JP2003297751A - 半導体装置及び半導体装置の作製方法 - 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、
半導体装置の作製方法及び該作製方法を用いて作製され
た半導体装置の提供を課題とする。 【解決手段】 ストライプ状（縞状）または矩形の凹凸
を設ける。そして、該絶縁膜上に形成された半導体膜に
対し、絶縁膜の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。なおこのとき、連続発振のレーザー光を用い
るのが最も好ましいが、パルス発振のレーザー光を用い
ても良い。

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
半導体膜を用いて形成される半導体装置及びその作製方
法に係り、絶縁表面上に形成された結晶性半導体膜でチ
ャネル形成領域を含む島状の半導体領域を形成した電界
効果型トランジスタ、特に薄膜トランジスタを含む半導
体装置及びその作製方法に関する。

【０００２】

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

【０００３】ところで半導体装置に用いる基板は、コス
トの面から単結晶シリコン基板よりも、ガラス基板が有
望視されている。そしてガラス等による絶縁基板上に非
晶質珪素膜を形成し、レーザ処理により結晶化させる技
術が知られている。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ＴＦ
Ｔ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。その結晶性珪素膜を用いて作製
される薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと記す）は、例
えば、液晶表示装置等に応用されている。

【０００４】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。

【０００５】なお、ここでいうレーザアニール法とは、
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、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。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。適用されるレーザ発振装置は、エキシ
マレーザに代表される気体レーザ発振装置、ＹＡＧレー
ザに代表される固体レーザ発振装置であり、レーザ光の
照射によって半導体の表面層を数十ナノ〜数十マイクロ
秒程度のごく短時間加熱して結晶化させるものとして知
られている。

【０００６】レーザ光の照射による非晶質半導体膜の結
晶化の一例は、下記特許文献１で開示されているよう
に、レーザ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や、下
記特許文献２には島状に形成された半導体領域に、引き
延ばされたレーザ光を照射して実質に単結晶領域を形成
する技術が開示されている。或いは下記特許文献３に開
示のレーザ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。

【０００７】さらに、下記特許文献４に開示されている
ようにＮｄ：ＹＶＯ₄レーザなど固体レーザ発振装置を
用いて、その第２高調波であるレーザ光を非晶質半導体
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、ＴＦＴを作製する技術が開示されてい
る。

【０００８】

【特許文献１】特開昭６２−１０４１１７号公報（第９
２頁）

【０００９】

【特許文献２】米国特許4,330,363号明細書（Ｆｉｇ.
４）

【００１０】

【特許文献３】特開平８−１９５３５７号公報（第３−
４頁、第１−５図）

【００１１】

【特許文献４】特開２００１−１４４０２７号公報（第
４頁）

【００１２】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１等に開示されている。

【００１３】

【非特許文献１】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.

【００１４】また、例えば非特許文献２にも、グラフォ
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。

【００１５】

【非特許文献２】M. W. Geis, et al.,"CRYSTALLINE SI
LICON ON INSULATORS BY GRAPHOEPITAXY"Technical Dig
est of International Electron Devices Meeting, 197
9, pp.210.

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】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。

【００１７】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。

【００１８】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。そのため前記結晶性半導体膜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。

【００１９】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が低下するこ
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。

【００２０】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。

【００２１】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
い結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。

【００２２】欠陥や結晶粒界又は結晶亜粒界が少なく、
且つ、配向の揃った高品質の結晶性半導体膜を絶縁表面
上に形成するためには、帯域溶融法などとして知られて
いるように単結晶基板上の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。

【００２３】公知のグラフォエピタキシー技術のように
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る。さらに、歪
み点が比較的低い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。

【００２４】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
る欠陥、結晶粒界又は亜粒界の存在しない結晶性半導体
膜を形成することは出来なかった。よって、張り合わせ
ＳＯＩ(Silicon on Insulator)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。

【００２５】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、絶縁表面上に、少なくともチャネル長方向と交差
する結晶粒界又は結晶亜粒界が可能な限り存在しない結
晶性半導体膜を形成し、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の提供を課題とす
る。

【００２６】また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、半導体装置の作製方法及び該作製方法を用いて作製
された半導体装置の提供を課題とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、凹凸を有
する絶縁膜上に半導体膜を形成し、該半導体膜にレーザ
光を照射すると、結晶化された半導体膜の、絶縁膜の凸
部上に位置する部分において選択的に粒界が形成される
ことを見出した。

【００２８】図１９に、凹凸を有する絶縁膜上に形成さ
れた２００ｎｍの非単結晶半導体膜に、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ＴＥ
Ｍの断面像を示す。図１９（Ａ）において、８００１及
び８００２は絶縁膜に形成された凸部である。そして結
晶化された半導体膜８００４は、凸部８００１、８００
２の上部において粒界８００３を有している。

【００２９】図１９（Ｂ）に、図１９（Ａ）に示したＴ
ＥＭの断面像を模式的に図示する。図１９（Ｂ）に示す
とおり、凸部８００１、８００２の上部において粒界８
００３が形成されている。本発明者らは、これはレーザ
光の照射により一次的に半導体膜が溶融することで、絶
縁膜の上部に位置していた半導体膜が凹部の底部方向に
向かって体積移動し、そのため凸部の上に位置する半導
体膜が薄くなり、応力に耐えられなくて粒界が生じたの
ではないかと考えた。そして、このように結晶化された
半導体膜は、凸部の上部において粒界が選択的に形成さ
れる一方、凹部（点線で示す領域）８００１、８００２
に位置する部分には粒界が形成されにくい。なお凹部
は、凸部が形成されていない窪んだ領域を指す。

【００３０】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
導体膜に凹凸を設ける。そして、該半導体膜に形成され
た凹凸の長手方向に沿って、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
る凸部の断面は、矩形、三角形または台形であっても良
い。

【００３１】上記構成により、レーザ光の照射による結
晶化の際、半導体膜の凸部上において粒界が選択的に形
成される。そして絶縁膜の凹部上に位置する半導体膜は
比較的粒界が形成されにくい、絶縁膜の凹部上に位置す
る半導体膜は結晶性が優れているが、必ずしも粒界を含
まないわけではない。しかし、たとえ粒界が存在したと
しても絶縁膜の凸部上に位置する半導体膜に比較する
と、その結晶粒は大きく、結晶性が比較的優れたものと
言える。よって、絶縁膜の形状を設計した段階で、半導
体膜の粒界の形成される位置をある程度予測することが
できる。つまり本発明では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、活性層、より望ましくは
チャネル形成領域に粒界がなるべく含まれないように、
活性層をレイアウトすることが可能になる。

【００３２】本発明では、絶縁膜の凹部上に位置する半
導体膜を、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
または凹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。

【００３３】また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開口部が設けられた絶縁
膜を形成し、絶縁膜及び該開口部に非単結晶半導体膜を
形成し、非単結晶半導体膜を溶融して結晶化又は再結晶
化することにより、その開口部を充填する形態で結晶性
半導体膜を形成するものであり、該開口部を充填する結
晶性半導体膜とゲート電極とがゲート絶縁膜を介して重
畳するように形成する各段階を有することを特徴とする
ものである。

【００３４】当該開口部は絶縁基板の表面をエッチング
処理して形成しても良いし、酸化珪素、窒化珪素、又は
酸窒化珪素膜等を用い、それをエッチング処理して開口
部を形成しても良い。開口部は、薄膜トランジスタのチ
ャネル形成領域を含む島状の半導体領域の配置に合わせ
て形成されるべきものであり、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。

【００３５】非単結晶半導体膜は、プラズマＣＶＤ法、
スパッタリング法、減圧ＣＶＤ法で形成される非晶質半
導体膜又は多結晶半導体膜、或いは、固相成長により形
成された多結晶半導体膜などが適用される。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。

【００３６】非単結晶半導体膜を溶融して結晶化させる
手段としては、気体レーザ発振装置、固体レーザ発振装
置を光源とするパルス発振又は連続発振レーザ光を適用
する。照射するレーザ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、Ｙｂ、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。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：Ｇｓ
ＧＧ（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。

【００３７】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等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。

【００３８】線状に集光及び拡張されたレーザ光又は強
光は非単結晶半導体膜に照射し、かつ、レーザ光の照射
位置と単結晶半導体膜が形成された基板とを相対的に動
かして、レーザ光が一部又は全面を走査することにより
非単結晶半導体膜の溶融と結晶化又は再結晶化が成され
る。レーザ光の走査方向は、開口部の長手方向又はチャ
ネル長方向に沿って行うのが望ましい。これによりレー
ザ光の走査方向に沿って結晶が成長し、結晶粒界又は結
晶亜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。しかし本発明は必ずしもこれに限定されない。

【００３９】上記の如く作製される本発明の半導体装置
は、絶縁表面を有する基板上に開口部が形成された絶縁
膜が設けられ、基板上に形成された結晶性半導体膜は前
記開口部を充填する領域を有し、当該充填領域にチャネ
ル形成領域が備えられていることを特徴としている。

【００４０】また他の構成は、絶縁表面を有する基板上
にチャネル長方向に延在する開口部が形成された絶縁膜
が設けられ、基板上に形成された結晶性半導体膜は前記
開口部を充填する領域を有し、当該充填領域にチャネル
形成領域が備えられていて、開口部は前記結晶性半導体
膜と同じかそれ以上の深さを有していることを特徴とし
ている。

【００４１】また他の構成は、絶縁表面に形成された矩
形又は帯状に延在する開口部に結晶性半導体が設けられ
ていて、結晶性半導体とゲート電極とがゲート絶縁膜を
介して重畳していることを特徴としている。

【００４２】また他の構成は、絶縁表面に形成されたチ
ャネル長方向に延在する開口部に結晶性半導体が設けら
れていて、結晶性半導体とゲート電極とがゲート絶縁膜
を介して重畳していることを特徴としている。

【００４３】開口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、レーザ光又は強光の照射に
より溶融した半導体が表面張力により開口部（即ち凹
部）に凝集して固化する。その結果、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。また開口部の側面は結晶方位をある程度規定
する効力を持つ。開口部の側面の角度は基板表面に対し
て５〜１２０度、好ましくは８０〜１００度で形成す
る。

