JP2003224083A - レーザ照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】ＣＷレーザを用いて、生産効率の高いレーザ光
の照射を行うための方法およびそれを行うためのレーザ
照射装置を提供する。 【解決手段】半導体膜が成膜された長方形の基板の一辺
の長さをｂ、前記走査速度をＶ、前記走査速度Ｖまで前
記基板のレーザビームに対する相対速度を上げるのに要
する加速度をｇとし、V=（gb/5.477）^1/2を満たすよう
にすることによりレーザアニールに要する時間が最も短
くなるレーザ照射装置。加速度gは一定としたが、変動
がある場合は時間平均したものを与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ光の照射方法
およびそれを行うためのレーザ照射装置（レーザと該レ
ーザから出力されるレーザ光を被照射体まで導くための
光学系を含む装置）に関する。また、レーザ光の照射を
工程に含んで作製された半導体装置の作製方法に関す
る。なお、ここでいう半導体装置には、液晶表示装置や
発光装置等の電気光学装置及び該電気光学装置を部品と
して含む電子装置も含まれるものとする。

【０００２】

【従来の技術】近年、ガラス等の絶縁基板上に形成され
た非晶質半導体膜を結晶化させ、結晶構造を有する半導
体膜（以下、結晶性半導体膜という）を形成する技術が
広く研究されている。結晶化法としては、ファーネスア
ニール炉を用いた熱アニール法や、瞬間熱アニール法
（ＲＴＡ法）、又はレーザアニール法などが検討されて
いる。結晶化に際してはこれらの方法の内、いずれか一
つまたは複数を組み合わせて行うことが可能である。

【０００３】結晶性半導体膜は、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、この結晶性
半導体膜を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成
し、例えば、１枚のガラス基板上に、画素部用、また
は、画素部用と駆動回路用のＴＦＴを形成したアクティ
ブマトリクス型の液晶表示装置等に利用されている。

【０００４】通常、ファーネスアニール炉で非晶質半導
体膜を結晶化させるには、６００℃以上で１０時間以上
の熱処理を必要としていた。この結晶化に適用できる基
板材料は石英であるが、石英基板は高価で、特に大面積
に加工するのは非常に困難であった。しかし、生産効率
を上げるためには基板を大面積化する必要が不可欠であ
り、近年においては一辺が１ｍを越えるサイズの基板の
使用も考慮されるようになっている。

【０００５】一方、金属元素を用いる熱結晶化法は、従
来問題とされていた結晶化温度を低温化することを可能
としている（例えば、特許文献１参照。）。その方法
は、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し、その後５５０℃にて４
時間の熱処理で結晶性半導体膜の形成を可能にしてい
る。

【０００６】一方、レーザアニール法は、基板の温度を
あまり上昇させずに、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、プラスチック基板等にも用いることが出来る点で注
目されている技術である。

【０００７】レーザアニール法の一例は、エキシマレー
ザに代表されるパルスレーザ光を、照射面において、数
ｃｍ角の四角いスポットや、長さ１００ｍｍ以上の線状
となるように光学系にて成形し、レーザ光の照射位置を
被照射体に対し相対的に移動させて、アニールを行う方
法である（例えば、特許文献２参照。）。なお、ここで
いう「線状」は、厳密な意味で「線」を意味しているの
ではなく、アスペクト比の大きい長方形（もしくは長楕
円形）を意味する。例えば、アスペクト比が２以上（好
ましくは１０〜１００００）のものを指すが、照射面に
おける形状が矩形状であるレーザ光（矩形状ビーム）に
含まれることに変わりはない。なお、線状とするのは被
照射体に対して十分なアニールを行うためのエネルギー
密度を確保するためであり、矩形状や面状であっても被
照射体に対して十分なアニールを行えるのであれば構わ
ない。

【０００８】このようにして作製される結晶性半導体膜
は、複数の結晶粒が集合して形成されており、その結晶
粒の位置と大きさはランダムなものである。ガラス基板
上に作製されるＴＦＴは素子分離のために、前記結晶性
半導体を島状のパターニングに分離して形成している。
その場合において、結晶粒の位置や大きさを指定して形
成する事はできなかった。結晶粒内と比較して、結晶粒
の界面（結晶粒界）は非晶質構造や結晶欠陥などに起因
する再結合中心や捕獲中心が無数に存在している。この
捕獲中心にキャリアがトラップされると、結晶粒界のポ
テンシャルが上昇し、キャリアに対して障壁となるた
め、キャリアの電流輸送特性を低下することが知られて
いる。チャネル形成領域の半導体膜の結晶性は、ＴＦＴ
の特性に重大な影響を及ぼすが、結晶粒界の影響を排除
して単結晶の半導体膜で前記チャネル形成領域を形成す
ることはほとんど不可能であった。

【０００９】

【特許文献１】特開平７-１８３５４０号公報

【特許文献２】特開平８−１９５３５７号公報

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】最近、CWレーザを一方
向に走査させながら半導体膜に照射することで、走査方
向に繋がって結晶成長し、その方向に長く延びた単結晶
を形成する技術が注目されている。この方法を用いれ
ば、少なくともTFTのチャネル方向には結晶粒界のほと
んどないものが形成できると考えられている。しかしな
がら、本方法においては、半導体膜に十分に吸収される
波長域のCWレーザを使う都合上、出力が１０W程度と非
常に小さいレーザしか適用できないため、生産性の面で
エキシマレーザを使う技術と比較し劣っている。

【００１１】そこで、本発明は、ＣＷレーザを用いて、
生産効率の高いレーザ光の照射を行うための方法および
それを行うためのレーザ照射装置を提供することを課題
とする。また、このようなレーザ照射方法を行って得ら
れた半導体膜を用いて半導体装置を作製する方法を提供
することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】CWレーザによる半導体膜
の結晶化工程においては、少しでも生産性を上げるため
にレーザビームを照射面またはその近傍において長い楕
円状に加工し、楕円状のレーザビーム（以下楕円ビーム
と称する。）の短径方向に走査させ、半導体膜を結晶化
させることが盛んに行われている。本発明は、このよう
な工程において最も生産性の高い楕円ビームの照射方法
を提供する。

