專利名稱：結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的制造方法、帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板、薄膜晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的制造方法、帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板的制造方法、以及薄膜晶體管。
背景技術(shù)：
例如，具有構(gòu)成顯示裝置用的液晶面板或者有機(jī)EL(電致發(fā)光)面板的薄膜晶體管(TFT Thin Film Transistor)。對于成為該薄膜晶體管的溝道部的例如由娃形成的半導(dǎo)體層，一般由非晶性(amorphous)半導(dǎo)體膜或者結(jié)晶性半導(dǎo)體膜形成。成為薄膜晶體管的 溝道部的半導(dǎo)體膜優(yōu)選由遷移率比非晶硅的遷移率高的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜形成。一般，對于結(jié)晶性半導(dǎo)體膜，在形成非晶性半導(dǎo)體膜之后通過使非晶性半導(dǎo)體膜結(jié)晶化來進(jìn)行形成。作為由非晶性半導(dǎo)體膜形成結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的方法，有準(zhǔn)分子激光結(jié)晶化(ELA)法、使用Ni催化劑等的熱退火(anneal)結(jié)晶化法、使用紅外半導(dǎo)體激光和具有光吸收層的試料構(gòu)造的組合的結(jié)晶化法等。但是，在通過ELA法進(jìn)行的結(jié)晶化中，由于形成由微晶或多晶形成的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜，因此根據(jù)晶粒(結(jié)晶組織)的大小和/或分布，其電氣特性會產(chǎn)生不勻。因此，當(dāng)將結(jié)晶性半導(dǎo)體膜用于薄膜晶體管時(shí)，特性會產(chǎn)生不勻。另一方面，在熱退火結(jié)晶化法中，雖然能進(jìn)行均勻的結(jié)晶化，但難以處理催化劑金屬。另外，在使用紅外半導(dǎo)體激光和具有光吸收層的試料構(gòu)造的組合的結(jié)晶化法中，需要在試料上成膜光吸收層和緩沖層、除去光吸收層和緩沖層的工序，在生產(chǎn)節(jié)拍(tact)方面存在問題。還存在如下問題即使使用通過這些固相生長法而結(jié)晶化得到的膜來制作薄膜晶體管，由于膜的平均粒徑較小，因此也無法達(dá)到作為目標(biāo)的電氣特性。對此，公開了能夠在ELA法中對薄膜晶體管的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的晶粒的寬度進(jìn)行控制的技術(shù)(專利文獻(xiàn)I)。另外，公開了能夠在ELA法中對薄膜晶體管的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜中的結(jié)晶粒界的方向和/或晶粒的寬度進(jìn)行控制的技術(shù)(專利文獻(xiàn)2)。當(dāng)使用專利文獻(xiàn)I和專利文獻(xiàn)2所公開的技術(shù)時(shí)，則能夠通過激光照射，在預(yù)定的方向上使結(jié)晶生長，形成具有寬度為0. 5 10 y m的大粒徑結(jié)晶的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜。另外，通過使用這樣形成的膜來形成半導(dǎo)體元件，能夠制作相鄰不勻少的優(yōu)異的半導(dǎo)體器件。在先專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開2008-85317號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本特開2008-85318號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，上述專利文獻(xiàn)I和專利文獻(xiàn)2中不過是公開了形成具有大粒徑結(jié)晶的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的方法。S卩，在ELA法中，使用脈沖振蕩的激光(例如，波長\ = 308nm的XeCI準(zhǔn)分子激光)，使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜結(jié)晶化。此時(shí)，通過對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜照射脈沖振蕩的準(zhǔn)分子激光，在使溫度瞬間(在納秒級的照射時(shí)間內(nèi))上升而使之溶融之后進(jìn)行結(jié)晶化。但是，脈沖振蕩的準(zhǔn)分子激光的照射時(shí)間是納秒級的短照射時(shí)間。對于非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜，如果不是使其溫度達(dá)到半導(dǎo)體膜(硅)的熔點(diǎn)以上(1414°C以上)而使其暫時(shí)融解就不會結(jié)晶化，但結(jié)晶粒徑會根據(jù)條件而發(fā)生變化。進(jìn)一步，由于使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜結(jié)晶化時(shí)的體積膨脹、即從液體(溶融時(shí))變成固體(結(jié)晶化時(shí))時(shí)的體積膨脹，在結(jié)晶化后的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜會產(chǎn)生表面突起而失去平坦性。即，結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的粒徑會產(chǎn)生面內(nèi)不勻。因此，在蝕刻工序等薄膜晶體管制造工序中會成為問題。另外，作為結(jié)晶化后的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的面內(nèi)不勻的對策，必須進(jìn)行多次沖擊(shot)，在成本和生產(chǎn)節(jié)拍方面存在問題。另外，在具有這樣的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管中，例如在對柵電極施加電壓時(shí)，在源極、漏極之間流動的電流量會產(chǎn)生不勻。例如，在如有機(jī)EL顯示裝置的電流驅(qū)動的顯示器件具備上述的薄膜晶體管的情況下，有機(jī)EL通過電流進(jìn)行灰度等級控制，因此電流量的不勻直接關(guān)系到顯示圖像的不勻。也即，無法得到高精度的圖像。另外，在上述的薄膜晶體管中，在結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上產(chǎn)生的突起會導(dǎo)致在源極、漏極之間產(chǎn)生泄漏電流，特性會發(fā)生劣化。 對此，在上述專利文獻(xiàn)I和專利文獻(xiàn)2中，對上述ELA法的課題中，雖然揭示了結(jié)晶粒徑的控制，然而卻不是解決關(guān)于表面突起的問題的，也沒有給出相關(guān)的啟示。本發(fā)明是鑒于上述的問題而完成的發(fā)明，目的在于提供一種具有面內(nèi)均勻性良好的結(jié)晶組織的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的制造方法、帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板的制造方法、以及薄膜晶體管。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的制造方法包括第I工序，對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜照射在短軸和長軸上具有向上凸的連續(xù)的光強(qiáng)度分布的連續(xù)振蕩型激光，使得所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度成為600°C 1100°C的范圍；第2工序，使在所述第I工序中照射了所述連續(xù)振蕩型激光的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜對應(yīng)于所述600°C 1100°C的溫度范圍結(jié)晶化；以及第3工序，利用通過照射所述連續(xù)振蕩型激光而使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜結(jié)晶化時(shí)產(chǎn)生的潛熱，使所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的面內(nèi)的預(yù)定的溫度成為1100°C 1414°C，與所述1100°C 1414°C的溫度范圍對應(yīng)，使所述結(jié)晶化了的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的結(jié)晶粒徑擴(kuò)大，所述向上凸的連續(xù)的光強(qiáng)度分布具有在所述長軸方向上為預(yù)定的強(qiáng)度以上的區(qū)域范圍，所述區(qū)域范圍與利用所述潛熱而成為1100°C 1414°C的溫度范圍的所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上的區(qū)域?qū)?yīng)。根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)具有面內(nèi)均勻性良好的結(jié)晶組織的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的制造方法、帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板的制造方法、以及薄膜晶體管。


圖I是表示本實(shí)施方式的CW激光結(jié)晶化裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。圖2A是表示本實(shí)施方式的CW激光的短軸輪廓的圖。圖2B是表示本實(shí)施方式的CW激光的長軸輪廓的圖。圖3A是表示CW振蕩激光的短軸輪廓的圖。圖3B是表示CW振蕩激光的長軸輪廓的圖。
圖4是用于說明使用了長軸平頂光束(top flat beam)的結(jié)晶化的問題的圖。圖5A是表示SPC結(jié)晶組織的例子的圖。圖5B是表示進(jìn)行了使用本實(shí)施方式的CW激光的結(jié)晶化時(shí)的結(jié)晶組織的圖。圖5C是為了比較而示出通過爐退火等形成的多晶硅的結(jié)晶組織的圖。圖6是表示對于硅的結(jié)晶化的溫度和能量的關(guān)系的圖。圖I是用于說明Ex結(jié)晶組織的生長機(jī)理(mechanism)的圖。圖8是用于說明使用了本實(shí)施方式的CW激光的結(jié)晶化的圖。圖9是用于說明本實(shí)施方式的帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板的應(yīng)用例的圖。
圖10是用于說明本實(shí)施方式的底柵型薄膜晶體管的制造方法的圖。圖11是用于說明本實(shí)施方式的底柵型薄膜晶體管的制造方法的流程圖。圖12是表示具有本實(shí)施方式的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的底柵型薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)的圖。圖13是用于說明同時(shí)制造多個(gè)底柵型薄膜晶體管的情況的圖。圖14是用于說明本實(shí)施方式的頂柵型薄膜晶體管的制造方法的圖。圖15是表示本實(shí)施方式3的頂柵型薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)的圖。圖16是表示本實(shí)施方式3的頂柵型薄膜晶體管的其他的結(jié)構(gòu)的圖。圖17是用于說明本實(shí)施方式的頂柵型薄膜晶體管的制造方法的流程圖。標(biāo)號說明I、10非晶硅膜11 SPC12 Ex 區(qū)域20激光裝置30長軸成形透鏡40 鏡部50短軸成形透鏡60聚光透鏡70光束分析儀80石英玻璃100 CW激光結(jié)晶化裝置200、300 基材210,240,320非晶性半導(dǎo)體膜211、241、321 SPC結(jié)晶性半導(dǎo)體膜212、242、322 Ex結(jié)晶性半導(dǎo)體膜220,350 柵電極230、340柵極絕緣膜250半導(dǎo)體膜270、310 漏電極460保護(hù)膜
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一種方式的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的制造方法包括第I工序，對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜照射在短軸和長軸上具有向上凸的連續(xù)的光強(qiáng)度分布的連續(xù)振蕩型激光，使得所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度成為600°C 1100°C的范圍；第2工序，使在所述第I工序中照射了所述連續(xù)振蕩型激光的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜對應(yīng)于所述600°C 1100°C的溫度范圍結(jié)晶化；以及第3工序，利用通過照射所述連續(xù)振蕩型激光而使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜結(jié)晶化時(shí)產(chǎn)生的潛熱，使所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的面內(nèi)的預(yù)定的溫度成為1100°C 1414°C，與所述1100°C 1414°C的溫度范圍對應(yīng)，使所述結(jié)晶化了的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的結(jié)晶粒徑擴(kuò)大，所述向上凸的連續(xù)的光強(qiáng)度分布具有在所述長軸方向上為預(yù)定的強(qiáng)度以上的區(qū)域范圍，所述區(qū)域范圍與利用所述潛熱而成為1100°C 1414°C的溫度范圍的所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上的區(qū)域?qū)?yīng)。例如，不是10 100納秒的短時(shí)間而是10 100微秒的比較長的時(shí)間地照射綠
