JP2003257864A - 半導体装置及び半導体装置の生産システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＴＦＴのチャネル形成領域に粒界が形成され
るのを防ぎ、粒界によってＴＦＴの移動度が著しく低下
したり、オン電流が低減したり、オフ電流が増加したり
するのを防ぐことができるレーザー結晶化法を用いた、
半導体装置の生産システムの提供を課題とする。 【解決手段】 基板上に凹凸を設けた絶縁膜を形成し、
該絶縁膜上に半導体膜を形成することで、レーザー光に
よる結晶化の際に、該半導体膜に応力が集中的にかかる
部分を選択的に形成する。具体的には、該半導体膜にス
トライプ状（縞状）または矩形の凹凸を設ける。そし
て、該半導体膜に形成されたストライプの凹凸に沿っ
て、または矩形の長軸か短軸の方向に沿って、連続発振
のレーザー光を照射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は結晶構造を有する半
導体膜を用いて構成される半導体装置に係り、絶縁表面
上に結晶成長させた結晶性半導体膜を用い、電界効果型
トランジスタ、特に薄膜トランジスタを用いた半導体装
置に関する。また本発明は、半導体膜をレーザ光を用い
て結晶化又はイオン注入後の活性化をする半導体装置の
生産システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラスなどの基板上に形成した非晶質半
導体膜を、レーザ処理により結晶化させる技術が知られ
ている。レーザ処理とは、半導体基板又は半導体膜に形
成された損傷層や非晶質層を再結晶化する技術、絶縁表
面上に形成された非晶質半導体膜を結晶化させる技術、
又は結晶構造を有する半導体膜（結晶性半導体膜）の結
晶性を向上させる技術等を指している。このようなレー
ザ処理に使われるレーザ発振装置は、エキシマレーザに
代表される気体レーザや、ＹＡＧレーザに代表される固
体レーザが通常用いられている。

【０００３】レーザビームを用いることの特徴は、輻射
加熱又は伝導加熱を利用する加熱処理と比較して、レー
ザビームが照射されそのエネルギーを吸収した領域のみ
を選択的に加熱することができる点にある。例えば、波
長４００nm以下の紫外光を発振するエキシマレーザ発振
装置を用いたレーザ処理は半導体膜を選択的且つ局所的
に加熱して、ガラス基板に殆ど熱的損傷を与えずに、半
導体膜の結晶化や活性化処理を実現している。

【０００４】レーザー処理は、例えば特許文献１で開示
されているように、レーザービームの走査速度をビーム
スポット径×５０００／秒以上として高速走査により非
晶質半導体膜を完全な溶融状態に至らしめることなく多
結晶化するものや、例えば特許文献２に開示されている
ように、島状に形成された半導体領域に、引き延ばされ
たレーザービームを照射して実質に単結晶領域を形成す
るものがある。或いは特許文献３に開示されているよう
に、レーザー処理装置のように光学系にて線状にビーム
を加工して照射する方法が知られている。

【０００５】

【特許文献１】特開昭６２−１０４１１７号公報（第９
２頁）

【特許文献２】米国特許第4,330,363号明細書（Ｆｉｇ.
４）

【特許文献３】特開平８−１９５３５７号公報（第３−
４頁、第１−５図）

【０００６】さらに、Ｎｄ：ＹＶＯ₄レーザーなど固体
レーザー発振装置を用いた結晶化技術は、例えば特許文
献４に開示されている。同公報では、当該固体レーザー
発振装置から放射されるレーザービームの第２高調波を
使うことにより、従来に比べ結晶粒径の大きい結晶性半
導体膜が得られ、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと記
す）への適用が示されている。

【０００７】

【特許文献４】特開２００１−１４４０２７号公報（第
４頁）

【０００８】また、このような固体レーザー発振装置を
用いた結晶化技術における薄膜トランジスタ（以下、Ｔ
ＦＴと記す）への応用は、例えば非特許文献１でも報告
されている。ここでは、ダイオード励起の固体連続発振
レーザー（ＹＶＯ₄）の第２高調波を用いて、非晶質珪
素膜を結晶化し、それを用いてＴＦＴを作製した結果が
示されている。

【０００９】

【非特許文献１】A. Hara, F. Takeuchi, M. Takei, K.
Yoshino, K. Suga and N. Sasaki,"Ultra-high Perfor
mance Poly-Si TFTs on a Glass by a Stable Scanning
CW LaserLateral Crystallization", AMLCD '01 Tech.
Dig.,2001,pp.227-230.

【００１０】そもそも、ＴＦＴの特性を向上させるため
に、その活性層（ここではチャネル形成領域やソース及
びドレイン領域を形成する半導体膜を指していう）の結
晶性の向上が不可欠であると考えられて来た。

【００１１】絶縁表面上に単結晶半導体膜を形成する試
みは古くから成され、より積極的な試みとしてグラフォ
エピタキシー（graphoepitaxy）という技術が考案され
ている。グラフォエピタキシーは石英基板の表面に段差
を形成し、この上に非晶質半導体膜又は多結晶半導体膜
を形成してから、レーザービームやヒーターで加熱さ
せ、石英基板上に形成された段差形状を核として、エピ
タキシャル的な成長層を形成するという技術である。こ
の技術は例えば非特許文献２等に開示されている。

【００１２】

【非特許文献２】J. Vac. Sci. Technol.,"Grapho-epit
axy of silicon on fused silica using surface micro
patterns and laser crystallization", 16(6),1979,pp
1640-1643.

【００１３】また、例えば非特許文献３にも、グラフォ
ーエピタキシーと呼ばれる半導体膜の結晶化技術につい
て開示されている。これは人為的に作られた非晶質基板
表面のレリーフ格子（surface relief grating）の誘導
によって半導体膜のエピ成長を試みるものであった。上
記非特許文献３には、グラフォーエピタキシーの技術と
は、絶縁膜の表面に段差を設け、該絶縁膜上に形成され
た半導体膜に加熱又はレーザー光の照射等の処理を施す
ことで、該半導体膜の結晶をエピタキシャル成長させる
ことが開示されている。

【００１４】

【非特許文献３】M. W. Geis, et al.,"CRYSTALLINE SI
LICON ON INSULATORS BY GRAPHOEPITAXY"Technical Dig
est of International Electron Devices Meeting, 197
9, pp.210.

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、欠陥や
結晶粒界が少なく、且つ、配向の揃った高品質の結晶性
半導体膜、特に単結晶半導体膜を絶縁表面上に形成しよ
うとするには、帯域溶融法などとして知られているよう
に、半導体膜を高温に加熱して溶融状態としてから再結
晶化する方法が主流であった。

【００１６】公知のグラフォエピタキシー技術にあって
は下地の段差を利用しているので、その段差に沿って結
晶が成長し、形成された単結晶半導体膜の表面にその段
差が残ることが問題であると考えられていた。また、歪
み点が比較的低い大型のガラス基板上にグラフォエピタ
キシーを用いて単結晶半導体膜を形成することは出来な
かった。

【００１７】いずれにしても、結晶化によって起こる半
導体の体積収縮、下地との熱応力や格子不整合などによ
り欠陥の少ない結晶性半導体膜を形成することは出来な
かった。また、歪みが蓄積され、欠陥が生成される領域
を決めて、それを素子形成領域以外に形成されるように
位置制御をすることは出来なかった。以上のような理由
により、張り合わせＳＯＩ(Silicon on Insulator)を省
いては、絶縁表面上に形成された結晶性半導体膜をもっ
て、単結晶基板に形成されるＭＯＳトランジスタと同等
の品質を得ることはできなかった。

【００１８】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、歪み点の低いガラス基板上に均一な結晶性半導体
膜、特に好ましくは単結晶半導体膜を形成し、高速で電
流駆動能力の高い半導体素子により構成される半導体装
置を提供することを目的とする。

【００１９】また近年、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
ＴＦＴ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。

【００２０】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。

【００２１】レーザアニールの特徴は、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。

【００２２】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。

【００２３】レーザ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
は出力エネルギーが比較的高いため、レーザビームの大
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、レーザビーム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
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を用いるのが主流となりつつあっ
た。

【００２４】しかし近年では、半導体膜の結晶化におい
てパルス発振のレーザよりも連続発振のレーザを用いる
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
くなり、粒界によるＴＦＴの特性のばらつきが抑えられ
る。そのため、連続発振のレーザはにわかに脚光を浴び
始めている。

【００２５】パルス発振と連続発振とに大別されるレー
ザアニール法を用いて作製される結晶性半導体膜は、一
般的に複数の結晶粒が集合して形成される。その結晶粒
の位置と大きさはランダムなものであり、結晶粒の位置
や大きさを指定して結晶性半導体膜を形成する事は難し
い。そのため前記結晶質半導体を島状にパターニングす
ることで形成された活性層中には、結晶粒の界面（粒
界）が存在することがある。

【００２６】結晶粒内と異なり、粒界には非晶質構造や
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、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。よって、ＴＦＴの活性層、特にチャ
ネル形成領域中に粒界が存在すると、ＴＦＴの移動度が
著しく低下したり、オン電流が低減したり、また粒界に
おいて電流が流れるためにオフ電流が増加したりと、Ｔ
ＦＴの特性に重大な影響を及ぼす。また同じ特性が得ら
れることを前提に作製された複数のＴＦＴにおいて、活
性層中の粒界の有無によって特性がばらついたりする。

【００２７】半導体膜にレーザ光を照射したときに、得
られる結晶粒の位置と大きさがランダムになるのは、以
下の理由による。レーザ光の照射によって完全溶融した
液体半導体膜中に固相核生成が発生するまでには、ある
程度の時間が掛かる。そして時間の経過と共に、完全溶
融領域において無数の結晶核が発生し、該結晶核からそ
れぞれ結晶が成長する。この結晶核の発生する位置は無
作為であるため、不均一に結晶核が分布する。そして、
互いの結晶粒がぶつかり合ったところで結晶成長が終了
するため、結晶粒の位置と大きさは、ランダムなものと
なる。

【００２８】よって、ＴＦＴの特性に重大な影響を及ぼ
すチャネル形成領域を、粒界の影響を排除して単一の結
晶粒で形成することが理想的であるが、粒界の存在しな
い非晶質珪素膜をレーザアニール法で形成するのは殆ど
不可能であった。そのためレーザアニール法を用いて結
晶化された結晶質珪素膜を活性層とするＴＦＴで、単結
晶シリコン基板に作製されるＭＯＳトランジスタの特性
と同等なものは、今日まで得られていない。

【００２９】本発明は上述した問題に鑑み、ＴＦＴのチ
ャネル形成領域に粒界が形成されるのを防ぎ、粒界によ
ってＴＦＴの移動度が著しく低下したり、オン電流が低
減したり、オフ電流が増加したりするのを防ぐことがで
きるレーザ結晶化法を用いた、半導体装置の生産システ
ムの提供を課題とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明は、絶縁膜を複数積層させ、又は絶縁膜を蝕
刻して形成された矩形又は帯状の段差形状を有する下地
絶縁膜上に、非晶質半導体膜又は結晶性半導体膜を形成
し、レーザビームの照射により結晶化させ、少なくとも
下地絶縁膜の凸上部に形成された結晶性半導体膜を残存
させ、その結晶性半導体膜にチャネル形成領域が配設さ
れるようにＴＦＴを形成するものである。当該チャネル
形成領域は、矩形又は帯状の段差形状の凸上部において
長手方向に延在させて設けられたものである。

【００３１】段差形状を有する下地絶縁膜は、窒化珪
素、酸化珪素、窒酸化珪素又は酸窒化珪素を用いて形成
する。段差形状は、当該被膜をエッチングして形成して
も良いし、複数の被膜を積層させて形成しても良い。
尚、本発明において、窒酸化珪素は、含有する酸素濃度
が２０atomic％以上３０atomic％以下、窒素濃度が２０
atomic％以上３０atomic％以下、水素濃度が１０atomic
％以上２０atomic％以下のものであるとして扱う。ま
た、酸窒化珪素は、含有する酸素濃度が５５atomic％以
上６５atomic％以下、窒素濃度が１atomic％以上２０at
omic％以下、水素濃度は０．１atomic％以上１０atomic
％以下のものとして扱う。

【００３２】矩形又は帯状の段差形状を形成する構成と
しては、基板全面に窒化珪素又は窒酸化珪素からなる第
１絶縁膜を形成し、その上に矩形又は帯状のパターンで
酸化珪素又は酸窒化珪素からなる第２絶縁膜を形成す
る。或いは、窒化珪素、酸化珪素、窒酸化珪素、酸窒化
珪素から成る矩形又は帯状のパターンで形成された第１
絶縁膜の上に、酸窒化珪素膜で全面に形成される第２絶
縁膜を形成する。

【００３３】本来、窒化珪素膜は不純物イオン等に対し
て良好なブロッキング性を有するが、応力が大きいので
この上に結晶性半導体膜を形成すると応力の作用により
歪みが形成され好ましくない。酸化珪素膜は内部応力が
比較して小さいので、結晶性半導体膜と界面の密接性が
良く、界面準位密度を小さくすることができるが、不純
物に対する遮蔽効果がない。窒酸化珪素膜は窒素の含有
比率を高めてブロッキング性を持たせつつ、酸素を含有
することで応力を緩和している。酸窒化珪素は酸化珪素
の特性に窒化珪素に見られる不純物のブロッキング性を
兼ね備えた性質を有し、内部応力も比較的小さく制御で
きるので半導体膜と接する下地絶縁膜として適してい
る。

【００３４】段差形状は基板面上のＴＦＴの配列に合わ
せて形成され、それは必ずしも規則的な周期パターンで
ある必要はない。本発明において、下地絶縁膜に形成さ
れる段差形状は結晶化に伴う体積収縮における応力を局
部的に集中させ、半導体素子の活性層、特にチャネル形
成領域に応力歪みがかからないようにする目的において
有効に作用する。

【００３５】非晶質半導体膜の結晶化の過程において
は、原子の再配列や含有水素の離脱により体積収縮が起
こることが知られている。その割合は非晶質半導体膜の
作製条件にもよるが、０．１〜１％程度であるとされて
いる。その結果結晶性半導体膜には引張り応力が発生
し、その大きさは約１×１０¹⁰dyn/cm²に及ぶこと推定
されている。これは水素を含有する非晶質珪素膜等で顕
著であり、結晶性半導体膜を再結晶化させる場合にも同
様な現象が発生することが考慮される。結晶化に伴う応
力は段差部に集中し、内部応力として蓄積されるか、或
いはクラックとして確認することができる。

【００３６】勿論、この歪みが蓄積された部分が一切適
用できない訳ではなく、複数の矩形又は帯状の段差形状
を有する下地絶縁膜上の、それぞれの凸上部に形成され
た結晶性半導体にチャネル形成領域が設けられ、ソース
又はドレイン領域はそれ以外の結晶性半導体を用いて形
成された構成としても良い。このような形態により、一
つのＴＦＴに複数のチャネル形成領域が設けられたマル
チチャネルＴＦＴが形成される。

