JP2002305209A

JP2002305209A - 半導体装置の作製方法

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Publication number: JP2002305209A
Application number: JP2002010398A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎; Tomohito Murakami; 智史村上; Hideto Onuma; 英人大沼; Osamu Nakamura; 理中村; Koichiro Tanaka; 幸一郎田中; Yasuyuki Arai; 康行荒井
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2001-01-18
Filing date: 2002-01-18
Publication date: 2002-10-18
Anticipated expiration: 2022-01-18
Also published as: JP4255639B2

Abstract

(57)【要約】【課題】金属元素を用いた結晶化法において、ゲッタ
リングのために必要な不純物元素の濃度が高く、その後
のアニールによる再結晶化の妨げとなり問題となってい
る。【解決手段】本発明は半導体膜に、希ガス元素を添加し
た不純物領域を形成し、レーザアニールにより前記不純
物領域に半導体膜に含まれる金属元素を偏析させるゲッ
タリングを行なうことを特徴としている。また、半導体
膜が形成された基板（半導体膜基板）の裏面側に反射体
を設置し、前記半導体膜基板を透過するレーザ光を半導
体膜基板の表面側から照射すると、前記反射体によって
前記レーザ光は反射し、前記半導体膜を裏面側から照射
する。また、ゲート電極の一部と重なる低濃度不純物領
域にもレーザ光を照射することができる。このようにし
て、前記半導体膜において実効的なエネルギー密度を高
くすることで、結晶性の回復および不純物元素の活性化
を行なうことを可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ光を用いた半
導体膜のアニール（以下、レーザアニールという）を工
程に含んで作製された半導体装置及びその作製方法に関
する。なお、ここでいう半導体装置には、液晶表示装置
や発光装置等の電気光学装置及び該電気光学装置を部品
として含む電子装置も含まれるものとする。

【０００２】

【従来の技術】ガラス等の絶縁基板上に形成された半導
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がよく用いられる。

【０００３】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６００ｍｍ×７２０ｍｍが標準
となりつつある。このような大面積基板に合成石英ガラ
ス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までは下がらな
いと考えられる。大面積基板を容易に作製できる材料
に、例えばガラス基板がある。ガラス基板は、従来よく
使用されてきた合成石英ガラス基板と比較し、安価で、
大面積基板を容易に作製できる利点を持っている。ま
た、結晶化に好んでレーザが使用されるのは、ガラス基
板の融点が低いからである。レーザは基板の温度を余り
上昇させずに、半導体膜のみ高いエネルギーを与えるこ
とが出来る。

【０００４】ガラス基板には、例えばコーニング７０５
９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。また、ガ
ラス基板の１つに、歪点温度が比較的高いコーニング１
７３７というものがある。コーニング１７３７の歪点温
度は６６７℃とコーニング７０５９の歪点温度に比べて
高い。前記コーニング１７３７基板に非晶質半導体膜を
成膜し、６００℃、２０時間の雰囲気に置いても、作製
工程に影響するほどの基板の変形は見られなかった。し
かしながら、２０時間の加熱時間は量産工程としては長
過ぎ、また、加熱温度６００℃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。

【０００５】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号公報に記載されている。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、または鉛等の金属元素を微量に添
加する。添加の方法は、プラズマ処理法や蒸着法、イオ
ン注入法、スパッタ法、溶液塗布法等を利用すればよ
い。前記添加の後、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、前記金属元素の添加量や、非晶質半導体膜の状態に
よる。

【０００６】しかしながら、前記技術では、結晶化を促
進するために用いた前記金属元素が高抵抗層（チャネル
形成領域やオフセット領域）中にも残留すると言う問題
がある。前記金属元素は電気が流れやすいため、高抵抗
層であるべき領域の抵抗を下げる。そのため、オフ電流
が増加し、また、個々の素子間でばらつくと言ったＴＦ
Ｔの特性の安定性および信頼性を損なう原因となってい
た。

【０００７】この問題を解決するため、結晶質半導体膜
から結晶化を促進するための金属元素を除去する技術
（ゲッタリング技術）を開発し、特開平１０−２７０３
６３号公報に開示している。前記ゲッタリング技術と
は、まず、結晶質半導体膜に１５族に属する元素を選択
的に添加して加熱処理を行なう。前記加熱処理により、
前記１５族に属する元素が添加されていない領域（被ゲ
ッタリング領域）の前記金属元素は前記被ゲッタリング
領域から放出され、拡散し、前記１５族に属する元素の
添加領域（ゲッタリング領域）に捕獲される。その結
果、前記被ゲッタリング領域において前記金属元素の除
去または低減することができ、さらにゲッタリング時の
加熱温度はガラス基板が耐え得る６００℃以下とするこ
とができる。また、１５族に属する元素だけでなく１３
族に属する元素も導入しても、金属元素をゲッタリング
できることは確認されている。

【０００８】このような作製工程を経て形成された結晶
質半導体膜は、高い移動度を有するため、この結晶質半
導体膜を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、
例えば、アクティブマトリクス型の電気光学装置等に盛
んに利用されている。

【０００９】アクティブマトリクス型液晶表示装置に
は、機能ブロックごとに画像表示を行なう画素回路や、
ＣＭＯＳ回路を基本としたシフトレジスタ回路、レベル
シフタ回路、バッファ回路、サンプリング回路などの画
素回路を制御するための駆動回路が一枚の基板上に形成
される。

【００１０】アクティブマトリクス型液晶表示装置の画
素回路には、数十から数百万個の各画素にＴＦＴ（画素
ＴＦＴ）が配置され、その画素ＴＦＴのそれぞれには画
素電極が設けられている。液晶を挟んだ対向基板側には
対向電極が設けられており、液晶を誘電体とした一種の
コンデンサを形成している。そして、各画素に印加する
電圧をＴＦＴのスイッチング機能により制御して、この
コンデンサへの電荷を制御することで液晶を駆動し、透
過光量を制御して画像を表示する仕組みになっている。

【００１１】画素ＴＦＴはｎチャネル型ＴＦＴから成
り、スイッチング素子として液晶に電圧を印加して駆動
させるものである。液晶は交流で駆動させるので、フレ
ーム反転駆動と呼ばれる方式が多く採用されている。こ
の方式では消費電力を低く抑えるために、画素ＴＦＴに
要求される特性はオフ電流値（ＴＦＴがオフ動作時に流
れるドレイン電流）を十分低くすることが重要である。

【００１２】オフ電流値を低減するためのＴＦＴの構造
として、低濃度ドレイン（ＬＤＤ：Lightly Doped Drai
n）構造が知られている。この構造はチャネル形成領域
と、高濃度に不純物元素を添加して形成するソース領域
またはドレイン領域との間に低濃度に不純物元素を添加
した領域を設けたものであり、この領域をＬＤＤ領域と
呼んでいる。また、ホットキャリアによるオン電流値の
劣化を防ぐための手段として、ゲート絶縁膜を介してＬ
ＤＤ領域をゲート電極と重ねて配置させた、いわゆるＧ
ＯＬＤ（Gate-drain Overlapped LDD）構造が知られて
いる。このような構造とすることで、ドレイン近傍の高
電界が緩和されてホットキャリア注入を防ぎ、劣化現象
の防止に有効であることが知られている。

【００１３】また、ＧＯＬＤ構造を形成するために、ゲ
ート電極の端部はテーパーを有する形状とする。このよ
うな形状にすることで、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する
半導体層にｎ型を付与する不純物元素を導入する工程
と、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層にｐ型を付
与する不純物元素を導入する工程は、それぞれ１回のド
ーピング処理で、ゲート電極と重ならない部分にソース
領域およびドレイン領域が形成され、ゲート電極のテー
パーの下方には前記テーパーの形状に沿った濃度勾配を
有するＬＤＤ領域を形成することができる。

【００１４】また、ドーピング処理において、半導体膜
へ打ち込まれるイオンのエネルギーは、半導体膜を形成
する元素の結合エネルギーと比較して非常に大きい。そ
のため、前記半導体膜へ打ち込まれるイオンは前記半導
体膜を形成する元素を格子点から弾き飛ばして結晶に欠
陥を生じさせる。したがって、ドーピング処理後は前記
欠陥の回復を行ない、また同時に打ち込んだ不純物元素
を活性化させるため、加熱処理を行なうことが多い。加
熱処理として、ファーネスアニール炉を用いた熱アニー
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）が挙げられる。また、不純物元素を
活性化させることは、不純物元素が添加された領域を低
抵抗領域にしてＬＤＤ領域、ソース領域およびドレイン
領域として機能させるために重要なプロセスである。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】１５族に属する元素は
イオンドープ法（ＰＨ₃などをプラズマで解離して、イ
オンを電界で加速して半導体膜中に注入する方法であ
り、基本的にイオンの質量分離を行なわない方法を指
す）で半導体膜に注入するが、ゲッタリングのために例
えばリンを導入した場合、必要なリン濃度は１×１０²⁰
/cm³以上である。イオンドープ法による１５族に属する
元素の添加は、半導体膜の非晶質化をもたらすが、１５
族に属する元素の濃度の増加はその後の加熱処理による
再結晶化の妨げとなり問題となっている。また、高濃度
の１５族に属する元素の添加は、ドーピングに必要な処
理時間の増大をもたらし、ドーピング工程におけるスル
ープットを低下させるので問題となっている。

【００１６】さらに、１５族に属する元素はｎ型を付与
する不純物元素であり、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領
域およびドレイン領域に添加した１５族に属する元素に
対し、その導電型を反転させるために必要なｐ型を付与
する不純物元素（例えば、１３族に属する元素）の濃度
は１．５〜３倍が必要であり、再結晶化の困難さに伴っ
て、ソース領域およびドレイン領域の高抵抗化をもたら
し問題となっている。

【００１７】本発明はこのような問題点を解決するため
の技術であり、半導体膜の結晶化を助長する金属元素を
用いて得られる結晶質半導体膜に残存する当該金属元素
を効果的に除去し、また、十分な半導体膜の結晶性の回
復および不純物元素の活性化を行なって、ＴＦＴを用い
て作製するアクティブマトリクス型の液晶表示装置に代
表される半導体装置において、半導体装置の動作特性お
よび信頼性の向上を実現することを目的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ゲート電極の
一部と重なる低濃度不純物領域の結晶性の回復及び不純
物元素の活性化を行なうために、半導体膜が形成されて
いる基板（以下、半導体膜基板と呼ぶ。）の裏面側（本
明細書中では、膜が形成されている面と反対側の面と定
義する。）に、反射膜が形成されている基板や反射率の
高い材料で形成された反射板（以下、これらを反射体と
呼ぶ。）を設置して、前記半導体膜基板の表面側（本明
細書中では、膜が形成されている面と定義する。）から
レーザ光を照射し、前記半導体膜基板を透過したレーザ
光を前記反射体によって反射させ、再び前記半導体膜基
板の裏面側からレーザ光を照射することを特徴とする。
このとき、基板を４５０℃程度まで加熱してもよい。レ
ーザ光の照射と同時に基板を加熱することで、半導体膜
の結晶性の回復および不純物元素の活性化をより図るこ
とができる。

【００１９】前記レーザ光として、パルス発振型または
連続発光型の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レ
ーザ等から射出されたレーザ光を用いることができる。
なお、前記固体レーザとしては連続発振またはパルス発
振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレーザ、Ｙ
ＡｌＯ₃レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキ
サンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があ
り、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振
のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ₂レ
ーザ等があり、前記金属レーザとしてはヘリウムカドミ
ウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザが挙げられ
る。

【００２０】前記低濃度不純物領域は、一導電型の不純
物が導入された領域である。一導電型不純物は１５族に
属する元素あるいは１３族に属する元素が適用される。
加えて、当該低濃度不純物領域に水素を添加してもよ
く、当該低濃度不純物領域には、一導電型の不純物、及
び水素が共に含まれる。

【００２１】また、前記低濃度不純物領域は、１５族に
属する元素及び１３族に属する元素を添加してもよく、
当該不純物領域には、１５族に属する元素、及び１３族
に属する元素が共に含まれる。

