JP2002353141A

JP2002353141A - 半導体装置の作製方法

Info

Publication number: JP2002353141A
Application number: JP2002062591A
Authority: JP
Inventors: Toru Mitsuki; 亨三津木; Takeshi Shichi; 武司志知; Shinji Maekawa; 慎志前川; Hiroshi Shibata; 寛柴田; Shoji Miyanaga; 昭治宮永
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2002-12-06

Abstract

(57)【要約】【課題】金属元素を用いる熱結晶化法によって得られ
る結晶質半導体膜のグレインを小さくすることで、デバ
イスの活性領域におけるグレインの数を一様にする。【解決手段】本発明は、希ガス元素、窒素、およびア
ンモニアから選ばれた一種または複数種を主成分とする
気体をプラズマ化した雰囲気中に、半導体膜を曝す処理
を行なってから、金属元素を用いた熱結晶化法を行なう
ことを特徴とする。このような処理を行なうことで、結
晶核の生成密度を増加させ、グレインを小さくすること
を可能とする。もちろん、金属元素を添加した半導体膜
を、希ガス元素、窒素、およびアンモニアから選ばれた
一種または複数種を主成分とする気体をプラズマ化した
雰囲気中に曝してから加熱処理を行なってもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】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。また、前記装置の作製方
法に関する。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得る装置全般を
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】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、加熱処理、またはレーザアニール
法、または加熱処理とレーザアニール法の両方を行な
い、結晶化させて結晶質半導体膜を形成したり、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。なお、本明細書中におい
て、結晶質半導体膜とは、結晶化領域が存在する半導体
膜のことを言い、全面が結晶化している半導体膜も含
む。

【０００３】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、画素部用
と駆動回路用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を作製した
半導体装置）が作製できる。

【０００４】しかしながら、プラズマＣＶＤ法やＬＰＣ
ＶＤ法で堆積した非晶質半導体膜を、加熱処理やレーザ
アニール法（レーザ光の照射により半導体膜を結晶化さ
せる技術）によって形成される結晶質半導体膜の結晶方
位は任意な方向に配向して制御不能であるため、ＴＦＴ
の電気的特性を制限する要因となっている。

【０００５】結晶質半導体膜の表面の結晶方位を分析す
る手法として、ＥＢＳＰ（ElectronBackScatter diffra
ction Pattern：反射電子線回折パターン）法がある。
ＥＢＳＰ法は、結晶質半導体膜の表面の結晶方位を解析
する手法であり、各測定ポイントの結晶粒が表面に向け
ている結晶方位を色別に表したり、ある測定ポイントに
着目し、隣接するポイントにおいて、測定者の設定した
結晶方位のずれ角（許容ずれ角）の範囲内である領域を
区別して表すこともできる。前記許容ずれ角は測定者が
自由に設定することが可能であるが、本明細書中では、
前記許容ずれ角を１５°と設定し、あるポイントに着目
したときに隣接するポイントの結晶方位のずれ角が１５
°以下の範囲内である領域をグレインと呼ぶ。許容ずれ
角を１５°としたのは、一般的な設定値が１５°である
ためである。グレインは複数の結晶粒から形成されてい
るが、結晶方位の許容ずれ角が小さいため、巨視的には
１つの結晶粒と見なすことができる。

【０００６】また、非晶質半導体膜の結晶化法の１つと
して特開平７−１８３５４０号公報に記載されている方
法が挙げられる。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
曝して結晶質半導体膜を形成するものである。このよう
な結晶質半導体膜でＴＦＴを形成すると、電界効果移動
度の向上のみでなく、サブスレッショルド係数（Ｓ値）
が小さくなり、飛躍的に電気的特性を向上させることが
可能となっている。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。また、この結晶化法を用いれば、結晶方位の配向
性を単一方向に高めることが可能であることが確認され
ている。

【０００７】

【本発明が解決しようとする課題】現在のＬＳＩは高集
積化、高速化するためにＴＦＴの微細化が図られてお
り、前記ＴＦＴの大きさは１μｍを切るものもある。こ
れまでの結晶化の方法で形成される結晶質半導体膜を用
いてこのようなＴＦＴを作製する場合、素子分離のため
に前記結晶質半導体膜をパターニングにより分離する
と、個々のデバイスの活性領域において、グレインの境
界が多く存在するものと、ほとんどグレインのみで形成
されるものなどのばらつきが生じた。また、結晶化を助
長する金属元素を用いて半導体膜の結晶化を行なうと、
金属元素を核として形成された結晶粒と、自然核（本明
細書中では、形成された結晶粒の核が金属元素以外であ
る場合を自然核と定義する。）が発生して形成された結
晶粒とが混在し、半導体膜の物性にばらつきを生じてい
た。なお、自然核は６００℃以上の高温や、結晶化に要
する時間が長時間になると発生する場合があることが知
られている。このようなばらつきは、電気的特性のばら
つきの原因や、各種半導体装置の表示部として用いたと
きの表示むらの原因となっていた。

【０００８】そこで、グレインを小さくすることで、個
々のデバイスの活性領域におけるグレインのばらつきを
抑える方法が考えられる。そのためには、結晶核の生成
密度を増加させればよい。つまり、半導体膜の表面エネ
ルギーを低下させたり、半導体膜の化学ポテンシャルを
増加させることで臨界核半径を減少させればよい。その
方法の１つとして、半導体膜に結晶化を助長する金属元
素を多量に添加して、前記半導体膜の表面エネルギーお
よび化学ポテンシャルを変化させる方法が挙げられる。
この方法を用いれば、前記金属元素による多数の結晶核
が発生してグレインを小さくする事ができる。しかしな
がら、前記方法では前記金属元素が高抵抗領域（チャネ
ル形成領域やオフセット領域）中に金属化合物として過
剰に残留すると言う問題がある。前記金属化合物は電流
が流れやすいため、高抵抗領域であるべき領域の抵抗を
下げることになり、ＴＦＴの電気的特性の安定性および
信頼性を損なう原因となる。

【０００９】本発明はこのような問題を解決するための
技術であり、前記金属元素の使用量を増加することな
く、該金属元素を用いて得られる結晶質半導体膜のグレ
インを小さくすることで、個々のデバイスの活性領域に
おけるグレインの数を平均化するための技術であり、Ｔ
ＦＴ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電気光学装置ならびに半導体装置に
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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、半導
体膜をプラズマ化した雰囲気に曝す処理を行なったのち
に、前記半導体膜に金属元素を利用した熱結晶化法を行
なうことを特徴とする。既に述べたように、何らかの方
法により半導体膜の表面エネルギーや化学ポテンシャル
を変化させて臨界核半径を小さくすれば、結晶核の生成
密度を増加することができる。本発明は、半導体膜をプ
ラズマ化した雰囲気に曝す処理を行なうことにより、該
半導体膜の化学ポテンシャルを増加させて、金属元素に
よる結晶核の生成密度を増加させる。結晶核の生成密度
が増加すると、半導体膜が結晶化するまでの時間が短く
なり、自然核の発生を抑制することも可能となる。この
ようにして形成された結晶質半導体膜は、金属元素が核
となって成長した結晶粒で埋め尽くされており、グレイ
ンを小さくすることを可能とする。もちろん、金属元素
を添加した半導体膜をプラズマ化した雰囲気に曝してか
ら、加熱処理を行なってもよい。

