JP2001156017A - レーザー装置及びレーザー光を用いた熱処理方法並びに半導体装置の作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の大型化に対応したレーザー光を用いた
半導体膜の熱処理の方法及びそれを行うための装置及び
レーザー光を用いた半導体膜の熱処理の方法及びそのレ
ーザー装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明のレーザー光を用いた半導体膜の
熱処理方法は、光学系にて形成された第１の長さの線状
レーザー光をスリット８００で第２の長さの線状レーザ
ー光に変換して基板８０１に照射する。スリットはベー
ス８０４と可動板８０５が一体となつて構成されるもの
であり、可動板８０５によって線状レーザー光の長手方
向の長さを規定する。可動板８０５はベース８０４に固
定されていても良いが、ベース８０４上で可変させる機
能を付加すると、可変範囲内において任意の長さに線状
レーザー光の長手方向の長さを変化させることにより大
型基板の熱処理に対応できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザー光を用いた
半導体膜の熱処理の方法及びそれを行うための装置（レ
ーザーと該レーザーから出力されるレーザー光を被処理
物まで導くための光学系を含む）に関する。さらに、本
発明はレーザー光を用いた半導体膜の熱処理を行って作
製される半導体装置の作製方法に関する。尚、本明細書
において半導体装置とは、液晶表示装置やエレクトロル
ミネッセンス（ＥＬ）材料を用いたＥＬ表示装置等の電
気光学装置及び該電気光学装置を部品として含む電子装
置を含むものとする。

【０００２】

【従来の技術】近年、多結晶シリコン膜に代表される結
晶質半導体膜を用いた薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴ
と記す）の開発が進められている。ＴＦＴは液晶表示装
置やＥＬ表示装置において、画素に設けるスイッチング
素子や、その画素を制御するための駆動回路を形成する
素子として用いられている。

【０００３】多結晶シリコン膜を作製する方法は、非晶
質シリコン膜（アモルファスシリコン膜）を結晶化させ
る技術が通常用いられている。特にレーザー光を用いて
非晶質シリコン膜を結晶化させる方法が注目されてい
る。本明細書中では、レーザー光を用いた熱処理方法の
内、半導体膜をレーザー光で加熱して結晶化させ、結晶
質半導体膜を得る方法をレーザー結晶化法という。

【０００４】パルスレーザー光を用いたレーザー結晶化
法は半導体膜を瞬間的に加熱して結晶化を行うものであ
り、ガラス基板やプラスチック基板等の耐熱性の低い基
板に形成された半導体膜の結晶化方法として有効な技術
である。また、従来の電熱炉を用いた加熱手段（以下、
ファーネスアニールという）に比べて格段にスループッ
トが高いことが特徴である。

【０００５】レーザー発振器には様々な種類があるが、
一般的にはパルス発振型のエキシマレーザーを発振源と
するレーザー光（以下、エキシマレーザー光という）を
用いたレーザー結晶化法が用いられている。エキシマレ
ーザーは出力が大きく、シリコン膜に対しての吸収係数
が高いという利点を有する。しかし、発振器が大型であ
り、供給するガスの精製や放電電極のメンテナンス等が
必要であり、装置の維持管理には多少の労力を有する。

【０００６】一方、固体レーザーであるＹＡＧレーザー
をレーザー結晶化の技術に適用することも検討されてい
る。ＹＡＧレーザーは基本波の波長が１０６４nmであ
り、その高調波を利用することもできる。特に、半導体
レーザーで励起するＹＡＧレーザーは１０kHzでも発振
可能であり、このような高い周波数で繰り返し照射が可
能であるという利点を有している。

【０００７】ところで、液晶表示装置やＥＬ表示装置
は、通常ガラスを基板として用いて作製されている。画
素や駆動回路を形成するためのＴＦＴはガラス基板上の
広い面積に渡って形成する必要があるので、レーザー結
晶化を行う際には生産性を向上させるため、広い面積を
短時間で処理する方法が要求されている。現在では、レ
ーザーから出力された光を光学系にて幅１００〜５００
μm程度の線状のレーザー光に変換して半導体膜に照射
する方法が適用されている。そして、この線状レーザー
光を一方向に走査させて基板の全面を処理する方法が適
用されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】液晶表示装置やＥＬ表
示装置の画面サイズの大型化に対応し、かつ多数の表示
装置を効率良く生産するために、ガラス基板を大型化し
て１枚の基板から複数の表示装置用基板を切り出す方法
が用いられている。例えば、画面サイズが８〜１０イン
チの表示装置を作製する場合には３００×４００mmのガ
ラス基板を用いると２つの表示装置用基板を切り出すこ
とができる。今後、画面サイズの大型化と切り出す基板
枚数の増加を考慮して、一辺が９００mm以上のガラス基
板の大型化も検討されている。

【０００９】しかし、レーザー結晶化法に代表されるレ
ーザー光を用いた熱処理方法を用いる場合において、ガ
ラス基板の大型化に対応して基板上に形成した半導体膜
に照射する線状レーザー光を長尺化させると、その光学
系は大型のレンズが必要になり、レーザー装置が大規模
なものとなってしまう。そのために装置の製造コストは
増大し、また、それに対応して大出力のレーザー発振器
が必要となってくる。

【００１０】本願発明は、このような問題点を解決する
ための手段であり、基板の大型化に対応したレーザー光
を用いた半導体膜の熱処理の方法及びそれを行うための
装置及びレーザー光を用いた半導体膜の熱処理の方法及
びそれを行うためのレーザー装置（レーザーと該レーザ
ーから出力されるレーザー光を被処理物まで導くための
光学系を含む）に関する。さらに、本発明はレーザー光
を用いた半導体膜の熱処理を行って作製される半導体装
置の作製方法を提供することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、レーザー光を
用いた半導体膜の熱処理において、光学系で線状に加工
したレーザー光の長手方向に、その長さを調節するため
のスリットを設け、線状レーザー光の長さを適時変化さ
せることを特徴とする。レーザー光を線状に加工すると
は、被処理体にレーザー光が照射された際の照射面の形
状が線状になるようにレーザー光を加工しておくことを
意味する。即ち、レーザー光の断面形状を線状に加工す
ることを意味する。また、ここでいう線状は、厳密な意
味で線を意味しているのではなく、アスペクト比の大き
い長方形（もしくは長楕円形）を意味する。例えば、ア
スペクト比が１０以上（好ましくは１００〜１０００
０）のもの指す。

【００１２】本発明の構成を図１を用いて説明する。基
板８０１は、その寸法に規定はないが、１枚の基板から
複数のパネルを取り出すことを前提としたものである。
図１では基板８０１を６分割して、ＴＦＴを用いて形成
する画素部とその駆動回路を一つのユニットとする表示
装置を形成する基板８０２ａ〜８０２ｆを取り出す例を
示している。図１において、表示装置を形成する基板８
０２ａには画素部８０３ａ、駆動回路８０３ｂ、８０３
ｃ及びその他の信号処理回路８０３ｄが点線で示す部分
に形成されることを示している（８０２ｂ〜８０２ｆも
同様なものとする）。尚、１枚の基板から切り出す数に
特に限定はなく、画素部や駆動回路の構成と配置も適宣
決定されるものである。

【００１３】本発明のレーザー光を用いた半導体膜の熱
処理方法は、光学系にて形成された第１の長さの線状レ
ーザー光をスリット８００で第２の長さの線状レーザー
光に変換して基板８０１に照射する。スリットはベース
８０４と可動板８０５が一体となつて構成されるもので
あり、可動板８０５によって線状レーザー光の長手方向
の長さを規定する。可動板８０５はベース８０４に固定
されていても良いが、ベース８０４上で可変させる機能
を付加すると、可変範囲内において任意の長さに線状レ
ーザー光の長手方向の長さを変化させることができる。

【００１４】このようにして、基板８０１には第２の長
さの線状レーザー光８０７による被照射領域８０８が形
成される。図１では、被照射領域８０８の長手方向の長
さをＷとし、表示装置を形成する基板８０２ａの画素部
８０３ａと、駆動回路８０３ｂ、８０３ｃ及びその他の
信号処理回路８０３ｄが形成される領域の長さをＸ１と
し、表示装置を形成する基板８０２ａの一方向の長さを
Ｘ２とし、表示装置を形成する基板８０２ａの一端から
隣接する表示装置を形成する基板８０２ｄの画素部、駆
動回路及びその他の信号処理回路が形成される領域まで
の長さをＸ３として表している。本発明の構成におい
て、適したＷの値は、Ｘ１よりも大きくかつＸ３よりも
小さく、Ｘ２にほぼ等しいものとすることが好ましい。

【００１５】このようなＷの長さを有する線状レーザー
光を、その長手方向と交差する方向に基板８０１を相対
的に移動させることにより基板８０１上の表示装置を形
成する基板８０２ａ〜８０２ｆにレーザー光を用いた半
導体膜の熱処理（ここでは、レーザー結晶化）を行うこ
とを可能にしている。

【００１６】被照射領域８０８（即ち、第２の長さの線
状レーザー光８０７）の長さは特に規定されるものでな
く、図１のように表示装置を形成する領域の一辺の長さ
に概略一致するように形成しても良いし、その他に画素
部８０３ａ、駆動回路８０３ｂ、８０３ｃの寸法に対応
した長さとしても良い。

【００１７】また、本発明においてレーザー光を用いた
半導体膜の熱処理とは、レーザー光を照射して半導体膜
を加熱する処理全般を指し、半導体膜をレーザー光で加
熱して結晶化させ、結晶質半導体膜を得るレーザー結晶
化法や、該半導体膜の原子の再配列を目的とする処理
や、該半導体膜に添加された一導電型の不純物を活性化
させる処理を含むものとする。

【００１８】従って、本発明のレーザー装置は、レーザ
ー発振器と、前記レーザー発振器から放射されるレーザ
ー光を第１の長さの線状レーザー光に形成する少なくと
も一つのレンズと、前記第１の長さの線状レーザー光の
長手方向をの長さを変化させ第２の長さの線状レーザー
光を形成するスリットと、前記第２の長さの線状レーザ
ー光を被処理体に照射する処理室とを有することを特徴
としている。

【００１９】また他の構成は、レーザー発振器と、前記
レーザー発振器から放射されるレーザー光を反射する階
段状のミラーと、前記ミラーで反射したレーザー光を第
１の長さの線状レーザー光に形成する少なくとも一つの
レンズと、前記第１の長さの線状レーザー光の長手方向
をの長さを変化させ第２の長さの線状レーザー光を形成
するスリットと、前記第２の長さの線状レーザー光を被
処理体に照射する処理室とを有することを特徴としてい
る。

【００２０】また他の構成は、レーザー発振器と、前記
レーザー発振器から放射されるレーザー光を集光するマ
イクロレンズアレイと、前記マイクロレンズアレイを通
過したレーザー光を第１の形状の面から入射して第２の
形状の面から放射する光伝導媒体と、前記光伝導媒体を
通過したレーザー光を第１の長さの線状レーザー光に形
成する少なくとも一つのレンズと、前記第１の長さの線
状レーザー光の長手方向をの長さを変化させ第２の長さ
の線状レーザー光を形成するスリットと、前記第２の長
さの線状レーザー光を被処理体に照射する処理室とを有
することを特徴としている。光伝送媒体には光ファイバ
ーアレイを用いることができる。

【００２１】また他の構成は、レーザー発振器と、前記
レーザー発振器から放射されるレーザー光を基本波と高
調波とに変換する波長変換器と、前記基本波のレーザー
光を第１の長さの線状レーザー光に形成する第１のレン
ズと、前記高調波のレーザー光を第２の長さの線状レー
ザー光に形成する第２のレンズと、前記第１の長さの線
状レーザー光と前記第２の長さのレーザー光の長手方向
の長さを変化させ第３の長さの線状レーザー光を形成す
るスリットと、前記第３の長さの線状レーザー光を被処
理体に照射する処理室とを有することを特徴としてい
る。

【００２２】また他の構成は、レーザー発振器と、前記
レーザー発振器から放射されるレーザー光を第１の高調
波と第２の高調波とに変換する波長変換器と、前記第１
の高調波のレーザー光を第１の長さの線状レーザー光に
形成する第１のレンズと、前記第２の高調波のレーザー
光を第２の長さの線状レーザー光に形成する第２のレン
ズと、前記第１の長さの線状レーザー光と前記第２の長
さのレーザー光の長手方向の長さを変化させ第３の長さ
の線状レーザー光を形成するスリットと、前記第３の長
さの線状レーザー光を被処理体に照射する処理室とを有
することを特徴としている。

【００２３】本発明において、レーザーには一般的に知
られているものを用いることができ、ＹＡＧレーザー
（通常はＮｄ：ＹＡＧレーザーを指す）、Ｎｄ：ＹＶＯ
₄レーザー、Ｎｄ：ＹＡｌＯ₃レーザー、ルビーレーザ
ー、Ｔｉ：サファイアレーザー、ガラスレーザーなどを
用いることができる。特に、コヒーレント性やパルスエ
ネルギーで優位なＹＡＧレーザーが好ましい。但し、Ｙ
ＡＧレーザーの基本波（第１高調波）は１０６４ｎｍと
波長が長いので、第３高調波（波長３５５ｎｍ）若しく
は第４高調波（波長２６６ｎｍ）を用いるのが好まし
い。場合によっては第２高調波（波長５３２ｎｍ）を用
いても良い。これらの高調波は非線形結晶を用いて得る
ことができる。

【００２４】第１高調波は非線形素子を含む波長変調器
によって、第２高調波、第３高調波または第４高調波に
変調することができる。各高調波の形成は公知の技術に
従えば良い。また、本明細書中において、「固体レーザ
ーを発振源とするレーザー光」には第１高調波だけでな
く、途中で波長を変調した第２高調波、第３高調波及び
第４高調波を含むものとする。また、ＹＡＧレーザーで
良く用いられるＱスイッチ法（Ｑ変調スイッチ方式）を
用いても良い。これはレーザー共振器のＱ値を十分低く
しておいた状態から、急激にＱ値を高めてやることによ
り非常にエネルギー値が高く急峻なパルスレーザーを出
力する方法である。これは公知の技術である。

【００２５】このようなレーザー装置を用いる本発明の
レーザー光を用いた熱処理方法は、レーザー発振器から
放射されるレーザー光を少なくとも一つのレンズにより
第１の長さの線状レーザー光に形成する段階と、前記第
１の長さの線状レーザー光の長手方向をの長さをスリッ
トにより変化させ第２の長さの線状レーザー光を形成す
る段階と、前記第２の長さの線状レーザー光を被処理体
に照射する段階とを有することを特徴としている。前記
レーザー発振器と前記レンズとの間に、前記レーザー光
を階段状のミラーで反射する段階を付加しても良い。

【００２６】また、他の発明の構成はレーザー発振器か
ら放射されるレーザー光をマイクロレンズアレイで集光
する段階と、前記マイクロレンズアレイを通過したレー
ザー光を光伝導媒体の第１の形状の面から入射して第２
の形状の面から放射する段階と、前記光伝導媒体を通過
したレーザー光を少なくとも一つのレンズにより第１の
長さの線状レーザー光に形成する段階と、前記第１の長
さの線状レーザー光の長手方向をの長さをスリットによ
り変化させ第２の長さの線状レーザー光を形成する段階
と、前記第２の長さの線状レーザー光を被処理体に照射
する段階とを有することを特徴としている。

【００２７】また他の発明の構成は、レーザー発振器か
ら放射されるレーザー光を波長変換器により第１の波長
と第２の波長に変換する段階と、前記第１の波長のレー
ザー光を第１のレンズにより第１の長さの線状レーザー
光に形成する段階と、前記第２の波長のレーザー光を第
２のレンズにより第２の長さの線状レーザー光に形成す
る段階と、前記第１の長さの線状レーザー光と前記第２
の長さのレーザー光の長手方向の長さをスリットにより
変化させ第３の長さの線状レーザー光を形成する段階
と、前記第３の長さの線状レーザー光を被処理体に照射
する段階とを有することを特徴としている。第１の波長
のレーザー光と第２の波長のレーザー光とは任意の波長
の組み合わせで良いが、その光源となるレーザー発振器
は一つのものとする。従って、第１の波長と第２の波長
の組み合わせは、基本波とその第２高調波、第３高調波
から選ばれた２つの波長の組み合わせとすることができ
る。