【００１３】なお、本方法に適当なCWレーザは、波長が
５５０nm以下のもので出力の安定性の著しく高いもので
あり、例えば、YVO₄レーザの第２高調波や、YAGレーザ
の第２高調波、YLFレーザの第２高調波、ガラスレーザ
の第２高調波、Ｙ₂Ｏ₃レーザの第２高調波、YＡlO₃レー
ザの第２高調波などが当てはまる。前記レーザのドーパ
ントにはＮｄ³⁺、Ｙｂ³⁺、Ｃｒ⁴⁺などが用いられる。あ
るいは前記レーザのさらに高次の高調波を用いても良
い。あるいは、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、連続発振のＡｒレーザ、
Ｋｒレーザ、ＣＯ ₂レーザ、連続発振のヘリウムカドミ
ウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザなどのレーザ
を使用してもよい。これらのレーザを複数、あるいは複
数種用いることも可能である。エキシマレーザは通常パ
ルス発振ではあるが、連続発振も原理的に可能という説
もある。本発明に連続発振のエキシマレーザも適用でき
る。

【００１４】まず、１０WのYVO₄レーザ（CW、第２高調
波、TEM₀₀）を用意し、焦点距離２０mmの凸レンズにて
楕円ビームに加工した。具体的には、前記凸レンズの斜
めからレーザビームを入射させ、非点収差等を利用して
細長い楕円ビームを形成した。本実験を図２に沿って説
明する。本実験では、レーザ発振器２０１から射出され
たレーザビームを、ミラー２０２を介して、斜め２０°
から凸レンズ２０３に入射させ、照射面に配置された半
導体膜２０４を凸レンズ２０３と平行に配置し、長径５
００μｍ、短径３０μｍ程度の楕円ビーム２０５を形成
した。さらに短径を短くすることで長径を長くし、照射
の効率を上げることも可能であるが、短径の長さを短く
すればするほど焦点深度も浅くなり均一なレーザアニー
ルができなくなるので、この程度が適当であるとした。

【００１５】楕円ビーム２０５の短径方向に半導体膜２
０４を走査させることにより、楕円ビームの長径方向、
幅１５０μｍの領域に、走査方向に長く延びた結晶粒が
敷き詰められた状態で形成できた。以下前記領域を長結
晶粒領域の幅と称する。前記半導体膜は、ガラス基板上
に形成した。具体的には、厚さ０.７mmのガラス基板の
片面に厚さ200nmの酸化窒化シリコンを成膜しその上に
厚さ150nmのa-Si膜をプラズマCVD法にて成膜した。さら
に半導体膜のレーザに対する耐性を高めるために、５０
０℃１時間の熱アニールを該半導体膜に対して行った。
前記熱アニールの他に、従来技術の項目で述べた金属元
素による半導体膜の結晶化を行ってもよい。どちらの膜
を使っても、最適なレーザビームの照射条件は同様であ
る。

【００１６】図３に、半導体膜の走査速度と半導体膜が
結晶化される最適なレーザの出力の関係を示すグラフを
記した。縦軸が、最適なレーザの出力（単位Ｗ）で、横
軸が、半導体膜の走査速度（単位ｃｍ/ｓ）である。今
回の実験では、走査速度の最大値は１００ｃｍ/ｓまで
であった。グラフから、走査速度と出力との間には、線
形の関係があることが見て取れた。後の実験と比較する
ため、図３のグラフからレーザ出力が１０Wのとき、最
適な半導体膜の走査速度が１５０ｃｍ/ｓ程度であると
予想した。

【００１７】図４にさらに楕円ビームの長径を長くした
光学系を示す。これにより、長径７００μｍ、短径３０
μｍの楕円ビーム４０６が形成できた。本明細書中で
は、実験結果を統一するために、楕円ビームの短径は、
３０μｍで固定した。具体的な光学系の構成は、レーザ
発振器４０１と光路を鉛直方向に偏向するミラー４０２
と楕円ビームの長径の長さを調整する焦点距離１５０mm
のシリンドリカルレンズ４０３と、短径の長さを調整す
る焦点距離２０mmのシリンドリカルレンズ４０４とであ
る。シリンドリカルレンズ４０３は、半導体膜４０５か
ら１２０mm上方に配置し、シリンドリカルレンズ４０４
は半導体膜４０５に焦点が合うように配置した。シリン
ドリカルレンズ４０３、４０４と半導体膜はレーザビー
ムの光軸に対して直角に配置した。

【００１８】楕円ビーム４０６を、楕円ビームの短径方
向に半導体膜４０５に対して相対的に走査させ、半導体
膜を結晶化させたところ、楕円ビームの長径方向、幅２
５０μｍの領域に、走査方向に長く延びた結晶粒が敷き
詰められた状態で形成できた。このときの最適な走査速
度は５０ｃｍ/ｓで、レーザの出力は１０Wであった。

【００１９】さらに、楕円ビームの長径を長くした光学
系を図５に示す。これにより、長径２０００μｍ、短径
３０μｍの楕円ビーム５０５が形成できた。具体的な光
学系の構成は、レーザ発振器５０１と光路を鉛直方向に
偏向するミラー５０２と楕円ビームの短径の長さを調整
する焦点距離２０mmのシリンドリカルレンズ５０３とで
ある。シリンドリカルレンズ５０３は半導体膜５０４に
焦点が合うように配置した。シリンドリカルレンズ５０
３と半導体膜５０４はレーザビームの光軸に対して直角
に配置した。

【００２０】楕円ビーム５０５を、楕円ビームの短径方
向に半導体膜５０４に対して相対的に走査させ、半導体
膜を結晶化させたところ、楕円ビームの長径方向、幅６
００〜８００μｍの領域に、走査方向に長く延びた結晶
粒が敷き詰められた状態で形成できた。このときの最適
な走査速度は５〜１０ｃｍ/ｓで、レーザの出力は１０W
であった。

【００２１】以上の一連の実験結果を、図６にグラフ化
した。具体的には、レーザの出力を１０Wで固定し、楕
円ビームの幅を３０μｍとしたときの、半導体膜の結晶
化の最適な走査速度と形成された楕円ビームの長径方向
における結晶粒の領域の幅との関係を示した。照射対象
は、前述の厚さ１５０ｎｍのa-Si膜である。縦軸が半導
体膜の走査速度V（単位ｃｍ/ｓ）で、横軸が長結晶粒領
域の幅L（単位μｍ）である。両者の関係は両対数グラ
フにするとほぼ線形となった。