【００１１】さらに、気体がプラズマ化した雰囲気に半
導体膜を曝し金属元素を利用した熱結晶化法を行なった
後、あるいは、金属元素を添加した半導体膜を気体がプ
ラズマ化した雰囲気に曝した後、結晶性の向上のためレ
ーザアニールを行なっても良い。レーザアニールを行な
う前に、これらの処理を行なっても、半導体膜の表面荒
れの原因になることもなく、十分なレーザアニールを行
なうことが可能である。

【００１２】本発明の構成は、希ガス元素、窒素および
アンモニアから選ばれた一種または複数種を主成分とす
る気体をプラズマ化した雰囲気中に、半導体膜を曝し、
前記半導体膜に金属元素を添加し、前記金属元素が添加
された前記半導体膜に加熱処理を行なうことを特徴とす
る半導体装置の作製方法である。

【００１３】上記構成において、前記半導体膜として
は、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜などがあり、非晶
質珪素膜や、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、半
導体膜は基板上に形成しても良いし、下地絶縁膜を介し
て基板上に形成しても良い。前記基板として、ガラス基
板、石英基板やシリコン基板、プラスチック基板、金属
基板、ステンレス基板、可撓性基板などを用いることが
できる。前記ガラス基板として、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
らなる基板が挙げられる。また、可撓性基板とは、ＰＥ
Ｔ、ＰＥＳ、ＰＥＮ、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。

【００１４】また、上記構成において、前記半導体膜を
前記気体をプラズマ化した雰囲気に曝すために、プラズ
マ発生装置を用いることができる。前記プラズマ発生装
置として、プラズマＣＶＤ装置、ドライエッチング装置
等が望ましい。

【００１５】また、前記雰囲気は、希ガス元素、窒素か
ら選ばれた一種または複数種の元素を主成分とする雰囲
気であるとする。これらの元素を用いた雰囲気に半導体
膜を曝した後に、例えば、レーザアニールを行なっても
表面荒れの原因になることもなく、十分なレーザアニー
ルを行なうことが可能である。また、これらの元素が半
導体膜中に存在しても半導体特性においても何ら影響を
及ぼさない。また、アンモニアをプラズマ化した雰囲気
に半導体膜を曝してもよい。

【００１６】また、上記作製工程において、前記金属元
素は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉ
ｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐ
ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂから選ばれた一種または複数種の元
素であるとする。

【００１７】また、本発明の他の構成は、半導体膜に金
属元素を添加し、希ガス元素、窒素およびアンモニアか
ら選ばれた一種または複数種を主成分とする気体をプラ
ズマ化した雰囲気中に、前記金属元素が添加された前記
半導体膜を曝し、前記半導体膜に加熱処理を行なうこと
を特徴とする半導体装置の作製方法である。

【００１８】上記構成において、前記半導体膜として
は、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜などがあり、非晶
質珪素膜や、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。

【００１９】また、上記構成において、前記半導体膜を
前記気体をプラズマ化した雰囲気に曝すために、プラズ
マ発生装置を用いることができる。前記プラズマ発生装
置として、プラズマＣＶＤ装置、ドライエッチング装置
等が望ましい。

【００２０】また、前記雰囲気は、希ガス元素、窒素か
ら選ばれた一種または複数種の元素を主成分とする雰囲
気であるとする。これらの元素を用いた雰囲気に半導体
膜を曝した後に、例えば、レーザアニールを行なっても
表面荒れの原因になることもなく、十分なレーザアニー
ルを行なうことが可能である。また、これらの元素が半
導体膜中に存在しても半導体特性においても何ら影響を
及ぼさない。また、アンモニアをプラズマ化した雰囲気
に半導体膜を曝してもよい。

【００２１】また、上記構成において、前記金属元素
は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉ
ｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐ
ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂから選ばれた一種または複数種の元
素であるとする。

【００２２】以上のような本発明を適用することによ
り、金属元素による結晶核の生成密度を増加させ、半導
体膜の物性にばらつきを低減させることができるので、
半導体装置の性能を大幅に向上させうる。例えば、ＴＦ
Ｔを例に挙げると、チャネル形成領域に含まれうるグレ
インの境界の本数を一様にすることができる。そのた
め、オン電流値（ＴＦＴがオン状態にある時に流れるド
レイン電流値）、オフ電流値（ＴＦＴがオフ状態にある
時に流れるドレイン電流値）、しきい値電圧、Ｓ値及び
電界効果移動度のばらつきを低減することも可能とな
る。また、短時間での結晶化が可能となるので、工程時
間の短縮が可能となり、コストの低減を図ることができ
る。

【００２３】さらに、グレインを小さくすることで、個
々のデバイスの活性領域におけるグレインの数を一様に
することが可能となり、電気的特性のばらつきの低減
や、各種半導体装置の表示部として用いたときの表示む
らを低減することが可能となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について図１の
断面図を用いて説明する。

【００２５】図１（Ａ）において基板１０には、合成石
英ガラス基板、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホ
ウケイ酸ガラスなどの無アルカリガラスと言ったガラス
基板を用いても良い。例えば、コーニング社製の７０５
９ガラスや１７３７ガラスなどを好適に用いることが出
来る。また、本実施形態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。

【００２６】前記基板１０の上に下地絶縁膜１１を公知
の手段（ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）により窒
化珪素膜、酸化窒化珪素膜または酸化珪素膜などで形成
する。もちろん、下地絶縁膜１１は形成しなくてもよ
い。

【００２７】次に、半導体膜１２をプラズマＣＶＤ法や
スパッタ法などの公知の手段で１０〜２００ｎｍ（好ま
しくは３０〜１００ｎｍ）の厚さに形成する。前記半導
体膜１２としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜な
どがあり、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。

【００２８】続いて、前記半導体膜１２を、希ガス元
素、窒素およびアンモニアから選ばれた一種または複数
種を主成分とする気体をプラズマ化した雰囲気中に曝
す。これらの元素のプラズマ化には、プラズマ発生装置
（プラズマＣＶＤ装置、ドライエッチング装置等）を用
いて、３０秒〜２０分（好ましくは３〜１５分）行な
う。さらに、ガスの流量を５０〜３００ｓｃｃｍ、基板
の温度を２００〜５００度、ＲＦを１００〜４００Ｗと
して処理するのが望ましい。

【００２９】その後、ニッケル等の金属元素を用いた熱
アニール法により半導体膜を結晶化する。まず、結晶化
を助長するための金属元素を含む層（金属含有層１３）
を形成する。前記金属元素としては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａ
ｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ等
の金属元素があり、これらの金属元素から選ばれた一種
または複数種を用いれば良い。そして、金属元素の添加
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。

