JP2003243304A - 半導体装置の作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板処理の効率を高めることができるレーザ
ー結晶化法を用いた半導体装置の作製方法またはレーザ
ー照射方法の提供を課題とする。 【解決手段】 アイランドを単数または複数含む島状の
半導体膜（サブアイランド）をパターニングによって形
成する。次に、レーザー光の照射により該サブアイラン
ドの結晶性を高め、その後サブアイランドをパターニン
グすることでアイランドを形成する。さらにサブアイラ
ンドのパターン情報から、少なくともサブアイランドに
レーザー光が照射されるように、基板上におけるレーザ
ー光の走査経路を定める。つまり本発明では、基板全体
にレーザー光を照射するのではなく、少なくとも必要不
可欠な部分が最低限結晶化できるようにレーザー光を走
査する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体膜をレーザ
ー光を用いて結晶化又はイオン注入後の活性化をするレ
ーザー照射方法及び半導体装置の作製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、基板上にＴＦＴを形成する技術が
大幅に進歩し、アクティブマトリクス型の半導体表示装
置への応用開発が進められている。特に、多結晶半導体
膜を用いたＴＦＴは、従来の非晶質半導体膜を用いたＴ
ＦＴよりも電界効果移動度（モビリティともいう）が高
いので、高速動作が可能である。そのため、従来基板の
外に設けられた駆動回路で行っていた画素の制御を、画
素と同一の基板上に形成した駆動回路で行うことが可能
である。

【０００３】ところで半導体装置に用いる基板は、コス
トの面から単結晶シリコン基板よりも、ガラス基板が有
望視されている。ガラス基板は耐熱性に劣り、熱変形し
やすい。そのため、ガラス基板上にポリシリコンＴＦＴ
を形成する場合において、半導体膜の結晶化にレーザー
アニールを用いることは、ガラス基板の熱変形を避ける
のに非常に有効である。

【０００４】レーザーアニールの特徴は、輻射加熱或い
は伝導加熱を利用するアニール法と比較して処理時間を
大幅に短縮できることや、半導体又は半導体膜を選択
的、局所的に加熱して、基板に殆ど熱的損傷を与えない
ことなどが上げられている。

【０００５】なお、ここでいうレーザーアニール法と
は、半導体基板又は半導体膜に形成された損傷層を再結
晶化する技術や、基板上に形成された半導体膜を結晶化
させる技術を指している。また、半導体基板又は半導体
膜の平坦化や表面改質に適用される技術も含んでいる。
適用されるレーザー発振装置は、エキシマレーザーに代
表される気体レーザー発振装置、ＹＡＧレーザーに代表
される固体レーザー発振装置であり、レーザー光の照射
によって半導体の表面層を数十ナノ〜数十マイクロ秒程
度のごく短時間加熱して結晶化させるものとして知られ
ている。

【０００６】レーザーはその発振方法により、パルス発
振と連続発振の２種類に大別される。パルス発振のレー
ザーは出力エネルギーが比較的高いため、ビームスポッ
トの大きさを数ｃｍ²以上として量産性を上げることが
できる。特に、ビームスポットの形状を光学系を用いて
加工し、長さ１０ｃｍ以上の線状にすると、基板へのレ
ーザー光の照射を効率的に行うことができ、量産性をさ
らに高めることができる。そのため、半導体膜の結晶化
には、パルス発振のレーザーを用いるのが主流となりつ
つあった。

【０００７】ところが近年、半導体膜の結晶化において
パルス発振のレーザーよりも連続発振のレーザーを用い
る方が、半導体膜内に形成される結晶の粒径が大きくな
ることが見出された。半導体膜内の結晶粒径が大きくな
ると、該半導体膜を用いて形成されるＴＦＴの移動度が
高くなる。そのため、連続発振のレーザーはにわかに脚
光を浴び始めている。

【０００８】しかし、一般的に連続発振のレーザーは、
パルス発振のレーザーに比べてその最大出力エネルギー
が小さいため、ビームスポットのサイズが１０^-3ｍｍ²
程度と小さい。そのため、１枚の大きな基板を処理する
ためには、基板におけるビームの照射位置を上下左右に
移動させる必要があり、基板１枚あたりの処理時間が長
くなる。よって、基板処理の効率が悪く、基板の処理速
度の向上が重要な課題となっている。

【０００９】なお、スリットを用いてビームスポットの
長さを調整する技術は、従来から用いられている（例え
ば、特許文献１、特許文献２参照）。

【００１０】

【特許文献１】特開平１１−３５４４６３号公報（第３
頁、第３図）

【００１１】

【特許文献２】特開平９−２７０３９３号公報（第３−
４頁、第２図）

【００１２】また、半導体膜を島状にしてから連続発振
のレーザ光による結晶化を行なう技術は、従来から用い
られている（例えば、非特許文献１参照）。

【００１３】

【非特許文献１】Akito Hara, Yasuyoshi Mishima, Tat
suya Kakehi, Fumiyo Takeuchi, Michiko Takei, Kenic
hi Yoshino, Katsuyuki Suga, Mitsuru Chida, and Nob
uo Sasaki, Fujitsu Laboratories Ltd., "High Perfor
mance Poly-Si TFTs on a Glassby a Stable Scanning
CW Laser Lateral Crystallization", IEDM2001。

【発明が解決しようとする課題】

【００１４】本発明は上述した問題に鑑み、従来に比べ
て基板処理の効率を高めることができ、また半導体膜の
移動度を高めることができるレーザー結晶化法を用いた
レーザー照射方法、及びそれを用いた半導体装置の製造
方法の提供を課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明では、半導体膜の
マスクの形状のデータ（パターン情報）をもとに、島状
の半導体膜（アイランド）となる部分を把握する。そし
て、該アイランドを単数または複数含む島状の半導体膜
（サブアイランド）をパターニングによって形成する。
次に、レーザー光の照射により該サブアイランドの結晶
性を高め、その後サブアイランドをパターニングするこ
とでアイランドを形成する。

【００１６】さらに本発明では、サブアイランドのパタ
ーン情報から、少なくともサブアイランドにレーザー光
が照射されるように、基板上におけるレーザー光の走査
経路を定める。つまり本発明では、基板全体にレーザー
光を照射するのではなく、少なくとも必要不可欠な部分
が最低限結晶化できるようにレーザー光を走査する。上
記構成により、サブアイランド以外の部分にレーザー光
が照射される時間を省くことができ、よって、レーザー
光照射にかかる時間を短縮化することができ、なおかつ
基板の処理速度を向上させることができる。また不必要
な部分にレーザー光を照射し、基板にダメージが与えら
れるのを防ぐことができる。

【００１７】なお本発明では、基板に予めレーザー光等
によってマーカーを形成しておいても良いが、サブアイ
ランドと同時にマーカーを形成しても良い。サブアイラ
ンドと同時にマーカーを形成することで、マーカー用の
マスクを１枚減らすことができ、なおかつレーザー光で
形成するよりもより正確な位置にマーカーを形成するこ
とができ、位置合わせの精度を向上させることができ
る。そして本発明では該マーカーを基準とし、サブアイ
ランドのパターン情報をもとにレーザー光を走査する位
置を定める。

【００１８】また本発明では、レーザー光を走査してい
き、ビームスポットがサブアイランドに達したときに、
ビームスポットとサブアイランドが基板と垂直な方向か
ら見て１点で接するように、意図的にレーザー光の走査
方向を定める。例えば、基板上から見てサブアイランド
が多角形を有している場合、最初にサブアイランドの角
の１つとビームスポットとが接するように、レーザー光
を走査する。なお、基板上から見てサブアイランドの一
部または全てが曲線を描いている場合も、ビームスポッ
トとサブアイランドの曲線を描いている部分とが、最初
に１つの接点で接するように、レーザー光の走査方向を
定める。１つの接点からレーザー光の照射が開始される
と、該接点を含めた近傍から（１００）面の配向を有す
る結晶が成長を開始する。そして、レーザー光を走査し
ていき、サブアイランドへのレーザー光の照射が終了す
ると、サブアイランド全体の（１００）面の配向率を高
めることができる。

【００１９】（１００）面の配向率が高いアイランドを
ＴＦＴの活性層として用いると、ＴＦＴの移動度を高く
することができる。また、活性層の（１００）面の配向
率が高いと、その上に形成するゲート絶縁膜の膜質のバ
ラツキを少なくすることができ、それ故にＴＦＴのしき
い値電圧のバラツキを小さくすることができる。

【００２０】また、サブアイランドにレーザー光を照射
すると、基板上から見たサブアイランドのエッジの近傍
において、微結晶が形成されてしまう。これはエッジの
近傍と中心部とで、レーザー光により与えられた熱の、
基板への拡散のし方が異なるためではないかと考えられ
ている。

【００２１】よって本発明では、レーザー光による結晶
化の後に、エッジの近傍の結晶性が芳しくない部分をパ
ターニングにより取り除き、結晶性が比較的良好な、サ
ブアイランドの中心部を用いてアイランドを形成する。
なお、サブアイランドのいずれの部分をパターニングで
除去してアイランドを形成するのかは、設計者が適宜定
めることができる。このように、アイランドを直接レー
ザー光で結晶化するのではなく、サブアイランドをレー
ザー光で結晶化させたあとにアイランドを形成すること
で、アイランドの結晶性をより高めることができる。

【００２２】さらに本発明ではスリットを介し、ビーム
スポットのうちエネルギー密度の低い部分を遮蔽する。
スリットを用いることで、比較的均一なエネルギー密度
のレーザー光をサブアイランドに照射することができ、
結晶化を均一に行うことができる。またスリットを設け
ることで、サブアイランドのパターン情報によって部分
的にビームスポットの幅を変えることができ、サブアイ
ランド、さらにはＴＦＴの活性層のレイアウトにおける
制約を小さくすることができる。なおビームスポットの
幅とは、走査方向と垂直な方向におけるビームスポット
の長さを意味する。

【００２３】なお本発明で用いるビームスポットの形状
は、楕円、四角形、線形等が含まれる。

【００２４】また複数のレーザー発振装置から発振され
たレーザー光を合成することで得られた１つのビームス
ポットを、レーザー結晶化に用いても良い。上記構成に
より、各レーザー光のエネルギー密度の弱い部分を補い
合うことができる。

【００２５】また半導体膜を成膜した後、もしくはサブ
アイランドを形成した後、大気に曝さないように（例え
ば希ガス、窒素、酸素等の特定されたガス雰囲気または
減圧雰囲気にする）レーザー光の照射を行い、半導体膜
を結晶化させても良い。上記構成により、クリーンルー
ム内における分子レベルでの汚染物質、例えば空気の清
浄度を高めるためのフィルター内に含まれるボロン等
が、レーザー光による結晶化の際に半導体膜に混入する
のを防ぐことができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明のレーザー光の照射
方法及び半導体装置の作製方法について、図１を用いて
説明する。

【００２７】まず図１（Ａ）に示すように基板１０上に
半導体膜１１を成膜する。基板１０は、後の工程の処理
温度に耐えうる材質であれば良く、例えば石英基板、シ
リコン基板、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基板を用いるこ
とができる。また、処理温度に耐えうる程度に耐熱性を
有するプラスチック基板を用いてもよい。

【００２８】なお、基板１０と半導体膜１１との間に、
基板１０に含まれるアルカリ金属などの不純物が半導体
膜１１内に取り込まれるのを防ぐために、絶縁膜からな
る下地膜を成膜しても良い。

【００２９】また半導体膜１１は、公知の手段（スパッ
タ法、ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）により成膜
することができる。なお、半導体膜は非晶質半導体膜で
あっても良いし、微結晶半導体膜、結晶性半導体膜であ
っても良い。

【００３０】次に、図１（Ｂ）に示すように半導体膜１
１をパターニングして、サブアイランド（レーザー結晶
化前（ＬＣ前））１２と、マーカー１８とを形成する。
なお、マーカーの形状は図１（Ｂ）に示す形に限定され
ない。

【００３１】そして、図１（Ｃ）に示すようにサブアイ
ランド（ＬＣ前）１２にレーザー光を照射し、結晶性が
高められたサブアイランド（ＬＣ後）１３を形成する。
本発明では、ビームスポットのエネルギー密度が低い部
分をスリット１７を用いて遮蔽している。スリット１７
は、レーザー光を遮ることが可能であり、なおかつレー
ザー光によって変形または損傷しないような材質で形成
するのが望ましい。そして、スリット１７はスリットの
幅が可変であり、該スリットの幅によってビームスポッ
トの幅を変更することができる。

【００３２】なお、エネルギー密度は、所望の結晶を得
るために必要な値を満たしてない場合、低いと判断す
る。なお、所望の結晶か否かの判断は、設計者が適宜判
断することができる。よって設計者が望む結晶性が得ら
れなければ、エネルギー密度が低いと判断することがで
きる。

【００３３】レーザー光のエネルギー密度は、スリット
を介して得られたビームスポットのエッジの近傍におい
て低くなっており、そのためエッジの近傍は結晶粒が小
さく、結晶の粒界に沿って突起した部分（リッジ）が出
現する。そのため、レーザー光のビームスポット１４の
軌跡のエッジ１５と、サブアイランド（ＬＣ前）１２も
しくは、その後に形成されるアイランドとが重ならない
ようにする。

【００３４】なおレーザー光の走査方向は、レーザー光
を走査していって、ビームスポットがサブアイランドに
達したときに、ビームスポットとサブアイランドが基板
と垂直な方向から見て１点で接するように意図的に定め
る。１つの接点からレーザー光の照射が開始されると、
該接点を含めた近傍から（１００）面の配向を有する結
晶が成長を開始するので、サブアイランドへのレーザー
光の照射が終了すると、サブアイランド全体の（１０
０）面の配向率を高めることができる。

【００３５】本発明では公知のレーザーを用いることが
できる。レーザーは、連続発振の気体レーザーもしくは
固体レーザーを用いることができる。気体レーザーとし
て、エキシマレーザー、Ａｒレーザー、Ｋｒレーザーな
どがあり、固体レーザーとして、ＹＡＧレーザー、ＹＶ
Ｏ₄レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ₃レーザー、ガ
ラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライドレ
ーザー、Ｔｉ：サファイアレーザー、Ｙ₂Ｏ₃レーザーな
どが挙げられる。固体レーザーとしては、Ｃｒ、Ｎｄ、
Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｙｂ又はＴｍがドーピ
ングされたＹＡＧ、ＹＶＯ₄、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ₃などの
結晶を使ったレーザーが適用される。当該レーザーの基
本波はドーピングする材料によって異なり、１μｍ前後
の基本波を有するレーザー光が得られる。基本波に対す
る高調波は、非線形光学素子を用いることで得ることが
できる。

【００３６】またさらに、固体レーザーから発せられら
た赤外レーザー光を非線形光学素子でグリーンレーザー
光に変換後、さらに別の非線形光学素子によって得られ
る紫外レーザー光を用いることもできる。

【００３７】なお、マーカー１９にはレーザー光を照射
してもしなくとも良い。

【００３８】次に、図１（Ｄ）に示すようにサブアイラ
ンド（ＬＣ後）１３をパターニングすることで、アイラ
ンド１６を形成する。アイランド１６が、サブアイラン
ドのエッジの近傍を避けて、中心部の結晶性が比較的優
れている部分を用いるのが好ましい。なお、パターニン
グの際にマーカー１９は後の工程において用いられるマ
スクの位置合わせのために残しておく。

【００３９】上記工程によって作製されたアイランド１
６は、結晶性が優れており、なおかつ（１１０）面の配
向率が高められてる。

【００４０】次に、複数のビームスポットを重ね合わせ
ることで合成される、ビームスポットの形状について説
明する。

【００４１】図４（Ａ）に、複数のレーザー発振装置か
らそれぞれ発振されるレーザー光の、スリットを介さな
い場合の被処理物におけるビームスポットの形状の一例
を示す。図４（Ａ）に示したビームスポットは楕円形状
を有している。なお本発明において、レーザー発振装置
から発振されるレーザー光のビームスポットの形状は、
楕円に限定されない。ビームスポットの形状はレーザー
の種類によって異なり、また光学系により成形すること
もできる。また、ＹＡＧレーザーから射出されたレーザ
ー光の形状は、ロッド形状が円筒形であれば円状とな
り、スラブ型であれば矩形状となる。このようなレーザ
ー光を光学系により、さらに成形することにより、所望
の大きさのレーザー光をつくることもできる。

【００４２】図４（Ｂ）に図４（Ａ）に示したビームス
ポットの長軸ｙ方向におけるレーザー光のエネルギー密
度の分布を示す。ビームスポットが楕円形状であるレー
ザー光のエネルギー密度の分布は、楕円の中心Ｏに向か
うほど高くなっている。αは、エネルギー密度が、所望
の結晶を得るために必要とする値を超えている、長軸ｙ
方向における幅に相当する。

【００４３】次に、図４に示したビームスポットを有す
るレーザー光を合成したときの、ビームスポットの形状
を、図２（Ａ）に示す。なお図２（Ａ）では４つのレー
ザー光のビームスポットを重ね合わせることで１つの線
状のビームスポットを形成した場合について示している
が、重ね合わせるビームスポットの数はこれに限定され
ない。

【００４４】図２（Ａ）に示すように、各レーザー光の
ビームスポットは、各楕円の長軸が一致し、なおかつ互
いにビームスポットの一部が重なることで合成され、１
つのビームスポット１８が形成されている。なお以下、
各楕円の中心Ｏを結ぶことで得られる直線を中心軸と呼
ぶ。

【００４５】図２（Ｂ）に、図２（Ａ）に示した合成後
のビームスポットの、中心軸ｙ方向におけるレーザー光
のエネルギー密度の分布を示す。なお、図２（Ａ）に示
すビームスポットは、図２（Ｂ）におけるエネルギー密
度のピーク値の１／ｅ²のエネルギー密度を満たしてい
る領域に相当する。合成前の各ビームスポットが重なり
合っている部分において、エネルギー密度が加算され
る。例えば図示したように重なり合ったビームのエネル
ギー密度Ｅ１とＥ２を加算すると、ビームのエネルギー
密度のピーク値Ｅ３とほぼ等しくなり、各楕円の中心Ｏ
の間においてエネルギー密度が平坦化される。

【００４６】なお、Ｅ１とＥ２を加算するとＥ３と等し
くなるのが理想的だが、現実的には必ずしも等しい値に
はならない。Ｅ１とＥ２を加算した値とＥ３との値のず
れの許容範囲は、設計者が適宜設定することが可能であ
る。

