JP2001053290A - 薄膜集積回路の作製方法 - Google Patents

薄膜集積回路の作製方法

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アクティブマトリクス型の液晶表示装置にお
いてフレキシビリティーのあるものを提供する。 【構成】 ガラス基板１０１上に薄膜トランジスタを形
成し、アクリル樹脂等でなる封止層１１９を介して透光
性を有し、かつ可撓性を有する樹脂基板１２０を接着す
る。そして、ガラス基板１０１を剥離することにより、
可撓性を有する樹脂基板１２０上に薄膜トランジスタが
形成された構成を得る。こうして、可撓性を有した樹脂
基板を用いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置用
のパネルを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本明細書で開示する発明は、
フレキシブルな（可撓性を有する）ディスプレイパネル
を提供する技術に関する。特にフレキシブルなアクティ
ブマトリクス型の液晶表示装置を提供する技術に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】小型軽量で薄型のディスプレイとして、
液晶表示装置が知られている。これは、ディスプレイパ
ネルの構成として、数μｍの間隔で張り合わせられた一
対の透光性の基板間に液晶を挟んで保持した構成を有し
ている。動作に当たっては、所定の領域の液晶に電界を
加えることにより、その光学特性を変化させ、パネルを
透過する光の透過の有無や透過光量を制御する。
【０００３】この液晶表示装置の表示特性をさらに高い
ものとする技術として、アクティブマトリクス型のディ
スプレイパネルが知られている。これは、マトリクス状
に配置された各画素にスイッチング用の薄膜トランジス
タ（一般に非晶質珪素薄膜が利用される）を配置し、各
画素に出入りする電荷を薄膜トランジスタによって制御
するものである。
【０００４】アクティブマトリクス型の液晶表示装置の
特性を向上させるには、使用される薄膜トランジスタの
特性を向上させる必要があるが、それは使用する基板の
関係から困難であるのが現状である。
【０００５】液晶ディスプレイパネルに利用される基板
に必要とされるのは、可視光を透過する光学特性であ
る。このような光学特性を有する基板としては、各種樹
脂基板、ガラス基板、石英基板等である。この中で、樹
脂基板は、耐熱性が低いので、その表面に薄膜トランジ
スタを作製することは困難である。また石英基板は、１
０００℃以上の高温にも耐えることができるが、高価で
あり、ディスプレイの大型化に際しての経済性に問題が
ある。そこで一般的には、ガラス基板が利用されてい
る。
【０００６】薄膜トランジスタの特性を向上させるに
は、薄膜トランジスタを構成する薄膜半導体として、結
晶性を有する珪素半導体薄膜を用いる必要がある。しか
し、結晶性珪素薄膜を形成するには、試料を高温雰囲気
に曝す必要があり、ガラス基板を利用する場合、基板の
反りや変形が問題となる。特に大面積化を計った場合、
この問題が顕在化してしまう。
【０００７】このような問題を解決し、かつ高い表示特
性を有する液晶表示パネルを得る技術として、特許出願
公表番号平６−５０４１３９号公報に記載された技術が
公知である。この技術は、ＳＯＩ技術等によって形成さ
れた単結晶珪素薄膜を利用して薄膜トランジスタを作製
し、さらにこの薄膜トランジスタをエピタキシャル成長
用の基板から剥離し、必要とする光学特性を有する任意
の基板に接着することによって、液晶表示装置を構成す
るパネルを得るものである。
【０００８】この技術を用いた場合、公知のＳＯＩ技術
を用いて形成された単結晶珪素薄膜を用いることができ
るので、高い特性を有する薄膜トランジスタを得ること
ができる。また、基板として湾曲面を有するものを利用
することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】前述の特許出願公表番
号平６−５０４１３９号公報に記載された技術において
は、ＳＯＩ技術を用いて薄膜トランジスタを作製してい
る。しかし現状におけるＳＯＩ技術では、１０インチ対
角以上の大面積において単結晶薄膜を形成することは困
難である。
【００１０】例えば、現状においては、単結晶ウエハー
として最大のものは１６インチのものである。この場
合、得られる正方形のパネルの最大のものは、１６×
（１／２）-2≒１１インチ対角のものである。
【００１１】一方、液晶表示パネルとしては、対角寸法
で２０インチあるいは３０インチ以上のものが今後要求
されていくことが予想される。このような大型の液晶表
示パネルを構成することは、公知のＳＯＩ技術を用いた
方法では不可能である。
【００１２】そこで、本明細書で開示する発明は、大面
積にわたって高い特性を有する薄膜トランジスタを作製
する技術を提供することを課題とする。また、この技術
を利用して表示パネルを得る技術を提供することを課題
とする。さらにこれら技術を用いて作製された薄膜トラ
ンジスタや表示パネルを提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本明細書で開示する発明
の一つは、第１の基板上に第１の絶縁膜を形成する工程
と、前記第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜を形成する工程
と、前記第２の絶縁膜上に非晶質珪素膜を形成する工程
と、前記非晶質珪素膜の表面に珪素の結晶化を助長する
金属元素を接して保持させる工程と、加熱処理を施し、
前記非晶質珪素膜を結晶化させ結晶性珪素膜を得る工程
と、前記結晶性珪素膜を用いて薄膜トランジスタを形成
する工程と、前記薄膜トランジスタを封止する層を形成
する工程と、前記封止する層に透光性を有する第２の基
板を接着する工程と、前記第１の絶縁膜を除去し、前記
第１の基板を剥離する工程と、を有することを特徴とす
る。
【００１４】上記構成の具体的な例を図１〜３に示す。
まず図１において、第１の基板であるガラス基板１０１
上に剥離層として機能する第１の絶縁膜（酸化珪素膜）
１０２を成膜する。次に第２の絶縁膜として酸化珪素膜
１０３を成膜する。この酸化珪素膜１０２と１０３と
は、その成膜方法が異なり、第１の酸化珪素膜１０２は
後にエッチングによって除去され易いものとする。（こ
の点に関しては後述する）
【００１５】次に第２の絶縁膜１０３上に非晶質珪素膜
１０４を成膜する。そして珪素の結晶化を助長する金属
元素を含んだ溶液を塗布し、水膜１０５を形成し、スピ
ナー１０６を用いたスピンドライを行うことにより、非
晶質珪素膜１０４の表面に当該金属元素が接して保持さ
れた状態とする。
【００１６】そして加熱処理を施すことにより、結晶性
珪素膜１０７を得て、この珪素膜を活性層として、図２
（Ａ）に示すように薄膜トランジスタを形成する。薄膜
トランジスタを形成したら、この薄膜トランジスタを封
止する層１１９を形成する。そして、フレキシブルな透
光性基板１２０を接着する。その後、エッチングを行う
ことにより、剥離層である第１の絶縁膜１０２を除去
し、ガラス基板１０１を薄膜トランジスタから剥離す
る。
【００１７】他の発明の構成は、その表面に溝が形成さ
れた第１の基板上に第１の絶縁膜を形成する工程と、前
記第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜を形成する工程と、前
記第２の絶縁膜上に非晶質珪素膜を形成する工程と、前
記非晶質珪素膜の表面に珪素の結晶化を助長する金属元
素を接して保持させる工程と、加熱処理を施し、前記非
晶質珪素膜を結晶化させ結晶性珪素膜を得る工程と、前
記結晶性珪素膜を用いて薄膜トランジスタを形成する工
程と、前記薄膜トランジスタを封止する層を形成する工
程と、前記封止する層に透光性を有する第２の基板を接
着する工程と、エッチング溶液を用いて前記第１の絶縁
膜を除去し、前記第１の基板を剥離する工程と、を有す
ることを特徴とする。
【００１８】他の発明の構成は、表面に溝が形成された
第１の基板上に第１の絶縁膜を形成する工程と、前記第
１の絶縁膜上に第２の絶縁膜を形成する工程と、前記第
２の絶縁膜上に非晶質珪素膜を形成する工程と、前記非
晶質珪素膜の表面に珪素の結晶化を助長する金属元素を