色激光和/或藍(lán)色激光等連續(xù)振蕩型激光。根據(jù)本方式，在使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度成 為600°C 1100°C的范圍的輸出密度下照射到非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上。并且，對于非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜，當(dāng)照射使得非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度瞬間成為600°C 1100°C的范圍時(shí)，非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度會因結(jié)晶化時(shí)產(chǎn)生的潛熱而進(jìn)一步上升。此時(shí)，非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜經(jīng)由超過被認(rèn)為是根據(jù)非晶硅中的原子網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造而變化的非晶硅的熔點(diǎn)的溫度、且小于等于結(jié)晶硅的熔點(diǎn)1414°C的溫度范圍，其粒徑從通過固相生長而得到的結(jié)晶的粒徑稍稍擴(kuò)大，變成不會失去均勻性、不形成表面突起、例如在制作薄膜晶體管方面品質(zhì)良好的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜。并且，能夠抑制表面突起的產(chǎn)生、保持所述半導(dǎo)體膜的表面的平坦性、提高包括所述半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管裝置的特性。這樣，能夠?qū)崿F(xiàn)具有面內(nèi)均勻性良好的結(jié)晶組織的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的制造方法。在此，所述凸的連續(xù)的光強(qiáng)度分布為高斯分布。另外，在所述第I工序，對所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜照射所述連續(xù)振蕩型激光，使得所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度范圍成為600°C 800°C的范圍。根據(jù)本方式，即使使第I工序中的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度范圍成為600°C 800°C的范圍，也具有與600°C 1100°C的范圍同等的效果。另外，在所述第I工序中，對所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜照射微秒級的所述連續(xù)振蕩型激光。根據(jù)本方式，由于能夠延長對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜照射連續(xù)振蕩型激光的照射時(shí)間，因此能夠在非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜中確保原子的構(gòu)造從非晶狀態(tài)進(jìn)行結(jié)晶化、進(jìn)而原子從非晶狀態(tài)進(jìn)行再排列所需的足夠的時(shí)間。另外，在所述第I工序中，將所述連續(xù)振蕩型激光照射到所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上的時(shí)間為10 100微秒。根據(jù)本方式，由于將連續(xù)振蕩型的激光照射到非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上的照射時(shí)間變長，因此能夠在非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜中確保原子的構(gòu)造從非晶狀態(tài)再排列而結(jié)晶化所需的足夠的時(shí)間。另外，在所述第I工序之前，包括第4工序，準(zhǔn)備基材；第5工序，在所述基材上按預(yù)定間隔而配置多個(gè)柵電極；第6工序，在所述按預(yù)定間隔而配置的多個(gè)柵電極上形成絕緣膜；以及第7工序，在所述絕緣膜上形成所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜，對所述向上凸的連續(xù)的光強(qiáng)度分布的所述長軸方向上的一定的幅寬進(jìn)行規(guī)定，使得與所述按預(yù)定間隔而配置的多個(gè)柵電極對應(yīng)的所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上的區(qū)域的溫度利用所述潛熱而成為1100°C 1414。。。如本方式，通過使連續(xù)振蕩型激光的長軸方向的高斯分布的寬度與按預(yù)定間隔而配置的多個(gè)柵電極所對應(yīng)的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上的區(qū)域?qū)?yīng)，從而能夠選擇性地照射非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上的與柵電極對應(yīng)的區(qū)域，選擇性地使作為薄膜晶體管的溝道部而形成的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的區(qū)域進(jìn)行微結(jié)晶化。另外，其結(jié)果，作為溝道部能夠形成表面平坦的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜。另外，本發(fā)明的其他的一種方式的帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板中，與所述按預(yù)定間隔而配置的多個(gè)柵電極對應(yīng)的所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上的區(qū)域可以是將所述按預(yù)定間隔而配置的多個(gè)柵電極的寬度覆蓋的區(qū)域。另外，具備基材；多個(gè)柵電極，其配置于所述基材的上方；絕緣膜，其形成于所述 柵電極上；以及結(jié)晶性半導(dǎo)體膜，其形成為將配置于所述基材的上方的多個(gè)柵電極上的絕緣膜覆蓋，所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜具有所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)的第I區(qū)域，其由平均結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的晶粒構(gòu)成，跨越配置了所述多個(gè)柵電極的區(qū)域而連續(xù)地形成；和所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)的第2區(qū)域，其由平均結(jié)晶粒徑為25nm 35nm的晶粒構(gòu)成，鄰接所述第I區(qū)域而形成。根據(jù)本方式，結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)的由平均結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的晶粒構(gòu)成的第I區(qū)域，跨越配置了多個(gè)柵電極的區(qū)域而連續(xù)地形成。并且，當(dāng)使用這樣的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜來形成薄膜晶體管時(shí)，則能夠確保作為用于有機(jī)EL顯示的薄膜晶體管而能夠得到足夠的導(dǎo)通特性的遷移率。另外，所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜可以包括非晶和結(jié)晶的混晶。例如，結(jié)晶性半導(dǎo)體膜包括非晶和結(jié)晶的混晶，S卩，包括平均結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的晶粒、和存在于平均結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的晶粒的周圍的非晶構(gòu)造的區(qū)域。通過該構(gòu)造能夠降低表面粗糙度。另外，所述多個(gè)柵電極可以呈列狀配置在所述基材的上方，所述由平均結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的晶粒構(gòu)成的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)的第I區(qū)域可以跨越呈列狀配置了所述多個(gè)柵電極的區(qū)域而呈帶狀連續(xù)地形成。根據(jù)本方式，結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)的由平均結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的晶粒構(gòu)成的第I區(qū)域，跨越呈列狀配置了多個(gè)柵電極的區(qū)域而呈帶狀連續(xù)地形成。本方式的帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板，在從帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板通過切割(dicing)等分割成多片時(shí)，能夠沿著上述帶狀的區(qū)域進(jìn)行切割，因此能夠?qū)崿F(xiàn)能通過切割等容易地分割成多片的帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板。另外，所述由平均結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的晶粒構(gòu)成的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)的第I區(qū)域通過以下工序形成第I工序，對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜照射在短軸和長軸上具有向上凸的連續(xù)的光強(qiáng)度分布的連續(xù)振蕩型激光，使得所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度成為600°C 800°C的范圍；第2工序，使在所述第I工序中照射了所述連續(xù)振蕩型激光的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜對應(yīng)于所述600°C 800°C的溫度范圍結(jié)晶化；以及第3工序，利用通過照射所述連續(xù)振蕩型激光而使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜結(jié)晶化時(shí)產(chǎn)生的潛熱，使所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的面內(nèi)的預(yù)定的溫度成為1100°c 1414°C，與所述1100°C 1414°c的溫度范圍對應(yīng)，使所述結(jié)晶化了的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的結(jié)晶粒徑擴(kuò)大，對在所述長軸上向上凸的連續(xù)的光強(qiáng)度分布進(jìn)行規(guī)定，使得利用所述潛熱而成為1100°C 1414°C的溫度范圍的所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上的區(qū)域具有一定的寬度，利用所述潛熱而成為1100°C 1414°C的溫度范圍的所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上的區(qū)域與所述第I區(qū)域?qū)?yīng)。根據(jù)本方式，第I工序例如不是以納秒級而是以微秒級對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜照射綠色激光和/或藍(lán)色激光等連續(xù)振蕩型激光，使得非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度成為600°C 800°C的范圍。在第I工序中，對于非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的整個(gè)面，即使照射非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜使得非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度成為600°C 800°C的范圍，由于也能利用此時(shí)在非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜產(chǎn)生的潛熱而在1414°C以下進(jìn)行結(jié)晶化，因此結(jié)晶粒徑也比較小，不形成表面突起，不存在問題。另外，在第2工序中，不是對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜照射該激光使得非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度成為1100°c 1414°c的范圍，而是對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜照射該激光使得非結(jié)晶 性半導(dǎo)體膜的溫度成為600°C 800°C的范圍。