JP2002231631A

JP2002231631A - 半導体装置およびその作製方法および半導体製造装置

Info

Publication number: JP2002231631A
Application number: JP2001028874A
Authority: JP
Inventors: Setsuo Nakajima; 節男中嶋; Aiko Shiga; 愛子志賀; Naoki Makita; 直樹牧田; Takuya Matsuo; 拓哉松尾
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd; Sharp Corp
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd; Sharp Corp
Priority date: 2001-02-05
Filing date: 2001-02-05
Publication date: 2002-08-16

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】触媒を用いて固相成長させたpoly-Si膜にレー
ザ処理する場合、レーザ照射により膜表面の凹凸が変化
するため、経験的に適正と思われる条件に合わせこむこ
とで工程の安定化をはかり、限度見本等と照らし合わせ
適正な照射条件を設定しているが、これは人間の肉眼に
頼る部分が非常に大きい官能検査のため、測定に際して
個人差の影響を受け易く測定結果が定量的でない。そこ
で、触媒を用いて結晶化したpoly-Siに対しレーザ照射
する工程に簡易で確実なプロセスモニターを提供し、良
質なpoly-Siを得る手段を提供する。【解決手段】ラマン散乱スペクトルの半値幅を用いて結
晶性をモニタリングすると、工程管理を確実に行うこと
ができ、触媒を用いて結晶化した後にこの工程管理によ
り得られた最適条件でレーザ照射して得られたpoly-Si
を用いて作製したＴＦＴの電界効果移動度を容易に最大
に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】本発明は半導体装置およびそ
の作製方法および半導体製造装置に関する。特に、薄膜
トランジスタ（Thin Film Transistor:ＴＦＴ）で構成
された回路を有する半導体装置に関し、例えば、液晶表
示装置に代表される電気光学装置および電気光学装置を
部品として搭載した電子機器に関する。

【０００２】

【従来技術】近年、ガラス基板等にＴＦＴを形成して、
半導体回路を構成する技術が急速に進んでいる。代表的
な半導体装置として、ドライバー一体型アクティブマト
リクス型液晶ディスプレイ(AMLCD)が存在する。

【０００３】ドライバー一体型AMLCDには、同一基板上
に画素部と、ドライバー回路とが設けられている。これ
までのAMLCDでは、画素のスイッチング素子として、非
晶質珪素（a-Si）を能動層に用いたＴＦＴ（以下、a-Si
ＴＦＴという）が用いられてきたが、ドライバー一体型
AMLCDを実現する為には、ドライバー回路を高速動作さ
せる必要から、a-Siでは不適当で、より高い電界効果移
動度を持つ多結晶珪素（poly-Si）を能動層とするＴＦ
Ｔ（以下、poly-SiＴＦＴという）が必要となってい
る。

【０００４】poly-SiＴＦＴは、a-SiＴＦＴと比べ高い
電界効果移動度をもつが、多様な回路を搭載したシステ
ムオンパネル等を作製する場合、より高速動作のＴＦＴ
が要求されるため、これまで以上の電界効果移動度が必
要となる。

【０００５】また、ドライバー一体型AMLCDにおいて
も、画素数の増加による高速動作への要求や、ドライバ
ー回路の面積縮小の要求から、より高い電界効果移動度
のＴＦＴが必要とされている。

【０００６】より高い電界効果移動度を実現するために
高品質なpoly-SiＴＦＴを得る手段として、a-Si膜を、
触媒（半導体膜の結晶化を助長する金属元素）を用いて
固相成長させ、更にレーザ照射を行う技術が、特開平7-
161634号公報に開示されている。この作製方法によるpo
ly-Siは、従来のpoly-Siと比べ、ＴＦＴを作製した際の
電界効果移動度及びＳ係数がすぐれ、半導体装置の能動
層として非常に優れた特性を有する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、触媒を
用いて固相成長させた膜に対してレーザ処理する場合、
これまでは、有効な膜質管理手法が存在せず、結晶性を
安定させることが困難であった。

【０００８】触媒を用いて結晶化したpoly-Siに対しレ
ーザ照射することで、膜は部分溶融し、再結晶化する。
その際に、部分的に残っていた結晶化されていない領域
の結晶化がおこなわれ、また、結晶化した部分について
も膜中に含まれる転移等の欠陥が除かれる。結果とし
て、膜中の平均的な欠陥密度の低減がはかれる。その際
に照射するレーザエネルギーには最適値が存在し、低け
れば溶融する体積が少なく欠陥密度低減効果が弱く、強
ければ完全溶融してしまい過冷却によりpoly-Siの微結
晶化が発生してしまい逆に欠陥を増加させる。よって、
レーザ処理工程においては、膜の欠陥密度を最低にする
ような条件で処理することが重要である。その為には、
プロセスモニターとして欠陥密度を評価する手段が要求
される。しかし、一般に欠陥密度は、電子スピン共鳴法
やDLTS法により求められるが、評価に時間がかかるため
プロセスモニタ−としてはふさわしくない。

【０００９】これまでは、レーザ照射後の膜表面の光学
顕微鏡観察をプロセスモニタ−の一つとして使用する方
法が知られている。レーザ照射することで膜表面の凹凸
が変化するため、経験的に適正と思われる条件に合わせ
こむことで工程の安定化をはかっている。限度見本等と
照らし合わせることで適正な照射条件を設定することが
できる。しかし、この方法は官能検査であり、人間の肉
眼に頼る部分が非常に大きいため、測定に際して個人差
の影響を受け易く、高い精度を得ることができず、測定
結果が定量的でないという問題があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような状況に鑑み
て、触媒を用いて結晶化したpoly-Siに対しレーザ照射
する工程に簡易で確実なプロセスモニターを提供し、良
質なpoly-Siを得る手段を本発明は提供する。

