JP2003017407A - 半導体装置およびその作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 均一性の高い結晶質半導体膜を得ること、高
い電界効果移動度を得られる結晶質半導体膜を得ること
を課題とする。 【解決手段】 非晶質半導体膜に希ガス元素（代表的に
は、アルゴン）を１×１０¹⁸〜１×１０²²/cm³の濃度に
なるように添加し、さらに触媒元素（代表的には、ニッ
ケル）を添加する。その後の加熱処理工程において、結
晶核の発生を抑制することができ、粒径の大きな結晶粒
が集まった結晶質半導体膜を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、結晶質半導体をチ
ャネル形成領域、ソース領域およびドレイン領域を含む
半導体層に用いて作製された薄膜トランジスタ（Thin F
ilm Transistor：ＴＦＴ）の作製方法に関する。特に、
触媒元素および希ガス元素を非晶質半導体膜に添加して
加熱処理を行うことにより配向性がそろい、粒径の大き
な結晶粒が集まった構造の良好な結晶性を有する半導体
膜を得る方法に関する。

【０００２】なお、本明細書において、半導体装置と
は、該良好な結晶性を有する半導体膜を用いて作製され
たＴＦＴ、該ＴＦＴを含む装置全般を指すこととする。

【０００３】

【従来技術】高精細な表示が可能なアクティブマトリク
ス型液晶表示装置がさかんに作製されている。アクティ
ブマトリクス型液晶表示装置は、画素部の各画素に液晶
を駆動させるためのスイッチング用素子としてＴＦＴが
形成されており、画素部に形成されたＴＦＴでオンオフ
の切り替えることにより液晶の配向を変化させて、表示
をしている。

【０００４】なかでも電界効果移動度の高い結晶質半導
体膜（代表的には、ポリシリコン膜）は、キャリアの移
動が高速であるため、このような結晶質半導体膜をチャ
ネル形成領域、ソース領域およびドレイン領域を含む半
導体層に用いることで、高解像度でも画像データの書き
込みに対応でき、高速動作が要求される駆動回路を画素
部と同一の基板上に設けることも可能となり、実用化さ
れつつある。

【０００５】近年は、情報量の増加が著しく、また動画
が十分に表示できることも求められている。情報量が多
くても、画像が動いてボケが生じないようにするために
は、短い選択時間で大量の情報信号を書き込むことので
きる、高速応答が可能な素子を実現することが望まれて
いる。

【０００６】そのため、液晶表示装置のスイッチング素
子や駆動回路を形成する素子は、十分な電界効果移動度
を得ることができないａ−Ｓｉ膜を用いたＴＦＴから、
ある程度の電界効果移動度を得られるようになったｐ−
Ｓｉ膜を用いるＴＦＴにとって代わってきている。

【０００７】良好なｐ−Ｓｉ膜を得るための方法として
は、レーザ光照射による結晶化方法、加熱処理による結
晶化方法、触媒元素を添加し、加熱処理を行うことによ
る結晶化方法などがあげられる。これらの方法のなかで
も、低温の加熱処理で配向性のそろった結晶質半導体膜
を得られる触媒元素を用いる結晶化方法は有望視されて
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】一般に、レーザ光を照
射して形成された結晶質半導体膜（結晶質シリコン膜）
は、レーザ光照射による半導体膜の溶融から固相に変化
するまでの時間が極端に短いため、その影響で、小さな
結晶粒が集まった状態の結晶質半導体膜となる。このよ
うな半導体膜を用いてＴＦＴを作製しても、十分な電界
効果移動度が得られないため、特性のよいＴＦＴを得ら
れない。

【０００９】触媒元素を用いて形成された結晶質半導体
膜（結晶質シリコン膜）は、柱状の結晶が多数形成され
ている。この柱状の結晶は、配向性を持っており、同一
の結晶配向を持った結晶の集まった領域の結晶粒が形成
されている。この結晶粒のサイズは、レーザ光の結晶粒
のサイズと比較してかなり大きく、同じ面積にしめる結
晶粒の数が少ないため、結晶粒界（結晶粒と結晶粒との
境界）も少なくなっている。

【００１０】しかし、上記触媒元素を添加した非晶質半
導体膜を加熱処理して得られる結晶質シリコン膜をＴＦ
Ｔの半導体層に用いた場合、高い電気特性が得られる反
面、隣りあう結晶粒（異なる配向を有する結晶粒）との
境界（結晶粒界）や、結晶粒サイズの違いによって各々
のＴＦＴ特性に若干の差、即ちバラツキが生じていた。

【００１１】ＴＦＴのチャネル形成領域中に結晶粒界が
存在しないようにするためには、粒径の大きな結晶粒の
集まった結晶質半導体膜を用いて半導体層を形成した
い。

【００１２】そこで本発明では、上記のような問題を解
決して、粒径の大きな結晶粒が集まった良好な結晶質半
導体膜を得るための方法を提供することを課題とする。
またこのような良好な結晶質半導体膜を用いてＴＦＴを
形成し、該ＴＦＴからなる動作特性にすぐれ、信頼性の
高い半導体装置を実現することを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記のような課題を鑑
み、本発明者らは、粒径の大きな結晶粒の集まった結晶
質半導体膜を形成するためには、結晶核の発生を抑制す
ればよいのではないかと考えた。

【００１４】そこで、本発明は、絶縁表面に非晶質半導
体膜を形成する第１の工程と、非晶質半導体膜に触媒元
素含有層を形成する第２の工程と、前記非晶質半導体膜
に希ガス元素を添加する第３の工程と、前記第３の工程
の後に、加熱処理を行い結晶質半導体膜を形成する第４
の工程と、前記第４の工程の後に、該結晶質半導体膜に
レーザ光を照射する第５の工程と、を含むことを特徴と
する半導体装置の作製方法である。

【００１５】また、非晶質半導体膜中に添加する希ガス
元素の濃度は、１×１０¹⁸〜１×１０²²/cm³であること
を特徴としている。

【００１６】非晶質半導体膜に希ガス元素を添加する方
法としては、イオン注入法またはイオンドープ法を用い
ればよい。

【００１７】または、原料ガスに希ガス元素を含む気体
を用いて、あらかじめ所定の濃度の希ガス元素が添加さ
れているような非晶質半導体膜を形成してもかまわな
い。

【００１８】続いて、結晶化を促進する作用を有する触
媒元素を添加する。例えば、重量換算で１〜１００ｐｐ
ｍの濃度のニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液をスピン
コート法などを用いて、非晶質半導体膜に塗布して添加
することができる。

【００１９】上記のように、希ガス元素および触媒元素
が添加された非晶質半導体膜に加熱処理を施すと、結晶
成長の起点となる結晶の種（本明細書では、結晶核とい
う）の発生密度を抑制することができる。

【００２０】なお、加熱処理の手段としては、光源の輻
射熱を用いて加熱処理を行う方法、加熱した不活性気体
により加熱処理を行う方法、炉を用いて加熱処理を行う
方法のいずれかを用いればよい。

【００２１】図１９（Ａ）に希ガス元素としてアルゴン
を添加した後、触媒元素としてニッケルを添加して結晶
化のための加熱処理（炉を用いて、５５０℃で４時間）
を施したシリコン膜を観察した結果を示す。図中の色が
薄くなった円状の領域が結晶核である。図１９（Ｂ）の
触媒元素（ニッケル）のみを添加して加熱処理（図１９
（Ａ）の試料と同一の加熱処理条件）したシリコン膜と
比較して、結晶核の密度が低くなっていることがわか
る。

【００２２】このように、ある結晶核から成長した結晶
が隣接する結晶核からの結晶成長とぶつかって結晶粒界
が形成される確率を低くすることができ、結晶成長を妨
げる要因が減る、言い換えると大結晶粒が集まった結晶
質半導体膜を得ることができる。

【００２３】なお、本発明者らは、例えば、非晶質シリ
コン膜にアルゴンのような原子半径の大きな希ガス元素
を添加すると、非晶質シリコン膜の原子の結合が切り離
されてしまうため、触媒元素を添加して、加熱処理を施
しても、なかなか結晶核が発生せず、結晶核発生密度を
低く抑えられるのではないかと考えている。

