JP2003264293A

JP2003264293A - 半導体装置及びその作製方法

Info

Publication number: JP2003264293A
Application number: JP2002066020A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎; Akira Tsunoda; 朗角田; Atsuo Isobe; 敦生磯部; Hidekazu Miyairi; 秀和宮入
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2002-03-11
Filing date: 2002-03-11
Publication date: 2003-09-19
Anticipated expiration: 2022-03-11
Also published as: JP4137473B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高速動作が可能で電流駆動能力の高く、且つ
複数の素子間においてばらつきの小さい半導体素子の作
製方法を提供する。【解決手段】絶縁表面上に直線状のストライプパター
ンで延在する複数の絶縁膜を形成し、該複数の絶縁膜を
覆う非晶質半導体膜を形成し、該非晶質半導体膜に連続
発振の線状レーザー光を照射して溶融すると共に再結晶
化させて平坦な表面を有する結晶性半導体膜を形成し、
該結晶性半導体膜のうち前記複数の絶縁膜で構成された
凹部に設けられた結晶性半導体領域をチャネル形成領域
とする半導体素子の作製方法であって、前記複数の絶縁
膜で構成された凹部における底面及び側面のなす角
（θ）を１４５±５°とすることを特徴とする。

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（結晶性半導体膜ともいう。）を用いて形成さ
れる半導体素子及びその作製方法並びにその半導体素子
を集積化した回路を備えた半導体装置及びその作製方法
に関する。特に半導体素子として、絶縁表面上に形成さ
れた結晶性半導体膜でチャネル形成領域を形成する薄膜
トランジスタに関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラスなどの絶縁基板上に形成した結晶
性半導体膜を用いた薄膜トランジスタなどの半導体素子
を形成する技術が開発されている。特に、レーザー光を
照射して非晶質半導体膜を結晶化させる技術は薄膜トラ
ンジスタ（ＴＦＴ）の製造技術に応用されている。結晶
性半導体膜を用いて作製される薄膜トランジスタは、液
晶表示装置、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装
置に代表される平面型表示装置（フラットパネルディス
プレイ）に応用されている。

【０００３】半導体製造プロセスにおいて、レーザー光
の光源としては、エキシマレーザーに代表される気体レ
ーザーや、ＹＡＧレーザーに代表される固体レーザーが
通常用いられている。レーザー光の照射による非晶質半
導体膜の結晶化の一例は、特開昭６２−１０４１１７号
公報で開示されているように、レーザー光の走査速度を
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、米国特許4,330,363号には島状
に形成された半導体膜に、引き延ばされたレーザー光を
照射して実質的に単結晶領域を形成する技術が開示され
ている。或いは特開平８−１９５３５７号公報に開示の
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。

【０００４】さらに、特開２００１−１４４０２７号公
報に開示されているようにＮｄ：ＹＶＯ₄レーザーなど
固体レーザー発振装置を用いて、その第２高調波である
レーザー光を非晶質半導体膜に照射して、従来に比べ結
晶粒径の大きい結晶性半導体膜を形成し、トランジスタ
を作製する技術が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、平坦な
表面上に形成された非晶質半導体膜にレーザー光を照射
して結晶化させると結晶は多結晶となり、結晶粒界など
の欠陥が任意に形成されて配向の揃った結晶を得ること
は困難であった。特に、ガラス基板上にレーザー結晶化
技術を用いて配向性の揃った結晶を得ることは困難であ
った。

【０００６】結晶粒界には結晶欠陥が含まれ、それがキ
ャリアトラップとなって電子又は正孔の移動度が低下す
る要因となっている。また、結晶化に伴って起こる半導
体膜の体積収縮や下地との熱応力や格子不整合などによ
り、歪みや結晶欠陥の存在しない半導体膜を形成するこ
とは出来なかった。従って、張り合わせＳＯＩ(Silicon
on Insulator)など特殊な方法を省いては、絶縁表面上
に形成され、結晶化又は再結晶化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。

【０００７】前述の平面型表示装置などは、安価なガラ
ス基板上に半導体膜を形成してトランジスタを作り込む
ものであるが、任意に形成される結晶粒界を避けるよう
にトランジスタを配置することは殆ど不可能であった。
つまり、トランジスタのチャネル形成領域の結晶性を厳
密に制御し、意図せずに含まれてしまう結晶粒界や結晶
欠陥を排除することはできなかった。結局、トランジス
タの電気特性が劣るばかりでなく、個々の素子特性がば
らつく要因となっていた。

【０００８】特に、工業的に多用されている無アルカリ
ガラス基板上にレーザー光を用いて結晶性半導体膜を形
成する場合、無アルカリガラス基板自体のうねりの影響
を受けてレーザー光の焦点がばらつき、結果的に結晶性
のばらつきを招くという問題がある。さらに、無アルカ
リガラス基板はアルカリ金属による汚染を避けるため
に、絶縁膜等の保護膜を下地膜として設ける必要があ
り、その上に結晶粒界や結晶欠陥の排除された結晶性半
導体膜を大粒径で形成することは殆ど不可能であった。

【０００９】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、絶縁表面上、特に安価なガラス基板を支持基体と
する絶縁表面上に、少なくともチャネル形成領域におい
て結晶粒界が存在しない結晶性半導体膜を形成し、高速
動作が可能で電流駆動能力の高く、且つ複数の素子間に
おいてばらつきの小さい半導体素子又は半導体素子群に
より構成される安価な半導体装置を提供することを目的
とする。

【００１０】さらに、上記少なくともチャネル形成領域
において結晶粒界が存在しない結晶性半導体膜において
は、ＥＢＳＰ（Electron Backscatter diffraction Pat
tern）法にて解析した際に主表面に最も多く現れる結晶
面（以下、優勢結晶面という。）を｛１１０｝面にする
ことを課題とする。なお、ＥＢＳＰ法については、後述
する。

【００１１】なお、結晶面については、ミラー指数を
（１１０）で示されるように小括弧で括って表し、（１
０１）や（０１１）といった等価な結晶面は｛１１０｝
で示されるように大括弧で括って表す。また、結晶方位
（結晶軸）については、ミラー指数を[１１０]で示され
るようにカギ括弧で括って表し、[１０１]や[０１１]と
いった等価な結晶方位は＜１１０＞で示されるように山
括弧で括って表す。

【００１２】

【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、絶縁表面を有する基板上に直線状のスト
ライプパターンで延在する凹部及び凸部が設けられた絶
縁膜を形成し、該絶縁膜上に非晶質半導体膜を形成し、
前記絶縁膜の凹部にあたる部分（以下、単に凹部とい
う。）に半導体膜を溶融して流し込み結晶化させた結晶
性半導体膜を形成し、不要な領域をエッチング除去して
前記結晶性半導体膜から島状に分割された結晶性半導体
膜（後に半導体素子の一部となる。）を形成し、少なく
ともチャネル形成領域を形成する部位が前述の凹部に形
成された結晶性半導体膜となるように、前記結晶性半導
体膜上にゲート絶縁膜及びゲート電極を設けたことを特
徴とするものである。

【００１３】このとき、本発明で重要な構成は、前記凹
部は底面に向かって幅が狭くなるテーパー形状を有し、
該凹部の側面と底面とのなす角（θ）が１４５±５°も
しくは１３５±５°の範囲に収まるように形成される点
である。この構成は、後に凹部内に形成される結晶性半
導体膜の優勢結晶面を｛１１０｝面とするための構成で
ある。

【００１４】なお、前記凹部または凸部にあたる部分が
設けられた絶縁膜のうち、凸部にあたる部分（以下、単
に凸部という。）の上に形成された結晶性半導体膜の結
晶性は凹部に形成された結晶性半導体膜に比べて劣る
が、当該凸部の上に形成された結晶性半導体膜を積極的
に電極（薄膜トランジスタであればソース領域もしくは
ドレイン領域に相当する。）もしくは配線として用いて
も良い。配線として用いる場合、占有面積についての設
計の自由度が高いため、配線長を調節して抵抗として用
いたり、形状を屈曲した形状として保護回路としての機
能を持たせることも可能である。

【００１５】前述の凹部は酸化珪素、窒化珪素、又は酸
窒化珪素膜などを厚く設け、それをエッチング処理して
凹部を形成しても良い。凹部は半導体素子、特にトラン
ジスタのチャネル形成領域を含む島状の半導体膜の配置
に合わせて形成し、少なくともチャネル形成領域に合致
するように形成されていることが望ましい。また、凹部
はチャネル長方向に延在して設けら、その幅（チャネル
形成領域とする場合におけるチャネル幅方向）は０．０
１μm以上２μm以下（好ましくは０．１〜１μm）で形
成するのが好ましく、その深さは、０．０１μm以上３
μm以下（好ましくは０．１μm以上２μm以下）で形成
するのが好ましい。

【００１６】勿論、絶縁表面上に島状の絶縁膜を形成
し、積極的に凸部を形成することも可能である。その場
合、複数の直線状のストライプパターンで延在する凸部
は、隣接間で相対的に凹部にあたる部分を形成すること
になるので、その凹部を半導体素子のチャネル形成領域
を含む島状の半導体膜の配置に合わせて形成すれば良い
し、幅についても前述の範囲に収めれば良い。

【００１７】最初の段階において絶縁膜上及び凹部にか
けて形成する半導体膜は、公知の方法で形成される非晶
質半導体膜、多結晶半導体膜（成膜されたものも固相成
長させたものも含む。）または微結晶半導体膜が適用さ
れる。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。

【００１８】結晶性半導体膜を溶融して結晶化させる手
段としては、気体レーザー発振装置、固体レーザー発振
装置を光源とするパルス発振又は連続発振レーザー光を
適用する。照射するレーザー光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ー発振装置は、矩形ビーム固体
レーザー発振装置が適用され、特に好ましくは、スラブ
レーザー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ー発振装置
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
体レーザー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、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）などの結晶が使用される。スラブレー
ザーでは、この板状のレーザー媒質の中を、全反射を繰
り返しながらジグザグ光路で進む。

【００１９】また、それに準ずる強光を照射しても良
い。例えば、ハロゲンランプ、キセノンランプ、高圧水
銀灯、メタルハライドランプ、エキシマランプから放射
される光を反射鏡やレンズなどにより集光したエネルギ
ー密度の高い光であっても良い。

【００２０】線状に集光され長手方向に拡張されたレー
ザー光又は強光は結晶性半導体膜に照射し、且つレーザ
ー光の照射位置と結晶性半導体膜が形成された基板とを
相対的に動かして、レーザー光が一部又は全面を走査す
ることにより結晶性半導体膜を溶融させ、その状態を経
て結晶化又は再結晶化を行う。レーザー光の走査方向
は、絶縁膜に形成され直線状のストライプパターンで延
在する凹部の長手方向又はトランジスタのチャネル長方
向に沿って行う。これによりレーザー光の走査方向に沿
って結晶が成長し、結晶粒界がチャネル長方向と交差す
ることを防ぐことができる。

