JP2001156018A - レーザ照射装置およびレーザ照射方法および半導体装置の作製方法 - Google Patents

レーザ照射装置およびレーザ照射方法および半導体装置の作製方法

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    • H01L29/78621—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device characterised by the drain or the source properties, e.g. the doping structure, the composition, the sectional shape or the contact structure with LDD structure or an extension or an offset region or characterised by the doping profile

Abstract

(57)【要約】 【課題】非単結晶半導体膜のアニール工程には、エキシ
マレーザがよく用いられる。YAGレーザはエキシマレー
ザに比べてレーザ本体の保守点検が容易であり、これが
代替え品となればコストの低減ができる。しかしなが
ら、YAGレーザは比較的干渉しやすいレーザビームであ
るため、単純にレーザビームを分割して合成するエネル
ギーの均一化の方法が使えない。 【解決手段】YAGレーザは互いに異なる波長をもつ複数
のレーザビームを同時に出すことができる。互いに波長
の異なるレーザビームを非単結晶半導体膜の同一領域に
同時に照射すれば、干渉の影響が抑えられ、より均一な
レーザビームが得られる。たとえば、YAGレーザの第
２、第３高調波を同時に発生させ、適当な光学系を用い
て同一領域に照射すれば、非常に干渉が抑えられたエネ
ルギーの均一性の高いレーザビームが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は薄膜で構成された
回路を有する半導体装置を作製するための装置に関す
る。例えば液晶表示装置に代表される電気光学装置、及
び電気光学装置を部品として搭載した電気機器の構成を
作製する装置に関する。なお、本明細書中において半導
体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装
置全般を指し、上記電気光学装置および電気機器も半導
体装置である。
【０００２】
【従来の技術】近年、ガラス等の絶縁基板上に形成され
た非晶質半導体膜や結晶性半導体膜（単結晶でない、多
結晶、微結晶等の結晶性を有する半導体膜）、即ち非単
結晶半導体膜に対し、レーザアニールを施して、結晶化
させたり、結晶性を向上させる技術が、広く研究されて
いる。上記半導体膜には、珪素膜がよく用いられる。
【０００３】ガラス基板は、従来よく使用されてきた石
英基板と比較し、安価で加工性に富んでおり、大面積基
板を容易に作製できる利点を持っている。これが上記研
究の行われる理由である。また、結晶化に好んでレーザ
が使用されるのは、ガラス基板の融点が低いからであ
る。レーザは基板の温度をあまり上昇させずに非単結晶
膜にのみ高いエネルギーを与えることができる。
【０００４】結晶性珪素膜は多くの結晶粒からできてい
るため、多結晶珪素膜、あるいは多結晶半導体膜と呼ば
れる。レーザアニールを施して形成された結晶性珪素膜
は、高い移動度を有するため、この結晶性珪素膜を用い
て薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、例えば、一枚
のガラス基板上に、画素駆動用と駆動回路用のＴＦＴを
作製する、モノリシック型の液晶電気光学装置等に盛ん
に利用されている。
【０００５】また、出力の大きい、エキシマレーザ等の
パルス発振のレーザビームを、照射面において、数ｃｍ
角の四角いスポットや、長さ１０ｃｍ以上の線状となる
ように光学系にて加工し、レーザビームを走査させて
（あるいはレーザビームの照射位置を照射面に対し相対
的に移動させて）、レーザアニールを行う方法が、量産
性が高く工業的に優れているため、好んで用いられてい
る。本明細書中、照射面において、レーザビームが長さ
１０ｃｍ以上の線状に加工されているものを線状レーザ
ビームと呼ぶことにする。
【０００６】特に、線状レーザビームを用いると、前後
左右の走査が必要なスポット状のレーザビームを用いた
場合とは異なり、線状レーザビームの線方向に直角な方
向だけの走査で照射面全体にレーザビームを照射するこ
とができるため、高い量産性が得られる。線方向に直角
な方向に走査するのは、それが最も効率のよい走査方向
であるからである。この高い量産性により、現在レーザ
アニールにはパルス発振のエキシマレーザから出るレー
ザビームを適当な光学系で加工した線状レーザビームを
使用することが主流になりつつある。
【０００７】図１に、照射面においてレーザビームの断
面形状を線状に加工するための光学系の構成例を示す。
この構成はきわめて一般的なものであり、あらゆる前記
光学系は、図１の構成に準じている。この構成は、レー
ザビームの断面形状を線状に変換するだけでなく、同時
に、照射面におけるレーザビームのエネルギー均質化を
果たすものである。一般にビームのエネルギーの均質化
を行う光学系を、ビームホモジナイザと呼ぶ。
【０００８】紫外光であるエキシマレーザを光源に使用
するならば、上記光学系の母材は例えばすべて石英とす
るとよい。なぜならば、高い透過率が得られるからであ
る。また、コーティングは、使用するエキシマレーザの
波長に対する透過率が９９％以上得られるものを使用す
るとよい。
【０００９】まず、図１の側面図について説明する。レ
ーザ発振器１０１から出たレーザビームは、シリンドリ
カルレンズアレイ１０２aと１０２bにより、レーザビー
ムの進行方向に対し直角方向に分割される。前記直角方
向を本明細書中では、縦方向と呼ぶことにする。前記縦
方向は、光学系の途中でミラーが入ったとき、前記ミラ
ーが曲げた光の方向に曲がるものとする。この構成で
は、４分割となっている。これらの分割されたレーザビ
ームは、シリンドリカルレンズ１０４により、いったん
１つのレーザビームにまとめられる。再び分離したレー
ザビームはミラー１０７で反射され、その後、ダブレッ
トシリンドリカルレンズ１０８により、照射面１０９に
て再び１つのレーザビームに集光される。ダブレットシ
リンドリカルレンズとは、２枚のシリンドリカルレンズ
で構成されているレンズのことをいう。これにより、線
状レーザビームの幅方向のエネルギー均質化と幅方向の
長さが決定される。
【００１０】次に、上面図について説明する。レーザ発
振器１０１から出たレーザビームは、シリンドリカルレ
ンズアレイ１０３により、レーザビームの進行方向に対
し直角方向でかつ、縦方向に対し直角方向に分割され
る。前記直角方向を本明細書中では、横方向と呼ぶこと
にする。前記横方向は、光学系の途中でミラーが入った
とき、前記ミラーが曲げた光の方向に曲がるものとす
る。この構成では、７分割となっている。その後、シリ
ンドリカルレンズ１０４にて、レーザビームは照射面１
０９にて１つに合成される。これにより、線状レーザビ
ームの長手方向のエネルギー均質化と長さが決定され
る。
【００１１】上記の諸レンズは、エキシマレーザに対応
するため合成石英製である。また、エキシマレーザをよ
く透過するように表面にコーティングを施している。こ
れにより、レンズ１つのエキシマレーザの透過率は９９
％以上になった。
【００１２】上記の構成で加工された線状レーザビーム
をそのレーザビームの幅方向に徐々にずらしながら重ね
て照射することにより、非単結晶珪素膜全面に対し、レ
ーザアニールを施して、結晶化させたり、結晶性を向上
させることができる。
【００１３】次に、照射対象となる半導体膜の典型的な
作製方法を示す。
【００１４】まず基板として、厚さ0.7mm、５インチ角
のコーニング１７３７基板を用意した。基板にプラズマ
CVD装置を用いて、厚さ２００nmのSiO2膜（酸化珪素
膜）を成膜し、SiO2膜表面に厚さ５０nmの非晶質珪素膜
（以下、a-Si膜と表記する）を成膜した。
【００１５】基板を、窒素気体、温度５００度の雰囲気
に１時間さらして、膜中の水素濃度を減らした。これに
より、膜の耐レーザ性が著しく向上した。
【００１６】レーザ装置は、ラムダ社製のXeClエキシマ
レーザ（波長３０８nm、パルス幅３０ｎｓ）L３３０８
を使用した。このレーザ装置はパルス発振レーザを発
し、５００mJ/パルスのエネルギーを出す能力を持って
いる。レーザビームのサイズは、レーザビームの出口
で、１０×３０ｍｍ（共に半値幅）である。レーザビー
ムの出口は本明細書中では、レーザ照射装置からレーザ
ビームが出た直後における、レーザビームの進行方向に
垂直な平面で定義する。
【００１７】エキシマレーザの発生するレーザビームの
形状は一般的に長方形状であり、アスペクト比で表現す
ると、２〜５位の範囲に入る。レーザビームの強度は、
レーザビームの中央ほど強い、ガウシアンの分布を示
す。前記レーザビームのサイズは、図１に示した構成を
もつ光学系により、エネルギー分布の一様な１２５mm×
0.４mmの線状レーザビームに変換された。
【００１８】本発明人の実験によると、上述の半導体膜
に対しレーザを照射する場合、重ね合わせのピッチは線
状レーザビームの幅（半値幅）の１／１０前後が最も適
当であった。これにより、結晶性の膜内における均一性
が向上した。上記の例では、前記半値幅が０．４ｍｍで
あったので、エキシマレーザのパルス周波数を３０ヘル
ツ、走査速度を１．０ｍｍ／ｓとし、レーザビームを照
射した。このとき、レーザビームの照射面におけるエネ
ルギー密度は４２０ｍＪ／ｃｍ2とした。これまで述べ
た方法は線状レーザビームを使って半導体膜を結晶化す
るために用いられる極めて一般的なものである。
【００１９】上記の線状レーザビームを用いて、レーザ
アニールされた珪素膜を非常に注意深く観察すると、非
常に淡い干渉縞が見られた。干渉縞が見られる原因は、
レーザビームを分割して１つの領域にまとめているた
め、分割された光が互いに干渉を起こしていることにあ
る。しかしながら、エキシマレーザのコヒーレント長は
数ミクロン〜数十ミクロン程度であるため強い干渉は起
こらない。このため、前記干渉が半導体デバイスに与え
る影響は非常に小さい。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】エキシマレーザは大出
力で高繰り返しのパルスを発振できる(現状で３００ヘ
ルツ程度)ので、半導体膜の結晶化によく用いられてい
る。近年、製品化が進んでいる低温ポリシリコンTFTの
液晶ディスプレイの作製には、エキシマレーザが半導体
膜の結晶化工程で用いられている。
【００２１】近年、YAGレーザの最大出力は著しく向上
している。YAGレーザは、固体レーザであるため、ガス
レーザであるエキシマレーザと比較すると扱いやすく、
保守が容易である。よって、半導体膜の結晶化工程にお
いて、YAGレーザがエキシマレーザの代替え品となり得
るのであれば、著しいコストパフォーマンスの向上が期
待できるはずである。本出願人は、以上のような背景を
踏まえ、YAGレーザを半導体膜の結晶化工程に用いる可
能性について考察した。
【００２２】YAGレーザは、基本波として、波長１０６
５ｎｍのレーザビームを出すことで知られている。この
レーザビームの珪素膜に対する吸収係数は非常に低く、
このままでは珪素膜の１つであるa-Si膜の結晶化には使
えない。ところが、このレーザビームは非線型光学結晶
をもちいることにより、より短波長に変換することがで
きる。変換される波長により、第２高調波（５３３ｎ
ｍ）、第３高調波（３５５ｎｍ）、第４高調波（２６６
ｎｍ）、第５高調波（２１３ｎｍ）、と名づけられてい
る。
【００２３】第２高調波は波長５３３ｎｍであるから、
厚さ５０ｎｍ程度のa-Si膜には十分な吸収があるので、
a-Si膜の結晶化に用いる事ができる。また、第３高調
波、第４高調波、第５高調波も、前記a-Si膜に対する吸
収が高いので、同様な結晶化を行うことができる。
【００２４】現存する汎用YAGレーザの第２高調波の最
大出力は１５００ｍJ/パルス程度である。また、第３高
調波の最大出力は７５０ｍJ/パルス、第４高調波の最大
出力は２００ｍＪ/パルス程度である。第５高調波は、
前記した最大出力よりもさらに低いので、これをa-Si膜
の結晶化に使うと量産性が非常に悪くなる。レーザビー
ムの出力と、a-Si膜に対する吸収との兼ね合いから考え
ると、現段階では第２、第３高調波を使うのが最もよ
い。
【００２５】さて、YAGレーザを半導体膜の結晶化に使
用する場合、やはり、照射面でのレーザビームの形状は
線状であるのが量産には好ましい。前記に示した光学系
をそのままYAGレーザに適用できればよいが、その可能
性について以下に考察する。
【００２６】まず、YAGレーザのビーム形状とエキシマ
レーザのビーム形状との違いについて述べる。エキシマ
レーザから出るレーザビームの形状は一般に長方形状で
あり、YAGレーザから出るレーザビームの形状は円状と
長方形状の両方がある。長方形状のビームを線状のレー
ザビームに加工することは、長方形から長方形への変換
であるから比較的容易である。しかしながら、円状のビ
ームを長方形状の線状のレーザビームに変換することは
比較的難しい。よって、形状だけから判断すると、円状
のビームよりも、長方形状のビームであるYAGレーザを
用いる方がよいようである。
【００２７】以下、円状のビームを出すYAGレーザのビ
ームと、長方形状のビームを出すYAGレーザのビームと
のエネルギーの均一性について述べ、どちらがエキシマ
レーザの代替え品として適当であるかを吟味する。
【００２８】円状のビーム形をもつタイプのYAGレーザ
は、円筒形の結晶ロッドに励起用の強い光（フラッシュ
ランプや、レーザダイオード、以下ＬＤと称す。）を照
射することでレーザ発振を得ている。一方、長方形状の
ビーム形をもつタイプのYAGレーザは、ジグザグスラブ
と呼ばれる方式を構成する平行６面体の結晶ロッドに強
い光を照射することでレーザ発振を得ている。
【００２９】円状のビーム形をもつタイプのYAGレーザ
の発振するビームのエネルギー均一性は、エキシマレー
ザのそれと比較して一般に悪い。このエネルギーの不均
一は、強い光を当てることによって生じる前記円筒状の
結晶ロッドの温度分布に起因する。前記円筒状の結晶ロ
ッドの温度分布はその形状から容易に推測できるよう
に、円筒の外に行くほど温度が低くなる。これにより、
前記円筒状の結晶ロッドにレンズと同様の機能が付加さ
れ、ビームの均一性が悪化する。この現象は、一般に熱
レンズ効果と呼ばれている。
【００３０】上記の熱レンズ効果を抑制するために考え
出されたものが、ジグザグスラブ式のYAGレーザであ
る。以下に図２に沿って、ジグザグスラブ式のYAGレー
ザの構造を簡単に説明する。
【００３１】ロッド式のYAGレーザは、結晶ロッドと呼
ばれる円筒形の結晶を励起させレーザ発振を得ている
が、ジグザグスラブ式のYAGレーザの場合、その結晶ロ
ッドの形状が平行６面体となっている。この平行６面体
の結晶２０２に励起ランプ２０３a、２０３b、例えば、
ＬＤや、フラッシュランプを照射しレーザ発振を得る。
励起ランプ２０３a、２０３bは電源２０８から電力を供
給されている。また、平行６面体の結晶２０２はクーラ
ー２０７により冷却される。
【００３２】共振ミラー２０１、２０４を平行６面体の
結晶２０２に対し、斜めに配置するのがジグザグスラブ
式の特徴である。共振ミラー２０１と共振ミラー２０４
とは、平行６面体の結晶２０２を挟んで、互いに向き合
った状態で平行に配置される。平行６面体の結晶の各面
と、共振ミラーとは平行な位置関係にはない。前記位置
関係を適当に調整すると、共振ミラーから反射された光
