JP2001326363A - 半導体装置及びその作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】非晶質半導体膜の結晶化工程において、前記非
晶質半導体膜上に金属元素を導入して加熱処理を行なっ
た後、さらにレーザアニールを行なって結晶性が向上さ
れた結晶質半導体膜を得る。前記結晶質半導体膜を基に
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を作製すると、ＴＦＴの電
気的特性は向上するが、同時に前記電気的特性のばらつ
きが顕著になる場合があった。 【解決手段】非晶質半導体膜の結晶化工程において、前
記非晶質半導体膜上に金属元素を導入して加熱処理を行
なって、結晶化領域を有し、かつ、前記結晶化領域の中
に非晶質領域が点在する第１の結晶質半導体膜を得る。
このとき、前記加熱処理の条件を調整することにより、
前記非晶質領域を所定の範囲に収める。前記第１の結晶
質半導体膜にレーザアニールを行ない、第２の結晶質半
導体膜を得る。前記第２の結晶質半導体膜を基に作製し
たＴＦＴの電気的特性は、ばらつきの少ないものが得ら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は薄膜トランジスタ
（以下、ＴＦＴと言う）で構成された回路を有する半導
体装置及びその作製方法に関する。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、上記電気光学装置及び
電気機器もその範疇にあるとする。

【０００２】

【従来の技術】近年、ガラス等の絶縁基板上に形成され
た非晶質半導体膜に対し、加熱、またはレーザアニー
ル、または加熱とレーザアニールの両方を行ない、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】上記技術により得られた結晶性半導体膜は
結晶質半導体膜と呼ばれる。結晶質半導体膜は、非晶質
半導体膜と比較し、非常に高い移動度を有する。このた
め、結晶質半導体膜を利用すると、例えば、従来の非晶
質半導体膜を使って作製した半導体装置では実現できな
かったモノリシック型の液晶電気光学装置（一枚の基板
上に、画素駆動用と駆動回路用の薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴ）を作製した半導体装置）が作製できる。

【０００４】このように、結晶質半導体膜は、非晶質半
導体膜と比較し、非常に特性の高い半導体膜である。こ
れが、上記研究の行われる理由である。例えば、加熱に
よる非晶質半導体膜の結晶化を行なうには、６００℃以
上の加熱温度と１０時間以上、好ましくは２０時間以上
の加熱時間が必要であった。この結晶化条件に耐える基
板には、例えば、石英基板がある。しかしながら、石英
基板は高価で加工性に乏しく、特に大面積に加工するの
は非常に困難であった。基板の大面積化は特に量産効率
を上げるためには必要不可欠な要素である。近年、量産
効率の向上のために基板を大面積化する動きが著しく、
新しく建設される量産工場のラインは、基板サイズ６０
０×７２０ｍｍが標準となりつつある。

【０００５】このような大面積基板に石英基板を加工す
ることは現在の技術では難しく、たとえできたとしても
産業として成り立つ価格には今のところならない。大面
積基板を容易に作製できる材料に、例えばガラスがあ
る。ガラス基板には、例えばコーニング７０５９と呼ば
れているものがある。コーニング７０５９は非常に安価
で加工性に富み、大面積化も容易である。しかしなが
ら、コーニング７０５９は歪点温度が５９３℃であり、
６００℃以上の加熱には問題があった。

【０００６】ガラス基板の１つに、歪点温度が比較的高
いコーニング１７３７というものがある。これの歪点温
度は６６７℃と高い。これに非晶質半導体膜を成膜し、
６００℃、２０時間の雰囲気に置くと、作製工程に影響
するほどの基板の変形はなかった。しかしながら、２０
時間の加熱時間は量産工程としては長すぎ、加熱温度６
００℃は、コストの面から考えると、少しでも低い方が
好ましかった。

【０００７】このような問題を解決するため、新しい結
晶化の方法が考案された。前記方法の詳細は特開平７−
１８３５４０に記載されている。ここで、前記方法を簡
単に説明する。まず、非晶質半導体膜にニッケルまた
は、パラジウム、または鉛等の元素を微量に導入する。
導入の方法は、プラズマ処理や蒸着、イオン注入、スパ
ッタ法、溶液塗布等を利用すればよい。前記導入の後、
例えば５５０℃の窒素雰囲気に４時間、非晶質半導体膜
を置くと、特性の良好な結晶質半導体膜が得られる。結
晶化に最適な加熱温度や加熱時間等は、前記元素の導入
量や、非晶質半導体膜の状態による。

【０００８】以上、加熱による非晶質半導体膜の結晶化
の方法の例を記した。一方、レーザアニールによる結晶
化は、基板の温度を余り上昇させずに、非晶質半導体膜
にのみ高いエネルギーを与えることが出来るため、歪点
の低いガラス基板には勿論、プラスティック基板等にも
用いることが出来る。

【０００９】レーザアニールに用いられるレーザの種類
はＸｅＣｌエキシマレーザ、ＫｒＦエキシマレーザ等が
挙げられる。出力の大きい、エキシマレーザのパルスレ
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(あるいはレーザ
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なう方法が量産性が高く工業
的に優れているため、好んで使用されている。

【００１０】特に、照射面に於けるレーザビームの形状
が線状であるビーム（以下線状ビームと表記する）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、量産性が高い。線方向に直角
な方向に走査するのは、それが最も効率の良い走査方向
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を適当な光学
系で加工した線状ビームを使用することが主流になりつ
つある。

【００１１】また、非晶質半導体膜に対し、加熱による
結晶化を行なった後にレーザアニールによる結晶化を行
なう方法もある。この方法を行なうと、加熱またはレー
ザアニールのどちらかだけで結晶化を行なう場合より半
導体膜としての特性が向上する場合がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】より高い電気的特性を
もつ半導体膜を得るために、例えば、非晶質半導体膜に
対し、加熱による結晶化を行なった後に、更にレーザア
ニールを行なう方法がある。前記方法を用いると、加熱
またはレーザアニールのどちらか一方だけで結晶化を行
なう場合より、半導体膜としても特性を向上させること
が出来る。高い電気的特性を得るためには、加熱条件と
レーザアニール条件を最適化する必要がある。前記方法
を用いて得られた結晶質半導体膜を薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）の活性層とすれば、ＴＦＴの電気的特性は大
きく向上するが、同時に電気的特性のばらつきが顕著に
なる場合もあった。そこで、本発明は加熱処理後の結晶
質半導体膜に於ける結晶性のばらつきを所定の範囲内に
収めることにより、前記結晶質半導体膜を基に作製した
ＴＦＴの電気的特性のばらつきを抑えることを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】まず、非晶質珪素膜に加
熱処理を行なう際の加熱時間を振った実験について述べ
る。５インチ角のガラス基板上にプラズマＣＶＤ装置に
より窒化酸化珪素膜１００ｎｍ、非晶質珪素膜５５ｎｍ
成膜する。なお、本明細書中に於いて、窒化酸化珪素膜
とはＳｉＯｘＮｙで表される絶縁膜であり、珪素、酸
素、窒素を所定の割合で含む絶縁膜を指す。次に、特開
平７−１８３５４０号公報に記載されたような方法を利
用し、酢酸ニッケル水溶液（重量換算濃度５ｐｐｍ、体
積５ｍｌ）を前記非晶質珪素膜表面にスピンコートにて
塗布し、温度５００℃の窒素雰囲気で１時間、更に温度
５５０℃の窒素雰囲気で４時間、または８時間、または
１２時間加熱した。これにより非晶質珪素膜は結晶質珪
素膜に変化した。前記結晶質珪素膜を光学顕微鏡の明視
野透過モード５００倍で観察したものを図１(ａ)、図１
（ｂ）、図１（ｃ）に示す。図１(ａ)は５５０℃４時間
加熱した写真、図１（ｂ）は５５０℃８時間加熱した写
真、図１（ｃ）は５５０℃１２時間加熱した写真であ
る。この条件での加熱による結晶化では、結晶化領域
（図５（ｂ）５００１；白い領域）と非晶質領域（図５
（ｂ）５００２；黒い領域）とが混在している。そこ
で、非晶質領域の面積を画像処理により解析する。な
お、本明細書中では、外周を結晶質の領域で囲まれてい
る非晶質部分を非晶質領域と呼称する。