【００２１】凹部の深さを半導体膜の厚さと同程度かそ
れ以上とすることにより、レーザー光又は強光の照射に
より溶融した半導体膜が表面張力により凹部に凝集して
固化する。その結果、絶縁膜の凸部にある半導体膜の厚
さは薄くなり、そこに応力歪みを集中させることができ
る。また凹部の側面は結晶方位をある程度規定する効力
を持つ。

【００２２】半導体膜を溶融状態として、表面張力によ
り絶縁表面上に形成した凹部に凝集させ、凹部の側面部
から結晶成長させることにより結晶化に伴い発生する歪
みを凹部以外の領域に集中させることができる。即ち、
凹部に充填されるように形成した結晶性半導体領域（第
１の結晶性半導体領域）を歪みから開放することができ
る。また、絶縁膜上には結晶粒界や結晶欠陥を含む結晶
性半導体領域（第２の結晶性半導体領域）が形成される
ことになる。

【００２３】本発明において特徴的な構成は、凹部の側
面と底面とのなす角を１４５±５°とし、凹部の側面と
平行な面が｛１１１｝面となるように結晶成長させるこ
とで、上記第１の結晶性半導体領域の上面を｛１１０｝
面とする点である。また、別の特徴的な構成は、凹部の
側面と底面とのなす角を１３５±５°とした場合、凹部
の側面と平行な面が｛１００｝面となるように結晶成長
させることで、上記第１の結晶性半導体領域の上面を
｛１１０｝面とする点である。

【００２４】なお、本発明を実施して得られる第１の結
晶性半導体領域は、すべての結晶面が｛１１０｝面とな
ることが理想であるが、実際には凹部側面の僅かな表面
形状等の影響を受けて｛１１０｝面に配向しないものも
含まれてくると思われる。本出願人が第１の結晶性半導
体領域のは結晶面について優勢結晶面が｛１１０｝面で
あると表現した理由は、その若干のゆらぎを考慮したた
めである。

【００２５】そして、凹部に結晶粒界が存在しない結晶
性半導体膜を形成した後、半導体素子の活性層（キャリ
ア移動経路として機能する半導体層）をパターニングに
より形成し、当該活性層に接するゲート絶縁膜を形成
し、さらにゲート電極を形成する。このパターニングの
際、活性層の端部にはテーパーを設けることが望まし
い。この後は、公知の手法によって電界効果型トランジ
スタを形成することができる。

【００２６】上記本発明によって、トランジスタなどの
半導体素子、特にそのチャネル形成領域の形成される領
域を指定して、結晶粒界が存在しない結晶性半導体領域
を当該領域に形成することが可能となる。これにより不
用意に介在する結晶粒界や結晶欠陥により特性がばらつ
く要因を無くすことができる。即ち、高速動作が可能で
電流駆動能力の高く、且つ複数の素子間においてばらつ
きの小さい半導体素子又はその半導体素子群により構成
される半導体装置を形成することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】[実施の形態１]本実施の形態で
は、本発明を実施して薄膜トランジスタを作製する形態
について説明する。なお、作製する薄膜トランジスタの
個数は実施者が適宜決定すれば良いものでああり、使用
する図面はいずれも本発明に制限を与えるものではな
い。

【００２８】まず、図１について説明する。図１（Ａ）
は上面図であり、図１（Ｂ）はＡ−Ａ’に対応する断面
図、図１（Ｃ）はＢ−Ｂ’に対応する断面図である。基
板１０１上に第１絶縁膜１０２と直線状のストライプパ
ターン形成された第２絶縁膜１０３が形成された状態を
示している。なお、本明細書において、凹部とは１０３
ａで示される部分を指し、凸部とは１０３ｂで示される
部分を指す。

【００２９】基板１０１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。な
お、安価な半導体装置を得るという課題の解決にあたっ
ては、安価な無アルカリガラス基板を用いれば良い。

【００３０】サブミクロンのデザインルールで直線状の
ストライプパターンを形成するには、基板表面の凹凸、
基板のうねり又はねじれを露光装置（特にステッパ）の
焦点深度以下にしておくことが望ましい。具体的には、
基板のうねり又はねじれが、１回の露光光照射領域内に
おいて１μm以下、好ましくは０．５μm以下とすること
が望ましい。この点については、特に支持基体として無
アルカリガラスを用いる場合には注意が必要である。

【００３１】直線状のストライプパターンに形成される
第２絶縁膜１０３の幅（Ｗ１）は０．１〜１０μm（好
ましくは０．５〜１μm）で、隣接する第２絶縁膜との
間隔（Ｗ２）は０．０１〜２μm（好ましくは０．１〜
１μm）であり、第２絶縁膜の厚さ（ｄ）は０．０１〜
３μm（好ましくは０．１〜２μm）が好ましい。また、
段差形状は規則的な周期パターンである必要はなく、島
状の半導体膜の幅に合わせて異なる間隔で配置させても
良い。その長さも特に数値的な限定はなく、基板の一端
から他端に渡るように長く形成することも可能である
し、例えばトランジスタのチャネル形成領域を形成する
ことができる程度の長さとすることも可能である。

【００３２】第１絶縁膜１０２は、後に形成する第２絶
縁膜との選択比の確保できる材料であれば良いが、代表
的には、窒化珪素、酸化珪素、酸窒化珪素（ＳｉＯｘＮ
ｙと示す。）、窒酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙと示す。）、
窒化アルミニウム（ＡｌｘＮｙと示す。）、酸窒化アル
ミニウム（ＡｌＯｘＮｙと示す。）、窒酸化アルミニウ
ム（ＡｌＮｘＯｙと示す。）または酸化アルミニウムか
ら選ばれた材料で、３０〜３００nmの厚さで形成する。
特に、酸化アルミニウム膜はナトリウム（Ｎａ）に対す
るブロッキング効果が期待できるため、ガラス基板から
の汚染対策として有効である。

【００３３】なお、酸窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）膜とし
ては、Ｓｉが２５〜３５原子％、酸素が５５〜６５原子
％、窒素が１〜２０原子％、水素が０．１〜１０原子％
で含まれるものを用いれば良い。また、窒酸化珪素（Ｓ
ｉＮｘＯｙ）膜としては、Ｓｉが２５〜３５原子％、酸
素が１５〜３０原子％、窒素が２０〜３５原子％、水素
が１５〜２５原子％で含まれるものを用いれば良い。ま
た、酸窒化アルミニウム（ＡｌＯｘＮｙ）膜としては、
Ａｌが３０〜４０原子％、酸素が５０〜７０原子％、窒
素が１〜２０原子％で含まれるものを用いれば良い。ま
た、また、窒酸化アルミニウム（ＡｌＮｘＯｙ）膜とし
ては、Ａｌが３０〜５０原子％、酸素が０．０１〜２０
原子％、窒素が３０〜５０原子％で含まれるものを用い
れば良い。

【００３４】また、第２絶縁膜１０３は、１０〜３００
０nm、好ましくは１００〜２０００nmの厚さの酸化珪素
又は酸窒化珪素で形成すれば良い。酸化珪素はオルトケ
イ酸テトラエチル（Tetraethyl Ortho Silicate：ＴＥ
ＯＳ）とＯ₂とを混合しプラズマＣＶＤ法で形成するこ
とができる。窒酸化珪素膜はＳｉＨ₄、ＮＨ₃、Ｎ₂Ｏ又
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。

【００３５】図１で示すように、直線状のストライプパ
ターンを二層の絶縁膜で形成する場合には、エッチング
加工において第１絶縁膜１０２と第２絶縁膜１０３との
間に選択比をもたせる必要がある。実際には、第１絶縁
膜１０２よりも第２絶縁膜１０３のエッチング速度が相
対的に早くなるように材料及び成膜条件を適宜調整する
ことが望ましい。エッチングの方法としては、緩衝フッ
酸を用いたエッチング、又はＣＨＦ₃を用いたドライエ
ッチングにより行う。

【００３６】そして、第２絶縁膜１０３で形成される凹
部の底面と側面のなす角（θ）は、１３５±５°もしく
は１４５±５°で形成すれば良い。なお、底面と側面の
なす角（θ）は底面に平行な面と側面に平行な面のなす
角であり、次のように説明される。

【００３７】図２０（Ａ）、（Ｂ）は、凹部の形状のパ
ターン例が図１のような理想的な形状でない場合の例で
ある。図２０（Ａ）は、第２絶縁膜１０３の形成の際、
第１絶縁膜１０２がエッチングされて第２絶縁膜１０３
の下に「巣」が出来てしまった場合を想定しているが、
この場合、側面に平行な面（点線で示される面）７０１
と底面のなす角でθが定義される。また、図２０（Ｂ）
は、第２絶縁膜１０３の形成の際、第２絶縁膜１０３の
上端部や下端部に丸みが出来てしまった場合を想定して
いるが、この場合、やはり側面に平行な面（点線で示さ
れる面）７０２と底面のなす角でθが定義される。

【００３８】なお、第２絶縁膜１０３としては、ＣＶＤ
法（代表的には、プラズマＣＶＤ法もしくは熱ＣＶＤ
法）やＰＶＤ法（代表的には、スパッタ法もしくは蒸着
法）によって形成された絶縁膜を用いることが好まし
い。これは、非晶質半導体膜を結晶化する際、結晶化に
伴う応力を緩和しうる程度の柔らかさを持つことが、良
好な結晶性を得るにあたって重要な役割を果たしている
と考えられるからである。その理由については、後述す
る。

【００３９】次に、図２について説明する。図２（Ａ）
は上面図であり、図２（Ｂ）はＡ−Ａ’に対応する断面
図、図２（Ｃ）はＢ−Ｂ’に対応する断面図である。第
２絶縁膜１０３を覆って非晶質半導体膜１０５を形成
し、連続発振の線状レーザー光によって結晶化する様子
を示している。

【００４０】まず、第１絶縁膜１０２と第２絶縁膜１０
３から成る表面上および凹部１０３ａを覆うようにバッ
ファ膜１０４を形成し、その後、大気解放することなく
連続的に非晶質半導体膜１０５を０．０１〜３μm（好
ましくは０．１〜１μm）の厚さに形成する。バッファ
膜１０４は、第１絶縁膜１０２及び第２絶縁膜１０３の
表面に付着した硼素などの化学汚染の影響の排除と密着
性の向上を狙うものであり、薄いものでも十分に効果が
ある。典型的には、５〜５０ｎｍ（化学汚染のブロッキ
ング効果を高めるには２０ｎｍ以上が好ましい。）とす
れば良い。

【００４１】この時、非晶質半導体膜１０６の膜厚は、
第２絶縁膜１０３で形成される凹部の深さ（図１（Ｂ）
の段差ｄに相当する。）と同程度かそれ以上の厚さとす
ることが望ましい。即ち、第２絶縁膜１０３の段差ｄと
非晶質半導体膜１０５の凹部１０３ａにおける膜厚ｔ02
との関係は、ｄ≧ｔ02であれば良いが、ｄがｔ02に比べ
て厚すぎると凸部１０３ｂの上に結晶性半導体膜が残存
しなくなるので注意が必要である。なお、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。