【００３０】もちろん、半導体膜１２上に金属含有層１
３を形成した後、プラズマ化した希ガス元素、窒素およ
びアンモニアから選ばれた一種または複数種を主成分と
する雰囲気に曝す処理を行なってもよい。

【００３１】そして、加熱処理を行なって、半導体膜の
結晶化を行なう。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１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ
以下の窒素雰囲気中で４００〜７００℃、代表的には５
００〜５５０℃で、４〜１２時間程度行なえばよい。ま
た、熱アニール法の他の加熱処理としてレーザアニール
法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）等
を用いてもよい。

【００３２】また、半導体膜の結晶化には、金属元素を
用いた熱アニール法以外の公知の結晶化法（レーザ結晶
化法等）と組み合わせて半導体膜の結晶化を行なうこと
もできる。

【００３３】このようにして得られた結晶質半導体膜の
グレインは小さく、特にサブミクロンデバイスを作製す
るのに適している。また、電気的特性のばらつきを低減
し、各種半導体装置の表示部として用いたときに、表示
むらを抑えることを可能とする。

【００３４】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。

【００３５】

【実施例】［実施例１］本発明の実施例について図１の
断面図を用いて説明する。

【００３６】図１（Ａ）において基板１０には、合成石
英ガラス基板、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホ
ウケイ酸ガラスなどの無アルカリガラスと言ったガラス
基板を用いても良い。例えば、コーニング社製の７０５
９ガラスや１７３７ガラスなどを好適に用いることが出
来る。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。本実施例では、
合成石英ガラス基板を適用する。

【００３７】前記基板１０の上に下地絶縁膜１１を公知
の手段（ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）により窒
化珪素膜、酸化窒化珪素膜または酸化珪素膜などで形成
する。本実施例において、下地絶縁膜として膜厚１５０
ｎｍの酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７
％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を形成する。

【００３８】次に、半導体膜１２をプラズマＣＶＤ法や
スパッタ法などの公知の手段で１０〜２００ｎｍ（好ま
しくは３０〜１００ｎｍ）の厚さに形成する。前記半導
体膜１２としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜な
どがあり、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。本実施例で
は、ＬＰＣＶＤ法を用い、５５ｎｍの非晶質珪素膜を成
膜する。

【００３９】続いて、前記半導体膜を、希ガス元素、窒
素およびアンモニアから選ばれた一種または複数種を主
成分とする気体をプラズマ化した雰囲気中に曝す。これ
らの元素のプラズマ化には、プラズマ発生装置（プラズ
マＣＶＤ装置、ドライエッチング装置等）を用いて、３
０秒〜２０分（好ましくは３〜１５分）行なう。さら
に、ガスの流量を５０〜３００ｓｃｃｍ、基板の温度を
２００〜５００度、ＲＦを１００〜４００Ｗとして処理
するのが望ましい。本実施例では、Ａｒを用い、ガスの
流量を１００ｓｃｃｍ、ＲＦを２００Ｗ、基板温度を４
００℃としてドライエッチング装置にて処理を行なう。

【００４０】その後、ニッケル等の金属元素を用いた熱
アニール法により半導体膜を結晶化する。まず、結晶化
を助長するための金属元素を含む層（金属含有層１３）
を形成する。前記金属元素としては、ニッケル、または
パラジウム、または鉛等の金属元素があり、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。本実施例では、酢
酸ニッケル水溶液（重量換算濃度５ｐｐｍ、体積１０ｍ
ｌ）を非晶質珪素膜表面にスピンコートにて塗布し、金
属含有層を形成する。

【００４１】そして、加熱処理を行なって、半導体膜の
結晶化を行なう。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１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ
以下の窒素雰囲気中で４００〜７００℃、代表的には５
００〜５５０℃で、４〜１２時間程度行なえばよい。ま
た、熱アニール法の他の加熱処理としてレーザアニール
法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）等
を用いてもよい。本実施例では、加熱処理（５５０℃、
４時間）を行ない、結晶質珪素膜を形成する。

【００４２】また、半導体膜の結晶化には、金属元素を
用いた熱アニール法以外の公知の結晶化法（レーザ結晶
化法等）と組み合わせて半導体膜の結晶化を行なうこと
もできる。

【００４３】このようにして得られた結晶質半導体膜に
おけるグレインは小さく、特にサブミクロンデバイスを
作製するのに適している。また、電気的特性のばらつき
を低減し、各種半導体装置の表示部として用いたとき
に、表示むらを抑えることを可能とする。

【００４４】［実施例２］本実施例では、本発明の有効
性を確認するため、プラズマ化に用いることのできる元
素（希ガス元素、アンモニア等）のうちＡｒを用いて、
以下の実験を行なった。

【００４５】図１（Ａ）において基板１０として、合成
石英ガラス基板を用い、前記基板上にＬＰＣＶＤ装置に
より膜厚６５ｎｍの非晶質珪素膜を形成する。このよう
な試料をＡｒをプラズマ化した雰囲気に曝す場合と曝さ
ない場合を行なった。Ａｒをプラズマ化した雰囲気に曝
すときの条件は、プラズマＣＶＤ装置にて、ガスの流量
を１００ｓｃｃｍ、ＲＦを２００Ｗ、基板温度を４００
℃として行なった。

【００４６】その後、酢酸ニッケル水溶液（重量換算濃
度５ｐｐｍ、体積１０ｍｌ）を非晶質珪素膜表面にスピ
ンコートにて塗布して金属含有層を形成し、加熱処理
（６００℃、１２時間）を行なって、半導体膜の結晶化
を行なった。

【００４７】このようにして作製された試料にＸ線反射
率測定を行なった。その結果を図２に示す。図２では、
どの条件でもＩｎｔｅｎｓｉｔｙは一定の値を保った
後、急激に減少している。このときの角度θを臨界角度
とすると、該臨界角度から結晶密度を求めることができ
る。その結果、半導体膜の密度はＡｒをプラズマ化した
雰囲気に曝す処理を行なったものは２．３５ｇ／ｃ
ｍ³、行なわないものは２．２４ｇ／ｃｍ³であった。つ
まり、プラズマ処理を行なうと、結晶密度が増加した。
すなわち結晶核の生成密度が増加したと考えられ、本発
明の有効性が確認できた。

