JP2005347580A - Crystalline thin film, method of forming the same, semiconductor device thereof, and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板上にパターニングされた非晶質薄膜に対してエネルギーを付与して結晶化させる結晶性薄膜形成方法、この結晶性薄膜形成方法を用いて作製された結晶性薄膜、その結晶性薄膜を用いて優れた性能を発揮することが可能な結晶性薄膜ダイオードや結晶性薄膜トランジスタなどの結晶性薄膜半導体装置、およびそれらの結晶性薄膜半導体装置を備えたディスプレイ装置に関する。 The present invention relates to a crystalline thin film forming method for crystallizing an amorphous thin film patterned on a substrate by applying energy, a crystalline thin film produced by using this crystalline thin film forming method, and the crystallinity thereof. The present invention relates to a crystalline thin film semiconductor device such as a crystalline thin film diode or a crystalline thin film transistor capable of exhibiting excellent performance using a thin film, and a display device including the crystalline thin film semiconductor device.
従来から、基板上に形成された非晶質薄膜に対してエネルギーを加えることにより結晶化させる結晶性薄膜形成方法が知られている。この方法を用いて、結晶粒界が少ない結晶性薄膜を得るためには、エネルギーの印加方法や試料構造などを工夫して結晶粒界の発生を制御することが重要である。 2. Description of the Related Art Conventionally, a crystalline thin film forming method for crystallizing an amorphous thin film formed on a substrate by applying energy is known. In order to obtain a crystalline thin film with few crystal grain boundaries by using this method, it is important to control the generation of crystal grain boundaries by devising the energy application method and the sample structure.
例えば特許文献1の第3実施例および非特許文献1には、シリコン膜に対するエキシマパルスレーザ光照射において、1回のエキシマパルスレーザ光の照射によりシリコン膜が横方向(基板面に平行な方向)に結晶成長する長さよりも短い距離だけレーザ光の照射位置を移動させて、次のエキシマパルスレーザ光を照射することを繰り返すことにより、順次横方向への結晶成長を続けさせる方法が示されている。
For example, in the third embodiment of
特許文献2には、基板上に形成された半導体薄膜をパターニングしてサブアイランドを形成し、このサブアイランドに連続発振レーザ光を走査しながら照射することにより、サブアイランドを結晶性半導体膜とする方法が示されている。
In
さらに、非特許文献2には、シェブロン(山形)形状にパターニングされた非晶質シリコン膜にエキシマパルスレーザ光を照射して、シェブロン形状の中央部に単結晶領域を形成する方法が示されている。
従来、非晶質薄膜上にエネルギービームを照射して結晶化を行うに際して、非晶質薄膜をパターニングした後でエネルギービーム照射を行うと、非晶質薄膜が形成されている領域と、非晶質薄膜が形成されていない領域とで、エネルギービームの吸収状態や放熱状態が異なる。このため、非晶質薄膜パターンの形状や大きさにより非晶質薄膜内に大きな温度差が生じ、一定のエネルギービーム照射条件で非晶質薄膜の全領域を全て良好な溶融状態とすることは困難である。 Conventionally, when crystallization is performed by irradiating an amorphous thin film with an energy beam, if the amorphous thin film is patterned and then irradiated with the energy beam, the amorphous thin film is formed in a region where the amorphous thin film is formed. The absorption state and heat dissipation state of the energy beam are different in the region where the thin film is not formed. For this reason, a large temperature difference is generated in the amorphous thin film due to the shape and size of the amorphous thin film pattern, and all the regions of the amorphous thin film are in a good molten state under a constant energy beam irradiation condition. Have difficulty.
また、単結晶を用いた場合の特性に近く、かつ、特性が揃った結晶性薄膜半導体装置を作製するためには、ダイオードのp−n接合やp−i−n接合、またはトランジスタのチャネルを形成する各領域に結晶粒界がない結晶性半導体薄膜を形成する必要がある。 In addition, in order to manufacture a crystalline thin film semiconductor device having characteristics close to those obtained when a single crystal is used, a diode pn junction, a pin junction, or a transistor channel is used. It is necessary to form a crystalline semiconductor thin film having no crystal grain boundary in each region to be formed.
さらに、エネルギービームの走査のために高精度な位置合わせを必要とせず、単純なステップ送りだけでエネルギービームを走査できることは、装置のコスト低減や生産性向上にとって重要である。 Further, it is important for reducing the cost of the apparatus and improving the productivity that the energy beam can be scanned only by simple step feeding without requiring high-precision alignment for scanning the energy beam.
しかしながら、上記特許文献1および非特許文献1のように、単純に1回のパルスレーザ光の照射によりシリコン膜が横方向に結晶成長される長さよりも短い距離だけレーザ光の照射位置を移動させて、次のパルスレーザ光を照射することを繰り返す方法では、前のレーザ光照射により形成された結晶を種として、次のレーザ光照射によりレーザ光の移動方向に結晶成長が進む。この場合、移動方向と垂直な方向には結晶成長が進まないため、レーザ光の移動方向に長く伸びた細長い結晶粒からなる結晶性薄膜が形成される。
However, as in
このような結晶性薄膜を用いて薄膜トランジスタを形成すると、チャネル長方向がレーザ光の移動方向と平行な場合には、結晶粒界が伸びた方向にチャネル長が配置されるため、比較的キャリア移動度が高く、かつ、不純物ドープがない状態で閾値電圧の絶対値(以下、単に│Vth(int)│と記す)がn型トランジスタとp型トランジスタとでほぼ等しい薄膜トランジスタを作製することができる。これに対して、チャネル長方向がレーザ光の移動方向と垂直な場合は、結晶粒界がチャネル幅方向を横切るため、キャリア移動度が低く、かつ、n型トランジスタとp型トランジスタとで│Vth(int)│が大きく異なる薄膜トランジスタが作製されてしまう。 When a thin film transistor is formed using such a crystalline thin film, when the channel length direction is parallel to the laser beam movement direction, the channel length is arranged in the direction in which the crystal grain boundary extends, so that the carrier movement is relatively A thin film transistor having a high degree of absoluteness and a threshold voltage having an absolute value (hereinafter simply referred to as | Vth (int) |) that is substantially equal between an n-type transistor and a p-type transistor can be manufactured in the absence of impurity doping. On the other hand, when the channel length direction is perpendicular to the moving direction of the laser beam, the crystal grain boundary crosses the channel width direction, so that the carrier mobility is low, and | Vth between the n-type transistor and the p-type transistor Thin film transistors with significantly different (int) | are produced.
また、結晶粒界はレーザ光の移動方向に長く伸びているが、完全にレーザ光の移動方向に平行ではなく、隣の結晶粒界と合体したり、分岐したりする部分がある。このため、チャネル長方向がレーザ光の移動方向と平行な場合でも、チャネル幅方向に横切る結晶粒界が常に0ではないので、キャリア移動度が低く、かつ、n型トランジスタとp型トランジスタとで│Vth(int)│が大きく異なる薄膜トランジスタも作製されて、特性ばらつきの原因となる。 Further, although the crystal grain boundary extends long in the moving direction of the laser beam, it is not completely parallel to the moving direction of the laser beam, and there is a portion that merges with the adjacent crystal grain boundary or branches. For this reason, even when the channel length direction is parallel to the moving direction of the laser beam, the crystal grain boundary crossing in the channel width direction is not always 0, so that the carrier mobility is low and the n-type transistor and the p-type transistor Thin film transistors with greatly different | Vth (int) | are also produced, causing variations in characteristics.
また、チャネル長方向に伸びた結晶粒界は、キャリア移動度の低下やn型トランジスタとp型トランジスタとで│Vth(int)│が大きく異なる原因にはならないが、結晶粒界に不純物の偏析などが生じるとリーク電流のパス(経路)となるため、結晶性薄膜ダイオードの接合リーク電流が大きくなったり、結晶性薄膜トランジスタのオフ時のリーク電流が大きくなったりするという悪影響をもたらす。 In addition, a crystal grain boundary extending in the channel length direction does not cause a decrease in carrier mobility or a large difference in | Vth (int) | between an n-type transistor and a p-type transistor. When this occurs, a leakage current path is formed, which has the adverse effect of increasing the junction leakage current of the crystalline thin film diode and increasing the leakage current when the crystalline thin film transistor is turned off.
