CN113169050A - 激光退火方法及薄膜晶体管的制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种激光退火方法，其是对非晶硅膜的要进行改性的改性预定区域照射激光来使所述改性预定区域改性为晶化硅膜的激光退火方法，其中，所述激光退火方法包括：第一照射工序，在该第一照射工序中，对所述改性预定区域的外侧的所述非晶硅膜进行用于形成由微晶硅构成的籽晶区域的第一激光的照射；以及第二照射工序，在该第二照射工序中，以所述籽晶区域为起点，对所述非晶硅膜的表面进行第二激光的照射而进行晶体生长，以使所述改性预定区域内的所述非晶硅膜成为所述晶化硅膜。

Description

激光退火方法及薄膜晶体管的制造方法
技术领域
本发明涉及激光退火方法及薄膜晶体管的制造方法。
背景技术
薄膜晶体管(TFT：Thin Film Transistor)作为用于对液晶显示器(LCD：LiquidCrystal Display)、有机EL显示器(OLED:Organic Electroluminescence Display)等薄型显示器(FPD：Flat Panel Display)进行有源驱动的开关元件来使用。作为薄膜晶体管(以下，称为TFT)的半导体层的材料，使用非晶硅(a-Si：amorphous Silicon)、多晶硅(p-Si：polycrystalline Silicon)等。
就非晶硅而言，电子的移动容易度的指标即移动度(μ)低。因此，凭借非晶硅的话，无法完全应对在高密度/高精细化进一步发展的FPD中要求的高移动度。因此，作为FPD中的开关元件，优选由移动度远高于非晶硅的多晶硅形成沟道半导体层。作为形成多晶硅膜的方法，已知有通过使用了准分子激光的准分子激光退火(ELA:Excimer Laser Annealing)装置向非晶硅膜照射激光来使非晶硅再结晶化而形成多晶硅的方法。
作为现有的激光退火方法，已知有如下的技术：针对形成在基板整面上的非晶硅膜，仅对TFT形成区域(沟道半导体层区域)实施使用了激光脉冲光的准分子激光退火来局部地形成多晶硅膜(例如参照专利文献1)。在该方法中，针对TFT形成区域以激光脉冲光的光束点能够照射到TFT形成区域整体的方式设定了微透镜的配置。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-283073号公报
发明内容
本发明要解决的问题
然而，通过准分子激光的脉冲光照射形成的多晶硅的晶体粒径为几十～几百nm这种程度。就这种程度的晶体粒径而言，无法满足更高的移动度。现在就对FPD中的使像素晶体管导通/截止的驱动电路的TFT的沟道半导体层区域要求着高的移动度。进而，在FPD中，伴随着其大型化、高分辨率化、动态图像特性的高速化，在作为像素的开关元件的TFT中也会期望高移动度化。
本发明鉴于上述的课题而作成，其目的在于提供能够在必要的区域选择性地形成移动度高的多晶硅膜、类单晶硅膜等的激光退火方法。另外，本发明的目的在于提供具有高移动度的高性能的薄膜晶体管的制造方法。
用于解决课题的方案
为了解决上述的课题并达成目的，本发明的方案涉及激光退火方法，其是对非晶硅膜的要进行改性的改性预定区域照射激光来使所述改性预定区域改性为晶化硅膜的激光退火方法，所述激光退火方法的特征在于，包括：第一照射工序，在该第一照射工序中，对所述改性预定区域的外侧的所述非晶硅膜进行用于形成由微晶硅构成的籽晶区域的第一激光的照射；以及第二照射工序，在该第二照射工序中，以所述籽晶区域为起点，对所述非晶硅膜的表面进行第二激光的照射而进行晶体生长，以使所述改性预定区域内的所述非晶硅膜成为所述晶化硅膜。
作为上述方案，优选所述非晶硅膜隔着栅极绝缘膜而在表面形成有栅极布线的基板上成膜，所述改性预定区域是设定在形成于与所述栅极布线重叠的区域中的所述非晶硅膜上的区域，并且且所述改性预定区域是成为薄膜晶体管的沟道半导体层的区域，所述籽晶区域配置在与所述栅极布线的长度方向正交的方向上的外侧。
作为上述方案，优选所述第一照射工序的所述第一激光的照射中的照射能量设定为使所述非晶硅膜作为籽晶发生微晶化的条件，所述第二照射工序的所述第二激光的照射使用连续振荡激光来进行连续照射。
