JP2003017411A

JP2003017411A - レーザ照射装置、並びに半導体装置の作製方法

Info

Publication number: JP2003017411A
Application number: JP2002115794A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎; Koichiro Tanaka; 幸一郎田中
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2001-04-20
Filing date: 2002-04-18
Publication date: 2003-01-17
Anticipated expiration: 2022-04-18
Also published as: JP4439789B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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を向上さ
せ、かつ、低消費電力化を図る。特に、本発明は、オフ
電流値が低く、バラツキが抑えられたＴＦＴを得ること
を課題とする。【解決手段】酸素を含む雰囲気下で半導体膜１０２に第
１のレーザ光の照射（エネルギー密度４００〜５００ｍ
Ｊ／ｃｍ²）を行い表面の凹凸の大きい半導体膜１０２b
を得た後、第１のレーザ光の照射で形成された酸化膜１
０５ａを除去し、その後に酸素濃度が１０ppm以下の不
活性気体を吹き付けつつ第２のレーザ光の照射（第１の
レーザ光の照射におけるエネルギー密度より高い）を行
うことで半導体膜１０２bの表面を平坦化し、表面凹凸
の少ない半導体膜１０２cを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザまたはそれ
に準ずる強光により半導体膜をアニールする工程を含ん
で作製される半導体装置の作製方法に関する。前記半導
体装置は、半導体特性を利用することで機能しうる装置
全般を指し、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、発光装置等も半導体装置の範疇に入るものとする。

【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行い、結晶化させたり結晶
性を向上させたり半導体膜に添加されたドーパントを活
性化させたりする技術が広く研究されている。上記半導
体膜には珪素膜がよく用いられる。

【０００３】上記絶縁基板にはガラス基板がよく用いら
れる。ガラス基板であれば、例えば６００×７２０×0.
7 mmのサイズの大面積基板に加工することができる。ガ
ラス基板以外には石英基板などが使用されるが、石英基
板の大面積化は非常に困難である。このようにガラス基
板を使う利点は大きいが、石英基板と比較してガラス基
板の融点が低いことが問題である。半導体膜のアニール
には比較的高温を要するため、アニールの際のガラス基
板の変形が問題となっていた。本問題を解決するために
考案されたのが、半導体膜のレーザアニールである。レ
ーザは非常に強いエネルギーを短時間に発光することが
できるため、物体を非平衡に加熱することが可能であ
る。よって、ガラス基板の温度をあまり上げずに、半導
体膜の温度のみを上昇させることが可能となる。すなわ
ち、ガラス基板に成膜された半導体膜のアニールには、
レーザを用いるのが好ましい。

【０００４】上記技術により得られた結晶性半導体膜は
多くの結晶粒からできているため、多結晶半導体膜と呼
ばれる。多結晶半導体膜は、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、多結晶半導体膜
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アクティブマ
トリクス型の液晶表示装置（一枚の基板上に、画素駆動
用と駆動回路用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を作製し
た半導体装置）が作製できる。このように、多結晶半導
体膜は、非晶質半導体膜と比較し、非常に特性の高い半
導体膜である。

【０００５】一方、非晶質半導体膜の結晶化工程におい
ては、比較的低温の熱処理で行える方法も考案された。
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
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、非晶質半導体膜を例え
ば550℃の窒素雰囲気下で4時間加熱すると、多結晶半導
体膜が得られる。結晶化に最適な加熱温度や加熱時間等
は、前記元素の添加量や、非晶質半導体膜の状態によ
る。以上、加熱による非晶質半導体膜の結晶化の方法の
例を記した。

【０００６】前述のように、レーザアニールによる結晶
化は、基板の温度を余り上昇させずに、非晶質半導体膜
にのみ高いエネルギーを与えることが出来るため、歪点
の低いガラス基板には勿論、プラスティック基板等にも
用いることが出来る。レーザアニールの工程は、半導体
膜に添加されたドーパントを活性化させる工程にも用い
られる。前記工程は熱アニールで行われることも多い。

【０００７】また、現在の量産工程において、レーザア
ニールに用いられるレーザはエキシマレーザである。エ
キシマレーザは、パルス発振式のため出力も大きく、ま
た半導体膜でよく用いられる珪素膜に対し吸収係数が非
常に高いため、前記量産工程に用いられる。出力の大き
いパルス発振式のレーザ光を照射面において、数ｃｍ角
の四角いスポットや、長さ10ｃｍ以上の線状となるよう
に光学系にて成形し、レーザ光を走査させて(あるいは
レーザ光の照射位置を照射面に対し相対的に移動させ
て)、レーザアニールを行う方法が、生産性が高く工業
的に優れているため、好んで使用されている。

【０００８】特に、照射面においてレーザ光の形状が線
状であるレーザ光（以下線状ビームと表記する）を用い
ると、前後左右の走査が必要なスポット状のレーザ光を
用いた場合とは異なり、線状ビームの線方向に直角な方
向だけの走査でより大面積にレーザ光を照射することが
できるため、生産性が高い。線方向に直角な方向に走査
するのは、それが最も効率の良い走査方向であるからで
ある。この高い生産性により、現在レーザアニールには
パルス発振式の大出力のレーザを適当な光学系で成形し
た線状ビームを使用することが主流になりつつある。線
状ビームは特にサイズが６００×７２０×0.7mmのよう
な大面積基板を使った量産工程において有効である。

【０００９】

【本発明が解決しようとする課題】本発明は、レーザに
よる半導体膜のアニールの際に半導体膜の表面に形成さ
れる凹凸を減少させ、同時に該凹凸の減少の技術にかか
るコストを抑えることを課題とする。

【００１０】半導体膜にレーザを照射することで、半導
体膜を結晶化させたり、結晶性を向上させることができ
るが、その際に半導体膜はレーザのエネルギーにより溶
融し、再び固化する過程を経る。前記固化する過程で、
半導体膜は無数の核を形成し、各々の核が主に半導体膜
の膜面に平行な方向に成長して結晶粒を作る。これらの
結晶粒の成長において、隣接する結晶粒が互いに衝突す
ることにより、非常に高い凸部が半導体膜に形成され
る。特に酸素を含む雰囲気、例えば大気雰囲気において
レーザによる半導体膜のアニールが行われると、この凸
部は非常に大きく成長し、半導体膜の厚さと同程度の高
さに達することもある。このようにしてレーザが照射さ
れた半導体膜の表面に凹凸が形成されるのであるが、特
にトップゲート型TFTを作製する場合には、凹凸のある
表面がゲート絶縁膜との界面となるため、該凹凸は、素
子特性のばらつきや、オフ電流値の上昇の原因となっ
た。

【００１１】前記凸部の成長は、レーザによる半導体膜
のアニールの際の雰囲気から酸素を除けば著しく抑えら
れることが判っているため、よく本アニールは酸素のな
い雰囲気、例えば窒素雰囲気、あるいは真空にて行われ
る。このようにすることで半導体膜の凹凸を抑えること
ができるのであるが、レーザアニールの際の雰囲気を窒
素雰囲気や真空とするためには、強固な真空チャンバー
や真空排気装置、大量の窒素の供給が必要となり、装置
の大型化およびコスト高につながる。本発明は、このよ
うなコストを引き上げる元を削減する。即ち、本発明
は、真空装置を使わずに、酸素のない雰囲気でレーザに
よる半導体膜のアニールを行って半導体膜表面を平坦化
させる装置並びに半導体装置の作製方法を提供すること
を課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、高価な真空装置を使わずに、レーザ照射
されている半導体膜の極近傍の雰囲気のみを酸素の無い
雰囲気、例えば窒素雰囲気や希ガス雰囲気や水素雰囲気
等にすることを特徴とする。これらの半導体膜に対して
反応性の低い気体を不活性気体と呼ぶこととする。水素
は他の気体と比較して反応性が高いが、本明細書中では
不活性気体の一種とみることとする。具体的には、レー
ザが半導体膜に照射されている部分に、酸素を含まない
気体を供給することで、極局所的に酸素の少ない雰囲気
を形成することを特徴とする。

【００１３】具体的には、非常に強い気流を形成して、
レーザ光が半導体膜に照射されている領域に酸素を含ま
ない気体を吹き付けながらレーザアニールを行う。ある
いは、半導体膜の極近傍に酸素を含まないガスを噴射で
きる平坦な板を設置し、前記板を介してレーザ光を半導
体膜に照射する。すなわち、前記板はレーザ光に対して
透明でなくてはならない。レーザ光が半導体膜に照射さ
れている領域の近傍の酸素濃度を極力少なくするため
に、前記板を半導体膜に対してエア浮上させる構造を採
るとよい。即ち、前記板から噴射されるガスにより前記
板を浮上させる。このような構造とすれば前記板と半導
体膜との距離を1mm以下とすることが可能である。

【００１４】酸素のない雰囲気下でレーザアニールされ
た半導体膜を用い、例えばTFTを作製すると、酸素のあ
る雰囲気下でレーザアニールされたものと比較し、ON電
流値の特性等で劣ることがある。すなわち、酸素の無い
雰囲気下でレーザアニールした場合、半導体膜の表面の
凹凸を小さくする効果がある反面、半導体特性の低下が
見られる場合がある。本問題を解決するために、レーザ
アニールを複数回行う方法が提案されている。

【００１５】本方法は、酸素を含む雰囲気下で半導体膜
に第一のレーザ光の照射を行って結晶化させた後、第一
のレーザ光の照射で形成された酸化膜を除去し、その後
に酸素を含まない雰囲気下で第二のレーザ光の照射を行
うことで半導体膜の表面の凹凸を小さく、すなわち半導
体膜の表面を平坦化するものである。このような工程を
経ることにより、ＴＦＴの電流値をほとんど劣化させる
ことなく半導体膜の表面を平坦化することができる。こ
れにより、上記諸問題、特にオフ電流値の上昇を抑制す
ることができる。

【００１６】上記、第二のレーザ光の照射におけるレー
ザのエネルギー密度は、第一のレーザ光の照射における
レーザのエネルギー密度よりも、５〜１５％高くする
と、照射前と比較して半導体膜の表面の平坦性が格段に
向上する。例えば、照射前と比較して表面荒さが1/２以
下、若しくは1/3以下にまで低下する。

【００１７】第一のレーザ光の照射を行った後、酸化膜
を除去し、さらに酸素濃度が１０ppm以下の雰囲気下に
おいて、第二のレーザ光を照射した半導体膜を用いてｎ
チャネル型TFTを作製し、そのオフ電流値（Vds＝１４
V）における確率統計分布を○印でプロットしたものを
図１４中に示す。また、比較のため、図１４中に第一の
レーザ光の照射のみを行ったｎチャネル型TFTのオフ電
流値の確率統計分布を●印でプロットしたものを示す。
図１４の縦軸はパーセントで、５０％における横軸の値
がオフ電流の平均値を示す。図の横軸はオフ電流値であ
り、それらの値のばらつきが大きければ、プロットの領
域の横幅が広くなる。第一のレーザ光のみの照射を行っ
たｎチャネル型TFT（●印）よりも、第二のレーザ光を
照射したｎチャネル型TFT（○印）のほうが、オフ電流
値の平均値が低く、オフ電流値のばらつきも３〜２０pA
と小さいことが図１４から判る。

【００１８】また、ニッケルまたは、パラジウム、また
は鉛等の金属元素の微量に添加して非晶質構造を有する
半導体膜を結晶化させるのにかかる時間を短縮する技術
（特開平7-183540号公報に記載）を用いれば、例えば５
５０℃の窒素雰囲気に４時間の加熱処理で特性の良好な
結晶構造を有する半導体膜を得ることができる。この技
術は、結晶化に必要とする加熱温度を低下させる効果ば
かりでなく、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。このような結晶構造を有する半導体膜を
基にTFTを作製すると、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る。前記
加熱処理のみでなくさらにレーザアニールを行うと、加
熱処理またはレーザアニールのとちらかだけで結晶化を
行う場合よりも半導体膜としての特性が向上する場合が
ある。このレーザアニールを上記第一のレーザ光の照射
とし、該照射により形成された酸化膜を除去した後、さ
らに上記第二のレーザ光の照射を行うことも可能であ
る。なお、高い特性を得るためには、加熱処理条件とレ
ーザアニール条件を最適化する必要がある。