【００３７】下地絶縁膜に形成された段差形状を利用し
た結晶化には線状に集光される連続発振レーザ発振装置
を光源とするレーザビームを照射する。そのレーザビー
ムは、強度分布が長手方向において均一なエネルギー密
度分布を有していることが望ましい。短手方向には任意
の分布で良く、例えば、ガウス分布等分布を持っていて
も良い。レーザ処理は、線状に集光される連続発振レー
ザビームの長手方向と交差する方向に走査して成される
が、この時、長手方向において均一な強度分布を有して
いることにより、走査方向と平行に延びる結晶成長を可
能にしている。つまり、長手方向に不均一なエネルギー
密度分布があると照射領域内で温度勾配が生じ、それに
依存して結晶粒界が延在する結晶が形成されてしまう。
即ち、走査方向と平行な方向に結晶粒界を延在させるこ
とができなくなる。

【００３８】連続発振レーザビームの光源は、矩形ビー
ム固体レーザ発振装置であり、代表的にはスラブレーザ
発振装置を適用することができる。

【００３９】レーザビームの照射により半導体膜はその
光吸収係数によっては、ほぼ選択的に加熱される。レー
ザビームの照射により溶融した半導体は、固化の過程で
結晶化するが、下地絶縁膜に段差形状があることにより
熱容量が異なり、凸上部の方が冷却速度が遅くなる。こ
れにより結晶の大粒径化を図ることができる。

【００４０】チャネル形成領域が設けられる矩形状の半
導体領域の結晶は、該チャネル長方向と平行な方向に延
在するものであり、又は結晶方位が揃っているという特
徴がある。

【００４１】即ち、ＴＦＴのチャネル形成領域を形成す
る領域は、下地絶縁膜の凸上部に形成されるようにする
ことで、良質な結晶を選択的に使用することができる。
或いは、段差部において最も応力が集中する歪み領域を
チャネル形成領域から除外することができる。

【００４２】このような構成とし、複数の矩形状の半導
体領域を複数個並列に配設し、一対のソース及びドレイ
ン領域間に設け、一つのトランジスタを形成すること
で、素子間の特性の分散を小さくすることができる。ま
た、良質な結晶のみを使うことで、電界効果移動度を向
上させることができる。

【００４３】尚、本発明でいう非晶質半導体膜とは、狭
義の意味で完全な非晶質構造を有するものだけではな
く、微細な結晶粒子が含まれた状態、又はいわゆる微結
晶半導体膜、局所的に結晶構造を含む半導体膜を含む。
代表的には非晶質シリコン膜が適用され、その他に非晶
質シリコンゲルマニウム膜、非晶質シリコンカーバイト
膜などを適用することもできる。

【００４４】また本発明者らは、半導体膜がレーザ光の
照射により結晶化する過程において、半導体膜に生じる
応力の向きが粒界の位置及び向きと密接に関係すること
を発見した。図１に、２００ｎｍの非晶質半導体膜に連
続発振のレーザ光を、走査速度が５ｃｍ／ｓｅｃとなる
ように照射したときの、レーザ光の走査方向と垂直な方
向におけるＴＥＭの断面像を示す。図１（Ａ）におい
て、１０ａ、１０ｂ、１０ｃは結晶の粒界であり、走査
方向と垂直な方向におけるその幅はランダムである。

【００４５】図１（Ｂ）に、図１（Ａ）に示したＴＥＭ
の断面像を模式的に図示する。図１（Ｂ）に示すとお
り、粒界１０ａと粒界１０ｂの間、粒界１０ｂと粒界１
０ｃの間において、半導体膜１０２に盛り上がるが見ら
れる。本発明者らは、これは矢印に示す通り、粒界の近
傍から結晶粒の中央部分に向かって基板と平行な方向に
応力がかかっているためではないかと考えた。

【００４６】そこで本発明者らは、意図的に該半導体膜
に応力が集中的にかかる部分を形成することで、粒界が
形成される位置を選択的に定めることができるのではな
いかと考えた。本発明では、基板上に凹凸を設けた絶縁
膜を形成し、該絶縁膜上に半導体膜を形成することで、
レーザ光による結晶化の際に、該半導体膜に応力が集中
的にかかる部分を選択的に形成する。具体的には、該半
導体膜にストライプ状（縞状）または矩形の凹凸を設け
る。そして、該半導体膜に形成されたストライプの凹凸
に沿って、または矩形の長軸か短軸の方向に沿って、連
続発振のレーザ光を照射する。なおこのとき、連続発振
のレーザ光を用いるのが最も好ましいが、パルス発振の
レーザ光を用いても良い。なおレーザ光の走査方向に対
して垂直な方向における断面は、矩形、三角形または台
形であっても良い。

【００４７】レーザ光の照射による結晶化の際、半導体
膜の凹部のエッジ近傍または凸部のエッジ近傍において
応力集中が起こり、粒界が選択的に形成される。そして
半導体膜の凸部の中央付近または凹部の中央付近は、半
導体膜の凹部のエッジ近傍または凸部のエッジ近傍と比
べて応力が小さいため、比較的粒界が形成されにくい、
または形成されても結晶粒が大きくなるので、より優れ
た結晶性を得ることができる。

【００４８】本発明では、レーザ光による結晶化の後、
半導体膜の凹部のエッジ近傍または凸部のエッジ近傍を
パターニングにより除去し、凸部の中央付近の結晶性が
優れている部分をＴＦＴの活性層として積極的に用いる
ことで、ＴＦＴのチャネル形成領域に粒界が形成される
のを防ぐことができ、粒界によってＴＦＴの移動度が著
しく低下したり、オン電流が低減したり、オフ電流が増
加したりするのを防ぐことができる。なお、どこまでを
凸部のエッジ近傍としてパターニングで除去するかは、
設計者が適宜定めることができる。

【００４９】なお、レーザ光のレーザビームのエッジの
近傍は、中央付近に比べて一般的にエネルギー密度が低
く、半導体膜の結晶性も劣る場合が多い。そのためレー
ザ光を走査する際に、後にＴＦＴのチャネル形成領域と
なる部分、より好ましくは半導体膜の凸部と、その軌跡
のエッジとが重ならないようにする必要がある。

【００５０】そこで本発明の生産システムでは、まず設
計の段階で得られた、基板上面から見た絶縁膜または半
導体膜の形状のデータ（パターン情報）を記憶手段に記
憶する。そしてそのパターン情報と、レーザ光のレーザ
ビームの走査方向と垂直な方向における幅とから、少な
くともＴＦＴのチャネル形成領域となる部分と、レーザ
光の軌跡のエッジとが重ならないように、レーザ光の走
査経路を決定する。そして、マーカーを基準として基板
の位置を合わせ、決定された走査経路にしたがってレー
ザ光を基板上の半導体膜に対して照射する。

【００５１】上記構成により、基板全体にレーザ光を照
射するのではなく、少なくとも必要不可欠な部分にのみ
レーザ光を走査するようにすることができる。よって、
不必要な部分にレーザ光を照射するための時間を省くこ
とができ、よって、レーザ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。

【００５２】なお、マーカーは、基板を直接レーザ光等
によりエッチングすることで形成しても良いし、凹凸を
有する絶縁膜を形成する際に、同時に絶縁膜の一部にマ
ーカーを形成するようにしても良い。また、実際に形成
された絶縁膜または半導体膜の形状をＣＣＤ等の撮像素
子を用いて読み取り、データとして第１の記憶手段に記
憶し、第２の記憶手段に設計の段階で得られた絶縁膜ま
たは半導体膜のパターン情報を記憶し、第１の記憶手段
に記憶されているデータと、第２の記憶手段に記憶され
ているパターン情報とを照合することで、基板の位置合
わせを行うようにしても良い。

【００５３】半導体膜の形状を読み取る場合、半導体膜
自身が膜厚を有しているので、必ずしも半導体膜の形状
と絶縁膜のマスクとは一致しない。よって半導体膜の膜
厚を計算に入れてパターン情報との照合を行なうように
する。また必ずしもＣＣＤを用いて形状を把握するので
はなく、例えばレーザーダイオードから発せられるレー
ザー光を絶縁膜または半導体膜に照射し、反射してきた
光をモニターすることで、形状を把握するようにしても
良い。

【００５４】絶縁膜の一部にマーカーを形成したり、絶
縁膜の形状をマーカーとして用いることで、マーカー用
のマスクを１枚減らすことができ、なおかつ基板にレー
ザ光で形成するよりもよりも、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。

【００５５】なお、レーザ光のエネルギー密度は、一般
的には完全に均一ではなく、レーザビーム内の位置によ
りその高さが変わる。本発明では、最低限チャネル形成
領域となる部分、より好ましくは凸部の平らな面全体
に、一定のエネルギー密度のレーザ光を照射することが
必要である。よって本発明では、レーザ光の走査によ
り、均一なエネルギー密度を有する領域が、最低限チャ
ネル形成領域となる部分、より好ましくは凸部の平らな
面全体と完全に重なるような、エネルギー密度の分布を
有するレーザビームを用いることが必要である。上記エ
ネルギー密度の条件を満たすためには、レーザビームの
形状を、矩形または線形等にすることが望ましいと考え
られる。

【００５６】さらにスリットを介し、レーザビームのう
ちエネルギー密度の低い部分を遮蔽するようにしても良
い。スリットを用いることで、比較的均一なエネルギー
密度のレーザ光を凸部の平らな面全体に照射することが
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、絶縁膜または半導体膜のパターン情報
によって部分的にレーザビームの幅を変えることがで
き、チャネル形成領域、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。なおレ
ーザビームの幅とは、走査方向と垂直な方向におけるレ
ーザビームの長さを意味する。

【００５７】また複数のレーザ発振装置から発振された
レーザ光を合成することで得られた１つのレーザビーム
を、レーザ結晶化に用いても良い。上記構成により、各
レーザ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。

【００５８】また半導体膜を成膜した後、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。

【００５９】なお、上記非特許文献２または非特許文献
３に記載されているグラフォーエピタキシー（graphoep
itaxy）と呼ばれる半導体膜の結晶化技術において、エ
ピタキシャル成長に必要な温度は、少なくとも７００℃
程度は必要であり、ガラス基板上においてエピタキシャ
ル成長を行おうとすると、絶縁膜の凸部のエッジ近傍に
おいて半導体膜に粒界が形成されてしまう。本発明で
は、アイランドのマスクをレイアウトして、該アイラン
ドとなる部分における結晶性を高められるように、絶縁
膜の凸部の形状及びエッジの位置を、アイランドのレイ
アウトに合わせて設計する。具体的には凸部のエッジと
アイランドとが重ならないように、凸部の形状、サイズ
等を定める。そしてアイランドのレイアウトに合わせて
設計された絶縁膜を用い、敢えてエッジ近傍に粒界が形
成された半導体膜を形成する。そして該半導体膜の、エ
ッジ近傍における粒界が多く存在する部分をパターニン
グにより除去し、結晶性の比較的優れている部分をアイ
ランドとして用いる。よって本発明において開示する技
術は、従来のグラフォーエピタキシーと、段差を設けた
絶縁膜上に半導体膜を形成し、該段差を用いて半導体膜
を結晶化させる点では一致しているが、従来のグラフォ
ーエピタキシーには段差を用いて粒界の位置を制御し、
アイランド内の粒界を少なくするという概念は含まれて
おらず、本発明とは似て非なるものである。

【００６０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の態様について説明する。図２８において示す斜視図
は、基板９１０１上に下地絶縁膜として第１絶縁膜９１
０２と帯状にパターン形成された第２絶縁膜９１０３〜
９１０５が形成された形態を示している。ここでは、第
２絶縁膜による帯状のパターンが３本示されているが、
勿論その数に限定されることはない。基板は市販の無ア
ルカリガラス基板、石英基板、サファイア基板、単結晶
又は多結晶半導体基板の表面を絶縁膜で被覆した基板、
金属基板の表面を絶縁膜で被覆した基板を適用すること
ができる。

【００６１】帯状に形成される第２絶縁膜の幅Ｗ１は１
〜１０μm、隣接する第２絶縁膜の間隔Ｗ２は０．５〜
１０μm、厚さｄは０．０５〜０．５μmとすることが適
している。この段差形状は規則的な周期パターンである
必要はなく、ＴＦＴ等の半導体素子に合わせて任意に配
置すれば良いものである。第２絶縁膜の長さＬもその長
さに限定はなく、例えばＴＦＴのチャネル形成領域を形
成することができる長さがあれば良い。

【００６２】第１絶縁膜の材料は、窒化珪素又は窒酸化
珪素が適用される。窒酸化珪素膜においては、含有する
酸素濃度が２０atomic％以上３０atomic％以下、窒素濃
度が２０atomic％以上３０atomic％以下、水素濃度が１
０atomic％以上２０atomic％以下とする。或いは、酸素
に対する窒素の組成比を０．６以上１．５以下とする。
また、密度が８×１０²²/cm³以上２×１０²³/cm³以下と
し、フッ化水素アンモニウム（ＮＨ₄ＨＦ₂）を７．１３
％とフッ化アンモニウム（ＮＨ₄Ｆ）を１５．４％含む
混合水溶液の２０℃におけるエッチングレートは６０〜
７０nm/min（５００℃、１時間＋５５０℃、４時間の熱
処理後では、４０〜５０nm/min）であるものを適用す
る。このような窒酸化珪素膜はＳｉＨ₄、ＮＨ₃、Ｎ₂Ｏ
を原料として用い、プラズマＣＶＤ法で形成することが
できる。

【００６３】第２絶縁膜の材料は、酸化珪素又は酸窒化
珪素が適用される。酸化珪素はオルトケイ酸テトラエチ
ル（Tetraethyl Ortho Silicate：ＴＥＯＳ）とＯ₂とを
混合しプラズマＣＶＤ法で形成することができる。酸窒
化珪素膜においては、含有する酸素濃度を５５atomic％
以上６５atomic％以下、窒素濃度を１atomic％以上２０
atomic％以下、水素濃度は０．１atomic％以上１０atom
ic％以下とし、密度が６×１０²²/cm³以上９×１０²²/c
m³以下、フッ化水素アンモニウム（ＮＨ₄ＨＦ₂）を７．
１３％とフッ化アンモニウム（ＮＨ₄Ｆ）を１５．４％
含む混合水溶液の２０℃におけるエッチングレートは１
１０〜１３０nm/min（５００℃、１時間＋５５０℃、４
時間の熱処理後では、９０〜１００nm/min）とする。
尚、ここで定義したエッチングレートはエッチング溶液
として、ＮＨ₄ＨＦ₂を７．１３％、ＮＨ₄Ｆを１５．４
％を含む水溶液を用い、２０℃のときに得られる値であ
る。このような酸窒化珪素膜は、ＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏを原料
として用い、プラズマＣＶＤ法で形成することができ
る。

【００６４】第２絶縁膜で形成される段差部の側壁の角
度は５〜１２０度の範囲で適宜設定すれば良い。またそ
の断面形状において、矩形の凹凸形状のみでなく鋸刃状
の凹凸形状としても良い。

