JP2003173968A

JP2003173968A - 半導体装置の作製方法

Info

Publication number: JP2003173968A
Application number: JP2002093645A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎; Setsuo Nakajima; 節男中嶋; Hidekazu Miyairi; 秀和宮入
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-06-20
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP4230160B2

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１０４ａに
第１のレーザー光の照射（エネルギー密度４００〜５０
０ｍＪ／ｃｍ²）を行って結晶化させた後、第１のレー
ザー光の照射で形成された酸化膜１０５ａを除去し、そ
の後に酸素を含まない雰囲気下で第２のレーザー光の照
射（第１のレーザー光の照射におけるエネルギー密度よ
り高く、ショット数が少ない）を行うことで半導体膜１
０４ｂの平坦性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は薄膜トランジスタ
（以下、ＴＦＴという）で構成された回路を有する半導
体装置およびその作製方法に関する。例えば、液晶表示
パネルに代表される電気光学装置およびその様な電気光
学装置を部品として搭載した電子機器に関する。

【０００２】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うる装置全般を
指し、電気光学装置、発光装置、半導体回路および電子
機器は全て半導体装置である。

【０００３】

【従来の技術】近年、絶縁表面を有する基板上に形成さ
れた半導体薄膜（厚さ数〜数百ｎｍ程度）を用いて薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）を構成し、このＴＦＴで形成し
た大面積集積回路を有する半導体装置の開発が進んでい
る。

【０００４】アクティブマトリクス型の液晶モジュー
ル、ＥＬモジュール、および密着型イメージセンサはそ
の代表例として知られている。特に、結晶構造を有する
シリコン膜（典型的にはポリシリコン膜）を活性層にし
たＴＦＴ（以下、ポリシリコンＴＦＴと記す）は電界効
果移動度が高いことから、いろいろな機能を備えた回路
を形成することも可能である。

【０００５】例えば、液晶表示装置に搭載される液晶モ
ジュールには、機能ブロックごとに画像表示を行う画素
部や、ＣＭＯＳ回路を基本としたシフトレジスタ回路、
レベルシフタ回路、バッファ回路、サンプリング回路な
どの画素部を制御するための駆動回路が一枚の基板上に
形成される。

【０００６】また、アクティブマトリクス型の液晶モジ
ュールの画素部には、数十から数百万個の各画素にＴＦ
Ｔ（画素ＴＦＴ）が配置され、その画素ＴＦＴのそれぞ
れには画素電極が設けられている。液晶を挟んだ対向基
板側には対向電極が設けられており、液晶を誘電体とし
た一種のコンデンサを形成している。そして、各画素に
印加する電圧をＴＦＴのスイッチング機能により制御し
て、このコンデンサへの電荷を制御することで液晶を駆
動し、透過光量を制御して画像を表示する仕組みになっ
ている。

【０００７】画素ＴＦＴはｎチャネル型ＴＦＴから成
り、スイッチング素子として液晶に電圧を印加して駆動
させるものである。液晶は交流で駆動させるので、フレ
ーム反転駆動と呼ばれる方式が多く採用されている。こ
の方式では消費電力を低く抑えるために、画素ＴＦＴに
要求される特性はオフ電流値（ＴＦＴがオフ動作時に流
れるドレイン電流）を十分低くすることが重要である。

【０００８】従来では、結晶化させたり、結晶性を向上
させるため半導体膜にレーザー光による照射を行った場
合、半導体膜は表面から瞬時に溶融し、その後、基板へ
の熱伝導のため溶融した半導体膜は基板側から冷却し凝
固する。この凝固過程において再結晶化し、大粒径の結
晶構造を有する半導体膜となるが、いったん溶融させる
ため、体積膨張が生じて半導体表面にリッジと呼ばれる
凹凸が形成され、特にトップゲート型ＴＦＴの場合には
リッジのある表面がゲート絶縁膜との界面となるため、
素子特性が大きく左右されていた。

【０００９】一般的にレーザアニールによく用いられる
レーザはエキシマレーザ、Arレーザである。出力の大き
いパルス発振のレーザビームを被照射面において、数ｃ
ｍ角の四角いスポットや、例えば長さ10ｃｍ以上の線状
となるように光学系にて加工し、レーザビームの照射位
置を被照射面に対し相対的に走査させてレーザアニール
を行う方法は、生産性が高く量産に優れているため、好
んで使用されている。特に、被照射面においてレーザビ
ームの形状が線状であるレーザビーム（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
ポット状のレーザビーム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被照射面全体
にレーザビーム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、レーザアニールには大出力のレーザを適当な光
学系で加工した線状ビームを使用することが主流になり
つつある。また、この線状ビームをその短尺方向に徐々
にずらしながら重ねて照射することにより、非晶質シリ
コン膜全面に対しレーザアニールを行い、結晶化させた
り、結晶性を向上させることができる。

【００１０】このように、より高い電気的特性をもつ半
導体膜をより安価で作製するためには、レーザアニール
の技術が必要不可欠となってきている。

【００１１】しかしながら、従来のレーザー光による結
晶化では均一なエネルギーが膜全体に与えられず、リッ
ジに加えてレーザー光を照射した波状の跡も残ってい
た。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題点を解決するための技術であり、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、各ＴＦＴ間のオフ電流値のバ
ラツキを低減させ、かつ、低消費電力化を図ることを目
的としている。

【００１３】特に、本発明は、オフ電流値が低く、オフ
電流値のバラツキが抑えられた画素ＴＦＴ（ｎチャネル
型ＴＦＴ）を得ることを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記諸問題を解決すべ
く、各種多方面から数多くの実験、検討を重ねたとこ
ろ、非晶質構造を有する半導体膜に加熱処理を行って結
晶化させ、酸素を含む雰囲気下で半導体膜に第１のレー
ザー光の照射（エネルギー密度４００〜５００ｍＪ／ｃ
ｍ²）を行ってさらに結晶性を高めた後、第１のレーザ
ー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、もしくは酸素が低減された雰囲気下で第２
のレーザー光の照射（第１のレーザー光の照射における
エネルギー密度より高い）を行うことで半導体膜の平坦
性を向上させ、上記諸問題、特にオフ電流値およびその
バラツキを低減することができることを見い出し、本発
明に至ったものである。

【００１５】ただし、第１のレーザー光で非晶質構造を
有する膜の結晶化を行い第２のレーザー光で平坦化を行
う技術（特開２００１−６０５５１号公報）とは異なっ
ており、本発明は結晶構造を有する半導体膜に第１のレ
ーザー光を照射し、さらに第２のレーザー光を照射する
ものである。本発明において、結晶構造を有する半導体
膜は、炉を用いた加熱処理で結晶化させる方法、ランプ
光源からの強光を用いた加熱処理で結晶化させる方法、
金属元素を微量に添加して加熱処理を行って結晶化させ
る方法、またはＬＰＣＶＤ法などにより成膜段階で結晶
構造を有する膜を得る方法のいずれか一を用いることに
よって得られる。

【００１６】上記第２のレーザー光の照射は、結晶性を
高める第１のレーザー光の照射におけるエネルギー密度
より３０ｍＪ／ｃｍ²〜６０ｍＪ／ｃｍ²高いエネルギー
密度（４３０〜５６０ｍＪ／ｃｍ²）とすると、照射前
と比較して平坦性が格段に向上する。例えば、照射前と
比較して表面粗さ（Ｐ−Ｖ値、Ｒａ、Ｒｍｓ）が１／２
以下、若しくは１／３以下にまで低減される。比較実験
を行ったところ、第１のレーザー光よりも６０ｍＪ／ｃ
ｍ²高いエネルギー密度とした第２のレーザー光を照射
した半導体膜の表面が最も平坦なものとなった。

【００１７】第１のレーザー光の照射を行った後、酸化
膜を除去し、さらに第２のレーザー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＝１４Ｖ）における確率統計分布を○印でプ
ロットして図１２中に示す。また、比較のため、同じ図
１２に第１のレーザー光の照射のみを行ったｎチャネル
型ＴＦＴのオフ電流値における確率統計分布を●印でプ
ロットして示す。図１２の縦軸はパーセントを示してお
り、５０％の値がオフ電流の平均値に相当する。また、
横軸はオフ電流値を示しており、例えばバラツキが大き
ければ全プロットの占める領域、即ち横幅が大きくな
る。第１のレーザー光のみを行ったｎチャネル型ＴＦＴ
（●印）よりも、第２のレーザー光を行ったｎチャネル
型ＴＦＴ（○印）のほうが、オフ電流値が低く（平均値
においても低く）、バラツキも３ｐＡ〜２０ｐＡ（ｐ＝
１０^-12）と小さいことが図１２から読み取れる。

【００１８】また、ニッケルまたは、パラジウム、また
は鉛等の金属元素を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55
0℃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が得られる。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。さらにレー
ザーアニールを行うと加熱処理またはレーザアニールの
どちらかだけで結晶化を行う場合より半導体膜としての
特性が向上する場合がある。このレーザーアニールを上
記第１のレーザー光の照射とし、酸化膜を除去した後、
さらに上記第２のレーザー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、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ことによっても半導
体膜表面の平坦性がさらに向上する。

【００２０】結晶化を助長する金属元素を用いることに
よって、結晶化における核発生が制御可能となるため、
核発生がランダムである他の結晶化方法に比べて得られ
る膜質は均一であり、理想的には、完全に金属元素を除
去または許容範囲までに低減することが望ましい。しか
し、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を越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
を用いて当該元素を除去する。

【００２１】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
グさせ、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、これらのイオンを半導
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こと
ができる。本明細書中、バリア層とは、ゲッタリング工
程において金属元素が通過可能な膜質または膜厚を有
し、且つ、ゲッタリングサイトとなる層の除去工程にお
いてエッチングストッパーとなる層を指している。

【００２２】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２のレーザー光を照射し
て平坦性を向上させることでゲッタリングの効果を増大
することができる。即ち、ゲッタリングを行う前に第２
のレーザー光を照射して平坦化を行い、金属元素が偏析
しやすいリッジを低減することは、極めて有用である。
本発明の構成の一つは、半導体膜の平坦化処理を行った
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。

【００２３】また、金属元素を添加して結晶化させた
後、第２のレーザー光を照射することによっても平坦性
が向上する。平坦性が向上することによってゲート絶縁
膜の薄膜化が可能となる。

【００２４】第１のレーザー光の照射後と、第２のレー
ザー光照射後の半導体膜における表面粗さ（Ｐ−Ｖ値、
Ｒａ、Ｒｍｓ、Ｒｚ、Δａ）をＡＦＭでそれぞれ測定し
た実験結果を図２０および表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】また、図２０は、ニッケルを添加して加熱
処理を行った後、大気下で第１のレーザー光（エネルギ
ー密度：４５２．５ｍＪ／ｃｍ²）の照射を行い、窒素
雰囲気下で第２のレーザー光（エネルギー密度：５０１
ｍＪ／ｃｍ²）を照射したサンプルをＡＦＭで観察した
図である。

【００２７】また、比較のため、金属元素を添加せずに
結晶化させた後、同様に第１のレーザー光の照射後と、
第２のレーザー光照射後の半導体膜における表面粗さ
（Ｐ−Ｖ値、Ｒａ、Ｒｍｓ、Ｒｚ、Δａ）をＡＦＭでそ
れぞれ測定した実験結果を図２１及び表２に示す。

【００２８】

【表２】

【００２９】また、図２１は、大気下で第１のレーザー
光（エネルギー密度：４５２．５ｍＪ／ｃｍ²）の照射
を行って結晶化を行い、窒素雰囲気下で第２のレーザー
光（エネルギー密度：５２１ｍＪ／ｃｍ²）を照射した
サンプルをＡＦＭで観察した図である。

【００３０】表１、表２より、金属元素を添加して結晶
化したほうが、レーザー光照射後における平坦性に優れ
ていることが読み取れる。特に、第２のレーザー光照射
後、Ｐ−Ｖ値においては２０．２３ｎｍ、Ｒａにおいて
は１．２９ｎｍ、Ｒｍｓにおいては１．７３ｎｍ、Ｒｚ
においては１８ｎｍ、Δａにおいては０．５０４°と非
常に平坦になっている。なお、測定領域は、４μｍ×４
μｍと５０μｍ×５０μｍでそれぞれ行った。

【００３１】特開２００１−６０５５１号公報には、非
晶質半導体膜に照射する第１のレーザー光で結晶化を行
い、第２のレーザー光による照射で半導体膜を平坦化さ
せることの記載はあるが、上記金属元素の添加による平
坦性の向上に関する記載やゲッタリング能力の向上に関
する記載はなく、全く新規なものである。

【００３２】また、図２０、図２１より、半導体膜表面
の状態もそれぞれ異なっている。

【００３３】また、上記本発明の構成（ゲッタリングの
前に平坦化処理を行う工程）においては、特に限定され
ず、第２のレーザー光による平坦化手段以外の他の平坦
化手段（エッチャント液、反応ガスを用いたエッチング
（代表的にはドライエッチング）、還元雰囲気（代表的
には水素）での高温（９００〜１２００℃）の熱処理、
化学的及び機械的に研磨する処理（代表的にはＣＭＰ）
等）により平坦化した後、ゲッタリングを行うことでゲ
ッタリングの効果を増大することができる。また、第２
のレーザー光による平坦化に加えて、さらに他の上記平
坦化手段を組み合わせて行ってもよい。

【００３４】或いは、ゲッタリング技術を適用し、エッ
チングストッパーとした酸化膜を除去した後、第２のレ
ーザー光を照射して平坦性を向上させてもよい。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を添加してしまった場合、第
２のレーザー光の照射で膜中の希ガス元素を低減、また
は除去することができる。