【００１４】ここで、画像処理の方法について説明す
る。図１(ａ)の結晶質珪素膜の写真を改めて図２(ａ)に
示す。非晶質領域と結晶化領域に分離するため、前記写
真に対して画像処理を行ない２階調化する。前記写真を
直接２階調化する方法もあるが、写真撮影の際のレンズ
による明暗の影響が強く現れてしまうことがある。前記
明暗の影響を抑えるために、前記写真をＲＧＢ（赤、
緑、青）やＣＭＹＫ（シアン、マゼンダ、黄、黒）な
ど、各チャネルに分離してから２階調化する方が良い。
前記写真ではＲＧＢで分離する方法を用いると、画像処
理を容易に行なうことが出来た。

【００１５】前記写真をＲチャネル、Ｇチャネル、Ｂチ
ャネルの３チャネルに分離し、それぞれの写真を図２
（ｂ）、図３（ａ）、図３（ｂ）に示す。分離した各チ
ャネルの写真に基づく階調（濃度）ヒストグラムを図４
に示す。ＲチャネルとＢチャネルではピークが１つしか
現れていないが、Ｇチャネルではピークが２つ現れてい
ることから、Ｇチャネルのみ非晶質領域と結晶化領域の
分離が出来ていることがわかる。そこで、Ｇチャネル画
像を図４で示した２つのピークの間に存在する極小値で
分離して２階調化したものを図５（ａ）に示す。このよ
うにして、図２（ａ）で示した非晶質領域を有する結晶
質珪素膜を、結晶化領域と非晶質領域に分離することが
出来た。

【００１６】そして、図１（ａ）〜（ｃ）に、図２
（ａ）に行なったものと同様の画像処理を行ない、非晶
質領域の面積をソフトを用いて計算した。加熱時間と、
珪素膜総面積に対する加熱処理後の前記非晶質領域の総
面積との関係を表したのが図６（ａ）である。図６
（ａ）より、加熱時間が長い程、非晶質領域の総面積の
割合が低くなっている。

【００１７】また、図５（ａ）に於ける各々の非晶質領
域の面積をソフトを用いて計算し、図６（ｂ）に示す。
図６（ｂ）は確率統計分布図であり、横軸は非晶質領域
の面積を示し、縦軸は確率を示している。また、図６
（ｂ）中の○は４時間、△は８時間、×は１２時間加熱
したものの非晶質領域の面積を示している。図６（ｂ）
より、４時間加熱したものには１０μｍ²以上の非晶質
領域が存在しているが、８時間加熱したものと１２時間
加熱したものには存在していない。更に、４時間加熱し
たものは他の場合に比べて前記非晶質領域の面積のばら
つきも大きい。

【００１８】そして、それぞれの結晶質珪素膜に対して
レーザアニールを行なう。前記結晶質珪素膜を基に薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）を作製してｎチャネルの電気的
特性を測定した結果を図７の確率統計分布図に示す。図
７で用いている記号○、△、×は図６（ｂ）と同様の条
件である。図７（ａ）は非晶質領域の面積に対するＶｔ
ｈ、図７（ｂ）は非晶質領域の面積に対するＳ値、図７
(ｃ)は非晶質領域の面積に対する移動度を示しており、
４時間加熱したものは、８時間加熱したものや１２時間
加熱したものと比較して特性に大きなばらつきを生じて
いる。つまり、図６（ａ）で示した珪素膜の全面積に対
する非晶質領域の総面積の割合が高いと、電気的特性で
ばらつきが生じていることがわかる。また、図６（ｂ）
で示した４時間加熱したもので非晶質領域の面積にばら
つきが生じていることと、図７で示した電気的特性でば
らつきが生じていることとの相関が取れている。

【００１９】次に、非晶質珪素膜に加熱処理を行なう際
の加熱温度を振った実験について述べる。５インチ角の
ガラス基板上にプラズマＣＶＤ装置により窒化酸化珪素
膜１００ｎｍ、非晶質珪素膜５５ｎｍ成膜した後、酢酸
ニッケル水溶液（重量換算濃度１０ｐｐｍ、体積５ｍ
ｌ）をスピンコートにて表面に塗布し、温度５００℃の
窒素雰囲気で１時間、更に温度５５０℃、または温度５
７５℃、または温度６００℃の窒素雰囲気で４時間加熱
した。これにより前記非晶質珪素膜は結晶質珪素膜に変
化した。前記結晶質珪素膜を光学顕微鏡の明視野透過モ
ード５００倍で観察したものを図８(ａ) 、図８(ｂ)、
図８ (ｃ)に示す。図８(ａ)は５５０℃で加熱した写
真、図８(ｂ)は５７５℃で加熱した写真、図８ (ｃ)は
６００℃で加熱した写真である。

【００２０】図８(ａ)〜(ｃ)に、図２(ａ)に行なったも
のと同様の画像処理を行ない、結晶質半導体膜を非晶質
領域と結晶化領域に分離した。加熱温度と、珪素膜全面
積に対する前記非晶質領域の総面積の割合との関係を図
９（ａ）に示す。図９（ａ）より、加熱温度が高くなる
程、非晶質領域は観察されなくなることが分かる。

【００２１】また、前記画像処理により分離した非晶質
領域の面積を確率統計分布図にしたものを図９（ｂ）に
示す。図９（ｂ）中の○は加熱温度５５０℃、△は５７
５℃、×は６００℃で処理したものの確率統計分布を示
している。図９（ｂ）より、５５０℃で加熱したものと
５７５℃で加熱したものには０．３μｍ²以上の非晶質
領域が存在しているが、６００℃で加熱したものには
０．３μｍ²以上の非晶質領域は存在していない。

【００２２】それぞれの結晶質珪素膜に対してレーザパ
ワーのエネルギー条件を振ってレーザアニールを行な
う。前記結晶質珪素膜を基に、ＴＦＴを作製してｎチャ
ネルの電気的特性を測定したものを図１０、１１に示
す。図１０ （ａ）〜（ｄ）は温度５００℃の窒素雰囲
気で１時間、更に温度５５０℃の窒素雰囲気で４時間加
熱したもの、図１０（ｅ）〜（ｈ）は温度５００℃の窒
素雰囲気で１時間、更に温度５７５℃の窒素雰囲気で４
時間加熱したもの、図１１（ａ）〜（ｄ）は温度５００
℃の窒素雰囲気で１時間、更に温度６００℃の窒素雰囲
気で４時間加熱したものであり、図１０（ａ）、図１０
（ｅ）、図１１（ａ）はレーザエネルギー密度に対する
Ｖｔｈを示し、図１０（ｂ）、図１０（ｆ）、図１１
（ｂ）はレーザエネルギー密度に対するＳ値を示し、図
１０（ｃ）、図１０（ｇ）、図１１（ｃ）はレーザエネ
ルギー密度に対するＳｈｉｆｔを示し、図１０（ｄ）、
図１０（ｈ）、図１１（ｄ）はレーザエネルギー密度に
対する移動度を示している。ここでＳｈｉｆｔとは、ド
レイン電流の立ち上がるときのゲート電圧値のことであ
る。

