a crystallized semiconductor film according to a sixth embodiment of the present invention.
【0141】図9(a)において、90はガラス基板上
にCVDなどにより絶縁膜であるSiO2を形成した
後、さらにCVDなどにより堆積した非単結晶半導体膜
としてのアモルファス(非晶質)シリコン膜であり、9
1は上述の実施の形態1〜実施の形態4と同様に連続光
を照射して、連続光を相対移動させることにより形成し
た結晶化領域である。In FIG. 9A, 90 is amorphous silicon as a non-single-crystal semiconductor film which is formed by depositing SiO 2 which is an insulating film on a glass substrate by CVD or the like and further depositing it by CVD or the like. Membrane, 9
Reference numeral 1 denotes a crystallization region formed by irradiating continuous light and moving the continuous light relative to each other as in Embodiments 1 to 4 described above.
【0142】次に、図9(b)に示すように、結晶化領
域91を形成した後、結晶化領域の形成されていない領
域で結晶化領域91に対して相対位置にレーザー等の光
を照射してアモルファス・シリコン膜90を変質(結晶
化)させて位置合わせのためのアライメント・パターン
92を形成する。Next, as shown in FIG. 9B, after the crystallized region 91 is formed, light such as a laser is irradiated at a position relative to the crystallized region 91 in the region where the crystallized region is not formed. Irradiation changes the quality of the amorphous silicon film 90 (crystallizes) to form an alignment pattern 92 for alignment.
【0143】結晶化領域91に対して相対位置にアライ
メント・パターン92を形成するため、アライメント・
パターン92を検出することで結晶化領域91を特定す
ることができ、単結晶が形成されている領域を特定する
ことが容易となり、後の結晶化半導体膜を用いた素子形
成を容易にすることができる。In order to form the alignment pattern 92 at a relative position with respect to the crystallized region 91, the alignment
The crystallized region 91 can be specified by detecting the pattern 92, the region where the single crystal is formed can be easily specified, and the element formation using the crystallized semiconductor film later can be facilitated. You can
【0144】尚、実施の形態5や実施の形態6におい
て、アライメント・パターンはアモルファス・シリコン
膜にレーザー光を照射することにより変質(結晶化)さ
せて形成したが、これはアライメント・パターン形成領
域のアモルファス・シリコン膜を強力なレーザー光等に
より除去しても良く、また、パターン・エッチングなど
を用いて除去しても同様である。In the fifth and sixth embodiments, the alignment pattern is formed by irradiating the amorphous silicon film with a laser beam to change (crystallize) the alignment pattern forming region. The amorphous silicon film may be removed by a strong laser beam or the like, or may be removed by using pattern etching or the like.
【0145】(実施の形態7)図10は、本発明の第7
の実施形態に係る結晶化半導体膜の形成方法を説明する
ための工程上面図である。(Embodiment 7) FIG. 10 shows a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a process top view for explaining the method for forming a crystallized semiconductor film according to the embodiment of FIG.
【0146】図10(a)において、100は表面に絶
縁膜としてのSiO2を形成したガラス基板であり、1
01はガラス基板100の表面にパターン・エッチング
等を用いて形成した位置合わせのためのアライメント・
パターンである。In FIG. 10A, reference numeral 100 is a glass substrate having SiO 2 as an insulating film formed on its surface.
01 is an alignment mark for alignment formed on the surface of the glass substrate 100 by using pattern etching or the like.
It is a pattern.
【0147】次に、全面にCVDなどにより非単結晶半
導体膜としてのアモルファス・シリコン膜102を堆積
する。この際、基板表面に形成されていたアライメント
・パターン101はその凹凸または光学屈折率の違いな
どによりアモルファス・シリコン膜102を堆積した後
でも表面から識別可能である。Next, an amorphous silicon film 102 as a non-single crystal semiconductor film is deposited on the entire surface by CVD or the like. At this time, the alignment pattern 101 formed on the surface of the substrate can be identified from the surface even after the amorphous silicon film 102 is deposited due to the unevenness or the difference in optical refractive index.
【0148】次に、アライメント・パターン101の位
置を検出した後、アライメント・パターン101に対す
る相対位置を明確にして、上述の実施の形態1〜実施の
形態4と同様に連続光を照射して、連続光を相対移動さ
せることにより結晶化領域103を形成する。このよう
な過程を経ることで、単結晶が形成されている領域を特
定することが容易であり、後の結晶化半導体膜を用いた
素子形成を容易にすることができる。Next, after detecting the position of the alignment pattern 101, the relative position with respect to the alignment pattern 101 is clarified, and continuous light is irradiated in the same manner as in the above-described first to fourth embodiments, The crystallization region 103 is formed by relatively moving continuous light. Through such a process, a region where a single crystal is formed can be easily specified, and an element can be easily formed later using a crystallized semiconductor film.
【0149】尚、本実施の形態7において、アライメン
ト・パターン101はガラス基板100の表面にパター
ン・エッチング等を用いて形成したが、これは、他の膜
を形成した後にパターン・エッチングしても同様であ
る。In the seventh embodiment, the alignment pattern 101 is formed on the surface of the glass substrate 100 by pattern etching or the like. However, this may be done by pattern etching after forming another film. It is the same.
【0150】(実施の形態8)図11は、本発明の第8
の実施形態に係る結晶化半導体膜の製造装置を説明する
ための概略装置図である。(Embodiment 8) FIG. 11 shows an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic device diagram for explaining a device for manufacturing a crystallized semiconductor film according to the embodiment of FIG.
【0151】図11において、110は基板を保持し、
X−X’およびY−Y’方向に移動可能なXYステー
ジ、111は表面に非単結晶半導体としてのアモルファ
ス・シリコン膜を形成した基板、112は連続光を放出
するレーザー光源、113はミラー、114は集光レン
ズ、115は基板高さ検知器である。In FIG. 11, reference numeral 110 holds the substrate,
An XY stage movable in XX 'and YY' directions, 111 is a substrate having an amorphous silicon film as a non-single crystal semiconductor formed on its surface, 112 is a laser light source for emitting continuous light, 113 is a mirror, Reference numeral 114 is a condenser lens, and 115 is a substrate height detector.
【0152】レーザー光源112より供給された連続光
は、ミラー113により方向を変えられ、集光レンズ1
14により集光されて基板111表面で10μm径の連
続光照射領域を形成する。The continuous light supplied from the laser light source 112 is redirected by the mirror 113, and the condenser lens 1
A continuous light irradiation area having a diameter of 10 μm is formed on the surface of the substrate 111 by being condensed by 14.
【0153】さらに、ほぼ一定エネルギーの連続光を供
給し続けながらXYステージ110によりX−X’方向
に基板111を移動させることで、連続光の照射領域を
移動する。これにより、前述の実施の形態1で説明した
ように、連続光の照射領域が通過した領域で結晶化シリ
コン膜を形成することができる。Further, the continuous light irradiation area is moved by moving the substrate 111 in the XX ′ direction by the XY stage 110 while continuously supplying the continuous light of substantially constant energy. Thus, as described in the first embodiment, the crystallized silicon film can be formed in the region where the continuous light irradiation region passes.
【0154】さらに、XYステージ110による基板1
11の移動の際、基板の厚さばらつきやXYステージの
機械精度による連続光の照射領域(基板表面)の高さが
変化すると、集光の焦点位置がずれ、照射領域の大きさ
やエネルギー密度が変化するのを防ぐため、基板高さ検
出器115により基板表面の高さを検知し、図示しない
手段により焦点位置を補正する機構を備えている。Furthermore, the substrate 1 by the XY stage 110
When the height of the continuous light irradiation region (substrate surface) changes due to variations in the thickness of the substrate and the mechanical accuracy of the XY stage during the movement of 11, the focus position of the focusing shifts, and the size and energy density of the irradiation region change. In order to prevent the change, a mechanism for detecting the height of the substrate surface by the substrate height detector 115 and correcting the focus position by means not shown is provided.
【0155】(実施の形態9)図12は、本発明の第9
の実施形態に係る結晶化半導体膜の製造装置を説明する
ための概略装置図である。(Embodiment 9) FIG. 12 shows a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic device diagram for explaining a device for manufacturing a crystallized semiconductor film according to the embodiment of FIG.
