JP2001291681A - ビームホモジナイザおよびレーザ照射装置および半導体装置および半導体装置の作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】非単結晶半導体膜のアニール工程には、エネル
ギーが均一化された線状のレーザビームがよく用いられ
る。量産化のため、線状のレーザビームの長尺化が課題
となっているが、従来の透過式の光学系で長さ６００ｍ
ｍ以上の線状のレーザビームを形成するためには非常に
高価な光学レンズが必要である。長さ６００ｍｍは量産
用大型基板の短辺の長さに相当する。 【解決手段】図１に示す反射鏡で構成された光学系を用
いて、上記課題を解決する。例えば、ビーム分割する反
射鏡１１０６と１１０７を使うことにより、エネルギー
が均一化された線状のレーザビームが反射鏡のみの構成
で形成することができる。反射鏡は、透過式のレンズと
比較し遙かに加工しやすい。また、特に光学系が大型化
したとき、反射鏡は非常に安価で作製できる。よって、
本発明の光学系を用いることで、長さ６００ｍｍ以上の
線状のレーザビームを比較的容易に作製することが可能
となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明はレーザビームのエ
ネルギー分布をある特定の領域で均一化する装置に関す
る。また、前記均一化の方法に関する。また、本願発明
は、前記均一化の手段を用いて作製された薄膜トランジ
スタで構成された回路を有する半導体装置に関する。例
えば液晶表示装置に代表される電気光学装置およびその
様な電気光学装置を部品として搭載した電気機器の構成
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）、すなわ
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。このため、上
記研究が盛んに行われている。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変えずに非単結晶半導体膜
にのみ高いエネルギーを与えることができる。

【０００４】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。前記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。

【０００５】また、エキシマレーザ等の、出力の大きい
パルス発振式のレーザビームを、被照射面において、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（レーザビームの照射位置を被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
良く、工業的に優れているため、好んで使用される。

【０００６】特に、線状の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、線状のレーザビームの線方向に直角
な方向だけの走査で被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のレー
ザビームを適当な光学系で加工した線状のレーザビーム
を使用することが主流になりつつある。

【０００７】図２に、被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例を示す。図
２中に示す光学系はきわめて一般的なものである。前記
光学系は、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、被照射面におけるレーザビームのエ
ネルギー均一化を果たすものである。一般にビームのエ
ネルギーの均一化を行う光学系を、ビームホモジナイザ
と呼ぶ。図２に示した光学系もビームホモジナイザであ
る。

【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２の側面図について説明する。レ
ーザ発振器１２０１から出たレーザビームは、シリンド
リカルレンズアレイ１２０２aと１２０２b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１２０４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１２０７で反射され、その後、
ダブレットシリンドリカルレンズ１２０８により、被照
射面１２０９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、線状のレーザビームの短幅方向のエネ
ルギー均一化がなされ、短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１２０１から出たレーザビームは、シリンドリカル
レンズアレイ１２０３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１２０５にて、レーザビームは被照射
面１２０９にて１つに合成される。ミラー１２０７以降
が破線で示されているが、前記破線は、ミラー１２０７
を配置しなかった場合の正確な光路とレンズや被照射面
の位置を示している。これにより、線状のレーザビーム
の長手方向のエネルギーの均一化がなされ、長手方向の
長さが決定される。

【００１１】上述で説明したように、シリンドリカルレ
ンズアレイ１２０２aとシリンドリカルレンズアレイ１
２０２bとシリンドリカルレンズアレイ１２０３とがレ
ーザビームを分割するレンズとなる。これらの分割数に
より、得られるレーザビームの均一性が決まる。

【００１２】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つあたりのエキシマレーザの透過率
は９９％以上になった。

【００１３】上記の構成で加工された線状のレーザビー
ムをそのレーザビームの短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、例えば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。

【００１４】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。

【００１５】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。基板を、温度
５００℃の窒素雰囲気にて１時間加熱して、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】レーザ発振器は、ラムダ社製のXeClエキシ
マレーザ（波長３０８nm、パルス幅３０ｎｓ）L３３０
８を使用した。前記レーザ発振器はパルス発振レーザを
発し、１パルスあたり５００mJ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発振器からレ
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、１〜５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２に示した光学系
により、エネルギー分布の一様な１２５mm×０.４mmの
線状の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
に対しレーザビームを照射する場合、重ね合わせのピッ
チは線状レーザビームの短幅（半値幅）の１／１０前後
が最も適当であった。これにより、結晶性の前記半導体
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３０Ｈｚ、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、レーザビームの被
照射面におけるエネルギー密度は４００ｍＪ／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】

【発明が解決しようとする課題】上記、シリンドリカル
レンズアレイとシリンドリカルレンズとダブレットシリ
ンドリカルレンズは、高い加工精度が要求される。ま
た、多くのレンズを用いるため、互いの位置調整が難し
い。よって、かなり熟練した作業者が調整をしてはじめ
て所望のビームを得ることができる。また、上記の光学
系はおもに光学レンズにて構成されているので、光学レ
ンズのレーザビームによる劣化が不可避である。

【００２０】たとえば、光源としてKrFエキシマレーザ
（波長２４８ｎｍ）を用いた場合、たとえ光学レンズに
エキシマグレードの石英製レンズを用いたとしても、そ
の寿命は長くても数年であり、光学系の値段を考えると
非常にコストの高いものとなる。

【００２１】光学系が劣化すると主に透過率が低下す
る。これは、特に大出力が必要な半導体膜の結晶化工程
において深刻な問題である。

【００２２】また、近年、生産性の向上のため、基板の
大面積化が著しい。新しく開発が進んでいる量産工場で
扱う基板のサイズは、６００×７２０ｍｍ以上が標準と
なりつつある。これに伴い、線状のレーザビームの長さ
も基板の、少なくとも短辺以上の長さのものが必要とな
ってきている。このような長さの線状のレーザビーム
は、１つの大面積基板の全面を一度の走査でレーザアニ
ールすることができるので、生産性に優れ非常に有用で
ある。

【００２３】また、１つの大面積基板を前記大面積基板
の短辺よりも短い長さの線状のレーザビームを使って、
前記大面積基板の全面をレーザアニールする場合、前記
線状のレーザビームを複数回走査させなければならな
い。このようなレーザアニールを行った場合、例えば一
度目のレーザアニールの走査により結晶化された部分
と、二度目のレーザアニールの走査により結晶化された
部分との境目には、半導体装置を作製することができな
いか、たとえその部分に作製したとしても十分な特性が
得られない可能性が高い。

【００２４】しかしながら、長さ６００ｍｍ以上の線状
のレーザビームを、従来例で示した光学系をそのまま使
って作製しようとすると、ダブレットシリンドリカルレ
ンズ１２０８のサイズも６００ｍｍ近くになる。このよ
うなサイズのレンズの価格は非常に高く、１枚で１億円
近くし、またレンズの劣化も起こることから、実用化す
るのが困難である。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の線状の
レーザビーム形成用光学系の構成をすべて反射式の光学
系に置き換えるものである。前記構成がすべて反射式の
光学系に変わることにより、レンズのレーザビームによ
る劣化や、球面レンズによる収差の影響等が解消され
る。また、光学系の大型化も透過式のレンズよりも反射
式の光学系を用いた方が遙かに容易となる。これによ
り、線状のレーザビームの長尺化も容易となる。また、
調整の困難さも同時に解消されるような光学系を考案し
た。

【００２６】本発明は特に短波長のレーザビームに有効
である。特に波長が２５０ｎｍ以下のレーザビームが透
過式のレンズに与えるダメージは非常に大きいが、反射
鏡に対しては、適当なコーティングをすればダメージを
比較的小さくすることができる。また、反射鏡であれ
ば、たとえダメージが生じたとしても表面のコーティン
グのみをやり直せば元の状態に戻すことができる。一
方、透過式のレンズは、表面のコーティングは勿論のこ
とレンズの内部にまで損傷が及ぶので、透過式のレンズ
が劣化したときは、再度レンズを作製しなければならな
い。

【００２７】図１に本発明の線状レーザビーム形成用光
学系の例を示す。本光学系はすべて反射鏡により構成さ
れている。

【００２８】まず、上面図を説明する。レーザ発振器１
１０１から出たレーザビームは図１中、矢印の方向に伝
搬される。まず、レーザビームは放物面鏡１１０２と１
１０３により拡大される。この構成は、レーザ発振器１
１０１から出るレーザビームが十分に大きい場合には必
要ない。

【００２９】レーザ発振器から出るレーザビームの形状
によっては、前記レーザビームの１方向のみを拡大して
もよい。この場合は、放物面鏡１１０２と１１０３に
は、シリンドリカルの放物面鏡を用いる。本明細書中、
シリンドリカルの放物面鏡とは、図３にその断面図の一
例を示したが、シリンドリカルの放物面鏡の反射面が、
放物線１３０６の一部を前記放物線１３０６を含む平面
と垂直な方向に平行移動させた前記放物線１３０６の一
部の描く軌跡に一致するものと定義する。

【００３０】本発明の光学系は、平面鏡、放物面鏡、シ
リンドリカルの放物面鏡の組み合わせにより構成され
る。

【００３１】拡大されたレーザビームは、２つの平面鏡
１１０４と１１０５とにより複数個のシリンドリカルの
放物面鏡で構成された反射鏡１１０６に入射する。前記
複数個のシリンドリカルの放物面鏡が有する反射面に含
まれる任意の直線は互いに平行に配置する。反射鏡１１
０６の形状は、凹シリンドリカルレンズアレイに近い
が、曲面の形状が異なる。２つの平面鏡１１０４、１１
０５は、拡大されたレーザビームを反射鏡１１０６に正
確に入射させる役割を果たす。２つの平面鏡１１０４、
１１０５は、その役割からわかるように必ずしも２枚で
ある必要はなく、２枚以上の複数枚で構成されていても
よい。

【００３２】反射鏡１１０６を構成する任意の１つのシ
リンドリカルの放物面鏡からの反射光は、一端前記放物
面の焦点で集光され、破線で描かれている被照射面１１
０８にてある特定の範囲に広がる。上面図中破線で描か
れている図形は、反射鏡１１０７を配置しなかった場合
の正確なレーザビームの光路と、前記光路に合わせて配
置する被照射面１１０８とステージ１１０９を表してい
る。

【００３３】放物面鏡の焦点の位置は放物面の形によっ
て決定される。よって、反射鏡１１０６を構成するシリ
ンドリカルの放物面鏡のそれぞれの焦点の位置を適当に
決定すれば、すべてのシリンドリカルの放物面鏡からの
光をある特定の範囲に集めることができる。これにより
線状のレーザビームの、長手方向のエネルギー分布の均
一化がなされる。上面図中の反射鏡１１０７は、反射鏡
１１０６と同様のものである。反射鏡１１０７により、
レーザビームは紙面の垂直方向に曲げられる。

【００３４】上記複数個のシリンドリカルの放物面鏡で
構成された反射鏡１１０６の例を図３に示す。図３中、
複数個のシリンドリカルの放物面鏡で構成された反射鏡
１３００は、２つのシリンドリカルの放物面鏡１３０
１、１３０２を含んでいる。一般に知られているよう
に、放物面鏡は平行光線を一点に集光させる。よって、
適当な放物面鏡を形成すれば、図３の矢印で示すように
光を反射させることができる。図３中の矢印は、レーザ
ビームの進行方向を示す。シリンドリカルの放物面鏡１
３０１の反射面を延長した図形を破線１３０６で示し
た。破線１３０６と前記シリンドリカルの放物面鏡１３
０１とで放物線が形成される。前記放物線の焦点は、点
１３０４に位置しており、レーザビームが点１３０４に
集光されるように、シリンドリカルの放物面鏡１３０１
に対するレーザビームの入射方向を選ぶ。前記放物線１
３０６の線対称な直線と平行な方向からレーザビームを
入射させれば、点１３０４にレーザビームを集光させる
ことができる。

【００３５】シリンドリカルの放物面鏡１３０１からの
反射されたレーザビームは、被照射面１３０３で、ある
特定の範囲に広がる。また、シリンドリカルの放物面鏡
１３０２から同様に反射されたレーザビームも、前記シ
リンドリカルの放物面鏡１３０２を含む放物線の焦点１
３０５で、いったん集光された後、被照射面１３０３で
前記ある特定の範囲に広がる。２つのシリンドリカルの
放物面鏡１３０１、１３０２から反射された２束のレー
ザビームは、被照射面１３０３にて１つに合成される。
すなわち、被照射面１３０３にて、レーザビームが均一
化される。

【００３６】次に、図１の側面図について説明する。反
射鏡１１０６から反射されたレーザビームは、反射鏡１
１０７により、反射鏡１１０７を構成する複数のシリン
ドリカルの放物面のそれぞれの焦点に集光される。その
後、複数の焦点に集光されたレーザビームはそれぞれ被
照射面１１０８にて同一領域に広がる。これにより線状
のレーザビームの、短幅方向のエネルギー分布の均一化
がなされる。反射鏡１１０６、１１０７は、それぞれ上
述した以外の形状のものを使っても同様の役割を果たす
ものがある。これらについては、実施例にて詳しく述べ
る。

【００３７】１つ例を挙げると、反射鏡１１０７は線状
のレーザビームの短幅方向におけるエネルギーの均一化
をするものなので、レーザビームを大きく拡大する必要
はない。よって、反射鏡１１０７の代わりに、複数の平
面鏡で構成された反射鏡１６０１（図６参照。）を用い
ることもできる。各平面鏡からの反射光を同一領域に集
めることにより、レーザビームのエネルギー分布を均一
化できる。反射鏡１６０１に関しては以下の実施例で詳
しく述べる。