【００４２】そして、この非晶質半導体膜１０５を瞬間
的に溶融させ結晶化させる。この結晶化はレーザー光又
はランプ光源からの放射光を光学系にて半導体膜が溶融
する程度のエネルギー密度に集光して照射する。この工
程においては、特に連続発振レーザー発振装置を光源と
するレーザー光を適用することが好ましい。適用される
レーザー光は光学系にて線状に集光され、長さの長い方
向に拡張されたものであり、その強度分布が長さの長い
方向において均一な領域を有し、長さの短い方向にある
程度の分布を持たせておくことが望ましい。

【００４３】例えば、結晶化の条件の一例としては、連
続発振モードのＹＶＯ₄レーザー発振器を用い、その第
２高調波（波長５３２nm）の出力５〜１０Wを、光学系
にて短手方向に対する長手方向の比が１０以上である線
状レーザー光に集光し、且つ長手方向に均一なエネルギ
ー密度分布を有するように集光し、５〜２００cm/secの
速度で走査して結晶化させる等が挙げられる。なお、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
外を排除するものではなく、エネルギー密度分布におい
て許容される範囲は±１０％の範囲内である。

【００４４】また、線状に集光されたレーザー光による
結晶化は、１回の走査（即ち、一方向）のみで完了させ
ても良いし、より結晶性を高めるためには往復走査して
も良い。さらに、レーザー光により結晶化した後、フッ
酸などによる酸化物除去、或いは、アンモニア過酸化水
素水処理などアルカリ溶液により珪素膜の表面を処理
し、エッチング速度の速い品質の悪い部分を選択的に除
去して、再度同様の結晶化処理を行っても良い。このよ
うにして、結晶性を高めることができる。

【００４５】また、結晶化の際、基板の端など後にパタ
ーニングのマスク合わせに使用するマーカーを形成する
位置は結晶化しないことが好ましい。結晶性半導体膜
（特に結晶性珪素膜）は結晶化すると可視光の透過率が
上がるため、マーカーとして識別が困難になるからであ
る。ただし、光学的にマーカーの段差によるコントラス
トの違い等を識別するタイプの位置合わせ制御を行う場
合には問題とならない。

【００４６】レーザー発振装置は、矩形ビーム固体レー
ザー発振装置が適用され、特に好ましくは、スラブレー
ザー発振装置が適用される。スラブ材料としては、Ｎ
ｄ：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）などの結晶が使用され
る。スラブレーザーでは、この板状のレーザー媒質の中
を、全反射を繰り返しながらジグザグ光路で進む。或い
は、Ｎｄ、Ｔｍ、Ｈｏをドープしたロッドを用いた固体
レーザー発振装置であり、特にＹＡＧ、ＹＶＯ₄、ＹＬ
Ｆ、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ー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。

【００４７】そして、図２中に矢印で示すように、線状
レーザー光の照射領域１０６の長さの長い方向（図中、
Ｘ軸方向）が直線状のストライプパターンでなる第２絶
縁膜１０３の各々に交差するように線状のレーザー光又
は強光を走査する。尚、ここでいう線状とは、長さの短
い方向（図中、Ｙ軸方向）の長さに対し、長さの長い方
向（Ｘ軸方向）の長さの比が１対１０以上のものをもっ
て言う。また、図２では一部しか図示されていないが、
線状レーザー光の照射領域１０６の端部は、矩形状とな
っていても曲率を持った形状となっていても良い。

【００４８】また、連続発振レーザー光の波長は、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）、ＬｉＮｂＯ
₃（ニオブ酸リチウム）、Ｓｅ、Ｔｅ、ＬＢＯ、ＢＢ
Ｏ、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レーザー発
振装置（基本波１０６４nm）の第２高調波（５３２nm）
を用いる。また、レーザーの発振モードはＴＥＭ₀₀モー
ドであるシングルモードを適用する。

【００４９】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、当該半導体膜を選択的
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〜１０００nm
であり、膜厚３０nm〜２００nmで形成される非晶質半導
体膜１０５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
ー光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。

【００５０】レーザー光は直線状のストライプパターン
が延在する方向と平行な方向に走査され、溶融した半導
体は表面張力が働いて凹部に流れ込み凝固する。凝固し
た状態では図２（Ｂ）で示すように表面がほぼ平坦にな
る。これは半導体が一旦溶融することにより、凸部上で
あろうと凹部上であろうと、溶融した半導体と気相との
界面が平衡状態に達し、平坦な界面が形成されるためで
ある。さらに結晶の成長端や結晶粒界は、第２絶縁膜上
（凸部上）に形成される（図中ハッチングで示す領域１
１０）。こうして結晶性半導体膜１０７が形成される。
なお、１０７ａは凹部に形成された結晶性の高い半導体
領域（以下、第１の結晶性半導体領域という。）であ
り、１０７ｂは凸部に形成された結晶性の劣る結晶性半
導体領域（以下、第２の結晶性半導体領域という。）で
ある。

【００５１】なお、上記結晶化工程の際、第２絶縁膜が
柔らかい絶縁膜（密度の低い絶縁膜）であると、結晶化
時における半導体膜の収縮等による応力を緩和するとい
う効果が期待できる。逆に、固い絶縁膜（密度の高い絶
縁膜）であると、収縮もしくは膨張しようとする半導体
膜に逆らう形で応力が発生するため、結晶化後の半導体
膜に応力歪み等を残しやすく結晶欠陥の原因ともなりか
ねない。例えば、公知のグラフォエピタキシ技術（「M.
W.Geis,D.C.Flanders,H.I.Smith:Appl.Phys.Lett.35(19
79)pp71」）では基板上の凹凸を固い石英に直接形成し
ているが、この場合においては結晶化に伴う熱収縮や応
力発生を緩和することができず、応力による歪みもしく
は転位に起因する欠陥の発生等が起こりうる。また、石
英は高価であり、安価な半導体装置を作製するという本
発明の趣旨に反する技術である。

【００５２】しかしながら、本出願人はまさにそれらの
点を考慮して、安価なガラス基板上に凹部及び凸部を形
成するにあたって、ＣＶＤ法やＰＶＤ法で形成した柔ら
かい絶縁膜を用いているのであり、下地となる第２絶縁
膜を石英ガラスよりも柔らかい材質としたことにより、
結晶化の際の応力発生の緩和を目的としている点で上記
公知のグラフォエピタキシ技術とは基本的に異なる。

【００５３】なお、石英ガラスよりも柔らかい絶縁膜と
いう意味は、例えば同一測定条件において石英ガラス
（工業的に基板として利用されている石英ガラス）より
もエッチングレートの速い絶縁膜もしくは同一測定条件
において硬度の低い絶縁膜という意味である。なお、前
記エッチングレート及び硬度に関しては、あくまで石英
ガラスとの相対比較であれば良いので、エッチングレー
トの絶対値は問題ではなく、エッチングレートの測定条
件や硬度の測定条件に依存しない。

【００５４】例えば、第２絶縁膜として酸窒化珪素膜を
用いるのであれば、ＳｉＨ₄ガス、Ｎ₂Ｏガスを原料とし
て用いたプラズマＣＶＤ法で成膜した酸窒化珪素膜が好
ましい。当該酸窒化珪素膜は、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（Ｎ
Ｈ₄Ｆ）を１５．４％含む混合水溶液の２０℃における
エッチングレートが１１０〜１３０ｎｍ/ｍｉｎ（５０
０℃、１時間＋５５０℃、４時間の熱処理後では、９０
〜１００ｎｍ/ｍｉｎ）である。

【００５５】また、第２絶縁膜として窒酸化珪素膜を用
いるのであれば、ＳｉＨ₄ガス、ＮＨ₃ガス、Ｎ₂Ｏガス
を原料として用いたプラズマＣＶＤ法で成膜した窒酸化
珪素膜が好ましい。当該窒酸化珪素膜は、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が６０〜７０ｎｍ/ｍｉｎ
（５００℃、１時間＋５５０℃、４時間の熱処理後で
は、４０〜５０ｎｍ/ｍｉｎ）である。

【００５６】以上のように、絶縁膜により凹部及び凸部
を有する直線状のストライプパターンを形成し、その上
に非晶質半導体膜を堆積し、レーザー光の照射により溶
融状態を経て結晶化させることにより凹部に半導体を流
し込み凝固させ、凹部以外の領域に結晶化に伴う歪み又
は応力を集中させることができ、結晶粒界など結晶性の
悪い領域を選択的に形成することが可能となる。そし
て、結晶性が良く、優勢結晶面を｛１１０｝面とする半
導体領域を薄膜トランジスタのチャネル形成領域等のキ
ャリア移動が行われる領域として用いることが本発明の
特徴である。

【００５７】その後、好ましくは５００〜６００℃の加
熱処理を行い、結晶性半導体膜に蓄積された歪みを除去
すると良い。この歪みは、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発
生するものである。この加熱処理は、通常の熱処理装置
を用いて行えば良いが、例えばガス加熱方式の瞬間熱ア
ニール（ＲＴＡ）法を用いて１〜１０分の処理を行えば
良い。尚、この工程は本発明において必須な要件ではな
く、適宜選択して行えば良いものである。

【００５８】次に、図３について説明する。図３（Ａ）
は上面図であり、図３（Ｂ）はＡ−Ａ’に対応する断面
図、図３（Ｃ）はＢ−Ｂ’に対応する断面図、図３
（Ｄ）はＣ−Ｃ’に対応する断面図である。結晶性半導
体膜１０７上に薄膜トランジスタの活性層となる半導体
領域を画定するためのパターニングを施した状態を示し
ている。

【００５９】図３（Ａ）において、レジストマスク１０
８は第２絶縁膜１０３の凹部と凸部に跨って設けられて
いる。これは、第２絶縁膜１０３の凸部に形成された結
晶性の劣る結晶性半導体膜であっても、電極として活用
する分には何ら問題ないためである。即ち、薄膜トラン
ジスタのソース領域やドレイン領域といった電極として
積極的に活用することにより、ソース領域やドレイン領
域と各領域に接続される電極（ソース電極もしくはドレ
イン電極）とのコンタクト部の設計マージンを確保でき
る。また、こうすることでより薄膜トランジスタの集積
度を上げることが可能である。

【００６０】次に、図４について説明する。図４（Ａ）
は上面図であり、図４（Ｂ）はＡ−Ａ’に対応する断面
図、図４（Ｃ）はＢ−Ｂ’に対応する断面図、図４
（Ｄ）はＣ−Ｃ’に対応する断面図、図４（Ｅ）はＤ−
Ｄ’に対応する断面図である。結晶性半導体膜１０７を
パターニング後、ドライエッチングもしくはウェットエ
ッチングを行って薄膜トランジスタの活性層１０９を形
成した状態を示している。

