CN102884614A - 薄膜晶体管器件的制造方法、薄膜晶体管器件以及显示装置 - Google Patents

薄膜晶体管器件的制造方法、薄膜晶体管器件以及显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种薄膜晶体管器件的制造方法、薄膜晶体管器件以及显示装置。薄膜晶体管器件的制造方法包括：在基板上形成多个栅电极的工序(S11)；在多个栅电极上形成氮化硅层的工序；在氮化硅层上层叠氧化硅层的工序(S12)；在氧化硅层上形成非晶硅层的工序(S13)；使用预定激光使非晶硅层结晶化而生成结晶硅层的工序(S14)；以及在与多个栅电极各自对应的所述结晶硅层上的区域形成源电极和漏电极的工序(S18)，所述氧化硅层的膜厚、氮化硅层的膜厚以及非晶硅层的膜厚形成为满足预定的条件式。由此，能够使用可见光区域波长的激光来形成结晶性稳定的结晶硅膜。

Description

薄膜晶体管器件的制造方法、薄膜晶体管器件以及显示装置
技术领域
本发明涉及薄膜晶体管器件的制造方法、薄膜晶体管器件以及显示装置。
背景技术
例如存在一种构成液晶面板或者有机EL(电致发光)面板的薄膜晶体管(TFT：Thin Film Transistor)。薄膜晶体管的沟道部由作为非晶硅的a-Si或者作为结晶的多晶硅的Poly-Si形成。通常，在形成非晶硅层(a-Si层)之后，对该非晶硅层例如照射准分子等激光来瞬间使温度上升而使之结晶化，由此形成薄膜晶体管的沟道部的结晶硅层(Poly-Si层)。
另外，作为薄膜晶体管的构造，存在底栅构造和顶栅构造，所述底栅构造是栅极金属从沟道部的x-Si(x是a或者Poly)来看配置在基板侧的构造，所述顶栅构造是栅极金属和源极、漏极金属从沟道部的x-Si来看配置在与基板相反的方向上的构造。底栅构造主要使用于具有由非晶硅层形成的沟道部的a-Si TFT，顶栅构造主要使用于具有由结晶硅层形成的沟道部的Poly-Si TFT。作为构成使用于大面积的显示装置的液晶面板或者有机EL面板的薄膜晶体管的构造，通常为底栅构造。
进一步，也存在底栅构造使用Poly-Si TFT的情况，该情况下，具有能抑制制作成本的优点。在这样的底栅构造的Poly-Si TFT中，通过对非晶硅层照射激光来进行结晶化，从而形成结晶硅层。在该方法(激光退火结晶化法)中，通过由照射激光产生的热，使非晶硅层结晶化。
但是，对构成有机EL面板的薄膜晶体管要求特别均匀的特性，然而当将上述激光退火结晶化法应用于制造底栅构造的薄膜晶体管时会产生不太好的情况(问题)。具体而言，在底栅构造的薄膜晶体管中，先使用导热率比硅、绝缘膜的导热率高的金属材料来形成栅电极，之后形成绝缘层和非晶硅层。因此，在通过激光退火结晶化法对底栅构造的非晶硅层照射激光来进行结晶化时，存在以下问题：本来是非晶硅层的结晶化所需的热，却被栅电极吸收、传播，而使非晶硅层得不到充分的结晶化而发生结晶性降低、变得不均匀。
对此，公开了以下方法：通过在栅电极附近区域即沟道附近配置虚设栅极图案，减少处于栅电极和虚设栅极图案上方的非晶硅层各自的热容量的差异(例如专利文献1)。另外，公开了以下方法：通过使栅电极向激光的扫描上游侧伸长，利用伸长的栅电极部分的预退火效果，在激光到达薄膜晶体管的沟道区域之前，使栅电极热饱和，减少栅电极对硅薄膜中产生的热的吸收(例如专利文献2)。
在先技术文献
专利文献1：日本特开平10-242052号公报
专利文献2：日本特开2007-035964号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在上述以往的方法中，存在以下所述的问题。即，在专利文献1和专利文献2所公开的方法中，作为激光到达栅电极上方的硅薄膜之前使栅电极热饱和的手段，在栅电极周围、以及与栅电极接触而配置电极材料。因此，存在以下问题：当使用底栅构造的薄膜晶体管制作更高精细的显示装置时，难以紧密地配置栅电极图案。进一步，在上述专利文献2所公开的方法中，会产生以下制约，即必须将薄膜晶体管配置成薄膜晶体管的沟道方向与扫描方向始终平行。这会使显示装置的像素内的电路图案的设计自由度显著降低，因此在制作更高精细的显示装置时这一问题就会显得更为严重。
另外，在通过可见光区域的固体激光的扫描来进行激光退火结晶化法的情况下，会产生与通过准分子激光的扫描进行激光退火结晶化法的情况不同的问题。具体而言，当通过可见光区域的固体激光的扫描来进行激光退火结晶化法时，非晶硅层中的热扩散长度更长，因此栅电极对导热的影响更加显著，结晶化会变得不够充分。使用图1来说明该情况。图1是表示通过可见光区域的固体激光的扫描来进行了激光退火结晶化法时的结晶不均匀的图。
如图1的右图所示，可知结晶不均匀(结晶斑)产生于扫描的上游侧(图中的右方向)。在此，图1的左图是表示对于图1的右图的多个栅极金属中的一个栅极金属上的非晶硅的结晶化率的图。在图1的左图中，例如结晶化率80％表示：为粒径30nm～40nm的结晶硅，例如结晶化率40％表示：为粒径10nm～20nm的结晶硅。因而，如图1的左图所示，可知在结晶化不充分(不均匀)的情况下会产生结晶不均匀。这样，在通过可见光区域的固体激光的扫描来进行激光退火结晶化法的情况下，由于结晶化不充分，因此存在以下问题：使用该结晶硅的薄膜晶体管发生特性劣化，各个晶体管之间产生特性不均匀。
本发明是鉴于上述问题而完成的发明，目的在于供给一种能够使用可见光区域波长的激光来形成结晶性稳定的结晶硅膜的薄膜晶体管器件的制造方法、薄膜晶体管器件以及使用该薄膜晶体管器件的显示装置。
用于解决问题的手段
为了实现上述目的，本发明的一种方式所涉及的薄膜晶体管器件的制造方法，包括：第一工序，准备基板；第二工序，在所述基板上形成多个栅电极；第三工序，在所述多个栅电极上形成氮化硅层；第四工序，在所述氮化硅层上层叠氧化硅层；第五工序，在所述氧化硅层上形成非晶硅层；第六工序，使波长405nm以上且488nm以下的预定激光器相对于所述基板在一定方向上相对移动，使用从所述预定激光器照射的激光使所述非晶硅层结晶化而生成结晶硅层；以及第七工序，在与所述多个栅电极各自对应的所述结晶硅层上的区域形成源电极和漏电极，将对所述非晶硅层的光学膜厚除以所述激光的波长而得到的值设为X，所述非晶硅层的光学膜厚为对所述非晶硅层的膜厚乘以所述非晶硅层的折射率而得到的值，将对所述氧化硅层换算光学膜厚除以所述激光的波长而得到的值设为Y，所述氧化硅层换算光学膜厚为将所述氧化硅层的光学膜厚与所述氮化硅层的光学膜厚相加，进而对通过所述相加而得到的值除以所述氧化硅层的折射率而得到的值，所述氧化硅层的光学膜厚为对所述氧化硅层的膜厚乘以所述氧化硅层的折射率而得到的值，所述氮化硅层的光学膜厚为对所述氮化硅层的膜厚乘以所述氮化硅层的折射率而得到的值，将所述非晶硅层的密度设为ρSi，将所述非晶硅层的比热设为cSi，将所述栅电极的膜厚设为dG，将所述栅电极的密度设为ρG，将所述栅电极的比热设为cG，将所述栅电极上方的硅层和不在所述栅电极上方的硅层各自对所述激光的光吸收率相等时的所述栅电极的吸收率的最大值设为AG，将通过(AG/dG)×(ρSi×cSi)/(ρG×cG)这一算式算出的值设为ΔA’，则所述氧化硅层的膜厚、所述氮化硅层的膜厚以及所述非晶硅层的膜厚满足属于通过以下式(1)至式(6)划分的范围的所述X和所述Y。在此，
(式1)Y≥0.264+14.444×ΔA’
(式2)X≤0.729-67.777×ΔA’
(式3)Y≤-0.388X+0.584-21.124×ΔA’
(式4)Y≤0.427-28.519×ΔA’
(式5)X≥0.344+32.963×ΔA’
(式6)Y≥-0.388X+0.457+21.412×ΔA’。
发明的效果
根据本发明，能够实现一种薄膜晶体管器件的制造方法、薄膜晶体管器件以及使用该薄膜晶体管器件的显示装置，其能够使用可见光区域波长的激光来形成结晶性稳定的结晶硅膜。具体而言，能够实现一种薄膜晶体管器件的制造方法、薄膜晶体管器件以及使用该薄膜晶体管器件的显示装置，其通过将所述硅薄膜和栅极绝缘层形成为各自的膜厚满足预定条件，例如能够对栅电极的图案形状等、特别是薄膜晶体管器件的构造不用加以变更而使用可见光区域波长的激光来形成结晶性稳定的结晶硅层。
附图说明
图1是表示通过可见光区域的固体激光的扫描来进行了激光退火结晶化法时的结晶不均匀的图。
图2是表示构成本发明的实施方式所涉及的显示装置的薄膜晶体管的构造的剖视图。
图3是表示本发明的实施方式所涉及的显示装置的等效电路的图。
图4是表示本发明的实施方式所涉及的显示装置的薄膜晶体管的制造工序的流程图。
图5A是用于说明本发明的实施方式所涉及的显示装置的薄膜晶体管的制造方法的剖视图。
图5B是用于说明本发明的实施方式所涉及的显示装置的薄膜晶体管的制造方法的剖视图。
图5C是用于说明本发明的实施方式所涉及的显示装置的薄膜晶体管的制造方法的剖视图。
图5D是用于说明本发明的实施方式所涉及的显示装置的薄膜晶体管的制造方法的剖视图。
图5E是用于说明本发明的实施方式所涉及的显示装置的薄膜晶体管的制造方法的剖视图。
图5F是用于说明本发明的实施方式所涉及的显示装置的薄膜晶体管的制造方法的剖视图。
图5G是用于说明本发明的实施方式所涉及的显示装置的薄膜晶体管的制造方法的剖视图。
图5H是用于说明本发明的实施方式所涉及的显示装置的薄膜晶体管的制造方法的剖视图。
图5I是用于说明本发明的实施方式所涉及的显示装置的薄膜晶体管的制造方法的剖视图。
图5J是用于说明本发明的实施方式所涉及的显示装置的薄膜晶体管的制造方法的剖视图。
图6是示意表示图4的S14中的激光退火的图。
图7A是用于说明振幅透射率以及振幅透射率的计算方法的图。
图7B是用于说明振幅透射率以及振幅透射率的计算方法的图。
图8是用于表示在通过激光退火结晶化法来形成结晶硅层的情况下栅极绝缘层与非晶硅层具有合适的膜厚范围的情形的图。
图9是表示将图8的横轴的值转换为非晶硅层的膜厚而得到的值的示例的图。
图10A是表示将图8的纵轴的值转换为构成栅极绝缘层13的氧化硅层和氮化硅层的膜厚而得到的值的示例的图。
图10B是表示将图8的纵轴的值转换为构成栅极绝缘层13的氧化硅层和氮化硅层的膜厚而得到的值的示例的图。
图10C是表示将图8的纵轴的值转换为构成栅极绝缘层13的氧化硅层和氮化硅层的膜厚而得到的值的示例的图。
图10D是表示将图8的纵轴的值转换为构成栅极绝缘层13的氧化硅层和氮化硅层的膜厚而得到的值的示例的图。
图11是在图8中用于算出栅极绝缘层和非晶硅层的合适的膜厚范围的图。
图12是表示模拟中使用的模型的图。
图13是在图8中表示本模拟实施的膜厚条件位置的图。
图14是表示第一区域和第二区域的非晶硅层表面的最高到达温度的位置依赖性的模拟结果的图。
图15是表示第一区域和第二区域的非晶硅层表面的最高到达温度的位置依赖性的模拟结果的图。
图16A是表示在使非晶硅层为35nm的情况下第一区域和第二区域的硅的吸收率的算出结果的图。
图16B是表示在使非晶硅层为37.5nm的情况下第一区域和第二区域的硅的吸收率的算出结果的图。
图16C是表示在使非晶硅层为47.5nm的情况下第一区域和第二区域的硅的吸收率的算出结果的图。
图16D是表示在使非晶硅层为50nm的情况下第一区域和第二区域的硅的吸收率的算出结果的图。
图17A是表示在使氧化硅层的膜厚/氮化硅层的膜厚为110nm/18.0nm的情况下第一区域和第二区域的硅的吸收率的算出结果的图。
图17B是表示在使氧化硅层的膜厚/氮化硅层的膜厚为105nm/27.1nm的情况下第一区域和第二区域的硅的吸收率的算出结果的图。
图17C是表示在使氧化硅层的膜厚/氮化硅层的膜厚为100nm/36.1nm的情况下第一区域和第二区域的硅的吸收率的算出结果的图。
图17D是表示在使氧化硅层的膜厚/氮化硅层的膜厚为95nm/45.1nm的情况下第一区域和第二区域的硅的吸收率的算出结果的图。