【００１１】触媒を用いて結晶化した膜は、膜中に多く
の欠陥を含み、そのままでは、良好な特性を示さない。
レーザ照射することにより、部分的に溶融および再結晶
化し、その際結晶内部の欠陥が消失すると考えられてい
る。照射するレーザのエネルギー強度が弱ければ膜の溶
融が起きず特性向上はできない。また、強すぎれば完全
溶融し過冷却による多量の核発生により膜は微結晶化す
る。完全溶融した膜は、その時点で固相成長による結晶
性が完全に破壊されるため、通常のレーザのみで結晶化
した膜と違いは無くなる。つまり、部分溶融する状態が
結晶性の最も良いpoly-Siが得られる条件となる。部分
溶融する状態、すなわち、固相結晶化した膜から、レー
ザのみで結晶化した膜への変化の中間点を評価する方法
があれば、プロセスモニタ−として使用可能である。

【００１２】本発明者らは、レーザ照射時の膜の状態変
化を、応力変化の観点からとらえることを検討した。こ
れが、本発明をなすにいたったきっかけである。

【００１３】膜の応力評価の方法としては、基板の機械
的変形を見るのが一般的であるが、ガラス基板はうねり
が大きくふさわしくない。そこで、ラマン分光を適用す
ることを考えた。ラマン分光は、結晶内部のフォノンと
入射光の相互作用で入射光が特定のエネルギーだけずれ
てラマン散乱スペクトルとして観察される。ずれたエネ
ルギーは通常、光の波数で表現される。膜中の応力は前
記のエネルギーのずれ（ラマンシフト）に反映される。
通常、結晶珪素膜の評価に使用されるのはＴＯフォノン
起因の520 cm^-1付近の散乱スペクトルであり、スペクト
ルの半値幅やラマンシフトが結晶性評価に使用されてい
る。

【００１４】ラマン分光法は、非晶質半導体膜にレーザ
ーアニールを施して得られる結晶性半導体膜（以下、Ｌ
ＰＳ膜と略す）においても結晶性評価方法として広く利
用されている。しかしＬＰＳ膜ではラマンシフトや半値
幅と、それによって作製されたＴＦＴの特性値との間に
明確な相関はみられていない。よってラマン分光法を用
いて高いトランジスタ特性が得られる結晶性薄膜の膜質
を管理することは難しい。以下にこれについて説明す
る。

【００１５】ＬＰＳ膜でのラマン散乱スペクトルのピー
ク強度の半値幅のレーザエネルギー密度に対する依存性
を図１に示す。前記半値幅はレーザエネルギー密度280
〜360mJ/cm²まで下降傾向を示し、360〜480mJ/cm²では
半値幅5cm^-1で一定の値をとる。

【００１６】前記ＬＰＳ膜を用いて作製したＴＦＴの移
動度のレーザエネルギー密度に対する依存性を図２に示
す。移動度はレーザエネルギー密度が330〜390 mJ/cm²
においては上昇傾向を示し、390 mJ/cm²近傍にて極大と
なり、410〜430 mJ/cm²で下降傾向を示す。したがって
移動度の極大である400 mJ/cm²では、ラマン散乱スペク
トルの半値幅はほぼ一定であり、レーザエネルギーの変
動に対し追随しない。

【００１７】一般に、レーザ結晶化したpoly-Siにおけ
るラマン散乱スペクトルは、結晶化度を反映しており、
非晶質相から結晶相へ変化する際、半値幅が減少する。
結晶化してさえいれば、半値半幅はその粒径にはあまり
影響を受けず一定であり、レーザ照射した際過剰エネル
ギー照射により微結晶化したとしても半値半幅はほとん
ど変化しない。また、ラマンシフトも同様の変化を示し
明確なエネルギー依存性を示さない。よって、ラマン分
光はＬＰＳ膜形成に際してはプロセスモニターとしてふ
さわしくないことがわかる。

【００１８】このように、レーザのみで結晶化したpoly
-Siのプロセスモニタ−としては不適合なラマン分光で
あるが、本発明者らは、触媒を用いて固相結晶化したpo
ly-Siにレーザ照射した場合においては、内部応力変化
をうけ、ラマンシフトが変動する可能性を考え、本発明
をなすにいたった。

【００１９】レーザにより結晶化した膜と固相結晶化し
た膜のラマンシフトが異なることは公知であり、固相結
晶化した膜は、基板の熱収縮の影響により、Ｓｉが圧縮
応力を受けるため、レーザ結晶化した膜に比べラマン散
乱スペクトルが高波数側にシフトしている。

【００２０】触媒を用いて固相結晶化したpoly-Siにレ
ーザ照射した場合、レーザ光により部分溶融したＳｉ
は、レーザ照射のみで結晶化したＳｉと同じ内部応力を
有するはずなので、レーザエネルギーを高くするに従
い、溶融する体積が増加し膜の平均的な内部応力が変化
し、ラマン散乱スペクトルが低波数側にシフトすること
が考えられた。

【００２１】触媒を用いて結晶化した後にレーザ照射し
て得られたpoly-Siのラマン分光特性、および、その膜
を用いて作製したＴＦＴの特性の詳細を以下に示す。

【００２２】触媒を用いて結晶化した後にレーザ照射し
て得られたpoly-Siのラマン散乱スペクトルの半値幅の
レーザエネルギー密度に対する依存性を図3に示す。前
記半値幅はレーザエネルギー密度290〜360 mJ/cm²近傍
まで上昇傾向を示し、360〜480 mJ/cm²において下降傾
向を示す。つまり360 mJ/cm²近傍において極大値を示
す。

【００２３】次にラマンシフトのレーザエネルギー密度
に対する依存性を図4に示す。レーザエネルギー密度290
〜360 mJ/cm²近傍においては、前記ラマンシフトがレー
ザエネルギー密度に伴って低波数側にシフトする。さら
に360〜480 mJ/cm²において、ラマンシフトは516.7cm^-1
近傍で一定の値をとる。つまり360 mJ/cm²からは一定の
ラマンシフトを示す。

【００２４】次にラマン散乱スペクトル強度のレーザエ
ネルギー密度に対する依存性を図５に示す。前記強度は
レーザエネルギー密度290〜360 mJ/cm²近傍まで上昇傾
向を示し、さらに360〜480 mJ/cm²においてほぼ一定で
あり、緩やかな下降傾向を示す。