【００３８】反射鏡１１０６や反射鏡１１０７のよう
に、レーザビームを分割する役割を果たす反射鏡を、本
明細書中ではビーム分割する反射鏡と呼称するとする。
本明細書中のビーム分割する反射鏡は、レーザビームを
分割後、１つに合成する役割も兼ねている。

【００３９】本発明の光学系により、長さ６００ｍｍ超
の線状のレーザビームを形成することを考えたとき、最
もサイズの大きくなる反射鏡は、反射鏡１１０７であ
る。反射鏡１１０７は、図２に示した従来の光学系にお
いては、シリンドリカルレンズアレイ１２０２aと、シ
リンドリカルレンズ１２０４と、シリンドリカルレンズ
アレイ１２０２bと、ダブレットシリンドリカルレンズ
１２０８とに相当する。従来の光学系にて、長さ６００
ｍｍ超の線状のレーザビームを作製するためには、ダブ
レットシリンドリカルレンズ１２０８のサイズを６００
ｍｍ程度にしなければならないことから、線状のレーザ
ビームの長尺化における反射鏡１１０７の役割は多大で
ある。

【００４０】他の反射鏡に関しては、線状のレーザビー
ムが長尺化したとしても比較的小さいサイズで作製する
ことができる。よって、光学系の作りやすさを考慮に入
れると、前記他の反射鏡に関しては、従来使用していた
透過型のレンズを使っても構わない。ただし、波長が紫
外光の範囲で大出力の光に対応する透過型のレンズは非
常に高価であり、また劣化が起こりやすい欠点を有して
いることから、やはり透過型のレンズを本光学系に利用
するのは好ましくない。

【００４１】従来型の光学系で、特に高価なものはシリ
ンドリカルアレイレンズと、ダブレットシリンドリカル
レンズである。よって、これらのレンズのみ本発明の光
学系と置き換えてもよい。低コスト化を考慮すると、こ
れが線状のレーザビームの長尺化には必要不可欠の要素
となる。すなわち、本発明において不可欠な反射鏡は、
反射鏡１１０６と反射鏡１１０７である。（ただし、反
射鏡１１０６や反射鏡１１０７と同等の役割を果たす反
射鏡に置換してもよい。前記反射鏡の例は後の実施例に
て示す。）他の反射鏡は、透過型のレンズに置き換えて
も、劣化するたびに交換すればよい。しかしながら、や
はり、図１に記載したような反射鏡のみで構成された光
学系が最も経済性の高い構成であると考えられる。

【００４２】本発明において、レーザビームの大きさが
十分であれば、レーザビームを拡大するための、２つの
放物面鏡１１０２、１１０３は必要ない。また、レーザ
ビームの入射方向を変更する必要がない場合、例えば、
レーザ発振器そのものが動いてレーザビームの入射方向
が変更できるようになっている場合には、平面鏡１１０
４、１１０５は必要ない。すなわち、レーザビームを拡
大するための光学系と、レーザビームの入射方向を変更
させるための光学系は本発明に必ずしも必要ではない。

【００４３】本発明の光学系と組み合わせるレーザ発振
器は、大出力でかつ半導体膜によく吸収される波長域が
好ましい。半導体膜として珪素膜を用いた場合、吸収率
を考慮し、用いるレーザ発振器の出すレーザビームの波
長は６００ｎｍ以下であることが好ましい。このような
レーザビームを出すレーザ発振器には、例えば、エキシ
マレーザ、YAGレーザ（高調波）、ガラスレーザ（高調
波）がある。

【００４４】また、現在の技術ではまだ大出力は得られ
ていないが、珪素膜の結晶化に適当な波長域にあるレー
ザ発振器として、例えば、YVO4レーザ（高調波）、YLF
レーザ(高調波)、Arレーザがある。

【００４５】本発明の１つは、被照射面において線状に
分布するレーザビームを形成するためのビームホモジナ
イザであって、前記ビームホモジナイザは、ビーム分割
する反射鏡を２つ有することを特徴とするビームホモジ
ナイザである。

【００４６】本発明の他の１つは、被照射面において線
状に分布するレーザビームを形成するためのビームホモ
ジナイザであって、前記ビームホモジナイザはビーム分
割する反射鏡を２つ有し、前記反射鏡はそれぞれ複数の
反射面で構成されており、前記複数の反射面の任意の１
つは、放物線の一部を前記放物線を含む平面と垂直な方
向に平行移動させた前記放物線の一部の描く軌跡に一致
することを特徴とするビームホモジナイザである。

【００４７】本発明の他の構成は、被照射面において線
状に分布するレーザビームを形成するためのビームホモ
ジナイザであって、前記ビームホモジナイザはビーム分
割する反射鏡を２つ有し、前記反射鏡の１つは複数の反
射面で構成されており、前記複数の反射面の任意の１つ
は、放物線の一部を前記放物線を含む平面と垂直な方向
に平行移動させた前記放物線の一部の描く軌跡に一致
し、前記反射鏡の他の１つは、複数の平面鏡で構成され
ていることを特徴とするビームホモジナイザである。

【００４８】ビームホモジナイザの発明において、前記
線状に分布するレーザビームの長さは６００ｍｍ以上で
あると大面積の基板に効率よくレーザビームを照射でき
るのでよい。

【００４９】本発明の他の構成は、被照射面において線
状に分布するレーザビームを形成するレーザ照射装置で
あって、レーザ発振器と、複数の反射面で構成されてい
るビーム分割する反射鏡を２つとを有し、前記複数の反
射面の任意の１つは、放物線の一部を前記放物線を含む
平面と垂直な方向に平行移動させた前記放物線の一部の
描く軌跡に一致することを特徴とするレーザ照射装置で
ある。

【００５０】本発明の他の構成は、被照射面において線
状に分布するレーザビームを形成するためのレーザ照射
装置であって、レーザ発振器と、複数の反射面で構成さ
れる第一のビーム分割する反射鏡と、複数の平面鏡で構
成される第二のビーム分割する反射鏡と、を有し、前記
複数の反射面の任意の１つは、放物線の一部を前記放物
線を含む平面と垂直な方向に平行移動させた前記放物線
の一部の描く軌跡に一致することを特徴とするレーザ照
射装置である。

【００５１】レーザ照射装置の発明において、前記線状
に分布するレーザビームの長さは６００ｍｍ以上である
と大面積の基板に効率よくレーザビームを照射できるの
でよい。

【００５２】レーザ照射装置の発明において、前記レー
ザ発振器は、エキシマレーザ、YAGレーザ、ガラスレー
ザのいずれかであると、珪素膜に対するレーザビームの
エネルギー吸収率が高く、容易に大出力が得られるので
よい。

【００５３】レーザ照射装置の発明において、前記レー
ザ発振器は、YVO4レーザ、YLFレーザ、Arレーザのいず
れかであると珪素膜に対するレーザビームのエネルギー
吸収率が高いのでよい。

【００５４】本発明の他の構成は、絶縁表面上に半導体
膜と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極とを有する半導体装
置において、前記半導体膜には、ビーム分割する反射鏡
を２つ有するビームホモジナイザにて形成された線状の
レーザビームが照射されたことを特徴とする半導体装置
である。

【００５５】上記絶縁表面上に半導体膜と、ゲート絶縁
膜と、ゲート電極とを有する半導体装置の作製方法は実
施例にて詳しく記した。

【００５６】本発明の他の構成は、基板上にＴＦＴを設
けた半導体装置の作製方法において、基板上に非単結晶
半導体膜を形成する工程と、レーザビームを発生させる
工程と、前記レーザビームを２つのシリンドリカルの放
物面鏡または、２つの放物面鏡により拡大する工程と、
拡大された前記レーザビームの進行方向を複数の平面鏡
により変更する工程と、進行方向を変更された前記レー
ザビームを複数のシリンドリカルの放物面鏡で構成され
る２つのビーム分割する反射鏡にて分割し、さらに分割
された前記レーザビームを被照射面にて１つの線状のレ
ーザビームに合成し、前記被照射面における前記線状の
レーザビームのエネルギー分布を均一化する工程と、前
記非単結晶半導体膜が形成された前記基板をステージに
設置し、前記非単結晶半導体膜の表面を前記被照射面に
一致させる工程と、前記線状のレーザビームを照射させ
ながら前記ステージを前記レーザビームに対して相対的
に走査させ、前記非単結晶半導体膜をレーザアニールす
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。

【００５７】本発明の他の構成は、基板上にＴＦＴを設
けた半導体装置の作製方法において、基板上に非単結晶
半導体膜を形成する工程と、レーザビームを発生させる
工程と、前記レーザビームを２つのシリンドリカルの放
物面鏡または、２つの放物面鏡により拡大する工程と、
拡大された前記レーザビームを複数のシリンドリカルの
放物面鏡で構成される２つのビーム分割する反射鏡にて
分割し、さらに分割された前記レーザビームを被照射面
にて１つの線状のレーザビームに合成し、前記被照射面
における前記線状のレーザビームのエネルギー分布を均
一化する工程と、前記非単結晶半導体膜が形成された前
記基板をステージに設置し、前記非単結晶半導体膜の表
面を前記被照射面に一致させる工程と、前記線状のレー
ザビームを照射させながら前記ステージを前記レーザビ
ームに対して相対的に走査させ、前記非単結晶半導体膜
をレーザアニールする工程と、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。

【００５８】本発明の他の構成は、基板上にＴＦＴを設
けた半導体装置の作製方法において、基板上に非単結晶
半導体膜を形成する工程と、レーザビームを発生させる
工程と、前記レーザビームを２つのシリンドリカルの放
物面鏡または、２つの放物面鏡により拡大する工程と、
拡大された前記レーザビームの進行方向を複数の平面鏡
により変更する工程と、進行方向を変更された前記レー
ザビームを複数のシリンドリカルの放物面鏡で構成され
る第一のビーム分割する反射鏡と複数の平面鏡で構成さ
れる第二のビーム分割する反射鏡にて分割し、さらに分
割された前記レーザビームを被照射面にて１つの線状の
レーザビームに合成し、前記被照射面における前記線状
のレーザビームのエネルギー分布を均一化する工程と、
前記非単結晶半導体膜が形成された前記基板をステージ
に設置し、前記非単結晶半導体膜の表面を前記被照射面
に一致させる工程と、前記線状のレーザビームを照射さ
せながら前記ステージを前記レーザビームに対して相対
的に走査させ、前記非単結晶半導体膜をレーザアニール
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。

【００５９】本発明の他の構成は、基板上にＴＦＴを設
けた半導体装置の作製方法において、基板上に非単結晶
半導体膜を形成する工程と、レーザビームを発生させる
工程と、前記レーザビームを２つのシリンドリカルの放
物面鏡または、２つの放物面鏡により拡大する工程と、
拡大された前記レーザビームを複数のシリンドリカルの
放物面鏡で構成される第一のビーム分割する反射鏡と複
数の平面鏡で構成される第二のビーム分割する反射鏡に
て分割し、さらに分割された前記レーザビームを被照射
面にて１つの線状のレーザビームに合成し、前記被照射
面における前記線状のレーザビームのエネルギー分布を
均一化する工程と、前記非単結晶半導体膜が形成された
前記基板をステージに設置し、前記非単結晶半導体膜の
表面を前記被照射面に一致させる工程と、前記線状のレ
ーザビームを照射させながら前記ステージを前記レーザ
ビームに対して相対的に走査させ、前記非単結晶半導体
膜をレーザアニールする工程と、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。

【００６０】本発明の他の構成は、基板上にＴＦＴを設
けた半導体装置の作製方法において、基板上に非単結晶
半導体膜を形成する工程と、レーザビームを発生させる
工程と、前記レーザビームを複数のシリンドリカルの放
物面鏡で構成される２つのビーム分割する反射鏡にて分
割し、さらに分割された前記レーザビームを被照射面に
て１つの線状のレーザビームに合成し、前記被照射面に
おける前記線状のレーザビームのエネルギー分布を均一
化する工程と、前記非単結晶半導体膜が形成された前記
基板をステージに設置し、前記非単結晶半導体膜の表面
を前記被照射面に一致させる工程と、前記線状のレーザ
ビームを照射させながら前記ステージを前記レーザビー
ムに対して相対的に走査させ、前記非単結晶半導体膜を
レーザアニールする工程と、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。

【００６１】本発明の他の構成は、 基板上にＴＦＴを
設けた半導体装置の作製方法において、基板上に非単結
晶半導体膜を形成する工程と、レーザビームを発生させ
る工程と、前記レーザビームを複数のシリンドリカルの
放物面鏡で構成される第一のビーム分割する反射鏡と複
数の平面鏡で構成される第二のビーム分割する反射鏡に
て分割し、さらに分割された前記レーザビームを被照射
面にて１つの線状のレーザビームに合成し、前記被照射
面における前記線状のレーザビームのエネルギー分布を
均一化する工程と、前記非単結晶半導体膜が形成された
前記基板をステージに設置し、前記非単結晶半導体膜の
表面を前記被照射面に一致させる工程と、前記線状のレ
ーザビームを照射させながら前記ステージを前記レーザ
ビームに対して相対的に走査させ、前記非単結晶半導体
膜をレーザアニールする工程と、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。

【００６２】上記発明に記載のレーザビームの発振器
は、エキシマレーザ、YAGレーザ、ガラスレーザのいず
れかであると、珪素膜に対するレーザビームのエネルギ
ー吸収率が高く、容易に大出力が得られるのでよい。

【００６３】上記発明に記載のレーザビームの発振器
は、YVO4レーザ、YLFレーザ、Arレーザのいずれかであ
ると珪素膜に対するレーザビームのエネルギー吸収率が
高いのでよい。

