WO2004102647A1 - 半導体薄膜の結晶化方法 - Google Patents

半導体薄膜の結晶化方法 Download PDF

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    • H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66742—Thin film unipolar transistors
    • H01L29/6675—Amorphous silicon or polysilicon transistors

Definitions

  • the present invention relates to a method for crystallizing a semiconductor thin film, and more particularly to a method for crystallizing a semiconductor thin film capable of forming a semiconductor thin film having good crystallinity at a high yield without being patterned in an island shape.
  • TFT Thin Film Transistor
  • a thin film transistor using a polysilicon film can be used as a switching element for pixels of an active matrix type liquid crystal display (LCD, Liquid Crystal Display).
  • LCD Liquid Crystal Display
  • a thin film transistor using a polysilicon film as an operating semiconductor film has higher carrier mobility than a thin film transistor using an amorphous silicon film as an operating semiconductor film, so that high-speed operation can be realized. Therefore, a thin film transistor using a polysilicon film can be used not only as a switching element for a pixel but also as a switching element of a peripheral circuit. Therefore, if a technique capable of forming a polysilicon film at a relatively low temperature is used, it is also possible to provide a system-on-panel in which a display section and peripheral circuits are formed on the same substrate.
  • thin film transistors using a polysilicon film as an operating semiconductor film are expected to be applied not only to liquid crystal displays, but also to organic EL (ElectroLuminescence) displays.
  • organic EL ElectroLuminescence
  • an amorphous silicon film is formed on a glass substrate.
  • the amorphous silicon film is irradiated with a laser beam in a pulsed manner.
  • a laser beam for example, an excimer laser is used as the laser beam.
  • an amorphous silicon film is formed on a glass substrate.
  • the glass substrate is placed on the XY stage.
  • the glass substrate is moved by the XY stage while irradiating the amorphous silicon film with the continuous wave laser beam, and the laser beam is scanned.
  • a semiconductor-excited laser beam is used as the laser beam.
  • the amorphous silicon film is melted in the area irradiated with the laser beam, and silicon is solidified in the area outside the area irradiated with the laser beam.
  • the silicon crystal is inherited along the scanning direction of the laser beam, and a long and thin crystal grows along the scanning direction of the laser beam. This mode of crystal growth is referred to as lateral growth.
  • the silicon thin film crystallized in this way is used as an operating semiconductor film, and the longitudinal direction of the silicon crystal and the carrier movement direction are matched, a thin film transistor with extremely high carrier mobility can be constructed. It becomes. This is because if the carrier is moved along the longitudinal direction of the silicon crystal, the movement of the carrier is not hindered by the crystal grain boundaries.
  • FIG. 23 is a diagram showing peeling of the film.
  • the exfoliation of the film 102 occurs in a part of the crystallized silicon thin film 100. Peeling 100 of the crystallized film is unlikely to occur near the point where laser beam scanning is started, but becomes more likely as the distance from the point where laser beam scanning is started. Since the peeling of the film 102 is carried over along with the scanning of the laser beam, the film is peeled over a wide range. For this reason, when film peeling 102 occurred, this silicon thin film 100 could not be used for a product.
  • the cause of the peeling of the film 102 is not necessarily clear, but is considered to be due to impurities contained in the film, the surface tension of the molten silicon, and the like.
  • FIG. 24A shows an example in which rectangular island-shaped patterns 104 having dimensions of 60 ⁇ 70 im are arranged.
  • FIG. 24B shows a case where island-shaped patterns 106 having a dimension of 50 / zm ⁇ 200 ⁇ m are arranged.
  • the island-shaped pattern 106 has a semicircular end.
  • the shape and dimensions of the island-shaped pattern are not limited to these, and are set as appropriate.
  • the laser beam scans a relatively short distance for each of the island-shaped patterns 104a and 104b. Is unlikely to occur. Also, even if the film peels off in one island-like pattern 104a, 104b, the island-like patterns 104a, 104b, etc. Since the island-like patterns 104a and 104b are separated from each other, the peeling of the film is carried over to the other island-like patterns 104a and 104b. There is no.
  • the yield can be improved.
  • the portion suitable for the active semiconductor film of the thin film transistor is an island-shaped It is limited to the central portion 108 of the pattern 104 (see FIG. 25A). Therefore, as shown in FIG. 25B, the island-shaped pattern 104 is further patterned, and only the central portion 108 of the island-shaped pattern 104 is used as the operating semiconductor film 110 of the thin film transistor. Then, a thin film transistor 114 is formed by forming a gate insulating film (not shown) on the active semiconductor film 110 and forming the gate electrode 112.
  • the method of patterning the amorphous silicon film in an island shape in advance could not form the thin film transistor 114 at a high density. Therefore, the amorphous silicon film could not be patterned in an island shape in advance.
  • a technology capable of forming a semiconductor thin film having good crystallinity at a high yield has been desired.
  • Patent Document 2
  • An object of the present invention is to provide a method of crystallizing a semiconductor thin film capable of forming a semiconductor thin film having good crystallinity at a high yield without previously patterning into an island shape.
  • the object is to form a semiconductor thin film on a substrate, to form a band on the semiconductor thin film or a portion that inhibits crystal growth of the semiconductor thin film on the semiconductor thin film, and to inhibit the crystal growth. Crystallizing the semiconductor thin film by scanning an energy beam of an intermittent wave in a direction intersecting the longitudinal direction of the portion, thereby achieving a crystallization method of the semiconductor thin film.
  • the energy beam runs so as to intersect with the portion that inhibits crystal growth. Therefore, when the irradiation region of the energy beam intersects with the portion that inhibits crystal growth, the crystal growth is inherited. Can be inhibited. If the length over which the crystal growth is inherited is set to a certain value, the film tends to be less likely to peel off.Therefore, it is possible to form a semiconductor thin film having high-quality crystals while preventing film peeling. it can. Further, even if the film is peeled off, it is possible to prevent the film from being inherited when the irradiation region of the energy beam intersects with the portion where the crystal growth is hindered.
  • a semiconductor thin film having good crystals can be formed at a high yield. According to the present invention, since a semiconductor thin film having good crystals can be formed in a solid shape, a thin film transistor having good electric characteristics can be formed at a high density.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view and a plan view illustrating a method for crystallizing a semiconductor thin film according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing a method for crystallizing a semiconductor thin film according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a crystallization apparatus. .
  • FIG. 4 is a plan view showing the shape of a spot of a laser beam, and a diagram showing a crystalline state of silicon obtained by running the laser beam.
  • FIG. 5 is a plan view showing a method for crystallizing a semiconductor thin film according to a modification (Part 1) of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view showing a method for crystallizing a semiconductor thin film according to a modification (Part 2) of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view showing a method for crystallizing a semiconductor thin film according to a modification (Part 3) of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view showing a method for crystallizing a semiconductor thin film according to a modification (Part 4) of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view showing a method for crystallizing a semiconductor thin film according to a modification (Part 5) of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a process chart (1) showing a method for crystallizing a semiconductor thin film according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a process chart (part 2) illustrating the method for crystallizing a semiconductor thin film according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a plan view showing the method for crystallizing a semiconductor thin film according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a process diagram showing a method for crystallizing a semiconductor thin film according to the third embodiment of the present invention. (Part 1).
  • FIG. 14 is a process diagram (part 2) illustrating the method for crystallizing a semiconductor thin film according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a plan view illustrating the method for crystallizing a semiconductor thin film according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a process chart illustrating a method of crystallizing a semiconductor thin film according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a plan view showing a method for crystallizing a semiconductor thin film according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a process chart illustrating the method for crystallizing a semiconductor thin film according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a plan view showing the method for crystallizing a semiconductor thin film according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a process chart (1) showing a method for crystallizing a semiconductor thin film according to the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a process chart (part 2) illustrating the method for crystallizing a semiconductor thin film according to the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a plan view showing the method for crystallizing a semiconductor thin film according to the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a diagram showing peeling of the film.
  • FIG. 24 is a plan view showing a case where island-like patterns are arranged.
  • FIG. 25 is a process diagram showing a case where a thin film transistor is formed by crystallizing an island pattern.
  • FIG. 1 is a sectional view and a plan view illustrating the method for crystallizing a semiconductor thin film according to the present embodiment.
  • Figure 1A, Figure 1C, Figure IE is a cross-sectional view
  • Figure 1B, Figure ID Figure IF is a plan view.
  • FIG. 1A is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1B.
  • FIG. 1C is a cross-sectional view taken along line A- of FIG. 1D.
  • FIG. 1E is a sectional view taken along the line A in FIG. 1F .
  • C FIG. 2 is a plan view showing the method for crystallizing the semiconductor thin film according to the present embodiment.
  • a silicon oxide film 12 serving as a buffer layer is formed on the entire surface of a glass substrate 10 by, for example, a plasma enhanced chemical vapor deposition (CVD) method. Form.
  • the thickness of the silicon oxide film 12 is, eg, 400 nm.
  • an amorphous silicon film 14 is formed on the entire surface by, for example, a plasma CVD method.
  • the thickness of the amorphous silicon film 14 is, for example, 50 to 200 nm.
  • a heat treatment is performed at 450 ° C. for 2 hours, for example, to remove hydrogen.
  • a plurality of slits 16 are formed in the amorphous silicon film 14 using a photolithography technique.
  • the width W of the slit 16 is, for example, 5 / m.
  • the slit pitch P x is, for example, 200 ⁇ .
  • the slit 16 is formed continuously from one end of the amorphous silicon film 14 to the other end.
  • the amorphous silicon film 14 is crystallized by running the laser beam 18.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a crystallization apparatus.
  • the crystallizer has a laser light source unit that emits a laser beam 18.
  • a solid-state laser that oscillates a continuous wave (CW) of semiconductor excitation using an LD (Laser Diode) as an excitation light source is used.
  • LD Laser Diode
  • Such solid-state laser for example, N d of the wavelength 5 3 2 nm: it is possible to use a YVO 4 laser.
  • the output of the solid-state laser is, for example, 6 W.
  • the reason that a semiconductor-pumped solid-state laser is used is that a semiconductor-pumped solid-state laser can obtain a stable laser beam 18 as compared with a gas laser.
  • FIG. 4A is a plan view showing the shape of a spot of a laser beam.
  • the shape of the spot 18a of the laser beam 18 is an elongated shape. More specifically, the laser beam 1 8 spot 1 8 a shape, for example 4 0 0 ⁇ ⁇ about the length of the long axis L A, minor axis L ellipse, for example, about 2 0 m length of B Shape.
  • the central part of the laser beam 18 is a part with high intensity. Longitudinal length L c of the intensity is high portion of the laser beam 1 8 is, for example, 1 5 of about 0 m.
  • the portion of the laser beam 18 except for the central portion is a portion where the intensity is not so strong.
  • the amorphous silicon film 14 is scanned with the laser beam 18 as follows.
  • the glass substrate 10 is placed on the XY stage 32. At this time, the glass substrate 10 is placed so that the longitudinal direction of the slit 16 and the longitudinal direction of the irradiation area 18a of the laser beam 18 are parallel.
  • the glass substrate 10 is moved by the XY stage 32 so that the irradiation area 18 a of the laser beam 18 is slit 1.
  • the scanning speed of the laser beam 18 is, for example, 50 cm / sec.
  • the amorphous silicon film 14 is melted in the irradiation area 18a of the laser beam 18, and the laser beam 18 is melted.
  • the silicon is solidified in a portion deviating from the 18 irradiated area 18a.
  • the silicon crystal is inherited along the scanning direction of the laser beam 18, and elongated crystal grains grow along the scanning direction of the laser beam 18.
  • the silicon crystal growth is not inherited. If the length over which the crystal growth is inherited is set to be somewhat short, film peeling tends to be less likely to occur. For this reason, according to the present embodiment, even when crystallizing a solid amorphous silicon film that has not been patterned in advance in an island shape, it is possible to satisfactorily crystallize while preventing peeling of the film. it can.
  • FIG. 4B is a diagram showing a crystalline state of silicon obtained by running a laser beam.
  • the silicon crystal grows long and thin along the running direction of the laser beam 18, that is, the X direction. are doing. Such a mode of crystal growth is called lateral growth.
  • the reason why a good crystal is obtained in the central portion 34a of the region scanned by the laser beam 18 is that the intensity of the laser beam is relatively high ( while the laser beam 18 is In a portion 34 b excluding the central portion of the scanned region, a silicon crystal having a crystal grain size not so large is grown. The crystal grain size becomes smaller in the excluded region 34b because the intensity of the laser beam is relatively weak.