通過這樣進(jìn)行照射，非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜利用此時(shí)在非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜產(chǎn)生的潛熱而使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度成為1100°C 1414°C的范圍。在接著第2工序的第3工序中，在非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度為1414°C以下的狀態(tài)下，非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜溶融而進(jìn)行結(jié)晶化，因此其平均結(jié)晶粒徑比較小地為40nm 60nm。另外，在這樣結(jié)晶化而形成的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的表面，不會產(chǎn)生突起，能保持結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的表面的平坦性。因此，能夠提高使用了該結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管裝置的特性。對于非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜，當(dāng)對于非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的整個(gè)面進(jìn)行照射使得非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度成為1100°c 1414°C的范圍時(shí)，會由于在非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)產(chǎn)生的潛熱而在非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)形成1414°C以上的區(qū)域。當(dāng)經(jīng)由該1414°C以上的區(qū)域而結(jié)晶化時(shí)，例如對于膜厚50nm，會形成與該膜厚相同寬度的表面突起為50nm。這樣，根據(jù)本方式，對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜照射激光，使得通過照射激光使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度成為600°C 800°C的范圍。此時(shí)，非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜利用在非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)產(chǎn)生的潛熱使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度成為1100°C 1414°C的范圍而進(jìn)行結(jié)晶化。由此，在非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)不存在經(jīng)由1414°C以上而結(jié)晶化的區(qū)域，因此能夠形成抑制表面突起的產(chǎn)生、保持了表面的平坦性的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜，能夠?qū)崿F(xiàn)具有該結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板。另外，本發(fā)明的一種方式的薄膜晶體管是底柵型薄膜晶體管，具備柵電極；絕緣膜，其形成于所述柵電極上；結(jié)晶性半導(dǎo)體膜，其形成于所述絕緣膜上；以及源、漏電極，其形成于所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上，所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜由所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)的平均結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的晶粒構(gòu)成,所述晶粒通過以下工序形成第I工序，對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜照射在短軸和長軸上具有向上凸的連續(xù)的光強(qiáng)度分布的連續(xù)振蕩型激光，使得所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度成為600°C 800°C的范圍；第2工序，使在所述第I工序中照射了所述連續(xù)振蕩型激光的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜對應(yīng)于所述600°C 800°C的溫度范圍結(jié)晶化；以及第3工序，利用通過照射所述連續(xù)振蕩型激光而使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜結(jié)晶化時(shí)產(chǎn)生的潛熱，使所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的面內(nèi)的預(yù)定的溫度成為1100°c 1414°C，與所述1100°C 1414°C的溫度范圍對應(yīng)，使所述結(jié)晶化了的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的結(jié)晶粒徑擴(kuò)大，對在所述長軸上向上凸的連續(xù)的光強(qiáng)度分布進(jìn)行規(guī)定，使得利用所述潛熱而成為1100°C 1414°C的溫度范圍的所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上的區(qū)域具有一定的寬度。根據(jù)本方式，對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜照射激光，使得通過照射激光使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度成為600°C 800°C的范圍。此時(shí)，非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜利用在非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)產(chǎn)生的潛熱而使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度成為1100°C 1414°C的范圍而進(jìn)行結(jié)晶化。由此，在非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)不存在經(jīng)由1414°C以上而結(jié)晶化的區(qū)域，因此能夠形成抑制表面突起的產(chǎn)生、保持了表面的平坦性的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜，能夠?qū)崿F(xiàn)具有該結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管。另外，本發(fā)明的一種方式的帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板具備基材；多個(gè)源、漏電極，其配置于所述基材的上方；絕緣膜，其形成于所述源、漏電極上；以及結(jié)晶性半導(dǎo)體膜，其形成為將在配置于所述基材的上方的多個(gè)源、漏電極上形成的絕緣膜覆蓋，所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜具有所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜膜內(nèi)的第I區(qū)域，其由所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)的平均 結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的晶粒構(gòu)成，跨越配置了所述多個(gè)源、漏電極的區(qū)域而連續(xù)地形成；和所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)的第2區(qū)域，其由平均結(jié)晶粒徑為25nm 35nm的晶粒構(gòu)成，鄰接所述第I區(qū)域而形成。根據(jù)本方式，結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)的由平均結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的晶粒構(gòu)成的第I區(qū)域，跨越配置了所述多個(gè)源、漏電極的區(qū)域而連續(xù)地形成。因此，當(dāng)使用這樣的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜來形成薄膜晶體管時(shí)，則能夠確保作為用于有機(jī)EL顯示的薄膜晶體管能得到足夠的導(dǎo)通特性的遷移率。另外，所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜可以包括非晶和結(jié)晶的混晶。根據(jù)本方式，結(jié)晶性半導(dǎo)體膜包括非晶和結(jié)晶的混晶，S卩，包括平均結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的晶粒、和存在于所述平均結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的晶粒的周圍的非晶構(gòu)造的區(qū)域。通過該構(gòu)造能夠降低表面粗糙度。另外，所述多個(gè)柵電極可以呈列狀配置在所述基材的上方，所述由平均結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的晶粒構(gòu)成的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)的第I區(qū)域可以跨越呈列狀配置了所述多個(gè)柵電極的區(qū)域而呈帶狀連續(xù)地形成。根據(jù)本發(fā)明，結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)的由平均結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的晶粒構(gòu)成的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)的第I區(qū)域，跨越呈列狀配置了所述多個(gè)柵電極的區(qū)域而呈帶狀連續(xù)地形成。本方式的帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板，在從帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板通過切割等分割成多片時(shí)，能夠沿著上述帶狀的區(qū)域進(jìn)行切割，因此能夠?qū)崿F(xiàn)能通過切割等容易地分割成多片的帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板。另外，所述由平均結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的晶粒構(gòu)成的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)的第I區(qū)域通過以下工序形成第I工序，對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜照射在短軸和長軸上具有向上凸的連續(xù)的光強(qiáng)度分布的連續(xù)振蕩型激光，使得所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度成為600°C 800°C的范圍；第2工序，使在所述第I工序中照射了所述連續(xù)振蕩型激光的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜對應(yīng)于所述600°C 800°C的溫度范圍結(jié)晶化；以及第3工序，利用通過照射所述連續(xù)振蕩型激光而使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜結(jié)晶化時(shí)產(chǎn)生的潛熱，使所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的面內(nèi)的預(yù)定的溫度成為1100°c 1414°C，與所述1100°C 1414°c的溫度范圍對應(yīng)，使所述結(jié)晶化了的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的結(jié)晶粒徑擴(kuò)大，對在所述長軸上向上凸的連續(xù)的光強(qiáng)度分布進(jìn)行規(guī)定，使得利用所述潛熱而成為1100°C 1414°C的溫度范圍的所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上的區(qū)域具有一定的寬度，利用所述潛熱而成為1100°C 1414°C的溫度范圍的所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上的區(qū)域與所述第I區(qū)域?qū)?yīng)。根據(jù)本方式，對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜照射激光，使得通過照射激光使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度成為600°C 800°C的范圍。此時(shí)，非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜利用在非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)產(chǎn)生的潛熱而使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度成為1100°C 1414°C的范圍而進(jìn)行結(jié)晶化。