【００６４】

【発明の実施の形態】まず、基板として１２７×１２７
×０.７ｍｍのガラス基板（コーニング１７３７）を用
意する。この基板は６００℃までの温度であれば充分な
耐久性がある。前記ガラス基板上に下地膜として酸化珪
素膜を２００ｎｍ成膜する。さらに、その上から非晶質
珪素膜を５５ｎｍの厚さに成膜する。成膜は、共にスパ
ッタ法にて行う。あるいはプラズマＣＶＤ法にて成膜し
てもよい。

【００６５】上記成膜済の基板を、４５０℃の窒素雰囲
気中にて１時間加熱する。本工程は非晶質珪素膜中の水
素濃度を減らすための工程である。膜中の水素が多すぎ
ると膜がレーザエネルギーに対して耐えきれないので本
工程をいれる。 前記膜内の水素の濃度は１０20/cm3オ
ーダーが適当である。ここで、１０20/cm3とは、１ｃｍ
3あたりに水素原子が１０20個存在するという意味であ
る。

【００６６】本実施例では、レーザ発振器として、ラム
ダフィジック社製Ｌ３３０８XeClエキシマレーザを使
う。前記エキシマレーザは、パルスレーザである。前記
エキシマレーザの最大エネルギーは、１パルスあたり５
００ｍＪ、発振波長は３０８ｎｍ、最大周波数は３００
Ｈｚである。基板１枚をレーザ処理する間、該パルスレ
ーザの１パルスごとのエネルギー変動は、±１０％以
内、好ましくは±５％以内に収まっていると、均一な結
晶化が行える。

【００６７】ここで述べているレーザエネルギーの変動
は、以下のように定義する。すなわち、基板１枚を照射
している期間のレーザエネルギーの平均値を基準とし、
その期間の最小エネルギーまたは最大エネルギーと前記
平均値との差を％で表したものである。

【００６８】前記膜に対するレーザビームの照射は、ス
テージ１１０９上で行う。レーザビームのピントは前記
膜表面に合うように調整する。ピントを正確に合わせる
ための光学系の調整は、以下の要領で行う。

【００６９】まず、放物面鏡１１０２と１１０３とのそ
れぞれの焦点を一致させ、レーザ発振器１１０１から出
たレーザビームの拡大を行う。さらに、２枚の平面鏡１
１０４、１１０５により、レーザビームを反射鏡１１０
６の中央に導入する。反射鏡１１０６の傾きを微調整す
ることにより、被照射面１１０８における線状のレーザ
ビームの大まかな位置を決定する。線状のレーザビーム
の長手方向におけるエネルギー分布の調整はこれで十分
である。ただし、反射鏡１１０６と被照射面１１０８と
の光学的距離は、所定の距離に調整しておく。この距離
も厳密に合わせる必要はない。

【００７０】次に、線状のレーザビームの短幅方向のエ
ネルギー分布を調整する。始めに、目視で反射鏡１１０
７の傾きを調整する。このとき、被照射面１１０８で、
レーザビームが１本の線になるように、おおまかな調整
を行う。前記傾きが適当な位置から極端にずれている
と、レーザビームが被照射面において１本にならない。
つぎに、上記膜にレーザビームを照射し、そのレーザビ
ームの照射跡を調べる。もし、ピントが正確にあってい
なければ、レーザビームの照射跡は、ある分布をもった
ものとなる。すなわち、反射鏡１１０７で分割された複
数のレーザビームが被照射面１１０８にて完全に１つに
重なっておらず、均一なビームができていない状態とな
っている。このようなときは反射鏡１１０７の傾きを微
調整し、上記複数のレーザビームができるだけ１つに重
なり合うようにする。反射鏡１１０７の傾きのみの調整
で、うまくレーザビームが１つにならないようであれ
ば、ステージ１１０９の高さを微調整する。

【００７１】線状のレーザビームのエネルギー分布の均
一性を高めるには、ステージ１１０９の高さと反射鏡１
１０７の傾きを精密に調整するとよい。このように、本
発明の光学系は、光学系の微調整箇所が２カ所しかない
ので、非常に簡単に調整できる。

【００７２】一方、従来の光学系は、シリンドリカルレ
ンズアレイ、シリンドリカルレンズ、ダブレットシリン
ドリカルレンズ、ミラー、ステージと、線状のレーザビ
ームのエネルギー分布の均一性を決める光学系の微調整
部分が５カ所もあった。

【００７３】以上のことから、本発明により、光学調整
に要する時間が飛躍的に短縮されることがわかる。上述
の手順で所望の均一な線状のレーザビームが得られた
ら、上記で作製した半導体膜の全面にレーザビームの照
射を行う。

【００７４】レーザビームの照射は例えば、図１に示し
たステージ１１０９を矢印の方向に走査させながら行
う。このとき、被照射面におけるレーザビームのエネル
ギー密度や、走査のスピードは、実施者が適宜決めれば
よい。だいたいの目安は、エネルギー密度２００ｍＪ/c
m2〜１０００ｍＪ/cm2の範囲である。走査のスピード
は、線状のレーザビームの短幅が９０％程度もしくはそ
れ以上で互いに重なり合う範囲で適当なものを選ぶと、
均一なレーザアニールを行える可能性が高い。最適な走
査スピードは、レーザ発振器の周波数に依存し、前記周
波数に比例すると考えてよい。

【００７５】こうして、レーザアニール工程が終了す
る。上記工程を繰り返すことにより、多数の基板を処理
できる。前記基板を利用して例えばアクティブマトリク
ス型の液晶ディスプレイを作製することができる。前記
作製は、実施者が公知の方法に従って行えばよい。

【００７６】本発明の光学系は、長さ６００ｍｍを超え
る線状のレーザビームを容易に作り出すことができるの
で、大量生産のラインに組み込むのに適している。レー
ザ発振器は、レーザビームを長尺化してもエネルギー密
度が十分ある大出力のものを使う。必要な出力は線状レ
ーザビームの短幅長やレーザビームの波長にもよるが、
１パルスあたり、１Ｊ以上はある方がよい。

【００７７】上記の例ではレーザ発振器にエキシマレー
ザを用いたが、それ以外にYAGレーザの高調波やガラス
レーザの高調波を用いても同様な大出力が得られ、かつ
珪素膜にレーザビームのエネルギーが良く吸収されるの
で好ましい。その他、珪素膜の結晶化に適当なレーザ発
振器として、YVO4レーザ、YLFレーザ、Arレーザなどが
ある。これらのレーザビームの波長域は珪素膜によく吸
収される。

【００７８】上記の例では、非単結晶半導体膜には非晶
質珪素膜を使ったが、本発明は他の非単結晶半導体にも
適用できることが容易に推測できる。例えば、非単結晶
半導体膜に非晶質珪素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使用しても良い。あるいは、
後の実施例にて作製方法の例を示すが、非単結晶半導体
膜に多結晶珪素膜を使用してもよい。

【００７９】

【実施例】〔実施例１〕本実施例では、発明実施の形態
に記載した光学系とは別の光学系の例を挙げる。

【００８０】図４に本実施例で説明する光学系の例を示
す。図４に示した光学系の構成は、反射鏡１１０６を除
いて図１で示した光学系の構成と全く同じである。よっ
て、図１で示した光学系をそのまま利用できる部分の光
学系については、図４中でも、図１と同一符号を用い
る。

【００８１】図４中、反射鏡１４０１にレーザビームが
達するまでは、図１に示した光学系と全く同じ光路を通
る。反射鏡１４０１は、反射鏡１１０６と同様に複数の
シリンドリカルの放物面鏡で構成される。反射鏡１１０
６が凹面鏡の集合体である一方で、反射鏡１４０１は凸
面鏡の集合体である。この点で両者は異なる。よって、
反射鏡１４０１に入射した図中の矢印で示したレーザビ
ームは、反射した後、図４中に描いた矢印の方向に広が
りながら進む。そして、被照射面１１０８のある特定の
範囲に広がる。

【００８２】図７に、反射鏡１４０１の形状の詳細を示
す。図７は、図４と同一方向から見た図面である。図４
中、反射鏡１４０１は、４つのシリンドリカルの放物面
鏡を有しているが、図７では簡略化のため２つのシリン
ドリカルの放物面鏡を有する反射鏡１７００を使って説
明する。

【００８３】図７中、シリンドリカルの放物面鏡１７０
１は点１７０４を焦点にもつ放物線１７０５の一部で示
せる。放物線１７０５を２等分する直線とレーザビーム
の入射方向とを平行にすると、前記レーザビームは、シ
リンドリカルの放物面鏡１７０１から焦点１７０４を中
心として広がりながら反射する。前記反射したレーザビ
ームは、被照射面１７０３にてある特定の範囲に広が
る。

【００８４】同様にして、シリンドリカルの放物面鏡１
７０２から反射したレーザビームも被照射面１７０３
で、ある特定の範囲に広がる。シリンドリカルの放物面
鏡１７０１、１７０２から反射されたレーザビームは両
者共に、被照射面１７０３の同一領域に達するように、
前記シリンドリカルの放物面鏡１７０１、１７０２の反
射面は調整されている。これにより、反射鏡１７００に
入射したレーザビームは被照射面１７０３にて均一化さ
れた。

【００８５】本実施例で示した光学系を利用して、例え
ば発明実施の形態に従った方法にて、半導体膜のレーザ
アニールを行う。前記半導体膜を利用して例えばアクテ
ィブマトリクス型の液晶ディスプレイを作製することが
できる。前記作製は、実施者が公知の方法に従って行え
ばよい。

【００８６】〔実施例２〕本実施例では、実施例１とは
異なる他の光学系の例を示す。

【００８７】図５に本実施例で説明する光学系の例を示
す。図５に示した光学系の構成は、反射鏡１１０６を除
いて図１で示した光学系の構成と全く同じである。よっ
て、図１で示した光学系をそのまま利用できる部分の光
学系については、図５中でも、図１と同一符号を用い
る。

【００８８】図５中、反射鏡１５０１にレーザビームが
達するまでは、図１に示した光学系と全く同じ光路を通
る。反射鏡１５０１は、反射鏡１１０６と同様に複数の
シリンドリカルの放物面鏡から構成される。反射鏡１１
０６が凹面鏡の集合体である一方で、反射鏡１５０１は
凸面鏡と凸面鏡の集合体である。図５の例では、凸面鏡
と凹面鏡とが交互に配置されている。この点で両者は異
なる。反射鏡１５０１に入射した図中の矢印で示したレ
ーザビームは、反射した後、図５中に描いた矢印の方向
に進む。そして、被照射面１１０８のある特定の範囲に
広がる。

【００８９】反射鏡１５０１のように凹面鏡と凸面鏡と
を混在させても、反射鏡１１０６や１４０１と同様の機
能を持たすことができる。図３や図７に沿って詳しく説
明した反射面の形状を混在させれば、反射鏡１５０１が
できる。反射鏡１５０１は、凹面鏡と凸面鏡とを交互に
配置したが、例えば凸凸凹凹や、凹凸凸凹の順に配置し
ても構わない。

【００９０】本実施例で示した光学系を利用して、例え
ば発明実施の形態に従った方法にて、半導体膜のレーザ
アニールを行う。前記半導体膜を利用して例えばアクテ
ィブマトリクス型の液晶ディスプレイを作製することが
できる。前記作製は、実施者が公知の方法に従って行え
ばよい。

【００９１】〔実施例３〕本実施例では、実施例１及び
２とは異なる他の光学系の例を示す。

【００９２】図６に本実施例で説明する光学系の例を示
す。図６に示した光学系の構成は、反射鏡１１０７を除
いて図１で示した光学系の構成と全く同じである。よっ
て、図１で示した光学系をそのまま利用できる部分の光
学系については、図６中でも、図１と同一符号を用い
る。

【００９３】図６中、レーザビームは、反射鏡１６０１
に達するまでは図１に示した光学系と全く同じ光路を通
る。反射鏡１６０１は、反射鏡１１０６とは異なり複数
の平面鏡で構成される。各平面鏡からの反射光が被照射
面１１０８にて１つに合成される。これにより、反射鏡
１６０１は、反射鏡１１０７と同様の機能を持たせるこ
とができる。前記反射鏡１６０１は、線状のレーザビー
ムの短幅長方向においてエネルギー分布を均一化するた
めレーザビームを拡大する必要がない。すなわち、反射
鏡１６０１は平面鏡の構成でよい。

【００９４】反射鏡１６０１の拡大図を図８に反射鏡１
８００として示す。レーザビームは、反射鏡１８００を
構成する複数の平面鏡１８０１、１８０２、１８０３に
反射後、ある平面１８０４にて同一領域に集光する。す
なわち、反射鏡１８００にて、ある平面においてレーザ
ビームのエネルギー分布を均一化することができる。

【００９５】本実施例にて示した反射鏡１６０１は、発
明実施の形態や実施例１〜２で示した光学系と自由に組
み合わせて実施することができる。

【００９６】〔実施例４〕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。まず、多結晶珪素
膜を作製する方法を述べる。

【００９７】ガラス基板には、コーニング１７３７を用
いる。前記ガラス基板の片方の面に、厚さ２００ｎｍの
酸化珪素膜と、厚さ５０ｎｍの非晶質珪素膜を順に成膜
する。成膜方法は、プラズマCVD法や、スパッタ法等に
て行えばよい、その後、熱アニール法にて非晶質珪素膜
を結晶化させる。熱アニール法は、例えば、窒素雰囲気
中、６００℃の雰囲気に非晶質珪素膜を２４時間さらし
て行う。

【００９８】あるいは、ＲＴＡ法などで結晶化させても
よい。また、特開平７-１３０６５２号公報に記載の方
法で、前記非晶質珪素膜を結晶化させてもよい。その場
合の例を以下に説明する。