【００２２】また、前記低濃度不純物領域は、１５族に
属する元素、１３族に属する元素、及び水素を添加して
もよく、不純物領域には、１５族に属する元素、１３族
に属する元素、及び水素が共に含まれる。

【００２３】さらに、本発明は、半導体膜に結晶化を助
長する金属元素を用いて結晶化させ、希ガス元素（希ガ
スとも呼ばれる）を添加した不純物領域を形成し、加熱
処理により前記不純物領域に半導体膜に含まれる金属元
素を偏析させてゲッタリングを行ない、続いて、半導体
膜基板の裏面側に反射体を設置して、前記半導体膜基板
の表面側からレーザ光を照射し、前記半導体膜基板の裏
面側からレーザ光を照射することを特徴とする。

【００２４】前記希ガス元素を用いることで、不純物元
素の導入量を低減することができる。そのため、ドーピ
ング処理によるゲート絶縁膜および半導体膜およびその
界面におけるダメージを低減することができ、トラップ
センターを少なくすることができる。このことにより、
ＴＦＴを作製したときの信頼性の向上を図ることができ
る。また、トラップセンターが少なくなることから、ゲ
ート電極と低濃度不純物領域のオーバーラップ領域の幅
を小さくする事ができる。そのことから、トランジスタ
のさらなる微細化が可能となる。

【００２５】前記希ガス元素はＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋ
ｒ、Ｘｅから選ばれた一種または複数種であり、これら
のイオンを電界で加速して半導体膜に注入することによ
り、ダングリングボンドや格子歪みを形成してゲッタリ
ングサイトを形成することができる。

【００２６】また、希ガス元素を添加した不純物領域に
一導電型の不純物を添加してもよく、当該不純物領域に
は、希ガス元素及び一導電型の不純物が共に含まれる。
一導電型不純物は１５族に属する元素あるいは１３族に
属する元素が適用される。加えて、当該不純物領域に水
素を添加してもよく、当該不純物領域には、希ガス元
素、一導電型の不純物、及び水素が共に含まれる。

【００２７】また、希ガス元素を添加した不純物領域に
１５族に属する元素及び１３族に属する元素を添加して
もよく、当該不純物領域には、希ガス元素、１５族に属
する元素、及び１３族に属する元素が共に含まれる。

【００２８】また、希ガス元素を添加した不純物領域に
１５族に属する元素、１３族に属する元素、及び水素を
添加してもよく、不純物領域には、希ガス元素、１５族
に属する元素、１３族に属する元素、及び水素が共に含
まれる。

【００２９】また、前記半導体膜基板と前記反射体は接
して設置しても良いし、離して設置しても良い。

【００３０】また、前記反射体を形成する材料として
は、耐熱性材料を用い、前記レーザ光に対する反射率が
高いものを用いることを特徴とする。図５に示すよう
に、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、タン
タル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）や銀
（Ａｇ）から選ばれた元素、または前記元素を成分とす
る化合物或いは合金から形成してもよい。前記反射体と
して、基板上に反射膜を形成してもよいし、反射率の高
い材料で形成された反射板を使用してもよい。

【００３１】前記反射体において、レーザ光が反射する
面は平面でもよいし、曲面としてもよい。前記レーザ光
は基板上に形成された半導体膜の表面またはその近傍で
集光する。また、前記レーザ光の一部は前記基板を透過
し、反射体によって反射されて前記半導体膜の裏面側か
らも照射する。その際、前記反射体においてレーザ光が
反射する面の形状が平面であると、前記反射体によって
反射したレーザ光は前記半導体膜の表面側から入射した
レーザ光より拡がる場合がある。そのため、前記反射体
においてレーザ光が反射する面の形状を曲面とすれば、
前記反射体によって反射し、かつ、集光されたレーザ光
を前記半導体膜の裏面側から照射することができ、前記
半導体膜に対する実効的なエネルギー密度をさらに高め
ることができる。前記曲面の曲率は、レーザ光の状態や
前記基板と前記反射体との距離等によって異なるので、
実施者が適宜決定すればよい。また、反射体の反射面に
起伏部を設けてレーザ光を乱反射させてもよい。

【００３２】また、半導体膜が形成された基板に該基板
の表面側からレーザ光を照射する際、前記基板および反
射体は前記レーザ光に対して相対的に移動してもよい
し、前記基板のみが前記レーザ光および前記反射体に対
して相対的に移動してもよい。

【００３３】また、本発明において用いるレーザ光は基
板を透過することが必須条件である。そこで、図６
（Ａ）に波長に対する１７３７ガラス基板の透過率を、
図６（Ｂ）波長に対する合成石英ガラス基板の透過率を
示す。図６より、用いる基板にある程度の透過率を必要
とするのなら、前記レーザ光の波長は３００ｎｍ以上
（好ましくは４００ｎｍ以上）が望ましい。また、図６
より、用いるレーザによって、基板を選択することが望
ましい。例えば、ＸｅＣｌエキシマレーザ（波長３０８
ｎｍ）を用いるなら、１７３７ガラス基板より合成石英
ガラス基板の方が透過率が高いため、合成石英ガラス基
板を用いる方が望ましい。さらに、用いるレーザはガス
レーザより固体レーザが望ましい。ガスレーザに用いる
ガスは一般に非常に高価であり、ガス交換の頻度が高く
なると製造コストの増加を招くという問題がある。ま
た、レーザ発振を行なうレーザチューブや発振過程で生
成した不要な化合物を除去するためのガス精製器などの
付属機器の交換が２〜３年に一度必要となる。これらの
付属機器は高価なものが多く、やはり製造コストの増加
を招くという問題がある。そのため、ＹＡＧレーザ等の
固体レーザ（結晶ロッドを共振キャビティとしたレーザ
光を出力するレーザ）を用いれば、ガスレーザに比べラ
ンニングコスト（ここでは稼働に伴い発生する費用を意
味する）を低くすることができるためである。

【００３４】また、半導体膜基板に該半導体膜基板の表
面側からレーザ光を照射する際、前記レーザ光を前記半
導体膜基板に対して、斜めから照射しても良い。

【００３５】また、前記反射体は１度作製しておけば、
何度でも利用することができる。

【００３６】また、半導体膜として非晶質半導体膜や結
晶質半導体膜があり、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。

【００３７】以上のような本発明を適用することで、金
属元素のゲッタリング、半導体膜の結晶性の回復および
不純物元素の活性化が十分に行なわれた半導体膜を得る
ことができ、半導体装置の性能を大幅に向上させうる。
例えば、ＴＦＴを例に挙げると、金属元素のゲッタリン
グが十分に行なわれることで、オフ電流値を低減させ、
しかもオフ電流値のばらつきを抑えることを可能とす
る。また、半導体膜の結晶性の回復が十分に行なわれる
ことで、チャネル形成領域が高抵抗領域となり、リーク
電流を低下させることを可能とする。また、不純物元素
の活性化が十分に行なわれることで、不純物元素が添加
された領域を低抵抗領域にしてＬＤＤ領域、ソース領域
およびドレイン領域として機能させることを可能とす
る。

【００３８】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について説明す
る。図１（Ａ）はレーザ照射装置の構成を示す図であ
る。このレーザ照射装置は、レーザ発振器１０１、レー
ザ発振器１０１を発振源とするレーザ光２１０（高調波
が望ましい。好ましくは第２高調波）を線状に加工する
光学系２０１、透光性基板を固定するステージ１０２を
有し、ステージ１０２にはヒータ１０３とヒータコント
ローラー１０４が具備されて、基板を４５０℃まで加熱
することができる。また、ステージ１０２上には反射体
１０５が設けられ、その上に半導体膜が形成された基板
１０６が設置される。

【００３９】前記レーザ発振器１０１として、パルス発
振型または連続発光型の固体レーザまたは気体レーザま
たは金属レーザ等から射出されたレーザ光を用いること
ができる。なお、レーザ発振器１０１から出力されたレ
ーザ光を第２高調波または第３高調波に変調する場合
は、レーザ発振器１０１の直後に非線形素子を含む波長
変調器を設ければ良い。

【００４０】次に、図１（Ａ）のような構成のレーザ照
射装置において、基板１０６の保持方法を図１（Ｂ）を
用いて説明する。ステージ１０２に保持された基板１０
６は、反応室１０７に設置され、レーザ１０１を発振源
とする線状のレーザ光が照射される。反応室内は図示さ
れていない排気系またはガス系により減圧状態または不
活性ガス雰囲気とすることができ、半導体膜を汚染させ
ることなく１００〜４５０℃まで加熱することができ
る。

【００４１】また、ステージ１０２はガイドレール１０
８に沿って反応室１０７内を移動することができ、基板
の全面に線状のレーザ光を照射することができる。レー
ザ光は基板１０６の上面に設けられた図示されていない
石英製の窓から入射する。また、図１（Ｂ）ではこの反
応室１０７にトランスファー室１０９、中間室１１０、
ロード・アンロード室１１１が接続され、それぞれの室
は仕切弁１１２、１１３で分離されている。

【００４２】ロード・アンロード室１１１には複数の基
板を保持することが可能なカセット１１４が設置され、
トランスファー室１０９に設けられた搬送ロボット１１
５により基板が搬送される。基板１０６'は搬送中の基
板を表す。このような構成とすることによりレーザアニ
ールを減圧下または不活性ガス雰囲気中で連続して処理
することができる。

【００４３】次に、レーザ光を線状にする光学系２０１
の構成について図２を用いて説明する。図２（Ａ）は光
学系２０１を側面から見た図であり、図２（Ｂ）は光学
系２０１を上面から見た図である。

【００４４】レーザ１０１を発振源とするレーザ光はシ
リンドリカルアレイレンズ２０２により縦方向に分割さ
れる。この分割されたレーザ光はシリンドリカルレンズ
２０３によりさらに横方向に分割される。即ち、レーザ
光はシリンドリカルアレイレンズ２０２、２０３によっ
て最終的にはマトリクス状に分割されることになる。

【００４５】そして、レーザ光はシリンドリカルレンズ
２０４により一旦集光される。その際、シリンドリカル
レンズ２０４の直後にシリンドリカルレンズ２０５を通
る。その後、ミラー２０６で反射され、シリンドリカル
レンズ２０７を通った後、照射面２０８に達する。

【００４６】このとき、照射面２０８に投影されたレー
ザ光は線状の照射面を示す。即ち、シリンドリカルレン
ズ２０７を透過したレーザ光の断面形状は線状になって
いることを意味する。この線状に加工されたレーザ光の
幅方向（短い方向）の均質化は、シリンドリカルアレイ
レンズ２０２、シリンドリカルレンズ２０４及びシリン
ドリカルレンズ２０７で行われる。また、上記レーザ光
の長さ方向（長い方向）の均質化は、シリンドリカルア
レイレンズ２０３及びシリンドリカルレンズ２０５で行
われる。

【００４７】次に、基板上に形成された半導体膜を裏面
側からレーザ光を照射するための構成について図３を用
いて説明する。図３に示したのは、図１における基板１
０６と反射体１０５との位置関係を示す図である。

【００４８】図３において、３１１はＧＯＬＤ構造のＴ
ＦＴのゲート電極まで形成されているものである。ま
た、３１１の下にはレーザ光を反射させるための反射体
３１２が配置される。

【００４９】ここで、ＴＦＴのゲート電極まで形成する
方法について図４を用いて説明する。まず、透光性基板
３００はガラス基板、合成石英ガラス基板、結晶化ガラ
ス基板若しくはプラスチック基板が用いられる。下地絶
縁膜３０１は公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、
またはプラズマＣＶＤ法等）により、酸化珪素膜や窒化
酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの珪素を含む絶縁膜を
用いれば良い。もちろん他の絶縁膜を用いても良く、下
地絶縁膜は単層でなく、積層としてもよい。

【００５０】そして、非晶質構造を有する半導体膜３０
２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よい。そして前記
半導体膜に結晶化を助長する金属元素（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａ
ｇ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｓｂから選ばれた一種または複数種）
を添加して金属含有層３０３を形成し、加熱処理を行な
って半導体膜を結晶化させる。もちろん、他の公知の結
晶化法（レーザ結晶化法など）を組み合わせても良い。
（図４（Ａ））