作为上述方案，优选所述第一激光通过对在所述第二照射工序中使用的所述连续振荡激光进行接通断开调制来照射。
作为上述方案，优选使用空间光调制器来进行所述第一照射工序和所述第二照射工序，其中，所述空间光调制器选择性地反射激光来使激光束向所述改性预定区域内选择性地照射。
作为上述方案，优选所述空间光调制器构成为多个微反射镜呈矩阵状配置，所述空间光调制器以能够将所述微反射镜分别独立地切换为向所述非晶硅膜的表面照射激光束的照射状态和非照射状态的方式被选择驱动。
作为上述方案，优选在所述第一照射工序中，使用多个微透镜呈矩阵状配置的微透镜阵列来向所述改性预定区域的外侧照射多个激光脉冲光束，在所述第二照射工序中，使用所述微透镜阵列来向所述改性预定区域照射多个连续振荡激光的激光束。
作为上述方案，优选从多晶硅膜、类单晶硅膜中选择所述晶化硅膜。
本发明的另一方案涉及薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，包括：第一照射工序，在所述第一照射工序中，对通过在基板上依次形成栅极布线、栅极绝缘膜、非晶硅膜而成的栅极基板中的如下部位进行第一激光的照射来形成由微晶硅构成的籽晶区域，其中，所述部位是指设定于所述非晶硅膜的成为沟道半导体层的改性预定区域的外侧、并且相对于所述栅极布线位于与该栅极布线的长度方向正交的方向上的外侧的部位；第二照射工序，在所述第二照射工序中，以所述籽晶区域为起点，对所述非晶硅膜的表面进行第二激光的照射而进行晶体生长，以使所述改性预定区域内的所述非晶硅膜成为晶化硅膜的；在实施了所述第二照射工序的所述非晶硅膜上整面地形成金属膜的工序；在所述金属膜上图案形成成为源极布线及漏极布线的区域的蚀刻用掩模的工序；以及使用所述蚀刻用掩模进行蚀刻来除去未被所述蚀刻用掩模覆盖而露出的所述金属膜和在所述金属膜的蚀刻后露出的包括所述籽晶区域在内的非晶硅膜。
作为上述方案，优选所述第一照射工序的所述第一激光的照射中的照射能量设定为使所述非晶硅膜作为籽晶发生微晶化的条件，所述第二照射工序的所述第二激光的照射使用连续振荡激光来进行连续照射。
作为上述方案，优选对在所述第二照射工序中使用的所述连续振荡激光进行接通断开调制来照射所述第一激光。
作为上述方案，优选使用空间光调制器来进行所述第一照射工序和所述第二照射工序，其中，所述空间光调制器选择性地反射激光来使激光束向所述改性预定区域内选择性地照射。
作为上述方案，优选所述空间光调制器构成为多个微反射镜呈矩阵状配置，所述空间光调制器以能够将所述微反射镜分别独立地切换为向所述非晶硅膜的表面照射激光束的照射状态和非照射状态的方式被选择驱动。
作为上述方案，优选在所述第一照射工序中，使用多个微透镜呈矩阵状配置的微透镜阵列来向所述改性预定区域的外侧照射多个激光调制光束，在所述第二照射工序中，使用所述微透镜阵列来向所述改性预定区域照射多个所述连续振荡激光的激光束。
作为上述方案，优选从多晶硅膜、类单晶硅膜中选择所述晶化硅膜。
发明效果
根据本发明的激光退火方法，能够将移动度高的多晶硅膜、类单晶硅膜选择性地形成在必要的区域，能够实现高性能的TFT。根据本发明的薄膜晶体管的制造方法，能够以少的工序数实现高性能的TFT的制造。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的激光退火方法的流程图。
图2是本发明的第一实施方式的激光退火方法所使用的激光退火装置的简要结构图。
图3是示意性地表示本发明的第一实施方式的激光退火方法所使用的激光退火装置中的微反射镜的配置例的说明图。
图4是从照射的激光的功率密度条件和非晶硅膜(被处理基板)侧的扫描速度条件观点示出对非晶硅膜照射激光时形成的结晶结构成立的区域的对应关系。
图5是表示在本发明的实施方式的激光退火方法中形成籽晶区域的第一照射工序的说明图。
图6是表示在本发明的实施方式的激光退火方法中开始了将通过第一照射工序形成的籽晶区域作为起点来进行第二照射的第二照射工序的状态的说明图。
图7是表示在本发明的实施方式的激光退火方法中通过第二照射工序将改性预定区域全部改性为类单晶硅膜的状态的说明图。
图8-1是表示在本发明的实施方式的激光退火方法中使用的形成有栅极布线的玻璃基板(栅极基板)的工序俯视图。