【0156】本実施の形態9は上述の実施の形態8とほ
ぼ同様であり、連続光の供給源として、複数の半導体レ
ーザー116を用いて集光&平行光形成を行う機構を備
えている。複数の半導体レーザー116からのレーザー
光は集光レンズ117により集光され、さらに凹レンズ
118により平行光となる。平行光はミラー113によ
り方向を変えられ、集光レンズ114により集光されて
基板111表面に照射される。同様に、XYステージ1
10により照射領域を移動して結晶化シリコン膜を形成
する。The ninth embodiment is almost the same as the above-described eighth embodiment, and is provided with a mechanism for condensing and forming parallel light by using a plurality of semiconductor lasers 116 as a continuous light supply source. Laser light from the plurality of semiconductor lasers 116 is condensed by the condenser lens 117, and further becomes parallel light by the concave lens 118. The parallel light is redirected by the mirror 113, condensed by the condenser lens 114, and irradiated onto the surface of the substrate 111. Similarly, XY stage 1
The irradiation region is moved by 10 to form a crystallized silicon film.
【0157】本実施の形態9のように、複数の光源から
の連続光を集光することにより、単体では小出力の光源
を用いても高密度の連続光を形成することができ、光源
の小型化が容易である。As in the ninth embodiment, by collecting continuous light from a plurality of light sources, it is possible to form a high density continuous light by using a light source with a small output by itself. Easy to miniaturize.
【0158】(実施の形態10)図13は、本発明の第
10の実施形態に係る結晶化半導体膜の製造装置を説明
するための概略装置図である。(Embodiment 10) FIG. 13 is a schematic device diagram for explaining an apparatus for producing a crystallized semiconductor film according to a tenth embodiment of the present invention.
【0159】本実施の形態10は上述の実施の形態8と
ほぼ同様であり、レーザー光源112より供給された連
続光は、ミラー113により方向を変えられ、スリット
119により複数の光に分割されて基板111表面に照
射される。同様に、XYステージ110により照射領域
を移動して結晶化シリコン膜を形成する。The tenth embodiment is almost the same as the above-described eighth embodiment, in which the continuous light supplied from the laser light source 112 is changed in direction by the mirror 113 and is split into a plurality of lights by the slit 119. The surface of the substrate 111 is irradiated. Similarly, the irradiation region is moved by the XY stage 110 to form a crystallized silicon film.
【0160】本実施の形態10のように、単一の光源か
らの連続光を分割することにより、複数の連続光照射領
域を形成できるため、装置の処理能力の向上が図れる。As in the tenth embodiment, by dividing continuous light from a single light source, a plurality of continuous light irradiation areas can be formed, so that the processing capacity of the apparatus can be improved.
【0161】尚、実施の形態9または実施の形態10に
おいて、位置合わせのためのパターンを形成する領域に
XYステージ110を移動してレーザー光を照射するこ
とで基板表面のアモルファス・シリコン膜の膜質を変え
る、あるいは除去することでアライメント・パターン形
成することが可能で、結晶化のための連続光照射領域に
対する相対位置にアライメント・パターンを形成(また
は、アライメント・パターンに対して結晶化のための連
続光照射領域を形成)することで、後の結晶化半導体膜
を用いた素子の形成の際、アライメント・パターンに対
して既知の領域への素子形成を容易にすることができ
る。In the ninth or tenth embodiment, the film quality of the amorphous silicon film on the substrate surface is improved by moving the XY stage 110 to the region where the pattern for alignment is formed and irradiating the laser beam. It is possible to form an alignment pattern by changing or removing the alignment pattern. The alignment pattern is formed at a position relative to the continuous light irradiation area for crystallization (or By forming the continuous light irradiation region), it is possible to easily form the device in a region known to the alignment pattern when forming the device later using the crystallized semiconductor film.
【0162】(実施の形態11)図14は、本発明の第
11の実施形態に係る結晶化半導体膜の製造装置を説明
するための概略装置図である。(Embodiment 11) FIG. 14 is a schematic device diagram for explaining a crystallized semiconductor film manufacturing device according to an eleventh embodiment of the present invention.
【0163】本実施の形態11は上述の実施の形態8と
ほぼ同様であり、基板表面に掲載されたアライメント・
パターン120をパターン認識装置121により認識
し、XYステージ110の位置情報と合わせて連続光の
照射領域(位置)を制御することが可能である。The eleventh embodiment is almost the same as the above-described eighth embodiment, and the alignment
It is possible to recognize the pattern 120 by the pattern recognition device 121 and control the irradiation area (position) of continuous light in accordance with the position information of the XY stage 110.
【0164】アライメント・パターン120を検出し
て、アライメント・パターン120に対する連続光の照
射領域(位置)を決めることにより、結晶化半導体膜の
形成された領域を確定することができる。これにより、
後の結晶化半導体膜を用いた素子形成の際、アライメン
ト・パターン120に対する既知の領域に素子形成する
ことができるため、素子形成が容易になる。By detecting the alignment pattern 120 and determining the irradiation region (position) of continuous light with respect to the alignment pattern 120, the region where the crystallized semiconductor film is formed can be determined. This allows
When the element is formed later using the crystallized semiconductor film, the element can be formed in a known region with respect to the alignment pattern 120, so that the element can be easily formed.
【0165】尚、実施の形態8〜実施の形態11におい
て、非単結晶半導体膜が結晶化される領域に照射される
連続光のエネルギー密度は1×104W/cm2〜1×1
07W/cm2の範囲で一定の供給が可能であり、供給さ
れるエネルギーは0.1J/cm2〜1J/cm2の範囲
で、照射される時間が1×10-3sec以下となる。X
Yステージは0.1m/sec以上の移動速度で基板に
連続光が照射されている間、一定速度で移動可能であ
り、領域が10μm以下の径である。Note that in Embodiments 8 to 11, the energy density of continuous light with which the region where the non-single crystal semiconductor film is crystallized is 1 × 10 4 W / cm 2 to 1 × 1.
A constant supply is possible in the range of 0 7 W / cm 2 , the supplied energy is in the range of 0.1 J / cm 2 to 1 J / cm 2 , and the irradiation time is 1 × 10 −3 sec or less. Become. X
The Y stage can move at a constant speed while the substrate is irradiated with continuous light at a moving speed of 0.1 m / sec or more, and the area has a diameter of 10 μm or less.
【0166】また、実施の形態1〜実施の形態11にお
いて、非単結晶半導体膜としてアモルファス・シリコン
膜を用いたが、これは多結晶シリコン膜であっても同様
であり、さらに、シリコンを主成分としゲルマニュウム
や炭素を混合したものであっても同様である。Further, in Embodiments 1 to 11, an amorphous silicon film is used as the non-single crystal semiconductor film, but this is the same even if it is a polycrystalline silicon film. The same applies to a mixture of germanium or carbon as a component.
【0167】(実施の形態12)図15は、本発明の第
12の実施形態に係る薄膜トランジスタの製造方法を説
明するための工程断面図である。(Embodiment 12) FIG. 15 is a process sectional view for explaining a method for manufacturing a thin film transistor according to a twelfth embodiment of the present invention.
【0168】図15(a)において、150はガラス基
板であり、ガラス基板150上には、CVD法等による
保護膜としてのSiO2膜151と非単結晶半導体膜と
してのアモルファス・シリコン膜152が堆積されてい
る。ここで、上述の連続光の照射によりアモルファス・
シリコン膜152を結晶化し、単結晶シリコン膜153
を形成する(図15(b)参照)。In FIG. 15A, reference numeral 150 is a glass substrate, and on the glass substrate 150, a SiO 2 film 151 as a protective film by a CVD method or the like and an amorphous silicon film 152 as a non-single crystal semiconductor film are formed. Has been deposited. Here, by the continuous light irradiation described above,
The silicon film 152 is crystallized to obtain a single crystal silicon film 153.
Are formed (see FIG. 15B).
【0169】次に、図15(c)に示すように、単結晶
シリコン膜153の結晶境界のない領域が薄膜トランジ
スタの活性領域となるようパターン・エッチングする。
次に、全面にCVD法によりSiO2膜を堆積してゲー
ト絶縁膜154を形成し、リンを高濃度に含有するn+
多結晶シリコン膜を堆積した後、パターン・エッチング
してゲート電極155を形成する。さらに、ゲート電極
155をマスクとして単結晶シリコン膜153にリン
(またはボロン)を注入することによってn+(または
p+)不純物層を形成して薄膜トランジスタのソース・
ドレイン領域156を形成する。Next, as shown in FIG. 15C, pattern etching is performed so that a region of the single crystal silicon film 153 having no crystal boundary becomes an active region of the thin film transistor.
Next, a SiO 2 film is deposited on the entire surface by a CVD method to form a gate insulating film 154, and n + containing phosphorus at a high concentration is formed.
After depositing a polycrystalline silicon film, pattern etching is performed to form a gate electrode 155. Further, by implanting phosphorus (or boron) into the single crystal silicon film 153 by using the gate electrode 155 as a mask, an n + (or p + ) impurity layer is formed to form the source / source of the thin film transistor.