【００５１】結晶化した半導体膜をパターニングして島
状半導体膜３０４を形成した後、絶縁膜３０５を酸化珪
素膜や窒化酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの珪素を含
む絶縁膜などで形成し、導電膜３０６を形成する。導電
膜の材料に特に限定はないが、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、
Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または前記
元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成
してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングし
た結晶質珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。
また、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。もちろん、導
電膜は単層ではなく、積層としてもよい。続いてエッチ
ングを行なって端部にテーパーを有するゲート電極３０
７を形成する。

【００５２】そして、ドーピング処理を行なって、不純
物元素の導入を行なう。ドーピング処理は、イオンドー
プ法やイオン注入法などにより、希ガス元素から選ばれ
た一種または複数種の元素と、ｎ型を付与する不純物元
素またはｐ型を付与する不純物元素を導入する。希ガス
元素から選ばれた一種または複数種の元素、ｎ型を付与
する不純物元素およびｐ型を付与する不純物元素を導入
してもよい。加えて、水素を添加してもよい。もちろ
ん、希ガス元素を導入する工程と、ｎ型を付与する不純
物元素またはｐ型を付与する不純物元素を導入する工程
とを分けて行なっても良い。ドーピング処理により、不
純物元素が高濃度に導入された領域３０８、ゲート電極
の端部のテーパーにより低濃度に導入された領域３０９
および不純物元素が導入されない領域（チャネル形成領
域）３１０が形成される。そして、加熱処理を行なっ
て、前記金属元素のゲッタリングを行なう。前記加熱処
理により、チャネル形成領域から不純物元素が添加され
た領域へ金属元素が移動し、チャネル形成領域を高抵抗
領域とすることができる。

【００５３】そして、希ガス元素が導入された領域の結
晶性の回復を十分に行なうための方法を図３に示す。

【００５４】ここで、反射体３１２は表面（レーザ光の
反射面）に金属膜を形成した基板であっても良いし、反
射率の高い材料で形成された反射板であっても良い。こ
の場合、金属膜としては如何なる材料を用いても良い。
代表的には、アルミニウム、銀、タングステン、チタ
ン、タンタルのいずれかの元素を含む金属膜を用いる。

【００５５】また、反射体３１２を配置する代わりに、
基板３００の裏面（表面の反対側の面）に直接上述のよ
うな金属膜を形成し、そこでレーザ光を反射させること
も可能である。但し、その構成は半導体装置の作製過程
で裏面に形成した金属膜が除去されないことが前提であ
る。

【００５６】そして、図２で説明した光学系２０１（図
中ではシリンドリカルレンズ２０７のみを示す。）を経
由して線状に加工されたレーザ光が、ゲート電極３０７
の下方の半導体膜にも照射される。

【００５７】このとき、半導体膜に照射されるレーザ光
には、シリンドリカルレンズ２０７を通過して直接照射
されるレーザ光３１３と、反射体３１２で一旦反射され
て半導体膜へ照射されるレーザ光３１４とがある。な
お、本明細書中では、反射体の表面に照射されるレーザ
光を第１のレーザ光と呼び、反射体によって反射される
レーザ光を第２のレーザ光と呼ぶ。

【００５８】シリンドリカルレンズ２０７を通過したレ
ーザ光は、集光される過程で基板表面に対して４５〜９
０°の入射角を持つ。そのため、第２のレーザ光３１４
は半導体膜の裏面側にも回り込んで照射される。また、
反射体３１２の反射面に起伏部を設けてレーザ光を乱反
射させることで、第２のレーザ光３１４をさらに効率良
く得ることができる。また、反射体３１２の反射面を曲
面（例えば、凹面）にすれば、レーザ光を集光しながら
半導体膜に照射することができ、効率が良い。

【００５９】以上のように、本発明によれば、固体レー
ザを発振源とするレーザ光を線状に加工することが可能
であり、且つ、そのレーザ光を第１のレーザ光および第
２のレーザ光に分光して、半導体膜の裏面に照射するこ
とが可能である。さらに、ソース領域およびドレイン領
域はＬＤＤ領域に比べて低抵抗領域でなくてはならない
が、第１のレーザ光および第２のレーザ光が照射される
ため、不純物元素の活性化が十分行なわれることにな
る。

【００６０】さらに、レーザ照射装置のステージ１０２
にはヒータ１０３とヒータコントローラー１０４が具備
されているため、基板を１００〜４５０℃まで加熱しな
がら、レーザ光を照射することが可能となり、さらに効
率良く結晶性の回復および不純物元素の活性化を行なう
ことができる。

【００６１】また、図１９に示すように、半導体膜基板
に対してレーザ光を斜めから照射すれば、第２のレーザ
光はゲート電極と重なる半導体膜により照射されやすく
なり、前記半導体膜の結晶性の回復および不純物元素の
活性化が十分に行なわれることになる。

【００６２】以上の構成でなる本発明について、以下に
示す実施例でもってさらに詳細な説明を行なうこととす
る。

【００６３】

【実施例】［実施例１］本発明の実施例について説明す
る。図１（Ａ）はレーザ照射装置の構成を示す図であ
る。このレーザ照射装置は、レーザ発振器１０１、レー
ザ発振器１０１を発振源とするレーザ光２１０（好まし
くは第２高調波）を線状に加工する光学系２０１、透光
性基板を固定するステージ１０２を有し、ステージ１０
２にはヒータ１０３とヒータコントローラー１０４が具
備されて、基板を１００〜４５０℃まで加熱することが
できる。また、ステージ１０２上には反射体１０５が設
けられ、その上に半導体膜が形成された基板１０６が設
置される。

【００６４】なお、レーザ発振器１０１から出力された
レーザ光を第２高調波または第３高調波に変調する場合
は、レーザ発振器１０１の直後に非線形素子を含む波長
変調器を設ければ良い。本実施例ではレーザ発振器１０
１として、Ｎｄ：ＹＡＧレーザを用い、非線形光学素子
によって第２高調波に変調したレーザ光を用いた。しか
しながら、Ｎｄ：ＹＡＧレーザはコヒーレント性の高い
レーザであるため、光学系２０１の前に薄膜偏光素子
（ＴＦＰ：Thin Film Polarizer）および偏光板などを
設置して、レーザ発振器１０１から発振されたレーザ光
の一部に光路長を追加し、照射面における干渉を防ぐこ
とが望ましい。

【００６５】次に、図１（Ａ）のような構成のレーザ照
射装置において、基板１０６の保持方法を図１（Ｂ）を
用いて説明する。ステージ１０２に保持された基板１０
６は、反応室１０７に設置され、レーザ１０１を発振源
とする線状のレーザ光が照射される。反応室内は図示さ
れていない排気系またはガス系により減圧状態または不
活性ガス雰囲気とすることができ、半導体膜を汚染させ
ることなく１００〜４５０℃まで加熱することができ
る。

【００６６】また、ステージ１０２はガイドレール１０
８に沿って反応室内を移動することができ、基板の全面
に線状のレーザ光を照射することができる。レーザ光は
基板１０６の上面に設けられた図示されていない石英製
の窓から入射する。また、図１（Ｂ）ではこの反応室１
０７にトランスファー室１０９、中間室１１０、ロード
・アンロード室１１１が接続され、それぞれの室は仕切
弁１１２、１１３で分離されている。

【００６７】ロード・アンロード室１１１には複数の基
板を保持することが可能なカセット１１４が設置され、
トランスファー室１０９に設けられた搬送ロボット１１
５により基板が搬送される。基板１０６'は搬送中の基
板を表す。このような構成とすることによりレーザアニ
ールを減圧下または不活性ガス雰囲気中で連続して処理
することができる。

【００６８】次に、レーザ光を線状にする光学系２０１
の構成について図２を用いて説明する。図２（Ａ）は光
学系２０１を側面から見た図であり、図２（Ｂ）は光学
系２０１を上面から見た図である。

【００６９】レーザ１０１を発振源とするレーザ光はシ
リンドリカルアレイレンズ２０２により縦方向に分割さ
れる。この分割されたレーザ光はシリンドリカルレンズ
２０３によりさらに横方向に分割される。即ち、レーザ
光はシリンドリカルアレイレンズ２０２、２０３によっ
て最終的にはマトリクス状に分割されることになる。

【００７０】そして、レーザ光はシリンドリカルレンズ
２０４により一旦集光される。その際、シリンドリカル
レンズ２０４の直後にシリンドリカルレンズ２０５を通
る。その後、ミラー２０６で反射され、シリンドリカル
レンズ２０７を通った後、照射面２０８に達する。

【００７１】このとき、照射面２０８に投影されたレー
ザ光は線状の照射面を示す。即ち、シリンドリカルレン
ズ２０７を透過したレーザ光の断面形状は線状になって
いることを意味する。この線状に加工されたレーザ光の
幅方向（短い方向）の均質化は、シリンドリカルアレイ
レンズ２０２、シリンドリカルレンズ２０４及びシリン
ドリカルレンズ２０７で行われる。また、上記レーザ光
の長さ方向（長い方向）の均質化は、シリンドリカルア
レイレンズ２０３及びシリンドリカルレンズ２０５で行
われる。

【００７２】次に、基板上に形成された半導体膜を裏面
側からレーザ光を照射するための構成について図３を用
いて説明する。図３に示したのは、図１における基板１
０６と反射体１０５との位置関係を示す図である。

【００７３】図３において、３１１はＴＦＴのゲート電
極まで形成されているものである。また、３１１の下に
はレーザ光を反射させるための反射体３１２が配置され
る。

【００７４】ここで、ＴＦＴのゲート電極まで形成する
方法について図４を用いて説明する。まず、透光性基板
３００はガラス基板、合成石英ガラス基板、結晶化ガラ
ス基板若しくはプラスチック基板が用いられる。本実施
例では透光性基板として合成石英ガラス基板を用いる。

【００７５】そして、下地絶縁膜３０１は公知の手段
（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法
等）により、酸化珪素膜や窒化酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮ
ｙ）などの珪素を含む絶縁膜を用いれば良い。もちろん
下地絶縁膜は単層でなく、積層としてもよい。本実施例
では、プラズマＣＶＤ法により膜厚１５０ｎｍの酸化珪
素膜を形成する。

【００７６】そして、非晶質構造を有する半導体膜３０
２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、２５〜２００ｎｍ、好まし
くは２５〜８０ｎｍ（代表的には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
で形成するとよい。本実施例では、プラズマＣＶＤ法に
より、膜厚５０ｎｍの非晶質珪素膜を形成する。そして
前記半導体膜に結晶化を助長する金属元素を添加して金
属含有層３０３を形成する。前記金属元素の導入する方
法は、プラズマ処理や蒸着、スパッタ法、イオン注入、
溶液塗布等を利用すればよい。本実施例では、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法にて塗布する。そ
して、加熱処理を行なって半導体膜を結晶化させる。加
熱時間や温度は、半導体膜や添加する金属元素によるの
で、実施者が適宜決定すれば良い。本実施例では、５５
０℃の窒素雰囲気中に４時間曝す。結晶化した半導体膜
のパターニングして島状半導体膜を形成した後、絶縁膜
３０５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、酸化珪素膜や窒化酸化
珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの珪素を含む絶縁膜などで
形成する。

【００７７】続いて、導電膜３０６を形成する。導電膜
の材料に特に限定はないが、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａ
ｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または前記元
素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成し
てもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした
結晶質珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。ま
た、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。もちろん、導電
膜は単層ではなく、積層としてもよい。本実施例では、
膜厚４００ｎｍのＷ膜からなる導電膜３０６を形成す
る。Ｗ膜は、Ｗのターゲットを用いたスパッタ法で形成
する。その他に６フッ化タングステン（ＷＦ₆）を用い
る熱ＣＶＤ法で形成することもできる。