接して保持させる工程と、加熱処理を施し、前記非晶質
珪素膜を結晶化させ結晶性珪素膜を得る工程と、前記結
晶性珪素膜を用いて薄膜トランジスタを形成する工程
と、前記薄膜トランジスタを封止する層を形成する工程
と、前記封止する層に透光性を有する第２の基板を接着
する工程と、エッチング溶液を用いて前記第１の絶縁膜
を除去し、前記第１の基板を剥離する工程と、を有し、
前記溝の底部と前記第１の絶縁膜との間には隙間が形成
されており、前記エッチング溶液は前記隙間に進入する
ことを特徴とする。
【００１９】本明細書で開示する構成においては、珪素
の結晶化を助長する金属元素として、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕ
から選ばれた一種または複数種類の元素が用いることで
きる。特にＮｉを用いた場合に高い再現性と効果を得る
ことができる。
【００２０】またこの珪素の結晶化を助長する金属元素
は、珪素膜中において、１×１０14〜５×１０18原子ｃ
ｍ-3の濃度となるように調整する必要がある。これは、
結晶化に必要とする濃度としては、１×１０14原子ｃｍ
-3の濃度が必要であり、５×１０15原子ｃｍ-3以上の濃
度となると半導体としての特性が損なわれてしまうから
である。なお、本明細書中における原子の濃度は、ＳＩ
ＭＳ（２次イオン分析方法）を用いて得られた計測値の
最小値として定義される。
【００２１】また、上記金属元素を利用することによっ
て得られた結晶性珪素膜は、その膜中に不対結合手の中
和用に水素及び／又はハロゲン元素が0.0005原子％〜５
原子％の濃度で含まれている。
【００２２】他の発明の構成は、第１の基板上に第１の
絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜上に第２の
絶縁膜を形成する工程と、前記第２の絶縁膜上に非晶質
珪素膜を形成する工程と、前記非晶質珪素膜の表面に珪
素の結晶化を助長する金属元素を接して保持させる工程
と、前記非晶質珪素膜に対してレーザー光を照射し、被
照射領域を単結晶と見なせる領域、または実質的に単結
晶と見なせる領域に変成する工程と、前記単結晶と見な
せる領域、または実質的に単結晶と見なせる領域を活性
層として用いて薄膜トランジスタを形成する工程と、前
記薄膜トランジスタを封止する層を形成する工程と、前
記封止する層に透光性を有する第２の基板を接着する工
程と、前記第１の絶縁膜を除去し、前記第１の基板を剥
離する工程と、を有することを特徴とする。
【００２３】上記構成において、単結晶と見なせる領
域、または実質的に単結晶と見なせる領域は、実質的に
当該領域内に結晶粒界が存在しておらず、さらに欠陥を
補償するための水素及び／又はハロゲン元素を１×１０
15〜１×１０20原子ｃｍ-3の濃度で含んでおり、さらに
炭素及び窒素の原子を１×１０15〜５×１０15原子ｃｍ
-3の濃度で含んでおり、さらに酸素の原子を１×１０17
〜５×１０19原子ｃｍ-3の濃度で含んでいる。
【００２４】他の発明の構成は、第１の基板上に第１の
絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜上に第２の
絶縁膜を形成する工程と、前記第２の絶縁膜上に非晶質
珪素膜を形成する工程と、前記非晶質珪素膜の表面に珪
素の結晶化を助長する金属元素を接して保持させる工程
と、前記非晶質珪素膜に対してレーザー光を照射し、被
照射領域を結晶性を有する領域へと変成する工程と、前
記結晶性を有する領域を活性層として用いて薄膜トラン
ジスタを形成する工程と、前記薄膜トランジスタを封止
する層を形成する工程と、前記封止する層に透光性を有
する第２の基板を接着する工程と、前記第１の絶縁膜を
除去し、前記第１の基板を剥離する工程と、を有するこ
とを特徴とする。
【００２５】本明細書で開示する発明における珪素の結
晶化を助長する金属元素の導入方法としては、当該金属
元素を含んだ溶液を用いることが簡便である。例えば、
Ｎｉを用いる場合には、臭化ニッケル溶液、酢酸ニッケ
ル塩溶液、蓚酸ニッケル溶液、炭酸ニッケル溶液、塩化
ニッケル溶液、沃化ニッケル溶液、硝酸ニッケル溶液、
硫酸ニッケル溶液、蟻酸ニッケル溶液、ニッケルアセチ
ルアセトネート溶液、４−シクロヘキシル酪酸ニッケル
溶液、酸化ニッケル溶液、水酸化ニッケル溶液等から選
ばれた少なくとも１種類の化合物を用いることができ
る。
【００２６】また、当該金属元素として、Ｆｅ（鉄）を
用いる場合には、その化合物として鉄塩として知られて
いる材料、例えば臭化第１鉄（ＦｅＢｒ2６Ｈ2Ｏ）、臭
化第２鉄（ＦｅＢｒ3６Ｈ2Ｏ）、酢酸第２鉄（Ｆｅ（Ｃ
2Ｈ3 Ｏ2）3xＨ2Ｏ）、塩化第１鉄（ＦｅＣｌ34Ｈ
2Ｏ）、塩化第２鉄（ＦｅＣｌ34Ｈ2Ｏ）、フッ化第２鉄
（ＦｅＦ3３Ｈ2Ｏ）、硝酸第２鉄（Ｆｅ（ＮＯ3）3 ９
Ｈ2 Ｏ）、リン酸第１鉄（Ｆｅ3（ＰＯ4）2８Ｈ2Ｏ）、
リン酸第２鉄（ＦｅＰＯ4２Ｈ2Ｏ）から選ばれたものを
用いることができる。
【００２７】また、当該金属元としてＣｏ（コバルト）
を用いる場合には、その化合物としてコバルト塩として
知られている材料、例えば臭化コバルト（ＣｏＢｒ６Ｈ
2Ｏ）、酢酸コバルト（Ｃｏ（Ｃ2 Ｈ3 Ｏ2）2 ４Ｈ
2Ｏ）、塩化コバルト（ＣｏＣｌ 2６Ｈ2 Ｏ）、フッ化コ
バルト（ＣｏＦ2xＨ2Ｏ）、硝酸コバルト（Ｃｏ（Ｎ
Ｏ3）2６Ｈ2 Ｏ）から選ばれたものを用いることができ
る。
【００２８】また当該金属元素として、Ｒｕ（ルテニウ
ム）を用いる場合には、その化合物としてルテニウム塩
として知られている材料、例えば塩化ルテニウム（Ｒｕ
Ｃｌ 3 Ｈ2 Ｏ）を用いることができる。
【００２９】また当該金属元素として、Ｒｈ（ロジウ
ム）を用いる場合には、その化合物としてロジウム塩と
して知られている材料、例えば塩化ロジウム（ＲｈＣｌ
3 ３Ｈ 2 Ｏ）を用いることができる。
【００３０】また当該金属元素として、Ｐｄ（パラジウ
ム）を用いる場合には、その化合物としてパラジウム塩
として知られている材料、例えば塩化パラジウム（Ｐｄ
Ｃｌ 2２Ｈ2Ｏ）を用いることができる。
【００３１】また当該金属元素として、Ｏｓ（オスニウ
ム）を用いる場合には、その化合物としてオスニウム塩
として知られている材料、例えば塩化オスニウム（Ｏｓ
Ｃｌ 3 ）を用いることができる。
【００３２】また当該金属元素として、Ｉｒ（イリジウ
ム）を用いる場合には、その化合物としてイリジウム塩
として知られている材料、例えば三塩化イリジウム（Ｉ
ｒＣｌ3 ３Ｈ2 Ｏ）、四塩化イリジウム（ＩｒＣｌ4 ）
から選ばれた材料を用いることができる。
【００３３】また当該金属元素として、Ｐｔ（白金）を
用いる場合には、その化合物として白金塩として知られ
ている材料、例えば塩化第二白金（ＰｔＣｌ4５Ｈ2Ｏ）
を用いることができる。
【００３４】また当該金属元素として、Ｃｕ（銅）を用
いる場合には、その化合物として酢酸第二銅（Ｃｕ（Ｃ
Ｈ3 ＣＯＯ）2 ）、塩化第二銅（ＣｕＣｌ2 ２Ｈ2
Ｏ）、硝酸第二銅（Ｃｕ（ＮＯ3）2 ３Ｈ2 Ｏ）から選
ばれた材料を用いることができる。
【００３５】また当該金属元素として、金を用いる場合
には、その化合物として三塩化金（ＡｕＣｌ3 xＨ2
Ｏ）、塩化金塩（ＡｕＨＣｌ4 ４Ｈ2 Ｏ）から選ばれた
材料を用いることができる。
【００３６】
【実施例】〔実施例１〕本実施例は、ガラス基板上に５
５０℃程度以下の低温プロセスで作製された大面積を有
する液晶ディスプレイ用の薄膜集積回路を可撓性を有す
る基板であるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）基
板に移替え、曲面においても配置可能なアクティブマト
リクス型の液晶表示装置を構成する例に関する。特に本
実施例では、画素領域の構成に関して説明する。ここで
は、液晶表示装置を例として示すが、ＥＬ型のディスプ
レイに本明細書で開示する技術を利用することもでき
る。
【００３７】まずガラス基板１０１を用意する。このガ
ラス基板は、その表面に細かい凹部を予め付けておく。
ここでは、この凹部は、幅及び高さが数千Å〜数μｍ、
深さが数μｍ〜数１０μｍ、その形状が格子状あるいは
ストライプ状を有したものとする。この凹部は後に成膜
される剥離層の平坦性が保たれる範囲において、深くし
た方がよい。この凹部の形成方法は、フォトリソグラフ
ィー工程を用いたエッチング、または機械的なエッチン