【００２５】触媒を用いて結晶化した後にレーザ照射し
て得られたpoly-Siを用いて作製したＴＦＴの移動度の
レーザエネルギー密度に対する依存性を図６に示す。前
記ＴＦＴの移動度はレーザエネルギー密度が310〜360 m
J/cm²においては上昇傾向を示し、360 mJ/cm²近傍にて
極大となり、360〜400 mJ/cm²で下降傾向を示す。この
傾向は、前記のラマン散乱スペクトルの半値幅の変動と
極めて酷似している。前記半値幅が最大となるエネルギ
ー強度において前記ＴＦＴの移動度は最大になる。

【００２６】以上の通り、発明者の予想通りに、触媒を
用いて結晶化した後にレーザ照射して得られたpoly-Si
においては、レーザ照射エネルギーを増すことで、ラマ
ン散乱スペクトルが低波数側にシフトする現象が確認で
きた。最も結晶性が良い条件、すなわちＳｉが部分溶融
する条件においては、もともとの高波数側にピークをも
つラマン散乱成分と、溶融し再結晶化したＳｉの低波数
側にピークを持つ散乱成分の和が観察されるため見かけ
上、半値幅が広がって観察される。

【００２７】一般的には、ラマンピークの半値幅は狭い
ほど良い結晶性を示すが、触媒を用いて結晶化した後に
レーザ照射して得られたpoly-Siにおいては、むしろ逆
に、半値幅が広い場合に最もよい特性を示した。これ
は、触媒を用いて結晶化した後にレーザ照射して得られ
たpoly-Si特有の現象であり、この現象により、ラマン
分光を用いたプロセスモニタ−が可能となった。

【００２８】前述のとおり、最適条件近傍において、ラ
マン半値幅とＴＦＴ特性はレーザ照射エネルギーに対し
同様の変化をするため、半値幅が最大になるように照射
条件を定めれば、このpoly-Si膜を用いて作製されたＴ
ＦＴの特性も最大となる。また、適時評価し、半値幅が
狭くなった場合に適当なフィードバックを照射エネルギ
ーに対し与えることで常に最適なレーザ照射条件に保つ
ことが可能である。

【００２９】半値幅が5.0cm^-1以上望ましくは5.5 cm^-1
以上の場合に高い移動度が得られているので、半値幅が
5.0cm^-1以上望ましくは5.5cm^-1以上になるようにレーザ
照射条件を調整してもよい。図5及び図6より、本発明を
利用して得られたpoly-Siでは、半値幅が5.0cm^-1以上で
電界効果移動度が150cm²/Vs以上得られており、また、
5.5cm^-1以上では、電界効果移動度が200cm²/Vs以上得ら
れていることがわかる。ＬＰＳ膜では、そのような広い
半値幅の時は、極めて小さな移動度しか得られておら
ず、上述したような半値幅と電界効果移動度との関係が
見られるのは、本発明を利用して得られたpoly-Siの大
きな特徴でもある。

【００３０】また、レーザーアニール時のレーザ発振の
不安定性にも対応すべく、インラインで随時モニター可
能な手段が要求されている。この点に置いても、サンプ
ルを非破壊で測定できるとともに、短時間で測定可能で
あるため、ラマン分光は膜質管理方法としては有効であ
る。レーザ照射装置にラマン散乱スペクトルを得る手段
とＴＯフォノンに起因するピークの半値幅を検出する手
段を合わせ、前記のとおり、半値幅を所定の値になる様
にレーザの出力を制御するフィードバック機構を付ける
ことで単一の装置にて、スループットを落すことなく安
定なレーザーアニール工程を行うことが出来る。

【００３１】このように、触媒を用いて結晶化した後に
レーザ照射して得られたpoly-Siを用いて作製したＴＦ
Ｔの移動度を容易に最大にすることが可能となるので、
ラマン散乱スペクトルの半値幅を用いて結晶性をモニタ
リングすることは管理手法として非常に有効である。

【００３２】

【実施例】[実施例１]本実施例では、触媒を用いて結晶
化した後にレーザ照射して得られたpoly-Siの膜質管理
方法およびアクティブマトリクス基板を作製する方法に
ついて図７〜１３を用いて説明する。

【００３３】まず、本実施例ではコーニング社の＃７０
５９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、またはアルミノホウケイ酸ガラス
などのガラスからなる基板３００を用いる。なお、基板
３００としては、石英基板やシリコン基板、金属基板ま
たはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用
いても良い。

【００３４】次いで、基板３００上に酸化珪素膜、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３０１を形成する。本実施例では下地膜３０１として
２層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層膜または２層以
上積層させた構造を用いても良い。下地膜３０１の一層
目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ₄、Ｎ
Ｈ₃、及びＮ₂Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化珪
素膜３０１ａを１０〜２００nm（好ましくは５０〜１０
０nm）形成する。本実施例では、膜厚５０ｎｍの酸化窒
化珪素膜３０１ａ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、
Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を形成した。次いで、下地膜
３０１のニ層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、Ｓ
ｉＨ₄、及びＮ₂Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化
珪素膜３０１ｂを５０〜２００ｎｍ（好ましくは１００
〜１５０nm）の厚さに積層形成する。本実施例では、膜
厚１００ｎｍの酸化窒化珪素膜４０１ｂ（組成比Ｓｉ＝
３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を形成し
た。

【００３５】次いで、下地膜上に半導体膜３０２を形成
する。半導体膜３０２は、非晶質構造を有する半導体膜
を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラ
ズマＣＶＤ法等）により、２５〜８０ｎｍ（好ましくは
３０〜６０ｎｍ）の厚さで形成する。半導体膜の材料に
限定はないが、好ましくは珪素または珪素ゲルマニウム
（ＳｉＧｅ）合金などで形成すると良い。本実施例で
は、プラズマＣＶＤ法を用い、５５ｎｍの非晶質珪素膜
を成膜した後、半導体膜の結晶化を助長する触媒となる
金属元素を半導体膜に導入するために、ニッケルを含む
溶液を非晶質珪素膜上に保持させた。この非晶質珪素膜
に脱水素化（５００℃、１時間）処理を行った後、加熱
処理（５５０℃、４時間）を行い、第１の結晶質珪素膜
４００を形成した。なお、触媒となる金属元素として
は、本実施例で用いたニッケル（Ｎｉ）の他にも、鉄
（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、スズ（Ｓｎ）、パラジウ
ム（Ｐｄ）、鉛（Ｐｂ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、
金（Ａｕ）から選ばれたいずれかの金属元素を用いるこ
とができる。