图8-2是表示在本发明的实施方式的激光退火方法中整面地形成有非晶硅膜的玻璃基板(栅极基板)的工序俯视图。
图8-3是表示在本发明的实施方式的激光退火方法中整面地形成有非晶硅膜的玻璃基板(栅极基板)中的改性预定区域的工序俯视图。
图8-4是表示在本发明的实施方式的激光退火方法中实施了第一照射工序的状态的工序俯视图。
图8-5是表示在本发明的实施方式的激光退火方法中实施了第二照射工序的状态的工序俯视图。
图8-6是表示在本发明的实施方式的激光退火方法中在第二照射工序之后向基板整体蒸镀了金属膜的状态的工序俯视图。
图8-7是表示在本发明的实施方式的激光退火方法中对金属膜进行图案形成而形成了源极/漏极的状态的工序俯视图。
图9是表示用图8-7中的A-B线剖切而得到的剖面的A-B剖视图。
图10是表示本发明的实施方式的激光退火方法所使用的MLA激光退火装置中的成像光学***的说明图。
图11是表示本发明的实施方式的激光退火方法所使用的MLA激光退火装置中的成像光学***的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式的激光退火方法及薄膜晶体管的制造方法的详细情况进行说明。但应留意的是，附图是示意性的，各构件的数目、各构件的尺寸、尺寸的比率、形状等与实际不同。另外，在附图彼此之间也包括彼此的尺寸的关系、比率或形状不同的部分。
本发明的激光退火方法在对非晶硅膜的要进行改性的改性预定区域照射激光来使该改性预定区域改性为晶化硅膜的情况下使用。该激光退火方法包括：第一照射工序，在该第一照射工序中，对改性预定区域的外侧的所述非晶硅膜进行用于形成由微晶硅构成的籽晶区域的第一激光的照射；以及第二照射工序，在该第二照射工序中，以籽晶区域为起点，对非晶硅膜的表面进行第二激光的照射而以使改性预定区域内的非晶硅膜成为晶化硅膜的方式进行晶体生长。
[实施方式]
在进行激光退火方法的说明之前，对利用该激光退火方法进行退火处理的被处理基板的一例和激光退火方法所使用的激光退火装置10进行说明。
(被处理基板)
如图2所示，被处理基板1具备玻璃基板2、配置在该玻璃基板2的表面上的多个栅极布线3、形成在玻璃基板2及栅极布线3上的栅极绝缘膜4、以及整面地堆积在该栅极绝缘膜4上的非晶硅膜5。需要说明的是，该被处理基板1也称为栅极基板。被处理基板1最终会成为制入有薄膜晶体管(TFT)等的TFT基板。
在本实施方式中，被处理基板1在激光退火处理中被沿着与栅极布线3的长度方向正交的方向输送。即，该栅极布线3的长度方向如图5至图7所示是与输送方向T正交的方向。需要说明的是，就图2所示的栅极布线3而言，示出的是沿着长度方向剖切的状态。虽然在图5至图7中示出的是一根栅极布线3，但是在玻璃基板2上以彼此平行的方式配置有多根栅极布线3。另外，在被处理基板1上的规定的位置处设置有未图示的多个对准标记。
如图5至图7所示，在成膜于栅极布线3的上方的非晶硅膜5上设定有矩形形状的改性预定区域6。该改性预定区域6最终会成为TFT的沟道半导体层区域。该改性预定区域6根据沿着栅极布线3的长度方向形成的TFT的数目来设定多个。在本实施方式中，该改性预定区域6的宽度尺寸W(参照图5)设定为与栅极布线3的宽度大致相同的尺寸。
(激光退火装置的简要结构)
以下，使用图2至图4来说明本实施方式的激光退火装置10的简要结构。如图2所示，激光退火装置10具备基台11、激光光源部12、激光束照射部13和控制部14。
在本实施方式中，在退火处理时，激光束照射部13不移动且使被处理基板1移动。基台11具备未图示的基板输送机构。在该激光退火装置10中，在将被处理基板1配置于基台11上的状态下，通过未图示的基板输送机构朝向输送方向(扫描方向)T进行输送。
如图5至图7所示，该输送方向T是与栅极布线3的长度方向正交的方向。
如图2所示，激光光源部12具备：振荡出连续振荡激光(CW激光)的作为光源的CW激光源15；对该CW激光进行接通断开(ON-OFF)调制来形成作为第一激光的CW激光调制光的接通断开(ON-OFF)信号发生器16；以及将上述的连续振荡激光、CW激光调制光朝向激光束照射部13侧射出的光射出部17。该激光光源部12设定为能够射出作为第二激光的CW激光和作为第一激光的CW激光调制光这两种激光，其中，第一激光通过对从CW激光源15射出的CW激光进行接通断开调制而成。