【００２３】図１０、１１を比較すると、温度５００℃
の窒素雰囲気で１時間、更に温度６００℃の窒素雰囲気
で４時間加熱して得られた結晶質半導体膜を基に作製さ
れたＴＦＴの電気的特性が最もレーザパワーのエネルギ
ー変動の影響を受けていることが分かる。つまり、図
９、図１１より、加熱処理後の結晶質珪素膜中に非晶質
領域がほとんどないと、レーザパワーのエネルギー変動
によって電気的特性が大きく変動する。

【００２４】以上に述べたように、非晶質半導体膜に対
する加熱処理後、結晶化されなかった非晶質領域の総面
積とＴＦＴの電気的特性に相関があることが分かる。ま
た、結晶化されなかった非晶質領域の面積とＴＦＴの電
気的特性にも相関があることが分かる。本発明は課題を
解決するために、以下の手段を用いて、結晶性半導体膜
を得る。

【００２５】プラズマ処理や蒸着、スパッタ法、イオン
注入、溶液塗布等を利用して非晶質半導体膜上に微量な
元素（結晶化を助長する金属元素）を導入し、加熱処理
を行なって前記非晶質半導体膜を結晶化させる。特に本
発明では前記加熱処理に於いて、前記非晶質半導体膜全
面を結晶化させるのではなく、１つのＴＦＴの活性層と
なる領域の中に含まれる非晶質領域の総面積が前記１つ
のＴＦＴの活性層となる領域の面積に対し、１．０〜
８．０％、好ましくは１．０〜６．０％となる結晶質半
導体膜を作製することが重要である。このことは、電気
的特性の向上のために極めて重要である。但し、前記Ｔ
ＦＴの活性層となる領域は、前記金属元素を導入した領
域からその周辺へと結晶成長が行われた領域内に作製さ
れるものとする。

【００２６】前記１つのＴＦＴの活性層となる領域の中
に含まれる非晶質領域の総面積が活性層となる領域の面
積に対し、１．０〜８．０％、好ましくは１．０〜６．
０％であることが望ましいとした根拠について説明す
る。まず、下限値を１．０％としたことについて説明す
る。温度５７５℃の窒素雰囲気で４時間加熱した後の非
晶質領域の総面積は結晶質半導体膜の全面積の１．７５
％であり、温度６００℃の窒素雰囲気で４時間加熱した
後の非晶質領域の総面積は結晶質半導体膜の全面積に対
して０．００％であった。

【００２７】また、図１１より、温度６００℃で加熱処
理した結晶質半導体膜をレーザアニールし、前記結晶質
半導体膜を基にＴＦＴを作製したときの電気的特性はレ
ーザアニール時のレーザパワーのエネルギー変動に大き
く影響を受けている。そのため、加熱処理後の非晶質領
域の総面積は結晶質半導体膜の全面積の１．０％以上が
必要である。しかし、局所的に前記結晶質半導体膜の表
面観察を行なっても、観察領域に対し非晶質領域の総面
積が１．０％以上となるのが望ましい。そこで、最小観
察領域を１つのＴＦＴの活性層となる領域をとし、前記
１つのＴＦＴの活性層となる領域の中に含まれる非晶質
領域の総面積は前記１つのＴＦＴの活性層となる領域の
面積に対して１．０％以上とするとした。

【００２８】次に、前記１つのＴＦＴの活性層となる領
域の中に含まれる非晶質領域の総面積が活性層となる領
域の面積に対し、上限値を８．０％、好ましくは６．０
％としたことについて説明する。温度５５０℃の窒素雰
囲気で４時間加熱処理した後の非晶質領域の面積は結晶
質半導体膜の全面積の９．２５％であり、温度５５０℃
の窒素雰囲気で８時間加熱処理した後の非晶質領域の面
積は結晶質半導体膜の全面積の５．６３％であった。図
７より、４時間加熱処理した結晶質半導体膜にレーザア
ニールを行ない、前記結晶質半導体膜を基にＴＦＴを作
製したときの電気的特性はばらつきが大きくなることか
ら、上限を８．０％、好ましくは６．０％とした。ここ
でも、下限値を決定した場合と同様の理由で、前記１つ
のＴＦＴの活性層となる領域の中に含まれる非晶質領域
の総面積を対象とする。

【００２９】また、結晶化されなかった非晶質領域の面
積とＴＦＴの電気的特性にも相関があることから、前記
非晶質半導体膜上に微量な元素（結晶化を助長する金属
元素）を導入し、加熱処理を行なって前記非晶質半導体
膜を部分的に結晶化させ、得られる非晶質領域の各々の
面積が１０．０μｍ²以下であり、かつ、少なくとも１
つの非晶質領域の面積が０．３０μｍ²以上のものが存
在する結晶質半導体膜を作製することが重要である。こ
のことは、電気的特性のばらつきを抑えるために極めて
重要である。但し、前記非晶質領域は前記ＴＦＴの活性
層となる領域内であるものとする。

【００３０】前記非晶質領域の面積の上限を１０．０μ
ｍ²としたのは、図９（ｂ）および図１０（ａ）〜
（ｄ）で示したように、１０．０μｍ²以上の非晶質領
域を有する結晶質半導体膜にレーザアニールを行ない、
前記結晶質半導体膜を基に作製したＴＦＴの電気的特性
のばらつきが非常に大きくなっているためである。しか
し、図９（ｂ）および図１１から、非晶質領域の面積が
０．３μｍ²以下のものしかない場合は、加熱処理後に
レーザアニールを行なった場合、レーザパワーのエネル
ギーにより、電気的特性が大きく変動する。そのため、
前記非晶質領域の面積が０．３０μｍ²以上の非晶質領
域が存在する必要がある。

【００３１】上記の工程を経て作製された結晶質半導体
膜を基に、半導体装置を作製する。半導体装置には、薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）、ダイオード、光センサ等が
あるが、いずれも前記結晶質半導体膜を基に作製出来
る。

【００３２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
する。

【００３３】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の窒化酸化珪
素膜を成膜し、窒化酸化珪素膜表面に厚さ５０ｎｍの非
晶質珪素膜を成膜した。前記非晶質珪素膜上に結晶化を
助長する元素を重量換算で１０ｐｐｍ含有させた溶液
（体積５ｍｌ）を塗布し、基板を温度５００℃の窒素雰
囲気に１時間、更に温度５５０℃の窒素雰囲気で４時間
の加熱を行なった。前記加熱処理により１つのＴＦＴの
活性層となる領域の中に含まれる非晶質領域の総面積は
前記１つのＴＦＴの活性層となる領域の面積に対し、
１．０〜８．０％となる結晶質珪素膜を得る。また、前
記加熱処理により部分的に結晶化させた後の非晶質領域
の各々の面積は、１０．０μｍ²以下であり、かつ、少
なくとも１つの非晶質領域の面積が０．３０μｍ²以上
のものが存在する結晶質珪素膜となる。

【００３４】図１２に、照射面に於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の例を示
す。この構成は極めて一般的なものであり、あらゆる前
記光学系は図１２の構成に準じている。この構成は、照
射面に於ける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、照射面に於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。

【００３５】まず、図１２の側面図について説明する。
レーザ発振器１００１から出たレーザビームは、シリン
ドリカルアレイレンズ１００２ａと１００２ｂ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、シリンドリカルアレイレンズ１００４によ
り、いったん１つのレーザビームにまとめられる。ミラ
ー１００７で反射され、その後、ダブレットシリンドリ
カルレンズ１００８により、照射面１００９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言う。これにより、線状レーザ
の幅方向のエネルギー均質化がなされ、幅方向の長さが
決定される。