【００１９】また、このようにして得られる結晶構造を
有する半導体膜には、金属元素（ここではニッケルまた
は、パラジウム、または鉛等）が残存している。それは
膜中において一様に分布していないにしろ、平均的な濃
度とすれば、１×１０¹⁹/cm³を超える濃度で残存してい
る。勿論、このような状態でもＴＦＴをはじめ各種半導
体素子を形成することが可能であるが、以下に示すゲッ
タリング技術を用いて前記金属元素を除去すると、オフ
電流値のばらつきや、上昇を抑制できるので好ましい。

【００２０】まず、結晶構造を有する半導体膜上にエッ
チングストッパーとなる酸化膜（バリア層）を形成し、
希ガス元素を含む半導体膜（ゲッタリングサイト）を形
成した後、ゲッタリングサイトに金属元素をゲッタリン
グし、前記希ガス元素を含む半導体膜を除去する。な
お、希ガス元素はHe、Ne、Ar、Kr、Xeから選ばれた一種
または複数種であり、これらの元素を半導体膜中に含有
させることにより、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。

【００２１】このゲッタリング技術を適用する際におい
ても、酸化膜を形成する前に第二のレーザ光を照射して
半導体膜の平坦性を向上させることでゲッタリングの効
果を増大させることができる。即ち、ゲッタリングを行
う前に第二のレーザ光を照射して前記平坦化を行い、金
属元素が偏析しやすい半導体膜表面の凸部を小さくする
ことは極めて有効である。本発明の構成の一つは、半導
体膜のレーザ照射されている部分の極近傍の雰囲気を制
御し、第一のレーザ光の照射の際には前記雰囲気を酸素
を含む雰囲気とし、第二のレーザ光の照射の際には前記
雰囲気を酸素を含まない雰囲気とすることで、半導体膜
の表面の平坦化を行った後、ゲッタリングを行う工程を
有する半導体装置の作製方法である。

【００２２】或いは、ゲッタリング技術を適用し、酸化
膜を除去した後、第二のレーザ光を照射して半導体膜の
表面を平坦化してもよい。また、希ガス元素を含む半導
体膜を形成する際に結晶構造を有する半導体膜に希ガス
元素が添加された場合、第二のレーザ光の照射で膜中の
希ガス元素の低減、または除去ができる。

【００２３】本明細書で開示する発明の構成１は、絶縁
表面上に半導体膜を形成する第１工程と、不活性気体を
前記半導体膜に大気を混入させることなく吹き付けなが
らレーザ光を照射して半導体膜をアニールする第２の工
程と、を有することを特徴とする半導体装置の作製方法
である。

【００２４】上記発明において、前記不活性気体に含ま
れる酸素濃度が１０ppm以下であると、半導体膜の酸化
をよく抑えることができ、レーザ光の照射により半導体
膜の表面に形成される凹凸が小さくなるので好ましい。
また、前記気体の流速を非常に早くすることで、半導体
膜の表面に形成される凹凸を小さくすることができる。
流速を早める手段には、エアナイフなどを用いるとよ
い。

【００２５】他の発明の構成２は、絶縁表面上に半導体
膜を形成する第１工程と、不活性気体または、酸素を含
む気体を噴射し半導体膜上で浮上する板を介してレーザ
光を照射して半導体膜をアニールする第２の工程と、を
有することを特徴とする半導体装置の作製方法である。

【００２６】半導体膜上で板を浮上させることにより、
板と半導体膜との間の距離をより狭くすることができる
ため、半導体膜の近傍を不活性気体のみとすることがで
きる。レーザ照射を板を介して行うため、前記板には例
えば、レーザ光を通過させる窓を設ける。或いは、前記
板にはレーザ光を通過させる開口部を設ける。前記板に
は、レーザ光の入射側にレーザ光を透過させる窓を設
け、レーザ光の出射側に開口部を設けると、板の浮力を
高めることができるため気体の流量を抑えることができ
るので好ましい。本発明の構成は、不活性気体のみでな
く、酸素を含んだ気体の噴射にも適応できる。また、不
活性気体や酸素を含む気体のみでなく、他の気体の噴射
にも適用できる。酸素を含んだ気体の噴射とレーザ光の
照射を同時に行うことにより、半導体表面の酸化を促進
させ、半導体膜の特性を向上させることができる。これ
により、大気中で行うレーザ光の照射と比較して、半導
体膜への酸素以外の不純物の混入を抑えることができ
る。

【００２７】本発明の他の構成３は、絶縁表面上に半導
体膜を形成する第１工程と、前記半導体膜にレーザ光を
照射して結晶構造を有する半導体膜及び該膜上に酸化膜
とを形成する第２工程と、前記酸化膜を除去する第３工
程と、不活性気体を前記半導体膜に大気を混入させるこ
となく吹き付けながらレーザ光を照射して前記半導体膜
の表面を平坦化する第４工程とを有することを特徴とす
る半導体装置の作製方法である。前記第４工程における
レーザ光のエネルギー密度は、前記第２工程におけるレ
ーザ光のエネルギー密度より高いとより平坦化の効果が
上がるのでよい。また、前記第２工程におけるレーザ光
の照射時の雰囲気は、大気または酸素と窒素との混合気
体であると半導体膜の特性が向上するのでよい。

【００２８】本発明の他の構成４は、絶縁表面上に半導
体膜を形成する第１工程と、前記半導体膜にレーザ光を
照射して結晶構造を有する半導体膜及び該膜上に酸化膜
を形成する第２工程と、前記結晶構造を有する半導体膜
の表面をオゾンを含む溶液で酸化する第３工程と、前記
酸化膜を除去する第４工程と、不活性気体を前記半導体
膜に大気を混入させることなく吹き付けながらレーザ光
を照射して前記半導体膜の表面を平坦化する第５工程と
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法であ
る。前記第５工程におけるレーザ光のエネルギー密度
は、前記第２工程におけるレーザ光のエネルギー密度よ
り高いとより半導体膜を平坦化できるので好ましい。

【００２９】本発明の他の構成５は、絶縁表面上に半導
体膜を形成する第１工程と、前記半導体膜にレーザ光を
照射して結晶構造を有する半導体膜及び該膜上に酸化膜
とを形成する第２工程と、前記酸化膜を除去する第３工
程と、不活性気体を前記半導体膜に大気を混入させるこ
となく吹き付けながらレーザ光を照射して前記半導体膜
の表面を平坦化する第４工程と、を有することを特徴と
する半導体装置の作製方法である。前記第４工程におけ
るレーザ光のエネルギー密度は、前記第２工程における
レーザ光のエネルギー密度より高いとより半導体膜を平
坦化できるので好ましい。

【００３０】上記の一連の発明において、前記不活性気
体は、窒素または希ガスまたは水素またはそれらの混合
気体であると半導体膜の平坦化がよく達成されるので好
ましい。

【００３１】上記の一連の発明において、前記不活性気
体は５０℃以上に加熱されるとレーザのエネルギーの不
足を補えるため、より大面積のレーザ光を得ることがで
きる。

【００３２】上記の一連の発明において、前記不活性気
体は水素を0.1〜5％含んでいると酸素と化合するため、
半導体膜表面の酸化をより抑えることができる。

【００３３】上記の一連の発明において、前記レーザ光
は前記半導体膜面上において線状のエネルギー分布を持
つとレーザの照射が効率よく行えるため好ましい。

【００３４】また、本発明の他の構成６は、レーザ発振
器と、光学系と、気体を噴射する開口部が設けられた板
と、基板を配置するステージと、前記板から気体を噴射
させ、前記ステージに配置する前記基板上で前記板を浮
上させる手段と、を有することを特徴とするレーザ照射
装置である。

【００３５】また、本発明の他の構成７は、レーザ発振
器と、光学系と、気体を噴射する開口部と前記レーザ発
振器が射出するレーザ光に対し透光性をもつ窓を設けた
板と、基板を配置するステージと、前記板から気体を噴
射させ、前記ステージに配置する前記基板上で前記板を
浮上させる手段と、を有することを特徴とするレーザ照
射装置である。

【００３６】上記各レーザ照射装置の発明において、前
記光学系は前記レーザ発振器から射出するレーザ光を基
板を配置する面において線状に整形するものであると、
レーザの処理の効率が高いので好ましい。

【００３７】上記各レーザ照射装置の発明において、前
記気体は不活性気体であると半導体膜の表面の酸化が抑
えられるため、半導体膜表面に形成される凹凸が小さく
抑えることができるので好ましい。このとき、前記気体
は酸素濃度が１０ppm以下の不活性気体であるとより半
導体膜の表面の酸化が防げるので好ましい。また、前記
不活性気体は窒素または希ガスまたは水素またはそれら
の混合気体であると、半導体膜への不純物の混入がより
抑えられるので好ましい。

【００３８】上記各レーザ照射装置の発明において、前
記レーザ光を前記基板に照射する際、前記板と前記基板
との距離が0.01〜1mmであると基板近傍の雰囲気がよく
制御できるので好ましい。

【００３９】上記各レーザ照射装置の発明において、前
記気体の加熱手段があるとレーザエネルギーを補え、よ
り大面積にレーザ光を広げることができるため、生産性
が向上し好ましい。

【００４０】上記各レーザ照射装置の発明において、前
記気体を噴射する開口部を通過したレーザ光のみが選択
的に基板へ照射されることを特徴としており、開口部は
スリットとして機能している。

【００４１】また、本発明者らは、以下に示す実験を行
った。

【００４２】（実験）図２０に示す治具を用いて窒素ブ
ローとレーザ光の照射とを同時に行う方法と、Ｎ₂ガン
で窒素ガスを吹き付けながらレーザ光を照射する方法と
を比較する実験を行った。

【００４３】まず、ガラス基板上にＰＣＶＤ法により非
晶質半導体膜（アモルファスシリコン膜）を形成する。
次いで、ニッケルを含む溶液を塗布した後、スピンコー
トを行う。次いで、電気炉を用いた熱処理（４５０℃、
１時間の熱処理後に５５０℃、４時間）を行って結晶化
させ、結晶構造を有する半導体膜（ポリシリコン膜）を
得る。

【００４４】この結晶構造を有する半導体膜に以下の条
件でレーザ光の照射を行った。

【００４５】（比較条件）大気でエキシマレーザ光を照
射した後の表面写真（暗視野反射モード：５００倍、露
出時間３．２min）が図２１（Ａ）である。図２１
（Ａ）では、凹凸による小さな白点が多数観測ででき
る。

【００４６】（条件１）結晶構造を有する半導体膜の表
面に形成された薄い酸化膜（図示しない）を除去した
後、図２０に示す治具を用いて窒素ブローとレーザ光の
照射とを同時に行った。照射した後の表面写真（暗視野
反射モード：５００倍、露出時間３．２min）が図２１
（B）である。図２１（B）では、図２１（Ａ）に比べ小
さな白点の数が低減していることから平坦性が向上して
いることが確認できる。

【００４７】なお、図２０（A）は治具の上面図であ
り、図２０（B）は断面図である。図２０に示す治具
は、図２（ａ）に示した図と原理はほぼ同じである。図
２０に示す治具１２００は、金属からなる遮蔽板で構成
されており、レーザー光が通過する窓（石英など）と、
不活性ガス（窒素ガスなど）を治具内に導入する手段
（管など）が設けられ、さらに不活性ガス（窒素ガスな
ど）を噴出させる開口部１２０２とを有している。ここ
では２箇所から不活性ガスを治具内に導入する例を示
す。

【００４８】また、図２０に示す治具は、基板１２０５
上に形成された半導体膜１２０６表面と２．５ｍｍの間
隔を保って固定している。また、基板１２０５を移動さ
せてレーザ光１２０３の走査を行っている。また、図２
０（C）に示すように、治具は、窒素ガスが吹き出る穴
（開口部）１２０２を通過してレーザ光１２０３が照射
するようになっている。従って、図２０に示す治具は、
窒素ガスとレーザ光とが両方同じ箇所（開口部１２０
２）を通過するものとなる。また、開口部１２０２はス
リットとなり、開口部１２０２以外の場所に照射される
レーザ光は遮蔽される。この治具を用いることによっ
て、不活性気体を吹き付けながら、半導体膜を大気（特
に酸素）にふれることなくレーザ光を照射して半導体膜
の表面を平坦化することができる。