【００２８】本発明の半導体装置の作製方法は、基板上
に半導体膜を形成する工程と、第１の長さの線状レーザ
ー光の長手方向の長さをスリットにより短縮された第２
の長さの線状レーザー光を前記半導体膜に照射する工程
と、前記第２の長さの線状レーザー光が照射された半導
体膜を活性層とする薄膜トランジスタを形成する工程と
を有することを特徴としている。

【００２９】また、他の発明の構成は、基板上に半導体
膜を形成する工程と、前記半導体膜を選択的にエッチン
グして島状半導体膜を形成する工程と、前記島状半導体
膜の一部に一導電型の不純物元素をドーピングして不純
物領域を形成する工程と、第１の長さの線状レーザー光
の長手方向の長さをスリットにより短縮された第２の長
さの線状レーザー光を少なくとも前記不純物領域に照射
する工程と、前記第２の長さの線状レーザー光が照射さ
れた不純物領域を用いて薄膜トランジスタを形成する工
程とを有することを特徴としている。

【００３０】また、他の発明の構成は、基板上に半導体
膜を形成する工程と、第１の長さの線状レーザー光の長
手方向の長さをスリットにより短縮された第２の長さの
線状レーザー光を前記半導体膜に照射する工程と、前記
半導体膜を選択的にエッチングして島状半導体膜を形成
する工程と、前記島状半導体膜の一部に一導電型の不純
物元素をドーピングして不純物領域を形成する工程と、
前記第１の長さの線状レーザー光の長手方向の長さをス
リットにより短縮された第２の長さの線状レーザー光を
少なくとも前記不純物領域に照射する工程と、前記第２
の長さの線状レーザー光が照射された半導体膜と該半導
体膜の一部に形成された不純物領域とから薄膜トランジ
スタを形成する工程とを有することを特徴としている。

【００３１】また、他の発明の構成は、基板上に半導体
膜を形成する工程と、レーザー発振器を一つとし、波長
の異なる線状レーザー光（Ａ）と線状レーザー光（Ｂ）
の長手方向の長さをスリットにより短縮して前記半導体
膜に同時に照射する工程と、前記線状レーザー光（Ａ）
と線状レーザー光（Ｂ）が照射された半導体膜を活性層
とする薄膜トランジスタを形成する工程とを有すること
を特徴としている。

【００３２】

【発明の実施の形態】[実施形態１]本願発明の実施形態
の一つについて説明する。図２は本願発明のレーザーを
含むレーザー装置の構成を示す図である。このレーザー
装置は、レーザー発振器８１１、レーザー発振器８１１
を発振源とするレーザー光（好ましくは第３高調波また
は第４高調波）を線状に加工する光学系８１０、基板８
１３を固定し移動させるステージ８１２を有した構成を
示している。光学系８１０にて線状に形成されたレーザ
ー光８１４は、ステージ８１２上の基板８１３に照射す
る。

【００３３】レーザー発振器８１１は、好適にはＮｄ：
ＹＡＧレーザーを用いる。Ｎｄ：ＹＡＧレーザーはラン
プ励起のものでも良いが、より高出力で高い発振周波数
を実現するために半導体レーザー励起のものを用いると
良い。尚、レーザー発振器８１１から出力されたレーザ
ー光を第２〜第４高調波のいずれかに変調する場合は、
レーザー発振器８１１の直後に非線形素子を含む波長変
調器を設ければ良い。

【００３４】次に、図２のような構成のレーザー装置に
おいて、基板８１３を取り扱う装置の一例を図３を用い
て説明する。ステージ８１２に保持された基板８１３
は、処理室（Ａ）８１８に設置され、図２で示したレー
ザー発振器８１１を発振源とする線状のレーザー光が照
射される。反応室内は図示されていない排気系またはガ
ス系により減圧状態または不活性ガス雰囲気とすること
ができ、半導体膜を汚染させることなく１００〜４５０
℃まで加熱することができる加熱手段がステージ８２５
には設けられている。尚、ステージ８２５は図２で示す
ステージ８１２に対応するものである。

【００３５】また、ステージ８２５はガイドレール８２
１に沿って反応室内を移動することができ、基板の全面
に線状のレーザー光を照射することができる。レーザー
光は基板８２６の上面に設けられた図示されていない石
英製の窓から入射する。また、図３ではこの反応室８１
８が仕切弁８２４を介してトランスファー室８１５と接
続されている。トランスファー室８１５にはその他に仕
切弁８２２を介してロード・アンロード室８１７、仕切
弁８２３を介して被膜を形成する処理室（Ｂ）８１６が
接続している。

【００３６】ロード・アンロード室８１７には複数の基
板を保持することが可能なカセット８１９が設置され、
トランスファー室８１５に設けられた搬送手段８２０に
より基板を搬送する構成となっている。基板８２７'は
搬送中の基板を表す。処理室（Ｂ）８１６はプラズマＣ
ＶＤ法やスパッタ法などで半導体膜を形成するためのも
ので、基板加熱手段８２８、グロー放電発生手段８２９
の他に図示していないガス供給手段が設けられている。

【００３７】図３では図示していないが、排気手段とガ
ス供給手段をトランスファー室８１５、処理室（Ａ）８
１５、処理室（Ｂ）８１６、ロード・アンロード室８１
７に設けた構成とすることにより、半導体膜の形成とレ
ーザー光を用いた半導体膜の熱処理とを減圧下または不
活性ガス雰囲気中で連続して処理することができる。

【００３８】レーザー光を線状にする光学系８１０の構
成について図４を用いて説明する。図４（Ａ）は光学系
８１０を側面から見た図であり、図４（Ｂ）は光学系８
１０を上面から見た図である。

【００３９】レーザー発振器３０１は図２で示したレー
ザー発振器８１１と同様なものとし、ここから出力され
るレーザー光はシリンドリカルレンズアレイ３０２によ
り縦方向に分割される。この分割されたレーザー光はシ
リンドリカルレンズ３０３によりさらに横方向に分割さ
れる。即ち、レーザー光はシリンドリカルレンズアレイ
３０２、３０３によって最終的にはマトリクス状に分割
されることになる。

【００４０】そして、レーザー光はシリンドリカルレン
ズ３０４により一旦集光される。その際、シリンドリカ
ルレンズ３０４の直後にシリンドリカルレンズ３０５を
通る。その後、ミラー３０７で反射され、シリンドリカ
ルレンズ３０８を通った後、スリット３０９を通過して
照射面３１０に達する。

【００４１】このとき、照射面３１０に投影されたレー
ザー光は線状の照射面を示す。即ち、シリンドリカルレ
ンズ３０８を透過したレーザー光の断面形状は線状にな
っていることを意味する。スリット３０９は図１で説明
したように、線状のレーザー光の長手方向の長さを調節
するためのものである。この線状に加工されたレーザー
光の幅方向（短い方向）の均質化は、シリンドリカルレ
ンズアレイ３０２、シリンドリカルレンズ３０４及びシ
リンドリカルレンズ３０８で行われる。また、上記レー
ザー光の長さ方向（長い方向）の均質化は、シリンドリ
カルレンズアレイ３０３及びシリンドリカルレンズ３０
５で行われる。

【００４２】光学系８１０を構成する各レンズは、レー
ザー光の波長に合わせて透過率が高まるように適当なコ
ーティングをする。そのことよりエネルギー効率が高く
なるので好ましく、レンズの寿命を延ばすこともでき
る。

【００４３】[実施形態２]図２で示すレーザー光を線状
にする光学系８１０の他の構成について図５を用いて説
明する。図５（Ａ）は光学系８１０を側面から見た図で
あり、図５（Ｂ）は光学系８１０を上面から見た図であ
る。

【００４４】図５では、レーザ発振器５０１から放射さ
れたレーザー光はミラー５０２で進行方向を変更し、ビ
ームエキスパンダー５０３で、レーザー光の形状を変換
する。ビームエキスパンダー５０３は、シリンドリカル
レンズ５１４と５１５の組み合わせで構成する。ビーム
エキスパンダー５０３を通過したレーザー光は、階段状
のミラー５０４で反射し、シリンドリカルレンズアレイ
５０５に入射する。このとき、隣り合う２つのシリンド
リカルレンズに対し光路差ｄをもって入射する。前記光
路差ｄはレーザ発振器５０１のコヒーレント長以上の長
さをとる。例えば、ＹＡＧレーザ発振器のコヒーレント
長は、１ｃｍ程度であるから、光路差ｄを１ｃｍととれ
ば照射面５１１で干渉を抑えることができる。

【００４５】光路差ｄの調整は、階段状のミラー５０４
の階段の高さを調整すればよい。例えば、階段状のミラ
ー５０４の階段の段数は５段とし、各段の幅を１４ｍ
ｍ、格段の高さを７ｍｍとする。前記階段状のミラーに
対し平行光線を入射させたときのの各段にできる陰の幅
が７ｍｍになるような方向から、レーザー光を前記階段
状のミラーに入射させると、階段の各段から反射される
レーザー光は、シリンドリカルアレイレンズ５０５を形
成する隣り合う２つのシリンドリカルレンズに光路差１
ｃｍで入射させることができる。階段状のミラー５０４
の階段の各段から反射されるレーザー光は、それぞれ幅
５ｍｍのレーザー光となって、シリンドリカルアレイレ
ンズ５０５を形成するシリンドリカルレンズ１つ１つに
入射する。階段状のミラーの形状から、シリンドリカル
アレイレンズ５０５の幅が決定され、シリンドリカルア
レイレンズ５０５を形成するそれぞれのシリンドリカル
レンズの幅は、この場合１５ｍｍとなる。

【００４６】階段状のミラーで反射したレーザー光は、
シリンドリカルレンズアレイ５０５は、平凸レンズであ
り凸の曲面は球面である。レーザー光はその球面側から
入射する。図５（Ｂ）で示すようにシリンドリカルレン
ズアレイ５０５は、レーザー光を横方向に分割する役割
を果たす。分割されたレーザー光は、シリンドリカルレ
ンズ５０６に入射する。シリンドリカルレンズ５０６は
横方向に分割されたレーザー光を照射面６１１にて一つ
にする役割を果たす。これにより、線状レーザー光の長
手方向の均一化がなされ、線状レーザー光の長さが決定
される。

【００４７】次に、図５（Ａ）を用い縦方向に作用する
光学系の構成について述べる。シリンドリカルレンズア
レイ５０６を出たレーザー光は、シリンドリカルレンズ
５０６と離れたところで、シリンドリカルレンズアレイ
５０７aに入射する。このシリンドリカルレンズアレイ
５０７aにより、レーザー光は縦方向に分割される。シ
リンドリカルレンズアレイ５０７aを出たレーザー光
は、シリンドリカルレンズアレイ５０７aと離れたとこ
ろで、シリンドリカルレンズアレイ５０７bに入射す
る。シリンドリカルレンズアレイ５０７aにより分割さ
れたレーザー光は、シリンドリカルレンズ５０８に入射
する。シリンドリカルレンズ５０８のレーザー光の入射
面は、平凸レンズの平面側とする。シリンドリカルレン
ズ５０８により、一旦レーザー光は同一面にて１つにま
とめられる。前記同一面は、シリンドリカルレンズ５０
８の焦点の位置にある。前記同一面は光路の途中にある
ので、再びレーザー光は分離する。

【００４８】シリンドリカルレンズ５０８を出たレーザ
ー光は、シリンドリカルレンズ５０８と離れたところ
で、シリンドリカルレンズ５０９に入射する。シリンド
リカルレンズ５０９はダブレットシリンドリカルレンズ
を用いても良い。レンズ配置の関係で、シリンドリカル
レンズ５０８とダブレットシリンドリカルレンズ５０９
の間にミラー５１３を入れても良い。これにより、レー
ザー光の進行方向を下方に変更することができる。ダブ
レットシリンドリカルレンズ５０９により、縦方向に分
割されたレーザー光は照射面５１１にて１つにされる。
これにより、線状レーザー光の幅方向の均一化がなされ
る。また、線状レーザー光の幅の長さが決定される。

【００４９】線状レーザー光の線方向におけるエネルギ
ー分布が±５％以内であると半導体膜に対し均質な熱処
理を行うことができる。好ましくは、±３％以内、より
好ましくは、±１％以内にするとより均質な熱処理が行
える。エネルギー分布を均一するためには精密なレンズ
のアライメントが必要となる。

【００５０】[実施形態３]実施形態１または実施形態２
では、図２で示す光学系８１０を複数のレンズにより線
状レーザー光を形成する方法について示したが、本実施
形態では他の光学系の構成について示す。図６（Ａ）は
光学系８１０を側面から見た図であり、図６（Ｂ）は光
学系８１０を上面から見た図である。

【００５１】図６においてレーザー発振器４０１は実施
形態１で説明したレーザー発振器８１１と同様なものと
する。レーザー発振器４０１から放射したレーザー光は
ＹＡＧレーザーの基本波若しくは第２高調波が好まし
く、マイクロレンズアレイ４０２を介して光伝送媒体４
０３に入射する。光伝送媒体４０３の光入射側には反射
防止体４０４が設けられている。

【００５２】光伝送媒体４０３の光入射側と光放射側の
それぞれの面積または形状、或いは面積と形状は異なっ
たものとする。例えば、光入射側の形状を円形または楕
円系とし、光放射側の形状を矩形または長方形とする。
また、その面積比（光入射側：光放射側）を１：１〜
１：１００程度とする。光伝送媒体４０３をこのような
構成とすることで、光放射側から放射されるレーザー光
の形状を矩形または長方形とすることができる。

【００５３】光伝送媒体４０３の一例を図７に示す。図
７（Ａ）で示すのは光伝送媒体を複数の光ファイバーか
ら成る光ファイバーアレイ７０１で形成する例であり、
光入射側を円形とし、光放射側を矩形で形成し、光入射
側に対し光放射側の面積が大きくなるようにしてある。
そのために、光ファイバーアレイ７０１を形成する各光
ファイバー７０４の断面積は光入射側から徐々に大きく
なるように形成されている。このような構成の場合、光
入射側と光放射側の面積比を１：１００程度までとする
ことができる。一方図７（Ｂ）は、光ファイバーアレイ
７０５の光入射側と光放射側の面積比を１：１として、
光入射側７０６を円形とし、光放射側７０７を短辺と長
辺の長さ比で１：１０〜１：１０００の長方形とする例
である。光ファイバーアレイ７０５を形成する各光ファ
イバー７０８の断面積は同一なものとする。勿論、図７
（Ａ）のように断面積が変化さする構成としても良い。

【００５４】光伝送媒体４０３でビーム形状が変わった
レーザー光はシリンドリカルレンズ４０６で集光され、
照射面４０８で線状レーザー光となる。シリンドリカル
レンズ４０６と、照射面４０８との間には図１で示した
ものと同じ構成のスリット４０７が設けられ、線状レー
ザー光の長手方向の長さを所定のものとしている。この
ように、光伝送媒体４０３を用いることで図４や図５で
示したシリンドリカルレンズアレイを省略して廉価な光
学系を構成することができる。

【００５５】[実施形態４]本実施形態では、光学系８１
０を図８で示すようにレーザー発振器６０１から放射さ
れたレーザー光を光学系の途中で基本波と第２高調波、
または第２高調波と第３高調波に分光した二系統のレー
ザー光をそれぞれ線状レーザー光とし、照射面６１４で
重ねて照射する例を示す。

【００５６】図８は本実施形態に用いるレーザー装置の
光学系を側面から見た図である。Ｎｄ：ＹＡＧレーザー
６０１を光源とするレーザー光は、波長変換器６０２に
よって基本波と第２高調波または、第２高調波と第３高
調波に変換され、それぞれの波長のレーザー光がハーフ
ミラー６０３に向けて照射する。ハーフミラー６０３で
は一方のレーザー光が透過し、他方のレーザー光が反射
するようなミラーを用いる。

【００５７】まず、ハーフミラー６０３を透過したレー
ザー光は、シリンドリカルレンズ６０５、６０７、６０
９により線状レーザー光６１２を形成する。また、ハー
フミラー６０３で反射したレーザー光は、ミラー６０
４、シリンドリカルレンズ６０６、６０８、６１０によ
り線状レーザー光６１３を形成する。

【００５８】線状レーザー光６１２と６１３は、照射面
６１４で重ね合わされ同一の領域を照射するものとす
る。シリンドリカルレンズ６０９、６１０と照射面６１
４との間には図１で示したものと同じ構成のスリット６
１１が設けられ、線状レーザー光の長手方向の長さを所
定のものとしている。