【００７８】続いてエッチングを行なって端部にテーパ
ーを有するゲート電極３０７を形成する。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（図示せず）
を形成し、電極及び配線を形成するためのエッチング処
理を行なう。本実施例ではエッチング処理として、ＩＣ
Ｐ（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なった。ここでは、松下電
器産業（株）製のＩＣＰを用いたドライエッチング装置
（Model Ｅ６４５−□ＩＣＰ）を用いた。基板側（試
料ステージ）にも１５０WのＲＦ（13.56MHz）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。この
エッチング処理によりＷ膜をエッチングして導電層の端
部をテーパー形状とする。なお、ゲート絶縁膜上に残渣
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と良い。上記
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。３０
４はゲート絶縁膜であり、導電層３０６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。

【００７９】そして、ドーピング処理を行なって、不純
物元素の導入を行なう。ドーピング処理は、イオンドー
プ法やイオン注入法などにより、希ガス元素から選ばれ
た一種または複数種の元素と、ｎ型を付与する不純物元
素またはｐ型を付与する不純物元素を導入する。希ガス
元素から選ばれた一種または複数種の元素、ｎ型を付与
する不純物元素およびｐ型を付与する不純物元素を導入
してもよい。加えて、水素を添加してもよい。もちろ
ん、希ガス元素を導入する工程と、ｎ型を付与する不純
物元素またはｐ型を付与する不純物元素を導入する工程
とを分けて行なっても良い。ドーピング処理により、不
純物元素が高濃度に導入された領域３０８、ゲート電極
の端部のテーパーにより低濃度に導入された領域３０９
および不純物元素が導入されない領域（チャネル形成領
域）３１０が形成される。本実施例では、１５族に属す
る元素としてリンを、希ガス元素としてアルゴンを用い
た。リンの注入条件は、水素で希釈された５％のＰＨ₃
を用い、加速電圧８０keV、ドーズ量１．５×１０¹⁵/cm
²とした。注入に要する時間は約８分であり、結晶質半
導体膜には平均濃度で２×１０²⁰/cm³のリンを注入する
ことができる。一方、アルゴンは９０keVの加速電圧
で、２×１０¹⁵/cm²のドーズ量で注入した。

【００８０】続いて、加熱処理を行なって、前記金属元
素のゲッタリングを行なう。前記加熱処理により、チャ
ネル形成領域から不純物元素が添加された領域へ金属元
素が移動し、チャネル形成領域を高抵抗領域とすること
ができる。本実施例では、窒素雰囲気中、５５０℃にて
４時間の加熱処理を行ってゲッタリングを行った。

【００８１】そして、希ガス元素が導入された領域の結
晶性の回復を十分に行なうための方法を図３に示す。

【００８２】ここで、反射体３１２は表面（レーザ光の
反射面）に金属膜を形成した基板であっても良いし、反
射率の高い材料で形成された反射板であっても良い。こ
の場合、金属膜としては如何なる材料を用いても良い。
代表的には、アルミニウム、銀、タングステン、チタ
ン、タンタルのいずれかの元素を含む金属膜を用いる。

【００８３】また、反射体３１２を配置する代わりに、
基板３００の裏面（表面の反対側の面）に直接上述のよ
うな金属膜を形成し、そこでレーザ光を反射させること
も可能である。但し、その構成は半導体装置の作製過程
で裏面に形成した金属膜が除去されないことが前提であ
る。本実施例では、合成石英ガラス基板にアルミニウム
をスパッタにより成膜したものを反射体として用いる。

【００８４】そして、図２で説明した光学系２０１（図
中ではシリンドリカルレンズ２０７のみを示す。）を経
由して線状に加工されたレーザ光が、ゲート電極３０７
の下方の半導体膜にも照射される。

【００８５】このとき、半導体膜に照射されるレーザ光
には、シリンドリカルレンズ２０７を通過して直接照射
されるレーザ光３１３と、反射体３１２で一旦反射され
て半導体膜へ照射されるレーザ光３１４とがある。な
お、本明細書中では、反射体の表面に照射されるレーザ
光を第１のレーザ光と呼び、反射体によって反射される
レーザ光を第２のレーザ光と呼ぶ。

【００８６】シリンドリカルレンズ２０７を通過したレ
ーザ光は、集光される過程で基板表面に対して４５〜９
０°の入射角を持つ。そのため、第２のレーザ光３１４
は半導体膜の裏面側にも回り込んで照射される。また、
反射体３１２の反射面に起伏部を設けてレーザ光を乱反
射させることで、第２のレーザ光３１４をさらに効率良
く得ることができる。また、反射体３１２の反射面を凹
面にすれば、レーザ光を集光しながら半導体膜に照射す
ることができ、効率が良い。

【００８７】以上のように、本実施例によれば、固体レ
ーザを発振源とするレーザ光を線状に加工することが可
能であり、且つ、そのレーザ光を第１のレーザ光および
第２のレーザ光に分光して、半導体膜の裏面に照射する
ことが可能である。さらに、ソース領域およびドレイン
領域はＬＤＤ領域に比べて低抵抗領域でなくてはならな
いが、第１のレーザ光および第２のレーザ光が照射され
るため、結晶性の回復および不純物元素を活性化が十分
行なわれることになる。

【００８８】さらに、レーザ照射装置のステージ１０２
にはヒータ１０３とヒータコントローラー１０４が具備
されているため、基板を４５０℃程度まで加熱しなが
ら、レーザ光を照射することが可能となり、さらに効率
良く結晶性の回復および不純物元素の活性化を行なうこ
とができる。

【００８９】［実施例２］本実施例では、実施例１とは
異なる作製工程を経た半導体膜基板にレーザアニールを
行なう場合について説明する。

【００９０】ここで、ＴＦＴのゲート電極まで形成する
方法について図７を用いて説明する。まず、実施例１に
したがって、図４（Ａ）の状態を得る。なお、図７
（Ａ）は図４（Ａ）と同じ状態を示している。

【００９１】そして、第１の加熱処理を行なって半導体
膜を結晶化させる。加熱時間や温度は、半導体膜や添加
する金属元素によるので、実施者が適宜決定すれば良
い。本実施例では、５５０℃の窒素雰囲気中に４時間曝
す。

【００９２】続いて、マスク７５５を形成して、第１の
ドーピング処理を行ない、半導体膜に選択的に不純物元
素を導入する。ドーピング処理は、イオンドープ法やイ
オン注入法などにより、希ガス元素から選ばれた一種ま
たは複数種の元素と、ｎ型を付与する不純物元素または
ｐ型を付与する不純物元素を導入する。希ガス元素から
選ばれた一種または複数種の元素、ｎ型を付与する不純
物元素およびｐ型を付与する不純物元素を導入してもよ
い。加えて、水素を添加してもよい。本実施例では、イ
オンドープ法により、まずアルゴンのみを９０keVの加
速電圧で、２×１０¹⁵/cm²のドーズ量で注入する。

【００９３】そして、第２の加熱処理を行なって、結晶
化を助長するために用いた金属元素を不純物元素が導入
された領域７５６へ移動させる（ゲッタリング）。本実
施例では、窒素雰囲気中、５５０℃にて４時間の加熱処
理を行ってゲッタリングを行なう。（図７（Ｂ））

【００９４】金属元素がゲッタリングされた領域７５６
をエッチングし、またマスクを除去して、半導体層７５
７を形成する。そして、絶縁膜７５８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、酸化珪素膜や窒化酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ）
などの珪素を含む絶縁膜などで形成する。

【００９５】続いて、導電膜７５９を形成する。導電膜
の材料に特に限定はないが、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａ
ｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または前記元
素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成し
てもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした
結晶質珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。ま
た、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。もちろん、導電
膜は単層ではなく、積層としてもよい。本実施例では、
膜厚４００ｎｍのＷ膜からなる導電膜７５９を形成し
た。Ｗ膜は、Ｗのターゲットを用いたスパッタ法で形成
する。（図７（Ｃ））

【００９６】続いてエッチングを行なって端部にテーパ
ーを有するゲート電極７６０を形成する。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（図示せず）
を形成し、電極及び配線を形成するためのエッチング処
理を行なう。該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。７５８はゲート絶縁膜であり、導電層７６０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。

【００９７】そして、ドーピング処理を行なって不純物
元素の導入を行なう。ドーピング処理は、イオンドープ
法やイオン注入法などにより、ｎ型を付与する不純物元
素またはｐ型を付与する不純物元素を導入する。ドーピ
ング処理により、不純物元素が高濃度に導入された領域
７６１、ゲート電極の端部のテーパーにより低濃度に導
入された領域７６２および不純物元素が導入されない領
域（チャネル形成領域）７６３が形成される。本実施例
では、１５族に属する元素としてリンを用いた。リンの
注入条件は、水素で希釈された５％のＰＨ₃を用い、加
速電圧８０keV、ドーズ量１．５×１０¹⁵/cm²とした。
注入に要する時間は約８分であり、結晶質半導体膜には
平均濃度で２×１０²⁰/cm³のリンを注入することができ
る。

【００９８】そして、加熱処理を行なって、前記金属元
素のゲッタリングを行なう。前記加熱処理により、チャ
ネル形成領域から不純物元素が添加された領域へ金属元
素が移動し、チャネル形成領域を高抵抗領域とすること
ができる。本実施例では、窒素雰囲気中、５５０℃にて
４時間の加熱処理を行ってゲッタリングを行った。（図
７（Ｄ））

【００９９】そして、実施例１で説明した図３に示す方
法で、不純物元素が導入された領域の結晶性の回復およ
び不純物元素の活性化を行なう。

【０１００】ここで、反射体３１２は表面（レーザ光の
反射面）に金属膜を形成した基板であっても良いし、反
射率の高い材料で形成された反射板であっても良い。こ
の場合、金属膜としては如何なる材料を用いても良い。
代表的には、アルミニウム、銀、タングステン、チタ
ン、タンタルのいずれかの元素を含む金属膜を用いる。

【０１０１】さらに、レーザ照射装置のステージ１０２
にはヒータ１０３とヒータコントローラー１０４が具備
されているため、基板を４５０℃程度まで加熱しなが
ら、レーザ光を照射することが可能となり、さらに効率
良く結晶性の回復および不純物元素の活性化を行なうこ
とができる。

【０１０２】［実施例３］本実施例では、実施例１およ
び実施例２とは異なる作製工程を経た半導体膜基板にレ
ーザアニールを行なう場合について説明する。

【０１０３】ここで、ＴＦＴのゲート電極まで形成する
方法について図２０を用いて説明する。まず、実施例１
にしたがって、図４（Ａ）の半導体膜３０２が形成され
た状態を得る。なお、図４（Ａ）と対応する部分には図
２０（Ａ）において同じ符号を用いている。

【０１０４】そして、開口部を有する絶縁膜７７０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、酸化珪素膜や窒化酸化珪素膜（Ｓ
ｉＯｘＮｙ）などの珪素を含む絶縁膜で形成した後、結
晶化を助長する金属元素を添加して金属含有層７７１を
形成する。前記金属元素の導入する方法は、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
すればよい。第１の加熱処理を行なって半導体膜を結晶
化させる。加熱時間や温度は、半導体膜や添加する金属
元素によるので、実施者が適宜決定すれば良い。本実施
例では、５５０℃の窒素雰囲気中に４時間曝す。

【０１０５】続いて、第１のドーピング処理を行ない、
半導体膜に選択的に不純物元素を導入する。ドーピング
処理は、イオンドープ法やイオン注入法などにより、希
ガス元素から選ばれた一種または複数種の元素を導入す
る。または、希ガス元素から選ばれた一種または複数種
の元素と、ｎ型を付与する不純物元素またはｐ型を付与
する不純物元素を導入してもよい。希ガス元素から選ば
れた一種または複数種の元素、ｎ型を付与する不純物元
素およびｐ型を付与する不純物元素を導入してもよい。
加えて、水素を添加してもよい。本実施例では、イオン
ドープ法により、まずアルゴンのみを９０keVの加速電
圧で、２×１０¹⁵/cm²のドーズ量で注入する。

【０１０６】そして、第２の加熱処理を行なって、結晶
化を助長するために用いた金属元素を不純物元素が導入
された領域７７２へ移動させる（ゲッタリング）。本実
施例では、窒素雰囲気中、５５０℃にて４時間の加熱処
理を行ってゲッタリングを行なう。（図２０（Ｂ））