は、平行６面体の結晶中をジグザグに進むことになる。
このときこのままの状態でレーザ発振させると、平行６
面体の結晶の側面から光が大量に出ていくのでエネルギ
ーのロスが大きく使い物にならない。これを防ぐため
に、平行６面体の結晶の側面に反射ミラー２０５、２０
６を配置し、平行６面体の結晶２０２から光が逃げるの
を防ぐ。反射ミラー２０５、２０６には、例えば、金メ
ッキしたものを用いるとよい。
【００３３】上記の構成をとることによりレーザビーム
が前記平行６面体状の結晶ロッド内側部分のみでなく外
側部分も通るので、結晶の温度分布の偏りのレーザビー
ムに対する影響が、円筒形の結晶ロッドを使う場合より
も少なくなる。よって、熱レンズ効果の影響も少なくな
り、ビームの均一性が高まる。
【００３４】以上の考察から、エキシマレーザとビーム
形状が似ていて、かつ、ビームの均一性が高いジグザグ
スラブ式のYAGレーザの方が、円筒形の結晶ロッドを用
いるタイプのYAGレーザよりも、エキシマレーザの代替
え品として適当であることが判る。
【００３５】次に、YAGレーザとエキシマレーザのコヒ
ーレント長の相違について考える。前述したように、エ
キシマレーザのコヒーレント長は数ミクロン〜数十ミク
ロン程度であり、レーザビームを分割して１つにするよ
うな前述の光学系を通したときの光干渉は非常に弱い。
一方で、YAGレーザのコヒーレント長は非常に長く１ｃ
ｍ程度、もしくはそれ以上ある。これによる干渉の影響
は、無視できない。
【００３６】もしもYAGレーザから出るレーザビームを
図１で示した光学系に通して線状レーザビームに加工し
たとすると、図３(A)に示したような格子状に強弱が繰
り返すエネルギー分布をもつ線状レーザビーム３００が
できる。
【００３７】格子状のエネルギー分布は、光干渉による
ものである。図３(A)で線の濃いライン３０１がエネル
ギーの比較的高い領域を指し、その間の空白のライン３
０２がエネルギーの比較的低い領域を指す。
【００３８】格子状のエネルギー分布をもつ線状レーザ
ビーム３００で、a-Si膜を結晶化するとやはりa-Si膜面
内で不均一な結晶化が起こる。図３(B)に、線状レーザ
ビームで結晶化された珪素膜３０３の表面の様子を示
す。先にも述べたように、線状レーザビームはa-Si膜上
で、線状レーザビームの幅方向に、前記線状レーザビー
ムの幅の長さの１／１０程度ずつ重ね合わせながら照射
されるので、線状レーザビームの線方向に平行な縞は互
いにうち消され、あまり目立たなくなるが、線状レーザ
ビームの幅方向に平行な線３０４、３０５は強く残る。
図３(B)で線の濃いライン３０４がエネルギーの比較的
高い領域を指し、その間の空白のライン３０５がエネル
ギーの比較的低い領域を指す。
【００３９】本発明の課題は、半導体膜の結晶化に用い
られるエキシマレーザの代替え品として最適なYAGレー
ザを選択することと、上述した干渉縞の問題点を解消
し、縞模様の少ない多結晶珪素膜を得るためのレーザ照
射装置を提供することにある。
【００４０】
【課題を解決するための手段】半導体膜の結晶化に適当
なYAGレーザとして、本発明人は、ビーム形が長方形で
あるジグザグスラブ式のYAGレーザを選んだ。本発明で
は、ビーム形が長方形であることが重要であり、特に別
の方式のYAGレーザであっても問題はない。ただし、現
時点で現存するものの中で、最も適当な方式はジグザグ
スラブ式であると本発明人は考えている。また、本明細
書で開示するレーザ照射装置は、特にビーム形が長方形
であるレーザビームに限定されるものではなく、ビーム
形が円状のものでも構わない。
【００４１】YAGレーザを半導体膜の結晶化に用いると
きに起こる問題として、YAGレーザはエキシマレーザと
比較して干渉の起こりやすいレーザであることを前節で
述べた。
【００４２】本発明は、干渉縞の影響を抑える技術を提
供する。
【００４３】先に述べた通り、YAGレーザの発振波長に
は、基本波（1.06um）、第２高調波（0.53um）、第３高
調波（0.35um）、第４高調波、第５高調波、等がある。
【００４４】図４（A）に、YAGレーザの第２高調波を光
源とする簡単なビームホモジナイザの模式図を示す。光
源４０１からでた基本波は非線形光学素子４０２により
第２高調波に変換される。第２高調波に変換されたレー
ザビームには、基本波の成分も残っているため、ビーム
スプリッター４０３にて、基本波のみ透過させ、第２高
調波は反射させる。その後、第２高調波はミラー４０４
にて光路を９０度曲げられ、シリンドリカルレンズアレ
イ４０５で、２分割された後、シリンドリカルレンズ４
０６により照射面４０７にて１つに合成される。このと
き、照射面４０７では、同一波長の光が互いに反対方向
に進み互いに干渉しあう。照射面４０７にできる干渉の
パターンを図４（B）に示す。図４（B）に示した干渉の
パターンは、時間変化する波形のパターンを幾つか重ね
合わせたものである。本明細書中、幾つかの干渉のパタ
ーンを示すが、すべて図４（B）と同様の方法で示す。
【００４５】同一波長の光が互いに反対方向に進むと
き、定在波ができるのだが、エネルギーの弱い部分で
は、エネルギーが非常に弱くなっている。このように大
きくエネルギーの異なる領域ができると、レーザでの結
晶化の均一性が大きく失われるのは必至である。
【００４６】そこで本発明人は、数種類の波長の光を同
時に発光できるYAGレーザの特長を生かし、異なる波長
のYAGレーザを合成することで、干渉縞を目立たなくす
ることを考案した。
【００４７】図５(A)に干渉縞を目立たなくすることの
できる系の例を示す。YAGレーザの共振器５０１から発
振された光（基本波）は、波長変換用の非線形結晶５０
２を介して、基本波の他に、第２、第３高調波に変換さ
れる。基本波の波長領域をよく透過し、その他の波長を
よく反射する機能を備えたビームスプリッタ５０３によ
り基本波を分離し、ビームスプリッタ５０３から反射し
た第２、第３高調波の混在した光ができる。これらの光
を、ビームスプリッタ５０４にて第２高調波のみ反射さ
せ、第３高調波を透過させる。最後に、反射ミラー５０
５により、第３高調波の進行方向を第２高調波の進行方
向と同じに変更する。
【００４８】以上の構成で、基本波、第２高調波、第３
高調波の３種類の光が同時にでるYAGレーザができる。
基本波は、珪素膜にあまり吸収されないので、これを珪
素膜の結晶化には用いず、第２、第３高調波を用いる。
【００４９】ここで、ガラス基板に成膜された厚さ５５
ｎｍのa-Si珪素膜に対し吸収される光の割合の波長依存
性を図３４に示す。このグラフから波長６００ｎｍ以下
の光を使えば、前記珪素膜に対し、１割以上の吸収があ
ることがわかる。よって、厚さ５５ｎｍのa-Si珪素膜に
対し本発明を適応する場合は、波長が６００ｎｍ以下の
光を使う。
【００５０】第２高調波は、シリンドリカルレンズアレ
イ５０６により、２分割される。一方、第３高調波は、
シリンドリカルレンズアレイ５０７により、２分割され
る、シリンドリカルレンズアレイ５０６、５０７は同じ
焦点距離とする。最後にシリンドリカルレンズ５０８を
配置し、これにより、前記分割された計４分割のレーザ
ビームを１つの領域に合成させる。
【００５１】シリンドリカルレンズ５０８には、第２高
調波と第３高調波とが入射する。よって、第２高調波と
第３高調波に対する焦点距離が互いに数％違ってくる
が、本実験に影響はない。レンズの材質は、第２、第３
高調波に対し共に透過率の高い石英を用いる。照射面５
０９では、第２高調波と第３高調波とが互いに反対方向
に進むので干渉が起こる。照射面５０９にできる干渉の
パターンのシミュレーション結果を図５（B）に示す。
干渉による節が無くなっていることがわかる。
【００５２】図６に、振り幅の互いに等しい第２高調波
と第３高調波とを互いに反対方向に等速度で進ませたと
きに起こる干渉の様子を示す。図６の縦軸が光の強度、
横軸が位置である。図６から判るように、第２高調波の
みを使ったときよりも明らかに光のエネルギー分布が平
均化されていることが判る。
【００５３】図５の構成のYAGレーザから出る第２高調
波の出力は、第３高調波の出力の２倍程度である。よっ
て、図５の構成のYAGレーザから出る第２高調波と第３
高調波を合成して干渉縞を目立たなくするためには、振
り幅が、√２の第２高調波と、振り幅が１の第３高調波
とを合成することを考える必要がある。このシミュレー
ション結果を図７に示す。図７の結果は、図６の第２高
調波の振り幅を√２倍にしたものである。図７の結果
も、図６と同様に、よく光のエネルギー分布が平均化さ
れた。
【００５４】上記の結果から、互いに異なる波長の光を
合成することにより、干渉でできるエネルギーの強弱パ
ターンのコントラストを抑えられることが容易に推測で
きる。実際、第２高調波と第４高調波を合成しても、第
３高調波と第４高調波を合成しても同様の効果が期待で
きる。第２高調波と第４高調波との合成の例を図８に、
第３高調波と第４高調波との合成の例を図９に示す。ど
の例もエネルギーの均一化がなされていることがわか
る。３種類以上の異なる波長のレーザビームを混合して
もエネルギーの均一化ができる。すなわち、互いに波長
の異なるレーザビームのそれぞれを同一領域に同時に照
射することにより、前記同一領域におけるレーザビーム
の均一性を向上させることができる。
【００５５】上記した異なる波長のレーザビームを合成
し干渉縞を目立たなくする方法を、図１に記載の線状レ
ーザビーム形成用光学系に応用する。上記の方法は、波
長が互いに異なるレーザビームを互いに反対方向から等
速度で進ませることにより干渉縞を目立たなくするもの
である。例えば、図１０に示す線状レーザビーム形成用
光学系において、干渉縞を目立たなくする効果が得られ
る。図１０に記載の光学系も、図１に記載の光学系と同
様にビームホモジナイザである。レンズ構成の基本的な
考え方は両者で同じである。
【００５６】図１０を構成する光学系の役割を説明す
る。レーザ発振器には、先に説明したYAGレーザを使
う。前記YAGレーザは、基本波の他に、第２高調波、第
３高調波とを発振する。レーザ共振器１００１からでた
基本波は、非線形光学素子１００２により第２高調波、
第３高調波に変換される。基本波の成分も残っている。
基本波は、ビームスプリッタ１００３により分離され、
第２、第３高調波のみビームスプリッタ１００４に導入
される。第２、第３高調波は、ビームスプリッタ１００
４によりさらに、第２高調波と第３高調波とに分離され
る。
【００５７】ビームスプリッタ１００４を透過した第３
高調波は、反射ミラー１００５、１００６により、進行
方向を曲げられる。これにより、斜め対角の位置に、第
２、第３高調波が並んで出る形になる。
【００５８】第２高調波は、まずシリンドリカルレンズ
アレイ１００７１により縦方向に２分割される。次に、
シリンドリカルレンズアレイ１００８１により横方向に
２分割される。これらの分割されたレーザビームは、シ
リンドリカルレンズ１００９１、１０１０１により照射
面１０１１に１つにまとめられる。
【００５９】一方、第３高調波は、まずシリンドリカル
レンズアレイ１００７２により縦方向に２分割される。
次に、シリンドリカルレンズアレイ１００８２により横
方向に２分割される。これらの分割されたレーザビーム
は、シリンドリカルレンズ１００９２、１０１０２によ
り照射面１０１１に１つにまとめられる。
【００６０】図１０の構成により干渉縞が目立たなくな
る理由を図１１に沿って説明する。図１１は、図１０の
光学系の上面図である。線状レーザビームの長手方向お
いて１つに合成される４分割されたレーザビームのそれ
ぞれを、レーザービームA（右側の最外を通るレーザー
ビーム）、レーザービームB（右側の内を通るレーザー
ビーム）、レーザービームC（左側の内を通るレーザー
ビーム）、レーザービームD（左側の最外を通るレーザ
ービーム）と名付ける。
【００６１】レーザビームAは第３高調波、レーザービ
ームDは第２高調波、であり両者は互いに反対方向に等
速度で進んでいるから照射面１０１１において干渉縞を
目立たなくする効果が得られる。レーザビームBは第３
高調波、レーザービームCは第２高調波、であり両者は
互いに反対方向に等速度で進んでいるから照射面１０１
１において干渉縞を目立たなくする効果が得られる。す
なわち、レーザビームAとDとが互いに干渉効果をうち消
し合う。また、レーザビームBとCとが互いに干渉効果を
うち消し合う。
【００６２】図１２(A)に、図１１においてレーザビー
ムがすべて第２高調波である場合の、照射面１０１１に
おける干渉の様子をコンピュータで計算させた。干渉の
影響により腹と節がはっきりとできていることがわか
る。一方、図１１において上記の方法を採った場合の照
射面１０１１における干渉の様子を図１２(B)に示す。
図１２(A)に見られた腹と節が無くなり、エネルギーが
均一化されたことが判る。本発明の本質は、異なる波長
の光をそれぞれ均一化し、それぞれの均一化された光を
照射面において１つに合成することにある。
【００６３】これにより、半導体膜を線状レーザビーム
に加工されたYAGレーザでレーザアニールする際に懸念
される縞模様を目立たなくすることができる。本明細書
中では、１つのレーザ発振器から互いに異なる波長のレ
ーザビームを取り出す例を挙げているが、２つのレーザ
発振器から互いに異なる波長のレーザビームを取り出し
ても本発明の本質に何ら影響しない。この場合、互いに
異なる波長のレーザビームが同時に発光するようにトリ
ガーを同調させておく。
【００６４】本発明は、YAGレーザに限らず、ガラスレ
ーザやArレーザ等のコヒーレント長の長いレーザ照射装
置すべてに適応できる。また、本発明は照射面において
断面が線状であるレーザビームに限らず、アスペクト比
の小さい長方形のレーザビームにも適応できる。また、
正方形のレーザビームにも適応できる。
【００６５】すなわち、本発明は、照射面において断面
形状が正方形または、長方形となるレーザビームを照射
するレーザ照射装置であって、互いに波長の異なる複数
のレーザビームを出すレーザ発振器と、照射面におい
て、前記互いに波長の異なる複数のレーザビームのそれ
ぞれの断面形状を正方形または長方形に加工し、かつ、
エネルギー分布を均一化する光学系と、被照射物を配置
するステージと、を有することを特徴とするレーザ照射
装置である。
【００６６】また、他の構成は、照射面において断面形
状が線状となるレーザビームを照射するレーザ照射装置
であって、互いに波長の異なる複数のレーザビームを出
すレーザ発振器と、照射面において、前記互いに波長の
異なる複数のレーザビームのそれぞれの断面形状を線状
に加工し、かつ、エネルギー分布を均一化する光学系
と、被照射物をレーザビームに対し相対的に移動させる
手段とを有することを特徴とするレーザ照射装置であ
る。
【００６７】上記何れの発明に関しても、前記レーザ発
振器はYAGレーザであると、レーザ装置の保守管理が容
易であるから、生産性が上がるので好ましい。また、YA
Gレーザは容易に高調波を発生させることができるので
本発明に用いるにふさわしい。
【００６８】被照射物が非単結晶珪素膜である場合、上
記何れの発明に関しても、互いに波長の異なるレーザビ
ームには、波長６００ｎｍ以下のものを用いると加工効
率が高いのでよい。例えば、YAGレーザの第２高調波と
第３高調波と、または、YAGレーザの第２高調波と第４
高調波と、または、YAGレーザの第３高調波と第４高調
波と、を組み合わせて用いると加工効率が高いのでよ
い。YAGレーザの他には、YVO4レーザやガラスレーザ等
も本発明に使用できる。
【００６９】上記何れのレーザ照射装置に、ロードアン
ロード室と、トランスファ室と、プレヒート室と、レー
ザ照射室と、徐冷室と、を有していると、大量生産に使
用できるので好ましい。
【００７０】また、本発明の他の構成は、互いに波長の
異なる複数のレーザビームのそれぞれを同一領域に同時
に照射するレーザ照射方法であって、前記レーザビーム