【００３６】次に前項の第１の結晶質珪素膜４００にレ
ーザーアニールを行う。まずレーザエネルギー密度を最
適にするための条件出しを実施し、その後ここで得られ
た最適条件においてレーザーアニールを行う。レーザ
は、パルス発振型または連続発光型のエキシマレーザや
ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ₄レーザ等を用いることができ
る。これらのレーザを用いる場合には、レーザ発振器か
ら放射されたレーザ光を光学系で線状に集光し半導体膜
に照射する方法を用いると良い。本実施例ではエキシマ
レーザを用いてアニールを行った。まず、レーザエネル
ギー密度を３００〜７００mJ/cm²として照射した。レー
ザ光の形状は、幅１００〜１０００μｍの線状とした。
そして集光したレーザ光を基板全面に渡って照射した。
この時の線状レーザ光の重ね合わせ率（オーバーラップ
率）は５０〜９８％として行った。また、レーザ照射装
置１０１に組み込まれたラマン測定装置１０２によって
ラマン分光を行い、結晶性の評価をインラインで実施し
た。ラマン散乱スペクトルの半値幅のレーザエネルギー
密度に対する依存性を算出し、半値幅が最大となるレー
ザエネルギー密度を求め、最適加工条件とした。

【００３７】ラマン分光には、日本分光製ＮＲ−１８０
０を用いた。

【００３８】続いて、前記レーザエネルギー密度で前記
結晶質珪素膜にレーザーアニールを行った。同時にラマ
ン分光をインラインで実施し、膜質の確認を行った。半
値幅が低下して所定の値より小さくなった場合には、照
射エネルギーを調整し膜質の安定化を図った。ここで
は、半値幅を5.5 cm^-1以上となる管理を行ったが、ＴＦ
Ｔ特性に対するバラツキ許容度が大きい場合には、半値
幅の管理値をさらに引き下げてもよい。

【００３９】半導体層４０２〜４０６を形成した後、Ｔ
ＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ボ
ロンまたはリン）のドーピングを行ってもよい。

【００４０】次にこの結晶質珪素膜からフォトリソグラ
フィ法を用いたパターニング処理によって、半導体層４
０２〜４０６を形成した。

【００４１】次いで、半導体層４０２〜４０６を覆うゲ
ート絶縁膜４０７を形成する。ゲート絶縁膜４０７はプ
ラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを４０〜
１５０ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施
例では、プラズマＣＶＤ法により１１０ｎｍの厚さで酸
化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝
７％、Ｈ＝２％）で形成した。もちろん、ゲート絶縁膜
は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。

【００４２】次いで、図８（Ｂ）に示すように、ゲート
絶縁膜４０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜
４０８と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜４０
９とを積層形成する。本実施例では、膜厚３０ｎｍのＴ
ａＮ膜からなる第１の導電膜４０８と、膜厚３７０ｎｍ
のＷ膜からなる第２の導電膜４０９を積層形成した。Ｔ
ａＮ膜はスパッタ法で形成し、Ｔａのターゲットを用
い、窒素を含む雰囲気内でスパッタした。また、Ｗ膜
は、Ｗのターゲットを用いたスパッタ法で形成した。

【００４３】次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジ
ストからなるマスク４１０〜４１５を形成し、電極及び
配線を形成するための第１のエッチング処理を行う。第
１のエッチング処理では第１及び第２のエッチング条件
で行う。本実施例では第１のエッチング条件として、Ｉ
ＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズ
マ）エッチング法を用い、エッチング用ガスにＣＦ₄と
Ｃｌ₂とＯ₂とを用い、それぞれのガス流量比を２５／２
５／１０（ｓｃｃｍ）とし、１Paの圧力でコイル型の電
極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズ
マを生成してエッチングを行った。この第１のエッチン
グ条件によりＷ膜をエッチングして第１の導電層の端部
をテーパー形状とする。

【００４４】この後、レジストからなるマスク４１０〜
４１５を除去せずに第２のエッチング条件に変え、エッ
チング用ガスにＣＦ₄とＣｌ₂とを用い、それぞれのガス
流量比を３０／３０（ｓｃｃｍ）とし、１Paの圧力でコ
イル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入
してプラズマを生成して約３０秒程度のエッチングを行
った。基板側（試料ステージ）にも２０WのＲＦ（13.56
MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を
印加する。ＣＦ₄とＣｌ₂を混合した第２のエッチング条
件ではＷ膜及びＴａＮ膜とも同程度にエッチングされ
る。

【００４５】上記第１のエッチング処理では、レジスト
からなるマスクの形状を適したものとすることにより、
基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電
層及び第２の導電層の端部がテーパー形状となる。この
テーパー部の角度は１５〜４５°となる。こうして、第
１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層
から成る第１の形状の導電層４１７〜４２２（第１の導
電層４１７ａ〜４２２ａと第２の導電層４１７ｂ〜４２
２ｂ）を形成する。４１６はゲート絶縁膜であり、第１
の形状の導電層４１７〜４２２で覆われない領域は２０
〜５０nm程度エッチングされ薄くなった領域が形成され
る。

【００４６】そして、レジストからなるマスクを除去せ
ずに第１のドーピング処理を行い、半導体層にｎ型を付
与する不純物元素を添加する（図９（Ａ））。ドーピン
グ処理はイオンドープ法、若しくはイオン注入法で行え
ば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０¹³
〜５×１０¹⁵／ｃｍ²とし、加速電圧を６０〜１００ｋ
ｅＶとして行う。本実施例ではドーズ量を１．５×１０
¹⁵／ｃｍ²とし、加速電圧を８０ｋｅＶとして行った。
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。この場合、導電層４１７
〜４２１がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクと
なり、自己整合的に第１の高濃度不純物領域３０６〜３
１０が形成される。第１の高濃度不純物領域３０６〜３
１０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を添加する。