【００２４】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）基板１０上に下
地絶縁膜１１、該下地絶縁膜１１上に非晶質半導体膜と
して非晶質シリコン膜１２を形成する。下地絶縁膜１１
としては、ＳｉＨ₄、ＮＨ₃およびＮ₂Ｏを反応ガスとし
て形成される酸化窒化シリコン膜およびＳｉＨ₄および
Ｎ ₂Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化シリコン膜
を積層して用いる。

【００２５】非晶質シリコン膜１２は、スパッタ法また
はＰＣＶＤ法により形成し、次いで非晶質シリコン膜に
希ガス元素を添加する。本実施形態では、希ガス元素と
してアルゴンを１×１０¹⁸〜１×１０²²/cm³の濃度で添
加する。なお、添加方法としては、イオン注入法または
イオンドープ法により希ガス元素を添加すればよい。

【００２６】次いで、非晶質半導体膜１２に触媒元素を
添加して触媒元素含有層１３を形成する。非晶質半導体
膜の結晶化を促進する作用を有する触媒元素としては、
Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉ
ｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｓｂがあげられ
る。これらの元素から選ばれた一種または複数種の元素
を非晶質半導体膜に添加すればよい。代表的にはニッケ
ルを用い、重量換算で１〜１００ppmのニッケルを含む
酢酸ニッケル塩溶液をスピンコート法を用いて、非晶質
半導体膜に塗布することにより添加する。

【００２７】なお、触媒元素の添加方法は、上記の方法
に限定されることはなく、スパッタ法、蒸着法またはプ
ラズマ処理などにより形成してもよい。また、触媒元素
含有層は非晶質半導体膜を形成する前、すなわち、下地
絶縁膜上に形成しておいてもよい。

【００２８】非晶質半導体膜に触媒元素を添加した後、
結晶化のための加熱処理を行って結晶質半導体膜１４を
形成する。加熱処理の方法としては、炉を用いた加熱方
法、光源（ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キ
セノンア−クランプ、カーボンアークランプ、高圧ナト
リウムランプ、高圧水銀ランプなど）の輻射熱を用いて
加熱を行うＲＴＡ法、不活性ガス（例えば、窒素）を加
熱した雰囲気において加熱を行うＲＴＡ法などを採用す
ればよい。

【００２９】さらに良好な結晶質半導体膜を得るため
に、加熱処理により得られた結晶質半導体膜にレーザ光
を照射する。レーザ光には、波長４００ｎｍ以下のエキ
シマレーザやＹＡＧレーザの第２の高調波、第３高調波
を用いればよい。いずれにしても、繰り返し周波数１０
〜１０００Ｈｚ程度のパルスレーザ光を用い、当該レー
ザ光を光学系にて１００〜４００mJ/cm²に集光し、５０
〜９８％のオーバーラップ率をもって結晶質半導体膜に
照射する。

【００３０】このようにして得られた結晶質半導体膜
は、触媒元素が添加されているため、配向性が高く、さ
らに希ガス元素を添加したことにより、結晶核の生成密
度が低いため、十分に結晶成長した粒径の大きな結晶粒
が集まった結晶化率の高い良好な結晶質半導体膜であ
る。

【００３１】なお、本発明により結晶質半導体膜が得ら
れたら、結晶質半導体膜の素子領域にあたる領域の触媒
元素の濃度を低減するゲッタリングのための加熱処理を
行う。結晶質半導体膜１４上に開口部１６を有するマス
ク１５を形成して、ゲッタリング作用を有する不純物元
素（例えばｎ型不純物元素のリン）を添加して、ゲッタ
リング領域１７を形成し、加熱処理を行うことにより、
結晶質半導体膜の素子領域にあたる領域の触媒元素をゲ
ッタリング領域に移動させて触媒元素濃度を低減するこ
とにより、良好な結晶質半導体膜を得ることができる。

【００３２】（実施の形態２）実施形態２では、実施形
態１のようにして得られた結晶質半導体膜を反射電子回
折パターン（ＥＢＳＰ：Electron Backscatter diffrac
tion Pattern、以下、ＥＢＳＰという）により観察した
結果を示す。

【００３３】ＥＢＳＰは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：
Scanning Electron Microscopy）に専用の検出器を設
け、一次電子の後方散乱から結晶方位を分析する手段で
ある。試料の電子線の当たる位置を移動させつつ方位解
析を繰り返す（マッピング測定）ことにより、面状の試
料の結晶方位または配向の情報を得ることができる。そ
の一例として、本実施例で示すように各測定ポイントの
結晶粒が表面に向けている結晶方位を色別に表したりす
ることができる。また、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。

【００３４】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１
０°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１０°以下の範囲内であ
る領域を結晶粒と呼び、結晶粒が複数集合して多結晶構
造の結晶質半導体膜が形成されている。図 において、
同色の領域はひとつの結晶粒とみなすこととする。（な
お、結晶粒は実際には複数の結晶粒から形成されている
が、結晶粒内における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。）

【００３５】図７は、ＰＣＶＤ法により形成された非晶
質シリコン膜に希ガス元素としてアルゴンを添加し、そ
の後、重量換算で１００ppmの触媒元素（本実施例では
ニッケル）を含む水溶液（酢酸ニッケル水溶液）をスピ
ンコート法により塗布してニッケルを添加し、炉を用い
て６００℃、８時間で加熱処理を施して得られた多結晶
構造の結晶質半導体膜をＥＢＳＰにより観察した結果で
ある。また、図８は、重量換算で１０ppmの触媒元素
（本実施例ではニッケル）を含む水溶液（酢酸ニッケル
水溶液）をスピンコート法により塗布してニッケルを添
加し、炉を用いて５５０℃、４時間で加熱処理を施して
得られた多結晶構造の結晶質半導体膜をＥＢＳＰにより
観察した結果である。

【００３６】図７と図８の結果を比較して明らかなよう
に、本発明を用いて作製された結晶質半導体膜（図７）
は粒径が大きくなっており、ひとつの結晶粒が１００μ
ｍ²以上（１００〜２００μｍ²）の粒径が集まって形成
されている。

【００３７】従って、本発明の非晶質半導体膜の結晶化
方法を用いることにより、ひとつひとつの結晶粒が大き
い粒径を有する多結晶構造の結晶質半導体膜を得ること
ができる。また、このような結晶粒径の大きな結晶質半
導体膜を得て、ＴＦＴのチャネル形成領域およびソース
領域またはドレイン領域を有する半導体層に用いること
により、電界効果移動度が高い高速移動の可能なＴＦＴ
を実現することができる。

【００３８】（実施の形態３）実施形態３では、結晶化
のための加熱処理の条件によって半導体膜に生成される
結晶核の数を計測した結果について説明する。

【００３９】なお、結晶核の数を計測した試料は、ＰＣ
ＶＤ法により形成された非晶質シリコン膜に何も添加せ
ずに結晶化のための加熱処理を行った試料１、ＰＣＶＤ
法により形成された非晶質シリコン膜に触媒元素として
ニッケルを添加した後、結晶化のための加熱処理を行っ
た試料２、スパッタ法により形成された非晶質シリコン
膜に希ガス元素としてアルゴンを添加し、加熱処理を行
った試料３、スパッタ法により形成された非晶質シリコ
ン膜に希ガス元素としてアルゴンを添加した後、触媒元
素としてニッケルを添加し、加熱処理を行った試料４で
ある。計測した結果を図９のグラフに示す。

【００４０】Ａｒが添加された試料はＡｒが添加されて
いない試料と比較して、結晶核が生成する温度が高かっ
た。これは、触媒元素のニッケルが添加されている、添
加されていないに関わらず、同様の傾向がみられた。

【００４１】また、触媒元素が添加された試料に関して
比較すると、例えば、処理温度が５６０℃の時、Ａｒが
添加された試料は、核発生密度が２．０×１０^-3個/μ
ｍ²程度に対して、Ａｒが添加されていない試料は、核
発生密度が１．２×１０^-2個/μｍ²程度と約６倍の結晶
核が発生している。