【００４４】半導体膜がレーザ光又は強光の照射により
溶融した後、固化を開始するのは開口部の底面と側面と
が交わる領域からであり、ここから結晶成長が始まる。
例えば、図１７に示すように絶縁膜（１）と絶縁膜
（２）により段差形状が形成された系においてＡ〜Ｄ点
における熱解析シミュレーションを行った結果、図１８
のような特性が得られている。熱の逃げる場所として
直下の絶縁膜（２）と側面に存在する絶縁膜（１）の両
方があるため、Ｂ点が最も早く温度が下がることにな
る。以降、Ａ点、Ｃ点、Ｄ点の順である。このシミュレ
ーション結果は側壁の角度が４５度の場合であるが、９
０度の場合にも定性的には同様な現象が考えられる。

【００４５】即ち、半導体膜を一旦溶融状態とし、表面
張力により絶縁表面上に形成した開口部に凝集させ、開
口部の底部と側壁の概略交点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開口部以外の領域に集
中させることができる。即ち、開口部に充填されるよう
に形成した結晶性半導体膜においては歪みから開放する
ことができる。

【００４６】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
なる部分と、その軌跡のエッジとが重ならないようにす
るのが望ましい。

【００４７】そこで本発明では、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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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、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。

【００５１】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、より好ましくは凹部の平らな面全体ま
た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
好ましくは凹部の平らな面全体また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。

【００５２】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
密度のレーザ光を凹部の平らな面全体または凸部の平ら
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。

【００５３】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低い部分を補い合うことが
できる。

【００５４】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。

【００５５】なお、従来のグラフォエピタキシー（grap
hoepitaxy）と呼ばれる半導体膜の結晶化技術は、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。このグラフォエピタキシーに関す
る技術は、上記非特許文献２等に記載されている。上記
論文等には、グラフォ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。しかし、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
膜の凹部または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、絶縁膜の凹部または凸部の
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。具体的には凹部または凸部のエッジ及
び凹部または凸部のエッジ間の中央付近と、アイランド
とが重ならないように、凹部または凸部の形状、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、意図的に粒界の位置を選択的
に定める。そして該半導体膜の選択的に形成された粒界
の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。

【００５６】

【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１において示す斜視図
は、基板１０１上に第１絶縁膜１０２と帯状にパターン
形成された第２絶縁膜１０３〜１０５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。

【００５７】帯状に形成される第２絶縁膜の幅Ｗ１は
０．１〜１０μm（好ましくは０．５〜１μm）隣接する
第２絶縁膜の間隔Ｗ２は０．１〜５μm（好ましくは
０．５〜１μm）であり、第２絶縁膜の厚さｄはその上
に形成する非単結晶半導体膜の厚さと同程度かそれ以上
の厚さをもって形成する。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、ＴＦＴのチャネル形成領
域を含む島状の半導体領域の配置及び形状に合わせて形
成すれば良い。よって、第２絶縁膜の長さＬも限定はな
く、例えばＴＦＴのチャネル形成領域を形成することが
できる程度の長さがあれば良い。

【００５８】第１絶縁膜は、窒化珪素又は窒酸化珪素を
用いて形成する。また、第２絶縁膜は酸化珪素又は酸窒
化珪素を用いて形成する。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。窒酸化珪素膜はＳｉＨ₄、ＮＨ₃、Ｎ₂Ｏ又は、Ｓｉ
Ｈ₄、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。

【００５９】図１の形態であるように、開口部による凹
凸形状を第１絶縁膜と第２絶縁膜により形成する場合に
は、エッチング加工における選択比を確保するために、
第２絶縁膜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。そし
て、第２絶縁膜で形成される開口部の側壁の角度は５〜
１２０度、好ましくは８０〜１００度の範囲で適宜設定
すれば良い。

【００６０】図２で示すように、この第１絶縁膜１０２
と第２絶縁膜１０３〜１０５から成る表面上および開口
部を覆う非晶質半導体膜１０６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。

【００６１】そして、この非晶質半導体膜１０６に連続
発振レーザ光を照射して結晶化を行う。適用されるレー
ザ光は光学系にて線状に集光及び拡張されたものであ
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。

【００６２】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。

【００６３】また、連続発振レーザ光の波長は、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）、ＬｉＮｂＯ₃
（ニオブ酸リチウム）、Ｓｅ、Ｔｅ、ＬＢＯ、ＢＢＯ、
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。

【００６４】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１０６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。

【００６５】レーザ光の照射により溶融した半導体は、
表面張力が働いて開口部（凹部）に集まる。それにより
固化した状態では、図３で示すように表面がほぼ平坦に
なる。さらに結晶の成長端や結晶粒界又は結晶亜粒界は
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１１０）。こうして結晶性半導体膜１０７が
形成される。

【００６６】その後図４で示すように、結晶性半導体膜
１０７をエッチングして島状の半導体領域１０８、１０
９を形成する。この時、成長端や結晶粒界又は結晶亜粒
界が集中する領域１１０をエッチング除去することによ
り良質な半導体領域のみ残すことができる。そして、こ
の島状の半導体領域１０８、１０９の、特に開口部（凹
部）を充填する結晶性半導体を使ってチャネル形成領域
が位置せしめるようにゲート絶縁膜及びゲート電極を形
成する。このような各段階を経てＴＦＴを完成させるこ
とができる。

【００６７】図５は第１絶縁膜１０２及び第２絶縁膜１
０３〜１０５により形成される開口部の溝（段差）の深
さ及び間隔と結晶成長の関係を模式的に説明する図であ
る。尚、図５で示す長さに関する符号に関し、ｔ01：第
２絶縁膜上（凸部）の非晶質半導体膜の厚さ、ｔ02：開
口部（凹部）の非晶質半導体膜の厚さ、ｔ11：第２絶縁
膜上（凸部）の結晶性半導体膜の厚さ、ｔ12：開口部
（凹部）の結晶性半導体膜の厚さ、ｄ：第２絶縁膜の厚
さ（開口部の深さ）、Ｗ1：第２絶縁膜の幅、Ｗ2：開口
部の幅、である。

【００６８】図５（Ａ）は、ｄ＜ｔ02、Ｗ1,Ｗ2≦１μm
の場合であり、開口部の溝の深さが非晶質半導体膜１０
６よりも小さい場合には、溶融結晶化の過程を経ても開
口部に半導体が充填されることはなく結晶性半導体膜の
表面が平坦化されることはない。即ち、結晶性半導体膜
の下地の凹凸形状が概略保存されたまま残ってしまう。

【００６９】図５（Ｂ）は、ｄ≧ｔ02、Ｗ1,Ｗ2≦１μm
の場合であり、開口部の溝の深さが非晶質半導体膜１０
６とほぼ等しいかそれより大きい場合には、表面張力が
働いて開口部（凹部）に集まる。それにより固化した状
態では、図５（Ｂ）で示すように表面がほぼ平坦にな
る。この場合、ｔ11＜ｔ12となり、膜厚が薄い部分１２
０に応力が集中しここに歪みが蓄積され、また、結晶の
成長端が形成されることになる。

【００７０】図５（Ｃ）は、ｄ＞＞ｔ02、Ｗ1,Ｗ2≦１
μmの場合であり、この場合は結晶性半導体膜１０７が
開口部を充填するように形成され、第２絶縁膜上には殆
ど残存しない。

【００７１】図５（Ｄ）は、ｄ≧ｔ02、Ｗ1,Ｗ2＞１μm
の場合であり、開口部の幅が広がると結晶性半導体膜が
開口部を充填して平坦化の効果はあるものの、開口部の
中央付近には結晶粒界や結晶亜粒界が発生してくる。ま
た、第２絶縁膜上にも同様に応力が集中しここに歪みが
蓄積され、また、結晶の成長端が形成される。これは、
間隔が広がることで応力緩和の効果が低減するためであ
ると推察される。

【００７２】図５（Ｅ）は、ｄ≧ｔ02、Ｗ1,Ｗ2＞＞１
μmの場合であり、図５（Ｄ）の状態がさらに顕在化し
てくる。

【００７３】以上、図５を用いて説明したように、半導
体素子を形成する場合、特にＴＦＴを形成する場合に
は、図５（Ｂ）の条件が最も適していると考えられる。

【００７４】以上の説明において、結晶性半導体膜を形
成する下地の凹凸形状は、第１絶縁膜と第２絶縁膜で形
成する一例を示したが、ここで示す形態に限定されず同
様な形状を有するものであれば良い。例えば、石英基板
の表面に直接開口部を形成して凹凸形状を設けても良
い。

【００７５】図６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６はレーザ発
振装置３０１、シャッター３０２、高変換ミラー３０３
〜３０６、スリット３０７、シリンドリカルレンズ３０
８、３０９、載置台３１１、載置台３１１をＸ方向及び
Ｙ方向に変位させる駆動手段３１２、３１３、当該駆動
手段をコントロールする制御手段３１４、予め記憶され
たプログラムに基づいてレーザ発振装置３０１や制御手
段３１４に信号を送る情報処理手段３１５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３０８、３０９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光
は、載置台３１１上の基板３２０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３０８、３
０９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、レーザ光の波長に
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３１０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３１１を駆動手段３１２、３
１３により二軸方向に動かすことにより基板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
３２０の一辺の長さよりも長い距離を１〜２００cm/se
c、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３０１の発振と、載
置台３１１は、マイクロプロセッサを搭載した情報処理
手段３１５により同期して作動するようになっている。

【００７９】載置台３１１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
レーザ光で基板全面の処理を可能としている。位置検出
手段３１６は基板３２０がレーザ光の照射位置にあるこ
とを検出して、その信号を情報処理手段３１５に伝送
し、情報処理手段３１５によりレーザ発振装置３０１の
発振動作とのタイミングを同期させている。つまり、基
板３２０がレーザ光の照射位置にない時は、レーザの発
振を止め、その寿命を延長させている。