【００９９】まず、ガラス基板上に下地膜（例えば厚さ
２００ｎｍの酸化珪素膜）を、非晶質半導体膜を２５〜
１００nmの厚さで形成する。非晶質半導体膜は非晶質珪
素膜、非晶質珪素・ゲルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ）膜、
非晶質炭化珪素（ａ−ＳｉＣ）膜，非晶質珪素・スズ
（ａ−ＳｉＳｎ）膜などが適用できる。これらの非晶質
半導体膜は水素を前記非晶質半導体膜に含まれる全原子
数の０．１〜４０%程度含有するようにして形成すると
良い。例えば、非晶質珪素膜を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を形成する。触媒元素にはニ
ッケル（Ｎｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、鉄（Ｆｅ）、
パラジウム（Ｐｄ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、コバ
ルト（Ｃｏ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）
などを用いる。この触媒元素を含有する層は、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。

【０１００】結晶化の工程では、まず窒素雰囲気にて４
００〜５００℃で１時間程度の熱処理を行い、非晶質珪
素膜の含有水素量を前記非晶質珪素膜に含まれる全原子
数の５％以下にする。非晶質珪素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
熱アニールを行う。以上の工程により多結晶珪素膜から
成る多結晶半導体膜を得ることができる。しかし、この
熱アニールによって作製された多結晶半導体膜は、光学
顕微鏡観察により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
ニールの後に本実施例が開示するレーザーアニール法で
前記多結晶半導体膜を処理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。

【０１０１】次に触媒元素を用いる他の結晶化法の例
で、触媒元素を含有する層をスパッタ法により形成する
方法を説明する。まず、同様にして、ガラス基板上に下
地膜、非晶質半導体膜を２５〜１００nmの厚さで形成す
る。そして、非晶質半導体膜の表面に０．５〜５nm程度
の酸化膜を形成する。このような厚さの酸化膜は、プラ
ズマＣＶＤ法やスパッタ法などで積極的に該当する被膜
を形成しても良いが、１００〜３００℃に基板を加熱し
てプラズマ化した酸素雰囲気中に非晶質半導体膜の表面
を晒しても良いし、過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）を含む溶液
に非晶質半導体膜の表面を晒して形成しても良い。或い
は、酸素を含む雰囲気中で紫外線光を照射してオゾンを
発生させ、そのオゾン雰囲気中に非晶質半導体膜を晒す
ことによっても形成できる。

【０１０２】このようにして表面に薄い酸化膜を有する
非晶質半導体膜上に前記触媒元素を含有する層をスパッ
タ法で形成する。この層の厚さに限定はないが、１０〜
１００nm程度の厚さに形成すれば良い。例えば、Ｎｉを
ターゲットとして、Ｎｉ膜を形成することは有効な方法
である。スパッタ法では、電界で加速された前記触媒元
素から成る高エネルギー粒子の一部が基板側にも飛来
し、非晶質半導体膜の表面近傍、または該半導体膜表面
に形成した酸化膜中に打ち込まれる。その割合はプラズ
マ生成条件や基板のバイアス状態によって異なるもので
あるが、好適には非晶質半導体膜の表面近傍や該酸化膜
中に打ち込まれる触媒元素の量を１×１０11〜１×１０
14/cm2程度となるようにすると良い。

【０１０３】その後、触媒元素を含有する層を選択的に
除去する。例えば、この層がＮｉ膜で形成されている場
合には、硝酸などの溶液で除去することが可能であり、
または、フッ酸を含む水溶液で処理すればＮｉ膜と非晶
質半導体膜上に形成した酸化膜を同時に除去できる。い
ずれにしても、非晶質半導体膜の表面近傍の触媒元素の
量を１×１０11〜１×１０14/cm2程度となるようにして
おく。そして、同様にして熱アニールによる結晶化の工
程を行い、多結晶半導体膜を得ることができる。前記多
結晶半導体膜に本発明が開示する装置、および方法にて
レーザアニールを行う。

【０１０４】用いるレーザ照射装置は、発明実施の形態
や実施例１〜３で使ったものとする。また、レーザ照射
方法も発明実施の形態と同様にすればよい。ただし、照
射対象が、発明実施の形態で示したものとはやや異なる
ので、レーザビームの被照射面でのエネルギー密度や、
走査スピードなどは、実施者が適宜決定しなければなら
ない。

【０１０５】上記製法で作製された多結晶半導体膜を基
に、アクティブマトリクス基板を完成させることができ
る。しかし、結晶化の工程において珪素の結晶化を助長
する触媒元素を使用した場合、島状半導体層中には微量
（１×１０17〜１×１０19/cm3程度）の触媒元素が残留
する。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る。

【０１０６】この目的におけるリン（Ｐ）によるゲッタ
リング処理は、半導体層の活性化工程で同時に行うこと
ができる。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
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。その結果、前記不純物領域には１×１０17〜１×
１０19/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。

【０１０７】〔実施例５〕本実施例では、大量生産用の
レーザ照射装置の例を図９に沿って示す。図９はレーザ
照射装置の上面図である。前記レーザ照射装置の例は、
基板サイズ６００×７２０ｍｍ以上のものにも適用でき
る。

【０１０８】ロードアンロード室１９０１から、トラン
スファ室１９０２に設置された搬送用のロボットアーム
１９０３を使って非単結晶珪素膜が成膜された基板を運
ぶ。前記非単結晶珪素膜は上述の例に示した方法に従っ
て作製すればよい。まず、基板は、アライメント室１９
０４で位置合わせがなされた後、プレヒート室１９０５
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
め加熱しておいてもよい。基板の加熱は、レーザビーム
のエネルギー密度が非単結晶半導体膜をレーザアニール
するのに十分でない場合にレーザビームのエネルギーを
補うことを目的として行われる。その後、ゲートバルブ
１９０６を経由し、レーザ照射室１９０７に基板を設置
する。その後、ゲートバルブ１９０６を閉める。

【０１０９】レーザビームは、発明実施の形態で示した
レーザ発振器１９００を出た後、本発明が開示する光学
系１９０９を介し、石英窓１９１０の直上に設置した図
示しない反射鏡１１０７（反射鏡１６０１でもよい。）
で９０度下方に曲げられ、石英窓１９１０を介し、レー
ザ照射室１９０７内にある被照射面にて線状のレーザビ
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１９０９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
用いると高い透過率が得られ、またレーザビームに対す
る耐久性が高いのでよい。

【０１１０】レーザビームの照射の前にレーザ照射室１
９０７の雰囲気を、真空ポンプ１９１１を使って高真空
（１０-3Pa）程度に引いてもよい。または、真空ポンプ
１９１１とガスボンベ１９１２を使って所望の雰囲気に
してもよい。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。あるいは、特
にレーザ照射室１９０７の雰囲気制御をしなくても構わ
ない。

【０１１１】その後、レーザビームを照射しながら、移
動機構１９１３により基板を走査させることで、基板に
線状の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のレーザビームが照射されている部
分に当ててもいい。これにより、レーザビームのエネル
ギーの不足分を補うことができる。

【０１１２】レーザビームの照射が終了後は、クーリン
グ室１９０８に基板を運び、基板を徐冷したのち、アラ
イメント室１９０４を経由してロードアンロード室１９
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。

【０１１３】実施例５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。

【０１１４】[実施例６]本発明の実施例を図１０〜図１
２に沿って説明する。ここでは、画素部の画素ＴＦＴお
よび保持容量と、画素部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工程に従って詳細
に説明する。

【０１１５】図１０（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や石英基板などを用い
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、酸化珪
素膜、窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜などの絶縁膜か
ら成る下地膜１０２を形成する。例えば、プラズマＣＶ
Ｄ法でＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化
珪素膜１０２ａを１０〜２００nm（好ましくは５０〜１
００nm）、同様にＳｉＨ4、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒
化水素化珪素膜１０２ｂを５０〜２００nm（好ましくは
１００〜１５０nm）の厚さに積層形成する。ここでは下
地膜１０２を２層構造として示したが、前記絶縁膜の単
層膜または２層以上積層させて形成しても良い。

【０１１６】酸化窒化珪素膜は平行平板型のプラズマＣ
ＶＤ法を用いて形成する。酸化窒化珪素膜１０２ａは、
ＳｉＨ4を１０SCCM、ＮＨ3を１００SCCM、Ｎ2Ｏを２０S
CCM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６
０MHzとした。一方、酸化窒化水素化珪素膜１０２ｂ
は、ＳｉＨ4を５SCCM、Ｎ2Ｏを１２０SCCM、Ｈ2を１２
５SCCMとして反応室に導入し、基板温度４００℃、反応
圧力２０Pa、放電電力密度０．４１W/cm2、放電周波数
６０MHzとした。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ができ
る。

【０１１７】このようにして作製した酸化窒化珪素膜１
０２ａ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層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。

【０１１８】次に、２５〜１００nm（好ましくは３０〜
７０nm）の厚さで非晶質構造を有する半導体層１０３ａ
を、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法などの方法で形成す
る。非晶質構造を有する半導体膜には、非晶質半導体層
や微結晶半導体膜があり、非晶質珪素ゲルマニウム膜な
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。プラズマＣＶＤ法で非晶質珪素膜を形成する場合に
は、下地膜１０２と非晶質半導体層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
酸化窒化珪素膜１０２ａと酸化窒化水素化珪素膜１０２
ｂをプラズマＣＶＤ法で連続して成膜後、反応ガスをＳ
ｉＨ4、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、酸化窒化水素化珪素膜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。

【０１１９】そして、結晶化の工程を行い非晶質半導体
層１０３ａから結晶質半導体層１０３ｂを作製する。そ
の方法として本発明が開示する結晶化の方法を適用する
ことができる。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、特に本発明が開示
するレーザーアニール法を適用することが好ましい。レ
ーザアニールの工程ではまず、レーザの照射対象となる
非晶質半導体層が含有する水素を放出させておくことが
好ましく、４００〜５００℃で１時間程度の熱処理を行
い含有する水素量を前記非晶質半導体層に含まれる全原
子数の５％以下にしてからレーザアニールを行えば、膜
表面の荒れを防ぐことができるので良い。

【０１２０】また、プラズマＣＶＤ法で非晶質珪素膜の
形成工程において、反応ガスにＳｉＨ4とアルゴン（Ａ
ｒ）を用い、成膜時の基板温度を４００〜４５０℃とし
て形成すると、非晶質珪素膜の含有水素濃度を前記非晶
質珪素膜に含まれる全原子数の５%以下にすることもで
きる。このような場合においては水素を放出させるため
の熱処理は不要となる。

【０１２１】本発明が開示するレーザ照射装置を用い
て、図１０（Ｂ）に示すように結晶質半導体層１０３ｂ
を得ることができる。

【０１２２】そして、結晶質半導体層１０３ｂ上に第１
のフォトマスク（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層を島状に分割し、図１
０（Ｃ）に示すように島状半導体層１０４〜１０８を形
成する。結晶質珪素膜のドライエッチングにはＣＦ4と
Ｏ2の混合ガスを用いる。

【０１２３】このような島状半導体層に対し、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１×１０16〜５×１０17/cm3程度の濃度で
島状半導体層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（或いはイオンシャワードーピング
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。

【０１２４】ゲート絶縁膜１０９a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
珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、１２０nm
の厚さで酸化窒化珪素膜から形成する。また、ＳｉＨ4
とＮ2ＯにＯ2を添加させて作製された酸化窒化珪素膜
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。また、ＳｉＨ4とＮ2Ｏと
Ｈ2とから作製する酸化窒化珪素膜はゲート絶縁膜との
界面欠陥密度を低減できるので好ましい。勿論、ゲート
絶縁膜はこのような酸化窒化珪素膜に限定されるもので
なく、他の珪素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。例えば、酸化珪素膜を用いる場合に
は、プラズマＣＶＤ法で、ＴＥＯＳ（Tetraethyl Orth
osilicate）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こと
ができる。このようにして作製された酸化珪素膜は、そ
の後４００〜５００℃の熱アニールによりゲート絶縁膜
として良好な特性を得ることができる。

【０１２５】そして、図１０（Ｄ）に示すように、第１
の形状のゲート絶縁膜１０９a上にゲート電極を形成す
るための耐熱性導電層１１１を２００〜４００nm（好ま
しくは２５０〜３５０nm）の厚さで形成する。耐熱性導
電層は単層で形成しても良いし、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。本明細書でいう耐熱性導電層にはＴａ、Ｔｉ、Ｗか
ら選ばれた元素、または前記元素を成分とする合金か、
前記元素を組み合わせた合金膜が含まれる。これらの耐
熱性導電層はスパッタ法やＣＶＤ法で形成されるもので
あり、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３０ｐ
ｐｍ以下とすると良い。本実施例ではＷ膜を３００nmの
厚さで形成する。Ｗ膜はＷをターゲットとしてスパッタ
法で形成しても良いし、６フッ化タングステン（ＷＦ
6）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．
９９９９％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。

【０１２６】一方、耐熱性導電層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。Ｔａ膜はスパッタガスにＡｒを用いる。また、ス
パッタ時のガス中に適量の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
には不向きであった。ＴａＮ膜はα相に近い結晶構造を
持つので、Ｔａ膜の下地にＴａＮ膜を形成すればα相の
Ｔａ膜が容易に得られる。また、図示しないが、耐熱性
導電層１１１の下に２〜２０nm程度の厚さでリン（Ｐ）
をドープした珪素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、耐熱性導電層１１１が微量に
含有するアルカリ金属元素が第１の形状のゲート絶縁膜
１０９aに拡散するのを防ぐことができる。いずれにし
ても、耐熱性導電層１１１は抵抗率を１０〜５０μΩcm
の範囲ですることが好ましい。

