JP2004186206A

JP2004186206A - 半導体装置の製造方法及び半導体装置、電気光学装置、電子機器

Info

Publication number: JP2004186206A
Application number: JP2002348040A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Hiroshima; 安広島
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2004-07-02

Abstract

【課題】薄膜トランジスタのチャネル形成領域に用いる半導体材料の結晶粒に対応粒界が存在しても、その影響の少ない薄膜トランジスタを得ることを可能とする半導体装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】薄膜トランジスタＴは、ゲート電極２２と、ソース領域２４、ドレイン領域２５及びチャネル形成領域２６を含んでいる。チャネル形成領域の形成に用いられるシリコン膜は、結晶成長の起点部から成長した略単結晶のシリコン結晶粒からなり、チャネル形成領域２６の長さ方向（図示のＬ方向）は前記結晶成長の起点部から放射状の方向に配置されている。これにより、シリコン結晶粒に含まれ得る対応粒界５４がチャネル形成領域２６の長さ方向を横切らないようにする。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法及びこの製造方法により製造される半導体装置、電気光学装置、電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気光学装置、例えば、液晶表示装置や有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）表示装置などにおいては、半導体素子としての薄膜トランジスタを含んで構成される薄膜回路を用いて画素のスイッチングなどを行っている。従来の薄膜トランジスタは、非晶質シリコン膜を用いて、チャネル形成領域等の活性領域を形成している。また、多結晶シリコン膜を用いて活性領域を形成した薄膜トランジスタも実用化されている。多結晶シリコン膜を用いることにより、非晶質シリコン膜を用いた場合に比較して電界効果移動度などの電気的特性が向上し、薄膜トランジスタの性能を向上させることができる。
【０００３】
また、薄膜トランジスタの性能を更に向上させるために、大きな結晶粒からなる半導体膜を形成し、薄膜トランジスタのチャネル形成領域が単一の略単結晶粒で形成する技術が検討されている。例えば、基板上に微細な穴（凹部）を形成し、この穴を結晶成長の起点として半導体膜の結晶化を行うことにより、大粒径のシリコンの略結晶粒を形成する技術が提案されている。この技術を用いて形成される大結晶粒径のシリコン膜を用いて薄膜トランジスタを形成することにより、１つの薄膜トランジスタの形成領域（特に、チャネル形成領域）を単一の略単結晶粒で構成することが可能となる。これにより、電界効果移動度等の電気的特性に優れた薄膜トランジスタを実現することが可能になる。（例えば非特許文献１または非特許文献２参照。）
【非特許文献１】
「ＳｉｎｇｌｅＣｒｙｓｔａｌＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ」（ＩＢＭＴＥＣＨＮＩＣＡＬＤＩＳＣＬＯＳＵＲＥＢＵＬＬＥＴＩＮＡｕｇ．１９９３ｐｐ２５７−２５８）
【非特許文献２】
「ＡｄｖａｎｃｅｄＥｘｃｉｍｅｒ−ｌａｓｅｒＣｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓｏｆＳｉＴｈｉｎ−ＦｉｌｍＦｏｒＬｏｃａｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌｏｆＬａｒｇｅＧｒａｉｎｏｎＧｌａｓｓ」（Ｒ．Ｉｓｈｉｈａｒａ等ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ２００１，ｖｏｌ．４２９５ｐ．１４〜２３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記文献によって形成された略単結晶粒を詳細に調査したところ、その多くが双晶であることが本願発明者らの実験によって確認されている。双晶とは、同一物質の単結晶が複数個以上、ある対称性をもって結合している一個体のことであり、個々の結晶粒内には対応粒界と呼ばれる特殊な粒界が形成される。