由此，在非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)不存在經(jīng)由1414°C以上而結(jié)晶化的區(qū)域，因此能夠形成抑制表面突起的產(chǎn)生、保持了表面的平坦性的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜，能夠?qū)崿F(xiàn)具有該結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板。另外，本發(fā)明的一種方式的薄膜晶體管為頂柵型薄膜晶體管，具備源、漏電極；結(jié)晶性半導(dǎo)體膜，其形成于所述源、漏電極上；絕緣膜，其形成于所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上；以及柵電極，其形成于所述絕緣膜上，所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜由所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)的平均結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的晶粒構(gòu)成,所述晶粒通過以下工序形成第I工序,對非結(jié)晶 性半導(dǎo)體膜照射在短軸和長軸上具有向上凸的連續(xù)的光強(qiáng)度分布的連續(xù)振蕩型激光，使得所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度成為600°C 800°C的范圍；第2工序，使在所述第I工序中照射了所述連續(xù)振蕩型激光的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜對應(yīng)于所述600°C 800°C的溫度范圍結(jié)晶化；以及第3工序，利用通過照射所述連續(xù)振蕩型激光而使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜結(jié)晶化時(shí)產(chǎn)生的潛熱，使所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的面內(nèi)的預(yù)定的溫度成為1100°C 1414°C，與所述1100°C 1414°C的溫度范圍對應(yīng)，使所述結(jié)晶化了的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的結(jié)晶粒徑擴(kuò)大，對在所述長軸上向上凸的連續(xù)的光強(qiáng)度分布進(jìn)行規(guī)定，使得利用所述潛熱而成為1100°C 1414°C的溫度范圍的所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上的區(qū)域具有一定的寬度。根據(jù)本方式，對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜照射激光，使得通過照射激光使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度成為600°C 800°C的范圍。此時(shí)，非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜利用在非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)產(chǎn)生的潛熱而使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度成為1100°C 1414°C的范圍而進(jìn)行結(jié)晶化。由此，在非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)不存在經(jīng)由1414°C以上而結(jié)晶化的區(qū)域，因此能夠形成抑制表面突起的產(chǎn)生、保持了表面的平坦性的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜，能夠?qū)崿F(xiàn)具有該結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管。以下，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。(實(shí)施方式I)圖I是表示本實(shí)施方式的CW激光結(jié)晶化裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。圖2A是表示本實(shí)施方式的CW激光的短軸輪廓(profile)的圖。圖2B是表示本實(shí)施方式的CW激光的長軸輪廓的圖。圖I示出的CW激光結(jié)晶化裝置100是對于例如在玻璃基板上形成了非晶硅層等非晶性半導(dǎo)體膜的試料9使用連續(xù)性激光的CW激光(Continuous Wave laser,連續(xù)(波)激光)進(jìn)行微秒級的照射的裝置。CW激光結(jié)晶化裝置100具備激光裝置(激光器)20、長軸成形透鏡30、鏡部40、短軸成形透鏡50、聚光透鏡60、光束分析儀(beam profiler) 70、石英玻璃80
激光裝置20振蕩產(chǎn)生連續(xù)振蕩型激光。即，激光裝置20振蕩產(chǎn)生CW激光。激光裝置20例如不是在10 100納秒的短時(shí)間內(nèi)而是在10 100微秒的比較長的時(shí)間內(nèi)振蕩產(chǎn)生綠色激光或藍(lán)色激光。在CW激光結(jié)晶化裝置100中，激光裝置20振蕩產(chǎn)生的CW激光通過長軸成形透鏡30，由鏡部40改變照射方向。由鏡部40改變了照射方向的CW激光通過短軸成形透鏡50，由聚光透鏡60進(jìn)行聚光而照射至試料9。另外,通過聚光透鏡60聚光后的CW激光的大部分通過石英玻璃80而照射至試料9，通過聚光透鏡60聚光后的CW激光的一部分入射至光束分析儀70，對光束輪廓進(jìn)行測定。在此，通過聚光透鏡60聚光后的CW激光、即CW激光結(jié)晶化裝置100照射的CW激光的光束輪廓如圖2A和圖2B所示，具有高斯分布的光強(qiáng)度分布。在此，圖2A和圖2B的縱軸是將圖2A和圖2B示出的激光的輪廓的激光強(qiáng)度最大的位置處的激光強(qiáng)度作為100%的相對強(qiáng)度。通過聚光透鏡60聚光后的CW激光的光束輪廓在短軸和長軸上具有高斯分布的光 強(qiáng)度分布。該激光裝置20振蕩產(chǎn)生的CW激光通過短軸成形透鏡50和長軸成形透鏡30，由此形成上述光強(qiáng)度分布。由聚光透鏡60進(jìn)行聚光而照射至試料9的CW激光的光束輪廓典型性地具有高斯分布的光強(qiáng)度分布，但不限于此。只要是向上凸的連續(xù)的光強(qiáng)度分布即可。在此，對通過聚光透鏡60聚光后的CW激光的光束輪廓在短軸和長軸上都具有高斯型光強(qiáng)度分布的情況是典型性的理由進(jìn)行說明。振蕩產(chǎn)生CW激光的裝置所振蕩產(chǎn)生的Cff激光的強(qiáng)度分布本來就是高斯分布或與高斯分布相當(dāng)?shù)姆植肌Ｒ虼?，在CW激光結(jié)晶化裝置100的光學(xué)系統(tǒng)中可以不導(dǎo)入特別的附加裝置、部件，因此CW激光結(jié)晶化裝置100能夠比較簡便地照射光束輪廓在短軸和長軸上都為高斯型光強(qiáng)度分布的CW激光。接著，對使非晶半導(dǎo)體變?yōu)榻Y(jié)晶性半導(dǎo)體的方法進(jìn)行說明，該方法是通過使用如上所述構(gòu)成的CW激光結(jié)晶化裝置100，對非晶性半導(dǎo)體照射微秒級的CW激光，從而使非晶半導(dǎo)體變?yōu)榻Y(jié)晶性半導(dǎo)體。為了進(jìn)行比較，對于使用以往的CW激光使非晶性半導(dǎo)體變?yōu)榻Y(jié)晶性半導(dǎo)體的情況也一并進(jìn)行說明。最初，對在使用以往的CW激光使非晶性半導(dǎo)體變?yōu)榻Y(jié)晶性半導(dǎo)體的情況下存在問題進(jìn)行說明。圖3A是表示以往的CW激光的短軸輪廓的圖。圖3B是表示以往的CW激光的長軸輪廓的圖。圖4是用于對使用了以往的CW激光的結(jié)晶化進(jìn)行說明的示意圖。橫軸t表示時(shí)間的經(jīng)過。圖4(a)表示以往的CW激光的長軸方向的光束輪廓的剖面圖。圖4(b)表示試料9的非晶性半導(dǎo)體膜的剖面圖的溫度分布。圖4(c)表示試料9的非晶性半導(dǎo)體膜的狀態(tài)表面圖。在此，SPC(Solid Phase Crystallization :固相晶化)范圍是指在非晶娃的熔點(diǎn)以下的范圍、即600°C 1100°C的溫度范圍內(nèi)非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜發(fā)生結(jié)晶化的溫度范圍。即，SPC是在非晶硅的熔點(diǎn)以下的范圍、即600°C 1100°C的溫度范圍內(nèi)通過固相生長而結(jié)晶化的現(xiàn)象。圖5A示出通過SPC形成的硅的結(jié)晶組織的例子。通過SPC形成的硅的結(jié)晶組織例如如圖5A所示，平均粒徑為30nm左右，具有平坦的表面。另外，Ex (Explosive Nucleation :爆發(fā)成核)范圍是指在非晶娃的熔點(diǎn)以上且娃的熔點(diǎn)以下、即1100°C 1414°C的溫度范圍內(nèi)非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜發(fā)生結(jié)晶化的溫度范圍。即，Ex是在非晶硅的熔點(diǎn)以上且硅的熔點(diǎn)以下、即1100°C 1414°C的溫度范圍內(nèi)經(jīng)由過冷卻液體狀態(tài)而結(jié)晶化的現(xiàn)象。圖5B示出通過Ex形成的硅的結(jié)晶組織的例子。通過Ex形成的硅的結(jié)晶組織例如如圖5B所示，平均粒徑為40 50nm左右，具有平坦的表面。另外，溶融范圍是指硅的熔點(diǎn)即1414°C以上的溫度范圍。圖5C示出在溶融后發(fā)生了結(jié)晶化后的結(jié)晶組織的例子。如圖5C所示，在使非晶硅在溶融范圍內(nèi)進(jìn)行了結(jié)晶化的情況下，會變成平均粒徑為500nm左右的P-Si (多晶硅)，且在表面存在突起。以往的CW激光如圖3A和圖3B所示，在短軸上具有高斯型光強(qiáng)度分布，而在長軸上具有平頂型強(qiáng)度分布。使用圖4說明對試料9的非晶性半導(dǎo)體膜照射該以往的CW激光(以下，記為“長軸平頂型CW激光”)的情況。
首先，在時(shí)間tl，如圖4(c)所示，準(zhǔn)備非晶性半導(dǎo)體膜、具體是非晶硅U-Si)膜
Io接著，在時(shí)間t2，向非晶硅膜I照射圖4(a)所示的長軸平頂型CW激光。在此，長軸平頂型CW激光在圖4(c)所示的光束掃描(beam scan)方向上進(jìn)行連續(xù)的照射。于是，非晶硅膜I的照射了長軸平頂型CW激光的區(qū)域如圖4(b)所示，呈現(xiàn)SPC范圍的溫度分布。圖4(a)所示的長軸平頂型CW激光在長軸的平頂部分會發(fā)生光強(qiáng)度的波動。在圖4(a)中，用長軸的平頂部分的突起來表現(xiàn)所述光強(qiáng)度的波動。接著，在時(shí)間t3，完成用長軸平頂型CW激光對非晶硅膜I的平面的掃描，即完成對非晶硅膜I的整個(gè)平面的照射。此時(shí)，非晶硅膜I如圖4(b)所示，溫度會因結(jié)晶化時(shí)產(chǎn)生的潛熱而進(jìn)一步上升，但大體上控制在SPC范圍內(nèi)。但是，照射了長軸的平頂部分的突起部分、即照射了光強(qiáng)度的波動部分的非晶硅膜I的區(qū)域的溫度會超過SPC范圍而上升到Ex范圍。對于在SPC范圍內(nèi)進(jìn)行了結(jié)晶化的情況、和超過SPC范圍而經(jīng)由Ex范圍進(jìn)行了結(jié)晶化的情況而言，其結(jié)晶化的機(jī)理不同，結(jié)晶化后的粒徑等會變得不同。因此，超過SPC范圍而經(jīng)由Ex范圍進(jìn)行了結(jié)晶化的部分會成為晶粒的粒徑不勻(以下，稱為Ex不勻)。這樣，在使用以往的長軸平頂型CW激光使非晶性半導(dǎo)體變?yōu)榻Y(jié)晶性半導(dǎo)體膜的情況下，存在會在SPC半導(dǎo)體膜中具有Ex半導(dǎo)體膜、即會產(chǎn)生Ex不勻的問題。也即是，不僅是會在表面產(chǎn)生突起等而失去結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的表面的平坦性，還會在結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的面內(nèi)產(chǎn)生粒徑不勻。并且，存在會對具有該結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管的特性造成不良影響的問題。在此，使用附圖對硅的結(jié)晶化機(jī)理進(jìn)行說明。圖6是表示對于硅的結(jié)晶化的溫度和能量的關(guān)系的圖。在圖6中，橫軸表示溫度，縱軸表示能量(熱)。如圖6所示，對于非晶狀態(tài)的硅，例如通過激光照射等而使其變熱，成為SPC范圍、即600°C 1100°C的溫度范圍。于是，非晶狀態(tài)的硅會發(fā)生固相生長而進(jìn)行微結(jié)晶化。經(jīng)由該SPC范圍而結(jié)晶化了的硅成為平均結(jié)晶粒徑為25nm 35nm的SPC結(jié)晶性硅。進(jìn)一步，對SPC范圍的硅加熱，使其成為Ex范圍、S卩超過被認(rèn)為是非晶硅中的原子網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造會發(fā)生變化的熔點(diǎn)的溫度即1100°C且小于等于硅的熔點(diǎn)1414°C的范圍。于是，粒徑從通過固相生長而得到的結(jié)晶(SPC結(jié)晶性硅)稍稍擴(kuò)大。這認(rèn)為是由于變?yōu)榉蔷Ч璧娜埸c(diǎn)以上的溫度，所以會部分地發(fā)生溶融，從而粒徑會變大。經(jīng)由該Ex范圍而結(jié)晶化了的娃成為平均結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的Ex結(jié)晶性娃。