【００４７】図２（Ｂ）からわかるように、複数のレー
ザー光を重ね合わせてエネルギー密度の低い部分を互い
に補い合うようにすることで、複数のレーザー光を重ね
合わせないで単独で用いるよりも、半導体膜の結晶性を
効率良く高めることができる。例えばビームスポットを
単独で用いると、図１（Ｂ）の斜線で示した領域におい
てのみ、所望の結晶を得るために必要なエネルギー密度
の値を超えており、その他の領域ではエネルギー密度が
所望の値まで満たされていなかったと仮定する。この場
合、各ビームスポットは、中心軸方向の幅がαで示され
る斜線の領域でしか、所望の結晶を得ることができな
い。しかし、ビームスポットを図２（Ｂ）で示したよう
に重ね合わせることで、中心軸方向の幅がβ（β＞４
α）で示される領域において所望の結晶を得ることがで
き、より効率良く半導体膜を結晶化させることができ
る。

【００４８】なお、計算によって求めた図２（Ａ）のＢ
−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’におけるエネルギー密度の分布を、図
３に示す。なお、図３は、合成前のビームスポットの、
ピーク値の１／ｅ²のエネルギー密度を満たしている領
域を基準としている。合成前のビームスポットの短軸方
向の長さを３７μm、長軸方向の長さを４１０μmとし、
中心間の距離を１９２μmとしたときの、Ｂ−Ｂ’、Ｃ
−Ｃ’におけるエネルギー密度は、それぞれ図３
（Ａ）、（Ｂ）に示すような分布を有している。Ｂ−
Ｂ’の方がＣ−Ｃ’よりも弱冠小さくなっているが、ほ
ぼ同じ大きさとみなすことができ、合成前のビームスポ
ットのピーク値の１／ｅ²のエネルギー密度を満たして
いる領域における、合成されたビームスポットの形状
は、線状と言い表すことができる。

【００４９】なお、レーザー光を重ね合わせても、な
お、エネルギー密度が所望の値まで達していない領域が
ある。本発明では、合成されたビームスポットのエネル
ギー密度の低い領域を、スリット１７において遮蔽し、
半導体膜１１に照射されないようにする。図２（Ｃ）を
用いて、合成されたビームスポットとスリットとの位置
関係について説明する。

【００５０】本発明で用いられるスリット１７は、スリ
ットの幅が可変であり、その幅はコンピューターによっ
て制御されている。図２（Ｃ）において、１８は、図２
（Ａ）に示したものと同じく、合成により得られるビー
ムスポット１８の形状を示しており、１７はスリットを
示している。

【００５１】そして図２（Ｄ）は、図２（Ｂ）に示した
ビームスポットの、中心軸Ａ−Ａ’をｙ方向としたと
き、ｙ方向におけるエネルギー密度の分布を示してい
る。図３（Ｂ）に示した場合と異なり、エネルギー密度
の低い領域がスリット１７によってカットされる。

【００５２】エネルギー密度の低い領域が照射された半
導体膜は、結晶性が芳しくない。具体的には、エネルギ
ー密度が満たされている領域と比べて、結晶粒が小さか
ったり、結晶粒の成長する方向が異なっていたりする。
図５（Ａ）に、基板上における合成されたビームスポッ
トの形状を示す。５０で示す領域が、所望のエネルギー
密度を満たしている領域を示しており、５１が満たして
いない領域を示している。そして、ビームスポットの中
心軸方向の長さをＷ_TBWとし、エネルギー密度を満たし
ている領域における中心軸方向の長さをＷ_BWとし、エネ
ルギー密度を満たしている領域における中心軸と垂直な
方向における長さをＷ_Cとする。

【００５３】図５（Ｂ）に、図５（Ａ）に示したビーム
スポットをスリットを介することで、中心軸方向の長さ
をＷ_BW以下としたビームスポット５２の走査経路と、サ
ブアイランドのパターンとの位置関係を示す。図５
（Ｂ）では、走査方向と垂直な方向における幅におい
て、エネルギー密度の低い部分が遮蔽されたビームスポ
ット５２を走査した様子について示す。ビームスポット
５２はサブアイランド５３を覆うように走査されてお
り、ビームスポットの軌跡のエッジが、サブアイランド
５３と重なっていない。なお、ビームスポットの軌跡の
エッジが、必ずしもサブアイランドと重ならないように
する必要はなく、最低限サブアイランドをパターニング
することで得られるアイランド５４と重ならないように
することが重要である。

【００５４】本発明では、エネルギー密度の低い領域が
存在しない、もしくは存在してもスリットを用いない場
合と比較してその幅が小さいので、レーザー光のエッジ
の部分とサブアイランド５３とを重ねないようにするの
がより容易になる。よって、スリットを設けることでエ
ネルギー密度の低い領域がカットされるので、レーザー
光の走査経路及びサブアイランド及びアイランドのレイ
アウトにおける制約を小さくすることができる。

【００５５】また、レーザー発振装置の出力を止めるこ
となく、エネルギー密度を一定にしたままビームスポッ
トの幅を変えることができるので、レーザー光のエッジ
が、アイランドもしくはそのチャネル形成領域と重なる
のを防ぐことができる。また不必要な部分にレーザー光
を照射し、基板にダメージが与えられるのを防ぐことが
できる。

【００５６】なお、図５ではビームスポットの中心軸方
向と走査方向とが垂直に保たれている、場合について示
したが、ビームスポットの中心軸と走査方向とは必ずし
も垂直になっていなくとも良い。例えば、ビームスポッ
トの中心軸と、走査方向との間に形成される鋭角θ_Aが
４５°±３５°となるようにし、より望ましくは４５°
となるようにしてもよい。ビームスポットの中心軸と、
走査する方向とが垂直の場合、最も基板の処理効率が高
まる。一方合成後のビームスポットの中心軸と、走査す
る方向とが４５°±３５°となるように、望ましくは４
５°により近い値になるように走査することで、走査す
る方向とビームスポットの中心軸とが垂直になるように
走査した場合に比べて、活性層中に存在する結晶粒の数
を意図的に増やすことができ、結晶の方位や結晶粒に起
因する特性のばらつきを低減することができる。また、
同じ走査スピードであれば、走査する方向とビームスポ
ットの中心軸とが垂直になるように走査した場合に比べ
て、基板あたりのレーザー光の照射時間を高めることが
できる。

【００５７】次に、サブアイランド及びアイランドの形
状と、レーザー光の走査方向との関係について説明す
る。図６（Ａ）に、図１（Ｂ）に示したサブアイランド
１２の上面図を示す。なおサブアイランド（ＬＣ前）１
２の内部に、破線でアイランドとなる部分１６を示す。
１４はビームスポットであり、図６（Ａ）では、レーザ
ー照射前の状態を示している。

【００５８】図６（Ａ）の状態から時間の経過と共にビ
ームスポット１４はサブアイランド（ＬＣ前）１２に近
づいていく。なおビームスポットの位置は基板側を走査
することで移動させる。

【００５９】そして、ビームスポットがサブアイランド
（ＬＣ前）１２に達したとき、ビームスポット１４とサ
ブアイランド（ＬＣ前）１２は１点で接する。よって、
この接点近傍２０からサブアイランドが結晶化され、図
６（Ｃ）に示すように、ビームスポット１４が移動する
と共に、矢印で示した方向に結晶化が進む。この結晶化
は、接点近傍１７に最初に形成された種結晶をもとに進
むため、（１１０）面の配向率が高まる。

【００６０】なおアイランドをＴＦＴの活性層として用
いる場合、レーザー光の走査方向は、チャネル形成領域
のキャリアが移動する方向と平行に保つのが望ましい。

【００６１】なおビームスポット１４の軌跡は、サブア
イランド１２を完全に覆っていなくとも良く、アイラン
ド１６を完全に覆っていれば良い。ただし、サブアイラ
ンドを完全に覆うようにレーザー光を走査させること
で、レーザー光の照射されていない領域を種結晶として
結晶が成長するのを防ぎ、（１１０）面の配向率をより
高めることができる。

【００６２】図６（Ｄ）に、図６（Ｃ）のＡ−Ａ’にお
ける断面図と、ビームスポットとの関係を示す。スリッ
ト１７を介して基板に照射されるレーザー光は、スリッ
トによる遮蔽で、長軸方向の幅Ｗ_TDWがＷ_BWまで狭めら
れる。そして、サブアイランドにおけるレーザー光のビ
ームスポットは、Ｗ_BWと同じ大きさになるのが理想であ
る。しかし実際にはスリット１７とサブアイランド１２
とは離れているので、レーザー光はサブアイランド１２
におけるビームスポットの長軸方向における幅がＷ_BW’
となり、Ｗ_BW’＜Ｗ_BWを満たす。よって、スリットの幅
は、回折を考慮に入れて設定するのが望ましい。

【００６３】サブアイランド全体をレーザー光で照射し
ようとすると、回折を考慮に入れないとＷ_BW＞Ｗ_Sを満
たせば良いが、回折を考慮に入れるとＷ_BW’＞Ｗ_Sを満
たせば良い。また、アイランドだけを必要最低限レーザ
ー光で照射しようとすると、回折を考慮に入れないとＷ
_BW＞Ｗ_Iを満たせば良いが、回折を考慮に入れると
Ｗ_BW’＞Ｗ_Iを満たせば良い。なお、Ｗ_Sは、サブアイラ
ンド１２の、ビームスポットの移動方向に対して垂直な
方向における最長の長さであり、Ｗ_Iはアイランド１６
の、ビームスポットの移動方向に対して垂直な方向にお
ける最長の長さである。

【００６４】図７に、ＴＦＴの活性層として用いるアイ
ランドのレイアウトと、ビームスポットの移動方向との
関係を一例として示す。図７（Ａ）では、サブアイラン
ド３０の内部に破線で示した部分３１が、アイランドと
なる部分に相当する。アイランド３１をチャネル形成領
域が１つ設けられているＴＦＴの活性層として用いる場
合、チャネル形成領域３２を挟むようにソース領域また
はドレイン領域となる不純物領域３３、３４が設けられ
ている。３５はビームスポットの形状を示している。サ
ブアイランド３０を結晶化させるとき、レーザー光の走
査方向は矢印に示すように、チャネル形成領域３２のキ
ャリアが移動する方向と平行になるようにする。そし
て、ビームスポット３５と１点で接する接点近傍３６に
おいて形成された種結晶から結晶成長が進むことで、サ
ブアイランドの（１１０）面の配向率を高めることがで
きる。

【００６５】また、図７（Ｂ）では、チャネル形成領域
が３つ設けられている活性層を示しており、チャネル形
成領域４０を挟むように不純物領域４１、４２が設けら
れている。また、チャネル形成領域４３を挟むように不
純物領域４２、４４が設けられており、さらにチャネル
形成領域４５を挟むように不純物領域４４、４６が設け
られている。ビームスポットの走査方向は矢印に示すよ
うに、チャネル形成領域４０、４３、４５のキャリアが
移動する方向と平行になるようにする。

【００６６】次に、図８（Ａ）を用いて、アクティブマ
トリクス型の半導体装置を作製するためにサブアイラン
ドが形成された基板５００におけるレーザー光の走査方
向について説明する。図８（Ａ）では、破線５０１が画
素部、破線５０２が信号線駆動回路、破線５０３が走査
線駆動回路の形成される部分に相当する。

【００６７】図８（Ａ）では、基板５００に対して、１
回のみレーザー光をスキャンした例について示してお
り、基板が白抜きの矢印の方向に移動しており、実線の
矢印はレーザー光の相対的な走査方向を示している。な
おビームスポットの移動は、基板５００を移動させても
良いし、光学系を用いていても良い。図８（Ｂ）は、画
素部が形成される部分５０１におけるビームスポット５
０７の拡大図である。レーザー光が照射された領域にサ
ブアイランド５０６がレイアウトされている。

【００６８】図８において、ビームスポットのエッジの
部分が、サブアイランドをパターニングして得られるア
イランド５０８、より望ましくはサブアイランド５０６
と重なることのないように、レーザー光を照射すること
が望ましい。そして本発明では、サブアイランドのマス
クのパターン情報に従って、レーザー光を走査する部分
を定める。

【００６９】なお、ビームスポットの幅は、サブアイラ
ンドまたはアイランドのサイズによって適宜変えること
ができる。例えば、電流を比較的多く流すことが望まれ
る駆動回路のＴＦＴは、チャネル幅が大きく、よってア
イランドのサイズも画素部に比べて大きい傾向にある。
図９に、２通りのサイズのサブアイランドに、スリット
の幅を変えてレーザー光を走査する場合について示す。
図９（Ａ）に、走査方向と垂直な方向におけるサブアイ
ランド長さが短い場合を、図９（Ｂ）に走査方向と垂直
な方向におけるサブアイランド長さが長い場合の、レー
ザー光の走査する部分と、サブアイランドとの関係を示
す。

【００７０】図９（Ａ）におけるビームスポットの幅を
Ｗ_BW1、図９（Ｂ）におけるビームスポットの幅をＷ_BW2
とすると、Ｗ_BW1＜Ｗ_BW2となる。無論、ビームスポット
の幅はこれに限られず、サブアイランド間の走査方向と
垂直な方向における間隔に余裕がある場合は、自由にそ
の幅を設定することができる。

【００７１】なお本発明では、図９に示すように、レー
ザー光を基板全面に照射するのではなく、サブアイラン
ドの部分を最低限結晶化できるようにレーザー光を走査
する。基板全面を照射するのではなく、サブアイランド
が結晶化できるように必要最低限の部分にレーザー光が
照射されるので、１枚の基板にかかる処理時間を抑える
ことができ、基板処理の効率を高めることができる

【００７２】次に、本発明において用いられるレーザー
照射装置の構成について、図１０を用いて説明する。１
０１はレーザー発振装置である。図１０では４つのレー
ザー発振装置を用いているが、レーザー照射装置が有す
るレーザー発振装置はこの数に限定されない。

【００７３】なお、レーザー発振装置１０１は、チラー
１０２を用いてその温度を一定に保つようにしても良
い。チラー１０２は必ずしも設ける必要はないが、レー
ザー発振装置１０１の温度を一定に保つことで、出力さ
れるレーザー光のエネルギーが温度によってばらつくの
を抑えることができる。

【００７４】また１０４は光学系であり、レーザー発振
装置１０１から出力された光路を変更したり、そのビー
ムスポットの形状を加工したりして、レーザー光を集光
することができる。さらに、図１０のレーザー照射装置
では、光学系１０４によって、複数のレーザー発振装置
１０１から出力されたレーザー光のビームスポットを互
いに一部を重ね合わせることで、合成することができ
る。

【００７５】なお、レーザー光の進行方向を極短時間で
変化させるＡＯ変調器１０３を、被処理物である基板１
０６とレーザー発振装置１０１との間の光路に設けても
良い。また、ＡＯ変調器の代わりに、アテニュエイター
（光量調整フィルタ）を設けて、レーザー光のエネルギ
ー密度を調整するようにしても良い。

【００７６】また、被処理物である基板１０６とレーザ
ー発振装置１０１との間の光路に、レーザー発振装置１
０１から出力されたレーザー光のエネルギー密度を測定
する手段（エネルギー密度測定手段）１１５を設け、測
定したエネルギー密度の経時変化をコンピューター１１
０において監視するようにしても良い。この場合、レー
ザー光のエネルギー密度の減衰を補うように、レーザー
発振装置１１０からの出力を高めるようにしても良い。

【００７７】合成されたビームスポットは、スリット１
０５を介して被処理物である基板１０６に照射される。
スリット１０５は、レーザー光を遮ることが可能であ
り、なおかつレーザー光によって変形または損傷しない
ような材質で形成するのが望ましい。そして、スリット
１０５はスリットの幅が可変であり、該スリットの幅に
よってビームスポットの幅を変更することができる。

【００７８】なお、スリット１０５を介さない場合の、
レーザー発振装置１０１から発振されるレーザー光の基
板１０６におけるビームスポットの形状は、レーザーの
種類によって異なり、また光学系により成形することも
できる。

【００７９】基板１０６はステージ１０７上に載置され
ている。図１０では、位置制御手段１０８、１０９が、
被処理物におけるビームスポットの位置を制御する手段
に相当しており、ステージ１０７の位置が、位置制御手
段１０８、１０９によって制御されている。

【００８０】図１０では、位置制御手段１０８がＸ方向
におけるステージ１０７の位置の制御を行っており、位
置制御手段１０９はＹ方向におけるステージ１０７の位
置制御を行う。

【００８１】また図１０のレーザー照射装置は、中央演
算処理装置及びメモリ等の記憶手段を兼ね備えたコンピ
ューター１１０とを有している。コンピューター１１０
は、レーザー発振装置１０１の発振を制御し、なおかつ
レーザー光のビームスポットがマスクのパターン情報に
従って定められる領域を覆うように、位置制御手段１０
８、１０９を制御し、基板を所定の位置に移動させるこ
とができる。

【００８２】さらに本発明では、コンピューター１１０
によって、該スリット１０５の幅を制御し、マスクのパ
ターン情報に従ってビームスポットの幅を変更すること
ができる。

【００８３】さらにレーザー照射装置は、被処理物の温
度を調節する手段を備えていても良い。また、レーザー
光は指向性およびエネルギー密度の高い光であるため、
ダンパーを設けて、反射光が不適切な箇所に照射される
のを防ぐようにしても良い。ダンパーは、反射光を吸収
させる性質を有していることが望ましく、ダンパー内に
冷却水を循環させておき、反射光の吸収により隔壁の温
度が上昇するのを防ぐようにしても良い。また、ステー
ジ１０７に基板を加熱するための手段（基板加熱手段）
を設けるようにしても良い。

【００８４】なお、マーカーをレーザーで形成する場
合、マーカー用のレーザー発振装置を設けるようにして
も良い。この場合、マーカー用のレーザー発振装置の発
振を、コンピューター１１０において制御するようにし
ても良い。さらにマーカー用のレーザー発振装置を設け
る場合、マーカー用のレーザー発振装置から出力された
レーザー光を集光するための光学系を別途設ける。なお
マーカーを形成する際に用いるレーザーは、代表的には
ＹＡＧレーザー、ＣＯ₂レーザー等が挙げられるが、無
論この他のレーザーを用いて形成することは可能であ
る。

【００８５】またマーカーを用いた位置合わせのため
に、ＣＣＤカメラ１１３を１台、場合によっては数台設
けるようにしても良い。

【００８６】なお、マーカーを設けずに、ＣＣＤカメラ
１１３によってサブアイランドのパターンを認識し、位
置合わせを行うようにしても良い。この場合、コンピュ
ーター１１０に入力されたマスクによるサブアイランド
のパターン情報と、ＣＣＤカメラ１１３において収集さ
れた実際のサブアイランドのパターン情報とを照らし合
わせて、基板の位置情報を把握することができる。この
場合マーカーを別途設ける必要がない。