この対応粒界はシリコンのエネルギーバンドギャップ中に欠陥準位を形成しないとされているが、結晶性の乱れや歪みから、そこに形成する半導体装置の電気的特性に影響を与える。すなわち対応粒界を含む略単結晶粒をチャネル形成領域となるように薄膜トランジスタなどの半導体装置を形成した際、チャネル形成領域の長さ方向（電子や正孔といったキャリアが流れる方向）を横切るように対応粒界が存在した場合には、前記半導体装置の電気的特性はその影響を受け、具体的には電界効果移動度の値が低下してしまう。これは前記文献に記載の方法によって形成可能な優良な半導体装置において、特性の低下やばらつきの要因となり、安定的な製造を阻害する要因となっている。粒界の存在と半導体装置の特性ばらつきについては、「ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＧｒａｉｎ−ＢｏｕｎｄａｒｉｅｓｏｎＥｘｃｉｍｅｒ−ＬａｓｅｒＣｒｙｓｔａｌｌｉｚｅｄＰｏｌｙ−ＳｉＴｈｉｎ−ＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ」（Ｒ．Ｉｓｈｉｈａｒａ等ＡＭＬＣＤ２００１，ｐ．２５９〜２６０）に報告されている。
【０００５】
よって本発明は、略単結晶を用いて形成する薄膜トランジスタにおいて、その電気的特性のばらつきの少ない優良な薄膜トランジスタを安定的に得ることを可能とする半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
また本発明は、電界効果移動度等の電気的特性の良い薄膜トランジスタを得ることが可能な半導体装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、基板上に半導体膜を形成し、この半導体膜を用いて薄膜トランジスタを形成する半導体装置の製造方法であって、基板上に半導体膜の結晶化の際の起点となるべき起点部を形成する起点部形成工程と、起点部が形成された基板上に半導体膜を形成する半導体膜形成工程と、半導体膜に熱処理を行い、前記起点部のそれぞれを略中心とする略単結晶粒を形成する熱処理工程と、半導体膜をパターニングし、ソース、ドレイン領域及びチャネル形成領域となるべきトランジスタ領域を形成するパターニング工程と、トランジスタ領域上にゲート絶縁膜及びゲート膜を形成して薄膜トランジスタを形成する素子形成工程と、を含んでおり、上述したパターニング工程では、チャネル形成領域の長さ方向（チャネル長方向：電子や正孔といったキャリアが流れる方向）が前記起点部を中心とする放射状の方向となるようにトランジスタ領域が形成している。なお、本発明で使用される基板は、基板自体が絶縁性を有する絶縁基板の他、例えば絶縁性でない基板上に絶縁膜を形成して絶縁性基板としてもよい。
【０００８】
本願発明では、半導体膜をパターニングする際に、前記起点部より発生する対応粒界がチャネル形成領域の長さ方向となるため、チャネル形成領域を流れるキャリアが前記対応粒界を横切ることが回避される。これにより、前記起点部から成長した略単結晶粒の内部に対応粒界が形成されていても、それによる影響が少なく、特性の良好な薄膜トランジスタを安定して得ることが可能となる。
【０００９】
好ましくは、前記パターニング工程は、少なくとも前記起点部及びその近傍がチャネル形成領域に含まれないように行う。起点部を略中心に形成される結晶粒は、起点部及びその近傍において対応粒界が集中し、結晶欠陥が生じて結晶性が乱れる場合がある。したがって、前記起点部やその近傍の領域の半導体膜をチャネル形成領域に含まれないようにすることにより、チャネル形成領域に結晶性の劣る半導体膜が含まれることを回避し、薄膜トランジスタの特性をさらに向上させることが可能となる。
【００１０】
好ましくは、上述した起点部は、基板に形成された凹部である。これにより、結晶化の起点となるべき部分を容易に形成することが可能になる。
【００１１】
好ましくは、上述した熱処理工程における熱処理は、凹部内の半導体膜に非溶融状態の部分が残り、他の部分が溶融する条件で行う。これにより、熱処理後の半導体膜の結晶化は、非溶融状態となっている凹部の内部、特に底部近傍から始まって周囲へ進行する。このとき、凹部の寸法を適宜設定しておくことにより、凹部の上部（開口部）には１個の結晶粒のみが到達するようになる。そして、半導体膜の溶融した部分では、凹部の上部に到達した１個の結晶粒を核として結晶化が行われるようになるので、凹部を略中心とした範囲に略単結晶の半導体膜（略単結晶粒）を形成することが可能になる。