【００４２】結晶核の発生密度が大きければ大きいほ
ど、結晶成長が進んだ際に隣接する結晶核からの成長と
ぶつかって結晶成長が止まり、結晶粒界が形成されてし
まう確率が高くなる。本発明のように希ガス元素および
触媒元素を添加して加熱処理することにより得られる結
晶質半導体膜は、結晶核の発生が抑制されているため、
隣接する結晶核からの結晶成長とぶつかって結晶成長が
止まる確率が低くなるため、ひとつひとつの結晶粒を大
きく成長させることが期待できる。

【００４３】

【実施例】（実施例１）本発明の一実施例を、以下に図
２〜５を用いて説明する。ここでは、同一基板上に画素
部と、画素部の周辺に設ける駆動回路のＴＦＴ（ｎチャ
ネル型ＴＦＴ及びｐチャネル型ＴＦＴ）を同時に作製す
る方法について詳細に説明する。

【００４４】図２（Ａ）において、基板１００はアルミ
ノホウケイ酸ガラスを用いる。この基板１００上に下地
絶縁膜を形成する。本実施例では、ＳｉＨ₄、ＮＨ₃及び
Ｎ₂Ｏを反応ガスとして成膜される第１酸化窒化シリコ
ン膜１０１ａを５０nm、ＳｉＨ₄及びＮ₂Ｏを反応ガスと
して成膜される第２酸化窒化シリコン膜１０１ｂを１０
０nmの厚さに積層形成する。

【００４５】次いで、下地絶縁膜１０１上に非晶質シリ
コン膜を形成し、結晶化処理を行った後分割して、半導
体層１０３〜１０６（本実施例では、便宜上、第１の半
導体層１０３、第２の半導体層１０４、第３の半導体層
１０５および第４の半導体層１０６とする）を形成す
る。

【００４６】結晶化方法は以下の通りである。下地絶縁
膜１０１上に非晶質半導体膜を形成した後、希ガス元素
としてアルゴンを１×１０¹⁸〜１×１０²²/cm³の濃度に
添加する。添加方法としては、イオン注入法、またはイ
オンドープ法による添加等を用いればよい。また、非晶
質シリコン膜成膜時に、原料ガスに希ガス元素を含むガ
スを用いて、希ガス元素を含む非晶質シリコン膜を形成
してもよい。なお、非晶質シリコン膜の成膜には、スパ
ッタ法、ＰＣＶＤ法のいずれかを用いればよい。

【００４７】次いで、結晶化を促進する作用を有する金
属元素を触媒元素として非晶質シリコン膜に添加する。
本実施例では、触媒元素として、重量換算で１０ppmの
ニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液をスピンコート法で
塗布してニッケルを添加する。なお、酢酸ニッケル塩溶
液と非晶質シリコン膜との馴染みをよくするために、非
晶質シリコン膜の表面にオゾン含有水溶液を塗布して極
薄い酸化膜を形成し、その酸化膜をフッ酸と過酸化水素
水の混合液でエッチングして除去し、清浄な表面を形成
した後、再度、オゾン含有水溶液で処理して極薄い酸化
膜を形成しておくことにより、酢酸ニッケル塩溶液を均
一に塗布することができる。

【００４８】次いで、結晶化のための加熱処理を行う。
加熱処理は、光源の輻射熱を用いて加熱処理を行う方
法、加熱した不活性気体により加熱処理を行う方法、炉
を用いて加熱処理を行う方法のいずれかを用いればよ
い。なお、本実施例では、不活性気体として窒素を６１
０℃に加熱した雰囲気において３分間の加熱処理を行っ
て、結晶質シリコン膜を形成した。なお、非晶質シリコ
ン膜をスパッタ法により形成する場合は、形成された非
晶質シリコン膜に含まれる水素濃度が低いため、水素脱
離処理を行う必要はないが、その他の方法（ＰＣＶＤ法
等）で形成した非晶質シリコン膜中には水素が含まれて
いるため、水素脱離のための加熱処理を行った後、結晶
化のための加熱処理を行うことが好ましい。

【００４９】次いで、結晶質シリコン膜にレーザ光を照
射して、結晶質シリコン膜中に残留する非晶質領域をす
べて結晶化した結晶質シリコン膜を形成する。レーザ光
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レーザ等を用いればよい。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よい。結晶化の条件は、実施者
が適宜決定すればよいが、エキシマレーザを用いる場合
には、パルス発振周波数３００Ｈｚとし、レーザエネル
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〜
３００Ｈｚとし、レーザエネルギー密度を３００〜１０
００mJ/cm²（代表的には３５０〜８００mJ/cm²）とする
とよい。そして幅１００〜１０００μｍ、例えば４００
μｍで線状に集光したレーザビームを基板全面にわたっ
て照射し、この時の線状ビームの重ね合わせ率（オーバ
ーラップ率）を５０〜９８％として行えばよい。

【００５０】結晶化工程後、結晶質シリコン膜の素子領
域となる領域から触媒元素を移動させ、触媒元素濃度を
低減させるためのゲッタリング工程を行ってもよい。

【００５１】なお、結晶化後、ＴＦＴのしきい値電圧を
制御するために、アクセプタ型の不純物としてボロンを
イオンドープ法により半導体膜に添加する。添加する濃
度は実施者が適宣決定すれば良い。

【００５２】こうして形成された多結晶シリコン膜をエ
ッチング処理により分割して、半導体膜１０３〜１０６
を形成する。その上に、ゲート絶縁膜１０７として、Ｓ
ｉＨ ₄、Ｎ₂Ｏを用いプラズマＣＶＤ法により作製される
酸化窒化シリコン膜を１１０nmの厚さに形成する（図２
（Ｂ））。

【００５３】さらに、ゲート絶縁膜１０７上に第１の導
電膜１０８として窒化タンタル膜をスパッタ法で３０nm
の厚さに形成し、さらに第２の導電膜１０９としてタン
グステンを３００nmの厚さに形成する（図２（Ｃ））。

【００５４】次に、図３（Ａ）に示すように光感光性の
レジスト材料を用い、マスク１１０〜１１３を形成す
る。そして、第１の導電膜１０８及び第２の導電膜１０
９に対する第１のエッチング処理を行う。エッチングに
はＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プ
ラズマ）エッチング法を用いる。エッチング用ガスに限
定はないがＷ膜や窒化タンタル膜のエッチングにはＣＦ
₄とＣｌ₂とＯ₂とを用いる。それぞれのガス流量を２
５：２５：１０とし、１Paの圧力でコイル型の電極に５
００WのＲＦ（１３．５６MHz）電力を投入してエッチン
グを行う。この場合、基板側（試料ステージ）にも１５
０W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
条件により主にＷ膜を所定の形状にエッチングする。

【００５５】この後、エッチング用ガスをＣＦ₄とＣｌ₂
に変更し、それぞれのガス流量比を３０：３０とし、１
Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（１３．５
６MHz）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う。基板側（試料ステージ）にも２
０W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。ＣＦ₄とＣｌ₂との混合
ガスは窒化タンタル膜とＷ膜とを同程度の速度でエッチ
ングする。こうして、端部にテーパーを有する第１の電
極１１４ａ〜１１７ａおよび第２の電極１１４ｂ〜１１
７ｂからなる第１の形状のゲート電極１１４〜１１７を
形成する。テーパーは４５〜７５°で形成する。尚、第
２の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。なお、ゲート絶縁膜１０７の第１の形状の
ゲート電極１１４〜１１７で覆われない領域表面は２０
〜５０nm程度エッチングされ薄くなった領域が形成され
る。

【００５６】次に、マスク１１１〜１１４を除去せずに
図３（Ｂ）に示すように第２のエッチング処理を行う。
エッチング用ガスにＣＦ₄とＣｌ₂とＯ₂とを用い、それ
ぞれのガス流量比を２０：２０：２０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う。
基板側（試料ステージ）には２０WのＲＦ（１３．５６M
Hz）電力を投入し、第１のエッチング処理に比べ低い自
己バイアス電圧を印加する。このエッチング条件により
第２の導電膜として用いたＷ膜をエッチングする。こう
して第３の電極１１８ａ〜１２１ａと第４の電極１１８
ｂ〜１２１ｂからなる第２の形状のゲート電極１１８〜
１２１を形成する。ゲート絶縁膜１０７の第２の形状の
ゲート電極１１８〜１２１で覆われない領域表面は２０
〜５０nm程度エッチングされ薄くなる。なお、本明細書
では、第３の電極、第４の電極を便宜上電極（Ａ）、電
極（Ｂ）とも称することとする。