の形状は前記同一領域において正方形または長方形であ
ることを特徴とするレーザ照射方法である。
【００７１】また、本発明の他の構成は、互いに波長の
異なる複数のレーザビームのそれぞれを同一領域に同時
に照射するレーザ照射方法であって、前記レーザビーム
の形状は前記同一領域において線状であることを特徴と
するレーザ照射方法である。
【００７２】また、本発明の他の構成は、互いに波長の
異なる複数のレーザビームのそれぞれを、非単結晶半導
体膜が形成された基板の同一領域に同時に照射するレー
ザ照射方法であって、前記レーザビームの形状は前記同
一領域において正方形または長方形であることを特徴と
するレーザ照射方法である。
【００７３】また、本発明の他の構成は、互いに波長の
異なる複数のレーザビームのそれぞれを、非単結晶半導
体膜が形成された基板の同一領域に同時に照射するレー
ザ照射方法であって、前記レーザビームの形状は前記同
一領域において線状であり、前記線状のレーザビームを
前記非単結晶半導体膜に対して相対的に走査させながら
照射することを特徴とするレーザ照射方法である。
【００７４】また、本発明の他の構成は、基板上にＴＦ
Ｔを設けた半導体装置の作製方法において、前記基板上
に非単結晶半導体膜を形成する工程と、前記非単結晶半
導体膜のある領域に互いに波長の異なる複数のレーザビ
ームを同時に照射する工程と、を有することを特徴とす
る半導体装置の作製方法である。
【００７５】また、本発明の他の構成は、基板上にＴＦ
Ｔを設けた半導体装置の作製方法において、前記基板上
に非晶質半導体膜を形成する工程と、前記非晶質半導体
膜のある領域に互いに波長の異なる複数のレーザビーム
を同時に照射し、前記非晶質半導体膜を結晶性半導体膜
に変化させる工程と、を有することを特徴とする半導体
装置の作製方法である。
【００７６】上記いずれの発明においても、前記レーザ
ビームはYAGレーザであるとレーザ装置の保守管理が容
易でよい。上記いずれの発明においても、互いに波長の
異なる複数のレーザビームは、それぞれ波長６００ｎｍ
以下であると半導体膜に対して吸収が大きいためよい。
波長が６００ｎｍ以下のレーザビームとしては、例え
ば、YAGレーザの第２高調波と第３高調波と第４高調波
がある。
【００７７】
【発明の実施の形態】まず、被照射物として、５インチ
角のa-Si膜が製膜された基板に対し照射面で線状に加工
されたレーザビームを照射する例を示す。
【００７８】基板は、厚さ０.７mmのコーニング１７３
７を用いる。この基板は６００℃までの温度であれば充
分な耐久性がある。この基板の片面に、プラズマCVD法
によりSiO2膜を２００nm成膜する。さらに、その上か
ら、a-Si膜を５５nm成膜する。成膜法は他の方法、たと
えば、スパッタ法等を用いてもよい。
【００７９】成膜済みの基板を窒素、５００度の雰囲気
に１時間さらし、a-Si膜中の水素濃度を減少させる。こ
れにより、a-Si膜の耐レーザ性を飛躍的に高めることが
できる。該膜内の水素濃度は１０20atoms/cm3オーダー
が適当である。以上の工程で、被照射物の加工が終了す
る。これに、レーザを照射することで、前記a-Si膜の結
晶化を行う。
【００８０】前記a-Si膜にレーザ照射を行う前に、熱を
加えることにより結晶化を行ってもよい。例えば、前記
a-Si膜に結晶化を助長する元素を加えてから後、熱を加
えることで結晶化を行っても良い。結晶化を助長する元
素を加えてから、熱を加える結晶化の方法は実施例１に
詳細を記す。
【００８１】図１３にレーザ照射装置を図示する。図１
３に示したものは、線状レーザビームを基板に照射する
装置の１つの例であり、その構成は図１に示した光学系
と同様である。レーザビームは、図１３中に示した光学
系により、長さ１１５mm、幅0.５mmの線状レーザビーム
に加工される。線状レーザビームの長さが１１５mmであ
るから、５インチ（約１２５ｍｍ）角の基板に対し、線
状レーザビームを１方向に走査させることで、基板のほ
ぼ全面にレーザビームを照射することができる。図１３
に示した光学系は、１つの例である。線状レーザビーム
はa-Si膜上に結像させる。上記した線状レーザビームの
サイズは、結像したときのビームのサイズである。該構
成の説明を以下に列挙する。
【００８２】パルス発振式のYAGレーザ発振器１３０１
は、基本波（波長1065ｎｍ）、第２高調波（波長533ｎ
ｍ）、第３高調波（波長355ｎｍ）のレーザビームを発
振する。前記YAGレーザは、ジグザグスラブ式のもので
ある。前記レーザビームのサイズは、それぞれレーザビ
ームの出口で６×１２ｍｍの長方形状である。レーザビ
ームの最大出力は、第２高調波で８００ｍＪ／パルス、
第３高調波で４００ｍＪ／パルスである。最大繰り返し
周波数は３０Ｈｚである。パルス幅は１０ｎｓである。
【００８３】波長が互いに異なる５３３ｎｍと３５５ｎ
ｍのレーザビームを用いることから、その波長域で透過
率の高い合成石英をレンズの母材として用いる。波長が
互いに異なるレーザビームを光学系に通すので、第２高
調波が通るレンズと、第３高調波が通るレンズの曲率半
径は、たとえ同じ焦点距離でも変えなければならない。
また、レンズの表面反射を防ぎ、透過率を上げるため
に、それぞれの波長に適したコーティングをレンズにし
てもよい。また、コーティングによりレンズの寿命を延
ばすこともできる。レーザ照射装置のレイアウトによっ
ては、ミラーを適当な位置に配置することが必要にな
る。ミラーは非常に広範囲の波長に対し高い反射率をも
たせる技術が発達しており、波長３５５ｎｍと５３３ｎ
ｍ共に、９９％近い反射率もしくはそれ以上が得られる
ものがある。勿論、コーティングを波長別に異なるもの
にするとさらに高い反射率が得られるのでよい。
【００８４】YAGレーザの共振器１３０２から発生した
基本波は、非線形光学素子１３０３により、第２高調
波、第３高調波に変換される。このとき、基本波の成分
も残っている。基本波の成分は、レーザビームの進行方
向に対し、角度４５度で配置されたビームスプリッタ１
３０４により、第２、第３高調波の成分と分離される。
ビームスプリッタ１３０４から透過するレーザビーム
が、基本波であり、反射するレーザビームが、第２、第
３高調波である。
【００８５】第２、第３高調波は、第２、第３高調波の
進行方向に対し４５度に配置されたビームスプリッタ１
３０５により分離される。ビームスプリッタ１３０５か
ら反射するレーザビームが第２高調波であり、透過する
レーザビームが第３高調波である。第３高調波は、ミラ
ー１３０６により、光路を９０度上方に曲げられ、さら
にミラー１３０７により、光路を９０度水平方向に曲げ
られる。これにより、第３高調波の進行方向は、第２高
調波の進行方向と同じ向きに方向転換される。このと
き、レーザビームの出口では、基本波、第２高調波、第
３高調波がそれぞれ同時に出力されることになる。第
２、第３高調波のレーザビームの位置関係は、長方形状
のレーザビームの対角線が同一直線上に乗るようにす
る。
【００８６】ビームスプリッタ１３０５により分離され
た第２高調波は、シリンドリカルレンズアレイ１３０８
２によりいったん２分割された後、シリンドリカルレン
ズ１３１０２とシリンドリカルレンズ１３１２１とによ
り、照射面１３１３にて１つに合成される。シリンドリ
カルレンズ１３１０２とシリンドリカルレンズ１３１２
１は、通常のシリンドリカルレンズの母線と呼ばれる直
線を含む平面にて、前記シリンドリカルレンズを互いに
合同な２つの立体に分離した後の形状をしている。この
ようなレンズのことを本明細書中で、半シリンドリカル
レンズと呼ぶことにする。
【００８７】また、シリンドリカルレンズアレイ１３０
９２により、４分割された第２高調波はシリンドリカル
レンズ１３１１１により、照射面１３１３にて１つに合
成される。
【００８８】シリンドリカルレンズアレイ１３０８２、
シリンドリカルレンズアレイ１３０９２、シリンドリカ
ルレンズ１３１０２、シリンドリカルレンズ１３１１
１、シリンドリカルレンズ１３１２１には、それぞれ第
２高調波の波長５３３ｎｍの透過率を９９％以上にする
ためのコーティングがされている。
【００８９】一方、ミラー１３０７により反射された第
３高調波は、シリンドリカルレンズアレイ１３０８１に
よりいったん２分割された後、シリンドリカルレンズ１
３１０１とシリンドリカルレンズ１３１２２とにより、
照射面１３１３にて１つに合成される。シリンドリカル
レンズ１３１０１とシリンドリカルレンズ１３１２２
は、半シリンドリカルレンズである。
【００９０】また、シリンドリカルレンズアレイ１３０
９１により、４分割された第３高調波はシリンドリカル
レンズ１３１１２により、照射面１３１３にて１つに合
成される。
【００９１】シリンドリカルレンズアレイ１３０８１、
シリンドリカルレンズアレイ１３０９１、シリンドリカ
ルレンズ１３１０１、シリンドリカルレンズ１３１１
２、シリンドリカルレンズ１３１２２には、それぞれ第
３高調波の波長３５５ｎｍの透過率を９９％以上にする
ためのコーティングがされている。
【００９２】ここで、図１３に記載した光学系の具体的
なサイズや焦点距離の例を以下に示す。以下に示すレン
ズはすべてシリンドリカルレンズであり幅方向に曲率を
もつとする。
【００９３】まず、第２高調波を加工する光学系の構成
について述べる。シリンドリカルレンズアレイ１３０８
２は、幅３ｍｍ、長さ２５ｍｍ、厚さ３ｍｍ、焦点距離
３００ｍｍのシリンドリカルレンズ２本を幅方向に互い
に合わせアレイ状にしたものである。
【００９４】前記シリンドリカルレンズは、平凸レンズ
であり、凸の曲面は球面である。本明細書中特に断らな
い限り、入射面が球面で、他の面が平面である。アレイ
状にする方法は、熱をかけることで接着しても、枠には
めて外から固定してもよい。また、研磨の段階から一体
型のシリンドリカルレンズアレイを作ってもよい。
【００９５】シリンドリカルレンズアレイ１３０９２
は、幅３ｍｍ、長さ３０ｍｍ、厚さ３ｍｍ、焦点距離２
５ｍｍのシリンドリカルレンズ４本を、幅方向に互いに
合わせアレイ状にしたものである。
【００９６】シリンドリカルレンズ１３１０２は、幅３
０ｍｍ、長さ８０ｍｍ、厚さ８ｍｍ、焦点距離３００ｍ
ｍの半シリンドリカルレンズである。
【００９７】シリンドリカルレンズ１３１１１は、幅１
５０ｍｍ、長さ４０ｍｍ、厚さ１５ｍｍ、焦点距離１０
００ｍｍのものである。
【００９８】シリンドリカルレンズ１３１２１は、幅４
０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、厚さ１５ｍｍ、焦点距離１７
５ｍｍの半シリンドリカルレンズである。照射面１３１
３での線状レーザビームの均一性を向上させるため、こ
のレンズは、非球面レンズとした方がよい。非球面レン
ズでの加工が困難であれば、例えばダブレットレンズ
や、トリプレットレンズといった組レンズを使って、球
面収差を抑えた方がよい。
【００９９】次に、第３高調波を加工する光学系の構成
について述べる。シリンドリカルレンズアレイ１３０８
１は、幅３ｍｍ、長さ２５ｍｍ、厚さ３ｍｍ、焦点距離
３００ｍｍのシリンドリカルレンズ２本を幅方向に互い
に合わせアレイ状にしたものである。
【０１００】シリンドリカルレンズアレイ１３０９１
は、幅３ｍｍ、長さ３０ｍｍ、厚さ３ｍｍ、焦点距離２
５ｍｍのシリンドリカルレンズ４本を、幅方向に互いに
合わせアレイ状にしたものである。
【０１０１】シリンドリカルレンズ１３１０１は、幅３
０ｍｍ、長さ８０ｍｍ、厚さ８ｍｍ、焦点距離３００ｍ
ｍの半シリンドリカルレンズである。
【０１０２】シリンドリカルレンズ１３１１２は、幅１
５０ｍｍ、長さ４０ｍｍ、厚さ１５ｍｍ、焦点距離１０
００ｍｍのものである。
【０１０３】シリンドリカルレンズ１３１２２は、幅４
０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、厚さ１５ｍｍ、焦点距離１７
５ｍｍの半シリンドリカルレンズである。照射面１３１
３での線状レーザビームの均一性を向上させるため、こ
のレンズは、非球面レンズとした方がよい。非球面レン
ズでの加工が困難であれば、例えばダブレットレンズ
や、トリプレットレンズといった組レンズを使って、球
面収差を抑えた方がよい。
【０１０４】なお光学系保護のため、光学系のまわりの
雰囲気を窒素等のレンズコーティング物質と反応しにく
い気体としてもよい。そのために、光学系を光学系保護
室に封入してもよい。該光学系保護室に出入射するレー
ザの窓には、各波長に合わせてコーティングされた石英
を用いると９９％以上の高い透過率が得られるのでよ
い。
【０１０５】照射面１３１３にa-Si膜が製膜された基板
を配置し、レーザビームを照射させながら、図示しない
ステージを、図示しない移動機構を使って線状レーザビ
ームの長さ方向と直角の方向（図中矢印の方向）に一定
の速度で動かす。これにより、基板全面にレーザビーム
を照射することができる。移動機構には、ボールねじ式
やリニアモータ等が使える。
【０１０６】照射条件は、下記の範囲を目安に決定する
とよい。
【０１０７】線状レーザビームのエネルギー密度：５０
〜５００ｍＪ／ｃｍ2 ステージの動作速度：０．１〜２ｍｍ／ｓ レーザ発振器の発振周波数：３０Ｈｚ
【０１０８】上記の条件は、レーザ発振器のパルス幅や
半導体膜の状態や、作製するデバイスの仕様により変化
する。条件の細かい設定は実施者が適宜行わねばならな
い。また、レーザ発振器の周波数は、現在市販されてい
る大出力のYAGレーザの中で最も高い値だろうと思われ
る値とした。今後より周波数の高いレーザが開発されれ
ば、スループットの向上のためできるだけ高い周波数を
採用するとよい。ただし、高い周波数を得ようとする
と、現段階では、非常にレーザビームの質が悪くなる。
すなわち、Ｍ2が悪くなるので、３０Ｈｚ程度の周波数
で使用する方がよい。
【０１０９】レーザビームの照射中の雰囲気は、クリー
ンルームの雰囲気とする。例えば、前記クリーンルーム
の雰囲気を２３℃、大気とする。その他、チャンバーを
設け、Ｈ2に置換してもよい。雰囲気の置換は、基板の
汚染防止や、半導体膜の表面荒れの防止ために行う。ガ
スの供給は、ガスボンベを通して行う。前記雰囲気はＨ
2、Ｈe、Ｎ2、またはＡｒでもよい。また、それらの混
合気体でもよい。また、該雰囲気を真空（10の-1乗torr
以下）にしても、汚染防止効果、表面荒れ防止効果はあ
る。
【０１１０】基板として、コーニング１７３７の他に、
コーニング７０５９、AN100等のガラス基板を用いるこ
とができる。あるいは、石英基板を用いてもよい。
【０１１１】レーザビームの照射中に、赤外ランプ等に
より基板の線状レーザビームが照射されている箇所に強
光を照射して加熱すると、加熱しないときと比較し、レ
ーザビームのエネルギーを下げることができる。加熱
は、基板の下部にヒータを設置することで行ってもよ
い。線状レーザビームをより長くし、より大面積の基板
に線状レーザビームを使用するとき、レーザビームのエ
ネルギーが足りない場合、この加熱によるエネルギーの
補佐が役にたつ。
【０１１２】本発明のレーザ照射装置は、非単結晶珪素
膜だけでなく、その他の非単結晶半導体膜にも適応で
き、例えばゲルマニウムや、ダイアモンドの非単結晶半
導体膜等にも適用できる。
【０１１３】上述したレーザ照射装置にて結晶化された
半導体膜を用いて、公知の方法で半導体デバイス、例え
ば、低温ポリシリコンＴＦＴの液晶ディスプレイを作製
すればよい。あるいは、実施者の考案した半導体デバイ
スを作製してもよい。
【０１１４】
【実施例】〔実施例１〕本実施例では、多結晶珪素膜に
レーザビームを照射する例を示す。用いるレーザ照射装
置は、発明実施の形態に記載したものを用いる。
【０１１５】基板は、厚さ０.７mmのコーニング１７３
７を用いる。この基板は６００℃までの温度であれば充
分な耐久性がある。この基板の片面に、プラズマCVD法