【００６５】図２９で示すように、この第１絶縁膜９１
０２と第２絶縁膜９１０３〜９１０５から成る下地絶縁
膜上に凸上部、凹底部、および段差部の側面を覆う非晶
質半導体膜９１０６を５０〜２００nmの厚さに形成す
る。非晶質半導体膜は、珪素、珪素とゲルマニウムの化
合物又は合金、珪素と炭素の化合物又は合金を適用する
ことができる。この中で最も適した材料は珪素である。

【００６６】そして、この非晶質半導体膜９１０６に連
続発振レーザビーム９１０７を照射して結晶化を行う。
９１０８は結晶化された半導体膜である。適用されるレ
ーザビームは、光学系にて線状に集光されたものであ
り、その強度分布が長手方向において均一な領域を有
し、短手方向に分布を持っていても良く、光源として用
いるレーザ発振装置は、矩形ビーム固体レーザ発振装置
が適用され、特に好ましくは、スラブレーザ発振装置が
適用される。或いは、Ｎｄ、Ｔｍ、Ｈｏをドープしたロ
ッドを用いた固体レーザ発振装置であり、特にＹＡＧ、
ＹＶＯ₄、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ₃などの結晶にＮｄ、Ｔｍ、
Ｈｏをドープした結晶を使った固体レーザ発振装置にス
ラブ構造増幅器を組み合わせたものでも良い。そして、
図中に矢印で示すように、線状の長手方向に対し交差す
る方向に走査する。この時、下地絶縁膜に形成される帯
状のパターンの長手方向と平行な方向に走査することが
最も望ましい。尚、ここでいう線状とは、短手方向の長
さに対し、長手方向の長さの比が１対１０以上のものを
もって言う。

【００６７】スラブ材料としては、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎ
ｄ：ＧＧＧ（ガドリニウム・ガリウム・ガーネット）、
Ｎｄ：ＧｓＧＧ（ガドリニウム・スカンジウム・ガリウ
ム・ガーネット）等の結晶が使用される。スラブレーザ
では、この板状のレーザ媒質の中を、全反射を繰り返し
ながらジグザグ光路で進む。

【００６８】また、連続発振レーザビームの波長は、非
晶質半導体膜の光吸収係数を考慮して４００〜７００nm
であることが望ましい。このような波長帯の光は、波長
変換素子を用いて基本波の第２高調波、第３高調波を取
り出すことで得られる。波長変換素子としてはＡＤＰ
（リン酸二水素化アンモニウム）、Ｂａ₂ＮａＮｂ₅Ｏ₁₅
（ニオブ酸バリウムナトリウム）、ＣｄＳｅ（セレンカ
ドミウム）、ＫＤＰ（リン酸二水素カリウム）、ＬｉＮ
ｂＯ₃（ニオブ酸リチウム）、Ｓｅ、Ｔｅ、ＬＢＯ、Ｂ
ＢＯ、ＫＢ５などが適用される。特にＬＢＯを用いるこ
とが望ましい。代表的な一例は、Ｎｄ:ＹＶＯ₄レーザ発
振装置（基本波１０６４nm）の第２高調波（５３２nm）
を用いる。また、レーザの発振モードはＴＥＭ₀₀モード
であるシングルモードを適用する。

【００６９】最も適した材料として選ばれる珪素の場
合、吸収係数が１０³〜１０⁴cm^-1である領域はほぼ可視
光域にある。ガラスなど可視光透過率の高い基板と、珪
素により３０〜２００nmの厚さをもって形成される非晶
質半導体膜を結晶化する場合、波長４００〜７００nmの
可視光域の光を照射することで、当該半導体領域を選択
的に加熱して、下地絶縁膜にダメージを与えずに結晶化
を行うことができる。具体的には、非晶質珪素膜に対
し、波長５３２nmの光の侵入長は概略１００nm〜１００
０nmであり、膜厚３０nm〜２００nmで形成される非晶質
半導体膜９１０６の内部まで十分達することができる。
即ち、半導体膜の内側から加熱することが可能であり、
レーザビームの照射領域における半導体膜のほぼ全体を
均一に加熱することができる。

【００７０】図３２はこの結晶化の過程を縦断面図によ
り説明するものであり、図３２（Ａ）で示すように基板
９１０１上に第１絶縁膜９１０２、第２絶縁膜９１０３
〜９１０５、非晶質半導体膜９１０６が形成された後、
図３２（Ｂ）で示すようにレーザビーム９１０７の照射
により結晶化を行う。結晶化においては、第１絶縁膜９
１０２と第２絶縁膜９１０３〜９１０５の側壁が接する
境界部における半導体膜が最も早く冷却し固化が始まる
と考えられる。結晶化はそこを端として始まり、凸上部
にかけて結晶成長する。凸上部では第１絶縁膜と第２絶
縁膜とが積層されているので、他の領域と比較して熱容
量が大きくなり冷却速度が遅くなり大粒径の結晶成長を
可能としている。段差部においては結晶成長方向に引っ
張られ、また、その形状的な要因により歪みが集中して
内部応力が蓄積される。

【００７１】この様子は模式的に図３２（Ｃ）で示して
いるが、結晶性半導体膜９１０８において、比較的冷却
速度が速い凹底部９５０２では結晶の品質が悪く、段差
部において歪みが蓄積され、ひいてはクラック等が形成
されることがある。その一方で凸上部９５０１に形成さ
れる結晶は歪みが緩和された結晶性半導体膜が形成され
る。この凸上部に形成される結晶性半導体膜は実質的に
単結晶又は単結晶領域が形成されたものと見なすことが
できる。

【００７２】結晶化終了した後、図３０で示すようにエ
ッチングにより結晶性半導体膜から成る活性層９１０９
を形成する。活性層９１０９においてチャネル形成領域
９１２０〜９１２２（概略点線で囲む領域）は下地絶縁
膜の凸上部、即ち第２絶縁膜上に設けられる。凹底部か
ら延びる結晶粒界や歪みが蓄積された段差部の領域を除
去して、結晶がチャネル形成領域にかからないようにし
ている。

【００７３】図３０で示す活性層９１０９は、並列に配
置された複数の矩形状の半導体領域と、該矩形状の半導
体領域を連接する一対の半導体領域が一体形成された形
状と見ることができる。活性層における複数の矩形状の
半導体領域のそれぞれにおいて、絶縁膜を介して重なる
電極を設けることによりチャネル形成領域をそこに形成
することができる。そして、複数の矩形状の半導体領域
は、チャネル長方向と平行な方向に延在している。或い
はチャネル形成領域において結晶方位が揃っているとい
う特徴を有している。

【００７４】その他の形態として、図３１（Ａ）で示す
ように、第２絶縁膜９１０３〜９１０５上に結晶性半導
体膜９１１０〜９１１２を対応させて形成しても良い。
ＴＦＴにおいては、ゲート電極の配置により、そこにチ
ャネル形成領域９１２３〜９１２５を配設することがで
きる。また、図３１（Ｂ）で示すように結晶性半導体膜
９１１３、９１１４を形成しても良い。この場合もゲー
ト電極の配置により、そこにチャネル形成領域９１２６
〜９１３１を配設することができる。

【００７５】図３３は、結晶化に際し適用することので
きるレーザ処理装置の構成の一例を示す。図３３はレー
ザ発振装置９３０１、シャッター９３０２、高変換ミラ
ー９３０３〜９３０６、スリット９３０７、シリンドリ
カルレンズ９３０８、９３０９、載置台９３１１、載置
台９３１１をＸ方向及びＹ方向に変位させる駆動手段９
３１２、９３１３、当該駆動手段をコントロールする制
御手段９３１４、予め記憶されたプログラムに基づいて
レーザ発振装置９３０１や制御手段９３１４に信号を送
る情報処理手段９３１５等から成っているレーザ処理装
置の構成を正面図と側面図により示すものである。

【００７６】シリンドリカルレンズ９３０８、９３０９
により照射面の断面形状において線状に集光されるレー
ザビームは、載置台９３１１上の基板９３２０表面に対
し斜めに入射させる。これは、非点収差などの収差によ
り焦点位置がずれ、照射面またはその近傍において線状
の集光面を形成することができる。シリンドリカルレン
ズ９３０８、９３０９は合成石英製とすれば、高い透過
率が得られ、レンズの表面に施されるコーティングは、
レーザビームの波長に対する透過率が９９％以上を実現
するために適用される。勿論、照射面の断面形状は線状
に限定されず、矩形状、楕円形又は長円形など任意な形
状としても構わない。いずれにしても、短軸と長軸の比
が、１対１０〜１対１００の範囲に含まれるものを指し
ている。また、波長変換素子９３１０は基本波に対する
高調波を得るために備えられている。

【００７７】上述の如く、レーザ発振装置は矩形ビーム
固体レーザ発振装置が適用され、特に好ましくは、スラ
ブレーザ発振装置が適用される。或いは、ＹＡＧ、ＹＶ
Ｏ₄、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ₃などの結晶にＮｄ、Ｔｍ、Ｈｏ
をドープした結晶を使った固体レーザ発振装置にスラブ
構造増幅器を組み合わせたものでも良い。スラブ材料と
しては、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＧＧＧ（ガドリニウム・
ガリウム・ガーネット）、Ｎｄ：ＧｓＧＧ（ガドリニウ
ム・スカンジウム・ガリウム・ガーネット）等の結晶が
使用される。その他にも、連続発振可能な気体レーザ発
振装置、固体レーザ発振装置を適用することもできる。
連続発振固体レーザ発振装置としてはＹＡＧ、ＹＶ
Ｏ₄、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ₃などの結晶にＣｒ、Ｎｄ、Ｅ
ｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｔｉ又はＴｍをドープした結晶
を使ったレーザ発振装置を適用する。発振波長の基本波
はドープする材料によっても異なるが、１μmから２μm
の波長で発振する。より高い出力を得る為には、ダイオ
ード励起の固体レーザ発振装置が適用され、カスケード
接続されていても良い。

【００７８】また、載置台９３１１を駆動手段９３１
２、９３１３により二軸方向に動かすことにより基板９
３２０のレーザ処理を可能としている。一方の方向への
移動は基板９３２０の一辺の長さよりも長い距離を１〜
２００cm/sec、好ましくは５〜５０cm/secの等速度で連
続的に移動させることが可能であり、他方へは線状ビー
ムの長手方向と同程度の距離を不連続にステップ移動さ
せることが可能となっている。レーザ発振装置９３０１
の発振と、載置台９３１１は、マイクロプロセッサを搭
載した情報処理手段９３１５により同期して作動するよ
うになっている。

【００７９】載置台９３１１は図中で示すＸ方向に直線
運動をすることにより、固定された光学系から照射され
るレーザビームで基板全面の処理を可能としている。位
置検出手段９３１６は基板９３２０におけるレーザビー
ムの照射位置を検出し、その信号を情報処理手段９３１
５に伝送することができる。

【００８０】このような構成のレーザ照射装置により基
板９３２０に照射されるレーザビームは、図中に示すＸ
方向又はＹ方向に相対移動させることにより半導体膜の
所望の領域または全面を処理することができる。

【００８１】このように、非晶質半導体膜に連続発振レ
ーザビームを照射する結晶化において、下地絶縁膜に段
差形状を設けることにより、その部分に結晶化に伴う歪
み又は応力を集中させることができ、活性層とする結晶
性半導体にその歪み又は応力がかからないようにするこ
とができる。歪み又は応力から開放された結晶性半導体
膜にチャネル形成領域が配設されるようにＴＦＴを形成
することにより、高速で電流駆動能力を向上させること
が可能となり、素子の信頼性を向上させることも可能と
なる。

【００８２】次に、図２を用いて、本発明で用いられる
レーザ光の照射方法について説明する。

【００８３】まず、図２（Ａ）に示すように基板１００
上に絶縁膜１０１を形成する。絶縁膜１０１はストライ
プ状の凸部１０１ａを含んでいる。なおこの凹凸の形成
の仕方については、後段において詳しく説明する。絶縁
膜１０１は酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化珪素膜等
を用いることができる。なお、アルカリ金属などの不純
物が後に形成される半導体膜内に取り込まれるのを防ぐ
ことができ、後の処理温度に耐え得る絶縁性を有する膜
で、なおかつ凹凸を形成することができるのであれば、
これらの他の絶縁膜を用いても良い。また２つ以上の膜
の積層構造であってもよい。

【００８４】このとき、絶縁膜１０１と同時に、絶縁膜
の一部を利用してマーカーを形成するようにしても良
い。

【００８５】基板１００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。

【００８６】次に、絶縁膜１０１を覆うように、半導体
膜１０２を形成しする。半導体膜１０２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。また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。

【００８７】このとき、絶縁膜１０１の凹凸に沿って、
半導体膜１０２にも凹凸が現れる。なお、絶縁膜１０１
の凸部１０１ａは、後に形成される半導体膜１０２の表
面に凹凸が現れるように、半導体膜１０２の膜厚を考慮
して形成する必要がある。

【００８８】次に、図２（Ａ）に示すように、半導体膜
１０２にレーザ光を照射し、結晶性が高められた半導体
膜（ＬＣ後）１０３を形成する。レーザ光のエネルギー
密度は、レーザビーム１０４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、レーザ光のレーザビーム１０４の軌跡
のエッジと、チャネル形成領域となる部分または半導体
膜１０２の凸部の平らな面とが重ならないようにする。

【００８９】なおレーザ光の走査方向は、矢印に示すよ
うに、凸部１０１ａの方向と平行になるように定める。

【００９０】本発明では公知のレーザを用いることがで
きる。レーザ光は連続発振であることが望ましいが、パ
ルス発振であっても本発明の効果を得ることができると
考えられる。レーザは、気体レーザもしくは固体レーザ
を用いることができる。気体レーザとして、エキシマレ
ーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザなどがあり、固体レーザ
として、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレー
ザ、ＹＡｌＯ₃レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、
アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ
ー、Ｙ₂Ｏ₃レーザーなどが挙げられる。固体レーザとし
ては、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｙ
ｂ又はＴｍがドーピングされたＹＡＧ、ＹＶＯ ₄、ＹＬ
Ｆ、ＹＡｌＯ₃などの結晶を使ったレーザが適用され
る。当該レーザ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。

【００９１】またさらに、固体レーザから発せられらた
赤外レーザ光を非線形光学素子でグリーンレーザ光に変
換後、さらに別の非線形光学素子によって得られる紫外
レーザ光を用いることもできる。

【００９２】なお、図２（Ａ）の、結晶化される前のＡ
−Ａ’における断面図が図２（Ｂ）に相当し、結晶化さ
れた後のＢ−Ｂ’における断面図が図２（Ｃ）に相当す
る。レーザ光の照射によって結晶化された半導体膜（Ｌ
Ｃ後）１０３では、凸部のエッジ近傍または凹部のエッ
ジ近傍において応力集中が起こり、粒界１０５が生じや
すくなる。図２（Ｄ）に、結晶化後の半導体膜１０３の
凸部の拡大図を示す。矢印が内部応力の向きであり、半
導体膜の凸部のエッジ近傍１０６及び凹部のエッジ近傍
１０７において応力集中が起こり、粒界１０５が生じる
と考えられる。しかし、凸部１０１ａの上部の平坦な部
分においては、凸部のエッジ近傍または凹部のエッジ近
傍に比較して応力が小さいため、粒界ができにくい、ま
たはできても比較的大きな結晶粒が得られる。