次に、上記従来の非特許文献2では、非晶質シリコン膜をシェブロン形状にパターニングし、エキシマパルスレーザ光を照射することにより、シェブロン形状の中央部に単結晶領域を形成することができるが、それ以外の部分では多結晶が形成され、半導体装置を作製可能な領域が限定されてしまう。また、異なる大きさのシェブロン形状を同じエキシマパルスレーザ光照射条件により溶融させようとすると、上述したように、シェブロン形状の大きさによって大きな温度差が生じてしまい、各種大きさのシェブロン形状を全て良好な溶融状態とすることは困難である。さらに、単結晶を形成可能な間隔がシェブロン形状の間隔で規定されてしまうため、近接して単結晶領域を形成することができない。
Next, in the conventional
次に、上記従来の特許文献2では、半導体薄膜をパターニングしてサブアイランドを形成し、このサブアイランドに連続発振レーザ光を走査しながら照射することにより、サブアイランドを結晶性半導体膜とする方法では、サブアイランドの位置とレーザ光の照射位置とを高精度に合わせてレーザ光を走査する必要がある。また、幅が狭いサブアイランド部とそれにつながる幅が広い部分とでは、上述したようにレーザ光の吸収状態および放熱状態が異なるため、大きな温度差が生じてしまい、同じレーザ光照射条件によって両領域を共に良好な溶融状態にすることは困難である。さらに、連続発振レーザ光を照射するため、ガラスなどの安価な材料を基板に用いる場合には、レーザ光を高速に走査しないと、基板への熱的なダメージを生じてしまう。
Next, in the above-mentioned
したがって、特許文献2では、連続発振レーザ光を高速で、かつ、高位置精度で走査する必要があり、その制御性と安定性とを維持することが課題である。また、サブアイランドの位置に沿ってレーザ光を位置精度良く走査する必要があるため、単純な繰り返しパターンである回路を作製する場合には問題ないが、各種形状、大きさおよびチャネル長方向のTFTを備えた回路などを作製したい場合には、膨大なサブアイランドの位置情報とレーザ光の走査方向等のデータに基づいてレーザ光を走査するための複雑な制御系および走査系が必要となる。さらに、幅が狭いサブアイランド部とそれにつながる幅が広い部分とでは、同じレーザ光照射条件によって良好な溶融状態にすることが困難である。
Therefore, in
さらに、連続発振レーザでは大きな出力を得難いため、1本のレーザチューブでは大きな幅のライン状レーザビームを形成することができない。 Furthermore, since it is difficult to obtain a large output with a continuous wave laser, a single laser tube cannot form a line laser beam with a large width.
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、各種の形状や大きさのパターンの非晶質薄膜に対して、大きな出力のエネルギービームを、基板上での高精度な位置合わせを必要とせずに、単純に一方向のみにステップ送りして繰り返し照射することにより、非晶質薄膜を全て良好な溶融状態にして、所望の領域に結晶粒界がない高品質の結晶性薄膜を形成することができる結晶性薄膜形成方法、この結晶性薄膜形成方法により形成された結晶性薄膜、その結晶性薄膜を用いて優れた性能を有する結晶性薄膜ダイオードや結晶性薄膜トランジスタなどの結晶性薄膜半導体装置、およびこの結晶性薄膜半導体装置を備えたディスプレイ装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and requires high-precision alignment of an energy beam having a large output with respect to an amorphous thin film having various shapes and sizes on a substrate. Rather than simply step-feeding in one direction and irradiating repeatedly, the amorphous thin film is completely melted to form a high-quality crystalline thin film with no grain boundaries in the desired region. Crystalline thin film forming method, crystalline thin film formed by this crystalline thin film forming method, and crystalline thin film semiconductor device such as crystalline thin film diode and crystalline thin film transistor having excellent performance using the crystalline thin film And a display device including the crystalline thin film semiconductor device.
本発明の結晶性薄膜形成方法は、基板上の非晶質薄膜を結晶化させて結晶性薄膜を形成する結晶性薄膜形成方法において、一または平行な複数の細線部を有すると共に、少なくとも該細線部の周囲に、少なくとも該細線部から所定距離だけ分離した状態で、該細線部と同じ材料からなる薄膜部を有する所定形状に該非晶質薄膜をパターニングするステップと、パターニングされた非晶質薄膜にエネルギーを付与して当該非晶質薄膜を溶融させた後に結晶成長させて結晶性薄膜を形成するステップとを有しており、そのことにより上記目的が達成される。 The crystalline thin film forming method of the present invention is a crystalline thin film forming method in which an amorphous thin film on a substrate is crystallized to form a crystalline thin film. The crystalline thin film forming method includes one or a plurality of parallel thin line portions and at least the thin line. Patterning the amorphous thin film into a predetermined shape having a thin film portion made of the same material as the thin line portion, at least a predetermined distance from the thin line portion around the portion, and the patterned amorphous thin film And applying the energy to melt the amorphous thin film and then growing the crystal to form a crystalline thin film, whereby the above object is achieved.
また、好ましくは、本発明の結晶性薄膜形成方法におけるエネルギー付与は、エネルギービームの照射により行う。 Preferably, energy is applied in the crystalline thin film forming method of the present invention by irradiation with an energy beam.
さらに、好ましくは、本発明の結晶性薄膜形成方法におけるエネルギービームは、前記非晶質薄膜による吸収係数が、前記基板による吸収係数よりも大きいビームを用いる。 Further preferably, the energy beam in the crystalline thin film forming method of the present invention uses a beam having an absorption coefficient larger than that of the substrate by the amorphous thin film.
さらに、好ましくは、本発明の結晶性薄膜形成方法におけるエネルギービームはパルス状エネルギービームである。 Further preferably, the energy beam in the crystalline thin film forming method of the present invention is a pulsed energy beam.
さらに、好ましくは、本発明の結晶性薄膜形成方法におけるエネルギービームは光である。 Further preferably, the energy beam in the crystalline thin film forming method of the present invention is light.
さらに、好ましくは、本発明の結晶性薄膜形成方法における光はレーザ光である。 Further preferably, the light in the crystalline thin film forming method of the present invention is a laser beam.
さらに、好ましくは、本発明の結晶性薄膜形成方法における光はパルス光である。 Further preferably, the light in the crystalline thin film forming method of the present invention is pulsed light.
さらに、好ましくは、本発明の結晶性薄膜形成方法におけるパルス光はパルスレーザ光である。 Further preferably, the pulsed light in the crystalline thin film forming method of the present invention is pulsed laser light.
さらに、好ましくは、本発明の結晶性薄膜形成方法におけるエネルギービームの1回の照射毎の移動量が、該1回の照射により該非晶質薄膜が基板面に平行な方向に結晶成長する長さよりも短くなるように設定されている。 More preferably, the amount of movement of each irradiation of the energy beam in the crystalline thin film forming method of the present invention is such that the amorphous thin film grows in a direction parallel to the substrate surface by the single irradiation. Is also set to be shorter.
さらに、好ましくは、本発明の結晶性薄膜形成方法におけるエネルギービームを前記細線部の長手方向に平行な方向に移動させながら照射する。 Further preferably, the irradiation with the energy beam in the method for forming a crystalline thin film of the present invention is performed while moving in a direction parallel to the longitudinal direction of the thin wire portion.
さらに、好ましくは、本発明の結晶性薄膜形成方法において、前記細線部を含む非晶質薄膜と、該非晶質薄膜の周囲に形成された前記薄膜部との間隔が、100nm以上10μm以下の範囲内に設定されている。 Further preferably, in the crystalline thin film forming method of the present invention, a distance between the amorphous thin film including the thin line portion and the thin film portion formed around the amorphous thin film is in a range of 100 nm to 10 μm. Is set in.
さらに、好ましくは、本発明の結晶性薄膜形成方法における細線部の幅が10nm以上2μm以下の範囲内に設定されている。 Further preferably, the width of the thin line portion in the crystalline thin film forming method of the present invention is set within a range of 10 nm or more and 2 μm or less.
さらに、好ましくは、本発明の結晶性薄膜形成方法における細線部の幅は結晶粒界が生じない幅に設定されている。 Further, preferably, the width of the thin line portion in the crystalline thin film forming method of the present invention is set to a width at which no crystal grain boundary occurs.
さらに、好ましくは、本発明の結晶性薄膜形成方法における細線部は、前記非晶質薄膜の二つの幅広部間を該非晶質薄膜で連結するように形成されている。 Further preferably, the thin line portion in the crystalline thin film forming method of the present invention is formed so as to connect two wide portions of the amorphous thin film with the amorphous thin film.
さらに、好ましくは、本発明の結晶性薄膜形成方法における前記細線部は一方の幅広部から他方の幅広部に連なってパターンニングされ、前記薄膜部は、該細線部から所定間隔を空けて該幅広部の幅方向両端部までの各間をそれぞれ幅寸法としてそれぞれパターンニングされる。 Further preferably, in the crystalline thin film forming method of the present invention, the thin line portion is patterned from one wide portion to the other wide portion, and the thin film portion is spaced apart from the thin line portion by a predetermined distance. Each of the portions up to both ends in the width direction of the portion is patterned with a width dimension.
さらに、好ましくは、本発明の結晶性薄膜形成方法における細線部は一方の幅広部から他方の幅広部に複数本平行に連なってパターンニングされ、前記薄膜部は、該複数本の細線部のうち最も外側の両細線部から所定間隔を空けて前記幅広部の幅方向両端部までの各間をそれぞれ幅寸法としてそれぞれパターンニングされる。 Further preferably, in the method for forming a crystalline thin film of the present invention, a plurality of thin line portions are patterned in parallel from one wide portion to the other wide portion, and the thin film portion is formed of the plurality of thin line portions. Patterning is performed with the width dimension between the outermost thin line portions and the widthwise ends of the wide portion at a predetermined interval.
さらに、好ましくは、本発明の結晶性薄膜形成方法における細線部は一方の幅広部から他方の幅広部に連なってパターンニングされ、前記薄膜部は、外周一辺が前記幅広部の幅よりも広い幅で、外周他辺が両幅広部間の長さよりも長い平面視矩形状にパターンニングされ、内周部が該細線部および両幅広部の外周部と所定間隔を空けてパターンニングされる。 Further preferably, in the method for forming a crystalline thin film according to the present invention, the thin line portion is patterned from one wide portion to the other wide portion, and the thin film portion has a width that is wider on the outer peripheral side than the wide portion. Thus, the outer peripheral other side is patterned in a rectangular shape in plan view longer than the length between both wide portions, and the inner peripheral portion is patterned with a predetermined interval from the outer peripheral portions of the thin line portion and both wide portions.