【０１０７】絶縁膜７７０および半導体膜の一部エッチ
ングして、半導体層７７３を形成する。そして、絶縁膜
７７４ａ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、酸化珪素膜や窒化酸
化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの珪素を含む絶縁膜など
で形成する。

【０１０８】続いて、導電膜７７５を形成する。導電膜
の材料に特に限定はないが、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａ
ｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または前記元
素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成し
てもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした
結晶質珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。ま
た、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。もちろん、導電
膜は単層ではなく、積層としてもよい。本実施例では、
膜厚４００ｎｍのＷ膜からなる導電膜７７５を形成す
る。（図２０（Ｃ））

【０１０９】続いてエッチングを行なって端部にテーパ
ーを有するゲート電極７７６を形成する。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（図示せず）
を形成し、電極及び配線を形成するためのエッチング処
理を行なう。該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。７７４ｂはゲート絶縁膜であり、ゲート電極７
７６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。

【０１１０】そして、第２のドーピング処理を行なって
不純物元素の導入を行なう。ドーピング処理は、イオン
ドープ法やイオン注入法などにより、ｎ型を付与する不
純物元素またはｐ型を付与する不純物元素を導入する。
ドーピング処理により、不純物元素が高濃度に導入され
た領域７７７、ゲート電極の端部のテーパーにより低濃
度に導入された領域７７８および不純物元素が導入され
ない領域（チャネル形成領域）７７９が形成される。本
実施例では、ｎ型を付与する不純物元素としてリンを用
いた。リンの注入条件は、水素で希釈された５％のＰＨ
₃を用い、加速電圧８０keV、ドーズ量１．５×１０¹⁵/c
m²とした。注入に要する時間は約８分であり、結晶質半
導体膜には平均濃度で２×１０²⁰/cm³のリンを注入する
ことができる。（図２０（Ｄ））

【０１１１】そして、実施例１で説明した図３に示す方
法で、不純物元素が導入された領域の結晶性の回復およ
び不純物元素の活性化を行なう。

【０１１２】ここで、反射体３１２は表面（レーザ光の
反射面）に金属膜を形成した基板であっても良いし、反
射率の高い材料で形成された反射板であっても良い。こ
の場合、金属膜としては如何なる材料を用いても良い。
代表的には、アルミニウム、銀、タングステン、チタ
ン、タンタルのいずれかの元素を含む金属膜を用いる。

【０１１３】さらに、レーザ照射装置のステージ１０２
にはヒータ１０３とヒータコントローラー１０４が具備
されているため、基板を１００〜４５０℃まで加熱しな
がら、レーザ光を照射することが可能となり、さらに効
率良く結晶性の回復および不純物元素の活性化を行なう
ことができる。

【０１１４】［実施例４］本実施例では、実施例１乃至
３とは異なる作製工程を経た半導体膜基板にレーザアニ
ールを行なう場合について説明する。

【０１１５】まず、ＴＦＴのゲート電極まで形成する方
法について図２３を用いて説明する。透光性基板３００
はガラス基板、合成石英ガラス基板、結晶化ガラス基板
若しくはプラスチック基板が用いられる。本実施例では
透光性基板として合成石英ガラス基板を用いる。

【０１１６】導電膜を形成し、エッチングを行なって所
望の形状の導電膜７８０を形成する。導電膜の材料に特
に限定はないが、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、
Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または前記元素を主成分
とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。
また、リン等の不純物元素をドーピングした結晶質珪素
膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、ＡｇＰ
ｄＣｕ合金を用いてもよい。もちろん、導電膜は単層で
はなく、積層としてもよい。本実施例では、膜厚４００
ｎｍのＷ膜からなる導電膜７８０を形成する。Ｗ膜は、
Ｗのターゲットを用いたスパッタ法で形成する。その他
に６フッ化タングステン（ＷＦ₆）を用いる熱ＣＶＤ法
で形成することもできる。

【０１１７】そして、絶縁膜７８１は公知の手段（スパ
ッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）に
より、酸化珪素膜や窒化酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ）な
どの珪素を含む絶縁膜を用いれば良い。もちろん絶縁膜
は単層でなく、積層としてもよい。本実施例では、プラ
ズマＣＶＤ法により膜厚１５０ｎｍの酸化珪素膜を形成
する。

【０１１８】続いて、非晶質構造を有する半導体膜７８
２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、２５〜２００ｎｍ、好まし
くは２５〜８０ｎｍ（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
るとよい。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により、膜
厚５０ｎｍの非晶質珪素膜を形成する。そして公知の結
晶化法を行なって前記半導体膜を結晶化させる。本実施
例では、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法
にて塗布して金属含有層７８３を形成した後、５５０℃
の窒素雰囲気中に４時間曝す。加熱時間や温度は、半導
体膜や添加する金属元素によるので、実施者が適宜決定
すれば良い。（図２３（Ａ））

【０１１９】続いて、マスク７８４を形成して、ドーピ
ング処理を行ない、半導体膜に選択的に不純物元素を導
入する。ドーピング処理は、イオンドープ法やイオン注
入法などにより、希ガス元素から選ばれた一種または複
数種の元素と、ｎ型を付与する不純物元素またはｐ型を
付与する不純物元素を導入する。希ガス元素から選ばれ
た一種または複数種の元素、ｎ型を付与する不純物元素
およびｐ型を付与する不純物元素を導入してもよい。加
えて、水素を添加してもよい。本実施例では、ｎ型を付
与する不純物元素としてリンを、希ガス元素としてアル
ゴンを用いた。リンの注入条件は、水素で希釈された５
％のＰＨ₃を用い、加速電圧８０keV、ドーズ量１．５×
１０¹⁵/cm²とした。注入に要する時間は約８分であり、
結晶質半導体膜には平均濃度で２×１０²⁰/cm³のリンを
注入することができる。一方、アルゴンは９０keVの加
速電圧で、２×１０¹⁵/cm²のドーズ量で注入する。

【０１２０】本実施例のように、半導体膜を結晶化させ
るために金属元素を用いた場合は、加熱処理を行なっ
て、前記金属元素のゲッタリングを行なうことが望まし
い。前記加熱処理により、チャネル形成領域７８６から
不純物元素が添加された領域７８５へ金属元素が移動
し、チャネル形成領域７８６を高抵抗領域とすることが
できる。本実施例では、窒素雰囲気中、５５０℃にて４
時間の加熱処理を行ってゲッタリングを行なう。（図２
３（Ｂ））

【０１２１】そして、マスク７８４を除去し、また、活
性領域となる半導体層７８７を形成した後（図２３
（Ｃ））、実施例１乃至３と同様に、希ガス元素が導入
された領域の結晶性の回復を十分に行なうためにレーザ
アニールを行なう。（図２３（Ｄ））

【０１２２】ここで、反射体３１２は表面（レーザ光の
反射面）に金属膜を形成した基板であっても良いし、反
射率の高い材料で形成された反射板であっても良い。こ
の場合、金属膜としては如何なる材料を用いても良い。
代表的には、アルミニウム、銀、タングステン、チタ
ン、タンタルのいずれかの元素を含む金属膜を用いる。

【０１２３】そして、図２で説明した光学系２０１（図
中ではシリンドリカルレンズ２０７のみを示す。）を経
由して線状に加工されたレーザ光が、半導体膜を裏面か
らも照射する。このような照射方法を適用することで、
導電層７８０は熱伝導性が高いため、レーザアニールに
よる熱が逃げやすい。そのため、基板の裏面側からも照
射することで、レーザアニールを効果的に行なうことが
可能となる。

【０１２４】さらに、レーザ照射装置のステージ１０２
にはヒータ１０３とヒータコントローラー１０４が具備
されているため、基板を４５０℃程度まで加熱しなが
ら、レーザ光を照射することが可能となり、さらに効率
良く結晶性の回復および不純物元素の活性化を行なうこ
とができる。

【０１２５】［実施例５］本実施例ではアクティブマト
リクス基板の作製方法について図８〜図１２を用いて説
明する。

【０１２６】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３２０を用いる。なお、基板
３２０としては、石英基板や可撓性基板などを用いるこ
とができる。可撓性基板とは、ＰＥＴ、ＰＥＳ、ＰＥ
Ｎ、アクリルなどからなるフィルム状の基板のことであ
り、可撓性基板を用いて半導体装置を作製すれば、軽量
化が見込まれる。可撓性基板の表面、または表面および
裏面にアルミ膜（ＡｌＯＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯなど）、炭
素膜（ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）など）、
ＳｉＮなどのバリア層を単層または多層にして形成すれ
ば、耐久性などが向上するので望ましい。また、本実施
例の処理温度に耐えうる耐熱性が有するプラスチック基
板を用いてもよい。

【０１２７】次いで、基板３２０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３２１を形成する。本実施例では下地膜３２１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３２１ａ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３２１ａ（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３２１ｂ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３２１ｂ（組成比Ｓｉ＝
３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を形成す
る。

【０１２８】次いで、下地膜上に半導体膜３２２を形成
する。半導体膜３２２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、２５〜２００ｎｍ、好ましく
は２５〜８０ｎｍ（代表的には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。続いて、ニッケルなどの触媒を用いて
金属含有層３２３を形成し熱結晶化法を行なう。もちろ
ん、ニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法と、他の公
知の結晶化処理（レーザ結晶化法、熱結晶化法等）を組
み合わせても良い。このような方法により得られた結晶
質半導体膜を所望の形状にパターニングして、半導体層
４０２〜４０６を形成する。本実施例では、プラズマＣ
ＶＤ法を用い、５５ｎｍの非晶質珪素膜を成膜した後、
ニッケルを含む溶液を非晶質珪素膜上に保持させる。こ
の非晶質珪素膜に脱水素化（５００℃、１時間）を行っ
た後、加熱処理（５５０℃、４時間）を行ない、結晶質
珪素膜を形成した。そして、この結晶質珪素膜をフォト
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４０２〜４０６を形成する。

【０１２９】また、半導体膜の結晶化にレーザ結晶化法
も適用する場合には、パルス発振型または連続発光型の
固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザ等を用い
ることができる。なお、前記固体レーザとしては連続発
振またはパルス発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ₄レーザ、
ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ₃レーザ、ガラスレーザ、ルビ
ーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイ
アレーザ等があり、前記気体レーザとしては連続発振ま
たはパルス発振のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレ
ーザ、ＣＯ₂レーザ等があり、前記金属レーザとしては
ヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レー
ザが挙げられる。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。結晶化の
条件は実施者が適宣選択するものであるが、エキシマレ
ーザを用いる場合はパルス発振周波数３００Ｈｚとし、
レーザーエネルギー密度を１００〜１２００mJ/cm²、好
ましくは１００〜８００mJ/cm²(代表的には２００〜７
００mJ/cm²)とする。また、ＹＡＧレーザを用いる場合
にはその第２高調波を用いパルス発振周波数１〜３００
Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を３００〜１５００
mJ/cm²、好ましくは３００〜１０００mJ/cm²(代表的に
は３５０〜８００mJ/cm²)とすると良い。そして幅１０
０〜１０００μｍ、例えば４００μｍで線状に集光した
レーザ光を基板全面に渡って照射し、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）を５０〜９８
％として行ってもよい。また連続発振のレーザを用いる
場合のエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ²
程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ²）が必要で
ある。そして、０．５〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度で
レーザ光に対して相対的にステージを動かして照射し、
結晶性珪素膜を形成する。

【０１３０】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）のドーピングを行なってもよい。

【０１３１】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。

【０１３２】また、酸化珪素膜を用いる場合には、プラ
ズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（Tetraethyl Orthosilicate）
とＯ₂とを混合し、反応圧力４０Pa、基板温度３００〜
４００℃とし、高周波（１３．５６MHz）電力密度０．
５〜０．８W/cm²で放電させて形成することができる。
このようにして作製される酸化珪素膜は、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。

【０１３３】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。そ
の他に６フッ化タングステン（ＷＦ₆）を用いる熱ＣＶ
Ｄ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膜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。従って、本実
施例では、高純度のＷ（純度９９．９９９９％）のター
ゲットを用いたスパッタ法で、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
とができた。