在激光光源部12中，从光射出部17朝向激光束照射部13中的后述的数字微反射镜设备18侧射出激光束LB。
作为CW激光源15，可以使用半导体激光器、固体激光器、液体激光器、气体激光器等各种激光器。
激光束照射部13通过未图示的支承框架等配置在基台11的上方。激光束照射部13具备作为空间光调制器的数字微反射镜设备(DMD：Digital Micro-mirror Device,TexasInstruments公司的注册商标)18、挡板(damper)(吸收器，absorber)19、微透镜阵列20和投影透镜21。
如图2及图3所示，数字微反射镜设备(以下，称为DMD)18具备驱动基板(CMOS基板)22和多个微反射镜(薄膜反射镜)23(23A～23F：针对A～F这几个列分别附加六个符号)。在本实施方式中，为了便于说明，将微反射镜23的数目设为36来进行说明，但实际的数目为高清晰度电视的像素数以上。微反射镜23形成为一边的长度为十几μm这种程度的正方形状。在驱动基板22上呈矩阵状地配置有多个像素区域，在各像素区域中构成有CMOS SRAM单元。
微反射镜23在驱动基板22上与各CMOS SRAM单元对应地配置。微反射镜23通过MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技术来设置。各微反射镜23设置为能够向两个位置移动。具体而言，能够向相对于基板面例如呈+10度的角度和-10度的角度的两个位置进行旋转移动。微反射镜23以与来自CMOS SRAM单元侧的输出数据对应而向上述两个位置位移的方式被驱动。
如图3所示，激光束LB从激光光源部12侧向构成阵列的多个微反射镜23统一入射。并且，各微反射镜23(23A～23F)设定为通过选择性地向上述的两个位置移动来将激光束LB的一部分的激光向两个方向反射。
上述两个方向中的一个方向是使激光束LB的一部分的激光朝向挡板19的方向，两个方向中的另一个方向是使激光束LB的一部分的激光朝向被处理基板1的表面的方向。
在图2中，将从DMD18的规定列中的各微反射镜(23A1、23A2、23A3、23A4、23A5、23A6)反射后的激光用六根激光束LBd1、LBd2、LBd3、LBd4、LBd5、LBd6示意性地示出。在本实施方式中，使用的是具备微反射镜23A1、23A2、23A3、23A4、23A5、23A6的列，但也可以使用其他列的微反射镜23。
挡板19配置于如下位置，该位置是在微反射镜23处于关闭状态(例如相对于驱动基板22的角度为-10度的状态、非照射状态)时接受由关闭状态的微反射镜23反射来的激光的位置。
微透镜阵列20使由处于打开状态(例如相对于驱动基板22的角度为+10度的状态、照射状态)的微反射镜23反射来的激光束LBd(LBd1～LBd6等)朝向投影透镜21聚集，投影透镜21设定为使导入的激光束LBd(LBd1～LBd6等)在被处理基板1的表面上成像。
控制部14进行设置于基台11的未图示的基板输送机构、激光光源部12和DMD18的控制。具体而言，控制部14设定为对未图示的基板输送机构进行驱动控制来使被处理基板1朝向输送方向T以规定的速度移动。另外，控制部14设定为被从未图示的位置检测机构输入被处理基板1中的改性预定区域6(参照图5至图7)的位置信息。需要说明的是，位置检测机构对设置于被处理基板1的未图示的对准标记进行检测，将其检测信号向控制部14输出。
另外，控制部14设定为对激光光源部12和激光束照射部13进行驱动控制来对被处理基板1进行第一照射和第二照射。
在进行第一照射时，控制部14使作为第一激光的激光从激光光源部12射出。在本实施方式中，该激光的输出设定为比较低的能量。
在进行第二照射时，控制部14使作为第二激光的CW激光连续地从激光光源部12射出。在本实施方式中，CW激光的输出设定得比较高。在不进行第一照射及第二照射时，将激光光源部12设定为关闭或者将DMD18中的所有的微反射镜23(23A～23F)设定为使激光束LB朝向挡板19反射的关闭状态。
控制部14设定为基于改性预定区域6的上述位置信息数据而在改性预定区域6相对于基台11到达了规定的位置时向DMD18输出驱动信号。被输入了上述驱动信号的DMD18被控制为将规定列的微反射镜23(例如23A1、23A2、23A3、23A4、23A5、23A6)设为打开状态。