グを用いて行えばよい。
【００３８】ガラス基板の上には、剥離層として機能す
る酸化珪素膜が成膜される。ここでは、酸化珪素系被膜
形成用塗布液を用いた酸化珪素膜を用いる。この酸化珪
素系被膜形成用塗布液というのは、シラノール系のモノ
マーあるいはオリゴマー等をアルコール、ケトン等の有
機溶媒に溶解させたものや、酸化珪素の微粉末を有機溶
媒に分散させたものである。このような酸化珪素系被膜
形成用塗布液の具体例としては、東京応化工業株式会社
のＯＣＤ(Ohka Diffusion Source) を用いることができ
る。
【００３９】上記ＯＣＤ溶液は、スピナー等を用いて被
形成面に塗布し、２００〜３００℃の温度でベークする
ことにより、簡単に酸化珪素膜を形成することができ
る。また、これら酸化珪素系被膜形成用塗布液（ＯＣＤ
溶液に限らず）を用いて形成された酸化珪素膜は、スパ
ッタ法やＣＶＤ法によって形成された酸化珪素膜に比較
して、極めてエッチングレートが高い（条件によっては
１桁以上大きい）という特徴を有する。例えば本発明者
らの実験によれば、ＴＥＯＳガスを用いたプラズマＣＶ
Ｄ法で成膜された酸化膜（ゲイト絶縁膜や層間絶縁膜に
利用される）のバッファーフッ酸に対するエッチングレ
ートは、１０００〜２０００Å／分程度であるが、上記
ＯＣＤ溶液を用いて成膜された酸化珪素膜のバッファフ
ッ酸に対するエッチングレートは、１μｍ／分以上のも
のが得られている。
【００４０】本実施例では、東京応化工業株式会社のＯ
ＣＤ溶液の中で、Ｔｙｐｅ２ Ｓｉ５９０００を用い
て、剥離層１０２を形成する。この剥離層１０２の形成
は、上記ＯＣＤ溶液をスピナーを用いて塗布し、２５０
℃の温度で３０分間のベークを行うことにより行う。酸
化珪素膜でなる剥離層１０２の厚さは１μｍとする。な
お、この剥離層１０２の表面は平坦なものとなるように
注意する必要がある。
【００４１】この剥離層１０２とガラス基板１０１との
間には、図７に示すようにガラス基板の凹凸に起因する
隙間７０１が存在することとなる。また、隙間７０１が
形成されるように、ＯＣＤ溶液の濃度を調整することは
有効である。
【００４２】剥離層１０２を成膜したら、下地膜となる
酸化珪素膜１０３を成膜する。この酸化珪素膜１０３は
ＴＥＯＳガスを用いたプラズマＣＶＤ法を用いて緻密な
膜質として成膜する。この酸化珪素膜１０３は、後に薄
膜トランジスタの裏面側を覆う保護膜としての機能を有
するから、５０００Å以上の厚さの膜とする必要があ
る。また、この下地膜となる酸化珪素膜１０３の成膜
は、スパッタ法によって行ってもよい。（図１（Ａ））
【００４３】次に図１（Ｂ）に示すように非晶質珪素膜
１０４をプラズマＣＶＤ法または減圧熱ＣＶＤ法で成膜
する。この非晶質珪素膜１０４の成膜は従来より公知の
成膜方法を用いればよい。この非晶質珪素膜１０４の厚
さは、５００Å程度とすればよい。さらに試料をスピナ
ー１０６上に配置し、所定の濃度に調整したニッケル酢
酸塩溶液を塗布し水膜１０５を形成する。そしてスピナ
ー１０６を用いてスピンドライを行うことにより、不要
な溶液を吹き飛ばし、ニッケル元素が非晶質珪素膜１０
４の表面に接して保持された状態とする。
【００４４】この状態で加熱処理を施すことにより、非
晶質珪素膜１０４を結晶化させる。この加熱処理は５５
０℃、４時間の条件で行えばよい。普通、非晶質珪素膜
に対して、５５０℃の温度で加熱処理を加えても、数１
００時間以上の処理を加えないと結晶化は進行しない。
しかし、珪素の結晶化を促進させるある種の金属元素
（ここではニッケル元素）を利用すると、上記のような
条件でも結晶性珪素膜を得ることができる。またこのよ
うな金属元素を用いた場合、５００℃程度の温度でも、
数十時間の時間をかければやはり結晶性珪素膜を得るこ
とができる。このような低温結晶化の効果は、金属元素
としてニッケルを用いた場合に顕著なものとして得るこ
とができる。
【００４５】この加熱処理による非晶質珪素膜の結晶化
工程において加えられる５５０℃程度の温度であれば、
コーニング７０５９ガラス基板のような安価で大面積化
の容易な基板を利用することができる。従って、生産コ
ストを抑えて、大面積な結晶性珪素膜を得ることができ
る。
【００４６】こうして、図１（Ｃ）に示すように結晶性
珪素膜１０７を得る。さらにレーザー光を照射すること
により、珪素膜１０７の結晶性を向上させる。そして結
晶性珪素膜１０７の表面を１００Å程度エッチングす
る。これは、結晶性珪素膜の表面に存在している高濃度
のニッケル層（おそらくニッケルシリサイド化してい
る）を取り除くためである。そしてこの結晶性珪素膜１
０７をパターニングして、図１（Ｄ）に示すように薄膜
トランジスタの活性層１０８を得る。
【００４７】次に図２（Ａ）に示すように、活性層１０
８を覆ってゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素膜１０
９を成膜する。このゲイト絶縁膜の厚さは１０００Å程
度とすればよい。勿論このゲイト絶縁膜の膜厚等は、必
要とする特性や利用されるプロセスに合わせて決定され
る。
【００４８】ゲイト絶縁膜１０９の成膜後、スカンジウ
ムを微量に含有したアルミニウムを主成分とする膜を成
膜し、さらにパターニングを施すことにより、ゲイト電
極１１０を得る。このアルミニウムを主成分とする膜の
厚さは、例えば６０００・とすればよい。この場合、ゲ
イト電極１１０の厚さは６０００Åとなる。
【００４９】さらに電解溶液中においてゲイト電極１１
０を陽極として陽極酸化を行うことにより、陽極酸化物
層１１１を２０００Åの厚さに成膜する。この陽極酸化
物層１１１の厚さでもって後の不純物イオン注入の工程
において、オフセットゲイト領域を形成することができ
る。
【００５０】陽極酸化物層１１１を形成したら、ソース
／ドレイン領域を形成するための不純物イオンの注入を
行う。ここでは、Ｎチャネル型の薄膜トランジスタを得
るためにＰ（リン）イオンの注入を行う。この工程は、
プラズマドーピング法またはイオン注入法によって行え
ばよい。
【００５１】この工程によって、ソース領域１１２、ド
レイン領域１１５、チャネル形成領域１１４、オフセッ
トゲイト領域１１３が形成される。また、不純物イオン
の注入終了後、レーザー光または強光の照射を行い、ソ
ース／ドレイン領域１１２、１１５の再結晶化と注入さ
れたイオンの活性化を行う。このようにして図２（Ａ）
に示す状態を得る。
【００５２】図２（Ａ）に示す状態を得たら、層間絶縁
膜１１６として酸化珪素膜を形成する。層間絶縁膜１１
６としては、有機樹脂を用いてもよい。有機樹脂として
は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド等を利用
することができる。また、層間絶縁膜１１６としては、
各種樹脂材料の２層以上の多層構造や酸化珪素膜と樹脂
層との積層構造をとることもできる。
【００５３】層間絶縁膜１１６を成膜したら、コンタク
トホールの形成を行う。そしてチタンとアルミニウムの
積層体を用いてソース電極１１７を形成する。さらに、
酸化珪素膜である２層目の層間絶縁膜２００を形成す
る。次にＩＴＯを用いてドレイン領域１１５に接続され
る電極１１８を形成する。この電極は、薄膜トランジス
タのドレイン領域に接続された画素電極を構成する。こ
うして配線をも含めて薄膜トランジスタが完成する。
【００５４】次に配線をも含めて薄膜トランジスタを封
止するための封止材料として機能する樹脂材料１１９を
形成する。樹脂材料としては、エポキシ樹脂、アクリル
樹脂、ポリイミド等を利用することができる。樹脂材料
１１９としては、各種樹脂材料の２層以上の多層構造を
利用してもよい。
【００５５】ここでは、この樹脂材料１１９としてＵＶ
硬化型の接着剤としての機能を有するエポキシ樹脂を用
いる。そして、次に液晶パネルの基板となる透光性であ
りかつ可撓性を有する樹脂基板１２０を樹脂材料１１９
でもって接着する。ここでは、樹脂基板１２０として、
厚さ１ｍｍ厚のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）
フィルムを用いる。また、基板１２０の接着方法として
は、樹脂材料１１９を用いるのではなく、他に接着層を
利用するのでもよい。
【００５６】次にバッファーフッ酸を用いて剥離層１０
２のエッチングをする。この工程において、ガラス基板