によりSiO2膜を２００nm成膜する。さらに、その上か
ら、a-Si膜を５５nm成膜する。成膜法は他の方法、たと
えば、スパッタ法等を用いてもよい。
【０１１６】次に、特開平７―１３０６５２号公報に記
載の方法で、前記a-Si膜を結晶化させる。以下、前記方
法に関し簡単に述べる。前記a-Si膜に、濃度が１０ｐｐ
ｍの酢酸ニッケル水溶液を塗布し、これを窒素、５５０
℃の雰囲気に４時間さらし、a-Si膜を結晶化させる。前
記塗布の方法は例えばスピンコート法を使うとよい。こ
のように、ニッケルを添加したa-Si膜は、低温短時間で
結晶化する。これは、ニッケルが結晶成長の核の役割を
果たし、結晶成長を促進させるのが原因と考えられてい
る。
【０１１７】上記の方法で結晶化される多結晶珪素膜
は、レーザビームを照射することで、さらに、半導体素
子の材料として特性の高いものになる。そこで、前記多
結晶珪素膜の特性を向上させるため、発明実施の形態で
用いたレーザ照射装置を使って、前記多結晶珪素膜にレ
ーザビームを照射する。
【０１１８】上述したレーザ照射装置にて結晶化された
半導体膜を用いて、公知の方法で半導体デバイス、例え
ば、低温ポリシリコンＴＦＴの液晶ディスプレイを作製
すればよい。あるいは、実施者の考案した半導体デバイ
スを作製してもよい。発明実施の形態と実施例１とは組
み合わせて用いることができる。
【０１１９】〔実施例２〕本実施例では、レーザビーム
の光源として、YAGレーザの第２高調波と第４高調波と
を照射面にて線状に合成する例を示す。第２高調波を用
いる利点は、大出力を得られること、また、光学レンズ
が劣化しにくい点にある。この第２高調波に、第４高調
波を混ぜることにより、照射面における干渉の影響を著
しく低下させることができる。
【０１２０】実施の方法は、発明実施の形態で用いた非
線形光学素子の代わりに、第２高調波と第４高調波とを
同時に生成する非線形光学素子を用いる。また、第３高
調波を加工する部分の光学系の代わりに第４高調波を加
工する同様の光学系用い、前記光学系に第４高調波を入
射させるとよい。
【０１２１】実施例２は、実施例１と組み合わせること
ができる。
【０１２２】〔実施例３〕本実施例では、レーザビーム
の光源として、YAGレーザの第３高調波と第４高調波と
を照射面にて線状に合成する例を示す。第３、第４高調
波を用いる利点は、どちらのレーザビームも共に、珪素
膜に対し吸収係数が非常に高い点にある。第３高調波
に、第４高調波を混ぜることにより、照射面における干
渉の影響を著しく低下させることができる。
【０１２３】実施の方法は、発明実施の形態で用いた非
線形光学素子の代わりに、第３高調波と第４高調波とを
同時に生成する非線形光学素子を用いる。また、第２高
調波を加工する部分の光学系の代わりに第４高調波を加
工する同様の光学系用い、前記光学系に第４高調波を入
射させるとよい。
【０１２４】実施例３は、実施例１と組み合わせること
ができる。
【０１２５】〔実施例４〕本実施例では、大量生産用の
レーザ照射装置の例を図１４に沿って示す。図１４はレ
ーザ照射装置の上面図である。
【０１２６】ロードアンロード室１４０１から、トラン
スファ室１４０２に設置された搬送用のロボットアーム
１４０３を使って基板を運ぶ。まず、基板は、アライメ
ント室１４０４で位置合わせがなされた後、プレヒート
室１４０５に運ばれる。ここで例えば赤外ランプヒータ
を使って基板の温度を所望の温度、例えば３００℃程度
にあらかじめ加熱しておく。その後、ゲートバルブ１４
０６を経由し、レーザ照射室１４０７に基板を設置す
る。その後、ゲートバルブ１４０６を閉める。
【０１２７】レーザビームは、発明実施の形態で示した
レーザ発振器１４００を出た後、光学系１４０９を介
し、石英窓１４１０の直上に設置した図示しないミラー
で９０度下方に曲げられ、石英窓１４１０を介し、レー
ザ照射室１４０７内にある照射面にて線状レーザビーム
に加工される。レーザビームは、照射面に設置された基
板に照射される。光学系１４０９は、前述に示したもの
を使用すればよい。また、それに準ずる構成のものを使
用してもよい。石英窓はエキシマグレードのものを用い
るとよい。エキシマグレードのものは、第２高調波、第
３高調波に対し十分な透過率をもっているので、ノンコ
ートでも使える。
【０１２８】レーザビームの照射の前にレーザ照射室１
４０７の雰囲気を、真空ポンプ１４１１を使って高真空
（１０-3Pa）程度に引く。または、真空ポンプ１４１１
とガスボンベ１４１２を使って所望の雰囲気にする。前
記雰囲気は、前述したように、He、Ar、H2、あるいはそ
れらの混合気体でもよい。
【０１２９】その後、レーザビームを照射しながら、移
動機構１４１３により基板を走査させることで、基板に
線状レーザビームを照射する。このとき、図示しない赤
外線ランプを線状レーザビームが照射されている部分に
当ててもいい。
【０１３０】レーザビームの照射が終了後は、クーリン
グ室１４０８に基板を運び、基板を徐冷したのち、アラ
イメント室１４０４を経由してロードアンロード室１４
０１に基板を帰す。これら一連の動作を繰り返すこと
で、基板を多数、レーザアニールできる。
【０１３１】実施例４は発明実施の形態や他の実施例と
組み合わせて用いることができる。
【０１３２】〔実施例５〕図１５〜図２１を用いて本実
施例を説明する。ここでは表示領域の画素ＴＦＴと、表
示領域の周辺に設けられる駆動回路のＴＦＴを同一基板
上に作製する方法およびそれを用いた表示装置につい
て、作製工程に従って詳細に説明する。但し、説明を簡
単にするために、制御回路ではシフトレジスタ回路、バ
ッファ回路などの基本回路であるＣＭＯＳ回路と、サン
プリング回路を形成するｎチャネル型ＴＦＴとを図示す
ることにする。
【０１３３】図１５（Ａ）において、基板１５０１には
低アルカリガラス基板や石英基板を用いることができ
る。本実施例では低アルカリガラス基板を用いた。この
基板１５０１のＴＦＴを形成する表面には、基板１５０
１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下地膜１
５０２を形成する。例えば、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ
4、ＮＨ3、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜を
１００ｎｍ、同様にＳｉＨ4、Ｎ2Ｏから作製される酸化
窒化シリコン膜を２００ｎｍの厚さに積層形成する。
【０１３４】次に、２０〜１５０ｎｍ（好ましくは３０
〜８０ｎｍ）の厚さで非晶質構造を有する半導体膜１５
０３ａ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。本実施例では、プラズマＣＶＤ法で非
晶質シリコン膜を５５ｎｍの厚さに形成した。非晶質構
造を有する半導体膜としては、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１５０２と非晶質シリコン膜１５０３ａと
は同じ成膜法で形成することが可能であるので、両者を
連続形成しても良い。下地膜を形成した後、一旦大気雰
囲気に晒さないことでそ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。（図１５（Ａ））
【０１３５】そして、結晶化技術を使用して非晶質シリ
コン膜１５０３ａから結晶質シリコン膜１５０３ｂを形
成する。本実施例では、本発明のレーザー装置を用い、
上記発明実施の形態に従ってレーザー結晶化を行った。
結晶化の工程に先立って、非晶質シリコン膜の含有水素
量にもよるが、４００〜５００℃で１時間程度の熱処理
を行い、含有水素量を５atom％以下にしてから結晶化さ
せることが望ましい。（図１５（Ｂ））
【０１３６】そして、結晶質シリコン膜１５０３ｂを島
状に分割して、島状半導体層１５０４〜１５０７を形成
する。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１５０８を形成する。（図１５（Ｃ））
【０１３７】そしてレジストマスク１５０９を設け、ｎ
チャネル型ＴＦＴを形成する島状半導体層１５０５〜１
５０７の全面にしきい値電圧を制御する目的で１×１０
16〜５×１０17atoms／cm3程度の濃度でｐ型を付与する
不純物元素としてボロン（Ｂ）を添加した。ボロン
（Ｂ）の添加はイオンドープ法で実施しても良いし、非
晶質シリコン膜を成膜するときに同時に添加しておくこ
ともできる。ここでのボロン（Ｂ）添加は必ずしも必要
でないが、ボロン（Ｂ）を添加した半導体層１５１０〜
１５１２は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形成することが好ましかった。
（図１５（Ｄ））
【０１３８】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
半導体層１５１０、１５１１に選択的に添加する。その
ため、あらかじめレジストマスク１５１３〜１５１６を
形成した。ｎ型を付与する不純物元素としては、リン
（Ｐ）や砒素（Ａｓ）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した。形成された不純物領域１５
１７、１５１８のリン（Ｐ）濃度は２×１０16〜５×１
０19atoms／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１５１７〜１５１９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１５１９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層であり、この領域
にも同じ濃度でリン（Ｐ）を添加した。（図１６
（Ａ））
【０１３９】次に、マスク層１５０８をフッ酸などによ
り除去して、図１５（Ｄ）と図１６（Ａ）で添加した不
純物元素を活性化させる工程を行う。活性化は、窒素雰
囲気中で５００〜６００℃、１〜４時間の熱処理や、レ
ーザー活性化の方法により行うことができる。また、両
者を併用して行っても良い。また、上記発明実施の形態
に示したレーザー照射を行ってもよい。本実施例では、
レーザー活性化の方法を用い、ＫｒＦエキシマレーザー
光（波長２４８ｎｍ）を用い、線状ビームを形成して、
発振周波数５〜５０Ｈｚ、エネルギー密度１００〜５０
０ｍＪ／ｃｍ2として線状ビームのオーバーラップ割合
を８０〜９８％として走査して、島状半導体層が形成さ
れた基板全面を処理した。尚、レーザー光の照射条件に
は何ら限定される事項はなく、実施者が適宣決定すれば
良い。
【０１４０】そして、ゲート絶縁膜１５２０をプラズマ
ＣＶＤ法またはスパッタ法を用いて１０〜１５０ｎｍの
厚さでシリコンを含む絶縁膜で形成する。例えば、１２
０ｎｍの厚さで酸化窒化シリコン膜を形成する。ゲート
絶縁膜には、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１６（Ｂ））
【０１４１】次に、ゲート電極を形成するために第１の
導電層を成膜する。この第１の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積層
構造としても良い。本実施例では、導電性の窒化物金属
膜から成る導電層（Ａ）１５２１と金属膜から成る導電
層（Ｂ）１５２２とを積層させた。導電層（Ｂ）１５２
２はタンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン
（Ｍｏ）、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）１５２１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）で形成
する。また、導電層（Ａ）１５２１は代替材料として、
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）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と良
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３０
ｐｐｍ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た。
【０１４２】導電層（Ａ）１５２１は１０〜５０ｎｍ
（好ましくは２０〜３０ｎｍ）とし、導電層（Ｂ）１５
２２は２００〜４００ｎｍ（好ましくは２５０〜３５０
ｎｍ）とすれば良い。本実施例では、導電層（Ａ）１５
２１に３０ｎｍの厚さの窒化タンタル膜を、導電層
（Ｂ）１５２２には３５０ｎｍのＴａ膜を用い、いずれ
もスパッタ法で形成した。このスパッタ法による成膜で
は、スパッタ用のガスのＡｒ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。尚、図示しないが、導電層
（Ａ）１５２１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）また
は導電層（Ｂ）が微量に含有するアルカリ金属元素がゲ
ート絶縁膜１５２０に拡散するのを防ぐことができる。
（図１６（Ｃ））
【０１４３】次に、レジストマスク１５２３〜１５２７
を形成し、導電層（Ａ）１５２１と導電層（Ｂ）１５２
２とを一括でエッチングしてゲート電極１５２８〜１５
３１と容量配線１５３２を形成する。ゲート電極１５２
８〜１５３１と容量配線１５３２は、導電層（Ａ）から
成る１５２８ａ〜１５３２ａと、導電層（Ｂ）から成る
１５２８ｂ〜１５３２ｂとが一体として形成されてい
る。この時、駆動回路に形成するゲート電極１５２９、
１５３０は不純物領域１５１７、１５１８の一部と、ゲ
ート絶縁膜１５２０を介して重なるように形成する。
（図１６（Ｄ））
【０１４４】次いで、駆動回路のｐチャネル型ＴＦＴの
ソース領域およびドレイン領域を形成するために、ｐ型
を付与する不純物元素を添加する工程を行う。ここで
は、ゲート電極１５２８をマスクとして、自己整合的に
不純物領域を形成する。このとき、ｎチャネル型ＴＦＴ
が形成される領域はレジストマスク１５３３で被覆して
おく。そして、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドー
プ法で不純物領域１５３４を形成した。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。本明細書中では、ここで形成された不純
物領域１５３４に含まれるｐ型を付与する不純物元素の
濃度を（ｐ+）と表す。（図１７（Ａ））
【０１４５】次に、ｎチャネル型ＴＦＴにおいて、ソー
ス領域またはドレイン領域として機能する不純物領域の
形成を行った。レジストのマスク１５３５〜１５３７を
形成し、ｎ型を付与する不純物元素が添加して不純物領
域１５３８〜１５４２を形成した。これは、フォスフィ
ン（ＰＨ3）を用いたイオンドープ法で行い、この領域
のリン（Ｐ）濃度を１×１０20〜１×１０21atoms／cm3
とした。本明細書中では、ここで形成された不純物領域
１５３８〜１５４２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。（図１７（Ｂ））
【０１４６】不純物領域１５３８〜１５４２には、既に
前工程で添加されたリン（Ｐ）またはボロン（Ｂ）が含
まれているが、それに比して十分に高い濃度でリン
（Ｐ）が添加されるので、前工程で添加されたリン
（Ｐ）またはボロン（Ｂ）の影響は考えなくても良い。
また、不純物領域１５３８に添加されたリン（Ｐ）濃度
は図１７（Ａ）で添加されたボロン（Ｂ）濃度の１／２
〜１／３なのでｐ型の導電性が確保され、ＴＦＴの特性
に何ら影響を与えることはなかった。
【０１４７】そして、画素マトリクス回路のｎチャネル