当上述的多个微反射镜23成为打开状态时，从激光光源部12射出的激光构成的激光束LB由上述的微反射镜23(23A1、23A2、23A3、23A4、23A5、23A6)反射而向被处理基板1的表面入射。
如图5所示，从各微反射镜23反射来的激光束LBd1、LBd2、LBd3、LBd4、LBd5、LBd6向栅极布线3的侧方的位于改性预定区域6的外侧(周缘部的外侧)的位置投影光束点(第一照射)。通过对非晶硅膜5进行第一照射，由此能够如图5所示那样在改性预定区域6的规定位置处形成籽晶区域5A1、5A2、5A3、5A4、5A5、5A6等。需要说明的是，在本实施方式中，为了形成上述的籽晶区域5A1、5A2、5A3、5A4、5A5、5A6等，进行条件设定以成为会发生微晶化的条件的能量及被处理基板1的扫描速度。
另外，控制部14设定为基于上述位置信息来对激光光源部12及激光束照射部13进行驱动控制以对改性预定区域6进行第二照射。具体而言，使作为第二激光的CW激光的光束点以上述的籽晶区域5A1、5A2、5A3、5A4、5A5、5A6等为起点来向位于改性预定区域6侧的非晶硅膜5的表面投影。之后，以使光束点的轨迹包罗改性预定区域6内地移动的方式进行设定。需要说明的是，针对利用第二照射使CW激光的光束点以包罗改性预定区域6的方式移动的方法，在后述的激光退火方法中进行说明。
以通过该第二照射来使改性预定区域6内的非晶硅膜5成为作为晶化硅膜的类单晶(以下，也称为横向结晶)硅膜5B的方式进行条件设定。需要说明的是，在该第二照射中，控制部14进行控制以将接通断开信号发生器16设为OFF状态而使从CW激光源15振荡出的CW激光直接从光射出部17连续照射。
图4是从照射的激光的功率密度条件和非晶硅膜(被处理基板)侧的扫描速度条件的观点示出对非晶硅膜5照射激光时形成的结晶结构成立的条件的区域的对应关系(map)。本实施方式的激光退火装置10具备保存有图4所示的内容的对应关系的未图示的存储机构。控制部14随时参照该对应关系来进行第一照射和第二照射。
具体而言，控制部14进行控制，以使在进行第一照射时被处理基板1的扫描速度及从激光光源部12射出的激光PL(参照图5)的功率密度成为图4所示的对应关系中的微晶区域成立的条件。控制部14进行控制，以使在进行第二照射时被处理基板1的扫描速度及从激光光源部12射出的CW激光CWL(参照图6)的功率密度成为图4所示的对应关系中的横向结晶(类单晶)区域成立的条件。
以上，对在本实施方式的激光退火方法中使用的被处理基板1及激光退火装置10进行了说明，以下，针对使用了上述构件的激光退火方法及薄膜晶体管的制造方法进行说明。
(激光退火方法及薄膜晶体管的制造方法)
以下，使用图1的流程图来说明本实施方式的激光退火方法及薄膜晶体管的制造方法。需要说明的是，本实施方式的激光退火方法包含在薄膜晶体管的制造方法中来说明。本实施方式的激光退火方法包括以下要说明的第一照射工序(步骤4)和第二照射工序(步骤5)(参照图1)。
首先，如图8-1的工序俯视图所示，在玻璃基板2上平行地形成多个栅极布线3。之后，如图2及图8-2所示，在形成有栅极布线3的玻璃基板2的整面上形成非晶硅膜5来制作被处理基板(栅极基板)1(步骤1)。
接着，对被处理基板1进行清洗(步骤2)。由于清洗后的被处理基板1的非晶硅膜5含有氢，因此例如在约450℃下进行几小时左右的脱氢处理(步骤3)。
如图2所示，将被处理基板1安置在激光退火装置10的基台11上，使其沿着输送方向T以规定的扫描速度行进。
接着，进行第一照射工序(步骤4)。在该步骤4中，控制部14如图8-3所示那样基于改性预定区域6的位置信息而在改性预定区域6到达了规定的位置时，向DMD18输出驱动信号。被输入了上述驱动信号的DMD18基于驱动信号来将预先设定好的列的微反射镜23A1、23A2、23A3、23A4、23A5、23A6设为打开状态。
图5示出构成列的多个微反射镜23A1、23A2、23A3、23A4、23A5、23A6的打开状态(对打开状态的微反射镜23标注斜线)。
