專利名稱：：半導體薄膜制造方法及裝置、光束成形掩模及薄膜晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于制造特別具有可控晶粒邊界的半導體薄膜的一種方法及一種裝置，以及涉及一種薄膜晶體管。
背景技術(shù)：
：作為用于構(gòu)成液晶顯示器中的像素的開關(guān)器件，使用形成在玻璃襯底上的薄膜晶體管(下文中簡稱為"TFT")。近年來，除取得高度精細的液晶顯示器以外，還存在用于提高TFT的運行速度的逐漸增長的需要，以便取得玻璃上系統(tǒng)，并且已關(guān)注用于形成高品質(zhì)激光退火的多晶硅TFT的技術(shù)。按圖1所示的方式制造上述TFT。例如，如圖l(1)中所示，非晶硅1201形成在于玻璃襯底1203的表面上所形成的絕緣膜1202上。然后，如圖1(2)中所示，通過輻射激光1204到非晶硅1201的表面上形成多晶硅1201'。接著，如圖l(3)中所示，在所得到的多晶硅1201'上形成源區(qū)1207、漏區(qū)1209、以及夾在源區(qū)1207和漏區(qū)1209之間的溝道(有源層)1208。在其上形成柵極絕緣膜1212和柵電極1206。在形成覆蓋柵電極1206和柵極絕緣膜1212的層間絕緣膜1211之后，形成貫穿層間絕緣膜1211和柵極絕緣膜1212的接觸孔。然后，在層間絕緣膜1211上，分別形成連接源區(qū)1207的接觸孔的源電極1205和連接漏區(qū)1209的接觸孔的漏電極1206。由此，完成TFT。最近，存在用于進一步提高多晶TFT的運行速度的更加逐漸增長的需要。當溝道內(nèi)的載流子(電子或空穴)的遷移率變得更大時，運行變得更快。然而，當在溝道內(nèi)具有大量的晶粒邊界時，降低了載流子的遷移率。因此，如下所述提出了關(guān)于提高載流子遷移率的技術(shù)，其中通過控制激光退火時晶體生長，減少了溝道內(nèi)晶粒邊界的數(shù)量。第一現(xiàn)有技術(shù)在"在Si02上薄硅膜的連續(xù)橫向固化(SequentiallateralsolidificationofthinsiliconfilmonSi02)，，(RobertS.Sposili禾口JamesS.Im，應用物理學(Appl.phys.)Lett69(19)1996第2864-2866頁)中公開了一種用于通過掃描窄線光束在掃描方向上形成大晶粒的技術(shù)。下面將介紹該技術(shù)。首先，如圖2(1)中所示，用指定的掩模使脈沖激光成形為窄線光束1302，并且沿襯底掃描成形的窄線光束1302以輻射到襯底的非晶硅1301上。從而，依序加熱(退火)非晶硅1301。如圖2(2)中所示，通過窄線光束1302的第一次輻射，如下進行已溶解的非晶硅膜的結(jié)晶。首先，每個晶體向具有窄線掃描方向(光束寬度方向)的終止位置的已溶解區(qū)域的中心生長，其是位于起點的與相鄰的未溶解區(qū)之間的固相和液相的界面。結(jié)果，固化的部分成為結(jié)晶的多晶硅1301'。而且，每個晶體在中心區(qū)域和附近碰撞，并中斷了生長，由此在這些區(qū)域中形成晶粒邊界。在垂直于掃描方向的方向(光束長度方向)上，沿掃描方向產(chǎn)生了大量晶粒邊界。隨后，如圖2(3)中所示，進行窄線光束1302'的第二次福射。第二次窄線光束1302'的掃描量等于或小于沿第一次窄線光束1302的掃描方向結(jié)晶的晶粒的顆粒大小。然后，如圖2(4)中所示，根據(jù)第二次窄線光束1302'的輻射，使用由第一次輻射生長的晶粒作為籽晶進行晶體生長。通過依序掃描激光輻射區(qū)重復非晶硅1301的溶解和結(jié)晶，可以形成沿掃描方向延伸的晶粒1303，如圖2(5)中所示。第二現(xiàn)有技術(shù)日本專利待審公開No.ll-64883公開了一種用于通過使光束成形為鋸齒形光束形狀來掃描和輻射的技術(shù)，通過利用包括圖3(1)中所示的鋸齒形圖案中的屏蔽部分1402和透射部分1401的屏蔽掩模讓光束穿過透射部分1401。在該技術(shù)中，用位于起點的光束圖案的頂點，進行不僅在掃描方向上的生長，而且在垂直于掃描方向的方向上的晶體生長。結(jié)果，如圖3(2)中所示，已公開了，能夠形成其中按照鋸齒形圖案的周期控制定位的晶粒1502。在圖3(2)中，參考數(shù)字1501是高密度晶粒邊界區(qū)，1503是晶粒邊界。在第一現(xiàn)有技術(shù)所述的激光退火的情況下，能夠在激光的掃描方向上(在光束寬度方向上)延伸晶粒。然而，在與激光的掃描方向正交的方向(光束長度方向)上沒有溫度梯度，使得在光束長度方向上任意地產(chǎn)生晶粒邊界。因此，可以產(chǎn)生這種缺點使得中斷晶粒的生長，并使得光束長度方向上的晶粒+變成lum那樣短。結(jié)果，當通過提供溝道以便載流子平行于掃描方向移動來制造TFT時，由于不可控制晶粒邊界的位置，所以具有在溝道中所產(chǎn)生的晶粒邊界。從而，惡化了載流子的遷移率，并增加了遷移率和閾值電壓的波動。此外，當通過提供溝道以便載流子沿垂直于掃描方向的方向移動來制造TFT時，由于不可控制晶粒邊界的位置，所以具有由于截斷載流子的躍遷在溝道中所產(chǎn)生的晶粒邊界。從而，惡化了載流子的遷移率，并增加了遷移率和閾值電壓的波動。另夕卜，在每次掃描步驟中，沿晶粒邊界產(chǎn)生隆起部(protrusion)。由于任意地形成在光束寬度方向上的晶粒邊界，所以在光束寬度方向上的隆起部的定位變得任意。在含有溝道內(nèi)的隆起部的TFT中，在隆起部中集中了運行時的電場，由此引起閾值電壓波動。也就是，在第一現(xiàn)有技術(shù)中所制造的TFT中閾值電壓中的漂移變得很大，第一現(xiàn)有技術(shù)中溝道內(nèi)的隆起部的定位和數(shù)量變得任意。在用第二現(xiàn)有技術(shù)中介紹的屏蔽掩模的激光退火中，在屏蔽掩模上的光束形狀通常為矩形形狀(激光輻射區(qū)1403)，如圖3(1)中所示。從而，當讓激光穿過鋸齒形圖案的掩模時，與形成窄線光束的第一現(xiàn)有技術(shù)相比降低了激光的透射率。結(jié)果，輻射到襯底上的光束長度變得更短，并且在單次掃描輻射中得到的多晶區(qū)變得更窄。因此，延長了用于處理襯底所需的時間。此外，在所得到的晶體中，在輻射的起始位置和終止位置中的寬范圍內(nèi)產(chǎn)生圖3(2)中所示的高密度晶粒邊界區(qū)1501。同樣，在制造掩模的步驟中，與形成直線圖案的情況相比，形成復雜的鋸齒形圖案增加了成本。此外，為了形成鋸齒形圖案光束，對激光退火裝置來說，具有高分辨率的光學系統(tǒng)成為必要。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個目的是提供能夠控制在形成晶體膜時在半導體薄膜上所形成的晶粒邊界的位置的一種半導體薄膜制造方法、用于半導體薄膜制造方法的光束成形掩模、使用光束成形掩模制造半導體薄膜的半導體薄膜制造裝置、以及用制造裝置制造的薄膜晶體管。為了取得上述目的，一種半導體薄膜的制造方法，用于通過輻射激光束到形成在絕緣襯底上的半導體薄膜上在半導體薄膜上生長晶粒，該方法包括一使激光束成形的步驟，其中在使激光束成形的步驟中，使要輻射到半導體薄膜上的激光束的一部分輻射圖案成形為控制圖案。用本發(fā)明，由于在一部分輻射圖案中成形的控制圖案，在半導體薄膜中產(chǎn)生溫度梯度。由于溫度梯度，晶體膜要被連續(xù)形成在半導體薄膜上。從而，能確保進行晶粒邊界的位置控制，使得能夠獲得具有用于形成有源層的充分面積的晶體膜。輻射圖案被成形為矩形以及還在矩形的一邊具有控制圖案的形狀。