【００５７】続いてｎ型を付与する不純物元素（ｎ型不
純物元素）を半導体層に添加する第１のドーピング処理
を行う。第１のドーピング処理は、質量分離をしないで
イオンを注入するイオンドープ法により行う。ドーピン
グは第１形状の電極１１６〜１１８をマスクとして用
い、水素希釈のフォスフィン（ＰＨ₃）ガスまたは希ガ
スで希釈したフォスフィンガスを用い、半導体膜１０４
〜１０７に第１の濃度のｎ型不純物元素を含むｎ型不純
物領域１２２〜１２５を形成する。このドーピングによ
り形成する第１の濃度のｎ型不純物元素を含むｎ型不純
物領域のリン濃度は１×１０¹⁶〜１×１０¹⁷/cm³となる
ようにする。

【００５８】その後、第２の半導体層１０４を覆うマス
ク１２６、第３の半導体層１０５の一部を露出するマス
ク１２７を形成し、第２のドーピング処理を行う。第２
のドーピング処理では、第３の電極（電極（Ａ））１１
８ａ、１２０ａを通して第１の半導体層１０３に第２の
濃度のｎ型不純物元素を含むｎ型不純物領域１２９を形
成する。このドーピングにより形成する第２の濃度のｎ
型不純物元素を含むｎ型不純物領域のリン濃度は１×１
０¹⁷〜１×１０¹⁹/cm³となるようにする。

【００５９】続いて、マスク１２６、１２７をそのまま
に第３のドーピング処理を行う。第１の半導体層１０
３、第３の半導体層１０５にゲート絶縁膜１０７を通し
てｎ型不純物元素を添加を行い、第３の濃度のｎ型不純
物元素を含むｎ型不純物領域１３１、１３２を形成す
る。このドーピングにより形成する第３の濃度のｎ型不
純物元素を含むｎ型不純物領域のリン濃度は１×１０²⁰
〜１×１０²¹/cm³となるようにする。

【００６０】なお、本実施例では、以上のように２回に
わけて不純物元素を添加しているが、ゲート絶縁膜およ
びゲート電極を形成する第３の電極の膜厚を制御した
り、ドーピングの際の加速電圧を調整したりすることに
より、１回のドーピング工程で、第２の濃度のｎ型不純
物元素を含むｎ型不純物領域および第３の濃度のｎ型不
純物元素を含むｎ型不純物領域を形成することもでき
る。

【００６１】次いで、図４（Ａ）で示すように第１の半
導体層１０３および第３の半導体層１０５を覆うマスク
１３３、１３４を形成し第４のドーピング処理を行う。
ドーピングは水素希釈のジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）ガスまたは
希ガスで希釈したジボランガスを用い、第２の半導体層
１０４に第１の濃度のｐ型不純物元素を含むｐ型不純物
領域１３６及び第２の濃度のｐ型不純物元素を含むｐ型
不純物領域１３５を形成する。また、画素部において保
持容量を形成する第４の半導体層１０７には、第１の濃
度のｐ型不純物元素を含むｐ型不純物領域１３８及び第
２の濃度のｐ型不純物元素を含むｐ型不純物領域１３７
が形成される。第１の濃度のｐ型不純物元素を含むｐ型
不純物領域１３６、１３８は電極（Ａ）１１９ａ、１２
１ａと重なる領域に形成されるものであり、１×１０¹⁸
〜１×１０²⁰/cm³の濃度範囲でボロンを添加し、第２の
濃度のｐ型不純物元素を含むｐ型不純物領域１３５、１
３７には２×１０²⁰〜３×１０²¹/cm³の濃度範囲でボロ
ンが添加されるようにする。

【００６２】以上までの工程でそれぞれの半導体膜にリ
ン又はボロンが添加された領域が形成される。第２の形
状のゲート電極１１８〜１２０はゲート電極となる。ま
た、第２の形状の電極１２１は画素部において保持容量
を形成する一方の容量電極となる。

【００６３】次いで、図４（Ｂ）に示すように、それぞ
れの半導体膜に添加された不純物元素を活性化処理する
ために、ＹＡＧレーザの第２高調波（５３２nm）の光を
半導体膜に照射する。

【００６４】なお、半導体層に添加された不純物元素を
活性化する方法として、本実施例で開示するＹＡＧレー
ザの第２高調波の光を照射する方法以外に、炉を用いて
５５０℃で４時間加熱処理を行う方法、もしくはＲＴＡ
による加熱処理方法（ガスまたは光を熱源として用いる
ＲＴＡ法も含む）でもよい。炉を用いた加熱処理を行う
場合には、ゲート電極を形成する導電膜の酸化を防ぐた
めに加熱処理前にゲート電極およびゲート絶縁膜を覆う
絶縁膜を形成したり、加熱処理の際の雰囲気を減圧窒素
雰囲気にしたりすればよい。以上のように、半導体層に
添加された不純物元素の活性化する方法はいくつかある
ため、その方法は実施者が適宜決定すればよい。

【００６５】また、活性化のための加熱処理において、
半導体膜を結晶化する際に用いた触媒元素を後のＴＦＴ
のソース領域またはドレイン領域（高濃度にリンが添加
されている領域）に移動させて、チャネル形成領域の触
媒元素濃度を低減することができる。

【００６６】その後、図４（Ｂ）に示すように、プラズ
マＣＶＤ法で窒化シリコン膜または窒化酸化シリコン膜
から成る第１の層間絶縁膜１３９を５０nmの厚さに形成
し、クリーンオーブンを用いて４１０℃の加熱処理を行
い、窒化シリコン膜または窒化酸化シリコン膜から放出
される水素で半導体膜の水素化を行う。

【００６７】次いで、第１の層間絶縁膜１３９上に第３
の層間絶縁膜１４０をアクリルで形成する。そしてコン
タクトホールを形成する。このエッチング処理において
は外部入力端子部の第１の層間絶縁膜及び第３の層間絶
縁膜も除去する。そして、チタン膜とアルミニウム膜を
積層して形成される配線１４２〜１４９を形成する（図
４（Ｃ））。

【００６８】以上のようにして、同一基板上にｎチャネ
ル型ＴＦＴ２０１、ｐチャネル型ＴＦＴ２０２を有する
駆動回路２０５と、ＴＦＴ２０３と保持容量２０４を有
する画素部２０６を形成することができる。保持容量２
０４は半導体１０６、ゲート絶縁膜１０７、容量配線１
２１で形成されている。

【００６９】駆動回路２０５のｎチャネル型ＴＦＴ２０
１はチャネル形成領域１５０、ゲート電極を形成する電
極（Ａ）１１８ａと重なる第２の濃度のｎ型不純物元素
を含むｎ型不純物領域１２９（Ｌov領域）と、ソース領
域またはドレイン領域として機能する第３の濃度のｎ型
不純物元素を含むｎ型不純物領域１３１を有している。
Ｌov領域のチャネル長方向の長さは０．５〜２．５μ
m、好ましくは１．５μmで形成する。このようなＬov領
域の構成は、主にホットキャリア効果によるＴＦＴの劣
化を防ぐことを目的としている。これらｎチャネル型Ｔ
ＦＴ及びｐチャネル型ＴＦＴによりシフトレジスタ回
路、バッファ回路、レベルシフタ回路、ラッチ回路など
を形成することができる。特に、駆動電圧が高いバッフ
ァ回路には、ホットキャリア効果による劣化を防ぐ目的
から、ｎチャネル型ＴＦＴ２０１の構造が適している。