在该状态下，从激光光源部12射出的脉冲激光构成的激光束LB成为被上述的微反射镜23A1、23A2、23A3、23A4、23A5、23A6反射了的激光束LBd1、LBd2、LBd3、LBd4、LBd5、LBd6。这些激光束LBd1、LBd2、LBd3、LBd4、LBd5、LBd6是图5所示的激光PL，以在改性预定区域6的一边部(输送方向T的下游侧的缘部)附近构成一列的方式入射。
其结果是，如图5及图8-4所示，在改性预定区域6的外侧的区域沿着该改性预定区域6中的输送方向T的下游侧端缘部形成籽晶区域5A1、5A2、5A3、5A4、5A5、5A6。上述的籽晶区域5A1、5A2、5A3、5A4、5A5、5A6是通过非晶硅膜5变化为微晶硅而成的区域。需要说明的是，上述的籽晶区域5A1、5A2、5A3、5A4、5A5、5A6的表面具有凹凸结构。
接着，进行第二照射工序(步骤5)。图6、图7及图8-5示出第二照射工序。在上述第一照射工序结束之后，控制部14立刻基于改性预定区域6的位置信息，对激光光源部12及激光束照射部13进行驱动控制来对改性预定区域6开始第二照射。
如图6所示，该第二照射工序使作为第二激光的CW激光CWL的光束点以上述的籽晶区域5A1、5A2、5A3、5A4、5A5、5A6为起点向非晶硅膜5的表面投影来进行退火。图6及图7示出也在第二照射中使用的多个微反射镜23A1、23A2、23A3、23A4、23A5、23A6的打开状态(对打开状态的微反射镜23标注格子状的斜线)。此时，构成籽晶区域5A1、5A2、5A3、5A4、5A5、5A6的微晶硅作为籽晶发挥功能，能够促进非晶硅膜5发生类单晶(横向结晶)化而形成优质的类单晶硅膜5B。
如图7所示，进行第二照射直至各CW激光CWL的光束点的轨迹到达改性预定区域6的输送方向T的上游侧的缘部(一边)为止。其结果是，如图7及图8-5所示，在改性预定区域6的整体上生长出类单晶硅膜5B。
就经过上述步骤4及步骤5而形成的类单晶硅膜5B而言，以籽晶区域5A1、5A2、5A3、5A4、5A5、5A6为起点而在改性预定区域6的整体上均匀地形成由类单晶硅膜5B构成的横向结晶膜。类单晶硅膜5B的移动度(电子移动度)大，因而适合于高移动度的TFT的制作。
需要说明的是，如图5至图7所示，在该激光退火方法中，通过以籽晶区域5A1、5A2、5A3、5A4、5A5、5A6彼此隔开间隔的方式设定，由此类单晶硅膜5B容易在栅极布线3的宽度方向上生长。
接着，如图8-6所示，在经过步骤5而形成了类单晶硅膜5B之后，在基板整面上通过例如蒸镀法来形成金属膜7(步骤6)。需要说明的是，该金属膜7的材料例如是铝(Al)合金等。
之后，使用光刻技术在金属膜7上形成未图示的蚀刻用掩模(步骤7)。该蚀刻用掩模是用于将金属膜7形成为源极/漏极电极的抗蚀掩模(resist mask)。
接着，使用未图示的蚀刻用掩模来进行例如使用了混合酸系的蚀刻液作为蚀刻剂的湿式蚀刻，除去从蚀刻用掩模露出的金属膜和包括籽晶区域5A1、5A2、5A3、5A4、5A5、5A6在内的非晶硅膜5的露出的区域(步骤8)。
进行步骤8的结果是，如图8-7所示，金属膜7被加工成源极电极7S、漏极电极7D和源极线路7SL等。另外，伴随着金属膜7的蚀刻而露出的包括籽晶区域5A1、5A2、5A3、5A4、5A5、5A6在内的非晶硅膜5也被蚀刻。其结果是，如图8-7及图9所示，该区域的非晶硅膜5被除去而使基底的栅极绝缘膜4露出。这样，TFT8的制造完成。
在本实施方式的薄膜晶体管的制造方法中，由于将籽晶区域5A1、5A2、5A3、5A4、5A5、5A6形成在改性预定区域6的外侧，因此能够在成为沟道半导体层区域的改性预定区域6内仅形成类单晶硅膜5B，能够提高TFT的性能。
在本实施方式的薄膜晶体管的制造方法中，能够将类单晶硅膜(也可以使多晶硅膜从籽晶区域生长)选择性地形成在必要的区域，具有凹凸结构的籽晶区域5A1、5A2、5A3、5A4、5A5、5A6在后续的金属膜7的蚀刻工序中被去除。因此，无需特别进行用于去除籽晶区域5A1、5A2、5A3、5A4、5A5、5A6的工序。
尤其是在本实施方式的薄膜晶体管的制造方法中，作为激光PL，使用的是将CW激光CWL利用接通断开信号发生器16进行接通断开调制所得的激光，因此，具有如下效果：能够在一个激光光源部12中实现激光PL和CW激光CWL，能够利用一个装置顺畅地进行第一照射工序和第二照射工序。