在通過控制圖案進行晶粒邊界的位置控制的同時，在半導體薄膜上生長條狀晶粒。由此，不中斷條狀晶粒的生長，以及能進行晶粒邊界的位置控制。本發(fā)明不局限于用其中激光束不掃描的單脈沖(singleshot)在半導體薄膜上形成晶體膜的情況。在掃描激光束的情況下，當掃描激光束時，通過把含有控制圖案的輻射圖案的激光束輻射到半導體薄膜上，在夾在平行的晶粒邊界之間的區(qū)域中形成由條狀晶粒構(gòu)成的條狀晶體區(qū)。在這種情況下，在激光束的掃描方向側(cè)邊上的一側(cè)相反的一側(cè)上形成控制圖案以便成形激光束。在掃描所紐激光束的情況下，隨著給半導體薄膜的溫度梯度，生長條狀晶粒。因此，通過進行晶粒邊界的位置控制能夠擴展用于形成有源層(溝道)的晶體膜的區(qū)域。此外，與鋸齒形圖案的情況相比，激光的透射率更大，使得能延伸光束長度并能加寬單次掃描輻射區(qū)。從而，可以縮短用于每塊襯底的激光退火處理所需的時間。此外，通過縮短凹形圖案中光束凹形寬度，與鋸齒形圖案的情況相比，能使在輻射起始位置中所產(chǎn)生的高密度晶粒邊界區(qū)變窄。此外，由于光束的前半端是朝垂直于掃描方向的方向的直線，所以在輻射終止位置中所產(chǎn)生的高密度晶粒邊界區(qū)變成大約單次輻射的晶體生長距離。由此，其變得比鋸齒形圖案的情況窄。在鋸齒形圖案的情況下在輻射終止位置中所產(chǎn)生的高密度區(qū)變成鋸齒形圖案的掃描方向長度和單次輻射的晶體生長距離的大約總和。此外，通過使控制圖案成形為凹形形狀，其變成沒有銳角的圖案。因此，與鋸齒形圖案的情況相比，可以降低制造成本并且對于激光退火裝置的光學系統(tǒng)不需要同樣多的高分辨率。而且，使用所得到的半導體薄膜制造的TFT能夠提高載流子遷移率并能夠抑制遷移率和閾值電壓的漂移。設(shè)定控制圖案的長度方向上的光束凹形長度等于或小于控制圖案的寬度方向上的光束凹形寬度，控制圖案中條狀晶粒的晶體生長寬度成為最大值。設(shè)定控制圖案的寬度方向上的光束凹形寬度等于或大于控制圖案的寬度方向上的光束凹形寬度，控制圖案中條狀晶粒的晶體生長寬度成為最大值。從而，通過進行形成有位于起始位置的光束凹形部分的晶粒邊界的位置控制，能夠擴展用于形成有源層的晶體膜的區(qū)域。此外，能夠形成具有連續(xù)成直線排列的減少數(shù)量的晶粒邊界。在矩形的一邊中成形至少一個或多個控制圖案。設(shè)定成形控制圖案的周期等于或小于基本上與條狀晶粒的晶體生長寬度相同的長度。如上所述，根據(jù)控制圖案的定位，可以確保進行了晶粒邊界的位置控制。'為了確保進行晶粒邊界的位置控制，最好形成以下列結(jié)構(gòu)的掩模。也就是，根據(jù)本發(fā)明的光束成形掩模是用于成形激光束的光束成形掩模，其中掩模的主體在用于透射激光束的一部分透射區(qū)中具有屏蔽激光束的屏蔽圖案。在這種情況下，按是矩形以及還按具有在矩形的一邊中的屏蔽圖案的開口的形狀的形狀形成透射區(qū)。屏蔽圖案可以按從激光束的屏蔽區(qū)伸向透射區(qū)的凸起圖案來形成。此外，設(shè)定屏蔽圖案的長度方向上的凹形長度等于或小于屏蔽圖案的凹形寬度，屏蔽圖案中條狀晶粒的晶體生長寬度變成最大值。設(shè)定屏蔽圖案的寬度方向上的凹形寬度等于或大于屏蔽圖案的凹形寬度，屏蔽圖案中條狀晶粒的晶體生長寬度變成最大值。在這種情況下，提供一個或多個屏蔽圖案?？梢灾芷谛缘靥峁┢帘螆D案。最好設(shè)定屏蔽圖案的周期等于或小于基本上與條狀晶粒的晶體生長寬度相同的長度。規(guī)定透射區(qū)的寬度方向上的開口寬度為'A，屏蔽圖案的寬度方向上的凹形寬度為B，以及在寬度方向上的條狀晶粒的最大晶體生長距離為L，可以設(shè)定它們的尺寸關(guān)系為2L《A—B。在這種情況下，當其設(shè)定為2L〉A(chǔ)—B時，通過從相反側(cè)邊中所產(chǎn)生的晶體生長來中斷在控制圖案側(cè)邊上的一邊中的晶體生長，使得透射區(qū)的寬度方向上的單晶膜的生長寬度變窄。相反，通過設(shè)定其為2L《A—B，通過從相反側(cè)邊中的晶體生長不會中斷從控制圖案側(cè)邊中的晶體生長，使得能使透射區(qū)的寬度方向上的單晶膜的生長寬度加寬。規(guī)定屏蔽圖案的長度方向上的凹形長度為C，屏蔽圖案之間的間隔的凹形長度為D，以及透射區(qū)的寬度方向上的條狀晶粒的最大晶體生長距離為L，它們的尺寸關(guān)系可以設(shè)定為2L》C+D。在這種情況下，當其設(shè)定為2L<C+D時，在形成條狀單晶膜的晶粒之間產(chǎn)生大量的晶粒邊界。相反，通過設(shè)定'關(guān)系為2L》C+D，放射狀地形成溫度梯度具有位于中心的控制圖案，使得可以成直線形成條狀晶粒。規(guī)定透射區(qū)的寬度方向上的開口寬度為A，屏蔽圖案的寬度方向上的凹形寬度為B，屏蔽圖案的長度方向上的凹形長度為C，以及屏蔽圖案之間間隔的凹形長度為D，可以設(shè)定它們的尺寸關(guān)系為A—B》C+D。用這種設(shè)定，可以得到通過設(shè)定2L《A—B和2L》C+D所取得的兩種效果。因此，可以在激光束的長度方向和寬度方向上加寬晶體膜的面積。根據(jù)本發(fā)明的半導體薄膜制造裝置是用于通過輻射激光束到由形成在絕緣襯底上的半導體薄膜構(gòu)成的前體膜上以在前體膜上生長單晶晶粒的半導體薄膜制造裝置，該裝置包括用于成形激光束的光束成形掩模，其中掩模的主體在用于透射激光束的一部分透射區(qū)中具有屏蔽激光束的屏蔽圖案。用本發(fā)明，通過控制晶粒邊界的形成位置，可以在由平行的晶粒邊界夾著的區(qū)域中形成沿晶粒區(qū)的長度方向上延伸的條狀晶體區(qū)。根據(jù)本發(fā)明使用半導體薄膜的薄膜晶體管是具有使載流子流動的有源層的薄膜晶體管，該薄膜晶體管包括在夾在平行的晶粒邊界之間的區(qū)域中形成的條狀晶體區(qū)，其中在條狀晶體區(qū)中形成至少任一第一有源層或第二有源層，在第一有源層中設(shè)定載流子的移動方向沿晶粒邊界的長度方向，在第二有源層中設(shè)定載流子的移動方向沿與晶粒邊界相交的方向。當提供第一有源層時，在平行的晶粒邊界之間夾著的條狀晶體區(qū)中形成第一有源層，并且沿晶粒邊界的長度方向通過夾著有源層形成漏區(qū)和源區(qū)。當提供第二有源層時，在平行的晶粒邊界之間夾著的條狀晶體區(qū)中形成第二有源層，并且沿與晶粒邊界的長度方向相交的方向通過夾著有源層形成漏區(qū)和源'區(qū)。此外，當提供了第一有源層和第二有源層時，分別在平行的晶粒邊界之間夾著的條狀晶體區(qū)中形成第一有源層和第二有源層；沿與晶粒邊界的長度方向相交的方向通過夾著有源層形成第一有源層的漏區(qū)和源區(qū)；以及沿與晶粒邊界的長度方向相交的方向通過夾著有源層形成第二有源層的漏區(qū)和源區(qū)。通過含有晶粒邊界和條狀晶體區(qū)形成第一有源層的漏區(qū)和源區(qū)。僅在條狀晶體區(qū)內(nèi)形成第一有源層的漏區(qū)和源區(qū)。而且，通過含有晶粒邊界和條狀晶體區(qū)形成第二有源層的漏區(qū)和源區(qū)。此外，僅在晶粒邊界中散布隆起部。根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管具有一定的結(jié)構(gòu)，包括由粒狀晶粒構(gòu)成的半導體薄膜；以及沿半導體薄膜的單方向形成的條狀晶粒，其由具有比粒狀晶粒的直徑大的晶粒直徑的晶粒構(gòu)成，其中分別在半導體薄膜和條狀晶粒中形成有源層。用本發(fā)明，由于晶粒邊界不包含在有源層內(nèi)，所以能夠取得載流子的高遷移率和高離子電流。