[发明专利]结晶膜的制造方法及制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及向非晶膜照射激光使其细微晶化来制作结晶膜的结晶膜的制造方法及制造装置。

背景技术

为了制造用于液晶显示装置等薄型显示器平板显示器的薄膜晶体管(TFT)的晶化硅，一般使用如下两种方法：一种方法是激光退火法，向设在基板上层的非晶硅膜照射脉冲激光，使该非晶硅膜熔融、再晶化；另一种方法是固相生长法(SPC，Solid Phase Crystallization)，用预热炉对上层具有非晶硅膜的上述基板进行加热，不使上述硅膜熔融，在固体的状态下进行结晶生长。

另外，本发明人确认了通过将基板温度保持在加热状态的状态下，向非晶膜照射脉冲激光，可以得到比固相生长更细微的多晶膜，并提出了专利申请(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献1：日本专利特开2008-147487号公报

发明内容

本发明要解决的问题

近些年来，在制造大型电视用OLED(Organic light-emitting diode)面板或LCD(Liquid Crystal Display)面板时，希望有廉价制造均匀、大面积的细微的多晶硅膜的方法。

另外，最近，在取代液晶显示器作为最有希望的下一代显示器的有机EL显示器中，通过有机EL自身进行发光来提高屏幕的亮度。由于有机EL的发光材料不是像LCD那样进行电压驱动，而是进行电流驱动，因此对TFT的要求不同。在非晶硅所构成的TFT中，难以抑制老化，阈值电压(Vth)会产生大幅漂移，限制了器件的寿命。另一方面，多晶硅由于是稳定的材料，因此寿命较长。然而在多晶硅所构成的TFT中，TFT的特性偏差较大。该TFT特性的偏差是由于晶粒直径的偏差、以及结晶硅的晶粒的界面(晶界)存在于TFT的沟道形成区域，故更容易产生。TFT的特性偏差主要容易受存在于沟道间的晶粒直径和晶界的数量的影响。并且，若晶粒直径较大，则一般而言电子迁移率变大。有机EL显示器用途的TFT虽然电场电子迁移率较高，但必须使TFT的沟道长较长，RGB(红绿蓝)各1个像素的大小取决于TFT的沟道长，无法得到高分辨率。因此，对于晶粒直径的偏差较小而细微的结晶膜的要求程度越来越高。

但是，在以往的晶化方法中，难以解决这些问题。

这是因为，其中之一的激光退火法是使非晶硅先熔融并再晶化的过程，一般形成的晶粒直径较大。因此，如以前说明的那样，电场电子迁移率较高，多个TFT的沟道区域内的晶粒直径的数量产生偏差，以及随机的形状、相邻的结晶的结晶取向性的差异，结果会大幅影响TFT的特性偏差。特别在激光叠加部结晶性易于出现差异，该结晶性的差异会大幅影响TFT的特性偏差。另外，还存在由于表面的污染物(杂质)会使结晶产生缺陷这样的问题。

另外，由固相生长法(SPC法)得到的结晶的粒径较小、TFT偏差较小，是解决上述问题的最有效的晶化方法。然而，其晶化时间较长，难以用作为批量生产用途。在可以进行固相生长法(SPC)的热处理工序中，使用同时处理多片基板的批量型的热处理装置。由于同时对大量的基板进行加热，因此升温及降温需要较长时间，并且基板内的温度易于不均匀。另外，固相生长法若以高于玻璃基板的形变点温度的温度进行长时间加热，则会引起玻璃基板自身的收缩、膨胀，使玻璃损坏。由于SPC的晶化温度高于玻化点，因此较小的温度分布会使玻璃基板产生弯曲或收缩分布。其结果是，即便可以进行晶化，但在曝光工序等过程中会产生问题，难以制造器件。处理温度越高越要求温度均匀性。一般而言，晶化速度取决于加热温度，在600℃下需要10至15小时，在650℃下需要2至3小时，在700℃下需要几十分钟的处理时间。为了进行处理而不使玻璃基板损坏，需要长时间的处理时间，该方法难以用作为批量生产用途。

本发明是以上述情况为背景而完成的，其目的在于提供一种结晶膜的制造方法及制造装置，可以从非晶膜高效地制作晶粒直径的偏差较小的细微的结晶膜而不使基板损坏。

用于解决问题的方法

即，本发明的结晶膜的制造方法的特征在于，向位于基板的上层的非晶膜照射510至540nm的可见波长范围的连续振荡激光，将上述非晶膜加热至不超过熔点的温度，使该非晶膜进行晶化。