本发明专利技术提供一种结晶性半导体膜的制造方法、带结晶性半导体膜的基板、以及薄膜晶体管。结晶性半导体膜的制造方法，包括：第1工序，对非结晶性半导体膜照射在短轴和长轴上具有向上凸的连续的光强度分布的连续振荡型激光，使得非结晶性半导体膜的温度成为600℃～1100℃的范围；第2工序，使该非结晶性半导体膜对应于所述600℃～1100℃的温度范围结晶化；以及第3工序，利用通过照射连续振荡型激光而使非结晶性半导体膜结晶化时产生的潜热，使非结晶性半导体膜的面内的预定的温度成为1100℃～1414℃，与1100℃～1414℃的温度范围对应，使结晶化了的非结晶性半导体膜的结晶粒径扩大，所述向上凸的连续的光强度分布具有在所述长轴方向上为预定的强度以上的区域范围，所述区域范围与利用潜热而成为1100℃～1414℃的温度范围的非结晶性半导体膜上的区域对应。由此制造具有面内均匀性良好的结晶组织的结晶性半导体膜。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及结晶性半导体膜的制造方法、带结晶性半导体膜的基板的制造方法、以及薄膜晶体管。
技术介绍
例如，具有构成显示装置用的液晶面板或者有机EL(电致发光)面板的薄膜晶体管(TFT Thin Film Transistor)。对于成为该薄膜晶体管的沟道部的例如由娃形成的半导体层，一般由非晶性(amorphous)半导体膜或者结晶性半导体膜形成。成为薄膜晶体管的 沟道部的半导体膜优选由迁移率比非晶硅的迁移率高的结晶性半导体膜形成。一般，对于结晶性半导体膜，在形成非晶性半导体膜之后通过使非晶性半导体膜结晶化来进行形成。作为由非晶性半导体膜形成结晶性半导体膜的方法，有准分子激光结晶化(ELA)法、使用Ni催化剂等的热退火(anneal)结晶化法、使用红外半导体激光和具有光吸收层的试料构造的组合的结晶化法等。但是，在通过ELA法进行的结晶化中，由于形成由微晶或多晶形成的结晶性半导体膜，因此根据晶粒(结晶组织)的大小和/或分布，其电气特性会产生不匀。因此，当将结晶性半导体膜用于薄膜晶体管时，特性会产生不匀。另一方面，在热退火结晶化法中，虽然能进行均匀的结晶化，但难以处理催化剂金属。另外，在使用红外半导体激光和具有光吸收层的试料构造的组合的结晶化法中，需要在试料上成膜光吸收层和缓冲层、除去光吸收层和缓冲层的工序，在生产节拍(tact)方面存在问题。还存在如下问题即使使用通过这些固相生长法而结晶化得到的膜来制作薄膜晶体管，由于膜的平均粒径较小，因此也无法达到作为目标的电气特性。对此，公开了能够在ELA法中对薄膜晶体管的结晶性半导体膜的晶粒的宽度进行控制的技术(专利文献I)。另外，公开了能够在ELA法中对薄膜晶体管的结晶性半导体膜中的结晶粒界的方向和/或晶粒的宽度进行控制的技术(专利文献2)。当使用专利文献I和专利文献2所公开的技术时，则能够通过激光照射，在预定的方向上使结晶生长，形成具有宽度为0. 5 10 y m的大粒径结晶的结晶性半导体膜。另外，通过使用这样形成的膜来形成半导体元件，能够制作相邻不匀少的优异的半导体器件。在先专利文献专利文献I :日本特开2008-85317号公报专利文献2 :日本特开2008-85318号公报
技术实现思路
但是，上述专利文献I和专利文献2中不过是公开了形成具有大粒径结晶的结晶性半导体膜的方法。S卩，在ELA法中，使用脉冲振荡的激光(例如，波长\ = 308nm的XeCI准分子激光)，使非结晶性半导体膜结晶化。此时，通过对非结晶性半导体膜照射脉冲振荡的准分子激光，在使温度瞬间(在纳秒级的照射时间内)上升而使之溶融之后进行结晶化。但是，脉冲振荡的准分子激光的照射时间是纳秒级的短照射时间。对于非结晶性半导体膜，如果不是使其温度达到半导体膜(硅)的熔点以上(1414°C以上)而使其暂时融解就不会结晶化，但结晶粒径会根据条件而发生变化。进一步，由于使非结晶性半导体膜结晶化时的体积膨胀、即从液体(溶融时)变成固体(结晶化时)时的体积膨胀，在结晶化后的结晶性半导体膜会产生表面突起而失去平坦性。即，结晶性半导体膜的粒径会产生面内不匀。因此，在蚀刻工序等薄膜晶体管制造工序中会成为问题。另外，作为结晶化后的结晶性半导体膜的面内不匀的对策，必须进行多次冲击(shot)，在成本和生产节拍方面存在问题。