用根據(jù)本發(fā)明的制造方法和制造裝置，能夠減少半導體薄膜中的晶粒邊界的數(shù)量，并還能夠制造可控制晶粒邊界的方向的半導體薄膜。此外，與鋸齒形圖案的情況相比，激光的透射率更大，使得可以延伸光束長度并能加寬單次掃描輻射區(qū)。從而，可以縮短用于每塊襯底的激光退火處理所需的時間。而且，通過縮短凹形圖案中光束的凸起寬度，與鋸齒形圖案的情況下相比，能使在輻射起始位置中所產(chǎn)生的高密度晶粒邊界區(qū)變窄。此外，由于光束的前半端是朝垂直于掃描方向的方向的直線，所以在輻射終止位置中所產(chǎn)生的高密度晶粒邊界區(qū)變成大約由單次輻射所取得的晶體生長距離。從而，其變得比鋸齒形圖案的情況窄。同樣，與鋸齒形圖案的情況相比，用于制造用于凹形圖案的掩模的步驟更容易，并能減少制造成本。此外，與形成鋸齒形圖案光束形狀的情況相比，當形成凹形-圖案光束形狀時，在激光退火裝置的光學系統(tǒng)方面不需要同樣多的高分辨率。而且，使用所得到的半導體薄膜制造的TFT能夠提高載流子遷移率并能夠抑制遷移率和閾值電壓的漂移。另外，另一個目的是與鋸齒形圖案的情況相比要縮短激光退火處理時間，使在輻射的起始位置和終止位置中所產(chǎn)生的高密度晶粒邊界區(qū)變窄，減少用于制造掩模的成本，以及通過提高光學系統(tǒng)的透射率在激光退火裝置中取得低分辨率的光學系統(tǒng)。本發(fā)明的又一目的是提高用所得到的半導體薄膜所制造的TFT的運行速度，以便抑制運行速度中和閾值電壓中的漂移。圖1是用于示出常規(guī)TFT的制造步驟的橫截面，其中步驟按從圖1(1)-圖1(3)的順序進行；圖2是用于示出第一現(xiàn)有技術(shù)的激光退火的步驟的平面圖，其中步驟按從圖2(1)-圖2(5)的順序進行；圖3(1)是用于示出第二現(xiàn)有技術(shù)的掩模的平面圖，以及圖3(2)是第二現(xiàn)有技術(shù)的多晶硅膜表面的模擬示圖4是用于示出根據(jù)本發(fā)明的激光退火裝置的示圖-,圖5(1)是用于示出根據(jù)本發(fā)明的掩模的第一例子的平面圖，以及圖5(2)是用于示出光束形狀的平面圖6是用于示出根據(jù)本發(fā)明的激光退火的步驟的平面圖，其中步驟按從圖6(1)-圖6(3)的順序進行；圖7(1)是用于示出根據(jù)本發(fā)明的掩模的第二例子的平面圖，以及圖7(2)是用于示出光束形狀的平面圖8是用于示出例1中所形成的多晶硅膜表面的SEM圖象的示圖9是用于示出例2中所形成的多晶硅膜表面的SEM圖象的示圖10(1)是用于示出例3中所形成多'晶硅膜表面的SEM圖象的示圖，以及圖10(2)是用于示出例4中所形成的多晶硅膜表面的SEM圖象的示圖11(1)是用于示出例5中所形成多晶硅膜表面的SEM圖象的示圖，以及圖11(2)是用于示出例6中所形成的多晶硅膜表面的SEM圖象的示圖12(1)是例7中所形成的多晶硅膜表面的模擬示圖，以及圖12(2)是用于示出例7的TFT的模擬示圖13(1)是例8中所形成的多晶硅膜表面的模擬示圖，以及圖13(2)是用于示出例8的TFT的模擬示圖14(1)是例9中所形成的多晶硅膜表面的模擬示圖，以及圖14(2)是用于示出例9的TFT的模擬示圖；以及圖15是用于示出例10的平面圖，其中步驟按從圖15(1)-圖15(6)的順序進行。具體實施例方式下文中將參考附圖介紹本發(fā)明的優(yōu)選實施例。使用圖4中所示的激光退火裝置進行激光退火。在圖中，在襯底110上形成隨后要介紹的前體，并把襯底110放置在反應室109內(nèi)部的襯底臺111上。在反應室109外面，設(shè)置激光振蕩器101。激光振蕩器101通過按脈沖波形振蕩其來輸出具有308nm波長的XeCl受激準分子激光(束102)。激光(束102)通過鏡子103a、103b對準均質(zhì)器104，并通過均質(zhì)器104形成矩形光束輪廓。成形的光束102的光徑通過鏡子103c朝下彎曲，使得其通過掩模臺106上的掩模105，以成為用于輻射襯底110上的前體上的光束形狀。而且，如必要的話用縮小透鏡107縮小光束(激光)102，并通過提供給反應室109的窗口108輻射到襯底IIO上的前體的表面上。襯底110能按圖4中箭頭的方向(即，按與光束102相交的方向)連同襯底臺111一起移動。通過光束102和襯底110的相對移動，光束102按襯底110的移動方向掃描襯底110的表面。在該實施例的裝置中，通過用襯底臺lll相對移動光束102和襯底110，把由光束102的掃描實行到襯底110的表面上。然而，-不局限于此?？梢酝ㄟ^在水平方向上移動掩模臺106，在固定的襯底110上進行掃描。上述掩模105包括用于透射激光的由石英構(gòu)成的透射區(qū)和通過用鉻形成在石英表面上用于屏蔽激光的非透射區(qū)。還能夠通過在透射激光的材料上形成由屏蔽激光的材料、例如鋁、鉬、鉻、硅化鎢或不銹鋼合金構(gòu)成的膜，并隨后把所形成的屏蔽材料膜構(gòu)圖成所需要的形狀，來形成非透射區(qū)。而且，其可以通過在形成用于透射激光的開口處的屏蔽膜上堆疊要作為保護膜的透明膜、例如氧化鉻膜來形成，以便用透明膜來覆蓋開口?？梢詷?gòu)圖單層或多層的電介質(zhì)膜以用作屏蔽膜。并且，取代屏蔽掩模，可以使用相移掩模來用于定形光束102的形狀。可以把上述掩模設(shè)置在從激光振蕩器101至前體的光路徑上的任何位置。此外，盡管上述實施例中XeCl受激準分子激光器作為激光振蕩器101，但不局限于此。激光振蕩器101可以是其它受激準分子激光器，例如KrF激光器，或固態(tài)激光器，例如Nd:YAG激光器、Nd:YLF激光器、Nd:YV04激光器，或氣體激光器，例如氧化碳氣體激光器、氬氣體激光器。對于襯底110，依序在玻璃襯底上形成絕緣膜和非晶硅膜。在本發(fā)明中，使用按圖5(1)中所示形狀的掩模進行掃描輻射，其中周期地形成凸起屏蔽圖案和凹形圖案。也就是，如圖5(1)中所示，在屏蔽膜206上形成具有開口長度201和開口寬度203的矩形透射部分207。此外，屏蔽膜206包括向透射部分207內(nèi)部伸出的以梳子狀形狀的凸起屏蔽圖案206a。凸起屏蔽圖案206a是以按具有凹形寬度204和凹形長度202的凸起形狀形成的矩形形狀。按開口長度201的長度方向成一直線形成凸起屏蔽圖案206a，在其兩者之間具有凸起長度205的間隔，并且在凸起屏蔽圖案206a之間形成凹形圖案。如圖5(2)中所示，通過圖5(1)中所示的屏蔽膜206透射的光糴306成形為具有多個凹形圖案306c的矩形形狀，光束306具有光束長度301和光束寬度303，多個凹形圖案306c形成在側(cè)邊306b上，側(cè)邊306b在掃描方向(單方向)側(cè)邊上的側(cè)邊306a的相反側(cè)上。凹形圖案306c具有光束凸起長度305和光束寬度303，并且在其之間具有光束凹形長度302的間隔的每個凹形圖案306c在側(cè)邊306b中成一直線排列。在圖5(2)中，用箭頭示出光束的掃描方向。在圖6(1)中，使用非晶硅用于前體膜，通過形成在絕緣襯底上的半導體薄膜來形成前體膜。如圖6(1)中所示，通過第一次輻射光束312(對應于圖5(2)中的光束306)，由光束312的凹形圖案312a(對應于圖5(2)中的凹形圖案306c)的頂端放射狀地形成溫度梯度，光束312處于要輻射光束312的非晶硅311的區(qū)域的中心。從而，如圖6(2)中所示，在對應于凹形圖案312a的頂端的非晶硅311的區(qū)域中，形成晶粒313，晶粒313不僅沿光束寬度方向(圖5(2)中光束寬度303的方向)生長，而且還沿光束長度方向(圖5(2)中光束長度301的方向)生長。通過第二次在非晶硅311上輻射光束312，隨著在對應于作為籽晶的凹形圖案312a的頂端的非晶硅311上形成晶核314，重復生長晶粒313。