【００４９】（条件２）結晶構造を有する半導体膜の表
面に形成された薄い酸化膜（図示しない）を除去せず
に、大気中でレーザ光（１回目）を照射した後、表面の
酸化膜除去を行い、さらに図２０に示す治具を用いて窒
素ブローとレーザ光（２回目）の照射とを同時に行っ
た。照射した後の表面写真（暗視野反射モード：５００
倍、露出時間３．２min）が図２１（C）である。図２１
（C）では、大気でレーザ光の照射を行った後の半導体
膜の表面状態を顕微鏡で観察したもの（図２１（A））
や条件１のもの（図２１（B））に比べて、半導体膜の
表面状態の荒れを少なくすることができ、平坦化させる
ことが可能なことを確認できた。

【００５０】さらに、上記治具を用いたレーザ光の照射
に対して、比較のため、Ｎ₂ガンで窒素ガスを吹き付け
る方法でレーザ光の照射を行った場合、窒素ガスを吹き
付ける際、周囲の大気に含まれる酸素を巻き込んでしま
い、半導体膜表面を平坦化させる効果は確認できなかっ
た。

【００５１】また、レーザ照射装置に図２０に示す治具
を適用する際、具体的な一例を図２２に示す。図２２
（Ａ）は下面図であり、図２２（Ｂ）は断面図である。
図２２では１箇所から不活性ガスを治具内に導入する例
を示す。

【００５２】図２２において、レーザ発振器から出射さ
れたレーザ光１３０３は、不活性ガスで充填された空間
に配置された光学系１３０４に通過させて、集光または
レーザ光の照射形状を所望の形状（ここでは矩形もしく
は線状）とし、基板１３０５上の半導体膜１３０６に照
射する。光学系１３０４は、第１の遮蔽板１３０１ａで
仕切られ、不活性気体で充填された空間に配置されてい
る。第１の遮蔽板１３０１ａは、前記レーザ発振器が射
出するレーザ光に対し透光性をもつ材料からなる窓１３
００ａ、１３００ｂが設けられている。

【００５３】また、基板１３０５を配置するステージ
（図示しない）と、該ステージと前記光学系１３０４の
間に第２の遮蔽板１３０１ｂを有しており、該第２の遮
蔽板は、レーザ光１３０３が通過する開口部１３０２を
有し、該開口部から不活性ガスを噴射させることができ
る。なお、図２２（Ｂ）に示す第２の遮蔽板１３０１ｂ
は、基板１３０５上に形成された半導体膜１３０６表面
と２．５ｍｍの間隔を保って第１の遮蔽板１３０１ａと
固定されている。また、基板１３０５を配置するステー
ジを移動させてレーザ光１３０３の走査を行っている。
図２２に示す機構を備えたレーザ照射装置を用いること
によって、不活性気体を吹き付けながら、半導体膜を大
気（特に酸素）にふれることなくレーザ光を照射して半
導体膜の表面を平坦化することができる。

【００５４】また、図２２に示した照射システムは、レ
ーザ照射装置に図２０に示す治具を単に組み合わせたも
のではない。図２０に示す治具と窒素パージされた光学
系とを単純に組み合わせた場合、通過させる窓（石英）
は３つとなり、１つの窓を通過すると約１％のロスが発
生することから、トータルで約３％のレーザエネルギー
ロスが発生する。一方、図２２に示した照射システムに
おいては、通過させる窓（石英）が２つ（１３００ａ、
１３００ｂ）となっており、トータルでのレーザエネル
ギーロスを約２％に抑えている。

【００５５】また、本発明の他の構成８は、レーザ発振
器と、第１の遮蔽板と、該第１の遮蔽板で仕切られ、不
活性気体で充填された空間に配置された光学系と、基板
を配置するステージと、該ステージと前記光学系の間に
第２の遮蔽板を有し、前記第１の遮蔽板は、前記レーザ
発振器が射出するレーザ光に対し透光性をもつ材料から
なる窓を有し、前記第２の遮蔽板は、レーザ光が通過す
る開口部を有し、該開口部から不活性ガスを噴射させる
ことを特徴とするレーザ照射装置である。

【００５６】上記構成において、前記第１の遮蔽板と前
記第２の遮蔽板との間の空間に不活性気体ガスを導入す
る手段が設けられ、該手段で導入されたガスは、前記第
２の遮蔽板の開口部のみから噴出されることを特徴とし
ている。

【００５７】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について、以下
に説明する。

【００５８】本発明の１つは、絶縁表面上に半導体膜を
形成するプロセスと、該半導体膜に第一のレーザ光を大
気雰囲気または酸素を含む雰囲気で照射して結晶構造を
有する半導体膜及び該膜上に酸化膜とを形成するプロセ
スと、該酸化膜を除去するプロセスと、第一のレーザ光
より高いエネルギー密度、例えば５〜１５％高いエネル
ギー密度を有し、該半導体膜の平坦性を高める第二のレ
ーザ光を前記半導体膜に照射しながら、第二のレーザ光
が照射されている領域に酸素を含まない気体を吹き付け
るプロセスとを有している。なお、第二のレーザ光を照
射して半導体膜表面を平坦化するプロセスは、結晶構造
を有する半導体膜を所望の形状にパターニングした後に
行ってもよい。

【００５９】以下に本発明を用いて作製される代表的な
TFTの作製手順を図４〜図６を用いて示す。

【００６０】（実施の形態１）図４(A)中１００は、絶
縁表面を有する基板、１０１はブロッキング層となる絶
縁膜、１０２は非晶質構造を有する半導体膜である。

【００６１】図４(A)において、基板１００はガラス基
板、石英基板、セラミック基板などを用いることができ
る。また、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よい。ま
た、本工程の処理温度に耐える耐熱性を有するプラスチ
ック基板を用いてもよい。

【００６２】まず、図４(A)に示すように基板１００上
に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリ
コン膜（SiO_xN_y）等の絶縁膜から成る下地絶縁膜１０１
を形成する。代表的な一例は、下地絶縁膜１０１を２層
構造とし、SiH₄、HN₃、及びN₂Oを反応ガスとして成膜さ
れる第一酸化窒化シリコン膜を５０〜１００nm、SiH₄、
及びN₂Oを反応ガスとして成膜される第二酸化窒化シリ
コン膜を１００〜１５０nmの厚さに積層形成する構造で
ある。また、下地絶縁膜１０１の一層として膜厚１０nm
以下の窒化シリコン膜（SiN膜）、或いは第二酸化窒化
シリコン膜（SiO_xN _y膜（x≫y））を用いることが好まし
い。ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域
に移動しやすい傾向があるため、半導体膜と接する下地
絶縁膜を窒化シリコン膜とすることは極めて有効であ
る。また、第一酸化窒化シリコン膜、第二酸化窒化シリ
コン膜、窒化シリコン膜とを順次積層した３層構造とし
てもよい。

【００６３】ついで、下地絶縁膜上に非晶質構造を有す
る第一の半導体膜１０２を形成する。第１の半導体膜１
０２は、シリコンを主成分とする半導体材料を用いる。
代表的には、非晶質シリコン膜又は非晶質シリコンゲル
マニウム膜などが適用され、プラズマCVD法や減圧CVD
法、或いはスパッタ法で１０〜１００nmの厚さに形成す
る。後の結晶化で良質な結晶構造を有する半導体膜を得
るためには、非晶質構造を有する第一の半導体膜１０２
の膜中に含まれる酸素、窒素などの不純物濃度を５×１
０¹⁸/cm³（二次イオン質量分析法（SIMS）にて測定した
原子濃度）以下にしておくとよい。これらの不純物は後
の結晶化を妨害する要因となり、また、結晶化後におい
ても捕獲中心や再結合中心の密度を増加させる要因とな
る。そのために、高純度の材料ガスを用いることはもと
より、反応室内の鏡面処理（電界研磨処理）やオイルフ
リーの真空排気系を備えた超高真空対応のCVD装置を用
いることが望ましい。

【００６４】次いで、非晶質構造を有する第一の半導体
膜１０２を結晶化させる技術としてここでは特開平8-78
329号公報記載の技術を用いて結晶化させる。同公報記
載の技術は、非晶質シリコン膜（アモルファスシリコン
膜とも呼ばれる）に対して結晶化を助長する金属元素を
選択的に添加し、加熱処理を行うことで該金属元素を核
として成長した無数の結晶粒からなる半導体膜を形成す
るものである。まず、非晶質構造を有する第一の半導体
膜１０２に表面に、結晶化を促進する触媒作用のある金
属元素（ここではニッケル）を重量換算で１〜１００pp
m含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布してニッケ
ル含有層１０３を形成する。（図４(B)）塗布によるニ
ッケル含有層１０３の形成方法以外の他の手段として、
スパッタ法、蒸着法、またはプラズマ処理により極薄い
膜を形成する手段を用いてもよい。また、ここでは、全
面に塗布する例を示したが、マスクを形成して選択的に
ニッケル含有層を形成してもよい。

【００６５】次いで、加熱処理を行い、結晶化を行う。
この場合、結晶化は半導体の結晶化を助長する金属元素
が接した半導体膜の部分でシリサイドが形成され、それ
らを核として結晶化が進行する。こうして、図４(C)に
示す結晶構造を有する第一の半導体膜１０４aが形成さ
れる。なお、結晶化後での第一の半導体膜１０４aの酸
素濃度は、５×１０¹⁸/cm³以下とすることが望ましい。
ここでは、脱水素化のための熱処理（４５０℃、１時
間）の後、結晶化のための熱処理（５５０℃〜６５０℃
で４〜２４時間）を行う。また、強光の照射により結晶
化を行う場合は、赤外光、可視光、または紫外光のいず
れか一またはそれらの混在するものを用いることが可能
であるが、代表的には、ハロゲンランプ、メタルハライ
ドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークラン
プ、高圧ナトリウムランプ、または高圧水銀ランプから
射出された光を用いる。ランプ光源は、１〜６０秒、好
ましくは３０秒から６０秒点灯させ、それを１〜１０回
繰り返し、半導体膜が瞬間的に６００℃〜１０００℃程
度にまで加熱すればよい。なお、必要であれば、強光を
照射する前に非晶質構造を有する第一の半導体膜１０４
aに含有する水素を放出させる熱処理を行ってもよい。
また、熱処理と強光の照射とを同時に行って結晶化を行
ってもよい。生産性を考慮すると。結晶化は強光の照射
により行うことが好ましい。

【００６６】このようにして得られる第一の半導体膜１
０４aには、金属元素（ここではニッケル）が残存して
いる。それは膜中において一様に分布していないにし
ろ、平均的な濃度では、１×１０¹⁹/cm³を超える濃度で
残存している。勿論、このような状態でもTFTをはじめ
各種半導体素子を形成することが可能であるが、以降に
示す方法で当該元素を除去する。

【００６７】次いで、結晶化率（膜の全体積における結
晶成分の割合）を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修
するために、結晶構造を有する第１の半導体膜１０４ａ
に対してレーザ光（第１のレーザ光）を大気または酸素
を含有する雰囲気で照射する。レーザ光（第１のレーザ
光）を照射した場合、表面に凹凸が形成されるとともに
薄い酸化膜１０５ａが形成される。（図４（Ｄ））この
レーザ光（第１のレーザ光）には波長４００nm以下のエ
キシマレーザ光や、ＹＡＧレーザの第２高調波、第３高
調波を用いる。また、エキシマレーザ光に代えて紫外光
ランプから発する光を用いてもよい。

【００６８】さらに、オゾン含有水溶液（代表的にはオ
ゾン水）で酸化膜（ケミカルオキサイドと呼ばれる）を
形成して合計１〜１０ｎｍの酸化膜からなるバリア層１
０５ｂを形成し、このバリア層１０５ｂ上に希ガス元素
を含む第２の半導体膜１０６を形成する。（図４
（Ｅ））なお、ここでは、結晶構造を有する第１の半導
体膜１０４ａに対してレーザ光を照射した場合に形成さ
れる酸化膜１０５ａもバリア層の一部と見なしている。
このバリア層１０５ｂは、後の工程で第２の半導体膜１
０６のみを選択的に除去する際にエッチングストッパー
として機能する。また、オゾン含有水溶液に代えて、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。また、他のバリア層１０５ｂの形成方法とし
ては、酸素雰囲気下の紫外線の照射でオゾンを発生させ
て前記結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化して形成
してもよい。また、他のバリア層１０５ｂの形成方法と
しては、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法や蒸着法などで
１〜１０ｎｍ程度の酸化膜を堆積してバリア層としても
良い。また、他のバリア層１０５の形成方法としては、
クリーンオーブンを用い、２００〜３５０℃程度に加熱
して薄い酸化膜を形成しても良い。なお、バリア層１０
５ｂは、上記方法のいずれか一の方法、またはそれらの
方法を組み合わせて形成されたものであれば特に限定さ
れないが、後のゲッタリングで第１の半導体膜中のニッ
ケルが第２の半導体膜に移動可能な膜質または膜厚とす
ることが必要である。