型ＴＦＴのＬＤＤ領域を形成するためのｎ型を付与する
不純物添加の工程を行った。ここではゲート電極１５３
１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。添加するリン（Ｐ）の
濃度は１×１０16〜５×１０18atoms／cm3であり、図１
６（Ａ）および図１７（Ａ）と図１７（Ｂ）で添加する
不純物元素の濃度よりも低濃度で添加することで、実質
的には不純物領域１５４３、１５４４のみが形成され
る。本明細書中では、この不純物領域１５４３、１５４
４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。（図１７（Ｃ））
【０１４８】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ために熱
処理工程を行う。この工程はファーネスアニール法、レ
ーザーアニール法、またはラピッドサーマルアニール法
（ＲＴＡ法）で行うことができる。ここではファーネス
アニール法で活性化工程を行った。熱処理は酸素濃度が
１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下の窒素雰囲
気中で４００〜８００℃、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１５０１に石英基板のような
耐熱性を有するものを使用した場合には、８００℃で１
時間の熱処理としても良く、不純物元素の活性化と、該
不純物元素が添加された不純物領域とチャネル形成領域
との接合を良好に形成することができた。
【０１４９】この熱処理において、ゲート電極１５２８
〜１５３１と容量配線１５３２を形成する金属膜１５２
８ｂ〜１５３２ｂは、表面から５〜８０ｎｍの厚さで導
電層（Ｃ）１５２８ｃ〜１５３２ｃが形成される。例え
ば、導電層（Ｂ）１５２８ｂ〜１５３２ｂがタングステ
ン（Ｗ）の場合には窒化タングステン（ＷＮ）が形成さ
れ、タンタル（Ｔａ）の場合には窒化タンタル（Ｔａ
Ｎ）が形成される。また、導電層（Ｃ）１５２８ｃ〜１
５３２ｃは、窒素またはアンモニアなどを用いた窒素を
含むプラズマ雰囲気にゲート電極１５２８〜１５３１を
晒しても同様に形成することができる。さらに、３〜１
００％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、島状半導体層を水素化する
工程を行った。この工程は熱的に励起された水素により
半導体層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１
７（Ｄ））
【０１５０】活性化および水素化の工程が終了したら、
ゲート配線とする第２の導電膜を形成する。この第２の
導電膜は低抵抗材料であるアルミニウム（Ａｌ）や銅
（Ｃｕ）を主成分とする導電層（Ｄ）と、チタン（Ｔ
ｉ）やタンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブ
デン（Ｍｏ）から成る導電層（Ｅ）とで形成すると良
い。本実施例では、チタン（Ｔｉ）を０．１〜２重量％
含むアルミニウム（Ａｌ）膜を導電層（Ｄ）１５４５と
し、チタン（Ｔｉ）膜を導電層（Ｅ）１５４６として形
成した。導電層（Ｄ）１５４５は２００〜４００ｎｍ
（好ましくは２５０〜３５０ｎｍ）とすれば良く、導電
層（Ｅ）１５４６は５０〜２００（好ましくは１００〜
１５０ｎｍ）で形成すれば良い。（図１８（Ａ））
【０１５１】そして、ゲート電極に接続するゲート配線
を形成するために導電層（Ｅ）１５４６と導電層（Ｄ）
１５４５とをエッチング処理して、ゲート配線１５４
７、１５４８と容量配線１５４９を形成た。エッチング
処理は最初にＳｉＣｌ4とＣｌ2とＢＣｌ3との混合ガス
を用いたドライエッチング法で導電層（Ｅ）の表面から
導電層（Ｄ）の途中まで除去し、その後リン酸系のエッ
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た。（図１８（Ｂ））
【０１５２】第１の層間絶縁膜１５５０は５００〜１５
００ｎｍの厚さで酸化シリコン膜または酸化窒化シリコ
ン膜で形成され、その後、それぞれの島状半導体層に形
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
クトホールを形成し、ソース配線１５５１〜１５５４
と、ドレイン配線１５５５〜１５５８を形成する。図示
していないが、本実施例ではこの電極を、Ｔｉ膜を１０
０ｎｍ、Ｔｉを含むアルミニウム膜３００ｎｍ、Ｔｉ膜
１５０ｎｍをスパッタ法で連続して形成した３層構造の
積層膜とした。
【０１５３】次に、パッシベーション膜１５５９とし
て、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、または窒化酸化
シリコン膜を５０〜５００ｎｍ（代表的には１００〜３
００ｎｍ）の厚さで形成する。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
た。例えば、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３
００〜４５０℃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
れた。なお、ここで後に画素電極とドレイン配線を接続
するためのコンタクトホールを形成する位置において、
パッシベーション膜１５５９に開口部を形成しておいて
も良い。（図１８（Ｃ））
【０１５４】その後、有機樹脂からなる第２の層間絶縁
膜１５６０を１．０〜１．５μｍの厚さに形成する。有
機樹脂としては、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。ここでは、基板に塗布後、熱重
合するタイプのポリイミドを用い、３００℃で焼成して
形成した。そして、第２の層間絶縁膜１５６０にドレイ
ン配線１５５８に達するコンタクトホールを形成し、画
素電極１５６１、１５６２を形成する。画素電極は、透
過型液晶表示装置とする場合には透明導電膜を用いれば
良く、反射型の液晶表示装置とする場合には金属膜を用
いれば良い。本実施例では透過型の液晶表示装置とする
ために、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜を１００ｎ
ｍの厚さにスパッタ法で形成した。（図１９）
【０１５５】こうして同一基板上に、駆動回路のＴＦＴ
と表示領域の画素ＴＦＴとを有した基板を完成させるこ
とができた。駆動回路にはｐチャネル型ＴＦＴ１６０
１、第１のｎチャネル型ＴＦＴ１６０２、第２のｎチャ
ネル型ＴＦＴ１６０３、表示領域には画素ＴＦＴ１６０
４、保持容量１６０５が形成した。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。
【０１５６】尚、図２０は表示領域のほぼ一画素分を示
す上面図である。図２０で示すＡ―Ａ’に沿った断面構
造は、図１９に示す表示領域の断面図に対応している。
また、図２０は、図１５〜図１９の断面構造図と対応付
けるため、共通の符号を用いている。ゲート配線１５４
８は、図示されていないゲート絶縁膜を介してその下の
半導体層１５０７と交差している。図示はしていない
が、半導体層には、ソース領域、ドレイン領域、ｎ--領
域でなるＬoff領域が形成されている。また、１５６３
はソース配線１５５４とソース領域１６２４とのコンタ
クト部、１５６４はドレイン配線１５５８とドレイン領
域１６２６とのコンタクト部、１５６５はドレイン配線
１５５８と画素電極１５６１のコンタクト部である。保
持容量１６０５は、画素ＴＦＴ１６０４のドレイン領域
１６２６から延在する半導体層１６２７とゲート絶縁膜
を介して容量配線１５３２、１５４９が重なる領域で形
成されている。
【０１５７】また、駆動回路のｐチャネル型ＴＦＴ１６
０１には、島状半導体層１５０４にチャネル形成領域１
６０６、ソース領域１６０７ａ、１６０７ｂ、ドレイン
領域１６０８ａ，１６０８ｂを有している。第１のｎチ
ャネル型ＴＦＴ１６０２には、島状半導体層１５０５に
チャネル形成領域１６０９、ゲート電極１５２９と重な
るＬＤＤ領域１６１０（以降、このようなＬＤＤ領域を
Ｌovと記す）、ソース領域１６１１、ドレイン領域１６
１２を有している。このＬov領域のチャネル長方向の長
さは０．５〜３．０μｍ、好ましくは１．０〜１．５μ
ｍとした。第２のｎチャネル型ＴＦＴ１６０３には、島
状半導体層１５０６にチャネル形成領域１６１３、ＬＤ
Ｄ領域１６１４，１６１５、ソース領域１６１６、ドレ
イン領域１６１７を有している。このＬＤＤ領域はＬov
領域とゲート電極１５３０と重ならないＬＤＤ領域（以
降、このようなＬＤＤ領域をＬoffと記す）とが形成さ
れ、このＬoff領域のチャネル長方向の長さは０．３〜
２．０μｍ、好ましくは０．５〜１．５μｍである。画
素ＴＦＴ１６０４には、島状半導体層１５０７にチャネ
ル形成領域１６１８、１６１９、Ｌoff領域１６２０〜
１６２３、ソースまたはドレイン領域１６２４〜１６２
６を有している。Ｌoff領域のチャネル長方向の長さは
０．５〜３．０μｍ、好ましくは１．５〜２．５μｍで
ある。さらに、容量配線１５３２、１５４９と、ゲート
絶縁膜と同じ材料から成る絶縁膜と、画素ＴＦＴ１６０
４のドレイン領域１６２６に接続し、ｎ型を付与する不
純物元素が添加された半導体層１６２７とから保持容量
１６０５が形成されている。また、本発明は本実施例に
示した保持容量の構造に限定される必要はない。例え
ば、本出願人による特願平９−３１６５６７号出願、特
願平９−２７３４４４号出願または特願平１０−２５４
０９７号出願に記載された構造の保持容量を用いること
もできる。
【０１５８】図１９では画素ＴＦＴ１６０４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。
【０１５９】そして、上記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。図２１に示すように、上記方法で作製し
た図１９の状態のアクティブマトリクス基板に対し、配
向膜１７０１を形成する。通常液晶表示素子の配向膜に
はポリイミド樹脂が多く用いられている。対向側の対向
基板１７０２には、遮光膜１７０３、透明導電膜１７０
４および配向膜１７０５を形成した。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。そして、画素マト
リクス回路と、ＣＭＯＳ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、公知のセル組み工程によ
ってシール材（図示せず）や柱状スペーサ１７０７など
を介して貼りあわせる。その後、両基板の間に液晶材料
１７０６を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に
封止した。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に示すアクティブマトリクス
型液晶表示装置が完成した。
【０１６０】以上の様に、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
が最適化されたアクティブマトリクス型液晶表示装置を
作製することができた。
【０１６１】なお、本実施例に示した半導体装置を作製
するにあたって、実施例１〜実施例１２のどの構成を採
用しても良いし、各実施例を自由に組み合わせて用いる
ことが可能である。
【０１６２】〔実施例６〕本実施例では実施例５におけ
る結晶化工程に代えて、他の結晶化方法を用いた例を以
下に図２２を用いて示す。
【０１６３】まず、実施例５に従って、図２２（Ａ）の
状態を得る。なお、図２２（Ａ）は図１５（Ａ）に相当
する。
【０１６４】次いで、結晶化を助長する触媒元素（ニッ
ケル、コバルト、ゲルマニウム、錫、鉛、パラジウム、
鉄、銅から選ばれた一種または複数種の元素、代表的に
はニッケル）を用いて結晶化を行う。具体的には、非晶
質シリコン膜表面に触媒元素を保持させた状態でレーザ
ー結晶化を行い、非晶質シリコン膜を結晶質シリコン膜
に変化させるものである。本実施例ではニッケル元素を
含む水溶液（酢酸ニッケル水溶液）をスピンコート法で
塗布して、触媒元素含有層１８０１を非晶質半導体膜１
５０３ａの全面に形成する。（図２２（Ｂ））また、本
実施例ではスピンコート法でニッケルを添加する方法を
用いたが、蒸着法やスパッタ法などにより触媒元素でな
る薄膜（本実施例の場合はニッケル膜）を非晶質半導体
膜上に形成する手段をとっても良い。
【０１６５】次いで、発明実施の形態に記載された本発
明のレーザー照射方法を用いて結晶質シリコン膜１８０
２を形成した。（図２２（Ｃ））
【０１６６】以降の工程は、実施例５に示した図１５
（Ｃ）以降の工程に従えば、図２１に示す構造が得られ
る。
【０１６７】なお、本実施例のように島状半導体層が、
非晶質シリコン膜から触媒元素を用いる結晶化の方法で
作製された場合、島状半導体層中には微量の触媒元素が
残留した。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、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かった。
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った。リン（Ｐ）
を選択的に添加して加熱させてゲッタリングさせる工程
を追加して行ってもよいが、このような工程を加えなく
とも、ゲッタリングに必要なリン（Ｐ）の濃度は図１７
（Ｂ）で形成した不純物領域（ｎ+）と同程度であり、
図１７（Ｄ）に示す活性化工程の熱処理により、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ゲッタリングすることができた。
【０１６８】また、触媒元素を除去する手段は他にもあ
り、特に限定されない。例えば、島状半導体層を形成し
た後、酸素雰囲気中に対して３〜１０体積％の塩化水素
を含ませた雰囲気中において、触媒元素が残留した結晶
質半導体膜に温度が８００〜１１５０℃（好ましくは９
００〜１０００℃）、処理時間が１０分〜４時間（好ま
しくは３０分〜１時間）である熱処理を行う。この工程
により結晶質半導体膜中のニッケルは揮発性の塩化化合
物（塩化ニッケル）となって処理雰囲気中に離脱する。
即ち、ハロゲン元素のゲッタリング作用によってニッケ
ルを除去することが可能となる。
【０１６９】また、触媒元素を除去する手段を複数用い
てもよい。また、島状半導体層を形成する前にゲッタリ
ングを行ってもよい。
【０１７０】〔実施例７〕本実施例では実施例５におけ
る結晶化工程に代えて、他の結晶化方法を用いた例を以
下に図２３を用いて示す。
【０１７１】まず、実施例５に従って、図２３（Ａ）の
状態を得る。なお、図２３（Ａ）は図１５（Ａ）に相当
する。
【０１７２】次いで、触媒元素（本実施例ではニッケ
ル）を含む水溶液（酢酸ニッケル水溶液）をスピンコー
ト法で塗布して、触媒元素含有層１９０２を非晶質半導
体膜１５０３ａの全面に形成する。（図２３（Ｂ））こ
こで使用可能な触媒元素は、ニッケル（Ｎｉ）以外に
も、ゲルマニウム（Ｇｅ）、鉄（Ｆｅ）、パラジウム
（Ｐｄ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、コバルト（Ｃ
ｏ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、といっ
た元素がある。
【０１７３】また、本実施例ではスピンコート法でニッ
ケルを添加する方法を用いたが、蒸着法やスパッタ法な
どにより触媒元素でなる薄膜（本実施例の場合はニッケ
ル膜）を非晶質半導体膜上に形成する手段をとっても良
い。また、本実施例では触媒元素含有層１９０２を非晶