さらに、好ましくは、本発明の結晶性薄膜形成方法における細線部は一方の幅広部から他方の幅広部に複数本平行に連なってパターンニングされ、前記薄膜部は、外周一辺が前記幅広部の幅よりも広い幅で、外周他辺が両幅広部間の長さよりも長い平面視矩形状にパターンニングされ、内周部が最も外側の両細線部および両幅広部の外周部と所定間隔を空けてパターンニングされる。 Further preferably, in the method for forming a crystalline thin film of the present invention, a plurality of thin line portions are patterned in parallel from one wide portion to the other wide portion, and the thin film portion has an outer peripheral side that is the width of the wide portion. The outer periphery is patterned in a rectangular shape in plan view with the outer periphery on the other side longer than the length between the two wide portions, and the inner peripheral portion is spaced apart from the outermost thin wire portions and the outer peripheral portions of both wide portions. Patterning.
さらに、好ましくは、本発明の結晶性薄膜形成方法における細線部間の間隔が10μmを超える場合にのみ、該細線部の間にも前記薄膜部がパターンニングされる。 Further, preferably, the thin film portions are patterned between the thin wire portions only when the distance between the thin wire portions exceeds 10 μm in the crystalline thin film forming method of the present invention.
さらに、好ましくは、本発明の結晶性薄膜形成方法における非晶質薄膜は非晶質半導体薄膜である。 Further preferably, the amorphous thin film in the crystalline thin film forming method of the present invention is an amorphous semiconductor thin film.
さらに、好ましくは、本発明の結晶性薄膜形成方法における非晶質半導体薄膜はシリコン材料からなる。 Further preferably, the amorphous semiconductor thin film in the crystalline thin film forming method of the present invention is made of a silicon material.
本発明の結晶性薄膜は、請求項1〜21のいずれかに記載の結晶性薄膜形成方法により作製されたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
また、好ましくは、本発明の結晶性薄膜半導体装置において、請求項20または21に記載の結晶性薄膜形成方法により作製された結晶性薄膜を用いている。
The crystalline thin film of the present invention is produced by the crystalline thin film forming method according to any one of
Preferably, in the crystalline thin film semiconductor device of the present invention, a crystalline thin film produced by the crystalline thin film forming method according to claim 20 or 21 is used.
さらに、好ましくは、本発明の結晶性薄膜半導体装置において、前記細線部の結晶性薄膜内にp−n接合またはp−i−n接合を有する結晶性薄膜ダイオードを備える。 Further preferably, in the crystalline thin film semiconductor device of the present invention, a crystalline thin film diode having a pn junction or a pin junction is provided in the crystalline thin film of the thin line portion.
また、好ましくは、本発明の結晶性薄膜半導体装置において、前記細線部の結晶性薄膜にチャネル領域を有する結晶性薄膜トランジスタを備える。 Preferably, the crystalline thin film semiconductor device of the present invention further comprises a crystalline thin film transistor having a channel region in the crystalline thin film in the thin line portion.
さらに、好ましくは、本発明の結晶性薄膜半導体装置において、一方の前記細線部の結晶性薄膜内に、p−n接合またはp−i−n接合を有する結晶性薄膜ダイオードを備え、他方の前記細線部の結晶性薄膜内に、チャネル領域を有する結晶性薄膜トランジスタを備える。 Further preferably, in the crystalline thin film semiconductor device of the present invention, a crystalline thin film diode having a pn junction or a pin junction is provided in the crystalline thin film of one of the thin wire portions, and the other of the above A crystalline thin film transistor having a channel region is provided in the crystalline thin film in the thin line portion.
本発明のディスプレイ装置は、請求項20または21に記載の結晶性薄膜形成方法により作製された結晶性半導体薄膜を用いた結晶性薄膜半導体装置が設けられており、そのことにより上記目的が達成される。 The display device of the present invention is provided with a crystalline thin film semiconductor device using a crystalline semiconductor thin film produced by the crystalline thin film forming method according to claim 20 or 21, whereby the above object is achieved. The
上記構成により、以下、本発明の作用について説明する。 With the above configuration, the operation of the present invention will be described below.
本発明にあっては、パターニングされた細線部を含む非晶質薄膜の周囲に、その非晶質薄膜から分離して、非晶質薄膜と同じ材料からなる薄膜部を形成する。非晶質薄膜の形状や大きさなどによってエネルギーの吸収状態や放熱状態が異なり、パターン形状によっては非晶質薄膜内に大きな温度差が生じるが、その周囲の薄膜部でもエネルギーが吸収されるため、周囲に熱が逃げるのを防いで非晶質薄膜を良好な溶融状態にできて、結晶粒界がない高品質の結晶性薄膜を得ることが可能となる。 In the present invention, a thin film portion made of the same material as that of the amorphous thin film is formed around the amorphous thin film including the patterned thin line portion and separated from the amorphous thin film. Depending on the shape and size of the amorphous thin film, the energy absorption state and heat dissipation state differ. Depending on the pattern shape, a large temperature difference occurs in the amorphous thin film, but the energy is also absorbed by the surrounding thin film part. Thus, it is possible to prevent the heat from escaping to the surroundings, to make the amorphous thin film into a good molten state, and to obtain a high-quality crystalline thin film free from crystal grain boundaries.
更に説明すると、基板上に所定形状にパターニングされた非晶質薄膜に、エネルギーを付与して溶融させた後に結晶化させる際に、非晶質薄膜の少なくとも細線部の周囲に、その非晶質薄膜から例えば100nm以上10μm以下の間隔で分離した島状態で、その非晶質薄膜と同じ材料からなる薄膜部を形成し、この薄膜部および非晶質薄膜にエネルギーを付与して結晶化させる。これにより、各種形状および大きさの非晶質薄膜のパターンおよび、非晶質薄膜の周囲の薄膜部にもエネルギーが吸収されるため、いずれも良好な溶融状態が得られ、その結果、パターンの形状および大きさによらずに高品質の結晶性薄膜を形成することが可能となる。 More specifically, when the amorphous thin film patterned in a predetermined shape on the substrate is crystallized after being melted by applying energy, the amorphous thin film is formed around at least the thin line portion of the amorphous thin film. A thin film portion made of the same material as the amorphous thin film is formed in an island state separated from the thin film at an interval of, for example, 100 nm or more and 10 μm or less, and the thin film portion and the amorphous thin film are crystallized by applying energy. As a result, energy is absorbed in the pattern of the amorphous thin film of various shapes and sizes and the thin film portion around the amorphous thin film, so that a good molten state is obtained. A high-quality crystalline thin film can be formed regardless of the shape and size.
また、エネルギービームとして例えばパルス状エネルギービームまたはパルスレーザ光を繰り返して照射する際に、1回の照射毎の移動量を、1回の照射により非晶質薄膜が横方向に結晶成長する長さよりも短くなるように設定すると、特許文献1および非特許文献1に示されているように、パルス状エネルギービームまたはパルスレーザ光の移動方向に細長く成長した結晶粒からなる結晶性薄膜が得られる。
In addition, when an energy beam, for example, a pulsed energy beam or a pulsed laser beam is repeatedly irradiated, the amount of movement for each irradiation is determined by the length of crystal growth of the amorphous thin film in the lateral direction by one irradiation. If it is set to be shorter, as shown in
さらに、この非晶質薄膜を10nm以上2μm以下の幅の細線部を有する形状にパターニングして、エネルギービームとして例えばパルス状エネルギービームまたはパルスレーザ光の1回の照射毎の移動量を、1回の照射により非晶質薄膜が横方向に結晶成長する長さよりも短くなるように設定して細線部の長手方向に略平行な方向に移動させながら繰り返して照射すると、この細線部内に結晶粒界がない高品質の結晶性薄膜を形成することが可能となる。この細線部は、細線部が平行に密に並んだ複数の状態とすることが可能である。 Further, this amorphous thin film is patterned into a shape having a thin line portion with a width of 10 nm or more and 2 μm or less, and the amount of movement for each irradiation of, for example, a pulsed energy beam or a pulsed laser beam as an energy beam is set once. When the irradiation is repeated while moving in a direction substantially parallel to the longitudinal direction of the fine line portion, the length of the amorphous thin film is set to be shorter than the length in which the amorphous thin film grows laterally by irradiation of It is possible to form a high-quality crystalline thin film without any defects. The thin line portion can be in a plurality of states in which the thin line portions are closely arranged in parallel.
なお、細線部の幅とは、図7(a)および図7(b)に矢印Wで示す幅である。また、細線部の長手方向とは、図7(a)および図7(b)に矢印30で示す方向である。この図7(a)では、基板上にに形成された二酸化シリコン膜3上に細線部5を有する非晶質薄膜4が設けられ、その周囲に非晶質薄膜4と分離して非晶質薄膜4と同じ材料からなる薄膜部6が形成されている。また、図7(b)では、基板上に形成された二酸化シリコン膜3上に複数の細線部5が平行な方向に並んで設けられている。
In addition, the width | variety of a thin wire | line part is a width | variety shown by the arrow W in Fig.7 (a) and FIG.7 (b). Further, the longitudinal direction of the thin line portion is a direction indicated by an
この非晶質半導体薄膜を結晶性半導体薄膜とした、結晶粒界がない高品質の細線部に、結晶性薄膜ダイオードのp−n接合やp−i−n接合、または結晶性薄膜トランジスタのチャネル領域を形成することにより、単結晶を用いたものに特性が近く、かつ、特性が揃った結晶性薄膜ダイオードや結晶性薄膜トランジスタを作製することが可能となる。 The amorphous semiconductor thin film is a crystalline semiconductor thin film, and a high-quality thin line portion having no grain boundary is formed on a pn junction or a pin junction of a crystalline thin film diode, or a channel region of a crystalline thin film transistor. Thus, it is possible to manufacture a crystalline thin film diode or a crystalline thin film transistor having characteristics close to those using a single crystal and uniform characteristics.