【００９３】次に、図３（Ａ）に示すように、粒界が多
く形成されていると考えられる凸部のエッジ近傍または
凹部のエッジ近傍と、凹部とを除去するように、結晶化
後の半導体膜１０３をパターニングし、結晶性の優れて
いる凸部１０１ａの上部に位置する平坦な部分を用い、
島状の半導体膜（アイランド）１０８を形成する。

【００９４】なお本実施例では、凸部のエッジ近傍また
は凹部のエッジ近傍と、凹部とを一部残す様に半導体膜
１０３をパターニングすることで、図３（Ａ）に示すよ
うな、チャネル形成領域の部分のみ分離したスリット状
の活性層として用いるアイランド１０８を形成した。ア
イランド１０８のＡ−Ａ’における断面図を図３（Ｂ）
に、Ｂ−Ｂ’における断面図を図３（Ｃ）に示す。ソー
ス領域またはドレイン領域となる部分はチャネル形成領
域ほど半導体膜の結晶性によるＴＦＴの特性への影響が
大きくない。そのため、結晶性が芳しくない凸部のエッ
ジ近傍または凹部のエッジ近傍を残しておいても然程問
題にはならない。

【００９５】次に図４（Ａ）に示すように、少なくとも
アイランド１０８のチャネル形成領域となる部分を覆う
ように、ゲート絶縁膜１１０を形成する。なお図４
（Ａ）では、ソース領域またはドレイン領域となる部分
が露出しているが、ゲート絶縁膜１１０でアイランド１
０８全体を覆うようにしても良い。

【００９６】次に、導電性を有する膜を成膜し、パター
ニングすることで、ゲート電極１１１を形成する。な
お、図４（Ａ）のＡ−Ａ’における断面図を図４（Ｂ）
に示す。ゲート電極１１１は全てのチャネル形成領域と
重なっている。

【００９７】上記作製工程によって、互いに分離した複
数のチャネル形成領域を有するＴＦＴが完成する。この
ような構成にすることで、チャネル形成領域のチャネル
幅を長くすることでオン電流を確保しつつ、ＴＦＴを駆
動させることで発生した熱を効率的に放熱することがで
きる。

【００９８】各チャネル形成領域のチャネル幅をＷ_ST、
各チャネル形成領域間の幅をＷ_SOとすると、Ｗ_STとＷ_SO
との比は設計者が適宜設定することができるが、より好
ましくは、３Ｗ_ST≒Ｗ_SOとするのが望ましい。

【００９９】次に、本発明の生産システムについて説明
する。図５に本発明の生産システムのフローチャートを
示す。まずアイランドのマスクを設計し、次に絶縁膜の
形状をストライプ状または矩形状の凹凸を有するように
設計する。このとき、該アイランドの１つまたは複数が
絶縁膜の凸部の平らな面にレイアウトされるようにす
る。そして、アイランドをＴＦＴの活性層として用いる
場合、チャネル形成領域のキャリアが移動する方向と、
絶縁膜のストライプの向きまたは矩形の長辺か短辺方向
に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。

【０１００】また、このとき絶縁膜の一部にマーカーが
形成されるように、絶縁膜の形状を設計するようにして
も良い。

【０１０１】そして、設計された絶縁膜の形状に関する
情報（パターン情報）を、レーザ照射装置が有するコン
ピューターに入力し、その記憶手段に記憶する。コンピ
ューターでは、入力された絶縁膜のパターン情報と、レ
ーザビームの走査方向に対して垂直な方向における幅と
に基づき、レーザ光の走査経路を定める。このとき、レ
ーザ光の軌跡のエッジと、絶縁膜の凸部の平らな面とが
重ならないように、走査経路を定めることが重要であ
る。なお、絶縁膜のパターン情報に加えて、アイランド
のパターン情報をコンピュータの記憶手段に記憶させ、
レーザ光の軌跡のエッジとアイランドまたはアイランド
のチャネル形成領域とが重ならないように、走査経路を
定めるようにしても良い。

【０１０２】なお、スリットを設けてレーザビームの幅
を制御する場合、コンピューターでは入力された絶縁膜
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、絶縁膜の凸部の幅を把握する。そして、絶縁膜
の凸部の幅を考慮して、レーザ光の軌跡のエッジと、絶
縁膜の凸部の平らな面とが重ならないように、走査方向
に対して垂直方向におけるスリットの幅を設定する。

【０１０３】一方基板上に、設計したパターン情報に従
って絶縁膜を形成し、次に、該絶縁膜上に半導体膜を成
膜する。そして、半導体膜を成膜した後、基板をレーザ
照射装置のステージに設置し、基板の位置合わせを行な
う。図５ではＣＣＤカメラを用いてマーカーを検出し、
基板の位置合わせを行う。なおＣＣＤカメラとは、ＣＣ
Ｄ（電荷結合素子）を撮像素子として用いたカメラを意
味する。

【０１０４】なお、ステージに設置された基板上の絶縁
膜または半導体膜のパターン情報をＣＣＤカメラ等によ
り検出し、コンピュータにおいてＣＡＤによって設計さ
れた絶縁膜または半導体膜のパターン情報と、ＣＣＤカ
メラによって得られる、実際に基板上に形成された絶縁
膜または半導体膜のパターン情報とを照らし合わせ、基
板の位置合わせを行うようにしても良い。

【０１０５】そして、定められた走査経路にしたがって
レーザ光を照射し、半導体膜を結晶化する。

【０１０６】次に、レーザ光を照射した後、レーザ光照
射により結晶性が高められた半導体膜をパターニング
し、アイランドを形成する。以下、アイランドからＴＦ
Ｔ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。

【０１０７】次に、本発明のレーザ照射装置の構成につ
いて説明する。

【０１０８】次に、本発明において用いられるレーザ照
射装置の構成について、図６を用いて説明する。１５１
はレーザ発振装置である。図６では４つのレーザ発振装
置を用いているが、レーザ照射装置が有するレーザ発振
装置はこの数に限定されない。

【０１０９】なお、レーザ発振装置１５１は、チラー１
５２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１５２は必ずしも設ける必要はないが、レーザ発
振装置１５１の温度を一定に保つことで、出力されるレ
ーザ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。

【０１１０】また１５４は光学系であり、レーザ発振装
置１５１から出力された光路を変更したり、そのレーザ
ビームの形状を加工したりして、レーザ光を集光するこ
とができる。さらに、図６のレーザ照射装置では、光学
系１５４によって、複数のレーザ発振装置１５１から出
力されたレーザ光のレーザビーム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。

【０１１１】なお、レーザー光の進行方向を極短時間で
変化させることができるＡＯ変調器１５３を、被処理物
である基板１５６とレーザ発振装置１５１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、レーザ光の
エネルギー密度を調整するようにしても良い。

【０１１２】また、被処理物である基板１５６とレーザ
発振装置１５１との間の光路に、レーザ発振装置１５１
から出力されたレーザ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）１６５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１６０にお
いて監視するようにしても良い。この場合、レーザ光の
エネルギー密度の減衰を補うように、レーザ発振装置１
５１からの出力を高めるようにしても良い。

【０１１３】合成されたレーザビームは、スリット１５
５を介して被処理物である基板１５６に照射される。ス
リット１５５は、レーザ光を遮ることが可能であり、な
おかつレーザ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１５５は
スリットの幅が可変であり、該スリットの幅によってレ
ーザビームの幅を変更することができる。

【０１１４】なお、スリット１５５を介さない場合の、
レーザ発振装置１５１から発振されるレーザ光の基板１
５６におけるレーザビームの形状は、レーザの種類によ
って異なり、また光学系により成形することもできる。

【０１１５】基板１５６はステージ１５７上に載置され
ている。図６では、位置制御手段１５８、１５９が、被
処理物におけるレーザビームの位置を制御する手段に相
当しており、ステージ１５７の位置が、位置制御手段１
５８、１５９によって制御されている。

【０１１６】図６では、位置制御手段１５８がＸ方向に
おけるステージ１５７の位置の制御を行っており、位置
制御手段１５９はＹ方向におけるステージ１５７の位置
制御を行う。

【０１１７】また図６のレーザ照射装置は、メモリ等の
記憶手段及び中央演算処理装置を兼ね備えたコンピュー
ター１６０を有している。コンピューター１６０は、レ
ーザ発振装置１５１の発振を制御し、レーザ光の走査経
路を定め、なおかつレーザ光のレーザビームが定められ
た走査経路にしたがって走査されるように、位置制御手
段１５８、１５９を制御し、基板を所定の位置に移動さ
せることができる。

【０１１８】なお図６では、レーザビームの位置を、基
板を移動させることで制御しているが、ガルバノミラー
等の光学系を用いて移動させるようにしても良いし、そ
の両方であってもよい。

【０１１９】さらに図６では、コンピューター１６０に
よって、該スリット１５５の幅を制御し、マスクのパタ
ーン情報に従ってレーザビームの幅を変更することがで
きる。なおスリットは必ずしも設ける必要はない。

【０１２０】さらにレーザ照射装置は、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１
５７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。

【０１２１】なお、マーカーをレーザで形成する場合、
マーカー用のレーザ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発振装置の発振を、
コンピューター１６０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発振装置を設ける場合、
マーカー用のレーザ発振装置から出力されたレーザ光を
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は、代表的にはＹＡＧレーザ、
ＣＯ₂レーザ等が挙げられるが、無論この他のレーザを
用いて形成することは可能である。

【０１２２】またマーカーを用いた位置合わせのため
に、ＣＣＤカメラ１６３を１台、場合によっては数台設
けるようにしても良い。なおＣＣＤカメラとは、ＣＣＤ
（電荷結合素子）を撮像素子として用いたカメラを意味
する。

【０１２３】なお、マーカーを設けずに、ＣＣＤカメラ
１６３によって絶縁膜または半導体膜のパターンを認識
し、基板の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１６０に入力されたマスクによる絶
縁膜または半導体膜のパターン情報と、ＣＣＤカメラ１
６３において収集された実際の絶縁膜または半導体膜の
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。

【０１２４】また、基板に入射したレーザ光は該基板の
表面で反射し、入射したときと同じ光路を戻る、いわゆ
る戻り光となるが、該戻り光はレーザの出力や周波数の
変動や、ロッドの破壊などの悪影響を及ぼす。そのた
め、前記戻り光を取り除きレーザの発振を安定させるた
め、アイソレータを設置するようにしても良い。

【０１２５】なお、図６では、レーザ発振装置を複数台
設けたレーザ照射装置の構成について示したが、レーザ
発振装置は１台であってもよい。図７にレーザ発振装置
が１台の、レーザ照射装置の構成を示す。図７におい
て、２０１はレーザ発振装置、２０２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Ｃ
ＣＤ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２０
８、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６に示したものと同様に、コンピューター
２１０によって、レーザ照射装置が有する各手段の動作
が制御されており、図６と異なるのはレーザ発振装置が
１つであることである。また光学系２０４は図６の場合
と異なり、１つのレーザ光を集光する機能を有していれ
ば良い。

【０１２６】このように本発明では、レーザ光による結
晶化の後、半導体膜の凹部のエッジ近傍または凸部のエ
ッジ近傍をパターニングにより除去し、凸部の中央付近
の結晶性が優れている部分をＴＦＴの活性層として積極
的に用いることで、ＴＦＴのチャネル形成領域に粒界が
形成されるのを防ぐことができ、粒界によってＴＦＴの
移動度が著しく低下したり、オン電流が低減したり、オ
フ電流が増加したりするのを防ぐことができる。なお、
どこまでを凸部のエッジ近傍としてパターニングで除去
するかは、設計者が適宜定めることができる。

【０１２７】また、半導体膜全体にレーザ光を走査して
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光を走査することで、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。

【０１２８】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 （実施例１）本実施例は、段差形状を有する下地絶縁膜
上で結晶性半導体膜を形成し、凸上部に形成された結晶
性半導体膜にチャネル形成領域が配設されるＴＦＴを作
製する一例を示す。

【０１２９】図３４において、ガラス基板９６０１上に
１００nmの窒酸化珪素膜でなる第１絶縁膜９６０２を形
成する。その上に酸化珪素膜を形成し、写真蝕刻により
矩形状のパターンを有する第２絶縁膜９６０３〜９６０
６を形成する。酸化珪素膜はプラズマＣＶＤ法でＴＥＯ
Ｓ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
０．６W/cm²で放電させ１５０nmの厚さに堆積し、その
後矩形状のエッチングする。

【０１３０】そして、第１絶縁膜９６０２及び第２絶縁
膜９６０３〜９６０６を覆う非晶質珪素膜９６０７を１
００nmの厚さで形成し、連続発振レーザビームを照射し
て結晶化させる。図３６はその上面図を示すものであ
り、Ａ−Ａ'線に対応する縦断面図が図３４（Ａ）に対
応している。また、第２絶縁膜９６０３〜９６０６に重
ねて一点差線で示す９６１０〜９６１２はＴＦＴの活性
層が形成される位置を示している。

【０１３１】長手方向に均一なエネルギー密度分布を有
する線状レーザビーム９６０８を走査しながら照射する
ことにより図３４（Ｂ）で示すように結晶性半導体膜９
６０９が形成される。均一なエネルギー密度分布とは、
完全に一定であるもの以外を排除することではなく、エ
ネルギー密度分布において許容される範囲は±２０％で
ある。このようなレーザビームの照射は、図３３で示す
構成のレーザ処理装置を適用することができる。光学系
にて集光したレーザビームは、その強度分布が長手方向
において均一な領域を有し、短手方向に分布を持ってい
ても良い。結晶化はこの強度分布が長手方向において均
一な領域で成されるようにし、これによりレーザビーム
の走査方向と平行な方向に結晶成長する効力を高めるこ
とができる。

【０１３２】その後、第２絶縁膜９６０３〜９６０６上
に結晶性半導体膜９６０９を残存させる形でエッチング
処理を施し、活性層９６１０〜９６１２を形成する。図
３７はこの状態の上面図を示している。

【０１３３】図３４（Ｄ）で示すようにゲート絶縁膜９
６１３を酸化珪素膜で、ゲート電極を形成する導電膜９
６１４をタングステン又はタングステンを含有する合金
で形成する。そして、写真蝕刻により図３４（Ｅ）に示
すようにゲート電極９６１５、９６１６を形成する。

【０１３４】さらに、ドーピング処理を行い各活性層に
ソース及びドレイン領域を形成し、パッシベーション膜
９６１７及び平坦化膜９６１８を形成する。コンタクト
ホールを形成した後、平坦化膜９６１８上に形成される
配線９６１９〜９６２３はアルミニウム、チタンなどを
適宜組み合わせて形成する。こうしてシングルチャネル
のｎチャネル型ＴＦＴ９６３０、ｐチャネル型ＴＦＴ９
６３１、及びマルチチャネルのｎチャネル型ＴＦＴ９６
３２が形成される。図３８はこの状態での上面図を示し
たものであり、同図に示すＡ−Ａ'線に対応する縦断面
図が図３４（Ｆ）に対応している。ここでは、シングル
チャネルのｎチャネル型ＴＦＴ９６３０、ｐチャネル型
ＴＦＴ９６３１によりインバータ回路を構成した一例を
示している。また、図３８で示すＢ−Ｂ'線に対応する
縦断面図は図３５に示されている。