The drain region 156 is formed.
【0170】次に、図15(d)に示すように、全面に
層間絶縁膜となるSiO2膜157をCVD法により堆
積した後、コンタクト形成部のSiO2膜157をパタ
ーン・エッチングしてソース配線またはドレイン配線1
58ならびにゲート電極への配線159を形成して単結
晶シリコン薄膜トランジスタを形成する。[0170] Next, as shown in FIG. 15 (d), after the SiO 2 film 157 as an interlayer insulating film on the entire surface is deposited by CVD, the source of SiO 2 film 157 of the contact forming portion is patterned etch Wiring or drain wiring 1
58 and a wiring 159 to the gate electrode are formed to form a single crystal silicon thin film transistor.
【0171】尚、本実施の形態12では、アモルファス
・シリコン膜152を結晶化して単結晶シリコン膜15
3を得るよう説明したが、これは膜中に結晶境界を含む
大粒径多結晶シリコン膜であってもよい。In the twelfth embodiment, the single crystal silicon film 15 is formed by crystallizing the amorphous silicon film 152.
However, it may be a large grain size polycrystalline silicon film having crystal boundaries in the film.
【0172】また、非単結晶半導体膜としてアモルファ
ス・シリコン膜を用いたが、これは多結晶シリコン膜で
あっても同様であり、さらに、シリコンを主成分としゲ
ルマニュウムや炭素を混合したものであっても同様であ
る。Further, an amorphous silicon film is used as the non-single crystal semiconductor film, but this is the same as in the case of a polycrystalline silicon film, and further, silicon is the main component and germanium or carbon is mixed. The same is true.
【0173】(実施の形態13)図16は、本発明の第
13の実施形態に係る表示装置としての液晶表示装置の
構成を説明するための概略断面図である。(Thirteenth Embodiment) FIG. 16 is a schematic sectional view for explaining the structure of a liquid crystal display device as a display device according to a thirteenth embodiment of the present invention.
【0174】図16において、172はバックライト
部、161は偏光板、162は上述の実施形態における
ガラス基板に相当するガラス板、163は上述の実施の
形態12で説明した単結晶シリコン膜を活性領域に有す
る薄膜トランジスタで構成される画素スイッチ素子、1
64は画素スイッチ素子163に接続されたITO等の
透明画素電極、165は液晶の配光性を制御する配向
膜、166は液晶層、167は上部の配光膜、168は
ITO等の透明共通電極、169はRGBに対応したカ
ラーフィルタ、170は上ガラス板、171は偏光板で
ある。In FIG. 16, 172 is a backlight portion, 161 is a polarizing plate, 162 is a glass plate corresponding to the glass substrate in the above-mentioned embodiment, and 163 is the single crystal silicon film described in the above-mentioned twelfth embodiment. Pixel switch element composed of thin film transistor in region 1
Reference numeral 64 is a transparent pixel electrode such as ITO connected to the pixel switch element 163, 165 is an alignment film for controlling the light distribution of liquid crystal, 166 is a liquid crystal layer, 167 is an upper light distribution film, and 168 is a transparent common such as ITO. Electrodes, 169 are color filters corresponding to RGB, 170 is an upper glass plate, and 171 is a polarizing plate.
【0175】画素スイッチ素子163により、透明画素
電極164の電位を制御し液晶層166での光の偏光量
を制御することによって、バックライト部172からの
光量を制御することができる。ここで、図示しないが、
画素スイッチ素子163と透明画素電極164をマトリ
ックス状に配置して画素部を形成し、画素部周辺よりそ
れぞれの画素スイッチ素子163のON/OFF制御な
らびに透明画素電極164への供給電圧設定を行うこと
により液晶表示装置を形成する。By controlling the potential of the transparent pixel electrode 164 and the polarization amount of light in the liquid crystal layer 166 by the pixel switch element 163, the light amount from the backlight section 172 can be controlled. Here, although not shown,
Pixel switch elements 163 and transparent pixel electrodes 164 are arranged in a matrix to form a pixel portion, and ON / OFF control of each pixel switch element 163 from the periphery of the pixel portion and supply voltage setting to the transparent pixel electrode 164 are performed. To form a liquid crystal display device.
【0176】本実施の形態13による液晶表示装置で
は、画素スイッチ素子の薄膜トランジスタの活性領域を
単結晶シリコン膜で形成しているためON時の電流を増
大することが可能で、透明画素電極への電圧書き込み時
間の短縮が図れ、高精細・大画面の液晶表示装置を形成
することができる。In the liquid crystal display device according to the thirteenth embodiment, since the active region of the thin film transistor of the pixel switch element is formed of the single crystal silicon film, the current at the time of ON can be increased and the transparent pixel electrode can be increased. The voltage writing time can be shortened, and a high-definition / large-screen liquid crystal display device can be formed.
【0177】また、単結晶シリコン膜を用いた薄膜トラ
ンジスタの特性は、多結晶シリコン膜を用いた場合に比
べそのばらつきが小さく、これを表示装置のスイッチン
グ素子として用いることにより、表示部内のばらつきが
低減でき高品質の表示画面を得ることができる。Further, the characteristics of the thin film transistor using the single crystal silicon film have a smaller variation compared to the case of using the polycrystalline silicon film, and by using this as the switching element of the display device, the variation in the display portion is reduced. It is possible to obtain a high quality display screen.
【0178】(実施の形態14)図17は、本発明の第
14の実施形態に係る表示装置としての有機EL表示装
置の構成を説明するための概略断面図である。(Fourteenth Embodiment) FIG. 17 is a schematic sectional view for explaining the structure of an organic EL display device as a display device according to a fourteenth embodiment of the present invention.
【0179】図17において、173は上述の実施形態
におけるガラス基板に相当するガラス板、174は上述
の実施の形態12で説明した単結晶シリコン膜を活性領
域に有する薄膜トランジスタで構成される画素スイッチ
素子、178は上ガラス板、175は画素スイッチ素子
174に接続され積層の有機EL材料176に電流を供
給するための画素電極、177はITO等の透明電極で
ある。In FIG. 17, 173 is a glass plate corresponding to the glass substrate in the above-mentioned embodiment, and 174 is a pixel switch element constituted by a thin film transistor having the active region of the single crystal silicon film described in the above-mentioned twelfth embodiment. Reference numeral 178 is an upper glass plate, 175 is a pixel electrode connected to the pixel switch element 174 for supplying a current to the laminated organic EL material 176, and 177 is a transparent electrode such as ITO.
【0180】画素スイッチ素子174により、画素電極
175に電流を供給することで、有機EL材料176に
電流が流れ発光する。画素スイッチ素子174により供
給される電流を制御することで光量を制御することがで
きる。ここで、図示しないが、画素スイッチ素子174
と画素電極175をマトリックス状に配置して画素部を
形成し、画素部周辺よりそれぞれの画素スイッチ素子1
74のON/OFF制御ならびに画素電極175への供
給電流制御を行うことにより有機EL表示装置を形成す
る。By supplying a current to the pixel electrode 175 by the pixel switch element 174, a current flows in the organic EL material 176 to emit light. The amount of light can be controlled by controlling the current supplied by the pixel switch element 174. Here, although not shown, the pixel switch element 174
And pixel electrodes 175 are arranged in a matrix to form a pixel portion, and each pixel switch element 1 is arranged from the periphery of the pixel portion.
The organic EL display device is formed by controlling ON / OFF of 74 and controlling the supply current to the pixel electrode 175.
【0181】本実施の形態14による有機EL表示装置
では、画素スイッチ素子の薄膜トランジスタの活性領域
を単結晶シリコン膜で形成しているためON時の電流を
増大することが可能で、画素部への電流供給能力が高く
有機EL材料176への電流供給が十分に行え、高輝度
の表示が可能である。In the organic EL display device according to the fourteenth embodiment, since the active region of the thin film transistor of the pixel switch element is formed of the single crystal silicon film, it is possible to increase the current when it is turned on, and to the pixel portion. The current supply capability is high and the current can be sufficiently supplied to the organic EL material 176, and high-luminance display is possible.
【0182】また、単結晶シリコン膜を用いた薄膜トラ
ンジスタの特性は、多結晶シリコン膜を用いた場合に比
べそのばらつきが小さく、これを表示装置のスイッチン
グ素子として用いることにより、表示部内のばらつきが
低減でき高品質の表示画面を得ることができる。Further, the characteristics of the thin film transistor using the single crystal silicon film have a smaller variation compared to the case of using the polycrystalline silicon film, and by using this as a switching element of the display device, the variation in the display portion is reduced. It is possible to obtain a high quality display screen.