【００８０】このような構成のレーザ照射装置により基
板３２０に照射されるレーザ光は、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】以上のように、非晶質半導体膜に連続発振
レーザ光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】また、図２０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２０（Ａ）に示すように基板上に
絶縁膜からなる第１の下地膜９１０１を形成する。そし
て、第１の下地膜９１０１上に矩形状の絶縁膜からなる
第２の下地膜９１０２が形成され、第１及び第２の下地
膜９１０１、９１０２を覆うように、第３の下地膜９１
０３が形成されている。本実施の形態では、第１の下地
膜９１０１として窒化珪素を用い、第２の下地膜９１０
２として酸化珪素を用い、第３の絶縁膜９１０３として
酸化珪素膜を用いた。なお第１乃至第３の下地膜９１０
１〜９１０３の材料はこれに限定されず、後の工程にお
ける熱処理に耐え得る材料で、なおかつ後に形成される
半導体膜に、ＴＦＴの特性に悪影響を与えうるアルカリ
金属が混入するのを防ぐことができ、凹凸を形成するこ
とができる絶縁膜であれば良い。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。また、
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】そして図２０では第１乃至第３の下地膜を
区別して示しているが、３つの下地膜を合わせて下地膜
９１０４と総称する。なお、本実施の形態では３つの下
地膜を使って凹凸を有する下地膜９１０４を形成してい
るが、本発明で用いる下地膜の構成はこれに限定されな
い。

【００８５】このとき、下地膜９１０４と同時に、下地
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。

【００８６】基板（図示せず）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。

【００８７】次に、下地膜９１０４を覆うように、半導
体膜９１０５を形成する。半導体膜９１０５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。また、第
３の下地膜９１０３を成膜した後、大気開放せずに連続
的に成膜することで、半導体膜と下地膜との間に不純物
が混入するのを防ぐことができる。

【００８８】なお、下地膜９１０４の凸部の形状及びそ
のサイズついては、設計者が適宜設定することができる
が、後に形成される半導体膜が凸部のエッジ近傍におい
て膜切れを起こさない程度の厚さに設定する必要があ
る。

【００８９】次に、図２０（Ｂ）に示すように、半導体
膜９１０５にレーザ光を照射する。レーザ光の照射によ
り、半導体膜９１０５は一次的に溶融し、白抜きの矢印
で示したように、凸部の上部から凹部に向かってその体
積が移動する。そして表面が平坦化され、なおかつ結晶
性が高められた半導体膜（ＬＣ後）９１０６が形成され
る。レーザ光のエネルギー密度は、レーザビームのエッ
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９１０５の凹部上に位置する部分とが重な
らないように照射する。

【００９０】なおレーザ光の走査方向は、下地膜９１０
４の凸部の長手方向と平行になるように定める。

【００９１】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ある程度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、ＹＬ
Ｆレーザ、ＹＡｌＯ₃レーザ、ガラスレーザ、ルビーレ
ーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイアレ
ーザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザなどが挙げられる。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、ＹＶＯ₄、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。

【００９２】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。

【００９３】半導体膜（ＬＣ後）９１０６は、レーザ光
の照射による体積移動により、下地膜９１０４の凹部上
において膜厚が厚くなり、逆に凸部上において膜厚が薄
くなっている。そのため応力によって凸部上に粒界９１
４９が発生しやすく、逆に凹部上においてはほぼ結晶性
の良い状態が得られる。なお、凹部上において半導体膜
（ＬＣ後）９１０６が必ずしも粒界を含まないわけでは
ない。しかし、たとえ粒界が存在したとしても結晶粒が
大きいので、結晶性は比較的優れたものとなっている。

【００９４】次に、半導体膜（ＬＣ後）９１０６の表面
をエッチングしていき、下地膜９１０４の凸部上面を露
出させる。なお本実施の形態では、下地膜９１０４の凸
部上面を露出させるように、半導体膜（ＬＣ後）９１０
６をエッチングする。そして、図２０（Ｃ）に示すよう
に、下地膜９１０４の凹部に結晶性半導体膜（アイラン
ド）９１０７が形成される。

【００９５】上述した一連の工程によって得られたアイ
ランドをＴＦＴの活性層、より望ましくはＴＦＴのチャ
ネル形成領域として用いることで、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、どこまでを凹部または凸部のエッジ近傍
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。

【００９６】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００９７】（実施例１）本実施例は、開口部を有する
下地絶縁膜上に結晶性珪素膜を形成し、その開口部に充
填された充填領域にチャネル形成領域が配設されるＴＦ
Ｔを作製する一例を示す。

【００９８】図７において、ガラス基板６０１上に１０
０nmの窒酸化珪素膜でなる第１絶縁膜６０２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６０３を形成する。酸
化珪素膜はプラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳとＯ₂とを混合
し、反応圧力４０Pa、基板温度４００℃とし、高周波
（１３．５６MHz）電力密度０．６W/cm²で放電させ１５
０nmの厚さに堆積し、その後エッチングにより開口部６
０４a、６０４ｂを形成する。

【００９９】尚、図７において（Ａ）は上面図、（Ｂ）
はＡ−Ａ'線に対応する縦断面図、（Ｃ）はＢ−Ｂ'線に
対応する縦断面図を示す。以降、図８〜図１２は同様の
扱いとする。

【０１００】そして図８で示すように第１絶縁膜６０２
及び第２絶縁膜６０３を覆う非晶質珪素膜６０５を１５
０nmの厚さで形成する。非晶質珪素膜６０５はプラズマ
ＣＶＤ法でＳｉＨ₄を原料気体として用い形成する。

【０１０１】そして、図９で示すように連続発振レーザ
光を照射して結晶化させる。結晶化の条件は、連続発振
モードのＹＶＯ₄レーザ発振器を用い、その第２高調波
（波長５３２nm）の出力５．５Wを長手方向に４００μ
m、短手方向に５０〜１００μmに光学系にて長手方向に
均一なエネルギー密度分布を有するように集光し、５０
cm/secの速度で走査して結晶化させる。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。このようなレーザ光の照射は、
図６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光は、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
光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。

【０１０２】この条件でレーザ光を照射することによ
り、非晶質珪素膜は瞬間的に溶融し溶融帯が移動しなが
ら結晶化が進行する。溶融した珪素は表面張力が働いて
開口部（凹部）に凝集し固化する。これにより、開口部
６０４ａ、６０４ｂを充填する形態で結晶性半導体膜６
０６が形成される。

【０１０３】その後図１０に示すように、少なくとも開
口部６０４ａ、６０４ｂに結晶性半導体膜が残存するよ
うにマスクパターンを形成してエッチング処理を施し、
チャネル形成領域を含む島状の半導体領域６０７、６０
８を形成する。

【０１０４】図１１は、半導体領域６０７、６０８の上
層側にゲート絶縁膜６０９、ゲート電極６１０、６１１
が形成された状態を示している。ゲート絶縁膜６０９は
８０nmの酸化珪素膜をプラズマＣＶＤ法で形成すれば良
い。ゲート電極６１０、６１１は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。このような構造と
することにより、開口部６０４ａ、６０４ｂを充填する
島状の半導体領域にチャネル形成領域を設けることがで
きる。

【０１０５】以降、ソース及びドレイン領域、低濃度ド
レイン領域等を適宜形成すればＴＦＴを完成させること
ができる。

【０１０６】（実施例２）実施例１と同様な工程で形成
されるものであるが、図１２で示すように、第２絶縁膜
６０３に形成する開口部の形状を、細長い短冊状の領域
とそれと連接する領域とで形成し、その開口部６０４ｃ
に合わせて結晶性珪素膜で成る島状の半導体領域６２０
を形成し、ゲート絶縁膜６２１、ゲート電極６２２を形
成することにより、シングルゲート・マルチチャネル型
のＴＦＴを形成することができる。

【０１０７】（実施例３）実施例２において、第２絶縁
膜を非晶質半導体膜の厚さよりも厚く形成し、例えば３
５０nmで形成することで、図１３に示すように、結晶性
半導体膜で形成される島状の半導体領域６２０を開口部
６０４ｄに完全に埋め込むことができる。そして、ゲー
ト絶縁膜６２１及びゲート電極６２２を同様に形成すれ
ばシングルゲート・マルチチャネル型のＴＦＴを形成す
ることができる。

【０１０８】（実施例４）図１４はシングルゲート・マ
ルチチャネル型のＴＦＴの他の一例を示している。基板
６０１上に第１絶縁膜６０２、第２絶縁膜６０３、島状
の半導体領域６３０、ゲート絶縁膜６３１、ゲート電極
６３２は実施例１乃至３と同様に形成するものである。
図１４において異なる部分は、第２絶縁膜６０３で形成
される開口部６０４ｅの他に、島状の半導体領域６３０
が形成された後において、チャネル形成領域が形成され
る当該半導体領域の周辺の第２絶縁膜を除去して第２の
開口部６２５を形成している点にある。

【０１０９】チャネル形成領域付近の形態を図１４
（Ｄ）に拡大図として示すが、島状の半導体領域６３０
の側面及び上面に接してゲート絶縁膜６３１が形成さ
れ、それを覆う形でゲート電極６３２が形成されること
になり、この場合チャネル形成領域は半導体領域６３０
の上部６３４と側面部６３５の両方に形成されることに
なる。これにより空乏化領域を増やすことができ、ＴＦ
Ｔの電流駆動能力を向上させることができる。

【０１１０】（実施例５）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乃至４に基づいて作製
される表示パネルの形態を説明する。

【０１１１】図１５において、基板９００には画素部９
０２、ゲート信号側駆動回路９０１ａ、９０１ｂ、デー
タ信号側駆動回路９０１ｃ、入力端子９３５、配線又は
配線群９１７が備えられている。シールパターン９４０
はゲート信号側駆動回路９０１ａ、９０１ｂ、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９
３５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。入力端子９３５には、ＦＰＣ９３６が固着されてい
る。