【０１３５】尚、図３９は、シングルチャネルのｎチャ
ネル型ＴＦＴ９６３０、ｐチャネル型ＴＦＴ９６３１、
及びマルチチャネルのｎチャネル型ＴＦＴ９６３２の等
価回路を示す。マルチチャネルのｎチャネル型ＴＦＴ９
６３２は、ソース及びドレイン領域の間に複数のチャネ
ルが並列して設けられ一つのトランジスタを形成してい
る。このように、チャネル形成領域を並列に設けること
により、ソース及びドレイン領域の抵抗、及び／又は低
濃度ドレイン領域の抵抗により帰還がかかり、各チャネ
ル間に流れる電流を平準化することができる。このよう
な構成のトランジスタにより、複数の素子間での特性の
バラツキを小さくすることができる。

【０１３６】（実施例２）本実施例は、実施例１とは異
なる方向からレーザビームを照射する一例を示すもので
あり、その態様を図４０を用いて説明する。

【０１３７】図４０（Ａ）は、第２絶縁膜９２０３、９
２０４上に非晶質珪素膜９２０７が形成され、連続発振
レーザビーム９２０５により結晶化をする段階を示して
いる。また、第２絶縁膜９２０３、９２０４に重ねて一
点差線で示す９２１０〜９２１２はＴＦＴの活性層が形
成される位置を示している。

【０１３８】活性層９２１０〜９２１２は全体が第２絶
縁膜と重なっている必要はなく、少なくともチャネル形
成領域となる領域がその上に位置するように配設する。
歪みが蓄積された結晶領域がチャネル形成領域と重なら
なければ、図４０（Ａ）で示すような配置としても構わ
ない。

【０１３９】ＴＦＴを完成させるには、図４０（Ｂ）に
示すように活性層にソース及びドレイン領域等を形成
し、パッシベーション膜や平坦化膜の形成、配線９２１
９〜９２２５を形成すれば良い。このような第２絶縁膜
と活性層との配列によっても、実施例１と同様なＴＦＴ
を完成させることができる。

【０１４０】（実施例３）活性層の形成においては、実
施例１で示すように非晶質半導体膜にレーザビームを照
射して結晶化させても良いが、一旦、多結晶化した後、
さらにレーザビームを照射してその結晶性を高めても良
い。このような二段階の結晶化処理は、実施例１と比較
して比較的歪みの少ない結晶性半導体膜を形成すること
を可能にする。

【０１４１】図４１はその工程を示す縦断面図である。
図４１（Ａ）において、ガラス基板９４０１上に１００
nmの酸窒化珪素膜でなる第１絶縁膜９４０２を形成す
る。その上に酸化珪素膜を形成し、写真蝕刻により矩形
状のパターンを有する第２絶縁膜９４０３〜９４０５を
形成する。そして、その上に非晶質珪素膜９４０６を１
５０nmの厚さで形成する。

【０１４２】非晶質半導体膜９４０６の全面に、珪素の
結晶化温度を低温化させ、配向性を向上させることが可
能な触媒元素としてＮｉを添加する。Ｎｉの添加法に限
定はなく、スピン塗布法、蒸着法、スパッタ法などを適
用するこができる。スピン塗布法による場合には酢酸ニ
ッケル塩が５ppmの水溶液を塗布して触媒元素含有層９
４０７を形成する。勿論、触媒元素はＮｉに限定される
ものではなく、他の公知の材料を用いても良い。

【０１４３】その後、図４１（Ｂ）で示すように５８０
℃、４時間の加熱処理により非晶質珪素膜９４０６を結
晶化させる。こうして結晶性珪素膜９４１１を得ること
ができる。この結晶性珪素膜９４１１も同様に、棒状ま
たは針状の結晶が集合して成り、その各々の結晶は巨視
的にはある特定の方向性をもって成長しているため、結
晶性が揃っている。また、特定方位の配向率が高いとい
う特徴がある。

【０１４４】図４１（Ｃ）で示すように、加熱処理によ
り結晶化した結晶性半導体膜に対し、連続発振レーザビ
ームを照射して結晶性を向上させる。長手方向に均一な
エネルギー密度分布を有する線状レーザ９４１３を走査
しながら照射することにより結晶性半導体膜９４１１を
溶融させ、再結晶化させる。また、結晶性半導体膜９４
１１において残存する非晶質領域もこの処理により結晶
化させることができる。この再結晶化処理により大粒径
化及び配向の制御が成される。また、結晶化の段階で、
若干の堆積収縮は発生し、その歪みは段差部に蓄積さ
れ、第２絶縁膜上の結晶性半導体膜には作用しない形で
結晶性半導体膜９４１２を形成することができる。

【０１４５】以降は、実施例１と同様な処理によりＴＦ
Ｔを完成させることができる。

【０１４６】（実施例４）段差形状を有する下地絶縁膜
の作製方法は、実施例１に従えば、図４２（Ａ）で示す
ようにガラス基板９７０１上に窒酸化珪素膜で形成され
る第１絶縁膜９７０２、酸化珪素膜で形成される第２絶
縁膜９７０３を積層形成した後、図４２（Ｂ）で示す様
にマスク９７０４を形成して、第２絶縁膜９７０３を９
７０５〜９７０７で示すパターンに形成する。エッチン
グ方法の一例はウエットエッチングであり、フッ化水素
アンモニウム（ＮＨ₄ＨＦ₂）を７．１３％とフッ化アン
モニウム（ＮＨ₄Ｆ）を１５．４％含む混合溶液で第１
絶縁膜９７０２に対して比較的選択性良くエッチングす
ることができる。

【０１４７】この上に非晶質半導体膜９７０９を形成す
る段階では、下地絶縁膜との界面の汚染の影響を避ける
ため、プラズマＣＶＤ装置の中で酸窒化珪素膜９７０８
と非晶質半導体膜９７０９を大気開放することなく連続
的に形成すると良い。このような処理方法により清浄な
界面を形成することができ、結晶化に際して、界面不純
物に起因するような制御されない結晶核の発生を防止す
ることができる。

【０１４８】以降は実施例１または実施例２と同様な処
理によりＴＦＴを完成させることができる。

【０１４９】（実施例５）段差形状を有する下地絶縁膜
の他の作製方法として、図４３（Ａ）に示すように、ガ
ラス基板９７０１上に酸化珪素膜を形成した後、マスク
９７１０を用いた写真蝕刻により酸化珪素膜から成り、
矩形又は帯状にパターン形成された第１絶縁膜９７１１
〜９７１３を形成する。

【０１５０】その後、マスク９７１０を剥離した後、酸
窒化珪素膜を第１絶縁膜９７１１〜９７１３を覆う形で
形成し、第２絶縁膜９７１４とする。この第２絶縁膜上
に非晶質半導体膜９７１５を形成する。第２絶縁膜とし
て形成する酸窒化珪素膜は、ガラス基板９７０１が含有
するアルカリ金属等に対しブロッキング性があり、か
つ、内部応力が比較的低いので、半導体膜と接する下地
絶縁膜として適している。

【０１５１】以降は実施例１〜３のいずれか一と同様な
処理によりＴＦＴを完成させることができる。

【０１５２】（実施例６）本発明は様々な半導体装置に
適用できるものであり、実施例１〜５に基づいて作製さ
れる表示パネルの形態を図４４と図４５を用いて説明す
る。

【０１５３】図４４は基板９９００には画素部９９０
２、ゲート信号側駆動回路９９０１ａ、９９０１ｂ、デ
ータ信号側駆動回路９９０１ｃ、入出力端子９９３５、
配線又は配線群９９１７が備えられている。シールドパ
ターン９９４０はゲート信号側駆動回路９９０１ａ、９
９０１ｂ、データ信号側駆動回路９９０１ｃ及び当該駆
動回路部と入出力端子９９３５とを接続する配線又は配
線群９９１７と一部が重なっていても良い。このように
すると、表示パネルの額縁領域（画素部の周辺領域）の
面積を縮小させることができる。入出力端子９９３５に
は、ＦＰＣ９９３６が固着されている。

【０１５４】実施例１、２で示すＴＦＴは画素部９９０
２のスイッチング素子として、さらにゲート信号側駆動
回路９９０１ａ、９９０１ｂ、データ信号側駆動回路９
９０１ｃを構成する能動素子として適用することができ
る。

【０１５５】図４５は画素部９９０２の一画素の構成を
示す一例であり、ＴＦＴ９８０１〜９８０３が備えられ
ている。これらは、画素に備える発光素子や液晶素子を
制御するそれぞれスイッチング用、リセット用、駆動用
のＴＦＴである。

【０１５６】これらのＴＦＴの活性層９８１２〜９８１
４は、その下層に形成されている下地絶縁膜の凸上部に
配置されており、活性層を形成する結晶性半導体膜は実
施例１〜５に基づいて形成することができる。活性層９
８１２〜９８１４の上層には、ゲート配線９８１５〜９
８１７が形成され、パッシベーション膜及び平坦化膜を
介して信号線９８１８、電源線９８１９、その他各種配
線９８２０、９８２１、及び画素電極９８２３が形成さ
れている。

【０１５７】（実施例７）本発明を用いて作製されるＴ
ＦＴを搭載した半導体装置は、様々な適用が可能であ
る。その一例は、携帯情報端末(電子手帳、モバイルコ
ンピュータ、携帯電話等)、ビデオカメラ、デジタルカ
メラ、パーソナルコンピュータ、テレビ受像器、携帯電
話、投影型表示装置等が挙げられる。それらの一例を図
４６、図４７に示す。

【０１５８】図４６(Ａ)は本発明を適用してテレビ受像
器を完成させる一例であり、筐体３００１、支持台３０
０２、表示部３００３等により構成されている。本発明
により作製されるＴＦＴは表示部３００３に適用され、
本発明によりテレビ受像器を完成させることができる。

【０１５９】図４６(Ｂ)は本発明を適用してビデオカメ
ラを完成させた一例であり、本体３０１１、表示部３０
１２、音声入力部３０１３、操作スイッチ３０１４、バ
ッテリー３０１５、受像部３０１６等により構成されて
いる。本発明により作製されるＴＦＴは表示部３０１２
に適用され、本発明によりビデオカメラを完成させるこ
とができる。

【０１６０】図４６(Ｃ)は本発明を適用してノート型の
パーソナルコンピュータを完成させた一例であり、本体
３０２１、筐体３０２２、表示部３０２３、キーボード
３０２４等により構成されている。本発明により作製さ
れるＴＦＴは表示部３０２３に適用され、本発明により
パーソナルコンピュータを完成させることができる。

【０１６１】図４６(Ｄ)は本発明を適用してＰＤＡ(Per
sonal Digital Assistant)を完成させた一例であり、本
体３０３１、スタイラス３０３２、表示部３０３３、操
作ボタン３０３４、外部インターフェース３０３５等に
より構成されている。本発明により作製されるＴＦＴは
表示部３０３３に適用され、本発明によりＰＤＡを完成
させることができる。

【０１６２】図４６(Ｅ)は本発明を適用して音響再生装
置を完成させた一例であり、具体的には車載用のオーデ
ィオ装置であり、本体３０４１、表示部３０４２、操作
スイッチ３０４３、３０４４等により構成されている。
本発明により作製されるＴＦＴは表示部３０４２に適用
され、本発明によりオーディオ装置を完成させることが
できる。

【０１６３】図４６(Ｆ)は本発明を適用してデジタルカ
メラを完成させた一例であり、本体３０５１、表示部
(Ａ)３０５２、接眼部３０５３、操作スイッチ３０５
４、表示部(Ｂ)３０５５、バッテリー３０５６等により
構成されている。本発明により作製されるＴＦＴは表示
部(Ａ)３０５２および表示部(Ｂ)３０５５に適用され、
本発明によりデジタルカメラを完成させることができ
る。

【０１６４】図４６(Ｇ)は本発明を適用して携帯電話を
完成させた一例であり、本体３０６１、音声出力部３０
６２、音声入力部３０６３、表示部３０６４、操作スイ
ッチ３０６５、アンテナ３０６６等により構成されてい
る。本発明により作製されるＴＦＴは表示部３０６４に
適用され、本発明により携帯電話を完成させることがで
きる。

【０１６５】図４７（Ａ）はフロント型プロジェクター
であり、投射装置２６０１、スクリーン２６０２等を含
む。図４７（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体
２７０１、投射装置２７０２、ミラー２７０３、スクリ
ーン２７０４等を含む。

【０１６６】尚、図４７（Ｃ）は、図４７（Ａ）及び図
４７（Ｂ）中における投射装置２６０１、２７０２の構
造の一例を示した図である。投射装置２６０１、２７０
２は、光源光学系２８０１、ミラー２８０２、２８０４
〜２８０６、ダイクロイックミラー２８０３、プリズム
２８０７、液晶表示装置２８０８、位相差板２８０９、
投射光学系２８１０で構成される。投射光学系２８１０
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４７（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。

【０１６７】また、図４７（Ｄ）は、図４７（Ｃ）中に
おける光源光学系２８０１の構造の一例を示した図であ
る。本実施例では、光源光学系２８０１は、リフレクタ
ー２８１１、光源２８１２、レンズアレイ２８１３、２
８１４、偏光変換素子２８１５、集光レンズ２８１６で
構成される。なお、図４７（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。

【０１６８】尚、ここで示す装置はごく一例であり、こ
れらの用途に限定するものではない。

【０１６９】（実施例８）本実施例では、凹凸を有する
絶縁膜の形成の仕方について説明する。

【０１７０】まず、図８（Ａ）に示すように、基板２５
０上に第１の絶縁膜２５１を成膜する。第１の絶縁膜２
５１は本実施例では酸化窒化珪素を用いるがこれに限定
されず、第２の絶縁膜とエッチングにおける選択比が大
きい絶縁膜であれば良い。本実施例では第１の絶縁膜２
５１をＣＶＤ装置でＳｉＨ₄とＮ₂Ｏを用いて５０〜２０
０nmの厚さになるように形成した。なお第１の絶縁膜は
単層であっても、複数の絶縁膜を積層した構造であって
もよい。

【０１７１】次に、図８（Ｂ）に示すように、第１の絶
縁膜２５１に接するように第２の絶縁膜２５２を形成す
る。第２の絶縁膜２５２は後の工程においてパターニン
グし、凹凸を形成したときに、その後に成膜される半導
体膜の表面に凹凸が現れる程度の膜厚にする必要があ
る。本実施例では第２の絶縁膜２５２として、プラズマ
ＣＶＤ法を用いて３０ｎｍ〜３００ｎｍの酸化珪素を形
成する。