１０１の表面には溝が形成されているので、剥離層とガ
ラス基板の表面との間にはこの溝の存在に従う隙間が存
在している。そしての隙間にエチャントが進入すること
により、エッチングが急速に進行していく。さらに、Ｏ
ＣＤ溶液に代表される酸化珪素系被膜形成用塗布液を用
いて形成された酸化珪素膜は、プラズマＣＶＤ法やスパ
ッタ法で形成された酸化珪素膜に比較して、１桁以上高
いエッチングレートを有している。従って、このエッチ
ング工程において、剥離層のみを選択的に取り除くこと
ができる。
【００５７】この結果、図３（Ａ）に示すように、ガラ
ス基板１０１と下地膜である酸化珪素膜１０３とが剥離
されることとなる。
【００５８】こうして図３（Ｂ）に示す状態を得る。こ
の状態では、アクティブマトリクス型の液晶表示パネル
の一方が完成する。即ち、一対の基板間に液晶を挟んで
保持する構成の液晶パネルにおけるパネルの一方が完成
する。
【００５９】なお、図３（Ｂ）に示す一方のパネルにお
いては、画素領域の１画素の部分しか示されていない。
しかし、以上示したような工程と同様な工程により、周
辺回路用の薄膜トランジスタを構成し、周辺駆動回路を
も一体化した構成とすることができる。
【００６０】さらに図４に示すように厚さ１ｍｍのＰＥ
Ｔフィルム１２４の表面に対向電極１２３と配向膜１２
２を配置する。こうして図３（Ｂ）に示すパネルと対に
なるパネルを得る。そして、図３（Ｂ）に示すパネルの
露呈した酸化珪素膜１０３上に液晶を配向させるための
配向膜１２１を形成する。そして、２つのパネルを張り
合わせ、さらにその隙間（５μｍ）にＴＮ型液晶を注入
する。こうして図４に示す液晶ディスプレイパネルを完
成させる。また図には示されていないが、カラーフィル
ターや移送補償フィルム、さらに偏光フィルムが必要に
応じて配置される。
【００６１】本実施例においては、ＴＮ液晶に紫外線硬
化型の樹脂材料を混入したものを用いる。そしてパネル
の完成後、紫外線を照射し、この樹脂材料を硬化させ
る。この結果、柱状に硬化した樹脂材料によって、一対
のパネルの間隔が保持される。またこの樹脂材料だけで
は、パネルの張り合わせの際にパネル間の間隔を保持で
きないので、公知のスペーサーを利用する必要がある。
【００６２】また図４に示す状態では、水分の進入等に
より、特性の劣化が進行する可能性があるので、全体を
熱硬化型の樹脂フィルムを用いて封止する。
【００６３】図４に示す構成においては、基板として可
撓性を有する樹脂基板を用いているので、液晶パネル全
体を可撓性を有するものとすることができる。また、結
晶性の珪素膜を用いた薄膜トランジスタを用いたアクテ
ィブマトリクス型の液晶表示装置であるので、高い画像
表示機能を有したものとすることができる。
【００６４】〔実施例２〕本実施例は、実施例１で示し
た工程において、珪素の結晶化を助長する金属元素とし
て、Ｃｕ（銅）を用いた場合の例である。本実施例にお
いては、酢酸第二銅（Ｃｕ（ＣＨ3 ＣＯＯ）2 ）溶液を
用いて銅元素の導入を行う。この溶液中の銅元素の濃度
は、最終的な珪素膜中に残留する銅元素の濃度が、１×
１０15〜５×１０15原子ｃｍ-3となるように調整する。
【００６５】珪素の結晶化を助長する金属元素として、
Ｃｕを用いた場合、結晶化のための加熱処理は、５８０
℃、４時間の条件で行う。これは、ＣｕはＮｉに比較し
て、珪素の結晶化を助長する作用が多少小さいからであ
る。その他の構成や工程条件は、実施例１に示したのと
同様である。
【００６６】〔実施例３〕本実施例は、ガラス基板上に
単結晶と見なせる領域、または実質的に単結晶と見なせ
る領域を有する珪素膜を形成し、この珪素膜を用いて、
フレキシブルな構造を有するアクティブマトリクス型の
液晶表示装置を構成する例を示す。
【００６７】ここでは、ガラス基板としてコーニング７
０５９ガラス基板（歪点５９３℃）を用いる。またガラ
ス基板上には、予め格子状あるいはストライプ状に数μ
ｍ幅で深さが数μｍ〜数十μｍの溝を形成しておく。
【００６８】まずガラス基板５０１上に剥離層５０２を
形成する。この剥離層５０２は、前述のＯＣＤ溶液を用
いた酸化珪素膜とする。この際、先の溝が存在する関係
で、溝の低部には微小な隙間が形成される。
【００６９】そして、この剥離層５０２の上にＴＥＯＳ
ガスを用いたプラズマＣＶＤ法で酸化珪素膜５０３を形
成する。この酸化珪素膜５０３は、後に薄膜トランジス
タ回路を支える支持体となるので、厚く成膜する。ここ
では８０００Åの厚さに成膜する。さらにプラズマＣＶ
Ｄ法または減圧熱ＣＶＤ法により、非晶質珪素膜５０４
を３００Åの厚さに成膜する。
【００７０】次に試料をスピナー５０６上に配置し、ニ
ッケル酢酸塩溶液を塗布し水膜５０５を形成する。ここ
で塗布されるニッケル酢酸塩溶液のニッケル元素の含有
濃度は、最終的に珪素膜に中に残留するニッケル元素の
濃度が１×１０15〜５×１０ 19原子ｃｍ-3となるように
調整する。このニッケル元素の珪素膜中での濃度は、Ｓ
ＩＭＳ（２次イオン分析法）を用いた珪素値の最大値で
もって定義される。
【００７１】ニッケル酢酸塩溶液の水膜５０５の形成
後、スピンドライを行い、不要な溶液を吹き飛ばす。こ
うして、非晶質珪素膜の表面にニッケル元素が接して保
持された状態とする。この状態においてレーザー光を照
射し、非晶質珪素膜の結晶化を行う。ここでは、線状に
ビーム加工したＫｒＦエキシマレーザーを用いる。この
レーザー光の照射に際、試料を５５０℃の温度に加熱す
る。
【００７２】ここで用いるレーザー光は、ビームを長さ
数十ｃｍ、幅１ｍｍ程度の線状に光学系（多数の各種レ
ンズで構成される）を用いて加工されたものを用いる。
この線状のレーザー光を用いた珪素膜の結晶化は、レー
ザー光をゆっくりと走査させながら非晶質珪素膜に照射
することによって、図５（Ｂ）の５０７で示されるよう
な結晶化された領域を少しずつ成長させていくものであ
る。
【００７３】このレーザー光の照射によって得られる結
晶化された領域は、単結晶または実質的に単結晶と見な
せる電気特性を有している。即ち、その領域内には実質
的に結晶粒界が存在していない結晶構造を有している。
しかし、一般的な単結晶ウエハーとは異なり、その領域
中においては、欠陥を補償するための水素（またはハロ
ゲン元素）を１×１０15〜１×１０20原子ｃｍ-3の濃度
で含んでいる。これは、出発膜が非晶質珪素膜であるか
らである。
【００７４】また、炭素及び窒素の原子を１×１０15〜
５×１０18原子ｃｍ-3の濃度で含んでいる。また、酸素
の原子を１×１０17〜５×１０19原子ｃｍ-3の濃度で含
んでいる。これら、炭素、窒素さらには酸素を含んでい
るのは、出発膜がＣＶＤ法で成膜された非晶質珪素膜で
あることに起因する。即ち、プラズマＣＶＤ法や減圧熱
ＣＶＤ法で成膜された非晶質珪素膜中には、炭素、窒
素、酸素がその成膜の際に不可避に含まれてしまうこと
に起因する。
【００７５】また、本実施例で示すような珪素の結晶化
を助長する金属元素を利用している場合には、その膜中
に当該金属元素を１×１０14〜５×１０18原子ｃｍ-3の
濃度で含んでいる。この濃度範囲の意味するところは、
これ以上の濃度範囲では、金属としての特性が表れてし
まい、またこの濃度範囲以下では、そもそも珪素の結晶
化を助長する作用を得ることができないということであ
る。
【００７６】また、本実施例で示すレーザー光の照射に
よる結晶化によって得られる単結晶とみなせる領域また
は実質的に単結晶と見なせる領域は、細長い線状の領域
として得ることができるが、その幅をあまり大きくする
ことができない。即ち大面積にわたって上記領域を得る
ことは、現状の技術においてはできない。
【００７７】しかし、アクティブマトリクス型の液晶表
示装置においては、薄膜トランジスタが図６に示すよう
に、規則正しく列をなして配置されるので、実際に結晶
化が必要とされるのは、特定の線状の領域となる。
【００７８】図６において、６０１がソース線であり、
６０２がゲイト線である。また６０３が画素電極を構成
するＩＴＯ電極である。また６０５が薄膜トランジスタ
のソース領域へのコンタクトであり、６０４がゲイト電
極へのコンタクトであり、６０６がドレイン領域と画素
電極６０３とのコンタクトである。
【００７９】図６に示す構成においては、６０７で示さ
れる領域が薄膜トランジスタの活性層を構成する領域と
なる。従って、少なくともこの領域を結晶化させればよ
いこととなる。