【００５９】このように照射面６１４に照射する線状レ
ーザー光の波長を異なるものとすることにより半導体膜
の光吸収特性の違いを利用して、一方の線状レーザー光
は半導体膜を透過させて主として基板を加熱し、他方の
線状レーザー光は半導体膜で吸収させて半導体膜の加熱
に利用するといった熱処理を行うことができる。

【００６０】[実施形態５]図５は本発明のレーザー光を
用いた半導体膜の熱処理の一例を示す図である。図５
（Ａ）において、基板１００１にはバリウムホウケイ酸
ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどの無アルカリガ
ラス基板を用いる。例えば、コーニング社の#７０５９
ガラスや#１７３７ガラス基などを好適に用いることが
できる。その他に、石英基板やポリエチレンテレフタレ
ート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥ
Ｎ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）など光学的異
方性を有しないプラスチック基板を用いることもでき
る。基板５０１の島状半導体膜を形成する側の表面に
は、基板１００１からのアルカリ金属元素などの不純物
拡散を防ぐために、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜ま
たは酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）膜などの珪素を
含む絶縁膜１００２が１００〜３００nmの厚さで形成さ
れている。この絶縁膜１００２は前記珪素を含む膜の一
層で形成しても良いし、複数の膜を積層させて形成して
も良い。例えば、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ₄、ＮＨ₃、
Ｎ₂Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜を用いる。

【００６１】絶縁膜１００２上には、２５〜８０ｎｍ
（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の厚さで非晶質構造を有
する非晶質半導体膜１００３を、プラズマＣＶＤ法やス
パッタ法などの公知の方法で形成する。例えば、プラズ
マＣＶＤ法で非晶質シリコン膜を５５ｎｍの厚さに形成
する。非晶質構造を有する半導体膜には、非晶質半導体
膜や微結晶半導体膜があり、非晶質シリコンゲルマニウ
ム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用し
ても良い。

【００６２】次に、図５（Ｂ）に示すように、実施形態
１〜３で示したレーザー光を用いた半導体膜の熱処理方
法のいずれか一つを適用して結晶化を行う。レーザー結
晶化に用いる装置の構成は、図２〜図７で説明したもの
と同様なものを適用する。結晶化のためにはまず、非晶
質半導体膜が含有する水素を放出させておくことが望ま
しく、４００〜５００℃で１時間程度の熱処理を行い含
有する水素量を５atom％以下にしておくと良い。

【００６３】レーザー結晶化の条件は実施者が適宣選択
するものであるが、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーのパ
ルス発振周波数を１０kHzとし、レーザーエネルギー密
度を２００〜５００mJ/cm²(代表的には３００〜４５０m
J/cm²)として、線状レーザー光をその長手方向に対し垂
直な方向に走査して（或いは、相対的に基板を移動させ
て）非晶質半導体膜を結晶化させる。線状レーザー光の
線幅は１００〜１０００μm、例えば４００μmの線状レ
ーザー光１００５を照射する。基板１００１上には図１
で説明したものと同様な構成のスリット１００４が設け
られ、線状レーザー光の長手方向の長さを調節してい
る。このようなスリット１００４を設けることにより非
晶質半導体膜１００３の一部のみを結晶化させることも
できる。

【００６４】このような線状ビームを用い、同じ場所を
複数回照射する。或いは、線状ビームを走査しながら複
数回照射する。この時の線状ビームの重ね合わせ率（オ
ーバーラップ率）を９０〜９９％として行うと良い。実
際には照射パルス数を１０〜４０パルスとすると良い。
重ね合わせ率を高くして同一の領域を繰り返し照射する
ことにより、非晶質半導体膜の結晶性を高めることに効
果がある。通常、重ね合わせ率を高くすると処理時間が
長くなり、スループットが低下する。しかし、半導体レ
ーザー励起のＹＡＧレーザー発振器を用いると発振周波
数を本実施形態のように高めることができるので、スル
ープットを悪くすることはない。このようにして、結晶
質半導体膜１００６が形成される。

【００６５】また、図１０は実施形態４で示す方法に従
うものであり、ＹＡＧレーザーの基本波、第２高調波、
第３高調波から選ばれた２つの波長をスリット１００４
を通して照射し、結晶質半導体膜１００９を形成する例
である。

【００６６】例えば、線状レーザー光１００７を基本波
（波長１０６４nm）とし、線状レーザー光１００８を第
２高調波（波長５３２nm）とする。非晶質半導体膜１０
０３が非晶質シリコン膜である場合には、線状レーザー
光１００７は非晶質シリコン膜を透過して基板１１０１
に達し、その照射領域の基板１００１から非晶質シリコ
ン膜を加熱させ非晶質シリコン膜の結晶化を助長する効
果がある。一方、線状レーザー光１００８は非晶質シリ
コン膜で一部が吸収され熱に変換され、結晶化に直接的
に寄与する。線状レーザー光１００８のレーザーエネル
ギー密度を３００mJ/cm²以上とすると、非晶質シリコン
膜を溶融させることが可能であり、結晶化を容易に成し
遂げることができる。

【００６７】[実施形態６]本実施形態では特開平７−１
３０６５２号公報で開示されている触媒元素を用いる結
晶化法を適用して、結晶質半導体膜を形成する他の実施
形態について図１１を用いて説明する。

【００６８】図１１（Ａ）で示すように、実施形態５と
同様にして、ガラス基板１１０１上に下地膜１１０２
ａ、１１０２ｂ、非晶質構造を有する半導体膜１１０３
を２５〜８０nmの厚さで形成する。非晶質半導体膜は非
晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）膜、非晶質シリコン・ゲルマ
ニウム（ａ−ＳｉＧｅ）膜、非晶質炭化シリコン（ａ−
ＳｉＣ）膜，非晶質シリコン・スズ（ａ−ＳｉＳｎ）膜
などが適用できる。これらの非晶質半導体膜は水素を
０．１〜４０atomic%程度含有するようにして形成する
と良い。例えば、非晶質シリコン膜を５５nmの厚さで形
成する。そして、重量換算で１０ｐｐｍの触媒元素を含
む水溶液をスピナーで基板を回転させて塗布するスピン
コート法で触媒元素を含有する層１１０４を形成する。
触媒元素にはニッケル（Ｎｉ）、ゲルマニウム（Ｇ
ｅ）、鉄（Ｆｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、スズ（Ｓ
ｎ）、鉛（Ｐｂ）、コバルト（Ｃｏ）、白金（Ｐｔ）、
銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）などである。この触媒元素を含
有する層１１０４は、スピンコート法の他に印刷法やス
プレー法、バーコーター法、或いはスパッタ法や真空蒸
着法によって上記触媒元素の層を１〜５nmの厚さに形成
しても良い。

【００６９】そして、図１１（Ｂ）に示す結晶化の工程
では、まず４００〜５００℃で１時間程度の熱処理を行
い、非晶質シリコン膜の含有水素量を５atom％以下にす
る。非晶質シリコン膜の含有水素量が成膜後において最
初からこの値である場合にはこの熱処理は必ずしも必要
でない。そして、ファーネスアニール炉を用い、窒素雰
囲気中で５５０〜６００℃で１〜８時間の熱結晶化を行
う。以上の工程により結晶質シリコン膜から成る結晶質
半導体膜１１０５を得ることができる（図１１
（Ｂ））。

【００７０】しかし、この熱結晶化によって作製された
結晶質半導体膜１１０５は、光学顕微鏡観察により巨視
的に観察すると局所的に非晶質領域が残存していること
が観察されることがあり、このような場合、同様にラマ
ン分光法では４８０ｃｍ^-1にブロードなピークを持つ非
晶質成分が観測される。そのため、熱アニールの後に実
施形態５で説明したように、実施形態１〜４で示したレ
ーザー光を用いた半導体膜の熱処理方法のいずれか一つ
を用いて結晶質半導体膜１１０５に線状レーザー光を照
射して、その結晶性を高めることは有効な手段として適
用できる。

【００７１】図１１（Ｃ）はその様子を示すものであ
り、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーのパルス発振周波数
を１〜１０kHzとし、レーザーエネルギー密度を１００
〜５００mJ/cm²(代表的には１００〜４００mJ/cm²)とし
て、線状レーザー光１１０７をその長手方向に対し垂直
な方向に走査して（或いは、相対的に基板を移動させ
て）する。線状レーザー光１１０７の線幅は１００〜１
０００μm、例えば４００μmとする。このときスリット
１１０６が設けられ、線状レーザー光の長手方向の長さ
を調節している。

【００７２】このようにして熱結晶化と本発明のレーザ
ー光を用いた熱処理方法を用いることにより、結晶性の
高い結晶質半導体膜を形成することができる。また、ス
リット１１０６により線状レーザー光１１０７の長手方
向の長さを調節することにより、線状レーザー光の長手
方向の長さよりも少なくとも一辺の長さが長い基板に対
する線状レーザー光の照射を容易なものとする。

【００７３】［実施形態７］図１２は本発明のレーザー
光を用いた半導体膜の熱処理方法を、一導電型の不純物
元素がドーピングされた半導体膜の活性化処理に適用す
る例を示す。

【００７４】図１２（Ａ）は基板１３０１、第１の絶縁
膜１３０２、島状半導体膜１３０３、第２の絶縁膜１３
０４が形成されている様子を示す。島状半導体膜１３０
３は実施形態５または６で作製される結晶質半導体膜か
ら作製されたものであることが望ましい。一導電型の不
純物元素１３０７のドーピングは前記不純物元素をイオ
ン化し電界で加速して半導体膜に注入するイオンドープ
法やイオン注入法で行う。このとき第２の絶縁膜上にマ
スク１３０６を形成しておくと島状半導体膜１３０３に
不純物領域１３０８を選択的に形成することができる。
マスク１３０６はレジスト、導電性膜、絶縁膜のいずれ
であっても良く、下層にある島状半導体膜１３０３に対
してイオン化した前記不純物元素を遮蔽する効果があれ
ば良い。

【００７５】図１２（Ａ）でドーピングした一導電型の
不純物元素は、そのままでは殆どドナーまたはアクセプ
タとして機能しないので、通常活性化の処理を行う。こ
の処理はファーネスアニール炉を用いる熱アニール法で
行うこともできるが、その他に、本発明のレーザー光を
用いた半導体膜の熱処理方法を用いると好適である。

【００７６】図１２（Ｂ）は実施形態４で示す熱処理法
を用いた例であり、ＹＡＧレーザーの基本波、第２高調
波、第３高調波から選ばれた２つの波長をスリット１３
０９を通して同期させて照射し、島状半導体膜１３０３
に熱処理を行う例である。

【００７７】例えば、線状レーザー光１３１０を基本波
（波長１０６４nm）とし、線状レーザー光１３１１を第
２高調波（波長５３２nm）とする。不純物領域１３０８
の活性化はこの２つの線状レーザー光の相乗効果により
効果的に成し遂げることができる。即ち、線状レーザー
光１３１０は基板１３０１に達し、その照射領域の基板
１３０１側から島状半導体膜１３０３を加熱させるのに
役立つ。また、不純物領域１３０８上に照射された線状
レーザー光１３１１は一部が不純物領域１３０８で吸収
され熱に変換され、活性化に直接的に寄与する。線状レ
ーザー光１３１０、１３１１のレーザーエネルギー密度
を３００mJ/cm²以下とすると、島状半導体膜１３０３を
溶融させることが可能であり、活性化を容易に成し遂げ
ることができる。また、スリット１３０９により線状レ
ーザー光１３１０、１３１１の長手方向の長さを調節す
ることにより、線状レーザー光の長手方向の長さよりも
少なくとも一辺の長さが長い基板に対する線状レーザー
光の照射を容易なものとする。勿論、実施形態１〜３で
示す熱処理方法を実施形態に適用しても同様の効果が得
られる。

【００７８】[実施例１]本実施例では表示装置を作製す
るための工程を示し、画素部の画素ＴＦＴおよび保持容
量と、表示領域の周辺に設けられる駆動回路のＴＦＴを
同時に作製する方法について図１３〜図１５を用い工程
に従って詳細に説明する。

【００７９】図１３（Ａ）において、基板１０１にはコ
ーニング社の＃７０５９ガラスや＃１７３７ガラスなど
に代表されるバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウ
ケイ酸ガラスなどのガラス基板の他に、ポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート
（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）など光
学的異方性を有しないプラスチック基板を用いることが
できる。ガラス基板を用いる場合には、ガラス歪み点よ
りも１０〜２０℃程度低い温度であらかじめ熱処理して
おいても良い。そして、基板１０１のＴＦＴを形成する
表面に基板１０１からの不純物拡散を防ぐために、酸化
シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜
などの絶縁膜から成る下地膜１０２を形成する。例え
ば、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ₄、ＮＨ₃、Ｎ₂Ｏから作
製される酸化窒化シリコン膜１０２ａを１０〜２００nm
（好ましくは５０〜１００nm）、同様にＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏ
から作製される酸化窒化水素化シリコン膜１０２ｂを５
０〜２００ｎｍ（好ましくは１００〜１５０nm）の厚さ
に積層形成する。

【００８０】酸化窒化シリコン膜は平行平板型のプラズ
マＣＶＤ法を用いて形成する。酸化窒化シリコン膜１０
２ａは、ＳｉＨ₄を１０SCCM、ＮＨ₃を１００SCCM、Ｎ₂
Ｏを２０SCCMとして反応室に導入し、基板温度３２５
℃、反応圧力４０Pa、放電電力密度０．４１W/cm²、放
電周波数６０MHzとする。一方、酸化窒化水素化シリコ
ン膜１０２ｂは、ＳｉＨ₄を５SCCM、Ｎ₂Ｏを１２０SCC
M、Ｈ₂を１２５SCCMとして反応室に導入し、基板温度４
００℃、反応圧力２０Pa、放電電力密度０．４１W/c
m²、放電周波数６０MHzとする。これらの膜は、基板温
度を変化させ、反応ガスの切り替えのみで連続して形成
することもできる。

【００８１】上記条件にて作製される酸化窒化シリコン
膜１０２ａは、密度が９．２８×１０²²/cm³であり、フ
ッ化水素アンモニウム（ＮＨ₄ＨＦ₂）を７．１３％とフ
ッ化アンモニウム（ＮＨ₄Ｆ）を１５．４％含む混合溶
液（ステラケミファ社製、商品名ＬＡＬ５００）の２０
℃におけるエッチング速度が約６３nm/minと遅く、緻密
で硬い膜である。このような膜を下地膜に用いると、こ
の上に形成する半導体膜にガラス基板からのアルカリ金
属元素が拡散するのを防ぐのに有効である。

【００８２】次に、２５〜８０ｎｍ（好ましくは３０〜
６０ｎｍ）の厚さで非晶質構造を有する半導体膜１０３
ａを、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法などの公知の方法
で形成する。例えば、プラズマＣＶＤ法で非晶質シリコ
ン膜を５５ｎｍの厚さに形成する。非晶質構造を有する
半導体膜には、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜があ
り、非晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶質構造を
有する化合物半導体膜を適用しても良い。また、下地膜
１０２と非晶質半導体膜１０３ａとは両者を連続形成す
ることも可能である。例えば、前述のように酸化窒化シ
リコン膜１０２ａと酸化窒化水素化シリコン膜１０２ｂ
をプラズマＣＶＤ法で連続して成膜後、反応ガスをＳｉ
Ｈ₄、Ｎ₂Ｏ、Ｈ₂からＳｉＨ₄とＨ₂或いはＳｉＨ₄のみに
切り替えれば、一旦大気雰囲気に晒すことなく連続形成
できる。その結果、酸化窒化水素化シリコン膜１０２ｂ
の表面の汚染を防ぐことが可能となり、作製するＴＦＴ
の特性バラツキやしきい値電圧の変動を低減させること
ができる。

【００８３】そして、非晶質半導体膜１０３ａを結晶化
するために本発明のレーザー光を用いた熱処理方法（こ
こではレーザー結晶化法）を適用する。このレーザー結
晶化法は実施形態１〜４で説明したいずれの方法を適用
しても良く、具体的には実施形態５または実施形態６で
示した非晶質半導体膜の結晶化方法を用いることができ
る。線状のパルスレーザー光を照射することにより、基
板は局部的でかつ瞬間的に加熱されるので、前述のよう
なガラス基板や耐熱性の劣るプラスチック基板を用いる
場合には、特に本発明のレーザー結晶化法を適用するこ
とが好ましい。