また、この細線部は、結晶性薄膜ダイオードや結晶性薄膜トランジスタなどの半導体装置を形成したい任意の場所にパターン形成することが可能となる。また、細線部の本数や細線部間の間隔についても任意に設定することが可能である。 In addition, the thin line portion can be formed in a pattern at an arbitrary place where a semiconductor device such as a crystalline thin film diode or a crystalline thin film transistor is to be formed. Moreover, it is possible to arbitrarily set the number of fine line portions and the interval between the fine line portions.
パルス状エネルギービームまたはパルスレーザ光は、細線部の位置とは無関係に、細線部の長手方向に走査しながら照射すればよいため、従来のような高精度な位置合わせは不要である。 Since the pulsed energy beam or the pulsed laser beam may be irradiated while scanning in the longitudinal direction of the fine line portion regardless of the position of the fine line portion, conventional high-precision alignment is unnecessary.
また、細線部において、並列に接続される細線部の本数は、結晶性薄膜ダイオードや結晶性薄膜トランジスタなどに流したい電流量によって適宜決定することが可能である。 In addition, the number of thin wire portions connected in parallel in the thin wire portion can be determined as appropriate depending on the amount of current desired to flow through the crystalline thin film diode, the crystalline thin film transistor, or the like.
以上説明したように、本発明によれば、大きな出力のパルスレーザ光などのエネルギーを、基板上での高精度な位置合わせを必要とせずに、単純にステップ送りして繰り返し照射することにより、各種の形状や大きさのパターン全領域を全て良好な溶融状態にして、細線部に結晶粒界がない良好な結晶状態の結晶性薄膜を得ることができる。 As described above, according to the present invention, energy such as a pulsed laser beam having a large output is simply stepped and repeatedly irradiated without requiring high-precision alignment on the substrate. It is possible to obtain a crystalline thin film having a good crystalline state in which the entire region of the pattern having various shapes and sizes is in a good molten state and there is no crystal grain boundary in the thin line portion.
この細線部に結晶性薄膜ダイオードのp−n接合やp−i−n接合、または結晶性薄膜トランジスタのチャネル領域を形成すれば、単結晶を用いた場合に近い特性で、かつ、特性が揃った結晶性薄膜ダイオードや結晶性薄膜トランジスタなどの高性能な結晶性薄膜半導体装置を作製することができる。 If a pn junction or a pin junction of a crystalline thin film diode or a channel region of a crystalline thin film transistor is formed in this thin line portion, the characteristics are similar to those when a single crystal is used and the characteristics are uniform. A high-performance crystalline thin film semiconductor device such as a crystalline thin film diode or a crystalline thin film transistor can be manufactured.
以下に、本発明の結晶性薄膜形成方法およびこれにより製造された結晶性薄膜の実施形態1〜3、これを用いた本発明の結晶性薄膜半導体装置の実施形態4,5および、これを用いた本発明のディスプレイ装置の実施形態6について、図面を参照しながら説明する。
(実施形態1)
本実施形態1では、ガラス基板上に形成された薄膜として非晶質シリコン膜を、非晶質薄膜の細線部と、この細線部から分離した状態で細線部の周囲に設けられた非晶質薄膜と同じ材料の薄膜部とを有する形状にパターニングして、これにエネルギーを付与することにより、細線部を含む非晶質シリコン膜を結晶化させる結晶性薄膜形成方法について説明する。
(Embodiment 1)
In the first embodiment, an amorphous silicon film as a thin film formed on a glass substrate is separated from the thin wire portion of the amorphous thin film and the amorphous portion provided around the thin wire portion in a state separated from the thin wire portion. A method for forming a crystalline thin film in which an amorphous silicon film including a thin line portion is crystallized by patterning into a shape having a thin film portion of the same material as the thin film and applying energy thereto will be described.
図1(a)および図1(b)は、本発明の実施形態1の結晶性薄膜形成方法について説明するための要部断面図およびその平面図である。
FIG. 1A and FIG. 1B are a cross-sectional view and a plan view of a main part for explaining the crystalline thin film forming method according to
図1(a)に示すように、まず、例えばSiH4ガス、NH3ガスおよびN2ガスを用いたプラズマCVD(化学気相成長)法によって、ガラス基板1上の全面にわたって窒化シリコン膜2を200nmの膜厚に均一に形成する。
As shown in FIG. 1A, first, the
次に、TEOS(テトラエトキシシラン)ガスおよびO3ガスを用いたプラズマCVD法によって、二酸化シリコン膜3を窒化シリコン膜2上の全面にわたって100nmの膜厚に形成する。
Next, the
続いて、Si2H6ガスおよびH2ガスを用いたプラズマCVD法によって、二酸化シリコン膜3上の全面にわたって非晶質シリコン膜4を50nmの膜厚に形成する。
Subsequently, an
さらに、フォトリソグラフィー工程と、CF4ガス及びO2ガスを用いたRIE(反応性イオンエッチング)法によって、図1(b)に示すように、両幅広部と、一方の幅広部から他方の幅広部に設けられた幅10nm以上2μm以下の範囲内、結晶粒界が生じない例えば幅500nmの細線部5と、細線部5および両幅広部に囲まれた範囲であって細線部5の両側に、100nm以上10μm以下の範囲内、例えば2μmの間隔で細線部5から分離した状態で、両幅広部の幅に、非晶質薄膜部として非晶質シリコン膜部6とを有する形状に、非晶質シリコン膜4をパターニングする。
Further, by the photolithography process and the RIE (reactive ion etching) method using CF 4 gas and O 2 gas, as shown in FIG. 1B, both wide portions and one wide portion to the other wide portion. In a range of 10 nm to 2 μm in width provided in the part, no crystal grain boundary is generated, for example, a range surrounded by the
その後、走査方向の長さが5μmで、それと垂直な方向の長さが30cmのライン状エキシマパルスレーザ光7を、細線部5の長手方向に略平行な走査方向8に移動させながら照射して非晶質シリコン膜4を溶融再結晶化させて、結晶性シリコン膜を形成する。
Thereafter, a line-shaped excimer
このときのレーザ光7は、非晶質シリコン膜4による吸収係数がガラス基板1による吸収係数よりも大きいものが用いられ、また、1回の照射毎の移動量は、1回のパルスレーザ光7の照射により非晶質シリコン膜4が基板面に平行な方向に結晶成長する長さよりも短くなるように設定され、例えば0.5μmピッチで繰り返しレーザ光照射される。
At this time, the
本実施形態1のように、両幅広部間に細線部5を有する形状にパターニングした非晶質シリコン膜4に、非晶質シリコン膜4を溶融するエネルギーを付与して結晶化させる際に、細線部5の周囲に、細線部5から分離した島状態で、非晶質シリコン膜4と同じ材料からなる非晶質シリコン膜部6を形成し、これらにライン状エキシマパルスレーザ光7を照射する。これにより、細線部5の周囲に設けられた非晶質シリコン膜部6にもエネルギーが吸収されるため、両幅広部と同様に、細線部5においても良好な溶融状態が得られて、高品質の結晶性シリコン膜を形成することができる。
As in the first embodiment, when the
また、パルス状エキシマパルスレーザ光7を繰り返して照射する際に、1回のレーザ光照射毎の移動量を、1回のパルスレーザ光7の照射により非晶質シリコン膜4が横方向に結晶成長する長さよりも短くなるように設定することにより、パルスレーザ光7の移動方向8に細長く成長した結晶粒からなる結晶性シリコン膜が得られる。
Further, when the pulsed excimer
さらに、細線部5の幅を10nm以上2μm以下に設定して、ライン状エキシマパルスレーザ光7の1回の照射毎の移動量を、1回のパルスレーザ光7の照射により非晶質シリコン膜4が横方向に結晶成長する長さよりも短くなるように設定して細線部5の長手方向に略平行な方向に移動させながら繰り返して照射すると、細線部5内に結晶粒界がない高品質の結晶性シリコン膜を形成することができる。
Further, the width of the
さらに、ライン状エキシマパルスレーザ光6は、細線部5の位置とは無関係に、細線部5の長手方向に走査しながら照射すればよいため、高精度な位置合わせは不要である。
(実施形態2)
本実施形態2では、互いに平行に並んだ複数の細線部を二つの幅広部間に接続すると共に、幅広部の幅で、細線部の周囲にも非晶質薄膜部を島状に形成した形状にパターニングし、これにエネルギーを付与することにより、細線部を含む非晶質シリコン膜を結晶化させる結晶性薄膜形成方法について説明する。
Furthermore, since the line-shaped excimer
(Embodiment 2)
In
図2(a)および図2(b)は、本発明の結晶性薄膜形成方法の実施形態2における二つの事例について説明するための平面図である。 2 (a) and 2 (b) are plan views for explaining two examples in the second embodiment of the crystalline thin film forming method of the present invention.