【0183】尚、実施の形態13〜実施の形態14にお
いては、実施の形態12で説明した薄膜トランジスタを
画素部のスイッチのみに使用して説明したが、これは実
施の形態12で説明した画素スイッチ素子のON/OF
Fや供給電圧・電流を制御する制御回路を構成する素子
としても使用でき、多結晶シリコン膜を用いた場合に比
べ高速の制御回路を構成することができる。In the thirteenth to fourteenth embodiments, the thin film transistor described in the twelfth embodiment is used only for the switch of the pixel portion, but this is the pixel switch described in the twelfth embodiment. ON / OF of element
It can also be used as an element that constitutes a control circuit that controls F and the supply voltage / current, and can form a control circuit at a higher speed than when a polycrystalline silicon film is used.
【0184】また、実施の形態12〜実施の形態14に
おいては、全てトップゲート型トランジスタの構造で説
明したが、これはボトムゲート型トランジスタであって
も、同じ要件を備えた構造であれば同様の効果が期待で
きる。In the twelfth to fourteenth embodiments, the structure of the top gate type transistor has been explained, but this is the same for the bottom gate type transistor as long as the structure has the same requirements. The effect of can be expected.
【0185】[0185]
【発明の効果】以上、本発明の結晶化半導体膜の形成方
法およびその製造装置と薄膜トランジスタの製造方法お
よびそれらを用いた表示装置による効果を以下に説明す
る。The effects of the method for forming a crystallized semiconductor film, the manufacturing apparatus therefor, the method for manufacturing a thin film transistor, and the display device using the same according to the present invention will be described below.
【0186】まず、結晶化半導体膜の形成方法およびそ
の製造装置によれば、ガラス基板等の歪点が低い大型の
基板上に単結晶半導体薄膜を形成することができ、従来
の多結晶半導体薄膜に比べて高い移動度を有する膜を形
成できる。First, according to the method for forming a crystallized semiconductor film and the manufacturing apparatus therefor, a single crystal semiconductor thin film can be formed on a large substrate having a low strain point such as a glass substrate, and the conventional polycrystalline semiconductor thin film can be formed. It is possible to form a film having a higher mobility than
【0187】また、薄膜トランジスタの製造方法によれ
ば、結晶化半導体薄膜を用いているために、従来の多結
晶シリコン薄膜トランジスタよりもさらに高速動作可能
な薄膜トランジスタを得ることができ、高速スイッチン
グや高速動作回路を形成することが可能となる。さら
に、多結晶シリコン薄膜トランジスタに比べて活性領域
の膜質安定化が図れるため、薄膜トランジスタの特性の
安定化と均一化が実現できる。Further, according to the method of manufacturing a thin film transistor, since the crystallized semiconductor thin film is used, a thin film transistor capable of operating at a higher speed than the conventional polycrystalline silicon thin film transistor can be obtained, and high speed switching and a high speed operation circuit can be obtained. Can be formed. Further, since the film quality of the active region can be stabilized as compared with the polycrystalline silicon thin film transistor, the characteristics of the thin film transistor can be stabilized and made uniform.
【0188】さらに、それらを用いた表示装置によれ
ば、高速スイッチング可能な画素スイッチ素子を形成で
きるため、高精細・大画面の表示装置を得ることができ
る。また、スイッチング素子の特性ばらつきが低減でき
るために、画質のばらつきを低減でき、高画質の表示装
置を得ることができる。Further, according to the display device using them, a pixel switch element capable of high-speed switching can be formed, so that a display device with high definition and large screen can be obtained. Further, since the characteristic variation of the switching element can be reduced, the image quality variation can be reduced, and a high quality display device can be obtained.
【図1】本発明の第1の実施形態に係る結晶化半導体膜
の形成方法を説明するための工程上面図FIG. 1 is a process top view for explaining a method for forming a crystallized semiconductor film according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1の実施形態に係る単結晶膜の成長
を説明するための工程上面図FIG. 2 is a process top view for explaining the growth of the single crystal film according to the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第2の実施形態に係る結晶化半導体膜
の形成方法を説明するための工程上面図FIG. 3 is a process top view for explaining a method for forming a crystallized semiconductor film according to a second embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第2の実施形態に係る単結晶膜の成長
を説明するための工程上面図FIG. 4 is a process top view for explaining the growth of the single crystal film according to the second embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第3の実施形態に係る結晶化半導体膜
の形成方法を説明するための工程上面図FIG. 5 is a process top view for explaining a method for forming a crystallized semiconductor film according to a third embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第3の実施形態に係る単結晶膜の成長
を説明するための工程上面図FIG. 6 is a process top view for explaining growth of a single crystal film according to a third embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第4の実施形態に係る結晶化半導体膜
の形成方法を説明するための工程上面図FIG. 7 is a process top view for explaining a method for forming a crystallized semiconductor film according to a fourth embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第5の実施形態に係る結晶化半導体膜
の形成方法を説明するための工程上面図FIG. 8 is a process top view for explaining a method for forming a crystallized semiconductor film according to a fifth embodiment of the present invention.
【図9】本発明の第6の実施形態に係る結晶化半導体膜
の形成方法を説明するための工程上面図FIG. 9 is a process top view for explaining a method for forming a crystallized semiconductor film according to a sixth embodiment of the present invention.
【図10】本発明の第7の実施形態に係る結晶化半導体
膜の形成方法を説明するための工程上面図FIG. 10 is a process top view for explaining a method for forming a crystallized semiconductor film according to a seventh embodiment of the present invention.
【図11】本発明の第8の実施形態に係る結晶化半導体
膜の製造装置を説明するための概略装置図FIG. 11 is a schematic device diagram for explaining an apparatus for manufacturing a crystallized semiconductor film according to an eighth embodiment of the present invention.
【図12】本発明の第9の実施形態に係る結晶化半導体
膜の製造装置を説明するための概略装置図FIG. 12 is a schematic device diagram for explaining an apparatus for manufacturing a crystallized semiconductor film according to a ninth embodiment of the present invention.
【図13】本発明の第10の実施形態に係る結晶化半導
体膜の製造装置を説明するための概略装置図FIG. 13 is a schematic device diagram for explaining a device for manufacturing a crystallized semiconductor film according to a tenth embodiment of the present invention.
【図14】本発明の第11の実施形態に係る結晶化半導
体膜の製造装置を説明するための概略装置図FIG. 14 is a schematic device diagram for explaining an apparatus for manufacturing a crystallized semiconductor film according to an eleventh embodiment of the present invention.
【図15】本発明の第12の実施形態に係る薄膜トラン
ジスタの製造方法を説明するための工程断面図FIG. 15 is a process sectional view for explaining the manufacturing method of the thin film transistor according to the twelfth embodiment of the present invention.
【図16】本発明の第13の実施形態に係る表示装置と
しての液晶表示装置の構成を説明するための概略断面図FIG. 16 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of a liquid crystal display device as a display device according to a thirteenth embodiment of the invention.
【図17】本発明の第14の実施形態に係る表示装置と
しての有機EL表示装置の構成を説明するための概略断
面図FIG. 17 is a schematic sectional view for explaining the configuration of an organic EL display device as a display device according to a fourteenth embodiment of the invention.
【図18】従来の薄膜トランジスタの製造方法を説明す
るための概略工程断面図FIG. 18 is a schematic process cross-sectional view for explaining a conventional method for manufacturing a thin film transistor.