【００２２】両者の関係を式で表すと、 log L = −0.465 log V + 3.188 式１） となった。本明細書中では、理解しやすくするために、
長結晶粒領域の幅Lと走査速度Vの単位を異なるものとし
ているが、単位を統一しても、式１）の定数項が変化す
るだけである。よって、式１）は定数項を除けば、どの
ような単位系を用いても成り立つ式と言える。一方、レ
ーザアニールに要する時間をTとすると、 T = (a/L)(b/V+2V/g) 式２） とかける。（但し、aは半導体膜が長方形であるとした
ときの短辺の長さ（単位μｍ）、bは半導体膜が長方形
であるとしたときの長辺の長さ（単位ｃｍ）、ｇは速度
Vに走査速度が達するのに要する加速度（単位ｃｍ/
ｓ²）である。）式２）の係数２は、加速期間と減速期
間を意味する。なお、aとLの単位を揃えているので、a/
Lは無次元量となる。よって、式２）においても、すべ
ての変数の単位系を統一しても同じ結果が得られる。

【００２３】本発明を使って、長方形状の基板に成膜さ
れた半導体膜全面をレーザアニールすることを考える
と、前記長方形状の基板の長辺に沿って、楕円ビームを
走査させるのが最も効率がよいことは自明である。この
とき楕円ビームの長径と基板の短辺とが平行に位置する
ようにする。このように打てば、走査の加速と減速の回
数を最も少なくできるからである。したがって、式２）
中でも、aが長方形の短辺を表し、ｂが長方形の長辺を
表すとした。ただし、レーザビームの走査方向に結晶粒
が伸びて行くことから、もしも長方形状の基板におい
て、短辺方向に伸びた結晶粒が適当な半導体素子が必要
な場合は、a、bの関係が入れ変わっても問題はない。

【００２４】ここで、図７を使って式２）の意味につい
て説明する。図７（a）において、楕円ビーム７００２
は図中の矢印の方向に半導体膜７００１上を走査され
る。この動きは相対的なものであるから、楕円ビーム７
００２を動かしても、半導体膜７００１を動かしても、
あるいは両方を動作させても本質は変わらない。半導体
膜７００１の走査速度が遅ければ、加速にかかる時間を
ほぼ０とできるので、ｇは∞である。しかしながら、半
導体膜を走査させる際、半導体膜を往復運動させる必要
があるため、半導体膜の走査速度が速くなると往復運動
の両端における加速度の影響で、処理時間Tが余計にか
かるようになる。すなわち、照射時間（このとき走査速
度は一定で、図７(b)の走査距離ｂの領域が示すも
の。）のほかに加速時間（図７(b)における走査距離ｃ
の領域が示すもの。）が多く必要となってくる。本明細
書中では、ｇは定数として扱うが勿論時間ｔの関数であ
っても問題はない。そのような場合は、ｇ(t)を時間平
均するなどして定数として扱えばよい。

【００２５】式２）の両辺を対数にとると、 log T = log a −log L + log (b/V + 2V/g) 式３） となる。

【００２６】式１）と式３）から、Lを消去すると、 log T = log (b/V^0.535 +2V^1.465 /g) +A 式４） となる。但しAは定数である。（A = − 3.188+log a よ
り明らかである。）上記式の中で変数Lは出力（この場
合１０W）に依存する変数で、楕円ビームの短径を一定
とするならばほぼ比例関係にあると言って良いが、出力
が変わっても上記の式の意味は変わらない。出力が変化
しても、上記の式の定数項Aが変化するのみである。よ
って、式４）を最小にする走査速度Vを求めれば、いか
なる出力のレーザを使用しても、その速度Vが最もレー
ザアニールに要する時間を小さくするものであることが
わかる。つまり、本発明は式４）を最小とする、すなわ
ち、レーザアニールに要する時間をほぼ最短にするVを
提供する。

【００２７】式４）をVについて微分すると、 (logT)' = f( V) (5.477/g − b/V²) 式５） （但し、f(V)はVの関数）と書ける。

【００２８】レーザアニールを最も効率よく行うために
は、Tが最小値を取ればよいので、式５）を０とおい
て、計算すると、 V = (gb/5.477) ^1/2 式６） に従う走査速度Vでレーザアニールすればよいこととな
る。

【００２９】通常、生産工程において用いられる基板の
サイズは、例えば６００mm×７２０mm程度の長方形であ
る。従って、前記長方形の長辺がb（＝７２）にあた
る。通常のXYステージにおいて、加速度は１０ｃｍ/ｓ²
〜１０００ｃｍ/ｓ²であるから、例えば、加速度ｇを２
５０ｃｍ/ｓ²とすると、式６）から導かれるVは５７ｃ
ｍ/ｓとなる。

【００３０】レーザアニールに要する時間と、半導体膜
の走査速度との関係を図１０に示す。図１０において実
線で囲まれる範囲である、式６）で算出される走査速度
Vの半分から２倍程度の範囲に入るVでレーザアニールを
すれば、最短のレーザアニールに要する時間の約１．３
倍以下で効率よくレーザアニールを行うことができる。
よって、 ｛ (gb/5.477) ^1/2｝ /2＜ V ＜２｛(gb/5.477) ^1/2｝ 式７） の範囲でレーザアニールするとよい。

【００３１】好ましくは、図１０において破線で挟まれ
る範囲である、式６）で算出される走査速度Vの９０％
から１１０％程度の範囲に入るVでレーザアニールをす
れば、最短のレーザアニールに要する時間とほぼ同じで
あり、より効率よくレーザアニールを行うことができ
る。よって、 ０.９｛(gb/5.477) ^1/2｝ ＜ V ＜１.１｛(gb/5.477) ^1/2｝ 式８） の範囲でレーザアニールするとよい。

【００３２】一般に使用されている基板のサイズは、３
００×４００ｍｍ、５５０ｍｍ×６５０ｍｍ、（６００
ｍｍ〜６２０ｍｍ）×７２０ｍｍ、７３０×９２０ｍ
ｍ、１０００×１２００ｍｍ、１１５０×１３５０ｍｍ
と様々であるが、どのサイズの基板に対しても、上記の
計算結果は適用できる。また、上記の条件は楕円ビーム
を元に算出したが、それに近い形状、例えば長方形状や
糸巻き状などの形状にも同様に適用できることは言うま
でもない。長方形状のビームを得るためには、例えばレ
ーザ発振器にスラブ型のものを用いればよい。糸巻き状
のビームを作るには、例えばレンズの収差を利用するこ
とで形成できる。