根据本实施方式的薄膜晶体管的制造方法，由于改性预定区域6是TFT的沟道半导体层区域，因此能够将经由第二照射形成的类单晶硅膜5B直接作为沟道半导体层区域来使用。因而，根据本实施方式，无需用于形成沟道半导体层区域的光刻工序、湿式蚀刻工序等图案形成(patterning)工序、图案形成工序后的冲洗/清洗工序等，能够大幅地削减TFT基板的制造工序。
在本实施方式的薄膜晶体管的制造方法中，使用DMD18来作为空间光调制器，由此能够仅通过微反射镜23的打开/关闭动作来使激光束相对于改性预定区域6的宽度方向逐渐连续地进行退火。因此，无需使被处理基板1沿着宽度方向移动或者使激光束照射部13沿着被处理基板1的宽度方向移动。
(激光退火方法所使用的其他的激光退火装置)
图10及图11示出本发明的实施方式的激光退火方法能够使用的MLA激光退火装置的成像光学***。需要说明的是，该MLA激光退火装置的其他结构由于与上述的激光退火装置10相同，因此省略其说明。
在该MLA激光退火装置中，设定为：当改性预定区域6到达了微透镜阵列20的对应透镜的正下方时，从图2所示的激光光源部12侧射出的脉冲激光构成的激光束LB由反射镜25反射且隔着掩模26将激光束LB2向改性预定区域6照射。就该MLA激光退火装置而言，用于本实施方式的激光退火方法的步骤4中进行的在改性预定区域6的外侧形成籽晶区域的第一照射工序。
在这样的MLA激光退火装置中，通过使微透镜阵列20移动，由此能够提高激光的照射位置精度。
[其他的实施方式]
以上，对实施方式进行了说明，但不应理解构成本实施方式的公开的一部分的论述及附图会限定本发明。在这些公开的基础上，各种各样的替代实施方式、实施例及运用技术对本领域技术人员来说也是显而易见的。
例如，在上述的实施方式中，使用了DMD18，但作为空间光调制器，也可以使用具有光阀(light shutter)功能的液晶单元、光栅光阀(GLV：Grating Light Valve、硅光机械公司的注册商标)、薄膜微反射镜阵列(TMA：Thin-film Micro mirror Array)等。
在上述的实施方式中，作为空间光调制器使用了DMD18，但也可以不使用空间光调制器，而设计成使用使激光束移动的其他的光束移动机构的结构。
在上述的第一实施方式中，使用接通断开信号发生器16来产生激光PL，但也可以通过使微反射镜23高速振动进行脉冲宽度调制来设为适合于第一照射工序的低能量密度。
在上述的实施方式中，作为晶化硅膜，形成了类单晶硅膜5B，但当然也可以设计成使多晶硅膜从籽晶区域生长的结构。这种情况下，也能够以籽晶区域为起点来形成优质的多晶硅膜。需要说明的是，作为用于形成多晶硅膜的第二激光，也可以使用从ELA装置振荡出的准分子激光。
在上述的实施方式中，作为TFT的结构，是在玻璃基板2上形成有栅极布线3的所谓的底栅型的结构，但也可以适用于所谓的顶栅型的TFT的制造。
符号说明
CWL CW激光
LB 激光束
PL 激光
T 输送方向
W 宽度尺寸
1 被处理基板
2 玻璃基板
3 栅极布线
4 栅极绝缘膜
5 非晶硅膜
5A1、5A2、5A3、5A4、5A5、5A6 籽晶区域
5B 类单晶硅(晶化硅)膜
6 改性预定区域
7 金属膜
8 薄膜晶体管(TFT)
10 激光退火装置
11 基台
12 激光光源部
13 激光束照射部
14 控制部
15 CW激光源
16 接通断开信号发生器
17 光射出部
18 数字微反射镜设备(DMD、空间光调制器)
19 挡板
20 微透镜阵列
21 投影透镜
22 驱动基板
23A1～6 微反射镜
25 反射镜
26 掩模

Claims (15)

1.一种激光退火方法，其是对非晶硅膜的要进行改性的改性预定区域照射激光来使所述改性预定区域改性为晶化硅膜的激光退火方法，其中，
所述激光退火方法包括：
第一照射工序，在该第一照射工序中，对所述改性预定区域的外侧的所述非晶硅膜进行用于形成由微晶硅构成的籽晶区域的第一激光的照射；以及
第二照射工序，在该第二照射工序中，以所述籽晶区域为起点，对所述非晶硅膜的表面进行第二激光的照射而进行晶体生长，以使所述改性预定区域内的所述非晶硅膜成为所述晶化硅膜。
2.根据权利要求1所述的激光退火方法，其中，
所述非晶硅膜隔着栅极绝缘膜而在表面形成有栅极布线的基板上成膜，