图17E是表示在使氧化硅层的膜厚/氮化硅层的膜厚为90nm/54.1nm的情况下第一区域和第二区域的硅的吸收率的算出结果的图。
图18A是表示对本发明的实施方式的构造使用可见光区域的固体激光进行了激光退火结晶化法时的结晶硅层的结晶性的图。
图18B是表示对以往的构造使用可见光区域的固体激光进行了激光退火结晶化法时的结晶硅层的结晶性的图。
图19是用于说明本发明的实施方式中的效果的图。
图20是表示使用本发明的薄膜晶体管的显示装置的一例的图。
标号说明
1：开关晶体管；2：驱动晶体管；3：数据线；4：扫描线；5：电流供给线；6：电容；7：有机EL元件；10、510：基板；11：底涂层；12、512：栅电极；13：栅极绝缘层；13a、513a：氧化硅层；13b、513b：氮化硅层；14、16、514：非晶硅层；15：结晶硅层；17：n+硅层；18：源、漏电极；100：薄膜晶体管；401、402、403、404：层；405：基板层。
具体实施方式
第一方式的薄膜晶体管器件的制造方法，包括：第一工序，准备基板；第二工序，在所述基板上形成多个栅电极；第三工序，在所述多个栅电极上形成氮化硅层；第四工序，在所述氮化硅层上层叠氧化硅层；第五工序，在所述氧化硅层上形成非晶硅层；第六工序，使波长405nm以上且488nm以下的预定激光器相对于所述基板在一定方向上相对移动，使用从所述预定激光器照射的激光使所述非晶硅层结晶化而生成结晶硅层；以及第七工序，在与所述多个栅电极各自对应的所述结晶硅层上的区域形成源电极和漏电极，将对所述非晶硅层的光学膜厚除以所述激光的波长而得到的值设为X，所述非晶硅层的光学膜厚为对所述非晶硅层的膜厚乘以所述非晶硅层的折射率而得到的值，将对所述氧化硅层换算光学膜厚除以所述激光的波长而得到的值设为Y，所述氧化硅层换算光学膜厚为将所述氧化硅层的光学膜厚与所述氮化硅层的光学膜厚相加，进而对通过所述相加而得到的值除以所述氧化硅层的折射率而得到的值，所述氧化硅层的光学膜厚为对所述氧化硅层的膜厚乘以所述氧化硅层的折射率而得到的值，所述氮化硅层的光学膜厚为对所述氮化硅层的膜厚乘以所述氮化硅层的折射率而得到的值，将所述非晶硅层的密度设为ρSi，将所述非晶硅层的比热设为cSi，将所述栅电极的膜厚设为dG，将所述栅电极的密度设为ρG，将所述栅电极的比热设为cG，将所述栅电极上方的硅层和不在所述栅电极上方的硅层各自对所述激光的光吸收率相等时的所述栅电极的吸收率的最大值设为AG，将通过(AG/dG)×(ρSi×cSi)/(ρG×cG)这一算式算出的值设为ΔA’，
则所述氧化硅层的膜厚、所述氮化硅层的膜厚以及所述非晶硅层的膜厚满足属于通过以下式(1)至式(6)划分的范围的所述X和所述Y。在此，
(式1)Y≥0.264+14.444×ΔA’
(式2)X≤0.729-67.777×ΔA’
(式3)Y≤-0.388X+0.584-21.124×ΔA’
(式4)Y≤0.427-28.519×ΔA’
(式5)X≥0.344+32.963×ΔA’
(式6)Y≥-0.388X+0.457+21.412×ΔA’。
根据本方式，通过作为栅极绝缘膜的氮化硅层的膜厚和氧化硅层的膜厚、以及成为沟道层的非晶硅层的膜厚满足上述条件，(1)能够将不在所述栅电极的上方(以下称为第二区域)的非晶硅层的光吸收率设定为大于所述栅电极的上方(以下称为第一区域)的非晶硅层的光吸收率，并且，(2)能够将所述栅电极的上方的硅层的发热温度设定为大于所述非晶硅层的熔点。
因而，首先，根据(1)的效果，所述第二区域的非晶硅层的发热大于所述第一区域的非晶硅层的发热。由此，在从所述预定激光器照射的激光到达开始照射所述激光的所述栅电极的起始端部之前，所述第二区域的非晶硅层中产生的热预先被传播到所述栅电极，所述栅电极成为热饱和的状态。
其结果，从开始照射所述激光的所述栅电极的起始端部到结束照射所述激光的所述栅电极的终端部，能够降低由所述第一区域的非晶硅层产生的热被所述栅电极吸收的比例，因此能够将所述第一区域的非晶硅层的发热温度分布控制为大致均匀。由此，能够将使所述非晶硅层结晶化而得到的结晶硅层内生成的结晶组织控制为大致均匀。
并且，根据(2)的效果，即使在所述第二区域的非晶硅层的光吸收率过度大于所述第一区域的非晶硅层的光吸收率的情况下、即所述第二区域的非晶硅层的发热极端大于所述第一区域的非晶硅层的发热的情况下，通过所述第一区域和所述第二区域的非晶硅层熔融而成为熔融硅，其导热率也会增加到与通常作为栅电极使用的金属的导热率相同程度的值。
因而，由所述第二区域的熔融的硅层产生的热，相对于通过所述氧化硅层和所述氮化硅层而传播到所述栅电极，向所述第一区域的熔融的硅层传播的会更多，因此由所述第二区域的熔融的硅层产生的热不会过度地传播到所述栅电极。因此，所述栅电极的发热温度的分布不会恶化，所以能避免所述第一区域的硅层的发热温度分布的均匀性随着所述栅电极的发热温度的分布恶化而降低。
如上所述，根据上述(1)和(2)的复合效果，能够实现一种薄膜晶体管器件，其能保持使所述非晶硅层结晶化而得到的结晶硅层内生成的结晶组织的均匀性，其结果，从与开始照射所述激光的所述栅电极的起始端部对应的结晶硅层到与结束照射所述激光的所述栅电极的终端部对应的结晶硅层，所述结晶硅层内的结晶率的不匀得到了抑制。
作为第二方式的薄膜晶体管器件的制造方法，在所述第六工序中，所述预定激光器在连续振荡或者模拟连续振荡模式的振荡模式下照射所述激光。
作为第三方式的薄膜晶体管器件的制造方法，所述预定激光器由固体激光装置构成。
作为第四方式的薄膜晶体管器件的制造方法，所述预定激光器由使用了半导体激光元件的激光装置构成。
作为第五方式的薄膜晶体管器件的制造方法，在所述第六工序中，所述激光在所述非晶硅层上的照射能量密度的变动小于5％左右。
作为第六方式的薄膜晶体管器件的制造方法，在所述第三工序和所述第四工序中，所述氮化硅层和所述氧化硅层以使它们构成的串联电容器所具有的静电电容与氧化硅单层的膜厚为100nm～140nm时所具有的静电电容相等的膜厚来形成。
作为第七方式的薄膜晶体管器件的制造方法，所述氧化硅层的膜厚、所述氮化硅层的膜厚以及所述非晶硅层的膜厚满足属于通过以下(式7)和(式8)划分的范围的所述X和所述Y。在此，(式7)：0.442≤X≤0.559；(式8)：0.310≤Y≤0.341。
根据本方式，不会使构成栅极绝缘层的氮化硅层中的固定电荷过渡增加，能够提高薄膜晶体管器件的栅极耐压。由此，能够防止薄膜晶体管器件的阈值电压从0V大幅偏移。另外，氮化硅层的厚度适度地得到抑制，因此不会产生氮化硅层变厚引起的破裂、膜剥离、脱氢不足等问题，能够防止制造薄膜晶体管器件的过程中生产性降低。另外，根据本方式，能够实现一种薄膜晶体管器件，其即使构成薄膜晶体管器件的绝缘层(栅极绝缘层)以及非晶硅层的膜厚分别从目标膜厚变化10％，所述结晶硅层内的结晶率的不均也能得到抑制。
作为第八方式的薄膜晶体管器件的制造方法，所述预定激光器的波长为445nm～455nm。
作为第九方式的薄膜晶体管器件的制造方法，所述非晶硅层的膜厚为40nm以上且45nm以下。
根据这些方式，即使构成薄膜晶体管的氮化硅层、氧化硅层以及非晶硅层的膜厚分别从目标膜厚变化10％，也能实现所述结晶硅层内的结晶率的不匀得到抑制的薄膜晶体管器件。
作为第十方式的薄膜晶体管器件的制造方法，所述第二工序包括：在所述基板上形成由氧化硅形成的底涂层的工序；以及在所述底涂层上形成多个栅电极的工序。
第十一方式的薄膜晶体管包括：基板；多个栅电极，其形成于所述基板上；氮化硅层，其形成于所述多个栅电极上；氧化硅层，其层叠在所述氮化硅层上；结晶硅层，其形成于所述氧化硅层上；以及源电极和漏电极，其形成于与所述多个栅电极各自对应的所述结晶硅层上的区域，在所述氧化硅层上形成非晶硅层之后，使波长405nm以上且488以下的预定激光器相对于所述基板在一定方向上相对移动，使用从所述预定激光器照射的激光使所述非晶硅层结晶化而生成所述结晶硅层，将对所述非晶硅层的光学膜厚除以所述激光的波长而得到的值设定为X，所述非晶硅层的光学膜厚为对所述非晶硅层的膜厚乘以所述非晶硅层的折射率而得到的值，将对所述氧化硅层换算光学膜厚除以所述激光的波长而得到的值设为Y，所述氧化硅层换算光学膜厚为将所述氧化硅层的光学膜厚与所述氮化硅层的光学膜厚相加，进而对通过所述相加而得到的值除以所述氧化硅层的折射率而得到的值，所述氧化硅层的光学膜厚为对所述氧化硅层的膜厚乘以所述氧化硅层的折射率而得到的值，所述氮化硅层的光学膜厚为对所述氮化硅层的膜厚乘以所述氮化硅层的折射率而得到的值，将所述非晶硅层的密度设为ρSi，将所述非晶硅层的比热设为cSi，将所述栅电极的膜厚设为dG，将所述栅电极的密度设为ρG，将所述栅电极的比热设为cG，将所述栅电极上方的硅层和不在所述栅电极上方的硅层各自对所述激光的光吸收率相等时的所述栅电极的吸收率的最大值设为AG，将通过(AG/dG)×(ρSi×cSi)/(ρG×cG)这一算式算出的值设为ΔA’，则所述氧化硅层的膜厚、所述氮化硅层的膜厚以及所述非晶硅层的膜厚满足属于通过以下式(1)至式(6)划分的范围的所述X和所述Y。在此，
(式1)Y≥0.264+14.444×ΔA’
(式2)X≤0.729-67.777×ΔA’
(式3)Y≤-0.388X+0.584-21.124×ΔA’
(式4)Y≤0.427-28.519×ΔA’
(式5)X≥0.344+32.963×ΔA’
(式6)Y≥-0.388X+0.457+21.412×ΔA’。
第十二方式的显示装置包括液晶面板或者EL面板，所述显示装置具备第十一方式所述的薄膜晶体管，所述薄膜晶体管对所述液晶面板或者EL面板进行驱动。
作为第十三方式的显示装置，所述EL面板为有机EL面板。
第十四方式的一种薄膜晶体管器件的制造方法，包括：第一工序，准备基板；第二工序，在所述基板上形成多个栅电极；第三工序，在所述多个栅电极上形成氮化硅层；第四工序，在所述氮化硅层上层叠氧化硅层；第五工序，在所述氧化硅层上形成非晶硅层；第六工序，使波长405nm以上且488nm以下的预定激光器相对于所述基板在一定方向上相对移动，使用从所述预定激光器照射的激光使所述非晶硅层结晶化而生成结晶硅层；以及第七工序，在与所述多个栅电极各自对应的所述结晶硅层上的区域形成源电极和漏电极，在所述第二工序、所述第三工序、所述第四工序以及所述第五工序中，构成为：使得在所述第六工序中使用所述激光照射了所述非晶硅层时的、所述栅电极外的所述预定激光器的相对移动方向的上游区域的所述非晶硅层的最高到达温度高于使用所述激光照射了所述非晶硅层时的所述栅电极上的区域的所述非晶硅层的最高到达温度；并且使得在所述栅电极上的区域内，使用所述预定激光照射了所述非晶硅层时的所述非晶硅层的最高到达温度大致一定。
作为第十五方式的薄膜晶体管器件的制造方法中，在所述第二工序、所述第三工序、所述第四工序以及所述第五工序中，所述栅电极的膜厚、所述氮化硅层的膜厚、所述氧化硅层的膜厚以及所述非晶硅层的膜厚被构成为：使得在所述第六工序中使用所述激光照射了所述非晶硅层时的、所述栅电极外的所述预定激光器的相对移动方向的上游区域的所述非晶硅层的最高到达温度高于使用所述激光照射了所述非晶硅层时的所述栅电极上的区域的所述非晶硅层的最高到达温度；并且使得在所述栅电极上的区域内，使用所述预定激光照射了所述非晶硅层时的所述非晶硅层的最高到达温度大致一定。
第十六方式的薄膜晶体管器件的制造方法，包括：第一工序，准备基板；第二工序，在所述基板上形成栅电极；第三工序，在所述栅电极上形成氮化硅层；第四工序，在所述氮化硅层上形成氧化硅层；第五工序，在所述氧化硅层上形成含有半导体材料的层；第六工序，对所述半导体材料层照射波长405nm以上且488nm以下的预定激光，使所述半导体材料结晶化而生成半导体层；以及第七工序，在与第一区域不同的第二区域的所述半导体层上形成源电极和漏电极，所述第一区域是与所述栅电极对应的区域，所述第二区域是与所述栅电极不对应的区域，通过在所述第二工序、所述第三工序、所述第四工序以及所述第五工序中将所述结晶硅层形成为所述半导体材料层在所述第二区域的每单位体积的发热量大于所述半导体材料层在所述第一区域的每单位体积的发热量，从而使得在所述第六工序中成为对从通过照射所述预定激光而发热的所述第一区域的所述半导体材料层向所述第二区域的所述半导体材料层热扩散热量进行抑制而蓄热的状态，并且，在发热的所述第一区域的所述半导体材料层，形成具有相等的温度分布的部位而使所述半导体材料结晶化，所述热量是向所述栅电极导热而被所述栅电极吸收的热量。