質半導体膜１５０３ａの全面に形成した例を示したが、
マスクを形成して選択的に触媒元素含有層を形成する工
程としてもよい。
【０１７４】次いで、５００〜６５０℃（好ましくは５
５０〜６００℃）で６〜１６時間（好ましくは８〜１４
時間）の熱処理を行う。その結果、結晶化が進行し、結
晶質半導体膜（本実施例では結晶質シリコン膜）１９０
２が形成される。（図２３（Ｃ））なお、選択的に触媒
元素含有層を形成した場合においては、マスクの開口部
を起点として概略基板と平行な方向（矢印で示した方
向）に結晶化が進行し、巨視的な結晶成長方向が揃った
結晶質シリコン膜が形成される。
【０１７５】上記の方法で結晶化される結晶質シリコン
膜は、結晶化温度が低いため欠陥を多く含んでおり、半
導体素子の材料としては不十分な場合がある。そこで、
結晶質シリコン膜の結晶性を向上させるため、発明実施
の形態に示したレーザー照射方法を用いて、レーザービ
ームを該膜に照射して良好な結晶性を有する結晶質シリ
コン膜１９０３を形成した。（図２３（Ｄ））
【０１７６】以降の工程は、実施例５に示した図１５
（Ｃ）以降の工程に従えば、図２１に示す構造が得られ
る。
【０１７７】なお、実施例６と同様に、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
好ましかった。よって、実施例５に示した方法を用いて
ゲッタリングを行うことが望ましい。
【０１７８】〔実施例８〕実施例５に示したアクティブ
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。尚、図２４は、図１５〜図２０と対応
付けるため、共通の符号を用いている。
【０１７９】図２４においてアクティブマトリクス基板
は、ガラス基板１５０１上に形成された、表示領域１７
０６と、走査信号駆動回路１７０４と、画像信号駆動回
路１７０５で構成される。表示領域には画素ＴＦＴ１６
０４が設けられ、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１
７０４と、画像信号駆動回路１７０５はそれぞれゲート
配線１５４８とソース配線１５５４で画素ＴＦＴ１６０
４に接続している。また、ＦＰＣ７１が外部入力端子７
２に接続され、入力配線７３、７４でそれぞれの駆動回
路に接続している。なお、１７０２は対向基板である。
【０１８０】〔実施例９〕本実施例では、本願発明を用
いてＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置を作製
した例について説明する。
【０１８１】図２５(Ａ)は本願発明を用いたＥＬ表示装
置の上面図である。図２５(Ａ)において、４０１０は基
板、４０１１は画素部、４０１２はソース側駆動回路、
４０１３はゲート側駆動回路であり、それぞれの駆動回
路は配線４０１４〜４０１６を経てＦＰＣ４０１７に至
り、外部機器へと接続される。
【０１８２】このとき、少なくとも画素部、好ましくは
駆動回路及び画素部を囲むようにしてカバー材６００
０、シーリング材（ハウジング材ともいう）７０００、
密封材（第２のシーリング材）７００１が設けられてい
る。
【０１８３】また、図２５(Ｂ)は本実施例のＥＬ表示装
置の断面構造であり、基板４０１０、下地膜４０２１の
上に駆動回路用ＴＦＴ（但し、ここではｎチャネル型Ｔ
ＦＴとｐチャネル型ＴＦＴを組み合わせたＣＭＯＳ回路
を図示している。）４０２２及び画素部用ＴＦＴ４０２
３（但し、ここではＥＬ素子への電流を制御するＴＦＴ
だけ図示している。）が形成されている。これらのＴＦ
Ｔは公知の構造（トップゲート構造またはボトムゲート
構造）を用いれば良い。
【０１８４】本願発明は、駆動回路用ＴＦＴ４０２２、
画素部用ＴＦＴ４０２３に際して用いることができる。
【０１８５】本願発明を用いて駆動回路用ＴＦＴ４０２
２、画素部用ＴＦＴ４０２３が完成したら、樹脂材料で
なる層間絶縁膜（平坦化膜）４０２６の上に画素部用Ｔ
ＦＴ４０２３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４０２７を形成する。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（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４０２７を形成
したら、絶縁膜４０２８を形成し、画素電極４０２７上
に開口部を形成する。
【０１８６】次に、ＥＬ層４０２９を形成する。ＥＬ層
４０２９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、Ｅ
Ｌ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。
【０１８７】本実施例では、シャドーマスクを用いて蒸
着法によりＥＬ層を形成する。シャドーマスクを用いて
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（ＣＣ
Ｍ）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。
【０１８８】ＥＬ層４０２９を形成したら、その上に陰
極４０３０を形成する。陰極４０３０とＥＬ層４０２９
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ＥＬ層４０２９と陰極４０
３０を連続成膜するか、ＥＬ層４０２９を不活性雰囲気
で形成し、大気解放しないで陰極４０３０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。
【０１８９】なお、本実施例では陰極４０３０として、
ＬｉＦ（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ＥＬ層４０２９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４０３０は４０３１で示される領域
において配線４０１６に接続される。配線４０１６は陰
極４０３０に所定の電圧を与えるための電源供給線であ
り、導電性ペースト材料４０３２を介してＦＰＣ４０１
７に接続される。
【０１９０】４０３１に示された領域において陰極４０
３０と配線４０１６とを電気的に接続するために、層間
絶縁膜４０２６及び絶縁膜４０２８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４０２６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４０２８のエッチング時（ＥＬ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４０
２８をエッチングする際に、層間絶縁膜４０２６まで一
括でエッチングしても良い。この場合、層間絶縁膜４０
２６と絶縁膜４０２８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。
【０１９１】このようにして形成されたＥＬ素子の表面
を覆って、パッシベーション膜６００３、充填材６００
４、カバー材６０００が形成される。
【０１９２】さらに、ＥＬ素子部を囲むようにして、カ
バー材６０００と基板４０１０の内側にシーリング材が
設けられ、さらにシーリング材７０００の外側には密封
材（第２のシーリング材）７００１が形成される。
【０１９３】このとき、この充填材６００４は、カバー
材６０００を接着するための接着剤としても機能する。
充填材６００４としては、ＰＶＣ（ポリビニルクロライ
ド）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ＰＶＢ（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）を用いることができる。この充填材６００４の内部
に乾燥剤を設けておくと、吸湿効果を保持できるので好
ましい。
【０１９４】また、充填材６００４の中にスペーサーを
含有させてもよい。このとき、スペーサーをＢａＯなど
からなる粒状物質とし、スペーサー自体に吸湿性をもた
せてもよい。
【０１９５】スペーサーを設けた場合、パッシベーショ
ン膜６００３はスペーサー圧を緩和することができる。
また、パッシベーション膜とは別に、スペーサー圧を緩
和する樹脂膜などを設けてもよい。
【０１９６】また、カバー材６０００としては、ガラス
板、アルミニウム板、ステンレス板、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅ
ｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ
ｓ）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、ポリエステルフィルムまたはアクリ
ルフィルムを用いることができる。なお、充填材６００
４としてＰＶＢやＥＶＡを用いる場合、数十μｍのアル
ミニウムホイルを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ることが好ましい。
【０１９７】但し、ＥＬ素子からの発光方向（光の放射
方向）によっては、カバー材６０００が透光性を有する
必要がある。
【０１９８】また、配線４０１６はシーリング材７００
０および密封材７００１と基板４０１０との隙間を通っ
てＦＰＣ４０１７に電気的に接続される。なお、ここで
は配線４０１６について説明したが、他の配線４０１
４、４０１５も同様にしてシーリング材７０００および
密封材７００１の下を通ってＦＰＣ４０１７に電気的に
接続される。
【０１９９】［実施例１０］本実施例では、本願発明を
用いて実施例９とは異なる形態のＥＬ表示装置を作製し
た例について、図２６（Ａ）、２６（Ｂ）を用いて説明
する。図２５（Ａ）、２５（Ｂ）と同じ番号のものは同
じ部分を指しているので説明は省略する。
【０２００】図２６（Ａ）は本実施例のＥＬ表示装置の
上面図であり、図２６（Ａ）をＡ-Ａ'で切断した断面図
を図２６（Ｂ）に示す。
【０２０１】実施例９に従って、ＥＬ素子の表面を覆っ
てパッシベーション膜６００３までを形成する。
【０２０２】さらに、EL素子を覆うようにして充填材６
００４を設ける。この充填材６００４は、カバー材６０
００を接着するための接着剤としても機能する。充填材
６００４としては、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、
エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ＰＶＢ（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）を
用いることができる。この充填材６００４の内部に乾燥
剤を設けておくと、吸湿効果を保持できるので好まし
い。
【０２０３】また、充填材６００４の中にスペーサーを
含有させてもよい。このとき、スペーサーをＢａＯなど
からなる粒状物質とし、スペーサー自体に吸湿性をもた
せてもよい。
【０２０４】スペーサーを設けた場合、パッシベーショ
ン膜６００３はスペーサー圧を緩和することができる。
また、パッシベーション膜とは別に、スペーサー圧を緩
和する樹脂膜などを設けてもよい。
【０２０５】また、カバー材６０００としては、ガラス
板、アルミニウム板、ステンレス板、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅ
ｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ
ｓ）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、ポリエステルフィルムまたはアクリ
ルフィルムを用いることができる。なお、充填材６００
４としてＰＶＢやＥＶＡを用いる場合、数十μｍのアル
ミニウムホイルを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ることが好ましい。
【０２０６】但し、ＥＬ素子からの発光方向（光の放射
方向）によっては、カバー材６０００が透光性を有する
必要がある。
【０２０７】次に、充填材６００４を用いてカバー材６
０００を接着した後、充填材６００４の側面（露呈面）
を覆うようにフレーム材６００１を取り付ける。フレー
ム材６００１はシーリング材（接着剤として機能する）
６００２によって接着される。このとき、シーリング材
６００２としては、光硬化性樹脂を用いるのが好ましい
が、ＥＬ層の耐熱性が許せば熱硬化性樹脂を用いても良
い。なお、シーリング材６００２はできるだけ水分や酸
素を透過しない材料であることが望ましい。また、シー
リング材６００２の内部に乾燥剤を添加してあっても良
い。
【０２０８】また、配線４０１６はシーリング材６００
２と基板４０１０との隙間を通ってＦＰＣ４０１７に電
気的に接続される。なお、ここでは配線４０１６につい
て説明したが、他の配線４０１４、４０１５も同様にし
てシーリング材６００２の下を通ってＦＰＣ４０１７に
電気的に接続される。
【０２０９】［実施例１１］実施例９および１０のよう
な構成からなるＥＬ表示パネルにおいて、本願発明を用
いることができる。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、図２８（Ａ）及び図２８
（Ｂ）では共通の符号を用いるので互いに参照すれば良
い。
【０２１０】図２７において、基板３５０１上に設けら
れたスイッチング用ＴＦＴ３５０２は本願発明のＮＴＦ
Ｔを用いて形成される（実施例１〜８参照）。本実施例
ではダブルゲート構造としているが、構造及び作製プロ
セスに大きな違いはないので説明は省略する。但し、ダ
ブルゲート構造とすることで実質的に二つのＴＦＴ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、シングルゲート構造でも構わない
し、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構わない。また、本願発明のＰＴ
ＦＴを用いて形成しても構わない。
【０２１１】また、電流制御用ＴＦＴ３５０３は本願発
明のＮＴＦＴを用いて形成される。このとき、スイッチ
ング用ＴＦＴ３５０２のドレイン配線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ＴＦＴ３５０２のゲート電極３９a、３９bを電気
的に接続するゲート配線である。
【０２１２】このとき、電流制御用ＴＦＴ３５０３が本
願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のドレイン側に、ゲー
ト絶縁膜を介してゲート電極に重なるようにＬＤＤ領域
を設ける本願発明の構造は極めて有効である。
【０２１３】また、本実施例では電流制御用ＴＦＴ３５
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。
【０２１４】また、図２８（Ａ）に示すように、電流制
御用ＴＦＴ３５０３のゲート電極３７となる配線は３５
０４で示される領域で、電流制御用ＴＦＴ３５０３のド
レイン配線４０と絶縁膜を介して重なる。このとき、３
５０４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３５０４は電流制御用ＴＦＴ３５０３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、ドレイン配線４０は電流供給線（電源
線）３５０６に接続され、常に一定の電圧が加えられて
いる。
【０２１５】スイッチング用ＴＦＴ３５０２及び電流制
御用ＴＦＴ３５０３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