10,20,24,30,40,50,60,70,8
0,90,102 アモルファス・シリコン膜
11,21,25,31,34,41,44,51,5
4,57,61,64,71,74 連続光照射領域
12,22,26,32,35,42,45,52,5
5,58,62,65,72,75 冷却領域
13,23,27,33,36,43,46,53,5
6,59,63,66,73,76,82,91,10
3 結晶化領域
81,92,101 アライメント・パターン
100 ガラス基板
110 XYステージ
111 基板
112 レーザー光源
113 ミラー
114 集光レンズ
115 基板高さ検出器
116 半導体レーザー
117 集光レンズ
118 凹レンズ
119 スリット
120 アライメント・パターン
121 パターン認識装置
150 ガラス基板
151 SiO2膜
152 アモルファス・シリコン膜
153 単結晶シリコン膜
154 ゲート絶縁膜
155 ゲート電極
156 ソース・ドレイン領域
157 SiO2膜
158 ソース配線またはドレイン配線
159 ゲート電極への配線
161 偏光板
162,173 ガラス板
163,174 画素スイッチ素子
164 透明画素電極
165 配向膜
166 液晶層
167 上部の配光膜
168 透明共通電極
169 カラーフィルタ
170,178 上ガラス板
171 偏光板
172 バックライト部
175 画素電極
176 有機EL材料
177 透明電極
180 ガラス基板
181 SiO2膜
182 アモルファス・シリコン膜
183 多結晶シリコン膜
184 ゲート絶縁膜
185 ゲート電極
186 ソース・ドレイン領域
187 SiO2膜
188 ソース配線またはドレイン配線
189 ゲート電極への配線10, 20, 24, 30, 40, 50, 60, 70, 8
0, 90, 102 Amorphous silicon films 11, 21, 25, 31, 34, 41, 44, 51, 5
4, 57, 61, 64, 71, 74 Continuous light irradiation areas 12, 22, 26, 32, 35, 42, 45, 52, 5
5, 58, 62, 65, 72, 75 Cooling regions 13, 23, 27, 33, 36, 43, 46, 53, 5
6,59,63,66,73,76,82,91,10
3 Crystallized Areas 81, 92, 101 Alignment Pattern 100 Glass Substrate 110 XY Stage 111 Substrate 112 Laser Light Source 113 Mirror 114 Condenser Lens 115 Substrate Height Detector 116 Semiconductor Laser 117 Condenser Lens 118 Concave Lens 119 Slit 120 Alignment Pattern 121 pattern recognition device 150 glass substrate 151 SiO 2 film 152 amorphous silicon film 153 single crystal silicon film 154 gate insulating film 155 gate electrode 156 source / drain region 157 SiO 2 film 158 source wiring or drain wiring 159 wiring to gate electrode 161 Polarizers 162, 173 Glass plates 163, 174 Pixel switch element 164 Transparent pixel electrode 165 Alignment film 166 Liquid crystal layer 167 Light distribution film 168 above transparent common electrode 169 Over filter 170,178 upper glass plate 171 polarizer 172 backlight unit 175 pixel electrode 176 organic EL material 177 transparent electrode 180 glass substrate 181 SiO 2 film 182 amorphous silicon film 183 polycrystal silicon film 184 gate insulating film 185 gate electrode 186 source Drain region 187 SiO 2 film 188 Source or drain wiring 189 Wiring to gate electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G09F 9/30 338 G09F 9/30 338 365 365Z 9/35 9/35 H01L 21/336 H01L 29/78 627G 29/786 627C Fターム(参考) 2H092 JA24 KA03 MA07 MA30 NA07 NA24 NA27 PA01 5C094 AA13 BA03 BA27 BA43 CA19 EA04 EA07 GB10 5F052 AA02 BA01 BA02 BA04 BA11 BA12 BA14 BA18 BB04 BB07 CA04 DA01 DA02 DB01 EA15 FA00 JA01 5F110 AA01 AA17 AA28 BB01 CC02 CC07 DD02 DD13 EE09 FF02 FF29 GG01 GG02 GG13 GG44 HJ01 HJ13 NN02 NN23 NN35 PP03 PP04 PP05 PP06 PP07 PP23 QQ11 QQ30 5G435 AA16 AA17 BB05 BB12 CC09 HH03 KK05 KK09 KK10 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) G09F 9/30 338 G09F 9/30 338 365 365Z 9/35 9/35 H01L 21/336 H01L 29/78 627G 29/786 627C F Term (Reference) 2H092 JA24 KA03 MA07 MA30 NA07 NA24 NA27 PA01 5C094 AA13 BA03 BA27 BA43 CA19 EA04 EA07 GB10 5F052 AA02 BA01 BA02 BA04 BA11 BA12 BA14 BA18 A01 A02 A01 A01 A02 DB01 5A09A01 A02 DB01 5A09A01 A02 DB01 5A09A01 A02 DB01 5A09A01 A02 DB01 5A09A01A02 DB01 5A09A01 CC02 CC07 DD02 DD13 EE09 FF02 FF29 GG01 GG02 GG13 GG44 HJ01 HJ13 NN02 NN23 NN35 PP03 PP04 PP05 PP06 PP07 PP23 QQ11 QQ30 5G435 AA16 AA17 BB05 BB12 CC09 HH03 KK05 KK09 KK10
Claims (40)
晶化する結晶化半導体膜の形成方法であって、基板上に
非単結晶半導体膜を形成する工程と、前記非単結晶半導
体膜の第1領域に連続光を照射し前記第1領域の前記非
単結晶半導体膜を溶融するとともに、前記非単結晶半導
体膜への前記連続光の照射エネルギーが0.1J/cm
2〜1J/cm2の範囲で一定となるよう前記第1領域を
相対的に移動する工程とを備え、前記第1領域で溶融さ
れた前記非単結晶半導体膜材料が順次前記第1領域外に
達して冷却されることにより非単結晶半導体膜が結晶化
され結晶化半導体膜となることを特徴とする結晶化半導
体膜の形成方法。1. A method of forming a crystallized semiconductor film for crystallizing a non-single-crystal semiconductor film formed on a substrate, comprising: a step of forming a non-single-crystal semiconductor film on a substrate; and the non-single-crystal semiconductor film. Is irradiated with continuous light to melt the non-single-crystal semiconductor film in the first region, and the irradiation energy of the continuous light to the non-single-crystal semiconductor film is 0.1 J / cm 2.
The step of relatively moving the first region so as to be constant in the range of 2 to 1 J / cm 2 , wherein the non-single-crystal semiconductor film material melted in the first region is sequentially outside the first region. A method for forming a crystallized semiconductor film, characterized in that the non-single-crystal semiconductor film is crystallized into a crystallized semiconductor film by reaching the temperature and being cooled.
晶化する結晶化半導体膜の形成方法であって、基板上に
非単結晶半導体膜を形成する工程と、前記非単結晶半導
体膜の第1領域に連続光を照射し前記第1領域の前記非
単結晶半導体膜を溶融するとともに、前記非単結晶半導
体膜への前記連続光の照射エネルギーが0.1J/cm
2〜1J/cm2の範囲で一定となるよう前記第1領域を
相対的に移動する工程と、前記第1領域が通過した第2
領域に隣接し一部が前記第2領域と重なる第3領域に連
続光を照射し前記第3領域の前記非単結晶半導体膜を溶
融するとともに、前記非単結晶半導体膜への前記連続光
の照射エネルギーが0.1J/cm2〜1J/cm2の範
囲で一定となるよう前記第3領域を前記第2領域と平行
に相対的に移動する工程を備え、前記第1領域と前記第
3領域で溶融された前記非単結晶半導体膜材料が順次前
記第1領域または前記第3領域外に達して冷却されるこ
とにより非単結晶半導体膜が結晶化され結晶化半導体膜
となることを特徴とする結晶化半導体膜の形成方法。2. A method of forming a crystallized semiconductor film for crystallizing a non-single-crystal semiconductor film formed on a substrate, comprising the steps of forming a non-single-crystal semiconductor film on a substrate, and the non-single-crystal semiconductor film. Is irradiated with continuous light to melt the non-single-crystal semiconductor film in the first region, and the irradiation energy of the continuous light to the non-single-crystal semiconductor film is 0.1 J / cm 2.
A step of relatively moving the first region so as to be constant within a range of 2 to 1 J / cm 2, and a second process in which the first region passes
The third region adjacent to the region and partially overlapping the second region is irradiated with continuous light to melt the non-single-crystal semiconductor film in the third region, and the continuous light to the non-single-crystal semiconductor film is irradiated. The method further comprises the step of relatively moving the third region in parallel with the second region so that the irradiation energy becomes constant in the range of 0.1 J / cm 2 to 1 J / cm 2 , and the first region and the third region The non-single-crystal semiconductor film material melted in a region sequentially reaches the outside of the first region or the third region and is cooled, whereby the non-single-crystal semiconductor film is crystallized and becomes a crystallized semiconductor film. And a method for forming a crystallized semiconductor film.