【００３６】次に、図１２の上面図について説明する。
レーザ発振器１００１から出たレーザビームは、シリン
ドリカルアレイレンズ１００３により、レーザビームの
進行方向に対して直角方向で、かつ、縦方向に対して直
角方向に分割される。該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１００４にて、レーザビーム
は照射面１００９にて1つに合成される。これにより、
線状レーザの長手方向のエネルギーの均質化がなされ、
また前記線状レーザの長さが決定される。前記光学系を
用いる際、現時点で代表的なレーザとしてはエキシマレ
ーザ等が挙げられる。

【００３７】また、出力の小さなレーザ発振器を使う場
合は、例えば長さ１０．０ｃｍの線状レーザに加工する
にはエネルギー密度が十分でないため、基板全面を点光
源で網羅するようにして照射する。その手段として、例
えばガルバノメータを用いて照射する方法がある。前記
方法の光学系の一例を図１３に示す。

【００３８】レーザ発振器１４０１から出たレーザビー
ムはビームエキスパンダー１４０２によってビームサイ
ズの小さなレーザビームとなり、更にガルバノメータ１
４０３、ｆ-θレンズ１４０４を経て基板１４０５に達
している。ここで、ガルバノメータを用いて基板全面を
網羅するようにして照射する方法について説明する。ガ
ルバノメータ１４０３の回転により、基板上でレーザビ
ームの到達する位置が移動し、前記ガルバノメータ１４
０３が半周期回転し終わると、ステージが１４０８で示
した方向に移動する。次にガルバノメータ１４０３の先
程とは逆方向の回転により、基板上でレーザビームの到
達する位置が移動し、前記ガルバノメータ１４０３が半
周期回転し終わると、ステージが１４０８で示した方向
に移動する。以上のように、ガルバノメータの回転とス
テージの移動を繰り返すことにより、基板全面を網羅す
るようにして照射することが出来る。但し、基板上で照
射位置が移動してもｆ-θレンズ１４０４により焦点は
常に基板上に来るようになっている。前記光学系を用い
る際の現時点で代表的なレーザ発振器としてはＹＡＧレ
ーザの第３高調波等が挙げられる。

【００３９】以上のような方法で非晶質領域を有する結
晶質半導体膜にレーザアニールを行なう。レーザアニー
ル後の結晶質半導体膜は、ＴＦＴの活性層となる領域に
おいて９９％以上結晶化している。前記結晶質半導体膜
を基にＴＦＴを作製すると、前記ＴＦＴの電気的特性の
ばらつきは少なくなる。

【００４０】また、非晶質半導体膜として非晶質半導体
膜や微結晶半導体膜があり、非晶質珪素膜のほかに、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
物半導体膜を適用しても良い。

【００４１】

【実施例】[実施例１]本実施例は加熱処理を行なった
後、ＸｅＣｌエキシマレーザを用いてレーザアニールを
行なう場合について説明する。

【００４２】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の窒化酸化珪素膜
を成膜し、窒化酸化珪素膜表面に厚さ５０ｎｍの非晶質
珪素膜を成膜した。前記非晶質珪素膜上に結晶化を助長
する元素を含有させた溶液を塗布する。前記溶液とし
て、例えば酢酸ニッケル溶液を用いる場合、前記酢酸ニ
ッケル溶液（重量換算濃度１０ｐｐｍ、体積５ｍｌ）を
スピンコートにより膜上全面に塗布する。

【００４３】次に、基板を温度５００℃の窒素雰囲気に
１時間、更に温度５５０℃の窒素雰囲気に４時間の加熱
を行なった。前記加熱処理により部分的に結晶化させ１
つのＴＦＴの活性層となる領域の中に含まれる非晶質領
域の総面積が前記１つのＴＦＴの活性層となる領域の面
積に対し１．０〜８．０％となる結晶質珪素膜を得る。
また、前記加熱処理により部分的に結晶化させた後の非
晶質領域の各々の面積は、１０．０μｍ²以下であり、
かつ、少なくとも１つの非晶質領域の面積が０．３０μ
ｍ²以上のものが存在する結晶質珪素膜となる。この
後、ラムダ社のＸｅＣｌエキシマレーザ（波長３０８ｎ
ｍ、パルス幅３０ｎｓ）Ｌ３３０８を使用してレーザア
ニールを行なう。このレーザ発振器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。前記Ｘｅ
Ｃｌエキシマレーザを用い、図１２のような光学系を経
てレーザビームを線状レーザに加工し、レーザアニール
を行なう。レーザアニール後の結晶質珪素膜は、ＴＦＴ
の活性層となる領域において９９％以上結晶化してい
る。

【００４４】このようにして作製された結晶質珪素膜を
ＴＦＴの活性層とすれば、ＴＦＴの電気的特性のばらつ
きは少なくなる。

【００４５】[実施例２]本実施例は加熱処理を行なった
後、ＫｒＦエキシマレーザを用いてレーザアニールを行
なう場合について説明する。

【００４６】実施例１と同様の方法で窒素酸化珪素膜、
非晶質珪素膜を成膜し、前記非晶質珪素膜上に結晶化を
助長する元素を含有させた溶液を塗布する。次に、基板
を温度５００℃の窒素雰囲気に１時間、更に温度５５０
℃の窒素雰囲気に４時間の加熱を行なった。前記加熱処
理により部分的に結晶化させ１つのＴＦＴの活性層とな
る領域の中に含まれる非晶質領域の総面積が前記１つの
ＴＦＴの活性層となる領域の面積に対し、１．０〜８．
０％となる結晶質半導体膜を得る。また、前記加熱処理
により部分的に結晶化させた後の非晶質領域の各々の面
積は、１０．０μｍ²以下であり、かつ、少なくとも１
つの非晶質領域の面積が０．３０μｍ²以上のものが存
在する結晶質珪素膜となる。この後、ＫｒＦエキシマレ
ーザにより、図１２に示すような方法でレーザアニール
を行なう。

【００４７】このようにして作製された珪素膜をＴＦＴ
の活性層とすれば、ＴＦＴの電気的特性のばらつきは少
なくなる。

【００４８】[実施例３]本実施例は加熱処理を行なった
後、ＡｒＦエキシマレーザを用いてレーザアニールを行
なう場合について説明する。

【００４９】実施例１と同様の方法で窒素酸化珪素膜、
非晶質珪素膜を成膜し、前記非晶質珪素膜上に結晶化を
助長する元素を含有させた溶液を塗布する。次に、基板
を温度５００℃の窒素雰囲気に１時間、更に温度５５０
℃の窒素雰囲気に４時間の加熱を行なった。前記加熱処
理により部分的に結晶化させ１つのＴＦＴの活性層とな
る領域の中に含まれる非晶質領域の総面積が前記１つの
ＴＦＴの活性層となる領域の面積に対し、１．０〜８．
０％となる結晶質珪素膜を得る。また、前記加熱処理に
より部分的に結晶化させた後の非晶質領域の各々の面積
は、１０．０μｍ ²以下であり、かつ、少なくとも１つ
の非晶質領域の面積が０．３０μｍ²以上のものが存在
する結晶質珪素膜となる。この後、ＡｒＦエキシマレー
ザにより、図１２に示すような方法でレーザアニールを
行なう。レーザアニール後の結晶質珪素膜は、ＴＦＴの
活性層となる領域において９９％以上結晶化している。