【００３３】

【発明の実施の形態】本発明実施の形態では、レーザア
ニールを最も効率よく行える例を説明する。具体的に
は、走査速度を１５０ｃｍ/ｓとした場合の例を図１に
沿って説明する。レーザ発振器１０１は、ＣＷ発振方式
のもので１０ＷのYVO₄レーザである。非線形光学素子が
共振器に内蔵されており、第２高調波が射出される。

【００３４】レーザ発振器１０１から水平方向に射出さ
れたレーザビームはミラー１０２により鉛直方向から２
０°の方向に偏向される。その後、水平方向に配置され
た焦点距離２０ｍｍの凸レンズ１０３により集光され
る。半導体膜を配置する照射面１０４を凸レンズ１０３
の焦点位置に配置する。また、照射面１０４は凸レンズ
１０３と平行に配置する。これにより長さ５００μｍ、
幅３０μｍの楕円ビームが形成される。照射面において
ビームが楕円になるのは非点収差によるものである。こ
こでは、課題を解決するための手段で作製方法を述べた
厚さ１５０nmのa-Si膜のレーザアニールをする例を示
す。この場合は、幅１５０μｍの長結晶粒領域が形成さ
れる。

【００３５】長結晶粒領域で半導体膜を敷き詰めるため
には、１５０μｍずつ楕円ビームをその長径方向にずら
しながら基板の長辺方向へ楕円ビームを走査させること
を繰り返す必要がある。この動作はＸＹステージを用い
れば容易に行うことができる。照射対象である半導体膜
のサイズを６００×７２０ｍｍとすると、基板の短辺の
長さが６００ｍｍであるから、４０００回（２０００往
復）、楕円ビームを走査させれば、基板全面をレーザア
ニールすることができる。また、このとき、走査速度１
５０ｃｍ/ｓが最も効率のよい速度である条件は、式
６）からｇ＝１７００ｃｍ/ｓ²程度となる。非常に加速
のよいステージを使う必要があることがわかる。図１０
（ａ）に、レーザアニールに要する時間と、半導体膜の
走査速度との関係を示す。極小値があることが見て取
れ、このときの処理時間は約２６００秒である。レーザ
発振器を複数台用いて処理能力を上げることも可能であ
る。

【００３６】

【実施例】［実施例１］本実施例では、発明実施の形態
の例と比較するため、走査速度を５０ｃｍ/ｓとした場
合の例を図８に沿って説明する。レーザ発振器８０１
は、ＣＷ発振方式のもので１０ＷのYVO₄レーザである。
非線形光学素子が共振器に内蔵されており、第２高調波
が射出される。

【００３７】レーザ発振器８０１から水平方向に射出さ
れたレーザビームはミラー８０２により鉛直方向に偏向
される。その後、焦点距離１５０ｍｍシリンドリカルレ
ンズ８０３により、一方向に集光される。また、その１
００ｍｍ後方に配置される焦点距離２０ｍｍのシリンド
リカルレンズ８０４により、前記一方向と直角で、かつ
レーザビームの進行方向と直角の方向に集光される。半
導体膜を配置する照射面８０５をシリンドリカルレンズ
８０４の焦点位置に配置する。これにより長さ７００μ
ｍ、幅３０μｍの楕円ビームが形成される。本実施例で
は、発明実施の形態で作製方法を述べた厚さ１５０nmの
a-Si膜のレーザアニールをする例を示す。この場合は、
幅２５０μｍの長結晶粒領域が形成される。

【００３８】長結晶粒領域で半導体膜を敷き詰めるため
には、２５０μｍずつ楕円ビームをその長径方向にずら
しながら基板の長辺方向へ楕円ビームを走査させること
を繰り返す必要がある。この動作はＸＹステージを用い
れば容易に行うことができる。照射対象である半導体膜
のサイズを６００×７２０ｍｍとすると、基板の短辺の
長さが６００ｍｍであるから、２４００回（１２００往
復）、楕円ビームを走査させれば、基板全面をレーザア
ニールすることができる。また、このとき、走査速度５
０ｃｍ/ｓが最も効率のよい速度である条件は、式６）
からｇ＝１９０ｃｍ/ｓ²程度となる。この程度の加速度
であれば容易に基板を走査させることができる。このと
きの基板１枚に要する処理時間は４６００秒である。レ
ーザ発振器は複数台用いて処理能力を上げることも可能
である。

【００３９】［実施例２］本実施例では、先に挙げた例
と比較するため、走査速度を５００ｃｍ/ｓとした場合
の例を図９に沿って説明する。レーザ発振器９０１は、
ＣＷ発振方式のもので１０ＷのYVO₄レーザである。非線
形光学素子が共振器に内蔵されており、第２高調波が射
出される。

【００４０】レーザ発振器９０１から水平方向に射出さ
れたレーザビームはミラー９０２により鉛直方向に偏向
される。その後、焦点距離１６０ｍｍシリンドリカルレ
ンズ９０３により、一方向に集光される。また、その１
４０ｍｍ後方に配置される焦点距離２０ｍｍのシリンド
リカルレンズ９０４により、前記一方向と直角で、かつ
レーザビームの進行方向と直角の方向に集光される。半
導体膜を配置する照射面９０５をシリンドリカルレンズ
９０４の焦点位置に配置する。これにより長さ２５０μ
ｍ、幅３０μｍの楕円ビーム９０６が形成される。本実
施例では、発明実施の形態で作製方法を述べた厚さ１５
０nmのa-Si膜のレーザアニールをする例を示す。この場
合は、幅８５μｍの長結晶粒領域が形成される。

【００４１】長結晶粒領域で半導体膜を敷き詰めるため
には、８５μｍずつ楕円ビームをその長径方向にずらし
ながら基板の長辺方向へ楕円ビームを走査させることを
繰り返す必要がある。この動作はＸＹステージを用いれ
ば容易に行うことができる。照射対象である半導体膜の
サイズを６００×７２０ｍｍとすると、基板の短辺の長
さが６００ｍｍであるから、７０００回、楕円ビームを
走査させれば、基板全面をレーザアニールすることがで
きる。また、このとき、走査速度５００ｃｍ/ｓが最も
効率のよい速度である条件は、式６）からｇ＝１９００
０ｃｍ/ｓ²程度となる。すなわち発明実施の形態で示し
た例よりもさらに高い加速度を必要とする。かなりの高
加速度であるから、これは半導体膜を動かすよりも、ミ
ラーなどで、レーザビームの方を走査させる方がより容
易である。また、このとき、基板１枚を処理するのに要
する時間は１４００秒であり、これは発明の実施の形態
の例で示したものの倍程度である。一方で走査速度は３
倍以上上がっているので、走査速度が上がった割には、
処理時間を稼げないことがわかる。レーザ発振器は複数
台用いて処理能力を上げることも可能である。 ［実施例３］本実施例では、本発明の光学系を用いて半
導体膜の結晶化を行った例について図２０を用いて説明
する。