【０１７２】次に、図８（Ｃ）に示すようにマスク２５
３を形成し、第２の絶縁膜２５２をエッチングする。な
お本実施例では、フッ化水素アンモニウム（ＮＨ₄Ｈ
Ｆ₂）を７．１３％とフッ化アンモニウム（ＮＨ₄Ｆ）を
１５．４％含む混合溶液（ステラケミファ社製、商品名
ＬＡＬ５００）をエッチャントとし、２０℃においてウ
エットエッチングを行う。このエッチングにより、矩形
状またはストライプ状の凸部２５４が形成される。本明
細書では、第１の絶縁膜２５１と凸部２５４とを合わせ
て１つの絶縁膜とみなす。

【０１７３】次に、第１の絶縁膜２５１と凸部２５４を
覆うように半導体膜を形成する。本実施例では凸部の厚
さが３０ｎｍ〜３００ｎｍであるので、半導体膜の膜厚
を５０〜２００ｎｍとするのが望ましく、ここでは６０
ｎｍとする。なお、半導体膜と絶縁膜との間に不純物が
混入すると、半導体膜の結晶性に悪影響を与え、作製す
るＴＦＴの特性バラツキやしきい値電圧の変動を増大さ
せる可能性があるため、絶縁膜と半導体膜とは連続して
成膜するのが望ましい。そこで本実施例では、第１の絶
縁膜２５１と凸部２５３とからなる絶縁膜を形成した後
は、酸化珪素膜２５５を薄く該絶縁膜上に成膜し、その
後大気にさらさないように連続して半導体膜２５６を成
膜する。酸化珪素膜の厚さは設計者が適宜設定すること
ができるが、本実施例では５ｎｍ〜３０ｎｍ程度とし
た。

【０１７４】なお、第２の絶縁膜２５２をエッチングす
る際に、凸部をテーパー状にエッチングするようにして
も良い。凸部をテーパー状にすることで、絶縁膜状に形
成される半導体膜、ゲート絶縁膜、ゲート電極などが凸
部のエッジにおいて膜切れするのを防ぐことができる。

【０１７５】次に、図８とは異なる絶縁膜の形成の仕方
について説明する。まず図９（Ａ）に示すように基板２
６０上に第１の絶縁膜２６１を形成する。第１の絶縁膜
は、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜などで形
成する。

【０１７６】酸化珪素膜を用いる場合には、プラズマＣ
ＶＤ法で、オルトケイ酸テトラエチル（Tetraethyl Or
thosilicate：ＴＥＯＳ）とＯ₂とを混合し、反応圧力４
０Pa、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。酸化窒化珪素膜を用いる場合に
は、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏ、ＮＨ₃から作
製される酸化窒化珪素膜、またはＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏから作
製される酸化窒化珪素膜で形成すれば良い。この場合の
作製条件は反応圧力２０〜２００Pa、基板温度３００〜
４００℃とし、高周波（６０MHz）電力密度０．１〜
１．０W/cm²で形成することができる。また、ＳｉＨ₄、
Ｎ₂Ｏ、Ｈ₂から作製される酸化窒化水素化珪素膜を適用
しても良い。窒化珪素膜も同様にプラズマＣＶＤ法でＳ
ｉＨ₄、ＮＨ₃から作製することが可能である。

【０１７７】第１の絶縁膜は２０〜２００nm（好ましく
は３０〜６０nm）の厚さに基板の全面に形成した後、図
９（Ｂ）に示すように、フォトリソグラフィーの技術を
用いマスク２６２を形成する。そして、エッチングによ
り不要な部分を除去して、ストライプ状または矩形状の
凸部２６３を形成する。第１の絶縁膜２６１に対しては
フッ素系のガスを用いたドライエッチング法を用いても
良いし、フッ素系の水溶液を用いたウエットエッチング
法を用いても良い。後者の方法を選択する場合には、例
えば、フッ化水素アンモニウム（ＮＨ₄ＨＦ₂）を７．１
３％とフッ化アンモニウム（ＮＨ₄Ｆ）を１５．４％含
む混合溶液（ステラケミファ社製、商品名ＬＡＬ５０
０）でエッチングすると良い。

【０１７８】次いで、凸部２６３及び基板２６０を覆う
ように、第２の絶縁膜２６４を形成する。この層は第１
の絶縁膜２６１と同様に酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化
窒化珪素膜などで５０〜３００nm（好ましくは１００〜
２００nm）の厚さに形成する。

【０１７９】上記作製工程によって、凸部２６３及び第
２の絶縁膜２６４からなる絶縁膜が形成される。なお、
第２の絶縁膜２６４を形成した後、大気に曝さないよう
に連続して半導体膜を成膜するようにすることで、半導
体膜と絶縁膜の間に大気中の不純物が混入するのを防ぐ
ことができる。

【０１８０】次に、レーザ光の走査方向に対して垂直な
方向における断面において、三角形状の凸部を有する絶
縁膜について説明する。図１０（Ａ）と（Ｂ）に、絶縁
膜の凸部のエッジの角度が異なる絶縁膜の断面図を示
す。図１０（Ａ）では絶縁膜２７０の凸部のエッジの角
度θ_Aが７０．５°であり、図１０（Ｂ）では絶縁膜２
７１の凸部のエッジの角度θ_Bが１０９．５°である。
図１０（Ａ）では、半導体膜の基板と平行な面において
（１００）面の比率が高くなり、図１０（Ｂ）では（１
１０）面の比率が高くなる。

【０１８１】図１０に示した三角形状の絶縁膜は、ドラ
イエッチング法を用いてエッチングする際に、半導体膜
と共にマスクをエッチングすることで得られる。

【０１８２】図１１を用いて図１０に示した絶縁膜の作
製方法について説明する。図１１（Ａ）に示すように、
基板２７２上に絶縁膜２７３を成膜する。そして絶縁膜
２７３上にマスク２７４を形成する。次に、マスク２７
４を用いてドライエッチング法によりエッチングするこ
とで、図１１（Ｂ）に示すように絶縁膜２７３がエッチ
ングされ、絶縁膜テーパー形状を有する絶縁膜２７６と
なる。このとき、マスク２７４もエッチングされ、ひと
まわり小さいマスク２７５となる。

【０１８３】そしてドライエッチングを続行するにつ
れ、図１１（Ｃ）に示すように絶縁膜２７６がエッチン
グされ、基板に対するテーパーの角度が小さくなり、絶
縁膜２７９となる。このとき、マスク２７５もエッチン
グされ、ひとまわり小さいマスク２７８となる。

【０１８４】そして、マスク２７８がエッチングにより
完全に除去されるまでエッチングを進めることで、図１
１（Ｃ）に示すような三角形状の断面を有する絶縁膜２
８０を形成することができる。なお、凸部のエッジの角
度は、エッチング前の絶縁膜の膜厚と、エッチング前の
マスク２７４の、レーザ光の走査方向に対してと垂直な
方向における幅と、エッチングにおける絶縁膜とマスク
との選択比によって調整することが可能である。

【０１８５】なお、図１０に示した絶縁膜上に形成され
た半導体膜を、レーザ光により結晶化することで、絶縁
膜の平坦な部分に接している領域よりも、凸部のエッジ
及び凹部のエッジの近傍に粒界が形成されやすいため、
凸部のエッジ及び凹部のエッジの近傍の半導体膜をパタ
ーニングにより除去し、残りの結晶性の比較的優れてい
る部分を活性層として用いるのが望ましい。

【０１８６】（実施例９）本実施例では、ストライプ状
の絶縁膜上に形成された半導体膜を、レーザ光照射によ
り結晶化した後、凸部の基板と平行な面上に、互いに分
離されたアイランドを形成し、該アイランドを用いてＴ
ＦＴを作製する例について説明する。

【０１８７】図１２（Ａ）に、本実施例のＴＦＴの構造
を示す。図１２（Ａ）では、基板１５０状にストライプ
状の凸部１５１を有する絶縁膜１５２が形成されてい
る。そして、凸部１５１の上面に、互いに分離された複
数のアイランド１５３が形成されている。そして、アイ
ランド１５３に接するようにゲート絶縁膜１５４が形成
されている。なお、ゲート絶縁膜１５４は、図１２
（Ａ）ではアイランドの不純物領域となる部分を露出す
るように形成されているが、アイランド１５４全体を覆
うように形成されていても良い。

【０１８８】そして、ゲート絶縁膜１５４上に、複数の
各アイランド１５３と重なるように複数のゲート電極１
５５が形成されている。複数のゲート電極１５５は、回
路構成によっては互いに接続されていても良い。

【０１８９】なお、図１２（Ａ）のＡ−Ａ’における断
面図が図１２（Ｂ）に相当し、図１２（Ａ）のＢ−Ｂ’
における断面図が図１２（Ｃ）に相当する。図１２
（Ｃ）に示すように、各ゲート電極１５５は、ゲート絶
縁膜１５４を間に挟んでアイランド１５３のチャネル形
成領域１５６と重なっている。チャネル形成領域１５６
は同じくアイランド１５３に含まれる２つの不純物領域
１５７に挟まれている。

【０１９０】本実施例は実施例８と組み合わせて実施す
ることが可能である。

【０１９１】（実施例１０）本実施例では、絶縁膜の形
状のバリエーションについて説明する。

【０１９２】図１３（Ａ）に、本発明の絶縁膜の形状
の、一実施例を示す。図１３（Ａ）では、基板１７０上
に絶縁膜１７１が形成されており、該絶縁膜１７１は複
数の凸部１７２を有している。各凸部１７２は上面から
見た形状が矩形である。そして全ての凸部は、その矩形
の長辺方向または短辺方向が、矢印で示したレーザ光の
走査方向と平行である。

【０１９３】また、各凸部１７２はレーザ光の走査方向
における幅と、走査方向に対して垂直な方向における幅
が、互いに全て同じになっているわけではない。所望の
アイランドの形状に合わせて絶縁膜の形状を設計するこ
とが望ましい。

【０１９４】図１３（Ｂ）に、本発明の絶縁膜の形状
の、一実施例を示す。図１３（Ｂ）では、基板１８０上
に絶縁膜１８１が形成されており、該絶縁膜１８１は上
面から見てスリット状の開口部を有する矩形状の凸部１
８２が形成されている。凸部１８２は、そのスリットの
長辺方向または短辺方向が、矢印で示したレーザ光の走
査方向と平行である。

【０１９５】次に、図１３（Ｂ）に示したスリット状の
開口部を有する絶縁膜を用いて形成された、ＴＦＴの構
成の一例について説明する。

【０１９６】図１４（Ａ）に本実施例のＴＦＴの上面図
を示す。図１４（Ａ）に示すように、本実施例では内部
にスリット状の開口部を有した矩形状の凸部１６０を有
する絶縁膜を用いた。凸部１６０を覆うように半導体膜
を成膜し、該スリット状の開口部の長軸方向に沿ってレ
ーザ光を矢印に示す方向に走査し、該半導体膜を結晶化
させる。そして、該半導体膜をパターニングし、凸部の
上面に形成された開口部を有するアイランド１６１を形
成する。

【０１９７】そして、該アイランド１６１に接するよう
にゲート絶縁膜１６２を形成する。なお、図１４（Ａ）
のＡ−Ａ’における断面図を図１４（Ｂ）に、Ｂ−Ｂ’
における断面図を図１４（Ｃ）に、Ｃ−Ｃ’における断
面図を図１４（Ｄ）に示す。

【０１９８】そしてゲート絶縁膜１６２上に導電性を有
する膜を成膜し、該導電膜をパターニングすることでゲ
ート電極１６３が形成されている。なおゲート電極１６
３は、ゲート絶縁膜１６２を間に挟んで、アイランド１
６１のチャネル形成領域１６４と重なっており、チャネ
ル形成領域１６４はアイランド１６１に含まれる２つの
不純物領域１６５に挟まれている。

【０１９９】そしてゲート電極１６３、アイランド１６
１及びゲート絶縁膜１６２を覆うように、第１の層間絶
縁膜１６６が形成されている。第１の層間絶縁膜１６６
は無機絶縁膜からなり、アイランド１６１にアルカリ金
属などのＴＦＴの特性に悪影響を与える物質が混入する
のを防ぐ効果がある。

【０２００】そして、第１の層間絶縁膜１６６上に有機
樹脂からなる第２の層間絶縁膜１６７が形成されてい
る。そして第２の層間絶縁膜１６７、第１の層間絶縁膜
１６６及びゲート絶縁膜１６２は、エッチングにより開
口部が形成されており、該開口部を介して２つの不純物
領域１６５と、ゲート電極１６３とにそれぞれ接続され
た配線１６８から１６９が第２の層間絶縁膜１６７上に
形成されている。

【０２０１】本実施例においては、チャネル形成領域１
６４が複数形成されており、かつ複数のチャネル形成領
域が互いに分離しているので、チャネル形成領域のチャ
ネル幅を長くすることでオン電流を確保しつつ、ＴＦＴ
を駆動させることで発生した熱を効率的に放熱すること
ができる。

【０２０２】（実施例１１）本実施例では、本発明のレ
ーザ結晶化法を用いた、アクティブマトリクス基板の作
製方法について、図１５〜図１８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ＴＦ
Ｔ、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。

【０２０３】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が有するプ
ラスチック基板を用いてもよい。

【０２０４】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絶縁
膜を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、プラズマ
ＣＶＤ法等）により、１００〜３００nmの厚さで形成す
る。

【０２０５】次に、この絶縁膜に膜厚の厚い部分と薄い
部分を形成するために、本実施例では写真蝕刻（フォト
リソグラフィー）技術によりレジストのマスク６９３を
形成し、エッチング処理を施す。エッチング量によって
段差が決まるが、本実施例では概ね５０〜１００nmとす
る。例えば、１５０nm酸化窒化シリコン膜を７５nmエッ
チングするには、フッ酸を含む溶液を用いたウエットエ
ッチングを用いても良いし、ＣＦ₄を用いたドライエッ
チングなどを適用することができる。このよう、凸形状
が形成された絶縁膜６０１を形成する。このとき凸領域
のレーザ光の走査方向に対して垂直な方向における幅
は、作製するＴＦＴの大きさを考慮して適宣決めれば良
いが、結晶核の生成数を制御する目的においては２〜６
μｍ程度の大きさ（直径若しくは対角線長さ）が好まし
い（図１５（Ａ））。

【０２０６】次いで、絶縁膜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１５
（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。

【０２０７】次に、非晶質半導体膜６９２をレーザ結晶
化法により結晶化させる。レーザ光の走査方向は、絶縁
膜６０１におけるストライプ状の凸部の延長方向に平行
になるようにする。なお、絶縁膜６０１における凸部
が、基板上から見たとき矩形である場合は、該矩形の長
辺方向または短辺方向と平行になるように、レーザ光の
走査方向を定める。具体的には、レーザ照射装置のコン
ピューターに入力されたマスクの情報に従って、選択的
にレーザ光を照射する。もちろん、レーザ結晶化法だけ
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。
なお本実施例では、スリットを用いてレーザビームの幅
を、絶縁膜の走査方向に対して垂直な方向における幅に
合わせて変える例を示すが、本発明はこれに限定され
ず、スリットは必ずしも用いる必要はない。