【０１１２】さらに、本発明のＴＦＴを用いてマイクロ
プロセッサ、メモリ、又はメディアプロセッサ／ＤＳＰ
(Digital Signal Processor)等が形成されたチップ９５
０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。実装の方法に限定はなくＣ
ＯＧ方式等が適用されている。

【０１１３】実施例１〜４で示すＴＦＴは画素部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、９０１ｂ、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。

【０１１４】図１６は画素部９０２の一画素の構成を示
す一例であり、ＴＦＴ８０１〜８０３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Ｔ
ＦＴである。

【０１１５】これらのＴＦＴのチャネル形成領域を含む
島状の半導体領域８１２〜８１４は、その下層に形成さ
れている下地絶縁膜の開口８０９〜８１１に合わせて形
成されている。島状の半導体領域８１２〜８１４は実施
例１〜５に基づいて形成することができる。島状の半導
体領域８１２〜８１４の上層には、ゲート線８１５〜８
１７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８１８、電源線８１９、その他各種配線８２
０、８２１及び画素電極８２３が形成されている。

【０１１６】このように、本発明は何ら影響を与えるこ
となく表示パネルを完成させることができる。

【０１１７】（実施例６）本実施例では、本発明の半導
体装置に用いられる、互いに分離した複数のチャネル形
成領域を有する、所謂マルチチャネル型のＴＦＴの作製
工程について述べる。

【０１１８】まず図２１（Ａ）に示すように、絶縁表面
上に凸部を有する下地膜９１２０を形成する。なお、図
２１（Ａ）のＡ−Ａ’における断面図を図２１（Ｂ）に
示し、図２１（Ａ）のＢ−Ｂ’における断面図を図２１
（Ｃ）に示す。

【０１１９】本実施例では、実施の形態において示した
のと同じ構成を有する下地膜９１２０を用いる。下地膜
９１２０は、３つの下地膜からなり、まず窒化珪素から
なる第１の下地膜９１２１上に、矩形状の酸化珪素から
成る第２の下地膜９１２２が形成されており、第１及び
第２の下地膜９１２１、９１２２を覆うように、酸化珪
素からなる第３の下地膜９１２３が形成されている。本
実施例では、第１乃至第３の下地膜９１２１〜９１２３
で下地膜９１２０が形成されている。そして下地膜９１
２０の凸部９１２４は、矩形状の第２の絶縁膜９１２２
と、第３の絶縁膜９１２３のうち第１の絶縁膜９１２１
ではなく第２の絶縁膜９１２２に接している部分と、で
構成されている。

【０１２０】なお、凸部９１２４の形状及びそのサイズ
ついては、設計者が適宜設定することができるが、後に
形成される半導体膜が凸部９１２４のエッジ近傍におい
て膜切れを起こさない程度の厚さに設定する必要があ
る。本実施例では凸部９１２４の高さを０．１〜１μｍ
程度にする。

【０１２１】なお、基板の歪がそのまま後に形成される
下地膜の形状に影響を与えることになる。下地膜の歪は
後に形成される半導体膜の結晶性の均一性を乱す原因に
なるので、基板の表面を、その歪の差が１０ｎｍ以下に
抑えられるように化学的機械的研磨法（ＣＭＰ法）を用
いて研磨したり、後の工程における加熱処理により基板
が歪まないように、下地膜を形成する前に予め基板に加
熱処理を施しておくと良い。

【０１２２】そして、下地膜９１２０を覆って非晶質半
導体膜９１２５を形成する。非単結晶半導体膜９１２５
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。本実施例で
はプラズマＣＶＤ法により３００ｎｍの非単結晶半導体
膜９１２５を成膜した。

【０１２３】次に、図２２（Ａ）に示すように、非単結
晶半導体膜９１２５にレーザ光を照射し、結晶化を行な
う。なお、図２２（Ｂ）は、図２２（Ａ）の破線Ａ−
Ａ’における断面図に相当する。本実施例では連続発振
のＹＶＯ₄レーザを用い、５０ｃｍ／ｓｅｃの走査速度
で照射を行った。このとき、レーザ光の走査方向は、後
に形成されるチャネル形成領域においてキャリアが移動
する方向と同じ方向に揃える。本実施例では、白抜きの
矢印で示したように、走査方向を矩形の凸部９１２４の
長手方向に揃えてレーザ光を照射した。レーザ光の照射
により、非単結晶半導体膜９１２５は溶融し、凸部９１
２４上から凹部上に体積が移動し、結晶性半導体膜９１
２６が形成される。

【０１２４】次に、図２３（Ａ）に示すように結晶性半
導体膜９１２６をパターニングすることで、サブアイラ
ンド９１２７を形成する。なお、図２３（Ｂ）は、図２
３（Ａ）の破線Ａ−Ａ’における断面図に相当する。サ
ブアイランド９１２７は、凸部９１２４間に形成される
凹部上にその一部が存在する。目的とするマルチチャネ
ル型ＴＦＴのチャネル形成領域は、結晶性半導体膜９１
２６の凹部上に位置する部分を用いて形成されるので、
そのチャネル形成領域の数、チャネル長、チャネル幅を
考慮して、サブアイランド９１２７と凸部９１２４との
位置関係を定めることが肝要である。

【０１２５】次に、図２４（Ａ）に示すようにサブアイ
ランド９１２７を上面から、下地膜９１２０の凸部９１
２４の上面を露出させる程度に除去することで、アイラ
ンド９１２８を形成する。なお、図２４（Ｂ）は、図２
４（Ａ）の破線Ａ−Ａ’における断面図に相当する。サ
ブアイランド９１２７の上面からの除去は、どのような
方法を用いて行っても良く、例えばエッチングにより行
っても良いし、ＣＭＰ法により行っても良い。

【０１２６】このサブアイランド９１２７の上面からの
除去により、凸部９１２４上の粒界が存在する部分が除
去され、凸部９１２４間に相当する凹部の上には、粒界
が殆ど存在しておらず、後にチャネル形成領域となる部
分において結晶性に優れた半導体膜が残される。そし
て、図２４（Ａ）、（Ｂ）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アイランド９１２
８が形成される。なお、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、ソ
ース領域またはドレイン領域となる部分が、チャネル形
成領域となる部分に比べて結晶性が芳しくなくても然程
問題にはならない。

【０１２７】次に、図２５（Ａ）に示すように、アイラ
ンド９１２８を用いてＴＦＴを作製する。なお、ＴＦＴ
の構造及びその作製方法は様々である。図２５（Ｂ）
は、図２５（Ａ）の破線Ａ−Ａ’における断面図に相当
し、図２５（Ｃ）は、図２５（Ａ）の破線Ｂ−Ｂ’にお
ける断面図に相当し、図２６（Ａ）は、図２５（Ａ）の
破線Ｃ−Ｃ’における断面図に相当し、図２６（Ｂ）
は、図２５（Ａ）の破線Ｄ−Ｄ’における断面図に相当
する。

【０１２８】アイランド９１２８が有するチャネル形成
領域９１３０は、ゲート絶縁膜９１３１を間に挟んでゲ
ート電極９１３２と重なっている。またチャネル形成領
域９１３０は、同じくアイランド９１２８が有する２つ
の不純物領域９１３３に挟まれている。なお、２つの不
純物領域９１３３はソース領域又はドレイン領域として
機能する。

【０１２９】そして、アイランド９１２８、ゲート絶縁
膜９１３１及びゲート電極９１３２を覆って、第１の層
間絶縁膜９１３４が形成されている。そして第１の層間
絶縁膜９１３４を覆って、第２の層間絶縁膜９１３５が
形成されている。なお、第１の層間絶縁膜９１３４は無
機の絶縁膜であり、第２の層間絶縁膜９１３５が有する
炭素等の不純物がアイランド９１２８に入るのを防ぐこ
とができる。また第２の層間絶縁膜９１３５は有機樹脂
膜であり、後に形成される配線が断線されないように、
表面を平坦化する効果がある。

【０１３０】そして、ゲート絶縁膜９１３１、第１の層
間絶縁膜９１３４及び第２の層間絶縁膜９１３５に形成
されたコンタクトホールを介して、不純物領域９１３３
に接続された配線９１３６が、第２の層間絶縁膜９１３
５上に形成されている。

【０１３１】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、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。

【０１３２】なお本発明において、ＴＦＴの構造は図２
５に示したものに限定されない。また、チャネル形成領
域の数は４つに限定されず、１つまたは４以外の数のチ
ャネル形成領域を有していても良い。

【０１３３】また、ＴＦＴの構造は上記構成に限定され
ず、例えば、図２７に示すような構成を有していても良
い。図２７（Ａ）に示すＴＦＴは、２層の導電膜９１４
０、９１４１からなるゲート電極を有している。該導電
膜９１４０の上面及び導電膜９１４１の側面に接するよ
うに、絶縁膜からなるサイドウォール９１４２が形成さ
れている。例えば導電膜９１４０としてＴａＮ、導電膜
９１４１としてＷを用い、サイドウォール９１４２とし
てＳｉＯ₂などを用いることができる。図２７（Ｂ）に
示すＴＦＴは、２層の導電膜９１４４、９１４５からな
るゲート電極を有している。該導電膜９１４４は不純物
領域の一部と重なっている。

【０１３４】なお、上記工程において、レーザ光の照射
後または結晶質珪素膜を下地膜の凸部９１２４が露出す
る程度にエッチングした後において、５００〜６００℃
で１分から６０分程度加熱することで、半導体膜内にお
いて生じている応力を緩和することができる。

【０１３５】本発明では、絶縁膜の凹部上に位置する半
導体膜を、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。

【０１３６】（実施例７）本実施例では、実施例６とは
工程順序が異なる、アイランドの作製方法について説明
する。なお、各工程の詳しい説明については、実施例６
を参照する。

【０１３７】図２８（Ａ）に示すように、まず矩形状の
凸部９３０１を有する下地膜を形成し、該下地膜上に非
単結晶半導体膜９３０２を形成する。次に、該非単結晶
半導体膜９３０２にレーザ光を照射し、結晶性半導体膜
９３０３を形成する（図２８（Ｂ））。