  • the laser beam 18 is run so that the trajectories of the irradiation area 18a of the laser beam 18 partially overlap.
  • the entire amorphous silicon film 14 can be favorably crystallized.
  • the laser beam 18 runs so as to intersect the slit 16, when the irradiation area 18 a of the laser beam 18 intersects the slit 16. In addition, it is possible to prevent the crystal growth from being taken over.
  • film peeling tends to be less likely to occur.Therefore, it is possible to form a semiconductor thin film having high-quality crystals while preventing film peeling. it can. Further, even if film peeling occurs, it is possible to prevent the film peeling from being taken over when the irradiation area 18a of the laser beam 18 crosses the slit 16.
  • a good crystal with a high yield can be obtained while preventing the film from being peeled.
  • a semiconductor thin film having the same can be formed.
  • a semiconductor thin film having good crystals can be formed in a solid shape, a thin film transistor having good electric characteristics can be formed at a high density.
  • FIG. 5 is a plan view showing a method for crystallizing a semiconductor thin film according to the present modification.
  • the main feature of the method of crystallizing a semiconductor thin film according to the present modification is that a plurality of slits 16a whose lengths in the longitudinal direction are relatively short are formed shifted from each other.
  • the amorphous silicon film 1 4 the longitudinal length L s A plurality of relatively short slits 16a are formed.
  • the plurality of slits 16a are formed such that the longitudinal directions thereof are parallel to each other.
  • Longitudinal length L s of the slit preparative 1 6 a is, for example, 2 0 0 ⁇ ⁇ .
  • the width W of the slit is, for example, 5 ⁇ similarly to the above.
  • the slit 16a is formed shifted in the X direction.
  • the shift D x in the X direction of the slit 16a is, for example, 20 ⁇ .
  • the slit 16a is formed so as to overlap in the Y direction.
  • the distance D Y of the overlap in the Y direction of the slit 16a is, for example, 20 ⁇ m.
  • the plurality of slits 16a arranged in the longitudinal direction form an intermittent slit as a whole.
  • the irradiation region 1 8 a laser beam 1 8 crosses either of the slits 1 6 a.
  • a semiconductor thin film having good crystals can be formed at a high yield without patterning an amorphous silicon film in an island shape.
  • FIG. 6 is a plan view showing a method for crystallizing a semiconductor thin film according to the present modification.
  • the main feature of the method of crystallizing a semiconductor thin film according to the present modification is that the slit 16b is formed to be shorter than the length of the irradiation area 18a of the laser beam 18 in the longitudinal direction.
  • a plurality of slits 16 b are formed in the amorphous silicon film 14.
  • the plurality of slits 16b are aligned in the longitudinal direction.
  • the plurality of slits 16b arranged in the longitudinal direction form an intermittent slit as a whole.
  • Longitudinal length L s of Sri Tsu preparative 1 6 b is, for example, 1 0 0 ⁇ m.
  • Longitudinal length L c of the beam intensity is high portion of the beam spot 1 8 a laser beam 1 8 is, for example, 1 5 0 mu m.
  • the longitudinal length L of the slit 16b is, for example, 1 5 0 mu m.
  • the laser beam 1 of 8 longitudinal direction of the beam intensity is high portion of the beam spot 1 8 a shorter than the length L c.
  • the width W of the slit 16b is, for example, 5 / m.
  • Arrangement interval P x in our Keru Sri Tsu preparative 1 6 b in the X direction is, for example, 2 0 ⁇ ⁇ ⁇ .
  • the arrangement interval [rho gamma Sri Tsu preparative 1 6 b that put in ⁇ direction for example, 1 2 0 m.
  • a semiconductor thin film having good crystals can be formed at a high yield without patterning the amorphous silicon film 14 in an island shape.
  • FIG. 7 is a plan view showing a method for crystallizing a semiconductor thin film according to the present modification.
  • the longitudinal length L s of the slit preparative 1 6 c is.
  • a plurality of slits 16 c are formed in the amorphous silicon film 14.
  • Longitudinal length L s of Sri Tsu preparative 1 6 c is, for example, 5 0 0 ⁇ ⁇ .
  • Longitudinal length L c of the beam intensity is high portion of the beam spot 1 8 a laser beam 1 8, as described above, for example, 1 5 0 m.
  • the longitudinal length L of the slit 16c. Is the beam intensity of the irradiation area 18a of the laser beam 18. Degrees is longer than the longitudinal length L c of the strong part.
  • the width W of the slit 16c is, for example, 5 ⁇ .
  • the arrangement interval P ⁇ between the slits 16a in the Y direction is, for example, 200 ⁇ m.
  • the plurality of slits 16c arranged in the longitudinal direction constitute an intermittent slit as a whole.
  • a semiconductor thin film having good crystals can be formed at a high yield without patterning the amorphous silicon film 14 in an island shape.
  • FIG. 8 is a plan view showing a method for crystallizing a semiconductor thin film according to the present modification.
  • the method of crystallizing a semiconductor thin film according to this modification is such that a plurality of slits 16 d having a relatively short length in the longitudinal direction are formed obliquely to the scanning direction of the laser beam 18, that is, the X direction.
  • the main feature is that there is.
  • a plurality of slits 16 d are formed in the amorphous silicon film 14.
  • the slit 16 d is formed obliquely to the scanning direction of the laser beam 18.
  • the angle ⁇ between the scanning direction of the laser beam 18 and the longitudinal direction of the slit 16d is, for example, 45 °.
  • the width W of the slit 16d is, for example, 5 ⁇ m.
  • Longitudinal length L s of the slit preparative 1 6 d is, for example, 3 0 0.
  • the plurality of slits 16d are formed so as to be shifted from each other in the X direction.
  • Slit 1 The shift d x in the X direction of 6 d is, for example, 20 ⁇ .
  • the plurality of slits 16 d are formed so as to overlap each other in the Y direction.
  • the overlap distance D Y of the slit 16a in the Y direction is, for example, 20 / m.
  • a plurality of slits 16 d arranged in the longitudinal direction constitute an intermittent slit as a whole.
  • the irradiation area 18a of the laser beam 18 does not. When crossing d, the crystal growth is prevented from being taken over. Further, even when the film peels, when the irradiation area 18a of the laser beam 18 crosses the slit 16d, the film peeling is prevented from being taken over.
  • a semiconductor thin film having good crystals can be formed at a high yield without patterning the amorphous silicon film 14 in an island shape.
  • FIG. 9 is a plan view showing a method for crystallizing a semiconductor thin film according to the present modification.
  • the slit 16 e is formed obliquely to the scanning direction of the laser beam 18, and the slit 16 e is formed of the amorphous silicon film 14.
  • the main feature is that it is formed continuously from one end to the other end.
  • a slit 16 e is formed in the amorphous silicon film 14 at an angle to the scanning direction of the laser beam 18.
  • the angle ⁇ between the longitudinal direction of the irradiation area 18a of the laser beam 18 and the longitudinal direction of the slit 16e is, for example, 45 °.
  • the width W of the slit 16 e is, for example, 5 ⁇ m.
  • the irradiation area 18 a of the laser beam 18 is scanned. At the intersection with lit 16 e, the crystal growth is prevented from being taken over. Further, even when the film peels off, the film peeling is prevented from being taken over when the irradiation area 18a of the laser beam 18 crosses the slit 16e.
  • a semiconductor thin film having good crystals can be formed at a high yield without patterning the amorphous silicon film 14 in an island shape.
  • FIG. 10 is a process chart (1) showing a method for crystallizing a semiconductor thin film according to the present embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view.
  • FIG. 11 is a process diagram (part 2) illustrating the method for crystallizing a semiconductor thin film according to the present embodiment.
  • FIGS. 11A, 11C, and 11E are cross-sectional views
  • FIGS. 11B, 11D, and 11F are plan views.
  • FIG. 11A is a cross-sectional view taken along line A-— ′ of FIG. 11B.
  • FIG. 11C is a cross-sectional view taken along the line ⁇ - ⁇ ′ of FIG. 11D.
  • FIG. 11A is a cross-sectional view taken along line A-— ′ of FIG. 11B.
  • FIG. 11C is a cross-sectional view taken along the line ⁇ - ⁇ ′ of FIG. 11D.
  • FIG. 11A is a cross-sectional view taken along line A-— ′ of FIG. 11
  • FIG. 11E is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 11F.
  • FIG. 12 is a plan view illustrating the crystallization method of the semiconductor thin film according to the present embodiment. Note that the same components as those of the semiconductor thin film crystallization method according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.
  • the main feature of the method for crystallizing a semiconductor thin film according to the present embodiment is that a groove 36 is formed in the amorphous silicon film 14 and a laser beam 18 is run so as to cross the groove 36.
  • a silicon oxide film 12 and an amorphous silicon film 14 are sequentially formed on the entire surface of a glass substrate 10 in the same manner as in the semiconductor thin film crystallization method according to the first embodiment. Thereafter, a heat treatment for dehydration is performed in the same manner as in the semiconductor thin film crystallization method according to the first embodiment (see FIG. 1OA).
  • a photoresist film 38 is formed on the entire surface by, eg, spin coating.
  • an opening 40 reaching the amorphous silicon film 14 is formed in the photoresist film 38 by using a photolithography technique.
  • the opening 40 is formed so as to extend from one end of the amorphous silicon film 14 to the other end.
  • the amorphous silicon film 14 is etched using the photoresist film 38 as a mask.
  • the etching depth of the amorphous silicon film 14 is, for example, 30 nm from the surface of the amorphous silicon film 14.
  • the grooves 36 are formed continuously from one end of the amorphous silicon film 14 to the other end.
  • the width W of the groove 36 is, for example, 5 ⁇ .
  • the photoresist film 38 is removed.
  • the laser beam 18 is scanned so as to cross the groove 36. Since the amorphous silicon film 14 is discontinuous at the portion where the groove 36 is formed, the crystal growth is prevented from being continued to some extent.
  • the length over which the crystal growth is inherited is set to be somewhat short, as described above, the peeling of the film tends to be less likely to occur, so that a semiconductor thin film having high-quality crystals is formed while preventing the peeling of the film. can do. Further, even if film peeling occurs, it is possible to prevent the film peeling from being taken over when the irradiation area 18a of the laser beam 18 crosses the groove 36.
  • a semiconductor thin film having good crystals can be formed at a high yield without patterning the amorphous silicon film 14 in an island shape.
  • FIG. 13 is a process chart (1) showing a method for crystallizing a semiconductor thin film according to the present embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view.
  • FIG. 14 is a process diagram (part 2) illustrating the method for crystallizing a semiconductor thin film according to the present embodiment.
  • 14A, 14C, and 14E are cross-sectional views
  • FIGS. 14B, 14D, and 14F are plan views.
  • FIG. 14A is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 14B.
  • FIG. 14C is a sectional view taken along the line A- ⁇ ′ of FIG. 14D.
  • FIG. 14A is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 14B.
  • FIG. 14C is a sectional view taken along the line A- ⁇ ′ of FIG. 14D.
  • FIG. 14E is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 14F.
  • FIG. 15 is a plan view illustrating the crystallization method of the semiconductor thin film according to the present embodiment.
  • the same components as those of the semiconductor thin film crystallization method according to the first or second embodiment are the same. The description is omitted or simplified by attaching a sign of —.
  • a band-shaped pattern 42 made of the amorphous silicon film 14 is formed on the surface of the amorphous silicon film 14 by partially etching the surface of the amorphous silicon film 14.
  • the main characteristic is that the laser beam 18 is run so as to intersect with the belt-shaped pattern 42.
  • a thick amorphous silicon film 14 is formed on the entire surface by, for example, a plasma CVD method.
  • the thickness of the amorphous silicon film 14 is, for example, 300 nm.
  • a photoresist film 42 is formed on the entire surface by, eg, spin coating.
  • the photoresist film 42 is patterned in a strip shape using a photolithography technique.
  • the photoresist film 42 is formed continuously from one end of the amorphous silicon film 14 to the other end.
  • the amorphous silicon film 14 is etched to a depth of 200 nm from the surface of the amorphous silicon film 14.
  • a band-shaped pattern 44 made of the amorphous silicon film 14 is formed on the surface of the amorphous silicon film 14.
  • the width W of the belt-shaped pattern 44 is, for example, ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ .
  • the strip-shaped pattern 44 is continuously formed so as to extend from one end of the amorphous silicon film 14 to the other end.
  • a laser beam 18 is run so as to intersect the belt-shaped pattern 44.