【００８７】なお、図１０では、レーザー発振装置を複
数台設けたレーザー照射装置の構成について示したが、
レーザー発振装置は１台であってもよい。図１１にレー
ザー発振装置が１台の、レーザー照射装置の構成を示
す。図１１において、２０１はレーザー発振装置、２０
２はチラーである。また２１５はエネルギー密度測定装
置、２０３はＡＯ変調器、２０４は光学系、２０５はス
リット、２１３はＣＣＤカメラである。基板２０６はス
テージ２０７上に設置し、ステージ２０７の位置はＸ方
向位置制御手段２０８、Ｙ方向位置制御手段２０９によ
って制御されている。そして図１０に示したものと同様
に、コンピューター２１０によって、レーザー照射装置
が有する各手段の動作が制御されており、図１０と異な
るのはレーザー発振装置が１つであることである。また
光学系２０４は図１０の場合と異なり、１つのレーザー
光を集光する機能を有していれば良い。

【００８８】次に、本発明の半導体装置の作製方法のフ
ローについて説明する。

【００８９】図１２に、生産フローをフローチャートで
示す。まずＣＡＤを用いて半導体装置の設計を行う。具
体的には、まずアイランドのマスクを設計し、次に、該
アイランドを１つまたは複数含むようなサブアイランド
のマスクを設計する。このとき、１つのサブアイランド
に含まれるアイランドは、全てチャネル形成領域のキャ
リアが移動する方向を揃えるようにすることが望ましい
が、用途に応じて意図的に方向を揃えない様にしても良
い。

【００９０】また、このときサブアイランドと共にマー
カーが形成されるように、サブアイランドのマスクを設
計するようにしても良い。

【００９１】そして、設計されたサブアイランドのマス
クの形状に関する情報（パターン情報）を、レーザー照
射装置が有するコンピューターに入力する。コンピュー
ターでは、入力されたサブアイランドのパターン情報に
基づき、走査方向に対して垂直方向における、各サブア
イランドの幅Ｗ_Sを算出する。そして、各サブアイラン
ドの幅Ｗ_Sをもとに、走査方向に対して垂直方向におけ
るスリットの幅Ｗ_BWを設定する。

【００９２】そして、スリットの幅Ｗ_BWをもとに、マー
カーの位置を基準として、レーザー光の走査経路を定め
る。

【００９３】一方、半導体膜を基板上に成膜し、サブア
イランドのマスクを用いて該半導体膜をパターニング
し、サブアイランドを形成する。そしてサブアイランド
が形成された基板を、レーザー照射装置のステージに設
置する。

【００９４】そしてマーカーを基準にして、定められた
走査経路にしたがってレーザー光を照射し、サブアイラ
ンドをねらって結晶化する。

【００９５】そして、レーザー光を照射した後、レーザ
ー光照射により結晶性が高められたサブアイランドをパ
ターニングし、アイランドを形成する。以下、アイラン
ドからＴＦＴを作製する工程が行われる。ＴＦＴの具体
的な作製工程はＴＦＴの形状によって異なるが、代表的
にはゲート絶縁膜を成膜し、アイランドに不純物領域を
形成する。そして、ゲート絶縁膜及びゲート電極を覆う
ように層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜にコンタクト
ホールを形成し、不純物領域の一部を露出させる。そし
て該コンタクトホールを介して不純物領域に接するよう
に層間絶縁膜上に配線を形成する。

【００９６】次に、マーカーを形成せずに、ＣＣＤカメ
ラによって基板とマスクの位置合わせを行う例について
説明する。

【００９７】図１３に、生産フローをフローチャートで
示す。まず図１２の場合と同様に、ＣＡＤを用いて半導
体装置の設計を行う。具体的には、まずアイランドのマ
スクを設計し、次に、該アイランドを１つまたは複数含
むようなサブアイランドのマスクを設計する。

【００９８】そして、設計されたサブアイランドのマス
クの形状に関する情報（パターン情報）を、レーザー照
射装置が有するコンピューターに入力する。コンピュー
ターでは、入力されたサブアイランドのパターン情報に
基づき、走査方向に対して垂直方向における、各サブア
イランドの幅Ｗ_Sを算出する。そして、各サブアイラン
ドの幅Ｗ_Sをもとに、走査方向に対して垂直方向におけ
るスリットの幅Ｗ_BWを設定する。

【００９９】一方、半導体膜を基板上に成膜し、サブア
イランドのマスクを用いて該半導体膜をパターニング
し、サブアイランドを形成する。そしてサブアイランド
が形成された基板を、レーザー照射装置のステージに設
置する。

【０１００】そして、ステージに設置された基板上のサ
ブアイランドのパターン情報を、ＣＣＤカメラにより検
出し、コンピュータに情報として入力する。コンピュー
ターではＣＡＤによって設計されたサブアイランドのパ
ターン情報と、ＣＣＤカメラによって得られる、実際に
基板上に形成されたサブアイランドのパターン情報とを
照らし合わせ、基板とマスクとの位置合わせを行う。

【０１０１】また該スリットの幅Ｗ_BWと、ＣＣＤカメラ
によるサブアイランドの位置情報とをもとに、レーザー
光の走査経路を決定する。

【０１０２】そして、定められた走査経路にしたがって
レーザー光を照射し、サブアイランドをねらって結晶化
する。

【０１０３】次に、レーザー光を照射した後、レーザー
光照射により結晶性が高められたサブアイランドをパタ
ーニングし、アイランドを形成する。以下、アイランド
からＴＦＴを作製する工程が行われる。ＴＦＴの具体的
な作製工程はＴＦＴの形状によって異なるが、代表的に
はゲート絶縁膜を成膜し、アイランドに不純物領域を形
成する。そして、ゲート絶縁膜及びゲート電極を覆うよ
うに層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜にコンタクトホ
ールを形成し、不純物領域の一部を露出させる。そして
該コンタクトホールを介して不純物領域に接するように
層間絶縁膜上に配線を形成する。

【０１０４】次に、図１４に、レーザー光の照射が２回
の場合の、生産方法のフローをフローチャートで示す。

【０１０５】図１４に、生産フローをフローチャートで
示す。まずＣＡＤを用いて半導体装置の設計を行う。具
体的には、まずアイランドのマスクを設計し、次に、該
アイランドを１つまたは複数含むようなサブアイランド
のマスクを設計する。このときサブアイランドと共にマ
ーカーが形成されるように、サブアイランドのマスクを
設計するようにしても良い。

【０１０６】そして、設計されたサブアイランドのマス
クの形状に関する情報（パターン情報）を、レーザー照
射装置が有するコンピューターに入力する。コンピュー
ターでは、入力されたサブアイランドのパターン情報に
基づき、２つの各走査方向それぞれに対して垂直方向に
おける、各サブアイランドの幅Ｗ_Sを２通り算出する。
そして、各サブアイランドの幅Ｗ_Sをもとに、２つの各
走査方向に対して垂直方向におけるスリットの幅Ｗ_BWを
それぞれ算出する。

【０１０７】そして、２つの各走査方向において、それ
ぞれ定められたスリットの幅Ｗ_BWをもとに、マーカーの
位置を基準として、レーザー光の走査経路を定める。

【０１０８】一方、半導体膜を基板上に成膜し、サブア
イランドのマスクを用いて該半導体膜をパターニング
し、サブアイランドを形成する。そしてサブアイランド
が形成された基板を、レーザー照射装置のステージに設
置する。

【０１０９】そしてマーカーを基準にして、定められた
２つの走査経路のうち、第１の走査経路にしたがって第
１のレーザー光を照射し、サブアイランドをねらって結
晶化する。

【０１１０】なお、１回目のレーザー光の走査方向と２
回目のレーザー光の走査方向の角度は、予めメモリ等に
記憶しておいても良いし、手動でその都度入力するよう
にしても良い。そしてマーカーを基準にして、１回目の
レーザー光の走査部分にレーザー光を照射し、サブアイ
ランドをねらって結晶化する。

【０１１１】そして、走査方向を変え、第２の走査経路
にしたがって、第２のレーザー光を照射し、サブアイラ
ンドを狙って結晶化する。

【０１１２】なお図１４では、同じサブアイランドに２
回レーザー光を照射する例について示したが、ＡＯ変調
器等を用いることで、場所指定して走査方向を変えるこ
とも可能である。例えば信号線駆動回路における走査方
向と画素部及び走査線駆動回路における走査方向とを異
ならせ、ＡＯ変調器を用いて信号線駆動回路となる部分
においてレーザー光を照射する場合は、ＡＯ変調器を用
いて画素部及び走査線駆動回路となる部分においてレー
ザー光が照射されないようにし、画素部及び走査線駆動
回路となる部分においてレーザー光を照射する場合は、
ＡＯ変調器を用いて信号線駆動回路となる部分において
レーザー光が照射されないようにすることができる。そ
してこの場合、コンピューターにおいてＡＯ変調器を位
置制御手段と同期させるようにする。

【０１１３】なお、レーザー光を照射した後、レーザー
光照射により結晶性が高められたサブアイランドをパタ
ーニングし、アイランドを形成する。以下、アイランド
からＴＦＴを作製する工程が行われる。ＴＦＴの具体的
な作製工程はＴＦＴの形状によって異なるが、代表的に
はゲート絶縁膜を成膜し、アイランドに不純物領域を形
成する。そして、ゲート絶縁膜及びゲート電極を覆うよ
うに層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜にコンタクトホ
ールを形成し、不純物領域の一部を露出させる。そして
該コンタクトホールを介して不純物領域に接するように
層間絶縁膜上に配線を形成する。

【０１１４】比較対象のために、図１５に従来の半導体
装置の生産方法のフローを示す。図１５に示すように、
ＣＡＤによる半導体装置のマスク設計が行われる。一方
で、基板に非晶質半導体膜を成膜され、該非晶質半導体
膜が成膜された基板をレーザー照射装置に設置する。そ
して、非晶質半導体膜全体にレーザー光が照射されるよ
うに走査し、非晶質半導体膜全体を結晶化させる。そし
て、結晶化により得られた多結晶半導体膜にマーカーを
形成し、該マーカーを基準として多結晶半導体膜をパタ
ーニングしてアイランドを形成する。そして該アイラン
ドを用いてＴＦＴを作製する。

【０１１５】このように本発明では、図１５に示すよう
な従来の場合とは異なり、マーカーをレーザー光を用い
て非晶質半導体膜を結晶化させる前に形成する。そし
て、半導体膜のパターニングのマスクの情報に従って、
レーザー光を走査させる。

【０１１６】上記構成により、半導体膜を結晶化させた
後パターニングにより除去される部分にレーザー光を照
射する時間を省くことができるので、レーザー光照射に
かかる時間を短縮化することができ、なおかつ基板の処
理速度を向上させることができる。

【０１１７】なお、触媒を用いて半導体膜を結晶化させ
る工程を含んでいても良い。触媒元素を用いる場合、特
開平７−１３０６５２号公報、特開平８−７８３２９号
公報で開示された技術を用いることが望ましい。

【０１１８】触媒を用いて半導体膜を結晶化させる工程
を含んでいる場合、非晶質半導体膜を成膜後にＮｉを用
いて結晶化させる工程（ＮｉＳＰＣ）を含んでいる。例
えば特開平７−１３０６５２号公報に開示されている技
術を用いる場合、重量換算で１０ｐｐｍのニッケルを含
む酢酸ニッケル塩溶液を非晶質半導体膜に塗布してニッ
ケル含有層を形成し、５００℃、１時間の脱水素工程の
後、５００〜６５０℃で４〜１２時間、例えば５５０
℃、８時間の熱処理を行い結晶化する。尚、使用可能な
触媒元素は、ニッケル（Ｎｉ）の以外にも、ゲルマニウ
ム（Ｇｅ）、鉄（Ｆｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、スズ
（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、コバルト（Ｃｏ）、白金（Ｐ
ｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、といった元素を用いて
も良い。

【０１１９】そして、レーザー光照射により、ＮｉＳＰ
Ｃにより結晶化された半導体膜の結晶性をさらに高め
る。レーザー光照射により得られた多結晶半導体膜は触
媒元素を含んでおり、レーザー光照射後にその触媒元素
を結晶質半導体膜から除去する工程（ゲッタリング）を
行う。ゲッタリングは特開平１０−１３５４６８号公報
または特開平１０−１３５４６９号公報等に記載された
技術を用いることができる。

【０１２０】具体的には、レーザー照射後に得られる多
結晶半導体膜の一部にリンを添加し、窒素雰囲気中で５
５０〜８００℃、５〜２４時間、例えば６００℃、１２
時間の熱処理を行う。すると多結晶半導体膜のリンが添
加された領域がゲッタリングサイトとして働き、多結晶
半導体膜中に存在するリンをニッケルが添加された領域
に偏析させることができる。その後、多結晶半導体膜の
リンが添加された領域をパターニングにより除去するこ
とで、触媒元素の濃度を１×１０¹⁷atoms/cm³以下好ま
しくは１×１０¹⁶ atoms /cm³程度にまで低減されたア
イランドを得ることができる。

【０１２１】次に、図１６を用いて、ビームスポットの
中心軸を走査方向に対して４５°に保った場合の、スリ
ットとビームスポットとの位置関係について説明する。
１３０は合成後のビームスポットであり、１０５はスリ
ットである。スリット１０５はビームスポット１３０と
重なっていない。矢印は走査方向であり、ビームスポッ
ト１３０の中心軸との間の角度θが４５°に保たれてい
る。

【０１２２】図１６（Ｂ）はスリット１０５によって一
部が遮蔽され、幅が狭くなったビームスポット１３１の
様子を示している。本発明では、スリット１０５は、走
査方向と垂直な方向におけるビームスポットの幅Ｑを制
御し、レーザー光の照射が均一に行われるようにする。

【０１２３】このように本発明では、半導体膜全体にレ
ーザー光を走査して照射するのではなく、少なくとも必
要不可欠な部分を最低限結晶化できるようにレーザー光
を走査する。上記構成により、半導体膜を結晶化させた
後パターニングにより除去される部分にレーザー光を照
射する時間を省くことができ、基板１枚あたりにかかる
処理時間を大幅に短縮することができる。

【０１２４】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【０１２５】（実施例１）本実施例では、本発明に用い
られるレーザー照射装置の光学系と、各光学系とスリッ
トとの位置関係について説明する。

【０１２６】図１７に本実施例の光学系を図示する。図
１７（Ａ）に示す光学系は、２つのシリンドリカルレン
ズ４０１、４０２を有している。そして、矢印の方向か
ら入射したレーザー光は、２つのシリンドリカルレンズ
４０１、４０２によってそのビームスポットの形状が成
形され、スリット４０４を通って被処理物４０３に照射
される。なお、被処理物４０３により近いシリンドリカ
ルレンズ４０２は、シリンドリカルレンズ４０１に比べ
て、その焦点距離が小さい。なお、戻り光を防ぎ、また
均一な照射を行なうために、レーザー光の基板への入射
角度を０°より大きく、望ましくは５〜３０°に保つの
が望ましい。

【０１２７】図１７（Ｂ）に示す光学系は、ミラー４０
５と、平凸球面レンズ４０６とを有している。そして、
矢印の方向から入射したレーザー光は、ミラー４０５に
おいて反射され、平凸球面レンズ４０６においてそのビ
ームスポットの形状が成形され、スリット４０８を通っ
て被処理物４０７に照射される。なお平凸球面レンズの
曲率半径は、設計者が適宜設定することが可能である。
なお、戻り光を防ぎ、また均一な照射を行なうために、
レーザー光の基板への入射角度を０°より大きく、望ま
しくは５〜３０°に保つのが望ましい。

【０１２８】図１７（Ｃ）に示す光学系は、ミラー４１
０、４１１と、レンズ４１２、４１３、４１４とを有し
ている。そして、矢印の方向から入射したレーザー光
は、ミラー４１０、４１１において反射され、レンズ４
１２、４１３、４１４においてそのビームスポットの形
状が成形され、スリット４１６を通って被処理物４１５
に照射される。なお、戻り光を防ぎ、また均一な照射を
行なうために、レーザー光の基板への入射角度を０°よ
り大きく、望ましくは５〜３０°に保つのが望ましい。

【０１２９】図１７（Ｄ）は、実施例２に示したビーム
スポットを４つ合成して１つのビームスポットにする場
合の光学系を示している。図１７（Ｄ）に示す光学系
は、６つのシリンドリカルレンズ４１７〜４２２を有し
ている。矢印の方向から入射した４つのレーザー光は、
４つのシリンドリカルレンズ４１９〜４２２のそれぞれ
に入射する。そしてシリンドリカルレンズ４１９、４２
１において成形された２つのレーザー光は、シリンドリ
カルレンズ４１７において再びそのビームスポットの形
状が成形されて、スリット４２４を通って被処理物４２
３に照射される。一方シリンドリカルレンズ４２０、４
２２において成形された２つのレーザー光は、シリンド
リカルレンズ４１８において再びそのビームスポットの
形状が成形されて、スリット４２４を通って被処理物４
２３に照射される。

【０１３０】被処理物４２３における各レーザー光のビ
ームスポットは、互いに一部重なることで合成されて１
つのビームスポットを形成している。

【０１３１】各レンズの焦点距離及び入射角は設計者が
適宜設定することが可能であるが、被処理物４２３に最
も近いシリンドリカルレンズ４１７、４１８の焦点距離
は、シリンドリカルレンズ４１９〜４２２の焦点距離よ
りも小さくする。例えば、被処理物４２３に最も近いシ
リンドリカルレンズ４１７、４１８の焦点距離を２０ｍ
ｍとし、シリンドリカルレンズ４１９〜４２２の焦点距
離を１５０ｍｍとする。そしてシリンドリカルレンズ４
１７、４１８から被処理物４００へのレーザー光の入射
角は、本実施例では２５°とし、シリンドリカルレンズ
４１９〜４２２からシリンドリカルレンズ４１７、４１
８へのレーザー光の入射角を１０°とするように各レン
ズを設置する。なお、戻り光を防ぎ、また均一な照射を
行なうために、レーザー光の基板への入射角度を０°よ
り大きく、望ましくは５〜３０°に保つのが望ましい。

【０１３２】図１７（Ｄ）では、４つのビームスポット
を合成する例について示しており、この場合４つのレー
ザー発振装置にそれぞれ対応するシリンドリカルレンズ
を４つと、該４つのシリンドリカルレンズに対応する２
つのシリンドリカルレンズとを有している。合成するビ
ームスポットの数はこれに限定されず、合成するビーム
スポットの数は２以上８以下であれば良い。ｎ（ｎ＝
２、４、６、８）のビームスポットを合成する場合、ｎ
のレーザー発振装置にそれぞれ対応するｎのシリンドリ
カルレンズと、該ｎのシリンドリカルレンズに対応する
ｎ／２のシリンドリカルレンズとを有している。ｎ（ｎ
＝３、５、７）のビームスポットを合成する場合、ｎの
レーザー発振装置にそれぞれ対応するｎのシリンドリカ
ルレンズと、該ｎのシリンドリカルレンズに対応する
（ｎ＋１）／２のシリンドリカルレンズとを有してい
る。