作为第十七方式的薄膜晶体管器件的制造方法，在所述第二工序、所述第三工序、所述第四工序以及所述第五工序中，所述栅电极的膜厚、所述栅极绝缘膜的膜厚以及所述非晶硅层的膜厚被构成为使得所述半导体材料层在所述第二区域的每单位体积的发热量大于所述半导体材料层在所述第一区域的每单位体积的发热量。
作为第十八方式的薄膜晶体管器件的制造方法，所述半导体材料层的所述第二区域，在所述第六工序中的所述预定激光相对于所述基板的相对移动方向上，相对于所述第一区域与上游区域和下游区域对应。
作为第十九方式的薄膜晶体管器件的制造方法，在所述第二工序、所述第三工序、所述第四工序以及所述第五工序中，构成为使得在所述第六工序中，所述第二区域的每单位体积的发热量比所述第一区域的每单位体积的发热量大所述栅电极的每单位体积的发热量以上。
作为第二十方式的薄膜晶体管器件的制造方法，在所述第二工序、所述第三工序、所述第四工序以及所述第五工序中，构成为使得在所述第六工序中，形成于所述半导体材料层的所述第一区域的所述具有相等的温度分布的部位的面积相对于所述第一区域为0.8以上且1.0以下。
下面，参照附图说明本发明的实施方式。
图2是表示构成本发明的实施方式所涉及的有机发光显示装置的薄膜晶体管的构造的剖视图。
图2示出的薄膜晶体管100是底栅构造的薄膜晶体管，薄膜晶体管100具备基板10、底涂层11、栅电极12、栅极绝缘层13、结晶硅层15、非晶硅层16、n+硅层17以及源、漏电极18。
基板10例如为由透明的玻璃或者石英形成的绝缘基板。
底涂层11形成于基板10上，例如由氮化硅(SiNx)层、氧化硅(SiOx)层及其层叠体等构成。在此，优选底涂层11以1.5＜x＜2.0的氮化硅(SiNx)、300nm～1500nm的膜厚构成。更优选的底涂层11的膜厚范围为500nm～1000nm。这是由于，虽然增加底涂层11的厚度能够降低对基板10的热负载，但当底涂层11过厚时会产生膜剥离、破裂。
栅电极12形成于底涂层11上，栅电极12典型地由钼(Mo)等金属、Mo合金等(例如MoW(钼、钨合金))金属形成。栅电极12只要是能耐受硅的熔点温度的金属即可，因此也可以由包括W(钨)、Ta(钽)、Nb(铌)、Ni(镍)、Cr(铬)以及Mo的它们的合金形成。栅电极12的膜厚优选为30nm～300nm，更优选为50nm～100nm。这是由于，当栅电极12的膜厚薄时，栅电极12的透射率会增加，以下所述的激光的反射容易降低。另外，当栅电极12的膜厚厚时，以下所述的栅极绝缘层13的覆盖率(coverage)会降低，特别是在栅电极的端部由于栅极绝缘膜发生层断而会导致栅电极12与n+硅层17电导通等，薄膜晶体管100的特性容易劣化。
栅极绝缘膜13形成为覆盖栅电极12，例如由氧化硅层与氮化硅层的层叠构造形成。下面，取为栅极绝缘层13由氧化硅层13a与氮化硅层13b的层叠构造形成而在栅电极12上依次层叠氮化硅层13b和氧化硅层13a来进行说明。
栅极绝缘层13的膜厚例如形成为使其静电电容成为与氧化硅层13a的厚度为100nm～140nm时所具有的静电电容相同程度的膜厚。也即是，栅极绝缘层13的膜厚具有对通过激光退火结晶化法形成结晶硅层15的情况合适的范围。该合适的范围以一定的关系式来表现。后面详细说明该一定的关系式。
结晶硅层15形成于栅极绝缘层13上，由多晶硅层(Poly-Si层)形成。在栅极绝缘层13上形成由a-Si形成的非晶硅层14(未图示)之后，对该非晶硅层14照射激光来进行多晶化(也包括微结晶化)，由此形成该结晶硅层15。
在此，多晶是包含了不仅包括由50nm以上的结晶形成的狭义的多结晶，而且还包括由50nm以下的结晶形成的狭义的微结晶的广义的结晶。下面，将多晶作为广义的含义来记载。
在本发明的多晶中，也可以在各结晶粒界包含非晶成分、悬挂键(dangling bond)。
用于照射激光的激光源是可见光区域波长的激光器。该可见光区域波长的激光器是大约380nm～780nm波长的激光器，优选为405nm～488nm波长的激光器。更优选为445nm～455nm波长的蓝色激光器。
因为在可见光的波长区域中，蓝色区域的非晶硅的吸收率大。例如，在a-Si(45nm)/玻璃的构造的基板中，λ＝455nm时吸收率为45.5％，λ＝532nm时吸收率为24.1％。这意味着：假设在用于照射激光的激光源的电力(能量)效率相同的情况下，当使用蓝色激光器时，能够进行能量效率好的退火，因此能够使结晶化所需的电力(能量)成为大约一半。另外，在蓝色激光器中，特别是在波长445nm～455nm的区域内，即使非晶硅(a-Si)的膜质从非晶变化为结晶，吸收率的降低也较小、为大约10％。也即是因为：即使非晶硅(a-Si)的膜质不均、其光学常数变动，也能够保持高吸收率，能够稳定地结晶化。当前，蓝色发光二级管单体的输出为mW级较小，但通过集束多个这些蓝色发光二级管单体来构建超出在其它波长所得到的输出的激光器，这在原理上是有可能的。另外，在这样的方式下，必然形成非相干的激光束，因此还有激光束成形变得容易的效果。
另外，该可见光区域波长的激光器只要是连续振荡或者模拟连续的振荡模式即可。因为在该可见光区域波长的激光器为连续振荡或者模拟连续的振荡模式以外的振荡模式的脉冲振荡模式的情况下，成为对非晶硅层14非连续地照射激光，因此无法将非晶硅层14始终保持为熔融状态。另外，也包括模拟连续的振荡模式的理由是，通过趁着非晶硅层14还没有被冷却到其熔点以下，就施加脉冲来使之再次加热，能够维持其熔融状态。即，模拟连续振荡模式的优选方式是能够趁着非晶硅层14还没有被冷却到其熔点以下就施加脉冲来使之再次加热，并且能够维持其熔融状态。另外，该可见光区域波长的激光器可以是固体激光装置，也可以是使用了半导体激光元件的激光装置。总之，由于能够高精度地控制激光，因此是优选的。进一步，为了形成没有结晶不均匀的结晶硅层15，可见光区域波长的激光优选照射到非晶硅层14上时的照射能量密度的变动小于5％左右即可。通过形成没有结晶不均匀的结晶硅层15，能够达到薄膜晶体管的当初的设计特性，另外，能够实现特性的均匀化。
非晶硅层14由非晶硅即a-Si形成，形成于栅极绝缘层13上。非晶硅层14的膜厚优选为35nm～55nm，更优选为40nm～45nm。这样，非晶硅层14的膜厚具有对通过激光退火结晶化法形成结晶硅层15的情况合适的范围。该合适的范围根据以下说明的技术思想以一定的关系式来表达。下面，如上所述假设栅极绝缘层13由氧化硅层13a和氮化硅层13b层叠而成来进行说明。
具体而言，首先定义用于表达关系式的变量。即，将非晶硅层14的光学膜厚除以激光的波长而得到的值设为X，所述非晶硅层14的光学膜厚为对非晶硅层14的膜厚乘以非晶硅层14的折射率而得到的值。接着，将氧化硅层13a的光学膜厚与氮化硅层13b的光学膜厚相加，所述氧化硅层13a的光学膜厚为对氧化硅层13a的膜厚乘以氧化硅层13a的折射率而得到的值，所述氮化硅层13b的光学膜厚为对氮化硅层13b的膜厚乘以氮化硅层13b的折射率而得到的值。并且，在将通过该相加得到的值除以氧化硅层13a的折射率而得到的值设为氧化硅层换算光学膜厚的情况下，将氧化硅层换算光学膜厚除以激光的波长而得到的值设为Y。
进一步，将非晶硅层14的密度设为ρSi，将非晶硅层14的比热设为cSi，将栅电极12的膜厚设为dG，将栅电极12的密度设定为ρG，将栅电极12的比热设为cG。另外，将栅电极12上方(第一区域)的非晶硅层14和不在栅电极12上方(第二区域)的非晶硅层14各自对激光的光吸收率相等时的栅电极12的吸收率的最大值设为AG，将通过(AG/dG)×(ρSi×cSi)/(ρG×cG)这一算式算出的值设为ΔA’。
接着，使用上述定义的X、Y、ΔA’在栅极绝缘层13的膜厚与非晶硅层14的膜厚分别确定合适的范围。具体而言，氧化硅层13a的膜厚、氮化硅层13b的膜厚以及非晶硅层14的膜厚优选形成为满足属于通过以下(式1)至(式6)划分的范围的X和Y。
Y≥0.264+14.444×ΔA’          (式1)
X≤0.729-67.777×ΔA’          (式2)
Y≤-0.388X+0.584-21.124×ΔA’  (式3)
Y≤0.427-28.519×ΔA’          (式4)
X≥0.344+32.963×ΔA’          (式5)
Y≥-0.388X+0.457+21.412×ΔA’  (式6)
在此，例示上述定义的X、Y的更优选的数值范围。具体而言，氧化硅层13a的膜厚、氮化硅层13b的膜厚以及非晶硅层14的膜厚更优选形成为满足属于通过以下(式7)和(式8)划分的范围的X和上述Y。
0.442≤X≤0.559    (式7)
0.310≤Y≤0.341    (式8)
非晶硅层16形成于结晶硅层15上。这样，薄膜晶体管100具有在结晶硅层15层叠了非晶硅层16的构造的沟道层。
n+硅层17形成为覆盖非晶硅层16、结晶硅层15的侧面和栅极绝缘层13。
源、漏电极18形成于n+硅层17上，例如由Mo或者Mo合金等金属、钛(Ti)、铝(Al)或者Al合金等金属、铜(Cu)或者Cu合金等金属、或者银(Ag)、铬(Cr)、钽(Ta)或者钨(W)等金属材料形成。
如上所述，构成薄膜晶体管100。
图3是表示本发明的实施方式所涉及的显示装置的等效电路的图。
图3示出的有机发光显示装置具备开关晶体管1、驱动晶体管2、数据线3、扫描线4、电流供给线5、电容6以及有机EL元件7。
开关晶体管1与数据线3、扫描线4以及电容6连接。
驱动晶体管2例如相当于图2示出的薄膜晶体管100，与电流供给线5、电容6以及有机EL元件7连接。
数据线3是向有机EL元件7的像素传送确定有机EL元件7的像素的明暗的数据(电压值的大小)的布线。
扫描线4是向有机EL元件7的像素传送确定有机EL元件7的像素的开关(ON/OFF)的数据的布线。
电流供给线5是用于对驱动晶体管2供给大电流的布线。
电容6将电压值(电荷)保持一定时间。
如上所述，构成有机发光显示装置。
接着，说明上述的薄膜晶体管100的制造方法。
图4是表示本发明的实施方式所涉及的有机发光显示装置的薄膜晶体管的制造工序的流程图。该薄膜晶体管100能同时制造多个，但下面为了使说明简单，作为制造一个薄膜晶体管的方法进行说明。图5A～图5J是用于说明本发明的实施方式所涉及的有机发光显示装置的薄膜晶体管的制造方法的图。图6是示意表示图4的S14中的激光退火的图。
首先，准备基板10，在基板10上形成底涂层11(S10)，接着，在底涂层11上形成栅电极(S11)。
具体而言，通过等离子体CVD(Chemical Vapor Deposition：气相生长)法在基板10上成膜底涂层11，接着，通过溅射法来堆积成为栅电极的金属膜，通过光刻以及蚀刻来形成薄膜晶体管100中的栅电极12(图5A)。在此，栅电极12典型地由Mo等或者Mo合金等(例如MoW(钼、钨合金))金属材料形成。
接着，在栅电极12上形成栅极绝缘层13(S12)。然后，在栅极绝缘层13上形成非晶硅层14(S13)。
具体而言，通过等离子体CVD法在栅电极12上即覆盖底涂层11和栅电极12而形成氮化硅层，在所形成的氮化硅层上层叠氧化硅层，由此成膜栅极绝缘层13(图5B)，在成膜的栅极绝缘层13上连续地成膜非晶硅层14(图5C)。