【０１２７】次に、第２のフォトマスク（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に
よるマスク１１２〜１１７を形成する。そして、第１の
エッチング処理を行う。本実施例ではＩＣＰエッチング
装置を用い、エッチング用ガスにＣｌ2とＣＦ4を用い、
１Paの圧力で３．２W/cm2のＲＦ（13.56MHz）電力を投
入してプラズマを形成して行う。基板側（試料ステー
ジ）にも２２４mW/cm2のＲＦ（13.56MHz）電力を投入
し、これにより実質的に負の自己バイアス電圧が印加さ
れる。この条件でＷ膜のエッチング速度は約１００nm/m
inである。第１のエッチング処理はこのエッチング速度
を基にＷ膜が丁度エッチングされる時間を推定し、それ
よりもエッチング時間を２０％増加させた時間をエッチ
ング時間とした。

【０１２８】第１のエッチング処理により第１のテーパ
ー形状を有する導電層１１８〜１２３が形成される。テ
ーパー部の角度は１５〜３０°が形成される。残渣を残
すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度
の割合でエッチング時間を増加させるオーバーエッチン
グを施すものとする。Ｗ膜に対する酸化窒化珪素膜（第
１の形状のゲート絶縁膜１０９a）の選択比は２〜４
（代表的には３）であるので、オーバーエッチング処理
により、酸化窒化珪素膜が露出した面は２０〜５０nm程
度エッチングされ第１のテーパー形状を有する導電層の
端部近傍にテーパー形状が形成された第２の形状のゲー
ト絶縁膜１０９bが形成される。

【０１２９】そして、第１のドーピング処理を行い一導
電型の不純物元素を島状半導体層に添加する。ここで
は、ｎ型を付与する不純物元素添加の工程を行う。第１
の形状の導電層を形成したマスク１１２〜１１７をその
まま残し、第１のテーパー形状を有する導電層１１８〜
１２３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する。ｎ型を付与する不
純物元素をゲート電極の端部におけるテーパー部とゲー
ト絶縁膜とを通して、その下に位置する半導体層に達す
るように添加するためにドーズ量を１×１０13〜５×１
０14/cm2とし、加速電圧を８０〜１６０ｋＶとして行
う。ｎ型を付与する不純物元素として１５族に属する元
素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いる
が、ここではリン（Ｐ）を用いた。このようなイオンド
ープ法により第１の不純物領域１２４、１２６、１２
８、１３０、１３２には１×１０20〜１×１０21/cm3の
濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素が添加され、テー
パー部の下方に形成される第２の不純物領域（Ａ）には
同領域内で必ずしも均一ではないが１×１０17〜１×１
０20/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素が添加
される。

【０１３０】この工程において、第２の不純物領域
（Ａ）１２５、１２７、１２９、１３１、１３３におい
て、少なくとも第１の形状の導電層１１８〜１２３と重
なった部分に含まれるｎ型を付与する不純物元素の濃度
変化は、テーパー部の膜厚変化を反映する。即ち、第２
の不純物領域（Ａ）１２５、１２７、１２９、１３１、
１３３へ添加されるリン（Ｐ）の濃度は、第１の形状の
導電層に重なる領域において、該導電層の端部から内側
に向かって徐々に濃度が低くなる。これはテーパー部の
膜厚の差によって、半導体層に達するリン（Ｐ）の濃度
が変化するためである。

【０１３１】次に、図１１（Ｂ）に示すように第２のエ
ッチング処理を行う。エッチング処理も同様にＩＣＰエ
ッチング装置により行い、エッチングガスにＣＦ4とＣ
ｌ2の混合ガスを用い、ＲＦ電力３．２W/cm2(13.56MH
z)、バイアス電力４５mW/cm2(13.56MHz)、圧力１．０Ｐ
ａでエッチングを行う。この条件で形成される第２の形
状を有する導電層１４０〜１４５が形成される。その端
部にはテーパー部が形成され、該端部から内側にむかっ
て徐々に厚さが増加するテーパー形状となる。第１のエ
ッチング処理と比較して基板側に印加するバイアス電力
を低くした分等方性エッチングの割合が多くなり、テー
パー部の角度は３０〜６０°となる。また、第２の形状
のゲート絶縁膜１０９bの表面が４０nm程度エッチング
され、新たに第３の形状のゲート絶縁膜１０９cが形成
される。

【０１３２】そして、第１のドーピング処理よりもドー
ズ量を下げ高加速電圧の条件でｎ型を付与する不純物元
素をドーピングする。例えば、加速電圧を７０〜１２０
ｋＶとし、１×１０13/cm2のドーズ量で行い、第２の形
状を有する導電層１４０〜１４５と重なる領域の不純物
濃度を１×１０16〜１×１０18/cm3となるようにする。
このようにして、第２の不純物領域（Ｂ）１４６〜１５
０を形成する。

【０１３３】そして、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する島
状半導体層１０４、１０６に一導電型とは逆の導電型の
不純物領域１５６、１５７を形成する。この場合も第２
の形状の導電層１４０、１４２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
状半導体層１０５、１０７、１０８は、第３のフォトマ
スク（ＰＭ３）を用いてレジストのマスク１５１〜１５
３を形成し全面を被覆しておく。ここで形成される不純
物領域１５６、１５７はジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイ
オンドープ法で形成する。不純物領域１５６、１５７の
ｐ型を付与する不純物元素の濃度は、２×１０20〜２×
１０21/cm3となるようにする。

【０１３４】この不純物領域１５６、１５７はｎ型を付
与する不純物元素を含有する３つの領域に分けて見るこ
とができる。第３の不純物領域１５６ａ、１５７ａは１
×１０20〜１×１０21/cm3の濃度でｎ型を付与する不純
物元素を含み、第４の不純物領域（Ａ）１５６ｂ、１５
７ｂは１×１０17〜１×１０20／cm3の濃度でｎ型を付
与する不純物元素を含み、第４の不純物領域（Ｂ）１５
６ｃ、１５７ｃは１×１０16〜５×１０18/cm3の濃度で
ｎ型を付与する不純物元素を含んでいる。しかし、これ
らの不純物領域１５６ｂ、１５６ｃ、１５７ｂ、１５７
ｃのｐ型を付与する不純物元素の濃度を１×１０19／cm
3以上となるようにし、第３の不純物領域１５６ａ、１
５７ａにおいては、ｐ型を付与する不純物元素の濃度を
１．５から３倍となるようにすることにより、第３の不
純物領域は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。また、第４の不純物領域
（Ｂ）１５６ｃ、１５７ｃは一部が第２のテーパー形状
を有する導電層１４０または１４２と一部が重なって形
成される。

【０１３５】その後、図１２（Ａ）に示すように、ゲー
ト電極およびゲート絶縁膜上から第１の層間絶縁膜１５
８を形成する。第１の層間絶縁膜は酸化珪素膜、酸化窒
化珪素膜、窒化珪素膜、またはこれらを組み合わせた積
層膜で形成すれば良い。いずれにしても第１の層間絶縁
膜１５８は無機絶縁物材料から形成する。第１の層間絶
縁膜１５８の膜厚は１００〜２００nmとする。ここで、
酸化珪素膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＴＥ
ＯＳとＯ2とを混合し、反応圧力４０Pa、基板温度３０
０〜４００℃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ことができ
る。また、酸化窒化珪素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
窒化珪素膜、またはＳｉＨ4、Ｎ2Ｏから作製される酸化
窒化珪素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珪素膜を適用しても良い。
窒化珪素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。

【０１３６】そして、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。その他に、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）を適用すること
ができる。レーザアニール法として、本明細書が開示す
る方法を用いてもよい。熱アニール法では酸素濃度が１
ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気
中で４００〜７００℃、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レーザーアニール法を適用
することが好ましい。

【０１３７】活性化の工程に続いて、雰囲気ガスを変化
させ、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、島状半導体層
を水素化する工程を行う。この工程は熱的に励起された
水素により島状半導体層にある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。いずれにしても、島
状半導体層１０４〜１０８中の欠陥密度を１０16/cm3以
下とすることが望ましく、そのために島状半導体層が含
む全原子数の０．０１〜０．１％程度の水素を付与すれ
ば良い。

【０１３８】その後、有機樹脂からなる第２の層間絶縁
膜１５９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。

【０１３９】このように、第２の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、第１の層間絶縁膜１５８として形成した酸化珪素
膜、酸化窒化珪素膜、窒化珪素膜などと組み合わせて用
いると良い。

【０１４０】その後、第４のフォトマスク（ＰＭ４）を
用い、所定のパターンのレジストマスクを形成し、それ
ぞれの島状半導体層に形成されソース領域またはドレイ
ン領域とする不純物領域に達するコンタクトホールを形
成する。コンタクトホールはドライエッチング法で形成
する。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第２の層間絶縁膜
１５９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として第１の層間絶縁膜１５８をエッ
チングする。さらに、島状半導体層との選択比を高める
ために、エッチングガスをＣＨＦ3に切り替えて第３の
形状のゲート絶縁膜１０９cをエッチングすることによ
りコンタクトホールを形成することができる。

【０１４１】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、第５のフォトマスク（ＰＭ５）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
てソース線１６０〜１６４とドレイン線１６５〜１６８
を形成する。画素電極１６９はドレイン線と一緒に形成
される。画素電極１７１は隣の画素に帰属する画素電極
を表している。図示していないが、本実施例ではこの配
線を、Ｔｉ膜を５０〜１５０nmの厚さで形成し、島状半
導体層のソースまたはドレイン領域を形成する不純物領
域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（図１
２（Ｂ）において１６０ａ〜１６９ａで示す）し、さら
にその上に透明導電膜を８０〜１２０nmの厚さで形成
（図１２（Ｂ）において１６０ｂ〜１６９ｂで示す）し
た。透明導電膜には酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ
2Ｏ3―ＺｎＯ）、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
を好適に用いることができる。

【０１４２】こうして５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。

【０１４３】駆動回路の第１のｐチャネル型ＴＦＴ２０
０には、第２のテーパー形状を有する導電層がゲート電
極２２０としての機能を有し、島状半導体層１０４にチ
ャネル形成領域２０６、ソース領域またはドレイン領域
として機能する第３の不純物領域２０７ａ、ゲート電極
２２０と重ならないＬＤＤ領域を形成する第４の不純物
領域（Ａ）２０７ｂ、一部がゲート電極２２０と重なる
ＬＤＤ領域を形成する第４の不純物領域（Ｂ）２０７ｃ
を有する構造となっている。

【０１４４】第１のｎチャネル型ＴＦＴ２０１には、第
２のテーパー形状を有する導電層がゲート電極２２１と
しての機能を有し、島状半導体層１０５にチャネル形成
領域２０８、ソース領域またはドレイン領域として機能
する第１の不純物領域２０９ａ、ゲート電極２２１と重
ならないＬＤＤ領域を形成する第２の不純物領域（Ａ）
２０９ｂ、一部がゲート電極２２１と重なるＬＤＤ領域
を形成する第２の不純物領域（Ｂ）２０９ｃを有する構
造となっている。チャネル長２〜７μｍに対して、第２
の不純物領域（Ｂ）２０９ｃがゲート電極２２１と重な
る部分の長さは０．１〜０．３μｍとする。前記長さは
ゲート電極２２１の厚さとテーパー部の角度から制御す
る。ｎチャネル型ＴＦＴにおいてこのようなＬＤＤ領域
を形成することにより、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。

【０１４５】駆動回路の第２のｐチャネル型ＴＦＴ２０
２は同様に、第２のテーパー形状を有する導電層がゲー
ト電極２２２としての機能を有し、島状半導体層１０６
にチャネル形成領域２１０、ソース領域またはドレイン
領域として機能する第３の不純物領域２１１ａ、ゲート
電極２２２と重ならないＬＤＤ領域を形成する第４の不
純物領域（Ａ）２１１ｂ、一部がゲート電極２２２と重
なるＬＤＤ領域を形成する第４の不純物領域（Ｂ）２１
１ｃを有する構造となっている。

【０１４６】駆動回路の第２のｎチャネル型ＴＦＴ２０
３には、第２のテーパー形状を有する導電層がゲート電
極２２３としての機能を有し、島状半導体層１０７にチ
ャネル形成領域２１２、ソース領域またはドレイン領域
として機能する第１の不純物領域２１３ａ、ゲート電極
２２３と重ならないＬＤＤ領域を形成する第２の不純物
領域（Ａ）２１３ｂ、一部がゲート電極２２３と重なる
ＬＤＤ領域を形成する第２の不純物領域（Ｂ）２１３ｃ
を有する構造となっている。第２のｎチャネル型ＴＦＴ
２０１と同様に第２の不純物領域（Ｂ）２１３ｃがゲー
ト電極２２３と重なる部分の長さは０．１〜０．３μｍ
とする。

【０１４７】駆動回路はシフトレジスタ回路、バッファ
回路などのロジック回路やアナログスイッチで形成され
るサンプリング回路などで形成される。図１２（Ｂ）で
はこれらを形成するＴＦＴを一対のソース・ドレイン間
に一つのゲート電極を設けたシングルゲートの構造で示
したが、複数のゲート電極を一対のソース・ドレイン間
に設けたマルチゲート構造としても差し支えない。