【０１３３】そして、ビームスポットを５つ以上重ね合
わせるとき、光学系を配置する場所及び干渉等を考慮す
ると、５つ目以降のレーザー光は基板の反対側から照射
するのが望ましく、その場合スリットを基板の反対側に
も設ける必要がある。また、基板は透過性を有している
ことが必要である。

【０１３４】なお、戻り光がもときた光路をたどって戻
るのを防ぐために、基板に対する入射角は、０より大き
く９０°より小さくなるように保つようにするのが望ま
しい。

【０１３５】また、均一なレーザー光の照射を実現する
ためには、照射面に垂直な平面であって、かつ合成前の
各ビームの形状をそれぞれ長方形と見立てたときの短辺
を含む面または長辺を含む面のいずれか一方を入射面と
定義すると、前記レーザー光の入射角度θは、入射面に
含まれる前記短辺または前記長辺の長さがＷ、前記照射
面に設置され、かつ、前記レーザー光に対して透光性を
有する基板の厚さがｄであるとき、θ≧arctan（W/2d）
を満たすのが望ましい。この議論は合成前の個々のレー
ザー光について成り立つ必要がある。なお、レーザー光
の軌跡が、前記入射面上にないときは、該軌跡を該入射
面に射影したものの入射角度をθとする。この入射角度
θでレーザー光が入射されれば、基板の表面での反射光
と、前記基板の裏面からの反射光とが干渉せず、一様な
レーザー光の照射を行うことができる。以上の議論は、
基板の屈折率を１として考えた。実際は、基板の屈折率
が１．５前後のものが多く、この数値を考慮に入れると
上記議論で算出した角度よりも大きな計算値が得られ
る。しかしながら、ビームスポットの長手方向の両端の
エネルギーは減衰があるため、この部分での干渉の影響
は少なく、上記の算出値で十分に干渉減衰の効果が得ら
れる。

【０１３６】なお本発明に用いられるレーザー照射装置
が有する光学系は、本実施例で示した構成に限定されな
い。

【０１３７】（実施例２）本実施例では、複数のレーザ
ー発振装置を用いた場合において、レーザー光照射の途
中で、ＡＯ変調器によりレーザー光のビームスポットの
幅を変更する例について説明する。

【０１３８】本実施例では、コンピューターにおいて、
入力されたマスクの情報に基づきレーザー光の走査経路
を把握する。さらに本実施例では、ＡＯ変調器を用い
て、複数のレーザー発振装置のうちのいずれかから出力
されるレーザー光の方向を変更し、結果的に該レーザ光
が被処理物に照射されないようにして、マスクの形状に
合わせてビームスポットの幅を変える。この場合、ＡＯ
変調器によりビームスポットの幅が変わっても、走査方
向に対し垂直な方向において、ビームスポットのエネル
ギー密度の低い領域を遮蔽する必要があり、スリットの
幅の制御と、ＡＯ変調器によるレーザー光の遮蔽とを同
期させる必要がある。

【０１３９】図１８（Ａ）に、レーザー光を１回照射す
る場合の、半導体膜のパターニングのマスクの形状と、
ビームスポットの幅の関係を一例として示す。５６０は
半導体膜のパターニングのマスクの形状を示しており、
レーザー照射による結晶化の後、該マスクに従って半導
体膜がパターニングされる。

【０１４０】５６１と５６２は、レーザー光が照射され
た部分を示している。なお５６１と５６２は、４つのレ
ーザー発振装置から出力されたレーザー光を重ね合わせ
て合成することで得られるビームスポットを、走査した
部分である。５６２は５６１よりもビームスポットの幅
が狭くなるように、スリットによって制御されている。

【０１４１】なお本実施例のように、ＡＯ変調器を用い
ることで、全てのレーザー発振装置の出力を止めずにビ
ームスポットの幅を自在に変えることができ、レーザー
発振装置の出力を止めることで出力が不安定になるのを
避けることができる。

【０１４２】上記構成により、レーザー光の軌跡の幅を
変えることができるので、レーザー光の軌跡のエッジ
が、パターニングによって得られる半導体と重なるのを
防ぐことができる。また不必要な部分にレーザー光を照
射することで基板に与えられるダメージをさらに軽減す
ることができる。

【０１４３】次に、レーザー光照射の途中で、ＡＯ変調
器によりレーザー光を遮り、所定の部分にのみレーザー
光を照射する例について説明する。なお本実施例ではＡ
Ｏ変調器を用いてレーザー光をレーザー光の方向を変更
することで、結果的にレーザ光を遮っているが、本発明
はこれに限定されず、レーザー光を遮蔽できればどのよ
うな手段を用いても良い。

【０１４４】本発明では、コンピューターにおいて、入
力されたマスクの情報に基づきレーザー光を走査する部
分を把握する。さらに本実施例では、走査するべき部分
のみにレーザー光が照射されるようにＡＯ変調器を用い
てレーザー光の方向を変更することで、結果的にレーザ
光を遮る。このときＡＯ変調器は、レーザー光を遮るこ
とが可能であり、なおかつレーザー光によって変形また
は損傷しないような材質で形成するのが望ましい。

【０１４５】図１８（Ｂ）に、半導体膜のパターニング
のマスクの形状と、レーザー光が照射される部分の関係
を一例として示す。５７０は半導体膜のパターニングの
マスクの形状を示しており、レーザー光照射による結晶
化の後、該マスクに従って半導体膜がパターニングされ
る。

【０１４６】５７１は、レーザー光が照射された部分を
示している。破線で囲まれている部分はＡＯ変調器でレ
ーザー光の方向を変更することで、結果的にレーザ光が
遮られている部分を示しており、本実施例では結晶化さ
せる必要のない部分にはレーザー光を照射しないか、照
射されていてもそのエネルギー密度が低くなるようにす
ることができる。したがって、不必要な部分にレーザー
光を照射することで基板に与えられるダメージをさらに
軽減することができる。

【０１４７】次に、画素部、信号線駆動回路及び走査線
駆動回路が備えられた半導体表示装置の作製工程におい
て、ＡＯ変調器を用い、画素部、信号線駆動回路及び走
査線駆動回路に１回づつ選択的にレーザー光を照射する
場合について説明する。

【０１４８】まず図１９（Ａ）に示すように、信号線駆
動回路３０２及び画素部３０１に、矢印の方向に走査し
てレーザー光を照射する。このとき、レーザー光は基板
全面に照射するのではなく、走査線駆動回路３０３にレ
ーザー光が照射されないように、ＡＯ変調器を用いてレ
ーザー光の方向を変更することで、結果的にレーザ光を
遮る。

【０１４９】次に、図１９（Ｂ）に示すように、走査線
駆動回路３０３に、矢印の方向に走査してレーザー光を
照射する。このとき、信号線駆動回路３０２及び画素部
３０１にはレーザー光を照射しない。

【０１５０】次に、ＡＯ変調器を用い、画素部、信号線
駆動回路及び走査線駆動回路に１回づつ選択的にレーザ
ー光を照射する場合の、他の例について説明する。

【０１５１】まず図１９（Ｃ）に示すように、走査線駆
動回路３０３及び画素部３０１に、矢印の方向に走査し
てレーザー光を照射する。このとき、レーザー光は基板
全面に照射するのではなく、信号線駆動回路３０２にレ
ーザー光が照射されないように、ＡＯ変調器を用いてレ
ーザー光の方向を変更することで、結果的にレーザ光を
遮る。

【０１５２】次に、図１９（Ｄ）に示すように、信号線
駆動回路３０２に、矢印の方向に走査してレーザー光を
照射する。このとき、走査線駆動回路３０３及び画素部
３０１にはレーザー光を照射しない。

【０１５３】このように、ＡＯ変調器を用いて選択的に
レーザー光を照射することができるので、各回路が有す
る活性層のチャネル形成領域のレイアウトに合わせて、
回路ごとにレーザー光の走査方向を変更することができ
る。そして同じ回路に２回レーザー光が照射されるのを
避けることができるので、２回目のレーザー光のエッジ
の部分とレイアウトされた活性層とが重ならないように
するための、レーザー光の経路の設定及び活性層のレイ
アウトにおける制約がなくなる。

【０１５４】次に、ＡＯ変調器を用い、画素部、信号線
駆動回路及び走査線駆動回路に１回づつ選択的にレーザ
ー光を照射する場合の、大型の基板から複数のパネルを
作製する例について説明する。

【０１５５】まず図２０に示すように、各パネルの信号
線駆動回路３８２及び画素部３８１に、矢印の方向に走
査してレーザー光を照射する。このとき、レーザー光は
基板全面に照射するのではなく、走査線駆動回路３８３
にレーザー光が照射されないように、ＡＯ変調器を用い
てレーザー光の方向を変更することで、結果的にレーザ
光を遮る。

【０１５６】次に、各パネルの走査駆動回路３８３に、
矢印の方向に走査してレーザー光を照射する。このと
き、信号線駆動回路３８２及び画素部３８１にはレーザ
ー光を照射しない。なお３８５は基板３８６のスクライ
ブラインである。

【０１５７】本実施例は、実施例１と組み合わせて実施
することが可能である。

【０１５８】（実施例３）本実施例では、ビームスポッ
トを重ね合わせたときの、各ビームスポットの中心間の
距離と、エネルギー密度との関係について説明する。

【０１５９】図２１に、各ビームスポットの中心軸方向
におけるエネルギー密度の分布を実線で、合成されたビ
ームスポットのエネルギー密度の分布を破線で示す。ビ
ームスポットの中心軸方向におけるエネルギー密度の値
は、一般的にガウス分布に従っている。

【０１６０】合成前のビームスポットにおいて、ピーク
値の１／ｅ²以上のエネルギー密度を満たしている中心
軸方向の距離を１としたときの、各ピーク間の距離をＸ
とする。合成後のピーク値と、バレー値の平均値に対す
るピーク値の割増分をＹとする。シミュレーションで求
めたＸとＹの関係を、図３８に示す。なお図３８では、
Ｙを百分率で表した。

【０１６１】図３８において、エネルギー差Ｙは以下の
式１の近似式で表される。

【０１６２】

【式１】Ｙ＝６０−２９３Ｘ＋３４０Ｘ²（Ｘは２つの
解のうち大きい方とする）

【０１６３】式１に従えば、例えばエネルギー差を５％
程度にしたい場合、Ｘ≒０．５８４となるようにすれば
良いということがわかる。Ｙ＝０となるのが理想的だ
が、それではビームスポットの長さが短くなるので、ス
ループットとのバランスでＸを決定すると良い。

【０１６４】次に、Ｙの許容範囲について説明する。図
３９に、ビームスポットが楕円形状を有している場合
の、中心軸方向におけるビーム幅に対するＹＶＯ₄レー
ザーの出力（Ｗ）の分布を示す。斜線で示す領域は、良
好な結晶性を得るために必要な出力エネルギーの範囲で
あり、３．５〜６Ｗの範囲内に合成したレーザー光の出
力エネルギーが納まっていれば良いことがわかる。

【０１６５】合成後のビームスポットの出力エネルギー
の最大値と最小値が、良好な結晶性を得るために必要な
出力エネルギー範囲にぎりぎりに入るとき、良好な結晶
性が得られるエネルギー差Ｙが最大になる。よって図３
９の場合は、エネルギー差Ｙが±２６．３％となり、上
記範囲にエネルギー差Ｙが納まっていれば良好な結晶性
が得られることがわかる。

【０１６６】なお、良好な結晶性を得るために必要な出
力エネルギーの範囲は、どこまでを結晶性が良好だと判
断するかによって変わり、また出力エネルギーの分布も
ビームスポットの形状によって変わってくるので、エネ
ルギー差Ｙの許容範囲は必ずしも上記値に限定されな
い。設計者が、良好な結晶性を得るために必要な出力エ
ネルギーの範囲を適宜定め、用いるレーザーの出力エネ
ルギーの分布からエネルギー差Ｙの許容範囲を設定する
必要がある。

【０１６７】本実施例は、実施例１または２と組み合わ
せて実施することが可能である。

【０１６８】（実施例４）本実施例では、ビームスポッ
トの重ね合わせ方について説明する。図２２は、合成前
のビームスポットの、１／ｅ²×ピーク値のエネルギー
密度を満たす領域における、ビームスポットについて示
している。

【０１６９】図２２（Ａ）は、４つのビームスポットを
重ね合わせる際に、ビームスポットの各中心が、他のビ
ームスポットと重なっていない場合について示してい
る。

【０１７０】図２２（Ｂ）は、４つのビームスポットを
重ね合わせる際に、ビームスポットの各中心が、他のビ
ームスポットのエッジと重なっている場合について示し
ている。

【０１７１】図２２（Ｃ）は、４つのビームスポットを
重ね合わせる際に、ビームスポットの各中心が、２つ隣
りのビームスポットのエッジと重なっている場合につい
て示している。

【０１７２】なお本発明はこの構成に限定されない。ビ
ームスポットの重ね具合は、設計者が適宜設定すること
ができる。本実施例は、実施例１〜３と組み合わせて実
施することが可能である。

【０１７３】（実施例５）本実施例では、本発明のレー
ザー結晶化法を用いた、アクティブマトリクス基板の作
製方法について図２３〜図２６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。

【０１７４】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６００を用いる。なお、基板６００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。

【０１７５】次いで、基板６００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６０１を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、プ
ラズマＣＶＤ法等）により形成する。本実施例では下地
膜６０１として下地膜６０１ａ、６０１ｂの２層の下地
膜を用いるが、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（図２３（Ａ））。

【０１７６】次いで、下地膜６０１上に、公知の手段
（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）に
より２５〜８０ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の厚
さで非晶質半導体膜６９２を形成する（図２３
（Ｂ））。なお、本実施例では非晶質半導体膜を成膜し
ているが、微結晶半導体膜、結晶性半導体膜であっても
良い。また、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用いても良い。

【０１７７】次に、非晶質半導体膜６９２をパターニン
グし、フッ化ハロゲン、例えば、ＣｌＦ、ＣｌＦ₃、Ｂ
ｒＦ、ＢｒＦ₃、ＩＦ、ＩＦ₃等を含む雰囲気で異方性ド
ライエッチング法によりエッチングすることで、サブア
イランド６９３ａ、６９３ｂ、６９３ｃを形成する。

【０１７８】次に、サブアイランド６９３ａ、６９３
ｂ、６９３ｃをレーザー結晶化法により結晶化させる。
レーザー結晶化法は、本発明のレーザー照射方法を用い
て行なう。具体的には、レーザー照射装置のコンピュー
ターに入力されたマスクの情報に従って、サブアイラン
ド６９３ａ、６９３ｂ、６９３ｃに選択的にレーザー光
を照射する。もちろん、レーザー結晶化法だけでなく、
他の公知の結晶化法（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）と組み合わせて行ってもよい。

【０１７９】非晶質半導体膜の結晶化に際し、連続発振
が可能な固体レーザーを用い、基本波の第２高調波〜第
４高調波を用いることで、大粒径の結晶を得ることがで
きる。代表的には、Ｎｄ:ＹＶＯ₄レーザー（基本波１０
６４nm）の第２高調波（５３２nm）や第３高調波（３５
５ｎｍ）を用いるのが望ましい。具体的には、連続発振
のＹＶＯ₄レーザーから射出されたレーザー光を非線形
光学素子により高調波に変換し、出力１０Ｗのレーザー
光を得る。また、共振器の中にＹＶＯ₄結晶と非線形光
学素子を入れて、高調波を射出する方法もある。そし
て、好ましくは光学系により照射面にて矩形状または楕
円形状のレーザー光に成形して、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／ｃ
ｍ²程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ²）が必要
である。そして、１０〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度で
レーザー光に対して相対的に半導体膜を移動させて照射
する。

【０１８０】なおレーザー照射は、連続発振の気体レー
ザーもしくは固体レーザーを用いることができる。気体
レーザーとして、エキシマレーザー、Ａｒレーザー、Ｋ
ｒレーザーなどがあり、固体レーザーとして、ＹＡＧレ
ーザー、ＹＶＯ₄レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ₃
レーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサ
ンドライドレーザー、Ｔｉ：サファイアレーザー、Ｙ₂
Ｏ₃レーザーなどが挙げられる。固体レーザーとして
は、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｙｂ
又はＴｍがドーピングされたＹＡＧ、ＹＶＯ₄、ＹＬ
Ｆ、ＹＡｌＯ₃などの結晶を使ったレーザー等も使用可
能である。当該レーザーの基本波はドーピングする材料
によって異なり、１μｍ前後の基本波を有するレーザー
光が得られる。基本波に対する高調波は、非線形光学素
子を用いることで得ることができる。

【０１８１】上述したレーザー結晶化によって、サブア
イランド６９３ａ、６９３ｂ、６９３ｃにレーザー光が
照射され、結晶性が高められたサブアイランド６９４
ａ、６９４ｂ、６９４ｃが形成される（図２３
（Ｂ））。

【０１８２】次に、結晶性が高められたサブアイランド
６９４ａ、６９４ｂ、６９４ｃを所望の形状にパターニ
ングして、結晶化されたアイランド６０２〜６０６を形
成する（図２３（Ｃ））。

【０１８３】また、アイランド６０２〜６０６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）のドーピングを行ってもよ
い。

【０１８４】次いで、アイランド６０２〜６０６を覆う
ゲート絶縁膜６０７を形成する。ゲート絶縁膜６０７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。

【０１８５】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。

【０１８６】次いで、ゲート絶縁膜６０７上に膜厚２０
〜１００ｎｍの第１の導電膜６０８と、膜厚１００〜４
００ｎｍの第２の導電膜６０９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６０８と、膜厚３７０ｎｍのＷ膜からなる第２の導電
膜６０９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る。

【０１８７】なお、本実施例では、第１の導電膜６０８
をＴａＮ、第２の導電膜６０９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）で形成し、第２の導電膜
をＷ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。

【０１８８】また、２層構造に限定されず、例えば、タ
ングステン膜、アルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−
Ｓｉ）膜、窒化チタン膜を順次積層した３層構造として
もよい。また、３層構造とする場合、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、アルミニウム
とシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜に代えてアルミニウ
ムとチタンの合金膜（Ａｌ−Ｔｉ）を用いてもよいし、
窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。