晶化する結晶化半導体膜の形成方法であって、基板上に
非単結晶半導体膜を形成する工程と、前記非単結晶半導
体膜の第1領域に連続光を照射し前記第1領域の前記非
単結晶半導体膜を溶融するとともに、前記非単結晶半導
体膜への前記連続光の照射エネルギーが0.1J/cm
2〜1J/cm2の範囲で一定となるよう前記第1領域を
相対的に移動する工程と、前記第1領域が通過した第2
領域に対して所望の距離を隔てた第4領域に連続光を照
射し前記第4領域の前記非単結晶半導体膜を溶融すると
ともに、前記非単結晶半導体膜への前記連続光の照射エ
ネルギーが0.1J/cm 2〜1J/cm2の範囲で一定
となるよう前記第4領域を前記第2領域と一定間隔を隔
てて平行に相対的に移動する工程と、前記第4領域が通
過した第5領域と前記第2領域に接する第6領域に連続
光を照射し前記第6領域の前記非単結晶半導体膜を溶融
するとともに、前記非単結晶半導体膜への前記連続光の
照射エネルギーが0.1J/cm2〜1J/cm2の範囲
で一定となるよう前記第6領域を前記第2領域および前
記第5領域と平行に相対的に移動する工程を備え、前記
第1領域と前記第4領域と前記第6領域で溶融された前
記非単結晶半導体膜材料が順次前記第1領域または前記
第4領域または前記第6領域外に達して冷却されること
により非単結晶半導体膜が結晶化され結晶化半導体膜と
なることを特徴とする結晶化半導体膜の形成方法。3. A non-single crystal semiconductor film formed on a substrate is bonded.
A method of forming a crystallized semiconductor film for crystallizing, comprising:
A step of forming a non-single crystal semiconductor film,
Irradiating continuous light to the first region of the body membrane,
While melting the single crystal semiconductor film, the non-single crystal semiconductor
The irradiation energy of the continuous light on the body membrane is 0.1 J / cm.
2~ 1 J / cm2The first region so that it becomes constant in the range of
A step of relatively moving, and a second step through which the first area has passed
The continuous light is illuminated on the fourth area, which is a desired distance from the area.
When the non-single crystal semiconductor film in the fourth region is melted
In both cases, the continuous light irradiation of the non-single crystal semiconductor film is performed.
Energy is 0.1 J / cm 2~ 1 J / cm2Constant in the range
So that the fourth region is separated from the second region by a constant distance.
And moving in parallel relative to each other and the fourth region
Continue to the passed fifth area and the sixth area that is in contact with the second area
Light is irradiated to melt the non-single crystal semiconductor film in the sixth region.
With the continuous light of the non-single crystal semiconductor film
Irradiation energy is 0.1 J / cm2~ 1 J / cm2Range of
The sixth region to the second region and the front region so that
And a step of relatively moving parallel to the fifth region,
Before being melted in the first region, the fourth region, and the sixth region
The non-single-crystal semiconductor film material is sequentially formed in the first region or the
Being cooled in the fourth area or outside the sixth area
The non-single crystal semiconductor film is crystallized by the
A method of forming a crystallized semiconductor film, comprising:
結晶化半導体膜の形成方法において、複数の連続光を用
いて複数の第1領域または第3領域または第4領域また
は第6領域にそれぞれ同時に連続光を照射しながら前記
連続光を相対移動することを特徴とする結晶化半導体膜
の形成方法。4. The method for forming a crystallized semiconductor film according to claim 1, wherein a plurality of continuous lights are used to form a plurality of first regions, a third region, a fourth region, or a sixth region. A method for forming a crystallized semiconductor film, wherein the continuous light is relatively moved while irradiating the regions with the continuous light at the same time.
結晶化半導体膜の形成方法において、非単結晶半導体膜
に照射される連続光のエネルギー密度がそれぞれ1×1
04W/cm2〜1×107W/cm2の範囲であることを
特徴とする結晶化半導体膜の形成方法。5. The method for forming a crystallized semiconductor film according to claim 1, wherein the energy density of continuous light with which the non-single crystal semiconductor film is irradiated is 1 × 1.
A method for forming a crystallized semiconductor film, which is in the range of 0 4 W / cm 2 to 1 × 10 7 W / cm 2 .
結晶化半導体膜の形成方法において、非単結晶半導体膜
の所望の領域に連続光が照射される時間が1×10-3s
ec以下であることを特徴とする結晶化半導体膜の形成
方法。6. The method for forming a crystallized semiconductor film according to any one of claims 1 to 4, wherein a continuous light is applied to a desired region of the non-single crystal semiconductor film for 1 × 10 −3. s
A method for forming a crystallized semiconductor film, characterized in that it is ec or less.
結晶化半導体膜の形成方法において、連続光が照射され
る領域は0.1m/sec以上の相対速度で移動するこ
とを特徴とする結晶化半導体膜の形成方法。7. The method for forming a crystallized semiconductor film according to claim 1, wherein the region irradiated with continuous light moves at a relative speed of 0.1 m / sec or more. And a method for forming a crystallized semiconductor film.
結晶化半導体膜の形成方法において、連続光が照射され
るそれぞれひとつの領域が10μm以下の径であること
を特徴とする結晶化半導体膜の形成方法。8. The crystallized semiconductor film forming method according to claim 1, wherein each region irradiated with continuous light has a diameter of 10 μm or less. Method for forming a semiconductor film.
結晶化半導体膜の形成方法において、連続光は固体発光
素子により供給されることを特徴とする結晶化半導体膜
の形成方法。9. The method for forming a crystallized semiconductor film according to claim 1, wherein continuous light is supplied by a solid-state light emitting device.
方法において、それぞれ1つの連続光は複数の固体発光
素子から集光して供給されることを特徴とする結晶化半
導体膜の形成方法。10. The method for forming a crystallized semiconductor film according to claim 9, wherein each continuous light is condensed and supplied from a plurality of solid state light emitting devices. .
に記載の結晶化半導体膜の形成方法において、固体発光
素子は半導体レーザーあるいは半導体LEDであること
を特徴とする結晶化半導体膜の形成方法。11. The method for forming a crystallized semiconductor film according to claim 9 or 10, wherein the solid-state light emitting element is a semiconductor laser or a semiconductor LED. .
方法において、第1領域または第4領域の径は第2領域
と第4領域の間隔よりも大きいことを特徴とする結晶化
半導体膜の形成方法。12. The method of forming a crystallized semiconductor film according to claim 4, wherein the diameter of the first region or the fourth region is larger than the distance between the second region and the fourth region. Forming method.
方法において、第6領域は第2領域と第5領域の両端で
重なっていることを特徴とする結晶化半導体膜の形成方
法。13. The method for forming a crystallized semiconductor film according to claim 3, wherein the sixth region overlaps both ends of the second region and the fifth region.
の結晶化半導体膜の形成方法において、連続光は600
nmよりも短波長の光であることを特徴とする結晶化半
導体膜の形成方法。14. The method for forming a crystallized semiconductor film according to claim 1, wherein the continuous light is 600
A method for forming a crystallized semiconductor film, which is light having a wavelength shorter than nm.
の結晶化半導体膜の形成方法において、非単結晶半導体
膜は非晶質半導体膜であることを特徴とする結晶化半導
体膜の形成方法。15. The method for forming a crystallized semiconductor film according to claim 1, wherein the non-single crystal semiconductor film is an amorphous semiconductor film. Forming method.
成方法において、非単結晶半導体膜はアモルファス・シ
リコンを主成分とする膜であり、結晶化半導体膜は大粒
径多結晶シリコン膜あるいは単結晶シリコン膜であるこ
とを特徴とする結晶化半導体膜の形成方法。16. The method for forming a crystallized semiconductor film according to claim 15, wherein the non-single crystal semiconductor film is a film containing amorphous silicon as a main component, and the crystallized semiconductor film is a large grain polycrystalline silicon film or A method for forming a crystallized semiconductor film, which is a single crystal silicon film.
の結晶化半導体膜の形成方法において、基板の歪点は基
板上に形成した非単結晶半導体膜の結晶化温度よりも低
いことを特徴とする結晶化半導体膜の形成方法。17. The method for forming a crystallized semiconductor film according to claim 1, wherein the strain point of the substrate is lower than the crystallization temperature of the non-single crystal semiconductor film formed on the substrate. A method for forming a crystallized semiconductor film, comprising:
の結晶化半導体膜の形成方法において、非単結晶半導体
膜が形成され結晶化しない複数の第7領域を設け、前記
第7領域内で位置合わせのための第1アライメント・パ
ターンを形成する領域の非単結晶半導体膜を光照射によ
って変質させる工程の後、それぞれの連続光は前記第1
アライメント・パターンに対して相対位置が明確である
ように相対移動することを特徴とする結晶化半導体膜の
形成方法。18. The method for forming a crystallized semiconductor film according to claim 1, wherein a plurality of seventh regions in which a non-single crystal semiconductor film is formed and which is not crystallized are provided, and the seventh region is provided. After the step of changing the quality of the non-single crystal semiconductor film in the region in which the first alignment pattern for alignment is formed by light irradiation, each of the continuous lights is changed to the first light.
A method for forming a crystallized semiconductor film, which comprises moving relative to an alignment pattern so that its relative position is clear.