【００６９】ここでは、希ガス元素を含む第２の半導体
膜１０６をスパッタ法にて形成し、ゲッタリングサイト
を形成する。（図４（Ｅ））なお、第１の半導体膜には
希ガス元素が添加されないようにスパッタ条件を適宜調
節することが望ましい。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（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）から選ばれた一種また
は複数種を用いる。中でも安価なガスであるアルゴン
（Ａｒ）が好ましい。ここでは希ガス元素を含む雰囲気
でシリコンからなるターゲットを用い、第２の半導体膜
を形成する。膜中に不活性気体である希ガス元素イオン
を含有させる意味は二つある。一つはダングリングボン
ドを形成し半導体膜に歪みを与えることであり、他の一
つは半導体膜の格子間に歪みを与えることである。半導
体膜の格子間に歪みを与えるにはアルゴン（Ａｒ）、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時に顕著に得られる。ま
た、膜中に希ガス元素を含有させることにより、格子歪
だけでなく、不対結合手も形成させてゲッタリング作用
に寄与する。

【００７０】また、一導電型の不純物元素であるリンを
含むターゲットを用いて第２の半導体膜を形成した場
合、希ガス元素によるゲッタリングに加え、リンのクー
ロン力を利用してゲッタリングを行うことができる。

【００７１】また、ゲッタリングの際、ニッケルは酸素
濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、第２の
半導体膜１０６に含まれる酸素濃度は、第１の半導体膜
に含まれる酸素濃度より高い濃度、例えば５×１０¹⁸／
ｃｍ³以上とすることが望ましい。

【００７２】次いで、加熱処理を行い、第１の半導体膜
中における金属元素（ニッケル）の濃度を低減、あるい
は除去するゲッタリングを行う。（図４（Ｆ））ゲッタ
リングを行う加熱処理としては、強光を照射する処理ま
たは熱処理を行えばよい。この処理により、図４（Ｆ）
中の矢印の方向（即ち、基板側から第２の半導体膜表面
に向かう方向）に金属元素が移動し、第１の半導体膜１
０４ａに含まれる金属元素は、バリア層１０５を介し
て、第２の半導体膜１０６に移動する。この処理により
第一の半導体膜中の金属元素の濃度は減少する。金属元
素がゲッタリングの際に移動する距離は、少なくとも第
１の半導体膜の厚さ程度の距離であればよく、比較的短
時間でゲッタリングを完遂することができる。ここで
は、ニッケルが第１の半導体膜１０４ａに偏析しない状
態を達成すればよい。具体的には、第１の半導体膜１０
４ａに含まれるニッケルがほとんど存在しない、即ち膜
中のニッケル濃度が１×１０¹⁸／ｃｍ³以下、望ましく
は１×１０¹⁷／ｃｍ³以下になるように十分ゲッタリン
グすればよい。

【００７３】また、このゲッタリングの加熱処理の条件
によっては、ゲッタリングと同時に第１の半導体膜の結
晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修する、即
ち結晶性の改善を行うことができる。

【００７４】本明細書において、ゲッタリングとは、被
ゲッタリング領域（ここでは第１の半導体膜）にある金
属元素が熱エネルギーにより放出され、拡散によりゲッ
タリングサイトに移動することを指している。

【００７５】また、このゲッタリングの加熱処理として
強光を照射する処理を用いる場合は、加熱用のランプ光
源を１〜６０秒、好ましくは３０〜６０秒点灯させ、そ
れを１〜１０回、好ましくは２〜６回繰り返す。ランプ
光源の発光強度は任意なものとするが、瞬間的には６０
０〜１０００℃、好ましくは７００〜７５０℃程度に半
導体膜が加熱されるようにする。

【００７６】また、熱処理で行う場合は、酸化を防ぐた
め窒素雰囲気中で４５０〜８００℃、１〜２４時間、例
えば５５０℃にて１４時間の熱処理を行えばよい。ま
た、熱処理に加えて強光を照射してもよい。

【００７７】次いで、バリア層１０５ｂをエッチングス
トッパーとして、１０６で示した第２の半導体膜のみを
選択的に除去した後、酸化膜からなるバリア層１０５ｂ
を除去する。第２の半導体膜のみを選択的にエッチング
する方法としては、ＣｌＦ₃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）₄
ＮＯＨ）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。また、第２の半導体膜
を除去した後、バリア層の表面をＴＸＲＦでニッケル濃
度を測定したところ、ニッケルが高濃度で検出されるた
め、バリア層は除去することが望ましく、フッ酸を含む
エッチャントにより除去すれば良い。

【００７８】次いで、結晶構造を有する第１の半導体膜
に対してレーザ光（第２のレーザ光）を照射しながら、
該半導体膜にレーザ光が照射されている領域に、酸素を
含まない気体（例えば窒素、ヘリウム等）を吹き付け
る。これにより、レーザ光の照射されている半導体膜の
領域の近傍は酸素の少ない雰囲気とすることができる。
気体の吹きつけの効果をより高めるために、レーザ光の
照射されている半導体膜の直上に、気体を噴射する板１
１６を配置し、該板１１６を半導体膜の上でエア浮上さ
せるとよい。気体は気体供給管１１７を介して、板１１
６に供給される。板１１６は、図示しない適当な支えを
用いて保持させ、位置のずれを抑えるとよい。このと
き、板１１６と半導体膜の間の距離は、0.01〜1mm程度
とする。この距離は狭ければ狭いほどよい。該板をエア
浮上させなくても該板が半導体膜の近くに設置されてい
れば同様な効果が期待できる。この場合は該板と基板が
接触する可能性を無くすために１〜５mm程度の距離とす
るとよい。また、板１１６の大きさは、レーザ光が照射
される領域（ここでは長方形状とする）の長辺と短辺の
長さにそれぞれ４０mm程度加えられた程度あるとよい。

【００７９】酸素濃度が低減された状態でレーザ光を半
導体膜に照射すると適当なエネルギーで半導体膜の表面
が平坦化することが実験から判っている。つまりレーザ
光（第２のレーザ光）を例えば、酸素濃度が１０ppm以
下の雰囲気下において、適当なエネルギーで照射した場
合、第１のレーザ光の照射により形成された凹凸の高低
差（Ｐ―Ｖ値:Peak to Valley、高さの最大値と最小値
の差分）が低減、即ち、平坦化される。（図４（Ｇ））
ここで、凹凸のＰ―Ｖ値は、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）
により観察すればよい。具体的には、第１のレーザ光の
照射により形成された凹凸のＰ―Ｖ値が１０ｎｍ〜３０
ｎｍ程度であった表面は、第２のレーザ光の照射により
表面における凸凹のＰ―Ｖ値を５ｎｍ以下とすることが
できる。このレーザ光（第２のレーザ光）には波長４０
０nm以下のエキシマレーザ光や、ＹＡＧレーザの第２高
調波、第３高調波を用いる。また、エキシマレーザ光に
代えて紫外光ランプから発する光を用いてもよい。

【００８０】本発明者らは、以下に示す実験を行った。

【００８１】（実験１）まず、ガラス基板上に下地絶縁
膜（酸化窒化シリコン膜、膜厚１５０ｎｍ）を形成し、
その上にプラズマＣＶＤ法により膜厚５４ｎｍの非晶質
シリコン膜を形成した試料を用意した。次いで、ニッケ
ルを重量換算で１０ｐｐｍ含む溶液を塗布した後、５０
０℃、１時間の熱処理を行った後、さらに５５０℃、４
時間の熱処理を行って結晶化させて結晶構造を有するシ
リコン膜を形成した。次いで、希フッ酸で半導体膜の表
面を洗浄した後、大気または酸素を含有する雰囲気で第
１のレーザ光（エキシマレーザ）を照射する。ここでの
第１のレーザ光におけるエネルギー密度は４７６ｍＪ／
ｃｍ²とした。次いで、第１のレーザ光照射の際に形成
された酸化膜を希フッ酸で除去した後、第２のレーザ光
のエネルギー密度（４７６、５０７、５３７、５６７ｍ
Ｊ／ｃｍ²）の条件を振って窒素雰囲気でそれぞれ照射
してＰ―Ｖ値を測定して比較を行った。

【００８２】図１５に実験結果を示す。

【００８３】図１５より、第２のレーザ光のエネルギー
密度は、第１のレーザ光のエネルギー密度より大きく
し、好ましくは３０〜６０ｍＪ／ｃｍ²（第一のレーザ
光のエネルギー密度の５〜１５％程度）大きくする。た
だし、第２のレーザ光のエネルギー密度が第１のレーザ
光のエネルギー密度よりも９０ｍＪ／ｃｍ²以上大きい
エネルギー密度だと、表面の粗さが増大し、さらに結晶
性の低下、或いは微結晶化してしまい、特性が悪化する
傾向が見られた。

【００８４】なお、第２のレーザ光の照射は、第１のレ
ーザ光のエネルギー密度よりも高いが、照射前後で結晶
性はほとんど変化しない。また、粒径などの結晶状態も
ほとんど変化しない。即ち、この第２のレーザ光の照射
では平坦化のみが行われていると推測できる。

【００８５】結晶構造を有する半導体膜が第２のレーザ
光の照射により平坦化されたメリットは非常に大きい。
例えば、平坦性が向上したことによって、後に形成され
るゲート絶縁膜を薄くすることが可能となり、ＴＦＴの
移動度を向上させることができる。また、平坦性が向上
したことによって、ＴＦＴを作製した場合、オフ電流を
低減することができる。

【００８６】次いで、平坦化された第１の半導体膜１０
４ｂを公知のパターニング技術を用いて所望の形状の半
導体層１０７を形成する。（図５（Ａ））また、レジス
トからなるマスクを形成する前に、オゾン水で表面に薄
い酸化膜を形成することが望ましい。

【００８７】次いで、半導体層の表面をフッ酸を含むエ
ッチャントで洗浄した後、ゲート絶縁膜１０８となる珪
素を主成分とする絶縁膜を形成する。この表面洗浄とゲ
ート絶縁膜の形成は、大気にふれさせずに連続的に行う
ことが望ましい。

【００８８】次いで、ゲート絶縁膜１０８の表面を洗浄
した後、ゲート電極１０９を形成する。次いで、半導体
にｎ型を付与する不純物元素（Ｐ、Ａｓ等）、ここでは
リンを適宜添加して、ソース領域１１０及びドレイン領
域１１１を形成する。その後、ゲート電極１０９を少し
エッチングし、さらに、リンをソース領域１１０に添加
した量よりも少なく添加し、低ドーズ領域１１８、１１
９を形成してもよい。前記低ドーズ領域は、ＬＤＤ（Ｌ
ＤＤ：Lightly Doped Drain）領域と呼ばれる。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る。さ
らにゲート絶縁膜を介してＬＤＤ領域をゲート電極と重
ねて配置させた、いわゆるＧＯＬＤ（Gate-drain Overl
apped LDD）構造としてもよい。

【００８９】添加した後、不純物元素を活性化するため
に加熱処理、強光の照射、またはレーザ光の照射を行
う。また、活性化と同時にゲート絶縁膜へのプラズマダ
メージやゲート絶縁膜と半導体層との界面へのプラズマ
ダメージを回復することができる。特に、室温〜３００
℃の雰囲気中において、表面または裏面からＹＡＧレー
ザの第２高調波を照射して不純物元素を活性化させるこ
とは非常に有効である。ＹＡＧレーザはメンテナンスが
容易であるため好ましい活性化手段である。あるいは、
本発明が開示するレーザ照射の工程を使って、半導体膜
の酸化を抑えると半導体膜の表面の凹凸が抑えられるの
で好ましい。