【００５０】このようにして作製された結晶質珪素膜を
ＴＦＴの活性層とすれば、ＴＦＴの電気的特性のばらつ
きは少なくなる。

【００５１】[実施例４]本実施例は加熱処理を行なった
後、ＹＡＧレーザの第３高調波を用いてレーザアニール
を行なう場合について説明する。

【００５２】実施例１と同様の方法で窒素酸化珪素膜、
非晶質珪素膜を成膜し、前記非晶質珪素膜上に結晶化を
助長する元素を含有させた溶液を塗布する。次に、基板
を温度５００℃の窒素雰囲気に１時間、更に温度５５０
℃の窒素雰囲気に４時間の加熱を行なった。前記加熱処
理により部分的に結晶化させ１つのＴＦＴの活性層とな
る領域の中に含まれる非晶質領域の総面積が前記１つの
ＴＦＴの活性層となる領域の面積に対し、１．０〜８．
０％となる結晶質珪素膜を得る。また、前記加熱処理に
より部分的に結晶化させた後の非晶質領域の各々の面積
は、１０．０μｍ ²以下であり、かつ、少なくとも１つ
の非晶質領域の面積が０．３０μｍ²以上のものが存在
する結晶質珪素膜となる。この後、ＹＡＧレーザの第３
高調波により、図１３に示すような方法でレーザアニー
ルを行なう。レーザアニール後の結晶質珪素膜は、ＴＦ
Ｔの活性層となる領域において９９％以上結晶化してい
る。

【００５３】このようにして作製された結晶質珪素膜を
ＴＦＴの活性層とすれば、ＴＦＴの電気的特性のばらつ
きは少なくなる。

【００５４】[実施例５]本実施例は非晶質珪素膜を結晶
化させるときの加熱温度を５７５℃にした場合について
説明する。

【００５５】実施例１と同様の方法で窒素酸化珪素膜、
非晶質珪素膜を成膜し、前記非晶質珪素膜上に結晶化を
助長する元素を含有させた溶液を塗布する。次に、基板
を温度５００℃の窒素雰囲気に１時間、更に温度５７５
℃の窒素雰囲気に４時間の加熱を行なった。前記加熱処
理により部分的に結晶化させ１つのＴＦＴの活性層とな
る領域の中に含まれる非晶質領域の総面積が前記１つの
ＴＦＴの活性層となる領域の面積に対し、１．０〜８．
０％となる結晶質珪素膜を得る。また、前記加熱処理に
より部分的に結晶化させた後の非晶質領域の各々の面積
は、１０．０μｍ ²以下であり、かつ、少なくとも１つ
の非晶質領域の面積が０．３０μｍ²以上のものが存在
する結晶質珪素膜となる。

【００５６】続いて、前記結晶質珪素膜に結晶性の向上
のためにレーザアニールを行なう。レーザアニール後の
結晶質珪素膜は、ＴＦＴの活性層となる領域において９
９％以上結晶化している。このようにして得られた結晶
質珪素膜をＴＦＴの活性層とすれば、ＴＦＴの電気的特
性のばらつきは少なくなる。

【００５７】[実施例６]本実施例を図１４〜図２０を用
いて説明する。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。

【００５８】図１４（Ａ）において、基板１５００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１５００のＴＦＴを形成する表面には、基板１５０
０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下地膜１５０１を形成
する。例えば、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ₄、ＮＨ₃、Ｎ
₂Ｏから作製される酸化窒化珪素膜を１００ｎｍ、同様
にＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏから作製される酸化窒化珪素膜を２０
０ｎｍの厚さに積層形成する。

【００５９】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
晶質珪素膜を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。また、下
地膜１５０２と非晶質珪素膜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１４（Ａ））

【００６０】次いで、非晶質珪素膜１５０３ａ上に、結
晶化を助長する金属元素（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）を用いて加
熱処理を行ない、結晶化を行なう。前記加熱処理により
部分的に結晶化させ１つのＴＦＴの活性層となる領域の
中に含まれる非晶質領域の総面積が前記１つのＴＦＴの
活性層となる領域の面積に対し１．０〜８．０％となる
結晶質珪素膜を得る。また、前記加熱処理により部分的
に結晶化させた後の非晶質領域の各々の面積は、１０．
０μｍ²以下であり、かつ、少なくとも１つの非晶質領
域の面積が０．３０μｍ²以上のものが存在する結晶質
珪素膜となる。（図１４（Ｂ））その後、レーザ結晶化
を行なって、結晶質珪素膜１５０３ｂを形成する。レー
ザアニール後の結晶質珪素膜は、ＴＦＴの活性層となる
領域において９９％以上結晶化している。結晶化の工程
に先立って、非晶質珪素膜の含有水素量にもよるが、４
００〜５００℃で１時間程度の加熱処理を行ない、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１４（Ｃ））

【００６１】そして、結晶質珪素膜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の厚さの酸化珪素膜によるマスク層１
５０８を形成する。（図１４（Ｄ））

【００６２】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
晶質珪素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１５１０〜１５
１２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１
４（Ｅ））

【００６３】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、画素部の保持容量を
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１５（Ａ））

【００６４】次に、マスク層１０８をフッ酸などにより
除去して、図１４（Ｅ）と図１５（Ａ）で添加した不純
物元素を活性化させる工程を行なう。活性化は、窒素雰
囲気中で５００〜６００℃で１〜４時間の加熱処理や、
レーザ活性化の方法により行なうことができる。また、
両者を併用して行なっても良い。本実施例では、ＫｒＦ
エキシマのレーザビーム（波長２４８ｎｍ）を用い、線
状レーザを形成して、発振周波数５〜５０Ｈｚ、エネル
ギー密度１００〜５００ｍＪ／ｃｍ²として線状レーザ
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
ーザビームの照射条件には何ら限定される事項はなく、
実施者が適宜決定すれば良い。

【００６５】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
厚さで珪素を含む絶縁膜で形成する。例えば、１２０ｎ
ｍの厚さで酸化窒化珪素膜を形成する。ゲート絶縁膜に
は、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。（図１５（Ｂ））

【００６６】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。

【００６７】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、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
１５（Ｃ））

【００６８】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１５（Ｄ））

【００６９】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なう。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１６（Ａ））

【００７０】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
形成を行なった。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ない、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１６（Ｂ））

【００７１】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。

【００７２】そして、画素部のｎチャネル型ＴＦＴのＬ
ＤＤ領域を形成するためのｎ型を付与する不純物添加の
工程を行なった。ここではゲート電極１５３１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１５（Ａ）お
よび図１６（Ａ）と図１６（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、１５４４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１６（Ｃ））

【００７３】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加
熱処理工程を行なう。この工程はファーネスアニール
法、レーザアニール法、またはラピッドサーマルアニー
ル法（ＲＴＡ法）で行なうことができる。ここではファ
ーネスアニール法で活性化工程を行なった。加熱処理は
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℃で行なうものであり、本実施例では５５０℃
で４時間の加熱処理を行なった。また、基板１５００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時間の加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。

【００７４】この加熱処理において、ゲート電極１５２
８〜１５３１と容量配線１５３２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）を形成することができる。また、導電層（Ｃ）１５
２８ｃ〜１５３２ｃ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、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜４
５０℃で１〜１２時間の加熱処理を行ない、島状半導体
層を水素化する工程を行なった。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）を行な
っても良い。（図１６（Ｄ））

【００７５】なお、本実施例のように島状半導体層が、
非晶質珪素膜から金属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金属元素が残留
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、残留する金属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
金属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。ゲッタリングに
必要なリン（Ｐ）の濃度は図１６（Ｂ）で形成した不純
物領域（ｎ⁺）と同程度であり、図１６（Ｄ）に示す活
性化工程の加熱処理により、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金属元素を
ゲッタリングすることができた。

【００７６】また、金属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、金属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）である加熱処理を行なう。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。

【００７７】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、にチタン（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１７（Ａ））

【００７８】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を形成した。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１７（Ｂ））