【０１３８】次に、結晶性半導体膜９３０３を、凸部９
３０１の上面が露出する程度まで、その表面から一部を
除去していく。なお、本実施例ではエッチングを用いて
除去を行い、除去後の結晶性半導体膜をここでは結晶性
半導体膜（エッチング後）９３０４とする（図２８
（Ｃ））。

【０１３９】次に、結晶性半導体膜（エッチング後）９
３０４をパターニングし、アイランド９３０５を形成す
る（図２８（Ｄ））。

【０１４０】なお、上記工程において、レーザ光の照射
後、結晶性半導体膜を下地膜の凸部が露出する程度にエ
ッチングした後またはアイランドを形成した後におい
て、５００〜６００℃で１分から６０分程度加熱するこ
とで、半導体膜内において生じている応力を緩和するこ
とができる。

【０１４１】上記工程によって、アイランドを形成する
前に、結晶性半導体膜を下地膜の凸部が露出する程度に
エッチングすることで、アイランドの端部及び側面が一
部エッチングによって除去されてしまうのを防ぐことが
できる。

【０１４２】（実施例８）本実施例では、実施例６、７
とは工程順序が異なる、アイランドの作製方法について
説明する。なお、各工程の詳しい説明については、実施
例６を参照する。

【０１４３】図２９（Ａ）に示すように、まず矩形状の
凸部９３１１を有する下地膜を形成し、該下地膜上に非
単結晶半導体膜９３１２を形成する。

【０１４４】次に、非単結晶半導体膜９３１２をパター
ニングし、サブアイランド９３１３を形成する（図２９
（Ｂ））。

【０１４５】次に、該サブアイランド９３１３にレーザ
光を照射し、結晶化させる。本実施例では結晶化後のサ
ブアイランドをサブアイランド（結晶化後）９３１４と
する（図２９（Ｃ））。

【０１４６】次に、サブアイランド（結晶化後）９３１
４を、凸部９３１１の上面が露出する程度まで、その表
面から一部を除去していく。なお、本実施例ではエッチ
ングを用いて除去を行い、アイランド９３１５を形成す
る（図２９（Ｄ））。

【０１４７】なお、上記工程において、レーザ光の照射
後またはアイランドを形成した後において、５００〜６
００℃で１分から６０分程度加熱することで、半導体膜
内において生じている応力を緩和することができる。

【０１４８】（実施例９）本実施例では、複数の凸部を
用いて、マルチチャネル型のＴＦＴと、チャネル形成領
域を１つだけ有するシングルチャネル型のＴＦＴとを形
成する例について説明する。

【０１４９】図３０（Ａ）に、矩形状の複数の凸部９３
３０を有する下地膜を示す。該下地膜上に形成されたア
イランドを用いたＴＦＴを、図３０（Ｂ）に示す。図３
０（Ｂ）では、４つのチャネル形成領域を有するマルチ
チャネル型ＴＦＴ９３３１と、２つのチャネル形成領域
を有するマルチチャネル型ＴＦＴ９３３２と、シングル
チャネル型ＴＦＴ９３３３とを有している。

【０１５０】各ＴＦＴは、チャネル形成領域が凸部９３
３０間に位置する凹部上に形成されている。より好まし
くは、チャネル形成領域と、ＬＤＤ領域とが凸部９３３
０間に位置する凹部上に形成されていることが望まし
い。

【０１５１】本実施例は、実施例６〜８と組み合わせて
実施することが可能である。

【０１５２】（実施例１０）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。

【０１５３】まず図３１（Ａ）に示すように、凸部９３
５０を有する下地膜９３５１上に、非単結晶半導体膜９
３５２を成膜する。次に触媒元素を用いて非単結晶半導
体膜９３５２を結晶化させる（図３１（Ｂ））。例えば
特開平７−１３０６５２号公報に開示されている技術を
用いる場合、重量換算で１０ｐｐｍのニッケルを含む酢
酸ニッケル塩溶液を非単結晶半導体膜９３５２に塗布し
てニッケル含有層９３５３を形成し、５００℃、１時間
の脱水素工程の後、５００〜６５０℃で４〜１２時間、
例えば５５０℃、８時間の熱処理を行い、結晶性が高め
られた結晶性半導体膜９３５４を形成する。尚、使用可
能な触媒元素は、ニッケル（Ｎｉ）以外にも、ゲルマニ
ウム（Ｇｅ）、鉄（Ｆｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、スズ
（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、コバルト（Ｃｏ）、白金（Ｐ
ｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、といった元素を用いて
も良い。

【０１５４】そして、レーザ光照射により、ＮｉＳＰＣ
により結晶化された結晶性半導体膜（ＮｉＳＰＣ後）９
３５４から、結晶性がさらに高められた結晶性半導体膜
（ＬＣ後）９３５５が形成される（図３１（Ｃ））。結
晶性半導体膜（ＬＣ後）９３５５は、レーザ光の照射の
際に一次的に溶融し、凸部９３５０の上部から凹部に向
かって体積移動し、表面が平坦化される。そして、凸部
９３５０上においてその膜厚が薄くなっており、応力に
よって粒界９３５６ができやすくなっている。

【０１５５】次に、結晶性半導体膜（ＬＣ後）９３５５
中の触媒元素をゲッタリングする工程について説明す
る。なお本実施例ではゲッタリングをレーザ光の照射後
に行なっているが、結晶性半導体膜（ＬＣ後）９３５５
をエッチングしてから行っても良い。

【０１５６】結晶性半導体膜（ＬＣ後）９３５５に珪素
を主成分とするバリア層９３５７を形成する（図３１
（Ｄ））。なお、このバリア層９３５７は極薄いもので
よく、自然酸化膜であってもよいし、酸素を含む雰囲気
下において紫外線の照射によりオゾンを発生させて酸化
させる酸化膜であってもよい。また、このバリア層９３
５７として、炭素、即ち有機物の除去のために行われる
ヒドロ洗浄と呼ばれる表面処理に使用するオゾンを含む
溶液で酸化させた酸化膜であってもよい。このバリア層
９３５７は、主にエッチングストッパーとして用いるも
のである。また、このバリア層９３５７を形成した後、
チャネルドープを行い、その後、強光を照射して活性化
させてもよい。

【０１５７】次いで、バリア層９３５７上にゲッタリン
グ用の第１半導体膜９３５８を形成する。このゲッタリ
ング用の第１半導体膜９３５８は非晶質構造を有する半
導体膜であってもよいし、結晶構造を有する半導体膜で
あってもよい。このゲッタリング用の第１半導体膜９３
５８の膜厚は、５〜５０ｎｍ、好ましくは１０〜２０ｎ
ｍとする。ゲッタリング用の第１半導体膜９３５８に
は、酸素（ＳＩＭＳ分析での濃度が５×１０¹⁸atoms/cm
³以上、好ましくは１×１０¹⁹atoms/cm³以上）を含有さ
せてゲッタリング効率を向上させることが望ましい。

【０１５８】次に、ゲッタリング用の第１半導体膜９３
５８上に希ガス元素を含む第２の半導体膜（ゲッタリン
グサイト）９３５９を形成する。このゲッタリング用の
第２半導体膜９３５９はプラズマＣＶＤ法、減圧熱ＣＶ
Ｄ法、またはスパッタ法を用いた非晶質構造を有する半
導体膜であってもよいし、結晶構造を有する半導体膜で
あってもよい。第２の半導体膜は、成膜段階で希ガス元
素を含む半導体膜であってもよいし、希ガス元素を含ん
でいない半導体膜の成膜後に希ガス元素を添加してもよ
い。本実施例では成膜段階で希ガス元素を含むゲッタリ
ング用の第２半導体膜９３５９を形成した後、さらに希
ガス元素を選択的に添加してゲッタリング用の第２半導
体膜９３５９を形成した例を示した。また、ゲッタリン
グ用の第１半導体膜と第２半導体膜とを大気に触れるこ
となく連続的に成膜してもよい。また、第１の半導体膜
の膜厚と第２の半導体膜の膜厚との和は３０〜２００ｎ
ｍ、例えば５０ｎｍとすればよい。

【０１５９】本実施例は、ゲッタリング用の第１半導体
膜９３５８によって、結晶性半導体膜（ＬＣ後）９３５
５と第２の半導体膜９３５９との間隔を空けている。ゲ
ッタリングの際、結晶性半導体膜（ＬＣ後）９３５５中
に存在する金属等の不純物元素は、ゲッタリングサイト
の境界付近に集まりやすい傾向があるため、本実施例の
ようにゲッタリング用の第１半導体膜９３５８によっ
て、ゲッタリングサイトの境界を結晶性半導体膜（ＬＣ
後）９３５５から遠ざけてゲッタリング効率を向上させ
ることが望ましい。加えて、ゲッタリング用の第１半導
体膜９３５８は、ゲッタリングの際、ゲッタリングサイ
トに含まれる不純物元素が拡散して第１の半導体膜の界
面に達することがないようにブロッキングする効果も有
している。また、ゲッタリング用の第１半導体膜９３５
８は、希ガス元素を添加する場合、結晶性半導体膜（Ｌ
Ｃ後）９３５５にダメージを与えないように保護する効
果も有している。

【０１６０】次いで、ゲッタリングを行う。ゲッタリン
グを行う工程としては、窒素雰囲気中で４５０〜８００
℃、１〜２４時間、例えば５５０℃にて１４時間の熱処
理を行えばよい。また、熱処理に代えて強光を照射して
もよい。また、加熱したガスを噴射して基板を加熱する
ようにしても良い。この場合、６００℃〜８００℃、よ
り望ましくは６５０℃〜７５０℃で１〜６０分加熱を行
えば良く。時間を短縮化することができる。このゲッタ
リングにより、図３１（Ｄ）中の矢印に示したように第
２半導体膜９３５９に不純物元素が移動し、バリア層９
３５７で覆われた結晶性半導体膜（ＬＣ後）９３５５に
含まれる不純物元素の除去、または不純物元素の濃度の
低減が行われる。このゲッタリングにより、含まれる不
純物元素がほとんど存在しない、即ち膜中の不純物元素
濃度が１×１０¹⁸atoms/cm³以下、望ましくは１×１０
¹⁷atoms/cm³以下になるような結晶性半導体膜（ゲッタ
リング後）９３６０が形成される。

