JP4310615B2

JP4310615B2 - 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

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Publication number: JP4310615B2
Application number: JP2002297680A
Authority: JP
Inventors: 光敏宮坂
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Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2002-10-10
Publication date: 2009-08-12
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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
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用いて画素のスイッチングなどを行っている。
【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、非晶質や多晶質の半導体膜よりも単結晶半導体膜により近い、大きな結晶粒からなる半導体膜を形成し、この半導体膜を使用して薄膜トランジスタを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、大きいシリコンの結晶粒を形成する技術が特開平１１−８７２４３号公報（特許文献１）などの文献において提案されている。このような大結晶粒形成技術を用いて形成される略単結晶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、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。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−８７２４３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した基板上に結晶粒の成長の起点となる起点部を多数形成して半導体膜を形成する方法では、半導体膜中に多数の起点部を含むこととなる。微細な穴を起点として結晶化を行うことにより得られる結晶粒は、穴及びその近傍領域において結晶の乱れを生じ易く、電気的特性の低下などをもたらすことになる。このため、薄膜トランジスタを形成する際には、移動度等の特性の向上や信頼性の向上を図るために、素子形状や配置を工夫するなどして、穴及びその近傍の結晶性が劣る部分を含まないようにチャネル領域を形成することが望ましいが、そのような条件では、大きなチャネル幅を有する、比較的に出力電流の大きな薄膜トランジスタを形成することは難しい。
【０００６】
よって、本発明は、大粒径の結晶の起点部を含んで薄膜トランジスタを形成する場合にも、移動度等の特性が良く、信頼性も高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を目的とする。
【０００７】
また、本発明は、比較的に出力電流が大きく、移動度等の特性が良く、信頼性も高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。
【０００８】
【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、絶縁基板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、絶縁基板上に半導体膜の結晶化の際の起点となるべき複数の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絶縁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、複数の起点部のそれぞれを略中心とする複数の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、単結晶粒の複数に渡る領域に、ソース、チャネル、ドレイン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、パターニング工程において、チャネル領域内に存在する起点部及びその近傍の領域の半導体膜を併せて除去するようにしている。
【０００９】
起点部やその近傍の領域の半導体膜を除去することにより、複数の結晶粒に渡って薄膜トランジスタのチャネル領域（活性領域）を形成する場合にも、チャネル領域を形成する半導体膜に結晶性の劣る部分が含まれることを回避しつつ、実質的にチャネル幅を大きく取ってチャネル領域を形成することが可能となる。これにより、大粒径の結晶の起点部を含んで薄膜トランジスタを形成する場合にも、移動度等の特性が良く信頼性も高い薄膜トランジスタを得ることが可能となる。
【００１０】
上述したパターニング工程において、起点部及びその近傍の当該除去領域は、チャネル領域の幅方向における除去幅がドレイン領域に近づくにつれて小さくなるように形成することが好ましい。このように、除去幅がドレイン領域に近づくにつれて小さくなるように除去領域を形成することにより、ドレイン領域とチャネル領域の境界領域（ドレイン端）の付近の面積を大きく確保することができる。これにより、ドレイン端付近における電流密度を低下させてドレイン端における電界を緩和することが可能となる。
【００１１】
また、パターニング工程では、チャネル領域における単結晶粒相互の境界領域であってチャネル領域の長さ方向に存在するものを更に除去することが好ましい。チャネル領域の長さ方向（チャネル長方向）に存在する単結晶粒相互の境界、すなわち結晶粒界を含む領域を除去することにより、チャネル領域に結晶粒界が含まれることを回避しつつ、実質的にチャネル幅を大きく取ってチャネル領域を形成することが可能となる。これにより、チャネル幅を大きくする場合であっても、結晶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。
【００１２】
上述した起点部は、絶縁基板に形成された凹部として形成するとよい。これにより、結晶化の起点となるべき位置を容易に形成することが可能になる。
【００１３】