在此，栅极绝缘层13的膜厚例如形成为使其静电电容成为与氧化硅层的厚度为100nm～140nm时所具有的静电电容相同程度的膜厚。另外，非晶硅层14的膜厚例如为35nm～55nm，优选为40nm～45nm。具体而言，如上所述，氧化硅层13a的膜厚、氮化硅层13b的膜厚以及非晶硅层14的膜厚优选形成为满足属于通过(式1)至(式6)划分的范围的X和Y。更具体而言，将形成有栅电极12的区域(以下称为第一区域)上方的非晶硅层14对于激光的吸收率设为ASi1，将其吸收率ASi1除以非晶硅层14的膜厚dSi而得到的值设为标准化吸收率ASi1’。将没有形成栅电极12的区域(以下称为第二区域)上方的非晶硅层14对于激光的光吸收率设为ASi2，将其吸收率ASi2除以非晶硅层14的膜厚dSi而得到的值设为标准化吸收率Asi2’。此时，其差ASi1’-ASi2’为后述的说明中定义的值-ΔA’以下。即，在S12和S13中，形成具有使(式9)的关系式成立的膜厚的栅极绝缘层13和非晶硅层14。
ASi1’-ASi2’≤-ΔA’  (式9)
后面将详细进行说明，因此在此省略说明，将非晶硅层14的膜厚和光学常数、栅极绝缘层13的构造、膜厚和光学常数以及形成底层栅电极12的金属材料的光学常数和基板的光学常数作为参数，通过考虑了激光的多重干涉的光学计算来导出这些非晶硅层14的吸收率。
接着，通过激光退火法使非晶硅层14成为结晶硅层15(S14)。具体而言，例如使波长405nm以上且488nm以下的预定激光器相对于基板10在一定方向上相对移动，使用从预定激光器照射的激光使非晶硅层14结晶化而生成结晶硅层15。更具体而言，首先，对所形成的非晶硅层14实施脱氢处理。之后，通过激光退火法使非晶硅层14成为多结晶(包括微结晶)，由此形成结晶硅层15(图5D)。
在此，如上所述，在该激光退火法中，用于照射激光的激光源是可见光区域波长的激光器。该可见光区域波长的激光器是大约380nm～780nm波长的激光器，优选为405nm～488nm波长的激光器。更优选为445nm～455nm波长的蓝色激光器。另外，该可见光区域波长的激光器只要是连续振荡或者模拟连续的振荡模式即可。另外，该可见光区域波长的激光器可以是固体激光装置，也可以是使用了半导体激光元件的激光装置。进一步，可见光区域波长的激光器照射到非晶硅层14上时的照射能量密度的变动小于5％左右。
另外，如图6所示，在S14的工序即图5C至图5D的工序中，聚光为线状的激光照射到非晶硅层14，从而生成结晶硅层15。具体而言，存在两种方法，一种方法是：聚光为线状的激光的照射位置是固定的，将形成有非晶硅层14的基板10载置在载置台上而使载置台进行移动，另一种方法是：所述载置台是固定的，激光的照射位置进行移动。在任一方法中，均是激光在相对于非晶硅层14相对移动的同时进行照射。这样，被照射激光的非晶硅层14吸收激光的能量，温度上升而进行结晶化，从而成为结晶硅层15。
接着，形成第二层的非晶硅层16(S15)，对薄膜晶体管100的沟道区域的硅层进行图案形成(S16)。
具体而言，通过等离子体CVD法在栅极绝缘层13上形成第二层非晶硅层16(图5E)。然后，对硅层膜层(结晶硅层15和非晶硅层16的层)进行图案形成，使得留下薄膜晶体管100的沟道区域，通过蚀刻除去应该除去的非晶硅层16和结晶硅层15(图5F)。由此，能够在薄膜晶体管100中形成所期望的沟道层。
接着，成膜n+硅层17和源、漏电极18(S17)。
具体而言，通过等离子体CVD法，成膜n+硅层17使得覆盖非晶硅层16、结晶硅层15的侧面和栅极绝缘层13(图5G)。然后，通过溅射法在成膜的n+硅层17上堆积成为源、漏电极18的金属(图5H)。在此，源、漏电极由Mo或者Mo合金等金属、钛(Ti)、铝(Al)或者Al合金等金属、铜(Cu)或者Cu合金等金属、或者银(Ag)、铬(Cr)、钽(Ta)或者钨(W)等金属材料形成。
接着，对源、漏电极18进行图案形成(S18)。然后，对n+硅层17进行蚀刻，在此过程中，对第二层非晶硅层16的一部分进行蚀刻(S19)。
具体而言，通过光刻以及蚀刻来形成源、漏电极18(图5I)。另外，对n+硅层17进行蚀刻，对薄膜晶体管100的沟道区域的非晶硅层16的一部分进行蚀刻(图5J)。换言之，对非晶硅层16进行沟道蚀刻，使得留下薄膜晶体管100的沟道区域的非晶硅层16的一部分。
这样，制造出薄膜晶体管100。
如上所述，本实施方式中的薄膜晶体管100形成为具有底栅构造的Poly-Si TFT。在制造该薄膜晶体管100的过程中，成膜栅极绝缘层13和非晶硅层14，以使得具有使上述关系式成立的膜厚。然后，例如使用蓝色激光器对由a-Si膜形成的非晶硅层14进行激光退火而使之结晶化，由此使非晶硅层14成为由Poly-Si形成的结晶硅层15。此时，能够在激光到达与形成薄膜晶体管的沟道区域相当的非晶硅层14之前，使栅电极12处于热饱和状态，能够均匀地进行与最终得到的沟道区域相当的结晶硅层15的结晶化。
也即是，栅极绝缘层13和非晶硅层14的膜厚具有对通过激光退火结晶化法形成结晶硅层15的情况合适的范围。
下面，说明其机理。
通常，在对非晶硅层照射了激光时，由非晶硅层发热产生的到达温度与结晶化后的结晶硅层的结晶度有相关关系。由非晶硅层发热产生的到达温度越高，结晶化后形成的结晶硅层的结晶度越大。因此，为了谋求使薄膜晶体管的第一区域(形成有栅电极的区域上方)的非晶硅层充分且均匀地结晶化，需要使薄膜晶体管的第一区域的非晶硅层的发热所产生的到达温度的分布均匀。
然而，在底栅构造的薄膜晶体管中，在非晶硅层的下部隔着栅极绝缘层而存在栅电极，并且构成栅电极的金属的导热率大于栅极绝缘层的导热率。因此，由照射激光产生的非晶硅层的热会瞬间通过栅极绝缘层向栅电极传播。其结果，在形成有栅电极的区域上方的非晶硅层中产生发热不充分的区域，其到达温度变得不均匀。由于这样的理由，如图1所示的结晶化后的结晶硅层会产生结晶度不匀(结晶不匀)。
因而，为了避免会产生该结晶不匀的现象，在激光到达薄膜晶体管的第一区域之前，期望如后述那样使栅电极处于热饱和的状态。因此，在本实施方式中，制造成上述的薄膜晶体管100的构造。即，将非晶硅层14的膜厚和栅极绝缘层13的膜厚形成为满足上述的X和Y。由此，能够使没有形成栅电极12的区域上方(第二区域)的非晶硅层14的发热大于形成有栅电极12的区域上方(第一区域)的非晶硅层14的发热。
换言之，成为本实施方式所涉及的薄膜晶体管100的构造的、非晶硅层14的膜厚和栅极绝缘层13的膜厚形成为满足上述的X和Y。由此，首先，通过照射激光而在没有形成栅电极12的区域上方(第二区域)的非晶硅层14中产生的热，在激光到达形成有栅电极12的区域上方(第一区域)的非晶硅层14之前传递到栅电极12而使栅电极12的温度上升。也即是，栅电极12首先在激光到达之前被预加热。这是由于，当激光照射到处于第二区域的非晶硅层14而产生热时，通过上述结构，第二区域的温度高于激光尚未到达的第一区域的温度，因此在处于第二区域的非晶硅层14中产生的热传递到栅电极12而使栅电极12的温度上升。接着，当激光到达第一区域时，第一区域的非晶硅层14发热，与第一区域的非晶硅层14的发热量对应的热传递到栅电极12(通过激光进行的加热)。栅电极12被通过该激光进行的加热以及上述预加热这两者进行加热，使栅电极12热饱和。在此，使栅电极12热饱和是指在栅电极12的面内使栅电极12的温度均匀化。
这样，根据本实施方式所涉及的薄膜晶体管的结构，在使非晶硅层14结晶化时，能够使栅电极12热饱和。由此，实现以下效果：通过用于使非晶硅层14结晶化的激光产生的热，被用于形成结晶硅层15而不会被栅电极12吸收，能够生成没有结晶不匀的结晶硅层15。
接着，说明ΔA’的算出方法。如上所述，通过形成有栅电极12的区域上方(第一区域)以及没有形成栅电极12的区域上方(第二区域)各自的非晶硅层14对于激光的标准化吸收率的差为-ΔA’以下，从而得到本实施方式所涉及的效果。
在此，假设为由非晶硅层14吸收的激光的光吸收能量100％有助于非晶硅层的发热，将激光的每单位面积的能量设为能量密度E。下面，将形成有栅电极12的区域上方(第一区域)的非晶硅层14称为第一区域的非晶硅层14，将没有形成栅电极12的区域上方(第二区域)的非晶硅层14称为第二区域的非晶硅层14。另外，将第一区域的非晶硅层14对于激光波长的吸收率设为ASi1，将通过吸收了激光而产生的非晶硅层14的发热量(每单位面积)设为QSi1。将第二区域的非晶硅层14对于激光波长的吸收率设为ASi2，将通过吸收了激光而产生的非晶硅层14的发热量(每单位面积)设为QSi2。进一步，在栅电极12上形成栅极绝缘层13、进而在栅极绝缘层13上形成非晶硅层的本结构中，将栅电极12的激光吸收率设为AG，将通过吸收了激光而产生的栅电极12的发热量(每单位面积)设为QG。
另外，假设通过使非晶硅层14和栅极绝缘层13成为预定的膜厚，第一区域的非晶硅层14对于激光波长的吸收率与第二区域的非晶硅层14对于激光波长的吸收率相等。即，ASi1＝ASi2成立。在该情况下，QSi1＝QSi2成立。但是，实际上透过非晶硅层14的光也被栅电极12吸收而栅电极也会发热(QG＞0)。因此，第一区域的非晶硅层14的发热温度大于第二区域的非晶硅层14的发热温度。
鉴于上述情况，如果第二区域的非晶硅层14的发热量为第一区域的非晶硅层14的发热量与栅电极的发热量的总和以上，则认为第二区域的非晶硅层14的发热温度成为第一区域的非晶硅层14的发热温度以上。该关系可以使用(式10)表示。
QSi1+QG≤QSi2  (式10)
并且，当使该(式10)变形时，可以表示为(式11)。
QSi1-QSi2≤-QG  (式11)
在此，将非晶硅层14的膜厚、密度、比热分别定义为dSi、ρSi、cSi，将栅电极的膜厚、密度、比热分别定义为dG、ρG、cG时，第一区域的非晶硅层14的发热量、第二区域的非晶硅层14的发热量以及栅电极的发热量可以分别表示为如下各式。
QSi1＝E×ASi1/(dSi×ρSi×cSi)
QSi2＝E×ASi2/(dSi×ρSi×cSi)
QG＝E×AG/(dG×ρG×cG)
接着，当将这些式代入到(式11)而进行整理时，成为(式12)。
(ASi1-ASi2)/dSi≤-(AG/dG)×(ρSi×cSi)/(ρG×cG)  (式12)
在此，将吸收率除以膜厚得到的值定义为标准化吸收率，下面记载为ASi1/dSi＝Asi1’、ASi2/dSi＝ASi2’。进而将(式12)的右边定义为-ΔA’。于是，(式11)成为ASi1’-ASi2’≤-ΔA’，导出(式9)。
(式9)表示以下情况。即，构成非晶硅层14和栅极绝缘层13的膜厚以使得满足第一区域的非晶硅层14的标准化吸收率与第二区域的非晶硅层14的标准化吸收率的差成为由-ΔA’定义的值以下的条件时，第二区域的非晶硅层14的发热温度成为第一区域的非晶硅层14的发热温度以上。也即是，当形成满足该条件的非晶硅层14和栅极绝缘层13的膜厚时，例如在使用绿色激光器对非晶硅层进行激光退火(结晶化)的情况下，能够减小栅电极12的热吸收、传播对于结晶化的影响，因此能够使由薄膜晶体管的第一区域的非晶硅层14的发热产生的到达温度的分布均匀。
这样，如(式9)所示，能够不依赖于激光的波长、栅电极的材质和膜厚而谋求使薄膜晶体管100的第一区域的非晶硅层14充分且均匀地结晶化，生成结晶硅层15。
如上所述，通过形成栅极绝缘层13和非晶硅层14的膜厚以使得满足上述的条件，即使是各种波长的激光、栅电极的材质和膜厚，也能够生成没有结晶不匀的结晶硅层15。也即是，例如能够不对栅电极12的图案形状等、特别是薄膜晶体管100的构造加以变更而减少形成于栅电极12上的结晶硅层的结晶性不均，能够稳定地进行结晶化。由此，能实现以下效果：抑制使用了该结晶硅的薄膜晶体管的特性不匀，即使在LCD、OLED等显示装置中高精度化得到进展，也能够使其显示质量提高。