  • the heat capacity is increased because the thickness of the amorphous silicon film 14 is increased by the belt-shaped pattern 44. Therefore, the amorphous silicon film 14 does not melt in the region where the belt-shaped pattern 44 is formed. For this reason, When the irradiation region 18a of the one beam 18 crosses the band-shaped pattern 44, the crystal growth is prevented from being succeeded.
  • the peeling of the film tends to be less likely to occur, so that a semiconductor thin film having high-quality crystals is formed while preventing the peeling of the film. can do. Further, even if film peeling occurs, it is possible to prevent the film peeling from being taken over when the irradiation area 18a of the laser beam 18 crosses the band-shaped pattern 44.
  • a semiconductor thin film having good crystals can be formed at a high yield without patterning the amorphous silicon film 14 in an island shape.
  • FIG. 16 is a process chart illustrating the crystallization method of the semiconductor thin film according to the present embodiment.
  • FIG. 16A, FIG. 16C, and FIG. 16E are cross-sectional views
  • FIG. 16B, FIG. 16D, and FIG. 16F are plan views.
  • FIG. 16A is a cross-sectional view taken along line A— of FIG. 16B.
  • FIG. 16C is a cross-sectional view taken along the line O (k--) of FIG. 1.
  • FIG. 16E is a cross-sectional view taken along the line k--k of FIG. 16F.
  • FIG. 17 is a semiconductor thin film according to the present embodiment. It is to be noted that the same components as those of the semiconductor thin film crystallization methods according to the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified. I do.
  • a band-shaped pattern 46 made of a metal film is formed above the amorphous silicon film 14, and the laser beam 18 is run so as to cross the band-shaped pattern 46. ⁇ There are main features to do.
  • a silicon oxide film 12 and an amorphous silicon film 14 are sequentially formed on the entire surface of a glass substrate 10 in the same manner as in the semiconductor thin film crystallization method according to the first embodiment.
  • a silicon oxide film 45 is formed on the amorphous silicon film 14 by, for example, a CVD method.
  • the thickness of the silicon oxide film 45 is, eg, 100 nm.
  • the silicon oxide film 45 is a strip-shaped pattern composed of the amorphous silicon film 14 and a metal film. It is for separating turn 4-6.
  • a metal film is formed by, for example, a sputtering method.
  • a high melting point metal film such as a molybdenum film or a tungsten film can be used.
  • the metal film is patterned into a strip using photolithography technology (see Fig. 16A).
  • the band-like pattern is formed continuously from one end of the amorphous silicon film 14 to the other end (see FIG. 17).
  • W is, for example, 10.
  • a band-shaped pattern 46 made of a metal film is formed.
  • a laser beam 18 is run so as to intersect the strip-shaped pattern 46 made of a metal film.
  • the laser beam 18 is reflected by the band-shaped pattern 46 in a region where the band-shaped pattern 46 made of a metal film is formed. Therefore, the amorphous silicon film 14 does not melt in the region where the belt-shaped pattern 46 is formed. For this reason, when the irradiation area 18a of the laser beam 18 crosses the band-shaped pattern 14, the crystal growth is prevented from being taken over.
  • the peeling of the film tends to be less likely to occur, so that a semiconductor thin film having high-quality crystals is formed while preventing the peeling of the film. can do. Further, even if film peeling occurs, it is possible to prevent the film peeling from being taken over when the irradiation area 18a of the laser beam 18 intersects the belt-shaped pattern 46.
  • a semiconductor thin film having good crystals can be formed at a high yield without patterning the amorphous silicon film 14 in an island shape.
  • FIG. 18 is a process chart illustrating the crystallization method of the semiconductor thin film according to the present embodiment.
  • Fig. 18A, Fig. 18C, Fig. 18E are sectional views
  • Fig. 18B, Fig. 18D and FIG. 18F are plan views.
  • FIG. 18A is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 18B.
  • FIG. 18C is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 18D.
  • FIG. 18E is a sectional view taken along the line A- ⁇ ′ of FIG. 18F.
  • FIG. 18A, Fig. 18A, Fig. 18C, Fig. 18E are sectional views
  • Fig. 18B, Fig. 18D and FIG. 18F are plan views.
  • FIG. 18A is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 18B.
  • FIG. 18C is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 18D.
  • FIG. 18E
  • FIG. 19 is a plan view showing the method for crystallizing the semiconductor thin film according to the present embodiment.
  • the same components as those in the semiconductor thin film crystallization method according to the first to fourth embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.
  • a dielectric film 48 in which a slit 50 is formed is formed on an amorphous silicon film 14, and a laser beam 18 is run so as to cross the slit 48. It has the main characteristics.
  • a silicon oxide film 12 and an amorphous silicon film 14 are sequentially formed on the entire surface of a glass substrate 10 in the same manner as the semiconductor thin film crystallization method according to the first embodiment.
  • a dielectric film 48 is formed on the entire surface by, eg, CVD.
  • the dielectric film 48 for example, a silicon oxide film is formed.
  • the thickness of the dielectric film 48 (1 is / 4 ⁇ or ⁇ (m + 1) / 4n.
  • n is the refractive index of the dielectric film.
  • the index of refraction n is 1.42
  • ⁇ is the wavelength of the laser beam, the wavelength of the laser beam;
  • a slit 50 is formed in the dielectric film 48 using a photolithography technique (see FIG. 18A).
  • the slit 50 is formed continuously so as to extend from one end of the amorphous silicon film 14 to the other end (see FIG. 19).
  • the width of the slit 50 is, for example, 10 ⁇ m.
  • the dielectric film thickness d 2 of 48 as the reflectance becomes maximum value of the laser beam 18 is 0, or an Am / 2 ri.
  • the slit 50 is formed.
  • the laser beam 18 is caused to cross the slit 50.
  • the intensity and scanning speed of the laser beam 18 are adjusted so that the amorphous silicon film 14 is melted in the region where the dielectric film 48 is formed, and the amorphous silicon film 14 is not melted in the region where the slit 50 is formed. Is set as appropriate. Therefore, according to the present embodiment, when the irradiation area 18a of the laser beam 18 crosses the slit 50, the crystal growth is not taken over.
  • the length over which the crystal growth is inherited is set to be somewhat short, as described above, the peeling of the film tends to be less likely to occur, so that a semiconductor thin film having high-quality crystals is formed while preventing the peeling of the film. can do. Further, even if film peeling occurs, it is possible to prevent the film peeling from being taken over when the irradiation area 18a of the laser beam 18 crosses the slit 50.
  • a semiconductor thin film having good crystals can be formed at a high yield without patterning the amorphous silicon film 14 in an island shape.
  • FIG. 20 is a process chart (1) showing a method for crystallizing a semiconductor thin film according to the present embodiment.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view.
  • FIG. 21 is a process diagram (part 2) illustrating the method for crystallizing a semiconductor thin film according to the present embodiment.
  • 21A, 21C, and 2IE are cross-sectional views
  • FIGS. 21B, 21D, and 2IF are plan views.
  • FIG. 21A is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 21B.
  • FIG. 21C is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 21D.
  • FIG. 21A is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 21B.
  • FIG. 21C is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 21D.
  • FIG. 21E is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 21F.
  • FIG. 22 is a plan view illustrating the crystallization method of the semiconductor thin film according to the present embodiment.
  • the same components as those of the semiconductor thin film crystallization method according to the first to fifth embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.
  • the crystallization method of the semiconductor thin film according to the present embodiment is performed on the amorphous silicon film 14.
  • the main feature is that a dielectric film 48 in which a groove 52 is formed is formed, and the laser beam 18 is scanned so as to cross the groove 52.
  • a silicon oxide film 12 and an amorphous silicon film 14 are sequentially formed on the entire surface of a glass substrate 10 in the same manner as in the semiconductor thin film crystallization method according to the first embodiment.
  • a dielectric film 48 is formed on the entire surface by, for example, the CVD method.
  • the dielectric film 48 for example, a silicon oxide film is formed.
  • the thickness d i of the dielectric film 48 is ⁇ / 4 ⁇ or ⁇ (m + 1) / 4n.
  • a photoresist film 52 is formed on the entire surface by, eg, spin coating.
  • an opening 54 reaching the dielectric film 48 is formed in the photoresist film 52 by using photolithography technology.
  • the opening 54 is formed continuously from one end of the amorphous silicon film 14 to the other end.
  • a groove 56 is formed by etching the dielectric film 48 using the photoresist film 52 as a mask.
  • the thickness of the dielectric film 48 at which the reflectance of the laser beam 18 becomes a maximum value is 0 or Lm / 2n.
  • the depth of the groove 56 is set so that the film thickness of the dielectric film 48 immediately below the groove 56 becomes Lm 2 n.
  • the groove 56 is formed so as to extend from one end of the amorphous silicon film 14 to the other end.
  • the width W of the groove 56 is, for example, 10 im.
  • the photoresist film 52 is removed.
  • a laser beam 18 is run so as to cross the groove 56.
  • the amorphous silicon film 1 is formed in the region where the groove 56 is not formed.
  • the intensity and scanning speed of the laser beam 18 are appropriately set so that the amorphous silicon film 14 does not melt in the region where 4 is melted and the groove 56 is formed. Therefore, according to the present embodiment, when the irradiation area 18a of the laser beam 18 crosses the groove 56, the crystal growth is not taken over.
  • the film tends to be less likely to be peeled off, so that it is possible to prevent the film from being peeled off and to form a semiconductor thin film having high-quality crystals. can do. Further, even if the film is peeled, it is possible to prevent the film from being taken over when the irradiation area 18a of the laser beam 18 crosses the groove 56.
  • a semiconductor thin film having good crystals can be formed at a high yield without patterning the amorphous silicon film 14 in an island shape.
  • the case of irradiating a laser beam from the surface side of the glass substrate as an example may be irradiated with a laser beam from the back surface side of the glass substrate (In the above embodiment, as the substrate
  • the substrate is not limited to a glass substrate, and any substrate can be used as appropriate.
  • the grooves 36, 56, the band-shaped patterns 44, 46, or the slits 50 extend from one end of the amorphous silicon film 14 to the other end.
  • the planar shape of the grooves 36, 56, the band-shaped patterns 44, 46, or the slit 50 is not limited to this.
  • the planar shapes of the grooves 36, 56, the band-shaped patterns 44, 46, or the slits 50 are appropriately set. You may.
  • the semiconductor thin film made of silicon is formed by crystallizing the amorphous silicon film
  • the material of the film to be crystallized is not limited to silicon. Crystallize a film made of any other material
  • the present invention can also be applied to the case of forming a semiconductor thin film.
  • N as a laser d: YV 0 but 4 when using a laser has been described as an example, N d: YV 0 not 4 limited to a laser, for example, N d: YAG laser, N d : A YID laser or the like may be used.
  • a silicon oxide film is used as the dielectric film 48.
  • the dielectric film 48 is not limited to the silicon oxide film, and a dielectric film made of any other material may be formed. May be.
  • the silicon oxide film 12 is formed between the glass substrate 10 and the amorphous silicon film 14.
  • the film formed between the glass substrate 10 and the amorphous silicon film 14 is made of silicon. It is not limited to an oxide film.
  • a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film may be formed between the glass substrate 10 and the amorphous silicon film 14.
  • the irradiation area 18a of the laser beam 18 is scanned by moving the glass substrate 10 by the XY stage 32, but by moving the laser beam 18 side.
  • the irradiation area 18a of the laser beam 18 may be scanned.
  • the shape of the spot 18 a of the laser beam 18, that is, the shape of the irradiation area 18 a is elliptical has been described as an example, but the irradiation area 1 of the laser beam 18 ′
  • the shape of 8a is not limited to an ellipse, but may be set as appropriate:
  • the method for crystallizing a semiconductor thin film according to the present invention is useful for forming a semiconductor thin film having good crystallinity at a high yield without patterning in an island shape.