【００１２】
好ましくは、熱処理は、レーザ照射によって行われる。レーザを用いることにより、熱処理を効率よく行うことが可能となる。用いるレーザとしては、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ等の固体レーザなど、種々のものが考えられる。
【００１３】
好ましくは、基板上に形成される半導体膜は、非晶質又は多晶質のシリコン膜である。これにより、起点部を略中心とした範囲に略単結晶のシリコン結晶粒を形成し、この良質なシリコン結晶粒を用いて薄膜トランジスタを形成することが可能になる。
【００１４】
また、本発明は、基板上に形成された半導体膜を用いて形成され、ソース、ドレイン領域及びチャネル形成領域を有する薄膜トランジスタを含んで構成される半導体装置であり、半導体膜は、基板上に設けられた起点部を起点として形成された略単結晶粒を含んで形成されてなり、前記起点部は、前記薄膜トランジスタの前記チャネル形成領域以外の領域に設けられてなり、薄膜トランジスタのチャネル形成領域は、その長さ方向（チャネル長方向）が前記起点部から放射状の方向となるようにパターニングされている。なお好ましくは、起点部を中心とする放射状の方向における１の方向が、チャネル長方向と同じか、またはほぼ同じとなるように、起点部を配置することが好ましい。
【００１５】
略単結晶粒内に含まれる対応粒界は、前記起点部から放射状に形成されるため、半導体装置のチャネル形成領域を、チャネル長方向と対応粒界が伸びる方向とほぼ同じ方向となるようにパターニングすることにより、対応粒界がチャネル形成領域のチャネル長方向を横切ることを回避でき、対応粒界により半導体装置の電気的特性への影響を極力小さくすることができる。これにより、対応粒界を含む略単結晶粒を用いて半導体装置を形成する場合であっても、対応粒界の影響を極力低減することができ、優良な半導体装置を安定的に得ることが可能となる。
【００１６】
好ましくは、チャネル形成領域の半導体膜は、少なくとも起点部及びその近傍のいずれかの領域を含まないようにパターニングされている。上述したように、起点部を略中心に形成される結晶粒は、起点部及びその近傍において対応粒界が集中し、結晶欠陥が生じて結晶性が乱れる場合がある。したがって、起点部及びその近傍の領域を含まないようにパターニングされた半導体膜を用いることにより、チャネル形成領域に結晶性の劣る半導体膜が含まれることを回避し、薄膜トランジスタの特性をさらに向上させることが可能となる。
【００１７】
好ましくは、起点部は、基板に形成された凹部であり、半導体膜は、凹部内の半導体膜に非溶融部分が残り、他が溶融するように熱処理を行って結晶化を行うことにより形成されている。これにより、凹部を略中心とした範囲に形成される略単結晶の半導体膜（略単結晶粒）を使用して薄膜トランジスタを形成することが可能になる。
【００１８】
好ましくは、半導体膜は、非晶質又は多晶質のシリコン膜に熱処理を施したものである。これにより、良質なシリコン膜を形成し、この良質なシリコン膜を用いて薄膜トランジスタを形成することが可能になる。
【００１９】
また、上述した薄膜トランジスタを用いて液晶表示装置や有機エレクトロルミネセンス表示装置などの電気光学装置を形成することが好ましい。これにより、表示品質に優れた電気光学装置を構成することが可能となり、この電気光学装置を用いることにより、品質のよい電子機器を構成することが可能になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
本実施形態の製造方法は、（１）薄膜トランジスタのソース領域、ドレイン領域、およびチャネル形成領域として用いるためのシリコン膜をガラス基板上に形成する工程と、（２）形成したシリコン膜を用いて薄膜トランジスタを形成する工程とを含んでいる。以下、それぞれの工程について詳細に説明する。
【００２２】
図１は、シリコン膜を形成する工程について説明する説明図である。図１（ａ）に示すように、基板としてのガラス基板１０上に、酸化シリコン膜１２を形成する。この酸化シリコン膜１２は、例えば、プラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ法）、低圧化学気相堆積法（ＬＰＣＶＤ法）、スパッタリング法などの成膜法によって形成することが好適である。