【００８４】本発明のレーザー光を用いた熱処理方法
は、図１で示したような大型基板上から複数の表示装置
用の基板を切り出す生産方法に好適に用いることができ
る。例えば、７００×６５０mmの基板（マザーガラス）
から画面サイズを１０．５インチとする表示装置用の基
板を６枚取り出す場合には、被照射領域における線状の
パルスレーザー光の長手方向の長さ（図１で示すＷ）は
３００mmとして照射すると良い。この場合、例えば長手
方向の長さ３５０mmの線状レーザー光を図１で示すよう
にスリットにて３００mmに短縮して照射することができ
る。レーザー装置の光学系にスリットを設け、長手方向
の長さを調節できるようにしておくと、所定の範囲内に
おいては画面サイズに対応して任意の長さの被照射領域
を形成できる。

【００８５】このレーザー光を用いた熱処理の条件は実
施者が適宣選択するものであるが、例えば、レーザーパ
ルス発振周波数１kHzとし、レーザーエネルギー密度を
２５０〜５００mJ/cm²(代表的には３００〜４００mJ/cm
²)とする。そして線状ビームを基板全面に渡って照射
し、この時の線状ビームの重ね合わせ率（オーバーラッ
プ率）を８０〜９９％（好ましくは、９５〜９９％）と
して行う。このようにして図１３（Ｂ）に示すように結
晶質半導体膜１０３ｂを得ることができる。

【００８６】そして、図１３（Ｃ）に示すように結晶質
半導体膜１０３ｂ上にフォトマスク１（ＰＭ１）を用
い、フォトリソグラフィーの技術を用いてレジストパタ
ーンを形成し、ドライエッチングによって結晶質半導体
膜を島状に分割し、島状半導体膜１０４〜１０８を形成
しする。ドライエッチングにはＣＦ₄とＯ₂の混合ガスを
用いる。その後、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法に
より５０〜１００ｎｍの厚さの酸化シリコン膜によるマ
スク層１９４を形成する。

【００８７】この状態で島状半導体膜に対し、ＴＦＴの
しきい値電圧（Ｖth）を制御する目的でｐ型を付与する
不純物元素を１×１０¹⁶〜５×１０¹⁷atoms／cm³程度の
濃度で島状半導体膜の全面に添加しても良い。半導体に
対してｐ型を付与する不純物元素には、ホウ素（Ｂ）、
アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）など周期律表
第１３族の元素が知られている。その方法として、イオ
ン注入法やイオンドープ法を用いることができるが、大
面積基板を処理するにはイオンドープ法が適している。
イオンドープ法ではジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）をソースガスと
して用いホウ素（Ｂ）を添加する。このような不純物元
素の注入は必ずしも必要でなく省略しても差し支えない
が、特にｎチャネル型ＴＦＴのしきい値電圧を所定の範
囲内に収めるために好適に用いる手法である。

【００８８】駆動回路のｎチャネル型ＴＦＴのＬＤＤ領
域を形成するために、ｎ型を付与する不純物元素を島状
半導体膜１０５、１０７に選択的に添加する。あらかじ
めレジストマスク１９５ａ〜１９５ｅを形成する。ｎ型
を付与する不純物元素としては、リン（Ｐ）や砒素（Ａ
ｓ）を用いれば良く、ここではリン（Ｐ）を添加すべ
く、フォスフィン（ＰＨ₃）を用いたイオンドープ法を
適用する。形成された不純物領域は低濃度ｎ型不純物領
域１９６、１９７として、このリン（Ｐ）濃度は２×１
０¹⁶〜５×１０¹⁹atoms／cm³の範囲とすれば良い。本明
細書中では、ここで形成された不純物領域１９６、１９
７に含まれるｎ型を付与する不純物元素の濃度を
（ｎ^-）と表す。また、不純物領域１９８は、画素マト
リクス回路の保持容量を形成するための半導体膜であ
り、この領域にも同じ濃度でリン（Ｐ）を添加する（図
１３（Ｄ））。

【００８９】その後、添加した不純物元素を活性化させ
る処理を行う。活性化の処理は実施形態７で説明したレ
ーザー光を用いた熱処理により行う。熱処理条件の一例
は、レーザーパルス発振周波数１kHzとし、レーザーエ
ネルギー密度を１００〜３００mJ/cm²(代表的には１５
０〜２５０mJ/cm²)とする。そして線状ビームを基板全
面に渡って照射し、この時の線状ビームの重ね合わせ率
（オーバーラップ率）を８０〜９９％（好ましくは、９
５〜９９％）として行う。

【００９０】ゲート絶縁膜１０９はプラズマＣＶＤ法ま
たはスパッタ法を用い、膜厚を４０〜１５０ｎｍとして
シリコンを含む絶縁膜で形成する。例えば、１２０ｎｍ
の厚さで酸化窒化シリコン膜から形成すると良い。ま
た、ＳｉＨ₄とＮ₂ＯにＯ₂を添加させて作製された酸化
窒化シリコン膜は、膜中の固定電荷密度が低減されてい
るのでこの用途に対して好ましい材料となる。勿論、ゲ
ート絶縁膜はこのような酸化窒化シリコン膜に限定され
るものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または
積層構造として用いても良い（図１３（Ｅ））。

【００９１】そして、図１３（Ｅ）に示すように、ゲー
ト絶縁膜１０９上にゲート電極を形成するための耐熱性
導電層を形成する。耐熱性導電層は単層で形成しても良
いが、必要に応じて二層あるいは三層といった複数の層
から成る積層構造としても良い。このような耐熱性導電
性材料を用い、例えば、導電性の窒化物金属膜から成る
導電層（Ａ）１１０と金属膜から成る導電層（Ｂ）１１
１とを積層した構造とすると良い。導電層（Ｂ）１１１
はタンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍ
ｏ）、タングステン（Ｗ）から選ばれた元素、または前
記元素を主成分とする合金か、前記元素を組み合わせた
合金膜（代表的にはＭｏ−Ｗ合金膜、Ｍｏ−Ｔａ合金
膜）で形成すれば良く、導電層（Ａ）１１０は窒化タン
タル（ＴａＮ）、窒化タングステン（ＷＮ）、窒化チタ
ン（ＴｉＮ）膜、窒化モリブデン（ＭｏＮ）などで形成
する。また、導電層（Ａ）１１０はタングステンシリサ
イド、チタンシリサイド、モリブデンシリサイドを適用
しても良い。導電層（Ｂ）１１１は低抵抗化を図るため
に含有する不純物濃度を低減させることが好ましく、特
に酸素濃度に関しては３０ｐｐｍ以下とすると良かっ
た。例えば、タングステン（Ｗ）は酸素濃度を３０ｐｐ
ｍ以下とすることで２０μΩｃｍ以下の比抵抗値を実現
することができる。

【００９２】導電層（Ａ）１１０は１０〜５０ｎｍ（好
ましくは２０〜３０ｎｍ）とし、導電層（Ｂ）１１１は
２００〜４００ｎｍ（好ましくは２５０〜３５０ｎｍ）
とすれば良い。Ｗをゲート電極とする場合には、Ｗをタ
ーゲットとしたスパッタ法で、アルゴン（Ａｒ）ガスと
窒素（Ｎ₂）ガスを導入して導電層（Ａ）１１１を窒化
タングステン（ＷＮ）で５０nmの厚さに形成し、導電層
（Ｂ）１１０をＷで２５０nmの厚さに形成する。その他
の方法として、Ｗ膜は６フッ化タングステン（ＷＦ₆）
を用いて熱ＣＶＤ法で形成することもできる。いずれに
してもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図
る必要があり、Ｗ膜の抵抗率は２０μΩｃｍ以下にする
ことが望ましい。Ｗ膜は結晶粒を大きくすることで低抵
抗率化を図ることができるが、Ｗ中に酸素などの不純物
元素が多い場合には結晶化が阻害され高抵抗化する。こ
のことより、スパッタ法による場合、純度９９．９９９
９％のＷターゲットを用い、さらに成膜時に気相中から
の不純物の混入がないように十分配慮してＷ膜を形成す
ることにより、抵抗率９〜２０μΩｃｍを実現すること
ができる。

【００９３】一方、導電層（Ａ）１１０にＴａＮ膜を、
導電層（Ｂ）１１１にＴａ膜を用いる場合には、同様に
スパッタ法で形成することが可能である。ＴａＮ膜はＴ
ａをターゲットとしてスパッタガスにＡｒと窒素との混
合ガスを用いて形成し、Ｔａ膜はスパッタガスにＡｒを
用いる。また、これらのスパッタガス中に適量のＸｅや
Ｋｒを加えておくと、形成する膜の内部応力を緩和して
膜の剥離を防止することができる。α相のＴａ膜の抵抗
率は２０μΩcm程度でありゲート電極に使用することが
できるが、β相のＴａ膜の抵抗率は１８０μΩcm程度で
ありゲート電極とするには不向きである。ＴａＮ膜はα
相に近い結晶構造を持つので、この上にＴａ膜を形成す
ればα相のＴａ膜が容易に得られた。尚、図示しない
が、導電層（Ａ）１１０の下に２〜２０ｎｍ程度の厚さ
でリン（Ｐ）をドープしたシリコン膜を形成しておくこ
とは有効である。これにより、その上に形成される導電
膜の密着性向上と酸化防止を図ると同時に、導電層
（Ａ）１１０または導電層（Ｂ）１１１が微量に含有す
るアルカリ金属元素がゲート絶縁膜１０９に拡散するの
を防ぐことができる。いずれにしても、導電層（Ｂ）１
１１は抵抗率を１０〜５０μΩcmの範囲ですることが好
ましい。

【００９４】次に、フォトマスク２（ＰＭ２）を用い、
フォトリソグラフィーの技術を使用してレジストマスク
１１２〜１１７を形成し、導電層（Ａ）１１０と導電層
（Ｂ）１１１とを一括でエッチングしてゲート電極１１
８〜１２２と容量配線１２３を形成する。ゲート電極１
１８〜１２２と容量配線１２３は、導電層（Ａ）から成
る１１８ａ〜１２２ａと、導電層（Ｂ）から成る１１８
ｂ〜１２２ｂとが一体として形成される（図１４
（Ａ））。

【００９５】導電層（Ａ）および導電層（Ｂ）をエッチ
ングする方法は実施者が適宣選択すれば良いが、前述の
ようにＷを主成分とする材料で形成されている場合に
は、高速でかつ精度良くエッチングを実施するために高
密度プラズマを用いたドライエッチング法を適用するこ
とが望ましい。高密度プラズマを得る手法の一つとし
て、誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma：
ＩＣＰ）エッチング装置を用いると良い。ＩＣＰエッチ
ング装置を用いたＷのエッチング法は、エッチングガス
にＣＦ₄とＣｌ₂の２種のガスを反応室に導入し、圧力
０．５〜１．５Ｐａ（好ましくは１Ｐａ）とし、誘導結
合部に２００〜１０００Ｗの高周波（１３．５６ＭＨ
ｚ）電力を印加する。この時、基板が置かれたステージ
には２０Ｗの高周波電力が印加され、自己バイアスで負
電位に帯電することにより、正イオンが加速されて異方
性のエッチングを行うことができる。ＩＣＰエッチング
装置を使用することにより、Ｗなどの硬い金属膜も２〜
５nm／秒のエッチング速度を得ることができる。また、
残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２
０％程度の割合でエッチング時間を増しオーバーエッチ
ングをすると良い。しかし、この時に下地とのエッチン
グの選択比に注意する必要がある。例えば、Ｗ膜に対す
る酸化窒化シリコン膜（ゲート絶縁膜１０９）の選択比
は２．５〜３であるので、このようなオーバーエッチン
グ処理により、酸化窒化シリコン膜が露出した面は２０
〜５０nm程度エッチングされて実質的に薄くなる。

【００９６】そして、画素ＴＦＴのｎチャネル型ＴＦＴ
にＬＤＤ領域を形成するために、ｎ型を付与する不純物
元素添加の工程（ｎ^--ドープ工程）を行う。ゲート電極
１１８〜１２２をマスクとして自己整合的にｎ型を付与
する不純物元素をイオンドープ法で添加した。ｎ型を付
与する不純物元素として添加するリン（Ｐ）の濃度は１
×１０¹⁶〜５×１０¹⁹atoms／cm³の濃度範囲で添加す
る。このようにして、図１４（Ｂ）に示すように島状半
導体膜に低濃度ｎ型不純物領域１２４〜１２９を形成す
る。

【００９７】次に、ｎチャネル型ＴＦＴに対して、ソー
ス領域またはドレイン領域として機能する高濃度ｎ型不
純物領域の形成を行う（ｎ⁺ドープ工程）。まず、フォ
トマスク３（ＰＭ３）を用い、レジストのマスク１３０
〜１３４を形成し、ｎ型を付与する不純物元素を添加し
て高濃度ｎ型不純物領域１３５〜１４０を形成する。ｎ
型を付与する不純物元素にはリン（Ｐ）を用い、その濃
度が１×１０²⁰〜１×１０²¹atoms／cm³の濃度範囲とな
るようにフォスフィン（ＰＨ₃）を用いたイオンドープ
法で行う（図１４（Ｃ））。

【００９８】そして、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する島
状半導体膜１０４、１０６にソース領域およびドレイン
領域とする高濃度ｐ型不純物領域１４４、１４５を形成
する。ここでは、ゲート電極１１８、１２０をマスクと
してｐ型を付与する不純物元素を添加し、自己整合的に
高濃度ｐ型不純物領域を形成する。このときｎチャネル
型ＴＦＴを形成する島状半導体膜１０５、１０７、１０
８は、フォトマスク４（ＰＭ４）を用いてレジストマス
ク１４１〜１４３を形成し全面を被覆しておく。高濃度
ｐ型不純物領域１４４、１４５はジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を
用いたイオンドープ法で形成する。この領域のボロン
（Ｂ）濃度は３×１０²⁰〜３×１０²¹atoms／cm³となる
ようにする（図１４（Ｄ））。

【００９９】この高濃度ｐ型不純物領域１４４、１４５
には、前工程においてリン（Ｐ）が添加されていて、高
濃度ｐ型不純物領域１４４ａ、１４５ａには１×１０²⁰
〜１×１０²¹atoms／cm³の濃度で、高濃度ｐ型不純物領
域１４４ｂ、１４５ｂには１×１０¹⁶〜５×１０¹⁹atom
s／cm³の濃度で含有しているが、この工程で添加するボ
ロン（Ｂ）の濃度を１．５から３倍とすることにより、
ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域およびドレイン領域と
して機能する上で何ら問題は生じない。

【０１００】その後、図１５（Ａ）に示すように、ゲー
ト電極およびゲート絶縁膜上から保護絶縁膜１４６を形
成する。保護絶縁膜は酸化シリコン膜、酸化窒化シリコ
ン膜、窒化シリコン膜、またはこれらを組み合わせた積
層膜で形成すれば良い。いずれにしても保護絶縁膜１４
６は無機絶縁物材料から形成する。保護絶縁膜１４６の
膜厚は１００〜２００ｎｍとする。ここで、酸化シリコ
ン膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法で、ＴＥＯＳ
（Tetraethyl Orthosilicate）とＯ2とを混合し、反応
圧力４０Pa、基板温度３００〜４００℃とし、高周波
（１３．５６MHz）電力密度０．５〜０．８W/cm²で放電
させて形成する。酸化窒化シリコン膜を用いる場合に
は、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏ、ＮＨ₃から作
製される酸化窒化シリコン膜、またはＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏか
ら作製される酸化窒化シリコン膜で形成すれば良い。こ
の場合の作製条件は反応圧力２０〜２００Pa、基板温度
３００〜４００℃とし、高周波（６０MHz）電力密度
０．１〜１．０W/cm²で形成することができる。また、
ＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏ、Ｈ₂から作製される酸化窒化水素化シ
リコン膜を適用しても良い。窒化シリコン膜も同様にプ
ラズマＣＶＤ法でＳｉＨ₄、ＮＨ₃から作製することが可
能である。

【０１０１】その後、それぞれの濃度で添加されたｎ型
またはｐ型を付与する不純物元素を活性化する工程を行
う。この工程はファーネスアニール炉を用いる熱アニー
ル法で行うこともできるが、実施形態７で説明したレー
ザー光を用いた熱処理方法で活性化させても良い。この
場合の熱処理条件は前述のものと同様なものとする。一
方、熱アニール法で行う場合には酸素濃度が１ｐｐｍ以
下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中で４０
０〜７００℃、代表的には５００〜６００℃で行うもの
であり、本実施例では５５０℃で４時間の熱処理を行っ
た。また、基板１０１に耐熱温度が低いプラスチック基
板を用いる場合には、本発明のレーザー光を用いた熱処
理方法を適用することが好ましい（図１５（Ｂ））。