【０１４８】画素ＴＦＴ２０４には、第２のテーパー形
状を有する導電層がゲート電極２２４としての機能を有
し、島状半導体層１０８にチャネル形成領域２１４ａ、
２１４ｂ、ソース領域またはドレイン領域として機能す
る第１の不純物領域２１５ａ、２１７、ゲート電極２２
４と重ならないＬＤＤ領域を形成する第２の不純物領域
（Ａ）２１５ｂ、一部がゲート電極２２４と重なるＬＤ
Ｄ領域を形成する第２の不純物領域（Ｂ）２１５ｃを有
する構造となっている。第２の不純物領域（Ｂ）２１５
ｂがゲート電極２２４と重なる部分の長さは０．１〜
０．３μｍとする。また、第１の不純物領域２１７から
延在し、第２の不純物領域（Ａ）２１９ｂ、第２の不純
物領域（Ｂ）２１９ａ、導電型を決定する不純物元素が
添加されていない領域２１８を有する半導体層と、第３
の形状を有するゲート絶縁膜と同層で形成される絶縁層
と、第２のテーパー形状を有する導電層から形成される
容量配線２２５から保持容量が形成されている。

【０１４９】図１８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１２（Ｂ）に示
す画素部の断面図に対応している。画素ＴＦＴ２０４
は、ゲート電極２２４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層１０８と交差し、さらに
複数の島状半導体層に跨って延在してゲート配線を兼ね
ている。図示はしていないが、島状半導体層には、図１
２（Ｂ）で説明したソース領域、ドレイン領域、ＬＤＤ
領域が形成されている。また、２３０はソース配線１６
４とソース領域２１５ａとのコンタクト部、２３１は画
素電極１６９とドレイン領域２１７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２１７から延在する半導体層とゲート絶縁膜を介し
て容量配線２２５が重なる領域で形成されている。この
構成において半導体層２１８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。

【０１５０】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、耐熱性を有する
導電性材料でゲート電極を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。さらに、ゲート電極にゲート絶縁膜を介して重
なるＬＤＤ領域を形成する際に、導電型を制御する目的
で添加した不純物元素に濃度勾配を持たせてＬＤＤ領域
を形成することで、特にドレイン領域近傍における電界
緩和効果が高まることが期待できる。

【０１５１】アクティブマトリクス型の液晶表示装置の
場合、第１のｐチャネル型ＴＦＴ２００と第１のｎチャ
ネル型ＴＦＴ２０１は高速動作を重視するシフトレジス
タ回路、バッファ回路、レベルシフタ回路などを形成す
るのに用いる。図１２（Ｂ）ではこれらの回路をロジッ
ク回路部として表している。第１のｎチャネル型ＴＦＴ
２０１の第２の不純物領域（Ｂ）２０９ｃはホットキャ
リア対策を重視した構造となっている。さらに、耐圧を
高め、動作を安定化させるために、図１６（Ａ）で示す
ようにこのロジック回路部のＴＦＴを第１のｐチャネル
型ＴＦＴ２８０と第１のｎチャネル型ＴＦＴ２８１で形
成しても良い。このＴＦＴは、一対のソース・ドレイン
間に２つのゲート電極を設けたダブルゲート構造であ
り、このよなＴＦＴは本実施例の工程を用いて同様に作
製できる。第１のｐチャネル型ＴＦＴ２８０には、島状
半導体層にチャネル形成領域２３６ａ、２３６ｂ、ソー
スまたはドレイン領域として機能する第３の不純物領域
２３８ａ、２３９ａ、２４０ａ、ＬＤＤ領域となる第４
の不純物領域（Ａ）２３８ｂ、２３９ｂ、２４０ｂ及び
ゲート電極２３７と一部が重なりＬＤＤ領域となる第４
の不純物領域（Ｂ）２３８ｃ、２３９ｃ、２４０ｃを有
した構造となっている。第１のｎチャネル型ＴＦＴ２８
１には、島状半導体層にチャネル形成領域２４１ａ、２
４１ｂ、ソースまたはドレイン領域として機能する第１
の不純物領域２４３ａ、２４４ａ、２４５ａとＬＤＤ領
域となる第２の不純物領域（Ａ）２４３ｂ、２４４ｂ、
２４５ｂ及びゲート電極２４２と一部が重なりＬＤＤ領
域となる第２の不純物領域（Ｂ）２４３ｃ、２４４ｃ、
２４５ｃを有している。チャネル長は３〜７μｍとし
て、ゲート電極と重なるＬＤＤ領域のチャネル長方向の
長さは０．１〜０．３μｍとする。

【０１５２】また、アナログスイッチで構成するサンプ
リング回路には、同様な構成とした第２のｐチャネル型
ＴＦＴ２０２と第２のｎチャネル型ＴＦＴ２０３を適用
することができる。サンプリング回路はホットキャリア
対策と低オフ電流動作が重視されるので、図１６（Ｂ）
で示すようにこの回路のＴＦＴを第２のｐチャネル型Ｔ
ＦＴ２８２と第２のｎチャネル型ＴＦＴ２８３で形成し
ても良い。この第２のｐチャネル型ＴＦＴ２８２は、一
対のソース・ドレイン間に３つのゲート電極を設けたト
リプルゲート構造であり、このよなＴＦＴは本実施例の
工程を用いて同様に作製できる。第２のｐチャネル型Ｔ
ＦＴ２８２には、島状半導体層にチャネル形成領域２４
６ａ、２４６ｂ、２４６ｃソースまたはドレイン領域と
して機能する第３の不純物領域２４９ａ、２５０ａ、２
５１ａ、２５２ａ、ＬＤＤ領域となる第４の不純物領域
（Ａ）２４９ｂ、２５０ｂ、２５１ｂ、２５２ｂ及びゲ
ート電極２４７と一部が重なりＬＤＤ領域となる第４の
不純物領域（Ｂ）２４９ｃ、２５０ｃ、２５１ｃ、２５
２ｃを有した構造となっている。第２のｎチャネル型Ｔ
ＦＴ２８３には、島状半導体層にチャネル形成領域２５
３ａ、２５３ｂ、ソースまたはドレイン領域として機能
する第１の不純物領域２５５ａ、２５６ａ、２５７ａと
ＬＤＤ領域となる第２の不純物領域（Ａ）２５５ｂ、２
５６ｂ、２５７ｂ及びゲート電極２５４と一部が重なり
ＬＤＤ領域となる第２の不純物領域（Ｂ）２５５ｃ、２
５６ｃ、２５７ｃを有している。チャネル長は３〜７μ
ｍとして、ゲート電極と重なるＬＤＤ領域のチャネル長
方向の長さは０．１〜０．３μｍとする。

【０１５３】ＴＦＴのゲート電極の構成をシングルゲー
ト構造とするか、複数のゲート電極を一対のソース・ド
レイン間に設けたマルチゲート構造とするかは、回路の
特性に応じて実施者が適宣選択すれば良い。そして、本
実施例で完成したアクティブマトリクス基板を用いるこ
とで反射型の液晶表示装置を作製することができる。

【０１５４】[実施例７]実施例６ではゲート電極の材料
にＷやＴａなどの耐熱性導電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導
電型の制御を目的として半導体層に添加した不純物元素
を４００〜７００℃の熱アニールによって活性化させる
必要があり、その工程を実施する上でゲート電極に耐熱
性を持たせる必要があるからである。しかしながら、こ
のような耐熱性導電材料は面積抵抗で１０Ω程度あり、
画面サイズが４インチクラスかそれ以上の表示装置には
必ずしも適していない。ゲート電極に接続するゲート線
を同じ材料で形成すると、基板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配線遅延の
問題を無視することができなくなる。

【０１５５】例えば、画素密度がＶＧＡの場合、４８０
本のゲート配線と６４０本のソース線が形成され、ＸＧ
Ａ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、１
８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１３を用いて説明する。

【０１５６】まず、実施例６と同様にして図１０（Ａ）
〜図１１（Ｃ）に示す工程を行う。そして導電型の制御
を目的として、それぞれの島状半導体層に添加された不
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。その他に、
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）を適用することができる。熱アニール法
では酸素濃度が１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ
以下の窒素雰囲気中で４００〜７００℃、代表的には５
００〜６００℃で行うものであり、本実施例では５００
℃で４時間の熱処理を行う。

【０１５７】この熱処理において、第２のテーパー形状
を有する導電層１４０〜１４５は表面から５〜８０nmの
厚さで導電層（Ｃ）１７２ａ〜１７２ｆが形成される。
例えば、第２のテーパー形状を有する導電層がＷの場合
には、窒化タングステンが形成され、Ｔａの場合には窒
化タンタルが形成される。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、島状半導体層を水素化する工程を行う。
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１３（Ａ））。

【０１５８】活性化および水素化処理の後、ゲート線を
低抵抗導電材料で形成する。低抵抗導電材料はＡｌやＣ
ｕを主成分とするものであり、このような材料から形成
される低抵抗導電層からゲート線を形成する。例えば、
Ｔｉを０．１〜２重量％含むＡｌ膜を低抵抗導電層とし
て全面に形成する（図示せず）。低抵抗導電層は２００
〜４００nm（好ましくは２５０〜３５０nm）の厚さで形
成する。そして、所定のレジストパターンを形成し、エ
ッチング処理して、ゲート線１７３、１７４を形成す
る。このとき同じ材料で画素部に設ける保持容量と接続
する容量線１７５も形成する。低抵抗導電層がＡｌを主
成分とする材料である場合には、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下地
との選択加工性を保ってゲート線を形成することができ
る。第１の層間絶縁膜１７６は実施例６と同様にして形
成する（図１３（Ｂ））。

【０１５９】その後、実施例６と同様にして有機絶縁物
材料から成る第２の層間絶縁膜１５９、ソース線１６０
〜１６４、ドレイン線１６５〜１６８、画素電極１６
９、１７１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１４（Ａ）、（Ｂ）はこの状態
の上面図を示し、図１４（Ａ）のＢ−Ｂ'断面および図
１４（Ｂ）のＣ−Ｃ'断面は図１３（Ｃ）のＢ−Ｂ'およ
びＣ−Ｃ'に対応している。図１４（Ａ）、（Ｂ）では
ゲート絶縁膜、第１の層間絶縁膜、第２の層間絶縁膜を
省略して示しているが、島状半導体層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
ソース線１６０、１６１、１６４とドレイン線１６５、
１６６、及び画素電極１６９がコンタクトホールを介し
て接続している。また、図１４（Ａ）のＤ−Ｄ'断面お
よび図１４（Ｂ）のＥ−Ｅ'断面を図１５（Ａ）と
（Ｂ）にそれぞれ示す。ゲート線１７３はゲート電極２
２０と、またゲート線１７４はゲート電極２２５と島状
半導体層１０４、１０８の外側で重なるように形成さ
れ、ゲート電極と低抵抗導電層とががコンタクトホール
を介さずに接触して電気的に導通している。このように
ゲート線を低抵抗導電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表示装置に適用することができ
る。

【０１６０】[実施例８]実施例６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１
７を用いて説明する。

【０１６１】アクティブマトリクス基板は実施例６と同
様に作製する。図１７（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。ドレイン線２５６を例としてこの構成を図１７
（Ｂ）で詳細に説明すると、Ｔｉ膜２５６ａを５０〜１
５０nmの厚さで形成し、島状半導体層のソースまたはド
レイン領域を形成する半導体膜とコンタクトを形成す
る。そのＴｉ膜２５６ａ上に重ねてＡｌ膜２５６ｂを３
００〜４００nmの厚さで形成し、さらにＴｉ膜２５６ｃ
または窒化チタン（ＴｉＮ）膜を１００〜２００nmの厚
さで形成して３層構造とする。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２５７を形成する。
画素電極２５７は、有機樹脂材料から成る第２の層間絶
縁膜上に形成され、コンタクトホールを介さずに画素Ｔ
ＦＴ２０４のドレイン線２５６と重なる部分を設け電気
的な接続を形成している。

【０１６２】図１７（Ｃ）では最初に第２の層間絶縁膜
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２５８を形成した後、ドレイ
ン線２５９を画素電極２５８とコンタクトホールを介さ
ずに接続部を形成した例である。ドレイン線２５９は、
図１７（Ｄ）で示すようにＴｉ膜２５９ａを５０〜１５
０nmの厚さで形成し、島状半導体層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２５９ａ上に重ねてＡｌ膜２５９ｂを３００〜
４００nmの厚さで形成して設ける。この構成にすると、
画素電極２５８はドレイン配線２５９を形成するＴｉ膜
２５９ａ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とが直接接し反応するのを確実に防止で
きる。

【０１６３】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、図２４（Ａ）、（Ｂ）の
構成においてドレイン配線２５６の端面で、Ａｌ膜２５
６ｂが画素電極２５７と接触して腐蝕反応をすることを
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。

【０１６４】実施例６では反射型の液晶表示装置を作製
できるアクティブマトリクス基板を５枚のフォトマスク
により作製したが、さらに１枚のフォトマスクの追加
（合計６枚）で、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６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７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。

【０１６５】[実施例９]本実施例では実施例６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
１９（Ａ）に示すように、図１２（Ｂ）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した。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、スペーサ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、高さを１．
２〜５μｍとし、平均半径を５〜７μｍ、平均半径と底
部の半径との比を１対１．５とする。このとき側面のテ
ーパー角は±１５°以下とする。

【０１６６】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１９（Ａ）で示すように、画素部に
おいては画素電極１６９のコンタクト部２３１と重ねて
その部分を覆うように柱状スペーサ４０６を形成すると
良い。コンタクト部２３１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２３１にスペーサ用の樹脂を充填する形で
柱状スペーサ４０６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。また、駆動回路のＴ
ＦＴ上にもスペーサ４０５ａ〜４０５ｅを形成してお
く。このスペーサは駆動回路部の全面に渡って形成して
も良いし、図１９で示すようにソース線およびドレイン
線を覆うようにして設けても良い。

【０１６７】その後、配向膜４０７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４０６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上に形成したスペーサ
４０５ａ〜４０５ｅにより静電気からＴＦＴを保護する
効果を得ることができる。また図では説明しないが、配
向膜４０７を先に形成してから、スペーサ４０６、４０
５ａ〜４０５ｅを形成した構成としても良い。