上記実施形態1の場合と同様に、例えば、ガラス基板1上に窒化シリコン膜2と二酸化シリコン膜3とをこの順に形成し、図2(a)および図2(b)に示すように、二酸化シリコン膜3上に非晶質シリコン膜4を成膜し、両幅広部と、一方の幅広部から他方の幅広部に連なって設けられ、互いに平行に並んだ複数の幅500nmの細線部5と、複数の細線部5の周囲に、細線部5から2μmの間隔で分離した島状態の非晶質シリコン膜部6Aまたは6Bとを有する形状に非晶質シリコン膜4をパターニングする。即ち、非晶質シリコン膜4をパターニングして、二つの幅広部と、これらの間の複数の細線部5と、細線部5の周囲の島状態の非晶質シリコン膜部6Aまたは6Bとを形成する。この非晶質シリコン膜部6Aまたは6Bは非晶質シリコン膜4と同じ材料である。
As in the case of the first embodiment, for example, a
例えば、隣接する細線部5の間隔が10μm以下の場合には、図2(a)に示すように、最も外側の両細線部5の両外側にそれぞれ、その細線部5から2μmの間隔で分離した島状態の非晶質シリコン膜部6Aをそれぞれ有する形状に非晶質シリコン膜4をパターニングする。
For example, when the interval between adjacent
また、隣接する細線部5の間隔が10μmを超える場合は、図2(b)に示すように、隣接する細線部5間にも、その細線部5から100nm以上10μm以下の範囲内、例えば2μmの間隔で分離した島状態の非晶質シリコン膜部6Bを有する形状に非晶質シリコン膜4をパターニングする。
When the interval between adjacent
その後、上記実施形態1の場合と同様にして、ライン状エキシマパルスレーザ光7を、細線部5の長手方向8に、1回のレーザ光照射毎の移動量が1回のパルスレーザ光7の照射により非晶質シリコン膜4が基板面に平行な方向に結晶成長する長さよりも短くなるように移動させながら、例えば0.5μmピッチで繰り返しレーザ光照射して非晶質シリコン膜4を溶融結晶化させて結晶性シリコン膜を形成する。
Thereafter, in the same manner as in the first embodiment, the line-shaped excimer pulsed
本実施形態2のように、互いに略平行に並んだ複数の細線部5を形成した場合でも、細線部5の周囲に、細線部5から分離した島状態で、非晶質シリコン膜4と同じ材料からなる非晶質シリコン膜部6Aまたは6Bを形成して、ライン状エキシマパルスレーザ光7を照射することにより、細線部5の周囲および細線部5間の非晶質シリコン膜部6Aまたは6Bにもエネルギーが吸収されるため、細線部5においても幅広部と同様に良好な溶融状態が得られ、複数の細線部5内に結晶粒界がない高品質の結晶性シリコン膜を形成することができる。
(実施形態3)
本実施形態3では、上記実施形態1,2のように細線部の周囲のみではなく、細線部以外の領域を含む非晶質シリコン膜の周囲全体に、この非晶質シリコン膜から分離した状態で、非晶質薄膜部を形成した形状にパターニングし、これにエネルギーを付与することにより、細線部を含む非晶質シリコン膜を結晶化させる結晶性薄膜形成方法について説明する。
Even when a plurality of
(Embodiment 3)
In the third embodiment, not only the periphery of the thin line portion as in the first and second embodiments, but also the entire periphery of the amorphous silicon film including the region other than the thin line portion is separated from the amorphous silicon film. A method for forming a crystalline thin film, in which an amorphous silicon film including a thin line portion is crystallized by patterning the amorphous thin film portion into a shape and applying energy thereto, will be described.
図3(a)〜図3(c)は、本発明の結晶性薄膜形成方法の実施形態3における三つの事例について説明するための平面図である。
FIG. 3A to FIG. 3C are plan views for explaining three examples in
上記実施形態1,2の場合と同様に、例えば、ガラス基板1上に窒化シリコン膜2と二酸化シリコン膜3をこの順に形成し、図3(a)に示すように、二酸化シリコン膜3上に非晶質シリコン膜4を成膜する。次に、両幅広部と、一方の幅広部から他方の幅広部に連結して設けられた1本の幅500nmの細線部5と、この細線部5および両幅広部の周囲全体に、細線部5および両幅広部から2μmの間隔で分離した島状態の非晶質シリコン膜部6Cの形状に非晶質シリコン膜4をパターニングする。このとき、細線部5の周囲だけでなく、細線部5以外のパターニングされた非晶質シリコン膜4の周囲(両幅広部の周囲)にも、2μmの間隔で分離した状態で非晶質シリコン膜部6Cを形成する。
As in the first and second embodiments, for example, a
また、互いに平行に並んだ複数の細線部5の間隔が10μm以下である場合には、図3(b)に示すように、隣接する細線部5の間には島状の非晶質シリコン膜部6は形成しない。この場合、図3(a)の場合と同様に、最も外側の両細線部5の外側だけでなく、細線部5以外のパターニングされた非晶質シリコン膜4の周囲(両幅広部の周囲)にも、2μmの間隔で分離した状態で非晶質シリコン膜部6Dを形成する。
When the interval between the plurality of
さらに、互いに平行に並んだ複数の細線部5の間隔が10μmを超える場合には、図3(c)に示すように、隣接する細線部5の間にも細線部5から2μmの間隔で分離した島状態で非晶質シリコン膜6Bを形成する。また、図3(a)および図3(b)の場合と同様に、最も外側の両細線部5の外側だけでなく、細線部5以外のパターニングされた非晶質シリコン膜4の周囲(両幅広部の周囲)にも、2μmの間隔で分離した状態で非晶質シリコン膜部6Eを形成する。なお、これらの非晶質シリコン膜部6C〜6Eの外周形状は矩形状である。
Further, when the interval between the plurality of
その後、実施形態1,2と同様にして、ライン状エキシマパルスレーザ光7を、細線部5の長手方向8に、1回の照射毎の移動量が1回のパルスレーザ光7の照射により非晶質シリコン膜4が基板面に平行な方向に結晶成長される長さよりも短くなるように移動させながら、例えば0.5μmピッチで繰り返し照射して非晶質シリコン膜4を溶融結晶化させて結晶性シリコン膜を形成する。
Thereafter, in the same manner as in the first and second embodiments, the line-shaped excimer pulsed
本実施形態3のように、細線部5および細線部5以外の領域を含む非晶質シリコン膜4の周囲全体に、非晶質シリコン膜4と同じ材質の非晶質シリコン膜部6を形成することによって、これらにライン状エキシマパルスレーザ光7が照射されて吸収される領域の加熱状態を揃えることができるため、多様な形状および大きさのパターンに対しても、同じライン状エキシマパルスレーザ光7の照射条件によって、良好な状態で非晶質シリコン膜4を溶融結晶化させることができて、細線部5内に結晶粒界がない高品質の結晶性シリコン膜を形成することができる。
(実施形態4)
本実施形態4では、本発明の結晶性薄膜形成方法により作製された結晶性半導体薄膜において、細線部5内にp−n接合またはp−i−n接合が形成される結晶性薄膜ダイオードおよびその製造方法について説明する。
As in the third embodiment, an amorphous
(Embodiment 4)
In the fourth embodiment, in a crystalline semiconductor thin film manufactured by the crystalline thin film forming method of the present invention, a crystalline thin film diode in which a pn junction or a pin junction is formed in the
図4A(a)〜図4A(c)はそれぞれ、本発明の実施形態4の結晶性薄膜半導体装置として結晶性薄膜ダイオードを作製する方法について説明するための各工程(その1)の平面図であり、図4B(d)および図4B(e)はそれぞれ、本発明の実施形態4の結晶性薄膜半導体装置として結晶性薄膜ダイオードを作製する方法について説明するための各工程(その2)の平面図である。
4A (a) to 4A (c) are plan views of respective steps (No. 1) for explaining a method of manufacturing a crystalline thin film diode as the crystalline thin film semiconductor device of
まず、上記実施形態1の場合と同様にして、ガラス基板1上に窒化シリコン膜2および二酸化シリコン膜3をこの順に形成し、この二酸化シリコン膜3上に、両幅広部と、一方の幅広部から他方の幅広部に連結された細線部5と、幅広部の幅でこの細線部の周囲に島状の非晶質シリコン膜部6とを有する非晶質シリコン膜4を形成した後、これらにライン状エキシマパルスレーザ光7を照射して、図4A(a)に示すような結晶性シリコン膜9を形成する。なお、図4A(a)では、上記実施形態1の場合と同様に、細線部5の周囲に非晶質シリコン膜部6を設けた構成を例として示しているが、ライン状エキシマパルスレーザ光7の照射により、細線部5を含む非晶質シリコン膜4が溶融結晶化して結晶性シリコン膜9を形成すると共に、非晶質シリコン膜部6も溶融結晶化して結晶性シリコン膜9を形成する。
First, in the same manner as in the first embodiment, a
次に、全面にリン(P)を結晶性シリコン膜9の膜厚方向の平均濃度が1×1017個/cm3になるようにイオンドーピング法によって注入する。
Next, phosphorus (P) is implanted into the entire surface by ion doping so that the average concentration of the
さらに、図4A(b)に示すように、TEOSガスおよびO3ガスを用いたプラズマCVD法によって、全面に200nmの膜厚に二酸化シリコン膜10を形成する。次に、その上にレジスト11を成膜し、フォトリソグラフィー工程によってレジスト11をパターニングして、細線部5の一部(図4A(b)中の左側半分)を含むように細線部5の片側上の二酸化シリコン膜10を露出させる。このレジスト11をマスクとして、二酸化シリコン膜10を通して結晶性シリコン膜9にボロン(B)を膜厚方向の平均濃度が1×1020個/cm3になるようにイオンドーピング法によって注入し、レジスト11を除去する。