【００９０】以降の工程は、層間絶縁膜１１３を形成
し、水素化を行って、ソース領域、ドレイン領域に達す
るコンタクトホールを形成し、ソース電極１１４、ドレ
イン電極１１５を形成してＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦ
Ｔ）を完成させる。（図５（Ｂ））

【００９１】こうして得られたＴＦＴのチャネル形成領
域１１２に含まれる金属元素の濃度は１×１０¹⁷／ｃｍ
³未満とすることができる。また、こうして得られたＴ
ＦＴの半導体表面における平坦性は、上記本工程により
飛躍的に向上されたため、オフ電流値が低減し、オフ電
流値のバラツキも低減する。

【００９２】本発明は図５（Ｂ）のＴＦＴ構造に限定さ
れない。また、ここではｎチャネル型ＴＦＴを用いて説
明したが、ｎ型不純物元素に代えてｐ型不純物元素を用
いることによってｐチャネル型ＴＦＴを形成することが
できることは言うまでもない。

【００９３】また、ここではトップゲート型ＴＦＴを例
として説明したが、ＴＦＴ構造に関係なく本発明を適用
することが可能であり、例えばボトムゲート型（逆スタ
ガ型）ＴＦＴや順スタガ型ＴＦＴに適用することが可能
である。

【００９４】また、ここでは希ガスを含む半導体膜を利
用したゲッタリングを例として説明したが、本発明によ
り金属元素が偏析しやすいリッジを低減することができ
るため、ゲッタリング方法に関係なく本発明は効果的で
あり、例えばリンを選択的に添加してゲッタリングサイ
トを形成し、加熱処理を行うことによってゲッタリング
を行う方法等に適用することが可能であり、実施の形態
１と同様にゲッタリング効果が向上することは言うまで
もない。

【００９５】また、パターニング前に第２のレーザ光の
照射を行わず、パターニングにより所望の形状の半導体
層を形成した後に酸化膜を除去した後、酸素を含まない
気体を吹き付けながら第２のレーザ光の照射を行って平
坦化してもよい。

【００９６】（実施の形態２）ここでは、実施の形態１
とは異なる工程順序で第２のレーザ光の照射を行う例を
図６に示す。

【００９７】まず、実施の形態１に従って、第１のレー
ザ光の照射を行う工程まで行う。なお、図６（Ａ）は図
４（Ａ）に対応し、図６（Ｂ）は図４（Ｂ）に対応し、
図６（Ｃ）は図４（Ｃ）に対応し、図６（Ｄ）は図４
（Ｄ）に対応している。

【００９８】また、図６中、２００は基板、２０１はブ
ロッキング層となる絶縁膜、２０２は非晶質構造を有す
る半導体膜、２０３はニッケル含有層、２０４ａは結晶
構造を有する半導体膜、２０５ａは酸化膜である。

【００９９】次いで、第１のレーザ光の照射により形成
された酸化膜２０５ａを除去する。（図６（Ｅ））

【０１００】次いで、結晶構造を有する第１の半導体膜
に対してレーザ光（第２のレーザ光）を照射しながら、
該半導体膜にレーザ光が照射されている領域に、酸素を
含まない気体（例えば窒素、ヘリウム等）を吹き付け
る。これにより、レーザ光の照射されている半導体膜の
領域の近傍は酸素の少ない雰囲気とすることができる。
気体の吹きつけの効果をより高めるために、レーザ光の
照射されている半導体膜の直上に、気体を噴射する板１
１６を配置し、該板１１６を半導体膜の上でエア浮上さ
せるとよい。気体は気体供給管１１７を介して、板１１
６に供給される。板１１６は、図示しない適当な支えを
用いて保持させ、位置のずれを抑えるとよい。このと
き、板１１６と半導体膜の間の距離は、0.01〜1mm程度
とする。この距離は狭ければ狭いほどよい。該板をエア
浮上させなくても該板が半導体膜の近くに設置されてい
れば同様な効果が期待できる。また、板１１６の大きさ
は、レーザ光が照射される領域（ここでは長方形状とす
る）の長辺と短辺の長さにそれぞれ４０mm程度加えられ
た程度あるとよい。

【０１０１】酸素濃度が低減された状態でレーザ光を半
導体膜に照射すると適当なエネルギーで半導体膜の表面
が平坦化することが実験から判っている。つまりレーザ
光（第２のレーザ光）を例えば、酸素濃度が１０ppm以
下の雰囲気下において、適当なエネルギーで照射した場
合、第１のレーザ光の照射により形成された凹凸の高低
差（Ｐ―Ｖ値:Peak to Valley、高さの最大値と最小値
の差分）が低減、即ち、平坦化される。（図６（Ｆ））
具体的には、第１のレーザ光の照射により形成された凹
凸のＰ―Ｖ値が１０ｎｍ〜３０ｎｍであった表面は、第
２のレーザ光の照射により表面における凸凹のＰ―Ｖ値
を５ｎｍ以下とすることができる。このレーザ光（第２
のレーザ光）には波長４００nm以下のエキシマレーザ光
や、ＹＡＧレーザの第２高調波、第３高調波を用いる。
また、エキシマレーザ光に代えて紫外光ランプから発す
る光を用いてもよい。なお、第２のレーザ光のエネルギ
ー密度は、第１のレーザ光のエネルギー密度より大きく
し、好ましくは３０〜６０ｍＪ／ｃｍ²（第一のレーザ
光のエネルギー密度の５〜１５％程度）大きくする。た
だし、第２のレーザ光のエネルギー密度が第１のレーザ
光のエネルギー密度よりも９０ｍＪ／ｃｍ²以上大きい
エネルギー密度だと、結晶性の低下、或いは微結晶化し
てしまい、特性が悪化する。

【０１０２】なお、第２のレーザ光の照射は、第１のレ
ーザ光のエネルギー密度よりも高いが、照射前後で結晶
性はほとんど変化しない。また、粒径などの結晶状態も
ほとんど変化しない。即ち、この第２のレーザ光の照射
では平坦化のみが行われていると推測できる。

【０１０３】結晶構造を有する半導体膜が第２のレーザ
光の照射により平坦化されたメリットは非常に大きい。
例えば、後に行われるゲッタリングの際、リッジにニッ
ケルが偏析しやすい。従って、ゲッタリングを行う前に
第２のレーザ光の照射により予め表面を平坦化した後、
ゲッタリングを行うとゲッタリングの効果が増大する。
また、平坦性が向上したことによって、後に形成される
ゲート絶縁膜を薄くすることが可能となり、ＴＦＴの移
動度を向上させることができる。また、平坦性が向上し
たことによって、ＴＦＴを作製した場合、オフ電流を低
減することができる。

【０１０４】次いで、オゾン含有水溶液（代表的にはオ
ゾン水）で酸化膜（ケミカルオキサイドと呼ばれる）を
形成して１〜１０ｎｍの酸化膜からなるバリア層２０５
ｂを形成し、このバリア層２０５ｂ上に希ガス元素を含
む第２の半導体膜２０６を形成する。（図６（Ｇ））

【０１０５】また、他のバリア層２０５ｂの形成方法と
しては、酸素雰囲気下の紫外線の照射でオゾンを発生さ
せて前記結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化して形
成してもよい。また、他のバリア層２０５ｂの形成方法
としては、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法や蒸着法など
で１〜１０ｎｍ程度の酸化膜を堆積してバリア層として
も良い。また、他のバリア層２０５ｂの形成方法として
は、クリーンオーブンを用い、２００〜３５０℃程度に
加熱して薄い酸化膜を形成しても良い。なお、バリア層
２０５ｂは上記方法のいずれか一の方法、またはそれら
の方法を組み合わせて形成されたものであれば特に限定
されないが、後のゲッタリングで第１の半導体膜中のニ
ッケルが第２の半導体膜に移動可能な膜質または膜厚と
することが必要である。

【０１０６】ここでは、希ガス元素を含む第２の半導体
膜２０６をスパッタ法にて形成し、ゲッタリングサイト
を形成する。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。中でも安価なガスであるアルゴン（Ａｒ）が
好ましい。ここでは希ガス元素を含む雰囲気でシリコン
からなるターゲットを用い、第２の半導体膜を形成す
る。膜中に不活性気体である希ガス元素イオンを含有さ
せる意味は二つある。一つはダングリングボンドを形成
し半導体膜に歪みを与えることであり、他の一つは半導
体膜の格子間に歪みを与えることである。半導体膜の格
子間に歪みを与えるにはアルゴン（Ａｒ）、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時に顕著に得られる。また、膜中
に希ガス元素を含有させることにより、格子歪だけでな
く、不対結合手も形成させてゲッタリング作用に寄与す
る。

【０１０７】次いで、加熱処理を行い、第１の半導体膜
中における金属元素（ニッケル）の濃度を低減、あるい
は除去するゲッタリングを行う。（図６（Ｈ））前記加
熱処理は、強光を照射する処理または熱処理とすればよ
い。この処理により、図６（Ｈ）中の矢印の方向（即
ち、基板側から第２の半導体膜表面に向かう方向）に金
属元素が移動し、第１の半導体膜２０４ｂに含まれる金
属元素は、バリア層２０５ｂを介して、第２の半導体膜
２０６に移動する。この処理により第一の半導体膜中の
金属元素の濃度は減少する。金属元素がゲッタリングの
際に移動する距離は、少なくとも第１の半導体膜の厚さ
程度の距離であればよく、比較的短時間でゲッタリング
を完遂することができる。ここでは、ニッケルが第１の
半導体膜２０４ｂに偏析しない状態を達成すればよい。
具体的には、第１の半導体膜２０４ｂに含まれるニッケ
ルがほとんど存在しない、即ち膜中のニッケル濃度が１
×１０ ¹⁸／ｃｍ³以下、望ましくは１×１０¹⁷／ｃｍ³以
下になるように十分ゲッタリングすればよい。

【０１０８】また、上記ゲッタリングの際、レーザ光の
照射（第１のレーザ光及び第２のレーザ光）によるダメ
ージを修復することが同時に行われる。

【０１０９】次いで、バリア層２０５ｂをエッチングス
トッパーとして、２０６で示した第２の半導体膜のみを
選択的に除去した後、バリア層２０５ｂを除去し、第１
の半導体膜２０４ｂを公知のパターニング技術を用いて
所望の形状の半導体層を形成する。

【０１１０】以降の工程は、実施の形態１と同一の工程
によりＴＦＴを完成させる。

【０１１１】また、本実施の形態は実施の形態１と組み
合わせることが可能である。また、他の公知のゲッタリ
ング技術と組み合わせることが可能である。

【０１１２】また、ゲッタリング前に第２のレーザ光の
照射を行わず、所望の形状の半導体層を形成した後に酸
化膜を除去した後、酸素を含まない気体を吹き付けなが
ら第２のレーザ光の照射を行って平坦化してもよい。

【０１１３】以上の構成でなる本発明について、以下に
示す実施例でさらに詳細な説明を行う。

【０１１４】

【実施例】［実施例１］本発明の実施例は、図１６を用
いて説明する。ここでは、実施の形態に示した結晶化方
法（ニッケルを用いた結晶化方法）とは異なる方法を用
いた例を示す。具体的には、絶縁基板上に設けられた非
晶質構造を有する半導体膜をレーザによりアニールする
方法について詳細に説明する。

【０１１５】まず、上記実施の形態で示した方法でガラ
ス基板１１００上に下地絶縁膜１１０１を形成する。本
実施例では、ガラス基板上に設ける下地絶縁膜１１０１
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。下地絶縁膜１
１０１の一層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、Ｓ
ｉＨ₄、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（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２
７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を膜厚５０ｎｍで形成
する。次いで、下地絶縁膜１１０１のニ層目としては、
プラズマＣＶＤ法を用い、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（組成比Ｓｉ
＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を膜厚１
００ｎｍで形成する。

【０１１６】次いで、下地絶縁膜１１０１上にプラズマ
ＣＶＤ法を用いた非晶質シリコン膜１０２を５０ｎｍの
膜厚で形成する。ここで、一般にプラズマＣＶＤ法にて
成膜されたシリコン膜には水素が多く含まれることが多
い。この水素量が多いと、シリコン膜のレーザに対する
耐久性が極端に弱くなるため、ここでは脱水素化のため
の熱処理（窒素雰囲気５００℃、１時間）を行う。な
お、ここでは炉を用いた熱処理を用いて脱水素化を行っ
たが、ランプアニール装置で脱水素化を行ってもよい。
（図１６(A)）