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Abstract

基板１０上に半導体薄膜１４を形成する工程と、半導体薄膜又は半導体薄膜上に、半導体薄膜の結晶成長を阻害する部分１６を帯状に形成する工程と、結晶成長を阻害する部分の長手方向に交差する方向に連続波のエネルギービーム１８を走査することにより、半導体薄膜を結晶化する工程とを有している。結晶成長を阻害する部分に交差するようにエネルギービームを走査するため、エネルギービームの照射領域が結晶成長を阻害する部分に交差する際に、結晶成長が引き継がれるのを阻害することができる。従って、島状にパターニングされていないベタ状の半導体薄膜を結晶化する場合であっても、膜の剥がれを防止しつつ、高い歩留りで良好な結晶を有する半導体薄膜を形成することができる。

Description

明 細 書 半導体薄膜の結晶化方法 [技術分野]
本発明は、 半導体薄膜の結晶化方法に係り、 特に、 島状にパターニングするこ となく、 結晶性が良好な半導体薄膜を高い歩留りで形成しうる半導体薄膜の結晶 化方法に関する。
[背景技術]
近時、 比較的低温でポリシリコン膜を形成しうる技術が提案されている。 この ような技術を用いれば、 耐熱性の比較的低いガラス基板上にポリシリコン膜を形 成することが可能となる。 そして、 ポリシリコン膜を動作半導体膜として用いた 薄膜トランジスタ （T F T、 Thin Film Transistor) を、 ガラス基板上に形成す ることが可能となる。
ポリシリコン膜を用いた薄膜トランジスタは、 アクティブマトリクス型の液晶 ディスプレイ （L C D、 Liquid Crystal Display) の画素用のスイッチング素子 として用いることができる。
ポリシリコン膜を動作半導体膜として用いた薄膜トランジスタは、 ァモルファ スシリコン膜を動作半導体膜として用いた薄膜トランジスタと比較してキャリア 移動度が高いため、 高速動作を実現することが可能である。 このため、 ポリシリ コン膜を用いた薄膜トランジスタは、 画素用のスィツチング素子としてのみなら ず、 周辺回路のスイッチング素子としても用いることが可能である。 このため、 ポリシリコン膜を比較的低温で形成し得る技術を用いれば、 表示部と周辺回路と が同一基板上に形成されて成るシステム ·オン ·パネルを提供することも可能と なる。
また、 ポリシリコン膜を動作半導体膜として用いた薄膜トランジスタは、 液晶 ディスプレイのみならず、 有機 E L (EelectroLuminescence^ エレクト口ノレミネ ッセンス） ディスプレイにも応用することが期待される。 ガラス基板上に比較的低温でポリシリコン膜を形成しうる技術として、 例えば 以下のような技術が提案されている。
まず、 ガラス基板上にアモルファスシリコン膜を形成する。
次に、 アモルファスシリコン膜にパルス状にレーザビームを照射する。 レーザ ビームとしては、 例えばエキシマレーザを用いる。
パルス状にレーザビームを照射すると、 レーザビームにより溶解されたシリコ ンが固化する過程でシリコンの結晶が成長し、 ポリシリコン膜が形成される。 しかしながら、 上記のような方法で形成されるポリシリコン膜では、 シリコン 結晶の粒径が必ずしも十分に大きくならない。 このため、 十分に高いキャリア移 動度を得ることができなかった。
更に高いキヤリァ移動度を得ることができる技術として、 以下のような技術が 提案されている。
まず、 ガラス基板上にアモルファスシリコン膜を形成する。
次に、 ガラス基板を X— Yステージ上に載置する。
次に、 アモルファスシリコン膜に連続波のレーザビームを照射しながら、 X— Yステージによりガラス基板を移動させ、 レーザビームを走査する。 レーザビー ムとしては、 半導体励起のレーザビームを用いる。
レーザビームを走査すると、 レーザビームが照射された領域でアモルファスシ リコン膜が溶融し、 レーザビームの照射領域から外れた部分でシリコンが固化し ていく。 レーザビームの走査方向に沿つてシリコンの結晶が引き継がれてレ、き、 レーザビームの走査方向に沿って長細い結晶が成長する。 なお、 このような結晶 成長の態様は、 ラテラル成長と称される。
このようにして結晶化されたシリコン薄膜を動作半導体膜として用い、 シリコ ン結晶の長手方向とキヤリァの移動方向とを一致させれば、 キヤリァ移動度の極 めて高い薄膜トランジスタを構成することが可能となる。 シリコン結晶の長手方 向に沿ってキヤリァを移動させれば、 キヤリァの移動が結晶粒界により妨げられ ないためである。
しかしながら、 このような提案されている技術では、 ベタ状に形成されたァモ コン膜の全体を結晶化しようとすると、 膜の剥がれが生じてしまう 'ことがあった。 図 2 3は、 膜の剥がれを示す図である。 図 2 3に示すように、 結 晶化されたシリコン薄膜 1 0 0の一部に膜の剥がれ 1 0 2が生じている。 結晶化 された膜の剥がれ 1 0 0は、 レーザビームの走査を開始した地点の近くでは生じ にくいが、 レーザビームの走査を開始した地点から離れるに伴って生じやすくな る。 膜の剥がれ 1 0 2は、 レーザビームの走査に伴って引き継がれていくため、 広い範囲に亘つて膜が剥がれてしまう。 このため、 膜の剥がれ 1 0 2が生じた場 合には、 このシリコン薄膜 1 0 0を製品に用いることはできなかった。 膜の剥が れ 1 0 2が生じる原因は、 必ずしも明らかではないが、 膜中に含まれる不純物や 溶融したシリコンの表面張力等によるものと考えられる。
膜の剥がれ 1 0 2を防止し得る技術として、 アモルファスシリコン膜を予め島 状にパターニングしておき、 島状にパターユングされたアモルファスシリコン膜 に対してレーザビームを走査する技術が提案されている （特許'文献 1、 2参照） 図 2 4 Aは、 寸法 6 0 X 7 0 i mの長方形の島状のパターン 1 0 4を配列した 場合の例を示している。 また、 図 2 4 Bは、 寸法 5 0 /z m X 2 0 0 μ mの島状の パターン 1 0 6を配列した場合を示している。 島状のパターン 1 0 6は、 端部が 半円状になっている。 なお、 島状のパターンの形状や寸法はこれに限定される のではなく、 適宜設定される。
アモルファスシリコン膜を予め島状にパターユングしておけば、 一つ一つの島 状のパターン 1 0 4 a、 1 0 4 bに対してレーザビームが走査する距離が比較的 短いため、 膜の剥がれは生じにくい。 また、 一の島状のパターン 1 0 4 a、 1 0 4 bにおいて膜の剥がれが生じた場合であっても、 膜の剥がれが生じた島状のパ ターン 1 0 4 a、 1 0 4 bと他の島状のパターン 1 0 4 a、 1 0 4 bとが互レヽに 分離されているため、 他の島状のパターン 1 0 4 a、 1 0 4 bに膜の剥がれが引 き継がれることはない。
このように、 アモルファスシリコン膜を予め島状にパターユングしておけば、 歩留りを向上することが可能となる。
しかしながら、 島状にパターユングされたアモルファスシリコン膜を結晶化し た場合には、 島状のパターン 1 0 4のうちの縁部 1 0 6では良好な結晶が成長し ない。 このため、 薄膜トランジスタの動作半導体膜として適する部分は、 島状の パターン 104のうちの中央部分 1 08に限られる （図 25 A参照） 。 このため、 図 25 Bに示すように、 島状のパターン 104を更にパターニング し、 島状のパターン 104のうちの中央部分 108のみを、 薄膜トランジスタの 動作半導体膜 1 1 0として用いる。 そして、 動作半導体膜 1 1 0上にゲート絶縁 膜 （図示せず） を形成し、 ゲート電極 1 1 2を形成することにより薄膜トランジ スタ 1 14が形成される。 このように、 薄膜トランジスタ 1 14の動作半導体膜 1 10として用いることができるのは、 島状のパターン 1 04のうちの一部のみ であった。 このため、 アモルファスシリコン膜を予め島状にパターニングしてお く方法では、 薄膜トランジスタ 1 14を高密度に形成 "ることができなかった。 このため、 アモルファスシリコン膜を予め島状にパターエングすることなく、 良 好な結晶性を有する半導体薄膜を高い歩留りで形成しうる技術が待望されていた。 特許文献 1
特開 2003— 86505号公報
特許文献 2
特開 2003— 86509号公報
非特許文献 1
佐々木伸夫、 原明人、 竹内文代、 菅勝行、 竹井美智子、 吉野健一、 千田満、 「CWラテラル結晶化 （CLC) 技術による移動度 500 c m2ZVsを超える新 低温ポリ S i TFT技術」 電子情報通信学会論文誌 C， Vol. J85-C, No.8, pp. 601-608 (2002) .
非特許文献 2
A. Hara, F. Takeuchi, and N. Sasaki, "Selective Single - Crystalline- silico n Growth at the Pre—deiined Active Regions of TFTs on a Glass by a Scann ing CW Laser Irradiation, " IEEE IEDM 2000 Tech. Digest, pp.209-212 (200 0).
非特許文献 3
A. Hara, Y. Mishima, T. Kakehi, F. Takeuchi, M. Takei, K. Yoshino, K. Suga, M. Chi da, and N. Sasaki, "High performance Poly-Si TFTs on a Glass by a Stab le Scanning CW Laser Lateral Crystallization, IEEE IEDM 2001 Tech. Dige st, pp. 747-750, (2001) .
非特許文献 4
Y. Sano, Μ. Takei, A. Hara, and N. Sasaki, "High - Performance Single-Crysta lline- Silicon TFTs on a Non-Alkali Glass Substrate, " IEEE IEDM 2002 Tech. Digest, pp. 565-568 (2002) .
非特許文献 5
K. Yoshino, Μ. Takei, Μ. Chi da, A. Hara, and N. Sasaki, Effect on Poly-Si Film Uniformity and TFT Performance of Overlap Irradiation by a Stable S canning CW Laser, " Proc. 9th Int. Display Worl shops ' 02 (Hiroshima, Dec. 4-6, 2002) , pp. 343-346 (2002) .
本発明の目的は、 予め島状にパターニングすることなく、 良好な結晶性を有す る半導体薄膜を高い歩留りで形成し得る半導体薄膜の結晶化方法を提供すること にめる。
[発明の開示]
上記目的は、 基板上に半導体薄膜を形成する工程と、 前記半導体薄膜又は前記 半導体薄膜上に、 前記半導体薄膜の結晶成長を阻害する部分を帯状に形成するェ 程と、 前記結晶成長を阻害する部分の長手方向に交差する方向に違続波のエネル ギービームを走査することにより、 前記半導体薄膜を結晶化する工程とを有する ことを特徴とする半導体薄膜の結晶化方法により達成される。
本発明によれば、 結晶成長を阻害する部分に交差するようにエネルギービーム を走查するため、 エネルギービームの照射領域が結晶成長を阻害する部分に交差 する際に、 結晶成長が引き継がれるのを阻害することができる。 結晶成長が引き 継がれる長さをある程度短く設定すると、 膜の剥がれが生じにくくなる傾向があ るため、 膜の剥がれが生じるのを防止しつつ、 良質な結晶を有する半導体薄膜を 形成することができる。 また、 膜の剥がれが生じたとしても、 エネルギービーム の照射領域が結晶成長を阻害する部分と交差する際に、 膜の剥がれが引き継がれ るのを阻害することができる。 従って、 本発明によれば、 島状にパターユングさ れていないベタ状の半導体薄膜を結晶化する場合であっても、 膜の剥がれを防止 しつつ、 高い歩留りで良好な結晶を有する半導体薄膜を形成することができる。 本発明によれば、 良好な結晶を有する半導体薄膜をベタ状に形成することができ るため、 電気的特性の良好な薄膜トランジスタを高密度に形成することができる <
[図面の簡単な説明]
図 1は、 本発明の第 1実施形態による半導体薄膜の結晶化方法を示す断面図及 ぴ平面図である。
図 2は、 本発明の第 1実施形態による半導体薄膜の結晶化方法を示す平面図で める。
図 3は、 結晶化装置を示す概略図である。 .