【００４２】まず、基板２０として、バリウムホウケイ
酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラ
スからなる基板、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など
を用いることができる。また、本実施例の処理温度に耐
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。

【００４３】次いで、基板２０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
２１を形成する。本実施例では下地膜２１として単層構
造を用いるが、前記絶縁膜を２層以上積層させた構造を
用いても良い。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により
酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ
＝７％、Ｈ＝２％）１００ｎｍを形成する。

【００４４】次いで、下地膜２１上に半導体膜２２を形
成する。半導体膜２２は公知の手段（スパッタ法、ＬＰ
ＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により２５〜２
００ｎｍ（好ましくは３０〜１５０ｎｍ）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、ＲＴ
Ａ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。なお、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Ｃ
ＶＤ法を用い、１５０ｎｍの非晶質珪素膜を成膜する。
この非晶質珪素膜に脱水素化（５００℃、３時間）を行
った後、レーザ結晶化法を行って結晶質珪素膜を形成す
る。

【００４５】レーザ結晶化法には、連続発振型のＹＡＧ
レーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ₃レー
ザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、Ｔ
ｉ：サファイアレーザ等を用いることができる。エキシ
マレーザは通常パルス発振ではあるが、連続発振も原理
的に可能という説もある。本発明に連続発振のエキシマ
レーザも適用できる。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ビームを光学系
で楕円状若しくは長方形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、本実施例では、発明の実施の形態で
示した例または実施例１または実施例２にしたがって、
レーザ結晶化を行う。

【００４６】このようにして得られた結晶性半導体膜２
３には大粒径の結晶粒が形成されているため、前記半導
体膜を用いてＴＦＴを作製すると、そのチャネル形成領
域に含まれうる結晶粒界の本数を少なくすることができ
る。また、個々の結晶粒は実質的に単結晶と見なせる結
晶性を有することから、単結晶半導体を用いたトランジ
スタと同等もしくはそれ以上の高いモビリティ（電界効
果移動度）を得ることも可能である。

【００４７】さらに、形成された結晶粒が一方向に揃っ
ているため、キャリアが結晶粒界を横切る回数を極端に
減らすことができる。そのため、オン電流値（ＴＦＴが
オン状態にある時に流れるドレイン電流値）、オフ電流
値（ＴＦＴがオフ状態にある時に流れるドレイン電流
値）、しきい値電圧、Ｓ値及び電界効果移動度のバラツ
キを低減することも可能となり、電気的特性は向上す
る。

【００４８】［実施例４］本実施例では、実施例３とは
異なる方法で半導体膜の結晶化を行った例について図２
１を用いて説明する。

【００４９】実施例３にしたがって、半導体膜として非
晶質珪素膜まで形成する。そして、特開平７−１８３５
４０号公報に記載された方法を利用して金属含有層３１
を形成して、熱処理を行ったのち、レーザアニール法に
より、半導体膜の結晶性の向上を行う。本実施例では、
半導体膜上にスピンコート法にて酢酸ニッケル水溶液
（重量換算濃度５ｐｐｍ、体積１０ｍｌ）を塗布し、５
００℃の窒素雰囲気で１時間、５５０℃の窒素雰囲気で
１２時間の熱処理を行う。続いて、発明の実施の形態で
示した例または実施例１または実施例２にしたがって、
レーザアニール法により、半導体膜の結晶性の向上を行
う。

【００５０】このように、本発明を用いて結晶化を行っ
た半導体膜には実施例３で作製される結晶粒よりも大粒
径の結晶粒が形成されているため、前記半導体膜を用い
てＴＦＴを作製すると、そのチャネル形成領域に含まれ
うる結晶粒界の本数を少なくすることができる。また、
個々の結晶粒は実質的に単結晶と見なせる結晶性を有す
ることから、単結晶半導体を用いたトランジスタと同等
もしくはそれ以上の高いモビリティ（電界効果移動度）
を得ることも可能である。

【００５１】さらに、形成された結晶粒が一方向に揃っ
ているため、キャリアが結晶粒界を横切る回数を極端に
減らすことができる。そのため、オン電流値、オフ電流
値、しきい値電圧、Ｓ値及び電界効果移動度のバラツキ
を低減することも可能となり、電気的特性は著しく向上
する。

【００５２】［実施例５］本実施例ではアクティブマト
リクス基板の作製方法について図１１〜図１４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。

【００５３】まず、本実施例では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を有するプ
ラスチック基板を用いてもよい。

【００５４】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。

【００５５】次いで、下地膜上に半導体膜を形成する。
半導体膜は公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、ま
たはプラズマＣＶＤ法等）により２５〜２００ｎｍ（好
ましくは３０〜１５０ｎｍ）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）、または公知の結晶化
法を組み合わせて結晶化させる。なお、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、結晶性半導
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。

【００５６】レーザ結晶化法において用いるレーザは、
連続発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レー
ザが望ましい。なお、前記固体レーザとしては連続発振
のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡ
ｌＯ₃レーザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザ、ガラスレーザ、ルビーレ
ーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレ
ーザ等があり、前記気体レーザとしては連続発振のＡｒ
レーザ、Ｋｒレーザ、CO ₂レーザ等があり、前記金属レ
ーザとしてはヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レー
ザ、金蒸気レーザが挙げられる。エキシマレーザは通常
パルス発振ではあるが、連続発振も原理的に可能という
説もある。本発明に連続発振のエキシマレーザも適用で
きる。