【０１１７】次いで、前記非晶質シリコン膜１１０２を
結晶化させるためのレーザ光（ＸｅＣｌ：波長３０８ｎ
ｍ）の照射を大気中で行う。レーザ光には波長４００nm
以下のエキシマレーザ光や、ＹＡＧレーザの第２高調
波、第３高調波を用いる。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、エネルギー密度が１００〜５
００mJ/cm²の長方形状に集光し、９０〜９５％のオーバ
ーラップ率をもって照射し、シリコン膜表面を走査させ
ればよい。ここでは、繰り返し周波数３０Ｈｚ、エネル
ギー密度４７６mJ/cm²でレーザ光の照射を大気中で行な
う。レーザ光を集光する光学系には例えば、図１に示し
たトリプレットシリンドリカルレンズ３０１を用い、線
状に集光させると、レーザ処理の効率が高いので好まし
い。トリプレットシリンドリカルレンズは、球面収差を
抑えるために３枚のレンズで構成されるレンズである。
本発明には、シングレットシリンドリカルレンズ（１枚
構成のレンズ）、図３に示すダブレットシリンドリカル
レンズ３１９などを用いてもよい。半導体膜面におい
て、よりエネルギー分布の均一なビームを得るには、よ
り球面収差の少ないレンズを用いた方がよいことは言う
までもない。本工程により、結晶構造を有するシリコン
膜１１０２aが得られる。また、本工程は大気雰囲気で
行われるため、酸化膜１１０５aが形成される。（図１
６(B)）酸化膜１１０５aは第２のレーザ光の照射の前に
フッ酸などのエッチャントにより除去する。（図１６
(C)）

【０１１８】次いで、酸化膜の除去されたシリコン膜１
１０２bに第２のレーザ光を照射する工程の詳細を図１
に沿って示す。まず、シリコン膜１１０２bが成膜され
た基板３０５（図１６の基板１１００に相当する。）を
ステージ３０６に配置する。そして、不活性気体を噴射
する板３０４に気体供給管３０２から例えば窒素を供給
し、窒素を噴射させる。板の保持機構３０７により保持
された板３０４を半導体膜１０２の直上に配置し、板が
噴射する窒素により、板３０４を半導体膜上で浮上させ
る。板の保持機構３０７は板３０４と完全に固着してい
るわけではなく、板３０４が浮上する余地が残してあ
る。不活性気体には、希ガス等を用いてもよい。また、
水素を使うことにより、酸素と半導体膜とが反応するこ
とを抑制することができる。

【０１１９】板３０４が浮上した状態で、レーザ光を例
えば、トリプレットシリンドリカルレンズ３０１により
線状に集光させ、レーザ光に対し透光性を有する窓３０
３を介してシリコン膜１１０２に照射し、ステージ３０
６を図中矢印の方向、すなわち線状ビームの長さ方向に
対して直角方向に動作させ、シリコン膜１１０２全体に
レーザ光を照射する。窓３０３は、石英窓を用いるのが
レーザ光の透過率が高いため好ましい。この工程によ
り、レーザ光がまさに当たっているシリコン膜の近傍の
雰囲気をほとんど窒素雰囲気とすることができる。これ
により、シリコン膜の酸化が防げるので、シリコン膜の
表面に生ずる凹凸が小さくなり好ましい。以上の工程を
経て表面の凹凸が非常に小さい結晶性シリコン膜１１０
２cを得ることができる。

【０１２０】本工程は、先に示した第２のレーザ光の照
射に用いると半導体特性が高く、しかもシリコン膜の表
面に生ずる凹凸が小さいものができるので好ましいが、
特に高い特性の半導体膜を必要としない場合には、第一
のレーザ光の照射を省いて、第二のレーザ光の照射のみ
を行い、半導体膜表面に形成される凹凸を小さくしても
よい。前記凹凸の低減は、半導体装置の歩留まり向上に
つながる。本実施例では、非晶質シリコン膜にレーザ光
を照射する例を示したが、先に示した金属元素によるシ
リコン膜の結晶化工程を経た結晶性シリコン膜に同様の
レーザ光の照射を行ってもよい。

【０１２１】［実施例２］本実施例では、気体を噴射す
る板の構造の例を図２に沿って示す。

【０１２２】図２ａ）に気体を噴射する板の一例を示
す。不活性気体を気体供給管３０９から石英窓３１０と
アルミ合金３１１で構成される板に供給し、アルミ合金
の下部に設けられたスリット状の穴から前記不活性気体
を噴射させる。この状態で、半導体膜３１２の直上に前
記板を配置し、不活性気体の噴射の圧力により浮上させ
る。図２には図示しないが、図１に示した保持機構３０
７のような、板の位置を安定させるための保持機構を設
ける必要がある。これにより、板を半導体膜１０２上で
安定に浮上させることができる。図の例では、レーザ光
を線状に集光させるため、トリプレットシリンドリカル
レンズ３０８を用いている。これにより、半導体膜１０
２にレーザ光を集光させ、より高いエネルギー密度を得
ることができる。

【０１２３】石英窓３１０はレーザ光を透光させるため
に設けた。アルミ合金の下部に設けられている穴は、不
活性気体の噴射口の役割と、レーザ光を通す役割とを兼
ねている。アルミ合金を用いたのは、板の軽量化が目的
であるため、他の材料で構成しても構わない。

【０１２４】次いで、図２b)に他の気体を噴射する板の
例を示す。不活性気体、例えば窒素を気体供給管３０９
からアルミ合金３１３で構成される板に供給し、アルミ
合金の上下部に設けられたスリット状の穴から前記不活
性気体を噴射させる。気体供給管は図中に示したように
板の左右に設置されると、構成が左右対称になるため、
より安定に気体を供給できるのでよい。この構成は、図
２a)に示したものに用いてもよい。この状態で、半導体
膜３１２の直上に前記板を配置し、窒素の噴射の圧力に
より浮上させる。板の上下にスリット上の穴が設けられ
ているため、窒素は板の上下のスリットから噴射する。
板の下方に噴射する窒素は板の浮上のために使われる。
板の上方に噴射される窒素は、板の上方に設けられた光
学素子、本実施例では、トリプレットシリンドリカルレ
ンズ３０８に吹き付けられるためトリプレットシリンド
リカルレンズへのゴミの付着を防ぐことができる。

【０１２５】図２には図示しないが、図１に示した保持
機構３０７のような、板の位置を安定させるための保持
機構を設ける必要がある。これにより、板を半導体膜１
０２上で安定に浮上させることができる。図の例では、
レーザ光を線状に集光させるため、トリプレットシリン
ドリカルレンズ３０８を用いている。これにより、半導
体膜１０２にレーザ光を集光させ、より高いエネルギー
密度を得ることができる。

【０１２６】図２b)の例では、板の上下にスリットを設
けたため、両スリットの中にレーザ光を通せばよい。板
にアルミ合金を用いたのは、軽量化が目的であるため、
他の材料で構成しても構わない。

【０１２７】［実施例３］本実施例では、本発明を量産
工程で実施する例を図３に沿って説明する。レーザ発振
器３１４には、例えば、ラムダ社製4308Bを用いる。本
レーザは、１パルス当たり６７０ｍＪのエネルギーを射
出する能力を有しているため、適当な光学系により３０
０mm程度の長い線状ビームとすることができる。

【０１２８】線状ビームを形成させるための光学系３１
５の説明をする。光学系３１５は照射面においてエネル
ギー分布の均一な線状ビームを得るために、ホモジナイ
ザの機構を有している。光学素子３１６は、シリンドリ
カルレンズアレイとシリンドリカルレンズを組み合わせ
ることにより、線状ビームの短幅方向のエネルギー分布
の均一化を行う。図のようにシリンドリカルレンズアレ
イを２つ用いて、線状ビームの短幅の長さを可変として
もよい。前記長さを変えるには、シリンドリカルレンズ
アレイの距離を変えればよい。また、光学素子３１７は
同様にシリンドリカルレンズアレイとシリンドリカルレ
ンズを組み合わせることにより、線状ビームの長幅方向
のエネルギー分布の均一化を行う。前記光学素子３１７
の上面図を図３に示す。図ではシリンドリカルレンズア
レイが１つであるが、２つのシリンドリカルレンズを用
いて線状ビームの長幅の長さを可変としてもよい。ミラ
ー３１８は水平方向に進むレーザ光を鉛直方向に曲げる
役割を果たす。これにより、線状ビームを水平面に形成
できるため、照射の対象となる半導体膜を水平に設置す
ることが可能となる。ダブレットシリンドリカルレンズ
３１９により、線状ビームの短幅をさらに短くし、照射
面においてより高いエネルギー密度が得られるようにし
てもよい。これにより、より線状ビームの長さを長くす
ることができるため、大面積の基板にも効率よくレーザ
光を照射できる。レーザを照射する半導体膜まわりの雰
囲気と、光学系３１５の雰囲気とを分断するために光学
系３１５を敷居で囲い、レーザ光を透過させる石英窓３
２０設けてもよい。例えば、本実施例では、光学系３１
５を窒素パージすることで光学系の劣化を抑制する。

【０１２９】次いで、レーザ光を半導体膜に照射する工
程を説明する。基板３２４は、図示しないロボットアー
ム等によりステージ３２５上に配置される。その後、窒
素ボンベ３２６に接続される気体供給装置３２２より気
体を噴射する板３２３に窒素が供給され、窒素が前記板
から適当な流量で噴射される状態とする。次いで、前記
板３２３を半導体膜直上に配置させ、窒素の噴射により
半導体膜上で浮上させる。窒素気体は、加熱装置３２７
により加熱するとレーザエネルギーの不足を補うことが
できる。この状態を維持させたまま、レーザ光を照射し
ながら、ステージ３２５を線状ビームの長幅方向に対し
直角方向に移動させ、半導体膜にレーザ光を照射する。
レーザ発振器３１４はコントローラ３２１により制御さ
れており、発振するエネルギーや周波数などを入力させ
ることができる。気体を噴射する板は、適当な動作機構
と接続させ、基板３２４がステージ３２５に配置される
前は、適当な場所に待機させると、基板と板との干渉の
可能性が低くなるので好ましい。以上の一連の動作を繰
り返すことにより、多数枚の半導体膜をレーザで処理す
ることができる。

【０１３０】［実施例４］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７〜図１０を用いて説
明する。本明細書ではＣＭＯＳ回路、及び駆動回路と、
画素ＴＦＴ、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。

【０１３１】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４００を用いる。なお、基板
４００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。

【０１３２】次いで、基板４００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４０１を形成する。本実施例では下地膜４０１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４０１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４０１ａ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４０１ａ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、
Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を形成した。次いで、下地膜
４０１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４０１ｂを５０〜２００ｎｍ（好ましくは１００
〜１５０nm）の厚さに積層形成する。本実施例では、膜
厚１００ｎｍの酸化窒化珪素膜４０１ｂ（組成比Ｓｉ＝
３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を形成す
る。

【０１３３】次いで、下地膜上に半導体層４０２〜４０
６を形成する。半導体層４０２〜４０６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２５〜８０ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎ
ｍ）の厚さで半導体膜を成膜し、公知の結晶化法（レー
ザ結晶化法、ＲＴＡやファーネスアニール炉を用いた熱
結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いた熱結晶化
法等）により結晶化させる。そして、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。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、結晶質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、プラズ
マＣＶＤ法を用い、５５ｎｍの非晶質珪素膜を成膜す
る。そして、ニッケルを含む溶液を非晶質珪素膜上に保
持させ、この非晶質珪素膜に脱水素化（５００℃、１時
間）を行なった後、熱結晶化（５５０℃、４時間）を行
ない、レーザ光を照射して結晶質珪素膜を形成する。そ
して、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。