【０１０２】熱処理を行った後、さらに、３〜１００％
の水素を含む雰囲気中で、３００〜４５０℃で１〜１２
時間の熱処理を行い、島状半導体膜を水素化する工程を
行った。この工程は熱的に励起された水素により島状半
導体膜にある１０¹⁶〜１０¹⁸/cm³のダングリングボンド
を終端する工程である。水素化の他の手段として、プラ
ズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）
を行っても良い。

【０１０３】本発明のレーザー光を用いた熱処理方法と
プラズマ水素化処理を組み合わせて行う場合には図３で
示す構成の装置で行うことができる。具体的には、処理
室８１８でレーザー光を用いた熱処理を行い、その後搬
送手段８２０により基板を処理室８１６に移動してプラ
ズマ水素化の処理を行う。処理室８１６には水素ガスま
たはアンモニアガス等を導入するようにしておけばプラ
ズマ水素化を容易に行うことができる。このように、基
板を装置内に保持し、大気に晒すことなく連続処理する
ことで基板表面の汚染を防止でき、また、スループット
を向上させることができる。

【０１０４】そして、有機絶縁物材料からなる層間絶縁
膜１４７を１．０〜２．０μｍの平均厚を有して形成す
る。有機樹脂材料としては、ポリイミド、アクリル、ポ
リアミド、ポリイミドアミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブ
テン）等を使用することができる。例えば、基板に塗布
後、熱重合するタイプのポリイミドを用いる場合には、
クリーンオーブンで３００℃で焼成して形成する。ま
た、アクリルを用いる場合には、２液性のものを用い、
主材と硬化剤を混合した後、スピナーを用いて基板全面
に塗布した後、ホットプレートで８０℃で６０秒の予備
加熱を行い、さらにクリーンオーブンで２５０℃で６０
分焼成して形成することができる。

【０１０５】このように、層間絶縁膜を有機絶縁物材料
で形成することにより、表面を良好に平坦化させること
ができる。また、有機樹脂材料は一般に誘電率が低いの
で、寄生容量を低減するできる。しかし、吸湿性があり
保護膜としては適さないので、本実施例のように、保護
絶縁膜１４６として形成した酸化シリコン膜、酸化窒化
シリコン膜、窒化シリコン膜などと組み合わせて用いる
必要がある。

【０１０６】その後、フォトマスク５（ＰＭ５）を用
い、所定のパターンのレジストマスクを形成し、それぞ
れの島状半導体膜に形成されたソース領域またはドレイ
ン領域に達するコンタクトホールを形成する。コンタク
トホールの形成はドライエッチング法により行う。この
場合、エッチングガスにＣＦ₄、Ｏ₂、Ｈｅの混合ガスを
用い有機樹脂材料から成る層間絶縁膜をまずエッチング
し、その後、続いてエッチングガスをＣＦ₄、Ｏ₂として
保護絶縁膜１４６をエッチングする。さらに、島状半導
体膜との選択比を高めるために、エッチングガスをＣＨ
Ｆ₃に切り替えてゲート絶縁膜をエッチングすることに
より、良好にコンタクトホールを形成することができ
る。

【０１０７】そして、導電性の金属膜をスパッタ法や真
空蒸着法で形成し、フォトマスク６（ＰＭ６）によりレ
ジストマスクパターンを形成し、エッチングによってソ
ース配線１４８〜１５２とドレイン配線１５３〜１５７
を形成する。ここで、ドレイン配線１５７は画素電極と
して機能するものである。図示していないが、本実施例
ではこの電極を、Ｔｉ膜を５０〜１５０nmの厚さで形成
し、島状半導体膜のソースまたはドレイン領域を形成す
る半導体膜とコンタクトを形成し、そのＴｉ膜上に重ね
てアルミニウム（Ａｌ）を３００〜４００nmの厚さで形
成して配線とする。

【０１０８】この状態で水素化処理を行うとＴＦＴの特
性向上に対して好ましい結果が得られる。例えば、３〜
１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜４５０℃で
１〜１２時間の熱処理を行うと良く、あるいはプラズマ
水素化法を用いても同様の効果が得られる。また、この
ような熱処理により保護絶縁膜１４６や、下地膜１０２
にに存在する水素を島状半導体膜１０４〜１０８に拡散
させ水素化をすることもできる。いずれにしても、島状
半導体膜１０４〜１０８中の欠陥密度を１０¹⁶/cm³以下
とすることが望ましく、そのために水素を０．０１〜
０．１atomic％程度付与すれば良い（図１５（Ｃ））。

【０１０９】こうして７枚のフォトマスクにより、同一
の基板上に、駆動回路のＴＦＴと画素部の画素ＴＦＴと
を有した基板を完成させることができる。駆動回路には
第１のｐチャネル型ＴＦＴ２００、第１のｎチャネル型
ＴＦＴ２０１、第２のｐチャネル型ＴＦＴ２０２、第２
のｎチャネル型ＴＦＴ２０３、画素部には画素ＴＦＴ２
０４、保持容量２０５が形成されている。本明細書では
便宜上このような基板をアクティブマトリクス基板と呼
ぶ。

【０１１０】駆動回路の第１のｐチャネル型ＴＦＴ２０
０には、島状半導体膜１０４にチャネル形成領域２０
６、高濃度ｐ型不純物領域から成るソース領域２０７
ａ、２０７ｂ、ドレイン領域２０８ａ，２０８ｂを有し
たシングルドレインの構造を有している。第１のｎチャ
ネル型ＴＦＴ２０１には、島状半導体膜１０５にチャネ
ル形成領域２０９、ゲート電極１１９と重なるＬＤＤ領
域２１０、ソース領域２１２、ドレイン領域２１１を有
している。このＬＤＤ領域において、ゲート電極１１９
と重なるＬＤＤ領域をＬovとするとそのチャネル長方向
の長さは０．５〜３．０μｍ、好ましくは１．０〜２．
０μｍとした。ｎチャネル型ＴＦＴにおけるＬＤＤ領域
の長さをこのようにすることにより、ドレイン領域近傍
に発生する高電界を緩和して、ホットキャリアの発生を
防ぎ、ＴＦＴの劣化を防止することができる。駆動回路
の第２のｐチャネル型ＴＦＴ２０２は同様に、島状半導
体膜１０６にチャネル形成領域２１３、高濃度ｐ型不純
物領域から成るソース領域２１４ａ、２１４ｂ、ドレイ
ン領域２１５ａ，２１５ｂを有したシングルドレインの
構造を有している。第２のｎチャネル型ＴＦＴ２０３に
は、島状半導体膜１０７にチャネル形成領域２１６、ゲ
ート電極１２１と一部が重なるＬＤＤ領域２１７、２１
８、ソース領域２２０、ドレイン領域２１９が形成され
ている。このＴＦＴのゲート電極と重なるＬovの長さも
０．５〜３．０μｍ、好ましくは１．０〜２．０μｍと
した。また、ゲート電極と重ならないＬＤＤ領域をＬof
fとして、このチャネル長方向の長さは０．５〜４．０
μｍ、好ましくは１．０〜２．０μｍとした。画素ＴＦ
Ｔ２０４には、島状半導体膜１０８にチャネル形成領域
２２１、２２２、ＬＤＤ領域２２３〜２２５、ソースま
たはドレイン領域２２６〜２２８を有している。ＬＤＤ
領域（Ｌoff）のチャネル長方向の長さは０．５〜４．
０μｍ、好ましくは１．５〜２．５μｍである。さら
に、容量配線１２３と、ゲート絶縁膜と同じ材料から成
る絶縁膜と、画素ＴＦＴ２０４のドレイン領域２２８に
接続する半導体膜２２９とから保持容量２０５が形成さ
れている。図１５（Ｃ）では画素ＴＦＴ２０４をダブル
ゲート構造としたが、シングルゲート構造でも良いし、
複数のゲート電極を設けたマルチゲート構造としても差
し支えない。

【０１１１】図２５は画素部のほぼ一画素分を示す上面
図である。図中に示すＡ−Ａ'断面が図１５（Ｃ）に示
す画素部の断面図に対応している。画素ＴＦＴ２０４の
ゲート電極１２２は、図示されていないゲート絶縁膜を
介してその下の島状半導体膜１０８と交差している。ま
た、ゲート電極１２２はＡｌやＣｕなどの材料を用いて
形成される低抵抗導電性材料から成るゲート配線９００
と島状半導体膜１０８の外側でコンタクトホールを介さ
ず接触している。図示はしていないが、島状半導体膜１
０８には、ソース領域、ドレイン領域、ＬＤＤ領域が形
成されている。また、２５６はソース配線１５２とソー
ス領域２２６とのコンタクト部、２５７はドレイン配線
１５７とドレイン領域２２８とのコンタクト部である。
保持容量２０５は、画素ＴＦＴ２０４のドレイン領域２
２８から延在する半導体膜２２９とゲート絶縁膜を介し
て容量配線１２３が重なる領域で形成されている。この
構成におて半導体膜２２９には価電子制御を目的とした
不純物元素は添加されていない。

【０１１２】以上の様な構成は、画素ＴＦＴおよび駆動
回路が要求する仕様に応じて各回路を構成するＴＦＴの
構造を最適化し、半導体装置の動作性能と信頼性を向上
させることを可能としている。さらにゲート電極を耐熱
性を有する導電性材料で形成することによりＬＤＤ領域
やソース領域およびドレイン領域の活性化を容易として
いる。このようなＴＦＴを設けたアクティブマトリクス
基板を作製するために、本発明のレーザー光を用いた熱
処理方法及びレーザー装置を適用すると特性の良いＴＦ
Ｔを作製することが可能で、また、生産性の向上を達成
することができる。このようなアクティブマトリクス基
板を用いて液晶表示装置やＥＬ表示装置を作製すること
ができる。

【０１１３】[実施例２]実施例１ではＴＦＴのゲート電
極の材料にＷやＴａなどの耐熱性導電性材料を用いる例
を示した。このような材料を用いる理由は、ゲート電極
形成後に価電子制御を目的として半導体膜に添加した不
純物元素を主として、４００〜７００℃の熱アニールに
よって活性化させること、エレクトロマイグレーション
の防止、耐腐蝕性の向上など複数の要因に起因してい
る。しかしながら、このような耐熱性導電性材料は面積
抵抗で１０Ω程度あり、画面サイズが４インチクラスか
それ以上の液晶表示装置やＥＬ表示装置には適していな
い。ゲート電極に接続するゲート配線を同じ材料で形成
すると、基板面上における引回し長さが必然的に大きく
なり、配線抵抗の影響による遅延時間を無視することが
できなくなるためである。

【０１１４】例えば、画素密度がＶＧＡの場合、４８０
本のゲート配線と６４０本のソース配線が形成され、Ｘ
ＧＡの場合には７６８本のゲート配線と１０２４本のソ
ース配線が形成される。表示領域の画面サイズは、１３
インチクラスの場合対角線の長さは３４０ｍｍとなり、
１８インチクラスの場合には４６０ｍｍとなる。本実施
例ではこのような液晶表示装置を実現する手段として、
ゲート配線をＡｌや銅（Ｃｕ）などの低抵抗導電性材料
で形成する方法について図１６を用いて説明する。

【０１１５】まず、実施例１と同様にして図１３（Ａ）
〜図１４（Ｄ）に示す工程を行う。そして、価電子制御
を目的としてそれぞれの島状半導体膜に添加された不純
物元素を活性化する処理を行う。この活性化の処理は実
施形態７で示すレーザー光を用いた熱処理方法を用いる
ことが最も好ましい。さらに、３〜１００％の水素を含
む雰囲気中で、３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処
理を行い、島状半導体膜を水素化する処理を行う。この
工程は熱的に励起された水素により半導体膜のダングリ
ングボンドを終端する工程である。水素化の他の手段と
して、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素
を用いる）を行っても良い（図１６（Ａ））。

【０１１６】活性化および水素化の処理が終了したら、
ゲート配線を低抵抗導電性材料で形成する。この低抵抗
導電性層はＡｌやＣｕを主成分とする導電層（Ｄ）で形
成する。例えば、Ｔｉを０．１〜２重量％含むＡｌ膜を
導電層（Ｄ）として全面に形成する（図示せず）。導電
層（Ｄ）１４５は２００〜４００ｎｍ（好ましくは２５
０〜３５０ｎｍ）とすれば良い。そして、フォトマスク
を用いて所定のレジストパターンを形成し、エッチング
処理して、ゲート配線１６３、１６４と容量配線１６５
を形成する。エッチング処理はリン酸系のエッチング溶
液によるウエットエッチングで導電層（Ｄ）を除去する
ことにより、下地との選択加工性を保ってゲート配線を
形成することができる。そして保護絶縁膜１４６を形成
する（図１６（Ｂ））。

【０１１７】その後、実施例１と同様にして有機絶縁物
材料から成る層間絶縁膜１４７、ソース配線１４８〜１
５１、１６７、ドレイン配線１５３〜１５６、１６８を
形成してアクティブマトリクス基板を完成させることが
できる。図１７（Ａ）、（Ｂ）はこの状態の上面図を示
し、図１７（Ａ）のＢ−Ｂ'断面および図１７（Ｂ）の
Ｃ−Ｃ'断面は図１６（Ｃ）のＡ−Ａ'およびＣ−Ｃ'に
対応している。図１７（Ａ）、（Ｂ）ではゲート絶縁
膜、保護絶縁膜、層間絶縁膜を省略して示しているが、
島状半導体膜１０４、１０５、１０８の図示されていな
いソースおよびドレイン領域にソース配線１４８、１４
９、１６７とドレイン配線１５３、１５４、１６８がコ
ンタクトホールを介して接続している。また、図１７
（Ａ）のＤ−Ｄ'断面および図１７（Ｂ）のＥ−Ｅ'断面
を図１８（Ａ）と（Ｂ）にそれぞれ示す。ゲート配線１
６３はゲート電極１１８、１１９と、またゲート配線１
６４はゲート電極１２２と島状半導体膜１０４、１０
５、１０８の外側で重なるように形成され、導電層
（Ｃ）と導電層（Ｄ）が接触して電気的に導通してい
る。このようにゲート配線低抵抗導電性材料で形成する
ことにより、配線抵抗を十分低減できる。従って、画素
部（画面サイズ）が４インチクラス以上の液晶表示装置
やＥＬ表示装置に適用することができる。

【０１１８】[実施例３]実施例１で作製したアクティブ
マトリクス基板はそのまま反射型の液晶表示装置に適用
することができる。一方、透過型の液晶表示装置とする
場合には画素部の各画素に設ける画素電極を透明電極で
形成すれば良い。本実施例では透過型の液晶表示装置に
対応するアクティブマトリクス基板の作製方法について
図１０を用いて説明する。

【０１１９】アクティブマトリクス基板は実施例１と同
様に作製する。図２０（Ａ）では、ソース配線とドレイ
ン配線は導電性の金属膜をスパッタ法や真空蒸着法で形
成する。これは、Ｔｉ膜を５０〜１５０nmの厚さで形成
し、島状半導体膜のソースまたはドレイン領域を形成す
る半導体膜とコンタクトを形成し、そのＴｉ膜上に重ね
てアルミニウム（Ａｌ）を３００〜４００nmの厚さで形
成し、さらにＴｉ膜または窒化チタン（ＴｉＮ）膜を１
００〜２００nmの厚さで形成して３層構造とした。その
後、透明導電膜を全面に形成し、フォトマスクを用いた
パターニング処理およびエッチング処理により画素電極
１７１を形成する。画素電極１７１は、層間絶縁膜１４
７上に形成され、画素ＴＦＴ２０４のドレイン配線１６
９と重なる部分を設け、接続構造を形成している。

【０１２０】図２０（Ｂ）では最初に層間絶縁膜１４７
上に透明導電膜を形成し、パターニング処理およびエッ
チング処理をして画素電極１７１を形成した後、ドレイ
ン配線１６９を画素電極１７１と重なる部分を設けて形
成した例である。ドレイン配線１６９はＴｉ膜を５０〜
１５０nmの厚さで形成し、島状半導体膜のソースまたは
ドレイン領域を形成する半導体膜とコンタクトを形成
し、そのＴｉ膜上に重ねてアルミニウム（Ａｌ）を３０
０〜４００nmの厚さで形成して設ける。この構成にする
と、画素電極１７１はドレイン配線１６９を形成するＴ
ｉ膜のみと接触することになる。その結果、透明導電膜
材料とＡｌとが反応するのを防止できる。