在上述说明中，示出了使用聚光为线状的激光对非晶硅层进行结晶化的情况的示例，但是在本申请中除此以外还可以使用光斑状(也包括圆形、椭圆形或者其它形状)的激光。在该情况下，优选通过适合于结晶化的扫描方法来实施激光。
如上所述，根据本实施方式中的薄膜晶体管100的制造方法，通过非晶硅层14和栅极绝缘层13的膜厚满足上述条件，能够使通过第一区域的非晶硅层14发热而产生的到达温度的分布均匀，能够谋求使第一区域的非晶硅层14充分且均匀地结晶化。
下面，使用实施例详细说明非晶硅层14和栅极绝缘层13的膜厚应该满足的条件。
(实施例)
首先，说明计算方法。
图7A和图7B是用于说明振幅透射率和振幅透射率的计算方法的图。
图7A和图7B示出将图2所示的薄膜晶体管100的构造模型化而得到的多层构造的模型构造。在图7A所示的模型构造中，具备复折射率N1的层401、复折射率N2的层402、复折射率N3的层403、复折射率N4的层404以及复折射率N5的层405。在该模型构造中，示出层404、层403、层402以及层401按该顺序层叠在基板层405上的构造。在图7B所示的模型构造中，示出不存在图7A的层404的情况的模型构造。另外，图中示出的复折射率N0的区域为模型构造的外部，表示激光向模型构造入射的一侧。该区域例如为空气，在该情况下，折射率为1，消光系数为0。
基板层405例如为由透明的玻璃或者石英形成的绝缘基板，例如折射率为1.47，与图5A所示的基板10对应。层404例如由折射率为3.103、消光系数为3.717、膜厚50nm的MoW构成，与图5A示出的栅电极12对应。层403例如由折射率1.947、消光系数0的氮化硅(SiNx)构成，层402例如由折射率1.477、消光系数0的氧化硅(SiOx)构成，这两层的层叠膜层与图5A示出的栅极绝缘层13对应。层401例如与折射率5.359、消光系数1.370的非晶硅层14对应。
在本模型构造中，省略了与底涂层11对应的层。因为当底涂层11为透明的不吸收激光的层时，则其膜厚对本计算结果不会带来影响。于是，下面在省略了与底涂层11对应的层的模型构造中进行计算。
如图7A和图7B所示，将对于从外部向层401入射的光的振幅反射系数设为r01，将对于从层401向层402入射的光的振幅反射系数设为r12，将对于从层402向层403入射的光的振幅反射系数设为r23，将对于从层403向层404入射的光的振幅反射系数设为r34，以及将对于从层402向基板层405入射的光的振幅反射系数设为r35。另外，将从外部向层401入射的光的振幅透射系数设为t01，将从层401向层402入射的光的振幅透射系数设为t12，将从层402向层403入射的光的振幅透射系数设为t23，将从层403向层404入射的光的振幅透射系数设为t34，以及将从层403向基板层405入射的光的振幅透射系数设为t35。
进一步，将形成有与栅电极12对应的层404的区域上方(相当于第一区域)的各层整体的振幅反射系数分别设为r01234(R1)、r1234(R2)、r234(R3)。具体而言，将层404和层403视作一层时的振幅反射系数设为r234(R3)。同样地，将层404、层403以及层402视作一层时的振幅反射系数设为r1234(R2)，将层404、层403、层402以及层401视作一层时的振幅反射系数设为r01234(R1)。另外，将第一区域的各层整体的振幅透射系数分别设为t01234(T1)、t1234(T2)、t234(T3)。具体而言，将层404和层403视作一层时的振幅透射系数设为t234(T3)。同样地，将层404、层403以及层402视作一层时的振幅透射系数设为t1234(T2)，将层404、层403、层402以及层401视作一层时的振幅透射系数设为t01234(T1)。
接着，如图7B所示，将没有形成与栅电极对应的层404的区域上方(第二区域的)的各层整体的振幅反射系数分别设为r01235(R1’)、r1235(R2’)、r235(R3’)。具体而言，将基板层405和层403视作一层时的振幅反射系数设为r235(R3’)。同样地，将基板层405、层403以及层402视作一层时的振幅反射系数设为r1235(R2’)，将层405、层403、层402以及层401视作一层时的振幅反射系数设为r01235(R1’)。另外，将第二区域的各层整体的振幅透射系数分别设定为t01235(T1’)、t1235(T2’)、t235(T3’)。具体而言，将基板层405、层403视作一层时的振幅透射系数设为t235(T3’)。同样地，将基板层405、层403以及层402视作一层时的振幅透射系数设为t1235(T2’)，将基板层405、层403、层402以及层401视作一层时的振幅透射系数设为t01235(T1’)。
并且，能够使用以下的(式13)～(式18)表示第一区域的各层整体的振幅反射系数、振幅透射系数。
r 01234 = r 01 + r 1234 exp ( - i 2 β 1 ) 1 + r 01 r 1234 exp ( - i 2 β 1 ) (式13)
r 1234 = r 12 + r 234 exp ( - i 2 β 2 ) 1 + r 12 r 234 exp ( - i 2 β 2 ) (式14)
r 234 = r 23 + r 34 exp ( - i 2 β 3 ) 1 + r 23 r 34 exp ( - i 2 β 3 ) (式15)
t 01234 = t 01 t 1234 exp ( - i β 1 ) 1 + r 01 r 1234 exp ( - i 2 β 1 ) (式16)
t 1234 = t 12 t 234 exp ( - i β 2 ) 1 + r 12 r 234 exp ( - i 2 β 2 ) (式17)
t 234 = t 23 t 34 exp ( - i β 3 ) 1 + r 23 r 34 exp ( - i 2 β 3 ) (式18)
另外，能够使用以下的(式19)～(式24)表示第二区域的各层整体的振幅反射系数、振幅透射系数。
r 01235 = r 01 + r 1235 exp ( - i 2 β 1 ) 1 + r 01 r 1235 exp ( - i 2 β 1 ) (式19)
r 1235 = r 12 + r 235 exp ( - i 2 β 2 ) 1 + r 12 r 235 exp ( - i 2 β 2 ) (式20)
r 235 = r 23 + r 35 exp ( - i 2 β 3 ) 1 + r 23 r 35 exp ( - i 2 β 3 ) (式21)
t 01235 = t 01 t 1235 exp ( - i β 1 ) 1 + r 01 r 1235 exp ( - i 2 β 1 ) (式22)
t 1235 = t 12 t 235 exp ( - i β 2 ) 1 + r 12 r 235 exp ( - i 2 β 2 ) (式23)
t 235 = t 23 t 35 exp ( - i β 3 ) 1 + r 23 r 35 exp ( - i 2 β 3 ) (式24)
在此，
β1＝2πd1N1cosθ1/λ
β2＝2πd2N2cosθ2/λ
β3＝2πd3N3cosθ3/λ
d为各层的厚度，θ为各层的入射角、透射角，λ为激光的波长。
另外，根据下式的斯涅尔(Snell)定律能够如以下那样算出θ。
N0sinθ0＝N1sinθ1＝N2sinθ2＝N3sinθ3＝N4sinθ4＝N5sinθ5
另外，能够使用以下的(式25)～(式34)算出各层各自的振幅反射系数r01、r12、r23、r34、r35以及振幅透射系数t01、t12、t23、t34、t35。
Figure BDA0000129186010000294
(式25)
Figure BDA0000129186010000295
(式26)
Figure BDA0000129186010000301
(式27)
Figure BDA0000129186010000302
(式28)
Figure BDA0000129186010000303
(式29)
t 01 = 2 N 0 cos θ 1 N 0 cos θ 1 + N 1 cos θ 0 (式30)
t 12 = 2 N 1 cos θ 2 N 1 cos θ 2 + N 2 cos θ 1 (式31)
t 23 = 2 N 2 cos θ 3 N 2 cos θ 3 + N 3 cos θ 2 (式32)
t 34 = 2 N 3 cos θ 4 N 3 cos θ 4 + N 4 cos θ 3 (式33)
t 35 = 2 N 3 cos θ 5 N 3 cos θ 5 + N 5 cos θ 3 (式34)
在此，光为单色激光，其偏振光假设为P偏振光。
接着，使用上述式，如以下那样算出第一区域的各层整体的振幅反射系数、振幅透射系数。即，首先，通过将(式27)和(式28)代入到(式15)来算出r234。接着，通过将(式26)和r234代入到(式14)来算出r1234。接着，通过将(式25)和r1234代入到(式13)来算出r01234。接着，通过将(式27)、(式28)、(式32)以及(式33)代入到(式18)来算出t234。接着，通过将(式26)、(式31)、r234以及t234代入到(式17)来算出t1234。接着，通过将(式25)、(式30)、r1234以及t1234代入到(式16)来算出t01234。
进一步，如以下那样算出第二区域的各层整体的振幅反射系数、振幅透射系数。即，首先，通过将(式27)和(式29)代入到(式21)来算出r235。接着，通过将(式26)和r235代入到(式20)来算出r1235。接着，通过将(式25)和r1235代入到(式19)来算出r01235。接着，通过将(式27)、(式29)、(式32)以及(式34)代入到(式24)来算出t235。接着，通过将(式26)、(式31)、r235以及t1235代入到(式23)来算出t1235。接着，通过将(式25)、(式30)、r1235以及t1235代入到(式22)来算出t01235。
接着，通过(式35)～(式40)算出第一区域的各层的反射率R1、R2以及R3、透射率T1、T2以及T3。
R1＝|r01234|2  (式35)
R2＝|r1234|2   (式36)
R3＝|r234|2    (式37)
T 1 = ( Re ( N 4 ) cos θ 0 Re ( N 0 ) cos θ 4 ) | t 01234 | 2 (式38)
T 2 = ( Re ( N 4 ) cos θ 1 Re ( N 1 ) cos θ 4 ) | t 1234 | 2 (式39)
T 3 = ( Re ( N 4 ) cos θ 2 Re ( N 2 ) cos θ 4 ) | t 234 | 2 (式40)
进一步，通过(式41)～(式46)算出第二区域的各层的反射率R1’、R2’以及R3’、透射率T1’、T2’以及T3’。
R1′＝|r01235|2  (式41)
R2′＝|r1235|2   (式42)
R3′＝|r235|2    (式43)
T 1 ′ = ( Re ( N 5 ) cos θ 0 Re ( N 0 ) cos θ 5 ) | t 01235 | 2 (式44)
T 2 ′ = ( Re ( N 5 ) cos θ 1 Re ( N 1 ) cos θ 5 ) | t 1235 | 2 (式45)
T 3 ′ = ( Re ( N 5 ) cos θ 2 Re ( N 2 ) cos θ 5 ) | t 235 | 2 (式46)
最后，能够通过(式47)算出向第一区域的非晶硅层的光吸收率Asi1。
Asi1＝1-(R1+T1)  (式47)
另外，能够通过(式48)算出向第二区域的非晶硅层的光吸收率ASi2。
Asi2＝1-(R1′+T1′)  (式48)