【００６１】結晶性半導体膜１０７はフッ素系のガスと
酸素とをエッチングガスとして用いることによりバッフ
ァ膜１０４と選択性をもってエッチングすることができ
る。勿論、バッファ膜１０４がエッチングされてしまっ
てもその下にある第１絶縁膜１０２との選択性さえ確保
できれば何ら問題はない。なお、エッチングガスとして
は、ＣＦ₄とＯ₂の混合ガスやＮＦ₃ガスを用いたプラズ
マエッチング法により行っても良いし、ＣｌＦ₃ガス等
のフッ化ハロゲンガスを励起しないで用いたプラズマレ
スのガスエッチングを行っても良い。プラズマレスのガ
スエッチングは、結晶性半導体膜にプラズマダメージを
与えないで済むので結晶欠陥の抑制により効果的な手法
である。

【００６２】また、活性層１０９を形成する際、活性層
の端部（エッジ）にテーパーを設けることが望ましい。
テーパー角は、５〜６０°（好ましくは２０〜４０°）
で良い。これにより後に形成するゲート絶縁膜のカバレ
ッジ（被覆率）を向上させることができ、ゲート電極の
断線や短絡等を防ぐことができる。

【００６３】ところで、本発明の特徴は、結晶性の高い
第１の結晶性半導体領域１０７ａを選択的に薄膜トラン
ジスタのチャネル形成領域として用いることにある。そ
して、さらなる特徴は、第１の結晶性半導体領域の優勢
結晶面が｛１１０｝面となるように制御され、かつ、複
数の結晶方位を有しながらも実質的に結晶粒界が形成さ
れていない点にある。

【００６４】本発明を実施して得た結晶性半導体膜には
セコ・エッチングで明確になるような結晶粒界もしくは
欠陥が顕在化しない、換言すれば実質的に存在しない。
なお、セコ。エッチングとは、結晶性半導体膜の表面の
結晶粒界を顕在化させるために一般的に知られるセコ液
（ＨＦ：Ｈ₂Ｏ＝２：１に添加剤としてＫ₂Ｃｒ₂Ｏ₇を用
いて調合した薬液）を用いたエッチング手法である。本
明細書において、セコ液としては、二クロム酸カリウム
（Ｋ₂Ｃｒ₂Ｏ₇）２．２ｇを水５０ｃｃに溶かして０．
１５ｍｏｌ／ｌの溶液を調製し、当該溶液にフッ酸水溶
液１００ｃｃを加えてものを、さらに水で５倍に希釈し
たものを指し、セコ・エッチングとしては、前述のセコ
液を用いて室温（１０〜３０℃）にて７５秒のエッチン
グ処理を施すことを指す。

【００６５】セコ・エッチングで明確になる結晶粒界は
現状において特定できていないが、セコ・エッチングに
より積層欠陥や結晶粒界が優先的にエッチングされるこ
とは良く知られている事実である。勿論、単結晶ではな
いため、セコ・エッチングで顕在化しない粒界や欠陥は
当然あり得るが、そのような粒界や欠陥は半導体素子を
作製した際の電気特性に影響を及ぼすようなものではな
いため、電気的に不活性と考えられる。通常、電気的に
不活性な粒界とは、平面状粒界（低次もしくは高次の双
晶又は対応粒界）と呼ばれるものであり、セコ・エッチ
ングで顕在化しない粒界とは、平面状粒界であると推測
される。その観点からすると、結晶粒界もしくは欠陥が
実質的に存在しないということは、平面状粒界以外の結
晶粒界が存在しないと言っても差し支えないと言える。

【００６６】また、優勢結晶面が何かについては、反射
電子回折パターン（ＥＢＳＰ：Electron Backscatter d
iffraction Pattern）により求めた結果を用いれば良
い。ＥＢＳＰは走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning E
lectron Microscopy）に専用の検出器を設け、電子ビー
ムを結晶面に照射してその菊池線からの結晶方位同定を
コンピューターで画像認識させることによって、そのミ
クロな結晶性を表面配向のみならず、結晶の全方向に関
して測定するものである（以下、この手法を便宜上ＥＢ
ＳＰ法と呼ぶ）。

【００６７】なお、本明細書において、優勢結晶面と
は、ＥＢＳＰ法で解析した際に最も多く表面に現れた結
晶面である。なお、当該結晶面は、少なからず若干のゆ
らぎ（結晶面に垂直な軸のずれ）を包含するものであ
り、本明細書では、当該ゆらぎとして±１５°までを許
容している。以上のように、本発明を実施して得られた
結晶性半導体膜は、ＥＢＳＰ法で解析した際に、優勢結
晶面として｛１１０｝面が現れ、その他は｛１００｝
面、｛１１１｝面及び｛３１１｝面が混在して現れると
いうことである。

【００６８】次に、図５について説明する。図５（Ａ）
は上面図であり、図５（Ｂ）はＡ−Ａ’に対応する断面
図、図５（Ｃ）はＢ−Ｂ’に対応する断面図、図５
（Ｄ）はＣ−Ｃ’に対応する断面図、図５（Ｅ）はＤ−
Ｄ’に対応する断面図である。活性層１０９を形成した
後、ゲート絶縁膜１１０及びゲート電極１１１を形成し
た状態を示している。

【００６９】ゲート絶縁膜１１０は、課題を解決するた
めの手段で説明した酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸窒化珪
素膜、窒酸化珪素膜、窒化アルミニウム膜、窒酸化アル
ミニウム膜、酸窒化アルミニウム膜もしくは酸化アルミ
ニウム膜のいずれを用いても良いし、これらを適宜組み
合わせた積層膜としても良い。ゲート絶縁膜のカバレッ
ジを良くするためには、酸化珪素膜ならばＴＥＯＳを用
いた酸化珪素膜が好ましく、窒酸化アルミニウム膜であ
ればＲＦスパッタ法で形成した窒酸化アルミニウム膜を
用いたり、当該窒酸化アルミニウム膜と酸化珪素膜の積
層膜（酸化珪素膜は、活性層となる半導体膜を過酸化水
素で酸化させたものであっても良い。）を用いたりする
と良い。

【００７０】また、ゲート電極１１１は、タングステン
又はタングステンを含有する合金、タンタル又はタンタ
ルを含有する合金又はアルミニウムもしくはアルミニウ
ム合金などで形成すれば良い。

【００７１】次に、図６について説明する。図６（Ａ）
は上面図であり、図６（Ｂ）はＡ−Ａ’に対応する断面
図、図６（Ｃ）はＢ−Ｂ’に対応する断面図、図６
（Ｄ）はＣ−Ｃ’に対応する断面図、図６（Ｅ）はＤ−
Ｄ’に対応する断面図である。ゲート電極１１１をマス
クとして自己整合的（セルフアライン）にソース領域１
１２及びドレイン領域１１３を形成した状態を示してい
る。また、本工程によりチャネル形成領域１１４ａ、１
１４ｂが画定する。

【００７２】本実施の形態では、ソース領域１１２及び
ドレイン領域１１３にｐ型を付与するために周期表の１
３族に属する元素（代表的には、ホウ素を用いる。）を
添加しているが、ｎ型を付与するために周期表の１５族
に属する元素（代表的には、リンもしくはヒ素を用い
る。）を添加しても良い。添加方法は公知の手法によれ
ば良い。また、必要に応じて低濃度ドレイン領域（一般
的にはＬＤＤ領域と呼ばれる。）を設けても良い。

【００７３】また、ソース領域１１２及びドレイン領域
１１３を形成した後、ファーネスアニール、レーザーア
ニールもしくはＲＴＡ（ラピッドサーマルアニール）に
よりソース領域１１２及びドレイン領域１１３の活性化
を行う。なお、ＲＴＡは、ランプ光源を用いた赤外光も
しくは紫外光によるアニールであっても良いし、加熱ガ
スによるアニールであっても良い。

【００７４】次に、図７について説明する。図７（Ａ）
は上面図であり、図７（Ｂ）はＡ−Ａ’に対応する断面
図、図７（Ｃ）はＢ−Ｂ’に対応する断面図、図７
（Ｄ）はＣ−Ｃ’に対応する断面図、図７（Ｅ）はＤ−
Ｄ’に対応する断面図である。ソース配線１１７及びド
レイン配線１１９まで形成し、ｐチャネル型の薄膜トラ
ンジスタが完成した状態を示している。

【００７５】上記活性化工程が終了したら、ゲート電極
１１１等を覆うように保護膜（パッシベーション膜）１
１５を形成する。保護膜１１５としては、窒化珪素膜、
窒酸化珪素膜、窒化アルミニウム膜もしくは窒酸化アル
ミニウム膜の如き窒素含有量の多い絶縁膜を用いること
が好ましい。これはアルカリ金属や水分等の影響を排除
するためである。

【００７６】なお、本実施の形態では、保護膜１１５と
して窒酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）膜を用い、成膜後に４
００〜４５０℃の加熱処理を行う。当該保護膜１１５
は、１５〜２５原子％の水素を含むため、加熱処理によ
って水素が拡散し、例えチャネル形成領域１１４ａ、１
１４ｂに不対結合手があったとしても効果的に水素で終
端できる。

【００７７】保護膜１１５を形成したら、層間膜（層間
絶縁膜）１１６として、酸化珪素膜、窒化珪素膜、窒酸
化珪素膜もしくは酸窒化珪素膜又はこれらの積層膜を形
成する。勿論、耐熱性が許せば樹脂膜を用いても良い。
膜厚は、特に限定されないが、層間膜１１６の表面が十
分に平坦化できる膜厚が好ましい。なお、層間膜１１６
の成膜後にＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）
等の公知の手段で平坦化を行っても良い。

【００７８】そして、層間膜１１６等にコンタクトホー
ルを形成し、アルミニウム膜もしくはアルミニウム膜と
他の金属膜との積層膜でソース配線１１７及びドレイン
配線１１８を形成する。勿論、アルミニウムの代わりに
銅その他の低抵抗導体を用いても良い。なお、１１９
は、ソース領域１１２とソース配線１１７が接続される
領域であり、ソースコンタクトと呼ぶ。また、１２０
は、ドレイン領域１１３とドレイン配線１１８が接続さ
れる領域であり、ドレインコンタクトと呼ぶ。本実施の
形態では、ソース領域及びドレイン領域が第２絶縁膜で
形成される凹部及び凸部に跨って形成されているため、
ソースコンタクト１１９及びドレインコンタクト１２０
を形成するための設計マージンを広くとることができ
る。

【００７９】図１７（Ｄ）に示されるｐチャネル型トラ
ンジスタは、複数のチャネル形成領域（本実施の形態で
は２本のチャネル形成領域１１４ａ、１１４ｂ）が並列
に配設され、かつ、一対の不純物領域（本実施の形態で
はソース領域１１２及びドレイン領域１１３）との間に
連接して設けられた構造、即ちマルチチャネル構造のト
ランジスタである。

【００８０】ところで、上述のように本発明を実施して
得た結晶性半導体膜、具体的にはチャネル形成領域とし
て用いる第１の結晶性半導体領域は、優勢結晶面が｛１
１０｝面であることを特徴としている。ここで、優勢結
晶面が｛１１０｝面であることの利点について以下に説
明する。