【００７０】駆動回路２０５のｐチャネル型ＴＦＴ２０
２にはチャネル形成領域１５１、ゲート電極を形成する
電極（Ａ）１１９ａの外側に第１の濃度のｐ型不純物元
素を含むｐ型不純物領域１３５（ソース領域またはドレ
イン領域として機能する領域）と、電極（Ａ）１１９ａ
と重なる第２の濃度のｐ型不純物元素を含むｐ型不純物
領域１３６を有している。

【００７１】画素部２０６のＴＦＴ（画素ＴＦＴ）２０
３にはチャネル形成領域１５２、該チャネル形成領域の
外側に形成される第１の濃度のｎ型不純物元素を含むｎ
型不純物領域１２４と、ソース領域またはドレイン領域
として機能する第３の濃度のｎ型不純物元素を含むｎ型
不純物領域１３２を有している。また、保持容量２０４
の一方の電極として機能する半導体層１０６にはｐ型不
純物領域１３７、１３８が形成されている。

【００７２】以上のように、本発明は駆動回路部と画素
部というように動作条件の異なる回路に対応して適宣配
置を決めることができる。

【００７３】図５はアクティブマトリクス基板の回路構
成の一例を示す回路ブロックである。ＴＦＴを組み込ま
れて形成される画素部６０１、データ信号線駆動回路６
０２、走査信号線駆動回路６０６が形成されている。

【００７４】データ信号線駆動回路６０２は、シフトレ
ジスタ６０３、ラッチ６０４、６０５、その他バッファ
回路などから構成される。シフトレジスタ６０３にはク
ロック信号、スタート信号が入力し、ラッチにはデジタ
ルデータ信号やラッチ信号が入力する。また、走査信号
線駆動回路６０６もシフトレジスタ、バッファ回路など
から構成されている。画素部６０１の画素数は任意なも
のとするが、ＸＧＡならば１０２４×７６８個の画素が
設けられる。

【００７５】このようなアクティブマトリクス基板を用
いて、アクティブマトリクス駆動をする表示装置を形成
することができる。本実施例では画素電極を光反射性の
材料で形成したため、液晶表示装置に適用すれば反射型
の表示装置を形成することができる。このような基板か
ら液晶表示装置や有機発光素子で画素部を形成する発光
装置を形成することができる。こうして反射型の表示装
置に対応したアクティブマトリクス基板を作製すること
ができる。

【００７６】（実施例２）本実施例では、実施例１を用
いて作製したアクティブマトリクス基板から、アクティ
ブマトリクス型液晶表示装置を作製する工程を説明す
る。

【００７７】まず、実施例１に従い、図４（Ｃ）の状態
のアクティブマトリクス基板を作製した後、アクティブ
マトリクス基板上に配向膜１８０を形成してラビング処
理を行う。

【００７８】次いで、対向基板１８１を用意し、対向基
板１８０上に着色層１８２、１８３、平坦化膜１８４を
形成する。赤色着色層１８２と青色着色層１８３とを一
部重ねることにより、遮光膜として機能させている。な
お、図６では図示しないが、赤色着色層と緑色着色層と
を重ねて遮光膜として機能させている領域もある。

【００７９】次いで、対向電極１８５を画素部に形成し
た後、全面に配向膜１８６を形成してラビング処理を行
う。

【００８０】そして、画素部と駆動回路とが形成された
アクティブマトリクス基板と着色層と画素電極とが形成
された対向基板とをシール材１８７で貼り合わせる。シ
ール材１８７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とによって均一な間隔をもって２
枚の基板を貼り合わせることができる。その後、貼り合
わせた基板間に液晶材料１８８を注入して、封止材（図
示せず）によって完全に封止する。液晶材料１８８に
は、公知の液晶材料を用いればよい。このようにして図
６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。

【００８１】（実施例３）本実施例では、非晶質半導体
膜に触媒元素を添加する方法について図１０で説明す
る。

【００８２】まず、基板２０００上に窒化酸化シリコン
膜でなる下地絶縁膜２００１、該下地絶縁膜２００１上
に非晶質シリコン膜２００２を形成する。この工程は、
大気解放せずに下地絶縁膜および非晶質シリコン膜を連
続的に形成してもかまわない。なお、下地絶縁膜２００
１として、１〜１０nmの窒化シリコン膜を用いてもよ
い。

【００８３】次いで、非晶質シリコン膜２００２に希ガ
ス元素（本実施例では、アルゴン）を添加する。アルゴ
ンの添加方法としては、イオン注入法、またはイオンド
ープ法を用いればよい。なお、希ガス元素を含む原料ガ
スを用いて、スパッタ法またはＰＣＶＤ法により、あら
かじめ１×１０¹⁸〜１×１０²²/cm³の濃度で希ガス元素
を含む非晶質シリコン膜を成膜してもよい。

【００８４】次に、重量換算で１〜１００ppmの触媒元
素（本実施例ではニッケル）を含む水溶液（酢酸ニッケ
ル水溶液）をスピンコート法で塗布して、触媒元素含有
層２００３を非晶質シリコン膜の全面に形成する。ここ
で、触媒元素として使用可能な触媒元素は、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐ
ｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｓｂから選ばれた一種ま
たは複数の元素である。

【００８５】なお、スピンコート法でニッケルを添加す
る場合、ニッケルを含む水溶液と非晶質シリコン膜の馴
染みをよくするために、非晶質シリコン膜の表面処理と
して、オゾン含有水溶液で処理して極薄い酸化膜を形成
しておく。シリコンなど、半導体膜の表面は疎水性であ
るため、このように酸化膜を形成しておくことにより酢
酸ニッケル水溶液を均一に塗布することができる。ま
た、本実施例ではスピンコート法でニッケルを添加する
方法を用いているが、蒸着法、スパッタ法またはプラズ
マ処理などにより触媒元素を含む薄膜を非晶質シリコン
膜表面に形成する手段を用いてもよい。

【００８６】結晶化の工程に先立ち、４００〜５００℃
で１時間程度の加熱処理を行い、非晶質シリコン膜中に
含まれる水素を脱離させる。なお、スパッタ法により形
成された非晶質半導体膜は、水素含有率が低いため、水
素脱離の処理を行う必要はない。続いて、５００〜６５
０℃、５分〜１２時間の加熱処理を行う。本実施例で
は、６１０℃に加熱した不活性気体（窒素）を用いて５
分間の加熱処理を行い、結晶核を生成させる。

【００８７】次いで、結晶核が生成したシリコン膜２０
０４にレーザ光を照射して結晶核から結晶を成長させて
結晶質シリコン膜２００５を形成する。

【００８８】なお、結晶質シリコン膜２００５の素子を
形成する領域の触媒元素の濃度を低減させるために、ゲ
ッタリング領域を形成して加熱処理を行う。

【００８９】結晶質シリコン膜２００５上に開口部２０
０７を有するマスク絶縁膜２００６を形成し、触媒元素
をゲッタリングする作用を有する不純物元素（例えば、
ｎ型不純物元素のリン、希ガス元素のアルゴン、または
リンおよびアルゴン）を添加してゲッタリング領域２０
０８を形成する。

【００９０】その後、加熱処理を施すことにより、触媒
元素をゲッタリング領域に移動させ、素子領域となる結
晶質半導体膜の領域の触媒元素濃度を低減することがで
きる。

【００９１】本実施例は、実施例１と組み合わせて適応
することが可能である。

【００９２】（実施例４）本実施例では、非晶質半導体
膜に触媒元素を添加する方法について図１１で説明す
る。

【００９３】基板２１００上に窒化酸化シリコン膜から
なる下地絶縁膜２１０１、該下地絶縁膜２１０１上に非
晶質シリコン膜２１０２を形成する。なお、この工程は
大気解放せずに下地絶縁膜および非晶質シリコン膜を連
続的に形成してもかまわない。なお、下地絶縁膜２１０
１として、１〜１０nmの窒化シリコン膜を用いてもよ
い。

【００９４】次いで、非晶質シリコン膜２１０２に希ガ
ス元素としてアルゴンを添加する。アルゴンの添加方法
としては、イオン注入法、またはイオンドープ法を用い
ればよい。なお、希ガス元素を含む原料ガスを用いて、
スパッタ法またはＰＣＶＤ法により、あらかじめ１×１
０¹⁸〜１×１０²²/cm³の濃度で希ガス元素を含む非晶質
シリコン膜を成膜してもよい。