如上所述，能够使用非晶硅层的膜厚dSi，算出从第一区域的非晶硅层的标准化吸收率ASi1’减去第二区域的非晶硅层的标准化吸收率ASi2’而得到的值。
接着，使用上述的计算方法，在相对于图7A和图7B示出的模型构造垂直地、即在θ0＝0或者sinθ0＝0近似成立的范围的入射角度θ0下入射了波长λ(405nm≤λ≤488nm)的激光(主要是蓝色激光)的情况下，算出向第一区域和第二区域的非晶硅层的激光的标准化吸收率，计算出其差。另外，在该情况下，激光的偏振光即使为S偏振光，计算结果也相同。
图8是用于表示在通过激光退火结晶化法来形成结晶硅层的情况下栅极绝缘层与非晶硅层具有合适的膜厚范围的情形的图。具体而言，图8是表示使用图7A和图7B示出的模型构造使非晶硅层14的膜厚与由氧化硅层13a和氮化硅层13b构成的层叠膜的膜厚分别变化的情况下的、第一区域和第二区域的非晶硅层14的标准化吸收率差ASi1’-ASi2’的计算结果的等高线图。横轴表示将非晶硅层14的光学膜厚、即非晶硅层14的折射率nsi乘以非晶硅层14的膜厚dsi而得到的值除以激光的波长λ而得到的值、即(nSi×dSi)/λ。纵轴表示将使用氧化硅层13a的折射率nSiO换算由氧化硅层13a和氮化硅层13b构成的层叠膜而得到的光学膜厚、即(nSiO×dSiO+nSiN×dSiN)/nSiO除以激光的波长λ而得到的值(nSiO×dSiO+nSiN×dSiN)/nSiO/λ。在此，将氧化硅层13a的膜厚设为dSiO、将氮化硅层13b的折射率设为nSiN、将氮化硅层的膜厚设为dSiN。
另外，在本模型构造中的由氧化硅层13a和氮化硅层13b构成的层叠膜中，使氧化硅层13a和氮化硅层13b各自的膜厚变化，以使得其总电容一定。具体而言，当将氧化硅层13a和氮化硅层13b的介电常数分别设为εSiO、εSiN，将真空的介电常数设为ε0时，使氧化硅层13a和氮化硅层13b各自的膜厚变化，以使得由氧化硅层和氮化硅层构成的层叠层的每单位面积的总电容Ctotal＝ε0/(dSiO/εSiO+dSiN/εSiN)成为一定。
另外，例如当使用λ＝405nm时的非晶硅层14的折射率时，能够将图8的横轴的值转换为非晶硅层的膜厚。图9是表示将图8的横轴的值转换为非晶硅层的膜厚而得到的值的示例的图。图9示将出λ＝405nm时、λ＝445nm时、λ＝455nm时以及λ＝488nm时的图8的横轴的值转换为非晶硅层的膜厚而得到的值。
另外，通过例如使用λ＝405nm时的氧化硅层13a和氮化硅层13b各自的折射率，能够根据图8的纵轴的值算出构成栅极绝缘层13的氧化硅层13a和氮化硅层13b各自的膜厚。图10A～图10C是表示将图8的纵轴的值转换为构成栅极绝缘层13的氧化硅层13a和氮化硅层13b的膜厚而得到的值的示例的图。图10A示出算出λ＝455nm时的氧化硅层13a和氮化硅层13b各自的膜厚而得到的值。同样地，图10B、图10C以及图10D分别示出算出λ＝405nm、λ＝445nm以及λ＝488nm时的氧化硅层13a和氮化硅层13b各自的膜厚而得到的值。在此，将氧化硅层13a和氮化硅层13b各自的介电常数设为4.1、7.9来进行计算。图中的C表示由氧化硅层和氮化硅层构成的层叠膜的总电容Ctotal，表示固定为栅极绝缘层13由氧化硅层单层构成的情况下的膜厚的电容C的值。例如，当C＝140nm时，则表示栅极绝缘层13由140nm的氧化硅层单层构成的情况下的电容的值。同样地，例如当C＝120nm或者C＝100nm时，表示栅极绝缘层13由120nm或者100nm的氧化硅层单层构成的情况下的电容的值。
在图8中示出由-ΔA’表示的等高线的线上以及内侧区域是第一区域和第二区域的非晶硅层14的标准化吸收率差ASi1’-ASi2’为-ΔA’以下的区域。换言之，由图8的虚线表示的曲线表示标准化吸收率差为-0.0003的等高线。也即是，该曲线上及其内侧区域的标准化吸收率差为-0.0003以下。另外，根据上述式(计算方法)由非晶硅层14和栅极绝缘层13的膜厚、它们的光学常数以及栅电极12和基板10的光学常数来算出该区域。并且，在满足所算出的第一区域和第二区域的非晶硅层14的标准化吸收率差ASi1’-ASi2’为-ΔA’以下的条件时，能够使薄膜晶体管100的第一区域的非晶硅层14的发热所产生的到达温度的分布均匀。由此，第一区域的非晶硅层14充分且均匀地结晶化而成为结晶硅层15。
图11是在图8中用于算出栅极绝缘层和非晶硅层的合适的膜厚范围的图。
在图11中，将非晶硅层14的光学膜厚除以激光的波长而得到的值设为X，将使用氧化硅层13a的折射率对氧化硅层13a和氮化硅层13b的层叠层进行换算而得到的光学膜厚除以激光的波长而得到的值设为Y。这些X和Y与上述的X和Y相同。并且，使用这些X和Y，通过算式对由-ΔA’表示的等高线的线上以及内侧区域进行近似。即，能够使用由L1～L6表示的集合的积(L1∩L2∩L3∩L4∩L5∩L6)来进行表示。
L1～L6能够表示为如下，这些分别相当于上述的(式1)～(式6)。
L1：Y≥0.264+14.444×ΔA’
L2：X≤0.729-67.777×ΔA’
L3：Y≤-0.388X+0.584-21.124×ΔA’
L4：Y≤0.427-28.519×ΔA’
L5：X≥0.344+32.963×ΔA’
L6：Y≥-0.388X+0.457+21.412×ΔA’
如上所述，ΔA’由ΔA’＝(AG/dG)×(ρSi×cSi)/(ρG×cG)表示。在此，ρSi、cSi分别为非晶硅层14的密度以及比热，dG、ρG、cG分别为栅电极的膜厚、密度以及比热。
接着，考虑从图7A和图7B的模型构造上方垂直照射了波长455nm的蓝色激光的情况。在此，将非晶硅层14的密度设为2340(kg/m3)，将比热设为1252(J/(kg·K))。另外，将栅电极12设为膜厚50nm的MoW，将其密度设为11720(kg/m3)，将比热设为226.4(J/(kg·K))。此时，第一区域的非晶硅层14对于激光波长的吸收率与第二区域的非晶硅层对于激光波长的吸收率相等，即ASi1＝ASi2成立。并且，使用ASi1＝ASi2成立时的非晶硅层以及构成栅极绝缘层的氧化硅层和氮化硅层的膜厚、上述光学计算式(式13)～(式48)来计算栅电极的吸收率的最大值AG。其结果，AG被计算为0.014，由此，ΔA’被计算为0.0003。根据AG＝T1×T2×T3×(1-RG)的关系式计算AG。在此，RG为将氮化硅作为媒介的情况下的栅电极12的反射率，计算为RG＝{(nSiN-nG)2+KG 2}/{(nSiN+nG)2+KG 2}。另外，将氮化硅的折射率设为nSiN，将栅电极的折射率设为nG，将栅电极的消光系数设为kG。如上所述，ΔA’被算出为0.0003。使用该值来确定由上述的L1～L6表示的集合的积(L1∩L2∩L3∩L4∩L5∩L6)所表示的范围。
接着，实施了使λ＝455nm的蓝色激光对于图7A和图7B示出的模型垂直照射并进行了扫描时的非晶硅层14表面的最高到达温度的位置依赖性的模拟。图12示出用于模拟的模型。如图12所示，本模型包括基板510、栅电极512、氮化硅层513b、氧化硅层513a以及非晶硅层514。在本模型中，将栅电极512的激光扫描方向的长度设为30μm，使用上述的值来作为非晶硅层514和栅电极512的物性值。
图13是表示在图8中本模拟实施的膜厚条件位置的图。即，图13示出的标记了星(☆)的点1～12(星1～星12)的位置表示本模拟实施的膜厚条件。另外，星1、星7、星8、星12处的标准化吸收率差ASi1’-ASi2’大于-ΔA’(＝-0.0003)，星2、星3、星4、星6、星9、星10、星11处的标准化吸收率差ASi1’-ASi2’小于-ΔA’。也即是，星2、星3、星4、星5、星6、星9、星10、星11存在于图13的虚线上及其内侧区域。
在此，例如星1的位置为：非晶硅层14的膜厚为30nm，氧化硅层13a的膜厚/氮化硅层13b的膜厚为100nm/36.1nm。该值是λ＝455nm并且氧化硅膜和氮化硅膜的层叠膜的电容与氧化硅膜单膜的膜厚为120nm时的电容相当时的值的一例。同样地，星2～星7的点的位置为：非晶硅层厚度分别为35nm、40nm、45nm、50nm、55nm、60nm，氧化硅层厚度/氮化硅层厚度同为100nm/36.1nm。另外，星8～星12的点的位置为：氧化硅层厚度/氮化硅层厚度分别为115.0nm/9.0nm、110.0nm/18.0nm、90.0nm/54.1nm、80.0nm/72.2nm、70.0nm/90.2nm，非晶硅层的膜厚同为40nm。
图14和图15是表示第一区域和第二区域的非晶硅层表面的最高到达温度的位置依赖性的模拟结果的图。横轴表示位置坐标，纵轴表示非晶硅层14表面的最高到达温度。图14示出图13所示的星1～星7的位置处的膜厚条件的模拟结果。具体而言，图14示出在图13所示的星1～星7的位置处将栅极绝缘层13的膜厚保持为一定、使非晶硅层14的膜厚变化时的模拟结果。图15示出图13所示的星8、星9、星3、星10、星11、星12的位置处的膜厚条件的模拟结果。具体而言，图15示出在图13所示的星8、星9、星3、星10、星11、星12的位置处将非晶硅层14的膜厚保持为一定、使构成栅极绝缘层13的氧化硅层13a和氮化硅层13b的膜厚分别变化时的模拟结果。
如图14所示，可知在星1以及星7的位置处的膜厚条件下，表示非晶硅层14表面的最高到达温度的曲线在栅电极12上的第一区域中不平坦，与此相对，在星2～星6的位置处的膜厚条件下，表示非晶硅层14表面的最高到达温度的曲线在栅电极12上的第一区域中平坦。进一步，如图15所示，可知在星8、星12的位置处的膜厚条件下，表示非晶硅层14表面的最高到达温度的曲线在栅电极12上的第一区域中不平坦，与此相对，在星9、星3、星10以及星11的位置处的膜厚条件下，表示非晶硅层14表面的最高到达温度的曲线在栅电极12上的第一区域中平坦。
根据以上的模拟结果可知，在非晶硅层14的膜厚和栅极绝缘层13的膜厚满足由-ΔA’表示的等高线的线上及其内侧区域的第一区域和第二区域的非晶硅层14的标准化吸收率差ASi1’-ASi2’时，能够使薄膜晶体管100的第一区域的非晶硅层14的发热所产生的到达温度的分布均匀。由此，能够生成使薄膜晶体管100的第一区域的非晶硅层14充分且均匀地结晶化而得到的结晶硅层15。
在图11中，在由-ΔA’表示的等高线的线上及其内侧区域(由虚线包围的区域)中，作为更优选的区域示出区域F。
图11示出的范围的区域F在由虚线包围的区域中为更优选的区域。原因是，在该区域F中，能实现以下效果：在满足由该区域F确定的条件式的范围内形成构成薄膜晶体管100的氮化硅层13b、氧化硅层13a以及非晶硅层14的膜厚时，即使它们的膜厚分别从目标膜厚变化为10％左右，也能够生成结晶率的不均得到了抑制的结晶硅层15。也即是，当是满足由该区域F确定的条件式的范围时，具有工艺裕量，因此是优选的。
接着，对验证了在满足由该区域F确定的条件式的范围存在工艺裕量的结果进行说明。
图16A～图16D示出在使总电容一定、并且固定了氧化硅层和氮化硅层的膜厚之后使非晶硅层的膜厚变化时算出第一区域和第二区域的硅的吸收率而得到的结果。
图16A是表示在使非晶硅层为35nm的情况下的第一区域和第二区域的硅的吸收率的算出结果的图。也即是，图16A是用于验证固定为C＝120nm并且氧化硅层13a的膜厚/氮化硅层13b的膜厚＝100nm/36.1nm、将非晶硅层14的膜厚形成为35nm的情况下的工艺裕量的图。在图16A中，将非晶硅层14的膜厚/氧化硅层13a的膜厚/氮化硅层13b的膜厚＝35nm/100nm/36.1nm称为中心膜厚，在使氧化硅层13a、氮化硅层13b以及非晶硅层14的膜厚分别变化了±10％的情况下(将3×3×3＝27种膜厚水平作为样品)，算出第一区域和第二区域的硅的吸收率。在图中，将非晶硅层14的膜厚/氧化硅层13a的膜厚/氮化硅层13b的膜厚表示为a-Si/SiO/SiN。