另外，在具有这样的结晶性半导体膜的薄膜晶体管中，例如在对栅电极施加电压时，在源极、漏极之间流动的电流量会产生不匀。例如，在如有机EL显示装置的电流驱动的显示器件具备上述的薄膜晶体管的情况下，有机EL通过电流进行灰度等级控制，因此电流量的不匀直接关系到显示图像的不匀。也即，无法得到高精度的图像。另外，在上述的薄膜晶体管中，在结晶性半导体膜上产生的突起会导致在源极、漏极之间产生泄漏电流，特性会发生劣化。 对此，在上述专利文献I和专利文献2中，对上述ELA法的课题中，虽然揭示了结晶粒径的控制，然而却不是解决关于表面突起的问题的，也没有给出相关的启示。本专利技术是鉴于上述的问题而完成的专利技术，目的在于提供一种具有面内均匀性良好的结晶组织的结晶性半导体膜的制造方法、带结晶性半导体膜的基板的制造方法、以及薄膜晶体管。为了达成上述目的，本专利技术的结晶性半导体膜的制造方法包括第I工序，对非结晶性半导体膜照射在短轴和长轴上具有向上凸的连续的光强度分布的连续振荡型激光，使得所述非结晶性半导体膜的温度成为600°C 1100°C的范围；第2工序，使在所述第I工序中照射了所述连续振荡型激光的非结晶性半导体膜对应于所述600°C 1100°C的温度范围结晶化；以及第3工序，利用通过照射所述连续振荡型激光而使非结晶性半导体膜结晶化时产生的潜热，使所述非结晶性半导体膜的面内的预定的温度成为1100°C 1414°C，与所述1100°C 1414°C的温度范围对应，使所述结晶化了的非结晶性半导体膜的结晶粒径扩大，所述向上凸的连续的光强度分布具有在所述长轴方向上为预定的强度以上的区域范围，所述区域范围与利用所述潜热而成为1100°C 1414°C的温度范围的所述非结晶性半导体膜上的区域对应。根据本专利技术，能够实现具有面内均匀性良好的结晶组织的结晶性半导体膜的制造方法、带结晶性半导体膜的基板的制造方法、以及薄膜晶体管。附图说明图I是表示本实施方式的CW激光结晶化装置的结构例的图。图2A是表示本实施方式的CW激光的短轴轮廓的图。图2B是表示本实施方式的CW激光的长轴轮廓的图。图3A是表示CW振荡激光的短轴轮廓的图。图3B是表示CW振荡激光的长轴轮廓的图。图4是用于说明使用了长轴平顶光束(top flat beam)的结晶化的问题的图。图5A是表示SPC结晶组织的例子的图。图5B是表示进行了使用本实施方式的CW激光的结晶化时的结晶组织的图。图5C是为了比较而示出通过炉退火等形成的多晶硅的结晶组织的图。图6是表示对于硅的结晶化的温度和能量的关系的图。图I是用于说明Ex结晶组织的生长机理(mechanism)的图。图8是用于说明使用了本实施方式的CW激光的结晶化的图。图9是用于说明本实施方式的带结晶性半导体膜的基板的应用例的图。 图10是用于说明本实施方式的底栅型薄膜晶体管的制造方法的图。图11是用于说明本实施方式的底栅型薄膜晶体管的制造方法的流程图。图12是表示具有本实施方式的结晶性半导体膜的底栅型薄膜晶体管的结构的图。图13是用于说明同时制造多个底栅型薄膜晶体管的情况的图。图14是用于说明本实施方式的顶栅型薄膜晶体管的制造方法的图。图15是表示本实施方式3的顶栅型薄膜晶体管的结构的图。图16是表示本实施方式3的顶栅型薄膜晶体管的其他的结构的图。图17是用于说明本实施方式的顶栅型薄膜晶体管的制造方法的流程图。标号说明I、10非晶硅膜11 SPC12 Ex 区域20激光装置30长轴成形透镜40 镜部50短轴成形透镜60聚光透镜70光束分析仪80石英玻璃100 CW激光结晶化装置200、300 基材210,240,320非晶性半导体膜211、241、321 SPC结晶性半导体膜212、242、322 Ex结晶性半导体膜220,350 栅电极230、340栅极绝缘膜250半导体膜270、310 漏电极460保护膜具体实施例方式本专利技术的一种方式的结晶本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：加藤智也，尾田智彦，大高盛，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，松下液晶显示器株式会社，
类型：发明
国别省市：
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