【００９５】次いで、非晶質シリコン膜２１０２上に開
口部２１０４を有し酸化シリコン膜からなるマスク絶縁
膜２１０３を形成する。

【００９６】次に、重量換算で１〜１００ppmの触媒元
素（本実施例ではニッケル）を含む水溶液（酢酸ニッケ
ル水溶液）をスピンコート法で塗布して触媒元素（ニッ
ケル）含有層２１０４を添加する。触媒元素含有層２１
０４は、マスク絶縁膜２１０３の開口部において、選択
的に非晶質シリコン膜２１０２に形成される。ここで、
触媒元素として使用可能な触媒元素は、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の元
素である。

【００９７】また、本実施例では触媒元素の添加方法に
スピンコート法を用いたが、蒸着法やスパッタ法により
非晶質シリコン膜２１０２に触媒元素を含む薄膜を形成
してもよい。

【００９８】ここで、結晶化の工程に先立ち、４００〜
５００℃で１時間程度の加熱処理を行い、非晶質シリコ
ン膜中に含まれる水素を脱離させる。なお、非晶質シリ
コン膜をスパッタ法により形成した場合、非晶質シリコ
ン膜中に含まれる水素の濃度は低くすることができるた
め、水素脱離処理を行う必要はない。続いて、５００〜
６５０℃、５分〜１２時間の加熱処理を行う。本実施例
では、６１０℃に加熱した不活性気体（窒素）を用いて
５分間の加熱処理を行い、結晶核を生成させる。

【００９９】次いで、結晶核が生成したシリコン膜２１
０６にレーザ光を照射して結晶核から結晶を成長させて
結晶質シリコン膜２１０７を形成する。

【０１００】なお、結晶質シリコン膜２１０７の素子を
形成する領域の触媒元素の濃度を低減させるために、ゲ
ッタリング領域を形成して加熱処理を行う。

【０１０１】触媒元素を添加する際に用いたマスク絶縁
膜２１０３を除去せず、触媒元素をゲッタリングする作
用を有する不純物元素（例えば、ｎ型不純物元素のリ
ン、希ガス元素のアルゴン、またはリンおよびアルゴ
ン）を添加してゲッタリング領域２１０８を形成する。

【０１０２】その後、加熱処理を施すことにより、触媒
元素をゲッタリング領域に移動させ、素子領域となる結
晶質半導体膜の領域の触媒元素濃度を低減することがで
きる。

【０１０３】本実施例は、実施例１と組み合わせて適応
することが可能である。

【０１０４】（実施例５）本実施例では、実施例３また
は実施例４で触媒元素を用いて形成された結晶質シリコ
ン膜の素子が形成される領域に残留する触媒元素の濃度
を低減するためのゲッタリングの他の方法について図１
２で説明する。

【０１０５】実施例５または実施例６に従って基板上に
形成された結晶質シリコン膜２２０１表面に薄いバリア
層２２０２を形成する。バリア層の厚さは特に限定され
ないが、簡便にはオゾン水で処理されることにより形成
されるケミカルオキサイドで代用してもよい。また、硫
酸、塩酸、硝酸などと過酸化水素水を混合させた水溶液
で処理しても同様にケミカルオキサイドを形成すること
ができる。他の方法としては、酸化雰囲気中でのプラズ
マ処理や、酸素含有雰囲気中での紫外線照射によりオゾ
ンを発生させて酸化処理を行ってもよい。また、クリー
ンオーブンを用いて、２００〜３５０℃程度に加熱処理
し、薄い酸化膜を形成しバリア層としてもよい。あるい
は、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法、蒸着法などで１〜
５nm程度の酸化膜を堆積させてバリア層としてもよい。

【０１０６】その上にプラズマＣＶＤ法やスパッタ法で
半導体膜２２０３を２５〜２５０nmの暑さで形成する。
代表的にはアルゴンを用いたスパッタ法でアルゴンを
０．０１〜２０原子％含む非晶質シリコン膜を形成す
る。この半導体膜２２０３は、後に除去するため、結晶
質半導体膜２２０１とエッチングの選択比が高くなるよ
うに密度の低い膜（例えば、非晶質シリコン膜）として
おくことが望ましい。

【０１０７】希ガス元素としては、ヘリウム（Ｈｅ）、
ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋ
ｒ）、キセノン（Ｘｅ）から選ばれた一種または複数種
を用いる。本発明はゲッタリング領域を形成するために
これら希ガス元素をイオンソースとして用い、イオンド
ープ法またはイオン注入法で半導体膜に注入している。

【０１０８】なお、希ガス元素を添加する理由として、
現在は以下のふたつの理由が考えられている。一つ目の
理由は、希ガス元素の注入により、ダングリングボンド
を形成し、半導体（シリコン）膜に歪みを与えることで
ある。二つ目の理由は、半導体（シリコン）膜の格子間
に希ガス元素のイオンを注入することで歪みを与えるこ
とである。希ガス元素のイオン注入は、このふたつを同
時に満たすことができるが、特に後者はアルゴン（Ａ
ｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）などシリ
コンより原子半径の大きな元素を用いたときに顕著であ
る。

【０１０９】次いで、触媒元素をゲッタリング領域とな
る半導体膜２２０３に移動させるための加熱処理を行
う。加熱処理は、炉を用いた方法（窒素雰囲気中にて４
５０〜６００℃で０．５〜１２時間）や、加熱用の光源
を用いたＲＴＡ法（瞬間的にシリコン膜に６００〜１０
００℃で、１〜６０秒）、加熱した不活性気体によるＲ
ＴＡ法（５５０〜７００℃で、１〜５分）などいずれか
の方法を用いればよい。この加熱処理により、触媒元素
が核酸によりゲッタリング領域に移動する。

【０１１０】なお、ゲッタリングのための加熱処理によ
りゲッタリング領域であるシリコン膜２２０３が結晶化
することはない。これは希ガス元素が、加熱処理におい
て再放出されず膜中に残留して、半導体膜２２０３の結
晶化を阻害するためである。

【０１１１】その後、半導体膜２２０３を選択的にエッ
チングして除去する。エッチングの方法としては、Ｃｌ
Ｆ₃によるプラズマを用いないドライエッチング、或い
はヒドラジンや、テトラエチルアンモニウムハイドロオ
キサイド（化学式 （ＣＨ₃） ₄ＮＯＨ）を含む水溶液な
どアルカリ溶液によるウエットエッチングで行うことが
できる。この時バリア層２２０２はエッチングストッパ
ーとして機能する。また、バリア層２２０２はその後フ
ッ酸により除去すれば良い。

【０１１２】こうして図１２（Ｅ）に示すように触媒元
素の濃度が１×１０¹⁷/cm³以下にまで減じられた結晶質
半導体膜２２０５を得ることができる。こうして形成さ
れた結晶質半導体膜２２０５は、触媒元素の作用により
細い棒状又は細い扁平棒状結晶として形成され、その各
々の結晶は巨視的に見ればある特定の方向性をもって成
長している。また、結晶核の発生が抑制されているた
め、結晶粒が大きく結晶粒界の少ない良好な結晶質半導
体膜を得ることができる。本実施例は、実施例３または
実施例４で示す結晶化方法のいずれかと組み合わせて実
施例１に適用することができる。

【０１１３】（実施例６）本実施例では、実施例３また
は実施例４を用いて得られた結晶質半導体膜に残留する
触媒元素の濃度を低減するためのゲッタリング処理工程
の他の例を図１３に示す。

【０１１４】結晶質シリコン膜２３００上にマスク用の
酸化シリコン膜２３０１を１５０nm形成し、レジストの
マスク２３０２を形成した後、酸化シリコン膜２３０１
をエッチングすることにより、マスク絶縁膜２３０３を
得る。その後、希ガス元素、希ガス元素およびリン、ま
たはリンのみをイオンドープ法により結晶質半導体膜２
３００のマスク絶縁膜２３０３の開口部より露出した領
域に注入し、ゲッタリング領域２３０４を形成する。