【００３５】本明細書で開示する発明の構成１は、絶縁
表面上に非晶質構造を有する半導体膜を形成する第１工
程と、前記第１の半導体膜を加熱処理した後、第１のレ
ーザー光を照射して結晶化を行い、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、不活性気体雰囲気また
は真空中で第２のレーザー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。

【００３６】上記構成１において、前記第４工程におけ
る第２のレーザー光のエネルギー密度は、前記第２工程
における第１のレーザー光のエネルギー密度より高いこ
とを特徴としている。上記第２のレーザー光の照射は、
第１のレーザー光の照射におけるエネルギー密度より３
０ｍＪ／ｃｍ²〜６０ｍＪ／ｃｍ²高いエネルギー密度と
すると、照射前と比較して平坦性が格段に向上する。

【００３７】また、上記構成１において、エネルギー密
度の高い第２のレーザー光を不活性気体雰囲気または真
空中で照射すると、半導体膜の表面に微小な穴が形成さ
れやすいことを発明者らは見出した。この微小な穴によ
って、ＴＦＴの電気特性（Ｓ値、Ｖｔｈ）などのバラツ
キを招く恐れがある。そこで、本発明は、第２のレーザ
ー光のショット数を第１のレーザー光のショット数（１
０〜１５）より少なくすることによって、照射時に発生
しやすい微小な穴を低減し、且つ、ショット数を同じに
した場合と同等の平坦性が得られることを見出した。ま
た、ショット数を少なくすることによってレーザー処理
時間を短縮することができる。また、第１のレーザー光
のショット数を１２．６とし、第２のレーザー光のショ
ット数を１２．６、８．４、６．３、５．０４、４．２
と変化させて表面状態を観察したところ、第１のレーザ
ー光のショット数の半数より少ない場合にはレーザー光
の縞が確認できることから、第２のレーザー光のショッ
ト数は、第１のレーザー光のショット数の半数より多く
することが好ましい。

【００３８】なお、本明細書中、レーザー光のショット
数とは、ある点（領域）に照射されるレーザー光の照射
回数を指し、ビーム幅、スキャン速度、周波数、または
オーバーラップ率などで決定される。また、線状のビー
ムをあるスキャン方向に移動させているパルスとパルス
の間、即ち、一つのショットと次のショットの間にオー
バーラップする部分があり、その重なる比率がオーバー
ラップ率である。なお、オーバーラップ率が１００％に
近ければ近いほどショット数は多く、離れれば離れるほ
どショット数は少なくなり、スキャン速度が速ければ速
いほどショット数は少なくなる。

【００３９】以下の実験を行った。

【００４０】ガラス基板上に膜厚１５０ｎｍの下地絶縁
膜（膜厚５０ｎｍの第１酸化窒化シリコン膜と膜厚１０
０ｎｍの第２酸化窒化シリコン膜）を形成し、下地絶縁
膜上に５４ｎｍの非晶質シリコン膜をプラズマＣＶＤ法
にて形成した。次いで、オゾン水で非晶質シリコン膜表
面に酸化膜を形成した後、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ナーで塗布する。次
いで、熱処理（５００℃の熱処理１時間と、５５０℃の
熱処理４時間）を行い、結晶化を行った。

【００４１】次いで、表面を洗浄して自然酸化膜等を除
去した後、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、レーザー光（第１のレーザー光：エネルギー密度４
９３ｍＪ／ｃｍ²、ショット数１１．７、オーバーラッ
プ率９２％、ビーム幅３９０μｍ、ビーム長１２ｃｍ、
スキャン速度１ｍｍ／sec、周波数３０Hz）を大気下で
照射した。この後、ゲッタリングを行い、ＴＦＴを作製
したものをリファレンス（Ｒeｆ）とする。

【００４２】また、上記第１のレーザー光を照射した
後、フッ酸を含むエッチャントで酸化膜（レーザー光に
よる酸化膜）を除去し、窒素雰囲気下で第２のレーザー
光（エネルギー密度５１２ｍＪ／ｃｍ²、ショット数１
１．７、オーバーラップ率９２％、ビーム幅３９０μ
ｍ、ビーム長１２ｃｍ、スキャン速度１ｍｍ／sec、周
波数３０Hz）を照射して表面の凹凸を平坦化した。この
後、ゲッタリングを行い、ＴＦＴを作製したものをサン
プルＷＬＣとする。

【００４３】また、上記第１のレーザー光（ショット数
１１．７）を照射した後、フッ酸を含むエッチャントで
酸化膜（レーザー光による酸化膜）を除去し、窒素雰囲
気下で第２のレーザー光（エネルギー密度５１２ｍＪ／
ｃｍ²、ショット数５．８５、オーバーラップ率８２．
９％、ビーム幅３９０μｍ、ビーム長１２ｃｍ、スキャ
ン速度２ｍｍ／sec、周波数３０Hz）を照射して表面の
凹凸を平坦化した。この後、ゲッタリングを行い、ＴＦ
Ｔを作製したものをサンプル１１．７／５．９ＷＬＣと
する。

【００４４】上記３つの条件により得られたＴＦＴ（Ｌ
／Ｗ＝１０μｍ／８μｍ）のＳ値（サブスレッシュルド
係数）、Shift−１（Ｉ―Ｖカーブの立ち上がりの電圧
値）、Ｖｔｈ（Ｉ−Ｖ特性グラフにおける立ち上がり点
での電圧値）をそれぞれ１００点測定し、それらの標準
偏差を求めたグラフを図２４、図２５に示す。図２４は
ｎチャネル型ＴＦＴ、図２５はｐチャネル型ＴＦＴであ
る。

【００４５】図２４、図２５から、ショット数の同じレ
ーザーを２回照射したサンプルＷＬＣは、リファレンス
に比べてＳ値、Shift−１、Ｖｔｈのバラツキが大きい
ことが読み取れる。一方、２回目のレーザー光のショッ
ト数を半分にしたサンプル１１．７／５．９ＷＬＣは、
サンプルＷＬＣよりもバラツキを低減できることが確認
できた。

【００４６】さらに、上記３つの条件により得られたｎ
チャネル型ＴＦＴのゲート電圧を４０Ｖとした場合のゲ
ートリーク電流（オフ電流とも呼べる）を測定した。ま
た、ＴＦＴサイズは、Ｌ／Ｗ＝１０μｍ／８μｍと、Ｌ
／Ｗ＝１０μｍ／２００μｍの２つを測定した。これら
の結果を図２６に示す。２回目のレーザー光のショット
数を半分にしても、ショット数の同じレーザーを２回照
射したサンプルＷＬＣと同程度にゲートリーク電流を低
減することができることが確認できる。

【００４７】他の発明の構成２は、絶縁表面上に非晶質
構造を有する第１の半導体膜を形成する第１工程と、前
記非晶質構造を有する第１の半導体膜に金属元素を添加
する第２工程と、前記第１の半導体膜を加熱処理した
後、第１のレーザー光を照射して結晶構造を有する第１
の半導体膜及び該膜上に酸化膜を形成する第３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４工程と、前記酸化膜上に希ガス元素を
含む第２の半導体膜を形成する第５工程と、前記第２の
半導体膜に前記金属元素をゲッタリングして結晶構造を
有する第１の半導体膜中の前記金属元素を除去または低
減する第６工程と、前記第２の半導体膜を除去する第７
工程と、前記酸化膜を除去する第８工程と、不活性気体
雰囲気または真空中で第２のレーザー光を照射して前記
第１の半導体膜の表面を平坦化する第９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。

【００４８】上記構成２のように、シリコンの結晶化を
助長する金属元素を用いて結晶化に要する時間の短縮、
或いは結晶化に要する加熱温度の低減を図り、ゲッタリ
ングを行った後に第２のレーザー光を照射して平坦化を
行い、膜中の希ガス元素を低減することは、極めて有用
である。

【００４９】上記構成２において、前記第６工程は、炉
を用いて行われる熱処理、或いは前記半導体膜に強光を
照射する処理、或いは、熱処理を行い、且つ、前記半導
体膜に強光を照射する処理であることを特徴としてい
る。

【００５０】なお、上記強光は、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であることを特徴としている。

【００５１】また、上記構成２において、前記第９工程
における第２のレーザー光のエネルギー密度は、前記第
３工程における第１のレーザー光のエネルギー密度より
高いことを特徴としている。

【００５２】また、上記構成２において、前記第９工程
における第２のレーザー光のショット数は、前記第２工
程における第１のレーザー光のショット数より少なく、
且つ、該第１のレーザー光のショット数の半数より多い
ことを特徴としている。

【００５３】他の発明の構成３は、絶縁表面上に非晶質
構造を有する第１の半導体膜を形成する第１工程と、前
記非晶質構造を有する第１の半導体膜に金属元素を添加
する第２工程と、前記第１の半導体膜を加熱処理した
後、第１のレーザー光を照射して結晶化を行い、結晶構
造を有する第１の半導体膜及び該膜上に酸化膜とを形成
する第３工程と、前記酸化膜を除去する第４工程と、不
活性気体雰囲気または真空中で第２のレーザー光を照射
して前記第１の半導体膜の表面を平坦化する第５工程
と、前記結晶構造を有する第１の半導体膜の表面にバリ
ア層を形成する第６の工程と、前記バリア層上に希ガス
元素を含む第２の半導体膜を形成する第７工程と、前記
第２の半導体膜に前記金属元素をゲッタリングして結晶
構造を有する第１の半導体膜中の前記金属元素を除去ま
たは低減する第８工程と、前記第２の半導体膜を除去す
る第９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。

【００５４】また、上記構成３のように、シリコンの結
晶化を助長する金属元素を用いて結晶化に要する時間の
短縮、或いは結晶化に要する加熱温度の低減を図り、ゲ
ッタリングを行う前に第２のレーザー光を照射して平坦
化を行い、金属元素が偏析しやすいリッジを低減するこ
とは、極めて有用である。

【００５５】また、上記構成３において、前記バリア層
を形成する第６の工程は、オゾンを含む溶液で前記結晶
構造を有する半導体膜の表面を酸化する工程、或いは、
紫外線の照射で前記結晶構造を有する半導体膜の表面を
酸化する工程、或いは、レーザー光の照射により前記結
晶構造を有する半導体膜の表面を酸化した後、さらにオ
ゾンを含む溶液で前記結晶構造を有する半導体膜の表面
を酸化する工程、或いはこれらを組み合わせた工程であ
ることを特徴としている。

【００５６】また、上記構成３において、前記第８工程
は、炉を用いて行われる熱処理、或いは前記半導体膜に
強光を照射する処理、或いは、熱処理を行い、且つ、前
記半導体膜に強光を照射する処理であることを特徴とし
ている。

【００５７】また、上記構成３において、前記第４工程
は、前記第３工程で形成される酸化膜を除去した後、前
記第３工程における第１のレーザー光のショット数より
少なく、且つ、該第１のレーザー光のショット数の半数
より多い第２のレーザー光を照射することを特徴として
いる。

【００５８】なお、上記強光は、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であることを特徴としている。

【００５９】また、上記構成１乃至３のいずれか一にお
いて、前記不活性気体雰囲気は、窒素雰囲気であること
を特徴としている。

【００６０】また、上記構成２または上記構成３におい
て、第３工程における加熱処理は、熱処理または強光の
照射であることを特徴としている。

【００６１】また、上記構成２または上記構成３におい
て、前記第２の半導体膜は、希ガス元素を含む雰囲気中
で半導体をターゲットとするスパッタ法により形成する
ことを特徴としている。また、第２の半導体膜は、プラ
ズマＣＶＤ法または減圧熱ＣＶＤ法で半導体膜を形成す
る工程と、該半導体膜に希ガス元素を添加する工程とに
よって形成してもよい。また、プラズマＣＶＤ法または
減圧熱ＣＶＤ法で希ガス元素を含む第２の半導体膜を成
膜してもよい。

【００６２】また、上記構成２または上記構成３におい
て、前記第２の半導体膜は、希ガス元素を含む雰囲気中
でリンまたはボロンを含む半導体をターゲットとするス
パッタ法により形成してもよい。

【００６３】また、上記構成２または上記構成３におい
て、前記金属元素はＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐ
ｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕから選ばれた一種ま
たは複数種であることを特徴としている。中でもシリコ
ンの結晶化を助長する上で、Ｎｉが最適である。

【００６４】また、上記構成２または上記構成３におい
て、前記希ガス元素はＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅか
ら選ばれた一種または複数種であることを特徴としてい
る。中でも安価なガスであるＡｒが最適である。

【００６５】また、上記構成１乃至３のいずれか一にお
いて、前記不活性気体雰囲気または真空中での第２のレ
ーザー光を選択的に照射してもよい。例えば、画素部と
駆動回路とを同一基板上に形成する場合、オフ電流の低
減およびそのバラツキが重要視される画素部のみに前記
不活性気体雰囲気または真空中での第２のレーザー光を
選択的に照射して平坦化してもよい。

【００６６】また、上記第１のレーザー光及び上記第２
のレーザー光としては、エキシマレーザー等の気体レー
ザーや、ＹＶＯ₄レーザーやＹＡＧレーザーなどの固体
レーザーや、半導体レーザーを用いればよい。また、レ
ーザー発振の形態は、連続発振、パルス発振のいずれで
もよく、レーザービームの形状も線状、矩形状、円状、
楕円状のいずれでもよい。また、使用する波長は、基本
波、第２高調波、第３高調波のいずれでもよく、適宜選
択すればよい。また、走査方法は、縦方向、横方向、斜
め方向のいずれでもよく、さらに往復させてもよい。