【００８１】単結晶シリコンの結晶面について様々な研
究がなされており、一般的に、｛１１０｝面はホール移
動度が高いことで知られる。例えば、「ＶＬＳＩデバイ
スの物理；岸野正剛、小柳光正共著、丸善株式会社（１
９９５）第１４５頁」には、結晶面が（０１１）面であ
るとき、ホール（正孔）の移動方向が＜０１−１＞軸に
平行な方向の時に、最大の電界効果移動度（μFE＝約２
２５ｃｍ²／Ｖｓ）となることが示されている。即ち、
｛１１０｝面の結晶面を有するシリコン基板において、
ホールの移動方向を〈０１−１＞軸に一致するようにト
ランジスタを形成することで、ｐチャネル型トランジス
タの電界効果移動度を最も高くすることができる。

【００８２】ここで本発明者らによれば連続発振のレー
ザー光を一定方向に走査して結晶化した結晶性半導体膜
は、その走査方向に一致する方向が結晶成長の方向とな
り、かつ、〈１１０〉軸であるという知見が得られてい
る。なお、この〈１１０〉軸には±１５°のゆらぎが含
まれている。即ち、本発明を実施して得られる第１の結
晶性半導体領域は、連続発振のレーザー光を走査して一
定方向に結晶成長がなされ、かつ、直線状のストライプ
パターンで延在する複数の第２絶縁膜によっても結晶成
長が規定されるため、図４（Ｂ）の断面図において、活
性層１０９の切断面の結晶面は｛１１０｝面になる。

【００８３】従って、本実施の形態に記載されたｐチャ
ネル型薄膜トランジスタは、ホールの移動方向と〈１１
０〉軸が一致することになり、かつ、優勢結晶面が｛１
１０｝面となるため、上記文献に示唆されるように、ｐ
チャネル型薄膜トランジスタの電界効果移動度を最も効
果的に高めることのできる構造となっている。

【００８４】[実施の形態２]本発明の結晶性半導体膜の
形成において、実施の形態１で示すように非晶質半導体
膜にレーザー光を照射して結晶化させる方法の他に、固
相成長により結晶化した後さらにレーザー光を照射して
溶融再結晶化しても良い。

【００８５】例えば、図２において非晶質半導体膜１０
５を形成した後、当該非晶質半導体膜（例えば非晶質珪
素膜）の結晶化温度を低温化させ配向性を向上させるな
ど、結晶化を促進する触媒作用のある金属元素としてＮ
ｉを添加する。

【００８６】当該技術については、本出願人による特開
平１１−３５４４４２号等に詳しい。実施の形態１の技
術に当該Ｎｉ添加の技術を組み合わせて実施して得た結
晶性半導体膜も、優勢結晶面が｛１１０｝面であるとい
う特徴を有し、このような結晶性半導体膜を薄膜トラン
ジスタのチャネル形成領域に用いると、電子移動度とホ
ール移動度が共に大幅に向上し、ひいてはＮチャネル型
トランジスタ及びＰチャネル型トランジスタの電界効果
移動度が大幅に向上するという特徴を有する。特に、上
述のように、ホール移動度の向上に伴うＰチャネル型ト
ランジスタの電界効果移動度の向上は特筆すべきもので
あり、優勢結晶面を｛１１０｝とする利点の一つであ
る。

【００８７】また、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５pp
mの水溶液を塗布して金属元素含有層を形成する。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。

【００８８】非晶質半導体膜１０５の形成後は、５８０
℃にて４時間の加熱処理により非晶質半導体膜１０５を
結晶化させ、結晶化した半導体膜に対し、レーザー光又
はそれと同等な強光を照射して溶融させ再結晶化する。
こうして、図２と同様に表面がほぼ平坦化された結晶性
半導体膜を得ることができる。

【００８９】レーザー光の被照射体として結晶化した半
導体膜を用いる利点はその半導体膜の光吸収係数の変動
率にあり、結晶化した半導体膜にレーザー光を照射して
溶融させたとしても光吸収係数は殆ど変動しない。よっ
て、レーザー照射条件のマージンを広くとることができ
る。

【００９０】こうして形成された結晶性半導体膜には金
属元素が残存するが、ゲッタリング処理により取り除く
ことができる。この技術の詳細については、特願２００
１−０１９３６７号出願（又は特願２００２−０２０８
０１号出願）を参照されたい。また、このゲッタリング
処理に伴う加熱処理は、結晶性半導体膜の歪みを緩和す
るという効果も合わせ持っている。

【００９１】その後、実施の形態１と同様に凹部の結晶
性半導体膜をチャネル形成領域とし、かつ、凸部の結晶
性半導体膜をソース領域もしくはドレイン領域として用
いた薄膜トランジスタを形成する。凹部の結晶性半導体
膜は、複数の結晶方位を有し結晶粒界が形成されていな
いという特徴を有しているため、高速動作が可能で電流
駆動能力の高く、且つ複数の素子間においてばらつきの
小さいトランジスタ又はそのトランジスタ群により構成
される半導体装置を形成することができる。

【００９２】[実施の形態３]本実施の形態では、実施の
形態１において、第２絶縁膜１０３で形成された凹部に
おける底面と側面のなす角（θ）の角度を１３５±５°
とした例を示す。

【００９３】図８（Ａ）は、結晶化工程までを終了した
上面図であり、２０１は第２絶縁膜、２０２は結晶性半
導体膜、２０２ａは凹部に形成された結晶性半導体領域
（第１の結晶性半導体領域）、２０２ｂは凸部に形成さ
れた結晶性半導体領域（第２の結晶性半導体領域）であ
る。

【００９４】図８（Ｂ）は、図８（Ａ）をＡ−Ａ’で切
断した断面図である。図８（Ｂ）に示すように、凹部に
おける底面と側面のなす角（θ）は１３５±５°であ
り、この角度に規定した状態で非晶質半導体膜の溶融結
晶化を行うと、側面に垂直な方向（即ち、〈１００〉軸
方向）に向かって結晶成長が起こり、結果的に結晶性半
導体膜２０２の表面には｛１１０｝面が現れる。多少の
ゆらぎの影響を受けてすべて｛１１０｝面になるとは限
らないが、優勢結晶面は概ね｛１１０｝面である。

【００９５】本実施の形態は、実施の形態１に示したプ
ロセスにおいて第２絶縁膜のテーパー角を１３５±５°
に設計変更するだけで実施可能であり、その他のプロセ
スについてはすべて実施の形態１を参考にすれば良い。
勿論、実施の形態２との組み合わせも可能であるととも
に相乗効果を得ることができる。

【００９６】[実施の形態４]本実施の形態では、実施の
形態１において、第１絶縁膜１０２を積層膜とした例を
示す。図９（Ａ）は、図７（Ａ）をＣ−Ｃ’で切断した
断面図に相当する図面であり、図９（Ｂ）は、図７
（Ａ）をＤ−Ｄ’で切断した断面図に相当する図面であ
る。

【００９７】本実施の形態において、絶縁膜１０２ａは
酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸窒化珪素膜もしくは窒酸化
珪素膜であり、２０〜３０ｎｍの厚さに設けられる。絶
縁膜１０２ｂは、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウ
ム膜、酸窒化アルミニウム膜もしくは窒酸化アルミニウ
ム膜であり、１０〜５０ｎｍ（好ましくは２０〜３０ｎ
ｍ）の厚さに設けられる。特に、酸化アルミニウム膜は
ナトリウム（Ｎａ）に対するブロッキング効果が期待で
きるため、ガラス基板からの汚染対策として有効であ
る。

【００９８】上記絶縁膜１０２ａ及び絶縁膜１０２ｂの
組み合わせは如何なる組み合わせであっても可能である
が、少なくとも絶縁膜１０２ｂはその上に設けられる第
２絶縁膜１０３との選択比を大きくとることのできる材
料であることが望ましい。また、レーザー光による結晶
化工程等の際に放熱し過ぎないような材料が好ましい。
そういった観点からも現状においては酸化アルミニウム
膜が好ましいと考えられる。

【００９９】なお、本実施の形態では二層にした例を示
しているが、三層以上の複数層にしても良いことは言う
までもない。さらに、本実施の形態は、実施の形態１だ
けでなく、実施の形態２及び３との組み合わせも可能で
ある。

【０１００】[実施の形態５]実施の形態１において、ト
ランジスタはシングルドレイン構造で示されているが、
低濃度ドレイン（ＬＤＤ）を設けても良い。図１０はＬ
ＤＤ構造を持ったｎチャネル型の薄膜トランジスタの一
例を示している。

【０１０１】図１０（Ａ）で示すトランジスタの構造は
ゲート電極を窒化チタン又は窒化タンタルなど窒化物金
属３０１ａとタングステン又はタングステン合金など高
融点金属３０１ｂで形成する一例であり、ゲート電極３
０１ｂの側面にスペーサ３０２を設けている。スペーサ
３０２は酸化珪素などの絶縁体で形成しても良いし、導
電性を持たせるためにｎ型の多結晶珪素で形成しても良
く、異方性ドライエッチングにより形成する。ＬＤＤ領
域３０３ａ、３０３ｂはこのスペーサを形成する前に形
成することにより、ゲート電極３０１ｂに対し自己整合
的に形成することができる。スペーサを導電性材料で形
成した場合には、ＬＤＤ領域３０３ａ、３０３ｂが実質
的にゲート電極と重畳するゲート・オーバーラップＬＤ
Ｄ(Gate-Overlapped LDD)構造とすることができる。

【０１０２】一方、図１０（Ｂ）はゲート電極３０１ａ
を設けない構造であり、この場合はＬＤＤ構造となる。

【０１０３】図１０（Ｃ）は、ソース領域１１２及びド
レイン領域１１３に隣接してそれぞれＬＤＤ領域３０３
ａ、３０３ｂが形成されている。このときゲート電極は
下層側ゲート電極３０４ａ、上層側ゲート電極３０４ｂ
の二層構造からなり、ソース領域１１２、ドレイン領域
１１３及びＬＤＤ領域３０３ａ、３０３ｂを自己整合的
に形成することができる。このようなゲート電極と不純
物領域、及びその作製方法の詳細については、特願２０
００−１２８５２６号出願又は特願２００１−０１１０
８５号出願を参照されたい。

【０１０４】本実施の形態に示したようなゲート構造に
より自己整合的にＬＤＤ領域を形成する構造は、特にデ
ザインルールを微細化する場合において有効である。な
お、ここでは単極性のトランジスタ構造を示したが、ｎ
チャネル型トランジスタとｐチャネル型トランジスタを
作りわけ、相補型に組み合わせてＣＭＯＳ回路を形成す
ることもできる。

【０１０５】なお、本実施の形態は、実施の形態１だけ
でなく、実施の形態２〜４のいずれの形態との組み合わ
せも可能である。

【０１０６】[実施の形態６]本実施の形態は、実施の形
態１における活性層１０９の形状に関する他の例であ
り、チャネル形成領域となる半導体領域が、多角形（具
体的には六角形）をなしていることを特徴とする。図１
１（Ａ）は、図３（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図に
相当する図面であり、図１１（Ｂ）は、図４（Ａ）をＡ
−Ａ’で切断した断面図に相当する図面（ただし、レジ
ストマスクを残したままの状態）であり、図１１（Ｃ）
は、図５（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図に相当する
図面である。