【００４７】次いで、レジストからなるマスクを除去せ
ずに第２のエッチング処理を行う。ここでは、エッチン
グガスにＣＦ₄とＣｌ₂とＯ₂とを用い、Ｗ膜を選択的に
エッチングする。この時、第２のエッチング処理により
第２の導電層４２８ｂ〜４３３ｂを形成する。一方、第
１の導電層４１７ａ〜４２２ａは、ほとんどエッチング
されず、第２の形状の導電層４２８〜４３３を形成す
る。

【００４８】次いで、レジストからなるマスクを除去せ
ずに、図９（Ｂ）に示すように、第２のドーピング処理
を行う。この場合、第１のドーピング処理よりもドーズ
量を下げて、７０〜１２０ｋｅＶの高い加速電圧で、ｎ
型を付与する不純物元素を導入する。本実施例ではドー
ズ量を１．５×１０¹⁴／ｃｍ²とし、加速電圧を９０ｋ
ｅＶとして行なった。第２のドーピング処理は第２の形
状の導電層４２８〜４３３をマスクとして用い、第２の
導電層４２８ｂ〜４３３ｂの下方における半導体層にも
不純物元素が導入され、新たに第２の高濃度不純物領域
４２３ａ〜４２７ａおよび低濃度不純物領域４２３ｂ〜
４２７ｂが形成される。

【００４９】次いで、レジストからなるマスクを除去し
た後、新たにレジストからなるマスク４３４ａおよび４
３４ｂを形成して、図９（Ｃ）に示すように、第３のエ
ッチング処理を行う。エッチング用ガスにＳＦ₆および
Ｃｌ₂とを用い、ガス流量比を５０／１０（ｓｃｃｍ）
とし、１．３Ｐａの圧力でコイル型の電極に５００Ｗの
ＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生
成し、約３０秒のエッチング処理を行う。基板側（試料
ステージ）には１０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力
を投入し、実質的には不の自己バイアス電圧を印加す
る。こうして、前記第３のエッチング処理により、ｐチ
ャネル型ＴＦＴおよび画素部のＴＦＴ（画素ＴＦＴ）の
ＴａＮ膜をエッチングして、第３の形状の導電層４３５
〜４３８を形成する。

【００５０】次いで、レジストからなるマスクを除去し
た後、第２の形状の導電層４２８、４３０および第２の
形状の導電層４３５〜４３８をマスクとして用い、ゲー
ト絶縁膜４１６を選択的に除去して絶縁層４３９〜４４
４を形成する（図１０（Ａ））。

【００５１】次いで、新たにレジストからなるマスク４
４５ａ〜４４５ｃを形成して第３のドーピング処理を行
う。この第３のドーピング処理により、ｐチャネル型Ｔ
ＦＴの活性層となる半導体層に前記一導電型とは逆の導
電型を付与する不純物元素が添加された不純物領域４４
６、４４７を形成する。第２の導電層４３５ａ、４３８
ａを不純物元素に対するマスクとして用い、ｐ型を付与
する不純物元素を添加して自己整合的に不純物領域を形
成する。本実施例では、不純物領域４４６、４４７はジ
ボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を用いたイオンドープ法で形成する
（図１０（Ｂ））。この第３のドーピング処理の際に
は、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層はレジスト
からなるマスク４４５ａ〜４４５ｃで覆われている。第
１のドーピング処理及び第２のドーピング処理によっ
て、不純物領域４４６、４４７にはそれぞれ異なる濃度
でリンが添加されているが、そのいずれの領域において
もｐ型を付与する不純物元素の濃度を２×１０²⁰〜２×
１０²¹／ｃｍ³となるようにドーピング処理することに
より、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域およびドレイン
領域として機能するために何ら問題は生じない。本実施
例では、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層となる半導体層の
一部が露呈しているため、不純物元素（ボロン）を添加
しやすい利点を有している。

【００５２】以上までの工程で、それぞれの半導体層に
不純物領域が形成される。

【００５３】次いで、レジストからなるマスク４４５ａ
〜４４５ｃを除去して第１の層間絶縁膜４６１を形成す
る。この第１の層間絶縁膜４６１としては、プラズマＣ
ＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１００〜２００
ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例で
は、プラズマＣＶＤ法により膜厚１５０ｎｍの酸化窒化
珪素膜を形成した。もちろん、第１の層間絶縁膜４６１
は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。

【００５４】次いで、図１０（Ｃ）に示すように、加熱
処理を行って、半導体層の結晶性の回復、それぞれの半
導体層に添加された不純物元素の活性化を行う。この加
熱処理はファーネスアニール炉を用いる熱アニール法で
行う。熱アニール法としては、酸素濃度が１ｐｐｍ以
下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中で４０
０〜７００℃、代表的には５００〜５５０℃で行えばよ
く、本実施例では５５０℃、４時間の加熱処理で活性化
処理を行った。なお、熱アニール法の他に、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。

【００５５】なお、前記活性化の加熱処理において、結
晶化の際に触媒として使用したニッケルが高濃度のリン
を含む不純物領域４２３ａ、４２５ａ、４２６ａ、４４
６ａ、４４７ａに偏析する。そのため、主にチャネル形
成領域となる半導体層中のニッケル濃度が低減される。
このようにして作製したチャネル形成領域を有するＴＦ
Ｔ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。

【００５６】また、第１の層間絶縁膜を形成する前に加
熱処理を行っても良い。ただし、用いた配線材料が熱に
弱い場合には、本実施例のように配線等を保護するため
層間絶縁膜（珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪
素膜）を形成した後で活性化処理を行うことが好まし
い。

【００５７】さらに、３〜１００％の水素を含む雰囲気
中で、３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理を行
い、半導体層を水素化する工程を行う。本実施例では水
素を約３％の含む窒素雰囲気中で４１０℃、１時間の熱
処理を行った。この工程は層間絶縁膜に含まれる水素に
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。

【００５８】次いで、第１の層間絶縁膜４６１上に無機
絶縁膜材料または有機絶縁物材料から成る第２の層間絶
縁膜４６２を形成する。本実施例では、膜厚１．６μｍ
のアクリル樹脂膜を形成したが、粘度が１０〜１０００
ｃｐ、好ましくは４０〜２００ｃｐのものを用いた。