【０１２１】透明導電膜の材料は、酸化インジウム（Ｉ
ｎ₂Ｏ₃）や酸化インジウム酸化スズ合金（Ｉｎ₂Ｏ₃―Ｓ
ｎＯ₂；ＩＴＯ）などをスパッタ法や真空蒸着法などを
用いて形成して用いることができる。このような材料の
エッチング処理は塩酸系の溶液により行う。しかし、特
にＩＴＯのエッチングは残渣が発生しやすいので、エッ
チング加工性を改善するために酸化インジウム酸化亜鉛
合金（Ｉｎ₂Ｏ₃―ＺｎＯ）を用いても良い。酸化インジ
ウム酸化亜鉛合金は表面平滑性に優れ、ＩＴＯに対して
熱安定性にも優れているので、ドレイン配線１６９の端
面で接触するＡｌとの腐蝕反応を防止できる。同様に、
酸化亜鉛（ＺｎＯ）も適した材料であり、さらに可視光
の透過率や導電率を高めるためにガリウム（Ｇａ）を添
加した酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ｇａ）などを用いることがで
きる。

【０１２２】このようにして、透過型の液晶表示装置に
対応したアクティブマトリクス基板を完成させることが
できる。本実施例では、実施例１と同様な工程として説
明したが、このような構成は実施例２や実施例３で示す
アクティブマトリクス基板に適用することができる。

【０１２３】[実施例４]実施形態６で示したように非晶
質半導体膜の結晶化を助長する触媒元素を用いて結晶質
半導体膜を得て、さらに本発明の線状レーザー光を用い
た熱処理法（レーザー結晶化法）によりその結晶化率を
向上させる手法は、電界効果移動度が高いＴＦＴを作製
する目的に対し有効である。しかしこの場合、結晶質半
導体膜中には微量（１×１０¹⁷〜１×１０¹⁹atoms/cm³
程度）の触媒元素が残留してしまう。勿論、そのような
状態でもＴＦＴを完成させることが可能であるが、オフ
電流を下げる為に残留する触媒元素を少なくともチャネ
ル形成領域から除去する方がより好ましい。この触媒元
素を除去する手段の一つにリン（Ｐ）によるゲッタリン
グ作用を利用する手段がある。

【０１２４】この目的におけるリン（Ｐ）によるゲッタ
リング処理は、図１５（Ｂ）で説明した活性化工程で同
時に行うことができる。この様子を図１９で説明する。
ゲッタリングに必要なリン（Ｐ）の濃度は高濃度ｎ型不
純物領域の不純物濃度と同程度でよく、活性化工程の熱
アニールにより、ｎチャネル型ＴＦＴおよびｐチャネル
型ＴＦＴのチャネル形成領域から触媒元素をその濃度で
リン（Ｐ）を含有する不純物領域へ偏析させることがで
きる（図１９で示す矢印の方向）。その結果その不純物
領域には１×１０¹⁷〜１×１０¹⁹atoms/cm³程度の触媒
元素が偏析した。このようにして作製したＴＦＴはオフ
電流値が下がり、結晶性が良いことから高い電界効果移
動度が得られ、良好な特性を達成することができる。

【０１２５】[実施例５]本実施例では実施例１で作製し
たアクティブマトリクス基板から、アクティブマトリク
ス型液晶表示装置を作製する工程を説明する。まず、図
２１（Ａ）に示すように、図１５（Ｃ）の状態のアクテ
ィブマトリクス基板に柱状スペーサから成るスペーサを
形成する。スペーサは数μｍの粒子を散布して設ける方
法でも良いが、ここでは基板全面に樹脂膜を形成した後
これをパターニングして形成する方法を採用する。この
ようなスペーサの材料に限定はないが、例えば、ＪＳＲ
社製のＮＮ７００を用い、スピナーで塗布した後、露光
と現像処理によって所定のパターンに形成する。さらに
クリーンオーブンなどで１５０〜２００℃で加熱して硬
化させる。このようにして作製されるスペーサは露光と
現像処理の条件によって形状を異ならせることができる
が、好ましくは、柱状スペーサ１７３の形状は柱状で頂
部が平坦な形状となるようにすると、対向側の基板を合
わせたときに液晶表示パネルとしての機械的な強度を確
保することができる。形状は円錐状、角錐状など特別の
限定はないが、例えば円錐状としたときに具体的には、
その高さを１．２〜５μｍとし、平均半径を５〜７μ
ｍ、平均半径と底部の半径との比を１対１．５程度とす
る。このとき断面から見たテーパー角は±１５°以下と
すると良い。

【０１２６】柱状スペーサの配置は任意に決定すれば良
いが、好ましくは、図２１（Ａ）で示すように、画素部
においてはドレイン配線１６１（画素電極）のコンタク
ト部２３５と重ねてその部分を覆うように柱状スペーサ
１６８を形成すると良い。コンタクト部２３５は平坦性
が損なわれこの部分では液晶がうまく配向しなくなるの
で、このようにしてコンタクト部２３５にスペーサ用の
樹脂を充填する形で柱状スペーサ１６８を形成すること
でディスクリネーションなどを防止することができる。

【０１２７】その後、配向膜１７４を形成する。通常液
晶表示素子の配向膜にはポリイミド樹脂を用る。配向膜
を形成した後、ラビング処理を施して液晶分子がある一
定のプレチルト角を持って配向するようにした。画素部
に設けた柱状スペーサ１７３の端部からラビング方向に
対してラビングされない領域が２μｍ以下となるように
した。また、ラビング処理では静電気の発生がしばしば
問題となるが、駆動回路のＴＦＴ上にもスペーサ１７２
を形成しておくと、スペーサとしての本来の役割と、静
電気からＴＦＴを保護する効果を得ることができる。

【０１２８】対向側の対向基板１７５には、遮光膜１７
６、透明導電膜１７７および配向膜１７８を形成する。
遮光膜１７６はＴｉ、Ｃｒ、Ａｌなどを１５０〜３００
nmの厚さで形成する。そして、画素部と駆動回路が形成
されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール
剤１７９で貼り合わせる。シール剤１７９にはフィラー
１８０が混入されていて、このフィラー１８０とスペー
サ１７２、１７３によって均一な間隔を持って２枚の基
板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液晶材料
６０６を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封
止する。液晶材料には公知の液晶材料を用いれば良い。
このようにして図２１（Ｂ）に示すアクティブマトリク
ス型の液晶表示装置が完成する。

【０１２９】図２１ではスペーサ１７２を駆動回路のＴ
ＦＴ上の全面に形成する例を示したが、図２２に示すよ
うにこのスペーサを複数個に分割してスペーサ１７２ａ
〜１７２ｅとして形成しても良い。駆動回路が形成され
ている部分に設けるスペーサは、このように少なくとも
駆動回路のソース配線およびドレイン配線を覆うように
形成すれば良い。このような構成とすることによって、
駆動回路の各ＴＦＴは、保護絶縁膜１４６と層間絶縁膜
１４７とスペーサ１７２またはスペーサ１７２ａ〜１７
２ｅによって完全に覆われ保護されることになる。

【０１３０】図２３はスペーサとシール剤を形成したア
クティブマトリクス基板の上面図を示し、画素部および
駆動回路部とスペーサおよびシール剤の位置関係を示す
上面図である。画素部１８８の周辺に駆動回路として走
査信号駆動回路１８５と画像信号駆動回路１８６が設け
られている。さらに、その他ＣＰＵやメモリなどの信号
処理回路１８７も付加されていても良い。そして、これ
らの駆動回路は接続配線１８３によって外部入出力端子
１８２と接続されている。画素部１８８では走査信号駆
動回路１８５から延在するゲート配線群１８９と画像信
号駆動回路１８６から延在するソース配線群１９０がマ
トリクス状に交差して画素を形成し、各画素にはそれぞ
れ画素ＴＦＴ２０４と保持容量２０５が設けられてい
る。

【０１３１】画素部において設けられる柱状スペーサ１
７３は、すべての画素に対して設けても良いが、マトリ
クス状に配列した画素の数個から数十個おきに設けても
良い。即ち、画素部を構成する画素の全数に対するスペ
ーサの数の割合は２０〜１００％とすると良い。また、
駆動回路部に設けるスペーサ１７２、１７２'、１７
２''はその全面を覆うように設けても良いし、図２２で
示したように各ＴＦＴのソースおよびドレイン配線の位
置にあわせて複数個に分割して設けても良い。シール剤
１７９は、基板１０１上の画素部１８８および走査信号
制御回路１８５、画像信号制御回路１８６、その他の信
号処理回路１８７の外側であって、外部入出力端子１８
２よりも内側に形成する。

【０１３２】このようなアクティブマトリクス型液晶表
示装置の構成を図２４の斜視図を用いて説明する。図２
４においてアクティブマトリクス基板は、ガラス基板１
０１上に形成された、画素部１８８と、走査信号駆動回
路１８５と、画像信号駆動回路１８６とその他の信号処
理回路１８７とで構成される。画素部１８８には画素Ｔ
ＦＴ２０４と保持容量２０５が設けられ、画素部の周辺
に設けられる駆動回路はＣＭＯＳ回路を基本として構成
されている。走査信号駆動回路１８５と、画像信号駆動
回路１８６はそれぞれゲート配線１２２とソース配線１
５２で画素ＴＦＴ２０４に接続している。また、フレキ
シブルプリント配線板（Flexible Printed Circuit：Ｆ
ＰＣ）１９１が外部入力端子１８２に接続していて画像
信号などを入力するのに用いる。そして接続配線１８３
でそれぞれの駆動回路に接続している。また、対向基板
１７５には図示していないが、遮光膜や透明電極が設け
られている。

【０１３３】このような構成の液晶表示装置は、実施例
１〜４で示すアクティブマトリクス基板を用いて形成す
ることができる。実施例１〜３で示すアクティブマトリ
クス基板を用いれば反射型の液晶表示装置が得られ、実
施例４で示すアクティブマトリクス基板を用いると透過
型の液晶表示装置を得ることができる。

【０１３４】[実施例６]本実施例では、実施例５のアク
ティブマトリクス基板を用いてエレクトロルミネッセン
ス（ＥＬ：Electro Luminescence）材料を用いた自発光
型の表示パネル（以下、ＥＬ表示装置と記す）を作製す
る例について説明する。図２６（Ａ）は本発明を用いた
ＥＬ表示パネルの上面図である。図２６（Ａ）におい
て、１０は基板、１１は画素部、１２はソース側駆動回
路、１３はゲート側駆動回路であり、それぞれの駆動回
路は配線１４〜１６を経てＦＰＣ１７に至り、外部機器
へと接続される。

【０１３５】図２６（Ｂ）は図２６（Ａ）のＡ−Ａ'断
面を表す図であり、このとき少なくとも画素部上、好ま
しくは駆動回路及び画素部上に対向板８０を設ける。対
向板８０はシール材１９でＴＦＴとＥＬ材料を用いた自
発光層が形成されているアクティブマトリクス基板と貼
り合わされている。シール剤１９にはフィラー（図示せ
ず）が混入されていて、このフィラーによりほぼ均一な
間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられている。さら
に、シール材１９の外側とＦＰＣ１７の上面及び周辺は
封止剤８１で密封する構造とする。封止剤８１はシリコ
ーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ブチルゴム
などの材料を用いる。

【０１３６】このように、シール剤１９によりアクティ
ブマトリクス基板１０と対向基板８０とが貼り合わされ
ると、その間には空間が形成される。その空間には充填
剤８３が充填される。この充填剤８３は対向板８０を接
着する効果も合わせ持つ。充填剤８３はＰＶＣ（ポリビ
ニルクロライド）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、Ｐ
ＶＢ（ポリビニルブチラル）またはＥＶＡ（エチレンビ
ニルアセテート）などを用いることができる。また、自
発光層は水分をはじめ湿気に弱く劣化しやすいので、こ
の充填剤８３の内部に酸化バリウムなどの乾燥剤を混入
させておくと吸湿効果を保持できるので望ましい。ま
た、自発光層上に窒化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜
などで形成するパッシベーション膜８２を形成し、充填
剤８３に含まれるアルカリ元素などによる腐蝕を防ぐ構
造としていある。

【０１３７】対向板８０にはガラス板、アルミニウム
板、ステンレス板、ＦＲＰ（Fiberglass-Reinforced Pl
astics）板、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）フィル
ム、マイラーフィルム（デュポン社の商品名）、ポリエ
ステルフィルム、アクリルフィルムまたはアクリル板な
どを用いることができる。また、数十μｍのアルミニウ
ム箔をＰＶＦフィルムやマイラーフィルムで挟んだ構造
のシートを用い、耐湿性を高めることもできる。このよ
うにして、ＥＬ素子は密閉された状態となり外気から遮
断されている。

【０１３８】また、図２６（Ｂ）において基板１０、下
地膜２１の上に駆動回路用ＴＦＴ（但し、ここではｎチ
ャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴを組み合わせたＣ
ＭＯＳ回路を図示している。）２２及び画素部用ＴＦＴ
２３（但し、ここではＥＬ素子への電流を制御するＴＦ
Ｔだけ図示している。）が形成されている。これらのＴ
ＦＴの内特にｎチャネル型ＴＦＴにははホットキャリア
効果によるオン電流の低下や、Ｖthシフトやバイアスス
トレスによる特性低下を防ぐため、本実施形態で示す構
成のＬＤＤ領域が設けられている。

【０１３９】例えば、駆動回路用ＴＦＴ２２とし、図１
５（Ｃ）に示すｐチャネル型ＴＦＴ２００、２０２とｎ
チャネル型ＴＦＴ２０１、２０３を用いれば良い。ま
た、画素部用ＴＦＴ２３には図１５（Ｂ）に示す画素Ｔ
ＦＴ２０４またはそれと同様な構造を有するｐチャネル
型ＴＦＴを用いれば良い。

【０１４０】図１５（Ｃ）または図１６（Ｃ）の状態の
アクティブマトリクス基板からＥＬ表示装置を作製する
には、ソース配線、ドレイン配線上に樹脂材料でなる層
間絶縁膜（平坦化膜）２６を形成し、その上に画素部用
ＴＦＴ２３のドレインと電気的に接続する透明導電膜で
なる画素電極２７を形成する。透明導電膜には酸化イン
ジウムと酸化スズとの化合物（ＩＴＯと呼ばれる）また
は酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を用いることが
できる。そして、画素電極２７を形成したら、絶縁膜２
８を形成し、画素電極２７上に開口部を形成する。

【０１４１】次に、自発光層２９を形成する。自発光層
２９は公知のＥＬ材料（正孔注入層、正孔輸送層、発光
層、電子輸送層または電子注入層）を自由に組み合わせ
て積層構造または単層構造とすれば良い。どのような構
造とするかは公知の技術を用いれば良い。また、ＥＬ材
料には低分子系材料と高分子系（ポリマー系）材料があ
る。低分子系材料を用いる場合は蒸着法を用いるが、高
分子系材料を用いる場合には、スピンコート法、印刷法
またはインクジェット法等の簡易な方法を用いることが
可能である。

【０１４２】自発光層はシャドーマスクを用いて蒸着
法、またはインクジェット法、ディスペンサー法などで
形成する。いずれにしても、画素毎に波長の異なる発光
が可能な発光層（赤色発光層、緑色発光層及び青色発光
層）を形成することで、カラー表示が可能となる。その
他にも、色変換層（ＣＣＭ）とカラーフィルターを組み
合わせた方式、白色発光層とカラーフィルターを組み合
わせた方式があるがいずれの方法を用いても良い。勿
論、単色発光のＥＬ表示装置とすることもできる。

【０１４３】自発光層２９を形成したら、その上に陰極
３０を形成する。陰極３０と自発光層２９の界面に存在
する水分や酸素は極力排除しておくことが望ましい。従
って、真空中で自発光層２９と陰極３０を連続して形成
するか、自発光層２９を不活性雰囲気で形成し、大気解
放しないで真空中で陰極３０を形成するといった工夫が
必要である。本実施例ではマルチチャンバー方式（クラ
スターツール方式）の成膜装置を用いることで上述のよ
うな成膜を可能とする。