【００５７】本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、
１５０ｎｍの非晶質珪素膜を成膜し、この非晶質珪素膜
に結晶化を助長する金属元素を用いた熱結晶化法および
レーザ結晶化法を行う。金属元素としてニッケルを用
い、溶液塗布法により非晶質珪素膜上に導入した後、５
５０℃で５時間の熱処理を行って第１の結晶性珪素膜を
得る。そして、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第２高
調波に変換したのち、発明の実施の形態または実施例１
または実施例２にしたがって、図１または図８または図
９で示す光学系により楕円状ビームを形成して照射して
第２の結晶性珪素膜を得る。前記第１の結晶性珪素膜に
レーザ光を照射して第２の結晶性珪素膜とすることで、
結晶性が向上する。このときのエネルギー密度は０．０
１〜１００ＭＷ／ｃｍ²程度（好ましくは０．１〜１０
ＭＷ／ｃｍ²）が必要である。そして、０．５〜２００
０ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザ光に対して相対的にステ
ージを動かして照射し、結晶性珪素膜を形成する。

【００５８】もちろん、第１の結晶性珪素膜を用いてＴ
ＦＴを作製することもできるが、第２の結晶性珪素膜は
結晶性が向上しているため、ＴＦＴの電気的特性が向上
するので望ましい。例えば、第２の結晶性珪素膜を用い
てＴＦＴを作製すると、移動度は５００〜６００ｃｍ²
／Ｖｓ程度の高い値を得る。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】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１１（Ｂ））本実施例では第１のエッ
チング条件として、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plas
ma：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。基板側（試料ステージ）にも１５０W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。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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】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１１（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。

【００６９】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。

【００７０】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１２（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。

【００７１】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。

【００７２】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４２９ｂ、４
３２ｂ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１２（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４３９、４４７、４４８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１×１０
¹⁹〜５×１０²¹atoms/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。

【００７３】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。

【００７４】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。

【００７５】次いで、図１２（Ｃ）に示すように、加熱
処理を行なって、半導体層の結晶性の回復、それぞれの
半導体層に添加された不純物元素の活性化を行なう。こ
の加熱処理はファーネスアニール炉を用いる熱アニール
法で行なう。熱アニール法としては、酸素濃度が１ｐｐ
ｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中で
４００〜７００℃、代表的には５００〜５５０℃で行え
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。

【００７６】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。

【００７７】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。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、３〜１
００％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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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１３）。

【００８２】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（４３３ａと
４３３ｂ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４５９と電気的な接続が形成され
る。また、画素電極４７０としては、ＡｌまたはＡｇを
主成分とする膜、またはそれらの積層膜等の反射性の優
れた材料を用いることが望ましい。

【００８３】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。

【００８４】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４５３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４５４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４
５６を有している。

【００８５】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５
０５は、絶縁膜４１６を誘電体として、電極（４３２ａ
と４３２ｂの積層）と、半導体層とで形成している。

【００８６】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。

【００８７】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１４に示す。なお、図
１１〜図１４に対応する部分には同じ符号を用いてい
る。図１３中の鎖線Ａ−Ａ’は図１４中の鎖線Ａ―Ａ’
で切断した断面図に対応している。また、図１３中の鎖
線Ｂ−Ｂ’は図１４中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断面図
に対応している。

【００８８】なお、本実施例は実施例１乃至４のいずれ
か一と自由に組み合わせることが可能である。

【００８９】［実施例６］本実施例では、実施例５で作
製したアクティブマトリクス基板から、反射型液晶表示
装置を作製する工程を以下に説明する。説明には図１５
を用いる。

【００９０】まず、実施例５に従い、図１３の状態のア
クティブマトリクス基板を得た後、図１３のアクティブ
マトリクス基板上、少なくとも画素電極４７０上に配向
膜５６７を形成しラビング処理を行なう。なお、本実施
例では配向膜５６７を形成する前に、アクリル樹脂膜等
の有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間隔
を保持するための柱状のスペーサ５７２を所望の位置に
形成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状のスペ
ーサを基板全面に散布してもよい。

【００９１】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。

【００９２】本実施例では、実施例５に示す基板を用い
ている。従って、実施例５の画素部の上面図を示す図１
４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。

【００９３】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。

【００９４】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。

【００９５】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１５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。

【００９６】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。
なお、本実施例は実施例１乃至５のいずれか一と自由に
組み合わせることが可能である。

【００９７】［実施例７］本実施例では、実施例５で示
したアクティブマトリクス基板を作製するときのＴＦＴ
の作製方法を用いて、発光装置を作製した例について説
明する。本明細書において、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ＴＦＴを備えた表示
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（Elec
tro 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。

【００９８】なお、本明細書中では、発光素子において
陽極と陰極の間に形成された全ての層を有機発光層と定
義する。有機発光層には具体的に、発光層、正孔注入
層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層等が含まれ
る。基本的に発光素子は、陽極層、発光層、陰極層が順
に積層された構造を有しており、この構造に加えて、陽
極層、正孔注入層、発光層、陰極層や、陽極層、正孔注
入層、発光層、電子輸送層、陰極層等の順に積層した構
造を有していることもある。

【００９９】図１６は本実施例の発光装置の断面図であ
る。図１６において、基板７００上に設けられたスイッ
チングＴＦＴ６０３は図１３のｎチャネル型ＴＦＴ５０
３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。

【０１００】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。

【０１０１】基板７００上に設けられた駆動回路は図１
３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ＴＦＴ
５０２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。

【０１０２】また、配線７０１、７０３はＣＭＯＳ回路
のソース配線、７０２はドレイン配線として機能する。
また、配線７０４はソース配線７０８とスイッチングＴ
ＦＴのソース領域とを電気的に接続する配線として機能
し、配線７０５はドレイン配線７０９とスイッチングＴ
ＦＴのドレイン領域とを電気的に接続する配線として機
能する。

【０１０３】なお、電流制御ＴＦＴ６０４は図１３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。

【０１０４】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を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。

【０１０５】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。

【０１０６】配線７０１〜７０７を形成後、図１６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。

【０１０７】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。

【０１０８】画素電極７１１の上には発光層７１３が形
成される。なお、図１６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。

【０１０９】但し、以上の例は発光層として用いること
のできる有機発光材料の一例であって、これに限定する
必要はまったくない。発光層、電荷輸送層または電荷注
入層を自由に組み合わせて発光層（発光及びそのための
キャリアの移動を行わせるための層）を形成すれば良
い。例えば、本実施例では低分子系有機発光材料を発光
層として用いる例を示したが、中分子系有機発光材料や
高分子系有機発光材料を用いても良い。なお、本明細書
中において、昇華性を有さず、かつ、分子数が２０以下
または連鎖する分子の長さが１０μｍ以下の有機発光材
料を中分子系有機発光材料とする。また、高分子系有機
発光材料を用いる例として、正孔注入層として２０ｎｍ
のポリチオフェン（ＰＥＤＯＴ）膜をスピン塗布法によ
り設け、その上に発光層として１００ｎｍ程度のパラフ
ェニレンビニレン（ＰＰＶ）膜を設けた積層構造として
も良い。なお、ＰＰＶのπ共役系高分子を用いると、赤
色から青色まで発光波長を選択できる。また、電荷輸送
層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いるこ
とも可能である。これらの有機発光材料や無機材料は公
知の材料を用いることができる。