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とよい。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を形成することが可能になる。
【００１４】
上述した熱処理は、レーザ照射によって行うことが好適である。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、固体レーザ、ガスレーザなど種々のものが考えられる。
【００１５】
また、絶縁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とすることが好適である。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。
【００１６】
また、本発明の半導体装置は、絶縁基板上に形成された半導体膜を用いて形成され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、半導体膜は、絶縁基板上に設けられた複数の起点部を起点として形成された複数の単結晶粒を含んでおり、薄膜トランジスタのチャネル領域の半導体膜は、チャネル領域内に存在する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。
【００１７】
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、チャネル領域を形成する半導体膜に結晶性の劣る部分が含まれることを回避しつつ、実質的にチャネル幅を大きく取ってチャネル領域を形成することが可能となる。これにより、比較的に出力電流が大きく、電荷の移動度等の特性が良く、信頼性も高い薄膜トランジスタを得ることが可能となる。
【００１８】
また、半導体膜の起点部及びその近傍の当該除去領域は、チャネル領域の幅方向の除去幅がドレイン領域に近いほど小さくなるように形成すると更に都合がよい。これにより、チャネル領域のドレイン端付近の面積を大きく確保してこの部分における電流密度を低下させることができるようになり、ドレイン端付近における電界を緩和することが可能となる。
【００１９】
上述したチャネル領域の半導体膜は、単結晶粒同士の境界領域であってチャネル領域の長さ方向に存在するものを含まないようにパターニングされていることが望ましい。単結晶粒相互の境界、すなわち結晶粒界を含む領域であってチャネル長方向に存在するものを含まないようにパターニングされた半導体膜を用いてチャネル領域が形成されるので、チャネル領域に結晶粒界が含まれることを回避しつつ、実質的にチャネル幅を大きく取ってチャネル領域を形成することが可能となる。これにより、チャネル幅を大きくする場合であっても結晶粒界の影響を極力回避することが可能となり、薄膜トランジスタの特性や信頼性を更に向上させることが可能となる。
【００２０】
また上記起点部は、絶縁基板に形成された凹部であり、上記半導体膜は、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とが好ましい。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。
【００２１】
上述した半導体膜は、非晶質又は多晶質のシリコン膜に熱処理を施したものを使用するとよい。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。
【００２２】
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。
【００２３】
【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。
【００２４】
本実施形態の製造方法は、（１）薄膜トランジスタのチャネル領域（活性領域）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。
【００２５】
図１及び図２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は、シリコン膜が形成されるガラス基板１０の部分的な平面図を示している。また、図２は、図１に示すＡ−Ａ′方向の断面に対応している。
【００２６】
図１及び図２（ａ）に示すように、ガラス基板（絶縁基板）１０上に、絶縁膜としての酸化シリコン膜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各種成膜法によって形成することが好適である。
【００２７】
次に、酸化シリコン膜１２に、配置間隔を適宜設定し、規則的に配列されるようにして、半導体膜の結晶化の際の起点となるべき複数の起点部５２を形成する。この起点部５２は、１つの結晶核のみを優先的に成長させる役割を担うためのものであり、凹状に形成される。以降の説明では、この起点部（凹部）を「グレイン・フィルタ」と称することとする。本実施形態におけるグレイン・フィルタ５２は、例えば、直径１００ｎｍ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。
【００２８】
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、凹部（穴部）の側壁にＰＥＣＶＤ法などによって酸化膜を径方向に成長させることにより穴径を狭めることが可能である。
【００２９】
次に図２（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内に半導体膜を形成する。本実施形態では、当該半導体膜として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、５０〜５００ｎｍ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。
【００３０】
次に図２（ｃ）に示すように、非晶質のシリコン膜１４に対して、レーザ照射による熱処理を行い、各グレイン・フィルタ５２のそれぞれを略中心とする複数の単結晶粒を形成する。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。
【００３１】
また、ガラス基板１０に対するレーザ照射は、用いるレーザ照射用の装置の能力（照射可能面積）に応じて、照射方法を適宜選択することが可能である。例えば、照射可能面積が小さい場合であれば、各グレイン・フィルタ５２とその近傍を選択的に照射する方法が考えられる。また、照射可能面積が比較的に大きい場合には、いくつかのグレイン・フィルタ５２を含む範囲を順次選択してそれらの範囲に対するレーザ照射を複数回繰り返す方法などが考えられる。さらに、装置能力が非常に高い場合には、１回のレーザ照射によって全てのグレイン・フィルタ５２を含む範囲に対するレーザ照射を行ってもよい。