図 4は、 レーザビームのスポッ トの形状を示す平面図、 及ぴ、 レーザビームを 走查することにより得られるシリコンの結晶状態を示す図である。 . 図 5は、 本発明の第 1実施形態の変形例 （その 1 ) による半導体薄膜の結晶化 方法を示す平面図である。
図 6は、 本発明の第 1実施形態の変形例 （その 2 ) による半導体薄膜の結晶化 方法を示す平面図である。
図 7は、 本発明の第 1実施形態の変形例 （その 3 ) による半導体薄膜の結晶化 方法を示す平面図である。
図 8は、 本発明の第 1実施形態の変形例 （その 4 ) による半導体薄膜の結晶化 方法を示す平面図である。
図 9は、 本発明の第 1実施形態の変形例 （その 5 ) による半導体薄膜の結晶化 方法を示す平面図である。
図 1 0は、 本発明の第 2実施形態による半導体薄膜の結晶化方法を示す工程図 (その 1 ) である。
図 1 1は、 本発明の第 2実施形態による半導体薄膜の結晶化方法を示す工程図 (その 2 ) である。
図 1 2は、 本発明の第 2実施形態による半導体薄膜の結晶化方法を示す平面図 である。
図 1 3は、 本発明の第 3実施形態による半導体薄膜の結晶化方法を示す工程図 (その 1 ) である。 ' 図 1 4は、 本発明の第 3実施形態による半導体薄膜の結晶化方法を示す工程図 (その 2 ) である。
図 1 5は、 本発明の第 3実施形態による半導体薄膜の結晶化方法を示す平面図 である。
図 1 6は、 本発明の第 4実施形態による半導体薄膜の結晶化方法を示す工程図 である。
図 1 7は、 本発明の第 4実施形態による半導体薄膜の結晶化方法を示す平面図 でめる。
図 1 8は、 本発明の第 5実施形態による半導体薄膜の結晶化方法を示す工程図 である。
図 1 9は、 本発明の第 5実施形態による半導体薄膜の結晶化方法を示す平面図 である。
図 2 0は、 本発明の第 6実施形態による半導体薄膜の結晶化方法を示す工程図 (その 1 ) である。
図 2 1は、 本発明の第 6実施形態による半導体薄膜の結晶化方法を示す工程図 (その 2 ) である。
図 2 2は、 本発明の第 6実施形態による半導体薄膜の結晶化方法を示す平面図 である。
図 2 3は、 膜の剥がれを示す図である。
図 2 4は、 島状のパターンを配列した場合を示す平面図である。
図 2 5は、 島状のパターンを結晶化して薄膜トランジスタを形成する場合 を示す工程図である。
[発明を実施するための最良の形態]
(第 1実施形態）
本発明の第 1実施形態による半導体薄膜の結晶化方法について図 1乃至図 4を 用いて説明する。 図 1は、 本実施形態による半導体薄膜の結晶化方法を示す断面 図及ぴ平面図である。 図 1 A、 図 1 C、 図 I Eは断面図であり、 図 1 B、 図 I D 図 I Fは平面図である。 図 1 Aは、 図 1 Bの A— A' 線断面図である。 図 1 Cは、 図 1 Dの A— 線断面図である。 図 1 Eは、 図 1 Fの A— 線断面図である c 図 2は、 本実施形態による半導体薄膜の結晶化方法を示す平面図である。
まず、 図 1 A及ぴ図 1 Bに示すように、 例えばプラズマ C V D (Plasma Enhan ced Chemical Vapor Deposition) 法により、 ガラス基板 1 0上の全面に、 パッ ファ層となるシリ コン酸化膜 1 2を形成する。 シリコン酸化膜 1 2の膜厚は、 例 えば 4 0 0 n mとする。
次に、 例えばプラズマ C V D法により、 全面に、 アモルファスシリコン膜 1 4 を形成する。 アモルファスシリコン膜 1 4の膜厚は、 例えば 5 0〜2 0 0 n mと する。
次に、 水素出しのために、 例えば 4 5 0 °C、 2時間の熱処理を行う。
次に、 フォトリソグラフィ技術を用い、 アモルファスシリコン膜 1 4に複数の スリッ ト 1 6を形成する。 スリ ッ ト 1 6の幅 Wは、 例えば 5 / mとする。 スリツ トのピッチ P xは、 例えば 2 0 0 μ πιとする。 図 2に示すように、 スリ ッ ト 1 6 は、 アモルファスシリコン膜 1 4の一方の端部から他方の端部まで達するように 連続的に形成する。
次に、 レーザビーム 1 8を走查することにより、 アモルファスシリコン膜 1 4 を結晶化する。
ここで、 アモルファスシリコン膜 1 4を結晶化する際に用いられる結晶化装置 を図 3を用いて説明する。 図 3は、 結晶化装置を示す概略図である。
図 3に示すように、 結晶化装置は、 レーザビーム 1 8を出射するレーザ光源部
2 0と、 レーザ光源部 2 0から出射されるレーザビーム 1 8の形状を成形する凹 レンズ 2 2と、 凹レンズ 2 2により成形されたレーザビーム 1 8を所定の方向に 反射するミラー 2 4と、 ミラー 2 4により反射されたレーザビーム 1 8の形状を 成形するシリンドリカルレンズ 2 6と、 シリンドリカルレンズ 2 6の長手方向に 対して直交するように設けられ、 シリンドリカルレンズ 2 6により成形されたレ 一ザビーム 1 8の形状を更に成形するシリンドカルレンズ 2 8と、 シリンドリ力 ルレンズ 2 6により成形されたレーザビーム 1 8の形状を更に成形する凸レンズ
3 0と、 ガラス基板 1 0を Χ Υ方向に移動する X— Υステージ 3 2とを有してい る。
レーザ光源部 2 0には、 例えば、 L D (Laser Diode) を励起光源とする半導 体励起の連続波 （CW： Continuous Wave) 発振する固体レーザを用いる。 この ような固体レーザとしては、 例えば、 波長 5 3 2 n mの N d ： Y V O 4レーザを 用いることができる。 固体レーザの出力は例えば 6 Wとする。 なお、 半導体励起 の固体レーザを用いているのは、 半導体励起の固体レーザは気体.レーザと比較し て、 安定したレーザビーム 1 8が得られるためである。
レーザ光源部 2 0から出射されるレーザビーム 1 8が上記のような光学系を通 ると、 レーザビーム 1 8のスポットの形状、 即ち、 照射領域 1 8 aの形状は、 図 3及ぴ図 4に示すように楕円形となる。 図 4 Aは、 レーザビームのスポッ トの形 状を示す平面図である。
図 4 Aに示すように、 レーザビーム 1 8のスポット 1 8 aの形状は、 細長い形 状である。 より具体的には、 レーザビーム 1 8のスポット 1 8 aの形状は、 長軸 L Aの長さが例えば 4 0 0 μ πι程度、 短軸 L Bの長さが例えば 2 0 m程度の楕円 形である。 レーザビーム 1 8のうちの中央部は、 強度が強い部分である。 レーザ ビーム 1 8の強度が強い部分の長手方向の長さ L cは、 例えば 1 5 0 m程度で ある。 一方、 レーザビーム 1 8のうちの中央部を除く部分は、 強度があまり強く ない部分である。
このような結晶化装置を用い、 以下のようにして、 アモルファスシリコン膜 1 4に対してレーザビーム 1 8を走査する。
まず、 X— Yステージ 3 2上にガラス基板 1 0を載置する。 この際、 スリット 1 6の長手方向とレーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aの長手方向とが平行になる ように、 ガラス基板 1 0を載置する。
次に、 アモルファスシリコン膜 1 4にレーザビーム 1 8を照射しながら、 X— Yステージ 3 2によりガラス基板 1 0を移動させることにより、 レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aをスリ ッ ト 1 6の長手方向に対して垂直な方向、 即ち X方向 に走査する。 レーザビーム 1 8の走査速度は、 例えば 5 0 c m/秒とする。 図 1 C乃至図 1 Fに示すように、 レーザビーム 1 8を走查すると、 レーザビー ム 1 8の照射領域 1 8 aでァモルファスシリコン膜 1 4が溶融し、 レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aから外れた部分でシリコンが固化していく。 レーザビーム 1 8の走査方向に沿ってシリコンの結晶が引き継がれていき、 レーザビーム 1 8 の走查方向に沿うように長細い結晶粒が成長する。
レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aがスリ ッ ト 1 6に交差する際には、 シリコ ンの結晶成長は引き継がれない。 結晶成長が引き継がれる長さをある程度短く設 定すると、 膜の剥がれが生じにくくなる傾向がある。 このため、 本実施形態によ れば、 予め島状にパターニングされていないベタ状のアモルファスシリコン膜を 結晶化する場合であっても、 膜の剥がれを防止しつつ、 良好に結晶化することが できる。
図 4 Bは、 レーザビームを走查することにより得られるシリコンの結晶状態を 示す図である。
図 4 Bに示すように、 レーザビーム 1 8が走査された領域のうちの中央部分 3 4 aにおいては、 レーザビーム 1 8の走查方向、 即ち X方向に沿って、 シリコン 結晶が長細く成長している。 このような結晶成長の態様は、 ラテラル成長と称さ れている。 なお、 レーザビーム 1 8が走査された領域のうちの中央部分 3 4 aに おいて良好な結晶が得られるのは、 レーザビームの強度が比較的強いためである ( 一方、 レーザビーム 1 8が走査された領域のうちの中央部分を除く部分 3 4 b においては、 結晶粒径があまり大きくないシリコン結晶が成長している。 なお、 レーザビーム 1 8が走査された領域のうちの中央部分を除く領域 3 4 bにおいて 結晶粒径が小さくなるのは、 レーザビームの強度が比較的弱いためである。
良好な結晶が得られる領域は、 レーザビーム 1 8が走査された領域のうちの中 央部分のみであるため、 レーザビーム 1 8を 1回走査しただけでは、 ァモルファ スシリコン膜 1 4の全体を結晶化することはできない。 このため、 図 2に示すよ うに、 レーザビーム 1 8の走査 S nを複数回行うことにより、 アモルファスシリ コン膜 1 4の全体を結晶化する。
レーザビーム 1 8の走查 S nを複数回行う際には、 レーザビーム 1 8の照射領 域 1 8 aの軌道が部分的にォーパーラップするように、 レーザビーム 1 8を走查 する。
レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aの軌道を部分的にオーバーラップさせる理 由は、 以下の通りである。
即ち、 レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aの軌道を部分的にオーバーラップさ せることなく、 単にレーザビーム 1 8の走査を複数回行った場合には、 レーザビ ーム 1 8が走査された領域のうちの中央部分 3 4 a (図 4参照） においてのみ良 好な結晶が得られ、 レーザビーム 1 8が走査された領域のうちの中央部を除く領 域 3 4 bでは、 粒径の大きいシリコン結晶が得られない。
このため、 本実施形態では、 レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aの軌道が部分 的にオーバーラップするように、 レーザビーム 1 8の走查を行う。 これにより、 アモルファスシリコン膜 1 4の全体を良好に結晶化することができる。
このように本実施形態によれば、 レーザビーム 1 8をスリ ッ ト 1 6に交差する ように走查するため、 レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aがスリ ッ ト 1 6と交差 する際に、 結晶成長が引き継がれるのを阻害することができる。
結晶成長が引き継がれる長さをある程度短く設定すると、 膜の剥がれが生じに くくなる傾向があるため、 膜の剥がれが生じるのを防止しつつ、 良質な結晶を有 する半導体薄膜を形成することができる。 また、 膜の剥がれが生じたとしても、 レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aがスリ ッ ト 1 6と交差する際に、 膜の剥がれ が引き継がれるのを阻害することができる。
従って、 本実施形態によれば、 島状にパターニングされていないベタ状のァモ ルファスシリコン膜を結晶化する場合であっても、 膜の剥がれを防止しつつ、 高 ぃ歩留りで良好な結晶を有する半導体薄膜を形成することができる。 本実施形態 によれば、 良好な結晶を有する半導体薄膜をベタ状に形成することができるため、 電気的特性の良好な薄膜トランジスタを高密度に形成することができる。
(変形例 （その 1 ) )
次に、 本実施形態による半導体薄膜の結晶化方法の変形例 （その 1 ) を図 5を 用いて説明する。 図 5は、 本変形例による半導体薄膜の結晶化方法を示す平面図 である。