【０１３４】また、レーザ結晶化法で結晶質半導体膜を
作製する場合には、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、ＹＬＦ
レーザ、ＹＡｌＯ₃レーザ、ガラスレーザ、ルビーレー
ザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等を用いることができる。
これらのレーザを用いる場合には、レーザ発振器から放
射されたレーザ光を光学系で線状に集光し半導体膜に照
射する方法を用いると良い。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、レーザエネルギー
密度を１００〜７００mJ/cm²(代表的には２００〜３０
０mJ/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１〜３００Ｈ
ｚとし、レーザエネルギー密度を３００〜１０００mJ/c
m²(代表的には３５０〜５００mJ/cm ²)とすると良い。そ
して幅１００〜１０００μｍ、例えば４００μｍで線状
に集光したレーザ光を基板全面に渡って照射し、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５
０〜９８％として行なってもよい。

【０１３５】また、非晶質半導体膜の結晶化に際し、大
粒径に結晶を得るためには、連続発振が可能な固体レー
ザを用い、基本波の第２高調波〜第４高調波を適用する
のが好ましい。代表的には、Ｎｄ:ＹＶＯ₄レーザー（基
本波１０６４nm）の第２高調波（５３２nm）や第３高調
波（３５５ｎｍ）を適用すればよい。連続発振のレーザ
を用いる場合には、出力１０Ｗの連続発振のＹＶＯ₄レ
ーザから射出されたレーザ光を非線形光学素子により高
調波に変換する。また、共振器の中にＹＶＯ₄結晶と非
線形光学素子を入れて、高調波を射出する方法もある。
そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状また
は楕円形状のレーザ光に成形して、被処理体に照射す
る。このとき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、１０〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速
度でレーザ光に対して相対的に半導体膜を移動させて照
射すればよい。

【０１３６】本実施例では、結晶化を助長する金属元素
を用いて非晶質珪素膜の結晶化を行なったため、前記金
属元素が結晶質珪素膜中に残留している。そのため、前
記結晶質珪素膜上に５０〜１００ｎｍの非晶質珪素膜を
形成し、加熱処理（ＲＴＡ法やファーネスアニール炉を
用いた熱アニール等）を行なって、該非晶質珪素膜中に
前記金属元素を拡散させ、前記非晶質珪素膜は加熱処理
後にエッチングを行なって除去する。このようにするこ
とで、前記結晶質珪素膜中の金属元素の含有量を低減ま
たは除去することができる。

【０１３７】なお、本実施例ではシリコンの結晶化を助
長する金属元素としてニッケルを用いた熱結晶化を行っ
た後にパルス発振型のレーザー光を照射する技術を用い
たが、ニッケルを添加することなく、連続発振のレーザ
ー（ＹＶＯ₄レーザーの第２高調波）でアモルファスシ
リコン膜を結晶化させてもよい。

【０１３８】また、半導体層４０２〜４０６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。

【０１３９】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。勿論、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。

【０１４０】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。

【０１４１】次いで、ゲート絶縁膜４０７上に膜厚２０
〜１００ｎｍの第１の導電膜４０８と、膜厚１００〜４
００ｎｍの第２の導電膜４０９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。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ＣＶＤ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２０μΩｃ
ｍ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。

【０１４２】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多結晶珪素
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。

【０１４３】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。（図７（Ｂ））本実施例では第１のエッチ
ング条件として、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasm
a：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（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。

【０１４４】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。

【０１４５】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。

【０１４６】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。（図７（Ｃ））こ
こでは、エッチングガスにＣＦ₄とＣｌ₂とＯ₂とを用
い、Ｗ膜を選択的にエッチングする。この時、第２のエ
ッチング処理により第２の導電層４２８ｂ〜４３３ｂを
形成する。一方、第１の導電層４１７ａ〜４２２ａは、
ほとんどエッチングされず、第２の形状の導電層４２８
〜４３３を形成する。

【０１４７】そして、レジストからなるマスクを除去せ
ずに第１のドーピング処理を行い、半導体層にｎ型を付
与する不純物元素を低濃度に添加する。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４０〜８０ｋｅＶ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４２８〜４３３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
整合的に不純物領域４２３〜４２７が形成される。不純
物領域４２３〜４２７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。

【０１４８】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〜４３４ｃを形成
して第１のドーピング処理よりも高い加速電圧で第２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６
０〜１２０ｋｅＶとして行なう。ドーピング処理は第２
の導電層４２８ｂ〜４３２ｂを不純物元素に対するマス
クとして用い、第１の導電層のテーパー部の下方の半導
体層に不純物元素が添加されるようにドーピングする。
続いて、第２のドーピング処理より加速電圧を下げて第
３のドーピング処理を行なって図８（Ａ）の状態を得
る。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０¹⁵〜１
×１０¹⁷/cm²とし、加速電圧を５０〜１００ｋｅＶとし
て行なう。第２のドーピング処理および第３のドーピン
グ処理により、第１の導電層と重なる低濃度不純物領域
４３６、４４２、４４８には１×１０¹⁸〜５×１０¹⁹/c
m³の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加され、
高濃度不純物領域４３５、４４１、４４４、４４７には
１×１０¹⁹〜５×１０²¹/cm³の濃度範囲でｎ型を付与す
る不純物元素を添加される。

【０１４９】もちろん、適当な加速電圧にすることで、
第２のドーピング処理および第３のドーピング処理は１
回のドーピング処理で、低濃度不純物領域および高濃度
不純物領域を形成することも可能である。

【０１５０】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４５０ａ〜４５０
ｃを形成して第４のドーピング処理を行なう。この第４
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４５３、４５４、
４５９、４６０を形成する。第２の導電層４２８ａ〜４
３２ａ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４５３、４５
４、４５９、４６０はジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を用いたイオ
ンドープ法で形成する。（図８（Ｂ））この第４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４５０ａ〜４５０ｃで
覆われている。第１乃至３のドーピング処理によって、
不純物領域４３５、４３９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１×１０¹⁹〜５×１０
²¹atoms/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。

【０１５１】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。

【０１５２】次いで、レジストからなるマスク４５０ａ
〜４５０ｃ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。勿論、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。

【０１５３】次いで、図８（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１ｐｐｍ
以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中で４
００〜７００℃、代表的には５００〜５５０℃で行えば
よく、本実施例では５５０℃、４時間の熱処理で活性化
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（ＲＴＡ
法）を適用することができる。

【０１５４】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）を形成した後で活性化処理を行なうことが好ま
しい。

【０１５５】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４６１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。第１の層間絶縁膜の存在に関係なく半導体層
を水素化することができる。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。

【０１５６】また、活性化処理としてレーザアニール法
を用いる場合には、上記水素化を行った後、エキシマレ
ーザやＹＡＧレーザ等のレーザ光を照射することが望ま
しい。

【０１５７】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る。

【０１５８】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。

【０１５９】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。

【０１６０】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。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Ｃ
ｕ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。（図９）

【０１６１】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。この接続電極４６８によりソース配線（４４３ａと
４４３ｂ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４
７０は、画素ＴＦＴのドレイン領域４４２と電気的な接
続が形成され、さらに保持容量を形成する一方の電極と
して機能する半導体層４５８と電気的な接続が形成され
る。また、画素電極４７１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。

【０１６２】以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ５０
１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２からなるＣＭＯＳ回路、
及びｎチャネル型ＴＦＴ５０３を有する駆動回路５０６
と、画素ＴＦＴ５０４、保持容量５０５とを有する画素
部５０７を同一基板上に形成することができる。こうし
て、アクティブマトリクス基板が完成する。

【０１６３】駆動回路５０６のｎチャネル型ＴＦＴ５０
１はチャネル形成領域４３７、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４
３６（ＧＯＬＤ領域）、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４５２とを有してい
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ＴＦＴ５０２
にはチャネル形成領域４４０、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４５４と、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
が導入された不純物領域４５３を有している。また、ｎ
チャネル型ＴＦＴ５０３にはチャネル形成領域４４３、
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４４２（ＧＯＬＤ領域）、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４５６と、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ型を付
与する不純物元素が導入された不純物領域４５５を有し
ている。

【０１６４】画素部の画素ＴＦＴ５０４にはチャネル形
成領域４４６、ゲート電極の外側に形成される低濃度不
純物領域４４５（ＬＤＤ領域）、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４５８とを有
している。また、保持容量５０５の一方の電極として機
能する半導体層には、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が添加されている。保持容量
５０５は、絶縁膜４１６を誘電体として、電極（４３２
ａと４３２ｂの積層）と、半導体層とで形成している。

【０１６５】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。

【０１６６】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１０に示す。なお、図
７〜図１０に対応する部分には同じ符号を用いている。
図９中の鎖線Ａ−Ａ’は図１０中の鎖線Ａ―Ａ’で切断
した断面図に対応している。また、図９中の鎖線Ｂ−
Ｂ’は図１０中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断面図に対応
している。

【０１６７】なお、本実施例は実施例１乃至３のいずれ
か一と自由に組み合わせることが可能である。

【０１６８】［実施例５］本実施例では、実施例４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。

【０１６９】まず、実施例４に従い、図９の状態のアク
ティブマトリクス基板を得た後、図９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５
６７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。

【０１７０】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５７１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。

【０１７１】本実施例では、実施例４に示す基板を用い
ている。従って、実施例４の画素部の上面図を示す図１
０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。

【０１７２】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。

【０１７３】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。

【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。

【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４と自由に
組み合わせることが可能である。

【０１７７】[実施例６]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】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７００上に設けられたスイッ
チングＴＦＴ６０３は図９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。

【０１７９】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。

【０１８０】基板７００上に設けられた駆動回路は図９
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ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５
０２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。

【０１８１】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はドレイン配線７０９とスイッチングＴＦＴ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。

【０１８２】なお、電流制御ＴＦＴ６０４は図９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。

【０１８３】また、配線７０６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。

【０１８４】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。

【０１８５】配線７０１〜７０７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。

【０１８６】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。

【０１８７】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。

【０１８８】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、高分子系有機発光材料を
用いても良い。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。

【０１８９】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。

【０１９０】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。

【０１９１】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。

【０１９２】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。

【０１９３】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。

【０１９４】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。

【０１９５】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。

【０１９６】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。

【０１９７】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。

【０１９８】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。

【０１９９】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。

【０２００】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。

【０２０１】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１５参照）を用いて形成される。

【０２０２】画素電極７１１は発光素子７１５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。

【０２０３】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。

【０２０４】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。

【０２０５】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。

【０２０６】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。

【０２０７】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。

【０２０８】［実施例７］本発明を実施して形成された
駆動回路や画素部は様々なモジュール（アクティブマト
リクス型液晶モジュール、アクティブマトリクス型ＥＬ
モジュール、アクティブマトリクス型ＥＣモジュール）
に用いることができる。即ち、それらを表示部に組み込
んだ電子機器全てに本発明を実施できる。

【０２０９】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、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、プロジ
ェクタ、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１７〜図
１９に示す。

【０２１０】図１７（Ａ）はパーソナルコンピュータで
あり、本体２００１、画像入力部２００２、表示部２０
０３、キーボード２００４等を含む。本発明を表示部２
００３に適用することができる。

【０２１１】図１７（Ｂ）はビデオカメラであり、本体
２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１０３、操作
スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０
６等を含む。本発明を表示部２１０２に適用することが
できる。

【０２１２】図１７（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２２０１、カメラ部
２２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、表
示部２２０５等を含む。本発明は表示部２２０５に適用
できる。

【０２１３】図１７（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイで
あり、本体２３０１、表示部２３０２、アーム部２３０
３等を含む。本発明は表示部２３０２に適用することが
できる。

【０２１４】図１７（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２４０１、表示部２４０２、スピーカ部２４０
３、記録媒体２４０４、操作スイッチ２４０５等を含
む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄ
ｉｇｔｉａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）、ＣＤ
等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネッ
トを行うことができる。本発明は表示部２４０２に適用
することができる。

【０２１５】図１７（Ｆ）はデジタルカメラであり、本
体２５０１、表示部２５０２、接眼部２５０３、操作ス
イッチ２５０４、受像部（図示しない）等を含む。本発
明を表示部２５０２に適用することができる。

【０２１６】図１８（Ａ）はフロント型プロジェクター
であり、投射装置２６０１、スクリーン２６０２等を含
む。本発明は投射装置２６０１の一部を構成する液晶モ
ジュール２８０８に適用することができる。