【００４８】また、０．５％フッ酸に上記試料を３０秒
間浸すことにより酸化膜除去し、さらにＫＯＨ／ＩＰＡ
液に３０秒間浸して、異方性エッチングを行なう。異方
性エッチングを行なうことで、光学顕微鏡にてグレイン
の結晶方位や境界を観察することができる。ここでは、
異方性エッチングを行なった試料を光学顕微鏡（明視野
反射モード、２００倍）にて表面観察を行なった。その
結果を図１７に示す。図１７（Ａ）はＡｒをプラズマ化
した雰囲気に曝す処理を行なったものであり、図１７
（Ｂ）は行なわなかったものである。また、図１８は図
１７の模式図である。図１７（Ａ）、図１８（Ａ）は図
１７（Ｂ）、図１８（Ｂ）に比べてグレインが小さくな
っていることがわかる。図１７（Ａ）、図１８（Ａ）は
図１７（Ｂ）、図１８（Ｂ）に比べてグレインの境界が
あいまいであるが、グレインが小さいことや、グレイン
が小さいために重なりが生じていることが理由であると
考えられる。

【００４９】このように、本発明を用いて得られた結晶
質半導体膜におけるグレインは小さいことが確認出来
た。そして、前記結晶質半導体膜は、特にサブミクロン
デバイスを作製するのに適している。また、電気的特性
のばらつきを低減し、各種半導体装置の表示部として用
いたときに、表示むらを抑えることを可能とする。

【００５０】［実施例３］本実施例では、実施例２で作
製されたプラズマ処理を行って結晶化した結晶性半導体
膜と、プラズマ処理を行なわずに結晶化した結晶質半導
体膜を用いて、ＴＦＴを作製し、電気的特性を測定した
結果について述べる。また、結晶化工程以降の工程につ
いては、実施例６にしたがって作製した。

【００５１】図１９（Ａ）にＳ値に対する確立統計分布
図を、図１９（Ｂ）に電界効果移動度に対する確率統計
分布図を示す。いずれもチャネル形成領域の長さ／チャ
ネル形成領域の幅＝５０／５０μｍであるｎチャネル型
ＴＦＴについて測定した。図１９（Ａ）、（Ｂ）は横軸
に電気的特性を、縦軸に確率分布を示しており、グラフ
の分布が縦軸に平行であるほど、ばらつきが少ないこと
を示している。図１９（Ａ）において、本発明のＡｒプ
ラズマ処理を行った半導体膜を用いてＴＦＴを作製した
ときのＳ値の値は０．１５±０．０３Ｖの範囲に全体の
９９％が収まっており、行なわない時の値は０．２０±
０．０８Ｖの範囲に全体の９９％が収まっている。図１
９（Ｂ）において、Ａｒプラズマ処理を行った半導体膜
を用いてＴＦＴを作製したときの電界効果移動度の値は
１６０±１３ｃｍ²／Ｖｓの範囲に全体の９９％が収ま
っており、行なわない時の値は１８６±４５ｃｍ²／Ｖ
ｓの範囲に全体の９９％が収まっている。つまり、図１
９（Ａ）、（Ｂ）から、Ａｒプラズマ処理を行った場合
の方が、行なわない場合よりもばらつきが少ないことが
わかる。さらに図１９（Ａ）で示すＳ値においては、プ
ラズマ処理を行った方が値が小さくなり、オン電流値の
立ち上がりが急峻となることが分かる。これは、ＴＦＴ
を動作させるために必要とされる電圧の幅を小さくする
事ができ、高速や低消費電力の動作をも可能とする。

【００５２】なお、本実施例ではＡｒをプラズマ化した
雰囲気に曝す実験例を示したが、Ａｒに限らず、その他
の希ガス元素やアンモニアを用いても良い。

【００５３】以上より、本発明により得られた結晶質半
導体膜を用いてＴＦＴを作製すれば、その電気的特性の
ばらつきが低減されることが示されており、本発明の有
効性が明確となった。そして、このようなＴＦＴを各種
半導体装置の表示部に用いれば、表示むらを抑えること
を可能とする。

【００５４】［実施例４］本実施例では、実施例１とは
異なる作製方法について図３の断面図を用いて説明す
る。

【００５５】まず、実施例１にしたがって図１（Ａ）ま
で形成する。なお、図３（Ａ）と図１（Ａ）に対応する
部分には同じ符号を用いている。

【００５６】続いて、ニッケル等の金属元素を用いた熱
アニール法により半導体膜を結晶化する。まず、結晶化
を助長するための金属元素を含む層（金属含有層１３）
を形成する。前記金属元素としては、ニッケル、または
パラジウム、または鉛等の金属元素があり、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。本実施例では、ス
パッタ法にてニッケルを導入し、金属含有層を形成す
る。

【００５７】その後、前記半導体膜を、希ガス元素、窒
素およびアンモニアから選ばれた一種または複数種を主
成分とする気体をプラズマ化した雰囲気中に曝す。これ
らの元素のプラズマ化には、プラズマ発生装置（プラズ
マＣＶＤ装置、ドライエッチング装置等）を用いて、３
０秒〜２０分（好ましくは３〜１５分）行なう。さら
に、ガスの流量を５０〜３００ｓｃｃｍ、基板の温度を
２００〜５００度、ＲＦを１００〜４００Ｗとして処理
するのが望ましい。本実施例では、窒素を用い、ガスの
流量を１００ｓｃｃｍ、ＲＦを２００Ｗ、基板温度を４
００℃としてドライエッチング装置にて処理を行なう。

【００５８】そして、加熱処理を行なって、半導体膜の
結晶化を行なう。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１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ
以下の窒素雰囲気中で４００〜７００℃、代表的には５
００〜５５０℃で、４〜１２時間程度行なえばよい。ま
た、熱アニール法の他の加熱処理としてレーザアニール
法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）等
を用いてもよい。本実施例では、加熱処理（５５０℃、
４時間）を行ない、結晶質珪素膜を形成する。

【００５９】このようにして得られた結晶質半導体膜に
おけるグレインは小さく、特にサブミクロンデバイスを
作製するのに適している。また、電気的特性のばらつき
を低減し、各種半導体装置の表示部として用いたとき
に、表示むらを抑えることを可能とする。

【００６０】［実施例５］本発明の実施例について図４
の断面図を用いて説明する。

【００６１】図４（Ａ）において基板１０には、合成石
英ガラス基板、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホ
ウケイ酸ガラスなどの無アルカリガラスと言ったガラス
基板を用いても良い。例えば、コーニング社製の７０５
９ガラスや１７３７ガラスなどを好適に用いることが出
来る。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。本実施例では、
合成石英ガラス基板を適用する。

【００６２】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３１を形成する。導電膜の材料に特に
限定はないが、耐熱性を有するものを用い、Ｔａ、Ｗ、
Ｔｉ、Ｍｏ、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３１を形
成する。

【００６３】続いて、絶縁膜３２を公知の手段（ＬＰＣ
ＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）により窒化珪素膜、酸化
窒化珪素膜または酸化珪素膜などで形成する。本実施例
において、下地絶縁膜として膜厚１５０ｎｍの酸化窒化
珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４
％、Ｈ＝１７％）を形成する。