【０１６１】次いで、バリア層９３５７をエッチングス
トッパーとして、ゲッタリング用の第１半導体膜９３５
８と、第２の半導体膜９３５９を選択的に除去する。

【０１６２】そしてバリア層９３５７をエッチング条件
を変えて除去した後、図３１（Ｅ）に示すように、凸部
９３５０の上面を露出させる程度に結晶性半導体膜（ゲ
ッタリング後）９３６０をエッチングし、エッチング後
の結晶性半導体膜９３６１が凹部に形成される。

【０１６３】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。またゲッタ
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
ても良い。

【０１６４】なお本実施例ではレーザ光を照射した後に
ゲッタリングを行っているが、本発明はこの構成に限定
されない。図３１（Ｅ）のエッチングを行った後にゲッ
タリングをするようにしても良い。

【０１６５】本実施例は、実施例６〜９と組み合わせて
実施することが可能である。

【０１６６】（実施例１１）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３２を用いて
説明する。９１５１はレーザ発振装置である。図３２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。

【０１６７】なお、レーザ発振装置９１５１は、チラー
９１５２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９１５２は必ずしも設ける必要はないが、レ
ーザ発振装置９１５１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。

【０１６８】また９１５４は光学系であり、レーザ発振
装置９１５１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３２のレーザ照射装置で
は、光学系９１５４によって、複数のレーザ発振装置９
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。

【０１６９】なお、レーザ光の進行方向を極短時間で変
化させるＡＯ変調器９１５３を、被処理物である基板９
１５６とレーザ発振装置９１５１との間の光路に設けて
も良い。また、ＡＯ変調器９１５３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。

【０１７０】また、被処理物である基板９１５６とレー
ザ発振装置９１５１との間の光路に、レーザ発振装置９
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）９１６５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９
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９１５１からの出力を高めるようにしても良
い。

【０１７１】合成されたレーザビームは、スリット９１
５５を介して被処理物である基板９１５６に照射され
る。スリット９１５５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
９１５５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。

【０１７２】なお、スリット９１５５を介さない場合
の、レーザ発振装置９１５１から発振されるレーザ光の
基板９１５６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。

【０１７３】基板９１５６はステージ９１５７上に載置
されている。図３２では、位置制御手段９１５８、９１
５９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９１５７の位置が、位
置制御手段９１５８、９１５９によって制御されてい
る。

【０１７４】図３２では、位置制御手段９１５８がＸ方
向におけるステージ９１５７の位置の制御を行ってお
り、位置制御手段９１５９はＹ方向におけるステージ９
１５７の位置制御を行う。

【０１７５】また図３２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９１６０を有している。コンピューター９１６０
は、レーザ発振装置９１５１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９１５８、９１５９を制御し、基板を所定の
位置に移動させることができる。

【０１７６】なお図３２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。

【０１７７】さらに図３２では、コンピューター９１６
０によって、該スリット９１５５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
とができるようにしても良い。なおスリットは必ずしも
設ける必要はない。

【０１７８】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９
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。

【０１７９】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９１６０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。

【０１８０】またマーカーを用いた位置合わせのため
に、ＣＣＤカメラ９１６３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、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。

【０１８１】なお、マーカーを設けずに、ＣＣＤカメラ
９１６３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９１６０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９１６３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。

【０１８２】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。

【０１８３】なお、図３２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３３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３３に
おいて、９２０１はレーザ発振装置、９２０２はチラー
である。また９２１５はエネルギー密度測定手段、９２
０３はＡＯ変調器、９２０４は光学系、９２０５はスリ
ット、９２１３はＣＣＤカメラである。基板９２０６は
ステージ９２０７上に設置し、ステージ９２０７の位置
はＸ方向位置制御手段９２０８、Ｙ方向位置制御手段９
２０９によって制御されている。そして図３２に示した
ものと同様に、コンピューター９２１０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
３２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９２０４は図３２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。

【０１８４】なお、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。

【０１８５】本実施例は、実施例６〜１０と組み合わせ
て実施することが可能である。

【０１８６】（実施例１２）本実施例では、凹凸を有す
る下地膜の形成の仕方について説明する。

【０１８７】まず、図３４（Ａ）に示すように、基板９
２５０上に絶縁膜からなる第１の下地膜９２５１を成膜
する。第１の下地膜９２５１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の下地膜とエッチ
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の下地膜９２５１をＣＶＤ装置でＳｉＨ ₄
とＮ₂Ｏを用いて５０〜２００nmの厚さになるように形
成した。なお第１の下地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。

【０１８８】次に、図３４（Ｂ）に示すように、第１の
下地膜９２５１に接するように絶縁膜からなる第２の下
地膜９２５２を形成する。第２の下地膜９２５２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の下地膜９
２５２として、プラズマＣＶＤ法を用いて３０ｎｍ〜３
００ｎｍの酸化珪素を形成する。

【０１８９】次に、図３４（Ｃ）に示すようにマスク９
２５３を形成し、第２の下地膜９２５２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（ＮＨ
₄ＨＦ₂）を７．１３％とフッ化アンモニウム（ＮＨ
₄Ｆ）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、矩形状の凸部９２５４が形成される。本明細書で
は、第１の下地膜９２５１と凸部９２５４とを合わせて
１つの下地膜とみなす。

【０１９０】なお、第１の下地膜９２５１として窒化ア
ルミニウム、窒化酸化アルミニウムまたは窒化珪素を用
い、第２の下地膜９２５２として酸化珪素膜を用いる場
合、ＲＦスパッタ法を用いて第２の下地膜９２５２をパ
ターニングすることが望ましい。第１の下地膜９２５１
として窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウムまたは
窒化珪素は熱伝導度が高いので、発生した熱をすばやく
拡散することができ、ＴＦＴの劣化を防ぐことができ
る。

【０１９１】次に、第１の下地膜９２５１と凸部９２５
４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
６０ｎｍとする。なお、半導体膜と下地膜との間に不純
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の特性ばらつきやしきい値電圧の変動を増
大させる可能性があるため、下地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
の下地膜９２５１と凸部９２５４とからなる下地膜を形
成した後は、酸化珪素膜９２５５を薄く該下地膜上に成
膜し、その後大気にさらさないように連続して半導体膜
９２５６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〜３０ｎ
ｍ程度とした。

【０１９２】次に、図３４とは異なる下地膜の形成の仕
方について説明する。まず図３５（Ａ）に示すように基
板９２６０上に絶縁膜からなる第１の下地膜９２６１を
形成する。第１の下地膜は、酸化珪素膜、窒化珪素膜、
酸化窒化珪素膜などで形成する。

【０１９３】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 Ort
hosilicate：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。

【０１９４】第１の下地膜は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
３５（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９２６２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、矩形状の凸部９２６３を
形成する。第１の下地膜９２６１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７．１３％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）でエッチ
ングすると良い。

【０１９５】次いで、凸部９２６３及び基板９２６０を
覆うように、絶縁膜からなる第２の下地膜９２６４を形
成する。この層は第１の下地膜９２６１と同様に酸化珪
素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜などで５０〜３００
nm（好ましくは１００〜２００nm）の厚さに形成する。

【０１９６】上記作製工程によって、凸部９２６３及び
第２の下地膜９２６４からなる下地膜が形成される。な
お、第２の下地膜９２６４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、半導体膜と下地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。

【０１９７】本実施例は実施例６〜１１と自由に組み合
わせて実施することが可能である。

【０１９８】（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。

【０１９９】図３６（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３６（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。

【０２００】図３６（Ｂ）に図３６（Ａ）に示したレー
ザビームの長軸Ｙ方向におけるレーザ光のエネルギー密
度の分布を示す。図３６（Ａ）に示すレーザビームは、
図３６（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。
レーザビームが楕円形状であるレーザ光のエネルギー密
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３６（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。

【０２０１】次に、図３６（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３６（Ｃ）に示す。なお図３６（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。

【０２０２】図３６（Ｃ）に示すように、各レーザ光の
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９３６０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
９３６０の中心軸とする。

【０２０３】図３６（Ｄ）に、図３６（Ｄ）に示した合
成後のレーザビームの、中心軸ｙ方向におけるレーザ光
のエネルギー密度の分布を示す。なお、図３６（Ｃ）に
示すレーザビームは、図３６（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。

【０２０４】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。

【０２０５】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３６（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。

【０２０６】なお、計算によって求めた図３６（Ｃ）の
Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’におけるエネルギー密度の分布を、
図３７に示す。なお、図３７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
３７（Ａ）、図３７（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。

【０２０７】図３８（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。９３６１で示した領
域はエネルギー密度が均一な領域であり、９３６２で示
した領域はエネルギー密度が低い領域である。図３８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な領域９３６１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９３６１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９３６２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９３６２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９３６２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９３６１に対する領域９３６
２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９３６２のみが絶縁膜の凹部または凸部上に形成さ
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。

【０２０８】本実施例は実施例６〜１２と組み合わせて
実施することが可能である。

【０２０９】（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。

【０２１０】楕円形状のレーザビームを有するレーザ光
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。

【０２１１】図３９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
３９に示す光学系は、６つのシリンドリカルレンズ９４
１７〜９４２２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９４１
９〜９４２２のそれぞれに入射する。そしてシリンドリ
カルレンズ９４１９、９４２１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９４１７において
再びそのレーザビームの形状が成形されて被処理物９４
２３に照射される。一方シリンドリカルレンズ９４２
０、９４２２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９４１８において再びそのレーザビ
ームの形状が成形されて被処理物９４２３に照射され
る。