【００８０】実際には、図６に示されるような構成は、
数百×数百のマトリクス状に形成される。従って、最低
限必要なのは、６０８や６０９で示される線状の領域を
結晶化させればよいこととなる。活性層の幅は数μｍ〜
数十μｍ程度であるので、６０８や６０９で示される線
状の領域を、本実施例で示すようなレーザー光の照射に
よって単結晶と見なせる領域、または実質的に単結晶と
見なせる領域とすることができる。
【００８１】そこで、本実施例においては、図５（Ｂ）
に示すように線状のレーザービームを走査しながら照射
することによって、５０７で示されるような、単結晶と
見なせる領域、または実質的に点結晶と見なせる線状の
領域を選択的に形成する。
【００８２】本実施例では、珪素の結晶化を助長する金
属元素を用いたが、この金属元素を用いない場合は、単
結晶と見なせる領域、または実質的に単結晶と見なせる
領域を形成することは困難となる。
【００８３】また、レーザー光の照射条件は非常に微妙
なものであるので、予備実験を十分に行い、その条件を
見い出しておく必要がある。レーザー光の照射条件で特
に重要なものとなるのは、レーザー光の照射密度とその
走査速度の関係である。
【００８４】また、金属元素を用いても、レーザー光の
照射の際に加熱を行わないと、やはり単結晶と見なせる
領域、または実質的に単結晶と見なせる領域を形成する
ことは困難となる。ここでは、この加熱温度を５５０℃
としたが、ガラス基板が耐える範囲においてなるべく高
くすることが望ましい。具体的には、ガラス基板の歪点
以下の温度でなるべく高い温度とすることが望ましい。
【００８５】図５（Ｂ）に示すような方法により得られ
る単結晶と見なせる領域、または実質的に単結晶と見な
せる領域は、図５（Ｂ）の奥行き方向に長手方向を有す
る線状を有している。そして、形成されるべき薄膜トラ
ンジスタは、図面の奥行き方向に多数個並んで配置され
ることとなる。
【００８６】図５（Ｂ）に示すレーザー光の照射工程に
おいて、単結晶と見なせる領域、または実質的に単結晶
と見なせる領域を形成した後、パターニングを施すこと
により、図５（Ｃ）に示すように薄膜トランジスタの活
性層５０８を形成する。この活性層５０８の紙面向こう
側（奥手側）と手前側にも同様な活性層が同時に多数個
形成される。
【００８７】この活性層５０８は単結晶と見なせる領
域、または実質的に単結晶と見なせる領域で構成されて
いる。即ち、活性層５０８中には実質的に結晶粒界が存
在していない。従って、単結晶ウエハーを用いて構成さ
れたトランジスタやＳＯＩ技術等で得られた単結晶珪素
薄膜を用いた構成された薄膜トランジスタに匹敵する電
気特性を有したものとすることができる。
【００８８】活性層５０８を形成したら、ゲイト絶縁膜
として機能する酸化珪素膜５０９をプラズマＣＶＤ法ま
たは減圧熱ＣＶＤ法で成膜する。この酸化珪素膜５０９
の厚さは１２００Åとする。さらにアルミニウムを主成
分とするゲイト電極５１０を形成する。またのこのゲイ
ト電極５１０の周囲に陽極酸化によって形成される酸化
物層５１１を形成する。
【００８９】図５（Ｃ）に示す状態で示される活性層５
０８の部分は、チャネル形成領域の部分である。図５
（Ｃ）で示されるのは、図２で示される薄膜トランジス
タの断面を９０度異なる角度から見た断面である。また
図５（Ｃ）で示す断面は、図６のＡ−Ａ’で切った断面
に相当する。
【００９０】陽極酸化物５１１の形成後、層間絶縁膜５
１２をＴＥＯＳガスを用いたプラズマＣＶＤ法で成膜す
る。さらにコンタクトホールの形成を行った後、ゲイト
電極５１０へのコンタクト配線（コンタクト電極）５１
３を形成する。この際、図示しないが、必要とする配線
を同時に行う。
【００９１】そして封止材としても機能するエポキシ樹
脂等の接着層５１５を形成し、先に形成した配線および
回路を封止する。この接着層５１５はＵＶ光の照射によ
って硬化するタイプのものを用いる。そして、ＰＥＴフ
ィルムでなる可撓性を有する透光性基板５１５を接着層
５１４を介して接着する。
【００９２】次にフッ酸系のエッチャント（例えばバッ
ファーフッ酸）を用いて剥離層５０２を除去する。この
際、ガラス基板５０１上に形成された溝にエッチャント
が進入し、剥離層５０２のエッチングを促進させる。こ
うして、ガラス基板５０１を剥離させることができる。
【００９３】ガラス基板５０１を剥離することで、図５
（Ｄ）に示すような状態を得ることができる。こうし
て、アクティブマトリクス型の液晶表示装置を構成する
パネルの一方が完成する。後は、実施例１に示したよう
に、対向するパネルを作製し、所定の間隔でもって張り
合わせを行い、さらに対向するパネル間に液晶を充填す
ることによって、アクティブマトリクス型の液晶表示パ
ネルが完成する。
【００９４】本実施例においては、図６に示すような画
素領域における薄膜トランジスタの配置状態を例に上げ
て液晶パネルの作製工程を説明した。従って、本実施例
における画素領域の薄膜トランジスタを駆動する周辺駆
動回路領域（シフトレジスタ回路やアナログバッファー
回路等で構成される）の構成としては、画素領域を構成
する薄膜トランジスタと同一工程で同一基板上に形成さ
れる構成（周辺駆動回路領域と画素領域とを同一基板上
に形成する構成）としてもよいし、ＩＣチップで構成さ
れた周辺駆動回路を外付けする構成としてもよい。
【００９５】画素領域を構成する薄膜トランジスタの形
成と周辺駆動回路領域を構成する薄膜トランジスタを構
成する薄膜トランジスタの形成とを同一工程で行う場合
には、図５に示すような工程と同様な工程を経ることに
より、周辺駆動回路を構成する薄膜トランジスタを画素
領域に配置される薄膜トランジスタの作製とを同時に行
う。また、周辺駆動回路を構成する薄膜トランジスタの
配置は、一直線状に並ぶように配置し、線状のレーザー
光の照射に従う結晶化領域（線状に結晶化された領域）
を巧く利用できるようにデザインする。
【００９６】〔実施例４〕本実施例は、実施例１〜３に
示したようなガラス基板を用いる構成ではなく、石英基
板を用いるものである。石英基板を用いた場合には、ガ
ラス基板を用いた場合に比較して材料コストがかかると
いう欠点がある。しかし、１０００℃以上の高温熱処理
を行うことができるので、珪素の結晶化を助長する金属
元素を利用しなくても結晶性珪素膜を得ることができ
る。
【００９７】本実施例では、石英基板の利用によるコス
トの増加を抑制するために以下に示す構成を採用する。
石英基板を用いた場合にも、実施例１や実施例３に示し
た場合と同様の工程により、液晶表示パネルを形成すれ
ばよい。この際、酸化珪素でなる剥離層をエッチングす
る際に、石英基板の表面もまた程度の差はあれエッチン
グされる。
【００９８】そこで本実施例においては、一度利用され
た石英基板の表面を化学的なエッチングあるいは機械的
な研磨により平坦化し、さらに再び溝を形成することに
より、複数回に渡って石英基板を使用することを特徴と
する。
【００９９】１回の使用により石英基板表面の研磨され
る厚さを５０μｍ程度と見積もり、厚さ２ｍｍの石英基
板を用いるとした場合、その厚さが半分になるまで利用
できる回数は、２００回程度概算される。現状において
は、コーニング７０５９ガラス基板に対する石英基板の
値段は、１０ｃｍ角で１０倍程度であるので、本実施例
の構成を採用することで、ガラス基板を利用した場合と
同様な生産コストを実現することができる。
【０１００】本実施例の構成を採用した場合において、
実施例３で示したようなレーザー光の照射を行い。単結
晶と見なせる領域、または実質的に単結晶と見なせる領
域を形成し、さらにこの領域を用いることによって薄膜
トランジスタを形成する構成としてもよい。このような
場合、試料を１０００℃程度まで加熱することができ、
レーザー光の照射による効果を高めることができる。ま
た、実施例３で示したように珪素の結晶化を助長する金
属元素を利用すると、さらにレーザー光の照射による効
果を高めることができる。
【０１０１】〔実施例５〕本実施例は、実施例４に示し
た、石英基板の代わりにガラス基板を利用した場合の例
である。ガラス基板を用いた場合、その値段が安いの
で、石英基板を用いた場合に比較してさらにその生産コ
ストを低減することができる。
【０１０２】〔実施例６〕本実施例は、実施例３に示し
た構成において、レーザー光の照射の前に加熱処理を行
う場合の例である。この加熱処理は、非晶質珪素膜が結