然后，進(jìn)一步對Ex范圍的硅加熱，成為溶融范圍即作為硅的熔點(diǎn)的1414°C以上的溫度范圍。因此，在Ex范圍得到的結(jié)晶(Ex結(jié)晶性硅)會在硅的熔點(diǎn)處作為潛熱而被提供熱能，發(fā)生溶融(變成液相)。經(jīng)由溶融范圍而結(jié)晶化了的硅在溶融而體積縮小之后，伴隨著體積膨脹而進(jìn)行結(jié)晶化，變?yōu)槠骄?0nm以上的P-Si (多晶硅)。接著，對Ex范圍的硅發(fā)生溶融的機(jī)理進(jìn)行說明。圖7是用于說明Ex結(jié)晶組織的生長機(jī)理的圖。在處于SPC范圍的硅中，多個(gè)原子概率性發(fā)生聚集，當(dāng)超越臨界粒徑( Inm)時(shí)會變成晶核，進(jìn)行結(jié)晶生長。與此相對，在處于Ex范圍的硅中，由于提供非晶硅的熔點(diǎn)以上的溫度，因此原子的移動得到促進(jìn)，如圖7(a)所示，能促進(jìn)晶核的形成。并且，生長性核所產(chǎn)生的核的周圍由于潛熱而發(fā)生溶融(圖7(b))，發(fā)生結(jié)晶化。如上所述，對于在SPC范圍進(jìn)行了結(jié)晶化的情況、超過SPC范圍而經(jīng)由Ex范圍進(jìn) 行了結(jié)晶化的情況、以及經(jīng)由溶融范圍而進(jìn)行了結(jié)晶化的情況而言，其結(jié)晶化的機(jī)理不同，結(jié)晶化后的粒徑等變得不同。與此相對，圖8是用于對使用了本實(shí)施方式的CW激光的結(jié)晶化進(jìn)行說明的示意圖。橫軸t表示時(shí)間的經(jīng)過。圖8(a)表示CW激光的長軸方向的光束輪廓的剖面圖。圖8(b)表示試料9的非晶性半導(dǎo)體膜的剖面圖的溫度分布。圖8 (c)表示試料9的非晶性半導(dǎo)體膜的狀態(tài)表面圖。首先，在時(shí)間tlO，對試料9的非晶性半導(dǎo)體膜、具體地是非晶硅(a-Si)膜10照射圖8 (a)所示的長軸的光束輪廓為高斯型的CW激光(以下，記為“長軸高斯型CW激光”)。在此，在使進(jìn)行了照射的非晶硅膜10的溫度成為600°C 1100°C的范圍的輸出密度下，且在圖8(c)所示的光束掃描方向上連續(xù)地照射長軸高斯型CW激光。于是，非晶硅膜10的被照射了長軸高斯型CW激光的區(qū)域(圖中，記為“SPC11”)，呈現(xiàn)圖8(b)所示的SPC范圍的溫度分布。在圖8(a)所示的長軸高斯型CW激光中，沒有如長軸平頂型CW激光的光強(qiáng)度的波動。接著，在時(shí)間tll，對于非晶硅膜10持續(xù)進(jìn)行長軸高斯型CW激光的照射，長軸高斯型CW激光的照射到達(dá)非晶硅膜10的端部。于是，在時(shí)間tll照射了長軸高斯型CW激光的區(qū)域如上所述變成SPC11。另外，如圖8 (b)所示，在時(shí)間tlO照射了長軸高斯型CW激光的SPC11，由于結(jié)晶化時(shí)產(chǎn)生的潛熱，其溫度會進(jìn)一步上升，變成呈現(xiàn)Ex范圍的溫度分布的Ex區(qū)域12。并且，從Ex區(qū)域12的光束掃描方向來看的側(cè)面即Ex區(qū)域12的側(cè)面的接近區(qū)域，Ex區(qū)域12的熱發(fā)生傳遞，成為SPC范圍的區(qū)域即SPC11。Ex范圍如上所述是超過被認(rèn)為是根據(jù)非晶硅膜10中的原子網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造而變化的熔點(diǎn)的溫度(1100°C )、且小于等于硅的熔點(diǎn)1414°C的范圍。之后，在時(shí)間tl2，完成用長軸高斯型CW激光對非晶硅膜10的掃描，即完成非晶硅膜10的整個(gè)平面的照射。于是，在時(shí)間tll照射了長軸高斯型CW激光的SPC范圍的區(qū)域即SPCll如圖8(c)所示，與上述同樣地，由于結(jié)晶化時(shí)產(chǎn)生的潛熱而其溫度會進(jìn)一步上升，成為呈現(xiàn)Ex范圍的溫度分布的Ex區(qū)域12。并且，在時(shí)間tll成為了 Ex區(qū)域12的非晶硅膜10的從光束掃描方向來看的側(cè)面的接近區(qū)域，Ex區(qū)域12的熱發(fā)生傳遞，成為SPC范圍的區(qū)域即SPClI。
在此，Ex區(qū)域12的與光束掃描方向垂直的方向的寬度即Ex區(qū)域12的側(cè)面方向的寬度，與長軸高斯型CW激光的長軸方向上為預(yù)定的強(qiáng)度以上的區(qū)域范圍的寬度對應(yīng)。SP，長軸高斯型CW激光的長軸方向上為預(yù)定的強(qiáng)度以上的區(qū)域范圍是指如下區(qū)域范圍在該區(qū)域范圍進(jìn)行了照射的情況下，長軸高斯型CW激光的輸出密度會使非晶硅膜10的溫度變?yōu)?00°C 1100°C的范圍(SPC范圍)。這樣，在使用長軸高斯型CW激光使非晶硅膜10變?yōu)榻Y(jié)晶性硅膜的情況下，在以長軸高斯型CW激光為預(yù)定的強(qiáng)度以上的區(qū)域范圍的寬度進(jìn)行了照射的非晶硅膜10的區(qū)域中，結(jié)晶化為Ex結(jié)晶性硅膜。另外，在照射了長軸高斯型CW激光的非晶硅膜10的區(qū)域的光束方向上的側(cè)面的接近區(qū)域，結(jié)晶化為SPC結(jié)晶性硅膜。這樣結(jié)晶化得到的Ex結(jié)晶性硅膜即由Ex結(jié)晶組織形成的結(jié)晶性硅膜，其粒徑從通過固相生長而得到的結(jié)晶的粒徑稍稍擴(kuò)大，并且不會失去均勻性，不會形成表面突起。另外，Ex結(jié)晶性硅膜的平均結(jié)晶粒徑保持面內(nèi)均勻性，并且為40nm 60nm。另一方面，SPC結(jié)晶性硅膜的平均結(jié)晶粒徑為25nm 35nm。換言之，在使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度變成600°C 1100°C的范圍的輸出密度 下，對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜照射長軸高斯型CW激光，由此使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜變?yōu)榻Y(jié)晶性半導(dǎo)體膜。照射了該長軸高斯型CW激光的非晶性半導(dǎo)體膜，由于結(jié)晶化時(shí)產(chǎn)生的潛熱，其溫度會進(jìn)一步上升，在超過被認(rèn)為是會使非晶硅的原子網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造變化的非晶硅的熔點(diǎn)的溫度、且成為了結(jié)晶性硅的熔點(diǎn)1414°c以下之后進(jìn)行結(jié)晶化，成為Ex結(jié)晶性半導(dǎo)體膜。這樣，照射了長軸高斯型CW激光的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜發(fā)生結(jié)晶化，其粒徑從通過固相生長而得到的結(jié)晶的粒徑稍稍擴(kuò)大，并且不會失去均勻性，不會形成表面突起。另外，此時(shí)，結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的平均結(jié)晶粒徑保持面內(nèi)均勻性，并且為40nm 60nm。在時(shí)間tlO，在使進(jìn)行了照射的非晶硅膜10的溫度變成600°C 1100°C的范圍的輸出密度下，對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜照射長軸高斯型CW激光，但不限于此。也可以在使進(jìn)行了照射的非晶硅膜10的溫度變成600°C 800°C的范圍的輸出密度下，對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜進(jìn)行照射，效果是相同的。以上，根據(jù)實(shí)施方式1，能夠?qū)崿F(xiàn)制造Ex結(jié)晶性硅膜、即具有面內(nèi)均勻性良好的結(jié)晶組織的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜。具體而言，對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜進(jìn)行例如10 100微秒等微秒級的長軸高斯型CW激光照射，使得非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度成為600°C 1100°C的范圍(SPC范圍)，由此能夠形成具有面內(nèi)均勻性良好的結(jié)晶組織的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜。這是因?yàn)閷Ψ墙Y(jié)晶性半導(dǎo)體膜照射長軸高斯型CW激光以使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度成為600°C 1100°C的范圍(SPC范圍)，從而利用進(jìn)行了照射的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜結(jié)晶化時(shí)產(chǎn)生的潛熱，使該非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度控制在1100°c 1414°C的范圍。由此，進(jìn)行了照射的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜不會經(jīng)由1414°C以上的溫度范圍而結(jié)晶化，而是經(jīng)由1100°C 1414°C的溫度范圍而結(jié)晶化，因此能夠抑制表面突起的產(chǎn)生，能夠保持表面的平坦性。因此，能夠使具有這樣形成的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管的特性提高。另外，長軸高斯型CW激光對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜不是進(jìn)行納秒級的照射而是進(jìn)行微秒級的照射。由此，能夠延長長軸高斯型CW激光的照射時(shí)間，因此能夠確保從非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜中的原子的構(gòu)造為非晶狀態(tài)到原子重新排列而結(jié)晶化為止的足夠的時(shí)間。
還可以考慮如下情況從一開始就通過在使進(jìn)行了照射的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度瞬間變成1100°c 1414°C的范圍的輸出密度下，照射長軸高斯型CW激光，從而使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜變?yōu)榻Y(jié)晶性半導(dǎo)體膜。但是，這因?yàn)橄率龅睦碛墒遣缓线m的。即，由于進(jìn)行了照射的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的潛熱，非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的區(qū)域在成為1414°C以上而發(fā)生了熔融之后產(chǎn)生結(jié)晶化。在非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜經(jīng)由1414°C以上的溫度區(qū)域而發(fā)生結(jié)晶化的情況下，非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜由于在溶融而體積縮小之后伴隨著體積膨脹而進(jìn)行結(jié)晶化，因此不僅會產(chǎn)生例如高度與膜厚大致相同的表面突起，粒徑的面內(nèi)不均也會變大。因此，從一開始就通過在使進(jìn)行了照射的非晶硅膜10的溫度瞬間變成1100°C 1414°C的范圍的輸出密度下照射長軸高斯型CW激光來使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜變?yōu)榻Y(jié)晶性半導(dǎo)體膜的方法，無法實(shí)現(xiàn)具有面內(nèi)均勻性良好的結(jié)晶組織的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的制造，該方法不合適。
(實(shí)施方式2)在實(shí)施方式2中，對通過實(shí)施方式I的方法而形成的具有面內(nèi)均勻性良好的結(jié)晶組織的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的應(yīng)用例進(jìn)行說明。圖9是用于說明本實(shí)施方式的帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板的應(yīng)用例的圖。首先，準(zhǔn)備在基材200上形成了非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜210的帶非晶半導(dǎo)體膜的基板、和長軸高斯型CW激光。在此，長軸高斯型CW激光的光束輪廓如圖9 (a)所示，呈現(xiàn)高斯光強(qiáng)度分布。接著，對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜210照射微秒級的長軸高斯型CW激光。具體而言，對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜210照射長軸高斯型CW激光，使得非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜210的溫度變成600°C 800°C的范圍(SPC范圍)。于是，如圖9 (b)所示，照射了長軸高斯型CW激光的區(qū)域變成SPC結(jié)晶性半導(dǎo)體膜211。在此，SPC結(jié)晶性半導(dǎo)體膜211是如上所述具有在600°C 1100°C的溫度范圍(SPC范圍)內(nèi)通過固相生長而結(jié)晶化了的結(jié)晶組織(晶粒)的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜。并且，當(dāng)結(jié)束長軸高斯型CW激光的照射而經(jīng)過一定時(shí)間后，照射了長軸高斯型CW激光的SPC結(jié)晶性半導(dǎo)體膜211的一部分的區(qū)域，由于結(jié)晶化時(shí)產(chǎn)生的潛熱而進(jìn)一步上升到Ex范圍的溫度，使結(jié)晶粒徑擴(kuò)大，如圖9(c)所示，成為Ex結(jié)晶性半導(dǎo)體膜212。在此，在SPC結(jié)晶性半導(dǎo)體膜211中，成為Ex結(jié)晶性半導(dǎo)體膜212的一部分的區(qū)域的寬度與長軸高斯型CW激光的長軸方向上為預(yù)定的強(qiáng)度以上的區(qū)域范圍的寬度對應(yīng)。