【０１３４】なお、本実施例では、第１の導電膜４０８
をＴａＮ、第２の導電膜４０９をＷとしたが、特に限定
されず、いずれもＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、
Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または前記元素を主成分
とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。
また、リン等の不純物元素をドーピングした結晶質珪素
膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、ＡｇＰ
ｄＣｕ合金を用いてもよい。また、第１の導電膜をタン
タル（Ｔａ）膜で形成し、第２の導電膜をＷ膜とする組
み合わせ、第１の導電膜を窒化チタン（ＴｉＮ）膜で形
成し、第２の導電膜をＷ膜とする組み合わせ、第１の導
電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）膜で形成し、第２の導電
膜をＡｌ膜とする組み合わせ、第１の導電膜を窒化タン
タル（ＴａＮ）膜で形成し、第２の導電膜をＣｕ膜とす
る組み合わせとしてもよい。

【０１３５】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なう。
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
件で行なう。本実施例では第１のエッチング条件とし
て、ＩＣＰ（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Ｃ
Ｆ₄とＣｌ₂とＯ₂とを用い、それぞれのガス流量比を２
５：２５：１０（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。ここでは、松
下電器産業（株）製のＩＣＰを用いたドライエッチング
装置（Model Ｅ６４５−□ＩＣＰ）を用いた。基板側
（試料ステージ）にも１５０WのＲＦ（13.56MHz）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。
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。

【０１３６】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。なお、ゲート絶縁膜上に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と良い。

【０１３７】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。

【０１３８】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
与する不純物元素および結晶化を助長するために用いた
金属元素をゲッタリングするための希ガス元素を添加す
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なえば良い。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６０〜１００ｋｅＶとして行なう。本実
施例ではドーズ量を１．５×１０¹⁵／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。また、希ガス元素としてアルゴンを用いた。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３０６〜３１０が形成される。第１の高濃度
不純物領域３０６〜３１０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。一方、アルゴンは９０keVの加速電圧で、２×１
０¹⁵/cm²のドーズ量で注入した。

【０１３９】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なう。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（４２８ａ〜４３３ａ）、第２の形状の導電層
４２８〜４３３を形成する。

【０１４０】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
を行なう。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９０
ｋｅＶ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。

【０１４１】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
ッチング処理を行なう。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（ｓｃｃ
ｍ）とし、１．３Ｐａの圧力でコイル型の電極に５００
Ｗ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なう。基板側
（資料ステージ）には１０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨ
ｚ）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、前記大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Ｔ
ＦＴ）のＴａＮ膜をエッチングして、第３の形状の導電
層４３５〜４３８（４３５ａ〜４３８ａ、４３５ｂ〜４
３８ｂ）を形成する。

【０１４２】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））

【０１４３】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
なう。この第３のドーピング処理により、ｐチャネル型
ＴＦＴ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４
４６ａ〜４４６ｃ、４４７ａ〜４４７ｃを形成する。第
２の導電層４３５ａ、４３８ａ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４４６ａ〜４４６ｃ、４４７ａ〜４４７ｃ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。

【０１４４】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。

【０１４５】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。

【０１４６】次いで、図１０（Ｃ）に示すように、加熱
処理を行なって、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なう。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
法で行なう。熱アニール法としては、酸素濃度が１ｐｐ
ｍ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５００〜５５０℃で行な
えばよく、本実施例では５５０℃、４時間の熱処理で活
性化処理を行った。なお、熱アニール法の他に、レーザ
アニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴ
Ａ法）を適用することができる。

【０１４７】なお、本実施例では、上記活性化処理と同
時に、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、４２６
ａ、４４６ａ、４４７ａを結晶化する。そのため、前記
不純物領域に前記金属元素がゲッタリングされ、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。

【０１４８】また、第１の層間絶縁膜を形成する前に加
熱処理を行なっても良い。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）を形成した後で加熱処理を行なうことが好まし
い。

【０１４９】希ガス元素が導入された領域の結晶性の回
復および不純物元素の活性化を十分に行なうため、基板
の表面側から照射したレーザ光を、基板の裏面側に設置
した反射体３４０によって反射させることで、基板の裏
面側からレーザ光を照射する。（図１０（Ｃ））レーザ
光として、パルス発振型または連続発光型の固体レーザ
または気体レーザまたは金属レーザ等から射出されたレ
ーザ光を用いることができる。本実施例では反射体３４
０として、アルミニウム板を用い、基板に対して斜めか
らレーザ光を照射する。このとき、同時にヒーター等を
利用して、基板の裏面側から加熱処理も行なえば、第１
層間膜に含有する水素により、水素化処理を行なうこと
ができる。

【０１５０】また、ＴＦＴ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
行なった場合は、裏面からのレーザ光の照射により、チ
ャネル形成領域の結晶性の回復も十分行なわれることに
なる。

【０１５１】レーザアニールを行なう工程で、同時に加
熱処理を行なわない場合は、３〜１００％の水素を含む
雰囲気中で、３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理
を行ない、半導体層を水素化する工程を行なうことが望
ましい。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）を行なっても良い。

【０１５２】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、表面
に凸凹が形成されるものを用いた。

【０１５３】本実施例では、鏡面反射を防ぐため、表面
に凸凹が形成される第２の層間絶縁膜４６２を形成する
ことによって画素電極の表面に凸凹を形成した。また、
画素電極の表面に凹凸を持たせて光散乱性を図るため、
画素電極の下方の領域に凸部を形成してもよい。その場
合、凸部の形成は、ＴＦＴの形成と同じフォトマスクで
行なうことができるため、工程数の増加なく形成するこ
とができる。なお、この凸部は配線及びＴＦＴ部以外の
画素部領域の基板上に適宜設ければよい。こうして、凸
部を覆う絶縁膜の表面に形成された凸凹に沿って画素電
極の表面に凸凹が形成される。

【０１５４】また、第２の層間絶縁膜４６２として表面
が平坦化する膜を用いてもよい。その場合は、画素電極
を形成した後、公知のサンドブラスト法やエッチング法
等の工程を追加して表面を凹凸化させて、鏡面反射を防
ぎ、反射光を散乱させることによって白色度を増加させ
ることが好ましい。

【０１５５】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。

【０１５６】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
３６（４３６ａと４３６ｂ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４
２６ａと電気的な接続が形成され、さらに保持容量５０
５を形成する一方の電極として機能する半導体層４４７
ａ、４４７ｂ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の優れた材料を用
いることが望ましい。

【０１５７】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５
０８、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。

【０１５８】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。

【０１５９】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。

【０１６０】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。

【０１６１】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。

【０１６２】［実施例６］本実施例では、実施例５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。

【０１６３】まず、実施例５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なう。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。

【０１６４】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。

【０１６５】本実施例では、実施例５に示す基板を用い
ている。従って、実施例５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。

【０１６６】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。

【０１６７】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。

【０１６８】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。

【０１６９】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。

【０１７０】なお、本実施例は実施例１乃至５と自由に
組み合わせることが可能である。

【０１７１】［実施例７］本実施例では、実施例５で作
製したアクティブマトリクス基板から、実施例６とは異
なるアクティブマトリクス型液晶表示装置を作製する工
程を以下に説明する。説明には図２１を用いる。

【０１７２】まず、実施例５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
マトリクス基板上に配向膜１０６７を形成しラビング処
理を行なう。なお、本実施例では配向膜１０６７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。

【０１７３】次いで、対向基板１０６８を用意する。こ
の対向基板には、着色層１０７４、遮光層１０７５が各
画素に対応して配置されたカラーフィルタが設けられて
いる。また、駆動回路の部分にも遮光層１０７７を設け
た。このカラーフィルタと遮光層１０７７とを覆う平坦
化膜１０７６を設けた。次いで、平坦化膜１７６上に透
明導電膜からなる対向電極１０６９を画素部に形成し、
対向基板の全面に配向膜１０７０を形成し、ラビング処
理を施した。

【０１７４】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１０７
１で貼り合わせる。シール材１０７１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１０７３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１０７
３には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして
図２１に示すアクティブマトリクス型液晶表示装置が完
成する。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、
公知の技術を用いて偏光板等を適宜設けた。そして、公
知の技術を用いてＦＰＣを貼りつけた。

【０１７５】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。

【０１７６】なお、本実施例は実施例１乃至５と自由に
組み合わせることが可能である。

【０１７７】［実施例８］本実施例では、本発明を用い
て発光装置を作製した例について説明する。本明細書に
おいて、発光装置とは、基板上に形成された発光素子を
該基板とカバー材の間に封入した表示用パネルおよび該
表示用パネルにＩＣを実装した表示用モジュールを総称
したものである。なお、発光素子は、電場を加えること
で発生するルミネッセンス（Electro Luminescence）が
得られる有機化合物を含む層（発光層）と陽極層と、陰
極層とを有する。また、有機化合物におけるルミネッセ
ンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光
（蛍光）と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光
（リン光）があり、これらのうちどちらか、あるいは両
方の発光を含む。

【０１７８】なお、本明細書中では、発光素子において
陽極と陰極の間に形成された全ての層を有機発光層と定
義する。有機発光層には具体的に、発光層、正孔注入
層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層等が含まれ
る。基本的に発光素子は、陽極層、発光層、陰極層が順
に積層された構造を有しており、この構造に加えて、陽
極層、正孔注入層、発光層、陰極層や、陽極層、正孔注
入層、発光層、電子輸送層、陰極層等の順に積層した構
造を有していることもある。

【０１７９】図１４は本実施例の発光装置の断面図であ
る。図１４において、基板７００上に設けられた画素部
６１２のスイッチングＴＦＴ６０３は図１１のｎチャネ
ル型ＴＦＴ５０３を用いて形成される。したがって、構
造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０３の説明を参照すれ
ば良い。

【０１８０】なお、本実施例ではチャネル形成領域が二
つ形成されるダブルゲート構造としているが、チャネル
形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造もしくは
三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。

【０１８１】基板７００上に設けられた駆動回路６１０
は図１１のＣＭＯＳ回路５０８を用いて形成される。従
って、構造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャ
ネル型ＴＦＴ５０２の説明を参照すれば良い。なお、本
実施例ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲ
ート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。

【０１８２】また、配線７０１、７０３はＣＭＯＳ回路
のソース配線、７０２はドレイン配線として機能する。
また、配線７０４はソース配線７０８とスイッチングＴ
ＦＴのソース領域とを電気的に接続する配線として機能
し、配線７０５はドレイン配線７０９とスイッチングＴ
ＦＴのドレイン領域とを電気的に接続する配線として機
能する。

【０１８３】なお、電流制御ＴＦＴ６０４は図１１のｐ
チャネル型ＴＦＴ５０２を用いて形成される。従って、
構造の説明はｐチャネル型ＴＦＴ５０２の説明を参照す
れば良い。なお、本実施例ではシングルゲート構造とし
ているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構
造であっても良い。

【０１８４】また、配線７０６は電流制御ＴＦＴ６０４
のソース配線（電流供給線に相当する）であり、７０７
は電流制御ＴＦＴ６０４の画素電極７１０上に重ねるこ
とで画素電極７１０と電気的に接続する電極である。

【０１８５】なお、７１０は、透明導電膜からなる画素
電極（発光素子の陽極）である。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、酸化インジウム
と酸化亜鉛との化合物、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化
インジウムを用いることができる。また、前記透明導電
膜にガリウムを添加したものを用いても良い。画素電極
７１０は、上記配線を形成する前に平坦な層間絶縁膜７
１１上に形成する。本実施例においては、樹脂からなる
平坦化膜７１１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。後に形成される発光層は非常
に薄いため、段差が存在することによって発光不良を起
こす場合がある。従って、発光層をできるだけ平坦面に
形成しうるように画素電極を形成する前に平坦化してお
くことが望ましい。

【０１８６】配線７０１〜７０７を形成後、図１４に示
すようにバンク７１２を形成する。バンク７１２は１０
０〜４００ｎｍの珪素を含む絶縁膜もしくは有機樹脂膜
をパターニングして形成すれば良い。