【００６７】また、上記第２のレーザー光を照射するこ
とによって、下地膜や基板の凹凸と無関係に平坦化する
ことができる。従って、半導体膜の形成前に基板上に微
小なゴミなどが付着してしまっても、第２のレーザー光
を照射することによって半導体膜表面を平坦なものとす
ることができる。

【００６８】

【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。

【００６９】本発明は、絶縁表面上に非晶質構造を有す
る半導体膜を形成するプロセスと、該半導体膜に結晶化
を助長する金属元素を添加するプロセスと、加熱処理を
行い結晶構造を有する半導体膜を形成するプロセスと、
該半導体膜の結晶性を高める第１のレーザー光を大気ま
たは酸素雰囲気で照射して酸化膜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１のレーザー光
より高いエネルギー密度、例えば３０ｍＪ／ｃｍ²〜６
０ｍＪ／ｃｍ²の分だけ高いエネルギー密度を有する第
２のレーザー光を不活性気体雰囲気または真空で照射し
て半導体膜表面を平坦化するプロセスと、ゲッタリング
して結晶構造を有する半導体膜中の金属元素を除去また
は低減するプロセスとを有している。なお第２のレーザ
ー光を照射して半導体表面を平坦化するプロセスは、ゲ
ッタリングを行った後であってもよいし、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。

【００７０】以下に本発明を用いた代表的なＴＦＴの作
製手順を簡略に図１〜図３を用いて示す。

【００７１】（実施の形態１）図１（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。

【００７２】図１（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良い。ま
た、本工程の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラス
チック基板を用いてもよい。

【００７３】まず、図１（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と
して２層構造から成り、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を５
０〜１００ｎｍ、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を１００〜１５０ｎ
ｍの厚さに積層形成する構造が採用される。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２酸化窒化シリコン膜
（ＳｉＮ_xＯ_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１酸化窒化シリコン膜、第２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層構造を用いて
もよい。

【００７４】次いで、下地絶縁膜上に非晶質構造を有す
る第１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Ｃ
ＶＤ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１の半導体膜１
０２の膜中に含まれる酸素、窒素などの不純物濃度を５
×１０¹⁸/cm³（二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）にて
測定した原子濃度）以下に低減させておくと良い。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。

【００７５】次いで、非晶質構造を有する第１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添加領域を起点
として広がる結晶構造を有す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１の半導体膜１０
２の表面に、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１〜１００ppm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１（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。

【００７６】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
を核として結晶化が進行する。こうして、図１（Ｃ）に
示す結晶構造を有する第１の半導体膜１０４ａが形成さ
れる。なお、結晶化後での第１の半導体膜１０４ａに含
まれる酸素濃度は、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（４５
０℃、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組み合わせを用いるこ
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、１〜６
０秒、好ましくは３０〜６０秒点灯させ、それを１回〜
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１の半導体膜１
０２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
照射により結晶化を行うことが望ましい。

【００７７】このようにして得られる第１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、平均的な濃度とすれば、１×１０¹⁹/cm³を越える濃
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。

【００７８】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
に対してレーザー光（第１のレーザー光）を大気または
酸素雰囲気で照射する。レーザー光（第１のレーザー
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１（Ｄ））この
レーザー光（第１のレーザー光）にはパルス発振型また
は連続発振型である波長４００nm以下のエキシマレーザ
ーやＹＡＧレーザーやＹＶＯ₄レーザー、ＹＬＦレー
ザ、ＹＡｌＯ₃レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、
アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザな
どを用いることができる。また、エキシマレーザー光に
代えて紫外光ランプから発する光を用いてもよい。

【００７９】これらのレーザーを用いる場合には、レー
ザー発振器から放射されたレーザー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、パルス発
振型のエキシマレーザーを用いる場合はパルス発振周波
数３０Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を１００〜４
００mJ/cm²(代表的には２００〜３００mJ/cm²)とする。
また、パルス発振型のＹＡＧレーザーやＹＶＯ₄レーザ
ーを用いる場合にはその第２高調波または第３高調波を
用いパルス発振周波数１〜１０ｋＨｚとし、レーザーエ
ネルギー密度を３００〜６００mJ/cm²(代表的には３５
０〜５００mJ/cm²)とすると良い。そして幅１００〜１
０００μｍ、例えば４００μｍで線状に集光したレーザ
ー光を基板全面に渡って照射し、この時の線状レーザー
光の重ね合わせ率（オーバーラップ率）を８０〜９８％
として行えばよい。

【００８０】また、ＹＶＯ₄レーザで代表される連続発
振型のレーザーを用いる場合、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（第２高調波〜第４高調波）に変換す
る。また、共振器の中にＹＶＯ ₄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、０．５〜２０００ｃｍ／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。

【００８１】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１
（Ｅ））なお、ここでは、結晶構造を有する第１の半導
体膜１０４ａに対してレーザー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１０６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。

【００８２】バリア層の形成にプラズマＣＶＤ法やスパ
ッタ法や蒸着法などを用いる場合には、前記結晶構造を
有する半導体膜の表面を洗浄し、自然酸化膜やレーザー
光の照射により形成された酸化膜などを除去した後で形
成することが望ましい。

【００８３】また、バリア層の形成にプラズマＣＶＤ法
を用いる場合、原料ガスとしてシラン系ガス（モノシラ
ン、ジシラン、トリシラン等）と窒素酸化物系ガス（Ｎ
Ｏｘで表記されるガス）を用いる。例えば、原料ガスと
してモノシラン（ＳｉＨ₄）と亜酸化窒素（Ｎ₂Ｏ）、或
いは、ＴＥＯＳガスとＮ₂Ｏ、或いはＴＥＯＳガスとＮ₂
ＯとＯ₂を用い、１０ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以下
の酸化窒化シリコン膜を形成する。この酸化窒化シリコ
ン膜は、オゾン含有水溶液（代表的にはオゾン水）で得
られる酸化膜（ケミカルオキサイドと呼ばれる）や、酸
素雰囲気下の紫外線の照射でオゾンを発生させて結晶構
造を有する半導体膜の表面を酸化して得られる酸化膜と
比較して、結晶構造を有する第１の半導体膜との密着性
が高く、後の工程（第２の半導体膜の形成）でピーリン
グが発生しない。さらに密着性を高くするために、バリ
ア層の形成前にアルゴンプラズマ処理を行ってもよい。
また、ゲッタリングさせる工程においても、上記膜厚範
囲の酸化窒化シリコン膜であれば、金属元素がバリア層
を通過してゲッタリングサイトに移動させることができ
る。

【００８４】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１０５ｂ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。

【００８５】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１（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。

【００８６】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。

【００８７】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。

【００８８】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１（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。このゲッタリングにより、図
１（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、バリア層
１０５ｂで覆われた第１の半導体膜１０４ａに含まれる
金属元素の除去、または金属元素の濃度の低減が行われ
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
析しないよう全て第２の半導体膜１０６に移動させ、第
１の半導体膜１０４ａ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／ｃｍ
³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る。

【００８９】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。

【００９０】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。従って、
ゲッタリングは処理温度に依存し、より高温であるほど
短時間でゲッタリングが進むことになる。

【００９１】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。

【００９２】また、熱処理で行う場合は、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。

【００９３】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。

【００９４】次いで、結晶構造を有する第１の半導体膜
に対してレーザー光（第２のレーザー光）を窒素雰囲気
または真空で照射する。レーザー光（第２のレーザー
光）を照射した場合、第１のレーザー光の照射により形
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１（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。ＡＦＭは、
表面粗さを示す他の指標として、中心線平均粗さ（Ｒ
ａ）や２乗平均平方根粗さ（Ｒｍｓ）や十点平均面粗さ
（Ｒｚ）や平均傾斜角（Δａ）も測定することが可能で
ある。具体的には、第１のレーザー光の照射により形成
された凹凸のＰ―Ｖ値が８０ｎｍ〜１００ｎｍ程度であ
った表面は、第２のレーザー光の照射により表面におけ
る凸凹のＰ―Ｖ値を４０ｎｍ以下、好ましくは３０ｎｍ
以下とすることができる。また、表面におけるＲａが１
０ｎｍ前後であった表面は、第２のレーザー光の照射に
より表面におけるＲａを２ｎｍ以下とすることができ
る。また、表面におけるＲｍｓが１０ｎｍ前後であった
表面は、第２のレーザー光の照射により表面におけるＲ
ｍｓを２ｎｍ以下とすることができる。また、表面にお
けるＲｚが７０ｎｍ前後であった表面は、第２のレーザ
ー光の照射により表面におけるＲｚを２０ｎｍ以下とす
ることができる。また、表面におけるΔａが２°前後で
あった表面は、第２のレーザー光の照射により表面にお
けるΔａを１°以下とすることができる。

【００９５】なお、上記数値（Ｐ―Ｖ値、Ｒａ、Ｒｍ
ｓ、Ｒｚ、Δａ）は、４μｍ×４μｍ、もしくは５０μ
ｍ×５０μｍの面積を有するエリア範囲で測定した場合
の値である。

【００９６】このレーザー光（第２のレーザー光）には
波長４００nm以下のエキシマレーザー光や、ＹＡＧレー
ザーの第２高調波、第３高調波を用いる。また、エキシ
マレーザー光に代えて紫外光ランプから発する光を用い
てもよい。

【００９７】本発明者らは、以下に示す実験を行った。

【００９８】（実験）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、５００
℃、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、大気または酸素雰囲気で第１のレーザー
光（エキシマレーザ）を照射する。ここでの第１のレー
ザー光におけるエネルギー密度は４７６ｍＪ／ｃｍ²と
した。次いで、第１のレーザー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のレーザー光のエ
ネルギー密度（４７６、５０７、５３７、５６７ｍＪ／
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。

【００９９】図１３に実験結果を示す。

【０１００】図１３より、第２のレーザー光のエネルギ
ー密度は、第１のレーザー光のエネルギー密度より大き
くし、好ましくは３０〜６０ｍＪ／ｃｍ²大きくする。
ただし、第２のレーザー光のエネルギー密度が第１のレ
ーザー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。

【０１０１】なお、第２のレーザー光の照射は、第１の
レーザー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のレーザー光
の照射では平坦化のみが行われていると思われる。

【０１０２】結晶構造を有する半導体膜が第２のレーザ
ー光の照射により平坦化されたメリットは非常に大き
い。具体的には、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のオン電流値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。

【０１０３】また、第２のレーザー光を照射することに
よって、ゲッタリングサイトを形成する際に第１の半導
体膜にも添加されてしまった場合、結晶構造を有する半
導体膜中の希ガス元素を除去または低減する効果も得ら
れる。

【０１０４】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２（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。

【０１０５】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。

【０１０６】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。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、またはレーザー光の
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Ｙ
ＡＧレーザーの第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レーザーはメ
ンテナンスが少ないため好ましい活性化手段である。

【０１０７】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２（Ｂ））

【０１０８】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。

【０１０９】また、本発明は図２（Ｂ）のＴＦＴ構造に
限定されず、必要があればチャネル形成領域とドレイン
領域（またはソース領域）との間にＬＤＤ領域を有する
低濃度ドレイン（ＬＤＤ：Lightly Doped Drain）構造
としてもよい。この構造はチャネル形成領域と、高濃度
に不純物元素を添加して形成するソース領域またはドレ
イン領域との間に低濃度に不純物元素を添加した領域を
設けたものであり、この領域をＬＤＤ領域と呼んでい
る。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
Overlapped LDD）構造としてもよい。

【０１１０】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。

【０１１１】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。

【０１１２】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、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。

【０１１３】また、パターニング前に第２のレーザー光
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、不活性気体雰
囲気または真空中で第２のレーザー光の照射を行って平
坦化してもよい。

【０１１４】また、第２のレーザー光のショット数を第
１のレーザー光のショット数よりも少なくすることで、
処理時間を短縮するとともに、Ｓ値やＶｔｈのバラツキ
を低減させることができる。

【０１１５】（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のレーザー光の照射を行う例
を図３に示す。

【０１１６】まず、実施の形態１に従って、第１のレー
ザー光の照射を行う工程まで行う。なお、図３（Ａ）は
図１（Ａ）に対応し、図３（Ｂ）は図１（Ｂ）に対応
し、図３（Ｃ）は図１（Ｃ）に対応し、図３（Ｄ）は図
１（Ｄ）に対応している。

【０１１７】また、図３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。

【０１１８】次いで、第１のレーザー光の照射により形
成された酸化膜２０５ａを除去する。（図３（Ｅ））

【０１１９】次いで、結晶構造を有する第１の半導体膜
に対してレーザー光（第２のレーザー光）を窒素雰囲気
または真空で照射する。レーザー光（第２のレーザー
光）を照射した場合、第１のレーザー光の照射により形
成された凹凸のＰ―Ｖ値が低減、即ち、平坦化される。
（図３（Ｆ））具体的には、第１のレーザー光の照射に
より形成された凹凸のＰ―Ｖ値が８０ｎｍ〜１００ｎｍ
であった表面は、第２のレーザー光の照射により表面に
おける凸凹のＰ―Ｖ値を４０ｎｍ以下、好ましくは３０
ｎｍ以下とすることができる。このレーザー光（第２の
レーザー光）には波長４００nm以下のエキシマレーザー
光や、ＹＡＧレーザーの第２高調波、第３高調波を用い
る。また、エキシマレーザー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のレーザー光の
エネルギー密度は、第１のレーザー光のエネルギー密度
より大きくし、好ましくは３０〜６０ｍＪ／ｃｍ²大き
くする。ただし、第２のレーザー光のエネルギー密度が
第１のレーザー光のエネルギー密度よりも９０ｍＪ／ｃ
ｍ²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。