這樣，能夠?qū)崿F(xiàn)一種帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板，其具有結(jié)晶性半導(dǎo)體膜，該結(jié)晶性半導(dǎo)體膜具有使用了長軸高斯型CW激光的面內(nèi)均勻性良好的結(jié)晶組織。具有使用了長軸高斯型CW激光的面內(nèi)均勻性良好的結(jié)晶組織的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜不限于上述的情況。也可以適用于底柵型薄膜晶體管。圖10是用于說明本實(shí)施方式的底柵型薄膜晶體管的制造方法的圖，圖11是用于說明本實(shí)施方式的底柵型薄膜晶體管的制造方法的流程圖。圖12是表示具備本實(shí)施方式的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的底柵型薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)的圖。首先，準(zhǔn)備例如玻璃或者絕緣基板等的基材200。接著，進(jìn)行基材200的清洗(S201)，在基材200形成防止污染膜(S202)。接著，如圖10(a)所示，在基材200上形成柵電極220 (S203)。具體而言，通過濺射法在基材200上堆積成為柵電極220的金屬，通過光刻和蝕刻對柵電極220進(jìn)行圖案化。在此，柵電極220由鑰(Mo)或者M(jìn)o合金等金屬、鈦(Ti)、鋁(Al)或者Al合金等金屬、銅(Cu)或者Cu合金等金屬、或者、銀(Ag)、鉻(Cr)、鉭(Ta)或鎢(W)等金屬的材料形成。接著，如圖10(b)和圖10(c)所示，在柵電極220上形成柵極絕緣膜230，在柵極絕緣膜230上形成例如非晶硅膜等的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜240 (S204)。具體而言，通過等離子體CVD法，在柵電極220上形成柵極絕緣膜230，即形成柵極絕緣膜230以覆蓋基材200和柵電極220 (圖10(b))，在成膜后的柵極絕緣膜230上連續(xù)地形成非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜240 (圖10(c))。接著，作為對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜240照射長軸高斯型CW激光的前期準(zhǔn)備，進(jìn)行脫氫處理(S205)。具體而言，例如在400°C 50(TC下進(jìn)行30分鐘的退火(anneal)。在非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜240中，通常作為SiH而含有5% 15%的氫。在使含有5% 15%的氫的狀態(tài)的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜240進(jìn)行結(jié)晶化的情況下，不僅是氫會占據(jù)硅鍵、妨礙結(jié)晶化，還容易引起突沸的現(xiàn)象。即，由于在工序控制上是不合適的，因此進(jìn)行脫氫處理。接著，如圖10(d)和圖10(e)所示，對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜240照射長軸高斯型CW 激光，使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜240進(jìn)行結(jié)晶化(S206)。具體而言，通過長軸高斯型CW激光的長軸方向上為預(yù)定的強(qiáng)度以上的區(qū)域范圍進(jìn)行了照射的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜240的區(qū)域，變成Ex結(jié)晶性半導(dǎo)體膜242，與Ex結(jié)晶性半導(dǎo)體膜242接近的區(qū)域變成SPC結(jié)晶性半導(dǎo)體膜241。另一方面，幾乎沒有照射長軸高斯型CW激光的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜240的區(qū)域，仍然還是原來的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜240。在此，長軸高斯型CW激光的長軸方向上為預(yù)定的強(qiáng)度以上的區(qū)域范圍的寬度，至少比柵電極220的寬度(與CW激光的長軸方向垂直的方向的寬度)寬。對于長軸高斯型CW激光的照射方法的詳細(xì)說明，在以前的記載中已經(jīng)進(jìn)行了說明，因此省略該詳細(xì)說明。接著，進(jìn)行氫等離子體處理(S207)。具體而言，通過進(jìn)行氫等離子體處理，進(jìn)行氫封端化處理，該氫封端化處理是照射了長軸高斯型CW激光的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜240、即非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜240、SPC結(jié)晶性半導(dǎo)體膜241以及Ex結(jié)晶性半導(dǎo)體膜242的處理。接著，形成半導(dǎo)體膜250 (S208)。具體而言，通過等離子體CVD法，在非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜240、SPC結(jié)晶性半導(dǎo)體膜241以及Ex結(jié)晶性半導(dǎo)體膜242上形成半導(dǎo)體膜250。并且，進(jìn)行圖案化以殘留Ex結(jié)晶性半導(dǎo)體膜242的區(qū)域，通過蝕刻除去半導(dǎo)體膜250、非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜240以及SPC結(jié)晶性半導(dǎo)體膜241。由此，能夠只將具有面內(nèi)均勻性良好的結(jié)晶組織的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜作成底柵型薄膜晶體管的溝道部。接著，形成源、漏電極270(S210)。具體而言，在半導(dǎo)體膜250上，通過濺射法堆積成為源、漏電極270的金屬。接著，進(jìn)行源、漏電極270的圖案化。在此，半導(dǎo)體膜250成為連接Ex結(jié)晶性半導(dǎo)體膜242和源、漏電極270的歐姆接觸層。這樣，能制造圖12所示的底柵型薄膜晶體管。以上，為了便于說明，對制造一個(gè)底柵型薄膜晶體管的方法進(jìn)行了說明，但不限于此。也可以同時(shí)制造多個(gè)底柵型薄膜晶體管。圖13是用于說明同時(shí)制造多個(gè)底柵型薄膜晶體管的情況的圖。在同時(shí)制造多個(gè)底柵型薄膜晶體管的情況下，在上述的S201 S205中，在基材200上形成按預(yù)定的間隔而排列的多個(gè)柵電極220，在柵電極220上形成柵極絕緣膜230即可。在此，多個(gè)柵電極220也可以按預(yù)定的間隔而排列成一列，進(jìn)一步，也可以使該列按一定的間隔而進(jìn)行配置。圖13示出后者的例子。并且，在S206中，如圖13所示，對與按預(yù)定的間隔而排列成一列的柵電極220對應(yīng)的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜240的區(qū)域(帶狀的區(qū)域)連續(xù)地照射長軸高斯型CW激光，使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜240的區(qū)域結(jié)晶化即可。在此，長軸高斯型CW激光的長軸方向上為預(yù)定的強(qiáng)度以上的區(qū)域范圍的寬度，比該非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜240的區(qū)域(帶狀的區(qū)域)的寬度寬。非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜240的區(qū)域(帶狀的區(qū)域)的寬度是與長軸高斯型CW激光的掃描方向垂直的方向的寬度。換言之，長軸高斯型CW激光對與按預(yù)定間隔而配置的多個(gè)柵電極220對應(yīng)的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜240上的區(qū)域、將與按預(yù)定間隔而配置的多個(gè)柵電極的配置方向垂直的方向的寬度覆蓋的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜240的區(qū)域(圖中，帶狀的區(qū)域)連續(xù)地進(jìn)行照射。由此，能夠使與柵電極220對應(yīng)的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜240的區(qū)域成為Ex結(jié)晶性半導(dǎo)體膜242。Ex 結(jié)晶性半導(dǎo)體膜242的與長軸高斯型CW激光的掃描方向垂直的接近區(qū)域與上述同樣地，成為SPC結(jié)晶性半導(dǎo)體膜241這樣，使連續(xù)振蕩型激光的長軸方向的高斯分布的寬度與按預(yù)定間隔而配置的多個(gè)柵電極所對應(yīng)的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上的區(qū)域(的寬度)對應(yīng)，由此能夠選擇性地對與非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上的柵電極對應(yīng)的區(qū)域進(jìn)行照射。由此，能夠選擇性地使薄膜晶體管中作為溝道部形成的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的區(qū)域進(jìn)行微結(jié)晶化，并且能夠形成表面平坦的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜。Ex結(jié)晶性半導(dǎo)體膜242的區(qū)域，由平均結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的晶粒構(gòu)成，跨越呈列狀配置了多個(gè)柵電極220的(按預(yù)定的間隔而排列成一列的)區(qū)域呈帶狀而連續(xù)地形成。另外，SPC結(jié)晶性半導(dǎo)體膜241與Ex結(jié)晶性半導(dǎo)體膜242接近地形成。對于具有這樣的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基材200，在通過切割(dicing)等分割成多片時(shí)，由于能夠沿著上述帶狀的區(qū)域進(jìn)行切割，因此能得到能夠容易地進(jìn)行分割的效果。以上，根據(jù)本實(shí)施方式2，能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用了具有面內(nèi)均勻性良好的結(jié)晶組織的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的底柵型薄膜晶體管、以及帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板。(實(shí)施方式3)在實(shí)施方式2中，對底柵型薄膜晶體管、以及帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板的應(yīng)用例進(jìn)行了說明。實(shí)施方式3對頂柵型薄膜晶體管的應(yīng)用例進(jìn)行說明。圖14是用于說明本實(shí)施方式的頂柵型薄膜晶體管的制造方法的圖。圖15是表示本實(shí)施方式3的頂柵型薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)的圖。圖14是抽出了頂柵型薄膜晶體管的制造工序的一部分的圖。S卩，如圖14(b)所示，示出如下制造工序在基材300上形成源、漏電極310，在源、漏電極310上形成非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜320。并且，示出如下工序?qū)Ψ墙Y(jié)晶性半導(dǎo)體膜320照射圖14(a)所示的長軸高斯型CW激光，如圖14(c)所示發(fā)生結(jié)晶化。具體而言，對成為非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜320的柵極的區(qū)域照射長軸高斯型CW激光的長軸方向上為預(yù)定的強(qiáng)度以上的區(qū)域范圍。于是，照射了長軸高斯型CW激光的長軸方向上為預(yù)定的強(qiáng)度以上的區(qū)域范圍的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜320的區(qū)域，成為Ex結(jié)晶性半導(dǎo)體膜322，與Ex結(jié)晶性半導(dǎo)體膜322接近的區(qū)域成為SPC結(jié)晶性半導(dǎo)體膜321。另一方面，幾乎沒有照射長軸高斯型CW激光的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜320的區(qū)域，仍然還是原來的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜320。對于長軸高斯型CW激光的照射方法的詳細(xì)說明，由于與上述是同樣的，因此省略該說明。這樣，形成具有Ex結(jié)晶性半導(dǎo)體膜322的例如圖15所示的頂柵型薄膜晶體管。在此，圖15所示的頂柵型薄膜晶體管具備基材300、源、漏電極310、Ex結(jié)晶性半導(dǎo)體膜322、形成于Ex結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上的柵極絕緣膜340、以及形成于柵極絕緣膜340上的柵電極 350。作為頂柵型薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)，不限于圖15，還有例如圖16所示的結(jié)構(gòu)。在此，圖16是表示本實(shí)施方式3的頂柵型薄膜晶體管的其他的結(jié)構(gòu)的圖。對與圖15同樣的部分標(biāo)記相同的標(biāo)號。在圖15所示的頂柵型薄膜晶體管中，圖示了形成于柵電極350上的保護(hù)膜460。圖17是用于說明本實(shí)施方式的頂柵型薄膜晶體管的制造方法的流程圖。