【０１８９】なお、導電膜の材料によって、適宜最適な
エッチングの方法や、エッチャントの種類を選択するこ
とが重要である。

【０１９０】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６１０〜６１５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。（図２４（Ｂ））本実施例では第１のエッチン
グ条件として、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：
誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング
用ガスにＣＦ₄とＣｌ₂とＯ₂とを用い、それぞれのガス
流量比を２５：２５：１０（ｓｃｃｍ）とし、１Paの圧
力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（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１５０WのＲＦ（13.56MHz）電
力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加す
る。この第１のエッチング条件によりＷ膜をエッチング
して第１の導電層の端部をテーパー形状とする。

【０１９１】この後、レジストからなるマスク６１０〜
６１５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。

【０１９２】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６１７〜６２２（第１の導
電層６１７ａ〜６２２ａと第２の導電層６１７ｂ〜６２
２ｂ）を形成する。６１６はゲート絶縁膜であり、第１
の形状の導電層６１７〜６２２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。

【０１９３】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う。（図２４（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６２８ｂ〜６３３ｂを
形成する。一方、第１の導電層６１７ａ〜６２２ａは、
ほとんどエッチングされず、第２の形状の導電層６２８
〜６３３を形成する。

【０１９４】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、アイランドに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えば良
い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０¹³〜５
×１０¹⁴atoms/cm²とし、加速電圧を４０〜８０ｋＶと
して行う。本実施例ではドーズ量を１．５×１０¹³atom
s/cm²とし、加速電圧を６０ｋＶとして行う。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６２８〜６３３
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６２３〜６２７が形成される。不
純物領域６２３〜６２７には１×１０¹⁸〜１×１０²⁰/c
m³の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。

【０１９５】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６３４ａ〜６３４ｃ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う。イオンドープ法の条件はドーズ
量を１×１０¹³〜１×１０¹⁵ atoms/cm²とし、加速電圧
を６０〜１２０ｋＶとして行う。ドーピング処理は第２
の導電層６２８ｂ〜６３２ｂ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アイ
ランド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って図２５（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 atoms/cm²とし、加速電圧を５０〜１００ｋ
Ｖとして行う。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６３６、６４２、６４８には１×１０¹⁸〜５×１０
¹⁹/cm³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６３５、６４１、６４４、６４７
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。

【０１９６】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。

【０１９７】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６５０ａ〜６５０
ｃを形成して第４のドーピング処理を行う。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
なるアイランド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６５３、６５４、
６５９、６６０を形成する。第２の導電層６２８ａ〜６
３２ａを不純物元素に対するマスクとして用い、ｐ型を
付与する不純物元素を添加して自己整合的に不純物領域
を形成する。本実施例では、不純物領域６５３、６５
４、６５９、６６０はジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を用いたイオ
ンドープ法で形成する。（図２５（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
アイランドはレジストからなるマスク６５０ａ〜６５０
ｃ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６５３と６５４、６５９と６６０にはそ
れぞれ異なる濃度でリンが添加されているが、そのいず
れの領域においてもｐ型を付与する不純物元素の濃度を
１×１０¹⁹〜５×１０²¹atoms/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。

【０１９８】以上までの工程で、それぞれのアイランド
に不純物領域が形成される。

【０１９９】次いで、レジストからなるマスク６５０ａ
〜６５０ｃを除去して第１の層間絶縁膜６６１を形成す
る。この第１の層間絶縁膜６６１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６６１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。

【０２００】次いで、図２５（Ｃ）に示すように、活性
化処理としてレーザー照射方法を用いる。レーザーアニ
ール法を用いる場合、結晶化の際に用いたレーザーを使
用することが可能である。活性化の場合は、移動速度は
結晶化と同じにし、０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ²程度
（好ましくは０．０１〜１０ＭＷ／ｃｍ²）のエネルギ
ー密度が必要となる。また結晶化の際には連続発振のレ
ーザーを用い、活性化の際にはパルス発振のレーザーを
用いるようにしても良い。

【０２０１】また、第１の層間絶縁膜を形成する前に活
性化処理を行っても良い。

【０２０２】そして、加熱処理（３００〜５５０℃で１
〜１２時間の熱処理）を行うと水素化を行うことができ
る。この工程は第１の層間絶縁膜６６１に含まれる水素
によりアイランド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、３〜１００
％の水素を含む雰囲気中で３００〜６５０℃で１〜１２
時間の加熱処理を行っても良い。この場合は、第１の層
間絶縁膜の存在に関係なく半導体層を水素化することが
できる。

【０２０３】次いで、第１の層間絶縁膜６６１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６６２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。次に、第２の層間絶縁膜
６６２を形成した後、第２の層間絶縁膜６６２に接する
ように、第３の層間絶縁膜６７２を形成する。

【０２０４】そして、駆動回路６８６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６６３〜６６８
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２６）

【０２０５】また、画素部６８７においては、画素電極
６７０、ゲート配線６６９、接続電極６６８を形成す
る。この接続電極６６８によりソース配線（６４３ａと
６４３ｂ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６６９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６
７０は、画素ＴＦＴのドレイン領域６９０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
して機能するアイランド６８５と電気的な接続が形成さ
れる。また、本願では画素電極と接続電極とを同じ材料
で形成しているが、画素電極６７０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。

【０２０６】以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ６８
１とｐチャネル型ＴＦＴ６８２からなるＣＭＯＳ回路、
及びｎチャネル型ＴＦＴ６８３を有する駆動回路６８６
と、画素ＴＦＴ６８４、保持容量６８５とを有する画素
部６８７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。

【０２０７】駆動回路６８６のｎチャネル型ＴＦＴ６８
１はチャネル形成領域６３７、ゲート電極の一部を構成
する第１の導電層６２８ａと重なる低濃度不純物領域６
３６（ＧＯＬＤ（Gate Overlapped 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６５２を有している。このｎチャネル型ＴＦＴ６８
１と電極６６６で接続してＣＭＯＳ回路を形成するｐチ
ャネル型ＴＦＴ６８２にはチャネル形成領域６４０、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６５３と、ｐ型を付与する不純物元素が導入され
た不純物領域６５４を有している。また、ｎチャネル型
ＴＦＴ６８３にはチャネル形成領域６４３、ゲート電極
の一部を構成する第１の導電層６３０ａと重なる低濃度
不純物領域６４２（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６５６を
有している。

【０２０８】画素部の画素ＴＦＴ６８４にはチャネル形
成領域６４６、ゲート電極の外側に形成される低濃度不
純物領域６４５（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６５８を有し
ている。また、保持容量６８５の一方の電極として機能
するアイランドには、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
６８５は、絶縁膜６１６を誘電体として、電極（６３２
ａと６３２ｂの積層）と、アイランドとで形成してい
る。

【０２０９】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。

【０２１０】本実施例は、実施例１〜実施例４と組み合
わせて実施することが可能である。

【０２１１】（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２７
を用いる。

【０２１２】まず、実施例５に従い、図２６の状態のア
クティブマトリクス基板を得た後、図２６のアクティブ
マトリクス基板上、少なくとも画素電極６７０上に配向
膜８６７を形成しラビング処理を行う。なお、本実施例
では配向膜８６７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８７２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。

【０２１３】次いで、対向基板８６９を用意する。次い
で、対向基板８６９上に着色層８７０、８７１、平坦化
膜８７３を形成する。赤色の着色層８７０と青色の着色
層８７１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。

【０２１４】本実施例では、実施例５に示す基板を用い
ている。従って、少なくともゲート配線６６９と画素電
極６７０の間隙と、ゲート配線６６９と接続電極６６８
の間隙と、接続電極６６８と画素電極６７０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。

【０２１５】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。

【０２１６】次いで、平坦化膜８７３上に透明導電膜か
らなる対向電極８７６を少なくとも画素部に形成し、対
向基板の全面に配向膜８７４を形成し、ラビング処理を
施した。

【０２１７】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８６８
で貼り合わせる。シール材８６８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８７５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８７５には公知
の液晶材料を用いれば良い。このようにして図２７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。

【０２１８】以上のようにして作製される液晶表示装置
はエネルギー分布が周期的または一様なレーザー光が照
射され、大粒径の結晶粒が形成された半導体膜を用いて
作製されたＴＦＴを有しており、前記液晶表示装置の動
作特性や信頼性を十分なものとなり得る。そして、この
ような液晶表示装置は各種電子機器の表示部として用い
ることができる。

【０２１９】なお、本実施例は実施例１〜実施例５と組
み合わせて実施することが可能である。

【０２２０】（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、発光装置を作製する例を以下に説
明する。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等を実装した表示用モジュールを
総称したものである。なお、発光素子は、電場を加える
ことで発生するルミネッセンス（Electro Luminescenc
e）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。

【０２２１】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。

【０２２２】なお本実施例で用いられる発光素子は、正
孔注入層、電子注入層、正孔輸送層または電子輸送層等
が、無機化合物単独で、または有機化合物に無機化合物
が混合されている材料で形成されている形態をも取り得
る。また、これらの層どうしが互いに一部混合していて
も良い。

【０２２３】図２８（Ａ）は、第３の層間絶縁膜７５０
まで形成した時点での、本実施例の発光装置の断面図で
ある。図２８（Ａ）において、基板７００上に設けられ
たスイッチングＴＦＴ７３３、電流制御ＴＦＴ７３４は
実施例５の作製方法を用いて形成される。本実施例では
スイッチングＴＦＴ７３３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
つ以上形成される構造であっても良い。また、本実施例
では電流制御ＴＦＴ７３４は、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としているが、チャネル
形成領域が二つ以上形成される構造であっても良い。

【０２２４】基板７００上に設けられた駆動回路が有す
るｎチャネル型ＴＦＴ７３１、ｐチャネル型ＴＦＴ７３
２は実施例５の作製方法を用いて形成される。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。

【０２２５】第３の層間絶縁膜７５０は、発光装置の場
合、第２の層間絶縁膜７５１に含まれる水分が有機発光
層に入るのを防ぐのに効果的である。第２の層間絶縁膜
７５１が有機樹脂材料を有している場合、有機樹脂材料
は水分を多く含むため、第３の層間絶縁膜７５０を設け
ることは特に有効である。

【０２２６】実施例５の第３の層間絶縁膜を作製する工
程まで終了したら、本実施例では第３の層間絶縁膜７５
０上に画素電極７１１を形成する。

【０２２７】なお、画素電極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、配線を形成する前に平坦な第３の層
間絶縁膜７５０上に形成する。本実施例においては、樹
脂からなる第２の層間絶縁膜７５１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。

【０２２８】次に、図２８（Ｂ）に示すように、第３の
層間絶縁膜７５０を覆うように黒色染料、カーボンまた
は黒色の顔料などを分散した樹脂膜を成膜し、発光素子
となる部分に開口部を形成することで、遮蔽膜７７０を
成膜する。なお樹脂として、代表的にはポリイミド、ポ
リアミド、アクリル、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等
が挙げられるが、上記材料に限定されない。また有機樹
脂の他に、遮蔽膜の材料として例えば、珪素、酸化珪
素、酸化窒化珪素などに黒色染料、カーボンまたは黒色
の顔料を混入したものを用いることも可能である。遮蔽
膜７７０は、配線７０１〜７０７において反射した外光
が、観察者の目に入るのを防ぐ効果がある。

【０２２９】次に、画素電極７１１形成後、ゲート絶縁
膜７５２、第１の層間絶縁膜７５３、第２の層間絶縁膜
７５１、第３の層間絶縁膜７５０、遮蔽膜７７０にコン
タクトホールを形成する。そして画素電極７１１を覆っ
て遮蔽膜７７０上に導電膜を形成し、該導電膜をエッチ
ングすることで、各ＴＦＴの不純物領域とそれぞれ電気
的に接続する配線７０１〜７０７を形成する。なお、こ
れらの配線は、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜と、膜厚５００ｎ
ｍの合金膜（ＡｌとＴｉとの合金膜）との積層膜をパタ
ーニングして形成する。もちろん、二層構造に限らず、
単層構造でもよいし、三層以上の積層構造にしてもよ
い。また、配線の材料としては、ＡｌとＴｉに限らな
い。例えば、ＴａＮ膜上にＡｌやＣｕを形成し、さらに
Ｔｉ膜を形成した積層膜をパターニングして配線を形成
してもよい。（図２８（Ａ））

【０２３０】また、配線７０７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、７０６は電流
制御ＴＦＴのドレイン領域と画素電極７１１とを電気的
に接続する電極である。

【０２３１】配線７０１〜７０７を形成後、樹脂材料で
なるバンク７１２を形成する。バンク７１２は１〜２μ
m厚のアクリル膜またはポリイミド膜をパターニングし
て画素電極７１１の一部を露出させるように形成する。

【０２３２】画素電極７１１の上には発光層７１３が形
成される。なお、図２８（Ｂ）では一画素しか図示して
いないが、本実施例ではＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）
の各色に対応した発光層を作り分けている。また、本実
施例では蒸着法により低分子系有機発光材料を形成して
いる。具体的には、正孔注入層として２０ｎｍ厚の銅フ
タロシアニン（ＣｕＰｃ）膜を設け、その上に発光層と
して７０ｎｍ厚のトリス−８−キノリノラトアルミニウ
ム錯体（Ａｌｑ₃）膜を設けた積層構造としている。Ａ
ｌｑ₃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。

【０２３３】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。

【０２３４】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。

【０２３５】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。

【０２３６】発光素子７１５を完全に覆うようにして保
護膜７５４を設けても良い。保護膜７５４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。

【０２３７】この際、カバレッジの良い膜を保護膜７５
４として用いることが好ましく、炭素膜、特にＤＬＣ
（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。

【０２３８】本実施例では、発光層と７１３は全てバリ
ア性の高い炭素膜、窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化アル
ミニウムもしくは窒化酸化アルミニウム等の無機絶縁膜
で覆われているため、水分や酸素等が発光層に入って発
光層が劣化するのをより効果的に防ぐことができる。

【０２３９】特に第３絶縁膜７５０、パッシベーション
膜７１２、保護膜７５４を、シリコンをターゲットとし
たスパッタリング法により作製される窒化珪素膜を用い
ることで、より発光層への不純物の侵入を防ぐことがで
きる。成膜条件は適宜選択すれば良いが、特に好ましく
はスパッタガスには窒素（Ｎ₂）又は窒素とアルゴンの
混合ガスを用い、高周波電力を印加してスパッタリング
を行う。基板温度は室温の状態とし、加熱手段を用いな
くても良い。既に有機絶縁膜や有機化合物層を形成した
後は、基板を加熱せずに成膜することが望ましい。但
し、吸着又は吸蔵している水分を十分除去するために、
真空中で数分〜数時間、５０〜１００℃程度で加熱して
脱水処理することは好ましい。

【０２４０】室温でシリコンをターゲットとし、１３．
５６MHzの高周波電力を印加し、窒素ガスのみ用いたス
パッタリング法で形成された窒化珪素膜は、その赤外吸
収スペクトルにおいてＮ−Ｈ結合とＳｉ−Ｈ結合の吸収
ピークが観測されず、またＳｉ−Ｏの吸収ピークも観測
されていないことが特徴的であり、膜中に酸素濃度及び
水素濃度は１原子％以下であることがわかっている。こ
のことからも、より効果的に酸素や水分などの不純物の
侵入を防ぐことができるのがわかる。

【０２４１】さらに、発光素子７１５を覆って封止材７
１７を設け、カバー材７１８を貼り合わせる。封止材７
１７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。

【０２４２】こうして図２８（Ｂ）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、保護膜を形成するまでの工程を、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。

【０２４３】こうして、基板７００上にｎチャネル型Ｔ
ＦＴ７３１、７３２、スイッチングＴＦＴ（ｎチャネル
型ＴＦＴ）７３３および電流制御ＴＦＴ（ｎチャネル型
ＴＦＴ）７３４が形成される。

【０２４４】なお本実施例では遮蔽膜７７０を第３の層
間絶縁膜７５０とバンク７１２の間に形成したが、本発
明はこの構成に限定されない。配線７０１〜７０７にお
いて反射した外光が、観察者の目に入るのを防ぐことが
できる位置に設けることが肝要である。例えば、本実施
例のように発光素子７１５から発せられる光が基板７０
０側に向かっている場合、第１の層間絶縁膜７５３と第
２の層間絶縁膜７５１の間に遮蔽膜を設けるようにして
も良い。そしてこの場合においても、遮蔽膜は発光素子
からの光が通過できるように開口部を有する。

【０２４５】さらに、図２８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。

【０２４６】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。

【０２４７】以上のようにして作製される発光装置はエ
ネルギー分布が周期的または一様なレーザー光が照射さ
れ、大粒径の結晶粒が形成された半導体膜を用いて作製
されたＴＦＴを有しており、前記発光装置の動作特性や
信頼性を十分なものとなり得る。そして、このような発
光装置は各種電子機器の表示部として用いることができ
る。

【０２４８】なお、本実施例では、発光素子から発せら
れる光がＴＦＴ側に向かっているが、発光素子がＴＦＴ
とは反対側に向かっていても良い。この場合、バンクに
黒色染料、カーボンまたは黒色の顔料を混入した樹脂を
用いることができる。図３３に、発光素子からの発光が
ＴＦＴとは反対の方に向いている発光装置の断面図を示
す。

【０２４９】図３３では、第３の層間絶縁膜１９５０を
形成した後、ゲート絶縁膜１９５２、第１の層間絶縁膜
１９５３、第２の層間絶縁膜１９５１、第３の層間絶縁
膜１９５０にコンタクトホールを形成する。そして第３
の層間絶縁膜１９５０上に導電膜を形成し、該導電膜を
エッチングすることで、各ＴＦＴの不純物領域とそれぞ
れ電気的に接続する配線１９０１〜１９０７を形成す
る。なお、これらの配線は、３００ｎｍ厚のアルミニウ
ム合金膜（１wt%のチタンを含有したアルミニウム膜）
をパターニングして形成する。もちろん、単層構造に限
らず、二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。そして、配線１
９０６の一部は画素電極を兼ねている。

【０２５０】配線１９０１〜１９０７を形成後、樹脂材
料でなるバンク１９１２を形成する。バンク１９１２は
１〜２μm厚の黒色染料、カーボンまたは黒色の顔料を
混入した樹脂をパターニングして画素電極１９０６の一
部を露出させるように形成する。なお樹脂として、代表
的にはポリイミド、ポリアミド、アクリル、ＢＣＢ（ベ
ンゾシクロブテン）等が挙げられるが、上記材料に限定
されない。

【０２５１】画素電極１９０６の上には発光層１９１３
が形成される。そして、発光層１９１３を覆って透明導
電膜からなる対向電極（発光素子の陽極）が形成され
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。