【０１８７】なお、バンク７１２は絶縁膜であるため、
成膜時における素子の静電破壊には注意が必要である。
本実施例ではバンク７１２の材料となる絶縁膜中にカー
ボン粒子や金属粒子を添加して抵抗率を下げ、静電気の
発生を抑制する。この際、抵抗率は１×１０⁶〜１×１
０¹²Ωｍ（好ましくは１×１０⁸〜１×１０¹⁰Ωｍ）と
なるようにカーボン粒子や金属粒子の添加量を調節すれ
ば良い。

【０１８８】画素電極７１０の上には発光層７１３が形
成される。なお、図１４では一画素しか図示していない
が、本実施例ではＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色
に対応した発光層を作り分けている。また、本実施例で
は蒸着法により低分子系有機発光材料を形成している。
具体的には、正孔注入層として２０ｎｍ厚の銅フタロシ
アニン（ＣｕＰｃ）膜を設け、その上に発光層として７
０ｎｍ厚のトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体
（Ａｌｑ₃）膜を設けた積層構造としている。Ａｌｑ₃に
キナクリドン、ペリレンもしくはＤＣＭ１といった蛍光
色素を添加することで発光色を制御することができる。

【０１８９】但し、以上の例は発光層として用いること
のできる有機発光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発光層（発光及びそのための
キャリアの移動を行なわせるための層）を形成すれば良
い。例えば、本実施例では低分子系有機発光材料を発光
層として用いる例を示したが、中分子系有機発光材料や
高分子系有機発光材料を用いても良い。なお、本明細書
中において、昇華性を有さず、かつ、分子数が２０以下
または連鎖する分子の長さが１０μｍ以下の有機発光材
料を中分子系有機発光材料とする。また、高分子系有機
発光材料を用いる例として、正孔注入層として２０ｎｍ
のポリチオフェン（ＰＥＤＯＴ）膜をスピン塗布法によ
り設け、その上に発光層として１００ｎｍ程度のパラフ
ェニレンビニレン（ＰＰＶ）膜を設けた積層構造として
も良い。なお、ＰＰＶのπ共役系高分子を用いると、赤
色から青色まで発光波長を選択できる。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。これらの有機発光材料や無機材料は公
知の材料を用いることができる。

【０１９０】次に、発光層７１３の上には導電膜からな
る陰極７１４が設けられる。本実施例の場合、導電膜と
してアルミニウムとリチウムとの合金膜を用いる。勿
論、公知のＭｇＡｇ膜（マグネシウムと銀との合金膜）
を用いても良い。陰極材料としては、周期表の１族もし
くは２族に属する元素からなる導電膜もしくはそれらの
元素を添加した導電膜を用いれば良い。

【０１９１】この陰極７１４まで形成された時点で発光
素子７１５が完成する。なお、ここでいう発光素子７１
５は、画素電極（陽極）７１０、発光層７１３及び陰極
７１４で形成されたダイオードを指す。

【０１９２】発光素子７１５を完全に覆うようにしてパ
ッシベーション膜７１６を設けることは有効である。パ
ッシベーション膜７１６としては、炭素膜、窒化珪素膜
もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からなり、該絶縁
膜を単層もしくは組み合わせた積層で用いる。

【０１９３】この際、カバレッジの良い膜をパッシベー
ション膜として用いることが好ましく、炭素膜、特にＤ
ＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜を用いることは
有効である。ＤＬＣ膜は室温から１００℃以下の温度範
囲で成膜可能であるため、耐熱性の低い発光層７１３の
上方にも容易に成膜することができる。また、ＤＬＣ膜
は酸素に対するブロッキング効果が高く、発光層７１３
の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後
に続く封止工程を行なう間に発光層７１３が酸化すると
いった問題を防止できる。

【０１９４】さらに、パッシベーション膜７１６上に封
止材７１７を設け、カバー材７１８を貼り合わせる。封
止材７１７としては紫外線硬化樹脂を用いれば良く、内
部に吸湿効果を有する物質もしくは酸化防止効果を有す
る物質を設けることは有効である。また、本実施例にお
いてカバー材７１８はガラス基板や石英基板やプラスチ
ック基板（プラスチックフィルムも含む）の両面に炭素
膜（好ましくはダイヤモンドライクカーボン膜）を形成
したものを用いる。

【０１９５】こうして図１４に示すような構造の発光装
置が完成する。なお、バンク７１２を形成した後、パッ
シベーション膜７１６を形成するまでの工程をマルチチ
ャンバー方式（またはインライン方式）の成膜装置を用
いて、大気解放せずに連続的に処理することは有効であ
る。また、さらに発展させてカバー材７１８を貼り合わ
せる工程までを大気解放せずに連続的に処理することも
可能である。

【０１９６】こうして、基板７００上にｎチャネル型Ｔ
ＦＴ６０１、６０２、スイッチングＴＦＴ（ｎチャネル
型ＴＦＴ）６０３および電流制御ＴＦＴ（ｎチャネル型
ＴＦＴ）６０４が形成される。ここまでの製造工程で必
要としたマスク数は、一般的なアクティブマトリクス型
発光装置よりも少ない。

【０１９７】即ち、ＴＦＴの製造工程が大幅に簡略化さ
れており、歩留まりの向上および製造コストの低減が実
現できる。

【０１９８】さらに、図１４を用いて説明したように、
ゲート電極に絶縁膜を介して重なる不純物領域を設ける
ことによりホットキャリア効果に起因する劣化に強いｎ
チャネル型ＴＦＴを形成することができる。そのため、
信頼性の高い発光装置を実現できる。

【０１９９】また、本実施例では画素部と駆動回路の構
成のみ示しているが、本実施例の製造工程に従えば、そ
の他にも信号分割回路、Ｄ／Ａコンバータ、オペアン
プ、γ補正回路などの論理回路を同一の絶縁体上に形成
可能であり、さらにはメモリやマイクロプロセッサをも
形成しうる。

【０２００】さらに、発光素子を保護するための封止
（または封入）工程まで行った後の本実施例の発光装置
について図１５を用いて説明する。なお、必要に応じて
図１４で用いた符号を引用する。

【０２０１】図１５（Ａ）は、発光素子の封止までを行
った状態を示す上面図、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）を
Ｃ−Ｃ’で切断した断面図である。点線で示された８０
１はソース側駆動回路、８０６は画素部、８０７はゲー
ト側駆動回路である。また、９０１はカバー材、９０２
は第１シール材、９０３は第２シール材であり、第１シ
ール材９０２で囲まれた内側には封止材９０７が設けら
れる。

【０２０２】なお、９０４はソース側駆動回路８０１及
びゲート側駆動回路８０７に入力される信号を伝送する
ための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキ
シブルプリントサーキット）９０５からビデオ信号やク
ロック信号を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示
されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（Ｐ
ＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における
発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣ
もしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとす
る。

【０２０３】次に、断面構造について図１５（Ｂ）を用
いて説明する。基板７００の上方には画素部８０６、ゲ
ート側駆動回路８０７が形成されており、画素部８０６
は電流制御ＴＦＴ６０４とそのドレインに電気的に接続
された画素電極７１０を含む複数の画素により形成され
る。また、ゲート側駆動回路８０７はｎチャネル型ＴＦ
Ｔ６０１とｐチャネル型ＴＦＴ６０２とを組み合わせた
ＣＭＯＳ回路（図１４参照）を用いて形成される。

【０２０４】画素電極７１０は発光素子の陽極として機
能する。また、画素電極７１０の両端にはバンク７１２
が形成され、画素電極７１０上には発光層７１３および
発光素子の陰極７１４が形成される。

【０２０５】陰極７１４は全画素に共通の配線としても
機能し、接続配線９０４を経由してＦＰＣ９０５に電気
的に接続されている。さらに、画素部８０６及びゲート
側駆動回路８０７に含まれる素子は全て陰極７１４およ
びパッシベーション膜７１６で覆われている。

【０２０６】また、第１シール材９０２によりカバー材
９０１が貼り合わされている。なお、カバー材９０１と
発光素子との間隔を確保するために樹脂膜からなるスペ
ーサを設けても良い。そして、第１シール材９０２の内
側には封止材９０７が充填されている。なお、第１シー
ル材９０２、封止材９０７としてはエポキシ系樹脂を用
いるのが好ましい。また、第１シール材９０２はできる
だけ水分や酸素を透過しない材料であることが望まし
い。さらに、封止材９０７の内部に吸湿効果をもつ物質
や酸化防止効果をもつ物質を含有させても良い。

【０２０７】発光素子を覆うようにして設けられた封止
材９０７はカバー材９０１を接着するための接着剤とし
ても機能する。また、本実施例ではカバー材９０１を構
成する材料としてＦＲＰ（Fiberglass-Reinforced Plas
tics）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー、
ポリエステルまたはアクリルを用いることができる。

【０２０８】また、封止材９０７を用いてカバー材９０
１を接着した後、封止材９０７の側面（露呈面）を覆う
ように第２シール材９０３を設ける。第２シール材９０
３は第１シール材９０２と同じ材料を用いることができ
る。

【０２０９】以上のような構造で発光素子を封止材９０
７に封入することにより、発光素子を外部から完全に遮
断することができ、外部から水分や酸素等の発光層の酸
化による劣化を促す物質が侵入することを防ぐことがで
きる。従って、信頼性の高い発光装置が得られる。

【０２１０】なお、本実施例は実施例１乃至５と自由に
組み合わせることが可能である。

【０２１１】［実施例９］本実施例では、実施例８とは
異なる画素構造を有した発光装置について説明する。説
明には図２２を用いる。

【０２１２】図２２では電流制御用ＴＦＴ４５０１とし
て図１１のｎチャネル型ＴＦＴ５０４と同一構造のＴＦ
Ｔを用いる。勿論、電流制御用ＴＦＴ４５０１のゲート
電極はスイッチング用ＴＦＴ４４０２のドレイン配線に
電気的に接続されている。また、電流制御用ＴＦＴ４５
０１のドレイン配線は画素電極４５０４に電気的に接続
されている。

【０２１３】本実施例では、導電膜からなる画素電極４
５０４が発光素子の陰極として機能する。具体的には、
アルミニウムとリチウムとの合金膜を用いるが、周期表
の１族もしくは２族に属する元素からなる導電膜もしく
はそれらの元素を添加した導電膜を用いれば良い。

【０２１４】画素電極４５０４の上には発光層４５０５
が形成される。なお、図２２では一画素しか図示してい
ないが、本実施例ではＧ（緑）に対応した発光層を蒸着
法及び塗布法（好ましくはスピンコーティング法）によ
り形成している。具体的には、電子注入層として２０ｎ
ｍ厚のフッ化リチウム（ＬｉＦ）膜を設け、その上に発
光層として７０ｎｍ厚のＰＰＶ（ポリパラフェニレンビ
ニレン）膜を設けた積層構造としている。

【０２１５】次に、発光層４５０５の上には透明導電膜
からなる陽極４５０６が設けられる。本実施例の場合、
透明導電膜として酸化インジウムと酸化スズとの化合物
もしくは酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物からなる
導電膜を用いる。

【０２１６】この陽極４５０６まで形成された時点で発
光素子４５０７が完成する。なお、ここでいう発光素子
４５０７は、画素電極（陰極）４５０４、発光層４５０
５及び陽極４５０６で形成されたダイオードを指す。

【０２１７】発光素子４５０７を完全に覆うようにして
パッシベーション膜４５０８を設けることは有効であ
る。パッシベーション膜４５０８としては、炭素膜、窒
化珪素膜もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からな
り、該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層で用い
る。

【０２１８】さらに、パッシベーション膜４５０８上に
封止材４５０９を設け、カバー材４５１０を貼り合わせ
る。封止材４５０９としては紫外線硬化樹脂を用いれば
良く、内部に吸湿効果を有する物質もしくは酸化防止効
果を有する物質を設けることは有効である。また、本実
施例においてカバー材４５１０はガラス基板や石英基板
やプラスチック基板（プラスチックフィルムも含む）の
両面に炭素膜（好ましくはダイヤモンドライクカーボン
膜）を形成したものを用いる。

【０２１９】なお、本実施例は実施例１乃至５と自由に
組み合わせることが可能である。

【０２２０】［実施例１０]本発明を適用して、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ＥＣディスプレイ、アクテ
ィブマトリクス型発光ディスプレイ）に用いることが出
来る。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出来る。