【００３２】
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内の底部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の底部近傍で先に始まり、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。
【００３３】
グレイン・フィルタ５２の底部では、いくつかの結晶粒が発生する。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１個の結晶粒を核として結晶成長が進行するようになり、図２（ｄ）に示すように、グレイン・フィルタ５２を中心とした大粒径の結晶粒（略単結晶粒）からなるシリコン膜１６ａを規則的に配列してなるシリコン膜１６が形成される。
【００３４】
図３は、ガラス基板１０上に形成されるシリコン膜１６を示す平面図である。同図に示すように、各シリコン膜１６ａは、各グレイン・フィルタ５２を略中心とした範囲に形成される。各シリコン膜１６ａの周辺部が当接する位置には、結晶粒界５４が生じる。このような、シリコン膜１６ａを規則的に配列してなるシリコン膜１６を用いて、以下に述べる比較的に面積の大きい薄膜トランジスタを形成する。
【００３５】
次に、シリコン膜１６を用いて薄膜トランジスタを形成する工程について説明する。
【００３６】
図４は、本実施形態の薄膜トランジスタについて、主にゲート電極とトランジスタ領域（ソース領域、ドレイン領域及びチャネル領域）に着目し、それ以外の構成については省略して示した平面図である。図４に示すように、本実施形態の薄膜トランジスタは、ゲート電極２２と、ソース領域２４、ドレイン領域２５及びチャネル領域２６を含んでいる。後ほど詳細を説明するように、本実施形態では、ゲート電極２２をマスクとして自己整合的にチャネル領域２６を形成しており、ゲート電極２２の下側にチャネル領域２６が形成される。なお、図４ではチャネル領域２６等の形状を分かりやすくするために、ゲート電極２２を１点鎖線により示すとともに、下側に存在するチャネル領域２６等を透過させて示している。
【００３７】
図４に示すように、チャネル領域２６は、チャネル幅方向（図示のＷ方向）に沿って複数のシリコン膜１６ａに渡って形成されている。現状では、グレイン・フィルタ５２を起点とした結晶化を行うことにより得られる結晶粒の結晶粒径は５μｍ程度の大きさである。このため、この結晶粒径よりも大きな幅を有するチャネル領域を形成する場合は、当該チャネル領域にグレイン・フィルタ５２が含まれないようにすることが困難である。したがって、本実施形態では、複数のシリコン膜１６ａを用いてトランジスタ領域を形成している。そして、薄膜トランジスタを形成すべくシリコン膜１６をパターニングする際に、グレイン・フィルタ５２を含む結晶性に乱れを生じ易い所定範囲を除去する。
【００３８】
具体的には、グレイン・フィルタ５２及びその近傍の領域は、図４に示すように、チャネル領域２６の内部となるようにし、かつ形状が円形となるようにして除去されている。除去領域を円形とすることにより、除去領域のチャネル幅方向（Ｗ方向）の除去幅がドレイン領域２５に近づくにつれて小さくなるようにすることが可能となる。このようにして除去領域を形成することにより、ドレイン領域２５とチャネル領域２６の境界領域（ドレイン端）の付近の面積を大きく確保することができるため、ドレイン端近傍における電流密度を低下させて、ドレイン端における電界を緩和することが可能となる。
【００３９】
なお、除去領域は、円形以外の形状にすることもできる。図５は、除去領域の他の形状例を示す図である。図５に示すように、除去領域は、台形（図５（ａ））、菱形（図５（ｂ））、三角形（図５（ｃ））などの形状にすることができる。あるいは、図５に示す形状以外の種々の形状（例えば、楕円形など）にしてもよい。
【００４０】
また、シリコン膜１６をパターニングする際には、チャネル領域２６内の結晶粒界５４を含む所定範囲についても除去される。図４においては、除去領域に含まれていた結晶粒界５４が点線により示されている。結晶粒界５４を含む領域を除去することにより、チャネル領域２６に結晶粒界５４が含まれることを回避しつつ、実質的にチャネル幅を大きく取ってチャネル領域を形成することが可能となる。これにより、チャネル幅を大きくする場合であっても、結晶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。
【００４１】
次に、薄膜トランジスタの形成工程（素子形成工程）について説明する。
【００４２】
図６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４に示すＢ−Ｂ′方向の断面図を示している。
【００４３】
図６（ａ）に示すように、シリコン膜１６をパターニングし、薄膜トランジスタの形成に不要となる部分を除去して整形する。上述したように、シリコン膜１６は、グレイン・フィルタ５２及びその近傍の結晶性の乱れ易い領域とチャネル領域２６の結晶粒界５４を含む領域が除去される（図４参照）。
【００４４】
次に図６（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法等の製膜方法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。
【００４５】
次に図６（ｃ）に示すように、スパッタリング法などの製膜方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（ゲート膜）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。
【００４６】
次に図６（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、その後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。
【００４７】
このように本実施形態では、グレイン・フィルタ５２やその近傍の領域の半導体膜を除去しているので、複数の結晶粒１６ａに渡って薄膜トランジスタＴのチャネル領域を形成する場合に、チャネル領域を形成する半導体膜に結晶性の劣る部分が含まれることを回避しつつ、実質的にチャネル幅を大きく取ってチャネル領域を形成することが可能となる。これにより、複数のグレイン・フィルタ５２を含む範囲の半導体膜１６を用いて薄膜トランジスタを形成する場合にも、移動度等の特性が良く信頼性も高い薄膜トランジスタを得ることが可能となる。