【０２５２】画素電極９０６、発光層１９１３、対向電
極１９１４とによって発光素子１９１５が形成される。

【０２５３】遮蔽膜１９７０は、配線１９０１〜１９０
７において反射した外光が、観察者の目に入るのを防ぐ
効果がある。

【０２５４】なお、本実施例は実施例１〜実施例６のい
ずれか一と組み合わせて実施することが可能である。

【０２５５】（実施例８）本実施例では、本発明の半導
体装置の１つである発光装置の画素の構成について説明
する。図２９に本実施例の発光装置の画素の断面図を示
す。

【０２５６】図２９において、９１１は基板、９１２は
下地となる絶縁膜（以下、下地膜という）である。基板
９１１としては透光性基板、代表的にはガラス基板、石
英基板、ガラスセラミックス基板、又は結晶化ガラス基
板を用いることができる。但し、作製プロセス中の最高
処理温度に耐えるものでなくてはならない。

【０２５７】８２０１はスイッチングＴＦＴ、８２０２
は電流制御ＴＦＴであり、それぞれｎチャネル型ＴＦ
Ｔ、ｐチャネル型ＴＦＴで形成されている。有機発光層
の発光方向が基板の下面（ＴＦＴ及び有機発光層が設け
られていない面）の場合、上記構成であることが好まし
い。しかしスイッチングＴＦＴと電流制御ＴＦＴは、ｎ
チャネル型ＴＦＴでもｐチャネル型ＴＦＴでも、どちら
でも構わない。

【０２５８】スイッチングＴＦＴ８２０１は、ソース領
域９１３、ドレイン領域９１４、ＬＤＤ領域９１５a〜
９１５d、分離領域９１６及びチャネル形成領域９６
３、９６４を含む活性層と、ゲート絶縁膜９１８と、ゲ
ート電極９１９a、９１９bと、第１層間絶縁膜９２０
と、ソース信号線９２１と、ドレイン配線９２２とを有
している。なお、ゲート絶縁膜９１８又は第１層間絶縁
膜９２０は基板上の全ＴＦＴに共通であっても良いし、
回路又は素子に応じて異ならせても良い。

【０２５９】また、図２９に示すスイッチングＴＦＴ８
２０１はゲート電極９１７a、９１７bが電気的に接続さ
れており、いわゆるダブルゲート構造となっている。勿
論、ダブルゲート構造だけでなく、トリプルゲート構造
などいわゆるマルチゲート構造（直列に接続された二つ
以上のチャネル形成領域を有する活性層を含む構造）で
あっても良い。

【０２６０】マルチゲート構造はオフ電流を低減する上
で極めて有効であり、スイッチングＴＦＴのオフ電流を
十分に低くすれば、それだけ電流制御ＴＦＴ８２０２の
ゲート電極に接続された保持容量が必要とする最低限の
容量を抑えることができる。即ち、保持容量の面積を小
さくすることができるので、マルチゲート構造とするこ
とは発光素子の有効発光面積を広げる上で有効である。

【０２６１】さらに、スイッチングＴＦＴ８２０１にお
いては、ＬＤＤ領域９１５a〜９１５dは、ゲート絶縁膜
９１８を介してゲート電極９１９a、９１９bと重ならな
いように設ける。このような構造はオフ電流を低減する
上で非常に効果的である。また、ＬＤＤ領域９１５a〜
９１５dの長さ（幅）は０．５〜３．５μｍ、代表的に
は２．０〜２．５μｍとすれば良い。なお、二つ以上の
ゲート電極を有するマルチゲート構造の場合、チャネル
形成領域の間に設けられた分離領域９１６（ソース領域
又はドレイン領域と同一の濃度で同一の不純物元素が添
加された領域）がオフ電流の低減に効果的である。

【０２６２】次に、電流制御ＴＦＴ８２０２は、ソース
領域９２６、ドレイン領域９２７及びチャネル形成領域
９０５を含む活性層と、ゲート絶縁膜９１８と、ゲート
電極９３０と、第１層間絶縁膜９２０と、ソース信号線
９３１並びにドレイン配線９３２を有して形成される。
本実施例において電流制御ＴＦＴ８２０２はｐチャネル
型ＴＦＴである。

【０２６３】また、スイッチングＴＦＴ８２０１のドレ
イン領域９１４は電流制御ＴＦＴ８２０２のゲート９３
０に接続されている。図示してはいないが、具体的には
電流制御ＴＦＴ８２０２のゲート電極９３０はスイッチ
ングＴＦＴ８２０１のドレイン領域９１４とドレイン配
線（接続配線とも言える）９２２を介して電気的に接続
されている。なお、ゲート電極９３０はシングルゲート
構造となっているが、マルチゲート構造であっても良
い。また、電流制御ＴＦＴ８２０２のソース信号線９３
１は電源供給線（図示せず）に接続される。

【０２６４】以上は画素内に設けられたＴＦＴの構造に
ついて説明したが、このとき同時に駆動回路も形成され
る。図２９には駆動回路を形成する基本単位となるＣＭ
ＯＳ回路が図示されている。

【０２６５】図２９においては極力動作速度を落とさな
いようにしつつホットキャリア注入を低減させる構造を
有するＴＦＴをＣＭＯＳ回路のｎチャネル型ＴＦＴ８２
０４として用いる。なお、ここでいう駆動回路として
は、ソース信号側駆動回路、ゲート信号側駆動回路を指
す。勿論、他の論理回路（レベルシフタ、Ａ／Ｄコンバ
ータ、信号分割回路等）を形成することも可能である。

【０２６６】ＣＭＯＳ回路のｎチャネル型ＴＦＴ８２０
４の活性層は、ソース領域９３５、ドレイン領域９３
６、ＬＤＤ領域９３７及びチャネル形成領域９６２を含
み、ＬＤＤ領域９３７はゲート絶縁膜９１８を介してゲ
ート電極９３９と重なっている。

【０２６７】ドレイン領域９３６側のみにＬＤＤ領域９
３７を形成しているのは、動作速度を落とさないための
配慮である。また、このｎチャネル型ＴＦＴ８２０４は
オフ電流値をあまり気にする必要はなく、それよりも動
作速度を重視した方が良い。従って、ＬＤＤ領域９３７
は完全にゲート電極に重ねてしまい、極力抵抗成分を少
なくすることが望ましい。即ち、いわゆるオフセットは
なくした方がよい。

【０２６８】また、ＣＭＯＳ回路のｐチャネル型ＴＦＴ
８２０５は、ホットキャリア注入による劣化が殆ど気に
ならないので、特にＬＤＤ領域を設けなくても良い。従
って活性層はソース領域９４０、ドレイン領域９４１及
びチャネル形成領域９６１を含み、その下にはゲート絶
縁膜９１８とゲート電極９４３が設けられる。勿論、ｎ
チャネル型ＴＦＴ８２０４と同様にＬＤＤ領域を設け、
ホットキャリア対策を講じることも可能である。

【０２６９】なお９４２、９３８、９１７ａ、９１７
ｂ、９２９はチャネル形成領域９６１〜９６５を形成す
るためのマスクである。

【０２７０】また、ｎチャネル型ＴＦＴ８２０４及びｐ
チャネル型ＴＦＴ８２０５はそれぞれソース領域上に第
１層間絶縁膜９２０を間に介して、ソース信号線９４
４、９４５を有している。また、ドレイン配線９４６に
よってｎチャネル型ＴＦＴ８２０４とｐチャネル型ＴＦ
Ｔ８２０５とのドレイン領域は互いに電気的に接続され
る。

【０２７１】本発明のレーザー照射方法は、半導体膜の
成膜、活性層の結晶化、活性化またはその他レーザーア
ニールを用いる工程において使用することができる。

【０２７２】図３０に、本実施例の発光装置を作製する
場合の生産フローを示す。まずＣＡＤを用いて半導体装
置の設計を行う。具体的には、まずアイランドのマスク
を設計し、次に、該アイランドを１つまたは複数含むよ
うなサブアイランドのマスクを設計する。

【０２７３】そして、設計されたサブアイランドのマス
クの形状に関する情報（パターン情報）を、レーザー照
射装置が有するコンピューターに入力する。コンピュー
ターでは、入力されたサブアイランドのパターン情報に
基づき、走査方向に対して垂直方向における、各サブア
イランドの幅Ｗ_Sを算出する。そして、各サブアイラン
ドの幅Ｗ_Sをもとに、走査方向に対して垂直方向におけ
るスリットの幅Ｗ_BWを設定する。次に、スリットの幅Ｗ
_BWをもとに、マーカーの位置を基準として、レーザー光
の走査経路を定める。

【０２７４】一方、基板に形成されたマーカーに従っ
て、ゲート電極を形成する。このときゲート電極とマー
カーを同時に形成しても良い。そして、ゲート電極を覆
うようにゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜に接する
ように半導体膜を形成する。そして、サブアイランドの
マスクを用いて該半導体膜をパターニングし、サブアイ
ランドを形成する。そしてサブアイランドが形成された
基板を、レーザー照射装置のステージに設置する。

【０２７５】次に、マーカーを基準にして、定められた
走査経路にしたがってレーザー光を照射し、サブアイラ
ンドをねらって結晶化する。

【０２７６】そして、レーザー光を照射した後、レーザ
ー光照射により結晶性が高められたサブアイランドをパ
ターニングし、アイランドを形成する。以下の具体的な
作製工程はＴＦＴの形状によって異なるが、代表的には
アイランドに不純物領域を形成する。そして、アイラン
ドを覆うように層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜にコ
ンタクトホールを形成し、不純物領域の一部を露出させ
る。そして該コンタクトホールを介して不純物領域に接
するように層間絶縁膜上に配線を形成する。

【０２７７】なお本実施例の構成は、実施例１〜７と自
由に組み合わせて実施することが可能である。

【０２７８】（実施例９）本実施例では、本発明のレー
ザー照射方法を用いて作製された発光装置の画素の構成
について説明する。図３１に本実施例の発光装置の画素
の断面図を示す。

【０２７９】１７５１はｎチャネル型ＴＦＴであり、１
７５２はｐチャネル型ＴＦＴである。ｎチャネル型ＴＦ
Ｔ１７５１は、半導体膜１７５３と、第１の絶縁膜１７
７０と、第１の電極１７５４、１７５５と、第２の絶縁
膜１７７１と、第２の電極１７５６、１７５７とを有し
ている。そして、半導体膜１７５３は、第１濃度の一導
電型不純物領域１７５８と、第２濃度の一導電型不純物
領域１７５９と、チャネル形成領域１７６０、１７６１
を有している。

【０２８０】第１の電極１７５４、１７５５とチャネル
形成領域１７６０、１７６１とは、それぞれ第１の絶縁
膜１７７０を間に挟んで重なっている。また、第２の電
極１７５６、１７５７と、チャネル形成領域１７６０、
１７６１とは、それぞれ第２の絶縁膜１７７１を間に挟
んで重なっている。

【０２８１】ｐチャネル型ＴＦＴ１７５２は、半導体膜
１７８０と、第１の絶縁膜１７７０と、第１の電極１７
８２と、第２の絶縁膜１７７１と、第２の電極１７８１
とを有している。そして、半導体膜１７８０は、第３濃
度の一導電型不純物領域１７８３と、チャネル形成領域
１７８４を有している。

【０２８２】第１の電極１７８２とチャネル形成領域１
７８４とは、それぞれ第１の絶縁膜１７７０を間に挟ん
で重なっている。第２の電極１７８１とチャネル形成と
は、それぞれ第２の絶縁膜１７７１を間に挟んで重なっ
ている。

【０２８３】そして、第１の電極１７８２と第２の電極
１７８１とは、配線１７９０を介して電気的に接続され
ている。

【０２８４】本発明のレーザー照射方法は、半導体膜１
７５３、１７８０の成膜、結晶化、活性化またはその他
レーザーアニールを用いる工程において使用することが
できる。

【０２８５】本実施例では、スイッチング素子として用
いるＴＦＴ（本実施例の場合ｎチャネル型ＴＦＴ１７５
１）は、第１の電極に一定の電圧を印加している。第１
の電極に一定の電圧を印加することで、電極が１つの場
合に比べて閾値のばらつきを抑えることができ、なおか
つオフ電流を抑えることができる。

【０２８６】また、スイッチング素子として用いるＴＦ
Ｔよりも大きな電流を流すＴＦＴ（本実施例の場合ｐチ
ャネル型ＴＦＴ１７５２）は、第１の電極と第２の電極
とを電気的に接続している。第１の電極と第２の電極に
同じ電圧を印加することで、実質的に半導体膜の膜厚を
薄くしたのと同じように空乏層が早く広がるので、サブ
スレッショルド係数を小さくすることができ、オン電流
を大きくすることができる。よって、この構造のＴＦＴ
を駆動回路に使用することにより、駆動電圧を低下させ
ることができる。また、オン電流を大きくすることがで
きるので、ＴＦＴのサイズ（特にチャネル幅）を小さく
することができる。そのため集積密度を向上させること
ができる。

【０２８７】図３２に、本実施例の発光装置を作製する
場合の生産フローを示す。まずＣＡＤを用いて半導体装
置の設計を行う具体的には、まずアイランドのマスクを
設計し、次に、該アイランドを１つまたは複数含むよう
なサブアイランドのマスクを設計する。そして、設計さ
れたサブアイランドのパターン情報を、レーザー照射装
置が有するコンピューターに入力する。

【０２８８】コンピューターでは、入力されたサブアイ
ランドのパターン情報に基づき、走査方向に対して垂直
方向における、各サブアイランドの幅Ｗ_Sを算出する。
そして、各サブアイランドの幅Ｗ_Sをもとに、走査方向
に対して垂直方向におけるスリットの幅Ｗ_BWを設定す
る。次に、スリットの幅Ｗ_BWをもとに、マーカーの位置
を基準として、レーザー光の走査経路を定める。

【０２８９】一方、基板に形成されたマーカーに従っ
て、第１の電極を形成する。このとき第１の電極とマー
カーを同時に形成しても良い。そして、第１の電極を覆
うように第１の絶縁膜を形成し、第１の絶縁膜に接する
ように半導体膜を形成する。そして、サブアイランドの
マスクを用いて該半導体膜をパターニングし、サブアイ
ランドを形成する。そしてサブアイランドが形成された
基板を、レーザー照射装置のステージに設置する。

【０２９０】次に、マーカーを基準にして、定められた
走査経路にしたがってレーザー光を照射し、サブアイラ
ンドをねらって結晶化する。

【０２９１】そして、レーザー光を照射した後、レーザ
ー光照射により結晶性が高められたサブアイランドをパ
ターニングし、アイランドを形成する。以下の具体的な
作製工程はＴＦＴの形状によって異なるが、代表的には
アイランドに不純物領域を形成する。そして、レーザー
光を照射した後、アイランドを覆うように第２の絶縁膜
と第２の電極とを順に形成し、アイランドに不純物領域
を形成する。そして、第２の絶縁膜及び第２の電極を覆
うように層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜にコンタク
トホールを形成し、不純物領域の一部を露出させる。そ
して該コンタクトホールを介して不純物領域に接するよ
うに層間絶縁膜上に配線を形成する。

【０２９２】なお、本実施例は実施例１〜実施例８のい
ずれか一と組み合わせて実施することが可能である。

【０２９３】（実施例１０）本実施例では、本発明のレ
ーザー照射方法を用いて駆動回路（信号線駆動回路また
は走査線駆動回路）を作製し、非晶質半導体膜で形成さ
れた画素部にＴＡＢまたはＣＯＧ等を用いて実装されて
いる例について説明する。

【０２９４】図４０（Ａ）に、駆動回路をＴＡＢに実装
し、該ＴＡＢを用いて画素部と、外付のコントローラ等
が形成されたプリント基板とを接続している例を示す。
ガラス基板５０００に画素部５００１が形成されてお
り、ＴＡＢ５００５を介して本発明のレーザー照射方法
で作製された駆動回路５００２と接続されている。また
駆動回路５００２はＴＡＢ５００５を介して、プリント
基板５００３と接続されている。またプリント基板５０
０３には外部のインターフェースと接続するための端子
５００４が設けられている。

【０２９５】図４０（Ｂ）に、駆動回路と画素部をＣＯ
Ｇで実装している例を示す。ガラス基板５１００に画素
部５１０１が形成されており、ガラス基板上に本発明の
レーザー照射方法で作製された駆動回路５１０２が実装
されている。また基板５１００には外部のインターフェ
ースと接続するための端子５１０４が設けられている。

【０２９６】このように、本発明のレーザー照射方法で
作製したＴＦＴはチャネル形成領域の結晶性がより高め
られるため、高速動作が可能であり、画素部に比べて高
速動作が要求される駆動回路を構成するのにより適して
いる。また、画素部と駆動回路を別個に作製すること
で、歩留まりを高めることができる。

【０２９７】なお、本実施例は実施例１〜実施例９のい
ずれか一と組み合わせて実施することが可能である。

【０２９８】（実施例１１）本実施例では、本発明のレ
ーザー照射方法を用いたＴＦＴの作製方法について説明
する。

【０２９９】まず、図３４（Ａ）に示すように、絶縁表
面上に非晶質半導体膜を成膜し、該非晶質半導体膜をエ
ッチングすることで、島状の半導体膜６００１、６００
２を形成する。図３４（Ｇ）は、図３４（Ａ）の上面図
であり、Ａ−Ａ‘における断面図が図３４（Ａ）に相当
する。次に図３４（Ｂ）に示すように、島状の半導体膜
６００１、６００２を覆うように非晶質半導体膜６００
３を成膜する。図３４（Ｈ）は、図３４（Ｂ）の上面図
であり、Ａ−Ａ‘における断面図が図３４（Ｂ）に相当
する。

【０３００】次に、図３４（Ｃ）に示すように、非晶質
半導体膜６００３をパターニングすることで、島状の半
導体膜６００１、６００２を覆ったサブアイランド６０
０４が形成される。図３４（Ｉ）は、図３４（Ｃ）の上
面図であり、Ａ−Ａ‘における断面図が図３４（Ｃ）に
相当する。次に、図３４（Ｄ）に示すように、島状の半
導体膜６００１、６００２と、サブアイランド６００４
に、選択的にレーザー光を照射して、結晶性が高められ
た島状の半導体膜６００５、６００６と、サブアイラン
ド６００７とを形成する。このとき、結晶性が高められ
た島状の半導体膜６００５、６００６と、サブアイラン
ド６００７とは、レーザー光の照射条件によっては、そ
の境界がある程度不鮮明になる場合もある。一応ここで
は区別して示すが、１つのサブアイランドとして見なし
ても良い。図３４（Ｊ）は、図３４（Ｄ）の上面図であ
り、Ａ−Ａ‘における断面図が図３４（Ｄ）に相当す
る。