【０１２０】なお、第２のレーザー光の照射は、第１の
レーザー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のレーザー光
の照射では平坦化のみが行われていると思われる。

【０１２１】結晶構造を有する半導体膜が第２のレーザ
ー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のレーザー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。或いは、第２のレーザー光の照射により半導体膜
中の金属元素、代表的には結晶化を助長するニッケル元
素が分散されてゲッタリングの効果が増大する。

【０１２２】また、基板内でゲッタリングが十分にされ
ず、ゲッタリングにバラツキが生じると、各々のＴＦＴ
特性に若干の差、即ちバラツキが生じていた。透過型の
液晶表示装置の場合、画素部に配置されるＴＦＴに電気
特性のバラツキがあれば、各画素電極に印加する電圧の
バラツキが生じ、そのため透過光量のバラツキも生じ、
これが表示むらとなって観察者の目に映ることになる。
本発明はこれらの問題を解決することができる。

【０１２３】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のオン電流値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。即ち、本発明
によりＴＦＴのオンオフ比が大きくなる。

【０１２４】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３（Ｇ））

【０１２５】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。

【０１２６】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。

【０１２７】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３（Ｈ））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。このゲッタリングにより、図
３（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、バリア層
２０５ｂで覆われた第１の半導体膜２０４ｂに含まれる
金属元素の除去、または金属元素の濃度の低減が行われ
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
析しないよう全て第２の半導体膜２０６に移動させ、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１×１０¹⁸／ｃｍ
³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る。

【０１２８】また、上記ゲッタリングの際、レーザー光
の照射（第１のレーザー光及び第２のレーザー光）によ
るダメージを修復することが同時に行われる。

【０１２９】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。

【０１３０】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。

【０１３１】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。

【０１３２】また、ゲッタリング前に第２のレーザー光
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、不活性気体雰囲気または真空中で
第２のレーザー光の照射を行って平坦化してもよい。

【０１３３】また、第２のレーザー光のショット数を第
１のレーザー光のショット数よりも少なくすることで、
処理時間を短縮するとともに、Ｓ値やＶｔｈのバラツキ
を低減させることができる。

【０１３４】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うこととす
る。

【０１３５】（実施例）［実施例１］本発明の実施例を図４〜図６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。

【０１３６】まず、上記実施の形態で示した方法でガラ
ス基板３００上に下地絶縁膜３０１を形成し、結晶構造
を有する第１の半導体膜を得た後、所望の形状にエッチ
ング処理して島状に分離された半導体層３０２〜３０６
を形成する。

【０１３７】なお、半導体層３０２〜３０６を形成する
までの詳細な説明は、上記実施の形態１に示してあるの
で簡略して以下に説明する。

【０１３８】本実施例では、ガラス基板上に設ける下地
絶縁膜３０１として２層構造を用いるが、前記絶縁膜の
単層膜または２層以上積層させた構造を用いても良い。
下地絶縁膜３０１の一層目としては、プラズマＣＶＤ法
を用い、ＳｉＨ₄、ＮＨ₃、及びＮ₂Ｏを反応ガスとして
成膜される第１酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２
％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を膜厚５０
ｎｍで形成する。次いで、下地絶縁膜３０１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１００ｎｍで形成する。

【０１３９】次いで、下地絶縁膜３０１上にプラズマＣ
ＶＤ法を用いた非晶質シリコン膜を５０ｎｍの膜厚で形
成する。次いで、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ナーで塗布する。塗布に代え
てスパッタ法でニッケル元素を全面に散布する方法を用
いてもよい。

【０１４０】次いで、加熱処理を行い結晶化させて結晶
構造を有する半導体膜を形成する。この加熱処理は、電
気炉の熱処理または強光の照射を用いればよい。電気炉
の熱処理で行う場合は、５００℃〜６５０℃で４〜２４
時間で行えばよい。ここでは脱水素化のための熱処理
（５００℃、１時間）の後、結晶化のための熱処理（５
５０℃、４時間）を行って結晶構造を有するシリコン膜
を得る。なお、ここでは炉を用いた熱処理を用いて結晶
化を行ったが、ランプアニール装置で結晶化を行っても
よい。

【０１４１】次いで、結晶化率を高め、結晶粒内に残さ
れる欠陥を補修するための第１のレーザー光（ＸｅＣ
ｌ：波長３０８ｎｍ）の照射を大気中、または酸素雰囲
気中で行う。レーザー光には波長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１０〜１０
００Hz程度のパルスレーザー光を用い、当該レーザー光
を光学系にて１００〜５００mJ/cm²に集光し、９０〜９
５％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３０
Ｈｚ、エネルギー密度４７６mJ/cm²で第１のレーザー光
の照射を大気中で行なう。なお、ここでの第１のレーザ
ー光の照射は、膜中の希ガス元素（ここではアルゴン）
を除去または低減する上で非常に重要である。次いで、
第１のレーザー光の照射により形成された酸化膜に加
え、オゾン水で表面を１２０秒処理して合計１〜５ｎｍ
の酸化膜からなるバリア層を形成する。

【０１４２】次いで、バリア層上にスパッタ法にてゲッ
タリングサイトとなるアルゴン元素を含む非晶質シリコ
ン膜を膜厚１５０ｎｍで形成する。本実施例のスパッタ
法による成膜条件は、成膜圧力を０．３Ｐａとし、ガス
（Ａｒ）流量を５０（sccm）とし、成膜パワーを３ｋＷ
とし、基板温度を１５０℃とする。なお、上記条件での
非晶質シリコン膜に含まれるアルゴン元素の原子濃度
は、３×１０²⁰／ｃｍ³〜６×１０²⁰／ｃｍ³、酸素の原
子濃度は１×１０¹⁹／ｃｍ³〜３×１０¹⁹／ｃｍ ³であ
る。その後、ランプアニール装置を用いて６５０℃、３
分の熱処理を行いゲッタリングする。

【０１４３】次いで、バリア層をエッチングストッパー
として、ゲッタリングサイトであるアルゴン元素を含む
非晶質シリコン膜を選択的に除去した後、バリア層を希
フッ酸で選択的に除去する。なお、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、酸化膜からなるバリア層をゲッタリング後に除
去することが望ましい。

【０１４４】次いで、第２のレーザー光の照射を窒素雰
囲気、或いは真空中で行い、半導体膜表面を平坦化す
る。このレーザー光（第２のレーザー光）には波長４０
０nm以下のエキシマレーザー光や、ＹＡＧレーザーの第
２高調波、第３高調波を用いる。また、エキシマレーザ
ー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のレーザー光のエネルギー密度は、第１
のレーザー光のエネルギー密度より大きくし、好ましく
は３０〜６０ｍＪ／ｃｍ²大きくする。ここでは、繰り
返し周波数３０Ｈｚ、エネルギー密度５３７mJ/cm²で第
２のレーザー光の照射を行ない、半導体膜表面における
凹凸のＰ―Ｖ値が２１ｎｍ以下となる。

【０１４５】また、本実施例では第２のレーザー光の照
射を全面に行ったが、オフ電流の低減は、画素部のＴＦ
Ｔに特に効果があるため、少なくとも画素部のみに選択
的に照射する工程としてもよい。

【０１４６】また、第２のレーザー光のショット数を第
１のレーザー光のショット数よりも少なくして処理時間
を短縮するとともに、Ｓ値やＶｔｈのバラツキを低減さ
せてもよい。

【０１４７】次いで、得られた結晶構造を有するシリコ
ン膜（ポリシリコン膜とも呼ばれる）の表面にオゾン水
で薄い酸化膜を形成した後、レジストからなるマスクを
形成し、所望の形状にエッチング処理して島状に分離さ
れた半導体層を形成する。半導体層を形成した後、レジ
ストからなるマスクを除去する。

【０１４８】また、半導体層を形成した後、ＴＦＴのし
きい値（Ｖｔｈ）を制御するためにｐ型あるいはｎ型を
付与する不純物元素を添加してもよい。なお、半導体に
対してｐ型を付与する不純物元素には、ボロン（Ｂ）、
アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）など周期律第
１３族元素が知られている。なお、半導体に対してｎ型
を付与する不純物元素としては周期律１５族に属する元
素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）が知られ
ている。

【０１４９】次いで、フッ酸を含むエッチャントで酸化
膜を除去すると同時にシリコン膜の表面を洗浄した後、
ゲート絶縁膜３０７となる珪素を主成分とする絶縁膜を
形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により１１
５ｎｍの厚さで酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２
％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成する。

【０１５０】次いで、図４（Ａ）に示すように、ゲート
絶縁膜３０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜
３０８ａと、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜３
０８ｂと、膜厚２０〜１００ｎｍの第３の導電膜３０８
ｃを積層形成する。本実施例では、ゲート絶縁膜３０７
上に膜厚５０ｎｍのタングステン膜、膜厚５００ｎｍの
アルミニウムとチタンの合金（Ａｌ−Ｔｉ）膜、膜厚３
０ｎｍのチタン膜を順次積層した。

【０１５１】第１〜第３の導電膜を形成する導電性材料
としてはＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ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もしく
は化合物材料で形成する。また、第１〜第３の導電膜と
してリン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコ
ン膜に代表される半導体膜を用いてもよい。例えば、第
１の導電膜のタングステンに代えて窒化タングステンを
用いてもよいし、第２の導電膜のアルミニウムとチタン
の合金（Ａｌ−Ｔｉ）膜に代えてアルミニウムとシリコ
ンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜を用いてもよいし、第３の導
電膜のチタン膜に代えて窒化チタン膜を用いてもよい。
また、３層構造に限定されず、例えば、窒化タンタル膜
とタングステン膜との２層構造であってもよい。

【０１５２】次に、図４（Ｂ）に示すように光露光工程
によりレジストからなるマスク３１０〜３１５を形成
し、ゲート電極及び配線を形成するための第１のエッチ
ング処理を行う。第１のエッチング処理では第１及び第
２のエッチング条件で行う。エッチングにはＩＣＰ（In
ductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッ
チング法を用いると良い。ＩＣＰエッチング法を用い、
エッチング条件（コイル型の電極に印加される電力量、
基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度
等）を適宜調節することによって所望のテーパー形状に
膜をエッチングすることができる。なお、エッチング用
ガスとしては、Ｃｌ₂、ＢＣｌ₃、ＳｉＣｌ₄、ＣＣｌ₄な
どを代表とする塩素系ガスまたはＣＦ₄、ＳＦ₆、ＮＦ₃
などを代表とするフッ素系ガス、またはＯ₂を適宜用い
ることができる。

【０１５３】用いるエッチング用ガスに限定はないが、
ここではＢＣｌ₃とＣｌ₂とＯ₂とを用いることが適して
いる。それぞれのガス流量比を６５／１０／５（ｓｃｃ
ｍ）とし、１．２Ｐａの圧力でコイル型の電極に４５０
ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマ
を生成して１１７秒のエッチングを行う。基板側（試料
ステージ）にも３００Ｗ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Ａｌ膜及びＴｉ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。

【０１５４】この後、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Ｏ ₂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２０Ｗ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を混合した第２のエッチング条件ではＡｌ膜、
Ｔｉ膜、及びＷ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。

【０１５５】この第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、第２の導電層、及び第３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の導電層と第３の導電層とから成る第１の形状
の導電層３１７〜３２２（第１の導電層３１７ａ〜３２
２ａと第２の導電層３１７ｂ〜３２２ｂと第３の導電層
３１７ｃ〜３２２ｃ）を形成する。３１６はゲート絶縁
膜であり、第１の形状の導電層３１７〜３２２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。

【０１５６】次に、レジストからなるマスク３１０〜３
１５を除去せずに図４（Ｃ）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ＢＣｌ₃とＣｌ₂を
用い、それぞれのガス流量比を２０／６０（sccm）と
し、１．２Ｐａの圧力でコイル型の電極に６００ＷのＲ
Ｆ（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１
００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入する。こ
の第３のエッチング条件により第２導電層及び第３導電
層をエッチングする。こうして、上記第３のエッチング
条件によりチタンを微量に含むアルミニウム膜及びチタ
ン膜を異方性エッチングして第２の形状の導電層３２４
〜３２９（第１の導電層３２４ａ〜３２９ａと第２の導
電層３２４ｂ〜３２９ｂと第３の導電層３２４ｃ〜３２
９ｃ）を形成する。３２３はゲート絶縁膜であり、第２
の形状の導電層３２４〜３２９で覆われない領域は若干
エッチングされ薄くなった領域が形成される。また、図
４（Ｂ）および図４（Ｃ）では、第１の導電層のテーパ
ー部の長さは同一として図示しているが、実際は、配線
幅の依存性があるため、配線幅によって第１の導電層の
テーパー部の長さが変化する。

【０１５７】そして、レジストからなるマスクを除去せ
ずに第１のドーピング処理を行い、半導体層にｎ型を付
与する不純物元素を添加する。ドーピング処理はイオン
ドープ法、もしくはイオン注入法で行えば良い。イオン
ドープ法の条件はドーズ量を１．５×１０¹⁴atoms/cm²
とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとして行う。ｎ型
を付与する不純物元素として、典型的にはリン（Ｐ）ま
たは砒素（Ａｓ）を用いる。この場合、第２形状の導電
層３２４〜３２８がｎ型を付与する不純物元素に対する
マスクとなり、自己整合的に第１の不純物領域３３０〜
３３４が形成される。第１の不純物領域３３０〜３３４
には１×１０¹⁶〜１×１０¹⁷/cm³の濃度範囲でｎ型を付
与する不純物元素を添加する。