結(jié)果，在具有作為起點的凹形圖案312a的頂端的非晶硅上形成以條狀的晶粒313，該條狀具有比用常規(guī)窄線光束得到的晶粒的寬度寬的寬度。此外，在光束的掃描方向上和在與掃描方向相交的方向(垂直方向)上，通過設(shè)定具有光束凹形寬度304和光束凹形長度302的凹形圖案312a的尺寸以具有等于或小于晶粒直徑的區(qū)域，可以在與光束掃描方向相交的方向上成直線連續(xù)形成條狀晶粒313。這時，不需要設(shè)定光束凸起長度305要相等，光束凸起長度是相鄰的凹形圖案312a之間的長度，但可以適當?shù)卦O(shè)置凹形圖案312a以便在理想的位置中形成條狀晶粒313。在上述實施例中，如圖6(3)中所示，能夠減少半導體薄膜中晶粒邊界的數(shù)量，并且還能夠制造其中可控制晶粒邊界315的形成方向處于平行的位置關(guān)系的半導體薄膜。因此，能克i常規(guī)窄線光束的缺點。此外，如圖6(3)中所示，沿晶粒邊界315以光束的掃描步幅的間隔形成點狀隆起部317。因此，在本實施例中，得到了其中以方格圖案形成隆起部317的半導體薄膜。在半導體薄膜上形成這種TFT的情況下，可以控制溝道內(nèi)的隆起部317的位置和數(shù)量。從而，與用常規(guī)窄線光束制造的具有溝道內(nèi)隆起部的任意位置和數(shù)量的TFT相比，閾值電壓中的漂移(dispersion)變得更小。并且，通過避免隆起部317來形成溝道，可以進一步抑制閾值電壓中的漂移。在圖6(3)中，沿平行的晶粒邊界315的長度方向形成由晶粒邊界315劃分的三個條狀晶體區(qū)318。然而，條狀晶體區(qū)318不局限于成三條線。用單晶形成每個條狀晶體區(qū)318。而且，由于激光的透射率比鋸齒形圖形的透射率大，所以可以延伸光束長度。由此，可以擴展用于每次的掃描輻射區(qū)域，使得可以縮短用于每塊襯底的激光退火處理的時間。此外，通過縮短凹形圖案312a的光束凹形寬度(圖5中所示的光束凹形寬度304)，與鋸齒形圖案的情況相比，可以使高密度晶粒邊界區(qū)316變窄，高密度晶粒邊界區(qū)316產(chǎn)生在對應于光束輻射起點的非晶硅311中。另外，如圖5(2)中所示，由于在光束306的前側(cè)上的側(cè)邊306a是朝垂直于掃描方向的方向延伸的直線，所以在非晶硅311上的光束輻射末端位置中產(chǎn)生的高密度晶粒邊界區(qū)316大約是用一次輻射所得到的晶體生長距離。在鋸齒形圖案的情況下光束輻射末端位置中所產(chǎn)生的高密度晶粒邊界區(qū)與鋸齒形圖案的掃描方向長度和用一次輻射所得到的晶體生長距離的總和大約一樣大。同樣，對于凹形圖案306c，用于制造掩模的步驟比鋸齒形圖案的容易，使得能減少制造成本。此外，形成光束306的凹形圖案306c不需要在激光退火裝置的光學系統(tǒng)方面與形成鋸齒形圖案的光束形狀的情況同樣多的高分辨率。從而，可以克服常規(guī)鋸齒形圖案光束的缺點。另外，利用所得到的半導體薄膜制造的TFT能改善載流子的遷移率并抑制遷移率和閾值電壓的漂移。同樣，參考凹形圖案306c為矩形形狀的情況介紹了本實施例，但是，不局限于此。凹形圖案306c可以是多邊形、例如三角形，或可以是半圓形、例如半橢圓形，等等?？傊景l(fā)明的實施例屬于半導體薄膜制造方法，該方法用于通過把激光束(102，1602)輻射到在絕緣襯底(110)上所形成的半導體薄膜(311，1603)上來在半導體薄膜上生長晶體膜，其中，在激光束成形步驟中，把要輻射到半導體薄膜上的激光束的輻射圖案的一部分成形為控制圖案(凹形圖案312a)。在這種情況下，對于生長晶體來說，半導體薄膜的晶粒直徑和晶體膜的晶粒直徑分別設(shè)定不同的。當使輻射到半導體薄膜上的激光束的輻射圖案成形為矩形(圖5、圖7)時，輻射圖案被成形為是矩形并還在矩形的一邊具有控制圖案的形狀。然后，通過用控制圖案進行晶粒邊界的位置控制來生長條狀晶粒。本發(fā)明的實施例可以同時應用于通過不用掃描激光束(102)的單脈沖(singleshot)在半導體薄膜上形成條狀晶粒的情況，以及應用于通過掃描激光束形成條狀晶粒的情況。當掃描激光束時，通過輻射含有控制圖案的輻射圖案的激光束來生長條狀晶粒。在這種情況下，通過用控制圖案進行晶粒邊界的位置控制來生長條狀晶粒，控制圖案形成在激光束掃描方向側(cè)邊上的側(cè)邊相反的側(cè)邊中。當掃描激光束時，條狀晶粒形成在每次輻射激光束的位置可控的晶粒邊界之間。通過這些條狀晶粒，在夾在平行的晶粒邊界之間的區(qū)域中形成條狀晶體區(qū)(318)。對于用于根據(jù)本發(fā)明實施例的半導體薄膜制造方法的光束成形掩模，掩模的主體具有包括屏蔽圖案(206a，406a)的結(jié)構(gòu)，屏蔽圖案(206a，406a)用于屏蔽在透射激光的一部分透射區(qū)(透射部分207)中的激光束。在按矩形形狀形成透射區(qū)的情況下，其按帶具有矩形的一邊中的屏蔽圖案的開口的形狀來形成(圖5，圖7)。按凸起圖案形狀形成屏蔽圖案，凸起圖案形狀從激光束的屏蔽區(qū)向透射區(qū)凸出。最好設(shè)定尺寸關(guān)系為2L《A—B，規(guī)定在透射區(qū)(透射部分207，407)的寬度方向上的開口寬度(開口寬度203，402)為A，在屏蔽圖案(206a,406a)的寬度方向上的凹形寬度(凹形寬度204，403)為B，以及在寬度方向上的條狀晶粒的最大晶體生長距離為L。此外，最好設(shè)定尺寸關(guān)系為2L》C+D，規(guī)定在屏蔽圖案(206a，406a)的長度方向上的凹形長度(202，404)為C，是屏蔽圖案之間的間隔的凸起長度(205)為D，以及在透射區(qū)的寬度方向(光束寬度303，502)上的條狀晶粒的最大晶體生長距離為L。另外，尺寸關(guān)系可以設(shè)定為A—B》C+D，規(guī)定在透射區(qū)的寬度方向上的開口寬度(203，402)為A，在屏蔽圖案的寬度方向上的凹形寬度(204，403)為B，在屏蔽圖案的長度方向上的凹形長度(202，404)為C，屏蔽圖案之間的間隔的凸起長度(205)為D。接著，介紹更加具體表達本發(fā)明實施例的例子。例1使用圖4所示的激光退火裝置進行激光退火。因此所用的方法、掩模和激光是實施例中所介紹的那些。對于在掩模中所形成的開口和透射部分，可以成一直線形成以極窄寬度的大量的狹縫以作為開口等，或可以集體形成大量的孔來作為開口等。在這種情況下，通過改變狹縫的數(shù)量或孔的密度，可以改變激光的能量。將介紹襯底。非堿性玻璃用于玻璃襯底。在玻璃襯底上，形成用于阻止雜質(zhì)從玻璃中擴散的絕緣膜。在絕緣膜上，通過低壓化學汽相淀積(LP-CVD)形成60nm的非晶硅膜作為前體膜。在該例中，通過利用按圖7(1)中所示形成的掩模進行掃描輻射。表1中示出輻射條件。輻射強度是在襯底上的值。激光束掃描的步幅寬度是在矩形激光束的每次輻射之間用激光束所掃描的襯底上的距離。圖7(1)中所示的掩模具有含有在開口內(nèi)的凸起圖案(凸起屏蔽圖案406a)的結(jié)構(gòu)，凸起圖案具有凹形長度404和凹形寬度403，開口具有開口寬度402和開口長度401。穿過掩模的光束在襯底上變成圖7(2)中所示的形狀。也就是說，光束505成形為具有光束長度501和光束寬度502的光束形狀，光束505具有在掃描方向(單方向)側(cè)上的側(cè)邊505a上以及在相反側(cè)上的側(cè)邊505b上的單個凹形圖案(控制圖案)505C。凹形圖案505c具有光束凹形長度504和光束凹形寬度503的大小。在圖7(2)中，用箭頭示出光束的掃描方向。襯底上的光束大小成為掩模上的光束大小的1/3。