【０１１０】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。

【０１１１】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。

【０１１２】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。

【０１１３】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。

【０１１４】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。

【０１１５】こうして図１６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。

【０１１６】こうして、基板７００上にｎチャネル型Ｔ
ＦＴ６０１、ｐチャネル型ＴＦＴ６０２、スイッチング
ＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）６０３および電流制御Ｔ
ＦＴ（ｐチャネル型ＴＦＴ）６０４が形成される。

【０１１７】さらに、図１６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。

【０１１８】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。

【０１１９】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。
なお、本実施例は実施例１乃至５のいずれか一と自由に
組み合わせることが可能である。

【０１２０】［実施例８］本発明を適用して、様々な半
導体装置（アクティブマトリクス型液晶表示装置、アク
ティブマトリクス型発光装置、アクティブマトリクス型
ＥＣ表示装置）を作製することができる。即ち、それら
電気光学装置を表示部に組み込んだ様々な電子機器に本
発明を適用できる。

【０１２１】その様な電子機器としては、ビデオカメ
ラ、デジタルカメラ、プロジェクター、ヘッドマウント
ディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビゲ
ーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携
帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電
子書籍等）などが挙げられる。それらの例を図１７、図
１８及び図１９に示す。

【０１２２】図１７（Ａ）はパーソナルコンピュータで
あり、本体３００１、画像入力部３００２、表示部３０
０３、キーボード３００４等を含む。本発明により作製
された半導体装置を表示部３００３に適用することで、
本発明のパーソナルコンピュータが完成する。

【０１２３】図１７（Ｂ）はビデオカメラであり、本体
３１０１、表示部３１０２、音声入力部３１０３、操作
スイッチ３１０４、バッテリー３１０５、受像部３１０
６等を含む。本発明により作製された半導体装置を表示
部３１０２に適用することで、本発明のビデオカメラが
完成する。

【０１２４】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３２０１、カメラ部
３２０２、受像部３２０３、操作スイッチ３２０４、表
示部３２０５等を含む。本発明により作製された半導体
装置を表示部３２０５に適用することで、本発明のモバ
イルコンピュータが完成する。

【０１２５】図１７（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイで
あり、本体３３０１、表示部３３０２、アーム部３３０
３等を含む。本発明により作製された半導体装置を表示
部３３０２に適用することで、本発明のゴーグル型ディ
スプレイが完成する。

【０１２６】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３４０１、表示部３４０２、スピーカ部３４０
３、記録媒体３４０４、操作スイッチ３４０５等を含
む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄ
ｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ
等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネッ
トを行うことができる。本発明により作製された半導体
装置を表示部３４０２に適用することで、本発明の記録
媒体が完成する。

【０１２７】図１７（Ｆ）はデジタルカメラであり、本
体３５０１、表示部３５０２、接眼部３５０３、操作ス
イッチ３５０４、受像部（図示しない）等を含む。本発
明により作製された半導体装置を表示部３５０２に適用
することで、本発明のデジタルカメラが完成する。

【０１２８】図１８（Ａ）はフロント型プロジェクター
であり、投射装置３６０１、スクリーン３６０２等を含
む。本発明により作製された半導体装置を投射装置３６
０１の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他の
駆動回路に適用することで、本発明のフロント型プロジ
ェクターが完成する。

【０１２９】図１８（Ｂ）はリア型プロジェクターであ
り、本体３７０１、投射装置３７０２、ミラー３７０
３、スクリーン３７０４等を含む。本発明により作製さ
れた半導体装置を投射装置３７０２の一部を構成する液
晶表示装置３８０８やその他の駆動回路に適用すること
で、本発明のリア型プロジェクターが完成する。

【０１３０】なお、図１８（Ｃ）は、図１８（Ａ）及び
図１８（Ｂ）中における投射装置３６０１、３７０２の
構造の一例を示した図である。投射装置３６０１、３７
０２は、光源光学系３８０１、ミラー３８０２、３８０
４〜３８０６、ダイクロイックミラー３８０３、プリズ
ム３８０７、液晶表示装置３８０８、位相差板３８０
９、投射光学系３８１０で構成される。投射光学系３８
１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施
例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単
板式であってもよい。また、図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。

【０１３１】また、図１８（Ｄ）は、図１８（Ｃ）中に
おける光源光学系３８０１の構造の一例を示した図であ
る。本実施例では、光源光学系３８０１は、リフレクタ
ー３８１１、光源３８１２、レンズアレイ３８１３、３
８１４、偏光変換素子３８１５、集光レンズ３８１６で
構成される。なお、図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。

【０１３２】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発光装置での適用例は
図示していない。

【０１３３】図１９（Ａ）は携帯電話であり、本体３９
０１、音声出力部３９０２、音声入力部３９０３、表示
部３９０４、操作スイッチ３９０５、アンテナ３９０６
等を含む。本発明により作製された半導体装置を表示部
３９０４に適用することで、本発明の携帯電話が完成す
る。

【０１３４】図１９（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であ
り、本体４００１、表示部４００２、４００３、記憶媒
体４００４、操作スイッチ４００５、アンテナ４００６
等を含む。本発明により作製された半導体装置は表示部
４００２、４００３に適用することで、本発明の携帯書
籍が完成する。

【０１３５】図１９（Ｃ）はディスプレイであり、本体
４１０１、支持台４１０２、表示部４１０３等を含む。
本発明により作製された半導体装置を表示部４１０３に
適用することで、本発明のディスプレイが完成する。本
発明のディスプレイは特に大画面化した場合において有
利であり、対角１０インチ以上（特に３０インチ以上）
のディスプレイには有利である。

【０１３６】以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広
く、さまざまな分野の電子機器に適用することが可能で
ある。また、本実施例の電子機器は実施例１〜６または
７の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。