【００６４】次に、半導体膜３３をプラズマＣＶＤ法や
スパッタ法などの公知の手段で１０〜２００ｎｍ（好ま
しくは３０〜１００ｎｍ）の厚さに形成する。前記半導
体膜３３としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜な
どがあり、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。本実施例で
は、ＬＰＣＶＤ法を用い、５５ｎｍの非晶質珪素膜を成
膜する。

【００６５】続いて、前記半導体膜を、希ガス元素、窒
素およびアンモニアから選ばれた一種または複数種を主
成分とする気体をプラズマ化した雰囲気中に曝す。これ
らの元素のプラズマ化には、プラズマ発生装置（プラズ
マＣＶＤ装置、ドライエッチング装置等）を用いて、３
０秒〜２０分（好ましくは３〜１５分）行なう。さら
に、ガスの流量を５０〜３００ｓｃｃｍ、基板の温度を
２００〜５００度、ＲＦを１００〜４００Ｗとして処理
するのが望ましい。本実施例では、アンモニアを用い、
ガスの流量を１００ｓｃｃｍ、ＲＦを２００Ｗ、基板温
度を４００℃としてドライエッチング装置にてプラズマ
処理を行なう。

【００６６】その後、ニッケル等の金属元素を用いた熱
アニール法により半導体膜を結晶化する。まず、結晶化
を助長するための金属元素を含む層（金属含有層３４）
を形成する。前記金属元素としては、ニッケル、または
パラジウム、または鉛等の金属元素があり、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。本実施例では、酢
酸ニッケル水溶液（重量換算濃度５ｐｐｍ、体積１０ｍ
ｌ）を非晶質珪素膜表面にスピンコートにて塗布し、金
属含有層を形成する。

【００６７】そして、加熱処理を行なって、半導体膜の
結晶化を行なう。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１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ
以下の窒素雰囲気中で４００〜７００℃、代表的には５
００〜５５０℃で、４〜１２時間程度行なえばよい。ま
た、熱アニール法の他の加熱処理としてレーザアニール
法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）等
を用いてもよい。本実施例では、加熱処理（５５０℃、
４時間）を行ない、結晶質珪素膜を形成する。

【００６８】また、半導体膜の結晶化には、金属元素を
用いた熱アニール法以外の公知の結晶化法（レーザ結晶
化法等）と組み合わせて半導体膜の結晶化を行なうこと
もできる。

【００６９】このようにして得られた結晶質半導体膜に
おけるグレインは小さく、特にサブミクロンデバイスを
作製するのに適している。また、電気的特性のばらつき
を低減し、各種半導体装置の表示部として用いたとき
に、表示むらを抑えることを可能とする。

【００７０】［実施例６］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５〜図１０を用いて説
明する。本明細書では駆動回路と、画素ＴＦＴ及び保持
容量とを有する画素部を同一基板上に形成された基板
を、便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。

【００７１】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５０１を用いる。なお、基板
５０１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。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。本実施例
では合成石英ガラス基板を用いる。

【００７２】次いで、石英基板５０１上に下部遮光膜５
０３を形成する。まず、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膜厚１０〜２００
ｎｍ、好ましくは１０〜１５０ｎｍ、（代表的には５０
〜１００ｎｍ）の下地膜５０２を形成する。そして、本
実施例の処理温度に耐え得るＴａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ等の
導電性材料およびその積層構造により３００nm程度の膜
厚で下部遮光膜５０３を形成する。前記下部遮光膜５０
３はゲート配線としての機能も有する。本実施例では膜
厚７５ｎｍの結晶質珪素膜を形成し、続いて膜厚１５０
ｎｍのＷＳｉｘ（x＝２．０〜２．８）を成膜した後、
不要な部分をエッチングして下部遮光膜５０３を形成す
る。なお、本実施例では、下部遮光膜５０３として単層
構造を用いるが、前記絶縁膜を２層以上積層させた構造
を用いても良い。

【００７３】そして基板５０１および下部遮光膜５０３
上に酸化珪素膜、窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜など
の絶縁膜から成る膜厚１０〜６５０ｎｍ（好ましくは５
０〜６００ｎｍ）の下地膜５０４を形成する。本実施例
では下地膜５０４として単層構造を用いるが、前記絶縁
膜を２層以上積層させた構造を用いても良い。本実施例
では、下地膜５０４としては、プラズマＣＶＤ法を用
い、ＳｉＨ₄、ＮＨ₃、及びＮ₂Ｏを反応ガスとして成膜
される酸化窒化珪素膜５０４を形成する。膜厚５８０ｎ
ｍの酸化窒化珪素膜５０４（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝
２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を形成する。

【００７４】次いで、下地膜５０４上に半導体膜５０５
を形成する。半導体膜５０５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３０〜１００ｎｍ）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。

【００７５】続いて、前記半導体膜５０５を、希ガス元
素、窒素およびアンモニアから選ばれた一種または複数
種を主成分とする気体をプラズマ化した雰囲気中に曝
す。これらの元素のプラズマ化には、プラズマ発生装置
（プラズマＣＶＤ装置、ドライエッチング装置等）を用
いて、３０秒〜２０分（好ましくは３〜１５分）行な
う。さらに、ガスの流量を５０〜３００ｓｃｃｍ、基板
の温度を２００〜５００度、ＲＦを１００〜４００Ｗと
して処理するのが望ましい。本実施例では、プラズマＣ
ＶＤ装置を用い、Ａｒガスを導入して５分間のプラズマ
処理を行なう。

【００７６】そして、ニッケルなどの触媒（金属元素）
を用いた熱結晶化法を行なって、半導体膜を結晶化す
る。また、ニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法の他
に、公知の結晶化処理（レーザ結晶化法、熱結晶化法
等）を組み合わせて行なってもよい。本実施例では、酢
酸ニッケル溶液（重量換算濃度１０ｐｐｍ、体積５ｍ
ｌ）をスピンコートにより膜上全面に塗布し、温度５０
０度の窒素雰囲気中に１２時間曝す。

【００７７】また、レーザ結晶化法も適用する場合に
は、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体
レーザまたは金属レーザなど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、ＹＡ
ｌＯ₃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
されたレーザビーム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１００〜８００mJ/cm²(代表的には２００〜
７００mJ/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１〜３０
０Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を３００〜１５０
０mJ/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
１００〜１０００μｍ、例えば４００μｍで線状に集光
したレーザビームを基板全面に渡って照射し、この時の
線状レーザビームの重ね合わせ率（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０．０１〜１０
０ＭＷ／ｃｍ²程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃ
ｍ²）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
かして照射するのが望ましい。

【００７８】このようにして、グレインの小さな結晶質
半導体膜を形成することができる。

【００７９】続いて、活性領域となる半導体層から、結
晶化を助長するために用いた金属元素を除去または低減
するために、ゲッタリングを行なう。ゲッタリングにつ
いては特開平１０−２７０３６３号公報に開示している
方法を適用すればよい。本実施例では、マスクとして、
膜厚５０ｎｍの酸化珪素膜を形成し、パターニングを行
なって、所望の形状の酸化珪素膜５０６ａ〜５０６ｄを
得る。そして、半導体膜に選択的にＰ（リン）を注入
し、加熱処理を行なうことで、半導体層から金属元素を
除去または半導体特性に影響しない程度にまで低減する
ことができる。このようにして作製した活性領域を有す
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。