本変形例による半導体薄膜の結晶化方法は、 長手方向の長さが比較的短い複数 のスリッ ト 1 6 aが、 互いにずらして形成されていることに主な特徴がある。 図 5に示すように、 アモルファスシリコン膜 1 4には、 長手方向の長さ L sが 比較的短い複数のスリット 1 6 aが形成されている。 複数のスリット 1 6 aの長 手方向が互いに平行になるように形成されている。 スリッ ト 1 6 aの長手方向の 長さ L sは、 例えば 2 0 0 μ πιである。 スリ ッ トの幅 Wは、 上記と同様に、 例え ば 5 μ πιである。 スリッ ト 1 6 aは、 X方向にずらして形成されている。 スリツ ' ト 1 6 aの X方向のずれ D xは、 例えば 2 0 μ πιである。 スリット 1 6 aは Y方 向にオーバーラップょうに形成されている。 スリ ッ ト 1 6 aの Y方向のオーバー ラップの距離 D Yは、 例えば 2 0 μ mである。 長手方向に配列された複数のスリ ット 1 6 aにより、 全体として断続的なスリットが構成されている。
このようなアモルファスシリコン膜 1 4に対してレーザビーム 1 8の走査 S n を行った場合には、 レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aはいずれかのスリット 1 6 aと交差する。
このため、 本変形例によっても、 レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aがスリ ッ ト 1 6 aと交差する際に、 結晶成長が引き継がれるのを阻害することができる。 従って、 本変形例によっても、 アモルファスシリコン膜を島状にパターユング することなく、 良好な結晶を有する半導体薄膜を高い歩留りで形成することがで さる。
(変形例 (その 2 ) )
次に、 本実施形態による半導体薄膜の結晶化方法の変形例 (その 2 ) を図 6を 用いて説明する。 図 6は、 本変形例による半導体薄膜の結晶化方法を示す平面図 である。
本変形例による半導体薄膜の結晶化方法は、 スリッ ト 1 6 bがレーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aの長手方向の長さより短く形成されていることに主な特徴が ある。
図 6に示すように、 アモルファスシリコン膜 1 4には、 複数のスリット 1 6 b が形成されている。 複数のスリット 1 6 bは、 長手方向に揃っている。 長手方向 に配列された複数のスリット 1 6 bにより、 全体として断続的なスリットが構成 されている。 スリ ッ ト 1 6 bの長手方向の長さ L sは例えば 1 0 0 μ mである。 レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aのうちのビーム強度が強い部分の長手方向の 長さ L cは、 例えば 1 5 0 μ mである。 スリ ッ ト 1 6 bの長手方向の長さ L。は、 レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aのうちのビーム強度が強い部分の長手方向の 長さ L cより短い。 スリ ッ ト 1 6 bの幅 Wは、 例えば 5 / mである。 X方向にお けるスリ ッ ト 1 6 bの配置間隔 P xは、 例えば 2 0 Ο μ ηιである。 Υ方向におけ るスリ ッ ト 1 6 bの配置間隔 Ρ γは、 例えば 1 2 0 mである。
このようなアモルファスシリコン膜 1 4に対してレーザビーム 1 8の走査 S n を行った場合には、 レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aの一部のみがスリ ッ ト 1 6 aと交差する。
本変形例では、 レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aがスリ ッ ト 1 6 bと交差す る際に、 レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aの全体がスリット 1 6 bと交差する わけではないが、 レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aの少なくとも一部がスリ ッ ト 1 6 bと交差すれば、 結晶成長が引き継がれるのを阻害することが可能である c このため、 本変形例によっても、 膜の剥がれを防止しつつ、 良好な結晶を成長 することができる。 また、 膜の剥がれが生じた場合であっても、 剥がれが引き継 がれるのをスリット 1 6 bにより阻害することができる。
従って、 本変形例によっても、 アモルファスシリコン膜 1 4を島状にパター二 ングすることなく、 良好な結晶を有する半導体薄膜を高い歩留りで形成すること ができる。
(変形例 （その 3 ) )
次に、 本実施形態の変形例 （その 3 ) による半導体薄膜の結晶化方法を図 7を 用いて説明する。 図 7は、 本変形例による半導体薄膜の結晶化方法を示す平面図 である。
本変形例による半導体薄膜の結晶化方法は、 スリッ ト 1 6 cの長手方向の長さ L sが、 .レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aの長手方向の長さ L Aより長いことに 主な特徴がある。
図 7に示すように、 アモルファスシリコン膜 1 4には、 複数のスリット 1 6 c が形成されている。 スリ ッ ト 1 6 cの長手方向の長さ L sは例えば 5 0 0 μ πιで ある。 レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aのうちのビーム強度が強い部分の長手 方向の長さ L cは、 上述したように、 例えば 1 5 0 mである。 スリッ ト 1 6 c の長手方向の長さ L。は、 レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aのうちのビーム強 度が強い部分の長手方向の長さ L cより長くなっている。 スリ ッ ト 1 6 cの幅 W は、 例えば 5 πιである。 X方向におけるスリット 1 6 aどうしの配置間隔 Ρ χ は、 例えば 2 0 である。 Y方向におけるスリット 1 6 aどうしの配置間隔 P γは、 例えば 2 0 0 μ mである。 長手方向に配列された複数のスリット 1 6 cに より、 全体として断続的なスリットが構成されている。
このようなアモルファスシリコン膜 1 4に対してレーザビーム 1 8を走査した 場合には、 レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aがスリ ッ ト 1 6 cと交差する際に、 レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aの全部又は一部がスリット 1 6 cと交差する c レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aの少なくとも一部がスリット 1 6 cと交差す る際に、 結晶成長が引き継がれるのが阻害されるため、 膜の剥がれを防止するこ とができる。 また、 上記と同様に、 膜の剥がれが生じた場合であっても、 レーザ ビーム 1 8の照射領域 1 8 aの少なくとも一部がスリット 1 6 cと交差する際に, 膜の剥がれが引き継がれるのが阻害される。
従って、 本変形例によっても、 アモルファスシリコン膜 1 4を島状にパター二 ングすることなく、 良好な結晶を有する半導体薄膜を高い歩留りで形成すること ができる。
(変形例 （その 4 ) )
次に、 本実施形態の変形例 （その 4 ) による半導体薄膜の結晶化方法を図 8を 用いて説明する。 図 8は、 本変形例による半導体薄膜の結晶化方法を示す平面図 である。
本変形例による半導体薄膜の結晶化方法は、 長手方向の長さが比較的短い複数 のスリ ッ ト 1 6 dが、 レーザビーム 1 8の走査方向、 即ち X方向に対して斜めに 形成されていることに主な特徴がある。
図 8に示すように、 アモルファスシリコン膜 1 4には、 複数のスリット 1 6 d が形成されている。 スリ ッ ト 1 6 dは、 レーザビーム 1 8の走査方向に対して斜 めに形成されている。 レーザビーム 1 8の走査方向とスリット 1 6 dの長手方向 との為す角度 øは、 例えば 4 5 ° である。 スリ ッ ト 1 6 dの幅 Wは、 例えば 5 μ mである。 スリッ ト 1 6 dの長手方向の長さ L sは、 例えば 3 0 0 である。 複数のスリ ッ ト 1 6 dは、 X方向に互いにずらして形成されている。 スリ ッ ト 1 6 dの X方向のずれ D xは、 例えば 2 0 μ πιである。 複数のスリット 1 6 dは Y 方向に互いにオーバーラップょうに形成されている。 スリッ ト 1 6 aの Y方向の オーバーラップの距離 D Y 、 例えば 2 0 / mである。 長手方向に配列された複 数のスリット 1 6 dにより、 全体として断続的なスリットが構成されている。 このようなスリ ッ ト 1 6 dが形成されたアモルファスシリコン膜 1 4に対して レーザビーム 1 8を走査した場合には、 レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aはス リット 1 6 dの長手方向に対して斜めに交差する。 レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aがスリ ッ ト 1 6 dの長手方向に対して斜めに交差する場合であっても、 レ 一ザビーム 1 8の照射領域 1 8 aがスリ ッ ト 1 6 dに交差する際に、 結晶成長が 引き継がれるのが阻害される。 また、 膜の剥がれが生じた場合であっても、 レー ザビーム 1 8の照射領域 1 8 aがスリ ッ ト 1 6 dに交差する際に、 膜の剥がれが 引き継がれるのが阻害される。
従って、 本変形例によっても、 アモルファスシリコン膜 1 4を島状にパター二 ングすることなく、 良好な結晶を有する半導体薄膜を高い歩留りで形成すること ができる。
(変形例 (その 5 ) )
次に、 本実施形態の変形例 （その 5 ) による半導体薄膜の結晶化方法を図 9 を用いて説明する。 図 9は、 本変形例による半導体薄膜の結晶化方法を示す平面 図である。
本変形例による半導体薄膜の結晶化方法は、 レーザビーム 1 8の走査方向に対 してスリット 1 6 eが斜めに形成されており、 しかも、 スリ ッ ト 1 6 eがァモル ファスシリコン膜 1 4の一の端部から他の端部まで達するように連続的に形成さ れていることに主な特徴がある。
図 9に示すように、 アモルファスシリコン膜 1 4には、 レーザビーム 1 8の走 査方向に対して斜めにスリット 1 6 eが形成されている。 レーザビーム 1 8の照 射領域 1 8 aの長手方向とスリ ッ ト 1 6 eの長手方向との為す角度 Θは、 例えば 4 5 ° である。 スリ ッ ト 1 6 eの幅 Wは、 例えば 5 μ mである。
このようなスリット 1 6 eが形成されたアモルファスシリコン膜 1 4に対して レーザビーム 1 8を走査した場合にも、 レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aがス リット 1 6 eに交差する際に、 結晶成長が引き継がれるのが阻害される。 また、 膜の剥がれが生じた場合であっても、 レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aがスリ ット 1 6 eに交差する際に、 膜の剥がれが引き継がれるのが阻害される。
従って、 本変形例によっても、 アモルファスシリコン膜 1 4を島状にパター二 ングすることなく、 良好な結晶を有する半導体薄膜を高い歩留りで形成すること ができる。 '
(第 2実施形態） '
本発明の第 2実施形態による半導体薄膜の結晶化方法について図 1 0乃至図 1 2を用いて説明する。 図 1 0は、 本実施形態による半導体薄膜の結晶化方法を示 す工程図 （その 1 ) である。 図 1 0は、 断面図である。 図 1 1は、 本実施形態に よる半導体薄膜の結晶化方法を示す工程図 （その 2 ) である。 図 1 1 A、 図 1 1 C、 図 1 1 Eは断面図であり、 図 1 1 B、 図 1 1 D、 図 1 1 Fは平面図である。 図 1 1 Aは、 図 1 1 Bの A— Α' 線断面図である。 図 1 1 Cは、 図 1 1 Dの Α— Α' 線断面図である。 図 1 1 Eは、 図 1 1 Fの A— A' 線断面図である。 図 1 2 は、 本実施形態による半導体薄膜の結晶化方法を示す平面図である。 なお、 第 1 実施形態による半導体薄膜の結晶化方法と同一の構成要素については同一の符号 を付して、 説明を省略し又は簡略にする。
本実施形態による半導体薄膜の結晶化方法は、 アモルファスシリコン膜 1 4に 溝 3 6を形成し、 溝 3 6に交差するようにレーザビーム 1 8を走查することに主 な特徴がある。
まず、 第 1実施形態による半導体薄膜の結晶化方法と同様にして、 ガラス基板 1 0上の全面に、 シリコン酸化膜 1 2及びアモルファスシリコン膜 1 4を順次形 成する。 この後、 第 1実施形態による半導体薄膜の結晶化方法と同様にして、 水 素出しのための熱処理を行う （図 1 O A参照） 。
次に、 図 1 0 Bに示すように、 全面に、 例えばスピンコート法により、 フォ ト レジスト膜 3 8を形成する。