ＥＬ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、ＥＬ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。
【０２１６】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ＴＦＴ３
５０３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。
【０２１７】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４５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。
【０２１８】なお、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.Ge
lsen,E.Kluge,W.Kreuder,and H.Spreitzer,“Polymers
forLight Emitting Diodes”,Euro Display,Proceeding
s,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。
【０２１９】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３０〜１５０ｎ
ｍ（好ましくは４０〜１００ｎｍ）とすれば良い。
【０２２０】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ＥＬ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。
【０２２１】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。
【０２２２】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ＥＬ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。
【０２２３】陽極４７まで形成された時点でＥＬ素子３
５０５が完成する。なお、ここでいうＥＬ素子３５０５
は、画素電極（陰極）４３、発光層４５、正孔注入層４
６及び陽極４７で形成されたコンデンサを指す。図２８
（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。
【０２２４】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。
【０２２５】以上のように本願発明のＥＬ表示パネルは
図２７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。
【０２２６】なお、本実施例の構成は、実施例１〜８構
成と自由に組み合わせて実施することが可能である。ま
た、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。
【０２２７】〔実施例１２〕本実施例では、実施例１１
に示した画素部において、ＥＬ素子３５０５の構造を反
転させた構造について説明する。説明には図２９を用い
る。なお、図２７の構造と異なる点はＥＬ素子の部分と
電流制御用ＴＦＴだけであるので、その他の説明は省略
することとする。
【０２２８】図２９において、電流制御用ＴＦＴ３５０
３は本願発明のＰＴＦＴを用いて形成される。作製プロ
セスは実施例１〜８を参照すれば良い。
【０２２９】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。
【０２３０】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３７０１が形成さ
れる。
【０２３１】本実施例の場合、発光層５２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。
【０２３２】なお、本実施例の構成は、実施例１〜８の
構成と自由に組み合わせて実施することが可能である。
また、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。
【０２３３】〔実施例１３〕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３０（Ａ）〜（Ｃ）に示す。なお、本実
施例において、３８０１はスイッチング用ＴＦＴ３８０
２のソース配線、３８０３はスイッチング用ＴＦＴ３８
０２のゲート配線、３８０４は電流制御用ＴＦＴ、３８
０５はコンデンサ、３８０６、３８０８は電流供給線、
３８０７はＥＬ素子とする。
【０２３４】図３０（Ａ）は、二つの画素間で電流供給
線３８０６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３８０６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。
【０２３５】また、図３０（Ｂ）は、電流供給線３８０
８をゲート配線３８０３と平行に設けた場合の例であ
る。なお、図３０（Ｂ）では電流供給線３８０８とゲー
ト配線３８０３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３８０８とゲート配線３８０３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。
【０２３６】また、図３０（Ｃ）は、図３０（Ｂ）の構
造と同様に電流供給線３８０８をゲート配線３８０３と
平行に設け、さらに、二つの画素は電流供給線３８０８
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３８０８をゲート配線３８０３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。
【０２３７】なお、本実施例の構成は、実施例１〜１０
の構成と自由に組み合わせて実施することが可能であ
る。また、電子機器の表示部として本実施例の画素構造
を有するＥＬ表示パネルを用いることは有効である。
【０２３８】［実施例１４］実施例１１に示した図２８
（Ａ）、２８（Ｂ）では電流制御用ＴＦＴ３５０３のゲ
ートにかかる電圧を保持するためにコンデンサ３５０４
を設ける構造としているが、コンデンサ３５０４を省略
することも可能である。実施例１１の場合、電流制御用
ＴＦＴ３５０３として実施例１〜８に示すような本願発
明のＮＴＦＴを用いているため、ゲート絶縁膜を介して
ゲート電極に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３５０４の代わりとして積極的に
用いる点に特徴がある。
【０２３９】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によって変
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。
【０２４０】また、実施例１３に示した図３０（Ａ），
（Ｂ），（Ｃ）の構造においても同様に、コンデンサ３
８０５を省略することは可能である。
【０２４１】なお、本実施例の構成は、実施例１〜１３
の構成と自由に組み合わせて実施することが可能であ
る。また、電子機器の表示部として本実施例の画素構造
を有するＥＬ表示パネルを用いることは有効である。
【０２４２】〔実施例１５〕本願発明を実施して形成さ
れたＣＭＯＳ回路や画素部は様々な電気光学装置（アク
ティブマトリクス型液晶ディスプレイ、アクティブマト
リクス型ＥＬディスプレイ、アクティブマトリクス型Ｅ
Ｃディスプレイ）に用いることができる。即ち、それら
電気光学装置を表示部に組み込んだ電子機器全てに本願
発明を実施できる。
【０２４３】その様な電子機器としては、ビデオカメ
ラ、デジタルカメラ、プロジェクター（リア型またはフ
ロント型）、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型
ディスプレイ）、カーナビゲーション、カーステレオ、
パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコン
ピュータ、携帯電話または電子書籍等）などが挙げられ
る。それらの一例を図３１、図３２及び図３３に示す。
【０２４４】図３１（Ａ）はパーソナルコンピュータで
あり、本体２００１、画像入力部２００２、表示部２０
０３、キーボード２００４等を含む。本発明を画像入力
部２００２、表示部２００３やその他の信号制御回路に
適用することができる。
【０２４５】図３１（Ｂ）はビデオカメラであり、本体
２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１０３、操作
スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０
６等を含む。本発明を表示部２１０２やその他の信号制
御回路に適用することができる。
【０２４６】図３１（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モ
ービルコンピュータ）であり、本体２２０１、カメラ部
２２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、表
示部２２０５等を含む。本発明は表示部２２０５やその
他の信号制御回路に適用できる。
【０２４７】図３１（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイで
あり、本体２３０１、表示部２３０２、アーム部２３０
３等を含む。本発明は表示部２３０２やその他の信号制
御回路に適用することができる。
【０２４８】図３１（Ｅ）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２４０１、表示部２４０２、スピーカ部２４０
３、記録媒体２４０４、操作スイッチ２４０５等を含
む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄ
ｉｇｔｉａｌ 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。本発明は表示部２４０２やその
他の信号制御回路に適用することができる。
【０２４９】図３１（Ｆ）はデジタルカメラであり、本
体２５０１、表示部２５０２、接眼部２５０３、操作ス
イッチ２５０４、受像部（図示しない）等を含む。本願
発明を表示部２５０２やその他の信号制御回路に適用す
ることができる。
【０２５０】図３２（Ａ）はフロント型プロジェクター
であり、投射装置２６０１、スクリーン２６０２等を含
む。本発明は投射装置２６０１の一部を構成する液晶表
示装置２８０８やその他の信号制御回路に適用すること
ができる。
【０２５１】図３２（Ｂ）はリア型プロジェクターであ
り、本体２７０１、投射装置２７０２、ミラー２７０
３、スクリーン２７０４等を含む。本発明は投射装置２
７０２の一部を構成する液晶表示装置２８０８やその他
の信号制御回路に適用することができる。
【０２５２】なお、図３２（Ｃ）は、図３２（Ａ）及び
図３２（Ｂ）中における投射装置２６０１、２７０２の
構造の一例を示した図である。投射装置２６０１、２７
０２は、光源光学系２８０１、ミラー２８０２、２８０
４〜２８０６、ダイクロイックミラー２８０３、プリズ
ム２８０７、液晶表示装置２８０８、位相差板２８０
９、投射光学系２８１０で構成される。投射光学系２８
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。
【０２５３】また、図３２（Ｄ）は、図３２（Ｃ）中に
おける光源光学系２８０１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２８０１は、リフレクタ
ー２８１１、光源２８１２、レンズアレイ２８１３、２
８１４、偏光変換素子２８１５、集光レンズ２８１６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。
【０２５４】ただし、図３２に示したプロジェクターに
おいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示して
おり、反射型の電気光学装置及びＥＬ表示装置での適用
例は図示していない。
【０２５５】図３３（Ａ）は携帯電話であり、本体２９
０１、音声出力部２９０２、音声入力部２９０３、表示
部２９０４、操作スイッチ２９０５、アンテナ２９０６
等を含む。本願発明を音声出力部２９０２、音声入力部
２９０３、表示部２９０４やその他の信号制御回路に適
用することができる。
【０２５６】図３３（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であ
り、本体３００１、表示部３００２、３００３、記憶媒
体３００４、操作スイッチ３００５、アンテナ３００６
等を含む。本発明は表示部３００２、３００３やその他
の信号回路に適用することができる。
【０２５７】図３３（Ｃ）はディスプレイであり、本体
３１０１、支持台３１０２、表示部３１０３等を含む。
本発明は表示部３１０３に適用することができる。本発
明のディスプレイは特に大画面化した場合において有利
であり、対角１０インチ以上（特に３０インチ以上）の
ディスプレイには有利である。
【０２５８】以上の様に、本願発明の適用範囲は極めて
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。また、本実施例の電子機器は実施例１〜１４のど
のような組み合わせからなる構成を用いても実現するこ
とができる。
【０２５９】
【発明の効果】本発明のレーザー照射装置によりコスト
パフォーマンスの高いレーザ照射工程を提供できる。ま
た、本発明により、より均一性の高いレーザビームを得
ることができる。本発明で提供されたレーザ照射装置
は、非単結晶珪素膜の結晶化工程等に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の線状レーザビームを形成する光学系を
示す図。
【図２】 ジグザグスラブ式のYAGレーザの構造を示す
図。
【図３】 (A)線状レーザビームのエネルギー分布を示
す図。(B)線状レーザビームを前記線状レーザビームの
長さ方向に垂直な方向にスキャンさせながら照射した珪
素膜の様子を示す図。
【図４】 （A）YAGレーザの第２高調波を、ビームホモ
ジナイザを用いて線状にする光学系の例を示す図。
（B）ビームホモジナイザを用いて線状に加工されたYAG
レーザの第２高調波が起こす干渉のプロファイルを示す
図。
【図５】 （A）YAGレーザの第２、第３高調波を、ビー
ムホモジナイザを用いて合成し線状にする光学系の例を
示す図。（B）ビームホモジナイザを用いて合成し線状
に加工されたYAGレーザの第２、第３高調波が起こす干
渉のプロファイルを示す図。
【図６】 光干渉のエネルギー強度分布の計算結果を示
す図。
【図７】 光干渉のエネルギー強度分布の計算結果を示
す図。
【図８】 光干渉のエネルギー強度分布の計算結果を示
す図。
【図９】 光干渉のエネルギー強度分布の計算結果を示
す図。
【図１０】 本発明が開示するレーザ照射装置の例を示
す図。
【図１１】 本発明が開示するレーザ照射装置の例を示
す図。
【図１２】 光干渉のエネルギー強度分布の計算結果を
示す図。
【図１３】 本発明が開示するレーザ照射装置の例を示
す図。
【図１４】量産用のレーザ照射装置を示す図。
【図１５】 本願発明の作製工程一例を示す図。
【図１６】 本願発明の作製工程一例を示す図。
【図１７】 本願発明の作製工程一例を示す図。
【図１８】 本願発明の作製工程一例を示す図。