【０３０１】次に、図３４（Ｅ）に示すように、結晶性
が高められたサブアイランド６００７をパターニング
し、アイランド６００８を形成する。図３４（Ｋ）は、
図３４（Ｅ）の上面図であり、Ａ−Ａ‘における断面図
が図３４（Ｅ）に相当する。そして、図３４（Ｆ）に示
すように、アイランド６００８を用いて、ＴＦＴを形成
する。以下の具体的な作製工程はＴＦＴの形状によって
異なるが、代表的にはアイランド６００８に接するよう
にゲート絶縁膜６００９を形成する工程と、ゲート絶縁
膜上にゲート電極６０１０を形成する工程と、アイラン
ド６００８に不純物領域６０１１、６０１２とチャネル
形成領域６０１３を形成する工程と、ゲート絶縁膜６０
０９、ゲート電極６０１０及びアイランド６００８を覆
って層間絶縁膜６０１４を形成する工程と、不純物領域
６０１１、６０１２に接続した配線６０１５、６０１６
を層間絶縁膜６０１４上に形成する工程とが行われる。
図３４（Ｌ）は、図３４（Ｆ）の上面図であり、Ａ−Ａ
‘における断面図が図３４（Ｆ）に相当する。

【０３０２】なお、不純物領域６０１１、６０１２は、
島状の半導体膜６００５、６００６と、アイランド６０
０８の一部とで形成されている。よって、不純物領域６
０１１、６０１２の厚さが、チャネル形成領域６０１３
のよりも厚くなっており、不純物領域の抵抗を下げるこ
とができる。

【０３０３】なお、図３４では、レーザー光のみでサブ
アイランドを結晶化しているが、触媒を用いて半導体膜
を結晶化させる工程を含んでいても良い。

【０３０４】図３５に、触媒元素とレーザー光を共に用
いて、アイランドを作る作製方法について説明する。触
媒元素を用いる場合、特開平７−１３０６５２号公報、
特開平８−７８３２９号公報で開示された技術を用いる
ことが望ましい。

【０３０５】まず、図３５（Ａ）に示すように、絶縁表
面上に非晶質半導体膜を成膜し、該非晶質半導体膜をエ
ッチングすることで、島状の半導体膜６１０１、６１０
２を形成する。次に図３５（Ｂ）に示すように、島状の
半導体膜６１０１、６１０２を覆うように非晶質半導体
膜６１０３を成膜する。次に、図３５（Ｃ）に示すよう
に、非晶質半導体膜６１０３上に重量換算で１０ｐｐｍ
のニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液を非晶質半導体膜
に塗布してニッケル含有層を形成し、５００℃、１時間
の脱水素工程の後、５００〜６５０℃で４〜１２時間、
例えば５５０℃、８時間の熱処理を行い結晶化すること
で、結晶性が高められた島状の半導体膜６１０４、６１
０５と、半導体膜６１０６が形成される。尚、使用可能
な触媒元素は、ニッケル（Ｎｉ）以外にも、ゲルマニウ
ム（Ｇｅ）、鉄（Ｆｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、スズ
（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、コバルト（Ｃｏ）、白金（Ｐ
ｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、といった元素を用いて
も良い。

【０３０６】半導体膜６１０６、島状の半導体膜６１０
４、６１０５は触媒元素を含んでおり、その触媒元素を
結晶質半導体膜から除去する工程（ゲッタリング）を行
う。ゲッタリングは特開平１０−１３５４６８号公報ま
たは特開平１０−１３５４６９号公報等に記載された技
術を用いることができる。そして図３５（Ｄ）に示すよ
うに、結晶性の高められた半導体膜６１０６の一部６１
０７、６１０８にリンを添加し、窒素雰囲気中で５５０
〜８００℃、５〜２４時間、例えば６００℃、１２時間
の熱処理を行う。するとのリンが添加された領域６１０
７、６１０８がゲッタリングサイトとして働き、半導体
膜６１０６、島状の半導体膜６１０４、６１０５中に存
在するニッケルをリンが添加された領域に偏析させるこ
とができる。その後、多結晶半導体膜のリンが添加され
た領域をパターニングにより除去することで、触媒元素
の濃度を１×１０¹⁷ atoms /cm³以下好ましくは１×１
０^{1 6} atoms /cm³程度にまで低減されたアイランドを得
ることができる。

【０３０７】次に、図３５（Ｅ）に示すように、ゲッタ
リングされた島状の半導体膜をパターニングし、サブア
イランド６１０９を形成する。そして、図３５（Ｆ）に
示すように、選択的なレーザー光照射により、サブアイ
ランド６１０９の結晶性をさらに高める。次に結晶性が
高められたサブアイランド６１０９をパターニングする
ことで、アイランド６１１０が形成される。

【０３０８】次に、図３６を用いて、触媒元素とレーザ
ー光を共に用いて、アイランドを作る別の作製方法につ
いて説明する。

【０３０９】まず、図３６（Ａ）に示すように、絶縁表
面上に非晶質半導体膜を成膜し、該非晶質半導体膜をエ
ッチングすることで、島状の半導体膜６２０１、６２０
２を形成する。次に図３６（Ｂ）に示すように、島状の
半導体膜６２０１、６２０２を覆うように非晶質半導体
膜６２０３を成膜する。次に、図３６（Ｃ）に示すよう
に、非晶質半導体膜６２０３をパターニングしてサブア
イランドを形成し、サブアイランド上に重量換算で１０
ｐｐｍのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液を塗布して
ニッケル含有層を形成し、レーザー光を照射して加熱す
ることで、結晶性が高められた島状の半導体膜６２０
４、６２０５と、サブアイランド６２０６が形成され
る。尚、使用可能な触媒元素は、ニッケル（Ｎｉ）の以
外にも、ゲルマニウム（Ｇｅ）、鉄（Ｆｅ）、パラジウ
ム（Ｐｄ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、コバルト（Ｃ
ｏ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、といっ
た元素を用いても良い。

【０３１０】サブアイランド６２０６、島状の半導体膜
６２０４、６２０５は触媒元素を含んでおり、その触媒
元素を結晶質半導体膜から除去する工程（ゲッタリン
グ）を行う。

【０３１１】次いで、図３６（Ｄ）に示すように、サブ
アイランド６２０６上に珪素を主成分とするバリア層６
２０７を形成する。なお、このバリア層６２０７は極薄
いものでよく、自然酸化膜であってもよいし、酸素を含
む雰囲気下において紫外線の照射によりオゾンを発生さ
せて酸化させる酸化膜であってもよい。また、このバリ
ア層６２０７として、炭素、即ち有機物の除去のために
行われるヒドロ洗浄と呼ばれる表面処理に使用するオゾ
ンを含む溶液で酸化させた酸化膜であってもよい。この
バリア層６２０７は、主にエッチングストッパーとして
用いるものである。また、このバリア層６２０７を形成
した後、チャネルドープを行い、その後、強光を照射し
て活性化させてもよい。

【０３１２】次いで、バリア層６２０７上に第２の半導
体膜６２０８を形成する。この第２の半導体膜６２０８
は非晶質構造を有する半導体膜であってもよいし、結晶
構造を有する半導体膜であってもよい。この第２の半導
体膜６２０８の膜厚は、５〜５０ｎｍ、好ましくは１０
〜２０ｎｍとする。第２の半導体膜６２０８には、酸素
（ＳＩＭＳ分析での濃度が５×１０¹⁸／ｃｍ³以上、好
ましくは１×１０¹⁹／ｃｍ³以上）を含有させてゲッタ
リング効率を向上させることが望ましい。

【０３１３】次いで、第２の半導体膜６２０８上に希ガ
ス元素を含む第３の半導体膜（ゲッタリングサイト）６
２０９を形成する。この第３の半導体膜６２０９はプラ
ズマＣＶＤ法、減圧熱ＣＶＤ法、またはスパッタ法を用
いた非晶質構造を有する半導体膜であってもよいし、結
晶構造を有する半導体膜であってもよい。第３の半導体
膜は、成膜段階で希ガス元素を含む半導体膜であっても
よいし、希ガス元素を含んでいない半導体膜の成膜後に
希ガス元素を添加してもよい。本実施例では成膜段階で
希ガス元素を含む第３の半導体膜６２０９を形成した
後、さらに希ガス元素を選択的に添加して第３の半導体
膜６２０９を形成した例を示した。（図３６（Ｅ））ま
た、第２の半導体膜と第３の半導体膜とを大気に触れる
ことなく連続的に成膜してもよい。また、第２の半導体
膜の膜厚と第３の半導体膜の膜厚との和は３０〜２００
ｎｍ、例えば５０ｎｍとすればよい。

【０３１４】本実施例は、第２の半導体膜６２０８によ
って、サブアイランド６２０６及び島状の半導体膜６２
０４、６２０５と第３の半導体膜（ゲッタリングサイ
ト）６２０９との間隔を空けている。ゲッタリングの
際、サブアイランド６２０６及び島状の半導体膜６２０
４、６２０５中に存在する金属等の不純物元素は、ゲッ
タリングサイトの境界付近に集まりやすい傾向があるた
め、本実施例のように第２の半導体膜６２０８によっ
て、ゲッタリングサイトの境界をサブアイランド６２０
６及び島状の半導体膜６２０４、６２０５から遠ざけて
ゲッタリング効率を向上させることが望ましい。加え
て、第２の半導体膜６２０８は、ゲッタリングの際、ゲ
ッタリングサイトに含まれる不純物元素が拡散してサブ
アイランド６２０６の界面に達することがないようにブ
ロッキングする効果も有している。また、第２の半導体
膜６２０８は、希ガス元素を添加する場合、サブアイラ
ンド６２０６にダメージを与えないように保護する効果
も有している。

【０３１５】次いで、ゲッタリングを行う。ゲッタリン
グを行う工程としては、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、熱処理に代えて強光を照射して
もよい。また、熱処理に加えて強光を照射してもよい。
また、加熱したガスを噴射して基板を加熱するようにし
ても良い。この場合、６００℃〜８００℃、より望まし
くは６５０℃〜７５０℃で１〜６０分加熱を行えば良
く。時間を短縮化することができる。このゲッタリング
により、図３６（Ｆ）中の矢印の方向に不純物元素が移
動し、バリア層６２０７で覆われたサブアイランド６２
０６及び島状の半導体膜６２０４、６２０５に含まれる
不純物元素の除去、または不純物元素の濃度の低減が行
われる。ここでは、不純物元素がサブアイランド６２０
６及び島状の半導体膜６２０４、６２０５に偏析しない
よう全て第３の半導体膜６２０９に移動させ、サブアイ
ランド６２０６及び島状の半導体膜６２０４、６２０５
に含まれる不純物元素がほとんど存在しない、即ち膜中
の不純物元素濃度が１×１０¹⁸／ｃｍ³以下、望ましく
は１×１０¹⁷／ｃｍ³以下になるように十分ゲッタリン
グする。

【０３１６】次いで、バリア層６２０７をエッチングス
トッパーとして、６２０８、６２０９で示した半導体膜
のみを選択的に除去した後、サブアイランド６２０６を
公知のパターニング技術を用いて所望の形状のアイラン
ド６２１０を形成する。（図３６（Ｇ））

【０３１７】なお、本実施例は実施例１〜実施例１０の
いずれか一と組み合わせて実施することが可能である。

【０３１８】（実施例１２）本実施例では、本発明のレ
ーザー照射方法を用いて形成されるＴＦＴの構造につい
て説明する。

【０３１９】図３７（Ａ）に示すＴＦＴは、チャネル形
成領域７００１と、チャネル形成領域７００１を挟んで
いる第１の不純物領域７００２と、第１の不純物領域７
００２とチャネル形成領域７００１との間に形成された
第２の不純物領域７００３とを含む活性層を有してい
る。そして該活性層に接しているゲート絶縁膜７００４
と、該ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極７００５
とを有している。該ゲート電極の側面に接するように、
サイドウォール７００６が形成されている。

【０３２０】サイドウォール７００６はゲート絶縁膜７
００４を間に介して第２の不純物領域７００３と重なっ
ており、導電性を有していても絶縁性を有していても良
い。サイドウォール７００６が導電性を有する場合、サ
イドウォール７００６を含めてゲート電極としても良
い。

【０３２１】図３７（Ｂ）に示すＴＦＴは、チャネル形
成領域７１０１と、チャネル形成領域７１０１を挟んで
いる第１の不純物領域７１０２と、第１の不純物領域７
１０２とチャネル形成領域７１０１との間に形成された
第２の不純物領域７１０３とを含む活性層を有してい
る。そして該活性層に接しているゲート絶縁膜７１０４
と、該ゲート絶縁膜上に積層された２層の導電膜７１０
５、７１０６からなるゲート電極とを有している。該導
電膜７１０５の上面及び導電膜７１０６の側面に接する
ように、サイドウォール７１０７が形成されている。

【０３２２】サイドウォール７１０７は導電性を有して
いても絶縁性を有していても良い。サイドウォール７１
０７が導電性を有する場合、サイドウォール７１０７を
含めてゲート電極としても良い。

【０３２３】図３７（Ｃ）に示すＴＦＴは、チャネル形
成領域７２０１と、チャネル形成領域７２０１を挟んで
いる第１の不純物領域７２０２と、第１の不純物領域７
２０２とチャネル形成領域７２０１との間に形成された
第２の不純物領域７２０３とを含む活性層を有してい
る。そして該活性層に接しているゲート絶縁膜７２０４
と、該ゲート絶縁膜上に導電膜７２０５と、該導電膜７
２０５の上面と側面を覆っている導電膜７２０６と、該
導電膜７２０６の側面に接するサイドウォール７２０７
が形成されている。導電膜７２０５と、導電膜７２０６
とはゲート電極として機能している。

【０３２４】サイドウォール７２０７は導電性を有して
いても絶縁性を有していても良い。サイドウォール７２
０７が導電性を有する場合、サイドウォール７２０７を
含めてゲート電極としても良い。

【０３２５】なお、本実施例は実施例１〜実施例１１の
いずれか一と組み合わせて実施することが可能である。

【０３２６】（実施例１３）図４１を用いて、本発明の
発光装置の画素の構成について説明する。

【０３２７】図４１において、基板６０００に、下地膜
６００１が形成されており、該下地膜６００１上にトラ
ンジスタ６００２が形成されている。トランジスタ６０
０２は活性層６００３と、ゲート電極６００５と、活性
層６００３とゲート電極６００５の間に挟まれたゲート
絶縁膜６００４と、を有している。

【０３２８】活性層６００３は多結晶半導体膜を用いる
のが好ましく、該多結晶半導体膜は、本発明のレーザー
照射装置を用いて形成することができる。

【０３２９】なお、活性層は珪素だけではなくシリコン
ゲルマニウムを用いるようにしても良い。シリコンゲル
マニウムを用いる場合、ゲルマニウムの濃度は０．０１
〜４．５atomic％程度であることが好ましい。また窒化
炭素が添加された珪素を用いていても良い。

【０３３０】またゲート絶縁膜６００４は、酸化珪素、
窒化珪素または酸化窒化珪素を用いることができる。ま
たそれらを積層した膜、例えばＳｉＯ₂上にＳｉＮを積
層した膜を、ゲート絶縁膜として用いても良い。またＳ
ｉＯ２は、プラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（Tetraethyl O
rthosilicate）とＯ₂とを混合し、反応圧力４０Ｐａ、
基板温度３００〜４００℃とし、高周波（１３．５６Ｍ
Ｈｚ）、電力密度０．５〜０．８Ｗ／ｃｍ²で放電させ
て、酸化シリコン膜を形成した。このようにして作製さ
れる酸化シリコン膜は、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。また窒化アルミニウムをゲート絶縁膜として
用いることができる。窒化アルミニウムは熱伝導率が比
較的高く、ＴＦＴで発生した熱を効果的に拡散させるこ
とができる。またアルミニウムの含まれない酸化珪素や
酸化窒化珪素等を形成した後、窒化アルミニウムを積層
したものをゲート絶縁膜として用いても良い。また、Ｓ
ｉをターゲットとしたＲＦスパッタ法を用いて形成され
たＳｉＯ₂をゲート絶縁膜として用いても良い。

【０３３１】またゲート電極６００５として、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、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。また単層の導電膜ではなく、複数の層からなる導電
膜を積層したものであっても良い。

【０３３２】例えば、第１の導電膜を窒化タンタル（Ｔ
ａＮ）で形成し、第２の導電膜をＷとする組み合わせ、
第１の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）で形成し、第２
の導電膜をＴｉとする組み合わせ、第１の導電膜を窒化
タンタル（ＴａＮ）で形成し、第２の導電膜をＡｌとす
る組み合わせ、第１の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）
で形成し、第２の導電膜をＣｕとする組み合わせで形成
することが好ましい。また、第１の導電膜及び第２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や、ＡｇＰｄＣｕ合金
を用いてもよい。

【０３３３】また、２層構造に限定されず、例えば、タ
ングステン膜、アルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−
Ｓｉ）膜、窒化チタン膜を順次積層した３層構造として
もよい。また、３層構造とする場合、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、アルミニウム
とシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜に代えてアルミニウ
ムとチタンの合金膜（Ａｌ−Ｔｉ）を用いてもよいし、
窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。

【０３３４】なお、導電膜の材料によって、適宜最適な
エッチングの方法や、エッチャントの種類を選択するこ
とが重要である。

【０３３５】またトランジスタ６００２は、第１の層間
絶縁膜６００６で覆われており、第１の層間絶縁膜６０
０６上には第２の層間絶縁膜６００７と、第３の層間絶
縁膜６００８とが積層されている。

【０３３６】第１の層間絶縁膜６００６は、プラズマＣ
ＶＤ法またはスパッタ法を用い、酸化珪素、窒化珪素ま
たは酸化窒化珪素膜を単層でまたは積層して用いること
ができる。また酸素よりも窒素のモル比率が高い酸化窒
化珪素膜上に、窒素よりも酸素のモル比率が高い酸化窒
化珪素膜を積層した膜を第１の層間絶縁膜６００６とし
て用いても良い。

【０３３７】なお、第１の層間絶縁膜６００６を成膜し
た後、加熱処理（３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱
処理）を行うと、第１の層間絶縁膜６００６に含まれる
水素により、活性層６００３に含まれる半導体のダング
リングボンドを終端する（水素化）ことができる。

【０３３８】また第２の層間絶縁膜６００７は、非感光
性のアクリルを用いることができる。

【０３３９】第３の層間絶縁膜６００８は、水分や酸素
などの発光素子の劣化を促進させる原因となる物質を、
他の絶縁膜と比較して透過させにくい膜を用いる。代表
的には、例えばＤＬＣ膜、窒化炭素膜、ＲＦスパッタ法
で形成された窒化珪素膜等を用いるのが望ましい。