【０２０８】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（基本波１０６４
nm）の第２高調波（５３２nm）や第３高調波（３５５ｎ
ｍ）を用いるのが望ましい。具体的には、連続発振のＹ
ＶＯ₄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
のレーザ光に成形して、被処理体に照射する。このとき
のエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ²程度
（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ²）が必要であ
る。そして、１０〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレー
ザ光に対して相対的に半導体膜を移動させて照射する。

【０２０９】なおレーザ照射は、パルス発振または連続
発振の気体レーザもしくは固体レーザを用いることがで
きる。気体レーザとして、エキシマレーザ、Ａｒレー
ザ、Ｋｒレーザなどがあり、固体レーザとして、ＹＡＧ
レーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ₃レー
ザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライド
レーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザーなど
が挙げられる。固体レーザとしては、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｅ
ｒ、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
晶を使ったレーザ等も使用可能である。またスラブレー
ザも用いることができる。当該レーザの基本波はドーピ
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。

【０２１０】上述したレーザ結晶化によって、結晶性が
高められた結晶性半導体膜６９４が形成される（図１５
（Ｃ））。結晶性半導体膜は、凸部のエッジ近傍または
凹部のエッジ近傍において、粒界が発生しやすい。

【０２１１】次に、結晶性が高められた結晶性半導体膜
６９４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１５
（Ｄ））。

【０２１２】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。

【０２１３】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。

【０２１４】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。

【０２１５】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（図１
６（Ａ））。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２０μΩｃｍ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。

【０２１６】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。

【０２１７】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。

【０２１８】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。

【０２１９】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１６（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。

【０２２０】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。

【０２２１】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。

【０２２２】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１６（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。

【０２２３】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。

【０２２４】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１７（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。

【０２２５】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。

【０２２６】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１７（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乃至第３のドーピング処理によ
って、不純物領域６５３と６５４、また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。

【０２２７】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。

【０２２８】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５０〜２００ｎ
ｍ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１００ｎｍ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。

【０２２９】次いで、図１７（Ｃ）に示すように、活性
化処理としてレーザ照射方法を用いる。レーザアニール
法を用いる場合、結晶化の際に用いたレーザを使用する
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を
用い、活性化の際にはパルス発振のレーザを用いるよう
にしても良い。

【０２３０】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。

【０２３１】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。

【０２３２】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。本実施例
では第３の層間絶縁膜６７２として、窒化珪素膜を用い
た。

【０２３３】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６６３〜６６７
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１８）。

【０２３４】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（６３３ａと
６３３ｂ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６４４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６０６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。

【０２３５】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。

【０２３６】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。

【０２３７】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６４４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６０６とで形成し
ている。

【０２３８】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。

【０２３９】なお本実施例では液晶表示装置に用いられ
るアクティブマトリクス基板の構成について説明した
が、本実施例の作成工程を用いて発光装置を作製するこ
ともできる。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 Luminesc
ence）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。

【０２４０】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。

【０２４１】（実施例１２）本実施例では、半導体膜の
結晶化に際し、レーザ光の照射の工程と、触媒を用いて
半導体膜を結晶化させる工程とを組み合わせた例につい
て説明する。触媒元素を用いる場合、特開平７−１３０
６５２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。

【０２４２】まず、図１９（Ａ）に示すように基板５０
０上に、凸部５０２を有する絶縁膜５０１を形成する。
そして該絶縁膜５０１上に半導体膜５０３を形成する。

【０２４３】次に触媒元素を用いて半導体膜５０３を結
晶化させる（図１９（Ｂ））。例えば特開平７−１３０
６５２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
を半導体膜５０３に塗布してニッケル含有層５０４を形
成し、５００℃、１時間の脱水素工程の後、５００〜６
５０℃で４〜１２時間、例えば５５０℃、８時間の熱処
理を行い、結晶性が高められた半導体膜５０５を形成す
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（Ｃ
ｏ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、といっ
た元素を用いても良い。

【０２４４】そして、レーザ光照射により、ＮｉＳＰＣ
により結晶化された半導体膜５０５から、結晶性がさら
に高められた半導体膜５０６が形成される。レーザ光照
射により得られた半導体膜５０６は触媒元素を含んでお
り、レーザ光照射後にその触媒元素を半導体膜５０６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。

【０２４５】具体的には、レーザ照射後に得られる半導
体膜５０６の一部にリンを添加した領域５０７を形成す
る。、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
半導体膜５０６のリンが添加された領域５０７がゲッタ
リングサイトとして働き、半導体膜５０６中に存在する
触媒元素を、リンが添加された５０７領域に偏析させる
ことができる（図１９（Ｄ））。

【０２４６】その後、半導体膜５０６のリンが添加され
た５０７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
×１０¹⁶atoms/cm³程度にまで低減されたアイランド５
０８を得ることができる（図１９（Ｅ））。

【０２４７】なお、結晶化前の半導体膜に触媒元素を含
む溶液を塗布した後に、ＳＰＣではなく、レーザ光の照
射により結晶成長を行うようにしても良い。

【０２４８】本実施例は実施例８〜１１と組み合わせて
実施することが可能である。

【０２４９】（実施例１３）本実施例では、複数のレー
ザビームを重ね合わせることで合成される、レーザビー
ムの形状について説明する。

【０２５０】図２０（Ａ）に、複数のレーザ発振装置か
らそれぞれ発振されるレーザ光の、スリットを介さない
場合の被処理物におけるレーザビームの形状の一例を示
す。図２０（Ａ）に示したレーザビームは楕円形状を有
している。なお本発明において、レーザ発振装置から発
振されるレーザ光のレーザビームの形状は、楕円に限定
されない。レーザビームの形状はレーザの種類によって
異なり、また光学系により成形することもできる。例え
ば、ラムダ社製のＸｅＣｌエキシマレーザ（波長３０８
ｎｍ、パルス幅３０ｎｓ）Ｌ３３０８から射出されたレ
ーザ光の形状は、１０ｍｍ×３０ｍｍ（共にビームプロ
ファイルにおける半値幅）の矩形状である。また、ＹＡ
Ｇレーザから射出されたレーザ光の形状は、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光をつくるこ
ともできる。

【０２５１】楕円形状のレーザビームのエネルギー密度
の分布は、楕円の中心Ｏに向かうほど高くなっている。
このように図２０（Ａ）に示したレーザビームは、中心
軸方向におけるエネルギー密度がガウス分布に従ってお
り、エネルギー密度が均一だと判断できる領域が狭くな
る。

【０２５２】次に、図２０（Ａ）に示したレーザビーム
を有するレーザ光を合成したときの、レーザビームの形
状を、図２０（Ｃ）に示す。なお図２０（Ｃ）では４つ
のレーザ光のレーザビームを重ね合わせることで１つの
線状のレーザビームを形成した場合について示している
が、重ね合わせるレーザビームの数はこれに限定されな
い。

【０２５３】図２０（Ｃ）に示すように、各レーザビー
ムは、各楕円の長軸が一致し、なおかつ互いにレーザビ
ームの一部が重なることで合成され、１つのレーザビー
ム３６０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レーザビーム３６０の中心
軸とする。

【０２５４】なお、図２０（Ｃ）に示すレーザビーム
は、図２０（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。合成前の各レーザビーム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。

【０２５５】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。

【０２５６】レーザビームを単独で用いると、エネルギ
ー密度の分布がガウス分布に従っているので、絶縁膜の
平坦な部分に接している半導体膜またはアイランドとな
る部分全体に均一なエネルギー密度のレーザ光を照射す
ることが難しい。しかし、図２０（Ｄ）からわかるよう
に、複数のレーザ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
ザ光を重ね合わせないで単独で用いるよりも、エネルギ
ー密度が均一とみなせる領域が拡大され、半導体膜の結
晶性を効率良く高めることができる。

【０２５７】なお、計算によって求めた図２０（Ｃ）の
Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’におけるエネルギー密度の分布を、
図２１に示す。なお、図２１は、合成前のレーザビーム
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。合成前のレーザビームの短軸
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
２１（Ａ）、図２１（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、合成前のレ
ーザビームのピーク値の１／ｅ²のエネルギー密度を満
たしている領域における、合成されたレーザビームの形
状は、線状と言い表すことができる。

【０２５８】図２２（Ａ）は、合成されたレーザビーム
のエネルギー分布を示す図である。３６１で示した領域
はエネルギー密度が均一とみなせる領域であり、３６２
で示した領域はエネルギー密度が低い領域である。図２
２において、レーザビームの中心軸方向の長さをＷ_TBW
とし、エネルギー密度が均一とみなせる領域３６１にお
ける中心軸方向の長さをＷ_maxとする。Ｗ_TBWがＷ_maxに
比べて大きくなればなるほど、結晶化に用いることがで
きるエネルギー密度が均一な領域３６１に対する、半導
体膜の結晶化に用いることができないエネルギー密度が
均一ではない領域３６２の割合が大きくなる。エネルギ
ー密度が均一ではない領域３６２のみが照射された半導
体膜は、微結晶が生成し結晶性が芳しくない。よって半
導体膜のアイランドとなる領域と、領域３６２のみを重
ねないように、走査経路及び絶縁膜の凹凸のレイアウト
を定める必要が生じ、領域３６１に対する領域３６２の
比率が高くなるとその制約はさらに大きくなる。よって
スリットを用いて、エネルギー密度が均一ではない領域
３６２のみが絶縁膜の凸部上に形成された半導体膜に照
射されるのを防ぐことは、走査経路及び絶縁膜の凹凸の
レイアウトの際に生じる制約を小さくするのに有効であ
る。

【０２５９】本実施例は実施例１〜１２と組み合わせて
実施することが可能である。

【０２６０】（実施例１４）本実施例では、本発明に用
いられるレーザ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。

【０２６１】図２３は、レーザビームを４つ合成して１
つのレーザビームにする場合の光学系を示している。図
２３に示す光学系は、６つのシリンドリカルレンズ４１
７〜４２２を有している。矢印の方向から入射した４つ
のレーザ光は、４つのシリンドリカルレンズ４１９〜４
２２のそれぞれに入射する。そしてシリンドリカルレン
ズ４１９、４２１において成形された２つのレーザ光
は、シリンドリカルレンズ４１７において再びそのレー
ザビームの形状が成形されて、スリット４２４を通って
被処理物４２３に照射される。一方シリンドリカルレン
ズ４２０、４２２において成形された２つのレーザ光
は、シリンドリカルレンズ４１８において再びそのレー
ザビームの形状が成形されて、スリット４２４を通って
被処理物４２３に照射される。

【０２６２】被処理物４２３における各レーザ光のレー
ザビームは、互いに一部重なることで合成されて１つの
レーザビームを形成している。

【０２６３】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。

【０２６４】図２３では、４つのレーザビームを合成す
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。合成するレーザビーム
の数はこれに限定されず、合成するレーザビームの数は
２以上８以下であれば良い。ｎ（ｎ＝２、４、６、８）
のレーザビームを合成する場合、ｎのレーザ発振装置に
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）のレー
ザビームを合成する場合、ｎのレーザ発振装置にそれぞ
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。

【０２６５】そして、レーザビームを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。

【０２６６】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。

【０２６７】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。

【０２６８】なお本発明に用いられるレーザ照射装置が
有する光学系は、本実施例で示した構成に限定されな
い。

【０２６９】本実施例は実施例１〜１３と組み合わせて
実施することが可能である。

【０２７０】（実施例１５）楕円形状のレーザビーム
は、走査方向と垂直な方向におけるエネルギー密度の分
布がガウス分布に従っているので、エネルギー密度の低
い領域の全体に占める割合が、矩形または線形のレーザ
ビームを有するレーザ光に比べて高い。そのため本発明
では、レーザ光のレーザビームが、エネルギー密度の分
布が比較的均一な矩形または線形であることが望まし
い。

【０２７１】矩形または線形のレーザビームを得られる
ガスレーザとして代表的なのはエキシマレーザであり、
固体レーザとして代表的なのはスラブレーザである。本
実施例では、スラブレーザについて説明する。

【０２７２】図２４（Ａ）にスラブ型のレーザ発振装置
の構成を一例として示す。図２４（Ａ）に示すスラブ型
のレーザ発振装置は、ロッド７５００と、反射ミラー７
５０１と、出力ミラー７５０２と、シリンドリカルレン
ズ７５０３を有している。

【０２７３】ロッド７５００に励起光を照射すると、ロ
ッド７５００内のジグザグの光路をたどって、反射ミラ
ー７５０１または出射ミラー７５０２側にレーザ光が出
射する。反射ミラー７５０１側に出射したレーザ光は、
反射されて再びロッド７５００内に入射し、出射ミラー
７５０２側に出射する。ロッド７５００は板状のスラブ
媒質を用いたスラブ式であり、出射段階で比較的長い矩
形または線形のレーザビームを形成することができる。
そして、出射したレーザ光はシリンドリカルレンズ７５
０３においそのレーザビームの形状がより細くなるよう
加工され、レーザ発振装置から出射される。

【０２７４】次に、スラブ型のレーザ発振装置の、図２
４（Ａ）に示したものとは異なる構成を、図２４（Ｂ）
に示す。図２４（Ｂ）では、図２４（Ａ）に示したレー
ザ発振装置に、シリンドリカルレンズ７５０４を追加し
たものであり、シリンドリカルレンズ７５０４によっ
て、レーザビームの長さを制御することができる。

【０２７５】なおコヒーレント長を１０ｃｍ以上、好ま
しくは１ｍ以上であると、レーザビームをより細くする
ことができる。

【０２７６】また、ロッド７５００の温度が過剰に上昇
するのを防ぐために、例えば冷却水を循環させるなど、
温度の制御をする手段を設けるようにしても良い。

【０２７７】図２４（Ｃ）に、シリンドリカルレンズの
形状の、一実施例を示す。７５０９は本実施例のシリン
ドリカルレンズであり、ホルダー７５１０により固定さ
れている。そしてシリンドリカルレンズ７５０９は、円
柱面と矩形の平面とが互いに向き合った形状を有してお
り、円柱面の２本の母線と、向かい合った矩形の２本の
辺とが互いに全て平行である。そして、円柱面の２つの
母線と、平行な該２つの辺とでそれぞれ形成される２つ
の面は、該矩形の平面と０より大きく９０°よりも小さ
い角度で交わっている。このように平行な該２つの辺と
でそれぞれ形成される２つの面は、該矩形の平面と９０
°未満の角度で交わることで、９０°以上のときと比べ
て焦点距離を短くすることができ、よりレーザビームの
形状を細くし、線形に近づけることができる。

【０２７８】本実施例は、実施例１〜１４と組み合わせ
て実施することが可能である。

【０２７９】（実施例１６）本実施例では、レーザビー
ムを重ね合わせたときの、各レーザビームの中心間の距
離と、エネルギー密度との関係について説明する。

【０２８０】図２５に、各レーザビームの中心軸方向に
おけるエネルギー密度の分布を実線で、合成されたレー
ザビームのエネルギー密度の分布を破線で示す。レーザ
ビーム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。