【００４８】
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。
【００４９】
図７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７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る。
【００５０】
図８は、上述した表示装置１００を適用可能な電子機器の例を示す図である。
【００５１】
図８（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。
【００５２】
図８（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。
【００５３】
図８（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。
【００５４】
図８（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。
【００５５】
図８（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。
【００５６】
図８（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。
【００５７】
また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。
【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】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３】ガラス基板上に形成されるシリコン膜を示す平面図である。
【図４】薄膜トランジスタについて、主にゲート電極とトランジスタ領域に着目し、それ以外の構成については省略して示した平面図である。
【図５】除去領域の他の形状例を示す図である。
【図６】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７】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８】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…シリコン膜（単結晶粒）、２２…ゲート電極、２４…ソース領域、２５…ドレイン領域、２６…チャネル領域、５２…グレイン・フィルタ、５４…結晶粒界、１００…表示装置、Ｔ…薄膜トランジスタ

Claims

絶縁基板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、
前記絶縁基板上に半導体膜の結晶化の際の起点となるべき複数の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絶縁基板上に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、前記複数の起点部のそれぞれを略中心とする複数の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、前記単結晶粒の複数に渡る領域に、ソース、チャネル、ドレイン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は、前記チャネル領域内に存在する前記起点部及びその近傍の領域の前記半導体膜を併せて除去するようにしている、半導体装置の製造方法。
前記パターニング工程において、前記起点部及びその近傍の当該除去領域は、前記チャネル領域の幅方向における除去幅が前記ドレイン領域に近づくにつれて小さくなるように形成される、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
前記パターニング工程は、前記チャネル領域における前記単結晶粒相互の境界領域であって前記チャネル領域の長さ方向に存在するものを更に除去する、請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
前記起点部は、前記絶縁基板に形成された凹部である、請求項１乃至３のいずれか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、請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
前記熱処理は、レーザ照射によって行われる、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。
前記半導体膜は、非晶質又は多晶質のシリコン膜である、請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
絶縁基板上に形成された半導体膜を用いて形成され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、前記絶縁基板上に設けられた複数の起点部のそれぞれを起点として形成された複数の単結晶粒を含んでおり、
前記薄膜トランジスタのチャネル領域の半導体膜は、前記チャネル領域内に存在する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、半導体装置。
前記半導体膜の前記起点部及びその近傍の当該除去領域は、前記チャネル領域の幅方向の除去幅が前記ドレイン領域に近いほど小さくなるようにパターニングされている、請求項８に記載の半導体装置。
前記チャネル領域の半導体膜は、更に、前記単結晶粒同士の境界領域であって前記チャネル領域の長さ方向に存在するものを含まないようにパターニングされている、請求項８又は９に記載の半導体装置。
前記起点部は、前記絶縁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、請求項８乃至１０のいずれか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、請求項８乃至１１のいずれかに記載の半導体装置。
請求項８乃至１２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、電気光学装置。
請求項１３に記載の電気光学装置を備える電子機器。