【０１１５】その後、図１３（Ｂ）で示すように、加熱
処理により結晶質半導体膜２３００中に残留する触媒元
素をゲッタリング領域２３０４に移動させる。なお、加
熱処理の手段としては、炉を用いる方法、光源の輻射に
よる熱を加熱に用いるＲＴＡ法、加熱した不活性気体に
よるＲＴＡ法、などいずれを用いてもよく、４５０〜６
００℃で５分〜１２時間の加熱処理を行って、触媒元素
濃度が低減された結晶質半導体膜２３０５を得る。

【０１１６】その後、マスク絶縁膜２３０３を除去す
る。なお、ゲッタリング領域２３０４も同一除去工程に
おいて除去してもよい。また、ゲッタリング領域２３０
４に導電型を付与する不純物元素（ｎ型不純物元素、ｐ
型不純物元素）が添加されている場合には、ゲッタリン
グ領域２３０４を除去せずに、ＴＦＴのソース領域また
はドレイン領域として用いてもよい。

【０１１７】実施例３または実施例４に記載された結晶
化方法と本実施例に記載されたゲッタリング方法を組み
合わせて実施例１に適応することにより、触媒元素濃度
が低減され、結晶成長方向が揃った良好な結晶質半導体
膜を形成することができる。

【０１１８】（実施例７）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（有機発光層）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。

【０１１９】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。

【０１２０】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、基板上に設けられたスイッチング
ＴＦＴ６０３は図４（Ｃ）のｎチャネル型ＴＦＴ２０３
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ＴＦＴ２０３の説明を参照すれば良い。

【０１２１】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。

【０１２２】基板７００上に設けられた駆動回路は図４
（Ｃ）の駆動回路を用いて形成される。従って、ｎチャ
ネル型ＴＦＴ６０１およびｐチャネル型ＴＦＴ６０２の
構造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ２０１とｐチャネル型
ＴＦＴ２０２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。

【０１２３】また、配線７０１〜７０４はＣＭＯＳ回路
の配線として機能する。

【０１２４】なお、電流制御ＴＦＴ６０４は図４（Ｃ）
のｐチャネル型ＴＦＴ２０２を用いて形成される。従っ
て、構造の説明はｐチャネル型ＴＦＴ２０２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。

【０１２５】また、配線７０８は電流制御ＴＦＴ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ＴＦＴ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。

【０１２６】なお、画素電極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導入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７０９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７０９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。後に形成される有機
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、有機発光層をで
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。

【０１２７】配線７０１〜７０８を形成後、図１４に示
すようにバンク７１１を形成する。バンク７１１は１０
０〜４００ｎｍの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。

【０１２８】なお、バンク７１１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７１１の材料となる絶縁膜中にカー
ボン粒子や金属粒子を導入して抵抗率を下げ、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導入量を調節すれ
ば良い。

【０１２９】画素電極７１０の上には有機発光層７１２
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７０ｎｍ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。Ａｌ
ｑ₃にキナクリドン、ペリレンもしくはＤＣＭ１といっ
た蛍光色素を導入することで発光色を制御することがで
きる。

【０１３０】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有機発光層（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２０ｎ
ｍ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。

【０１３１】次に、有機発光層７１２の上には導電膜か
らなる陰極７１３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
らの元素を導入した導電膜を用いれば良い。

【０１３２】この陰極７１３まで形成された時点で発光
素子７１４が完成する。発光素子７１４は、画素電極
（陽極）７１０、有機発光層７１２及び陰極７１３から
なる。

【０１３３】発光素子７１４を完全に覆うようにしてパ
ッシベーション膜７１５を設けることは有効である。パ
ッシベーション膜７１５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。

【０１３４】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、耐熱性の低い有機発光層７１
２の上方にも容易に成膜することができる。また、ＤＬ
Ｃ膜は酸素に対するブロッキング効果が高く、有機発光
層７１２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有機発光層７１２
が酸化するといった問題を防止できる。

【０１３５】さらに、パッシベーション膜７１５上に封
止材７１６を設け、カバー材７１７を貼り合わせる。封
止材７１６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７１７はガラス基板や合成石英ガラス基板
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。

【０１３６】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７１１を形成した後、パッ
シベーション膜７１５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７１７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。

【０１３７】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。

【０１３８】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。

【０１３９】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。

【０１４０】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。

【０１４１】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。

【０１４２】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。

【０１４３】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。

【０１４４】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
Ｔ２０１とｐチャネル型ＴＦＴ２０２とを組み合わせた
ＣＭＯＳ回路（図１４参照）を用いて形成される。

【０１４５】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７１１
が形成され、画素電極７１０上には有機発光層７１２お
よび発光素子の陰極７１３が形成される。

【０１４６】陰極７１３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７１３およ
びパッシベーション膜７１５で覆われている。

【０１４７】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７１６が充填されている。なお、第１シー
ル材９０２、封止材７１６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７１６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。

【０１４８】発光素子を覆うようにして設けられた封止
材７１６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９０１aの材料としてＦＲＰ（F
iberglass-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。

【０１４９】また、封止材７１６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。

【０１５０】以上のような構造で発光素子を封止材７１
６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有機発光層
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。

【０１５１】以上のようにして作製される発光装置にお
ける配線は、半導体膜との十分な接触がなされており、
前記発光装置の動作特性や信頼性も十分なものとなり得
る。また、画素部においては、コンタクトの数を最小限
に留めてあるので、開口率が向上させることを可能とす
る。このように、発光装置の動作特性や信頼性を向上さ
せ、高精細な表示を実現することが可能となる。そし
て、このような発光装置は各種電気器具の表示部として
用いることができる。

【０１５２】なお、本実施例は実施例１〜６を組み合わ
せて用いて作製することが可能である。

【０１５３】（実施例８）本発明を実施して形成された
ＣＭＯＳ回路や画素部はアクティブマトリクス型液晶デ
ィスプレイ（液晶表示装置）に用いることができる。即
ち、それら液晶表示装置を表示部に組み込んだ電気器具
全てに本発明を実施できる。

【０１５４】その様な電気器具としては、ビデオカメ
ラ、デジタルカメラ、プロジェクター（リア型またはフ
ロント型）、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型
ディスプレイ）、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。

【０１５５】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。

【０１５６】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。

【０１５７】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。

【０１５８】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。

【０１５９】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
ｉｇｔｉａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ
等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネッ
トを行うことができる。

【０１６０】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。

【０１６１】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。

【０１６２】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。

【０１６３】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。

【０１６４】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。

【０１６５】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、反射型の液晶表示装置の適用例は図示していな
い。

【０１６６】図１８（Ａ）は携帯電話であり、４００１
は表示用パネル、４００２は操作用パネルである。表示
用パネル４００１と操作用パネル４００２とは接続部４
００３において接続されている。接続部４００３におけ
る、表示用パネル４００１の表示部４００４が設けられ
ている面と操作用パネル４００２の操作キー４００６が
設けられている面との角度θは、任意に変えることがで
きる。さらに、音声出力部４００５、操作キー４００
６、電源スイッチ４００７、音声入力部４００８を有し
ている。

【０１６７】図１８（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であ
り、本体４１０１、表示部４１０２、４１０３、記憶媒
体４１０４、操作スイッチ４１０５、アンテナ４１０６
等を含む。

【０１６８】図１８（Ｃ）はディスプレイであり、本体
４２０１、支持台４２０２、表示部４２０３等を含む。
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。

【０１６９】以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広
く、あらゆる分野の電気器具に適用することが可能であ
る。また、本実施例の電気器具は実施例１〜７のいずれ
かを組み合わせて形成された液晶表示装置を適応するこ
とが可能である。

【０１７０】

【発明の効果】本発明のように、非晶質半導体膜に触媒
元素および希ガス元素を添加して加熱処理を行うことに
より、結晶核の発生を抑制し結晶核の発生密度を低くす
ることができるため、触媒元素の作用により配向がそろ
い、希ガス元素の作用により粒径の大きな結晶粒が集ま
った良好な結晶質半導体膜を得ることができる。

【０１７１】さらに、結晶化の加熱処理を行った後、レ
ーザ光を照射して結晶質半導体膜中に残存した非晶質領
域をなくし、結晶粒径が大きく、結晶化率の高い結晶質
半導体膜を得ることができる。