【００８０】そして、結晶質半導体膜にエッチングを行
なって、半導体層５０７ａ〜５１０ａを形成する。

【００８１】次に、マスク５０６ａ〜５０６ｄを除去
し、新たに絶縁膜５１１を形成して半導体膜の結晶性を
向上させるために加熱処理を行なって、半導体層の上部
を熱酸化させるのが望ましい。本実施例では、ＬＰＣＶ
Ｄ装置で２０ｎｍの酸化珪素膜を成膜した後、ファーネ
スアニール炉で加熱処理を行なう。この処理により、半
導体層５０７ａ〜５１０ａの上部は酸化される。そし
て、絶縁膜５１１および半導体層の酸化した部分をエッ
チングすると、結晶性の向上した半導体層５０７ｂ〜５
１０ｂが得られる。

【００８２】半導体層５０７ｂ〜５１０ｂを形成した
後、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てもよ
い。

【００８３】次いで、半導体層５０７ｂ〜５１０ｂを覆
う第１のゲート絶縁膜５１２ａを形成する。第１のゲー
ト絶縁膜５１２ａはプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法
を用い、厚さを２０〜１５０ｎｍ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
３５ｎｍ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用いても良い。

【００８４】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。

【００８５】そして、前記ゲート絶縁膜を部分的にエッ
チングして、保持容量の電極の一方となる半導体層５１
０ｂを露出させ、該半導体層５１０ｂに不純物元素を導
入する。このとき、他の領域にはレジスト５１３（５１
３ａ、５１３ｂ）が形成されており、不純物元素は導入
されない。本実施例では、不純物元素としてＰ（リン）
を用い、加速電圧１０ｋｅＶ、ドーズ量５×１０¹⁴/ｃ
ｍ²としてドーピング処理を行なう。

【００８６】続いて、第２のゲート絶縁膜５１２ｂを形
成する。第２のゲート絶縁膜５１２ｂはプラズマＣＶＤ
法またはスパッタ法を用い、厚さを２０〜１５０ｎｍ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５０ｎｍ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
用いても良い。

【００８７】そして、下部遮光膜５０３と接続するコン
タクトを形成した後、膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導
電膜５１５と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜
５１６とを積層形成する。本実施例では、膜厚３０ｎｍ
のＴａＮ膜からなる第１の導電膜５１５と、膜厚３７０
ｎｍのＷ膜からなる第２の導電膜５１６を積層形成し
た。ＴａＮ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Ｃ
ＶＤ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。

【００８８】なお、本実施例では、第１の導電膜５１５
をＴａＮ、第２の導電膜５１６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。

【００８９】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（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
ではエッチング条件として、ＩＣＰ（Inductively Coup
led 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２５：２５：１０（ｓｃｃｍ）
とし、１Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（1
3.56MHz）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１５０
W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。

【００９０】そして、第３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導入する。（図７
（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１×１０¹³〜５×１０¹⁴/cm²とし、加速電圧を
３０〜８０ｋｅＶとして行なう。本実施例ではドーズ量
を１．５×１０¹³／cm²とし、加速電圧を６０ｋｅＶと
して行なう。ｎ型を付与する不純物元素として１５族に
属する元素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）
を用いるが、ここではリン（Ｐ）を用いる。この場合、
導電層５１７〜５２１がｎ型を付与する不純物元素に対
するマスクとなり、自己整合的に低濃度不純物領域５２
３〜５２４が形成される。低濃度不純物領域５２３〜５
２４には１×１０¹⁸〜１×１０²⁰/cm³の濃度範囲でｎ型
を付与する不純物元素を添加する。ここで、ｐチャネル
型ＴＦＴを形成する半導体層にはレジストによるマスク
５２２が形成されており、ｎ型を付与する不純物元素は
導入されない。

【００９１】次いで、レジストからなるマスクを除去
し、新たにマスクを形成して、図７（Ｂ）に示すよう
に、第４のドーピング処理を行なう。イオンドープ法の
条件はドーズ量を１×１０¹³〜１×１０¹⁵/cm²とし、加
速電圧を３０〜１２０ｋｅＶとして行なう。このとき、
ｐ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しないためにマスク５２５ｂを形成
し、また、ｎチャネル型ＴＦＴを形成するための半導体
層に選択的に高濃度不純物領域を形成するためにマスク
５２５ａ、５２５ｃを形成する。本実施例ではドーズ量
を２×１０¹⁵／ｃｍ ²とし、加速電圧を５０ｋｅＶとし
て行なった。こうして、高濃度不純物領域５２６、５２
９、低濃度不純物領域５２７、５３０、チャネル形成領
域５２８、５３１が形成される。

【００９２】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５３２ａおよび５
３２ｂを形成して、図７（Ｃ）に示すように、第５のド
ーピング処理を行なう。この第５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５３３を形成する。第２の導電層５１８
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５３３
を形成する。本実施例では、不純物領域５３３はジボラ
ン（Ｂ₂Ｈ₆）を用いたイオンドープ法で形成する。イオ
ンドープ法の条件はドーズ量を１×１０ ¹³〜１×１０¹⁴
/cm²とし、加速電圧を３０〜１２０ｋｅＶとして行な
う。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５
３２ａおよび５３２ｂで覆われている。

【００９３】次いで、レジストからなるマスクを除去
し、新たにマスクを形成して、図８（Ａ）に示すよう
に、第６のドーピング処理を行なう。イオンドープ法の
条件はドーズ量を１×１０¹³〜１×１０¹⁵/cm²とし、加
速電圧を２０〜１２０ｋｅＶとして行なう。このとき、
ｎ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しないためにマスク５３４ａ、５３
４ｃを形成し、また、ｐチャネル型ＴＦＴを形成するた
めの半導体層に選択的に高濃度不純物領域を形成するた
めにマスク５３４ｂを形成する。本実施例ではドーズ量
を１×１０¹⁵／ｃｍ ²とし、加速電圧を４０ｋｅＶとし
て行なう。こうして、高濃度不純物領域５３５が形成さ
れる。

【００９４】以上までの工程で、それぞれの半導体層に
高濃度不純物領域および低濃度不純物領域が形成され
る。

【００９５】次いで、レジストからなるマスク５３４
（５３４ａ〜５３４ｃ）を除去して第１の層間絶縁膜５
３８を形成する。この第１の層間絶縁膜５３８として
は、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを
１００〜２００ｎｍ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１５０
ｎｍ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５３８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。