【０１０７】図１１（Ａ）において、レジストマスク４
０１は第２絶縁膜１０３に重畳するように形成される。
この状態で結晶性半導体膜１０７をテーパー状にエッチ
ングしていくと図１１（Ｂ）に示すように、六角形状の
半導体領域４０２ａ、４０２ｂを得ることができる。さ
らに、図１１（Ｃ）に示すように、六角形状の半導体領
域４０２ａ、４０２ｂの上にゲート絶縁膜４０３及びゲ
ート電極４０４を形成する。なお、ゲート絶縁膜４０３
及びゲート電極４０４を構成する材料は、実施の形態１
を参照すれば良い。

【０１０８】チャネル形成領域となる半導体領域を本実
施の形態に示す形状とした場合、チャネル形成領域とな
る半導体領域４０２ａ、４０２ｂを乗り越えるための段
差を緩和することができ、ゲート絶縁膜及びゲート電極
のカバレッジ（被覆率）を改善することが可能である。
なお、本実施の形態は、実施の形態１〜５のいずれの形
態とも組み合わせることが可能であり、組み合わせた効
果として前述のカバレッジの改善効果を各実施の形態に
付与することができる。

【０１０９】[実施の形態７]本実施の形態では、実施の
形態１において、薄膜トランジスタの活性層１０９を形
成する工程の前に結晶性半導体膜１０７の一部（後にチ
ャネル形成領域となる部分）をエッチングして薄膜化す
る例を示す。なお、図１２（Ａ）は結晶性半導体膜１０
７の薄膜化後の上面図であり、図１２（Ｂ）〜（Ｅ）
は、図１２（Ａ）をそれぞれＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−
Ｃ’、Ｄ−Ｄ’で切断した断面図である。

【０１１０】まず実施の形態１に示した作製方法に従っ
て、図２に示すように結晶性半導体膜１０７を形成す
る。次に、結晶性半導体膜１０７のうち、後にソース領
域またはドレイン領域となる半導体領域の上にレジスト
マスク５０１を形成する（図１２（Ａ））。

【０１１１】そして、レジストマスク５０１をマスクと
してドライエッチング法またはウェットエッチング法に
より結晶性半導体膜１０７をエッチングし、第２絶縁膜
１０３（もしくはその上のバッファ膜１０４）を露出さ
せる。この工程により凹部のみに選択的に結晶性半導体
膜５０２を残存させることができる。また、レジストマ
スク５０１の下には元の膜厚で結晶性半導体膜５０３が
残存する。本実施の形態は、結晶性半導体膜５０２を薄
膜トランジスタのチャネル形成領域として用い、元の膜
厚で残存した結晶性半導体膜５０３を薄膜トランジスタ
のソース領域またはドレイン領域として用いることを特
徴とする。

【０１１２】なお、上記エッチング工程は、化学的手法
だけでなく、ＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシン
グ）の如き機械的研磨法を用いても良い。また、化学的
手法及び機械的手法を併用しても構わない。

【０１１３】本実施の形態によれば、第２絶縁膜１０３
により自己整合的にチャネル形成領域を形成することが
できるため、パターンずれによって第２絶縁膜の凸部に
誤ってチャネル形成領域が形成されることを防ぐことが
でき、チャネル形成領域内に結晶粒界が含まれてしまう
ような事態を減らすことができる。

【０１１４】これ以降の工程については、実施の形態１
に記載の工程を参照にすれば良いので、本実施の形態で
の説明は省略する。なお、本実施の形態は、実施の形態
１〜５のいずれの形態とも自由に組み合わせることが可
能である。

【０１１５】[実施の形態８]本実施の形態では、実施の
形態１において、活性層１０９を形成した後に、第２絶
縁膜１０３を除去した例を示す。なお、図１３（Ａ）は
本実施の形態を実施した場合における薄膜トランジスタ
の上面図であり、図１４（Ａ）〜（Ｅ）は、図１３
（Ａ）をそれぞれＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’、Ｄ−
Ｄ’、Ｅ−Ｅ’で切断した断面図である。また、各図面
の符号は、実施の形態１に用いた図面の符号を参照すれ
ば良い。

【０１１６】本実施の形態の特徴として、活性層１０９
の下以外の領域において第２絶縁膜１０３が除去されて
いる点と、それにより基板面上において不必要な段差が
低減される点が挙げられる。即ち、ゲート配線、ソース
配線及びドレイン配線とった引き回し配線が段差を乗り
越える回数を減らすことができるため、乗り越え不良に
起因する断線などの不良を防ぐことが可能である。

【０１１７】なお、本実施の形態は、実施の形態１〜５
のいずれの形態とも自由に組み合わせることが可能であ
る。

【０１１８】[実施の形態９]本実施の形態では、実施の
形態１に示したプロセスに公知のＣＭＯＳ形成技術を組
み合わせてＣＭＯＳ回路を形成した例を示す。なお、図
１５（Ａ）は本実施の形態を実施した場合におけるＣＭ
ＯＳ回路の上面図であり、図１５（Ｂは、図１５（Ａ）
を模式的に示した回路図である。

【０１１９】図１５（Ａ）において、６０１はｎチャネ
ル型ＴＦＴ、６０２はｐチャネル型ＴＦＴである。これ
らＴＦＴは図１５（Ｂ）に示すように接続されて相補型
回路（具体的にはＣＭＯＳ回路）を構成している。

【０１２０】図１５（Ａ）において、６０３はｎチャネ
ル型ＴＦＴ６０１の活性層、６０４はｐチャネル型ＴＦ
Ｔ６０２の活性層、６０５はゲート電極、６０６はｎチ
ャネル型ＴＦＴ６０１のソース配線、６０７はｐチャネ
ル型ＴＦＴ６０２のソース配線、６０８はｎチャネル型
ＴＦＴ６０１及びｐチャネル型ＴＦＴ６０２に共通のド
レイン配線である。

【０１２１】実施の形態１によって作製されたｐチャネ
ル型ＴＦＴは、優勢結晶面を｛１１０｝面としているた
め、ホール移動度が高く、結果的にｐチャネル型ＴＦＴ
としての電界効果移動度が高いという特徴を有する。従
来、ｎチャネル型ＴＦＴに比べてｐチャネル型ＴＦＴの
電気特性がかなり劣っていたため、ＣＭＯＳ回路を構成
した際に特性バランスが悪く動作性能が低くなるという
こともあった。しかしながら、本発明を用いて作製した
ｐチャネル型ＴＦＴをｎチャネル型ＴＦＴと組み合わせ
て使用した場合、ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型Ｔ
ＦＴの特性バランスが良くなるため、動作性能の高いＣ
ＭＯＳ回路を構成することが可能となる。

【０１２２】なお、本実施の形態は、実施の形態１〜８
のいずれの形態とも自由に組み合わせることが可能であ
る。

【０１２３】[実施の形態１０]本実施の形態では、実施
の形態９に示したＣＭＯＳ回路とは異なる形態を示す。
なお、図面は図１６を用いるが、図１５と同一の符号に
ついては、実施の形態９を参考にすれば良い。

【０１２４】本実施の形態では、ｐチャネル型ＴＦＴ８
０１とｎチャネル型ＴＦＴ８０２でＣＭＯＳ回路を構成
しており、８０３はｐチャネル型ＴＦＴの活性層、８０
４はｎチャネル型ＴＦＴの活性層、８０５はｐチャネル
型ＴＦＴのゲート電極、８０６はｎチャネル型ＴＦＴの
ゲート電極である。

【０１２５】このとき、ｐチャネル型ＴＦＴ８０１の活
性層８０３は、ホールの移動方向と第１の半導体領域の
結晶成長の方向（即ち、レーザー光の走査方向又は〈１
１０〉軸の方向）とが一致するようにチャネル形成領域
が形成される一方、ｎチャネル型ＴＦＴ８０２の活性層
８０４は、電子の移動方向と第１の半導体領域の結晶成
長の方向（即ち、レーザー光の走査方向又は〈１１０〉
軸の方向）とが直交するようにチャネル形成領域が形成
される。

【０１２６】実施の形態１で述べた文献である「ＶＬＳ
Ｉデバイスの物理；岸野正剛、小柳光正共著、丸善株式
会社（１９９５）第１４５頁」によれば、結晶面が｛１
１０｝面となるシリコン基板において、〈１１０〉軸方
向に平行な方向はホール移動度が高く、〈１１０〉軸方
向に垂直な方向は電子移動度が高いことがわかる。即
ち、本実施の形態は、ｐチャネル型ＴＦＴ８０１では
〈１１０〉軸に平行な方向にホールが流れるようにし、
ｎチャネル型ＴＦＴ８０２では〈１１０〉軸に垂直な方
向に電子が流れるようにした点に特徴がある。

【０１２７】本実施の形態により同じ結晶面を有する結
晶性半導体領域を用いつつｎチャネル型ＴＦＴとｐチャ
ネル型ＴＦＴの特性をそれぞれ向上させるに適した構造
のＣＭＯＳ回路を形成することが可能となる。なお、本
実施の形態の構成は、実施の形態１〜９のいずれの構成
とも組み合わせることが可能である。[実施の形態１１]
本発明は様々な半導体装置に適用できるものであり、実
施の形態１乃至１０に基づいて作製される表示パネルの
形態を説明する。なお、本実施の形態に示す表示パネル
の具体例としては、液晶表示パネル、ＥＬ（エレクトロ
ルミネセンス）表示パネル、ＦＥＤ（フィールドエミッ
ションディスプレイ）用表示パネルといった半導体素子
としてトランジスタを用いる表示パネルが挙げられる。
勿論、これら表示パネルは、モジュールとして市場に流
通するものを含む。

【０１２８】図１７は基板９００には画素部９０２、ゲ
ート信号側駆動回路９０１ａ、９０１ｂ、データ信号側
駆動回路９０１ｃ、入出力端子部９０８、配線又は配線
群９１７が備えられている。

【０１２９】シールパターン９４０は、対向基板９２０
と基板９００との間に密閉空間を作るためのパターンで
あり、液晶表示パネルなら液晶を封入し、ＥＬパネルな
らＥＬ材料（特に有機ＥＬ材料）を外気から保護する役
割を果たす。ゲート信号側駆動回路９０１ａ、９０１
ｂ、データ信号側駆動回路９０１ｃ及び当該駆動回路部
と入力端子とを接続する配線又は配線群９１７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。外部入力端子部には、ＦＰＣ（フレキシブル
プリントサーキット）９３６が固着されている。