【００５９】そして、駆動回路５０６において、各不純
物領域とそれぞれ電気的に接続する配線４６３〜４６７
を形成する。なお、これらの配線は、膜厚５０ｎｍのＴ
ｉ膜と、膜厚５００ｎｍの合金膜（ＡｌとＴｉとの合金
膜）との積層膜をパターニングして形成する。

【００６０】また、画素部５０７においては、画素電極
４７０、ゲート配線４６９、接続電極４６８を形成する
（図１１）。この接続電極４６８によりソース配線（４
４３ｂと４４９の積層）は、画素ＴＦＴと電気的な接続
が形成される。また、ゲート配線４６９は、画素ＴＦＴ
のゲート電極と電気的な接続が形成される。また、画素
電極４７０は、画素ＴＦＴのドレイン領域４４２と電気
的な接続が形成され、さらに保持容量を形成する一方の
電極として機能する半導体層４５８と電気的な接続が形
成される。また、画素電極４７０としては、Ａｌまたは
Ａｇを主成分とする膜、またはそれらの積層膜等の反射
性が優れた材料を用いることが望ましい。

【００６１】以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ５０
１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２からなるＣＭＯＳ回路、
及びｎチャネル型ＴＦＴ５０３を有する駆動回路５０６
と、画素ＴＦＴ５０４、保持容量５０５とを有する画素
部５０７を同一基板上に形成することができる。こうし
て、アクティブマトリクス基板が完成する。

【００６２】駆動回路５０６のｎチャネル型ＴＦＴ５０
１はチャネル形成領域４２３ｃ、ゲート電極の一部を構
成する第１の導電層４２８ａと重なる低濃度不純物領域
４２３ｂ（ＧＯＬＤ領域）、とソース領域またはドレイ
ン領域として機能する高濃度不純物領域４２３ａを有し
ている。このｎチャネル型ＴＦＴ５０１と電極４６６で
接続してＣＭＯＳ回路を形成するｐチャネル型ＴＦＴ５
０２にはチャネル形成領域４４６ｄ、ゲート電極の外側
に形成される不純物領域４４６ｂ、４４６ｃ、ソース領
域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域
４４６ａを有している。また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０
３にはチャネル形成領域４２５ｃ、ゲート電極の一部を
構成する第１の導電層４３０ａと重なる低濃度不純物領
域４２５ｂ（ＧＯＬＤ領域）、とソース領域またはドレ
イン領域として機能する高濃度不純物領域４２５ａを有
している。

【００６３】画素部の画素ＴＦＴ５０４にはチャネル形
成領域４２６ｃ、ゲート電極の外側に形成される低濃度
不純物領域４２６ｂ（ＬＤＤ領域）とソース領域または
ドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４２６ａ
を有している。また、保持容量５０５の一方の電極とし
て機能する半導体層４４７ａ、４４７ｂには、それぞれ
ｐ型を付与する不純物元素が添加されている。保持容量
５０５は、絶縁膜４４４を誘電体として、電極（４３８
ａと４３８ｂの積層）と、半導体層４４７ａ〜４４７ｃ
とで形成している。

【００６４】また、本実施例の画素構造は、ブラックマ
トリクスを用いることなく、画素電極間の隙間が遮光さ
れるように、画素電極の端部をソース配線と重なるよう
に配置形成する。

【００６５】また、本実施例で作製するアクティブマト
リクス基板の画素部の上面図を図１２に示す。なお、図
８〜図１１に対応する部分には同じ符号を用いている。
図１１中の鎖線Ａ−Ａ’は図１２中の鎖線Ａ―Ａ’で切
断した断面図に対応している。また、図１１中の鎖線Ｂ
−Ｂ’は図１２中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断面図に対
応している。

【００６６】以上の通り、本発明を用いることにより、
高品質なアクティブマトリクス基板が、安定に作製する
ことができる。

【００６７】[実施例２]本実施例では、実施例１で作製
したアクティブマトリクス基板から、反射型液晶表示装
置を作製する工程を以下に説明する。説明には図１３を
用いる。

【００６８】まず、実施例１に従い、図１１の状態のア
クティブマトリクス基板を得た後、図１１のアクティブ
マトリクス基板上、少なくとも画素電極４７０上に配向
膜５６７を形成しラビング処理を行う。なお、本実施例
では配向膜５６７を形成する前に、アクリル樹脂膜等の
有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間隔を
保持するための柱状のスペーサ５７２を所望の位置に形
成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状のスペー
サを基板全面に散布してもよい。

【００６９】次いで、対向基板５６９を用意する。次い
で、対向基板５６９上に着色層５７０、５７１、平坦化
膜５７３を形成する。赤色の着色層５７０と青色の着色
層５７２とを重ねて、遮光部を形成する。また、赤色の
着色層と緑色の着色層とを一部重ねて、遮光部を形成し
てもよい。

【００７０】本実施例では、実施例１に示す基板を用い
ている。従って、実施例１の画素部の上面図を示す図１
２では、少なくともゲート配線４６９と画素電極４７０
の間隙と、ゲート配線４６９と接続電極４６８の間隙
と、接続電極４６８と画素電極４７０の間隙を遮光する
必要がある。本実施例では、それらの遮光すべき位置に
着色層の積層からなる遮光部が重なるように各着色層を
配置して、対向基板を貼り合わせた。

【００７１】このようにブラックマスク等の遮光層を形
成することなく、各画素間の隙間を着色層の積層からな
る遮光部で遮光することによって工程数の低減を可能と
した。

【００７２】次いで、平坦化膜５７３上に透明導電膜か
らなる対向電極５７６を少なくとも画素部に形成し、対
向基板の全面に配向膜５７４を形成し、ラビング処理を
施した。

【００７３】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材５６８
で貼り合わせる。シール材５６８にはフィラーが混入さ
れていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一な
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５７５を注入し、封止剤（図示せ
ず）によって完全に封止する。液晶材料５７５には公知
の液晶材料を用いれば良い。このようにして図１３に示
す反射型液晶表示装置が完成する。そして、必要があれ
ば、アクティブマトリクス基板または対向基板を所望の
形状に分断する。さらに、対向基板のみに偏光板（図示
しない）を貼りつけた。そして、公知の技術を用いてＦ
ＰＣを貼りつけた。