【００７９】第１の層間絶縁膜１５５０は５００〜１５
００ｎｍの厚さで酸化珪素膜または酸化窒化珪素膜で形
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１００ｎｍ、Ｔ
ｉ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。

【００８０】次に、パッシベーション膜１５５９とし
て、窒化珪素膜、酸化珪素膜、または窒化酸化珪素膜を
５０〜５００ｎｍ（代表的には１００〜３００ｎｍ）の
厚さで形成する。この状態で水素化処理を行なうとＴＦ
Ｔ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、３００〜４
５０℃で１〜１２時間の加熱処理を行なうと良く、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１５９に開口部を形成しておいても良
い。（図１７（Ｃ））

【００８１】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、酸化インジウムと酸化スズとの化合物からなる
酸化物導電膜（ＩＴＯ膜）を１００ｎｍの厚さにスパッ
タ法で形成した。（図１８）

【００８２】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。

【００８３】尚、図１９は表示領域のほぼ一画素分を示
す上面図である。図１９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１９は、図１４〜図１８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。

【００８４】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。

【００８５】図１８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。

【００８６】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２０に示すように、上記方法で作製し
た図１８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、対向電極１７０４
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、画素部
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２０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。

【００８７】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。

【００８８】なお、本実施例は、実施例１乃至５および
実施例７および８のいずれか一と自由に組み合わせるこ
とが可能である。

【００８９】[実施例７]本実施例では実施例６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２１を用いて示す。

【００９０】まず、実施例６に従って、図２１（Ａ）の
状態を得る。なお、図２１（Ａ）は図１４（Ａ）に相当
する。

【００９１】次いで、結晶化を助長する金属元素（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なう。具体的には、非
晶質珪素膜表面に金属元素を保持させた状態で、加熱処
理により結晶化を行なう（図示せず）。これにより、部
分的に結晶化させ１つのＴＦＴの活性層となる領域の中
に含まれる非晶質領域の総面積が前記１つのＴＦＴの活
性層となる領域の面積に対し１．０〜８．０％となる結
晶質珪素膜を得る。また、前記加熱処理により部分的に
結晶化させた後の非晶質領域の各々の面積は、１０．０
μｍ²以下であり、かつ、少なくとも１つの非晶質領域
の面積が０．３０μｍ²以上のものが存在する結晶質珪
素膜となる。続いて、レーザアニールを行ない、結晶質
珪素膜に変化させる。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）をスパッタ法で導入し
て、金属元素含有層１８０１を非晶質半導体膜１５０３
ａの全面に形成する。（図２１（Ｂ））また、本実施例
ではスパッタ法でニッケルを導入する方法を用いたが、
蒸着法などにより金属元素でなる薄膜（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。

【００９２】次いで、レーザアニールを行ない、結晶質
珪素膜１８０２を形成した。（図２１（Ｃ））レーザア
ニール後の結晶質珪素膜は、ＴＦＴの活性層となる領域
において９９％以上結晶化している。

【００９３】以降の工程は、実施例６に示した図１４
（Ｃ）以降の工程に従えば、図２０に示す構造が得られ
る。

【００９４】なお、本実施例のように島状半導体層が、
非晶質珪素膜に金属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金属元素が残留し
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、残留する金属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。この金
属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。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１６（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金属元素をゲッ
タリングすることができた。

【００９５】また、金属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、金属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。

【００９６】また、金属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
ングを行なってもよい。

【００９７】[実施例８]本実施例では実施例７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。

【００９８】まず、実施例６に従って、図２２（Ａ）の
状態を得る。なお、図２２（Ａ）は図１４（Ａ）に相当
する。

【００９９】次いで、金属元素（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、金属元素含有層１９０２を非晶質半導
体膜１５０３ａの全面に形成する。（図２２（Ｂ））こ
こで使用可能な金属元素は、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）、アルミ
ニウム（Ａｌ）といった元素がある。

【０１００】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
どにより金属元素でなる薄膜（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、本実施例では金属元素含有層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金属元素含有層を形成する工
程としてもよい。

【０１０１】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）の熱処理を行なう。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珪素膜）１９０２
が形成される。（図２２（Ｃ））これにより、部分的に
結晶化させ１つのＴＦＴの活性層となる領域の中に含ま
れる非晶質領域の総面積が、前記１つのＴＦＴの活性層
となる領域の面積に対し１．０〜８．０％となる結晶質
珪素膜を得る。また、前記加熱処理により部分的に結晶
化させた後の非晶質領域の各々の面積は、１０．０μｍ
²以下であり、かつ、少なくとも１つの非晶質領域の面
積が０．３０μｍ²以上のものが存在する結晶質珪素膜
となる。なお、選択的に金属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珪素膜が形成される。

【０１０２】上記の方法で結晶化される結晶質珪素膜
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
晶質珪素膜の結晶性を向上させるため、レーザビームを
該膜に照射して良好な結晶性を有する結晶質珪素膜１９
０３を形成した。（図２２（Ｄ））レーザアニール後の
結晶質珪素膜は、ＴＦＴの活性層となる領域において９
９％以上結晶化している。

【０１０３】以降の工程は、実施例７に示した図１４
（Ｃ）以降の工程に従えば、図２０に示す構造が得られ
る。

【０１０４】なお、実施例７と同様に、残留する金属元
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６に示した方法を用いて
ゲッタリングを行なうことが望ましい。

【０１０５】[実施例９]実施例６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２３の斜視図を用
いて説明する。尚、図２３は、図１４〜図１９と対応付
けるため、共通の符号を用いている。

【０１０６】図２３においてアクティブマトリクス基板
は、ガラス基板１５００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１５３１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
４に接続され、入力配線７５、７６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。

【０１０７】[実施例１０]本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ＥＣ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
に本発明を実施できる。

【０１０８】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２４、図２５及び図２６に示す。

【０１０９】図２４（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３０
０３、キーボード３００４等を含む。本発明を画像入力
部３００２、表示部３００３やその他の信号制御回路に
適用することができる。

【０１１０】図２４（Ｂ）はビデオカメラであり、本体
３１０１、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３１０
６等を含む。本発明を表示部３１０２やその他の信号制
御回路に適用することができる。

【０１１１】図２４（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
３２０２、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
他の信号制御回路に適用できる。

【０１１２】図２４（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３３０
３等を含む。本発明は表示部３３０２やその他の信号制
御回路に適用することができる。

【０１１３】図２４（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
トを行なうことができる。本発明は表示部３４０２やそ
の他の信号制御回路に適用することができる。

【０１１４】図２４（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。本発
明を表示部３５０２やその他の信号制御回路に適用する
ことができる。

【０１１５】図２５（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やその他の信号制御回路に適用すること
ができる。

【０１１６】図２５（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
の信号制御回路に適用することができる。

【０１１７】なお、図２５（Ｃ）は、図２５（Ａ）及び
図２５（Ｂ）中における投射装置３６０１、３７０２の
構造の一例を示した図である。投射装置３６０１、３７
０２は、光源光学系３８０１、ミラー３８０２、３８０
４〜３８０６、ダイクロイックミラー３８０３、プリズ
ム３８０７、液晶表示装置３８０８、位相差板３８０
９、投射光学系３８１０で構成される。投射光学系３８
１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施
例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単
板式であってもよい。また、図２５（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。

【０１１８】また、図２５（Ｄ）は、図２５（Ｃ）中に
おける光源光学系３８０１の構造の一例を示した図であ
る。本実施例では、光源光学系３８０１は、リフレクタ
ー３８１１、光源３８１２、レンズアレイ３８１３、３
８１４、偏光変換素子３８１５、集光レンズ３８１６で
構成される。なお、図２５（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。

【０１１９】ただし、図２５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での適用例は図示していな
い。

