[发明专利]薄膜半导体器件的制造方法、薄膜半导体阵列基板的制造方法、结晶硅薄膜的形成方法以及结晶硅薄膜的形成装置

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜半导体器件的制造方法、薄膜半导体阵列基板的制造方法、结晶硅薄膜的形成方法以及结晶硅薄膜的形成装置。

背景技术

在有机EL(Electro Luminescence：电致发光)显示装置或者液晶显示装置等有源矩阵驱动型的显示装置中，使用了被称为薄膜晶体管(TFT：Thin Film Transistor)的薄膜半导体器件。

在这种显示装置中，薄膜晶体管呈阵列状配置而构成薄膜晶体管阵列装置，在各像素形成有用于驱动像素的薄膜晶体管(驱动晶体管)和用于选择像素的薄膜晶体管(开关晶体管)。

其中，在具备有机EL元件的自发光型有机EL显示装置中，对驱动晶体管与开关晶体管所要求的性能有所不同，驱动晶体管为了提高有机EL元件的驱动性能而被要求具有优异的导通特性，开关晶体管被要求具有优异的截止特性。

薄膜晶体管是在基板上形成了栅电极、半导体层(沟道层)、源电极以及漏电极的器件，通常使用硅薄膜来作为沟道层。硅薄膜大致分为非晶硅薄膜(无定形硅膜)和具有结晶性的硅薄膜(结晶硅薄膜)。

与将非晶硅薄膜作为沟道层的薄膜晶体管相比，将结晶硅薄膜作为沟道层的薄膜晶体管的载流子的迁移率大而导通特性优异。因此，已知使用结晶硅薄膜来作为驱动晶体管的沟道层，例如在专利文献1中公开了形成结晶硅薄膜的技术。

在专利文献1所公开的以往的结晶硅薄膜的形成方法中，将形成于基板上的无定形硅膜设定为预定温度，以预定的激光能量密度照射激光，由此使无定形硅膜多结晶化。

在先技术文献

专利文献1：日本特开平7-235490号公报

发明内容

发明要解决的问题

近年来，对更高速驱动且更高精细的显示器的期望提高，要求进一步提高薄膜晶体管的导通特性。对于提高薄膜晶体管的导通特性的手段之一，可举出增大结晶硅薄膜的结晶粒径的方法。在该情况下，认为要提高使非晶硅膜结晶化时的激光的最大强度。

然而，存在以下问题：当单纯地提高激光的最大强度时，需要相应地加大输出能量的激光，则投入能量变大，需要用于高输出的激光设备。

另外，在有机EL显示装置中，如上所述，对驱动晶体管与开关晶体管所要求的特性有所不同。因此，有时要求在同一画面内形成结晶状态不同的沟道层、在同一像素内形成具有不同特性的两种薄膜晶体管。

在该情况下，在使沟道层结晶化时，当要在驱动晶体管与开关晶体管中改变激光的输出状态而照射激光时，还存在以下问题：像素间的晶体管彼此产生特性偏差，激光设备变得复杂。

本发明是鉴于上述问题而完成的发明，目的在于提供一种能够不提高激光输出能量而使结晶硅薄膜的结晶粒径增大的薄膜半导体器件的制造方法、薄膜半导体阵列的制造方法、结晶硅薄膜的形成方法以及结晶硅薄膜的制造装置。

用于解决问题的手段

为了达到上述目的，本发明所涉及的薄膜半导体器件的制造方法的一种方式包括：基板准备工序，准备基板；栅电极形成工序，在所述基板的上方形成栅电极；栅极绝缘膜形成工序，在所述基板的上方形成栅极绝缘膜；源漏电极形成工序，在所述基板的上方形成源电极和漏电极；硅薄膜形成工序，在所述基板的上方形成硅薄膜；以及硅薄膜结晶化工序，在使激光沿预定的相对扫描方向对所述硅薄膜进行相对扫描的同时，将所述激光照射到所述硅薄膜，使所述硅薄膜结晶化而形成结晶硅薄膜，所述激光为连续振荡型的激光，在从所述激光的最大强度到所述最大强度的1/2强度的第一区域中，所述激光的强度分布为以所述最大强度为中心而所述相对扫描方向的前方侧与后方侧对称的强度分布，在所述激光的最大强度的1/2强度以下的第二区域中，所述激光的强度分布为以所述最大强度为中心而所述相对扫描方向的前方侧与后方侧非对称的强度分布，在所述第二区域中，所述相对扫描方向的后方侧的所述激光的强度分布的积分强度值S2大于所述相对扫描方向的前方侧的所述激光的强度分布的积分强度值S1。

发明的效果

根据本发明所涉及的薄膜半导体器件的制造方法，能够不提高激光输出能量而使结晶硅薄膜的结晶粒径变大，因此能够不损失激光的投入能量而提高薄膜半导体器件的导通特性。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的结晶硅薄膜的形成方法中的各工序的剖视图。

图2A是表示本发明的结晶硅薄膜的形成方法中使用于硅薄膜结晶化工序的CW激光的强度分布(光束轮廓)的图。

图2B是表示图2A所示的CW激光的短轴方向的强度分布的图。