【０１４４】なお、本実施例では陰極３０として、Ｌｉ
Ｆ（フッ化リチウム）膜とＡｌ（アルミニウム）膜の積
層構造を用いる。具体的には自発光層２９上に蒸着法で
１nm厚のＬｉＦ（フッ化リチウム）膜を形成し、その上
に３００nm厚のアルミニウム膜を形成する。勿論、公知
の陰極材料であるＭｇＡｇ電極を用いても良い。そして
陰極３０は３１で示される領域において配線１６に接続
される。配線１６は陰極３０に所定の電圧を与えるため
の電源供給線であり、異方性導電性ペースト材料３２を
介してＦＰＣ１７に接続される。ＦＰＣ１７上にはさら
に樹脂層８０が形成され、この部分の接着強度を高めて
いる。

【０１４５】３１に示された領域において陰極３０と配
線１６とを電気的に接続するために、層間絶縁膜２６及
び絶縁膜２８にコンタクトホールを形成する必要があ
る。これらは層間絶縁膜２６のエッチング時（画素電極
用コンタクトホールの形成時）や絶縁膜２８のエッチン
グ時（自発光層形成前の開口部の形成時）に形成してお
けば良い。また、絶縁膜２８をエッチングする際に、層
間絶縁膜２６まで一括でエッチングしても良い。この場
合、層間絶縁膜２６と絶縁膜２８が同じ樹脂材料であれ
ば、コンタクトホールの形状を良好なものとすることが
できる。

【０１４６】また、配線１６はシーリル１９と基板１０
との間を隙間（但し封止剤８１で塞がれている。）を通
ってＦＰＣ１７に電気的に接続される。なお、ここでは
配線１６について説明したが、他の配線１４、１５も同
様にしてシーリング材１８の下を通ってＦＰＣ１７に電
気的に接続される。

【０１４７】ここで画素部のさらに詳細な断面構造を図
２７に、上面構造を図２８（Ａ）に、回路図を図２８
（Ｂ）に示す。図２７（Ａ）において、基板２４０１上
に設けられたスイッチング用ＴＦＴ２４０２は実施例１
の図１５（Ｃ）の画素ＴＦＴ２０４と同じ構造で形成さ
れる。ダブルゲート構造とすることで実質的に二つのＴ
ＦＴが直列された構造となり、オフ電流値を低減するこ
とができるという利点がある。なお、本実施例ではダブ
ルゲート構造としているがトリプルゲート構造やそれ以
上のゲート本数を持つマルチゲート構造でも良い。

【０１４８】また、電流制御用ＴＦＴ２４０３は図１５
（Ｃ）で示すｎチャネル型ＴＦＴ２０１を用いて形成す
る。このとき、スイッチング用ＴＦＴ２４０２のドレイ
ン線３５は配線３６によって電流制御用ＴＦＴのゲート
電極３７に電気的に接続されている。また、３８で示さ
れる配線は、スイッチング用ＴＦＴ２４０２のゲート電
極３９a、３９bを電気的に接続するゲート線である。

【０１４９】このとき、電流制御用ＴＦＴ２４０３が本
発明の構造であることは非常に重要な意味を持つ。電流
制御用ＴＦＴはＥＬ素子を流れる電流量を制御するため
の素子であるため、多くの電流が流れ、熱による劣化や
ホットキャリアによる劣化の危険性が高い素子でもあ
る。そのため、電流制御用ＴＦＴにゲート電極と一部が
重なるＬＤＤ領域を設けることでＴＦＴの劣化を防ぎ、
動作の安定性を高めることができる。

【０１５０】また、本実施例では電流制御用ＴＦＴ２４
０３をシングルゲート構造で図示しているが、複数のＴ
ＦＴを直列につなげたマルチゲート構造としても良い。
さらに、複数のＴＦＴを並列につなげて実質的にチャネ
ル形成領域を複数に分割し、熱の放射を高い効率で行え
るようにした構造としても良い。このような構造は熱に
よる劣化対策として有効である。

【０１５１】また、図２８（Ａ）に示すように、電流制
御用ＴＦＴ２４０３のゲート電極３７となる配線は２４
０４で示される領域で、電流制御用ＴＦＴ２４０３のド
レイン線４０と絶縁膜を介して重なる。このとき、２４
０４で示される領域ではコンデンサが形成される。この
コンデンサ２４０４は電流制御用ＴＦＴ２４０３のゲー
トにかかる電圧を保持するためのコンデンサとして機能
する。なお、ドレイン線４０は電流供給線（電源線）２
５０１に接続され、常に一定の電圧が加えられている。

【０１５２】スイッチング用ＴＦＴ２４０２及び電流制
御用ＴＦＴ２４０３の上には第１パッシベーション膜４
１が設けられ、その上に樹脂絶縁膜でなる平坦化膜４２
が形成される。平坦化膜４２を用いてＴＦＴによる段差
を平坦化することは非常に重要である。後に形成される
自発光層は非常に薄いため、段差が存在することによっ
て発光不良を起こす場合がある。従って、自発光層をで
きるだけ平坦面に形成しうるように画素電極を形成する
前に平坦化しておくことが望ましい。

【０１５３】また、４３は反射性の高い導電膜でなる画
素電極（ＥＬ素子の陰極）であり、電流制御用ＴＦＴ２
４０３のドレインに電気的に接続される。画素電極４３
としてはアルミニウム合金膜、銅合金膜または銀合金膜
など低抵抗な導電膜またはそれらの積層膜を用いること
が好ましい。勿論、他の導電膜との積層構造としても良
い。また、絶縁膜（好ましくは樹脂）で形成されたバン
ク４４a、４４bにより形成された溝（画素に相当する）
の中に発光層４４が形成される。なお、ここでは一画素
しか図示していないが、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）
の各色に対応した発光層を作り分けても良い。発光層と
する有機ＥＬ材料としてはπ共役ポリマー系材料を用い
る。代表的なポリマー系材料としては、ポリパラフェニ
レンビニレン（ＰＰＶ）系、ポリビニルカルバゾール
（ＰＶＫ）系、ポリフルオレン系などが挙げられる。
尚、ＰＰＶ系有機ＥＬ材料としては様々な型のものがあ
るが、例えば「H. Shenk,H.Becker,O.Gelsen,E.Kluge,
W.Kreuder,and H.Spreitzer,“Polymers for Light Emi
tting Diodes”,Euro Display,Proceedings,1999,p.33-
37」や特開平１０−９２５７６号公報に記載されたよう
な材料を用いれば良い。

【０１５４】具体的な発光層としては、赤色に発光する
発光層にはシアノポリフェニレンビニレン、緑色に発光
する発光層にはポリフェニレンビニレン、青色に発光す
る発光層にはポリフェニレンビニレン若しくはポリアル
キルフェニレンを用いれば良い。膜厚は３０〜１５０nm
（好ましくは４０〜１００nm）とすれば良い。但し、以
上の例は発光層として用いることのできる有機ＥＬ材料
の一例であって、これに限定する必要はまったくない。
発光層、電荷輸送層または電荷注入層を自由に組み合わ
せて自発光層（発光及びそのためのキャリアの移動を行
わせるための層）を形成すれば良い。例えば、本実施例
ではポリマー系材料を発光層として用いる例を示した
が、低分子系有機ＥＬ材料を用いても良い。また、電荷
輸送層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用い
ることも可能である。これらの有機ＥＬ材料や無機材料
は公知の材料を用いることができる。

【０１５５】本実施例では発光層４５の上にＰＥＤＯＴ
（ポリチオフェン）またはＰＡｎｉ（ポリアニリン）で
なる正孔注入層４６を設けた積層構造の自発光層として
いる。そして、正孔注入層４６の上には透明導電膜でな
る陽極４７が設けられる。本実施例の場合、発光層４５
で生成された光は上面側に向かって（ＴＦＴの上方に向
かって）放射されるため、陽極は透光性でなければなら
ない。透明導電膜としては酸化インジウムと酸化スズと
の化合物や酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を用い
ることができるが、耐熱性の低い発光層や正孔注入層を
形成した後で形成するため、可能な限り低温で成膜でき
るものが好ましい。

【０１５６】陽極４７まで形成された時点で自発光素子
２４０５が完成する。なお、ここでいうＥＬ素子２４０
５は、画素電極（陰極）４３、発光層４５、正孔注入層
４６及び陽極４７で形成されたコンデンサを指す。図２
８（Ａ）に示すように画素電極４３は画素の面積にほぼ
一致するため、画素全体がＥＬ素子として機能する。従
って、発光の利用効率が非常に高く、明るい画像表示が
可能となる。

【０１５７】ところで、本実施例では、陽極４７の上に
さらに第２パッシベーション膜４８を設けている。第２
パッシベーション膜４８としては窒化珪素膜または窒化
酸化珪素膜が好ましい。この目的は、外部とＥＬ素子と
を遮断することであり、有機ＥＬ材料の酸化による劣化
を防ぐ意味と、有機ＥＬ材料からの脱ガスを抑える意味
との両方を併せ持つ。これによりＥＬ表示装置の信頼性
が高められる。

【０１５８】以上のように本願発明のＥＬ表示パネルは
図２８のような構造の画素からなる画素部を有し、オフ
電流値の十分に低いスイッチング用ＴＦＴと、ホットキ
ャリア注入に強い電流制御用ＴＦＴとを有する。従っ
て、高い信頼性を有し、且つ、良好な画像表示が可能な
ＥＬ表示パネルが得られる。

【０１５９】図２７（Ｂ）は自発光層の構造を反転させ
た例を示す。電流制御用ＴＦＴ２６０１は図１５（Ｂ）
のｐチャネル型ＴＦＴ２００を用いて形成される。作製
プロセスは実施例１を参照すれば良い。本実施例では、
画素電極（陽極）５０として透明導電膜を用いる。具体
的には酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物でなる導電
膜を用いる。勿論、酸化インジウムと酸化スズとの化合
物でなる導電膜を用いても良い。

【０１６０】そして、絶縁膜でなるバンク５１a、５１b
が形成された後、溶液塗布によりポリビニルカルバゾー
ルでなる発光層５２が形成される。その上にはカリウム
アセチルアセトネート（ａｃａｃＫと表記される）でな
る電子注入層５３、アルミニウム合金でなる陰極５４が
形成される。この場合、陰極５４がパッシベーション膜
としても機能する。こうしてＥＬ素子２６０２が形成さ
れる。本実施例の場合、発光層５３で発生した光は、矢
印で示されるようにＴＦＴが形成された基板の方に向か
って放射される。本実施例のような構造とする場合、電
流制御用ＴＦＴ２６０１はｐチャネル型ＴＦＴで形成す
ることが好ましい。

【０１６１】尚、本実施例の構成は、実施例１〜２のＴ
ＦＴの構成を自由に組み合わせて実施することが可能で
ある。また、実施例８の電子機器の表示部として本実施
例のＥＬ表示パネルを用いることは有効である。

【０１６２】[実施例７]本実施例では、図２８（Ｂ）に
示した回路図とは異なる構造の画素とした場合の例につ
いて図２９に示す。なお、本実施例において、２７０１
はスイッチング用ＴＦＴ２７０２のソース配線、２７０
３はスイッチング用ＴＦＴ２７０２のゲート配線、２７
０４は電流制御用ＴＦＴ、２７０５はコンデンサ、２７
０６、２７０８は電流供給線、２７０７はＥＬ素子とす
る。

【０１６３】図２９（Ａ）は、二つの画素間で電流供給
線２７０６を共通とした場合の例である。即ち、二つの
画素が電流供給線２７０６を中心に線対称となるように
形成されている点に特徴がある。この場合、電源供給線
の本数を減らすことができるため、画素部をさらに高精
細化することができる。

【０１６４】また、図２９（Ｂ）は、電流供給線２７０
８をゲート配線２７０３と平行に設けた場合の例であ
る。尚、図２９（Ｂ）では電流供給線２７０８とゲート
配線２７０３とが重ならないように設けた構造となって
いるが、両者が異なる層に形成される配線であれば、絶
縁膜を介して重なるように設けることもできる。この場
合、電源供給線２７０８とゲート配線２７０３とで専有
面積を共有させることができるため、画素部をさらに高
精細化することができる。

【０１６５】また、図２９（Ｃ）は、図２９（Ｂ）の構
造と同様に電流供給線２７０８をゲート配線２７０３と
平行に設け、さらに、二つの画素を電流供給線２７０８
を中心に線対称となるように形成する点に特徴がある。
また、電流供給線２７０８をゲート配線２７０３のいず
れか一方と重なるように設けることも有効である。この
場合、電源供給線の本数を減らすことができるため、画
素部をさらに高精細化することができる。図２９
（Ａ）、図２９（Ｂ）では電流制御用ＴＦＴ２４０３の
ゲートにかかる電圧を保持するためにコンデンサ２４０
４を設ける構造としているが、コンデンサ２４０４を省
略することも可能である。

【０１６６】電流制御用ＴＦＴ２４０３として図２７
（Ａ）に示すような本願発明のｎチャネル型ＴＦＴを用
いているため、ゲート絶縁膜を介してゲート電極（と重
なるように設けられたＬＤＤ領域を有している。この重
なり合った領域には一般的にゲート容量と呼ばれる寄生
容量が形成されるが、本実施例ではこの寄生容量をコン
デンサ２４０４の代わりとして積極的に用いる点に特徴
がある。この寄生容量のキャパシタンスは上記ゲート電
極とＬＤＤ領域とが重なり合った面積で変化するため、
その重なり合った領域に含まれるＬＤＤ領域の長さによ
って決まる。また、図２９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の構
造においても同様にコンデンサ２７０５を省略すること
は可能である。

【０１６７】尚、本実施例の構成は、実施例１〜２のＴ
ＦＴの構成を自由に組み合わせて実施することが可能で
ある。また、実施例８の電子機器の表示部として本実施
例のＥＬ表示パネルを用いることは有効である。

【０１６８】[実施例８]本実施例では、本発明のＴＦＴ
回路によるアクティブマトリクス型液晶表示装置を組み
込んだ半導体装置について図３０、図３１、図３２で説
明する。

【０１６９】このような半導体装置には、携帯情報端末
（電子手帳、モバイルコンピュータ、携帯電話等）、ビ
デオカメラ、スチルカメラ、パーソナルコンピュータ、
テレビ等が挙げられる。それらの一例を図３０と図３１
に示す。

【０１７０】図３０（Ａ）は携帯電話であり、本体９０
０１、音声出力部９００２、音声入力部９００３、表示
装置９００４、操作スイッチ９００５、アンテナ９００
６から構成されている。本願発明は音声出力部９００
２、音声入力部９００３、及びアクティブマトリクス基
板を備えた表示装置９００４に適用することができる。

【０１７１】図３０（Ｂ）はビデオカメラであり、本体
９１０１、表示装置９１０２、音声入力部９１０３、操
作スイッチ９１０４、バッテリー９１０５、受像部９１
０６から成っている。本願発明は音声入力部９１０３、
及びアクティブマトリクス基板を備えた表示装置９１０
２、受像部９１０６に適用することができる。

【０１７２】図３０（Ｃ）はモバイルコンピュータ或い
は携帯型情報端末であり、本体９２０１、カメラ部９２
０２、受像部９２０３、操作スイッチ９２０４、表示装
置９２０５で構成されている。本願発明は受像部９２０
３、及びアクティブマトリクス基板を備えた表示装置９
２０５に適用することができる。

【０１７３】図３０（Ｄ）はヘッドマウントディスプレ
イであり、本体９３０１、表示装置９３０２、アーム部
９３０３で構成される。本願発明は表示装置９３０２に
適用することができる。また、表示されていないが、そ
の他の信号制御用回路に使用することもできる。

【０１７４】図３０（Ｅ）はテレビであり、本体９４０
１、スピーカー９４０２、表示装置９４０３、受信装置
９４０４、増幅装置９４０５等で構成される。実施例５
で示す液晶表示装置や、実施例６または７で示すＥＬ表
示装置は表示装置９４０３に適用することができる。

【０１７５】図３０（Ｆ）は携帯書籍であり、本体９５
０１、表示装置９５０２、９５０３、記憶媒体９５０
４、操作スイッチ９５０５、アンテナ９５０６から構成
されており、ミニディスク（ＭＤ）やＤＶＤに記憶され
たデータや、アンテナで受信したデータを表示するもの
である。表示装置９５０２、９５０３は直視型の表示装
置であり、本発明はこの適用することができる。

【０１７６】図３１（Ａ）はパーソナルコンピュータで
あり、本体９６０１、画像入力部９６０２、表示装置９
６０３、キーボード９６０４で構成される。

【０１７７】図３１（Ｂ）はプログラムを記録した記録
媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであ
り、本体９７０１、表示装置９７０２、スピーカ部９７
０３、記録媒体９７０４、操作スイッチ９７０５で構成
される。なお、この装置は記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉ
ｇｔｉａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等
を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネット
を行うことができる。