同样地，图16B是表示在使非晶硅层为37.5nm的情况下的第一区域和第二区域的硅的吸收率的算出结果的图，图16C是表示在使非晶硅层为47.5nm的情况下的第一区域和第二区域的硅的吸收率的算出结果的图。另外，图16D是表示在使非晶硅层为50nm的情况下的第一区域和第二区域的硅的吸收率的算出结果的图。
也即是，图16B是用于验证固定为C＝120nm并且氧化硅层13a的膜厚/氮化硅层13b的膜厚＝100nm/36.1nm、将非晶硅层14的膜厚形成为37.5nm的情况下的工艺裕量的图。在图16B中，将非晶硅层14的膜厚/氧化硅层13a的膜厚/氮化硅层13b的膜厚＝37.5nm/100nm/36.1nm称为中心膜厚，在使氧化硅层13a、氮化硅层13b以及非晶硅层14的膜厚分别变化了±10％的情况下，算出第一区域和第二区域的硅的吸收率。
同样地，在图16C中，将非晶硅层14的膜厚/氧化硅层13a的膜厚/氮化硅层13b的膜厚＝47.5nm/100nm/36.1nm称为中心膜厚，在图16D中，将非晶硅层14的膜厚/氧化硅层13a的膜厚/氮化硅层13b的膜厚＝50nm/100nm/36.1nm称为中心膜厚。
图17A～图17E示出将非晶硅层14的膜厚固定为42.5nm之后使由氧化硅膜构成的栅极绝缘层13的膜厚变化时算出第一区域和第二区域的硅的吸收率而得到的结果。
图17A是表示在使栅极绝缘层13的总电容一定(C＝120nm)的情况下的第一区域和第二区域的硅的吸收率的算出结果的图。也即是，图17A是用于验证将非晶硅层14固定为42.5nm、将栅极绝缘层13形成为C＝120nm并且氧化硅层13a的膜厚/氮化硅层13b的膜厚＝110nm/18.0nm的情况下的工艺裕量的图。在图17A中，将非晶硅层14的膜厚/氧化硅层13a的膜厚/氮化硅层13b的膜厚＝42.5nm/100nm/36.1nm称为中心膜厚，在使氧化硅层13a、氮化硅层13b以及非晶硅层14的膜厚从中心膜厚分别变化了±10％的情况下，算出第一区域和第二区域的硅的吸收率。
同样地，图17B是表示将栅极绝缘层13形成为C＝120nm并且氧化硅层13a的膜厚/氮化硅层13b的膜厚＝105nm/27.1nm的情况下的第一区域和第二区域的硅的吸收率的算出结果的图，图17C是表示将栅极绝缘层13形成为C＝120nm并且氧化硅层13a的膜厚/氮化硅层13b的膜厚＝100nm/36.1nm的情况下的第一区域和第二区域的硅的吸收率的算出结果的图。另外，图17D是表示将栅极绝缘层13形成为C＝120nm并且氧化硅层13a的膜厚/氮化硅层13b的膜厚＝95nm/45.1nm的情况下的第一区域和第二区域的硅的吸收率的算出结果的图，图17E是表示将栅极绝缘层13形成为C＝120nm并且氧化硅层13a的膜厚/氮化硅层13b的膜厚＝90nm/54.1nm的情况下的第一区域和第二区域的硅的吸收率的算出结果的图。
在图17B中，将非晶硅层14的膜厚/氧化硅层13a的膜厚/氮化硅层13b的膜厚＝42.5nm/105nm/27.1nm称为中心膜厚，在图17C中，将非晶硅层14的膜厚/氧化硅层13a的膜厚/氮化硅层13b的膜厚＝42.5nm/100nm/36.1nm称为中心膜厚。另外，在图17D中，将非晶硅层14的膜厚/氧化硅层13a的膜厚/氮化硅层13b的膜厚＝42.5nm/95nm/45.1nm称为中心膜厚，在图17E中，将非晶硅层14的膜厚/氧化硅层13a的膜厚/氮化硅层13b的膜厚＝42.5nm/90nm/54.1nm称为中心膜厚。
并且，在上述的图16A～图17E中，通过验证硅的吸收率成为第一区域(栅极上)＜第二区域(栅极外)的膜厚水平是否较多，能够验证是否具有工艺裕量。
如图16A、图16D、图17A以及图17E所示，在由虚线的圆包围的区域的膜厚水平(三个膜厚水平)下算出了硅的吸收率成为第一区域(栅极上)＞第二区域(栅极外)的膜厚水平，与此相对，在图17C以及图17D中，在所有的膜厚水平下硅的吸收率都成为第一区域(栅极上)＜第二区域(栅极外)。另外，在图16B、图16C以及图17B中，大致所有膜厚水平下硅的吸收率成为第一区域(栅极上)＜第二区域(栅极外)。在距中心膜厚远的(变化大的)仅一个膜厚水平(由虚线的圆包围的区域的膜厚水平)下，硅的吸收率成为第一区域(栅极上)＞第二区域(栅极外)。
根据以上结果可知，当是满足由包含非晶硅层14的膜厚/氧化硅层13a的膜厚为105nm/27.1nm～95nm/45.1nm、非晶硅层14的膜厚为37.5nm～47.5nm的区域即区域F确定的条件式的范围时，具有工艺裕量。也即是，可知在优选的区域F的范围内，即使氧化硅层13a、氮化硅层13b以及非晶硅层14的膜厚分别从目标膜厚变化10％左右，也能够生成结晶率的不匀得到了抑制的结晶硅层15。
总结起来说，通常，在激光结晶化工艺中，在非晶硅层的下部隔着栅极绝缘层而存在栅电极的情况下，由于栅电极的热吸收、热传播的影响，栅电极上方的非晶硅层的发热变得不充分且不均匀，会使所形成的结晶硅层的结晶度产生不匀。但是，当在上述的膜厚范围内成膜非晶硅层和作为其基底膜的绝缘层时，如图18A所示，在激光结晶化工艺中，能抑制栅电极的热吸收、热传播而进行结晶化。因此，在具备非晶硅层和作为其基底膜的栅极绝缘层的薄膜晶体管(TFT)中，能够实现均匀的薄膜晶体管的特性。图18B是作为比较表示对以往的构造使用可见光区域的固体激光进行了激光退火结晶化法的情况下的结晶硅层的结晶性的图。也即是，图18A是表示对本发明的实施方式的构造使用可见光区域的固体激光进行了激光退火结晶化法的情况下的结晶硅层的结晶性的图。在图18A和图18B中示出每单位时间的激光的能量密度为80KW/cm2、使激光扫描的速度为400mm/s的情况下的示例。另外，在以往的构造中，存在以50nm～70nm的结晶粒径结晶化的区域、以100nm～200nm的结晶粒径结晶化的区域以及以200nm～500nm的结晶粒径结晶化的区域。与此相对，在本发明的实施方式的构造中，可知以100nm～200nm的结晶粒径均匀地结晶化。
图19是用于说明本发明的实施方式中的效果的图。也即是，图19示出：作为使栅电极12热饱和的方法，着眼于栅电极12以外的区域而利用不在栅电极12上方(第二区域)的非晶硅层的发热。具体而言，通过使非晶硅层14和栅极绝缘层13的膜厚处于合适的范围，利用由有无栅电极12而产生的光的干涉效应的差异，能够设定为：(1)不在栅电极上方的硅薄膜的光吸收率大于栅电极上方的硅薄膜的光吸收率，即在实施了激光退火时，不在栅电极12上方(第二区域的)的非晶硅层14的发热大于栅电极12上方(第一区域)的非晶硅层14的发热；(2)栅电极12上方(第一区域)的硅薄膜的发热温度成为硅的熔点以上。
并且，由于能够设定为(1)，因而能够使栅电极12吸收、传播从第二区域的非晶硅层14产生的热。由此，在激光对栅电极12上(第一区域)的非晶硅层14进行退火之前，能够预先使栅电极12热饱和，因此在栅电极12上的(第一区域的)非晶硅层14的结晶化中，能够降低栅电极12的热吸收、传播的影响。进一步，由于能够设定为(2)，即使在不在栅电极12上方(第二区域)的硅薄膜的光吸收率过度大于栅电极上方的硅薄膜的光吸收率的情况下，即在不在栅电极12上方(第二区域的)的非晶硅层14的发热极端大于栅电极12上方的(第一区域的)非晶硅层14的发热的情况下，栅电极12上方(第二区域的)的非晶硅层14与不在栅电极12上方(第二区域的)的非晶硅层14这两者的区域中的非晶硅层14也会通过熔融而成为熔融硅层，其导热率增加到与通常作为栅电极12使用的金属的导热率相同程度的值。
因而，由不在栅电极12上方(第二区域的)的熔融硅层产生的热主要向栅电极12上方(第一区域的)的熔融的硅层传播，因此不会通过栅极绝缘层13而被栅电极12过度吸收。因此，栅电极12的温度分布不会恶化，对其上方的(第一区域的)非晶硅层14的发热温度分布不会带来影响。
由此，通过上述(1)和(2)的复合效果，能够均匀地维持栅电极12上方的(第一区域的)非晶硅层14的发热温度分布，因此能实现如下效果：能够保持此时得到的结晶硅层15内生成的结晶组织的均匀性。
以上，根据本发明，能够实现薄膜晶体管器件的制造方法、薄膜晶体管以及使用该薄膜晶体管的显示装置，其能够使用可见光区域波长的激光来形成结晶性稳定的结晶硅膜。具体而言，能够实现薄膜晶体管器件的制造方法、薄膜晶体管以及使用该薄膜晶体管的显示装置，其通过使所述硅薄膜和栅极绝缘层形成为各自的膜厚满足预定的条件，能够例如不对栅电极的图案形状等、特别是薄膜晶体管的构造加以变更而使用可见光区域波长的激光来形成结晶性稳定的结晶硅层。
进一步，在图20示出的显示装置中使用了本发明的薄膜晶体管的情况下，能够实现具备均匀的TFT特性的高画质的显示装置。另外，也能够通过提高显示质量来提高材料利用率、降低成本。
根据本发明，例如能够不对栅电极的图案形状等、特别是薄膜晶体管的构造加以变更而仅将膜厚条件取为上述范围就能够实现效果，因此，可以说例如在制作更高精细的显示装置的情况下也能够保持其设计的灵活性，这一点优于现有技术。
以上，根据实施方式说明了本发明的薄膜晶体管器件的制造方法、薄膜晶体管以及使用了该薄膜晶体管的显示装置，但是本发明不限于该实施方式。只要不脱离本发明的宗旨，在本实施方式中实施本领域技术人员能够想到的各种变形而得到的方式、将不同的实施方式中的构成要素进行组合来构建的方式也包括在本发明的范围内。
产业上的可利用性
本发明能够利用于薄膜晶体管器件的制造方法、薄膜晶体管以及包括使用了该薄膜晶体管的液晶面板或者有机EL面板等EL面板的显示装置，特别是，在激光结晶化工艺中，在非晶硅膜的下部隔着栅极绝缘层而存在栅电极的情况下，能抑制栅电极的热吸收、热传播的影响，进行稳定的结晶化，因此能够利用于包括具备均匀的TFT特性的高画质的液晶面板或者有机EL面板等EL面板的显示装置的制造等。

Claims (20)

1.一种薄膜晶体管器件的制造方法，包括：
第一工序，准备基板；
第二工序，在所述基板上形成多个栅电极；
第三工序，在所述多个栅电极上形成氮化硅层；
第四工序，在所述氮化硅层上层叠氧化硅层；
第五工序，在所述氧化硅层上形成非晶硅层；
第六工序，使波长405nm以上且488nm以下的预定激光器相对于所述基板在一定方向上相对移动，使用从所述预定激光器照射的激光使所述非晶硅层结晶化而生成结晶硅层；以及
第七工序，在与所述多个栅电极各自对应的所述结晶硅层上的区域形成源电极和漏电极，
将对所述非晶硅层的光学膜厚除以所述激光的波长而得到的值设为X，所述非晶硅层的光学膜厚为对所述非晶硅层的膜厚乘以所述非晶硅层的折射率而得到的值，
将对所述氧化硅层换算光学膜厚除以所述激光的波长而得到的值设为Y，所述氧化硅层的换算光学膜厚为将所述氧化硅层的光学膜厚与所述氮化硅层的光学膜厚相加，进而对通过所述相加而得到的值除以所述氧化硅层的折射率而得到的值，所述氧化硅层的光学膜厚为对所述氧化硅层的膜厚乘以所述氧化硅层的折射率而得到的值，所述氮化硅层的光学膜厚为对所述氮化硅层的膜厚乘以所述氮化硅层的折射率而得到的值，
将所述非晶硅层的密度设为ρSi，将所述非晶硅层的比热设为cSi，将所述栅电极的膜厚设为dG，将所述栅电极的密度设为ρG，将所述栅电极的比热设为cG，将所述栅电极上方的硅层和不在所述栅电极上方的硅层各自对所述激光的光吸收率相等时的所述栅电极的吸收率的最大值设为AG，将通过(AG/dG)×(ρSi×cSi)/(ρG×cG)这一算式算出的值设为ΔA’，
则所述氧化硅层的膜厚、所述氮化硅层的膜厚以及所述非晶硅层的膜厚满足属于通过以下式(1)至式(6)划分的范围的所述X和所述Y，
(式1)Y≥0.264+14.444×ΔA’
(式2)X≤0.729-67.777×ΔA’
(式3)Y≤-0.388X+0.584-21.124×ΔA’
(式4)Y≤0.427-28.519×ΔA’