【００２３】
次に、酸化シリコン膜１２に対して凹部（以下、「グレイン・フィルタ」と称する。）５２を形成する。グレイン・フィルタは、後に行う半導体膜の結晶化の際の起点となるべき起点部であり、かつ１つの結晶核のみを成長させるための穴である。このグレイン・フィルタ５２は、例えば、直径５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下程度、高さ７５０ｎｍ程度の円筒状に形成することが好適である。なお、グレイン・フィルタ５２は、円筒状以外の形状（例えば、角柱状など）としてもよい。
【００２４】
グレイン・フィルタ５２は、例えば、グレイン・フィルタ５２の配置のマスクを用いて酸化シリコン膜に塗布したフォトレジスト膜を露光、現像して、グレイン・フィルタ５２の形成位置を露出させる開口部を有するフォトレジスト膜（図示せず）を酸化シリコン膜１２上に形成し、このフォトレジスト膜をエッチングマスクとして用いて反応性イオンエッチングを行い、その後、酸化シリコン膜１２上のフォトレジスト膜を除去することによって形成することができる。また、より小径のグレイン・フィルタ５２を形成する場合には、フォトレジスト膜を除去後、ＰＥＣＶＤ法やＬＰＣＶＤ法などの方法により酸化シリコン膜を堆積し、凹部の穴径を狭めることが可能である。
【００２５】
次に、図１（ｂ）に示すように、ＬＰＣＶＤ法などの製膜法によって、酸化シリコン膜１２上およびグレイン・フィルタ５２内に半導体膜としての非晶質のシリコン膜１４を形成する。この非晶質のシリコン膜１４は、５０〜３００ｎｍ程度の膜厚に形成することが好適である。なお、非晶質のシリコン膜１４に代えて、多晶質のシリコン膜を形成してもよい。
【００２６】
次に、図１（ｃ）に示すように、シリコン膜１４に対して熱処理としてのレーザ照射を行う。このレーザ照射は、例えば、波長３０８ｎｍ、パルス幅２０〜３０ｎｓのＸｅＣｌパルスエキシマレーザ、またはパルス幅２００ｎｓ程度のＸｅＣｌパルスエキシマレーザを用いて、エネルギー密度が０．４〜１．５Ｊ／ｃｍ^２程度となるように行うことが好適である。このような条件でレーザ照射を行うことにより、照射したレーザは、そのほとんどがシリコン膜１４の表面付近で吸収される。これは、ＸｅＣｌパルスエキシマレーザの波長（３０８ｎｍ）における非晶質シリコンの吸収係数が０．１３９ｎｍ^−１と比較的に大きいためである。
【００２７】
上述したレーザ照射の条件を適宜に選択することにより、シリコン膜１４を、グレイン・フィルタ５２の内部、特に底部付近には非溶融状態の部分が残り、それ以外の部分については略完全溶融状態となるようにする。これにより、レーザ照射後のシリコンの結晶成長は、グレイン・フィルタ５２内の前記非溶融状態のシリコン近傍で先に始まり、シリコン膜１４の表面付近、すなわち略完全溶融状態の部分へ進行する。
【００２８】
レーザ照射後のグレイン・フィルタ５２の内部では、いくつかの結晶粒が発生し得る。このとき、グレイン・フィルタ５２の断面寸法（本実施形態では、円の直径）を１個の結晶粒と同程度か少し小さい程度にしておくことにより、グレイン・フィルタ５２の上部（開口部）には１個の結晶粒のみが到達するようになる。これにより、シリコン膜１４の略完全溶融状態の部分では、グレイン・フィルタ５２の上部に到達した前記結晶粒を核として結晶成長が進行するようになり、図１（ｄ）に示すように、グレイン・フィルタ５２を中心としたシリコンの略単結晶粒１６ａが形成される。
このように形成されたシリコンの略単結晶粒１６ａは、多くが双晶となっている。これはグレイン・フィルタ５２上部に到達する結晶粒は１つであるが、それを起点に横方向（膜面内方向）に結晶成長する際に、複数の異なる結晶方位に沿って結晶成長が起こっているためと考えられる。その結果、主にΣ３やΣ９といった対応粒界が、横方向の結晶成長の起点となるグレイン・フィルタ５２の上部から放射状に形成される。
【００２９】
図２は、ガラス基板１０上に形成されるシリコンの略単結晶粒１６ａを示す平面模式図である。同図に示すように、シリコンの略単結晶粒１６ａは、グレイン・フィルタ５２を略中心とした範囲に形成され、対応粒界５４はグレイン・フィルタ５２を中心に放射状に形成される。このような、対応粒界５４を含む略単結晶粒１６ａを用いて、以下に述べるように薄膜トランジスタを形成する。
【００３０】