晶化しないような条件で行い、膜中の水素を離脱させる
ために行う。膜中の水素を離脱させると、珪素分子のダ
ングリングボンド（不対結合手）を中和していた水素が
放出されるので、膜中において、珪素分子のダングリン
グボンド（不対結合手）が増加し、結晶化に際するエネ
ルギーのしきい値が低くなる。従って、レーザー光の照
射に従う結晶化を促進することができる。
【０１０３】また、レーザー光の照射の終了後に、ガラ
ス基板の歪点以下の温度で加熱処理を加えることは効果
的である。これは、膜中の応力が加熱処理により緩和さ
れるからである。
【０１０４】特に実施例１に示したように、最終的に可
撓性を有する液晶表示パネルとする場合は、薄膜トラン
ジスタを構成する活性層中の応力を十分緩和させておか
ないと、液晶表示パネルを湾曲させることによって、外
部より加わる応力によって、活性層中にクラックが発生
したり、欠陥が発生したりし、薄膜トランジスタの動作
に影響が出てしまう。従って、フレキシブルな液晶表示
パネルを構成する場合には、レーザー光の照射後に熱処
理を行い膜中の応力を緩和させておくことは、大きな効
果を有する。
【０１０５】〔実施例７〕本実施例は、実施例３に示す
構成において、レーザー光の照射の前に加熱処理により
珪素膜を予め結晶化させておく構成に関する。即ち、レ
ーザー光の照射の前に５５０℃、４時間の加熱処理を加
えることのより、非晶質珪素膜を結晶化させ、さらに図
５（Ｂ）に示すようなレーザー光の照射を行うことによ
り、部分的に単結晶と見なせる領域、または実質的に単
結晶と見なせる領域を形成する。
【０１０６】また、単結晶と見なせる領域、または実質
的に単結晶と見なせる領域を形成することができなくて
も、レーザー光を照射することにより、加熱処理によっ
て結晶化された結晶性をさらに向上させることができ
る。
【０１０７】〔実施例８〕本実施例は、実施例３に示す
構成において、レーザー光の照射条件を単結晶と見なせ
る領域または実質的に単結晶と見なせる領域を形成する
のに最適な条件からずれた条件において、レーザー光を
照射する場合の例である。このような場合、多少の結晶
粒界の存在が認められるような結晶性を有する領域を得
ることができる。このような領域は、単結晶と見なせる
ような電気特性を有していなくても、それに十分近い電
気特性を有している。
【０１０８】上記最適な条件からずれた条件というの
は、かなり範囲の広いものである。従って、本実施例で
示す構成は、レーザー光の照射パワーの変動等を考慮し
た場合、極めて実用性の高いものとなる。
【０１０９】〔実施例９〕本実施例では、剥離される基
板に石英基板を使用して、高温で長時間の処理を可能に
することにより、ニッケル元素を利用して結晶化した珪
素膜中のニッケルをゲッタリングした後に、薄膜トラン
ジスタを作製するようにしたものである。以下に図１１
に従って本実施例を説明する。
【０１１０】まず、エッチングにより石英基板３０１上
の表面に図７に示すように、格子状或いはスリット状の
凹部を形成する。凹部の寸法は幅、高さを数１０００Å
〜数μｍ、深さ数μｍ〜数１０μｍとする。
【０１１１】次に、図１１（Ａ）に示すように、実施例
１と同様に、凹部が形成された石英基板３０１表面にＯ
ＣＤ溶液を使用して、焼成して、酸化珪素膜から成る剥
離層３０２を１μｍの厚さに形成する。剥離層３０２の
表面に、ＴＥＯＳガスを原料にして、プラズマＣＶＤ法
により下地膜３０３として酸化珪素膜を５０００Åの厚
さに成膜する。
【０１１２】なお、下地膜３０３は可能な限り高い硬度
とすることが重要となる。これは、下地膜３０３により
最終的に得られた薄膜トランジスタの裏面が保護される
ためであり、下地膜３０３が硬い程（即ち、そのエッチ
ングレートが小さい方が）信頼性を高くすることができ
る。
【０１１３】なお、下地膜３０３中に塩素で代表される
ハロゲン元素を微量に含有させておくことは有効であ
る。このようにすると、後の工程において、半導体層中
に存在する珪素の結晶化を助長する金属元素をハロゲン
元素によってゲッタリングすることができる。
【０１１４】また、下地膜３０３の成膜後に水素プラズ
マ処理を加えることは有効である。また、酸素と水素と
を混合した雰囲気でのプラズマ処理を行うことは有効で
ある。これは、下地膜３０３の表面に吸着している炭素
成分を除去し、後に形成される半導体膜との界面特性を
向上させることに効果がある。
【０１１５】次に後に結晶性珪素膜となる非晶質珪素膜
３０４を２０００Åの厚さに減圧熱ＣＶＤ法又はプラズ
マＣＶＤ法で成膜する。減圧熱ＣＶＤ法の方が後に得ら
れる結晶性珪素膜の膜質が緻密で好ましい。後に、この
表面に熱酸化膜を形成するため、非晶質珪素膜３０４の
膜厚は最終的に必要とされる膜厚より厚くすることが必
要である。
【０１１６】ここで作製する非晶質珪素膜３０４は、膜
中の酸素濃度が１×１０17〜５×１０19ｃｍ-3 である
ことが望ましい。これは、後の金属元素（珪素の結晶化
を助長する金属元素）のゲッタリング工程において、酸
素が重要な役割を果たすからである。ただし、酸素濃度
が上記濃度範囲より高い場合は、非晶質珪素膜の結晶化
が阻害されるので注意が必要である。また他の不純物濃
度、例えば、窒素や炭素の不純物濃度は極力低い方がよ
い。具体的には、２×１０19ｃｍ-3以下の濃度とするこ
とが必要である。
【０１１７】図１１（Ｂ）に示すように、非晶質珪素膜
３０４の表面に１０ｐｐｍ（重量換算）のニッケルを含
んだニッケル酢酸塩溶液を塗布して、乾燥させて、ニッ
ケル層３０５を形成する。ニッケル層３０５は完全な層
を成しているとは限らないが、非晶質珪素膜３０４の表
面にニッケル元素が接している状態とされる。なお、ニ
ッケル元素の導入量の調整は、溶液中におけるニッケル
元素の濃度を調整することにより行う。
【０１１８】そして、９００℃の温度で、４時間加熱処
理を行い、非晶質珪素膜３０４を結晶化させ、図１１
（Ｃ）に示す結晶性珪素膜３０６を得る。本実施例で
は、石英基板３０１を使用したため、９００℃程度まで
加熱温度を高くすることが可能であるので、ガラス基板
を使用した場合よりも、より高い結晶性を有する結晶性
珪素膜３０６をより短時間で得ることができる。
【０１１９】なお、酸素は、後のゲッタリング工程にお
いて、ニッケルと結合して、ニッケルのゲッタリングに
多大な貢献をすることとなる。しかしながら、この結晶
化の段階で酸素とニッケルとが結合することは、結晶化
を阻害するものであることが判明している。従って、こ
の加熱による結晶化の工程においては、酸化物の形成を
極力抑制することが重要となる。このため、結晶化のた
めの加熱処理を行う雰囲気中の酸素濃度は、ｐｐｍオー
ダー、好ましくは１ｐｐｍ以下とすることが必要であ
る。このため、加熱処理の雰囲気は窒素又はアルゴン等
の不活性ガスとする。
【０１２０】結晶性結晶性珪素膜３０６を得たら、図１
１（Ｄ）に示すように、ハロゲン元素を含んだ雰囲気中
で再度加熱処理して、熱酸化膜３０７を形成する。この
工程によって、結晶化のために初期の段階で意図的に混
入させたニッケル元素が結晶性珪素膜３０６中から除去
される。
【０１２１】加熱温度は結晶化工程の温度よりも高くす
る。これはゲッタリングを効果的に実施するための重要
な条件である。本実施例では、石英基板３０１を使用し
ているため、加熱温度を９５０℃とする。また、ハロゲ
ン元素を供給する気体としてＨＣｌガスを使用して、加
熱処理の雰囲気を窒素雰囲気中における酸素濃度を１０
％とし、酸素に対するＨＣｌの濃度（体積濃度）を３％
とする。このような条件下で処理時間を３００分とする
と、塩素を含有する熱酸化膜が約５００Åの膜厚に形成
されると同時に、塩素（ハロゲン元素）の作用により、
結晶性珪素膜３０６内のニッケルが熱酸化膜３０７にゲ
ッタリングされ、結晶性珪素膜３０６におけるニッケル
濃度が減少される。なお、結晶性珪素膜３０７の膜厚は
約１７００Å程度となる。
【０１２２】結晶性珪素膜３０６と熱酸化膜３０７との
界面近傍においてニッケル元素が高くなる傾向が観察さ
れる。これは、ゲッタリングが主に行われる領域が、結
晶性珪素膜３０６と熱酸化膜３０７との界面近傍の酸化
膜側であることに要因があると考えられる。また、界面
近傍においてゲッタリングが進行するのは、界面近傍の
応力や欠陥の存在が要因であると考えられる。
【０１２３】この工程を経ることにより、ニッケル元素
の濃度を最大で初期の１／１０以下とすることができ