(式5)X≥0.344+32.963×ΔA’
(式6)Y≥-0.388X+0.457+21.412×ΔA’。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管器件的制造方法，
在所述第六工序中，所述预定激光器在连续振荡或者模拟连续振荡模式的振荡模式下照射所述激光。
3.根据权利要求1或2所述的薄膜晶体管器件的制造方法，
所述预定激光器由固体激光装置构成。
4.根据权利要求1或2所述的薄膜晶体管器件的制造方法，
所述预定激光器由使用了半导体激光元件的激光装置构成。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的薄膜晶体管器件的制造方法，
在所述第六工序中，所述激光在所述非晶硅层上的照射能量密度的变动小于5％左右。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的薄膜晶体管器件的制造方法，
在所述第三工序和所述第四工序中，所述氮化硅层和所述氧化硅层以使它们构成的串联电容器所具有的静电电容与氧化硅单层的膜厚为100nm～140nm时所具有的静电电容相等的膜厚来形成。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的薄膜晶体管器件的制造方法，
所述氧化硅层的膜厚、所述氮化硅层的膜厚以及所述非晶硅层的膜厚满足属于通过以下式(7)和式(8)划分的范围的所述X和所述Y，
(式7)0.442≤X≤0.559
(式8)0.310≤Y≤0.341。
8.根据权利要求6或者7所述的薄膜晶体管器件的制造方法，
所述预定激光器的波长为445nm～455nm。
9.根据权利要求6～8中的任一项所述的薄膜晶体管器件的制造方法，
所述非晶硅层的膜厚为40nm以上且45nm以下。
10.根据权利要求1～9中的任一项所述的薄膜晶体管器件的制造方法，
所述第二工序包括：
在所述基板上形成由氧化硅形成的底涂层的工序；和
在所述底涂层上形成多个栅电极的工序。
11.一种薄膜晶体管器件，包括：
基板；
多个栅电极，其形成于所述基板上；
氮化硅层，其形成于所述多个栅电极上；
氧化硅层，其层叠在所述氮化硅层上；
结晶硅层，其形成于所述氧化硅层上；以及
源电极和漏电极，其形成于与所述多个栅电极各自对应的所述结晶硅层上的区域，
在所述氧化硅层上形成非晶硅层之后，使波长405nm以上且488nm以下的预定激光器相对于所述基板在一定方向上相对移动，使用从所述预定激光器照射的激光使所述非晶硅层结晶化而生成所述结晶硅层，
将对所述非晶硅层的光学膜厚除以所述激光的波长而得到的值设定为X，所述非晶硅层的光学膜厚为对所述非晶硅层的膜厚乘以所述非晶硅层的折射率而得到的值，
将对所述氧化硅层换算光学膜厚除以所述激光的波长而得到的值设为Y，所述氧化硅层换算光学膜厚为将所述氧化硅层的光学膜厚与所述氮化硅层的光学膜厚相加，进而对通过所述相加而得到的值除以所述氧化硅层的折射率而得到的值，所述氧化硅层的光学膜厚为对所述氧化硅层的膜厚乘以所述氧化硅层的折射率而得到的值，所述氮化硅层的光学膜厚为对所述氮化硅层的膜厚乘以所述氮化硅层的折射率而得到的值，
将所述非晶硅层的密度设为ρSi，将所述非晶硅层的比热设为cSi，将所述栅电极的膜厚设为dG，将所述栅电极的密度设为ρG，将所述栅电极的比热设为cG，将所述栅电极上方的硅层和不在所述栅电极上方的硅层各自对所述激光的光吸收率相等时的所述栅电极的吸收率的最大值设为AG，将通过(AG/dG)×(ρSi×cSi)/(ρG×cG)这一算式算出的值设为ΔA’，
则所述氧化硅层的膜厚、所述氮化硅层的膜厚以及所述非晶硅层的膜厚满足属于通过以下式(1)至式(6)划分的范围的所述X和所述Y，
(式1)Y≥0.264+14.444×ΔA’
(式2)X≤0.729-67.777×ΔA’
(式3)Y≤-0.388X+0.584-21.124×ΔA’
(式4)Y≤0.427-28.519×ΔA’
(式5)X≥0.344+32.963×ΔA’
(式6)Y≥-0.388X+0.457+21.412×ΔA’。
12.一种显示装置，包括液晶面板或者EL面板，
所述显示装置具备权利要求11所述的薄膜晶体管器件，
所述薄膜晶体管器件对所述液晶面板或者EL面板进行驱动。
13.根据权利要求12所述的显示装置，
所述EL面板为有机EL面板。
14.一种薄膜晶体管器件的制造方法，包括：
第一工序，准备基板；
第二工序，在所述基板上形成多个栅电极；
第三工序，在所述多个栅电极上形成氮化硅层；
第四工序，在所述氮化硅层上层叠氧化硅层；
第五工序，在所述氧化硅层上形成非晶硅层；
第六工序，使波长405nm以上且488nm以下的预定激光器相对于所述基板在一定方向上相对移动，使用从所述预定激光器照射的激光使所述非晶硅层结晶化而生成结晶硅层；以及
第七工序，在与所述多个栅电极各自对应的所述结晶硅层上的区域形成源电极和漏电极，
在所述第二工序、所述第三工序、所述第四工序以及所述第五工序中，构成为：使得在所述第六工序中使用所述激光照射了所述非晶硅层时的、所述栅电极外的所述预定激光器的相对移动方向的上游区域的所述非晶硅层的最高到达温度高于使用所述激光照射了所述非晶硅层时的所述栅电极上的区域的所述非晶硅层的最高到达温度；并且使得在所述栅电极上的区域内，使用所述预定激光照射了所述非晶硅层时的所述非晶硅层的最高到达温度大致一定。
15.根据权利要求14所述的薄膜晶体管器件的制造方法，
在所述第二工序、所述第三工序、所述第四工序以及所述第五工序中，使所述栅电极的膜厚、所述氮化硅层的膜厚、所述氧化硅层的膜厚以及所述非晶硅层的膜厚构成为：使得在所述第六工序中使用所述激光照射了所述非晶硅层时的、所述栅电极外的所述预定激光器的相对移动方向的上游区域的所述非晶硅层的最高到达温度高于使用所述激光照射了所述非晶硅层时的所述栅电极上的区域的所述非晶硅层的最高到达温度；并且使得在所述栅电极上的区域内，使用所述预定激光照射了所述非晶硅层时的所述非晶硅层的最高到达温度大致一定。
16.一种薄膜晶体管器件的制造方法，包括：
第一工序，准备基板；
第二工序，在所述基板上形成栅电极；
第三工序，在所述栅电极上形成氮化硅层；
第四工序，在所述氮化硅层上形成氧化硅层；
第五工序，在所述氧化硅层上形成含有半导体材料的层；
第六工序，对所述半导体材料层照射波长405nm以上且488nm以下的预定激光，使所述半导体材料结晶化而生成半导体层；以及
第七工序，在与第一区域不同的第二区域的所述半导体层上形成源电极和漏电极，所述第一区域是与所述栅电极对应的区域，所述第二区域是与所述栅电极不对应的区域，
通过在所述第二工序、所述第三工序、所述第四工序以及所述第五工序中使所述结晶硅层形成为：所述半导体材料层在所述第二区域的每单位体积的发热量大于所述半导体材料层在所述第一区域的每单位体积的发热量，从而使得在所述第六工序中成为对从通过照射所述预定激光而发热的所述第一区域的所述半导体材料层向所述第二区域的所述半导体材料层热扩散热量进行抑制并蓄热的状态，并且，在发热的所述第一区域的所述半导体材料层，形成具有相等的温度分布的部位而使所述半导体材料结晶化，所述热量是向所述栅电极导热而被所述栅电极吸收的热量。
17.根据权利要求16所述的薄膜晶体管器件的制造方法，
在所述第二工序、所述第三工序、所述第四工序以及所述第五工序中，所述栅电极的膜厚、所述栅极绝缘膜的膜厚以及所述非晶硅层的膜厚被构成为使得所述半导体材料层在所述第二区域的每单位体积的发热量大于所述半导体材料层在所述第一区域的每单位体积的发热量。
18.根据权利要求16所述的薄膜晶体管器件的制造方法，
所述半导体材料层的所述第二区域，在所述第六工序中的所述预定激光相对于所述基板的相对移动方向上，相对于所述第一区域与上游区域和下游区域对应。
19.根据权利要求16所述的薄膜晶体管器件的制造方法，
在所述第二工序、所述第三工序、所述第四工序以及所述第五工序中，构成为使得在所述第六工序中，所述第二区域的每单位体积的发热量比所述第一区域的每单位体积的发热量大所述栅电极的每单位体积的发热量以上。
20.根据权利要求16所述的薄膜晶体管器件的制造方法，
在所述第二工序、所述第三工序、所述第四工序以及所述第五工序中，构成为使得在所述第六工序中，形成于所述半导体材料层的所述第一区域的所述具有相等的温度分布的部位的面积相对于所述第一区域为0.8以上且1.0以下。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015043388A (ja) * 2013-08-26 2015-03-05 国立大学法人 琉球大学 半導体装置、半導体装置の製造方法、電子機器
US9324739B1 (en) * 2014-11-03 2016-04-26 Ishiang Shih Thin film transistors with metal oxynitride active channels for electronic displays
CN104658891B (zh) * 2015-03-03 2019-03-15 京东方科技集团股份有限公司 低温多晶硅薄膜的制备方法、薄膜晶体管及显示装置
JP6611521B2 (ja) * 2015-08-25 2019-11-27 三菱電機株式会社 薄膜トランジスタ及びアレイ基板
KR101992480B1 (ko) * 2016-11-07 2019-06-24 인하대학교 산학협력단 저온 용액공정을 이용한 산화물 반도체의 제조방법 및 산화물 반도체

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3221251B2 (ja) * 1994-09-09 2001-10-22 ソニー株式会社 非晶質シリコンの結晶化方法および薄膜トランジスタの製造方法
JPH10242052A (ja) 1997-03-03 1998-09-11 Sanyo Electric Co Ltd 多結晶シリコン薄膜トランジスタ
JPH11111991A (ja) * 1997-09-30 1999-04-23 Sanyo Electric Co Ltd 薄膜トランジスタ及び薄膜トランジスタの製造方法
JP2001007342A (ja) * 1999-04-20 2001-01-12 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置およびその作製方法
JP4275336B2 (ja) * 2001-11-16 2009-06-10 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法
JP2007035964A (ja) 2005-07-27 2007-02-08 Sony Corp 薄膜トランジスタとその製造方法、及び表示装置
JP2007220918A (ja) * 2006-02-16 2007-08-30 Ulvac Japan Ltd レーザアニール方法、薄膜半導体装置及びその製造方法、並びに表示装置及びその製造方法
KR101169058B1 (ko) * 2006-03-10 2012-07-26 엘지디스플레이 주식회사 박막 트랜지스터 및 그 제조방법
JP2010287645A (ja) * 2009-06-10 2010-12-24 Sharp Corp 薄膜トランジスタおよびその製造方法
WO2011161714A1 (ja) 2010-06-21 2011-12-29 パナソニック株式会社 シリコン薄膜の結晶化方法およびシリコンｔｆｔ装置の製造方法

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