也就是，光束寬度502為10um，光束凹形長度504為lum，以及光束凹形寬度503為5um。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>圖8示出了干蝕刻(secco-etching)之后SEM觀察的結(jié)果。在夾在晶粒邊界之間的區(qū)域中形成具有晶體生長寬度2pm的條狀晶體區(qū)，晶粒邊界與光束掃描方向(沿圖8的水平方向)平行。證實了條狀晶體區(qū)對應于凹形圖案505c的位置。在沿與光束掃描方向相交的方向形成的條狀晶粒的周圍中，形成了逆著掃描方向傾斜的晶粒邊界。此外，在條狀晶粒的周圍中，與常規(guī)窄線光束的情況下所發(fā)現(xiàn)的一樣，沿光束長度方向任意地產(chǎn)生了晶粒邊界。在具有對應于處于中心的凹形圖案505c的頂端的位置的非晶硅上放射狀地形成了溫度梯度，使得沿光束長度方向(沿與光束掃描方向相交的方向)生長晶體。因此，與常規(guī)窄線光束的情況相比，可以延伸沿光束長度方向的條狀晶粒的晶體生長寬度。如上所述，已證實，用根據(jù)本發(fā)明實施例的制造方法，能夠在夾在晶粒邊界之間的區(qū)域中形成沿光束掃描長度方向生長的條狀晶體區(qū)，晶粒邊界是位置可控的并且還比常規(guī)窄線光束的情況寬。沿光束長度方向的晶體生長寬度簡稱為晶體生長寬度。例2利用與例1中的相同的激光退火裝置和按圖7(1)中所示形狀的掩模，通過從1.5wm、3um、6ym以及至12"m改變光束波形長度，進行掃描輻射。表2中示出輻射條件。輻射強度是在襯底上的值。步幅寬度是在每次輻射之間所掃描的襯底上的距離。表中的開口寬度402、凹形長度404和凹形寬度403是掩模上的值。穿過掩模的光束在襯底上成為圖7(2)中所示的形狀。襯底上的光束大小變成掩模上的光束大小的1/3。也就是，光束寬度502為lO"m，光束凹形長度504為0.5"m、lum、2um或4um，以及光束凹形寬度503為5ym。表2例2-12-22-32-4輻射強度(mJ/cm2)600600600600步幅寬度(^m)0.50.50.50.5開口寬度("m)30303030凹形長度(nm)1.53612凹形寬度(Pm)15151515圖9示出了干蝕刻(secco-etching)之后SEM觀察的結(jié)果。在凹形長度為1.5lim(光束凹形長度為0.5um)的情況下(例2-1)，沿掃描方向形成具有處于起點的凹形圖案的頂端的條狀晶體區(qū)。晶體生長寬度為1.6nm。在凹形長度為3um(光束凹形長度為l!im)的情況下(例2-2)，與在1.5um凹形長度的情況下一樣形成了條狀晶體區(qū)。在這種情況下，由平行的晶粒邊界夾著的區(qū)域中的條狀晶粒的晶體生長寬度為2.0ym，其與m凹形長度的情況相比被延伸了。在凹形長度為6iim(光束凹形長度為m)的情況下(例2-3)，在用凹形圖案所掃描的一部分區(qū)域中產(chǎn)生了逆著掃描方向傾斜的大量晶粒邊界。對于這樣的原因可以是，由于延伸的凹形長度，具有在對應于凹形圖案505c的凹形頂部的半導體薄膜上產(chǎn)生的大量晶核，以及可以是在光束長度方向上的溫度梯度在凹形圖案505c的光束長度方向的中心處變得緩和。在凹形長度為12um(光束凹形長度為4um)的情況下(例2-4)，進一步延伸了凹形長度。從而，在凹形光束長度方向的中心處的光束長度方向上任意地形成了晶粒邊界，這是在常規(guī)窄線光束的情況下所看到的。如從上述例子中所看到的，通過設(shè)定凹形圖案505c的光束凹形長度504等于或小于這樣的長度，在該長度情況下條狀晶粒的晶體生長寬度變成最大值，能夠形成其中晶粒邊界位置被很好控制的條狀晶體區(qū)。在這些例子的輻射條件中，通過設(shè)定凹形長度為3ym(光束凹形長度為lum)或更小，可以形成具有很好可控的晶粒邊界位置的條狀晶體區(qū)。由此，變得能夠制造在性能上具有好遷移率和低漂移的TFT。然而，按照前體膜的膜厚度、形成膜的方法、光束的輻射強度或光學系統(tǒng)的分辨率中的變化改變了優(yōu)選光束凹形長度。從而，可以按照這些條件適當?shù)卣{(diào)整光束凹形長度。例3利用與例1中的相同的激光退火裝置和按其中周期性地形成了凹形圖案306c的圖5(1)中所示形狀的掩模，進行掃描輻射。表3中示出輻射條件。輻射強度是在襯底上的值。步幅寬度是在每次輻射之間所掃描的襯底上的距離。表中的開口寬度203、凹形長度202、凹形寬度204和凸起長度205是掩模上的值。穿過掩模的光束在襯底上成為圖5(2)中所示的形狀。襯底上的光束大小變成掩模上的光束大小的1/3。也就是，光束寬度303為6um，光束凹形長度302為1wm，光束凹形寬度304為3um,以及光束凸起長度305為liim。表3例3輻射強度(mJ/cm2)600步幅寬度("m)0.2開口寬度(um)18凹形長度(lim)3凹形寬度(ym)9凸起長度(Um)3圖10(1)示出了干蝕刻(secco-etching)之后SEM觀察的結(jié)果。在從每個凹形圖案的頂部的掃描方向上平行地形成了具有晶體生長寬度m的條狀晶體區(qū)。當比較圖8(例1)和圖10(1)(例3)的結(jié)果時，在條狀晶體區(qū)的大小和晶體狀態(tài)方面的觀察沒有變化?？梢哉f，即使當周期性地排列凹形圖案時，在形成的條狀晶粒的晶體狀態(tài)下也沒有影響。此外，可以在夾在平行的晶粒邊界之間的區(qū)域中成直線形成條狀晶體區(qū)，使得可以用單次掃描輻射形成多個條狀晶體區(qū)。該例示例了周期性的掃描圖案的情況。然而，不必以相等間距來形成凹形圖案，但其可以適當來設(shè)計以便在理想的位置形成條狀晶體區(qū)。通過條狀晶粒形成沿晶體邊界的長度方向的這些條狀晶體區(qū)，條狀晶粒生長在與晶粒邊界的長度方向(光束掃描方向)相交的方向上。例4利用與例1中的相同的激光退火裝置和按其中周期性地形成了凹形圖案的圖5(1)中所示形狀的掩模，通過從6um至3um改變凹形長度，來進行掃描輻射。表4中示出輻射條件。輻射強度是在襯底上的值。步幅寬度是在每次輻射之間所掃描的襯底上的距離。表中的開口寬度203、凹形長度202、凹形寬度204和凸起長度205是掩模上的值。穿過掩模的光束在襯底上成為圖5(2)中所示的形狀。襯底上的光束大小變成掩模上的光束大小的1/3。也就是，光束寬度303為10um，光束凹形長度302為lum，光束凹形寬度304為5um，以及光束凸起長度305為1um、2um。表4例4-14-2輻射強度(mJ/cm2)600600步幅寬度(um)11開口寬度("m)3030凹形長度(ym)33凹形寬度(wm)1515凸起長度(ym)63圖10(2)示出了干蝕刻(secco-etching)之后SEM觀察的結(jié)果。在凸起長度為6um(光束凸起長度為2ym)的情況(例4-l)下，在垂直于光束掃描方向的方向上，以3um的間距形成了從作為起點的光束凹形頂端生長的條狀晶粒，并且在條狀晶體區(qū)之間形成了大量的平行晶粒邊界。如例2-2中所示，依據(jù)3ym凹形長度(lym的光束凹形長度)的條狀晶粒的晶體生長寬度大約為2"m。該原因可以是，由于凹形圖案的周期比條狀晶粒的晶體生長寬度長，所以產(chǎn)生了大量的晶粒區(qū)。在凸起長度為3Um(光束凸起長度為1Um)的情況(例4-2)下，例4-1中所形成的大量晶粒邊界消失了，并在垂直于掃描方向的方向上，以2um的間距連續(xù)形成了具有m的晶體生長寬度的條狀晶粒。這認為是由于凹形圖案的間距等于或小于條狀晶粒的晶體生長寬度所引起的。如從上述結(jié)果中所看到的，當在前體膜上以光束平面形狀的凹形圖案的間距等于或小于基本與條狀晶粒的晶體生長寬度相同的長度，可以在垂直于掃描方向的方向上連續(xù)形成條狀晶粒。