【０１７８】図３１（Ｃ）はデジタルカメラであり、本
体９８０１、表示装置９８０２、接眼部９８０３、操作
スイッチ９８０４、受像部（図示しない）で構成され
る。

【０１７９】図３２（Ａ）はフロント型プロジェクター
であり、表示装置３６０１、スクリーン３６０２で構成
される。本発明は表示装置やその他の信号制御回路に適
用することができる。

【０１８０】図３２（Ｂ）はリア型プロジェクターであ
り、本体３７０１、投射装置３７０２、ミラー３７０
３、スクリーン３７０４で構成される。本発明は表示装
置やその他の信号制御回路に適用することができる。

【０１８１】なお、図３２（Ｃ）は、図３２（Ａ）及び
図３２（Ｂ）中における投射装置３６０１、３７０２の
構造の一例を示した図である。投射装置３６０１、３７
０２は、光源光学系３８０１、ミラー３８０２、３８０
４〜３８０６、ダイクロイックミラー３８０３、プリズ
ム３８０７、液晶表示装置３８０８、位相差板３８０
９、投射光学系３８１０で構成される。投射光学系３８
１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施
例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単
板式であってもよい。また、図３２（Ｃ）中において矢
印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機
能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィル
ム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。

【０１８２】また、図３２（Ｄ）は、図３２（Ｃ）中に
おける光源光学系３８０１の構造の一例を示した図であ
る。本実施例では、光源光学系３８０１は、リフレクタ
ー３８１１、光源３８１２、レンズアレイ３８１３、３
８１４、偏光変換素子３８１５、集光レンズ３８１６で
構成される。なお、図３２（Ｄ）に示した光源光学系は
一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に
実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィル
ムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等の光
学系を設けてもよい。

【０１８３】また、本発明はその他にも、イメージセン
サやＥＬ型表示素子に適用することも可能である。この
ように、本願発明の適用範囲はきわめて広く、あらゆる
分野の電子機器に適用することが可能である。

【０１８４】

【発明の効果】本発明によれば、光学系にて形成された
線状レーザー光の長手方向の長さを調節するスリットを
設けることにより、一辺がレーザー光の長手方向の長さ
よりも大きな基板の特定の領域にレーザー光を用いた熱
処理を行うことができる。本発明におけるレーザー光を
用いた熱処理には、レーザー結晶化法や、一導電型の不
純物元素を活性化させるための熱処理に適用することが
できる。このような本発明のレーザー光を用いた熱処理
方法及びレーザー装置を適用すると特性の良いＴＦＴを
作製することが可能で、また、生産性の向上を達成する
ことができる。このようなアクティブマトリクス基板を
用いて液晶表示装置やＥＬ表示装置を作製することがで
きる。

【０１８５】また、レーザー装置を本発明の構成とする
ことにより、装置を大形化することなく大面積基板に対
しレーザー光を用いた熱処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のレーザー光を用いた半導体膜に対す
る熱処理方法を説明する図。

【図２】 本発明のレーザー装置の構成を説明する図。

【図３】 本発明のレーザー装置の構成を説明する図。

【図４】 本発明のレーザー装置の光学系の構成を説明
する図。

【図５】 本発明のレーザー装置の光学系の構成を説明
する図。

【図６】 本発明のレーザー装置の光学系の構成を説明
する図。

【図７】 光伝導媒体の構成を説明する図。

【図８】 本発明のレーザー装置の光学系の構成を説明
する図。

【図９】 本発明のレーザー光を用いた半導体膜に対す
る熱処理方法により結晶質半導体膜を形成する方法を説
明する図。

【図１０】 本発明のレーザー光を用いた半導体膜に対
する熱処理方法により結晶質半導体膜を形成する方法を
説明する図。

【図１１】 本発明のレーザー光を用いた半導体膜に対
する熱処理方法により結晶質半導体膜を形成する方法を
説明する図。

【図１２】 本発明のレーザー光を用いた半導体膜に対
する熱処理方法を説明する図。

【図１３】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程
を示す断面図。

【図１４】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程
を示す断面図。

【図１５】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程
を示す断面図。

【図１６】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程
を示す断面図。

【図１７】 駆動回路のＴＦＴと画素ＴＦＴの構造を示
す上面図。

【図１８】 駆動回路のＴＦＴと画素ＴＦＴの構造を示
す断面図。

【図１９】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程
を示す断面図。

【図２０】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程
を示す断面図。

【図２１】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の作
製工程を示す断面図。

【図２２】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の構
成を示す断面図。

【図２３】 液晶表示装置の入力端子、配線、回路配
置、スペーサ、シール剤の配置を説明する上面図。

【図２４】 液晶表示装置の構成を説明する斜視図。

【図２５】 画素部の画素を示す上面図。

【図２６】 ＥＬ表示装置の構造を示す上面図及び断面
図。

【図２７】 ＥＬ表示装置の画素部の断面図。

【図２８】 ＥＬ表示装置の画素部の上面図と回路図。

【図２９】 ＥＬ表示装置の画素部の回路図の例。

【図３０】 半導体装置の一例を示す図。

【図３１】 半導体装置の一例を示す図。

【図３２】 投影型液晶表示装置の構成を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０１Ｓ 3/00 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６２７Ｆ 3/109 ６２７Ｇ Ｆターム(参考） 2K002 AA07 AB12 GA10 HA20 HA32 5F052 AA02 BA07 BA12 BA14 BA18 BB02 DA02 DB03 GC10 JA01 5F072 AB02 AB20 KK12 KK30 MM08 MM09 MM17 PP01 PP07 QQ02 RR01 RR05 SS06 YY08 5F110 BB01 CC02 DD02 DD13 DD14 DD15 DD17 EE04 EE05 EE14 EE44 FF02 FF04 FF28 FF30 GG02 GG13 GG25 GG35 GG45 HJ18 HJ23 HK39 HL03 HL04 HL11 HL23 HL27 HM15 NN02 NN35 PP03 PP06 PP07 QQ04 QQ09 QQ21

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザー発振器と、 前記レーザー発振器から放射されるレーザー光を第１の
   長さの線状レーザー光に形成する少なくとも一つのレン
   ズと、 前記第１の長さの線状レーザー光の長手方向をの長さを
   変化させ第２の長さの線状レーザー光を形成するスリッ
   トと、 前記第２の長さの線状レーザー光を被処理体に照射する
   処理室とを有することを特徴とするレーザー装置。
2. 【請求項２】レーザー発振器と、 前記レーザー発振器から放射されるレーザー光を反射す
   る階段状のミラーと、前記ミラーで反射したレーザー光
   を第１の長さの線状レーザー光に形成する少なくとも一
   つのレンズと、 前記第１の長さの線状レーザー光の長手方向をの長さを
   変化させ第２の長さの線状レーザー光を形成するスリッ
   トと、 前記第２の長さの線状レーザー光を被処理体に照射する
   処理室とを有することを特徴とするレーザー装置。
3. 【請求項３】レーザー発振器と、 前記レーザー発振器から放射されるレーザー光を集光す
   るマイクロレンズアレイと、 前記マイクロレンズアレイを通過したレーザー光を第１
   の形状の面から入射して第２の形状の面から放射する光
   伝導媒体と、 前記光伝導媒体を通過したレーザー光を第１の長さの線
   状レーザー光に形成する少なくとも一つのレンズと、 前記第１の長さの線状レーザー光の長手方向をの長さを
   変化させ第２の長さの線状レーザー光を形成するスリッ
   トと、 前記第２の長さの線状レーザー光を被処理体に照射する
   処理室とを有することを特徴とするレーザー装置。
4. 【請求項４】レーザー発振器と、 前記レーザー発振器から放射されるレーザー光を基本波
   と高調波とに変換する波長変換器と、 前記基本波のレーザー光を第１の長さの線状レーザー光
   に形成する第１のレンズと、 前記高調波のレーザー光を第２の長さの線状レーザー光
   に形成する第２のレンズと、 前記第１の長さの線状レーザー光と前記第２の長さのレ
   ーザー光の長手方向の長さを変化させ第３の長さの線状
   レーザー光を形成するスリットと、 前記第３の長さの線状レーザー光を被処理体に照射する
   処理室とを有することを特徴とするレーザー装置。
5. 【請求項５】レーザー発振器と、 前記レーザー発振器から放射されるレーザー光を第１の
   高調波と第２の高調波とに変換する波長変換器と、 前記第１の高調波のレーザー光を第１の長さの線状レー
   ザー光に形成する第１のレンズと、 前記第２の高調波のレーザー光を第２の長さの線状レー
   ザー光に形成する第２のレンズと、 前記第１の長さの線状レーザー光と前記第２の長さのレ
   ーザー光の長手方向の長さを変化させ第３の長さの線状
   レーザー光を形成するスリットと、 前記第３の長さの線状レーザー光を被処理体に照射する
   処理室とを有することを特徴とするレーザー装置。
6. 【請求項６】請求項３において、光伝送媒体が光ファイ
   バーアレイであることを特徴とするレーザー装置。
7. 【請求項７】請求項１乃至請求項６のいずれか一におい
   て、前記レーザー発振器はＮｄ：ＹＡＧレーザー、Ｎ
   ｄ：ＹＶＯ₄レーザー、Ｎｄ：ＹＡｌＯ₃レーザーから選
   ばれた一つであることを特徴とするレーザー装置。
8. 【請求項８】レーザー発振器から放射されるレーザー光
   を少なくとも一つのレンズにより第１の長さの線状レー
   ザー光に形成する段階と、 前記第１の長さの線状レーザー光の長手方向をの長さを
   スリットにより変化させ第２の長さの線状レーザー光を
   形成する段階と、 前記第２の長さの線状レーザー光を被処理体に照射する
   段階とを有することを特徴とする熱処理方法。
9. 【請求項９】レーザー発振器から放射されるレーザー光
   を階段状のミラーで反射する段階と、 前記ミラーで反射したレーザー光を少なくとも一つのレ
   ンズにより第１の長さの線状レーザー光に形成する段階
   と、 前記第１の長さの線状レーザー光の長手方向をの長さを
   スリットにより変化させ第２の長さの線状レーザー光を
   形成する段階と、 前記第２の長さの線状レーザー光を被処理体に照射する
   段階とを有することを特徴とする熱処理方法。
10. 【請求項１０】レーザー発振器から放射されるレーザー
    光をマイクロレンズアレイで集光する段階と、 前記マイクロレンズアレイを通過したレーザー光を光伝
    導媒体の第１の形状の面から入射して第２の形状の面か
    ら放射する段階と、 前記光伝導媒体を通過したレーザー光を少なくとも一つ
    のレンズにより第１の長さの線状レーザー光に形成する
    段階と、 前記第１の長さの線状レーザー光の長手方向をの長さを
    スリットにより変化させ第２の長さの線状レーザー光を
    形成する段階と、 前記第２の長さの線状レーザー光を被処理体に照射する
    段階とを有することを特徴とする熱処理方法。
11. 【請求項１１】レーザー発振器から放射されるレーザー
    光を波長変換器により基本波と高調波とに変換する段階
    と、 前記基本波のレーザー光を第１のレンズにより第１の長
    さの線状レーザー光に形成する段階と、 前記高調波のレーザー光を第２のレンズにより第２の長
    さの線状レーザー光に形成する段階と、 前記第１の長さの線状レーザー光と前記第２の長さのレ
    ーザー光の長手方向の長さをスリットにより変化させ第
    ３の長さの線状レーザー光を形成する段階と、 前記第３の長さの線状レーザー光を被処理体に照射する
    段階とを有することを特徴とする熱処理方法。
12. 【請求項１２】レーザー発振器から放射されるレーザー
    光を波長変換器により第１の高調波と第２の高調波とに
    変換する段階と、 前記第１の高調波のレーザー光を第１のレンズにより第
    １の長さの線状レーザー光に形成する段階と、 前記第２高調波のレーザー光を第２のレンズにより第２
    の長さの線状レーザー光に形成する段階と、 前記第１の長さの線状レーザー光と前記第２の長さのレ
    ーザー光の長手方向の長さをスリットにより変化させ第
    ３の長さの線状レーザー光を形成する段階と、前記第３
    の長さの線状レーザー光を被処理体に照射する段階とを
    有することを特徴とする熱処理方法。
13. 【請求項１３】請求項８乃至請求項１２のいずれか一に
    おいて、前記レーザー発振器としてＮｄ：ＹＡＧレーザ
    ー、Ｎｄ：ＹＶＯ₄レーザー、Ｎｄ：ＹＡｌＯ₃レーザー
    から選ばれた一つを用いることを特徴とする熱処理方
    法。
14. 【請求項１４】基板上に半導体膜を形成する工程と、 第１の長さの線状レーザー光の長手方向の長さをスリッ
    トにより短縮された第２の長さの線状レーザー光を前記
    半導体膜に照射する工程と、 前記第２の長さの線状レーザー光が照射された半導体膜
    を活性層とする薄膜トランジスタを形成する工程とを有
    することを特徴とする半導体装置の作製方法。
15. 【請求項１５】基板上に半導体膜を形成する工程と、 前記半導体膜を選択的にエッチングして島状半導体膜を
    形成する工程と、 前記島状半導体膜の一部に一導電型の不純物元素をドー
    ピングして不純物領域を形成する工程と、 第１の長さの線状レーザー光の長手方向の長さをスリッ
    トにより短縮された第２の長さの線状レーザー光を少な
    くとも前記不純物領域に照射する工程と、 前記第２の長さの線状レーザー光が照射された不純物領
    域を用いて薄膜トランジスタを形成する工程とを有する
    ことを特徴とする半導体装置の作製方法。
16. 【請求項１６】基板上に半導体膜を形成する工程と、 第１の長さの線状レーザー光の長手方向の長さをスリッ
    トにより短縮された第２の長さの線状レーザー光を前記
    半導体膜に照射する工程と、 前記半導体膜を選択的にエッチングして島状半導体膜を
    形成する工程と、 前記島状半導体膜の一部に一導電型の不純物元素をドー
    ピングして不純物領域を形成する工程と、 前記第１の長さの線状レーザー光の長手方向の長さをス
    リットにより短縮された第２の長さの線状レーザー光を
    少なくとも前記不純物領域に照射する工程と、 前記第２の長さの線状レーザー光が照射された半導体膜
    と該半導体膜の一部に形成された不純物領域とから薄膜
    トランジスタを形成する工程とを有することを特徴とす
    る半導体装置の作製方法。
17. 【請求項１７】基板上に半導体膜を形成する工程と、 レーザー発振器を一つとし、波長の異なる線状レーザー
    光（Ａ）と線状レーザー光（Ｂ）の長手方向の長さをス
    リットにより短縮して前記半導体膜に同時に照射する工
    程と、 前記線状レーザー光（Ａ）と線状レーザー光（Ｂ）が照
    射された半導体膜を活性層とする薄膜トランジスタを形
    成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の作
    製方法。
18. 【請求項１８】請求項１７において、前記線状レーザー
    光（Ａ）の波長は前記レーザー発振器から放射されるレ
    ーザー光の基本波であり、前記線状レーザー光（Ｂ）の
    波長は前記レーザー発振器から放射されるレーザー光の
    第２高調波または第３高調波であることを特徴とする半
    導体装置の作製方法。
19. 【請求項１９】請求項１７において、前記線状レーザー
    光（Ａ）の波長は前記レーザー発振器から放射されるレ
    ーザー光の第２高調波であり、前記線状レーザー光
    （Ｂ）の波長は前記レーザー発振器から放射されるレー
    ザー光の第３高調波であることを特徴とする半導体装置
    の作製方法。
20. 【請求項２０】請求項１４乃至請求項１６のいずれか一
    において、前記第２の長さの線状レーザー光の長手方向
    の一端が前記基板の内側にくるように照射することを特
    徴とする半導体装置の作製方法。
21. 【請求項２１】請求項１７乃至請求項１９のいずれか一
    において、前記線状レーザー光（Ａ）と前記線状レーザ
    ー光（Ｂ）の長手方向の一端が前記基板の内側にくるよ
    うに照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
22. 【請求項２２】請求項１４乃至請求項２１のいずれか一
    において、前記第１のレーザー光は、Ｎｄ：ＹＡＧレー
    ザー発振器、Ｎｄ：ＹＶＯ₄レーザー発振器、Ｎｄ：Ｙ
    ＡｌＯ₃レーザー発振器から放射されたレーザー光の一
    つであることを特徴とする半導体装置の作製方法。