【０１５８】なお、本実施例では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ったが、レジ
ストからなるマスクを除去した後、第１のドーピング処
理を行ってもよい。

【０１５９】次いで、レジストからなるマスクを除去し
た後、図５（Ａ）に示すようにレジストからなるマスク
３３５、３３６を形成し第２のドーピング処理を行う。
マスク３３５は駆動回路のｐチャネル型ＴＦＴの一つを
形成する半導体層のチャネル形成領域及びその周辺の領
域を保護するマスクであり、マスク３３６は画素部のＴ
ＦＴを形成する半導体層のチャネル形成領域及びその周
辺の領域を保護するマスクである。また、図５（Ａ）で
は、便宜上、第１の導電層のテーパー部の長さは同一と
して図示しているが、実際は、配線幅によって第１の導
電層のテーパー部の長さが変化している。従って、同一
基板上に配線幅の異なる配線が複数設けられている場
合、ドーピングされる領域の幅もそれぞれ異なる。

【０１６０】第２のドーピング処理におけるイオンドー
プ法の条件はドーズ量を１．５×１０¹⁵atoms/cm²と
し、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとしてリン（Ｐ）を
ドーピングする。ここでは、第２形状の導電層３２４〜
３２８及びゲート絶縁膜３２３の膜厚の差を利用して各
半導体層に不純物領域を行う。勿論、マスク３３５、３
３６で覆われた領域にはリン（Ｐ）は添加されない。こ
うして、第２の不純物領域３８０〜３８２と第３の不純
物領域３３７〜３４１が形成される。第３の不純物領域
３３７〜３４１には１×１０²⁰〜１×１０²¹/cm³の濃度
範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加されている。ま
た、第２の不純物領域はゲート絶縁膜の膜厚差により第
３の不純物領域よりも低濃度に形成され、１×１０¹⁸〜
１×１０¹⁹/cm³の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素
を添加されることになる。

【０１６１】次いで、レジストからなるマスク３３５、
３３６を除去した後、新たにレジストからなるマスク３
４２〜３４４を形成して図５（Ｂ）に示すように第３の
ドーピング処理を行う。この第３のドーピング処理によ
り、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層にｐ型の導
電型を付与する不純物元素が添加された第４の不純物領
域３４７及び第５の不純物領域３４５、３４６を形成す
る。第４の不純物領域は第２形状の導電層と重なる領域
に形成されるものであり、１×１０¹⁸〜１×１０²⁰/cm³
の濃度範囲でｐ型を付与する不純物元素が添加されるよ
うにする。また、第５の不純物領域３４５、３４６には
１×１０²⁰〜１×１０²¹/cm³の濃度範囲でｐ型を付与す
る不純物元素が添加されるようにする。尚、第５の不純
物領域３４６には先の工程でリン（Ｐ）が添加された領
域であるが、ｐ型を付与する不純物元素の濃度がその
１．５〜３倍添加されていて導電型はｐ型となってい
る。

【０１６２】なお、第５の不純物領域３４８、３４９及
び第４の不純物領域３５０は画素部において保持容量を
形成する半導体層に形成される。

【０１６３】以上までの工程でそれぞれの半導体層にｎ
型またはｐ型の導電型を有する不純物領域が形成され
る。第２の形状の導電層３２４〜３２７はゲート電極と
なる。また、第２の形状の導電層３２８は画素部におい
て保持容量を形成する一方の電極となる。さらに、第２
の形状の導電層３２９は画素部においてソース配線を形
成する。

【０１６４】また、導電層３２４〜３２７及び不純物領
域（第１の不純物領域〜第５の不純物領域）が形成でき
るのであれば特に上記工程順序に限定されず、各エッチ
ング順序、各ドーピング順序を適宜変更してもよい。

【０１６５】次いで、ほぼ全面を覆う絶縁膜（図示しな
い）を形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法によ
り膜厚５０ｎｍの酸化シリコン膜を形成した。勿論、こ
の絶縁膜は酸化シリコン膜に限定されるものでなく、他
のシリコン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。

【０１６６】次いで、それぞれの半導体層に添加された
不純物元素を活性化処理する工程を行う。この活性化工
程は、ランプ光源を用いたラピッドサーマルアニール法
（ＲＴＡ法）、或いはＹＡＧレーザーまたはエキシマレ
ーザーを裏面から照射する方法、或いは炉を用いた熱処
理、或いはこれらの方法のうち、いずれかと組み合わせ
た方法によって行う。ただし、本実施例では、第２の導
電層としてアルミニウムを主成分とする材料を用いてい
るので、活性化工程において第２の導電層が耐え得る熱
処理条件とすることが重要である。

【０１６７】上記活性化処理と同時に、結晶化の際に触
媒として使用したニッケルが高濃度のリンを含む第３の
不純物領域３３７、３３９、３４０、及び第５の不純物
領域３４６、３４９ゲッタリングされ、主にチャネル形
成領域となる半導体層中のニッケル濃度が低減される。
その結果、チャネル形成領域を有するＴＦＴはオフ電流
値が下がり、結晶性が良いことから高い電界効果移動度
が得られ、良好な特性を達成することができる。なお、
本実施例では半導体層を形成する段階で上記実施の形態
１に示した方法により１度目のゲッタリングが行われて
いるので、ここでのリンによるゲッタリングは２度目の
ゲッタリングとなる。また、１度目のゲッタリングで十
分ゲッタリングができている場合には、特に２度目のゲ
ッタリングを行う必要はない。

【０１６８】また、本実施例では、上記活性化の前に絶
縁膜を形成した例を示したが、上記活性化を行った後、
絶縁膜を形成する工程としてもよい。

【０１６９】次いで、窒化シリコン膜からなる第１の層
間絶縁膜３５１を形成して熱処理（３００〜５５０℃で
１〜１２時間の熱処理）を行い、半導体層を水素化する
工程を行う。（図５（Ｃ））この工程は第１の層間絶縁
膜３５１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。酸化シリコン膜からなる
絶縁膜（図示しない）の存在に関係なく半導体層を水素
化することができる。ただし、本実施例では、第２の導
電層としてアルミニウムを主成分とする材料を用いてい
るので、水素化する工程において第２の導電層が耐え得
る熱処理条件とすることが重要である。水素化の他の手
段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された
水素を用いる）を行っても良い。

【０１７０】次いで、第１の層間絶縁膜３５１上に有機
絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜３５２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
成する。次いで、ソース配線３２７に達するコンタクト
ホールと各不純物領域に達するコンタクトホールを形成
する。本実施例では複数のエッチング処理を順次行う。
本実施例では第１の層間絶縁膜をエッチングストッパー
として第２の層間絶縁膜をエッチングした後、絶縁膜
（図示しない）をエッチングストッパーとして第１の層
間絶縁膜をエッチングしてから絶縁膜（図示しない）を
エッチングした。

【０１７１】その後、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗなどを用い
て配線及び画素電極を形成する。これらの電極及び画素
電極の材料は、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。こうして、ソースまたはドレイン配線３５
３〜３５８、ゲート配線３６０、接続配線３５９、画素
電極３６１が形成される。

【０１７２】以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ４０
１、ｐチャネル型ＴＦＴ４０２、ｎチャネル型ＴＦＴ４
０３を有する駆動回路４０６と、ｎチャネル型ＴＦＴ４
０４、保持容量４０５とを有する画素部４０７を同一基
板上に形成することができる。（図６）本明細書中では
このような基板を便宜上アクティブマトリクス基板と呼
ぶ。本明細書中ではこのような基板を便宜上アクティブ
マトリクス基板と呼ぶ。

【０１７３】また、この段階におけるゲート電極近傍の
断面ＴＥＭ観察写真図を図２２に示す。図２２に示した
ように第２のレーザー光によって半導体膜表面（ＬＤＤ
領域表面を含む）は平坦となっている。ＬＤＤ領域が平
坦となったことでその上のゲート絶縁膜、ゲート電極の
テーパー部にもＬＤＤ領域表面における凸凹の影響はほ
とんど見られない。また、図２３に比較例として平坦化
処理を行っていないＴＦＴのゲート電極近傍の断面ＴＥ
Ｍ観察写真図を示す。

【０１７４】駆動回路４０６のｎチャネル型ＴＦＴ４０
１（第１のｎチャネル型ＴＦＴ）はチャネル形成領域３
６２、ゲート電極を形成する第２の形状の導電層３２４
と一部が重なる第２の不純物領域３６３とソース領域ま
たはドレイン領域として機能する第３の不純物領域３６
４を有している。ｐチャネル型ＴＦＴ４０２にはチャネ
ル形成領域３６５、ゲート電極を形成する第２の形状の
導電層３２５と一部が重なる第４不純物領域３６６とソ
ース領域またはドレイン領域として機能する第５の不純
物領域３６７を有している。ｎチャネル型ＴＦＴ４０３
（第２のｎチャネル型ＴＦＴ）にはチャネル形成領域３
６８、ゲート電極を形成する第２の形状の導電層３２６
と一部が重なる第２の不純物領域３６９とソース領域ま
たはドレイン領域として機能する第３の不純物領域３７
０を有している。このようなｎチャネル型ＴＦＴ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ＴＦＴ４０１または４０３の構造が適している。

【０１７５】画素部４０７の画素ＴＦＴ４０４（第１の
ｎチャネル型ＴＦＴ）にはチャネル形成領域３７１、ゲ
ート電極を形成する第２の形状の導電層３２８の外側に
形成される第１の不純物領域３７２とソース領域または
ドレイン領域として機能する第３の不純物領域３７３を
有している。また、保持容量４０５の一方の電極として
機能する半導体層には第４の不純物領域３７６、第５の
不純物領域３７７が形成されている。保持容量４０５
は、絶縁膜（ゲート絶縁膜と同一膜）を誘電体として、
第２形状の電極３２９と、半導体層３０６とで形成され
ている。

【０１７６】なお、画素部４０７の画素ＴＦＴにおいて
は、第２のレーザー光の照射により従来と比較して顕著
にオフ電流の低減、およびオフ電流のバラツキの低減が
実現されている。

【０１７７】また、画素電極を透明導電膜で形成する
と、フォトマスクは１枚増えるものの、透過型の表示装
置を形成することができる。

【０１７８】［実施例２］実施例１では、ゲート電極構
造を３層構造とした例を示したが、ゲート電極構造を２
層構造とした例を示す。なお、本実施例は、ゲート電極
以外は実施例１と同一であるため、異なっている点のみ
を説明する。

【０１７９】本実施例では、本実施例では、膜厚３０ｎ
ｍのＴａＮ膜からなる第１の導電膜と、膜厚３７０ｎｍ
のＷ膜からなる第２の導電膜を積層形成する。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する。また、Ｗ膜は、Ｗのタ
ーゲットを用いたスパッタ法で形成する。また、Ｗ膜に
代えて、ＷとＭｏからなる合金膜を用いてもよい。

【０１８０】本実施例では、実施例１と同様に、ＩＣＰ
エッチング法を用い、エッチング条件（コイル型の電極
に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力
量、基板側の電極温度等）を適宜調節することによって
所望のテーパー形状に膜をエッチングすることができ
る。なお、エッチング用ガスとしては、Ｃｌ₂、ＢＣ
ｌ₃、ＳｉＣｌ₄、ＣＣｌ₄などを代表とする塩素系ガス
またはＣＦ₄、ＳＦ₆、ＮＦ₃などを代表とするフッ素系
ガス、またはＯ₂を適宜用いることができる。

【０１８１】実施例１と同様に第１のエッチング処理で
は第１及び第２のエッチング条件で行う。第１のエッチ
ング条件として、エッチング用ガスにＣＦ₄とＣｌ₂とＯ
₂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５０
０W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）にも１
５０W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。第１のエッチング条件で
のＷに対するエッチング速度は２００．３９ｎｍ／ｍｉ
ｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は８０．３２ｎｍ／
ｍｉｎであり、ＴａＮに対するＷの選択比は約２．５で
ある。また、この第１のエッチング条件によって、Ｗの
テーパー角は、約２６°となる。

【０１８２】この後、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う。基板側（試
料ステージ）にも２０W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。第２のエッチ
ング条件でのＷに対するエッチング速度は５８．９７ｎ
ｍ／ｍｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は６６．４
３ｎｍ／ｍｉｎである。

【０１８３】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°とすればよい。

【０１８４】また、実施例１と同様に第２のエッチング
処理を行う。ここでは、エッチング用ガスにＳＦ₆とＣ
ｌ₂とＯ₂とを用い、それぞれのガス流量比を２４／１２
／２４（ｓｃｃｍ）とし、１．３Paの圧力でコイル型の
電極に７００W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２５秒行った。基板側（試
料ステージ）にも１０W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。第２の
エッチング処理でのＷに対するエッチング速度は２２
７．３ｎｍ／ｍｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は
３２．１ｎｍ／ｍｉｎであり、ＴａＮに対するＷの選択
比は７．１であり、ゲート絶縁膜である酸化窒化シリコ
ン膜（ＳｉＯＮ）に対するエッチング速度は３３．７ｎ
ｍ／ｍｉｎであり、ＴａＮに対するＷの選択比は６．８
３である。この第２のエッチング処理によりＷのテーパ
ー角は７０°となった。

【０１８５】実施例１に比べ、本実施例により形成され
るゲート電極は、Ｗ膜とＴａＮ膜との積層で形成されて
いるため、電気抵抗値が高いものの、耐熱性が高いた
め、活性化や水素化の処理条件に左右されないという利
点を有している。