【０１３７】

【発明の効果】本発明の構成を採用することにより、以
下に示すような基本的有意性を得ることが出来る。 （ａ）本発明が示す式によりCWレーザを使った半導体膜
の結晶化装置を設計する際に、あらかじめステージの加
速特性をどの程度とすればよいかが容易にわかる。これ
は複数の同じ種類のレーザまたは複数の異なる種類のレ
ーザを用いた場合においても同様である。 （ｂ）本発明が従う式に従ってCWレーザを使用すれば、
単結晶に近い特性の半導体膜を高いスループットで得る
ことができる。複数の同じ種類のレーザまたは複数の異
なる種類のレーザを用いた場合にさらに高いスループッ
トを得ることが可能となる。 （ｃ）レーザは半導体膜が成膜される基板をあまり加熱
しないため、本工程を使えば、例えばプラスチック基板
上に単結晶に近い特性をもった半導体膜を高いスループ
ットで形成することができる。複数の同じ種類のレーザ
または複数の異なる種類のレーザを用いた場合にさらに
高いスループットを得ることが可能となる。 （ｄ）本発明が示す式の本質であるレーザアニールに要
する時間を最小にする走査速度は、レーザの出力に依ら
ないため、どのようなレーザ発振器にも簡単に適用でき
る。 （ｅ）以上の利点を満たした上で、アクティブマトリク
ス型の液晶表示装置に代表される半導体装置において、
半導体装置の動作特性および信頼性の向上を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 発明の実施の形態を説明する図。

【図２】 レーザ照射装置の例を示す図。

【図３】 レーザ出力と走査速度の関係を示すグラフ。

【図４】 レーザ照射装置の例を示す図。

【図５】 レーザ照射装置の例を示す図。

【図６】 走査速度と長結晶粒領域の幅の関係を示すグ
ラフ。

【図７】 レーザアニールの様子を示す図。

【図８】 実施例１を説明する図。

【図９】 実施例２を説明する図。

【図１０】 楕円ビームの走査速度と処理時間の関係を
示すグラフ。

【図１１】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程
を示す断面図。

【図１２】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程
を示す断面図。

【図１３】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程
を示す断面図。

【図１４】 画素ＴＦＴの構成を示す上面図。

【図１５】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の断
面図。

【図１６】 発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造
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】 本発明を用いて半導体膜の結晶化を行う例
を示す図。

【図２１】 本発明を用いて半導体膜の結晶化を行う例
を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 29/786 Ｆターム(参考） 2H092 GA59 JA24 JA28 KA04 MA01 MA05 MA08 MA13 MA17 MA19 MA27 MA29 MA30 MA35 NA21 NA25 NA27 NA29 5F052 AA02 AA17 AA24 BA07 BA18 BB01 BB04 BB05 BB06 BB07 CA10 DA02 DB02 DB03 DB07 EA15 EA16 FA19 JA01 JA04 5F110 AA01 AA16 BB02 BB04 BB05 CC02 DD01 DD02 DD03 DD05 DD13 DD14 DD15 DD17 EE01 EE02 EE03 EE04 EE06 EE09 EE14 EE23 EE28 EE44 EE45 FF02 FF04 FF09 FF28 FF30 FF36 GG01 GG02 GG13 GG16 GG24 GG32 GG43 GG45 GG47 HJ01 HJ04 HJ12 HJ13 HJ23 HL01 HL02 HL03 HL04 HL06 HL11 HL12 HM15 NN03 NN04 NN22 NN24 NN27 NN34 NN35 NN36 NN71 NN72 NN73 PP01 PP02 PP03 PP05 PP06 PP10 PP13 PP24 PP29 PP34 PP35 QQ04 QQ11 QQ19 QQ23 QQ24 QQ25 QQ28

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザと、前記レーザから射出されたレ
   ーザ光を成形するための光学系と、を有するレーザ照射
   装置であって、前記レーザ光の基板に対する相対的な走
   査速度Ｖは、走査速度Ｖに達するのに要する加速度を
   ｇ、前記基板の一辺の長さをｂとすると、 ｛(gb/5.477) ^1/2 ｝/2＜ V ＜２｛(gb/5.477) ^1/2｝ を満たすことを特徴とするレーザ照射装置。
2. 【請求項２】 レーザと、前記レーザから射出されたレ
   ーザ光を成形するための光学系と、を有するレーザ照射
   装置であって、前記楕円ビームの基板に対する相対的な
   走査速度Ｖは、走査速度Ｖに達するのに要する加速度を
   ｇ、前記基板の一辺の長さをｂとすると、 ０.９｛(gb/5.477) ^1/2｝ ＜ V ＜１.１｛(gb/5.477)
   ^1/2｝ を満たすことを特徴とするレーザ照射装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２において、前記
   レーザ光は、前記光学系により、前記基板上における形
   状が楕円状または長方形状に成形されることを特徴とす
   るレーザ照射装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか一項におい
   て、前記レーザは、連続発振の固体レーザまたは気体レ
   ーザまたは金属レーザであることを特徴とするレーザ照
   射装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか一項におい
   て、前記レーザは、連続発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ₄
   レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ₃レーザ、Ｙ₂Ｏ₃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：サファイアレーザから選ばれた一種であ
   ることを特徴とするレーザ照射装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至４のいずれか一項におい
   て、前記レーザは、連続発振のＡｒレーザ、Ｋｒレー
   ザ、ＣＯ₂レーザから選ばれた一種であることを特徴と
   するレーザ照射装置。
7. 【請求項７】 請求項１乃至４のいずれか一項におい
   て、前記レーザは、連続発振のヘリウムカドミウムレー
   ザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザから選ばれた一種であ
   ることを特徴とするレーザ照射装置。
8. 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれか一項におい
   て、前記レーザ光は、非線形光学素子により高調波に変
   換されていることを特徴とするレーザ照射装置。
9. 【請求項９】 請求項１乃至８のいずれか一項におい
   て、前記基板の一辺は、該基板の長辺であることを特徴
   とするレーザ照射装置。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至９のいずれか一項におい
    て、前記基板の大きさは、３００ｍｍ×４００ｍｍ、５
    ５０ｍｍ×６５０ｍｍ、（６００ｍｍ〜６２０ｍｍ）×
    ７２０ｍｍ、７３０ｍｍ×９２０ｍｍ、１０００ｍｍ×
    １２００ｍｍ、１１５０ｍｍ×１３５０ｍｍのいずれか
    であることを特徴とするレーザ照射装置。