図３は、図２に示したシリコンの略単結晶粒１６ａの一部をトランジスタ領域１８として用いた薄膜トランジスタについて、主にゲート電極とソース領域、ドレイン領域、チャネル形成領域に着目し、それ以外の構成を省略して示した平面図である。本実施形態の薄膜トランジスタＴでは、グレイン・フィルタ５２をトランジスタ領域１８のソースまたはドレイン領域に含まれるようにし、チャネル長方向（図３のＬ方向）がグレイン・フィルタを中心とした放射状の方向、すなわちシリコンの略単結晶粒１６ａの成長方向と一致させている。これにより、グレイン・フィルタを中心に放射状に形成される結晶粒中の対応粒界は、チャネル長方向に存在し得るが、チャネル長方向を横切る方向には存在しないようにすることができる。ここでチャネル長方向に存在する対応粒界は、電子や正孔といったキャリアがそれと略平行に流れるため、トランジスタの特性に与える影響は比較的軽微である。一方、チャネル長を横切る方向に存在する対応粒界は、全てのキャリアがその結晶性の乱れにより散乱を受けるため、トランジスタの電気特性の低下やバラツキを大きくし、出力電流が大きく、電界効果移動度等の特性の良い薄膜トランジスタを安定的に実現することを阻害する。
【００３１】
更に好ましくは、トランジスタ領域１８は、グレイン・フィルタ５２を含む結晶性に乱れを生じ易い領域がチャネル形成領域に含まれないように配置されている。具体的には、グレイン・フィルタが、チャネル形成領域より０．５μｍから１μｍ程度離れていることが好ましい。
【００３２】
なお本実施例では、グレイン・フィルタ５２がソースまたはドレイン領域に含まれる場合を示したが、本願発明においてこの事は必ずしも必要ではない。
【００３３】
次に、図３に示した薄膜トランジスタＴを形成する工程について説明する。図４は、薄膜トランジスタＴを形成する工程を説明する説明図である。同図は、図３に示すＡ−Ａ′方向の断面図を示している。
【００３４】
図４（ａ）に示すように、シリコンの略単結晶粒１６ａを含むシリコン膜１６をパターニングし、薄膜トランジスタＴの形成に不要となる部分を除去して整形する。このとき、後に形成されるシリコン膜１６のチャネル形成領域２６のチャネル長方向は、グレイン・フィルタ５２を中心とした放射状の方向とし、チャネル形成領域２６にはグレイン・フィルタ５２およびその近傍の結晶性の乱れ易い部分が含まれないように配置される（図３参照）。
【００３５】
次に、図４（ｂ）に示すように、酸化シリコン膜１２およびシリコン膜１６の上面に、電子サイクロトロン共鳴ＰＥＣＶＤ法（ＥＣＲ−ＰＥＣＶＤ法）またはＰＥＣＶＤ法等によって酸化シリコン膜２０を形成する。この酸化シリコン膜２０は、薄膜トランジスタのゲート絶縁膜として機能する。
【００３６】
次に、図４（ｃ）に示すように、スパッタリング法などの製膜法によってタンタル、アルミニウム等の金属薄膜を形成した後に、パターニングを行うことによって、ゲート電極２２及びゲート配線膜を形成する。そして、このゲート電極２２をマスクとしてドナーまたはアクセプタとなる不純物元素を打ち込む、いわゆる自己整合イオン打ち込みを行うことにより、シリコン膜１６にソース領域２４、ドレイン領域２５及びチャネル形成領域２６を形成する。例えば、本実施形態では、不純物元素としてリン（Ｐ）を打ち込み、その後、ＸｅＣｌエキシマレーザを２００ｍＪ／ｃｍ^２から４００ｍＪ／ｃｍ^２程度のエネルギー密度に調整して照射して不純物元素を活性化することによって、Ｎ型の薄膜トランジスタを形成する。なお、レーザ照射の代わりに、２５０〜４００℃程度の温度で熱処理を行うことにより、不純物元素の活性化を行ってもよい。
【００３７】
次に、図４（ｄ）に示すように、酸化シリコン膜２０およびゲート電極２２の上面に、ＰＥＣＶＤ法などの製膜法によって、５００ｎｍ程度の膜厚の酸化シリコン膜２８を形成する。次に、酸化シリコン膜２０、２８を貫通してソース領域２４及びドレイン領域２５のそれぞれに至るコンタクトホールを形成し、これらのコンタクトホール内に、スパッタリング法などの製膜法によってアルミニウム、タングステン等の金属を埋め込み、パターニングすることによって、ソース電極３０及びドレイン電極３１を形成する。以上に説明した製造方法によって、本実施形態の薄膜トランジスタＴが形成される。
【００３８】