Further, as shown in FIG. 4A (b), a
その後、二酸化シリコン膜10上にレジスト12を成膜し、再度、フォトリソグラフィー工程によってレジスト12を所定形状にパターニングして、図4A(c)に示すように、細線部5の一方側に配置された幅が広い結晶性シリコン膜の領域(幅広部)上に所定サイズの開口部13を形成し、この開口部13の領域にリン(P)を結晶性シリコン膜9の膜厚方向の平均濃度が1×1020個/cm3になるようにイオンドーピング法によって注入する。レジスト12を除去した後、炉で550℃および1時間の加熱処理を行って、注入された不純物を活性化させる。
After that, a resist 12 is formed on the
さらに、フォトリソグラフィー工程と、CF4ガスおよびCHF3ガスを用いたRIE法によって、二酸化シリコン膜10の一部をエッチングして、図4B(d)に示すように、コンタクトホール14を両幅広部の領域にそれぞれ形成する。
Further, a part of the
さらに、図4B(e)に示すように、スパッタリング法によって、Al(アルミニュウム)材料を600nmの膜厚に全面に形成し、フォトリソグラフィー工程と、BCl3ガスおよびCl2ガスを用いたRIE法によって所定形状にパターニングして、両幅広部の各結晶性シリコン膜9上にコンタクトホール14を介して電極15をそれぞれ形成して、結晶性薄膜ダイオードを作製する。その後は、必要に応じて、多層配線を形成したり、保護膜を形成して、結晶性薄膜半導体装置を作製する。
Further, as shown in FIG. 4B (e), an Al (aluminum) material is formed on the entire surface to a thickness of 600 nm by a sputtering method, and a photolithography process and an RIE method using BCl 3 gas and Cl 2 gas. By patterning into a predetermined shape, electrodes 15 are formed on the
本実施形態4のように、本発明の結晶性薄膜形成方法により作製された結晶性シリコン膜9を用いて、細線部5の結晶性シリコン膜9にp−n接合やp−i−n接合を形成することによって、単結晶を用いた場合に特性が近く、かつ、特性が揃った高品質の結晶性薄膜ダイオードを作製することができる。
Using the
なお、本実施形態4では、上記実施形態1の細線部5の結晶性シリコン膜9にp−n接合またはp−i−n接合を形成することによって、高品質の結晶性薄膜ダイオードを作製したが、これに限らず、上記実施形態2,3の複数の細線部5の結晶性シリコン膜9にp−n接合またはp−i−n接合をそれぞれ形成することによって、高電流容量で高品質の結晶性薄膜ダイオードを作製してもよい。この場合には各細線部5の結晶性薄膜ダイオードに流す電流量を低減することができる。
In the fourth embodiment, a high-quality crystalline thin-film diode is manufactured by forming a pn junction or a pin junction in the
(実施形態5)
本実施形態5では、本発明の結晶性薄膜形成方法により作製された結晶性半導体薄膜において、細線部5内にチャネル領域が形成されている結晶性薄膜トランジスタおよびその製造方法について説明する。
(Embodiment 5)
In the fifth embodiment, a crystalline thin film transistor in which a channel region is formed in a
図5(a)〜図5(d)はそれぞれ、本発明の実施形態5の結晶性薄膜半導体装置として結晶性薄膜トランジスタを作製する方法について説明するための各工程の平面図である。 FIG. 5A to FIG. 5D are plan views of respective steps for explaining a method of manufacturing a crystalline thin film transistor as the crystalline thin film semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention.
まず、実施形態1の場合と同様にして、ガラス基板1上に窒化シリコン膜2および二酸化シリコン膜3をこの順に形成し、この二酸化シリコン膜3上に、両幅広部と、一方の幅広部から他方の幅広部に連結された細線部5と、幅広部の幅でこの細線部の周囲に島状の非晶質シリコン膜部6とを有する非晶質シリコン膜4を形成した後、これらにライン状エキシマパルスレーザ光7を照射して、図5(a)に示すような結晶性シリコン膜9を形成する。なお、図5(a)では、上記実施形態1の場合と同様に、細線部5の周囲に非晶質シリコン膜部6を設けた構成を例として示しているが、ライン状エキシマパルスレーザ光7の照射により、細線部5を含む非晶質シリコン膜4が溶融結晶化して結晶性シリコン膜9を形成すると共に、非晶質シリコン膜部6も溶融結晶化して結晶性シリコン膜9を形成する。
First, in the same manner as in the first embodiment, a
次に、図5(b)に示すように、TEOSガスおよびO3ガスを用いたプラズマCVD法によって全面に70nmの膜厚に二酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜16を形成し、その上にスパッタリング法によって膜厚100nmの多結晶シリコン膜と膜厚400nmのWSi2膜との積層膜を形成する。この積層膜を、フォトリソグラフィー工程と、CF4ガスおよびO2ガスを用いたRIE法によってエッチングして、細線部5上を直角に交差するゲート電極17を形成する。このゲート電極17をマスクとして、イオンドーピング法によりリンP(n型トランジスタの場合)、またはボロンB(p型トランジスタの場合)を結晶性シリコン膜9の膜厚方向の平均濃度が1×1020個/cm3になるようにイオン注入を行う。
Next, as shown in FIG. 5B, a gate insulating film 16 made of a silicon dioxide film is formed on the entire surface by a plasma CVD method using TEOS gas and O 3 gas, and sputtering is performed thereon. A laminated film of a polycrystalline silicon film having a thickness of 100 nm and a WSi 2 film having a thickness of 400 nm is formed by the method. This laminated film is etched by a photolithography process and an RIE method using CF 4 gas and O 2 gas, thereby forming a
さらに、図5(c)に示すように、TEOSガスおよびO3ガスを用いたプラズマCVD法によって二酸化シリコン膜18(図5(c)では図示していないが、図6(a)にて図示)を100nmの膜厚に形成し、この二酸化シリコン膜18上に、SiH4ガス、NH3ガスおよびN2ガスを用いたプラズマCVD法によって窒化シリコン膜19を500nmの膜厚に形成する。炉内で550℃および1時間の加熱処理を行って、注入された不純物の活性化を行う。
Further, as shown in FIG. 5C, the silicon dioxide film 18 (not shown in FIG. 5C but shown in FIG. 6A) is formed by plasma CVD using TEOS gas and O 3 gas. ) Is formed to a thickness of 100 nm, and a
その後、フォトリソグラフィー工程と、CF4ガスおよびCHF3ガスを用いたRIE法によって、窒化シリコン膜19、二酸化シリコン膜18およびゲート絶縁膜16の一部領域をエッチングして、細線部5の両側に配置された幅が広い結晶性シリコン膜9の領域(両幅広部)上に各コンタクトホール20をそれぞれ形成する。
Thereafter, partial regions of the
さらに、図5(d)に示すように、スパッタリング法によって配線用金属材料のアルミニュウムAlを600nmの膜厚に全面に形成し、フォトリソグラフィー工程と、BCl3ガスおよびCl2ガスを用いたRIE法によって所定形状にパターニングしてソース電極21およびドレイン電極22を形成して、結晶性薄膜トランジスタを作製する。その後は、必要に応じて、多層配線を形成したり、これらの上に保護膜を形成して結晶性薄膜半導体装置を作製する。
Further, as shown in FIG. 5 (d), a wiring metal material aluminum Al is formed on the entire surface to a thickness of 600 nm by sputtering, and a photolithography process and RIE using BCl 3 gas and Cl 2 gas. To form a
本実施形態5のように、本発明の結晶性薄膜形成方法により作製された結晶性シリコン膜9を用いて、細線部5の結晶性シリコン膜9にチャネル領域を形成することによって、単結晶を用いた場合に特性が近く、かつ、特性が揃った高品質の結晶性薄膜トランジスタを作製することができる。
As in the fifth embodiment, by using the
なお、本実施形態5では、上記実施形態1の1本の細線部5の結晶性シリコン膜9にチャネル領域を形成することによって、高品質の結晶性薄膜トランジスタを作製したが、これに限らず、上記実施形態2,3の複数本の細線部5の結晶性シリコン膜9に各チャネル領域をそれぞれ形成することによって、高電流容量で高品質な結晶性薄膜トランジスタをそれぞれ作製してもよい。
(実施形態6)
本実施形態6では、上記実施形態4または5で作製された本発明の結晶性薄膜半導体装置を用いた液晶ディスプレイ装置およびその製造方法について説明する。
In the fifth embodiment, a high-quality crystalline thin film transistor is manufactured by forming a channel region in the
(Embodiment 6)
In the sixth embodiment, a liquid crystal display device using the crystalline thin film semiconductor device of the present invention manufactured in the fourth or fifth embodiment and a manufacturing method thereof will be described.