【０２１７】図１８（Ｂ）はリア型プロジェクターであ
り、本体２７０１、投射装置２７０２、ミラー２７０
３、スクリーン２７０４等を含む。本発明は投射装置２
７０２の一部を構成する液晶モジュール２８０８に適用
することができる。

【０２１８】なお、図１８（Ｃ）は、図１８（Ａ）及び
図１８（Ｂ）中における投射装置２６０１、２７０２の
構造の一例を示した図である。投射装置２６０１、２７
０２は、光源光学系２８０１、ミラー２８０２、２８０
４〜２８０６、ダイクロイックミラー２８０３、プリズ
ム２８０７、液晶モジュール２８０８、位相差板２８０
９、投射光学系２８１０で構成される。投射光学系２８
１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施
例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単
板式であってもよい。また、図１８（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。

【０２１９】また、図１８（Ｄ）は、図１８（Ｃ）中に
おける光源光学系２８０１の構造の一例を示した図であ
る。本実施例では、光源光学系２８０１は、リフレクタ
ー２８１１、光源２８１２、レンズアレイ２８１３、２
８１４、偏光変換素子２８１５、集光レンズ２８１６で
構成される。なお、図１８（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。

【０２２０】ただし、図１８に示したプロジェクターに
おいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示して
おり、反射型の電気光学装置及びＥＬモジュールでの適
用例は図示していない。

【０２２１】図１９（Ａ）は携帯電話であり、本体２９
０１、音声出力部２９０２、音声入力部２９０３、表示
部２９０４、操作スイッチ２９０５、アンテナ２９０
６、画像入力部（ＣＣＤ、イメージセンサ等）２９０７
等を含む。本発明を表示部２９０４に適用することがで
きる。

【０２２２】図１９（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であ
り、本体３００１、表示部３００２、３００３、記憶媒
体３００４、操作スイッチ３００５、アンテナ３００６
等を含む。本発明は表示部３００２、３００３に適用す
ることができる。

【０２２３】図１９（Ｃ）はディスプレイであり、本体
３１０１、支持台３１０２、表示部３１０３等を含む。
本発明は表示部３１０３に適用することができる。

【０２２４】ちなみに図１９（Ｃ）に示すディスプレイ
は中小型または大型のもの、例えば５〜２０インチの画
面サイズのものである。また、このようなサイズの表示
部を形成するためには、基板の一辺が１ｍのものを用
い、多面取りを行って量産することが好ましい。

【０２２５】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の作製方法に適用すること
が可能である。また、本実施例の電子機器は実施例１〜
６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。

【０２２６】

【発明の効果】本発明により、レーザによる半導体膜の
アニールの際に、半導体膜の平坦化に必要な雰囲気制御
を安価な構成で行うことができる。また、本発明により
半導体膜の平坦性を格段に向上させ、特にＴＦＴのオフ
電流値を低減することができるとともに、バラツキも抑
制することができる。従って、そのようなＴＦＴを用い
た半導体装置の動作特性を向上させ、かつ、低消費電力
化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１を説明する図。

【図２】実施例２を説明する図。

【図３】実施例３を説明する図。

【図４】実施の形態１を説明する図。

【図５】実施の形態１を説明する図。

【図６】実施の形態２を説明する図。

【図７】 TFTの作製工程の例を説明する断面図。

【図８】 TFTの作製工程の例を説明する断面図。

【図９】 TFTの作製工程の例を説明する断面図。

【図１０】 TFTの作製工程の例を説明する上面図。

【図１１】液晶表示装置の断面図の一例を示す図。

【図１２】ＥＬモジュールの断面を示す図。

【図１３】ＥＬモジュールの上面および断面を示す
図。

【図１４】オフ電流値（Ｖｄｓ＝１４Ｖ）における確
率統計分布図。

【図１５】第２のレーザ光のエネルギー密度とＰ―Ｖ
値との関係を示す図。

【図１６】実施例１を説明する図。

【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】半導体装置の例を示す図。

【図２０】治具の例を示す図。

【図２１】実験結果を示す写真図。

【図２２】レーザー照射装置の例を示す図。

フロントページの続きＦターム(参考） 2H092 GA59 JA24 JA28 KA04 KA07 KA10 MA05 MA08 MA13 MA17 MA19 MA29 MA30 MA35 MA37 NA13 NA19 NA22 NA24 NA27 NA29 5F052 AA02 AA17 AA24 BA01 BA02 BA07 BA18 BB02 BB04 BB07 CA08 DA02 DA03 DB02 DB03 DB07 EA12 EA15 EA16 FA06 JA01 JA04 5F110 AA06 AA30 BB02 BB04 CC02 CC05 CC07 DD01 DD02 DD03 DD05 DD13 DD14 DD15 DD17 EE01 EE02 EE03 EE04 EE06 EE09 EE14 EE23 EE28 EE44 EE45 FF02 FF04 FF09 FF12 FF28 FF30 FF36 GG01 GG02 GG13 GG25 GG32 GG33 GG34 GG43 GG45 GG47 HJ01 HJ04 HJ12 HJ13 HJ23 HL01 HL02 HL03 HL04 HL06 HL11 HM15 NN03 NN04 NN22 NN24 NN27 NN34 NN35 NN72 PP01 PP02 PP03 PP04 PP05 PP10 PP13 PP29 PP34 PP35 QQ04 QQ08 QQ09 QQ11 QQ19 QQ23 QQ24 QQ25 QQ28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁表面上に半導体膜を形成する第１工程
と、不活性気体を前記半導体膜に大気を混入させることなく
吹き付けながらレーザ光を照射して半導体膜をアニール
する第２の工程と、を有することを特徴とする半導体装
置の作製方法。
【請求項２】絶縁表面上に半導体膜を形成する第１工程
と、酸素濃度が１０ppm以下の不活性気体を前記半導体膜に
大気を混入させることなく吹き付けながらレーザ光を照
射して半導体膜をアニールする第２の工程と、を有する
ことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】絶縁表面上に半導体膜を形成する第１工程
と、不活性気体または酸素を含む気体を噴射し半導体膜上で
浮上する板を介してレーザ光を照射して半導体膜をアニ
ールする第２の工程と、を有することを特徴とする半導
体装置の作製方法。
【請求項４】絶縁表面上に半導体膜を形成する第１工程
と、酸素濃度が１０ppm以下の不活性気体を噴射し半導体膜
上で浮上する板を介してレーザ光を照射して半導体膜を
アニールする第２の工程と、を有することを特徴とする
半導体装置の作製方法。
【請求項５】請求項３または請求項４において、前記板
はレーザ光を通過させる窓を有する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３または請求項４において、前記板
はレーザ光を通過させる開口部が設けられた板であるこ
とを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項７】請求項３または請求項４において、前記板
は、レーザ光の入射側にレーザ光を透過させる窓とレー
ザ光の射出側に開口部を設けられた板であることを特徴
とする半導体装置の作製方法。
【請求項８】絶縁表面上に半導体膜を形成する第１工程
と、前記半導体膜にレーザ光を照射して結晶構造を有する半
導体膜及び該膜上に酸化膜とを形成する第２工程と、前記酸化膜を除去する第３工程と、不活性気体を前記半導体膜に大気を混入させることなく
吹き付けながらレーザ光を照射して前記半導体膜の表面
を平坦化する第４工程とを有す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８において、前記第４工程における
レーザ光のエネルギー密度は、前記第２工程におけるレ
ーザ光のエネルギー密度より高い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８または請求項９において、前記
第２工程におけるレーザ光の照射時の雰囲気は、大気ま
たは酸素と窒素との混合気体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】絶縁表面上に半導体膜を形成する第１工
程と、前記半導体膜にレーザ光を照射して結晶構造を有する半
導体膜及び該膜上に酸化膜を形成する第２工程と、前記結晶構造を有する半導体膜の表面をオゾンを含む溶
液で酸化する第３工程と、前記酸化膜を除去する第４工程と、不活性気体を前記半導体膜に大気を混入させることなく
吹き付けながらレーザ光を照射して前記半導体膜の表面
を平坦化する第５工程とを有す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１１において、前記第５工程にお
けるレーザ光のエネルギー密度は、前記第２工程におけ
るレーザ光のエネルギー密度より高いことを特徴とする
半導体装置の作製方法。
【請求項１３】請求項１乃至１２のいずれか一におい
て、前記不活性気体は、窒素または希ガスまたは水素ま
たはそれらの混合気体であ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１３のいずれか一におい
て、前記不活性気体は５０℃以上に加熱されることを特
徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１５】請求項１４において、前記不活性気体
は、水素を0.1〜5％含む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１乃至１５のいずれか一におい
て、前記レーザ光は前記半導体膜面上において線状のエ
ネルギー分布を持つことを特徴とする半導体装置の作製
方法。
【請求項１７】請求項１乃至１６のいずれか一におい
て、前記不活性気体は前記半導体膜の直上に配置される
板から噴射されることを特徴とする半導体装置の作製方
法。
【請求項１８】請求項１７において、前記半導体膜と前
記板との距離は0.01〜1mmであることを特徴とする半導
体装置の作製方法。
【請求項１９】請求項１乃至１８のいずれか一におい
て、前記レーザ光は、エキシマレーザ光またはYAG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２０】請求項１乃至１８のいずれか一におい
て、前記レーザ光は、XeClエキシマレーザ光、または、
KrFエキシマレーザ光、または、YAGレーザの基本波、ま
たは、YAGレーザの第二高調波、または、YAGレーザの第
三高調波、であることを特徴とする半導体装置の作製方
法。
【請求項２１】レーザ発振器と、光学系と、気体を噴射
する開口部が設けられた板と、基板を配置するステージ
と、前記板から気体を噴射させ、前記ステージに配置す
る前記基板上で前記板を浮上させる手段と、を有するこ
とを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項２２】レーザ発振器と、光学系と、気体を噴射
する開口部と前記レーザ発振器が射出するレーザ光に対
し透光性をもつ窓を設けた板と、基板を配置するステー
ジと、前記板から気体を噴射させ、前記ステージに配置
する前記基板上で前記板を浮上させる手段と、を有する
ことを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項２３】請求項２１または請求項２２において、
前記光学系は前記レーザ発振器から射出するレーザ光を
基板を配置する面において線状に整形するものであるこ
とを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項２４】請求項２１乃至２３のいずれか一におい
て、前記気体は不活性気体であることを特徴とするレー
ザ照射装置。
【請求項２５】請求項２１乃至２３のいずれか一におい
て、前記気体は酸素濃度が１０ppm以下の不活性気体で
あることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項２６】請求項２４または２５において、前記不
活性気体は窒素または希ガスまたは水素またはそれらの
混合気体であることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項２７】請求項２１乃至２６のいずれか一におい
て、前記レーザ光を前記基板に照射する際、前記板と前
記基板との距離が0.01〜1mmであることを特徴とするレ
ーザ照射装置。
【請求項２８】請求項２１乃至２７のいずれか一におい
て、前記気体の加熱手段を有することを特徴とするレー
ザ照射装置。
【請求項２９】請求項２１乃至２８のいずれか一におい
て、前記レーザ発振器は、XeClエキシマレーザ光、また
は、KrFエキシマレーザ光、または、YAGレーザの基本
波、または、YAGレーザの第二高調波、または、YAGレー
ザの第三高調波、を射出することを特徴とするレーザ照
射装置。
【請求項３０】請求項２１乃至２９のいずれか一におい
て、前記気体を噴射する開口部を通過したレーザー光の
みが選択的に基板へ照射されることを特徴とするレーザ
照射装置。
【請求項３１】レーザ発振器と、第１の遮蔽板と、該第
１の遮蔽板で仕切られ、不活性気体で充填された空間に
配置された光学系と、基板を配置するステージと、該ス
テージと前記光学系の間に第２の遮蔽板を有し、前記第１の遮蔽板は、前記レーザ発振器が射出するレー
ザ光に対し透光性をもつ材料からなる窓を有し、前記第２の遮蔽板は、レーザ光が通過する開口部を有
し、該開口部から不活性ガスを噴射させることを特徴と
するレーザ照射装置。
【請求項３２】請求項３１において、前記第１の遮蔽板
と前記第２の遮蔽板との間の空間に不活性気体ガスを導
入する手段が設けられ、該手段で導入されたガスは、前
記第２の遮蔽板の開口部のみから噴出されることを特徴
とするレーザ照射装置。