【０２１２】被処理物９４２３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。

【０２１３】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９４２３に
最も近いシリンドリカルレンズ９４１７、９４１８の焦
点距離は、シリンドリカルレンズ９４１９〜９４２２の
焦点距離よりも小さくする。例えば、被処理物９４２３
に最も近いシリンドリカルレンズ９４１７、９４１８の
焦点距離を２０ｍｍとし、シリンドリカルレンズ９４１
９〜９４２２の焦点距離を１５０ｍｍとする。そしてシ
リンドリカルレンズ９４１７、９４１８から被処理物９
４００へのレーザ光の入射角は、本実施例では２５°と
し、シリンドリカルレンズ９４１９〜９４２２からシリ
ンドリカルレンズ９４１７、９４１８へのレーザ光の入
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
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。

【０２１４】図３９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。

【０２１５】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。

【０２１６】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。

【０２１７】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。上記のθに対する不等式は、基板がレーザビーム
に対して透光性のあるもの以外には適用されない。

【０２１８】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。

【０２１９】また、複数のレーザビームを組み合わせな
くとも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があり、固体レ
ーザとして代表的なのはスラブレーザである。本発明で
は、これらのレーザを用いていても良い。また光ファイ
バーを用いて、エネルギー密度が均一な線状又は矩形状
のレーザビームを形成することも可能である。

【０２２０】本実施例は実施例６〜１３と組み合わせて
実施することが可能である。

【０２２１】（実施例１５）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。

【０２２２】図４０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。

【０２２３】合成前のビームスポットにおいて、ピーク
値の１／ｅ²以上のエネルギー密度を満たしている中心
軸方向の距離を１としたときの、各ピーク間の距離をＸ
とする。また、合成されたビームスポットにおいて、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４１に示す。なお図４１では、Ｙを百分率
で表した。

【０２２４】図４１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。

【０２２５】

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

【０２２６】式１に従えば、例えばエネルギー差を５％
程度にしたい場合、Ｘ≒０．５８４となるようにすれば
良いということがわかる。Ｙ＝０となるのが理想的だ
が、それではビームスポットの長さが短くなるので、ス
ループットとのバランスでＸを決定すると良い。

【０２２７】次に、Ｙの許容範囲について説明する。図
４２に、レーザ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。

【０２２８】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４
２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。

【０２２９】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。

【０２３０】本実施例は、実施例６〜１４と組み合わせ
て実施することが可能である。

【０２３１】（実施例１６）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６〜１０に基づいて作
製される表示パネルの形態を図４３と図４４を用いて説
明する。

【０２３２】図４３は基板９９０１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、入出力端子部９９０
８、配線又は配線群９９０４が備えられている。シール
ドパターン９９０５はゲート信号側駆動回路９９０１
ａ、９９０１ｂ、データ信号側駆動回路９９０１ｃ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
９９０４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。入出力端子部９９０８に
は、ＦＰＣ９９０３が固着されている。

【０２３３】本発明は、画素部９９０２、ゲート信号側
駆動回路９９０１ａ、９９０１ｂ、データ信号側駆動回
路９９０１ｃを構成する能動素子に用いることができ
る。

【０２３４】図４４は図４３で示す画素部９９０２の一
画素の構成を示す一例である。本実施例では本発明の半
導体装置の１つである発光装置の、画素について説明す
る。なお、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 Luminescen
ce）が得られる有機化合物を含む層（発光層）と陽極
と、陰極とを有する。

【０２３５】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。

【０２３６】９８０１は画素に入力されるビデオ信号の
入力を制御するスイッチング素子としてのＴＦＴ（スイ
ッチング用ＴＦＴ）であり、９８０２はビデオ信号が有
する情報に基づき、画素電極に電流を供給するためのＴ
ＦＴ（駆動用ＴＦＴ）である。

【０２３７】スイッチング用ＴＦＴ９８０１は、１〜２
μｍ程度のチャネル幅の、複数のチャネル形成領域を有
する活性層９８０３と、ゲート絶縁膜（図示せず）と、
ゲート線９８０４の一部であるゲート電極９８０５とを
有している。スイッチング用ＴＦＴ９８０１は、ゲート
信号側駆動回路９９０１ａ、９９０１ｂからゲート線９
８０４に入力される選択信号によって、そのスイッチン
グが制御されている。

【０２３８】スイッチング用ＴＦＴ９８０１の活性層９
８０３が有するソース領域とドレイン領域は、一方はデ
ータ信号側駆動回路９９０１ｃによってビデオ信号が入
力される信号線９８０６に、もう一方は素子の接続用の
配線９８０７に接続されている。

【０２３９】９８２０は活性層９８０３を形成する際に
用いた下地膜の凸部である。

【０２４０】一方、駆動用ＴＦＴ９８０２は、１〜２μ
ｍ程度のチャネル幅の、複数のチャネル形成領域を有す
る活性層９８０８と、ゲート絶縁膜（図示せず）と、容
量用配線９８０９の一部であるゲート電極９８１０とを
有している。

【０２４１】駆動用ＴＦＴ９８０２の活性層９８０８が
有するソース領域とドレイン領域は、一方は電源線９８
１１に、もう一方は画素電極９８１２に接続されてい
る。

【０２４２】９８２１は活性層９８０８を形成する際に
用いた下地膜の凸部である。

【０２４３】９８１３は容量用の半導体膜であり、ゲー
ト絶縁膜を間に挟んで容量用配線９８０９と重なってい
る。容量用の半導体膜９８１３は電源線９８１１と接続
されている。この容量用の半導体膜９８１３とゲート絶
縁膜と容量用配線９８０９とが重なっている部分が駆動
用ＴＦＴ９８０２のゲート電圧を保持するための容量と
して機能する。また、容量用配線９８０９と電源線９８
１１は、間に層間絶縁膜（図示せず）を間に挟んで重な
っている。この容量用配線９８０９と、層間絶縁膜と、
電源線９８１１とが重なり合っている部分も、駆動用Ｔ
ＦＴ９８０２のゲート電圧を保持するための容量として
機能させることは可能である。

【０２４４】なお本明細書において接続とは、特に記載
のない限り電気的な接続を意味する。

【０２４５】スイッチング用ＴＦＴ９８０１の活性層９
８０３と、駆動用ＴＦＴ９８０２の活性層９８０８とが
それぞれ有するチャネル形成領域のキャリアが移動する
方向は、全て矢印に示したレーザ光の走査方向と揃って
いる。

【０２４６】駆動用ＴＦＴ９８０２の活性層９８０８が
有するチャネル形成領域の数は、スイッチング用ＴＦＴ
９８０１の活性層９８０３が有するチャネル形成領域の
数よりも多くすることが望ましい。なぜなら、駆動用Ｔ
ＦＴ９８０２の方がスイッチング用ＴＦＴ９８０１より
も大きな電流能力が必要であり、チャネル形成領域が多
いほどオン電流を大きくすることができるからである。

【０２４７】なお本実施例では発光装置に用いられるＴ
ＦＴ基板の構成について説明したが、本実施例の作製工
程を用いて液晶表示装置を作製することもできる。

【０２４８】本実施例は、実施例６〜実施例１０と自由
に組み合わせて実施することが可能である。

【０２４９】（実施例１７）本発明の半導体装置が有す
るＴＦＴは、チャネル形成領域において結晶性が優れて
いるため、通常は単結晶シリコンを用いた素子で形成さ
れる回路、例えばＬＳＩを用いたＣＰＵ、各種ロジック
回路の記憶素子（例えばＳＲＡＭ）、カウンタ回路、分
周回路ロジック等を、形成することができる。

【０２５０】超ＬＳＩは最小寸法がサブミクロン領域に
近づいており、より高集積化を目指すためには部分的な
素子の三次元化が必要である。本実施例では、スタック
構造を有する本発明の半導体装置の構造について説明す
る。

【０２５１】図４６に本実施例の半導体装置の断面図を
示す。基板９７００上に第１の絶縁膜９７０１が形成さ
れている。そして、第１の絶縁膜９７０１上に第１のＴ
ＦＴ９７０２が形成されている。なお、第１のＴＦＴ９
７０２のチャネル形成領域のチャネル幅は、１〜２ミク
ロン程度である。

【０２５２】第１のＴＦＴ９７０２を覆うように第１の
層間絶縁膜９７０３が形成されており、第１の層間絶縁
膜９７０３上に、第１の接続配線９７０５と、第１のＴ
ＦＴ９７０２に電気的に接続されている配線９７０４と
が形成されている。

【０２５３】そして、配線９７０４、第１の接続配線９
７０５を覆うように、第２の層間絶縁膜９７０６が形成
されている。第２の層間絶縁膜９７０６は無機の絶縁膜
で形成されており、酸化珪素、酸化窒化珪素などに、後
の工程において照射されるレーザ光を吸収するような物
質、例えば有色の顔料やカーボンを混入したものを混ぜ
たものを用いる。

【０２５４】そして、第２の層間絶縁膜９７０６の上面
を、化学的機械研磨法（ＣＭＰ法）を用いて研磨してお
くと、後に形成される第２の絶縁膜がより平坦化され、
第２の絶縁膜上に形成される半導体膜をレーザ光により
結晶化するときに、その結晶性をより高めることができ
る。

【０２５５】そして第２の層間絶縁膜９７０６上に第２
の絶縁膜９７０８が形成されている。そして、第２の絶
縁膜９７０７上に第２のＴＦＴ９７０８が形成されてい
る。なお、第２の絶縁膜９７０７のチャネル形成領域の
チャネル幅は、１〜２ミクロン程度である。

【０２５６】第２のＴＦＴ９７０８を覆うように第３の
層間絶縁膜９７０９が形成されており、第３の層間絶縁
膜９７０９上に、第２の接続配線９７１１と、第２のＴ
ＦＴ９７０８に電気的に接続されている配線９７１０と
が形成されている。なお、第１の接続配線９７０５と第
２の接続配線９７１１との間にはダマシンプロセス等に
よって埋め込み配線（プラグ）９７１２が形成されてい
る。