の結晶化半導体膜の形成方法において、複数の連続光照
射領域により結晶化半導体膜を形成した後、前記複数の
連続光照射領域に対して相対位置が明確な第8領域に位
置合わせのための第2アライメント・パターンを形成す
る工程を含むことを特徴とする結晶化半導体膜の形成方
法。19. The method for forming a crystallized semiconductor film according to claim 1, wherein after the crystallized semiconductor film is formed by a plurality of continuous light irradiation regions, the plurality of continuous light irradiation regions are formed. A method for forming a crystallized semiconductor film, comprising the step of forming a second alignment pattern for alignment in an eighth region whose relative position is clear with respect to.
の結晶化半導体膜の形成方法において、基板または基板
表面に位置合わせのための第3アライメント・パターン
が形成された表面に非単結晶半導体膜が形成され、それ
ぞれの連続光は前記第3アライメント・パターンに対し
て相対位置が明確であるように相対移動することを特徴
とする結晶化半導体膜の形成方法。20. The method for forming a crystallized semiconductor film according to claim 1, wherein the substrate or the surface of the substrate on which the third alignment pattern for alignment is formed is non-single-layered. A method for forming a crystallized semiconductor film, wherein a crystal semiconductor film is formed, and each continuous light beam moves relative to the third alignment pattern so that its relative position is clear.
箇所または複数箇所に連続光を照射し前記基板表面に形
成された非単結晶半導体膜を溶融する機構と、連続光照
射領域を前記連続光の照射エネルギーが0.1J/cm
2〜1J/cm2の範囲で一定となるよう相対的に移動さ
せる機構を有する結晶化半導体膜の製造装置。21. A mechanism for holding a substrate, and a mechanism for holding a substrate surface.
A mechanism for irradiating continuous light to a part or a plurality of parts to melt the non-single-crystal semiconductor film formed on the surface of the substrate, and a continuous light irradiation region with irradiation energy of the continuous light of 0.1 J / cm
An apparatus for producing a crystallized semiconductor film, which has a mechanism of relatively moving it so as to be constant within a range of 2 to 1 J / cm 2 .
造装置において、非単結晶半導体膜に照射する連続光の
エネルギー密度を1×104W/cm2〜1×107W/
cm2の範囲で一定にする機構を有することを特徴とす
る結晶化半導体膜の製造装置。22. The apparatus for producing a crystallized semiconductor film according to claim 21, wherein the energy density of continuous light with which the non-single crystal semiconductor film is irradiated is 1 × 10 4 W / cm 2 to 1 × 10 7 W /
An apparatus for producing a crystallized semiconductor film, which has a mechanism for making it constant within a range of cm 2 .
造装置において、非単結晶半導体膜の所望の領域に連続
光が照射される時間が1×10-3sec以下となるよう
基板を相対的に移動できる機構を有することを特徴とす
る結晶化半導体膜の製造装置。23. The apparatus for producing a crystallized semiconductor film according to claim 21, wherein the substrate is moved relative to the desired region of the non-single crystal semiconductor film so that the time of continuous light irradiation is 1 × 10 −3 sec or less. An apparatus for producing a crystallized semiconductor film, which has a mechanism capable of mechanically moving.
造装置において、連続光が照射される領域は0.1m/
sec以上の相対速度で移動する機構を有することを特
徴とする結晶化半導体膜の製造装置。24. The apparatus for producing a crystallized semiconductor film according to claim 21, wherein the area irradiated with continuous light is 0.1 m /
An apparatus for producing a crystallized semiconductor film, which has a mechanism of moving at a relative speed of sec or more.
造装置において、連続光が照射されるそれぞれひとつの
領域が10μm以下の径であることを特徴とする結晶化
半導体膜の製造装置。25. The apparatus for producing a crystallized semiconductor film according to claim 21, wherein each of the regions irradiated with continuous light has a diameter of 10 μm or less.
造装置において、連続光は固体発光素子により供給され
ることを特徴とする結晶化半導体膜の製造装置。26. The apparatus for producing a crystallized semiconductor film according to claim 21, wherein continuous light is supplied by a solid state light emitting element.
造装置において、それぞれ1つの連続光は複数の固体発
光素子から集光して供給されることを特徴とする結晶化
半導体膜の製造装置。27. The apparatus for producing a crystallized semiconductor film according to claim 21, wherein each continuous light is condensed and supplied from a plurality of solid state light emitting elements. .
造装置において、1つの固体発光素子または複数の固体
発光素子から集光した1つの光を分割して複数の連続光
にする機構を有することを特徴とする結晶化半導体膜の
製造装置。28. The apparatus for producing a crystallized semiconductor film according to claim 21, further comprising a mechanism for dividing one light condensed from one solid light emitting element or a plurality of solid light emitting elements into a plurality of continuous lights. An apparatus for producing a crystallized semiconductor film, comprising:
記載の結晶化半導体膜の製造装置において、固体発光素
子は半導体レーザーあるいは半導体LEDであることを
特徴とする結晶化半導体膜の製造装置。29. The apparatus for producing a crystallized semiconductor film according to claim 26, wherein the solid-state light emitting element is a semiconductor laser or a semiconductor LED. .
造装置において、基板に連続光が照射されている間の相
対移動速度を一定に保つ機構を有することを特徴とする
結晶化半導体膜の製造装置。30. The crystallized semiconductor film manufacturing apparatus according to claim 21, further comprising a mechanism for keeping a relative moving speed constant while the substrate is irradiated with continuous light. Manufacturing equipment.
造装置において、基板の相対移動に伴い、基板厚さばら
つきやうねりや相対移動のズレに対し、基板の表面の高
さを検知し、光の焦点が常に一定に保たれる機構を有す
ることを特徴とする結晶化半導体膜の製造装置。31. The apparatus for producing a crystallized semiconductor film according to claim 21, wherein the height of the surface of the substrate is detected against variations in substrate thickness, undulations, and deviations in relative movement due to relative movement of the substrate, An apparatus for producing a crystallized semiconductor film, which has a mechanism for keeping the focus of light always constant.
造装置において、結晶化のための連続光照射と異なる領
域に、位置合わせのための第1アライメント・パターン
を形成する機構を有し、前記第1アライメント・パター
ンに対して相対位置を制御して連続光の照射位置を相対
移動させる機構を有することを特徴とする結晶化半導体
膜の製造装置。32. The apparatus for producing a crystallized semiconductor film according to claim 21, further comprising a mechanism for forming a first alignment pattern for alignment in a region different from continuous light irradiation for crystallization, An apparatus for manufacturing a crystallized semiconductor film, comprising a mechanism for controlling a relative position with respect to the first alignment pattern to relatively move an irradiation position of continuous light.
造装置において、基板または基板表面に形成された位置
合わせのための第1アライメント・パターンを検出し、
前記第1アライメント・パターンに対して相対位置を制
御して連続光の照射位置を相対移動させる機構を有する
ことを特徴とする結晶化半導体膜の製造装置。33. The apparatus for producing a crystallized semiconductor film according to claim 21, wherein the first alignment pattern for alignment, which is formed on the substrate or the substrate surface, is detected,
An apparatus for manufacturing a crystallized semiconductor film, comprising a mechanism for controlling a relative position with respect to the first alignment pattern to relatively move an irradiation position of continuous light.
造装置において、連続光照射領域と相対位置が明確な領
域に位置合わせのためのアライメント・パターンを形成
する機構を有することを特徴とする結晶化半導体膜の製
造装置。34. The apparatus for producing a crystallized semiconductor film according to claim 21, further comprising a mechanism for forming an alignment pattern for alignment in a region whose relative position is distinct from the continuous light irradiation region. Crystalline semiconductor film manufacturing equipment.
かに記載の結晶化半導体膜の製造装置において、アライ
メント・パターンは光により非単結晶半導体膜を変質さ
せることにより形成される機構を有することを特徴とす
る結晶化半導体膜の製造装置。35. The apparatus for producing a crystallized semiconductor film according to claim 32 or 34, wherein the alignment pattern has a mechanism formed by modifying the non-single crystal semiconductor film by light. An apparatus for producing a crystallized semiconductor film, comprising:
いずれかに記載の結晶化半導体膜の形成方法および請求
項21〜請求項35のいずれかに記載の結晶化半導体膜
の製造装置を用いた結晶化半導体膜を基板上に形成する
工程と、結晶化半導体膜の所望の単結晶領域をパターン
・エッチングし活性領域を形成する工程と、全面に絶縁
膜と導電材料を形成し前記導電材料をパターン・エッチ
ングしてゲート電極およびゲート絶縁膜とゲート配線を
形成する工程と、ソース・ドレイン領域にn型またはp
型の不純物を導入する工程と、ソース配線とドレイン配
線を形成する工程よりなる薄膜トランジスタの形成方
法。36. At least the method for forming a crystallized semiconductor film according to any one of claims 1 to 20 and the apparatus for producing a crystallized semiconductor film according to any one of claims 21 to 35 are used. Forming a crystallized semiconductor film on the substrate, a step of patterning and etching a desired single crystal region of the crystallized semiconductor film to form an active region, an insulating film and a conductive material are formed on the entire surface, and the conductive material is formed. Pattern etching to form a gate electrode, a gate insulating film, and a gate wiring, and an n-type or p-type source / drain region.