このように、本実施形態では、シリコン膜１６をパターニングする際に、チャネル長方向がグレイン・フィルタ５２を中心とする放射状の方向と一致するように配置することにより、シリコンの略単結晶粒１６ａ内にΣ３やΣ９といった対応粒界が存在した場合であっても、それら対応粒界の影響が少なく、特性の良好な薄膜トランジスタを得ることが可能となる。また、グレイン・フィルタ５２及びその近傍の領域のシリコン膜をチャネル形成領域２６に含まれないように配置しているので、チャネル形成領域２６に結晶性の劣るシリコン膜が含まれることを回避し、薄膜トランジスタの特性をさらに向上させることが可能となる。
【００３９】
次に、本発明に係る薄膜トランジスタの適用例について説明する。本発明に係る薄膜トランジスタは、液晶表示装置のスイッチング素子として、あるいは有機ＥＬ表示装置の駆動素子として利用することができる。
【００４０】
図５は、本実施形態の電気光学装置の一例である表示装置１００の接続状態を示す図である。図５に示すように、表示装置１００は、表示領域１１１内に画素領域１１２を配置して構成される。画素領域１１２は有機ＥＬ発光素子を駆動する薄膜トランジスタを使用している。薄膜トランジスタは上述した実施形態の製造方法によって製造されるものが使用される。ドライバ領域１１５からは、発光制御線（Ｖｇｐ）および書き込み制御線が各画素領域に供給されている。ドライバ領域１１６からは、電流線（Ｉｄａｔａ）および電源線（Ｖｄｄ）が各画素領域に供給されている。書き込み制御線と定電流線Ｉｄａｔａを制御することにより、各画素領域に対する電流プログラムが行われ、発光制御線Ｖｇｐを制御することにより発光が制御される。ドライバ領域１１５及び１１６についても本発明のトランジスタが使用可能であり、特にドライバ領域に１１５に含まれる発光制御線（Ｖ_ｇ _ａ _ｐ）および書き込み制御線を選択するバッファー回路にも好適である。
【００４１】
この表示装置１００は、種々の電子機器に適用可能である。図６は、表示装置１００を適用可能な電子機器の例を示す図である。
【００４２】
図６（ａ）は携帯電話への適用例であり、当該携帯電話２３０は、アンテナ部２３１、音声出力部２３２、音声入力部２３３、操作部２３４、および本発明の表示装置１００を備えている。このように本発明の表示装置は表示部として利用可能である。
【００４３】
図６（ｂ）はビデオカメラへの適用例であり、当該ビデオカメラ２４０は、受像部２４１、操作部２４２、音声入力部２４３、および本発明の表示装置１００を備えている。このように本発明の表示装置は、ファインダや表示部として利用可能である。
【００４４】
図６（ｃ）は携帯型パーソナルコンピュータ（いわゆるＰＤＡ）への適用例であり、当該コンピュータ２５０は、カメラ部２５１、操作部２５２、および本発明の表示装置１００を備えている。このように本発明の表示装置は、表示部として利用可能である。
【００４５】
図６（ｄ）はヘッドマウントディスプレイへの適用例であり、当該ヘッドマウントディスプレイ２６０は、バンド２６１、光学系収納部２６２および本発明の表示装置１００を備えている。このように本発明の表示パネルは画像表示源として利用可能である。
【００４６】
図６（ｅ）はリア型プロジェクターへの適用例であり、当該プロジェクター２７０は、筐体２７１に、光源２７２、合成光学系２７３、ミラー２７４、２７５、スクリ３ーン２７６、および本発明の表示装置１００を備えている。このように本発明の表示装置は画像表示源として利用可能である。
【００４７】
図６（ｆ）はフロント型プロジェクターへの適用例であり、当該プロジェクター２８０は、筐体２８２に光学系２８１および本発明の表示装置１００を備え、画像をスクリーン２８３に表示可能になっている。このように本発明の表示装置は画像表示源として利用可能である。
【００４８】
本発明のトランジスタを使用した表示装置１００は、上述した例に限らずアクティブ型あるいはパッシブマトリクス型の、液晶表示装置及び有機ＥＬ表示装置を適用可能なあらゆる電子機器に適用可能である。例えば、この他に、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイなどにも活用することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、薄膜トランジスタの形成に用いる半導体膜をパターニングする際に、チャネル形成領域の長さ方向が、結晶成長の起点部であるグレイン・フィルタを中心とした放射状の方向になるように配置するので、略単結晶粒内に存在し得る対応粒界がチャネル形成領域の長さ方向を横切るように含まれることを回避することが可能となる。これにより、略単結晶粒内に対応粒界が存在する場合であっても、その影響が少なく、特性の良い薄膜トランジスタを安定的に得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シリコン膜を形成する工程について説明する説明図である。