從而，能夠在夾在平行的晶粒邊界之間的區(qū)域中有效形成條狀晶體區(qū)。此外，當形成具有比條狀晶粒的晶體生長寬度長的溝道長度和溝道寬度的TFT時，能夠形成在性能方面具有高遷移率和低漂移的TFT，這是由于其可以在溝道內(nèi)不含有大量晶粒邊界的情況下來制造。例5利用與例1中的相同的激光退火裝置和按其中周期性地形成了凹形圖案的圖5(1)中所示形狀的掩模，通過從15"m、9um以及至311m改變凹形長度，來進行掃描輻射。表5中示出輻射條件。輻射強度是在襯底上的值。步幅寬度是在每次輻射之間所掃描的襯底上的距離。表中的開口寬度203、凹形長度202、凹形寬度204和凸起長度205是掩模上的值。穿過掩模的光束在襯底上成為圖5(2)中所示的形狀。襯底上的光束大小變成掩模上的光束大小的1/3。也就是，光束寬度303為8nm或6ym，光束凹形長度302為1um，光束凹形寬度304為3ym或lym，以及光束凸起長度305為lum。表5例5-15-2輻射強度(mJ/cm2)600600步幅寬度("m)11開口寬度(Hm)2418凹形長度(um)33凹形寬度("m)93凸起長度("m)33圖11(1)示出了干蝕刻(secco-etching)之后SEM觀察的結(jié)果。在例5-2(凹形寬度為3um(光束凹形長度為liiin))的情況下，與例5-l(凹形寬度為9um(光束凹形寬度為3um)相比，形成了大量的晶粒邊界。這認為是，由于凹形寬度比例5-l中的短，所以惡化了形成凹形圖案的條狀晶粒的效果。如從上述結(jié)果中所看到的，通過設(shè)定凹形寬度等于或大于其中晶體生長寬度成為最大值的條狀晶粒的凹形寬度(即，通過在該例的輻射條件方面設(shè)定等于或大于9um(3iim的光束凹形寬度)的凹形寬度)，可以形成具有很好可控的晶粒邊界位置的條狀晶體區(qū)。由此，變得能夠形成在性能方面具有高遷移率和低漂移的TFT。然而，按照前體膜的膜厚度、形成膜的方法、光束的輻射強度或光學系統(tǒng)的分辨率中的變化改變了優(yōu)選光束凹形長度。從而，可以按照這些條件適當?shù)卣{(diào)整光束凹形長度。例6利用與例1中的相同的激光退火裝置和按其中周期性地形成了凹形圖案的圖5(1)中所示形狀的掩模，進行掃描輻射。表6中示出輻射條件。輻射強度是在襯底上的值。步幅寬度是在每次輻射之間所掃描的襯底上的距離。表中的開口寬度203、凹形長度202、凹形寬度204和凸起長度205是掩模上的值。穿過掩模的光束在襯底上成為圖5(2)中所示的形狀。襯底上的光束大小變成掩模上的光束大小的1/3。也就是，光束寬度303為6ixm，光束凹形長度302為liim，光束凹形寬度304為lum，以及光束凸起長度305為lum。表6<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>在該例的輻射條件中，即使具有3um的凹形寬度(lum的光束凹形寬度)，也能夠形成具有很好可控的晶粒邊界位置的條狀晶體區(qū)(即，在由平行的晶粒邊界夾著的區(qū)域中)。在該例中證實了，即使當光束凹形寬度是lum的小凹槽時，也可以在與晶粒邊界的長度方向相交的方向上形成條狀晶粒。由此，不僅在理想的位置中可以形成條狀晶粒，還可以取得類似于常規(guī)窄線光束的裝置透射率。此外，在掃描起始位置和末端位置中可以使高密度晶粒邊界區(qū)變窄。此時掩模的透射率是62%(激光透射率是9%)。此外，在60度角的鋸齒形圖案的掩模透射率是43%(激光透射率是6%)。從中得出，由于在本發(fā)明的圖案中激光的透射率高，所以很明顯可以延伸光束長度以及可以在短時間內(nèi)進行處理。例7利用與例1中的相同的激光退火裝置和按其中周期性地形成了凹形圖案的圖5(1)中所示形狀的掩模，通過對300ixm的長度進行掃描輻射形成了多晶區(qū)域，在多晶區(qū)域中沿垂直于掃描方向的方向上連續(xù)成直線排列具有m的晶體生長寬度的條狀晶粒。表7中示出輻射條件。輻射強度是在襯底上的值。步幅寬度是在每次掃描之間所掃描的襯底上的距離。表中的開口寬度203、凹形長度202、凹形寬度204和凸起長度205是掩模上的值。穿過掩模的光束在襯底上成為圖5(2)中所示的形狀。襯底上的光束大小變成掩模上的光束大小的1/3。也就是，光束寬度303為m，光束凹形長度302為1ym，光束凹形寬度304為3"m，以及光束凸起長度305為l"m。表7例7輻射強度(mJ/cm2)600步幅寬度("m)1開口寬度(um)30凹形長度(urn)3凹形寬度(wm)15凸起長度("m)3如圖6(3)中所示，在如實施例中描述的已得到的半導體薄膜中，僅在晶粒邊界315上的方格圖案中形成了隆起部317。利用由圖6(3)所示的本發(fā)明的例子所得到的半導體薄膜制造了薄膜晶體管。具體地，如圖12(1)中所示，在根據(jù)本發(fā)明例子的半導體薄膜中，沿激光束的掃描方向形成了平行的晶粒邊界603，以及沿掃描方向在晶粒邊界603之間的區(qū)域中形成了單晶區(qū)(條狀晶體區(qū))602。這表明，在本發(fā)明的例子中，控制了晶粒邊界603的位置，使得在激光束的掃描方向上平行地形成了晶粒邊界603。如圖12(1)中所示，在含有單晶區(qū)602、602a、602b以及晶粒邊界603的區(qū)域中形成島狀區(qū)601。按矩形形狀形成了島狀區(qū)601，該矩形形狀具有在掃描方向上10um的長度和在與掃描方向正交的方向上4um的長度。此外，如圖12(2)中所示，使用夾在晶粒邊界603之間的單晶區(qū)602作為有源層，并且載流子要在激光束的掃描方向上的有源層(602)內(nèi)移動。在掃描方向上形成了在其之間具有有源層(602)的漏區(qū)703和源區(qū)701。然后，在絕緣膜(未示出)上形成了用于連接漏電極(未示出)和漏區(qū)703的接觸704。類似地，在絕緣膜(未示出)上形成了用于連接源電極(未示出)和源區(qū)701的接觸705。同樣，形成了柵電極702。由此，載流子的移動方向被設(shè)定在掃描方向上，并且制造了其中有源層602的溝道長度為4iim和溝道寬度為4um的n型TFT和p型TFT。在所得到的TFT中的載流子的遷移率對于n型的為10cm2/Vs,而對于p型的為150cm2/Vs。此外，對于百分之百的n型TFT來說閾值電壓的漂移為0.2V。作為比較，使用與例1中的相同的激光退火裝置通過用光束對300pm的長度進行掃描輻射制造了多晶膜，該光束是通過沒有凹形圖案的窄幽圖案掩模來成形的。此處，光束成形為掩模上270iim的開口長度、9.9ym的開口寬度以及襯底上90um的開口長度、3.3Pm的開口寬度。在比較例中所得到的半導體薄膜中，任意地形成了隆起部。輻射強度為600mJ/cm2，并且在襯底上布幅寬度為0.2um。使用多晶體作為有源層并設(shè)置溝道使得載流子平行于掃描方向移動，以便制造具有4wm的溝道長度和4um的溝道寬度的n型TFT和p型TFT。TFT中載流子的遷移率對于n型為320cm2/Vs，而對于p型為120cm2/Vs。此外，對于百分之百的n型TFT的閾值電壓的漂移為IV。通過比較上述兩種類型的TFT的遷移率，很明顯能夠有滿足本發(fā)明的期望條件以得到與用傳統(tǒng)窄線制造的TFT相比具有高遷移率的TFT。這樣，能夠通過本發(fā)明提供高性能TFT。進一步，很明顯能夠有滿足本發(fā)明的條件以得到裕使用具有任意隆起部的半導體薄膜制造的TFT相比具有在閾值電壓方面更小漂移的TFT，具有任意隆起部的半導體薄膜是用常規(guī)窄線光束制造的。因此，能夠通過本發(fā)明提供高性能TFT。