【０２８１】合成前のレーザービームにおいて、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。また、合成されたレーザービームにおいて、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２６に示す。なお図２６では、Ｙを百分率
で表した。

【０２８２】図２６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。

【０２８３】

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

【０２８４】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。なお、Ｙ＝０となるのが理想
的だが、実際には実現するが難しく、エネルギー差Ｙの
許容範囲を設計者が適宜設定する必要がある。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。

【０２８５】次に、Ｙの許容範囲について説明する。図
２７に、レーザービーム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。

【０２８６】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２
７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。

【０２８７】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
レーザビーム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。

【０２８８】本実施例は、実施例１〜８と組み合わせて
実施することが可能である。

【０２８９】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、段差形状を有する下地絶縁膜のパターンに従って、
その凸上部に結晶性半導体膜を残存させ、それをＴＦＴ
の活性層とすることにより、良質な結晶を選択的に使用
することができる。即ち、段差部に集中する歪み領域を
チャネル形成領域から除外することができる。

【０２９０】即ち、非晶質半導体膜に連続発振レーザビ
ームを照射する結晶化において、下地絶縁膜に段差形状
を設けることにより、その部分に結晶化に伴う歪み又は
応力を集中させることができ、活性層とする結晶性半導
体にその歪み又は応力がかからないようにすることがで
きる。歪み又は応力から開放された結晶性半導体膜にチ
ャネル形成領域が配設されるようにＴＦＴを形成するこ
とにより、高速で電流駆動能力を向上させることが可能
となり、素子の信頼性を向上させることも可能となる。

【０２９１】また本発明では、レーザ光による結晶化の
後、半導体膜の凹部のエッジ近傍または凸部のエッジ近
傍をパターニングにより除去し、凸部の中央付近の結晶
性が優れている部分をＴＦＴの活性層として積極的に用
いることで、ＴＦＴのチャネル形成領域に粒界が形成さ
れるのを防ぐことができ、粒界によってＴＦＴの移動度
が著しく低下したり、オン電流が低減したり、オフ電流
が増加したりするのを防ぐことができる。なお、どこま
でを凸部のエッジ近傍としてパターニングで除去するか
は、設計者が適宜定めることができる。

【０２９２】また、半導体膜全体にレーザ光を走査して
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。

【０２９３】また、複数のレーザ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。

【０２９４】なお、絶縁膜に凹凸を形成するのではな
く、エッチングにより基板自体に凹凸を設けることで、
その上に形成される半導体膜に凹凸を設けて、応力集中
が起こる部分を意図的に形成するようにしても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 結晶化された半導体膜のＴＥＭの断面像
と、断面図を模式的に示した図。

【図２】 半導体膜にレーザ光を照射している様子を
示す図

【図３】 結晶化された半導体膜をパターニングする
ことで形成されたアイランドの図。

【図４】 図３に示したアイランドを用いて形成され
たＴＦＴの構造を示す図。

【図５】 本発明の生産システムのフローチャートを
示す図。

【図６】 レーザ照射装置の図。

【図７】 レーザ照射装置の図。

【図８】 凹凸を有する絶縁膜の作製方法を示す図。

【図９】 凹凸を有する絶縁膜の作製方法を示す図。

【図１０】 凹凸を有する絶縁膜の形状を示す図。

【図１１】 凹凸を有する絶縁膜の作製方法を示す図。

【図１２】 結晶化された半導体膜をパターニングする
ことで形成されたアイランドの図。

【図１３】 凹凸を有する絶縁膜の形状を示す図。

【図１４】 図１３（Ｂ）に示した絶縁膜を用いて形成
されたＴＦＴの上面図及び断面図。

【図１５】 本発明を用いた半導体装置の作製方法を示
す図。

【図１６】 本発明を用いた半導体装置の作製方法を示
す図。

【図１７】 本発明を用いた半導体装置の作製方法を示
す図。

【図１８】 本発明を用いた半導体装置の作製方法を示
す図。

【図１９】 半導体膜の結晶化の方法を示す図。

【図２０】 レーザビームのエネルギー密度の分布を
示す図。

【図２１】 レーザビームのエネルギー密度の分布を
示す図。

【図２２】 レーザビームのエネルギー密度の分布を
示す図。

【図２３】 光学系の図。

【図２４】 光学系の図。

【図２５】 重ね合わせたレーザビームの中心軸方向に
おけるエネルギー密度の分布を示す図。

【図２６】 レーザビームの中心間の距離とエネルギー
差の関係を示す図。

【図２７】 レーザビーム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２８】 本発明の半導体装置の構成とその作製方法
について説明する斜視図。

【図２９】 本発明の半導体装置の構成とその作製方法
について説明する斜視図。

【図３０】 本発明の半導体装置の構成とその作製方法
について説明する斜視図。

【図３１】 本発明の半導体装置の構成とその作製方法
について説明する斜視図。

【図３２】 本発明に係る結晶化工程の詳細を説明する
縦断面図。

【図３３】 本発明に適用するレーザ照射装置の一態様
を示す配置図。

【図３４】 本発明の半導体装置の作製方法について説
明する縦断面図。

【図３５】 本発明の半導体装置の作製方法について説
明する縦断面図。

【図３６】 本発明に係る結晶化工程の詳細を説明する
上面図。

【図３７】 本発明の半導体装置の作製方法について説
明する上面図。

【図３８】 本発明の半導体装置の作製方法について説
明する上面図。

【図３９】 図３８に示すＴＦＴの上面図に対応する等
価回路図。

【図４０】 本発明の半導体装置の作製方法について説
明する上面図。

【図４１】 本発明に係る結晶化工程の詳細を説明する
縦断面図。

【図４２】 本発明に係る下地絶縁膜と非晶質半導体膜
の作製方法を説明する縦断面図。

【図４３】 本発明に係る下地絶縁膜と非晶質半導体膜
の作製方法を説明する縦断面図

【図４４】 表示パネルの外観図。

【図４５】 表示パネルの画素部の構造を説明する上面
図。

【図４６】 半導体装置の一例を示す図。

【図４７】 プロジェクターの一例を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６１８Ｃ ６１６Ｔ ６２７Ｇ (72)発明者 小久保 千穂 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 荒尾 達也 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 早川 昌彦 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 宮入 秀和 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 下村 明久 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 田中 幸一郎 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 山崎 舜平 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 JA25 JA28 MA30 MA35 NA21 5F052 AA02 AA17 AA24 BA04 BA07 BA11 BA12 BA18 BB01 BB03 BB04 BB05 BB07 CA01 CA04 CA05 CA10 DA01 DA02 DA03 DB02 DB03 DB07 EA11 EA12 EA16 FA04 FA06 FA13 FA14 FA19 FA26 JA04 5F110 AA01 AA06 AA16 BB02 BB04 CC02 DD01 DD02 DD03 DD04 DD05 DD13 DD14 DD15 DD17 DD21 DD30 EE01 EE02 EE03 EE04 EE05 EE06 EE09 EE14 EE15 EE23 EE44 EE45 FF02 FF04 FF09 FF28 FF30 FF36 GG01 GG02 GG13 GG17 GG23 GG25 GG30 GG32 GG43 GG45 GG47 GG51 HJ01 HJ04 HJ12 HJ13 HJ23 HL01 HL02 HL03 HL04 HL06 HL11 HM13 HM15 NN03 NN04 NN22 NN24 NN27 NN34 NN35 NN71 NN72 NN73 PP01 PP02 PP03 PP04 PP05 PP06 PP07 PP10 PP24 PP29 PP34 PP35 PP40 QQ04 QQ05 QQ09 QQ11 QQ23 QQ24 QQ25 QQ28

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】矩形又は帯状の段差形状を有する下地絶縁
   膜上の凸上部に形成された結晶性半導体膜にチャネル形
   成領域が配設される薄膜トランジスタを有し、当該チャ
   ネル形成領域は、前記矩形又は帯状の段差形状の長手方
   向に沿って延在していることを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】窒化珪素又は窒酸化珪素上に矩形又は帯状
   に形成された酸化珪素又は酸窒化珪素により段差が形成
   され、前記酸化珪素又は酸窒化珪素上に形成された結晶
   性半導体膜にチャネル形成領域が配設される薄膜トラン
   ジスタを有し、当該チャネル形成領域は、前記矩形又は
   帯状に形成された酸化珪素の長手方向に沿って延在して
   いることを特徴とする半導体装置。
3. 【請求項３】複数の矩形又は帯状の段差形状を有する下
   地絶縁膜上の、それぞれの凸上部に形成された結晶性半
   導体膜に複数のチャネル形成領域が並列に配設される薄
   膜トランジスタを有し、当該チャネル形成領域のそれぞ
   れは、前記矩形又は帯状の段差形状の長手方向に沿って
   延在し、前記複数のチャネル形成領域と連結し、かつ、
   該結晶性半導体膜と連続的に形成された結晶性半導体膜
   にソース又はドレイン領域が形成されていることを特徴
   とする半導体装置。
4. 【請求項４】複数の矩形又は帯状の段差形状を有する下
   地絶縁膜上の、それぞれの凸上部に形成された結晶性半
   導体膜に複数のチャネル形成領域が並列に配設される薄
   膜トランジスタを有し、当該チャネル形成領域のそれぞ
   れは、前記矩形又は帯状の段差形状の長手方向に沿って
   延在し、前記複数のチャネル形成領域と連結し、かつ、
   該結晶性半導体膜と連続的に形成され、前記複数の矩形
   又は帯状の段差形状の凸上部から凹底部にかけて延在す
   る結晶性半導体膜にソース又はドレイン領域が形成され
   ていることを特徴とする半導体装置。
5. 【請求項５】非周期的に形成された複数の矩形又は帯状
   の段差形状を有する下地絶縁膜上の、それぞれの凸上部
   に形成された結晶性半導体膜に複数のチャネル形成領域
   が並列に配設される薄膜トランジスタを有し、当該チャ
   ネル形成領域のそれぞれは、前記矩形又は帯状の段差形
   状の長手方向に沿って延在し、前記複数のチャネル形成
   領域と連結し、かつ、該結晶性半導体膜と連続的に形成
   され、前記複数の矩形又は帯状の段差形状の凸上部から
   凹底部にかけて延在する結晶性半導体膜にソース又はド
   レイン領域が形成されていることを特徴とする半導体装
   置。
6. 【請求項６】請求項３乃至５のいずれか一項において、
   前記下地絶縁膜は、窒化珪素又は窒酸化珪素から成る第
   １絶縁膜と、その上に形成され、矩形又は帯状のパター
   ンに形成された酸化珪素又は酸窒化珪素から成る第２絶
   縁膜とで段差形状が形成されていることを特徴とする半
   導体装置。
7. 【請求項７】レーザ発振装置と、 前記レーザ発振装置から発振されたレーザ光を、そのレ
   ーザビームが線状になるように集光する光学系と、 前記集光されたレーザ光の照射位置を移動させる第１の
   手段と、 基板上に縞状の凹凸を有する絶縁膜を形成する第２の手
   段と、 前記絶縁膜上に半導体膜を形成する第３の手段と、 前記絶縁膜のパターン情報を記憶する第４の手段と、 基板上に形成されたマーカーを基準として、前記パター
   ン情報から、前記半導体膜の凸部を含むように前記レー
   ザビームの走査経路を定め、なおかつ前記第１の手段を
   制御して前記走査経路に従い前記レーザビームを移動さ
   せることで、前記半導体膜の結晶性を高める第５の手段
   と、 前記結晶性が高められた半導体膜をパターニングして、
   前記絶縁膜の凸部上にアイランドを形成する第６の手段
   と、を有することを特徴とする半導体装置の生産システ
   ム。
8. 【請求項８】レーザ発振装置と、 前記レーザ発振装置から発振されたレーザ光を、そのレ
   ーザビームが線状になるように集光する光学系と、 前記集光されたレーザ光の照射位置を移動させる第１の
   手段と、 基板上に縞状の凹凸を有する絶縁膜を形成する第２の手
   段と、 前記絶縁膜上に半導体膜を形成する第３の手段と、 前記絶縁膜のパターン情報を記憶する第４の手段と、 基板上に形成されたマーカーを基準として、前記パター
   ン情報と、前記レーザビームの走査方向に対して垂直な
   方向における幅とから、前記半導体膜の凸部を含むよう
   に前記レーザビームの走査経路を定め、なおかつ前記第
   １の手段を制御して前記走査経路に従い前記レーザビー
   ムを移動させることで、前記半導体膜の結晶性を高める
   第５の手段と、 前記結晶性が高められた半導体膜をパターニングして、
   前記絶縁膜の凸部上にアイランドを形成する第６の手段
   と、を有することを特徴とする半導体装置の生産システ
   ム。
9. 【請求項９】レーザ発振装置と、 前記レーザ発振装置から発振されたレーザ光を、そのレ
   ーザビームが線状になるように集光する光学系と、 前記集光されたレーザ光の照射位置を移動させる第１の
   手段と、 入力されたパターン情報を記憶する第２の手段と、 前記パターン情報に従って、基板上に縞状の凹凸を有す
   る絶縁膜を形成する第３の手段と、 前記絶縁膜上に半導体膜を形成する第４の手段と、 前記形成された半導体膜のパターン情報を読み取る第５
   の手段と、 前記読み取ったパターン情報を記憶する第６の手段と、 前記第２の手段に記憶されたパターン情報と、前記第６
   の手段に記憶されたパターン情報と、前記形成された半
   導体膜の厚さとから得られた基板の位置情報を基準とし
   て、前記第２の手段に記憶されたパターン情報または前
   記第６の手段に記憶されたパターン情報から、前記半導
   体膜の凸部を含むように前記レーザビームの走査経路を
   定め、なおかつ前記第１の手段を制御して前記走査経路
   に従い前記レーザビームを移動させることで、前記半導
   体膜の結晶性を高める第７の手段と、 前記結晶性が高められた半導体膜をパターニングして、
   前記絶縁膜の凸部上にアイランドを形成する第８の手段
   と、を有することを特徴とする半導体装置の生産システ
   ム。
10. 【請求項１０】請求項９において、前記第５の手段は電
    荷結合素子を用いていることを特徴とする半導体装置の
    生産システム。
11. 【請求項１１】請求項７乃至請求項１０のいずれか１項
    において、 前記レーザ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
    生産システム。
12. 【請求項１２】請求項７乃至請求項１１のいずれか一項
    において、前記レーザ光は、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ₄レ
    ーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ₃レーザ、ガラスレー
    ザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：
    サファイアレーザまたはＮｄ:ＹＶＯ₄レーザから選ばれ
    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生産システム。
13. 【請求項１３】請求項７乃至請求項１２のいずれか一項
    において、前記レーザ光は、スラブレーザを用いて出力
    されていることを特徴とする半導体装置の生産システ
    ム。
14. 【請求項１４】請求項７乃至請求項１３のいずれか１項
    において、前記レーザ光は連続発振であることを特徴と
    する半導体装置の生産システム。
15. 【請求項１５】請求項７乃至請求項１４のいずれか一項
    において、前記レーザ光は第２高調波であることを特徴
    とする半導体装置の生産システム。