【０１８６】［実施例３］本実施例では、実施例１で作
製したアクティブマトリクス基板から、アクティブマト
リクス型液晶表示装置を作製する工程を以下に説明す
る。説明には図７を用いる。

【０１８７】まず、実施例１に従い、図６の状態のアク
ティブマトリクス基板を得た後、図６のアクティブマト
リクス基板上に配向膜を形成しラビング処理を行う。な
お、本実施例では配向膜を形成する前に、アクリル樹脂
膜等の有機樹脂膜をパターニングすることによって基板
間隔を保持するための柱状のスペーサを所望の位置に形
成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状のスペー
サを基板全面に散布してもよい。

【０１８８】次いで、対向基板を用意する。この対向基
板には、着色層、遮光層が各画素に対応して配置された
カラーフィルタが設けられている。また、駆動回路の部
分にも遮光層を設けた。このカラーフィルタと遮光層と
を覆う平坦化膜を設けた。次いで、平坦化膜上に透明導
電膜からなる対向電極を画素部に形成し、対向基板の全
面に配向膜を形成し、ラビング処理を施した。

【０１８９】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で貼り
合わせる。シール材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。液晶材料には公知の液晶材料を用いれば良
い。このようにしてアクティブマトリクス型液晶表示装
置が完成する。そして、必要があれば、アクティブマト
リクス基板または対向基板を所望の形状に分断する。さ
らに、公知の技術を用いて偏光板等を適宜設けた。そし
て、公知の技術を用いてＦＰＣを貼りつけた。

【０１９０】こうして得られた液晶モジュールの構成を
図７の上面図を用いて説明する。

【０１９１】アクティブマトリクス基板５０１の中央に
は、画素部５０４が配置されている。画素部５０４の上
側には、ソース信号線を駆動するためのソース信号線駆
動回路５０２が配置されている。画素部５０４の左右に
は、ゲート信号線を駆動するためのゲート信号線駆動回
路５０３が配置されている。本実施例に示した例では、
ゲート信号線駆動回路５０３は画素部に対して左右対称
配置としているが、これは片側のみの配置でも良く、液
晶モジュールの基板サイズ等を考慮して、設計者が適宜
選択すれば良い。ただし、回路の動作信頼性や駆動効率
等を考えると、図７に示した左右対称配置が望ましい。

【０１９２】各駆動回路への信号の入力は、フレキシブ
ルプリント基板（Flexible Print Circuit：ＦＰＣ）５
０５から行われる。ＦＰＣ５０５は、基板５０１の所定
の場所まで配置された配線に達するように、層間絶縁膜
および樹脂膜にコンタクトホールを開口し、接続電極６
０２を形成した後、異方性導電膜等を介して圧着され
る。本実施例においては、接続電極はＩＴＯを用いて形
成した。

【０１９３】駆動回路、画素部の周辺には、基板外周に
沿ってシール剤５０７が塗布され、あらかじめアクティ
ブマトリクス基板上に形成されたスペーサによって一定
のギャップ（基板５０１と対向基板５０６との間隔）を
保った状態で、対向基板５０６が貼り付けられる。その
後、シール剤５０７が塗布されていない部分より液晶素
子が注入され、封止剤５０８によって密閉される。以上
の工程により、液晶モジュールが完成する。

【０１９４】また、ここでは全ての駆動回路を基板上に
形成した例を示したが、駆動回路の一部に数個のＩＣを
用いてもよい。

【０１９５】［実施例４］実施例１では画素電極が反射
性を有する金属材料で形成された反射型の表示装置の例
を示したが、本実施例では画素電極を透光性を有する導
電膜で形成した透過型の表示装置の例を示す。

【０１９６】層間絶縁膜を形成する工程までは実施例１
と同じであるので、ここでは省略する。実施例１に従っ
て層間絶縁膜を形成した後、透光性を有する導電膜から
なる画素電極６０１を形成する。透光性を有する導電膜
としては、ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、酸
化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ₂Ｏ₃―ＺｎＯ）、酸化
亜鉛（ＺｎＯ）等を用いればよい。

【０１９７】その後、層間絶縁膜６００にコンタクトホ
ールを形成する。次いで、画素電極と重なる接続電極６
０２を形成する。この接続電極６０２は、コンタクトホ
ールを通じてドレイン領域と接続されている。また、こ
の接続電極と同時に他のＴＦＴのソース電極またはドレ
イン電極も形成する。

【０１９８】また、ここでは全ての駆動回路を基板上に
形成した例を示したが、駆動回路の一部に数個のＩＣを
用いてもよい。

【０１９９】以上のようにしてアクティブマトリクス基
板が形成される。このアクティブマトリクス基板を用
い、実施例３に従って液晶モジュールを作製し、バック
ライト６０４、導光板６０５を設け、カバー６０６で覆
えば、図８にその断面図の一部を示したようなアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置が完成する。なお、カバー
と液晶モジュールは接着剤や有機樹脂を用いて貼り合わ
せる。また、基板と対向基板を貼り合わせる際、枠で囲
んで有機樹脂を枠と基板との間に充填して接着してもよ
い。また、透過型であるので偏光板６０３は、アクティ
ブマトリクス基板と対向基板の両方に貼り付ける。

【０２００】［実施例５］本実施例では、ＥＬ（Electr
o Luminescence）素子を備えた発光表示装置を作製する
例を図９に示す。ＯＬＥＤは、電場を加えることで発生
するルミネッセンス（Electroluminescence）が得られ
る有機化合物（有機発光材料）を含む層（以下、有機発
光層と記す）と、陽極と、陰極とを有している。ＯＬＥ
Ｄを用いた発光装置にとって、ＴＦＴはアクティブマト
リクス駆動方式を実現する上で、必須の素子となってい
る。従って、ＯＬＥＤを用いた発光装置は、少なくと
も、スイッチング素子として機能するＴＦＴと、ＯＬＥ
Ｄに電流を供給するＴＦＴとが、各画素に設けられるこ
とになる。画素の回路構成、及び駆動方法によらず、Ｏ
ＬＥＤと電気的に接続され、且つ、ＯＬＥＤに電流を供
給するＴＦＴのオン電流（Ｉ_on）で画素の輝度が決定さ
れるため、例えば、全面白表示とした場合、オン電流が
一定でなければ輝度にバラツキが生じてしまうという問
題があった。これらの問題を本発明で解決することがで
きる。なお、有機化合物（有機発光材料）を含む層に無
機材料（シリコンまたは酸化シリコンなど）を含んでい
てもよい。

【０２０１】図９（Ａ）は、ＥＬモジュールを示す上面
図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面
図である。絶縁表面を有する基板９００（例えば、ガラ
ス基板、結晶化ガラス基板、もしくはプラスチック基板
等）に、画素部９０２、ソース側駆動回路９０１、及び
ゲート側駆動回路９０３を形成する。これらの画素部や
駆動回路は、上記実施例に従えば得ることができる。ま
た、９１８はシール材、９１９はＤＬＣからなる保護膜
であり、画素部および駆動回路部はシール材９１８で覆
われ、そのシール材は保護膜９１９で覆われている。さ
らに、接着材を用いてカバー材９２０で封止されてい
る。熱や外力などによる変形に耐えるためカバー材９２
０は基板９００と同じ材質のもの、例えばガラス基板を
用いることが望ましく、サンドブラスト法などにより図
９に示す凹部形状（深さ３〜１０μｍ）に加工する。さ
らに加工して乾燥剤９２１が設置できる凹部（深さ５０
〜２００μｍ）を形成することが望ましい。また、多面
取りでＥＬモジュールを製造する場合、基板とカバー材
とを貼り合わせた後、ＣＯ₂レーザー等を用いて端面が
一致するように分断してもよい。

【０２０２】なお、９０８はソース側駆動回路９０１及
びゲート側駆動回路９０３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）９０９からビデオ信号やク
ロック信号を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示
されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（Ｐ
ＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における
発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣ
もしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとす
る。

【０２０３】次に、断面構造について図９（Ｂ）を用い
て説明する。基板９００上に絶縁膜９１０が設けられ、
絶縁膜９１０の上方には画素部９０２、ゲート側駆動回
路９０３が形成されており、画素部９０２は電流制御用
ＴＦＴ９１１とそのドレインに電気的に接続された画素
電極９１２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９０３はｎチャネル型ＴＦＴ９１３と
ｐチャネル型ＴＦＴ９１４とを組み合わせたＣＭＯＳ回
路を用いて形成される。

【０２０４】これらのＴＦＴ（９１１、９１３、９１４
を含む）は、上記実施例に従って作製すればよい。ＯＬ
ＥＤを有する半導体装置においては、画素電極に一定の
電流が流れるように配置されたＴＦＴ（駆動回路または
画素に配置されるＯＬＥＤに電流を供給するＴＦＴ）の
オン電流（Ｉ_on）のバラツキを低減することができ、輝
度のバラツキを低減できる。

【０２０５】画素電極９１２は発光素子（ＥＬ素子）の
陽極として機能する。また、画素電極９１２の両端には
バンク９１５が形成され、画素電極９１２上にはＥＬ層
９１６および発光素子の陰極９１７が形成される。

【０２０６】ＥＬ層９１６としては、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ＥＬ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、低分子系有機ＥＬ材料や高分
子系有機ＥＬ材料を用いればよい。また、ＥＬ層として
一重項励起により発光（蛍光）する発光材料（シングレ
ット化合物）からなる薄膜、または三重項励起により発
光（リン光）する発光材料（トリプレット化合物）から
なる薄膜を用いることができる。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ＥＬ材料や無機材料は公知の材
料を用いることができる。

【０２０７】陰極９１７は全画素に共通の配線としても
機能し、接続配線９０８を経由してＦＰＣ９０９に電気
的に接続されている。さらに、画素部９０２及びゲート
側駆動回路９０３に含まれる素子は全て陰極９１７、シ
ール材９１８、及び保護膜９１９で覆われている。

【０２０８】なお、シール材９１８としては、できるだ
け可視光に対して透明もしくは半透明な材料を用いるの
が好ましい。また、シール材９１８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。

【０２０９】また、シール材９１８を用いて発光素子を
完全に覆った後、すくなくとも図９に示すようにＤＬＣ
膜等からなる保護膜９１９をシール材９１８の表面（露
呈面）に設けることが好ましい。また、基板の裏面を含
む全面に保護膜を設けてもよい。ここで、外部入力端子
（ＦＰＣ）が設けられる部分に保護膜が成膜されないよ
うに注意することが必要である。マスクを用いて保護膜
が成膜されないようにしてもよいし、ＣＶＤ装置でマス
キングテープとして用いるテープで外部入力端子部分を
覆うことで保護膜が成膜されないようにしてもよい。

【０２１０】以上のような構造で発光素子をシール材９
１８及び保護膜で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ＥＬ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を得
ることができる。

【０２１１】また、画素電極を陰極とし、ＥＬ層と陽極
を積層して図９とは逆方向に発光する構成としてもよ
い。図１０にその一例を示す。なお、上面図は同一であ
るので省略する。

【０２１２】図１０に示した断面構造について以下に説
明する。基板１０００としては、ガラス基板や石英基板
の他にも、半導体基板または金属基板も使用することが
できる。基板１０００上に絶縁膜１０１０が設けられ、
絶縁膜１０１０の上方には画素部１００２、ゲート側駆
動回路１００３が形成されており、画素部１００２は電
流制御用ＴＦＴ１０１１とそのドレインに電気的に接続
された画素電極１０１２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１００３はｎチャネル型
ＴＦＴ１０１３とｐチャネル型ＴＦＴ１０１４とを組み
合わせたＣＭＯＳ回路を用いて形成される。

【０２１３】画素電極１０１２は発光素子の陰極として
機能する。また、画素電極１０１２の両端にはバンク１
０１５が形成され、画素電極１０１２上にはＥＬ層１０
１６および発光素子の陽極１０１７が形成される。

【０２１４】陽極１０１７は全画素に共通の配線として
も機能し、接続配線１００８を経由してＦＰＣ１００９
に電気的に接続されている。さらに、画素部１００２及
びゲート側駆動回路１００３に含まれる素子は全て陽極
１０１７、シール材１０１８、及びＤＬＣ等からなる保
護膜１０１９で覆われている。また、カバー材１０２１
と基板１０００とを接着剤で貼り合わせた。また、カバ
ー材には凹部を設け、乾燥剤１０２１を設置する。

【０２１５】なお、シール材１０１８としては、できる
だけ可視光に対して透明もしくは半透明な材料を用いる
のが好ましい。また、シール材１０１８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。

【０２１６】また、図１０では、画素電極を陰極とし、
ＥＬ層と陽極を積層したため、発光方向は図１０に示す
矢印の方向となっている。

【０２１７】なお、本実施例は実施例１、実施の形態
１、または実施の形態２と組み合わせることが可能であ
る。

【０２１８】［実施例６］図１１は本発明に適用可能な
レーザー処理装置の一態様を示す図である。この装置は
レーザー７００、光学系７０１、基板ステージ７０２、
基板搬送手段７０４、ブロワー７１０などから構成され
ている。また、付随するものとして、基板７１１を保管
するカセット７０８、カセットを保持する７０７、ブロ
ワーから供給されたガスで基板上のゴミ等を除去するた
めのガス噴出口となるノズル７０９などが備えられてい
る。なお、ノズル７０９から放出するガスはレーザー光
が照射される領域に吹き付けられる。