【００７４】以上のようにして作製される液晶表示パネ
ルは各種電子機器の表示部として用いることができる。

【００７５】［実施例３］本発明を用いて作製した液晶
表示装置は電子機器の表示部に用いることができる。そ
のよう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、プロジェクションＴＶ、ゴーグ
ル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ノ
ート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報
端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム
機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置
などが挙げられる。それら電子機器の具体例を図１４〜
１６に示す。

【００７６】図１４（Ａ）は携帯電話であり、本体９０
０１、音声出力部９００２、音声入力部９００３、表示
部９００４、操作スイッチ９００５、アンテナ９００６
で構成される。

【００７７】図１４（Ｂ）はビデオカメラであり、本体
９１０１、表示部９１０２、音声入力部９１０３、操作
スイッチ９１０４、バッテリー９１０５、受像部９１０
６で構成される。

【００７８】図１４（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９２０１、カメラ部
９２０２、受像部９２０３、操作スイッチ９２０４、表
示部２２０５で構成される。

【００７９】図１４（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイで
あり、本体９３０１、表示部９３０２、アーム部９３０
３で構成される。

【００８０】図１４（Ｅ）は携帯書籍（電子書籍）であ
り、本体９５０１、表示部９５０２、記憶媒体９５０
３、操作スイッチ９５０４、アンテナ９５０５で構成さ
れる。

【００８１】図１５（Ａ）はプログラムを記録した記録
媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであ
り、本体２４０１、表示部２４０２、スピーカ部２４０
３、記録媒体２４０４、操作スイッチ２４０５等を含
む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄ
ｉｇｔｉａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）、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。

【００８２】図１５（Ｂ）はディスプレイであり、本体
３１０１、支持台３１０２、表示部３１０３等を含む。

【００８３】図１５（Ｃ）はパーソナルコンピュータで
あり、本体９６０１、画像入力部９６０２、表示部９６
０３、キーボード９６０４等を含む。

【００８４】図１６（Ａ）はフロント型プロジェクター
であり、投射装置２６０１、スクリーン２６０２等を含
む。本発明は投射装置２６０１の一部を構成する液晶表
示装置２８０８やその他の信号制御回路に適用すること
ができる。

【００８５】図１６（Ｂ）はリア型プロジェクターであ
り、本体２７０１、投射装置２７０２、ミラー２７０
３、スクリーン２７０４等を含む。本発明は投射装置２
７０２の一部を構成する液晶表示装置２８０８やその他
の信号制御回路に適用することができる。

【００８６】なお、図１６（Ｃ）は、図１６（Ａ）及び
図１６（Ｂ）中における投射装置２６０１、２７０２の
構造の一例を示した図である。投射装置２６０１、２７
０２は、光源光学系２８０１、ミラー２８０２、２８０
４〜２８０６、ダイクロイックミラー２８０３、プリズ
ム２８０７、液晶表示装置２８０８、位相差板２８０
９、投射光学系２８１０で構成される。投射光学系２８
１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施
例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単
板式であってもよい。また、図１６（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。

【００８７】また、図１６（Ｄ）は、図１６（Ｃ）中に
おける光源光学系２８０１の構造の一例を示した図であ
る。本実施例では、光源光学系２８０１は、リフレクタ
ー２８１１、光源２８１２、レンズアレイ２８１３、２
８１４、偏光変換素子２８１５、集光レンズ２８１６で
構成される。なお、図１６（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。

【００８８】ただし、図１６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。

【００８９】以上のように、本発明を用いて作製された
半導体装置は、あらゆる分野の電子機器の表示部に適用
することが可能である。

【００９０】

【発明の効果】このように、ラマン散乱スペクトルの半
値幅を用いて結晶性をモニタリングすると、工程管理を
確実に行うことができる。また、触媒を用いて結晶化し
た後にこの工程管理により得られた最適条件でレーザ照
射して得られたpoly-Siを用いて作製したＴＦＴの電界
効果移動度を容易に最大にすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＬＰＳ膜のラマン半値幅のレーザエネルギー密
度に対する依存性を示す図