【０１２０】図２６（Ａ）は携帯電話であり、本体３９
０１、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やその他の信号制御回路に適用
することができる。

【０１２１】図２６（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
の信号回路に適用することができる。

【０１２２】図２６（Ｃ）はディスプレイであり、本体
４１０１、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。

【０１２３】以上の様に、本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１〜９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。

【０１２４】

【発明の効果】本発明の構成を採用することにより、以
下に示すような基本的有意性を得ることが出来る。 (ａ)非晶質半導体膜の結晶化または結晶性向上のための
加熱処理後に、レーザアニールを行ない、得られた結晶
質半導体膜を基にＴＦＴを作製すると、前記ＴＦＴの電
気的特性がレーザビームのエネルギーのばらつきに最も
左右されない範囲である。 (ｂ)前記結晶質半導体膜を用い、ＴＦＴを作製すると、
前記ＴＦＴの電気的特性のばらつきが最も少ない範囲で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】(ａ)非晶質珪素膜に加熱処理550℃で4時間行な
った写真。(ｂ)非晶質珪素膜に加熱処理550℃で8時間行
なった写真。(ｃ)非晶質珪素膜に加熱処理550℃で12時
間行なった写真。

【図２】(ａ)光学顕微鏡にて明視野透過モードで表面を
観察した写真。 (ｂ) 図２ (ａ)のＲチャネルに分離した写真。

【図３】(ａ) 図２ (ａ)のＧチャネルに分離した写
真。 （ｂ） 図２ (ａ)のＢチャネルに分離した写真。

【図４】 図２ (ａ)の各モードの階調（濃度）ヒストグ
ラム。

【図５】(ａ) 図３(ａ)を２階調化した写真。 (ｂ) 非晶質領域と結晶領域を説明した図。

【図６】 （ａ）図１ の非晶質領域の確率統計分布図。 （ｂ）図１の非晶質部分の各塊の面積の比率。

【図７】(ａ)非晶質珪素膜に加熱処理を行なったときの
加熱時間に対するＶｔｈの確率統計分布図。 (ｂ)非晶質珪素膜に加熱処理を行なったときの加熱時間
に対するS値の確率統計分布図。 (ｃ)非晶質珪素膜に加熱処理を行なったときの加熱時間
に対する移動度の確率統計分布図。

【図８】(ａ)非晶質珪素膜に加熱処理550℃4時間行なっ
た写真。 (ｂ)非晶質珪素膜に加熱処理575℃4時間行なった写真。 (ｃ)非晶質珪素膜に加熱処理600℃4時間行なった写真。

【図９】 （ａ）図８の非晶質領域の確率統計分布図。 （ｂ）図 8の非晶質部分の各塊の面積の比率。

【図１０】(ａ)〜(ｄ) 非晶質珪素膜に加熱処理550℃
で4時間行ない、レーザパワーを振ってレーザアニール
を行なったときの電気的特性を表す図。 (ｅ)〜(ｈ) 非晶質珪素膜に加熱処理575℃で4時間行な
い、レーザパワーを振ってレーザアニールを行なったと
きの電気的特性を表す図。