【０２１９】レーザーは波長４００nm以下の光を発振す
るエキシマレーザーなどの気体レーザーや、Ｎｄ−ＹＡ
Ｇレーザー、Ｎｄ−ＹＶＯ₄レーザー、ＹＬＦレーザー
などの固体レーザーを用いる。Ｎｄ−ＹＡＧレーザーで
は基本波（１０６０nm）の他に、第２高調波（５３２n
m）や第３高調波（３５３．３nm）などを用いることが
できる。これらのレーザーはパルス発振するものを用
い、発振周波数は５〜３００Hz程度のものが採用され
る。

【０２２０】光学系７０１はレーザー７００から放出さ
れるレーザー光を集光及び伸張して、被照射面に断面形
状が細い線状のレーザー光を照射するためのものであ
る。その構成は任意なものとして良いが、シリンドリカ
ルレンズアレイ７１２、シリンドリカルレンズ７１３、
ミラー７１４、ダブレットシリンドリカルレンズ７１５
などを用いて構成する。レンズの大きさにもよるが、長
手方向は１００〜４００mm程度、短手方向は１００〜５
００μm程度の線状レーザー光を照射することが可能で
ある。

【０２２１】ステージ７０２は処理する基板７１１を保
持し、レーザーと同期して移動させるためのものであ
る。ステージ７０２には、圧縮空気又は圧縮窒素を供給
する気体供給手段７０３が接続されている。ステージ７
０２の主表面に設けられた細孔から気体を噴射して基板
７１１をステージ７０２に接触させることなく保持する
ことを可能としている。細孔から噴出する気体を基板の
一主表面に当てて保持することで、基板を湾曲させるこ
となく保持することができる。基板７１１を浮遊させる
高さは１０μm以上１cm以下が可能である。ステージに
直接接触させることなく基板７１１を保持することで、
基板７１１の汚染の防止、基板の温度変化を小さくする
ことができる。

【０２２２】基板７１１のカセット７０８からの取り出
し、及びレーザー処理に伴う移動は搬送手段７０４によ
り行う。搬送手段７０４にはアーム７０５が備えられて
いる。アーム７０５は基板７１１の一端を掴み一軸方向
に動かすことにより、前述の線状レーザー光を基板の全
面に照射することが可能となる。搬送手段７０４は制御
装置７０６によりレーザー７００の発振と連動して動作
させる。

【０２２３】また、基板７１１の一辺が線状レーザー光
の長手方向の長さよりも大きい場合には、一軸方向と直
交する方向に基板を動かすことが可能な搬送手段を設け
る（図示せず）。互いに交差する方向に基板を動かすこ
とが可能な２つの搬送手段により、前述の線状レーザー
光を基板の全面に照射することが可能となる。

【０２２４】このようなレーザー装置は、特に一辺が１
０００mmを超え、かつ厚さが１mm以下のガラス基板を処
理する場合に有用である。例えば、１２００mm×１６０
０mmや２０００mm×２５００mmであって、厚さが０．４
〜０．７mmのガラス基板を処理することもできる。ガラ
ス基板の面積が大型化しその厚さが薄くなると、ガラス
基板は容易に湾曲するが、ステージ７０２の構成として
説明したように細孔から噴出する気体をもって基板を保
持することにより平坦な面を保って基板を保持すること
ができる。

【０２２５】また、本実施例は、実施の形態１または実
施の形態２、或いは実施例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。例えば、実施の形態
１における第１のレーザー光の照射に適用することが可
能であり、その際ノズルから吹きつけるガスを大気また
は酸素を含むガスとしてレーザー光の照射領域に吹きつ
ければよい。また、実施の形態１における第２のレーザ
ー光の照射に適用することも可能であり、その場合に
は、ノズルから吹きつけるガスを不活性気体、例えば窒
素としてレーザー光の照射領域に吹きつけ、半導体膜表
面の平坦化を行えばよい。従って、本実施例と実施の形
態１と組み合わせる場合、レーザー光の照射処理室内の
雰囲気を入れ替える必要なく、ノズルから吹きつけるガ
スを適宜切り替えることによって第１のレーザー光の照
射及び第２のレーザー光の照射を短時間で行うことがで
きる。

【０２２６】［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、本発明を実施することに
よって、それらを組み込んだ全ての電子機器が完成され
る。

【０２２７】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１４〜図
１６に示す。

【０２２８】図１４（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。

【０２２９】図１４（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。

【０２３０】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。

【０２３１】図１４（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。

【０２３２】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。

【０２３３】図１４（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。

【０２３４】図１５（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。実施例４を投射装置２６０１の一部を構成する液晶
モジュール２８０８に適用し、装置全体を完成させるこ
とができる。

【０２３５】図１５（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。実施例４を投射装置
２７０２の一部を構成する液晶モジュール２８０８に適
用し、装置全体を完成させることができる。

【０２３６】なお、図１５（Ｃ）は、図１５（Ａ）及び
図１５（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。

【０２３７】また、図１５（Ｄ）は、図１５（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。

【０２３８】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ＥＬモジュールでの適
用例は図示していない。

【０２３９】図１６（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。

【０２４０】図１６（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。

【０２４１】図１６（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。

【０２４２】ちなみに図１６（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。

【０２４３】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。

【０２４４】［実施例８］本実施例では、上記実施の形
態１及び上記実施の形態２に示したＴＦＴ製造工程で得
られたＴＦＴの各電気特性を図１７〜図１９に示す。

【０２４５】なお、図１７〜図１９中に示すサンプルＡ
１〜Ａ３は、実施の形態１に対応する工程で作製したＴ
ＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ、Ｌ／Ｗ＝５０／５０）であ
り、Ｂ１〜Ｂ３は実施の形態２に対応する工程で作製し
たＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ、Ｌ／Ｗ＝５０／５０）
である。

【０２４６】次に、サンプルＡ１〜Ａ３の作製工程を示
す。まず、ガラス基板上に膜厚１５０ｎｍの下地絶縁膜
（膜厚５０ｎｍの第１酸化窒化シリコン膜と膜厚１００
ｎｍの第２酸化窒化シリコン膜）を形成し、下地絶縁膜
上に５４ｎｍの非晶質シリコン膜をプラズマＣＶＤ法に
て形成する。次いで、オゾン水で非晶質シリコン膜表面
に酸化膜を形成した後、ＴＦＴしきい値電圧を制御する
ため、ｐ型またはｎ型の不純物元素を低濃度に添加する
チャネルドープ工程を行う。なお、ここではジボラン
（Ｂ₂Ｈ₆）を質量分離しないでプラズマ励起したイオン
ドープ法を用い、ドーピング条件を加速電圧１５ｋＶ、
ジボランガス流量３０ｓｃｃｍ、ドーズ量１×１０¹²／
ｃｍ²で非晶質シリコン膜にボロンを添加した。次い
で、重量換算で１０ppmのニッケルを含む酢酸ニッケル
塩溶液をスピナーで塗布する。次いで、熱処理を行い、
結晶化を行う。

【０２４７】サンプルＡ１は、この熱処理の際、合計２
１本のタングステンハロゲンランプを用いたマルチタス
ク型のランプアニール装置で７００℃、９０秒の強光の
照射を行って結晶化したＴＦＴである。また、サンプル
Ａ２、Ａ３においては、５００℃、１時間の脱水素化を
行った後、炉を用いた熱処理（５５０℃、４時間）を行
って結晶化したＴＦＴである。

【０２４８】次いで、表面を洗浄して自然酸化膜等を除
去した後、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、レーザー光（第１のレーザー光：エネルギー密度４
７５ｍＪ／ｃｍ²）を大気または酸素雰囲気で照射す
る。

【０２４９】サンプルＡ１、Ａ３は、この第１のレーザ
ー光を照射する際、エキシマレーザーを用いて酸素と窒
素の雰囲気で照射したＴＦＴである。対して、サンプル
Ａ２は大気で照射したＴＦＴである。

【０２５０】次いで、レーザー光（第１のレーザー光）
を照射した場合、表面に凹凸が形成されるとともに薄い
酸化膜が形成される。さらに、オゾン含有水溶液（代表
的にはオゾン水）で酸化膜を形成して合計１〜１０ｎｍ
の酸化膜からなるバリア層を形成し、このバリア層上に
アルゴン元素を含む非晶質シリコン膜（ゲッタリングサ
イトとなる）をスパッタ法で膜厚１５０ｎｍ形成する。
なお、ここでは、レーザー光を照射した場合に形成され
る酸化膜もバリア層の一部と見なしている。

【０２５１】次いで、上記ランプアニール装置を用いて
６５０℃、１８０秒の強光の照射を行って、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。

【０２５２】次いで、バリア層をエッチングストッパー
として、アルゴン元素を含む非晶質シリコン膜のみを選
択的に除去した後、酸化膜からなるバリア層を除去す
る。

【０２５３】次いで、結晶構造を有するシリコン膜に対
してレーザー光（第２のレーザー光：エネルギー密度５
３５ｍＪ／ｃｍ²）を窒素雰囲気で照射する。この第２
のレーザー光の照射直後に光学顕微鏡で観察して、第１
のレーザー光の照射直後と比較してシリコン膜の表面が
平坦化されたことを確認した。

【０２５４】次いで、得られた結晶構造を有するシリコ
ン膜（ポリシリコン膜とも呼ばれる）の表面にオゾン水
で薄い酸化膜を形成した後、レジストからなるマスクを
形成し、所望の形状にエッチング処理して島状に分離さ
れた半導体層を形成する。次いで、半導体層を形成した
後、レジストからなるマスクを除去する。

【０２５５】次いで、フッ酸を含むエッチャントで酸化
膜を除去すると同時にシリコン膜の表面を洗浄した後、
ゲート絶縁膜となる珪素を主成分とする絶縁膜をプラズ
マＣＶＤ法により１１５ｎｍの厚さで酸化窒化シリコン
膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝
２％）で形成した。

【０２５６】以降の工程は、実施例１に従い、ゲート電
極の形成以降を行ってサンプルＡ１〜Ａ３のＴＦＴを作
製した。

【０２５７】次に、サンプルＢ１〜Ｂ３の作製工程を示
す。サンプルＡ１〜Ａ３はゲッタリング後に第２のレー
ザー光を照射したＴＦＴであったが、サンプルＢ１〜Ｂ
３は、第２のレーザー光を照射した後にゲッタリングを
行ったＴＦＴである。

【０２５８】まず、サンプルＢ１〜Ｂ３は、サンプルＡ
１〜Ａ３と同様の手順で、基板上に下地絶縁膜、非晶質
シリコン膜を形成し、ニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶
液をスピナーで塗布した後、熱処理を行い、結晶化を行
って結晶構造を有するシリコン膜を形成する。

【０２５９】サンプルＢ１は、この熱処理の際、ランプ
アニール装置で７００℃、９０秒の強光の照射を行って
結晶化したＴＦＴである。また、サンプルＢ２、Ｂ３に
おいては、５００℃、１時間の脱水素化を行った後、炉
を用いた熱処理（５５０℃、４時間）を行って結晶化し
たＴＦＴである。

【０２６０】次いで、表面を洗浄して自然酸化膜等を除
去した後、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、レーザー光（第１のレーザー光：エネルギー密度４
７５ｍＪ／ｃｍ²）を大気または酸素雰囲気で照射す
る。

【０２６１】サンプルＢ１、Ｂ３は、この第１のレーザ
ー光を照射する際、エキシマレーザーを用いて酸素と窒
素の雰囲気で照射したＴＦＴである。対して、サンプル
Ｂ２は大気でエキシマレーザーを照射したＴＦＴであ
る。

【０２６２】次いで、表面を洗浄して自然酸化膜等を除
去した後、結晶構造を有するシリコン膜に対してレーザ
ー光（第２のレーザー光：エネルギー密度５３５ｍＪ／
ｃｍ ²）を窒素雰囲気で照射する。この第２のレーザー
光の照射直後に光学顕微鏡で観察してシリコン膜の表面
が平坦化されたことを確認した。

【０２６３】次いで、オゾン含有水溶液（代表的にはオ
ゾン水）で酸化膜を形成して１〜１０ｎｍの酸化膜から
なるバリア層を形成し、このバリア層上にアルゴン元素
を含む非晶質シリコン膜（ゲッタリングサイトとなる）
をスパッタ法で膜厚１５０ｎｍ形成する。

【０２６４】次いで、上記ランプアニール装置を用いて
６５０℃、１８０秒の強光の照射を行って、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。

【０２６５】次いで、バリア層をエッチングストッパー
として、アルゴン元素を含む非晶質シリコン膜のみを選
択的に除去した後、酸化膜からなるバリア層を除去す
る。

【０２６６】次いで、得られた結晶構造を有するシリコ
ン膜（ポリシリコン膜とも呼ばれる）の表面にオゾン水
で薄い酸化膜を形成した後、レジストからなるマスクを
形成し、所望の形状にエッチング処理して島状に分離さ
れた半導体層を形成する。次いで、半導体層を形成した
後、レジストからなるマスクを除去する。

【０２６７】次いで、フッ酸を含むエッチャントで酸化
膜を除去すると同時にシリコン膜の表面を洗浄した後、
ゲート絶縁膜となる珪素を主成分とする絶縁膜をプラズ
マＣＶＤ法により１１５ｎｍの厚さで酸化窒化シリコン
膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝
２％）で形成した。

【０２６８】以降の工程は、サンプルＡ１〜Ａ３と同様
に実施例１に従い、ゲート電極の形成以降を行ってサン
プルＢ１〜Ｂ３のＴＦＴを作製した。

【０２６９】また、比較するためのサンプルとして、比
較例を示した。この比較例は、第２のレーザー光の照射
を行わず、第１のレーザー光を酸素と窒素の雰囲気で行
ったＴＦＴである。