【０１６８】対向側の対向基板４０１には、遮光膜４０
２、透明導電膜４０３および配向膜４０４を形成する。
遮光膜４０２はＴｉ膜、Ｃｒ膜、Ａｌ膜などを１５０〜
３００nm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４０８で貼り合わせる。シール剤４０８にはフ
ィラー（図示せず）が混入されていて、このフィラーと
スペーサ４０６、４０５ａ〜４０５ｅ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４０９を注入する。液晶材料には公
知の液晶材料を用いれば良い。例えば、ＴＮ液晶の他
に、電場に対して透過率が連続的に変化する電気光学応
答性を示す、無しきい値反強誘電性混合液晶を用いるこ
ともできる。この無しきい値反強誘電性混合液晶には、
Ｖ字型の電気光学応答特性を示すものもある。このよう
にして図１９（Ｂ）に示すアクティブマトリクス型液晶
表示装置が完成する。

【０１６９】図２０はこのような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。実施
例６で述べたガラス基板１０１上に画素部６０４の周辺
に駆動回路として走査信号駆動回路６０５と画像信号駆
動回路６０６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６０７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６０３によ
って外部入出力端子６０２と接続されている。画素部６
０４では走査信号駆動回路６０５から延在するゲート配
線群６０８と画像信号駆動回路６０６から延在するソー
ス配線群６０９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２
０５が設けられている。

【０１７０】図１９において画素部において設けた柱状
スペーサ４０６は、すべての画素に対して設けても良い
が、図２０で示すように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％とすることが可能である。また、駆動回路部に
設けるスペーサ４０５ａ〜４０５ｅはその全面を覆うよ
うに設けても良いし各ＴＦＴのソースおよびドレイン配
線の位置にあわせて設けても良い。図２０では駆動回路
部に設けるスペーサの配置を６１０〜６１２で示す。そ
して、図２０示すシール剤６１９は、基板１０１上の画
素部６０４および走査信号駆動回路６０５、画像信号駆
動回路６０６、その他の信号処理回路６０７の外側であ
って、外部入出力端子６０２よりも内側に形成する。

【０１７１】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２１の斜視図を用いて説明する。図２
１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６０４と、走査信号駆動回
路６０５と、画像信号駆動回路６０６とその他の信号処
理回路６０７とで構成される。画素部６０４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６０５と画像信号駆動回
路６０６からは、それぞれゲート線（ゲート電極と連続
して形成されている場合は図１２（Ｂ）の２２４に相当
する）とソース線１６４が画素部６０４に延在し、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：ＦＰＣ）６１
３が外部入力端子６０２に接続していて画像信号などを
入力するのに用いる。ＦＰＣ６１３は補強樹脂６１４に
よって強固に接着されている。そして接続配線６０３で
それぞれの駆動回路に接続している。また、対向基板４
０１には図示していない、遮光膜や透明電極が設けられ
ている。

【０１７２】このような構成の液晶表示装置は、実施例
６〜８で示した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６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８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。

【０１７３】[実施例１０]図２２は実施例６〜８で示し
たアクティブマトリクス基板の回路構成の一例であり、
直視型の表示装置の回路構成を示す図である。このアク
ティブマトリクス基板は、画像信号駆動回路６０６、走
査信号駆動回路（Ａ）（Ｂ）６０５、画素部６０４を有
している。尚、本明細書中において記した駆動回路と
は、画像信号駆動回路６０６、走査信号駆動回路６０５
を含めた総称である。

【０１７４】画像信号駆動回路６０６は、シフトレジス
タ回路５０１ａ、レベルシフタ回路５０２ａ、バッファ
回路５０３ａ、サンプリング回路５０４を備えている。
また、走査信号駆動回路（Ａ）（Ｂ）６０５は、シフト
レジスタ回路５０１ｂ、レベルシフタ回路５０２ｂ、バ
ッファ回路５０３ｂを備えている。

【０１７５】シフトレジスタ回路５０１ａ、５０１ｂは
駆動電圧が５〜１６Ｖ（代表的には１０Ｖ）であり、こ
の回路を形成するＣＭＯＳ回路はのＴＦＴは、図１２
（Ｂ）の第１のｐチャネル型ＴＦＴ２００と第１のｎチ
ャネル型ＴＦＴ２０１で形成する。或いは、図１６
（Ａ）で示す第１のｐチャネル型ＴＦＴ２８０と第１の
ｎチャネル型ＴＦＴ２８１で形成しても良い。また、レ
ベルシフタ回路５０２ａ、５０２ｂやバッファ回路５０
３ａ、５０３ｂは駆動電圧が１４〜１６Ｖと高くなるの
で図１６（Ａ）で示すようなマルチゲートのＴＦＴ構造
とすることが望ましい。マルチゲート構造でＴＦＴを形
成すると耐圧が高まり、回路の信頼性を向上させる上で
有効である。

【０１７６】サンプリング回路５０４はアナログスイッ
チから成り、駆動電圧が１４〜１６Ｖであるが、極性が
交互に反転して駆動される上、オフ電流値を低減させる
必要があるため、図１２（Ｂ）で示す第２のｐチャネル
型ＴＦＴ２０２と第２のｎチャネル型ＴＦＴ２０３で形
成することが望ましい。或いは、オフ電流値を効果的に
低減させるために図１６（Ｂ）で示す第２のｐチャネル
型ＴＦＴ２８２と第２のｎチャネル型ＴＦＴ２８３で形
成しても良い。

【０１７７】また、画素部は駆動電圧が１４〜１６Ｖで
あり、低消費電力化の観点からサンプリング回路よりも
さらにオフ電流値を低減することが要求され、図１２
（Ｂ）で示す画素ＴＦＴ２０４のようにマルチゲート構
造を基本とする。

【０１７８】尚、本実施例の構成は、実施例６〜８に示
した工程に従ってＴＦＴを作製することによって容易に
実現することができる。本実施例では、画素部と駆動回
路の構成のみを示しているが、実施例６〜８の工程に従
えば、その他にも信号分割回路、分周波回路、Ｄ／Ａコ
ンバータ、γ補正回路、オペアンプ回路、さらにメモリ
回路や演算処理回路などの信号処理回路、あるいは論理
回路を同一基板上に形成することが可能である。このよ
うに、本発明は同一基板上に画素部とその駆動回路とを
含む半導体装置、例えば信号制御回路および画素部を具
備した液晶表示装置を実現することができる。

【０１７９】[実施例１１]本実施例では、上述の実施例
で作製の例を示した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 Luminescen
ce）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２３
（Ａ）は本発明を用いたＥＬ表示パネルの上面図であ
る。図２４（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Ｆ
ＰＣ１７に至り、外部機器へと接続される。

【０１８０】図２３（Ｂ）は図２３（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は珪素樹脂、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。

【０１８１】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、珪素樹脂、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）などを用いることができる。また、ＥＬ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、ＥＬ
層上に窒化珪素膜や酸化窒化珪素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。

【０１８２】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。

【０１８３】また、図２３（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。

【０１８４】例えば、駆動回路用ＴＦＴ２２とし、図１
２（ｂ）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１２（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。

【０１８５】図１２（Ｂ）または図１３（Ｂ）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、ソース線、ドレイン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ＴＦ
Ｔ２３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２７を形成したら、絶縁膜
２８を形成し、画素電極２７上に開口部を形成する。

【０１８６】次に、ＥＬ層２９を形成する。ＥＬ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。

【０１８７】また、ＥＬ層として一重項励起により発光
（蛍光）する発光材料（シングレット化合物）からなる
薄膜、または三重項励起により発光（リン光）する発光
材料（トリプレット化合物）からなる薄膜を用いること
ができる。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。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。

【０１８８】ＥＬ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。

【０１８９】ＥＬ層２９を形成したら、その上に陰極３
０を形成する。陰極３０とＥＬ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ＥＬ層２９と陰極３０を連続して形成する
か、ＥＬ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。

【０１９０】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ＥＬ層２９上に蒸着法で１
nm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。

【０１９１】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（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。

【０１９２】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１９の下を通ってＦＰＣ１７に電
気的に接続される。

【０１９３】ここで画素部のさらに詳細な断面構造を図
２４に、上面構造を図２５（Ａ）に、回路図を図２５
（Ｂ）に示す。図２４（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６
の図１２（Ｂ）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。

【０１９４】また、電流制御用ＴＦＴ２４０３は図１２
（Ｂ）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。

【０１９５】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。

【０１９６】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。

【０１９７】また、図２５（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。

【０１９８】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
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。

【０１９９】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。
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.Gelsen,E.Klug
e,W.Kreuder,and H.Spreitzer,“Polymers for Light E
mitting Diodes”,Euro Display,Proceedings,1999,p.3
3-37」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。

【０２００】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。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。

【０２０１】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。

【０２０２】陽極４７まで形成された時点でＥＬ素子２
４０５が完成する。なお、ここでいうＥＬ素子２４０５
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２６
（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。

【０２０３】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。

【０２０４】以上のように本願発明のＥＬ表示パネルは
図２５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。

【０２０５】図２４（Ｂ）はＥＬ層の構造を反転させた
例を示す。電流制御用ＴＦＴ２６０１は図１２（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６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。

【０２０６】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。

【０２０７】尚、本実施例の構成は、実施例６〜７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１３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。

【０２０８】[実施例１２]本実施例では、図２５（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２６に示す。なお、本実施例において、２７０
１はスイッチング用ＴＦＴ２７０２のソース配線、２７
０３はスイッチング用ＴＦＴ２７０２のゲート配線、２
７０４は電流制御用ＴＦＴ、２７０５はコンデンサ、２
７０６、２７０８は電流供給線、２７０７はＥＬ素子と
する。

【０２０９】図２６（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。

【０２１０】また、図２６（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。なお、図２６（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。

【０２１１】また、図２６（Ｃ）は、図２６（Ｂ）の構
造と同様に電流供給線２７０８をゲート配線２７０３
ａ、ｂ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２７０
３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２
６（Ａ）、図２６（Ｂ）では電流制御用ＴＦＴ２７０４
のゲートにかかる電圧を保持するためにコンデンサ２７
０５を設ける構造としているが、コンデンサ２７０５を
省略することも可能である。

【０２１２】電流制御用ＴＦＴ２４０３として図２４
（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２６（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。

【０２１３】尚、本実施例の構成は、実施例６〜７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１３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。

【０２１４】〔実施例１３〕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。

【０２１５】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27、図28及び図29に示す。

【０２１６】図27（Ａ）はパーソナルコンピュータであ
り、本体３００１、画像入力部３００２、表示部３００
３、キーボード３００４等を含む。本発明を画像入力部
３００２、表示部３００３やその他の駆動回路に適用す
ることができる。

【０２１７】図27（Ｂ）はビデオカメラであり、本体３
１０１、表示部３１０２、音声入力部３１０３、操作ス
イッチ３１０４、バッテリー３１０５、受像部３１０６
等を含む。本発明を表示部３１０２やその他の駆動回路
に適用することができる。

【０２１８】図27（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３２０１、カメラ部３
２０２、受像部３２０３、操作スイッチ３２０４、表示
部３２０５等を含む。本発明は表示部３２０５やその他
の駆動回路に適用できる。

【０２１９】図27（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであ
り、本体３３０１、表示部３３０２、アーム部３３０３
等を含む。本発明は表示部３３０２やその他の駆動回路
に適用することができる。

【０２２０】図27（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３４０１、表示部３４０２、スピーカ部３４０
３、記録媒体３４０４、操作スイッチ３４０５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３４０２やその
他の駆動回路に適用することができる。

【０２２１】図27（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体
３５０１、表示部３５０２、接眼部３５０３、操作スイ
ッチ３５０４、受像部（図示しない）等を含む。本願発
明を表示部３５０２やその他の駆動回路に適用すること
ができる。

【０２２２】図28（Ａ）はフロント型プロジェクターで
あり、投射装置３６０１、スクリーン３６０２等を含
む。本発明は投射装置３６０１の一部を構成する液晶表
示装置３８０８やその他の駆動回路に適用することがで
きる。

【０２２３】図28（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等を含む。本発明は投射装置３
７０２の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他
の駆動回路に適用することができる。

【０２２４】なお、図28（Ｃ）は、図28（Ａ）及び図28
（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、３７０２
は、光源光学系３８０１、ミラー３８０２、３８０４〜
３８０６、ダイクロイックミラー３８０３、プリズム３
８０７、液晶表示装置３８０８、位相差板３８０９、投
射光学系３８１０で構成される。投射光学系３８１０
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28（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、Ｉ
Ｒフィルム等の光学系を設けてもよい。

【０２２５】また、図28（Ｄ）は、図28（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３
８１１、光源３８１２、レンズアレイ３８１３、３８１
４、偏光変換素子３８１５、集光レンズ３８１６で構成
される。なお、図28（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。

【０２２６】ただし、図28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。

【０２２７】図29（Ａ）は携帯電話であり、本体３９０
１、音声出力部３９０２、音声入力部３９０３、表示部
３９０４、操作スイッチ３９０５、アンテナ３９０６等
を含む。本願発明を音声出力部３９０２、音声入力部３
９０３、表示部３９０４やその他の駆動回路に適用する
ことができる。

【０２２８】図29（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であ
り、本体４００１、表示部４００２、４００３、記憶媒
体４００４、操作スイッチ４００５、アンテナ４００６
等を含む。本発明は表示部４００２、４００３やその他
の駆動回路に適用することができる。

【０２２９】図29（Ｃ）はディスプレイであり、本体４
１０１、支持台４１０２、表示部４１０３等を含む。本
発明は表示部４１０３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。