【図１９】 本願発明の作製工程一例を示す図。
【図２０】 画素の上面図を示す図。
【図２１】 液晶表示装置の断面構造を示す図。
【図２２】 本願発明の作製工程一例を示す図。
【図２３】 本願発明の作製工程一例を示す図。
【図２４】 ＡＭ−ＬＣＤの外観を示す図である。
【図２５】 アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の構
成を示す図。
【図２６】 アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の構
成を示す図。
【図２７】 アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の構
成を示す図。
【図２８】 アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の構
成を示す図。
【図２９】 アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の構
成を示す図。
【図３０】 アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の回
路図を示す図。
【図３１】電子機器の一例を示す図。
【図３２】電子機器の一例を示す図。
【図３３】電子機器の一例を示す図。
【図３４】ガラス基板に成膜された厚さ５５ｎｍのa-Si
珪素膜に対し吸収される光の割合の波長依存性を示す
図。
【符号の説明】
１０１ レーザ発振器 １０２ レーザ光を分割するシリンドリカルレンズアレ
イ １０３ レーザ光を分割するシリンドリカルレンズアレ
イ １０４ レーザ光を集光するためのシリンドリカルレン
ズ １０５ レーザ光を集光するためのシリンドリカルレン
ズ １０７ 反射ミラー １０８ レーザ光を集光するためのダブレットシリンド
リカルレンズ １０９ 照射面 ２０１ 共振ミラー ２０２ 平行６面体の結晶ロッド ２０３ 励起用ランプ ２０４ 共振ミラー ２０５ ミラー ２０６ ミラー ２０７ クーラー ２０８ 電源 ３００ 線状レーザビーム ３０１ 線状レーザビーム２００の比較的エネルギーの
強い領域。 ３０２ 線状レーザビーム２００の比較的エネルギーの
弱い領域。 ３０３ 線状レーザビーム２００を前記線状レーザビー
ムの長さ方向に垂直な方向にスキャンさせながら照射し
たa-Si膜。 ３０４ a-Si膜の比較的強いエネルギーのレーザビーム
が照射された領域。 ３０５ a-Si膜の比較的弱いエネルギーのレーザビーム
が照射された領域。 ４０１ YAGレーザの共振器 ４０２ 第２高調波を発生させる非線形光学素子 ４０３ ビームスプリッタ ４０４ ミラー ４０５ シリンドリカルレンズアレイ ４０６ シリンドリカルレンズ ４０７ 照射面 ５０１ YAGレーザの共振器 ５０２ 第２、第３高調波を発生させる非線形光学素子 ５０３ ビームスプリッタ ５０４ ビームスプリッタ ５０５ ミラー ５０６ 第２高調波用シリンドリカルレンズアレイ ５０７ 第３高調波用シリンドリカルレンズアレイ ５０８ シリンドリカルレンズ ５０９ 照射面 １００１ レーザ共振器 １００２ 非線形光学素子 １００３ ビームスプリッタ １００４ ビームスプリッタ １００５ ミラー １００６ ミラー １００７１ シリンドリカルレンズアレイ １００７２ シリンドリカルレンズアレイ １００８１ シリンドリカルレンズアレイ １００８２ シリンドリカルレンズアレイ １００９１ シリンドリカルレンズ １００９２ シリンドリカルレンズ １０１０１ シリンドリカルレンズ １０１０２ シリンドリカルレンズ １０１１ 照射面 １３０１ YAGレーザ発振器 １３０２ 共振器 １３０３ 非線形光学素子 １３０４ ビームスプリッタ １３０５ ビームスプリッタ １３０６ ミラー １３０７ ミラー １３０８１ シリンドリカルレンズアレイ １３０８２ シリンドリカルレンズアレイ １３０９１ シリンドリカルレンズアレイ １３０９２ シリンドリカルレンズアレイ １３１０１ シリンドリカルレンズ １３１０２ シリンドリカルレンズ １３１１１ シリンドリカルレンズ １３１１２ シリンドリカルレンズ １３１２１ シリンドリカルレンズ １３１２２ シリンドリカルレンズ １３１３ 照射面 １４００ レーザ発振器 １４０１ ロードアンロード室 １４０２ トランスファ室 １４０３ ロボットアーム １４０４ アライメント室 １４０５ プレヒート室 １４０６ ゲートバルブ １４０７ レーザ照射室 １４０８ 照射面 １４０９ レーザ光学系 １４１０ 石英窓 １４１１ 真空ポンプ １４１２ ガスボンベ １４１３ 移動機構 １４１４ 赤外線ランプ １４１５ クーリング室 １５０１ 基板 １５０２ 下地膜 １５０３a 非晶質シリコン膜 １５０３b 結晶質シリコン膜 １５０４ 島状半導体層 １５０５ 島状半導体層 １５０６ 島状半導体層 １５０７ 島状半導体層 １５０８ マスク層 １５０９ レジストマスク １５１０ 半導体層 １５１１ 半導体層 １５１２ 半導体層 １５１３ レジストマスク １５１４ レジストマスク １５１５ レジストマスク １５１６ レジストマスク １５１７ 不純物領域 １５１８ 不純物領域 １５１９ 不純物領域 １５２０ ゲート絶縁膜 １５２１ 導電層 １５２２ 導電層 １５２３ レジストマスク １５２４ レジストマスク １５２５ レジストマスク １５２６ レジストマスク １５２７ レジストマスク １５２８ ゲート電極 １５２９ ゲート電極 １５３０ ゲート電極 １５３１ ゲート電極 １５３２ 容量配線 １５３３ レジストマスク １５３４ 不純物領域 １５３５ レジストマスク １５３６ レジストマスク １５３７ レジストマスク １５３８ 不純物領域 １５３９ 不純物領域 １５４０ 不純物領域 １５４１ 不純物領域 １５４２ 不純物領域 １５４３ 不純物領域 １５４４ 不純物領域 １５４５ 導電層 １５４６ 導電層 １５４７ ゲート配線 １５４８ ゲート配線 １５４９ 容量配線 １５５０ 層間絶縁膜 １５５１ ソース配線 １５５２ ソース配線 １５５３ ソース配線 １５５４ ソース配線 １５５５ ドレイン配線 １５５６ ドレイン配線 １５５７ ドレイン配線 １５５８ ドレイン配線 １５５９ パッシベーション膜 １５６０ 第２の層間絶縁膜 １５６１ 画素電極 １５６２ 画素電極 １５６３ コンタクト部 １５６４ コンタクト部 １５６５ コンタクト部 １６０１ ｐチャネル型ＴＦＴ １６０２ 第１のｎチャネル型ＴＦＴ １６０３ 第２のｎチャネル型ＴＦＴ １６０４ 画素ＴＦＴ １６０５ 保持容量 １６０６ チャネル形成領域 １６０７ ソース領域 １６０８ ドレイン領域 １６０９ チャネル形成領域 １６１０ ＬＤＤ領域 １６１１ ソース領域 １６１２ ドレイン領域 １６１３ チャネル形成領域 １６１４ ＬＤＤ領域 １６１５ ＬＤＤ領域 １６１６ ソース領域 １６１７ ドレイン領域 １６１８ チャネル形成領域 １６１９ チャネル形成領域 １６２０ Ｌoff領域 １６２１ Ｌoff領域 １６２２ Ｌoff領域 １６２３ Ｌoff領域 １６２４ ソースまたはドレイン領域 １６２５ ソースまたはドレイン領域 １６２６ ソースまたはドレイン領域 １６２７ 半導体層 １７０１ 配光膜 １７０２ 対向基板 １７０３ 遮光膜 １７０４ 透明導電膜 １７０５ 配向膜 １７０６ 液晶材料 １７０７ 柱状スペーサ １８０１ 触媒元素含有層 １８０２ 結晶質シリコン膜 １９０１ 触媒元素含有層 １９０２ 結晶質半導体膜 １９０３ 結晶質シリコン膜 ７１ ＦＰＣ ７２ 外部入力端子 ７３ 入力配線 ７４ 入力配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F052 AA02 AA11 BA07 BA18 BB03 DA02 DB03 DB07 EA11 EA15 EA16 FA06 HA01 JA04 5F110 AA17 BB02 BB04 CC02 DD02 DD03 DD13 DD14 DD15 EE01 EE04 EE05 EE06 EE15 EE28 EE44 FF02 FF03 FF04 FF09 FF28 FF30 GG02 GG04 GG25 GG32 GG34 GG43 GG45 GG52 GG55 HJ01 HJ04 HJ13 HJ23 HL04 HL06 HL12 HL23 HM12 HM15 NN03 NN04 NN22 NN23 NN24 NN73 NN78 PP03 PP04 PP06 PP10 PP34 PP35 QQ04 QQ05 QQ09 QQ25 QQ28

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】照射面において断面形状が正方形または、
    長方形となるレーザビームを照射するレーザ照射装置で
    あって、 互いに波長の異なる複数のレーザビームを出すレーザ発
    振器と、 照射面において、前記互いに波長の異なる複数のレーザ
    ビームのそれぞれの断面形状を正方形または長方形に加
    工し、かつ、エネルギー分布を均一化する光学系と、 被照射物を配置するステージと、を有することを特徴と
    するレーザ照射装置。
  2. 【請求項２】照射面において断面形状が線状となるレー
    ザビームを照射するレーザ照射装置であって、互いに波
    長の異なる複数のレーザビームを出すレーザ発振器と、 照射面において、前記互いに波長の異なる複数のレーザ
    ビームのそれぞれの断面形状を線状に加工し、かつ、エ
    ネルギー分布を均一化する光学系と、 被照射物をレーザビームに対し相対的に移動させる手段
    と、を有することを特徴とするレーザ照射装置。
  3. 【請求項３】請求項１または請求項２において、前記レ
    ーザ発振器は、YAGレーザであることを特徴とするレー
    ザ照射装置。
  4. 【請求項４】請求項１または請求項２において、前記レ
    ーザ発振器は、ジグザグスラブ式のYAGレーザであるこ
    とを特徴とするレーザ照射装置。
  5. 【請求項５】請求項１乃至４のいずれか１項において、
    前記被照射物は非単結晶珪素膜であることを特徴とする
    レーザ照射装置。
  6. 【請求項６】請求項１乃至５のいずれか１項において、
    前記互いに波長の異なる複数のレーザビームは、YAGレ
    ーザの第２高調波と第３高調波であることを特徴とする
    レーザ照射装置。
  7. 【請求項７】請求項１乃至５のいずれか１項において、
    前記互いに波長の異なる複数のレーザビームは、YAGレ
    ーザの第２高調波と第４高調波であることを特徴とする
    レーザ照射装置。
  8. 【請求項８】請求項１乃至５のいずれか１項において、
    前記互いに波長の異なる複数のレーザビームは、YAGレ
    ーザの第３高調波と第４高調波であることを特徴とする
    レーザ照射装置。
  9. 【請求項９】請求項１乃至５のいずれか１項において、
    前記互いに波長の異なる複数のレーザビームの波長はそ
    れぞれ６００ｎｍ以下であることを特徴とするレーザ照
    射装置。
  10. 【請求項１０】請求項１乃至９のいずれか１項におい
    て、前記レーザ照射装置は、ロードアンロード室と、ト
    ランスファ室と、ロボットアームと、レーザ照射室と、
    を有していることを特徴とするレーザ照射装置。
  11. 【請求項１１】互いに波長の異なる複数のレーザビーム
    のそれぞれを同一領域に同時に照射するレーザ照射方法
    であって、前記レーザビームの形状は前記同一領域にお
    いて正方形または長方形であることを特徴とするレーザ
    照射方法。
  12. 【請求項１２】互いに波長の異なる複数のレーザビーム
    のそれぞれを同一領域に同時に照射するレーザ照射方法
    であって、前記レーザビームの形状は前記同一領域にお
    いて線状であることを特徴とするレーザ照射方法。
  13. 【請求項１３】互いに波長の異なる複数のレーザビーム
    のそれぞれを、非単結晶半導体膜が形成された基板の同
    一領域に同時に照射するレーザ照射方法であって、前記
    レーザビームの形状は前記同一領域において正方形また
    は長方形であることを特徴とするレーザ照射方法。
  14. 【請求項１４】互いに波長の異なる複数のレーザビーム
    のそれぞれを、非単結晶半導体膜が形成された基板の同
    一領域に同時に照射するレーザ照射方法であって、前記
    レーザビームの形状は前記同一領域において線状であ
    り、前記線状のレーザビームを前記非単結晶半導体膜に
    対して相対的に走査させながら照射することを特徴とす
    るレーザ照射方法。
  15. 【請求項１５】請求項１１乃至１４のいずれか１項にお
    いて、前記レーザビームはYAGレーザであることを特徴
    とするレーザ照射方法。
  16. 【請求項１６】請求項１１乃至１４のいずれか１項にお
    いて、前記互いに波長の異なる複数のレーザビームは、
    YAGレーザの第２高調波と第３高調波であることを特徴
    とするレーザ照射方法。
  17. 【請求項１７】請求項１１乃至１４のいずれか１項にお
    いて、前記互いに波長の異なる複数のレーザビームは、
    YAGレーザの第２高調波と第４高調波であることを特徴
    とするレーザ照射方法。
  18. 【請求項１８】請求項１１乃至１４のいずれか１項にお
    いて、前記互いに波長の異なる複数のレーザビームは、
    YAGレーザの第３高調波と第４高調波であることを特徴
    とするレーザ照射方法。
  19. 【請求項１９】請求項１１乃至１４のいずれか１項にお
    いて、前記互いに波長の異なる複数のレーザビームの波
    長はそれぞれ６００ｎｍ以下であることを特徴とするレ
    ーザ照射方法。
  20. 【請求項２０】基板上にＴＦＴを設けた半導体装置の作
    製方法において、前記基板上に非単結晶半導体膜を形成
    する工程と、前記非単結晶半導体膜のある領域に互いに
    波長の異なる複数のレーザビームを同時に照射する工程
    と、を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
  21. 【請求項２１】基板上にＴＦＴを設けた半導体装置の作
    製方法において、前記基板上に非晶質半導体膜を形成す
    る工程と、前記非晶質半導体膜のある領域に互いに波長
    の異なる複数のレーザビームを同時に照射し、前記非晶
    質半導体膜を結晶性半導体膜に変化させる工程と、を有
    することを特徴とする半導体装置の作製方法。
  22. 【請求項２２】請求項２０または請求項２１において、
    前記互いに波長の異なる複数のレーザビームの波長はそ
    れぞれ６００ｎｍ以下であることを特徴とする半導体装
    置の作製方法。
  23. 【請求項２３】請求項２０または請求項２１において、
    前記互いに波長の異なる複数のレーザビームは、YAGレ
    ーザの第２高調波と第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。
  24. 【請求項２４】請求項２０または請求項２１において、
    前記互いに波長の異なる複数のレーザビームは、YAGレ
    ーザの第２高調波と第４高調波であることを特徴とする
    半導体装置の作製方法。
  25. 【請求項２５】請求項２０または請求項２１において、
    前記互いに波長の異なる複数のレーザビームは、YAGレ
    ーザの第３高調波と第４高調波であることを特徴とする
    半導体装置の作製方法。
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