次に、 フォトリソグラフィ技術を用い、 フォトレジスト膜 3 8にアモルファス シリコン膜 1 4に達する開口部 4 0を形成する。 開口部 4 0は、 アモルファスシ リコン膜 1 4の一方の端部から他方の端部まで達するように形成する。 次に、 図 10 Cに示すように、 フォトレジス ト膜 38をマスクとして、 ァモル ファスシリコン膜 14をエッチングする。 この際、 アモルファスシリコン膜 14 をエッチングする深さは、 アモルファスシリコン膜 14の表面から例えば 30 n mの深さとする。 こうして、 図 12に示すように、 アモルファスシリ ン膜 14 の一方の端部から他方の端部まで達するように溝 36が連続的に形成される。 溝 36の幅 Wは、 例えば 5 μπιとする。
次に、 図 1 1 Αに示すように、 フォ トレジスト膜 38を除去する。
次に、 図 1 1 B及び図 1 1 Cに示すように、 溝 36に交差するようにレーザビ ーム 18を走査する。 溝 36が形成されている箇所ではアモルファスシリコン膜 14がー部で不連続になっているため、 結晶成長が引き継がれるのがある程度阻 害される。
結晶成長が引き継がれる長さをある程度短く設定すると、 上述したように、 膜 の剥がれが生じにくくなる傾向があるため、 膜の剥がれが生じるのを防止しつつ、 良質な結晶を有する半導体薄膜を形成することができる。 また、 膜の剥がれが生 じたとしても、 レーザビーム 18の照射領域 18 aが溝 36と交差する際に、 膜 の剥がれが引き継がれるのを阻害することができる。
従って、 本実施形態によっても、 アモルファスシリコン膜 14を島状にパター ニングすることなく、 良好な結晶を有する半導体薄膜を高い歩留りで形成するこ とができる。
(第 3実施形態）
本発明の第 3実施形態による半導体薄膜の結晶化方法について図 1 3乃至図 1 5を用いて説明する。 図 13は、 本実施形態による半導体薄膜の結晶化方法を示 す工程図 （その 1) である。 図 13は、 断面図である。 図 14は、 本実施形態に よる半導体薄膜の結晶化方法を示す工程図 （その 2) である。 図 14A、 図 14 C、 図 14Eは断面図であり、 図 14B、 図 14D、 図 14 Fは平面図である。 図 14Aは、 図 14Bの A— A' 線断面図である。 図 14 Cは、 図 14Dの A— Α' 線断面図である。 図 14Eは、 図 14Fの A— A' 線断面図である。 図 15 は、 本実施形態による半導体薄膜の結晶化方法を示す平面図である。 なお、 第 1 又は第 2実施形態による半導体薄膜の結晶化方法と同一の構成要素については同 —の符号を付して、 説明を省略し又は簡略にする。
本実施形態による半導体薄膜の結晶化方法は、 アモルファスシリコン膜 1 4の 表面を部分的にエッチングすることにより、 アモルファスシリコン 1 4の表面に アモルファスシリコン膜 1 4より成る帯状のパターン 4 2を形成し、 帯状のパタ ーン 4 2に交差するように、 レーザビーム 1 8を走查することに主な特徴がある c まず、 第 1実施形態による半導体薄膜の結晶化方法と同様にして、 ガラス基板 1 0上の全面に、 シリコン酸化膜 1 2を形成する。
次に、 例えばプラズマ C V D法により、 全面に、 アモルファスシリコン膜 1 4 を厚めに形成する。 アモルファスシリコン膜 1 4の膜厚は、 例えば 3 0 0 n mと する。
次に、 第 1実施形態による半導体薄膜の結晶化方法と同様にして、 水素出しの ための熱処理を行う （図 1 3 A参照） 。
次に、 図 1 3 Bに示すように、 全面に、 例えばスピンコート法により、 フォ ト レジスト膜 4 2を形成する。
次に、 フォ トリソグラフィ技術を用い、 フォトレジス ト膜 4 2を帯状にパター ニングする。 フォトレジスト膜 4 2は、 アモルファスシリコン膜 1 4の一方の端 部から他方の端部まで達するように連続的に形成する。
次に、 図 1 3 Cに示すように、 フォトレジスト膜 4 2をマスクとして、 ァモル ファスシリコン膜 1 4をアモルファスシリコン膜 1 4の表面から 2 0 0 n mの深 さまでエッチングする。 こう して、 アモルファスシリコン膜 1 4の表面にァモル ファスシリコン膜 1 4より成る帯状のパターン 4 4が形成される。 帯状のパター ン 4 4の幅 Wは、 例えば Ι Ο μ πιとする。 帯状のパターン 4 4はアモルファスシ リコン膜 1 4の一方の端部から他方の端部まで達するように連続的に形成される, 次に、 図 1 4 Αに示すように、 フォ トレジス ト膜 4 2を除去する。
次に、 図 1 4 B及び図 1 4 Cに示すように、 帯状のパターン 4 4に交差するよ うに、 レーザビーム 1 8を走查する。 帯状のパターン 4 4が形成されている領域 では、 帯状のパターン 4 4によりアモルファスシリコン膜 1 4の膜厚が厚くなつ ているため、 熱容量が大きくなつている。 このため、 帯状のパターン 4 4が形成 されている領域では、 アモルファスシリコン膜 1 4が溶融しない。 このため、 レ 一ザビーム 1 8の照射領域 1 8 aが帯状のパターン 4 4に交差する際に、 結晶成 長が引き継がれるのが阻害される。
結晶成長が引き継がれる長さをある程度短く設定すると、 上述したように、 膜 の剥がれが生じにくくなる傾向があるため、 膜の剥がれが生じるのを防止しつつ、 良質な結晶を有する半導体薄膜を形成することができる。 また、 膜の剥がれが生 じたとしても、 レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aが帯状のパターン 4 4と交差 する際に、 膜の剥がれが引き継がれるのを阻害することができる。
従って、 本実施形態によっても、 アモルファスシリコン膜 1 4を島状にパター ニングすることなく、 良好な結晶を有する半導体薄膜を高い歩留りで形成するこ とができる。
(第 4実施形態）
本発明の第 4実施形態による半導体薄膜の結晶化方法について図 1 6及び図 1 7を用いて説明する。 図 1 6は、 本実施形態による半導体薄膜の結晶化方法を示 す工程図である。 図 1 6 A、 図 1 6 C、 図 1 6 Eは断面図であり、 図 1 6 B、 図 1 6 D、 図 1 6 Fは平面図である。 図 1 6 Aは、 図 1 6 Bの A— 線断面図で ある。 図 1 6 Cは、 図 1 ら O ( k— 線断面図である。 図 1 6 Eは、 図 1 6 F の — k' 線断面図である。 図 1 7は、 本実施形態による半導体薄膜の結晶化方 法を示す平面図である。 なお、 第 1乃至第 3実施形態による半導体薄膜の結晶化 方法と同一の構成要素については同一の符号を付して、 説明を省略し又は簡略に する。
本実施形態による半導体薄膜の結晶化方法は、 アモルファスシリコン膜 1 4の 上方に金属膜より成る帯状のパターン 4 6を形成し、 帯状のパターン 4 6に交差 するように、 レーザビーム 1 8を走查することに主な特徴がある。
まず、 第 1実施形態による半導体薄膜の結晶化方法と同様にして、 ガラス基板 1 0上の全面に、 シリコン酸化膜 1 2、 アモルファスシリコン膜 1 4を順次形成 する。
次に、 例えば C V D法により、 アモルファスシリコン膜 1 4上に、 シリコン酸 化膜 4 5を形成する。 シリコン酸化膜 4 5の膜厚は、 例えば 1 0 0 n mとする。 シリコン酸化膜 4 5は、 アモルファスシリコン膜 1 4と金属膜より成る帯状のパ ターン 4 6とを分離するためのものである。
次に、 第 1実施形態による半導体薄膜の結晶化方法と同様にして、 水素出しの ための熱処理を行う。
次に、 例えばスパッタ法により、 金属膜を形成する。 金属膜としては、.例えば モリブデン膜やタングステン膜等の高融点金属膜を用いることができる。
次に、 フォトリソグラフィ技術を用い、 金属膜を帯状にパターエングする （図 1 6 A参照） 。 帯状のパターンは、 アモルファスシリコン膜 1 4の一方の端部か ら他方の端部まで達するように連続的に形成する （図 1 7参照） 。 パターンの
Wは、 例えば 1 0 とする。 こう して、 金属膜よりなる帯状のパターン 4 6が 形成される。
次に、 図 1 6 B及ぴ図 1 6 Cに示すように、 金属膜より成る帯状のパターン 4 6に交差するように、 レーザビーム 1 8を走查する。 金属膜より成る帯状のパタ ーン 4 6が形成されている領域では、 帯状のパターン 4 6によりレーザビーム 1 8が反射される。 このため、 帯状のパターン 4 6が形成されている領域では、 ァ モルファスシリ ン膜 1 4が溶融しない。 このため、 レーザビーム 1 8の照射領 域 1 8 aが帯状のパターン 1 4に交差する際に、 結晶成長が引き継がれるのが阻 害される。
結晶成長が引き継がれる長さをある程度短く設定すると、 上述したように、 膜 の剥がれが生じにくくなる傾向があるため、 膜の剥がれが生じるのを防止しつつ、 良質な結晶を有する半導体薄膜を形成することができる。 また、 膜の剥がれが生 じたとしても、 レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aが帯状のパターン 4 6と交差 する際に、 膜の剥がれが引き継がれるのを阻害することができる。
従って、 本実施形態によっても、 アモルファスシリコン膜 1 4を島状にパター ユングすることなく、 良好な結晶を有する半導体薄膜を高い歩留りで形成するこ とができる。
(第 5実施形態）
本発明の第 5実施形態による半導体薄膜の結晶化方法について図 1 8及び図 1 9を用いて説明する。 図 1 8は、 本実施形態による半導体薄膜の結晶化方法を示 す工程図である。 図 1 8 A、 図 1 8 C、 図 1 8 Eは断面図であり、 図 1 8 B、 図 18 D、 図 18 Fは平面図である。 図 18 Aは、 図 18 Bの A— A' 線断面図で ある。 図 18 Cは、 図 18Dの A— A' 線断面図である。 図 18Eは、 図 18 F の A— Α' 線断面図である。 図 19は、 本実施形態による半導体薄膜の結晶化方 法を示す平面図である。 なお、 第 1乃至第 4実施形態による半導体薄膜の結晶化 方法と同一の構成要素については同一の符号を付して、 説明を省略し又は簡略に する。
本実施形態による半導体薄膜の結晶化方法は、 アモルファスシリコン膜 14上 にスリ ッ ト 50が形成された誘電体膜 48を形成し、 スリ ッ ト 48に交差するよ うにレーザビーム 18を走查することに主な特徴がある。
まず、 第 1実施形態による半導体薄膜の結晶化方法と同様にして、 ガラス基板 10上の全面に、 シリコン酸化膜 12、 アモルファスシリコン膜 14を順次形成 する。
次に、 例えば CVD法により、 全面に、 誘電体膜 48を形成する。 誘電体膜 4 8としては、 例えばシリコン酸化膜を形成する。 誘電体膜 48の膜厚 (1ェは、 /4η、 又は、 λ (m+ 1) /4 nとする。 ここで、 nは、 誘電体膜の屈折率で ある。 誘電体膜 48がシリコン酸化膜の場合には、 屈折率 nは 1. 42である。 λは、 レーザビームの波長である。 レーザビームの波長； Lは、 例えば 532 nm である。 mは、 正の整数である。 誘電体膜 48の膜厚をこのように設定すると、 誘電体膜 48が形成されている領域におけるレーザビーム 18の反射率は極小値 となる。 従って、 誘電体膜 48の膜厚をこのように設定することにより、 ァモル ファスシリコン膜 14に対してレーザビーム 18を十分に供給することができる < 次に、 第 1実施形態による半導体薄膜の結晶化方法と同様にして、 水素出しの ための熱処理を行う。
次に、 フォトリソグラフィ技術を用い、 誘電体膜 48にスリ ッ ト 50を形成す る （図 18 A参照） 。 スリ ッ ト 50は、 アモルファスシリ コン膜 14の一方の端 部から他方の端部まで達するように連続的に形成する （図 1 9参照） 。 スリッ ト 50の幅 は、 例えば 10 μ mとする。
レーザビーム 18の反射率が極大値となるような誘電体膜 48の膜厚 d2は、 0、 又は、 Am/2 riである。 本実施形態では、 スリ ッ ト 50が形成されている
- 2] 領域では誘電体膜 48の膜厚 d2は 0 nmであるため、 スリ ッ ト 50が形成され ている領域においてレーザビーム 18を大きな反射率で反射することができる。 次に、 図 18 B及び図 18 Cに示すように、 スリ ッ ト 50に交差するように、 レーザビーム 18を走查する。 この際、 誘電体膜 48が形成されている領域では アモルファスシリコン膜 14が溶融し、 スリット 50が形成されている領域では アモルファスシリコン膜 14が溶融しないように、 レーザビーム 18の強度や走 査速度を適宜設定する。 従って、 本実施形態によれば、 レーザビーム 18の照射 領域 18 aがスリット 50に交差する際に、 結晶成長が引き継がれるのが阻害さ れる。
結晶成長が引き継がれる長さをある程度短く設定すると、 上述したように、 膜 の剥がれが生じにくくなる傾向があるため、 膜の剥がれが生じるのを防止しつつ、 良質な結晶を有する半導体薄膜を形成することができる。 また、 膜の剥がれが生 じたとしても、 レーザビーム 18の照射領域 18 aがスリ ッ ト 50と交差する際 に、 膜の剥がれが引き継がれるのを阻害するこどができる。