A method of forming a thin film transistor, which comprises a step of introducing a type impurity and a step of forming a source wiring and a drain wiring.
形成方法において、活性領域を形成するためのパターン
は、請求項18〜請求項20により形成されたアライメ
ント・パターンと位置合わせすることにより形成される
ことを特徴とする薄膜トランジスタの形成方法。37. The method of forming a thin film transistor according to claim 36, wherein the pattern for forming the active region is formed by aligning with the alignment pattern formed by any one of claims 18 to 20. A method of forming a thin film transistor, comprising:
形成方法において、非単結晶半導体は非晶質半導体膜で
あり、結晶化半導体膜に対して前記非晶質半導体膜を選
択的に除去する工程の後、前記結晶化半導体膜に合わせ
て活性領域を形成することを特徴とする薄膜トランジス
タの形成方法。38. The method of forming a thin film transistor according to claim 36, wherein the non-single crystal semiconductor is an amorphous semiconductor film, and the amorphous semiconductor film is selectively removed with respect to a crystallized semiconductor film. Then, a method of forming a thin film transistor, which comprises forming an active region in accordance with the crystallized semiconductor film.
の基板と、前記電極が対向するようにして配置した前記
一対の基板間に挟持された液晶層とを備え、前記一対の
基板の一方内側表面上にスイッチング素子としての薄膜
トランジスタがマトリックス状に配置され、前記薄膜ト
ランジスタにより信号配線より供給される画素電極への
電圧信号のON/OFFを制御し、液晶材料への電界を
制御することで光の偏光量を制御する構造の液晶表示装
置であって、前記薄膜トランジスタは請求項36〜請求
項38のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法
により形成されていることを特徴とする液晶表示装置。39. A pair of substrates each having an electrode on each surface thereof, and a liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates arranged so that the electrodes face each other, and one inner side of the pair of substrates. Thin film transistors as switching elements are arranged in a matrix on the surface, and ON / OFF of a voltage signal to a pixel electrode supplied from a signal wiring by the thin film transistor is controlled to control an electric field to a liquid crystal material so that light A liquid crystal display device having a structure for controlling the amount of polarization, wherein the thin film transistor is formed by the method for manufacturing a thin film transistor according to any one of claims 36 to 38.
記載の薄膜トランジスタを単数または複数個ずつマトリ
ックス状に配置し、有機EL材料への電力供給を制御す
るスイッチング素子として用いることを特徴とする有機
EL表示装置。40. A thin film transistor according to any one of claims 36 to 38 is arranged in a matrix form in a single or plural number and is used as a switching element for controlling power supply to an organic EL material. Organic EL display device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001268485A JP2003077834A (en) | 2001-09-05 | 2001-09-05 | Formation method of crystallization semiconductor film and manufacturing apparatus thereof, manufacturing method of thin film transistor, and display using them |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001268485A JP2003077834A (en) | 2001-09-05 | 2001-09-05 | Formation method of crystallization semiconductor film and manufacturing apparatus thereof, manufacturing method of thin film transistor, and display using them |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003077834A true JP2003077834A (en) | 2003-03-14 |
Family
ID=19094458
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001268485A Withdrawn JP2003077834A (en) | 2001-09-05 | 2001-09-05 | Formation method of crystallization semiconductor film and manufacturing apparatus thereof, manufacturing method of thin film transistor, and display using them |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003077834A (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005167084A (en) * | 2003-12-04 | 2005-06-23 | Fujitsu Ltd | Apparatus and method for laser crystallization |
JP2006100661A (en) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Sony Corp | Method of manufacturing thin film semiconductor device |
JP2006332303A (en) * | 2005-05-26 | 2006-12-07 | Hitachi Displays Ltd | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP2006344844A (en) * | 2005-06-10 | 2006-12-21 | Sony Corp | Laser processing device |
JP2007281421A (en) * | 2006-03-13 | 2007-10-25 | Sony Corp | Method of crystallizing semiconductor thin film |
US7541615B2 (en) | 2006-05-25 | 2009-06-02 | Sony Corporation | Display device including thin film transistors |
US8089071B2 (en) | 2006-03-13 | 2012-01-03 | Sony Corporation | Thin film semiconductor device having crystal grain boundaries cyclically traversing a channel part and method for manufacturing same |
-
2001
- 2001-09-05 JP JP2001268485A patent/JP2003077834A/en not_active Withdrawn
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005167084A (en) * | 2003-12-04 | 2005-06-23 | Fujitsu Ltd | Apparatus and method for laser crystallization |
JP2006100661A (en) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Sony Corp | Method of manufacturing thin film semiconductor device |
KR101222420B1 (en) * | 2004-09-30 | 2013-01-16 | 재팬 디스프레이 웨스트 인코포레이트 | Method for making thin-film semiconductor device |
JP2006332303A (en) * | 2005-05-26 | 2006-12-07 | Hitachi Displays Ltd | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP2006344844A (en) * | 2005-06-10 | 2006-12-21 | Sony Corp | Laser processing device |
JP2007281421A (en) * | 2006-03-13 | 2007-10-25 | Sony Corp | Method of crystallizing semiconductor thin film |
US7651928B2 (en) | 2006-03-13 | 2010-01-26 | Sony Corporation | Method for crystallizing a semiconductor thin film |
US8089071B2 (en) | 2006-03-13 | 2012-01-03 | Sony Corporation | Thin film semiconductor device having crystal grain boundaries cyclically traversing a channel part and method for manufacturing same |
US7541615B2 (en) | 2006-05-25 | 2009-06-02 | Sony Corporation | Display device including thin film transistors |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4211967B2 (en) | Method for crystallizing silicon using mask | |
KR100779319B1 (en) | Thin film semiconductor device and image display device | |
JP4263403B2 (en) | Silicon crystallization method | |
US8207050B2 (en) | Laser mask and crystallization method using the same | |
US8119469B2 (en) | Method of fabricating polycrystalline silicon thin film for improving crystallization characteristics and method of fabricating liquid crystal display device using the same | |
US7033434B2 (en) | Mask for crystallizing, method of crystallizing amorphous silicon and method of manufacturing array substrate using the same | |
KR100753432B1 (en) | Apparatus and crystallization method for polycrystalline silicon | |
US6686978B2 (en) | Method of forming an LCD with predominantly <100> polycrystalline silicon regions | |
JP2003124230A (en) | Thin film transistor device, method for manufacturing the device, and image display apparatus using the device | |
JP2000243970A (en) | Thin film transistor, manufacture thereof, liquid crystal display device using the same and manufacture thereof | |
US7189665B2 (en) | Manufacturing method for crystalline semiconductor material and manufacturing method for semiconductor device | |
JP2003077834A (en) | Formation method of crystallization semiconductor film and manufacturing apparatus thereof, manufacturing method of thin film transistor, and display using them | |
US7541615B2 (en) | Display device including thin film transistors | |
JP2000260709A (en) | Method of crystallizing semiconductor thin film and semiconductor device using the same | |
KR100660814B1 (en) | method for fabricating semiconductor layer for thin film transistor | |
JP2000243968A (en) | Thin film transistor, manufacture thereof, liquid crystal display device using the same and manufacture thereof | |
US6558988B1 (en) | Method for manufacturing crystalline semiconductor thin film and thin film transistor | |
JP2000243969A (en) | Thin film transistor, manufacture thereof, liquid crystal display device using the same and manufacture thereof | |
KR101289066B1 (en) | Method for crystallizing layer and method for fabricating crystallizing mask | |
JP4162749B2 (en) | Method for growing polycrystalline silicon film | |
JP2005175257A (en) | Method for manufacturing crystalline film | |
KR20030026471A (en) | A thin film transistor for a display device using poly silicon and a method for manufacturing the same | |
JP2006165038A (en) | Method of manufacturing crystalline semiconductor film, the crystalline semiconductor film, semiconductor device, and display device | |
JP2005175380A (en) | Manufacturing method of semiconductor device, semiconductor device and indicating device, substrate used for semiconductor device and substrate used for indicating device | |
JP2007042980A (en) | Crystalline semiconductor film and manufacturing method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050308 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20050314 |