[发明专利]结晶半导体膜的制造方法

说明书

一种结晶半导体膜的制造方法，在对非单晶半导体膜实施激光退火时，通过线射束形状的脉冲激光对非单晶半导体膜相对地扫描来按每一脉冲移动，并且通过照射次数n从而实施交叠照射，线射束的射束短轴宽度为100～500μm，且射束短轴方向的射束断面形状具有平坦部，晶体管的沟道长度为b，脉冲激光具有比通过该脉冲激光的照射而在非单晶半导体膜上发生微结晶化的照射脉冲能量密度低且能通过多次照射使结晶粒径成长达到饱和的照射脉冲能量密度，通过照射脉冲能量密度的脉冲激光的照射而使结晶粒径成长达到饱和时的照射次数为n0，照射次数n≥(n0‑1)，脉冲激光的扫描方向为所述晶体管的沟道长度方向，并且所述每一脉冲的移动量c＜b。

技术领域

本发明涉及在非单晶半导体膜上一边使线射束(line beam)形状的脉冲激光移动、一边进行多次照射(交叠照射)的结晶半导体膜的制造方法。

背景技术

一般在电视机和电脑显示器上使用的薄膜晶体管是用非结晶硅(以下称为a－硅)来构成的，但如果用某种方法使硅结晶化(以下称为p－硅)后使用，就能大大提高TFT的功能。目前，准分子激光器退火技术已作为低温下的Si结晶化工艺得到实用，并且被广泛地运用到面向移动电话等的小型显示器的用途，甚至运用到大屏幕显示器等。

这种激光退火法是用具有高脉冲能量的准分子激光来照射非单晶半导体膜，由此使吸收了光能的半导体变成熔融或半熔融状态，然后在使其急速地冷却并凝固时实现结晶化。此时，为了大面积地进行处理，要使整形成线射束形状的脉冲激光一边相对地沿短轴方向扫描一边进行照射。一般是通过使设置了单晶半导体膜的设置台移动来进行脉冲激光的扫描。

在上述脉冲激光的扫描过程中，是以规定的间距使脉冲激光沿扫描方向移动(例如参照专利文献1)，以便对非单晶半导体膜的同一位置进行多次照射(交叠照射)。由此能够对大尺寸半导体膜实施激光退火处理。专利文献1要解决的问题是，伴随激光的顺序扫描而来的是结晶性的不均匀(误差)，而这会导致元件之间的差异。为了解决上述问题，专利文献1使脉冲激光扫描方向上的沟道区域尺寸S与脉冲激光的扫描间距P成为大致S＝nP(n为除了0以外的整数)的关系，作为结晶性Si膜的结晶分布在脉冲激光扫描方向上作周期性变化的图形，使各薄膜晶体管的沟道区域中的结晶性Si膜的结晶性分布图形的周期性变化相同。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平10－163495号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，要根据沟道区域的尺寸将扫描间距控制成该尺寸的整数倍会导致精度方面的困难，而且若要进行高精度的扫描会大幅度地增加装置成本。

若是射束的短轴方向宽度足够大，就能增大扫描间距，并且能够尽量避免每一脉冲的射束边缘照到沟道区域。然而在这种状态下，会同时存在射束边缘在沟道区域照射一次的晶体管和射束边缘没有照射到沟道区域(零次)的晶体管，会在晶体管之间产生特性方面的差异。

为此，缩小扫描间距，从而使每一脉冲的射束边缘在沟道区域内必然照射规定次数，就能够减少结晶性的差异。这样就不会同时存在被上述边缘照射的晶体管和未被边缘部分照射的晶体管。另外，由于将照射次数的差异控制在一次，因此与有无边缘照射的差异相比，大幅度减少了特性方面的差异。

考虑到在这种边缘部分被照射的半导体上的线状区域中，会影响载体在沟道上的移动，因此考虑将脉冲激光的扫描方向设定成使线状的边缘沿着与沟道宽度正交的方向、亦即载体在沟道内的移动方向。由此能够在未实现射束边缘照射的沟道区域部分获得良好的载体移动特性。