図6は、本発明の実施形態6のディスプレイ装置として液晶ディスプレイ装置を作製する方法について説明するための図であって、(a)および(b)は、液晶層を挟んで対向配置される一対の基板部(素子側基板と対向基板)を示す要部断面図である。
FIGS. 6A and 6B are diagrams for explaining a method of manufacturing a liquid crystal display device as a display device according to
図6(a)に示すように、一方の基板部(素子側基板)は、ガラス基板1上に窒化シリコン膜2および二酸化シリコン膜3がこの順に設けられ、その上に、結晶性シリコン膜9をチャネル領域とする結晶性薄膜トランジスタが作製されている。
As shown in FIG. 6A, in one substrate portion (element-side substrate), a
この結晶性薄膜トランジスタは、結晶性シリコン膜9上にゲート絶縁膜16を介してゲート電極17が設けられ、その上を覆うように二酸化シリコン膜18および窒化シリコン膜19が順次積層されている。
In this crystalline thin film transistor, a
これらの二酸化シリコン膜18および窒化シリコン膜19上にはソース電極21およびドレイン電極22が設けられ、ソース電極21およびドレイン電極22はそれぞれ、二酸化シリコン膜18および窒化シリコン膜19に設けられたコンタクトホール20をそれぞれ介して結晶性シリコン膜9の両端部とそれぞれ接続されている。
A
このソース電極21およびドレイン電極22上を覆うように樹脂膜23が設けられ、その上にITO膜24が設けられている。ITO膜24は、樹脂膜23に設けられスルーホールを介してドレイン電極22と接続されている。このITO膜24上を覆うように、配向膜となるポリイミド膜25が設けられている。
A
一方、図6(b)に示すように、他方の基板部(対向基板)は、ガラス基板26上にカラーフィルタ27、ITO膜28およびポリイミド膜29がこの順に設けられている。両基板部(素子側基板と対向基板)は、配向膜となる両ポリイミド膜25,29を内側に向けた状態で、所定の間隔を開けて対向配置されて外周端部をシール材などにより貼り合せられ、両基板部の間隙に表示媒体としての図示しない液晶材料(液晶層)が封入されている。
On the other hand, as shown in FIG. 6B, in the other substrate portion (counter substrate), a
本実施形態6の液晶ディスプレイ装置は、例えば以下のようにして作製される。
The liquid crystal display device of
まず、上記実施形4または5のいずれかの方法によって、ガラス基板1上に結晶性薄膜半導体装置を作製する。図6(a)の例では、結晶性薄膜トランジスタを作製している。ソース電極21およびドレイン電極22の上を覆うように、基板部全面に樹脂膜23を形成し、その樹脂膜23にスルーホールを形成する。このスルーホールを介してドレイン電極22と接続されるようにスパッタリング法によってITO膜24を形成し、フォトリソグラフィー工程と、HCLおよびFeCl3を用いたエッチングによってITO膜24をパターニングする。このITO膜24上に、配向膜となるポリイミド膜25をオフセット印刷法を用いて形成し、これにラビング処理を行う。
First, a crystalline thin film semiconductor device is fabricated on the
一方、図6(b)に示すように、別のガラス基板26上に、R(赤)、G(緑)およびB(青)の各感光性樹脂膜を付したフィルムを熱圧着により転写した後、フォトリソグラフィ工程によってパターニングを行い、さらに、R、GおよびBの各感光性樹脂が転写された部分の間に遮光性を有するブラックマトリクス部を形成して、カラーフィルタ27を作製する。このカラーフィルタ27上に、スパッタリング法によってITO膜28を基板の全面にわたって形成し、対向電極とする。さらに、このITO膜28上に、配向膜となるポリイミド膜29をオフセット印刷法によって形成し、これにラビング処理を行う。
On the other hand, as shown in FIG.6 (b), the film which attached | subjected each photosensitive resin film | membrane of R (red), G (green), and B (blue) was transferred by thermocompression bonding on another
以上のようにして作製された図6(b)に示すカラーフィルタ27などが形成されたガラス基板26側の他方の基板部と、図6(a)に示す結晶性薄膜トランジスタなどの結晶性薄膜半導体装置が形成されたガラス基板1側の一方の基板部とを、ラビング処理を施したポリイミド膜25,29の面同士が互いに対向するように配置して、これらの両基板部をシール樹脂によって貼り合わせる。
The other substrate portion on the side of the
この際に、2枚の基板部間の間隔が一定になるように、基板部間に真球状のシリカを散布する。さらに、両基板部間に表示媒体となる液晶材料を封入した後、両ガラス基板1,26の両外側に偏光板などを貼り付けて液晶ディスプレイ装置が完成される。
At this time, spherical silica is sprayed between the substrate portions so that the distance between the two substrate portions is constant. Further, after a liquid crystal material serving as a display medium is sealed between the two substrate portions, a polarizing plate or the like is attached to both outer sides of the two
本実施形態6の液晶ディスプレイ装置によれば、各画素部にそれぞれ設けられたトランジスタの電流駆動能力を、単結晶を用いたトランジスタに近い値とすることができるため、トランジスタサイズを小さくして、液晶ディスプレイ装置の開口率を向上させることができる。また、周辺回路として、ゲートドライバやソースドライバ以外にも、この結晶性シリコン膜を用いた各種回路をガラス基板上に同時に作製することができる。 According to the liquid crystal display device of the sixth embodiment, the current driving capability of the transistors provided in each pixel unit can be set to a value close to that of a transistor using a single crystal. The aperture ratio of the liquid crystal display device can be improved. In addition to the gate driver and the source driver, various circuits using the crystalline silicon film can be simultaneously formed on the glass substrate as the peripheral circuit.
以上により、本実施形態1〜6によれば、基板上にパターニングされた非晶質シリコン薄膜4の周囲に、非晶質シリコン薄膜4から分離した島状態で非晶質シリコン薄膜4と同じ材料の薄膜部6を形成して、パルス状エネルギービームまたはパルスレーザ光を、1回のレーザ光照射毎の移動量が、1回の照射により非晶質シリコン薄膜4が横方向に結晶成長する長さよりも短くなるように設定して繰り返し照射する。同じレーザ光照射条件で、各種形状、大きさのパターンに対して、いずれも良好な溶融状態が得られ、高品質の結晶性薄膜を形成することができる。さらに、非晶質シリコン薄膜4を、細線部5を有する形状にパターニングして、パルス状エネルギービームまたはパルスレーザ光を細線部5の長手方向に略平行に移動させながら繰り返し照射することにより、細線部5に結晶粒界がない高品質の結晶性薄膜を形成することができる。この細線部5の結晶性薄膜9にダイオードのp−n接合やp−i−n接合、またはトランジスタのチャネル領域を形成することにより、単結晶を用いた場合の特性に近く、かつ、特性が揃った高性能の結晶性薄膜半導体装置を作製することができる。
As described above, according to the first to sixth embodiments, the same material as the amorphous silicon
なお、上記実施形態1〜5では、上記細線部5をフォトリソグラフィー工程とエッチング工程により形成したが、レーザビームによる光CVD法のように成膜時に細線部5を有するように非晶質薄膜を成膜してもよい。
In the first to fifth embodiments, the
また、上記実施形態1〜6では、基板としてガラス基板を用いたが、エネルギービームを透過可能な材料であれば、石英基板やシリコン基板、セラミック基板などを用いてもよい。また、これらの基板にエネルギービームを透過可能な他の膜を形成したものでもよい。ただし、実施形態6では、少なくともいずれか一方の基板は可視光を透過する材料からなることが必要である。 In the first to sixth embodiments, a glass substrate is used as the substrate, but a quartz substrate, a silicon substrate, a ceramic substrate, or the like may be used as long as it is a material that can transmit an energy beam. In addition, another film that can transmit an energy beam may be formed on these substrates. However, in the sixth embodiment, at least one of the substrates needs to be made of a material that transmits visible light.
さらに、エネルギービームの薄膜(実施形態1〜6では非晶質シリコン膜)による吸収係数が、基板による吸収係数よりも大きいと、エネルギービームが薄膜によって多く吸収され、基板ではあまり吸収されないため、基板温度が上昇しにくくなり、ガラス等の歪温度が低い材料や低融点の材料を基板として用いることが可能となる。したがって、エネルギービームの薄膜による吸収係数は、基板による吸収係数よりも大きいことが好ましい。 Further, if the absorption coefficient of the energy beam by the thin film (the amorphous silicon film in the first to sixth embodiments) is larger than the absorption coefficient by the substrate, the energy beam is absorbed by the thin film and is not so much absorbed by the substrate. The temperature is unlikely to rise, and a material having a low strain temperature such as glass or a material having a low melting point can be used as the substrate. Accordingly, the absorption coefficient of the energy beam by the thin film is preferably larger than the absorption coefficient of the substrate.
さらに、上記実施形態5では、チャネル領域にB(ボロン)やP(リン)などの不純物注入を行わなかったが、トランジスタの閾値電圧を制御するために必要な量だけBやPのイオン注入を行ってもよい。 Further, in the fifth embodiment, impurities such as B (boron) and P (phosphorus) are not implanted into the channel region, but B and P ions are implanted in an amount necessary for controlling the threshold voltage of the transistor. You may go.