【０１３０】さらに、本発明を実施して得たトランジス
タを用いて各種論理回路、高周波回路、メモリ、マイク
ロプロセッサ、メディアプロセッサ／ＤＳＰ(Digital S
ignal Processor)、グラフィクス用ＬＳＩ、暗号ＬＳ
Ｉ、アンプなどが形成されたチップ９５０が実装されて
いても良い。これらの機能回路は、画素部９０２、ゲー
ト信号側駆動回路９０１ａ、９０１ｂ、データ信号側駆
動回路９０１ｃとは異なるデザインルールで形成される
ものであり、具体的には１μm以下のデザインルールが
適用される。なお、上記外部入力端子部やチップ９５０
は樹脂（モール樹脂等）９３７によって保護しておくと
良い。また、実装の方法に限定はなく、ＴＡＢテープを
用いた方式やＣＯＧ（チップオングラス）方式などが適
用することができる。

【０１３１】なお、本実施の形態において、トランジス
タのゲート構造としては、図１０（Ａ）、（Ｂ）などが
適している。例えば、画素部９０２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９０１ａ、９０１
ｂ、データ信号側駆動回路９０１ｃを構成する能動素子
として適用することができる。勿論、本実施の形態は、
本発明を実施して得た表示パネルの一例を示すものであ
り、図１７の構成に限定されるものではない。

【０１３２】[実施の形態１２]本発明を用いて様々な電
子装置を完成させることができる。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、携帯電話な
ど)、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、携帯電話などが挙げられる。
それらの一例を図１８に示す。なお、ここで示す電子装
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。

【０１３３】図１８(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などにより構成されている。本発
明により作製されるトランジスタは表示部３００３の他
に、各種論理回路、高周波回路、メモリ、マイクロプロ
セッサ、メディアプロセッサ、グラフィクス用ＬＳＩな
ど様々な集積回路がガラス上に形成し組み込むことがで
き、本発明によりテレビ受像器を完成させることができ
る。

【０１３４】図１８(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などにより構成され
ている。本発明により作製されるトランジスタは表示部
３０１２の他に、各種論理回路、高周波回路、メモリ、
マイクロプロセッサ、メディアプロセッサ、グラフィク
ス用ＬＳＩなど様々な集積回路がガラス上に形成し組み
込むことができ、本発明によりビデオカメラを完成させ
ることができる。

【０１３５】図１８(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などにより構成されている。本発明により作製
されるトランジスタは表示部３０２３の他、各種論理回
路、高周波回路、メモリ、マイクロプロセッサ、メディ
アプロセッサ、グラフィクス用ＬＳＩ、暗号ＬＳＩなど
様々な集積回路がガラス上に形成し組み込むことがで
き、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。

【０１３６】図１８(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など
により構成されている。本発明により作製されるトラン
ジスタは表示部３０３３の他、各種論理回路、高周波回
路、メモリ、マイクロプロセッサ、メディアプロセッ
サ、グラフィクス用ＬＳＩ、暗号ＬＳＩなど様々な集積
回路がガラス上に形成し組み込むことができ、本発明に
よりＰＤＡを完成させることができる。

【０１３７】図１８(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などにより構成されてい
る。本発明により作製されるトランジスタは表示部３０
４２の他、各種論理回路、高周波回路、メモリ、マイク
ロプロセッサ、メディアプロセッサ、グラフィクス用Ｌ
ＳＩ、増幅回路など様々な集積回路がガラス上に形成し
組み込むことができ、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。

【０１３８】図１８(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などによ
り構成されている。本発明により作製されるトランジス
タは表示部(Ａ)３０５２および表示部(Ｂ)３０５５の
他、各種論理回路、高周波回路、メモリ、マイクロプロ
セッサ、メディアプロセッサ、グラフィクス用ＬＳＩ、
暗号ＬＳＩなど様々な集積回路がガラス上に形成し組み
込むことができ、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。

【０１３９】図１８(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などにより構成されて
いる。本発明により作製されるトランジスタは表示部３
０６４の他、各種論理回路、高周波回路、メモリ、マイ
クロプロセッサ、メディアプロセッサ、グラフィクス用
ＬＳＩ、暗号ＬＳＩ、携帯電話用ＬＳＩなど様々な集積
回路がガラス上に形成し組み込むことができ、本発明に
より携帯電話を完成させることができる。

【０１４０】[実施の形態１３]本実施の形態では、本発
明の実施に用いられるレーザー照射装置の構成につい
て、図１９を用いて説明する。１１はレーザー発振装置
である。なお、図１９では２台のレーザー発振装置を用
いているが、レーザー発振装置はこの数に限定されず、
３台でも４台でも良いし、それ以上であっても良い。

【０１４１】また、レーザー発振装置１１は、チラー１
２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１２は必ずしも設ける必要はないが、レーザー発振
装置１１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。

【０１４２】また、１４は光学系であり、レーザー発振
装置１１から出力された光路を変更したり、そのレーザ
ービーム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１９のレーザー照射装置で
は、光学系１４によって、複数のレーザー発振装置１１
から出力されたレーザー光のレーザービームを互いに一
部を重ね合わせることで、合成することができる。

【０１４３】なお、レーザー光を一次的に完全に遮蔽す
ることができるＡＯ変調器１３を、被処理物である基板
１６とレーザー発振装置１１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。

【０１４４】また、被処理物である基板１６とレーザー
発振装置１１との間の光路に、レーザー発振装置１１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）２０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１０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１
０からの出力を高めるようにしても良い。

【０１４５】合成されたレーザービームは、スリット１
５を介して被処理物である基板１６に照射される。スリ
ット１５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１５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
ザービームの幅を変更することができる。

【０１４６】なお、スリット１５を介さない場合の、レ
ーザー発振装置１１から発振されるレーザー光の基板１
６におけるレーザービームの形状は、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。

【０１４７】基板１６はステージ１７上に載置されてい
る。図１９では、位置制御手段１８、１９が、被処理物
におけるレーザービームの位置を制御する手段に相当し
ており、ステージ１７の位置が、位置制御手段１８、１
９によって制御されている。図１９では、位置制御手段
１８がＸ方向におけるステージ１７の位置の制御を行っ
ており、位置制御手段１９はＹ方向におけるステージ１
７の位置制御を行う。

【０１４８】また図１９のレーザー照射装置は、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１０を有している。コンピューター１０は、レ
ーザー発振装置１５１の発振を制御し、レーザー光の走
査経路を定め、なおかつレーザー光のレーザービームが
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１８、１９を制御し、基板を所定の位置に移
動させることができる。

【０１４９】なお、図１９では、レーザービームの位置
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。

【０１５０】さらに図１９では、コンピューター１０に
よって、スリット１５の幅を制御し、マスクのパターン
情報に従ってレーザー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。

【０１５１】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１５７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。

【０１５２】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１０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Ｙ
ＡＧ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。

【０１５３】またマーカーを用いた位置合わせのため
に、ＣＣＤカメラ２１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。また、マーカーを設けずに、ＣＣＤカメラ２１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１０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２１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。

【０１５４】また、基板に入射したレーザー光は該基板
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。

【０１５５】なお、図１９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、
こうすることで光学系の設計が容易となるメリットがあ
る。本発明は、非晶質半導体膜の溶融に際して特に線状
レーザー光を用いることがスループット向上の観点から
も好ましい。しかしながら、長さの長い方向（図２にお
けるＸ軸方向）が長くなるとその光学設計が非常に精密
になるため、複数の線状レーザー光を重ね合わせて用い
ることで光学設計の負担を軽減することができる。

【０１５６】例えば、複数のレーザー発振装置から発振
される複数のレーザー光を光学的に複合して一つの線状
レーザー光を形成することが可能である。図２０（Ａ）
に示したのは、個々のレーザー光の照射断面である。こ
こではレーザー光の照射領域が楕円形状となる場合を例
に挙げているが、形状による違いはない。

【０１５７】レーザー光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。例
えば、ラムダ社製のＸｅＣｌエキシマレーザー（波長３
０８ｎｍ、パルス幅３０ｎｓ）Ｌ３３０８から射出され
たレーザー光の形状は、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、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。

【０１５８】図２０（Ｂ）に図２０（Ａ）に示したレー
ザー光の長軸方向（Ｘ軸方向）におけるレーザー光のエ
ネルギー密度の分布を示す。図２０（Ａ）に示すレーザ
ー光は、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。レーザー光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。このように図２０（Ａ）に示したレーザー光
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。

【０１５９】次に、図２０（Ａ）に示したレーザー光を
二つ合成したときの線状レーザー光の照射断面形状を図
２０（Ｃ）に示す。なお、図２０（Ｃ）では二つのレー
ザー光を重ね合わせることで１つの線状のレーザー光を
形成した場合について示しているが、重ね合わせるレー
ザー光の数はこれに限定されない。

【０１６０】図２０（Ｃ）に示すように、各レーザー光
は、各楕円の長軸が一致し、なおかつ互いにレーザー光
の一部が重なることで合成され、１つの線状レーザー光
３０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ービーム３０の中心軸と
する。

【０１６１】図２０（Ｄ）に、図２０（Ｃ）に示した合
成後の線状レーザー光の中心軸ｙ方向におけるエネルギ
ー密度の分布を示す。なお、図２０（Ｃ）に示すレーザ
ー光は、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。合成前の各レーザー光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レーザー光のエネルギー密度Ｌ１
とＬ２を加算すると、個々のレーザー光のエネルギー密
度のピーク値Ｌ３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。

【０１６２】なお、Ｌ１とＬ２を加算するとＬ３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。Ｌ１とＬ２を加算した値とＬ３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。

【０１６３】レーザー光を単独で用いると、エネルギー
密度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全体に均一なエネルギー密度の
レーザー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、エネルギー密度の均一な領域が拡大さ
れ、半導体膜の結晶性を効率良く高めることができる。

【０１６４】なお、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’におけるエネル
ギー密度の分布は、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、合成前のレーザー光のピーク値の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線状レ
ーザー光の形状は、線状と言って差し支えない。

【０１６５】なお、合成された線状レーザー光３０の照
射領域の外縁近傍にはエネルギー密度の低い領域が存在
する。当該領域を用いると結晶性を却って損なう可能性
もあるため、図１９においてスリット１５を用いたよう
に、線状レーザー光の外縁を用いない方が好ましい形態
と言える。

【０１６６】本実施の形態で説明したレーザー照射装置
は、本発明のレーザー光照射を実施するにあたって用い
ることができ、実施の形態１〜１０のいずれの形態を実
施するに際しても使用することができる。また、合成し
て線状レーザー光を得るメリットはあるものの光学系や
レーザー発振装置のコストは増加してしまうため、１台
のレーザー発振装置及び１組みの光学系で所望の線状レ
ーザー光を得ることができれば、そのようなレーザー照
射装置を本発明の実施に使用することに何ら問題はな
い。

【０１６７】

【発明の効果】以上説明したように、絶縁膜により凹凸
形状を有する直線状のストライプパターンを形成し、そ
の上に非晶質半導体膜を堆積し、レーザー光の照射によ
り溶融状態を経て結晶化させることにより凹部に半導体
を流し込み凝固させ、凹部以外の領域に結晶化に伴う歪
み又は応力を集中させることができ、結晶粒界など結晶
性の悪い領域を選択的に形成することが可能となる。そ
の際、凹部において底面と側面とのなす角が１３５±５
°もしくは１４５±５°となるように制御することによ
り結晶性半導体膜の優勢結晶面を｛１１０｝面とするこ
とができ、特にｐチャネル型ＴＦＴを作製するにあたっ
て有効な技術である。