従って、 本実施形態によっても、 アモルファスシリコン膜 14を島状にパター ユングすることなく、 良好な結晶を有する半導体薄膜を高い歩留りで形成するこ とができる。
(第 6実施形態）
本発明の第 6実施形態による半導体薄膜の結晶化方法について図 20乃至図 2 2を用いて説明する。 図 20は、 本実施形態による半導体薄膜の結晶化方法を示 す工程図 （その 1) である。 図 20は、 断面図である。 図 21は、 本実施形態に よる半導体薄膜の結晶化方法を示す工程図 （その 2) である。 図 21A、 図 21 C、 図 2 I Eは断面図であり、 図 21 B、 図 21D、 図 2 I Fは平面図である。 図 21 Aは、 図 21 Bの A— A' 線断面図である。 図 21 Cは、 図 21Dの A— A' 線断面図である。 図 21 Eは、 図 21 Fの A— A' 線断面図である。 図 22 は、 本実施形態による半導体薄膜の結晶化方法を示す平面図である。 なお、 第 1 乃至第 5実施形態による半導体薄膜の結晶化方法と同一の構成要素については同 一の符号を付して、 説明を省略し又は簡略にする
本実施形態による半導体薄膜の結晶化方法は、 アモルファスシリコン膜 14上 に溝 5 2が形成された誘電体膜 4 8を形成し、 溝 5 2に交差するようにレーザビ ーム 1 8を走査することに主な特徴がある。
まず、 第 1実施形態による半導体薄膜の結晶化方法と同様にして、 ガラス基板 1 0上の全面に、 シリコン酸化膜 1 2、 アモルファスシリコン膜 1 4を順次形成 する。
次に、 例えば C V D法により、 全面に、 誘電体膜 4 8を形成する。 誘電体膜 4 8としては、 例えばシリコン酸化膜を形成する。 誘電体膜 4 8の膜厚 d iは、 λ / 4 η、 又は、 λ (m+ 1 ) / 4 nとする。 上述したように、 誘電体膜 4 8の膜 厚をこのように設定すると、 誘電体膜 4 8が形成されている領域におけるレーザ ビーム 1 8の反射率は極小値となる。 従って、 誘電体膜 4 8の膜厚をこのように 設定することにより、 アモルファスシリコン膜 1 4に対してレーザビーム 1 8を 十分に供給することができる。
次に、 第 1実施形態による半導体薄膜の結晶化方法と同様にして、 水素出しの ための熱処理を行う。
次に、 図 2 0 Bに示すように、 全面に、 例えばスピンコート法により、 フォ ト レジスト膜 5 2を形成する。
次に、 フォ トリソグラフィ技術を用い、 フォ トレジス ト膜 5 2に誘電体膜 4 8 に達する開口部 5 4を形成する。 開口部 5 4は、 アモルファスシリコン膜 1 4の 一方の端部から他方の端部まで達するように連続的に形成する。
次に、 図 2 0 Cに示すように、 フォ トレジス ト膜 5 2をマスクとして、 誘電体 膜 4 8をエッチングすることにより、 溝 5 6を形成する。 レーザビーム 1 8の反 射率が極大値となるような誘電体膜 4 8の膜厚は、 上述したように、 0、 又は、 L m/ 2 nである。 本実施形態では、 溝 5 6の直下の誘電体膜 4 8の膜厚が； L m 2 nとなるように、 溝 5 6の深さを設定する。 図 2 2に示すように、 溝 5 6は、 アモルファスシリコン膜 1 4の一方の端部から他方の端部まで達するように形成 する。 溝 5 6の幅 Wは、 例えば 1 0 i mとする。
次に、 図 2 1 Aに示すように、 フォ トレジス ト膜 5 2を除去する。
次に、 図 2 2に示すように、 溝 5 6に交差するように、 レーザビーム 1 8を走 查する。 この際、 溝 5 6が形成されていない領域ではアモルファスシリコン膜 1 4が溶融し、 溝 5 6が形成されている領域ではアモルファスシリコン膜 1 4が溶 融しないように、 レーザビーム 1 8の強度や走査速度を適宜設定する。 従って、 本実施形態によれば、 レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aが溝 5 6に交差する際 に、 結晶成長が引き継がれるのが阻害される。
結晶成長が引き継がれる長さをある程度短く設定すると、 上述したように、 膜 の剥がれが生じにくくなる傾向があるため、 膜の剥がれが生じるのを防止しつつ- 良質な結晶を有する半導体薄膜を形成することができる。 また、 膜の剥がれが生 じたとしても、 レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aが溝 5 6と交差する際に、 膜 の剥がれが引き継がれるのを阻害することができる。
従って、 本実施形態によっても、 アモルファスシリコン膜 1 4を島状にパター ユングすることなく、 良好な結晶を有する半導体薄膜を高い歩留りで形成するこ とができる。
(変形実施形態）
本発明の上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、 上記実施形態では、 ガラス基板の表面側からレーザビームを照射する 場合を例に説明したが、 ガラス基板の裏面側からレーザビームを照射してもよい ( また、 上記実施形態では、 基板としてガラス基板を用いる場合を例に説明した が、 基板はガラス基板に限定されるものではなく、 あらゆる基板を適宜用いるこ とができる。
また、 第 2乃至第 5実施形態では、 溝 3 6、 5 6、 帯状のパターン 4 4、 4 6 又はスリット 5 0を、 アモルファスシリコン膜 1 4の一方の端部から他方の端部 まで達するように形 β¾する場合を例に説明したが、 溝 3 6、 5 6、 帯状のパター ン 4 4、 4 6、 又はスリ ッ ト 5 0の平面形状はこれに限定されるものではなく、 第 1実施形態の変形例 （その 1 ) 乃至変形例 （その 5 ) で示すように、 溝 3 6、 5 6、 帯状のパターン 4 4、 4 6、 又はスリ ッ ト 5 0の平面形状を適宜設定して もよい。
また、 上記実施形態では、 アモルファスシリコン膜を結晶化することによりシ リコンより成る半導体薄膜を形成する場合を例に説明したが、 結晶化する膜の材 料はシリコンに限定されるものではなく、 他のあらゆる材料よりなる膜を結晶化 して半導体薄膜を形成する場合にも適用することができる。
また、 上記実施形態では、 レーザとして N d ： Y V 04レーザを用いる場合を 例に説明したが、 N d ： Y V 04レーザに限定されるものではなく、 例えば N d ： Y A Gレーザ、 N d ： Y I Dレーザ等を用いてもよい。
また、 上記実施形態では、 誘電体膜 4 8としてシリコン酸化膜を用いたが、 誘 電体膜 4 8はシリコン酸化膜に限定されるものではなく、 他のあらゆる材料より 成る誘電体膜を形成してもよい。
また、 上記実施形態では、 ガラス基板 1 0とアモルファスシリコン膜 1 4との 間にシリコン酸化膜 1 2を形成したが、 ガラス基板 1 0とアモルファスシリコン 膜 1 4との間に形成する膜はシリコン酸化膜に限定されるものではない。 例えば、 シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜をガラス基板 1 0とアモルファスシ リコン膜 1 4との間に形成してもよレ、。
また、 上記実施形態では、 X— Yステージ 3 2によりガラス基板 1 0を移動さ せることにより、 レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aを走査したが、 レーザビー ム 1 8側を移動させることにより、 レーザビーム 1 8の照射領域 1 8 aを走査し てもよい。
また、 上記実施形態では、 レーザビーム 1 8のスポット 1 8 aの形状、 即ち照 射領域 1 8 aの形状が楕円形である場合を例に説明したが、 レーザビーム 1 8'の 照射領域 1 8 aの形状は楕円形に限定されるものではなく、 適宜設定すればよい：
[産業上の利用の可能性]
本発明による半導体薄膜の結晶化方法は、 島状にパターニングすることなく、 結晶性の良好な半導体薄膜を高い歩留りで形成するのに有用である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 基板上に半導体薄膜を形成する工程と、
前記半導体薄膜又は前記半導体薄膜上に、 前記半導体薄膜の結晶成長を阻害す る部分を帯状に形成する工程と、
前記結晶成長を阻害する部分の長手方向に交差する方向に連続波のエネルギー ビームを走査することにより、 前記半導体薄膜を結晶化する工程と
を有することを特徴とする半導体薄膜の結晶化方法。
2 . 請求の範囲第 1項に記載の半導体薄膜の結晶化方法において、
前記半導体薄膜の結晶成長を阻害する部分を帯状に形成する工程は、 前記半導 体薄膜^スリットを形成する工程を含み、
前記半導体薄膜を結晶化する工程では、 前記スリットの長手方向に交差する方 向に前記エネルギービームを走査する
ことを特徴とする半導体薄膜の結晶化方法。
3 . 請求の範囲第 1項に記載の半導体薄膜の結晶化方法において、
前記半導体薄膜の結晶成長を阻害する部分を帯状に形成する工程は、 前記半導 体薄膜上に誘電体膜を形成する工程と、 前記誘電体膜にスリットを形成する工程 とを含み、
前記半導体薄膜を結晶化する工程では、 前記スリットの長手方向に交差する方 向に前記エネルギービームを走査する
ことを特徴とする半導体薄膜の結晶化方法。
4 · 請求の範囲第 2項又は第 3項に記載の半導体薄膜の結晶化方法にお いて、
前記半導体薄膜を結晶化する工程では、 前記スリットの長手方向に対してほ ぼ垂直な方向に前記エネルギービームを走査する
ことを特徴とする半導体薄膜の結晶化方法。
5 . 請求の範囲第 2項又は第 3項に記載の半導体薄膜の結晶化方法において、 前記スリツトを形成する工程では、 前記半導体薄膜の一の端部から他の端部ま で達するように、 前記スリットを連続的に形成する ことを特徴とする半導体薄膜の結晶化方法。
6 . 請求の範囲第 2項又は第 3項に記載の半導体薄膜の結晶化方法において、 前記スリ ッ トを形成する工程では、 前記スリ ッ トを断続的に形成する
ことを特徴とする半導体薄膜の結晶化方法。
7 . 請求の範囲第 2項又は第 3項に記載の半導体薄膜の結晶化方法において、 前記スリットを形成する工程では、 複数の前記スリットを前記スリットの長手 方向に交差する方向に互いに離間して形成し、
前記半導体薄膜を結晶化する工程では、 前記エネルギービームが前記複数のス リットと順次交差するように、 前記エネルギービームを走查する
ことを特徴とする半導体薄膜の結晶化方法。
8 . 請求の範囲第 1項に記載の半導体薄膜の結晶化方法において、
前記半導体薄膜の結晶成長を阻害する部分を帯状に形成する工程は、 前記半導 体薄膜の表面を部分的にエッチングすることにより、 前記半導体薄膜の表面に前 記半導体薄膜より成る帯状パタ一ンを形成する工程を含み、
前記半導体薄膜を結晶化する工程では、 前記帯状パターンの長手方向に交差す る方向に前記エネルギービームを走査する
ことを特徴とする半導体薄膜の結晶化方法。 '
9 . 請求の範囲第 1項に記載の半導体薄膜の結晶化方法において、
前記半導体薄膜の結晶成長を阻害する部分を帯状に形成する工程は、 前記半導 体薄膜上に金属膜より成る帯状パターンを形成する工程を含み、
前記半導体薄膜を結晶化する工程では、 前記帯状パターンの長手方向に交差す る方向に前記エネルギービームを走查する
ことを特徴とする半導体薄膜の結晶化方法。
1 0 . 請求の範囲第 8項又は第 9項に記載の半導体薄膜の結晶化方法に おいて、
前記半導体薄膜を結晶化する工程では、 前記帯状パターンの長手方向に対し てほぼ垂直な方向に前記エネルギービームを走査する
ことを特徴とする半導体薄膜の結晶化方法。
1 1 . 請求の範囲第 8項又は第 9項に記載の半導体薄膜の結晶化方法におい て、
前記半導体薄膜に前記帯状パターンを形成する工程では、 前記半導体薄膜の一 の端部から他の端部まで達するように、 前記帯状パターンを連続的に形成する ことを特徴とする半導体薄膜の結晶化方法。
1 2 . 請求の範囲第 8項又は第 9項に記載の半導体薄膜の結晶化方法におい て、
前記帯状パターンを形成する工程では、 前記帯状パターンを断続的に形成する ことを特徴とする半導体薄膜の結晶化方法。
1 3 . 請求の範囲第 8項又は第 9項に記載の半導体薄膜の結晶化方法におい て、
前記帯状パターンを形成する工程では、 複数の前記帯状パターンを前記帯状の パターンの長手方向に対して交差する方向に互いに離間して形成し、
前記半導体薄膜を結晶化する工程では、 前記エネルギービームが前記複数の帯 状のパターンと順次交差するように、 前記エネルギービームを走查する
ことを特徴とする半導体薄膜の結晶化方法。
1 4 . 請求の範囲第 1項に記載の半導体薄膜の結晶化方法において、 前記半導体薄膜を結晶化する工程では、 前記エネルギービームの照射領域の軌 道が部分的に重なり合うように、 前記エネルギービームを複数回走査する ことを特徴とする半導体薄膜の結晶化方法。
1 5 . 請求の範囲第 1項に記載の半導体薄膜の結晶化方法において、 前記エネルギービームは、 半導体レーザにより励起されたレーザビームであ る
ことを特徴とする半導体薄膜の結晶化方法。 '
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