る。これは、何らハロゲン元素によるゲッタリングを行
わない場合に比較して、ニッケル元素を１／１０以下に
できることを意味する。この効果は、他の金属元素を用
いた場合でも同様に得られる。
【０１２４】なお、ゲッタリング工程の加熱温度は基板
の変形や歪が許容される温度とし、５００℃〜１１００
℃、好ましくは６００℃〜９８０℃の温度で行う。５０
０℃以下では、その効果が得られず、１１００℃を越え
ると、石英で形成された治具が歪んでしまったり、装置
に負担がかかるため、９８０℃以下とすることが好まし
い。更に、この加熱処理温度の上限は加熱によって生ず
る基板の変形や歪が許容できる温度で制限される。
【０１２５】例えば、加熱温度が５００℃〜７５０℃の
場合は処理時間（加熱時間）を１０時間〜４８時間、代
表的には２４時間とする。また加熱温度が７５０℃〜９
００℃の場合は処理時間を５時間〜２４時間、代表的に
は１２時間とする。また加熱温度が９００℃〜１１００
℃の場合は処理時間を１時間〜１２時間、代表的には６
時間とする。
【０１２６】処理時間は、得ようとする酸化膜の膜厚に
よって、及び雰囲気中のハロゲン濃度、酸素濃度によっ
て適宜に設定する。例えば、酸素９７％、ＨＣｌを３％
とした雰囲気中で９５０℃の加熱処理を行った場合、約
３０分で熱酸化膜が５００・の厚さに形成されてしま
い、ニッケルのゲッタリングを充分に行うことができな
い。従って、雰囲気におけるハロゲン・酸素濃度を調整
し、充分なゲッタリング効果を得ることができる時間を
稼いで、熱酸化膜を形成する必要がある。即ち、熱酸化
膜の厚さや形成温度を変えた場合に、雰囲気のハロゲン
・酸素濃度を調整することで、ゲッタリングに必要とさ
れる時間を適宜に設定することができる。
【０１２７】ここではハロゲン元素としてＣｌを選択
し、またその導入方法としてＨＣｌを用いる例を示し
た。ＨＣｌは酸素に対して0.5 ％〜１０％（体積％）の
割合で混合することが好ましい。なお、この濃度以上に
混合すると、膜の表面が荒れてしまうので注意が必要で
ある。
【０１２８】ＨＣｌ以外のガスとしては、ＨＦ、ＨＢ
ｒ、Ｃｌ2、Ｆ2 、Ｂｒ2 から選ばれた一種または複数
種類のものを用いることができる。また一般にハロゲン
の水素化物を用いることができる。これらのガスは、雰
囲気中での含有量（体積含有量）をＨＦであれば0.25〜
５％、ＨＢｒであれば１〜１５％、Ｃｌ2 であれば0.25
〜５％、Ｆ2 であれば0.125 〜2.5 ％、Ｂｒ2 であれば
0.5 〜１０％とすることが好ましい。上記の範囲以下の
濃度とすると、有意な効果が得ることができなくなる。
また、上記の範囲以上の濃度とすると、珪素膜の表面が
荒れてしまう。
【０１２９】ゲッタリング工程の後に、図１１（Ｅ）に
示すように、ニッケルを高濃度に含んだ熱酸化膜３０７
を除去する。熱酸化膜３０７を除去するには、バッファ
ーフッ酸（その他フッ酸系のエッチャント）を用いたウ
ェットエッチングや、ドライエッチングを用いて行う。
エッチングにより、含有ニッケル濃度を低減した結晶性
珪素膜３０８を得ることができる。
【０１３０】なお得られた結晶性珪素膜３０８の表面近
傍には、比較的ニッケル元素が高濃度に含まれるので、
酸化膜３０７のエッチングをさらに進めて、結晶性珪素
膜３０８の表面を少しオーバーエッチングすることは有
効である。
【０１３１】最後に、図１１（Ｆ）に示すように結晶性
珪素膜３０８を島状にエッチングして、薄膜トランジス
タの活性層３０９を形成する。更に、９００℃程度の温
度で熱酸化処理して、活性層３０９の表面に熱酸化膜３
１０を数１０Å程度の厚さに形成する。そして、この活
性層３０９を使用して、図２、図３に示す実施例１の薄
膜トランジスタの作製工程に従って、石英基板３０１上
に薄膜トランジスタを作製し、そして剥離層３０１をエ
ッチングにより除去して、その薄膜トランジスタを石英
基板３０１から分離して、最終的に液晶表示装置を構成
する一対の基板間に配置されるようにすればよい。
【０１３２】なお、熱酸化膜３１０は薄膜トランジスタ
のゲイト絶縁膜の最下層を構成することになるため、活
性層３０９との界面にＣＶＤ法により堆積されたゲイト
絶縁膜よりも、活性層３０９とゲイト絶縁膜との界面準
位を下げることができ、薄膜トランジスタのＳ値を下げ
ることが可能になる。
【０１３３】剥離される基板として石英基板３０１は実
施例４で説明したように、２００回程度繰り返し使用す
ることが可能であるため、石英基板３０１を使用しても
経済性を損ねることはない。更に、石英基板３０１を使
用することにより、高温で長時間の処理が可能になるた
め、熱酸化膜してニッケルをゲッタリングすることが可
能になり、またゲイト絶縁膜の最下層を熱酸化膜で形成
することが可能になるので、より特性のすぐれた薄膜ト
ランジスタを作製することが可能となる。
【０１３４】〔実施例１０〕本実施例で示すのは、本明
細書で開示する発明を利用して得られた液晶ディスプレ
イを実際に利用する場合の応用例を示すものである。図
８に示すのは、オートバイ等に乗る場合に使用されるヘ
ルメット８０１のシールド８０２（普通、透光性の樹脂
材料や強化ガラスで構成されている）に例えば実施例１
で示すようなフレキシビリティーを有するアクティブマ
トリクス型の液晶表示装置８０３を配置した例である。
このような構成を採用した場合、速度等の必要とする情
報をヘルメット８０１のシールド８０２に表示すること
ができる。
【０１３５】本明細書で開示する発明を利用した場合、
フレキシブルが性質を有する液晶表示装置を得ることが
できるので、例えばヘルメット８０１の形状が異なるよ
うな場合でもその装着を容易に行うことができる。
【０１３６】また、図９に示すのは、本明細書で開示す
るフレキシブルな性質を有する液晶表示装置を車のフロ
ントガラス８１１に装着する例である。液晶表示装置に
は計器８１２が表示されている。この場合には、フロン
トガラス８１１全体を液晶表示装置８１１としても、ま
た計器８１１等を表示することが必要な部分に液晶表示
装置を設けるようにしてもよい。
【０１３７】また、図１０に示すのは、本明細書で開示
するフレキシブルな性質を有する液晶表示装置を飛行機
の風防のフロント８２１部分に装着する例であり、液晶
表示装置には計器８２２が表示されている。この場合に
は、フロント８２１全体を液晶表示装置としても、また
表示が必要な部分に液晶表示装置８２１を設けるように
してもよい。
【０１３８】
【発明の効果】本明細書に開示する発明を利用すること
により、フレキシブルなアクティブマトリクス型の液晶
表示装置を得ることができる。またこのアクティブマト
リクス型の液晶表示装置は、結晶性の高い珪素薄膜を用
いた薄膜トランジスタを用いたものとすることができる
ので、極めて高い表示特性を有したものとすることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例で示す液晶パネルの作製工程を示す
図。
【図２】 実施例で示す液晶パネルの作製工程を示す
図。
【図３】 実施例で示す液晶パネルの作製工程を示す
図。
【図４】 実施例で示す液晶パネルを示す図。
【図５】 実施例で示す液晶パネルの作製工程を示す
図。
【図６】 液晶表示装置の画素領域の概要を示す図。
【図７】 凹凸が形成された基板上に酸化膜が形成され
た状態を示す図。
【図８】 ヘルメットに液晶表示装置を配置した状態を
示す図。
【図９】 車のフロントガラスに液晶表示装置を配置し
た状態を示す図。
【図１０】飛行機の操縦席のフロントガラスに液晶表示
装置を配置した状態を示す図。
【図１１】 実施例で示す液晶パネルの作製工程を示す
図。
【符号の説明】
１０１ ガラス基板 １０２ 酸化珪素膜（剥離層） １０３ 酸化珪素膜 １０４ 非晶質珪素膜 １０５ ニッケル酢酸塩溶液の水膜 １０６ スピナー １０７ 結晶性珪素膜 １０８ 活性層 １０９ ゲイト絶縁膜（酸化珪素膜） １１０ ゲイト電極 １１１ 陽極酸化物層 １１２ ソース領域 １１３ オフセットゲイト領域 １１４ チャネル形成領域 １１５ ドレイン領域 １１６ 層間絶縁膜（酸化珪素膜） １１７ ソース電極 １１８ 画素電極（ＩＴＯ電極） １１９ 樹脂層（封止層） １２０ 樹脂基板（ＰＥＴ基板） １２１ 配向膜 １２２ 配向膜 １２３ 対向電極 １２４ 樹脂基板（ＰＥＴ基板） ５０１ ガラス基板 ５０２ 酸化珪素膜（剥離層） ５０３ 酸化珪素膜 ５０４ 非晶質珪素膜 ５０５ ニッケル酢酸塩溶液の水膜 ５０６ スピナー ５０７ 単結晶と見なせる領域 ５０８ 活性層 ５０９ ゲイト絶縁膜 ５１０ ゲイト電極 ５１１ 陽極酸化物層 ５１２ 層間絶縁膜 ５１３ 電極 ５１４ 封止層 ５１５ 樹脂基板 ６０１ ソース線 ６０２ ゲイト線 ６０３ 画素電極（ＩＴＯ電極） ６０４ ゲイト電極へのコンタクト ６０５ ソース領域へのコンタクト ６０６ ドレイン領域へのコンタクト ６０７ 活性層に利用される領域 ６０８ 活性層に利用される領域 ６０９ 活性層に利用される領域 ７０１ 基板と酸化膜との間の隙間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 29/78 ６２７Ｇ