所述改性预定区域是设定在形成于与所述栅极布线重叠的区域中的所述非晶硅膜上的区域，并且所述改性预定区域是成为薄膜晶体管的沟道半导体层的区域，
所述籽晶区域配置在与所述栅极布线的长度方向正交的方向上的外侧。
3.根据权利要求1或2所述的激光退火方法，其中，
所述第一照射工序的所述第一激光的照射中的照射能量设定为使所述非晶硅膜作为籽晶发生微晶化的条件，
所述第二照射工序的所述第二激光的照射使用连续振荡激光来进行连续照射。
4.根据权利要求3所述的激光退火方法，其中，
所述第一激光通过对在所述第二照射工序中使用的所述连续振荡激光进行接通断开调制来照射。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的激光退火方法，其中，
使用空间光调制器来进行所述第一照射工序和所述第二照射工序，其中，所述空间光调制器选择性地反射激光来使激光束向所述改性预定区域内选择性地照射。
6.根据权利要求5所述的激光退火方法，其中，
所述空间光调制器构成为多个微反射镜呈矩阵状配置，所述空间光调制器以能够将所述微反射镜分别独立地切换为向所述非晶硅膜的表面照射激光束的照射状态和非照射状态的方式被选择驱动。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的激光退火方法，其中，
在所述第一照射工序中，使用多个微透镜呈矩阵状配置的微透镜阵列来向所述改性预定区域的外侧照射多个激光脉冲光束，在所述第二照射工序中，使用所述微透镜阵列来向所述改性预定区域照射多个所述连续振荡激光的激光束。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的激光退火方法，其中，
从多晶硅膜、类单晶硅膜中选择所述晶化硅膜。
9.一种薄膜晶体管的制造方法，其包括：
第一照射工序，在所述第一照射工序中，对通过在基板上依次形成栅极布线、栅极绝缘膜、非晶硅膜而成的栅极基板中的如下部位进行第一激光的照射来形成由微晶硅构成的籽晶区域，其中，所述部位是指设定于所述非晶硅膜的成为沟道半导体层的改性预定区域的外侧、并且相对于所述栅极布线位于与该栅极布线的长度方向正交的方向上的外侧的部位；
第二照射工序，在所述第二照射工序中，以所述籽晶区域为起点，对所述非晶硅膜的表面进行第二激光的照射而进行晶体生长，以使所述改性预定区域内的所述非晶硅膜成为晶化硅膜；
在实施了所述第二照射工序的所述非晶硅膜上整面地形成金属膜的工序；
在所述金属膜上图案形成成为源极布线及漏极布线的区域的蚀刻用掩模的工序；以及
使用所述蚀刻用掩模进行蚀刻来除去未被所述蚀刻用掩模覆盖而露出的所述金属膜和在所述金属膜的蚀刻后露出的包括所述籽晶区域在内的非晶硅膜。
10.根据权利要求9所述的薄膜晶体管的制造方法，其中，
所述第一照射工序的所述第一激光的照射中的照射能量设定为使所述非晶硅膜作为籽晶发生微晶化的条件，
所述第二照射工序的所述第二激光的照射使用连续振荡激光来进行连续照射。
11.根据权利要求10所述的薄膜晶体管的制造方法，其中，
对在所述第二照射工序中使用的所述连续振荡激光进行接通断开调制来照射所述第一激光。
12.根据权利要求9～11中任一项所述的薄膜晶体管的制造方法，其中，
使用空间光调制器来进行所述第一照射工序和所述第二照射工序，其中，所述空间光调制器选择性地反射激光来使激光束向所述改性预定区域内选择性地照射。
13.根据权利要求12所述的薄膜晶体管的制造方法，其中，
所述空间光调制器构成为多个微反射镜呈矩阵状配置，所述空间光调制器以能够将所述微反射镜分别独立地切换为向所述非晶硅膜的表面照射激光束的照射状态和非照射状态的方式被选择驱动。
14.根据权利要求9～11中任一项所述的薄膜晶体管的制造方法，其中，
在所述第一照射工序中，使用多个微透镜呈矩阵状配置的微透镜阵列来向所述改性预定区域的外侧照射多个激光调制光束，在所述第二照射工序中，使用所述微透镜阵列来向所述改性预定区域照射多个所述连续振荡激光的激光束。
15.根据权利要求9～14中任一项所述的薄膜晶体管的制造方法，其中，
从多晶硅膜、类单晶硅膜中选择所述晶化硅膜。
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