S301 S311的工序中，除了形成源、漏電極310和柵電極350的順序以外，與S201 S209的工序是同樣的，因此省略說明。另外，對于S305，與在圖14中所說明的是同樣的，因此省略其說明。在S312中，在柵電極350上形成保護(hù)膜(例如保護(hù)膜460)。另外，對于圖16或者圖17所示的本實(shí)施方式的頂柵型薄膜晶體管，當(dāng)然也可以與實(shí)施方式2同樣地同時(shí)制造多個(gè)該頂柵型薄膜晶體管。在該情況下，在S301 S303中，只要在基材300上形成按預(yù)定間隔而排列的多個(gè)源、漏電極310，在柵電極220上形成柵極絕緣膜340即可。在此，多個(gè)源、漏電極310也可以按預(yù)定的間隔而排列成一列，進(jìn)一步，也可以是該列按一定的間隔而進(jìn)行配置。并且，長軸高斯型CW激光對與形成有按預(yù)定間隔而配置的多個(gè)源、漏電極310之間的柵電極350的區(qū)域?qū)?yīng)的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上的區(qū)域(帶狀的區(qū)域)連續(xù)地進(jìn)行照射。由此，能夠使與形成有柵電極350的區(qū)域?qū)?yīng)的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的區(qū)域成為Ex結(jié)晶性半導(dǎo)體膜322。Ex結(jié)晶性半導(dǎo)體膜322的區(qū)域，由平均結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的晶粒構(gòu)成，跨越呈列狀而配置有多個(gè)柵電極350的區(qū)域，呈帶狀而連接地形成。另外，SPC結(jié)晶性半導(dǎo)體膜與Ex結(jié)晶性半導(dǎo)體膜322接近地形成。對于具有這樣的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基材300，在通過分割等分割為多片時(shí)，由于能夠沿著上述的帶狀區(qū)域進(jìn)行切割，因此能得到能夠容易地進(jìn)行分割的效果。以上，根據(jù)本實(shí)施方式3，能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用了具有面內(nèi)均勻性良好的結(jié)晶組織的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的頂柵型薄膜晶體管。如上所述，通過對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜照射短軸和長軸為高斯分布的連續(xù)振蕩型激光，使得非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度范圍成為600°C 800°C的范圍(SPC范圍)，從而利用此時(shí)在非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜產(chǎn)生的潛熱，使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度經(jīng)由1100°C 1414°C的范圍(Ex范圍)，使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜結(jié)晶化。在該方法中，不會在非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)形成經(jīng)由1414°C以上(溶融范圍)而結(jié)晶化了的區(qū)域，因此能夠形成能抑制表面突起的產(chǎn)生、能保持表面的平坦性的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜。因此，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)能抑制表面突起的產(chǎn)生、能保持表面的平坦性的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜，還能夠?qū)崿F(xiàn)具有該結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管。以上，根據(jù)本發(fā)明，以微秒級的照射時(shí)間照射高斯分布等在長軸方向上具有光強(qiáng)度梯度的CW激光，由此使非晶性半導(dǎo)體膜結(jié)晶化。此時(shí)，利用潛熱的效果，在非晶的熔點(diǎn)以上、且結(jié)晶的熔點(diǎn)以下的溫度范圍內(nèi)使非晶性半導(dǎo)體膜結(jié)晶化。由此，對于結(jié)晶化了的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜，能抑制面內(nèi)的粒徑不均，并且能形成粒徑比通過固相生長而結(jié)晶化了的情況下的粒徑擴(kuò)大了的結(jié)晶組織。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)具有面內(nèi)均勻性良好的結(jié)晶組織的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的制造方法、帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板的制造方法、以及薄膜晶體管。另外，通過這樣地形成由電氣特性比SPC結(jié)晶組織的電氣特性優(yōu)異、并且具有面內(nèi)均勻性良好的微結(jié)晶組織的Ex結(jié)晶組織形成的結(jié)晶化半導(dǎo)體膜，從而能夠?qū)崿F(xiàn)特性不均少的薄膜晶體管、以及使用了該薄膜晶體管的顯示裝置。Ex結(jié)晶性半導(dǎo)體膜由平均結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的晶粒構(gòu)成。因此，例如使用Ex結(jié)晶性半導(dǎo)體膜而形成的頂柵型薄膜晶體管能得到能夠確保遷移率的效果，該遷移率使得能夠作為用于有機(jī)EL顯示器的薄膜晶體管而得到足夠的導(dǎo)通特性。結(jié)晶性半導(dǎo)體膜可以只由Ex結(jié)晶性半導(dǎo)體膜形成，也可以由非晶和Ex結(jié)晶的混晶構(gòu)成。在該情況下，結(jié)晶性半導(dǎo)體膜包括非晶和結(jié)晶的混晶、即包括平均結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的晶粒和存在于所述平均結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的晶粒的周圍的非晶構(gòu)造 的區(qū)域。通過該構(gòu)造，結(jié)晶性半導(dǎo)體膜能夠通過非晶構(gòu)造來緩和相鄰的晶粒的界面的結(jié)晶學(xué)上的不整合。以上，基于實(shí)施方式對本發(fā)明的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的制造方法、帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板的制造方法、以及薄膜晶體管進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于該實(shí)施方式。在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，對該實(shí)施方式實(shí)施本領(lǐng)域的技術(shù)人員能想到的各種變形而得到的方式、組合不同的實(shí)施方式中的構(gòu)成要素而實(shí)現(xiàn)的方式也包括在本發(fā)明中。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明能夠應(yīng)用于結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的制造方法、帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板的制造方法、以及薄膜晶體管，特別是能夠應(yīng)用于作為電視等的FPD顯示裝置而使用的有機(jī)EL顯示裝置的薄膜晶體管的溝道部。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的制造方法，包括 第I工序，對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜照射在短軸和長軸上具有向上凸的連續(xù)的光強(qiáng)度分布的連續(xù)振蕩型激光，使得所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度成為600°C 1100°C的范圍； 第2工序，使在所述第I工序中照射了所述連續(xù)振蕩型激光的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜對應(yīng)于所述600°C 1100°C的溫度范圍結(jié)晶化；以及第3工序，利用通過照射所述連續(xù)振蕩型激光而使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜結(jié)晶化時(shí)產(chǎn)生的潛熱，使所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的面內(nèi)的預(yù)定的溫度成為1100°C 1414°C，與所述1100°C 1414°C的溫度范圍對應(yīng)，使所述結(jié)晶化了的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的結(jié)晶粒徑擴(kuò)大，所述向上凸的連續(xù)的光強(qiáng)度分布具有在所述長軸方向上為預(yù)定的強(qiáng)度以上的區(qū)域范圍， 所述區(qū)域范圍與利用所述潛熱而成為1100°C 1414°c的溫度范圍的所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上的區(qū)域?qū)?yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的制造方法， 所述凸的連續(xù)的光強(qiáng)度分布為高斯分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的制造方法， 在所述第I工序中，對所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜照射所述連續(xù)振蕩型激光，使得所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度范圍成為600°C 800°C的范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的制造方法， 在所述第I工序中，對所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜照射微秒級的所述連續(xù)振蕩型激光。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的制造方法， 在所述第I工序中，在所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上照射所述連續(xù)振蕩型激光的時(shí)間為10 100微秒。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的制造方法， 在所述第I工序之前，包括 第4工序，準(zhǔn)備基材； 第5工序，在所述基材上按預(yù)定間隔而配置多個(gè)柵電極； 第6工序，在所述按預(yù)定間隔而配置的多個(gè)柵電極上形成絕緣膜；以及 第7工序，在所述絕緣膜上形成所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜， 對所述向上凸的連續(xù)的光強(qiáng)度分布的所述長軸方向上的一定的寬度進(jìn)行規(guī)定，使得與所述按預(yù)定間隔而配置的多個(gè)柵電極對應(yīng)的所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上的區(qū)域的溫度利用所述潛熱而成為1100°C 1414°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的制造方法， 與所述按預(yù)定間隔而配置的多個(gè)柵電極對應(yīng)的所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上的區(qū)域?yàn)閷⑺霭搭A(yù)定間隔而配置的多個(gè)柵電極的寬度覆蓋的區(qū)域。