【００９６】次いで、図８（Ｂ）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１ｐｐｍ
以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中で４
００〜１０００℃、代表的には５００〜５５０℃で行え
ばよいが、本実施例では９５０℃、３０分の熱処理で活
性化処理を行った。なお、熱アニール法の他に、ＹＡＧ
レーザ等によるレーザアニール法、またはラピッドサー
マルアニール法（ＲＴＡ法）を適用することができる。

【００９７】レーザアニール法による加熱処理を行なう
のであれば、用いるレーザは、連続発振またはパルス発
振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザが望
ましい。このとき、連続発振のレーザを用いるのであれ
ば、レーザ光のエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ
／ｃｍ²程度（好ましくは０．０１〜１０ＭＷ／ｃｍ²）
が必要であり、レーザ光に対して相対的に基板を０．５
〜２０００ｃｍ／ｓの速度で移動させる。また、パルス
発振のレーザを用いるのであれば、周波数３００Ｈｚと
し、レーザーエネルギー密度を５０〜９００mJ/cm²(代
表的には５０〜５００mJ/cm²)とするのが望ましい。こ
のとき、レーザ光を５０〜９８％オーバーラップさせて
も良い。

【００９８】また、第１の層間絶縁膜５３８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。

【００９９】そして、加熱処理（３００〜５５０℃で１
〜１２時間の熱処理）を行なうと水素化を行なうことが
できる。この工程は第１の層間絶縁膜５３８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。もちろん、第１の層間絶縁膜の存在に関係な
く半導体層を水素化することもできる。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）や、３〜１００％の水素を含む雰囲気中
で３００〜４５０℃で１〜１２時間の加熱処理を行って
も良い。

【０１００】次いで、第１の層間絶縁膜５３８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５３９を形成する。本実施例では、膜厚１μｍの窒
化酸化珪素膜を形成する。

【０１０１】そして、駆動回路５５５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５４０〜５４２
を形成する。また、画素部５５６においては、ソース配
線５４３、５４５、ドレイン電極５４４を形成する。な
お、これらの配線は、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜と、膜厚５
００ｎｍ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。もちろん、二層構造に限
らず、単層構造でもよいし、三層以上の積層構造にして
もよい。また、配線の材料としては、ＡｌとＴｉに限ら
ない。例えば、ＴａＮ膜上にＡｌやＣｕを形成し、さら
にＴｉ膜を形成した積層膜をパターニングして配線を形
成してもよい。

【０１０２】図９にここまで作製された状態の上面図を
示す。なお、図５〜図８に対応する部分には同じ符号を
用いている。図８（Ｃ）中の鎖線Ａ−Ａ’は図９中の鎖
線Ａ―Ａ’で切断した断面図に対応している。また、図
８（Ｃ）中の鎖線Ｂ−Ｂ’は図９中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切
断した断面図に対応している。

【０１０３】次いで、第２の層間絶縁膜５３９上に無機
絶縁膜材料または有機絶縁物材料から成る第３の層間絶
縁膜５６０を形成する。（図１０（Ａ））本実施例で
は、膜厚１．８μｍの窒化酸化珪素膜を形成する。

【０１０４】第３の層間絶縁膜５６０上にＡｌ、Ｔｉ、
Ｗ、Ｃｒ、または黒色樹脂等の高い遮光性を持つ膜を所
望の形状にパターニングして遮光膜５６１、５６２を形
成する。この遮光膜５６１、５６２は画素の開口部以外
を遮光するように網目状に配置する。さらに、この遮光
膜５６１、５６２を覆うように第４の層間絶縁膜５６３
を無機絶縁材料により形成する。（図１０（Ｂ））

【０１０５】そして、接続配線５４４に通じるコンタク
トホールを形成し、ＩＴＯ等の透明導電膜を１００nm厚
形成し、所望の形状にパターニングすることで画素電極
５６４、５６５を形成する。

【０１０６】以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ５５
１とｐチャネル型ＴＦＴ５５２からなるＣＭＯＳ回路を
有する駆動回路５５５と、画素ＴＦＴ５５３、保持容量
５５４とを有する画素部５５６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。

【０１０７】なお、本実施例は実施例１乃至５のいずれ
か一と自由に組み合わせることが可能である。

【０１０８】［実施例７］本実施例では、実施例６で作
製したアクティブマトリクス基板から、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１１
を用いる。本実施例では本発明の記載がないが、実施例
６で作製されるアクティブマトリクス基板を用いている
ため、本発明を適用していると言える。

【０１０９】まず、実施例６に従い、図１０（Ｂ）の状
態のアクティブマトリクス基板を得た後、図７のアクテ
ィブマトリクス基板上、少なくとも画素電極５６４、５
６５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（図示せ
ず）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。

【０１１０】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、平坦化膜５７３
を形成する。

【０１１１】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。

【０１１２】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１１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。

【０１１３】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。

【０１１４】なお、本実施例は実施例１乃至６のいずれ
か一と自由に組み合わせることが可能である。

【０１１５】［実施例８］本実施例では、実施例６で示
したアクティブマトリクス基板を作製するときのＴＦＴ
の作製方法を用いて、発光装置を作製した例について説
明する。本実施例では本発明の記載がないが、実施例６
で作製されるアクティブマトリクス基板を用いているた
め、本発明を適用していると言える。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。

【０１１６】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。

【０１１７】図１２は本実施例の発光装置の断面図であ
る。図１２において、基板上に設けられたスイッチング
ＴＦＴ６０３は図８（Ｃ）のｎチャネル型ＴＦＴ５５１
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ＴＦＴ５５１の説明を参照すれば良い。

【０１１８】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。

【０１１９】基板７００上に設けられた駆動回路は図８
（Ｃ）のＣＭＯＳ回路を用いて形成される。従って、構
造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ５５１とｐチャネル型Ｔ
ＦＴ５５２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。

【０１２０】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はソース配線とスイッチングＴＦＴ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はスイッチングＴＦＴのドレイン領域に電気的
に接続する配線であるが、電流制御ＴＦＴ６０４のゲー
ト電極として機能する。

【０１２１】なお、電流制御ＴＦＴ６０４は図８（Ｃ）
のｐチャネル型ＴＦＴ５５２を用いて形成される。従っ
て、構造の説明はｐチャネル型ＴＦＴ５５２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。

【０１２２】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７１１上に重ねるこ
とで画素電極７１１と電気的に接続する電極である。

【０１２３】なお、７１１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
７１１は、上記配線を形成する前に平坦な層間絶縁膜７
１０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７１０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。

【０１２４】画素電極７１１を形成後、図１２に示すよ
うにバンク７１２を形成する。バンク７１２は１００〜
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。

【０１２５】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。

【０１２６】画素電極７１１の上には発光層７１３が形
成される。なお、図１２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。

【０１２７】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。

【０１２８】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。

【０１２９】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）７１１、発光層７１３及び陰極
７１４で形成されたダイオードを指す。

【０１３０】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。

【０１３１】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う間に発光層７１３が酸化するとい
った問題を防止できる。