【図２】ＬＰＳ膜を用いて作製したＴＦＴの移動度のレ
ーザエネルギー密度に対する依存性を示す図

【図３】触媒を用いて結晶化した後にレーザ照射して得
られたpoly-Siのラマン散乱スペクトルの半値幅のレー
ザエネルギー密度に対する依存性を示す図

【図４】触媒を用いて結晶化した後にレーザ照射して得
られたpoly-Siのラマンシフトのレーザエネルギー密度
に対する依存性を示す図

【図５】触媒を用いて結晶化した後にレーザ照射して得
られたpoly-Siのラマン散乱スペクトル強度のレーザエ
ネルギー密度に対する依存性を示す図

【図６】触媒を用いて結晶化した後にレーザ照射して得
られたpoly-Siを用いて作製したＴＦＴの移動度に対す
る依存性を示す図

【図７】触媒を用いて結晶化した後にレーザ照射して得
られたpoly-Siの膜質をラマン分光測定装置を用いて管
理する装置の概略図

【図８】ＴＦＴの作製工程断面図

【図９】ＴＦＴの作製工程断面図

【図１０】ＴＦＴの作製工程断面図

【図１１】ＴＦＴの作製工程断面図

【図１２】ＴＦＴの画素部上面図

【図１３】液晶表示装置図

【図１４】半導体装置の一例を示す図

【図１５】半導体装置の一例を示す図

【図１６】半導体装置の一例を示す図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/336 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６２７Ｇ (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)発明者松尾拓哉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Ｆターム(参考） 2H092 GA59 JA34 JB58 KA04 KA05 KA12 KA13 KB25 MA05 MA08 MA13 MA17 MA27 MA30 NA21 PA03 PA04 PA09 RA01 RA05 RA10 5F048 AC04 BA16 BB04 BB11 BE08 BG07 5F052 AA02 AA11 AA17 BA02 BA07 BB02 BB03 BB07 CA04 CA08 DA02 DB02 DB03 DB07 FA06 FA19 JA01 5F110 AA24 AA30 BB02 CC02 DD01 DD02 DD03 DD05 DD13 DD14 DD15 DD17 EE01 EE04 EE14 EE23 EE44 FF04 FF09 FF28 FF30 GG01 GG02 GG06 GG13 GG25 GG32 GG43 GG45 GG47 HJ01 HJ04 HJ12 HJ13 HJ23 HL02 HL03 HL04 HL06 HL11 HM15 NN03 NN04 NN22 NN27 NN35 NN72 NN73 PP01 PP03 PP05 PP06 PP10 PP29 PP34 PP35 PP40 QQ11 QQ23 QQ24 QQ25 QQ28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】珪素を含む非晶質半導体膜に結晶化を助長
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の少なくとも一部を
結晶化させ第１の結晶質半導体膜を得る第２の工程と、前記第１の結晶質半導体膜にレーザ光を照射して第２の
結晶質半導体膜を得る第３の工程と、を有し、前記第３の工程は、結晶珪素のＴＯフォノンに起因する
ラマン散乱スペクトルの半値幅が５．５cm^-1以上となる
ように前記レーザ光を照射することを特徴とする半導体
装置の作製方法。
【請求項２】珪素を含む非晶質半導体膜に結晶化を助長
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の少なくとも一部を
結晶化させ第１の結晶質半導体膜を得る第２の工程と、前記第１の結晶質半導体膜にレーザ光を照射して第２の
結晶質半導体膜を得る第３の工程と、を有し、前記第３の工程は、結晶珪素のＴＯフォノンに起因する
ラマン散乱スペクトルの半値幅が５．０cm^-1以上となる
ように前記レーザ光を照射することを特徴とする半導体
装置の作製方法。
【請求項３】珪素を含む非晶質半導体膜に結晶化を助長
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の少なくとも一部を
結晶化させ第１の結晶質半導体膜を得る第２の工程と、前記第１の結晶質半導体膜にレーザ光を照射して第２の
結晶質半導体膜を得る第３の工程と、を有し、前記第３の工程は、結晶珪素のＴＯフォノンに起因する
ラマン散乱スペクトルの半値幅が極大を保つように前記
レーザ光を照射することを特徴とする半導体装置の作製
方法。
【請求項４】珪素を含む非晶質半導体膜に結晶化を助長
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の少なくとも一部を
結晶化させ第１の結晶質半導体膜を得る第２の工程と、前記第１の結晶質半導体膜にレーザ光を照射して第２の
結晶質半導体膜を得る第３の工程と、を含む工程にて作
製される半導体装置であって、前記第２の結晶質半導体膜のＴＯフォノンに起因するラ
マン散乱スペクトルの半値幅が５．０cm^-1以上であるこ
とを特徴とする半導体装置。
【請求項５】珪素を含む非晶質半導体膜に結晶化を助長
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の少なくとも一部を
結晶化させ第１の結晶質半導体膜を得る第２の工程と、前記第１の結晶質半導体膜にレーザ光を照射して第２の
結晶質半導体膜を得る第３の工程と、を少なくとも経て
作製される半導体装置であって、前記第２の結晶質半導体膜からのＴＯフォノンに起因す
るラマン散乱スペクトルの半値幅が５．５cm^-1以上であ
ることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】珪素を含む結晶質半導体膜を能動層に用い
た半導体装置であって、ＴＯフォノンに起因するラマン
散乱スペクトルの半値幅が５．０cm^-1以上であり、電界
効果移動度が１５０cm²/Vs以上であることを特徴とする
半導体装置。
【請求項７】珪素を含む結晶質半導体膜を能動層に用い
た半導体装置であって、ＴＯフォノンに起因するラマン
散乱スペクトルの半値幅が５．０cm^-1以上であり、電界
効果移動度が２００cm²/Vs以上であることを特徴とする
半導体装置。
【請求項８】珪素を含む結晶質半導体膜を能動層に用い
た半導体装置であって、ＴＯフォノンに起因するラマン
散乱スペクトルの半値幅が５．５cm^-1以上であり、電界
効果移動度が１５０cm²/Vs以上であることを特徴とする
半導体装置。
【請求項９】珪素を含む結晶質半導体膜を能動層に用い
た半導体装置であって、ＴＯフォノンに起因するラマン
散乱スペクトルの半値幅が５．５cm^-1以上であり、電界
効果移動度が２００cm²/Vs以上であることを特徴とする
半導体装置。
【請求項１０】請求項４乃至９のいずれか一つに記載の
半導体装置は、液晶表示装置、またはイメージセンサー
であることを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】請求項４乃至９のいずれか一つに記載の
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、電子辞書、また
は携帯型情報端末から選ばれた一つであることを特徴と
する半導体装置。
【請求項１２】レーザ光を半導体膜に照射して、前記半
導体膜を加熱する半導体製造装置であって、前記半導体膜の前記レーザ光が照射された領域のラマン
散乱スペクトルを得る手段と、前記ラマン散乱スペクトルのＴＯフォノンに起因するピ
ークの半値幅を検出する手段と、前記半値幅が５．０cm^-1以上となるように前記レーザ光
のエネルギー密度を変化させる手段と、を備えたことを
特徴とする半導体製造装置。
【請求項１３】レーザ光を半導体膜に照射して、前記半
導体膜を加熱する半導体製造装置であって、前記半導体膜の前記レーザ光が照射された領域のラマン
散乱スペクトルを得る手段と、前記ラマン散乱スペクトルのＴＯフォノンに起因するピ
ークの半値幅を検出する手段と、前記半値幅が５．５cm^-1以上となるように前記レーザ光
のエネルギー密度を変化させる手段と、を備えたことを
特徴とする半導体製造装置。
【請求項１４】レーザ光を半導体膜に照射して、前記半
導体膜を加熱する半導体製造装置であって、前記半導体膜の前記レーザ光が照射された領域のラマン
散乱スペクトルを得る手段と、前記ラマン散乱スペクトルのＴＯフォノンに起因するピ
ークの半値幅を検出する手段と、前記半値幅が極大となるように前記レーザ光のエネルギ
ー密度を変化させる手段と、を備えたことを特徴とする
半導体製造装置。