【０１７２】また、結晶質半導体膜に残留する触媒元素
をゲッタリング領域に移動させて、素子領域となる領域
の触媒元素濃度を低減しているため、このような結晶質
半導体膜を用いて作製されたＴＦＴは、高い電界効果移
動度や低いオフ電流等、動作特性が高く、信頼性の高い
ＴＦＴを実現することができる。さらにこのＴＦＴを駆
動回路やスイッチング素子に用いることにより、優れた
表示能を有する半導体装置（液晶表示装置）を実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態を示す図。

【図２】 本発明を用いてＴＦＴを作製する工程を示す
図。

【図３】 本発明を用いてＴＦＴを作製する工程を示す
図。

【図４】 本発明を用いてＴＦＴを作製する工程を示す
図。

【図５】 本発明の実施の一例を示す図。

【図６】 本発明の実施の一例を示す図。

【図７】 本発明を用いて形成された結晶質シリコン膜
をＥＢＳＰにより観察した結果を示す図。

【図８】 従来技術を用いて形成された結晶質シリコ
ン膜をＥＢＳＰにより観察した結果を示す図。

【図９】 （Ａ）結晶核の発生密度と加熱処理温度との
関係を示す図（Ｂ）結晶化率と加熱処理温度との関係を
示す図

【図１０】 発明の実施の一例を示す図。

【図１１】 発明の実施の一例を示す図。

【図１２】 発明の実施の一例を示す図。

【図１３】 発明の実施の一例を示す図。

【図１４】 発光装置の一例を示す図。

【図１５】 発光装置の一例を示す図。

【図１６】 電気器具の一例を示す図。

【図１７】 電気器具の一例を示す図。

【図１８】 電気器具の一例を示す図。

【図１９】 結晶核が発生した様子を観察した結果を示
す図。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H092 KA05 MA05 MA08 MA27 MA29 MA30 NA24 5F052 AA02 AA11 AA24 BA02 BB02 BB03 BB07 CA10 DA02 DB03 DB07 EA16 FA06 FA19 HA06 JA01 5F110 AA01 AA06 BB02 BB04 BB05 CC02 DD02 DD14 DD15 DD17 EE01 EE04 EE14 EE23 EE28 EE44 FF04 FF30 GG02 GG13 GG16 GG32 GG33 GG34 GG43 GG45 GG51 GG52 HJ01 HJ04 HJ12 HJ23 HL03 HL04 HL11 HM15 NN03 NN04 NN22 NN24 NN27 NN35 NN73 PP01 PP02 PP03 PP04 PP05 PP06 PP10 PP13 PP29 PP34 PP35 QQ04 QQ09 QQ11 QQ23 QQ28

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁表面上に非晶質半導体膜を形成する第
   １の工程と、 前記非晶質半導体膜に希ガス元素を添加する第２の工程
   と、 前記非晶質半導体膜に触媒元素を添加する第３の工程
   と、 前記第３の工程の後、加熱処理を行い結晶質半導体膜を
   形成する第４の工程と、 前記結晶質半導体膜にレーザ光を照射する第５の工程
   と、 ゲッタリング領域を形成する第６の工程と、 前記結晶質半導体膜中の触媒元素を前記ゲッタリング領
   域に移動させる第７の 工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の作製方
   法。
2. 【請求項２】絶縁表面上にスパッタ法またはＰＣＶＤ法
   を用いて非晶質半導体膜を形成する第１の工程と、 前記非晶質半導体膜にイオン注入法、またはイオンドー
   プ法を用いて希ガス元素を１×１０¹⁸〜１×１０²²/cm³
   の濃度で添加する第２の工程と、 前記非晶質半導体膜に触媒元素を添加する第３の工程
   と、 前記第３の工程の後、加熱処理を行い結晶質半導体膜を
   形成する第４の工程と、 前記結晶質半導体膜にレーザ光を照射する第５の工程
   と、 ゲッタリング領域を形成する第６の工程と、 前記結晶質半導体膜中の触媒元素を前記ゲッタリング領
   域に移動させる第７の工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。
3. 【請求項３】絶縁表面上に希ガス元素を含む非晶質半導
   体膜を形成する第１の工程と、 前記非晶質半導体膜に触媒元素を添加する第２の工程
   と、 前記第２の工程の後、加熱処理を行い結晶質半導体膜を
   形成する第３の工程と、 前記結晶質半導体膜にレーザ光を照射する第４の工程
   と、 ゲッタリング領域を形成する第５の工程と、 前記結晶質半導体膜中の触媒元素を前記ゲッタリング領
   域に移動させるための加熱処理を行う第６の工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。
4. 【請求項４】絶縁表面上に希ガス元素を含む原料ガスを
   用いてスパッタ法またはＰＣＶＤ法により希ガス元素を
   １×１０¹⁸〜１×１０²²/cm³の濃度で含む非晶質半導体
   膜を形成する第１の工程と、 前記非晶質半導体膜に触媒元素を添加する第２の工程
   と、 前記第２の工程の後、加熱処理を行い結晶質半導体膜を
   形成する第３の工程と、 前記結晶質半導体膜にレーザ光を照射する第４の工程
   と、 ゲッタリング領域を形成する第５の工程と、 前記結晶質半導体膜中の触媒元素を前記ゲッタリング領
   域に移動させるための加熱処理を行う第６の工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。
5. 【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれか一項にお
   いて、前記ゲッタリング領域にはゲッタリング作用を有
   するｎ型不純物元素が含まれていることを特徴とする半
   導体装置の作製方法。
6. 【請求項６】請求項１乃至請求項４のいずれか一項にお
   いて、前記ゲッタリング領域にはゲッタリング作用を有
   するｎ型不純物元素および希ガス元素が含まれているこ
   とを特徴とする半導体装置の作製方法。
7. 【請求項７】請求項１乃至請求項４のいずれか一項にお
   いて、前記ゲッタリング領域にはゲッタリング作用を有
   するｎ型不純物元素またはｐ型不純物元素および希ガス
   元素が含まれていることを特徴とする半導体装置の作製
   方法。
8. 【請求項８】請求項６において、前記ｎ型不純物元素
   は、リンであることを特徴とする半導体装置の作製方
   法。
9. 【請求項９】請求項７において、前記ｐ型不純物元素
   は、ボロンであることを特徴とする半導体装置の作製方
   法。
10. 【請求項１０】請求項１乃至請求項４のいずれか一項に
    おいて、前記希ガス元素は、アルゴンであることを特徴
    とする半導体装置の作製方法。
11. 【請求項１１】請求項１乃至請求項４のいずれか一項に
    おいて、前記結晶質半導体膜を形成するための加熱処理
    は、光源の輻射熱を用いて加熱処理を行う方法、加熱し
    た不活性気体により加熱処理を行う方法、炉を用いて加
    熱処理を行う方法のいずれかを用いた加熱処理であるこ
    とを特徴とする半導体装置の作製方法。
12. 【請求項１２】請求項１乃至請求項４のいずれか一項に
    おいて、前記結晶質半導体膜に残留する触媒元素を前記
    ゲッタリング領域に移動させるための加熱処理は、光源
    の輻射熱を用いて加熱処理を行う方法、加熱した不活性
    気体により加熱処理を行う方法、炉を用いて加熱処理を
    行う方法のいずれかを用いた加熱処理であることを特徴
    とする半導体装置の作製方法。
13. 【請求項１３】請求項１乃至請求項４のいずれか一項に
    おいて、前記触媒元素は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒ
    ｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａ
    ｕ、Ｓｎ、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。
14. 【請求項１４】絶縁表面上に下地絶縁膜と、 前記下地絶縁膜上にチャネル形成領域、ソース領域また
    はドレイン領域を含む半導体層と、 前記半導体層上にゲート絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜上にゲート電極と、を有する半導体装
    置であって、 前記半導体層は、１×１０¹⁸〜１×１０²²/cm³の濃度で
    希ガス元素を含み、１００〜２００μｍ²のサイズの結
    晶粒が集まっていることを特徴とする半導体装置。