【０１６８】そして、トランジスタなどの半導体素子、
特にそのチャネル形成領域の場所を指定して、結晶粒界
が存在しない結晶性半導体膜を形成することができる。
これにより不用意に介在する結晶粒界や結晶欠陥により
特性がばらつく要因を無くすことができ、特性ばらつき
の小さいトランジスタ又はトランジスタ素子群を形成す
ることができる。

【０１６９】以上のように、本発明は、結晶性の良好な
結晶半導体膜をチャネル形成領域として用い、かつ、当
該チャネル形成領域の優勢結晶面を｛１１０｝面とする
ことにより高速動作が可能で電流駆動能力の高く、且つ
複数の素子間においてばらつきの小さい半導体素子又は
該半導体素子群を集積して構成される半導体装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトランジスタの作製工程を説明する
上面図及び縦断面図。

【図２】本発明のトランジスタの作製工程を説明する
上面図及び縦断面図。

【図３】本発明のトランジスタの作製工程を説明する
上面図及び縦断面図。

【図４】本発明のトランジスタの作製工程を説明する
上面図及び縦断面図。

【図５】本発明のトランジスタの作製工程を説明する
上面図及び縦断面図。

【図６】本発明のトランジスタの作製工程を説明する
上面図及び縦断面図。

【図７】本発明のトランジスタの作製工程を説明する
上面図及び縦断面図。

【図８】本発明のトランジスタの作製工程を説明する
上面図及び縦断面図。

【図９】本発明のトランジスタの作製工程を説明する
縦断面図。

【図１０】本発明のトランジスタにおいて適用するこ
とができるゲート構造の一例を示す縦断面図。

【図１１】本発明のトランジスタの作製工程を説明す
る縦断面図。

【図１２】本発明のトランジスタの作製工程を説明す
る上面図及び縦断面図。

【図１３】本発明のトランジスタの作製工程を説明す
る上面図。

【図１４】本発明のトランジスタの作製工程を説明す
る縦断面図。

【図１５】本発明のトランジスタをＣＭＯＳ回路に適
用した例を説明する上面図及び回路図。

【図１６】本発明のトランジスタをＣＭＯＳ回路に適
用した例を説明する上面図。

【図１７】本発明の半導体装置の外観図の一例を示す
図。

【図１８】本発明の電子装置の具体例を示す図。

【図１９】本発明の実施に使用するレーザー照射装置
を示す図。

【図２０】本発明の実施に使用するレーザー光の構成
を示す図。

【図２１】本発明のトランジスタの作製工程を説明す
る縦断面図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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Ｆターム(参考） 5F052 AA02 AA24 BA01 BA04 BA07 BA18 BB02 DA01 DA02 DA03 DB01 DB03 DB07 EA11 EA12 EA16 FA06 FA13 FA19 JA01 JA04 5F110 AA01 AA07 BB02 BB04 BB05 CC02 DD01 DD02 DD03 DD04 DD12 DD13 DD14 DD15 DD17 DD21 DD30 EE01 EE03 EE04 EE06 EE14 EE31 FF01 FF02 FF03 FF04 FF09 FF22 FF28 FF29 GG01 GG02 GG13 GG17 GG22 GG23 GG29 GG42 GG43 GG44 GG45 HJ01 HJ12 HJ23 HL02 HL03 HL11 HM13 HM15 NN03 NN22 NN23 NN24 NN27 NN62 NN65 PP01 PP02 PP03 PP04 PP05 PP06 PP10 PP24 PP29 PP34 PP38 QQ04 QQ05 QQ09 QQ11 QQ19 QQ23 QQ28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁表面上に、実質的に結晶粒界を有する
ことなく複数の結晶面を有すると共に優勢結晶面を｛１
１０｝面とするチャネル形成領域を有し、該チャネル形
成領域に接するゲート絶縁膜及び該ゲート絶縁膜を挟ん
で前記チャネル形成領域に重なるゲート電極を有する半
導体素子を備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】絶縁表面上に、実質的に結晶粒界を有する
ことなく複数の結晶面を有すると共に優勢結晶面を｛１
１０｝面とする並列に設けられた複数のチャネル形成領
域を有し、該複数のチャネル形成領域に接するゲート絶
縁膜及び該ゲート絶縁膜を挟んで前記複数のチャネル形
成領域に重なるゲート電極を有する半導体素子を備えた
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】絶縁表面上に、実質的に結晶粒界を有する
ことなく複数の結晶面を有すると共に優勢結晶面を｛１
１０｝面とするチャネル形成領域を有し、該チャネル形
成領域に接するゲート絶縁膜及び該ゲート絶縁膜を挟ん
で前記チャネル形成領域に重なるゲート電極を有する半
導体素子を備えた半導体装置であって、前記チャネル形成領域は、前記絶縁表面上に設けられた
直線状のストライプパターンで延在する複数の絶縁膜と
平行な方向に延在し、該複数の絶縁膜で構成された凹部
における底面と側面のなす角（θ）は１４５±５°であ
ることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】絶縁表面上に、実質的に結晶粒界を有する
ことなく複数の結晶面を有すると共に優勢結晶面を｛１
１０｝面とする並列に設けられた複数のチャネル形成領
域を有し、該複数のチャネル形成領域に接するゲート絶
縁膜及び該ゲート絶縁膜を挟んで前記複数のチャネル形
成領域に重なるゲート電極を有する半導体素子を備えた
半導体装置であって、前記複数のチャネル形成領域は、前記絶縁表面上に設け
られた直線状のストライプパターンで延在する複数の絶
縁膜と互いに平行な方向に延在し、該複数の絶縁膜で構
成された凹部における底面と側面のなす角（θ）は１４
５±５°であることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】絶縁表面上に、実質的に結晶粒界を有する
ことなく複数の結晶面を有すると共に優勢結晶面を｛１
１０｝面とするチャネル形成領域を有し、該チャネル形
成領域に接するゲート絶縁膜及び該ゲート絶縁膜を挟ん
で前記チャネル形成領域に重なるゲート電極を有する半
導体素子を備えた半導体装置であって、前記チャネル形成領域は、前記絶縁表面上に設けられた
直線状のストライプパターンで延在する複数の絶縁膜と
平行な方向に延在し、該複数の絶縁膜で構成された凹部
における底面と側面のなす角（θ）は１３５±５°であ
ることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】絶縁表面上に、実質的に結晶粒界を有する
ことなく複数の結晶面を有すると共に優勢結晶面を｛１
１０｝面とする並列に設けられた複数のチャネル形成領
域を有し、該複数のチャネル形成領域に接するゲート絶
縁膜及び該ゲート絶縁膜を挟んで前記複数のチャネル形
成領域に重なるゲート電極を有する半導体素子を備えた
半導体装置であって、前記複数のチャネル形成領域は、前記絶縁表面上に設け
られた直線状のストライプパターンで延在する複数の絶
縁膜と互いに平行な方向に延在し、該複数の絶縁膜で構
成された凹部における底面と側面のなす角（θ）は１３
５±５°であることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】請求項１乃至請求項６のいずれか一におい
て、前記絶縁表面は、酸化アルミニウム膜の表面である
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項８】請求項１乃至請求項７のいずれか一におい
て、前記複数の絶縁膜は、同一測定条件における石英の
エッチングレートよりも速いエッチングレートの絶縁膜
であることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】請求項１乃至請求項７のいずれか一におい
て、前記複数の絶縁膜は、同一測定条件における石英の
硬度よりも低い硬度の絶縁膜であることを特徴とする半
導体装置。
【請求項１０】請求項１乃至請求項９のいずれか一に記
載の半導体装置を表示部に備えたことを特徴とする電子
装置。
【請求項１１】絶縁表面上に直線状のストライプパター
ンで延在する複数の絶縁膜を形成し、該複数の絶縁膜を
覆う非晶質半導体膜を形成し、該非晶質半導体膜に連続
発振の線状レーザー光を照射して溶融すると共に再結晶
化させて平坦な表面を有する結晶性半導体膜を形成し、
該結晶性半導体膜のうち前記複数の絶縁膜で構成された
凹部に設けられた結晶性半導体領域をチャネル形成領域
とする半導体装置の作製方法であって、前記複数の絶縁膜で構成された凹部における底面及び側
面のなす角（θ）を１４５±５°とすることを特徴とす
る半導体装置の作製方法。
【請求項１２】絶縁表面上に直線状のストライプパター
ンで延在する複数の絶縁膜を形成し、該複数の絶縁膜を
覆う非晶質半導体膜を形成し、該非晶質半導体膜に連続
発振の線状レーザー光を照射して溶融すると共に再結晶
化させて平坦な表面を有する結晶性半導体膜を形成し、
該結晶性半導体膜のうち前記複数の絶縁膜で構成された
凹部に設けられた複数の結晶性半導体領域をチャネル形
成領域とする半導体装置の作製方法であって、前記複数の絶縁膜で構成された凹部における底面及び側
面のなす角（θ）を１４５±５°とすることを特徴とす
る半導体装置の作製方法。
【請求項１３】絶縁表面上に直線状のストライプパター
ンで延在する複数の絶縁膜を形成し、該複数の絶縁膜を
覆う非晶質半導体膜を形成し、該非晶質半導体膜に連続
発振の線状レーザー光を照射して溶融すると共に再結晶
化させて平坦な表面を有する結晶性半導体膜を形成し、
該結晶性半導体膜のうち前記複数の絶縁膜で構成された
凹部に設けられた結晶性半導体領域をチャネル形成領域
とする半導体装置の作製方法であって、前記複数の絶縁膜で構成された凹部における底面及び側
面のなす角（θ）を１３５±５°とすることを特徴とす
る半導体装置の作製方法。
【請求項１４】絶縁表面上に直線状のストライプパター
ンで延在する複数の絶縁膜を形成し、該複数の絶縁膜を
覆う非晶質半導体膜を形成し、該非晶質半導体膜に連続
発振の線状レーザー光を照射して溶融すると共に再結晶
化させて平坦な表面を有する結晶性半導体膜を形成し、
該結晶性半導体膜のうち前記複数の絶縁膜で構成された
凹部に設けられた複数の結晶性半導体領域をチャネル形
成領域とする半導体装置の作製方法であって、前記複数の絶縁膜で構成された凹部における底面及び側
面のなす角（θ）を１３５±５°とすることを特徴とす
る半導体装置の作製方法。
【請求項１５】請求項１１乃至請求項１４のいずれか一
において、前記絶縁表面は、酸化アルミニウム膜の表面
であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１６】請求項１１乃至請求項１５のいずれか一
において、前記複数の絶縁膜は、同一測定条件における
石英のエッチングレートよりも速いエッチングレートの
絶縁膜であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１７】請求項１１乃至請求項１５のいずれか一
において、前記複数の絶縁膜は、同一測定条件における
石英の硬度よりも低い硬度の絶縁膜であることを特徴と
する半導体装置の作製方法。