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板の上方に剥離層を介して前記薄膜ト
    ランジスタを有する薄膜集積回路を形成し、 前記剥離層を除去することで、前記薄膜集積回路を基板
    から分離することを含む薄膜集積回路の作製方法であっ
    て、 前記薄膜集積回路の形成は、前記剥離層の上方に非晶質
    珪素膜を形成し、該非晶質珪素膜を結晶化し、該結晶化
    された珪素膜で前記薄膜トランジスタの活性層を形成す
    ることを含むことを特徴とする薄膜集積回路の作製方
    法。
  2. 【請求項２】 基板に設けられた薄膜トランジスタを有
    する薄膜集積回路の作製方法であって、 他の基板の上に剥離層を形成し、 前記剥離層の上方に薄膜集積回路を形成し、 前記剥離層を除去することで、前記薄膜集積回路を前記
    他の基板から分離することを含み、 前記薄膜集積回路の形成は、前記剥離層の上方に非晶質
    珪素膜を形成し、該非晶質珪素膜を結晶化し、該結晶化
    された珪素膜で前記薄膜トランジスタの活性層を形成す
    ることを含むことを特徴とする薄膜集積回路の作製方
    法。
  3. 【請求項３】 第１の基板の上に剥離層を形成し、 前記剥離層の上方に薄膜集積回路を形成し 前記薄膜集積回路を間に挟む状態で、第２の基板を前記
    第1の基板に接着し、 前記剥離層を除去することで、前記薄膜集積回路を前記
    第１の基板から分離することを含む薄膜集積回路の作製
    方法であって、 前記薄膜集積回路の形成は、前記剥離層の上方に非晶質
    珪素膜を形成し、該非晶質珪素膜を結晶化し、該結晶化
    された珪素膜で前記薄膜トランジスタの活性層を形成す
    ることを含むことを特徴とする薄膜集積回路の作製方
    法。
  4. 【請求項４】 第１の基板の上に剥離層を形成し、 前記剥離層の上方に薄膜トランジスタを有する薄膜集積
    回路を形成し 前記薄膜集積回路の上方を樹脂層で覆い、 前記樹脂層に第２の基板を固定し、 前記剥離層を除去することで、前記薄膜集積回路を前記
    第１の基板から分離することを含む薄膜集積回路の作製
    方法であって、 前記薄膜集積回路の形成は、前記剥離層の上方に非晶質
    珪素膜を形成し、該非晶質珪素膜を結晶化し、該結晶化
    された珪素膜で前記薄膜トランジスタの活性層を形成す
    ることを含むことを特徴とする薄膜集積回路の作製方
    法。
  5. 【請求項５】 基板上に剥離層を形成し、 前記剥離層の上に絶縁膜を形成し、 前記絶縁膜上に薄膜トランジスタを有する薄膜集積回路
    を形成し、 前記剥離層を除去することで、前記薄膜集積回路を基板
    から分離することを含む薄膜集積回路の作製方法であっ
    て、 前記薄膜集積回路の形成は、前記剥離層の上方に非晶質
    珪素膜を形成し、該非晶質珪素膜を結晶化し、該結晶化
    された珪素膜で前記薄膜トランジスタの活性層を形成す
    ることを含むことを特徴とする薄膜集積回路の作製方
    法。
  6. 【請求項６】 基板に設けられた薄膜集積回路の作製方
    法であって、 他の基板の上に剥離層を形成し、 前記剥離層の上に絶縁膜を形成し、 前記絶縁膜の上に薄膜トランジスタを有する薄膜集積回
    路を形成し、 前記剥離層を除去することで、前記薄膜集積回路を前記
    他の基板から分離することを含む薄膜集積回路の作製方
    法であって、 前記薄膜集積回路の形成は、前記剥離層の上方に非晶質
    珪素膜を形成し、該非晶質珪素膜を結晶化し、該結晶化
    された珪素膜で前記薄膜トランジスタの活性層を形成す
    ることを含むことを特徴とする薄膜集積回路の作製方
    法。
  7. 【請求項７】 第１の基板の上に剥離層を形成し、 前記剥離層の上方に薄膜トランジスタを有する薄膜集積
    回路を形成し 前記薄膜集積回路を間に挟む状態で、第２の基板を前記
    第1の基板に接着し、 前記剥離層を除去することで、前記薄膜集積回路を前記
    第１の基板から分離することを含む薄膜集積回路の作製
    方法であって、 前記薄膜集積回路の形成は、前記剥離層の上方に非晶質
    珪素膜を形成し、該非晶質珪素膜を結晶化し、該結晶化
    された珪素膜で前記薄膜トランジスタの活性層を形成す
    ることを含むことを特徴とする薄膜集積回路の作製方
    法。
  8. 【請求項８】 第１の基板の上に剥離層を形成し、 前記剥離層の上に絶縁膜を形成し、 前記絶縁膜上に薄膜トランジスタを有する薄膜集積回路
    を形成し前記薄膜集積回路の上方を樹脂層で覆い、 前記樹脂層に第２の基板を固定し、 前記剥離層を除去することで、前記薄膜集積回路を前記
    第１の基板から分離することを含む薄膜集積回路の作製
    方法であって、 前記薄膜集積回路の形成は、前記剥離層の上方に非晶質
    珪素膜を形成し、該非晶質珪素膜を結晶化し、該結晶化
    された珪素膜で前記薄膜トランジスタの活性層を形成す
    ることを含むことを特徴とする薄膜集積回路の作製方
    法。
  9. 【請求項９】 請求項１又は５において、前記基板はガ
    ラス基板又は石英基板であることを特徴とする薄膜集積
    回路の作製方法。
  10. 【請求項１０】 請求項２又は６において、前記他の基
    板はガラス基板又は石英基板であることを特徴とする薄
    膜集積回路の作製方法。
  11. 【請求項１１】 請求項２、６、１０のいずれか１にお
    いて、前記基板は可撓性を有することを特徴とする薄膜
    集積回路の作製方法。
  12. 【請求項１２】 請求項２、６、１０のいずれか１にお
    いて、前記基板は樹脂でなることを特徴とする薄膜集積
    回路の作製方法。
  13. 【請求項１３】 請求項３、４、７、８のいずれか１に
    おいて、前記第１の基板はガラス基板又は石英基板であ
    ることを特徴とする薄膜集積回路の作製方法。
  14. 【請求項１４】 請求項３、４、７、８、１３のいずれ
    か１において、前記第２の基板は可撓性を有することを
    特徴とする薄膜集積回路の作製方法。
  15. 【請求項１５】 請求項２、６、１０のいずれか１にお
    いて、前記第２の基板は樹脂でなることを特徴とする薄
    膜集積回路の作製方法。
  16. 【請求項１６】 請求項５乃至８のいずれか１におい
    て、前記絶縁膜は酸化珪素膜であることを特徴とする薄
    膜集積回路の作製方法。
  17. 【請求項１７】 請求項１乃至１６のいずれか１におい
    て、エッチングにより前記剥離層を除去することを特徴
    とする薄膜集積回路の作製方法。
  18. 【請求項１８】 請求項１乃至１７のいずれか１におい
    て、前記剥離層は酸化珪素膜であることを特徴とする薄
    膜集積回路の作製方法。
  19. 【請求項１９】 請求項１乃至１８のいずれか１に記載
    の方法によって作製した薄膜集積回路を画素に用いたこ
    とを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置。
  20. 【請求項２０】 請求項１乃至１８のいずれか１に記載
    の方法によって作製した薄膜集積回路を画素に用いたこ
    とを特徴とするアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置。
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