例8利用與例1中的相同的激光退火裝置和按其中周期性地形成了凹形圖案的圖5(1)中所示形狀的掩模，通過對300um的長度進行掃描輻射形成了多晶區(qū)域，在多晶區(qū)域中沿垂直于掃描方向的方向上連續(xù)成直線排列具有2iim的晶體生長寬度的條狀晶粒。表7中示出輻射條件。輻射強度是在襯底上的值。步幅寬度是在每次掃描之間所掃描的襯底上的距離。表中的開口寬度、凹形長度、凹形寬度和凸起長度是掩模上的值。穿過掩模的光束在襯底上成為圖5(2)中所示的形狀。襯底上的光束大小變成掩模上的光束大小的1/3。也就是，光束寬度303為6um，光束凹形長度302為lum，光束凹形寬度304為3um，以及光束凸起長度305為lum。如圖6(3)中所示，在如實施例中描述的已得到的半導體薄膜中，僅在晶粒邊界315上的方格圖案中形成了隆起部317。利用由圖6(3)所示的本發(fā)明的例子所得到的半導體薄膜制造了薄膜晶體管。具體地，如圖13(1)中所示，在根據(jù)本發(fā)明例子的半導體薄膜中，沿激光束的掃描方向形成了平行的晶粒邊界803，以及沿掃描方向在晶粒邊界803之間的區(qū)域中形成了單晶區(qū)(條狀晶體區(qū))802。這表明，在本發(fā)明的例子中，控制了晶粒邊界803的位置，使得在激光束的掃描方向上平行地形成了晶粒邊界803。如圖13(1)中所示，通過限制區(qū)域在晶粒邊界803之間夾著的單晶區(qū)802內(nèi)形成了島狀區(qū)801。因為避開單晶區(qū)802a、802b和晶粒邊界803形成了島狀區(qū)801，所以該例不同于圖12中所示的例子。按矩形形狀形成了島狀區(qū)801，該矩形形狀具有在掃描方向上m的長度和在與掃描方向正交的方向上4um的長度。此外，如圖13(2)中所示，使用夾在晶粒邊界803之間的單晶區(qū)802作為有源層，并且載流子要在激光束的掃描方向上的有源層(802)內(nèi)移動。從而，形成了在掃描方向上其之間具有有源層(802)的漏區(qū)903和源區(qū)卯2。然后，在絕緣膜(未示出)上形成了用于連接漏電極(未示出)和漏區(qū)903的接觸904。類似地，在絕緣膜(未示出)上形成了用于連接源電極(未示出)和源區(qū)902的接觸905。并且，制造了n型TFT和p型TFT，其中有源層802的溝道長度為1.4ym，溝道寬度為1.4wm，以及載流子的移動方向變成掃描方向。所得到的TFT中的載流子的遷移率對于n型為520cm2/Vs，而對于p型的為200cm2/Vs。為了在具有2tim晶粒寬度的條狀單晶區(qū)802中形成溝道，期望設(shè)定溝道寬度為2um或更小，并更優(yōu)選為1.8wm或更小。此夕卜，對于百分之百的n型TFT來說閾值電壓的漂移為0.2V。作為比較，使用與例1中的相同的激光退火裝置通過用光束對300um的長度進行.掃描輻射制造了多晶膜，該光束是通過沒有凹形圖案的窄線圖案掩模來成形的。此處，光束成形為掩模上270"m的開口長度、9.9um的開口寬度以及襯底上90iim的開口長度、3.3ym的開口寬度。在比較例中所得到的半導體薄膜中，任意地形成了隆起部。輻射強度為600mJ/cm2，并且在襯底上布幅寬度為0.2ym。設(shè)置溝道使得載流子平行于掃描方向移動，以便制造具有1.4"m的溝道長度和1.4ixm的溝道寬度的n型TFT和p型TFT。由于晶粒邊界的位置不可控制，所以有晶粒邊界出現(xiàn)在溝道內(nèi)。TFT中載流子的遷移率對于n型為320cm2/Vs，而對于p型為120cm2/Vs。此外，對于百分之百的n型TFT的閾值電壓的漂移為Q.15V。通過比較上述兩種類型的TFT的遷移率，很明顯能夠有滿足本發(fā)明期望條件的TFT，以得到比常規(guī)TFT高的遷移率。從而，能夠用本發(fā)明提供高性能的TFT。此外，由于本發(fā)明中的遷移率比由例7所示例的TFT的遷移率高，所以很明顯能夠通過在條狀晶粒內(nèi)形成溝道來獲得具有更高性能的TFT。此外，很顯然能夠有滿足本發(fā)明條件的TFT，以得到與用具有任意隆起部的半導體薄膜制造的TFT相比具有在閾值電壓方面更小漂移的TFT，具有任意隆起部的半導體薄膜是用常規(guī)窄線光束制造的。因此，能夠通過本發(fā)明提供高性能TFT。例9利用與例1中的相同的激光退火裝置和按其中周期性地形成了凹形圖案的圖5(1)中所示形狀的掩模，通過對300um的長度進行掃描輻射形成了在垂直于掃描方向的方向上連續(xù)成直線排列的條狀晶粒，條狀晶粒具有2ixm的晶體生長寬度。表7中示出輻射條件。輻射強度是在襯底上的值。步幅寬度是在每次掃描之間所掃描的襯底上的距離。表中的開口寬度203、凹形長度202、凹形寬度204和凸起長度205是掩模上的值。穿過掩模的光束在襯底上成為圖5(2)中所示的形狀。襯底上的光束夫小變成掩模上的光束大小的1/3。也就是，光束寬度303為6iim，光束凹形長度302為1iim，光束凹形寬度304為3um，以及光束凸起長度305為lum。如圖6(3)中所示，在如實施例中描述的己得到的半導體薄膜中，僅在晶粒邊界315上的方格圖案中形成了隆起部317。利用由圖6(3)所示的本發(fā)明的例子所得到的半導體薄膜制造了薄膜晶體管。具體地，如圖14(1)中所示，在根據(jù)本發(fā)明例子的半導體薄膜中，沿激光束的掃描方向形成了平行的晶粒邊界1003，以及沿掃描方向在晶粒邊界1003之間的區(qū)域中形成了單晶區(qū)(條狀晶體區(qū))1002。這表明，在本發(fā)明的例子中，控制了晶粒邊界1003的位置，使得在激光束的掃描方向上平行地形成了晶粒邊界1003。如圖14(1)中所示，在含有單晶區(qū)1002、1002a、1002b以及晶粒邊界1003的區(qū)域中形成島狀區(qū)1001。按矩形形狀形成了島狀區(qū)1001，該矩形形狀具有在掃描方向上4iim的長度和在與掃描方向正交的方向上5um的長度。此外，如圖14(2)中所示，使用夾在晶粒邊界1003之間的單晶區(qū)1002作為有源層，并且載流子要在與激光束的掃描方向正交的方向上的有源層(1002)內(nèi)移動。從而，在與掃描方向正交的方向上形成了在其之間具有有源層(1002)的漏區(qū)1102和源區(qū)1101。然后，在絕緣膜(未示出)上形成了用于連接漏電極(未示出)和漏區(qū)1102的接觸1105。類似地，在絕緣膜(未示出)上形成了用于連接源電極(未示出)和源區(qū)1101的接觸1104。同樣，形成了柵電極1103。由此，載流子的移動方向被設(shè)定在與掃描方向正交的方向上，并且制造了其中有源層1102的溝道長度為1.4"m和溝道寬度為4lim的n型TFT和p型TFT。在所得到的TFT中的載流子的遷移率對于n型為520cm2/Vs，而對于p型為200cm2/Vs。為了在具有2um晶粒寬度的條狀晶粒的晶粒內(nèi)形成溝道，期望設(shè)定溝道長度為2um或更小，并更優(yōu)選為1.8um或更小。此外，對于百分之百'的n型TFT來說閾值電壓的漂移為0.15V。作為比較，使用與例1中的相同的激光退火裝置通過用光束對300ym的長度進行掃描輻射制造了多晶膜，該光束是通過沒有凹形圖案的窄線圖案掩模來成形的。此處，光束成形為掩模上270ym的開口長度、9.9iim的開口寬度以及襯底上卯iim的開口長度、3.3wm的開口寬度。在比較例中所得到的半導體薄膜中，任意地形成了隆起部。輻射強度為600mJ/cm2，并且在襯底上布幅寬度為0.2um。設(shè)置溝道使得載流子平行于掃描方向移動，以便制造具有1，4iim的溝道長度和4um的溝道寬度的n型TFT和p型TFT。由于晶粒邊界的位置不可控制，所以通過截斷載流子的躍遷有晶粒邊界出現(xiàn)在溝道內(nèi)。