【図２】ガラス基板上に形成されるシリコンの略単結晶粒を示す平面図である。
【図３】シリコンの略単結晶粒を用いて形成される薄膜トランジスタについて、主にゲート電極とソース領域、ドレイン領域、チャネル形成領域に着目し、それ以外の構成を省略して示した平面図である。
【図４】薄膜トランジスタを形成する工程を説明する説明図である。
【図５】電気光学装置の一例である表示装置の接続状態を示す図である。
【図６】表示装置を適用可能な電子機器の例を示す図である。
【符号の説明】
１０ガラス基板
１２、２０、２８酸化シリコン膜
１４、１６シリコン膜
１６ａシリコンの略単結晶粒
１８トランジスタ領域
２２ゲート電極
２４ソース領域
２５ドレイン領域
２６チャネル形成領域
３０ソース電極
３１ドレイン電極
５２グレイン・フィルタ
５４対応粒界
１００表示装置
Ｔ薄膜トランジスタ

Claims

基板上に半導体膜を形成し、この半導体膜を用いて薄膜トランジスタを形成する半導体装置の製造方法であって、
前記基板上に前記半導体膜の結晶化の際の起点となるべき起点部を形成する起点部形成工程と、
前記起点部が形成された前記基板上に前記半導体膜を形成する半導体膜形成工程と、
前記半導体膜に熱処理を行い、前記起点部を略中心とする略単結晶粒を形成する熱処理工程と、
前記半導体膜をパターニングし、ソース、ドレイン領域及びチャネル形成領域となるべきトランジスタ領域を形成するパターニング工程と、
前記トランジスタ領域上にゲート絶縁膜及びゲート膜を形成して薄膜トランジスタを形成する素子形成工程と、を含み、
前記パターニング工程では、前記チャネル形成領域の長さ方向が、前記起点部を中心とする放射状の方向となるようにトランジスタ領域を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記パターニング工程では、前記略単結晶粒の前記起点部が前記チャネル形成領域に含まれないようにトランジスタ領域を形成することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
前記起点部は、前記基板に形成された凹部であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
前記熱処理は、前記凹部内の前記半導体膜が非溶融状態となり、他の部分が溶融する条件で行われることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
前記熱処理工程は、レーザ照射によって行われることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
前記半導体膜は、非晶質又は多晶質のシリコン膜であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
基板上に形成された半導体膜を用いて形成され、ソース、ドレイン領域及びチャネル形成領域を有する薄膜トランジスタを含んで構成される半導体装置であって、
前記半導体膜は、前記基板上に設けられた起点部を起点として形成された略単結晶粒を含んでなり、
前記起点部は、前記薄膜トランジスタの前記チャネル形成領域の長さ方向が、前記起点部を中心とする放射状の方向となるように配置されてなることを特徴とする半導体装置。
前記チャネル形成領域の半導体膜は、更に、前記起点部及びその近傍の領域を含まないようにパターニングされていることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
前記起点部は、前記基板に形成された凹部であり、
前記半導体膜は、前記凹部内の半導体膜に非溶融部分が残り、他が溶融するように熱処理を行って結晶化を行うことにより形成されることを特徴とする請求項７又は８に記載の半導体装置。
前記半導体膜は、非晶質又は多晶質のシリコン膜に熱処理を施したものであることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の半導体装置。
請求項７乃至１０のいずれかに記載の薄膜トランジスタを表示画素の駆動素子として備えることを特徴とする電気光学装置。
請求項１１に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。