【０１３２】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。

【０１３３】こうして図１２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。

【０１３４】こうして、基板にｎチャネル型ＴＦＴ６０
１、６０２、スイッチングＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦ
Ｔ）６０３および電流制御ＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦ
Ｔ）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。

【０１３５】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。

【０１３６】さらに、図１２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。

【０１３７】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。

【０１３８】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１３を用いて説明する。なお、必要に応じて
図１２で用いた符号を引用する。

【０１３９】図１３（Ａ）は、発光素子の封止までを行
った状態を示す上面図、図１３（Ｂ）は図１３（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。

【０１４０】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。

【０１４１】次に、断面構造について図１３（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７１１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８（Ｃ）参照）を用いて形成される。

【０１４２】画素電極７１１は発光素子の陽極として機
能する。また、画素電極７１１の両端にはバンク７１２
が形成され、画素電極７１１上には発光層７１３および
発光素子の陰極７１４が形成される。

【０１４３】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。

【０１４４】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。

【０１４５】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
成するプラスチック基板の材料としてＦＲＰ（Fibergla
ss-Reinforced Plastics）、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。

【０１４６】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。

【０１４７】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。

【０１４８】なお、本実施例は実施例１乃至６のいずれ
か一と自由に組み合わせることが可能である。

【０１４９】［実施例９］本発明を適用して、様々な電
気光学装置（アクティブマトリクス型液晶表示装置、ア
クティブマトリクス型発光装置、アクティブマトリクス
型ＥＣ表示装置）を作製することができる。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。なお、本実施例では本発明の記載が
ないが、実施例１乃至７または８を組み合わせて作製す
るため、本発明を適用していると言える。

【０１５０】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１４、
図１５及び図１６に示す。

【０１５１】図１４（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。

【０１５２】図１４（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。

【０１５３】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。

【０１５４】図１４（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。

【０１５５】図１４（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）を用いるプレイヤーであ
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、このプレイ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。

【０１５６】図１４（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。

【０１５７】図１５（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。

【０１５８】図１５（Ｂ）はリア型プロジェクターであ
り、本体３７０１、投射装置３７０２、ミラー３７０
３、スクリーン３７０４等を含む。本発明は投射装置３
７０２の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他
の駆動回路に適用することができる。

【０１５９】なお、図１５（Ｃ）は、図１５（Ａ）及び
図１５（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１５（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。

【０１６０】また、図１５（Ｄ）は、図１５（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１５（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。

【０１６１】ただし、図１５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。

【０１６２】図１６（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。

【０１６３】図１６（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。

【０１６４】図１６（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。

【０１６５】以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広
く、さまざまな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１〜７または
８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。

【０１６６】

【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の作製プロセスに適合した、簡単な
方法である。（ｂ）結晶化に要する時間を短縮することができる。そ
のため、コストの低減を図ることが可能である。（ｃ）結晶核の生成密度を増加させ、グレインを小さく
することができる。（ｄ）以上の利点を満たした上で、良好な結晶性を有す
る結晶質半導体膜を形成することができ、その結晶質半
導体膜を用いれば、電気的特性の優れたＴＦＴを作製で
きる。また、各種半導体装置の表示部として用いれば、
表示むらを抑えることも可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が開示する構成の一例を示す図。

【図２】本発明の有効性を確認するためのＸ線反射率
の測定結果を示す図。

【図３】本発明が開示する構成の一例を示す図。

【図４】本発明が開示する構成の一例を示す図。

【図５】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を
示す断面図。

【図６】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を
示す断面図。

【図７】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を
示す断面図。

【図８】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を
示す断面図。

【図９】画素ＴＦＴの構成を示す上面図。

【図１０】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程
を示す断面図。

【図１１】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１２】発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造
図。

【図１３】（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１４】半導体装置の例を示す図。

【図１５】半導体装置の例を示す図。

【図１６】半導体装置の例を示す図。

【図１７】本発明の有効性を確認するための光学顕微
鏡による表面観察結果を示す図。

【図１８】本発明の有効性を確認するための光学顕微
鏡による表面観察結果を示す模式図。

【図１９】（Ａ）Ｓ値の値に対する確率統計分布図。（Ｂ）電界効果移動度の値に対する確率統計分布図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者柴田寛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)発明者宮永昭治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 JA26 JA33 JA35 JB51 JB56 JB57 KA04 KA05 KA07 KA18 KB25 MA05 MA08 MA27 MA29 MA30 5F052 AA02 AA11 AA17 AA24 BB01 BB02 BB05 BB06 BB07 DA02 DA03 DB03 DB07 EA15 EA16 FA06 FA19 JA01 5F110 AA30 BB02 BB04 CC02 DD01 DD02 DD03 DD05 DD12 DD13 DD14 DD15 DD17 EE01 EE02 EE03 EE04 EE06 EE09 EE14 EE28 EE30 EE44 EE45 FF02 FF04 FF09 FF28 FF30 FF36 GG01 GG02 GG13 GG25 GG32 GG43 GG45 GG47 GG58 HJ01 HJ04 HJ12 HJ13 HJ23 HL01 HL02 HL03 HL04 HL06 HL11 HM15 NN03 NN04 NN22 NN24 NN27 NN34 NN35 NN44 NN45 NN46 NN72 NN73 PP01 PP02 PP03 PP05 PP10 PP29 PP34 PP38 QQ11 QQ23 QQ24 QQ25 QQ28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】希ガス元素、窒素およびアンモニアから
選ばれた一種または複数種を主成分とする気体をプラズ
マ化した雰囲気中に、半導体膜を曝し、前記半導体膜に
金属元素を添加し、前記金属元素が添加された前記半導
体膜に加熱処理を行なうことを特徴とする半導体装置の
作製方法。
【請求項２】希ガス元素、窒素およびアンモニアから
選ばれた一種または複数種を主成分とする気体をプラズ
マ化した雰囲気中に、半導体膜を曝し、前記半導体膜に
金属元素を添加し、前記金属元素が添加された前記半導
体膜に加熱処理を行ない、加熱処理を行なった前記半導
体膜にレーザアニールを行なうことを特徴とする半導体
装置の作製方法。
【請求項３】半導体膜に金属元素を添加し、希ガス元
素、窒素およびアンモニアから選ばれた一種または複数
種を主成分とする気体をプラズマ化した雰囲気中に、前
記半導体膜を曝し、前記半導体膜に加熱処理を行なうこ
とを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】半導体膜に金属元素を添加し、希ガス元
素、窒素およびアンモニアから選ばれた一種または複数
種を主成分とする気体をプラズマ化した雰囲気中に、前
記半導体膜を曝し、前記半導体膜に加熱処理を行ない、
加熱処理を行なった前記半導体膜にレーザアニールを行
なうことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれか一項におい
て、前記半導体膜は、プラズマＣＶＤ装置またはドライ
エッチング装置を用いて前記気体がプラズマ化した雰囲
気中に曝すことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項６】請求項１乃至４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、Ａｌ、Ｉ
ｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ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。