【０２７０】上記手順によって得られたＴＦＴ（サンプ
ルＡ１〜Ａ３、サンプルＢ１〜Ｂ３、比較例）の電気特
性をそれぞれ測定した。

【０２７１】図１７（Ａ）は、Ｖｄ＝１Ｖとした時のオ
フ電流値（Ｉoff１と呼ぶ）であり、図１７（Ｂ）は、
Ｖｄ＝５Ｖとした時のオフ電流値（Ｉoff２と呼ぶ）で
ある。図１７（Ａ）、図１７（Ｂ）から、比較例と比較
してサンプルＡ１〜Ａ３、サンプルＢ１〜Ｂ３のオフ電
流値が低いことが読み取れる。また、実施の形態２のプ
ロセスに対応するサンプルＢ１〜Ｂ３のオフ電流値がサ
ンプルＡ１〜Ａ３より低いことも読み取れる。従って、
オフ電流値を重視するのであれば、実施の形態１よりも
ゲッタリング前に第２のレーザー光で平坦化を行う実施
の形態２のほうが好ましいプロセスであると言える。

【０２７２】また、図１８は、Ｓ値（サブスレッシュル
ド係数（単位：Ｖ／decade）である。サンプルＢ１〜Ｂ
３のＳ値が最も低く良好な値を示していることが読み取
れる。また、実施の形態２のプロセスに対応するサンプ
ルＢ１〜Ｂ３のＳ値がサンプルＡ１〜Ａ３より低いこと
も読み取れる。なお、サンプルＢ１〜Ｂ３のＳ値は比較
例よりＳ値が向上している。

【０２７３】また、図１９は、電界効果移動度（μＦ
Ｅ：モビリティとも呼ばれ、単位は、ｃｍ²／Ｖｓ）で
ある。サンプルＢ１〜Ｂ３の電界効果移動度が高く良好
な値を示していることが読み取れる。また、実施の形態
２のプロセスに対応するサンプルＢ１〜Ｂ３の電界効果
移動度がサンプルＡ１〜Ａ３より高いことも読み取れ
る。

【０２７４】図１７〜図１９の実験結果により、実施の
形態１及び実施の形態２の効果が確認できる。結果とし
て、Ｓ値や電界効果移動度に関しても、実施の形態２の
プロセスは、実施の形態１のプロセスよりも優れている
と言える。

【０２７５】また、オフ電流値のバラツキは、どちらの
プロセスにおいても低減していることが読み取れるが、
Ｓ値や電界効果移動度のバラツキは比較例と比べてやや
大きくなっている傾向がある。このＳ値や電界効果移動
度のバラツキを低減するには、第２のレーザー光のショ
ット数を第１のレーザー光のショット数よりも少なくす
ることで解決することができる。

【０２７６】

【発明の効果】本発明により、半導体膜の平坦性を格段
に向上させることで、結晶化を助長するために添加した
金属元素を効率よく除去することができ、該半導体膜を
活性層とするＴＦＴにおいて電気特性の向上、及び、個
々の素子間でのバラツキを低減することができる。特
に、液晶表示装置においては、ＴＦＴ特性のバラツキに
起因する表示むらを低減できる。また、ＯＬＥＤを有す
る半導体装置においては、画素電極に一定の電流が流れ
るように配置されたＴＦＴ（駆動回路または画素に配置
されるＯＬＥＤに電流を供給するＴＦＴ）のオン電流
（Ｉ_on）のバラツキを低減することができ、輝度のバラ
ツキを低減できる。

【０２７７】加えて、本発明により半導体膜の平坦性を
格段に向上させ、ＴＦＴのオフ電流値を低減することが
できるとともに、そのオフ電流値の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。

【０２７８】また、第２のレーザー光のショット数を第
１のレーザー光のショット数よりも少なくすることによ
り、２回のレーザー照射することに起因するＴＦＴの特
性、例えばＳ値、Ｖｔｈなどのバラツキを低減すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１を説明する図。

【図２】実施の形態１を説明する図。

【図３】実施の形態２を説明する図。

【図４】ＡＭ−ＬＣＤの作製工程を示す図。

【図５】ＡＭ−ＬＣＤの作製工程を示す図。

【図６】アクティブマトリクス型基板の断面構造
図。

【図７】液晶モジュールの外観を示す上面図であ
る。

【図８】液晶表示装置の断面図の一例を示す図であ
る。

【図９】ＥＬモジュールの上面および断面を示す図
である。

【図１０】ＥＬモジュールの断面を示す図である。

【図１１】レーザー処理装置の一態様を示す図であ
る。

【図１２】オフ電流値（Ｖｄｓ＝１４Ｖ）における確
率統計分布図である。

【図１３】第２のレーザー光のエネルギー密度とＰ―
Ｖ値との関係を示す図である。

【図１４】電子機器の一例を示す図。

【図１５】電子機器の一例を示す図。

【図１６】電子機器の一例を示す図。

【図１７】ＴＦＴ特性（オフ電流値）を示すグラフ。

【図１８】ＴＦＴ特性（Ｓ値）を示すグラフ。

【図１９】ＴＦＴ特性（電界効果移動度）を示すグラ
フ。

【図２０】半導体膜表面におけるＡＦＭ観察結果（４
μｍ×４μｍ）

【図２１】比較例での半導体膜表面におけるＡＦＭ観
察結果（４μｍ×４μｍ）

【図２２】ゲート電極近傍を観察したＴＥＭ写真図。
（実施例１）

【図２３】ゲート電極近傍を観察したＴＥＭ写真図。
（比較例）

【図２４】ｎチャネル型のＴＦＴ特性の標準偏差を示
すグラフ。

【図２５】ｐチャネル型のＴＦＴ特性の標準偏差を示
すグラフ。

【図２６】ｎチャネル型のＴＦＴ特性のゲートリーク
電流（ＶＧ＝４０Ｖ）を示すグラフ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/322 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６２７Ｇ 21/336 ６２７Ｚ 29/786 21/26 ＦＦターム(参考） 2H092 GA29 HA28 JA26 JA34 JA37 JA41 JA46 JB58 KA05 KA10 KB25 MA15 MA17 MA27 MA29 MA30 NA21 5F052 AA02 AA17 AA24 BA02 BA07 BB02 BB05 BB07 CA07 CA08 DA02 DA03 DB02 DB03 DB07 EA15 EA16 FA06 FA19 JA01 5F110 AA30 BB02 BB04 CC02 CC05 CC07 DD01 DD02 DD03 DD13 DD14 DD15 DD17 EE01 EE02 EE03 EE04 EE05 EE06 EE09 EE14 EE15 EE23 EE44 FF04 FF09 FF12 FF30 GG01 GG02 GG13 GG25 GG28 GG29 GG32 GG33 GG43 GG45 GG47 HJ01 HJ04 HJ12 HJ13 HJ23 HL03 HL04 HL06 HM15 NN03 NN04 NN23 NN27 NN35 NN72 NN73 PP02 PP03 PP04 PP05 PP06 PP10 PP13 PP29 PP34 PP35 PP40 QQ04 QQ11 QQ19 QQ23 QQ25 QQ28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁表面上に非晶質構造を有する半導体膜
を形成する第１工程と、前記半導体膜を加熱処理した後、第１のレーザー光を照
射して結晶化を行い、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、不活性気体雰囲気または真空中で第２のレーザー光を照
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２】請求項１において、前記第４工程における
第２のレーザー光のエネルギー密度は、前記第２工程に
おける第１のレーザー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３】請求項１または請求項２において、前記第
４工程における第２のレーザー光のショット数は、前記
第２工程における第１のレーザー光のショット数より少
なく、且つ、該第２のレーザー光のショット数の半数よ
り多いことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】絶縁表面上に非晶質構造を有する第１の半
導体膜を形成する第１工程と、前記非晶質構造を有する第１の半導体膜に金属元素を添
加する第２工程と、前記第１の半導体膜を加熱処理した後、第１のレーザー
光を照射して結晶構造を有する第１の半導体膜及び該膜
上に酸化膜を形成する第３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４工程と、前記酸化膜上に希ガス元素を含む第２の半導体膜を形成
する第５工程と、前記第２の半導体膜に前記金属元素をゲッタリングして
結晶構造を有する第１の半導体膜中の前記金属元素を除
去または低減する第６工程と、前記第２の半導体膜を除去する第７工程と、前記酸化膜を除去する第８工程と、不活性気体雰囲気または真空中で第２のレーザー光を照
射して前記第１の半導体膜の表面を平坦化する第９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４において、前記第６工程は、熱処
理であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項６】請求項４または請求項５において、前記第
６工程は、前記半導体膜に強光を照射する処理であるこ
とを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項７】請求項４乃至６のいずれか一において、前
記第６工程は、熱処理を行い、且つ、前記半導体膜に強
光を照射する処理であることを特徴とする半導体装置の
作製方法。
【請求項８】請求項６または請求項７において、前記強
光は、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であ
ることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項９】請求項４乃至８のいずれか一において、前
記第９工程における第２のレーザー光のエネルギー密度
は、前記第３工程における第１のレーザー光のエネルギ
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４乃至９のいずれか一において、
前記第９工程における第２のレーザー光のショット数
は、前記第２工程における第１のレーザー光のショット
数より少なく、且つ、該第１のレーザー光のショット数
の半数より多いことを特徴とする半導体装置の作製方
法。
【請求項１１】絶縁表面上に非晶質構造を有する第１の
半導体膜を形成する第１工程と、前記非晶質構造を有する第１の半導体膜に金属元素を添
加する第２工程と、前記第１の半導体膜を加熱処理した後、第１のレーザー
光を照射して結晶化を行い、結晶構造を有する第１の半
導体膜及び該膜上に酸化膜とを形成する第３工程と、前記酸化膜を除去する第４工程と、不活性気体雰囲気または真空中で第２のレーザー光を照
射して前記第１の半導体膜の表面を平坦化する第５工程
と、前記結晶構造を有する第１の半導体膜の表面にバリア層
を形成する第６の工程と、前記バリア層上に希ガス元素を含む第２の半導体膜を形
成する第７工程と、前記第２の半導体膜に前記金属元素をゲッタリングして
結晶構造を有する第１の半導体膜中の前記金属元素を除
去または低減する第８工程と、前記第２の半導体膜を除去する第９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、前記バリア層を形
成する第６の工程は、オゾンを含む溶液で前記結晶構造
を有する半導体膜の表面を酸化する工程であることを特
徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１３】請求項１１において、前記バリア層を形
成する第６の工程は、紫外線の照射で前記結晶構造を有
する半導体膜の表面を酸化する工程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１１において、前記バリア層を形
成する第６の工程は、レーザー光の照射により前記結晶
構造を有する半導体膜の表面を酸化した後、さらにオゾ
ンを含む溶液で前記結晶構造を有する半導体膜の表面を
酸化する工程であることを特徴とする半導体装置の作製
方法。
【請求項１５】請求項１１乃至１４のいずれか一におい
て、前記第８工程は、熱処理であることを特徴とする半
導体装置の作製方法。
【請求項１６】請求項１１乃至１４のいずれか一におい
て、前記第８工程は、前記半導体膜に強光を照射する処
理である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１１乃至１４のいずれか一におい
て、前記第８工程は、熱処理を行い、且つ、前記半導体
膜に強光を照射する処理であることを特徴とする請求項
７乃至１２のいずれか一に記載の半導体装置の作製方
法。
【請求項１８】請求項１６または請求項１７において、
前記強光は、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、前記不活性気体雰囲気は、窒素雰囲気であることを
特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２０】請求項４乃至１７のいずれか一におい
て、第３工程における加熱処理は、熱処理または強光の
照射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】請求項４乃至２０のいずれか一におい
て、前記第２の半導体膜は、希ガス元素を含む雰囲気中
で半導体をターゲットとするスパッタ法により形成する
ことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２２】請求項４乃至２０のいずれか一におい
て、前記第２の半導体膜は、希ガス元素を含む雰囲気中
でリンまたはボロンを含む半導体をターゲットとするス
パッタ法により形成することを特徴とする半導体装置の
作製方法。
【請求項２３】請求項４乃至２２のいずれか一におい
て、前記金属元素はＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐ
ｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕから選ばれた一種ま
たは複数種であることを特徴とする半導体装置の作製方
法。
【請求項２４】請求項４乃至２３のいずれか一におい
て、前記希ガス元素はＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅか
ら選ばれた一種または複数種であることを特徴とする半
導体装置の作製方法。
【請求項２５】絶縁表面上に非晶質構造を有する第１の
半導体膜を形成する第１工程と、前記非晶質構造を有する半導体膜に金属元素を添加する
第２工程と、前記非晶質構造を有する半導体膜を加熱処理した後、第
１のレーザー光を照射して結晶化を行い、結晶構造を有
する半導体膜を形成する第３工程と、前記結晶構造を有する半導体膜の表面を平坦化する第４
工程と、前記金属元素をゲッタリングして結晶構造を有する半導
体膜中の前記金属元素を除去または低減する第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２６】請求項２５において、前記第４工程は、
前記第３工程で形成される酸化膜を除去した後、前記第
３工程における第１のレーザー光のエネルギー密度より
高いエネルギー密度の第２のレーザー光を照射して前記
結晶構造を有する半導体膜の表面を平坦化する工程であ
ることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２７】請求項２５または請求項２６において、
前記第４工程は、前記第３工程で形成される酸化膜を除
去した後、前記第３工程における第１のレーザー光のシ
ョット数より少なく、且つ、該第１のレーザー光のショ
ット数の半数より多い第２のレーザー光を照射すること
を特徴とする半導体装置の作製方法。