【０２２１】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、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１６、
図１７及び図１８に示す。

【０２２２】図１６（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。本発明を表示部３
００３に適用することができる。

【０２２３】図１６（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に適用することが
できる。

【０２２４】図１６（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に適用
できる。

【０２２５】図１６（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に適用することが
できる。

【０２２６】図１６（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
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
トを行なうことができる。本発明は表示部３４０２に適
用することができる。

【０２２７】図１６（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に適用することができる。

【０２２８】図１７（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。

【０２２９】図１７（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２
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。

【０２３０】なお、図１７（Ｃ）は、図１７（Ａ）及び
図１７（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１７（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。

【０２３１】また、図１７（Ｄ）は、図１７（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２８１１、光源３８１２、レンズアレイ３８１３、３
８１４、偏光変換素子２８１５、集光レンズ３８１６で
構成される。なお、図１７（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。

【０２３２】ただし、図１７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発光装置での適用例は
図示していない。

【０２３３】図１８（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。本発明を表示部３９０４に適用することがで
きる。

【０２３４】図１８（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に適用す
ることができる。

【０２３５】図１８（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。

【０２３６】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。

【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）従来のＴＦＴの作製プロセスに完全に適合した、
簡単な構成である。（ｂ）不純物元素の導入量を低減することができる。そ
のため、ゲート絶縁膜や半導体膜やその界面においてド
ーピング処理によるダメージを低減することができる。（ｃ）不純物元素が導入された半導体膜の結晶性の回復
を容易なものする。（ｄ）不純物元素の活性化を十分行なうことができる。（ｅ）結晶化を助長するために用いた金属元素を十分に
除去することができる。（ｆ）ゲート電極と低濃度不純物領域のオーバーラップ
領域の幅を小さくする事ができる。そのことにより、ト
ランジスタのさらなる微細化を可能とする。（ｇ）以上の利点を満たした上で、電気的特性の優れた
ＴＦＴを作製できる方法である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ装置の構成を示す図。

【図２】本発明のレーザ装置の光学系の構成を示す
図。

【図３】本発明のレーザアニール方法の一例を示す
図。

【図４】本発明のＧＯＬＤ構造のＴＦＴの作製工程を
示す図。

【図５】本発明において用いる反射材料の例における
波長に対する反射率を示す図。

【図６】（Ａ）１７３７ガラス基板における波長に対
する透過率を示す図。（Ｂ）合成石英ガラス基板における波長に対する透過率
を示す図。

【図７】ＧＯＬＤ構造のＴＦＴの作製工程を示す図。

【図８】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程の
例を示す断面図。

【図９】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程の
例を示す断面図。

【図１０】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程
の例を示す断面図。

【図１１】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程
の例を示す断面図。

【図１２】画素部の画素を示す上面図。

【図１３】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１４】発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造
図。

【図１５】（Ａ）発光装置の上面図。（Ｂ）発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造図。

【図１６】半導体装置の例を示す図。

【図１７】半導体装置の例を示す図。

【図１８】半導体装置の例を示す図。

【図１９】本発明のレーザアニール方法の一例を示す
図。

【図２０】ＧＯＬＤ構造のＴＦＴの作製工程を示す
図。

【図２１】アクティブマトリクス型液晶表示装置の作
製工程を示す断面図。

【図２２】発光装置の画素部の断面構造図。

【図２３】ＴＦＴの作製工程および本発明のレーザア
ニールの一例を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── 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 29/78 ６１６Ｌ (72)発明者中村理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)発明者荒井康行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Ｆターム(参考） 2H092 JA05 JA24 JA41 KA02 KA03 KA04 KA10 MA27 NA05 NA11 NA24 5F052 AA02 AA11 AA12 AA17 BA01 BA07 BA18 BB02 DA02 DB02 DB03 DB07 EA13 EA16 FA06 HA06 JA01 5F110 AA06 BB02 BB04 CC02 DD01 DD02 DD03 DD12 DD13 DD14 DD15 DD17 DD18 DD19 EE01 EE02 EE03 EE04 EE06 EE09 EE14 EE23 EE27 EE38 EE44 EE45 FF02 FF04 FF28 FF30 FF36 GG01 GG02 GG13 GG25 GG32 GG43 GG45 GG47 HJ01 HJ02 HJ04 HJ12 HJ13 HJ23 HL04 HL06 HL11 HM15 NN02 NN22 NN27 NN34 NN35 NN73 PP01 PP03 PP04 PP05 PP06 PP10 PP27 PP29 PP34 PP35 PP40 QQ04 QQ24 QQ25 QQ28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性を有する基板の第１の面上に半導
体膜を形成し、前記半導体膜上に絶縁膜を形成し、前記
絶縁膜上に導電層を形成し、前記半導体膜に不純物元素
を導入して、前記導電層と重なるチャネル形成領域と、
前記導電層の一部と重なる低濃度不純物領域と、高濃度
不純物領域からなるソース領域及びドレイン領域を形成
し、前記基板の第１の面側から第１のレーザ光を照射
し、前記基板の第２の面側から第２のレーザ光を照射し
て、前記不純物元素の活性化を行なう半導体装置の作製
方法であって、前記第２のレーザ光は、前記第１のレー
ザ光の一部が前記基板を透過して、前記基板の第２の面
側に設置された反射体によって反射されたレーザ光であ
ることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】透光性を有する基板の第１の面上に半導
体膜を形成し、前記半導体膜上に絶縁膜を形成し、前記
絶縁膜上に導電層を形成し、前記半導体膜に不純物元素
を導入して、前記導電層と重なるチャネル形成領域と、
前記導電層の一部と重なる低濃度不純物領域と、高濃度
不純物領域からなるソース領域及びドレイン領域を形成
し、前記基板を第２の面側から加熱しながら、前記基板
の第１の面側から第１のレーザ光を照射し、前記基板の
第２の面側から第２のレーザ光を照射して、前記不純物
元素の活性化を行なう半導体装置の作製方法であって、
前記第２のレーザ光は、前記第１のレーザ光の一部が前
記基板を透過して、前記基板の第２の面側に設置された
反射体によって反射されたレーザ光であることを特徴と
する半導体装置の作製方法。
【請求項３】透光性を有する基板の第１の面上に半導
体膜を形成し、前記半導体膜上に絶縁膜を形成し、前記
絶縁膜上に導電層を形成し、前記半導体膜に不純物元素
を導入して、前記導電層と重なるチャネル形成領域と、
前記導電層の一部と重なる低濃度不純物領域と、高濃度
不純物領域からなるソース領域及びドレイン領域を形成
し、前記基板の第１の面側から該基板に対して斜めから
第１のレーザ光を照射し、前記基板の第２の面側から第
２のレーザ光を照射して、前記不純物元素の活性化を行
なう半導体装置の作製方法であって、前記第２のレーザ
光は、前記第１のレーザ光の一部が前記基板を透過し
て、前記基板の第２の面側に設置された反射体によって
反射されたレーザ光であることを特徴とする半導体装置
の作製方法。
【請求項４】透光性を有する基板の第１の面上に第１
の半導体膜を形成し、前記第１の半導体膜に金属元素を
導入し、前記金属元素が導入された前記第１の半導体膜
に第１の加熱処理を行なって第２の半導体膜を形成し、
前記第２の半導体膜上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上
に導電層を形成し、前記第２の半導体膜に不純物元素を
導入して、前記導電層と重なるチャネル形成領域と、前
記導電層の一部と重なる低濃度不純物領域と、高濃度不
純物領域からなるソース領域及びドレイン領域を形成
し、前記第２の半導体膜に第２の加熱処理を行ない、前
記基板の第１の面側から第１のレーザ光を照射し、前記
基板の第２の面側から第２のレーザ光を照射して、前記
不純物元素の活性化を行なう半導体装置の作製方法であ
って、前記第２のレーザ光は、前記第１のレーザ光の一
部が前記基板を透過して、前記基板の第２の面側に設置
された反射体によって反射されたレーザ光であることを
特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項５】透光性を有する基板の第１の面上に第１
の半導体膜を形成し、前記第１の半導体膜に金属元素を
導入し、前記金属元素が導入された前記第１の半導体膜
に第１の加熱処理を行なって第２の半導体膜を形成し、
前記第２の半導体膜上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上
に導電層を形成し、前記第２の半導体膜に不純物元素を
導入して、前記導電層と重なるチャネル形成領域と、前
記導電層の一部と重なる低濃度不純物領域と、高濃度不
純物領域からなるソース領域及びドレイン領域を形成
し、前記第２の半導体膜に第２の加熱処理を行ない、前
記基板の第２の面側から加熱しながら、前記基板の第１
の面側から第１のレーザ光を照射し、前記基板の第２の
面側から第２のレーザ光を照射して、前記不純物元素の
活性化を行なう半導体装置の作製方法であって、前記第
２のレーザ光は、前記第１のレーザ光の一部が前記基板
を透過して、前記基板の第２の面側に設置された反射体
によって反射されたレーザ光であることを特徴とする半
導体装置の作製方法。
【請求項６】透光性を有する基板の第１の面上に第１
の半導体膜を形成し、前記第１の半導体膜に金属元素を
導入し、前記金属元素が導入された前記第１の半導体膜
に第１の加熱処理を行なって第２の半導体膜を形成し、
前記第２の半導体膜上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上
に導電層を形成し、前記第２の半導体膜に不純物元素を
導入して、前記導電層と重なるチャネル形成領域と、前
記導電層の一部と重なる低濃度不純物領域と、高濃度不
純物領域からなるソース領域及びドレイン領域を形成
し、前記第２の半導体膜に第２の加熱処理を行ない、前
記基板の第１の面側から該基板に対して斜めから第１の
レーザ光を照射し、前記基板の第２の面側から第２のレ
ーザ光を照射して、前記不純物元素の活性化を行なう半
導体装置の作製方法であって、前記第２のレーザ光は、
前記第１のレーザ光の一部が前記基板を透過して、前記
基板の第２の面側に設置された反射体によって反射され
たレーザ光であることを特徴とする半導体装置の作製方
法。
【請求項７】請求項２または請求項５において、前記
基板の第２の面側からの加熱温度は１００〜４５０℃で
あることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項８】請求項１乃至６のいずれか一項におい
て、前記不純物元素はＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅか
ら選ばれた一種または複数種、および、１５族に属する
元素から選ばれた一種または複数種であることを特徴と
する半導体装置の作製方法。
【請求項９】請求項１乃至６のいずれか一項におい
て、前記不純物元素はＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅか
ら選ばれた一種または複数種、および、１３族に属する
元素から選ばれた一種または複数種であることを特徴と
する半導体装置の作製方法。
【請求項１０】請求項１乃至６のいずれか一項におい
て、前記不純物元素はＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅか
ら選ばれた一種または複数種、および、１５族に属する
元素から選ばれた一種または複数種、および、１３族に
属する元素から選ばれた一種または複数種であることを
特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１１】請求項１乃至６のいずれか一項におい
て、前記不純物元素は１５族に属する元素から選ばれた
一種または複数種、または、１３族に属する元素から選
ばれた一種または複数種であることを特徴とする半導体
装置の作製方法。
【請求項１２】請求項１乃至６のいずれか一項におい
て、前記反射体の前記第１のレーザ光が反射する面は曲
面であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１３】請求項１乃至６のいずれか一項におい
て、前記反射体の前記第１のレーザ光が反射する面に起
伏部を設けて、前記第１のレーザ光を乱反射させること
を特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１４】請求項１乃至６のいずれか一項におい
て、前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光の波
長は、３００ｎｍ以上であることを特徴とする半導体装
置の作製方法。
【請求項１５】請求項１乃至６いずれか一項におい
て、連続発振またはパルス発振のガスレーザ、固体レー
ザまたは金属レーザであることを特徴とする半導体装置
の作製方法。
【請求項１６】請求項４乃至６のいずれか一項におい
て、前記金属元素は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、
Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｓ
ｂから選ばれた一種または複数の元素であることを特徴
とする半導体装置の作製方法。