さらに、上記実施形態5では、単純にゲート電極17をマスクとしてBやPのイオン注入を行ったが、LDD(Lightly Doped Drain)構造やGOLD(Gate Overlapped Lightly Doped Drain)構造などの構成にしてもよい。
In the fifth embodiment, B and P ions are simply implanted using the
さらに、上記実施形態1〜5では、エキシマパルスレーザ光を照射する際に非晶質シリコン膜4が露出された状態で行ったが、必要に応じて二酸化シリコン膜等でキャップした後でレーザ光照射を行ってもよい。
Further, in the first to fifth embodiments, the
さらに、パルス状エネルギービームまたはパルスレーザ光の1回の照射毎の移動量が、1回のパルス状エネルギービームまたはパルスレーザ光の照射により薄膜が横方向に結晶成長する長さよりも長くなると、前のパルス状エネルギービームまたはパルスレーザ光の照射により形成された結晶を種として結晶成長が進まないため、パルス状エネルギービームまたはパルスレーザ光の各照射境界毎に結晶粒界や非晶質領域がある結晶しか得られない。よって、パルス状エネルギービームまたはパルスレーザ光の1回の照射毎の移動量は、1回のパルス状エネルギービームまたはパルスレーザ光の照射により非晶質薄膜が横方向に結晶成長する長さよりも短くなるように設定することが好ましい。 Furthermore, if the amount of movement for each irradiation of the pulsed energy beam or pulsed laser beam becomes longer than the length of the crystal growing in the lateral direction by the irradiation of the pulsed energy beam or pulsed laser beam once, Since crystal growth does not proceed using a crystal formed by irradiation with a pulsed energy beam or pulsed laser beam as a seed, there are crystal grain boundaries and amorphous regions at each irradiation boundary of the pulsed energy beam or pulsed laser beam. Only crystals can be obtained. Therefore, the amount of movement for each irradiation of the pulsed energy beam or pulsed laser beam is shorter than the length of crystal growth of the amorphous thin film in the lateral direction by one irradiation of the pulsed energy beam or pulsed laser beam. It is preferable to set so that
さらに、上記実施形態1では細線部5の幅を500nmとしたが、10nmより細くすると、パルスレーザ光を移動しながら繰り返し照射しても、細線部5で横方向結晶成長が順調に進まない。また、細線部5の幅が2μmより太いと、細線部5内に結晶粒界が発生してしまう。したがって、細線部5または複数の細線部5の幅は、10nm以上2μm以下の範囲内に設定することが好ましい。
Furthermore, in
さらに、上記実施形態1〜5では、細線部5と、その周囲に細線部5から分離した状態で形成される薄膜部との間隔を2μmとしたが、この間隔が100nmよりも小さい場合にはパルスレーザ光を照射して溶融した時に、細線部5と、その周囲に形成した薄膜部とがつながってしまう。また、この間隔を10μmより大きくすると、その島状の薄膜部が設けられていない部分ではパルスレーザ光が吸収されないため、細線部5の熱が周囲に逃げて温度が上がり難くなり、細線部5でない領域(幅広領域)との温度差が大きくなり過ぎて、両領域(細線部5とその両側の幅広領域)を同じパルスレーザ光照射条件で溶融させることが困難となる。即ち、細線部5を良好に溶融させる照射条件では幅広領域(幅広部)は温度が上がり過ぎて薄膜の飛散が生じ、幅広領域を良好に溶融させる条件では、細線部5は充分には溶融しない。したがって、細線部5とその周囲の薄膜部との間隔は、100nm以上10μm以下の範囲内であることが好ましい。
Further, in the first to fifth embodiments, the distance between the
さらに、上記実施形態1〜6では、非晶質薄膜としてシリコン材料を用いたが、SiGe、GaAs、GaAlAs、InPなどの材料でもよく、また、これらの混晶であってもよい。 In the first to sixth embodiments, a silicon material is used as the amorphous thin film. However, a material such as SiGe, GaAs, GaAlAs, InP, or a mixed crystal thereof may be used.
さらに、上記実施形態4ではp−n接合を形成したが、p−i−n接合を形成してもよい。 Furthermore, although the pn junction is formed in the fourth embodiment, a p-i-n junction may be formed.
さらに、上記実施形態4および5では、結晶性薄膜半導体装置として、結晶性薄膜ダイオードまたは結晶性薄膜トランジスタを作製したが、これら以外の結晶性薄膜半導体装置であってもよく、また、これらを組み合わせて作製してもよい。
In
さらに、上記実施形態1〜6ではエネルギービームとしてエキシマパルスレーザ光を用いたが、他のレーザ光であってもよく、また、パルス状エネルギービームであってもよい。 In the first to sixth embodiments, excimer pulse laser light is used as the energy beam. However, other laser light or pulsed energy beam may be used.
さらに、上記実施形態6では、ディスプレイ装置として液晶ディスプレイ装置をその一例に挙げて説明したが、有機薄膜ELディスプレイなど、他のディスプレイ装置にも本発明は適用可能である。
Furthermore, although the liquid crystal display apparatus was mentioned as the example in the said
以上のように、本発明の好ましい実施形態1〜6を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態1〜6に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態1〜6の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
As mentioned above, although this invention has been illustrated using preferable Embodiment 1-6 of this invention, this invention should not be limited and limited to this Embodiment 1-6. It is understood that the scope of the present invention should be construed only by the claims. It is understood that those skilled in the art can implement an equivalent range based on the description of the present invention and the common general technical knowledge from the description of specific
本発明は、基板上にパターニングされた非晶質薄膜に対してエネルギーを付与して結晶化させる結晶性薄膜形成方法、この結晶性薄膜形成方法を用いて作製された結晶性薄膜、その結晶性薄膜を用いて優れた性能を発揮することが可能な結晶性薄膜ダイオードや結晶性薄膜トランジスタなどの結晶性薄膜半導体装置、およびそれらの結晶性薄膜半導体装置を備えたディスプレイ装置の分野において、各種の形状や大きさのパターンの非晶質薄膜に対して、大きな出力のエネルギービームを、基板上での高精度な位置合わせを必要とせずに、単純に一方向のみにステップ送りして繰り返し照射することにより、非晶質薄膜を全て良好な溶融状態にして、所望の領域に結晶粒界がない高品質の結晶性薄膜を形成することができる。このような高品質の結晶性薄膜を用いれば、単結晶を用いた場合に近い特性で、かつ、特性が揃った結晶性薄膜ダイオードや結晶性薄膜トランジスタなどの高品質な結晶性薄膜半導体装置を任意の領域に作製することが可能となる。このため、開口率が高い液晶ディスプレイ装置や高性能な周辺回路が内蔵されたディスプレイ装置、このようなディスプレイ装置を表示部に用いたパーソナルコンピュータなどのOA機器やテレビジョン装置などのAV機器などに広く利用できて、生産性向上および製造コストの低廉価化を図ることが可能である。 The present invention relates to a crystalline thin film forming method for crystallizing an amorphous thin film patterned on a substrate by applying energy, a crystalline thin film produced by using this crystalline thin film forming method, and the crystallinity thereof. Various shapes are used in the field of crystalline thin film semiconductor devices such as crystalline thin film diodes and crystalline thin film transistors capable of exhibiting excellent performance using thin films, and display devices including these crystalline thin film semiconductor devices. A large output energy beam can be repeatedly stepped in only one direction and repeatedly irradiated to an amorphous thin film with a large or small pattern without the need for highly accurate alignment on the substrate. Thus, it is possible to form a high-quality crystalline thin film having no crystal grain boundaries in a desired region by making all the amorphous thin films into a good molten state. By using such a high-quality crystalline thin film, it is possible to arbitrarily select a high-quality crystalline thin-film semiconductor device such as a crystalline thin-film diode or a crystalline thin-film transistor that has characteristics similar to those obtained when a single crystal is used. It becomes possible to produce in this area. For this reason, a liquid crystal display device having a high aperture ratio, a display device incorporating a high-performance peripheral circuit, an OA device such as a personal computer using such a display device as a display unit, and an AV device such as a television device. It can be widely used, and it is possible to improve productivity and reduce manufacturing costs.
1 ガラス基板
2 窒化シリコン膜
3 二酸化シリコン膜
4 非晶質シリコン膜
5 細線部
6,6A〜6E 非晶質シリコン膜の周囲の非晶質シリコン膜部
7 ライン状エキシマパルスレーザ光
8 ライン状エキシマパルスレーザ光の走査方向
9 結晶性シリコン膜
10 二酸化シリコン膜
11 レジスト
12 レジスト
13 開口部
14 コンタクトホール
15 電極
16 ゲート絶縁膜
17 ゲート電極
18 二酸化シリコン膜
19 窒化シリコン膜
20 コンタクトホール
21 ソース電極
22 ドレイン電極
23 樹脂膜
24 ITO膜
25 ポリイミド膜
26 ガラス基板
27 カラーフィルタ
28 ITO膜
29 ポリイミド膜
30 細線部の長手方向
W 細線部の幅
DESCRIPTION OF
Claims (27)
一または平行な複数の細線部を有すると共に、該細線部の周囲に、該細線部から所定距離だけ分離した状態で、該細線部と同じ材料からなる薄膜部を有する所定形状に該非晶質薄膜をパターニングするステップと、
パターニングされた非晶質薄膜にエネルギーを付与して当該非晶質薄膜を溶融させた後に結晶成長させて結晶性薄膜を形成するステップとを有する結晶性薄膜形成方法。 In a crystalline thin film forming method of forming a crystalline thin film by crystallizing an amorphous thin film on a substrate,
The amorphous thin film having a predetermined shape having a thin film portion made of the same material as the thin wire portion in a state having one or a plurality of parallel thin wire portions and being separated from the thin wire portion by a predetermined distance around the thin wire portion Patterning, and
A method of forming a crystalline thin film by applying energy to the patterned amorphous thin film to melt the amorphous thin film and then growing the crystal to form a crystalline thin film.
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