【０２３０】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４〜１２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。

【０２３１】

【発明の効果】本発明が開示する線状のレーザビームの
光学系を用いれば、光学系の位置調整が非常に簡単にな
る。また、すべて反射鏡にて光学系を構成したため線状
のレーザビームを容易に長尺化できる。これによる効果
は、大面積基板にスループット良くレーザビームを照射
できることにある。本技術を例えば、低温ポリシリコン
ＴＦＴの量産ラインに適用すれば、動作特性の高いＴＦ
Ｔを効率良く生産できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明が開示するレーザ照射装置の例を示す
図。

【図２】 従来のレーザ照射装置を示す図。

【図３】 本発明が開示する光学系に含まれる反射鏡の
形状を示す図。

【図４】 本発明が開示するレーザ照射装置の例を示す
図。

【図５】 本発明が開示するレーザ照射装置の例を示す
図。

【図６】 本発明が開示するレーザ照射装置の例を示す
図。

【図７】 本発明が開示する光学系に含まれる反射鏡の
形状を示す図。

【図８】 本発明が開示する光学系に含まれる反射鏡の
形状を示す図。

【図９】 大量生産用のレーザ照射装置の例を示す図。

【図１０】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程
を示す断面図。

【図１１】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程
を示す断面図。

【図１２】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程
を示す断面図。

【図１３】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程
を示す断面図。

【図１４】 駆動回路のＴＦＴと画素ＴＦＴの構造を示
す上面図。

【図１５】 駆動回路のＴＦＴと画素ＴＦＴの構造を示
す断面図。

【図１６】 駆動回路のＴＦＴの構成を示す断面図。

【図１７】 画素ＴＦＴの構成を示す断面図。

【図１８】 画素部の画素を示す上面図。

【図１９】 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２０】 液晶表示装置の入出力端子、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２１】 液晶表示装置の構造を示す斜視図。

【図２２】 アクティブマトリクス型表示装置の回路構
成を説明するブロック図。

【図２３】 ＥＬ表示装置の構造を示す上面図及び断面
図。

【図２４】 ＥＬ表示装置の画素部の断面図。

【図２５】 ＥＬ表示装置の画素部の上面図と回路図。

【図２６】 ＥＬ表示装置の画素部の回路図の例。

【図２７】 半導体装置の一例を示す図。

【図２８】 半導体装置の一例を示す図。

【図２９】 投影型液晶表示装置の構成を示す図。

【符号の説明】

１１０１ レーザ発振器 １１０２ 放物面鏡 １１０３ 放物面鏡 １１０４ 平面鏡 １１０５ 平面鏡 １１０６ 反射鏡 １１０７ 反射鏡 １１０８ 被照射面 １１０９ ステージ １２０１ レーザ発振器 １２０２ シリンドリカルレンズアレイ １２０３ シリンドリカルレンズアレイ １２０４ シリンドリカルレンズ １２０５ シリンドリカルレンズ １２０７ ミラー １２０８ ダブレットシリンドリカルレンズ １２０９ 被照射面 １３００ 反射鏡 １３０１ シリンドリカルの放物面鏡 １３０２ シリンドリカルの放物面鏡 １３０３ 被照射面 １３０４ 焦点 １３０５ 焦点 １３０６ 放物線 １４０１ 反射鏡 １５０１ 反射鏡 １６０１ 反射鏡 １７００ 反射鏡 １７０１ シリンドリカルの放物面鏡 １７０２ シリンドリカルの放物面鏡 １７０３ 被照射面 １７０４ 焦点 １７０５ 放物線 １８００ 反射鏡 １８０１ 平面鏡 １８０２ 平面鏡 １８０３ 平面鏡 １８０４ 被照射面 １９００ レーザ発振器 １９０１ ロードアンロード室 １９０２ トランスファ室 １９０３ ロボットアーム １９０４ アライメント室 １９０５ プレヒート室 １９０６ ゲートバルブ １９０７ レーザ照射室 １９０８ 照射面 １９０９ レーザ光学系 １９１０ 石英窓 １９１１ 真空ポンプ １９１２ ガスボンベ １９１３ 移動機構 １９１４ 赤外線ランプ １９１５ クーリング室

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被照射面において線状に分布するレーザ
   ビームを形成するためのビームホモジナイザであって、 前記ビームホモジナイザは、ビーム分割する反射鏡を２
   つ有することを特徴とするビームホモジナイザ。
2. 【請求項２】 被照射面において線状に分布するレーザ
   ビームを形成するためのビームホモジナイザであって、 前記ビームホモジナイザはビーム分割する反射鏡を２つ
   有し、前記反射鏡はそれぞれ複数の反射面で構成されて
   おり、前記複数の反射面の任意の１つは、放物線の一部
   を前記放物線を含む平面と垂直な方向に平行移動させた
   前記放物線の一部の描く軌跡に一致することを特徴とす
   るビームホモジナイザ。
3. 【請求項３】 被照射面において線状に分布するレーザ
   ビームを形成するためのビームホモジナイザであって、 前記ビームホモジナイザはビーム分割する反射鏡を２つ
   有し、 前記反射鏡の１つは複数の反射面で構成されており、前
   記複数の反射面の任意の１つは、放物線の一部を前記放
   物線を含む平面と垂直な方向に平行移動させた前記放物
   線の一部の描く軌跡に一致し、 前記反射鏡の他の１つは、複数の平面鏡で構成されてい
   ることを特徴とするビームホモジナイザ。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項におい
   て、前記線状に分布するレーザビームの長さは６００ｍ
   ｍ以上であることを特徴とするビームホモジナイザ。
5. 【請求項５】 被照射面において線状に分布するレーザ
   ビームを形成するレーザ照射装置であって、 レーザ発振器と、 複数の反射面で構成されているビーム分割する反射鏡を
   ２つとを有し、 前記複数の反射面の任意の１つは、放物線の一部を前記
   放物線を含む平面と垂直な方向に平行移動させた前記放
   物線の一部の描く軌跡に一致することを特徴とするレー
   ザ照射装置。
6. 【請求項６】 被照射面において線状に分布するレーザ
   ビームを形成するためのレーザ照射装置であって、 レーザ発振器と、 複数の反射面で構成される第一のビーム分割する反射鏡
   と、 複数の平面鏡で構成される第二のビーム分割する反射鏡
   とを有し、 前記複数の反射面の任意の１つは、放物線の一部を前記
   放物線を含む平面と垂直な方向に平行移動させた前記放
   物線の一部の描く軌跡に一致することを特徴とするレー
   ザ照射装置。
7. 【請求項７】 請求項５または請求項６記載の線状に分
   布するレーザビームの長さは６００ｍｍ以上であること
   を特徴とするレーザ照射装置。
8. 【請求項８】 請求項５または請求項６記載のレーザ発
   振器は、エキシマレーザ、YAGレーザ、ガラスレーザの
   いずれか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５または請求項６記載のレーザ発
   振器は、YVO4レーザ、YLFレーザ、Arレーザのいずれか
   であることを特徴とするレーザ照射装置。
10. 【請求項１０】 絶縁表面上に半導体膜と、ゲート絶縁
    膜と、ゲート電極とを有する半導体装置において、 前記半導体膜は、ビーム分割する反射鏡を２つ有するビ
    ームホモジナイザにて形成された線状のレーザビームが
    照射されたことを特徴とする半導体装置。
11. 【請求項１１】 基板上にＴＦＴを設けた半導体装置の
    作製方法において、 基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、 レーザビームを発生させる工程と、 前記レーザビームを２つのシリンドリカルの放物面鏡ま
    たは、２つの放物面鏡により拡大する工程と、 拡大された前記レーザビームの進行方向を複数の平面鏡
    により変更する工程と、 進行方向を変更された前記レーザビームを複数のシリン
    ドリカルの放物面鏡で構成される２つのビーム分割する
    反射鏡にて分割し、さらに分割された前記レーザビーム
    を被照射面にて１つの線状のレーザビームに合成し、前
    記被照射面における前記線状のレーザビームのエネルギ
    ー分布を均一化する工程と、 前記非単結晶半導体膜が形成された前記基板をステージ
    に設置し、前記非単結晶半導体膜の表面を前記被照射面
    に一致させる工程と、 前記線状のレーザビームを照射させながら前記ステージ
    を前記レーザビームに対して相対的に走査させ、前記非
    単結晶半導体膜をレーザアニールする工程と、を有する
    ことを特徴とする半導体装置の作製方法。
12. 【請求項１２】 基板上にＴＦＴを設けた半導体装置の
    作製方法において、 基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、 レーザビームを発生させる工程と、 前記レーザビームを２つのシリンドリカルの放物面鏡ま
    たは、２つの放物面鏡により拡大する工程と、 拡大された前記レーザビームを複数のシリンドリカルの
    放物面鏡で構成される２つのビーム分割する反射鏡にて
    分割し、さらに分割された前記レーザビームを被照射面
    にて１つの線状のレーザビームに合成し、前記被照射面
    における前記線状のレーザビームのエネルギー分布を均
    一化する工程と、 前記非単結晶半導体膜が形成された前記基板をステージ
    に設置し、前記非単結晶半導体膜の表面を前記被照射面
    に一致させる工程と、 前記線状のレーザビームを照射させながら前記ステージ
    を前記レーザビームに対して相対的に走査させ、前記非
    単結晶半導体膜をレーザアニールする工程と、を有する
    ことを特徴とする半導体装置の作製方法。
13. 【請求項１３】 基板上にＴＦＴを設けた半導体装置の
    作製方法において、 基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、 レーザビームを発生させる工程と、 前記レーザビームを２つのシリンドリカルの放物面鏡ま
    たは、２つの放物面鏡により拡大する工程と、 拡大された前記レーザビームの進行方向を複数の平面鏡
    により変更する工程と、進行方向を変更された前記レー
    ザビームを複数のシリンドリカルの放物面鏡で構成され
    る第一のビーム分割する反射鏡と複数の平面鏡で構成さ
    れる第二のビーム分割する反射鏡にて分割し、さらに分
    割された前記レーザビームを被照射面にて１つの線状の
    レーザビームに合成し、前記被照射面における前記線状
    のレーザビームのエネルギー分布を均一化する工程と、 前記非単結晶半導体膜が形成された前記基板をステージ
    に設置し、前記非単結晶半導体膜の表面を前記被照射面
    に一致させる工程と、 前記線状のレーザビームを照射させながら前記ステージ
    を前記レーザビームに対して相対的に走査させ、前記非
    単結晶半導体膜をレーザアニールする工程と、を有する
    ことを特徴とする半導体装置の作製方法。
14. 【請求項１４】 基板上にＴＦＴを設けた半導体装置の
    作製方法において、 基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、 レーザビームを発生させる工程と、 前記レーザビームを２つのシリンドリカルの放物面鏡ま
    たは、２つの放物面鏡により拡大する工程と、 拡大された前記レーザビームを複数のシリンドリカルの
    放物面鏡で構成される第一のビーム分割する反射鏡と複
    数の平面鏡で構成される第二のビーム分割する反射鏡に
    て分割し、さらに分割された前記レーザビームを被照射
    面にて１つの線状のレーザビームに合成し、前記被照射
    面における前記線状のレーザビームのエネルギー分布を
    均一化する工程と、 前記非単結晶半導体膜が形成された前記基板をステージ
    に設置し、前記非単結晶半導体膜の表面を前記被照射面
    に一致させる工程と、 前記線状のレーザビームを照射させながら前記ステージ
    を前記レーザビームに対して相対的に走査させ、前記非
    単結晶半導体膜をレーザアニールする工程と、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ＴＦＴを設けた半導体装置の
    作製方法において、 基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、 レーザビームを発生させる工程と、 前記レーザビームを複数のシリンドリカルの放物面鏡で
    構成される２つのビーム分割する反射鏡にて分割し、さ
    らに分割された前記レーザビームを被照射面にて１つの
    線状のレーザビームに合成し、前記被照射面における前
    記線状のレーザビームのエネルギー分布を均一化する工
    程と、 前記非単結晶半導体膜が形成された前記基板をステージ
    に設置し、前記非単結晶半導体膜の表面を前記被照射面
    に一致させる工程と、 前記線状のレーザビームを照射させながら前記ステージ
    を前記レーザビームに対して相対的に走査させ、前記非
    単結晶半導体膜をレーザアニールする工程と、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ＴＦＴを設けた半導体装置の
    作製方法において、 基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、 レーザビームを発生させる工程と、 前記レーザビームを複数のシリンドリカルの放物面鏡で
    構成される第一のビーム分割する反射鏡と複数の平面鏡
    で構成される第二のビーム分割する反射鏡にて分割し、
    さらに分割された前記レーザビームを被照射面にて１つ
    の線状のレーザビームに合成し、前記被照射面における
    前記線状のレーザビームのエネルギー分布を均一化する
    工程と、 前記非単結晶半導体膜が形成された前記基板をステージ
    に設置し、前記非単結晶半導体膜の表面を前記被照射面
    に一致させる工程と、 前記線状のレーザビームを照射させながら前記ステージ
    を前記レーザビームに対して相対的に走査させ、前記非
    単結晶半導体膜をレーザアニールする工程と、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】 請求項１１乃至１６のいずれか１項に
    おいて、前記レーザビームの発振器は、エキシマレー
    ザ、YAGレーザ、ガラスレーザのいずれかであることを
    特徴とする半導体装置の作製方法。
18. 【請求項１８】 請求項１１乃至１６のいずれか１項に
    おいて、前記レーザビームの発振器は、YVO4レーザ、YL
    Fレーザ、Arレーザのいずれかであることを特徴とする
    半導体装置の作製方法。