【０３４０】また図４１において６０１０は陽極、６０
１１は電界発光層、６０１２は陰極であり、陽極６０１
０と電界発光層６０１１と陰極６０１２が重なっている
部分が発光素子６０１３に相当する。トランジスタ６０
０２は、発光素子６０１３に供給する電流を制御する駆
動用トランジスタであり、発光素子６０１３と直接、ま
たは他の回路素子を介して直列に接続されている。

【０３４１】電界発光層６０１１は、発光層単独かもし
くは発光層を含む複数の層が積層された構成を有してい
る。

【０３４２】陽極６０１０は第３の層間絶縁膜６００８
上に形成されている。また第３の層間絶縁膜６００８上
には隔壁として用いる有機樹脂膜６０１４が形成されて
いる。有機樹脂膜６０１４は開口部６０１５を有してお
り、該開口部において陽極６０１０と電界発光層６０１
１と陰極６０１２が重なり合うことで発光素子６０１３
が形成されている。

【０３４３】そして有機樹脂膜６０１４及び陰極６０１
２上に、保護膜６０１６が成膜されている。保護膜６０
１６は第３の層間絶縁膜６００８と同様に、水分や酸素
などの発光素子の劣化を促進させる原因となる物質を、
他の絶縁膜と比較して透過させにくい膜を用いる。代表
的には、例えばＤＬＣ膜、窒化炭素膜、ＲＦスパッタ法
で形成された窒化珪素膜等を用いるのが望ましい。また
上述した水分や酸素などの物質を透過させにくい膜と、
該膜に比べて水分や酸素などの物質を透過させやすい膜
とを積層させて、保護膜として用いることも可能であ
る。

【０３４４】また有機樹脂膜６０１４は、電界発光層６
０１１が成膜される前に、吸着した水分や酸素等を除去
するために真空雰囲気下で加熱しておく。具体的には、
１００℃〜２００℃、０．５〜１時間程度、真空雰囲気
下で加熱処理を行なう。望ましくは３×１０^-7Ｔｏｒｒ
以下とし、可能であるならば３×１０^-8Ｔｏｒｒ以下と
するのが最も望ましい。そして、有機樹脂膜に真空雰囲
気下で加熱処理を施した後に電界発光層を成膜する場
合、成膜直前まで真空雰囲気下に保つことで、信頼性を
より高めることができる。

【０３４５】また有機樹脂膜６０１４の開口部６０１５
における端部は、有機樹脂膜６０１４上に一部重なって
形成されている電界発光層６０１１に、該端部において
穴があかないように、丸みを帯びさせることが望まし
い。具体的には、開口部における有機樹脂膜の断面が描
いている曲線の曲率半径が、０．２〜２μｍ程度である
ことが望ましい。

【０３４６】上記構成により、後に形成される電界発光
層や陰極のカバレッジを良好とすることができ、陽極６
０１０と陰極６０１２が電界発光層６０１１に形成され
た穴においてショートするのを防ぐことができる。また
電界発光層６０１１の応力を緩和させることで、発光領
域が減少するシュリンクとよばれる不良を低減させるこ
とができ、信頼性を高めることができる。

【０３４７】なお図４１では、有機樹脂膜６０１４とし
て、ポジ型の感光性のアクリル樹脂を用いた例を示して
いる。感光性の有機樹脂には、光、電子、イオンなどの
エネルギー線が露光された箇所が除去されるポジ型と、
露光された箇所が残るネガ型とがある。本発明ではネガ
型の有機樹脂膜を用いても良い。また感光性のポリイミ
ドを用いて有機樹脂膜６０１４を形成しても良い。

【０３４８】ネガ型のアクリルを用いて有機樹脂膜６０
１４を形成した場合、開口部６０１５における端部が、
Ｓ字状の断面形状となる。このとき開口部の上端部及び
下端部における曲率半径は、０．２〜２μｍとすること
が望ましい。

【０３４９】陽極６０１０は透明導電膜を用いることが
できる。ＩＴＯの他、酸化インジウムに２〜２０％の酸
化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した透明導電膜を用いても良
い。図４１では陽極６０１０としＩＴＯを用いている。
陽極６０１０は、その表面が平坦化されるように、ＣＭ
Ｐ法、ポリビニルアルコール系の多孔質体で拭浄（ベル
クリン洗浄）で研磨しても良い。またＣＭＰ法を用いた
研磨後に、陽極６０１０の表面に紫外線照射、酸素プラ
ズマ処理などを行ってもよい。

【０３５０】また陰極６０１２は、仕事関数の小さい導
電膜であれば公知の他の材料を用いることができる。例
えば、Ｃａ、Ａｌ、ＣａＦ、ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ等が望
ましい。

【０３５１】なお図４１では、発光素子から発せられる
光が基板６０００側に照射される構成を示しているが、
光が基板とは反対側に向かうような構造の発光素子とし
ても良い。

【０３５２】また図４１ではトランジスタ６００２と発
光素子の陽極６０１０が接続されているが、本発明はこ
の構成に限定されず、トランジスタ６００２と発光素子
の陰極６００１が接続されていても良い。この場合、陰
極は第３の層間絶縁膜６００８上に形成される。そして
ＴｉＮ等を用いて形成される。

【０３５３】なお、実際には図４１まで完成したら、さ
らに外気に曝されないように気密性が高く、脱ガスの少
ない保護フィルム（ラミネートフィルム、紫外線硬化樹
脂フィルム等）や透光性のカバー材でパッケージング
（封入）することが好ましい。その際、カバー材の内部
を不活性雰囲気にしたり、内部に吸湿性材料（例えば酸
化バリウム）を配置したりするとＯＬＥＤの信頼性が向
上する。

【０３５４】なお、本発明は上述した作製方法に限定さ
れず、公知の方法を用いて作製することが可能である。
また本実施例は、実施例１〜実施例１３と自由に組み合
わせることが可能である。

【０３５５】

【発明の効果】本発明では、半導体膜全体にレーザー光
を走査して照射するのではなく、少なくとも必要不可欠
な部分を最低限結晶化できるようにレーザー光を走査す
る。上記構成により、半導体膜を結晶化させた後パター
ニングにより除去される部分にレーザー光を照射する時
間を省くことができ、基板１枚あたりにかかる処理時間
を大幅に短縮することができる。

【０３５６】また、複数のレーザー光を重ね合わせてエ
ネルギー密度の低い部分を互いに補い合うようにするこ
とで、複数のレーザー光を重ね合わせないで単独で用い
るよりも、半導体膜の結晶性を効率良く高めることがで
きる

【０３５７】なお、本発明では複数のレーザー発振装置
から発振されたレーザー光を合成して用いる場合につい
て説明したが、本発明は必ずしもこの構成に限定されな
い。レーザー発振装置の出力エネルギーが比較的高く、
ビームスポットの面積を小さくしなくても所望の値のエ
ネルギー密度を得ることができるのであれば、レーザー
発振装置を１つだけ用いることも可能である。なおこの
場合においても、スリットを用いることで、レーザー光
のエネルギー密度の低い部分を遮蔽することができ、ま
たパターン情報に従ってビームスポットの幅を制御する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のレーザー照射方法を示す図。

【図２】 レーザービームの形状及びエネルギー密度
の分布を示す図。

【図３】 レーザービームのエネルギー密度の分布を
示す図。

【図４】 レーザービームの形状及びエネルギー密度
の分布を示す図。

【図５】 レーザービームの形状及びサブアイランド
との位置関係を示す図。

【図６】 レーザー光の照射部分とマスクとの位置関
係を示す図。

【図７】 レーザー光の照射部分とマスクとの位置関
係を示す図。

【図８】 被処理物においてレーザー光の移動する方
向とマスクとの位置関係を示す図。

【図９】 レーザー光の照射部分とマスクとの位置関
係を示す図。

【図１０】 レーザー照射装置の図。

【図１１】 レーザー照射装置の図。

【図１２】 本発明の生産フローを示す図。

【図１３】 本発明の生産フローを示す図。

【図１４】 本発明の生産フローを示す図。

【図１５】 従来の生産フローを示す図。

【図１６】 スリットとビームスポットとの位置関係を
示す図。

【図１７】 レーザー照射装置の光学系の図。

【図１８】 レーザー光の照射部分とマスクとの位置関
係を示す図。

【図１９】 被処理物においてレーザー光の移動する方
向を示す図。

【図２０】 被処理物においてレーザー光の移動する方
向を示す図。

【図２１】 重ね合わせたビームスポットの中心軸方向
におけるエネルギー密度の分布を示す図。

【図２２】 ビームスポットの重ね合わせ方を示す図。

【図２３】 本発明のレーザー照射方法を用いた半導体
装置の作製方法を示す図。

【図２４】 本発明のレーザー照射方法を用いた半導体
装置の作製方法を示す図。

【図２５】 本発明のレーザー照射方法を用いた半導体
装置の作製方法を示す図。

【図２６】 本発明のレーザー照射方法を用いた半導体
装置の作製方法を示す図。

【図２７】 本発明のレーザー照射方法を用いて作製さ
れた液晶表示装置の図。

【図２８】 本発明のレーザー照射方法を用いた発光装
置の作製方法を示す図。

【図２９】 本発明のレーザー照射方法を用いた発光装
置の断面図。

【図３０】 本発明の生産フローを示す図。

【図３１】 本発明のレーザー照射方法を用いた発光装
置の作製方法を示す図。

【図３２】 本発明の生産フローを示す図。

【図３３】 本発明のレーザー照射方法を用いた発光装
置の断面図。

【図３４】 本発明のレーザー照射方法を用いた半導体
装置の作製方法を示す図。

【図３５】 本発明のレーザー照射方法を用いた半導体
装置の作製方法を示す図。

【図３６】 本発明のレーザー照射方法を用いた半導体
装置の作製方法を示す図。

【図３７】 本発明のレーザー照射方法を用いた半導体
装置の作製方法を示す図。

【図３８】 ビームスポットの中心間の距離とエネルギ
ー差の関係を示す図。

【図３９】 ビームスポットの中心軸方向における出力
エネルギーの分布を示す図。

【図４０】 駆動回路をパネルに実装している図。

【図４１】 本発明のレーザー装置を用いて作製された
発光装置の断面図。

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６２７Ｃ (72)発明者 ▲ひろ▼木 正明 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 (72)発明者 秋葉 麻衣 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 Ｆターム(参考） 2H092 GA29 HA06 JA24 JA40 JA44 JA46 KA04 KA18 KB04 MA05 MA08 MA19 MA27 MA30 NA24 NA27 NA29 PA07 5F052 AA02 AA17 AA24 BA07 BA11 BA15 BB01 BB04 BB05 BB07 DA01 DA02 DA03 DB02 DB03 DB07 EA16 FA03 FA06 FA19 FA22 JA02 JA03 JA04 5F110 AA01 AA16 BB02 BB03 BB04 BB05 CC02 CC08 DD01 DD02 DD03 DD05 DD13 DD14 DD15 DD17 EE01 EE02 EE03 EE04 EE05 EE06 EE11 EE14 EE22 EE23 EE28 EE30 EE31 EE44 EE45 FF02 FF03 FF04 FF09 FF28 FF30 FF36 GG01 GG02 GG13 GG17 GG25 GG32 GG43 GG45 GG47 GG51 HJ01 HJ04 HJ12 HJ13 HJ23 HL01 HL02 HL03 HL04 HL06 HL11 HL12 HM13 HM15 NN03 NN04 NN22 NN23 NN24 NN27 NN34 NN35 NN71 NN72 NN73 NN78 PP01 PP02 PP03 PP04 PP05 PP06 PP07 PP10 PP24 PP29 PP31 PP34 PP35 QQ01 QQ04 QQ11 QQ23 QQ24 QQ25 QQ28

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に半導体膜を成膜し、 前記半導体膜をパターニングしてサブアイランドとマー
   カーとを形成し、 前記サブアイランドのパターン情報から、前記サブアイ
   ランドを含むようにレーザー光のビームスポットの走査
   方向に対して垂直方向における幅と、前記ビームスポッ
   トの走査経路とを定め、 前記ビームスポットの走査方向に対し垂直方向における
   幅を、スリットを用いて制御し、 前記マーカーを基準として、前記走査経路に従って前記
   ビームスポットを走査することで前記サブアイランドの
   結晶性を高め、 前記結晶性が高められたサブアイランドをパターニング
   することでアイランドを形成することを特徴とする半導
   体装置の作製方法。
2. 【請求項２】基板上に半導体膜を成膜し、 マスクを用いて前記半導体膜をパターニングすることで
   サブアイランドを形成し、 ＣＣＤを用いて前記サブアイランドのパターン情報を検
   出し、 前記マスクのパターン情報と前記サブアイランドのパタ
   ーン情報とを照らし合わせることで前記基板の位置を把
   握し、 前記サブアイランドのパターン情報から、前記サブアイ
   ランドを含むようにレーザー光のビームスポットの走査
   方向に対して垂直方向における幅と、前記ビームスポッ
   トの走査経路とを定め、 前記ビームスポットの走査方向に対し垂直方向における
   幅を、スリットを用いて制御し、 前記マーカーを基準として、前記走査経路に従って前記
   ビームスポットを走査することで前記サブアイランドの
   結晶性を高め、 前記結晶性が高められたサブアイランドをパターニング
   することでアイランドを形成することを特徴とする半導
   体装置の作製方法。
3. 【請求項３】基板上に半導体膜を成膜し、 前記半導体膜をパターニングしてサブアイランドとマー
   カーとを形成し、 前記サブアイランドのパターン情報から、前記サブアイ
   ランドを含むようにレーザー光のビームスポットの走査
   方向に対して垂直方向における幅と、前記ビームスポッ
   トの走査経路とを定め、 前記ビームスポットの走査方向に対し垂直方向における
   幅を、スリットを用いて制御し、 前記マーカーを基準として、前記走査経路に従って前記
   ビームスポットを走査することで前記サブアイランドの
   結晶性を高め、 前記結晶性が高められたサブアイランドをパターニング
   することでアイランドを形成する半導体装置の作製方法
   であって、 前記ビームスポットを走査する際に、前記ビームスポッ
   トが前記サブアイランドに達したとき、前記ビームスポ
   ットと前記サブアイランドとが１点で接することを特徴
   とする半導体装置の作製方法。
4. 【請求項４】基板上に半導体膜を成膜し、 マスクを用いて前記半導体膜をパターニングすることで
   サブアイランドを形成し、 ＣＣＤを用いて前記サブアイランドのパターン情報を検
   出し、 前記マスクのパターン情報と前記サブアイランドのパタ
   ーン情報とを照らし合わせることで前記基板の位置を把
   握し、 前記サブアイランドのパターン情報から、前記サブアイ
   ランドを含むようにレーザー光のビームスポットの走査
   方向に対して垂直方向における幅と、前記ビームスポッ
   トの走査経路とを定め、 前記ビームスポットの走査方向に対し垂直方向における
   幅を、スリットを用いて制御し、 前記マーカーを基準として、前記走査経路に従って前記
   ビームスポットを走査することで前記サブアイランドの
   結晶性を高め、 前記結晶性が高められたサブアイランドをパターニング
   することでアイランドを形成することを特徴とする半導
   体装置の作製方法であって、 前記ビームスポットを走査する際に、前記ビームスポッ
   トが前記サブアイランドに達したとき、前記ビームスポ
   ットと前記サブアイランドとが１点で接することを特徴
   とする半導体装置の作製方法。
5. 【請求項５】基板上に半導体膜を成膜し、 前記半導体膜をパターニングしてサブアイランドとマー
   カーとを形成し、 前記サブアイランドのパターン情報から、前記マーカー
   を基準として前記サブアイランドを含むように、前記基
   板においてレーザー光を照射する特定の領域を定め、 複数のレーザー発振装置から出力された複数のレーザー
   光のビームスポットを、光学系により互いに一部重ね合
   わせることで１つのビームスポットを形成し、 スリットを用いて、前記形成されたビームスポットの走
   査方向と垂直な方向における幅を制限し、 前記特定の領域に前記幅が制限されたビームスポットを
   走査することで、前記サブアイランドの結晶性を高め、 前記結晶性が高められたサブアイランドをパターニング
   することでアイランドを形成することを特徴とする半導
   体装置の作製方法。
6. 【請求項６】基板上に半導体膜を成膜し、 前記半導体膜をパターニングしてサブアイランドとマー
   カーとを形成し、 前記サブアイランドのパターン情報から、前記マーカー
   を基準として前記サブアイランドを含むように、前記基
   板においてレーザー光を照射する特定の領域を定め、 複数のレーザー発振装置から出力された複数のレーザー
   光のビームスポットを、光学系により各中心が直線を描
   くように互いに一部重ね合わせることで１つのビームス
   ポットを形成し、 スリットを用いて、前記形成されたビームスポットの走
   査方向と垂直な方向における幅を制限し、 前記特定の領域に前記幅が制限されたビームスポットを
   走査することで、前記サブアイランドの結晶性を高め、 前記結晶性が高められたサブアイランドをパターニング
   することでアイランドを形成することを特徴とする半導
   体装置の作製方法。
7. 【請求項７】請求項５または請求項６において、 前記各中心によって描かれる直線と前記基板の移動する
   方向とが１０°以上８０°以下であることを特徴とする
   半導体装置の作製方法。
8. 【請求項８】請求項５または請求項６において、 前記各中心によって描かれる直線と前記基板の移動する
   方向とがほぼ直角であることを特徴とする半導体装置の
   作製方法。
9. 【請求項９】請求項５乃至請求項８のいずれか１項にお
   いて、 前記形成されたビームスポットは線状を有していること
   を特徴とする半導体装置の作製方法。
10. 【請求項１０】請求項１乃至請求項９のいずれか１項に
    おいて、 レーザー光の照射が減圧雰囲気下または不活性ガス雰囲
    気下において行われることを特徴とする半導体装置の作
    製方法。
11. 【請求項１１】請求項１乃至請求項１０のいずれか一項
    において、前記レーザー光は、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ
    ₄レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ₃レーザー、ガラ
    スレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライドレー
    ザー、Ｔｉ：サファイアレーザーまたはＹ₂Ｏ₃レーザー
    から選ばれた一種または複数種を用いて出力されている
    ことを特徴とする半導体装置の作製方法。
12. 【請求項１２】請求項１乃至請求項１１のいずれか１項
    において、前記レーザー光は連続発振であることを特徴
    とする半導体装置の作製方法。
13. 【請求項１３】請求項１乃至請求項１２のいずれか一項
    において、前記レーザー光は第２高調波であることを特
    徴とする半導体装置の作製方法。
14. 【請求項１４】請求項１乃至請求項１３のいずれか一項
    において、前記レーザー発振装置は２以上８以下である
    ことを特徴とする半導体装置の作製方法。