8.—種帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板，具備 基材； 多個(gè)柵電極，其配置于所述基材的上方； 絕緣膜，其形成于所述柵電極上；以及 結(jié)晶性半導(dǎo)體膜，其形成為將配置于所述基材的上方的多個(gè)柵電極上的絕緣膜覆蓋，所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜具有 所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)的第I區(qū)域，其由平均結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的晶粒構(gòu)成，跨越配置了所述多個(gè)柵電極的區(qū)域而連續(xù)地形成；和 所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)的第2區(qū)域，其由平均結(jié)晶粒徑為25nm 35nm的晶粒構(gòu)成，鄰接所述第I區(qū)域而形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板， 所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜包括非晶和結(jié)晶的混晶。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板， 所述多個(gè)柵電極呈列狀配置于所述基材的上方， 所述由平均結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的晶粒構(gòu)成的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)的第I區(qū)域，跨越呈列狀配置了所述多個(gè)柵電極的區(qū)域而呈帶狀連續(xù)地形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求8 10中的任一項(xiàng)所述的帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板， 所述由平均結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的晶粒構(gòu)成的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)的第I區(qū)域通過以下工序形成 第I工序，對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜照射在短軸和長軸上具有向上凸的連續(xù)的光強(qiáng)度分布的連續(xù)振蕩型激光，使得所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度成為600°C 800°C的范圍； 第2工序，使在所述第I工序中照射了所述連續(xù)振蕩型激光的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜對應(yīng)于所述600°C 800°C的溫度范圍結(jié)晶化；以及第3工序，利用通過照射所述連續(xù)振蕩型激光而使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜結(jié)晶化時(shí)產(chǎn)生的潛熱，使所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的面內(nèi)的預(yù)定的溫度成為1100°C 1414°C，與所述1100°C 1414°C的溫度范圍對應(yīng)，使所述結(jié)晶化了的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的結(jié)晶粒徑擴(kuò)大，對在所述長軸上向上凸的連續(xù)的光強(qiáng)度分布進(jìn)行規(guī)定，使得利用所述潛熱而成為1100°C 1414°C的溫度范圍的所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上的區(qū)域具有一定的寬度， 利用所述潛熱而成為1100°C 1414°C的溫度范圍的所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上的區(qū)域與所述第I區(qū)域?qū)?yīng)。
12.—種底柵型薄膜晶體管，具備 柵電極； 絕緣膜，其形成于所述柵電極上； 結(jié)晶性半導(dǎo)體膜，其形成于所述絕緣膜上；以及 源、漏電極，其形成于所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上， 所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜由所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)的平均結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的晶粒構(gòu)成， 所述晶粒通過以下工序形成 第I工序，對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜照射在短軸和長軸上具有向上凸的連續(xù)的光強(qiáng)度分布的連續(xù)振蕩型激光，使得所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度成為600°C 800°C的范圍； 第2工序，使在所述第I工序中照射了所述連續(xù)振蕩型激光的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜對應(yīng)于所述600 V 800 V的溫度范圍結(jié)晶化；以及 第3工序，利用通過照射所述連續(xù)振蕩型激光而使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜結(jié)晶化時(shí)產(chǎn)生的潛熱，使所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的面內(nèi)的預(yù)定的溫度成為1100°C 1414°C，與所述1100°C 1414°c的溫度范圍對應(yīng)，使所述結(jié)晶化了的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的結(jié)晶粒徑擴(kuò)大，對在所述長軸上向上凸的連續(xù)的光強(qiáng)度分布進(jìn)行規(guī)定，使得利用所述潛熱而成為1100°C 1414°C的溫度范圍的所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上的區(qū)域具有一定的寬度。
13.—種帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板，具備 基材； 多個(gè)源、漏電極，其配置于所述基材的上方； 絕緣膜，其形成于所述源、漏電極上；以及 結(jié)晶性半導(dǎo)體膜，其形成為將在配置于所述基材的上方的多個(gè)源、漏電極上形成的絕緣膜覆蓋， 所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜具有 所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜膜內(nèi)的第I區(qū)域，其由所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)的平均結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的晶粒構(gòu)成，跨越配置了所述多個(gè)源、漏電極的區(qū)域而連續(xù)地形成；和 所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)的第2區(qū)域，其由平均結(jié)晶粒徑為25nm 35nm的晶粒構(gòu)成，鄰接所述第I區(qū)域而形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板， 所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜包括非晶和結(jié)晶的混晶
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板， 所述多個(gè)柵電極呈列狀配置在所述基材的上方， 所述由平均結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的晶粒構(gòu)成的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)的第I區(qū)域跨越呈列狀配置了所述多個(gè)柵電極的區(qū)域而呈帶狀連續(xù)地形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求13 15中的任一項(xiàng)所述的帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板， 所述由平均結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的晶粒構(gòu)成的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)的第I區(qū)域通過以下工序形成 第I工序，對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜照射在短軸和長軸上具有向上凸的連續(xù)的光強(qiáng)度分布的連續(xù)振蕩型激光，使得所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度成為600°C 800°C的范圍； 第2工序，使在所述第I工序中照射了所述連續(xù)振蕩型激光的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜對應(yīng)于所述600°C 800°C的溫度范圍結(jié)晶化；以及第3工序，利用通過照射所述連續(xù)振蕩型激光而使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜結(jié)晶化時(shí)產(chǎn)生的潛熱，使所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的面內(nèi)的預(yù)定的溫度成為1100°C 1414°C，與所述1100°C 1414°C的溫度范圍對應(yīng)，使所述結(jié)晶化了的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的結(jié)晶粒徑擴(kuò)大，對在所述長軸上向上凸的連續(xù)的光強(qiáng)度分布進(jìn)行規(guī)定，使得利用所述潛熱而成為1100°C 1414°C的溫度范圍的所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上的區(qū)域具有一定的寬度， 利用所述潛熱而成為1100°C 1414°C的溫度范圍的所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上的區(qū)域與所述第I區(qū)域?qū)?yīng)。
17.一種頂柵型薄膜晶體管，具備 源、漏電極； 結(jié)晶性半導(dǎo)體膜，其形成于所述源、漏電極上； 絕緣膜，其形成于所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上；以及 柵電極，其形成于所述絕緣膜上，所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜由所述結(jié)晶性半導(dǎo)體膜內(nèi)的平均結(jié)晶粒徑為40nm 60nm的晶粒構(gòu)成， 所述晶粒通過以下工序形成 第I工序，對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜照射在短軸和長軸上具有向上凸的連續(xù)的光強(qiáng)度分布的連續(xù)振蕩型激光，使得所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度成為600°C 800°C的范圍； 第2工序，使在所述第I工序中照射了所述連續(xù)振蕩型激光的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜對應(yīng)于所述600 V 800 V的溫度范圍結(jié)晶化；以及第3工序，利用通過照射所述連續(xù)振蕩型激光而使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜結(jié)晶化時(shí)產(chǎn)生的潛熱，使所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的面內(nèi)的預(yù)定的溫度成為1100°C 1414°C，與所述1100°C 1414°C的溫度范圍對應(yīng)，使所述結(jié)晶化了的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的結(jié)晶粒徑擴(kuò)大，對在所述長軸上向上凸的連續(xù)的光強(qiáng)度分布進(jìn)行規(guī)定，使得利用所述潛熱而成為1100°C 1414°C的溫度范圍的所述非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上的區(qū)域具有一定的寬度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的制造方法、帶結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的基板、以及薄膜晶體管。結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的制造方法，包括第1工序，對非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜照射在短軸和長軸上具有向上凸的連續(xù)的光強(qiáng)度分布的連續(xù)振蕩型激光，使得非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的溫度成為600℃～1100℃的范圍；第2工序，使該非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜對應(yīng)于所述600℃～1100℃的溫度范圍結(jié)晶化；以及第3工序，利用通過照射連續(xù)振蕩型激光而使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜結(jié)晶化時(shí)產(chǎn)生的潛熱，使非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的面內(nèi)的預(yù)定的溫度成為1100℃～1414℃，與1100℃～1414℃的溫度范圍對應(yīng)，使結(jié)晶化了的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的結(jié)晶粒徑擴(kuò)大，所述向上凸的連續(xù)的光強(qiáng)度分布具有在所述長軸方向上為預(yù)定的強(qiáng)度以上的區(qū)域范圍，所述區(qū)域范圍與利用潛熱而成為1100℃～1414℃的溫度范圍的非結(jié)晶性半導(dǎo)體膜上的區(qū)域?qū)?yīng)。由此制造具有面內(nèi)均勻性良好的結(jié)晶組織的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜。
文檔編號H01L29/786GK102754187SQ20108000873
公開日2012年10月24日 申請日期2010年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月10日
發(fā)明者加藤智也, 大高盛, 尾田智彥 申請人:松下液晶顯示器株式會社, 松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社