【図１１】非晶質珪素膜に加熱処理600℃で4時間行な
い、レーザパワーを振ってレーザアニールを行なったと
きの電気的特性を表す図。

【図１２】線状ビームを形成する光学系の一例。

【図１３】ガルバノメータとｆ−θレンズを用いた光学
系の一例。

【図１４】本発明の作製工程の一例を示す図。

【図１５】本発明の作製工程の一例を示す図。

【図１６】本発明の作製工程の一例を示す図。

【図１７】本発明の作製工程の一例を示す図。

【図１８】本発明の作製工程の一例を示す図。

【図１９】画素の上面図を示す図。

【図２０】液晶表示装置の断面構造を示す図。

【図２１】本発明の作製工程の一例を示す図。

【図２２】本発明の作製工程の一例を示す図。

【図２３】ＡＭ−ＬＣＤの概観を示す図。

【図２４】電子機器の一例を示す図。

【図２５】電子機器の一例を示す図。

【図２６】電子機器の一例を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 幸一郎 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 (72)発明者 牧田 直樹 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 土本 修平 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非晶質半導体膜に前記非晶質半導体膜の
   結晶化を助長する金属元素を導入する第１の工程と、加
   熱処理により前記非晶質半導体膜を部分的に結晶化させ
   た第１の結晶質半導体膜を形成する第２の工程と、前記
   第１の結晶質半導体膜にレーザビームを照射して第２の
   結晶質半導体膜を形成する第３の工程とを有し、前記第
   １の結晶質半導体膜のＴＦＴの活性層となる領域は、９
   ２〜９９％が結晶化していることを特徴とする半導体装
   置の作製方法。
2. 【請求項２】 非晶質半導体膜に前記非晶質半導体膜の
   結晶化を助長する金属元素を導入する第１の工程と、加
   熱処理により前記非晶質半導体膜を部分的に結晶化させ
   た第１の結晶質半導体膜を形成する第２の工程と、前記
   第１の結晶質半導体膜にレーザビームを照射して第２の
   結晶質半導体膜を形成する第３の工程とを有し、前記第
   ２の工程により形成された前記第１の結晶質半導体膜
   は、ＴＦＴの活性層となる領域に於いて９２〜９９％が
   結晶化し、前記第３の工程により形成された前記第２の
   結晶質半導体膜は、前記ＴＦＴの活性層となる領域に於
   いて９９％以上結晶化することを特徴とする半導体装置
   の作製方法。
3. 【請求項３】 非晶質半導体膜に前記非晶質半導体膜の
   結晶化を助長する金属元素を導入する第１の工程と、加
   熱処理により前記非晶質半導体膜を部分的に結晶化させ
   た第１の結晶質半導体膜を形成する第２の工程と、前記
   第１の結晶質半導体膜にレーザビームを照射して第２の
   結晶質半導体膜を形成する第３の工程とを有し、前記第
   １の結晶質半導体膜のＴＦＴの活性層となる領域は、９
   ４〜９９％が結晶化していることを特徴とする半導体装
   置の作製方法。
4. 【請求項４】 非晶質半導体膜に前記非晶質半導体膜の
   結晶化を助長する金属元素を導入する第１の工程と、加
   熱処理により前記非晶質半導体膜を部分的に結晶化させ
   た第１の結晶質半導体膜を形成する第２の工程と、前記
   第１の結晶質半導体膜にレーザビームを照射して第２の
   結晶質半導体膜を形成する第３の工程とを有し、前記第
   ２の工程により形成された前記第１の結晶質半導体膜
   は、ＴＦＴの活性層となる領域に於いて９４〜９９％が
   結晶化し、前記第３の工程により形成された前記第２の
   結晶質半導体膜は、前記ＴＦＴの活性層となる領域に於
   いて９９％以上結晶化することを特徴とする半導体装置
   の作製方法。
5. 【請求項５】 非晶質半導体膜に前記非晶質半導体膜の
   結晶化を助長する金属元素を導入する第１の工程と、加
   熱処理により前記非晶質半導体膜を部分的に結晶化させ
   た第１の結晶質半導体膜を形成する第２の工程と、前記
   第１の結晶質半導体膜にレーザビームを照射して第２の
   結晶質半導体膜を形成する第３の工程とを有し、前記第
   １の結晶質半導体膜のＴＦＴの活性層となる領域のうち
   非晶質領域の総面積は前記ＴＦＴの活性層となる領域の
   面積に対して１〜８％とすることを特徴とする半導体装
   置の作製方法。
6. 【請求項６】 非晶質半導体膜に前記非晶質半導体膜の
   結晶化を助長する金属元素を導入する第１の工程と、加
   熱処理により前記非晶質半導体膜を部分的に結晶化させ
   た第１の結晶質半導体膜を形成する第２の工程と、前記
   第１の結晶質半導体膜にレーザビームを照射して第２の
   結晶質半導体膜を形成する第３の工程とを有し、前記第
   ２の工程により形成された前記第１の結晶質半導体膜
   は、ＴＦＴの活性層となる領域のうち非晶質領域の総面
   積が、前記ＴＦＴの活性層となる領域の面積に対して１
   〜８％とし、前記第３の工程により形成された前記第２
   の結晶質半導体膜は、前記ＴＦＴの活性層となる領域に
   於いて非晶質領域が１％以下とすることを特徴とする半
   導体装置の作製方法。
7. 【請求項７】 非晶質半導体膜に前記非晶質半導体膜の
   結晶化を助長する金属元素を導入する第１の工程と、加
   熱処理により前記非晶質半導体膜を部分的に結晶化させ
   た第１の結晶質半導体膜を形成する第２の工程と、前記
   第１の結晶質半導体膜にレーザビームを照射して第２の
   結晶質半導体膜を形成する第３の工程とを有し、前記第
   １の結晶質半導体膜のＴＦＴの活性層となる領域のうち
   非晶質領域の総面積は、前記ＴＦＴの活性層となる領域
   の面積に対して１〜６％であることを特徴とする半導体
   装置の作製方法。
8. 【請求項８】 非晶質半導体膜に前記非晶質半導体膜の
   結晶化を助長する金属元素を導入する第１の工程と、加
   熱処理により前記非晶質半導体膜を部分的に結晶化させ
   た第１の結晶質半導体膜を形成する第２の工程と、前記
   第１の結晶質半導体膜にレーザビームを照射して第２の
   結晶質半導体膜を形成する第３の工程とを有し、前記第
   ２の工程により形成された前記第１の結晶質半導体膜
   は、ＴＦＴの活性層となる領域のうち非晶質領域の総面
   積が前記ＴＦＴの活性層となる領域の面積に対して１〜
   ６％とし、前記第３の工程により形成された前記第２の
   結晶質半導体膜は、前記ＴＦＴの活性層となる領域に於
   いて非晶質領域が１％以下とすることを特徴とする半導
   体装置の作製方法。
9. 【請求項９】 非晶質半導体膜に前記非晶質半導体膜の
   結晶化を助長する金属元素を導入する第１の工程と、 加熱処理により前記非晶質半導体膜を部分的に結晶化さ
   せ、複数の非晶質領域を持つ第１の結晶質半導体膜を形
   成する第２の工程と、 前記第１の結晶質半導体膜にレーザビームを照射して第
   ２の結晶質半導体膜を形成する第３の工程と、 を有し、前記第１の結晶質半導体膜のＴＦＴの活性層と
   なる領域に於いて、前記複数の非晶質領域の各々の面積
   は１０μｍ²以下であり、かつ、前記複数の非晶質領域
   のうち、少なくとも１つの非晶質領域の面積は０．３μ
   ｍ²以上であることを特徴とする半導体装置の作製方
   法。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至９のいずれか一項に於い
    て、前記金属元素は、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、
    Ａｕ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂから選
    ばれた一種または複数種類の元素であることを特徴とす
    る半導体装置の作製方法。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至９のいずれか一項に於い
    て、前記金属元素は、８族、１Ｂ族、３Ｂ族、４Ｂ族、
    ５Ｂ族元素から選ばれた一種または複数種類の元素であ
    ることを特徴とする半導体装置の作製方法。
12. 【請求項１２】 請求項１乃至１１のいずれか一項に於
    いて、前記半導体装置は、液晶表示装置、またはイメー
    ジセンサであることを特徴とする半導体装置の作製方
    法。
13. 【請求項１３】 請求項１乃至１１のいずれか一項に於
    いて、前記半導体装置は、携帯電話、ビデオカメラ、デ
    ジタルカメラ、プロジェクター、ゴーグル型ディスプレ
    イ、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレイヤー、電子
    書籍、または携帯型情報端末であることを特徴とする半
    導体装置の作製方法。
14. 【請求項１４】 非晶質半導体膜に前記非晶質半導体膜
    の結晶化を助長する金属元素を導入させ、加熱処理によ
    り、ＴＦＴの活性層となる領域の９２〜９９％を結晶化
    させた第１の結晶質半導体膜を形成させ、前記第１の結
    晶質半導体膜にレーザビームを照射して形成させた第２
    の結晶質半導体膜をＴＦＴの活性層としたことを特徴と
    する半導体装置。
15. 【請求項１５】 非晶質半導体膜に前記非晶質半導体膜
    の結晶化を助長する金属元素を導入させ、加熱処理によ
    り、ＴＦＴの活性層となる領域の９４〜９９％を結晶化
    させた第１の結晶質半導体膜を形成させ、前記第１の結
    晶質半導体膜にレーザビームを照射して形成させた第２
    の結晶質半導体膜をＴＦＴの活性層としたことを特徴と
    する半導体装置。
16. 【請求項１６】 非晶質半導体膜に前記非晶質半導体膜
    の結晶化を助長する金属元素を導入させ、加熱処理によ
    り、ＴＦＴの活性層となる領域のうち非晶質領域の総面
    積が前記ＴＦＴの活性層となる領域の面積に対して１〜
    ６％である第１の結晶質半導体膜を形成させ、前記第１
    の結晶質半導体膜にレーザビームを照射して形成させた
    第２の結晶質半導体膜をＴＦＴの活性層としたことを特
    徴とする半導体装置。
17. 【請求項１７】 非晶質半導体膜に前記非晶質半導体膜
    の結晶化を助長する金属元素を導入させ、加熱処理によ
    り、ＴＦＴの活性層となる領域のうち非晶質領域の総面
    積が前記ＴＦＴの活性層となる領域の面積に対して１〜
    ６％である第１の結晶質半導体膜を形成させ、前記第１
    の結晶質半導体膜にレーザビームを照射して形成させた
    第２の結晶質半導体膜をＴＦＴの活性層としたことを特
    徴とする半導体装置。
18. 【請求項１８】 非晶質半導体膜に前記非晶質半導体膜
    の結晶化を助長する金属元素を導入させ、 加熱処理により、ＴＦＴの活性層となる領域に於いて、
    非晶質領域の各々の面積は１０μｍ²以下であり、か
    つ、少なくとも１つの非晶質領域の面積は０．３μｍ²
    以上である第１の結晶質半導体膜を形成させ、前記第１
    の結晶質半導体膜にレーザビームを照射して形成させた
    第２の結晶質半導体膜をＴＦＴの活性層としたことを特
    徴とする半導体装置。
19. 【請求項１９】 請求項１４乃至１８のいずれか一項に
    於いて、前記金属元素は、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａ
    ｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂか
    ら選ばれた一種または複数種類の元素でなることを特徴
    とする半導体装置。
20. 【請求項２０】 請求項１４乃至１８のいずれか一項に
    於いて、前記金属元素は、８族、１Ｂ族、３Ｂ族、４Ｂ
    族、５Ｂ族元素から選ばれた一種または複数種類の元素
    でなることを特徴とする半導体装置。
21. 【請求項２１】 請求項１４乃至２０のいずれか一項に
    於いて、前記半導体装置は、液晶表示装置、またはイメ
    ージセンサであることを特徴とする半導体装置。
22. 【請求項２２】 請求項１４乃至２０のいずれか一項に
    於いて、前記半導体装置は、携帯電話、ビデオカメラ、
    デジタルカメラ、プロジェクター、ゴーグル型ディスプ
    レイ、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレイヤー、電
    子書籍、または携帯型情報端末であることを特徴とする
    半導体装置。