在所得到的TFT中載流子的遷移率對于n型為150cm2/Vs，而對于p型為100cm2/Vs。此外，對于百分之百的n型TFT的閾值電壓的漂移為0.15V。通過比較上述兩種類型的TFT的遷移率，很明顯能夠有滿足本發(fā)明期望條件的TFT，以得到比常規(guī)TFT高的遷移率。從而，通過本發(fā)明能夠提供高性能的TFT。此外，由于與例7所示例的TFT相比遷移率較高，所以當在該例中晶體生長寬度比溝道長度長、而比溝道寬度短時，通過設(shè)定TFT使得載流子流動方向變成垂直于掃描方向的方向，能夠在條狀晶體內(nèi)形成溝道。由此，能形成具有更高性能的TFT。此外，很顯然能夠有滿足本發(fā)明條件的TFT，以得到與用具有任意隆起部的半導體薄膜制造的TFT相比具有在閾值電壓方面更小漂移的TFT，具有任意隆起部的半導體薄膜是用常規(guī)窄線光束制造的。因此，通過本發(fā)明能夠提供高性能TFT。例10在非堿性玻璃上形成絕緣膜，并用低壓化學汽相淀積在絕緣膜上形成了60nm的非晶硅膜1601。然后，如圖15(1)、(2)中所示，通過進行XeCl受激準分子激光器的光束1602的掃描輻射，在非晶硅膜1601上形成了具有0.1-1um晶粒直徑的粒狀多晶硅，XeCl受激準分子激光器具有360mJ/cn^的能量強度和50um的步幅寬度。上述粒狀晶粒是具有比隨后要介紹的條狀晶粒的直徑小的直徑的晶粒，并且在本說明書中簡稱為粒狀晶粒1603，以便使其區(qū)別于條狀晶粒。盡管在該例中使用了XeCl受激準分子激光器，但要使用的激光器可以是其它受激準分子激光器，例如KrF激光器，或固態(tài)激光器，例如Nd:YAG激光器、Nd:YLF激光器、Nd:YV04激光器，或氣體激光器，例如氧化碳氣體激光器、氬氣體激光器。然后，利用按如其中周期性地形成了凹形圖案的圖5(1)中所示的形狀的掩模，如圖15(3)、(4)所示，在需要高遷移率的區(qū)域(例如，在包括有源矩陣襯底的像素顯示器件中的驅(qū)動電路區(qū)域中)上用光束1604選擇性地進行掃描輻射。由此，在垂直于掃描方向的方向上形成了具有連續(xù)成直線排列的2ym晶體生長寬度的條狀晶粒1605，如圖14(4)中所示。在表7中示出了此時的輻射條件。輻射強度是在襯底上的值。步幅寬度是在每次掃描之間所掃描的襯底上的距離。表中的開口寬度203、凹形長度202、凹形寬度204和凸起長度205是圖5(1)中所示的掩模上的值。穿過掩模的光束在襯底上成為圖5(2)中所示的形狀。襯底上的光束大小變成掩模上的光束大小的1/3。也就是，光束寬度303為6ym，光束凹形長度302為lixm，光束凹形寬度304為3um，以及光束凸起長度305為liim。然后，在旋轉(zhuǎn)襯底90°之后，如圖15(5)、(6)中所示，利用按如其中周期性地形成了凹形圖案的圖5(1)中所示的形狀的掩模，用光束1606進行掃描輻射。表7中示出輻射條件。可以通過旋轉(zhuǎn)掃描方向90°而不旋轉(zhuǎn)襯底90。的情況下進行輻射。利用所得到的粒狀晶粒1603和條狀晶粒1605作為有源層制造了TFT。在使用條狀晶粒的情況下，通過設(shè)定溝道方向和掃描方向相互平行制造了TFT。結(jié)果，獲得了高遷移率到n型中520cm2/Vs和p型中200cm2/Vs的程度。對于使用條狀晶粒1605作為有源層的TFT來說，當TFT的溝道方向是按掃描方向以及按垂直于掃描方向的方向時，可以取得高遷移率。從而，可以適當設(shè)計每個激光的掃描方向和TFT的溝道方向。如上所述，通過選擇性地施加具有需要縮短步幅寬度的凹形圖案的光束掃描輻射到需要高遷移率的區(qū)域上，與輻射襯底的全部表面的情況相比，可以改善每塊襯底的處理速度。將概括介紹根據(jù)上述本發(fā)明實施例的薄膜晶體管。根據(jù)本發(fā)明實施例的薄膜晶體管包括形成在夾在平行的晶粒邊界(603、803、1003)之間的區(qū)域中所形成的條狀晶體區(qū)(602、802、1002)，以及在單晶膜上形成至少其中設(shè)定載流子移動方向按晶粒邊界的長度方向的第一有源層、或其中設(shè)定載流子的移動方向按與晶粒邊界相交的方向的第二有源層。當提供第一有源層時，通過沿晶粒邊界(603、803)的長度方向夾入有源層形成了第一有源層的漏區(qū)(703、903)和源區(qū)(701、902)。在這種情況下，形成了第一有源層的源區(qū)和漏區(qū)，以便包括晶粒邊界和條狀晶體區(qū)，或僅在條狀晶體區(qū)的區(qū)域內(nèi)形成了第一有源層的源區(qū)和漏區(qū)。當提供第二有源層時，通過沿與晶粒邊界(1003)的長度方向相交的方向夾入有源層形成了第二有源層的漏區(qū)(1102)和源區(qū)(1101)。在這種情況下，形成了第二有源層的源區(qū)和漏區(qū)，以便包括晶粒邊界和條狀晶體區(qū)。當提供第一有源層和第二有源層時，通ii沿與晶粒邊界的長度方向相交的方向夾入有源層形成了第一有源層的漏區(qū)和源區(qū)，并且通過沿與晶粒邊界的長度方向相交的方向夾入有源層形成了第二有源層的漏區(qū)和源區(qū)。此外，根據(jù)本發(fā)明實施例的薄膜晶體管可以為以下結(jié)構(gòu)，包括由粒狀晶粒和由具有比粒狀晶粒大的晶粒直徑的晶粒構(gòu)成的條狀晶粒(1605)組成的半導體薄膜(1603)，其中分別在半導體薄膜和條狀晶粒中形成有源層。權(quán)利要求1.一種制造半導體薄膜的方法，該方法用于在該半導體薄膜上生長晶粒，該方法包括如下步驟激光束成形步驟，形成具有至少一個凹形圖案的激光束圖案，其中所述凹形圖案是具有三條或三條以上邊的形狀；以及，用所述激光束照射所述半導體薄膜的步驟。2.—種制造半導體薄膜的方法，該方法用于在該半導體薄膜上生長晶粒，該方法包括如下步驟激光束成形步驟，形成具有至少一個凹形圖案的激光束圖案，其中所述凹形圖案是具有至少一個曲線的形狀；以及，用所述激光束照射所述半導體薄膜的步驟。3.—種制造半導體薄膜的方法，該方法用于在該半導體薄膜上生長晶粒，該方法包括如下步驟激光束成形步驟，形成具有至少一個凹形圖案的激光束圖案，其中每一個凹形圖案的光束凹形長度之和比所述光束長度短；以及，用所述激光束照射所述半導體薄膜的步驟。4.一種制造半導體薄膜的方法，該方法通過掃描激光束用于在該半導體薄膜上生長晶粒，該方法包括如下步驟激光束成形步驟，形成具有至少一個凹形圖案的激光束圖案，其中所述激光束圖案是這樣的形狀使得在掃描方向背面?zhèn)壬系乃黾す馐鴪D案的一側(cè)的形狀不同于在掃描方向的前側(cè)的激光束圖案的一側(cè)的形狀；以及，用所述激光束照射所述半導體薄膜的步驟。全文摘要本發(fā)明提供了一種半導體薄膜的制造方法，其能夠減少半導體薄膜中的晶粒邊界的數(shù)量并還能夠控制晶粒邊界的方向。如圖6(1)中所示，當?shù)谝还馐椛涞椒蔷Ч枭蠒r，放射狀地形成具有位于中心的凹形的頂端的溫度梯度。從而，如圖6(2)中所示，在凹形頂端中形成不僅是在光束寬度方向上而且是在光束長度方向上生長的晶粒。在第二光束等之后，利用在凹形頂端中所形成的晶粒作為籽晶重復生長。結(jié)果，與常規(guī)窄線光束的情況相比，用位于起點的凹形的頂端形成有更寬寬度的條狀晶粒。此外，通過設(shè)定凹形圖案的周期在垂直于光束掃描方向的方向上等于或小于晶粒直徑，能夠形成連續(xù)成直線排列的條狀晶粒。文檔編號H01L21/20GK101419913SQ200810175139公開日2009年4月29日申請日期2005年3月31日優(yōu)先權(quán)日2004年3月31日發(fā)明者中田充申請人:日本電氣株式會社