【０２５７】そして、配線９７１０、第２の接続配線９
７１１を覆うように、第４の層間絶縁膜９７１３が形成
されている。

【０２５８】本実施例では、第１のＴＦＴ９７０２と第
２のＴＦＴ９７０８とを、層間絶縁膜を介して重ね合わ
せることができる、所謂スタック構造を有している。図
４６（Ａ）では、２層のスタック構造を有する半導体装
置について示したが、３層以上のスタック構造を有して
いても良い。その場合、下層に形成された素子にレーザ
光が照射されるのを防ぐため、各層の間に、第２の層間
絶縁膜９７０６のようなレーザ光を吸収する無機の絶縁
膜を設けるようにする。

【０２５９】このように三次元化された半導体装置は高
集積化が可能であり、また各素子間を電気的に接続する
配線を短くすることができるので、配線の容量による信
号の遅延を防ぎ、より高速な動作が可能になる。

【０２６０】なお本発明を用いたＴＦＴは、第４回新機
能素子技術シンポジウム予稿集、１９８５年７月ｐ２０
５．に記載されている、ＣＡＭ、ＲＡＭ共存チップにも
用いることができる。図４６（Ｂ）は、メモリ（ＲＡ
Ｍ）に対応するプロセッサを配置した連想メモリ（ＣＡ
Ｍ）と、ＲＡＭの共存チップ化を図ったモデルである。
第１層目はワード処理系の回路が形成された層であり、
第２層目は３層目のＲＡＭに対応したプロセッサが各種
論理回路によって形成された層であり、第３層目はＲＡ
Ｍセルが形成された層である。第２層目のプロセッサと
３層目のＲＡＭセルとによって連想メモリ（ＣＡＭ）が
形成される。さらに、第４層目はデータ用のＲＡＭ（デ
ータＲＡＭ）であり、２層目及び３層目で形成される連
想メモリと共存している。

【０２６１】このように、本発明は、三次元化された様
々な半導体装置に応用することが可能である。

【０２６２】本実施例は、実施例６〜１１と自由に組み
合わせて実施することが可能である。

【０２６３】（実施例１８）本発明を用いて作製される
ＴＦＴを搭載した半導体装置は、様々な電子機器への適
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
れら電子機器の具体例を図４５に示す。

【０２６４】図４５（Ａ）は表示装置であり、筐体２０
０１、支持台２００２、表示部２００３、スピーカー部
２００４、ビデオ入力端子２００５等を含む。本発明の
半導体装置を表示部２００３に用いることで、本発明の
表示装置が完成する。発光装置は自発光型であるためバ
ックライトが必要なく、液晶ディスプレイよりも薄い表
示部とすることができる。なお、表示装置は、パソコン
用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示
用表示装置が含まれる。

【０２６５】図４５（Ｂ）はデジタルスチルカメラであ
り、本体２１０１、表示部２１０２、受像部２１０３、
操作キー２１０４、外部接続ポート２１０５、シャッタ
ー２１０６等を含む。本発明の半導体装置を表示部２１
０２に用いることで、本発明のデジタルスチルカメラが
完成する。

【０２６６】図４５（Ｃ）はノート型パーソナルコンピ
ュータであり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２
２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０
５、ポインティングマウス２２０６等を含む。本発明の
半導体装置を表示部２２０３に用いることで、本発明の
ノート型パーソナルコンピュータが完成する。

【０２６７】図４５（Ｄ）はモバイルコンピュータであ
り、本体２３０１、表示部２３０２、スイッチ２３０
３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含
む。本発明の半導体装置を表示部２３０２に用いること
で、本発明のモバイルコンピュータが完成する。

【０２６８】図４５（Ｅ）は記録媒体を備えた携帯型の
画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本
体２４０１、筐体２４０２、表示部Ａ２４０３、表示部
Ｂ２４０４、記録媒体（ＤＶＤ等）読み込み部２４０
５、操作キー２４０６、スピーカー部２４０７等を含
む。表示部Ａ２４０３は主として画像情報を表示し、表
示部Ｂ２４０４は主として文字情報を表示する。なお、
記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器な
ども含まれる。本発明の半導体装置を表示部Ａ、Ｂ２４
０３、２４０４に用いることで、本発明の画像再生装置
が完成する。

【０２６９】図４５（Ｆ）はゴーグル型ディスプレイ
（ヘッドマウントディスプレイ）であり、本体２５０
１、表示部２５０２、アーム部２５０３を含む。本発明
の半導体装置を表示部２５０２に用いることで、本発明
のゴーグル型ディスプレイが完成する。

【０２７０】図４５（Ｇ）はビデオカメラであり、本体
２６０１、表示部２６０２、筐体２６０３、外部接続ポ
ート２６０４、リモコン受信部２６０５、受像部２６０
６、バッテリー２６０７、音声入力部２６０８、操作キ
ー２６０９、接眼部２６１０等を含む。本発明の半導体
装置を表示部２６０２に用いることで、本発明のビデオ
カメラが完成する。

【０２７１】ここで図４５（Ｈ）は携帯電話であり、本
体２７０１、筐体２７０２、表示部２７０３、音声入力
部２７０４、音声出力部２７０５、操作キー２７０６、
外部接続ポート２７０７、アンテナ２７０８等を含む。
なお、表示部２７０３は黒色の背景に白色の文字を表示
することで携帯電話の消費電流を抑えることができる。
本発明の半導体装置を表示部２７０３に用いることで、
本発明の携帯電話が完成する。

【０２７２】以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広
く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能であ
る。また、本実施例は実施例６〜１２に示したいずれの
構成とも組み合わせて実施することが可能である。

【０２７３】（実施例１９）本発明の半導体装置が有す
るマルチチャネルＴＦＴは、フラットな絶縁膜上におい
て結晶化された半導体膜を用いて形成されるシングルチ
ャネルＴＦＴ及びマルチチャネルＴＦＴよりも、Ｓ値、
移動度、閾値などのばらつきが抑えられる。

【０２７４】図４７（Ａ）に、本発明のｎ型のマルチチ
ャネルＴＦＴの、Ｓ値の度数分布を示す。本発明のマル
チチャネルＴＦＴは、凹凸を有する絶縁膜上において、
レーザー光の照射により結晶化された半導体膜を用いて
いる。絶縁膜の凸部と凹部の幅はそれぞれ１．２５μ
m、１．５０μmであり、ＴＦＴのチャネル長は８μm、
トータルのチャネル幅は１２μmである。

【０２７５】また比較のために、図４７（Ｂ）に、フラ
ットな絶縁膜上において結晶化されたｎ型のシングルチ
ャネルＴＦＴの、Ｓ値の度数分布を示す。ＴＦＴのチャ
ネル長は８μm、チャネル幅は８μmである。また、図４
７（Ｃ）に、フラットな絶縁膜上において結晶化された
ｎ型のマルチチャネルＴＦＴの、Ｓ値の度数分布を示
す。ＴＦＴのチャネル長は８μm、トータルのチャネル
幅は１２μm、各チャネルの幅が２μｍ、チャネル間の
間隔が２μｍである。

【０２７６】図４７（Ｂ）では標準偏差がσ＝１５．８
ｍＶ／ｄｅｃ．、図４７（Ｃ）では標準偏差がσ＝１
９．９ｍＶ／ｄｅｃ．なのに対し、図４７（Ａ）では標
準偏差がσ＝８．１ｍＶ／ｄｅｃ．となっており、先の
２つに比べて小さい。よって図４７（Ａ）に示す本発明
のｎ型のマルチチャネルＴＦＴはＳ値のばらつきが抑え
られていることがわかる。

【０２７７】なお、図４７（Ｂ）のＴＦＴのチャネル幅
は、図４７（Ａ）のＴＦＴのトータルのチャネル幅より
も短い。また図４７（Ｃ）のＴＦＴは図４７（Ａ）のＴ
ＦＴよりも各チャネルの幅とチャネル間の間隔が長い。
しかし、これらの条件を考慮に入れても図４７（Ｂ）及
び図４７（Ｃ）に比べて図４７（Ａ）の標準偏差は著し
く小さいと考えられ、よって、本発明のｎチャネル型の
ＴＦＴは、Ｓ値が抑えられるという効果を有すると推測
される。

【０２７８】次に図４８（Ａ）に、本発明のｎ型のマル
チチャネルＴＦＴの、閾値の度数分布を示す。図４８
（Ａ）のＴＦＴの構成は図４７（Ａ）の場合と同じであ
る。また比較のために、図４８（Ｂ）に、フラットな絶
縁膜上において結晶化されたｎ型のシングルチャネルＴ
ＦＴの、閾値の度数分布を示す。図４８（Ｂ）のＴＦＴ
の構成は図４７（Ｃ）の場合と同じである。また、図４
８（Ｃ）に、フラットな絶縁膜上において結晶化された
ｎ型のマルチチャネルＴＦＴの、閾値の度数分布を示
す。図４８（Ｃ）のＴＦＴの構成は図４７（Ｂ）の場合
と同じである。

【０２７９】図４８（Ｂ）では標準偏差がσ＝１２６ｍ
Ｖ、図４８（Ｃ）では標準偏差がσ＝１５３ｍＶなのに
対し、図４８（Ａ）では標準偏差がσ＝８０ｍＶとなっ
ており、先の２つに比べて小さい。よって図４８（Ａ）
に示す本発明のｎ型のマルチチャネルＴＦＴは閾値のば
らつきが抑えられていることがわかる。

【０２８０】なお、図４８（Ｂ）のＴＦＴのチャネル幅
は、図４８（Ａ）のＴＦＴのトータルのチャネル幅より
も短い。また図４８（Ｃ）のＴＦＴは図４８（Ａ）のＴ
ＦＴよりも各チャネルの幅とチャネル間の間隔が長い。
しかし、これらの条件を考慮に入れても図４８（Ｂ）及
び図４８（Ｃ）に比べて図４８（Ａ）の標準偏差は著し
く小さいと考えられ、よって、本発明のｎチャネル型の
ＴＦＴは、閾値が抑えられるという効果を有すると推測
される。

【０２８１】次に図４９（Ａ）に、本発明のｎ型のマル
チチャネルＴＦＴの、移動度の度数分布を示す。図４９
（Ａ）のＴＦＴの構成は図４７（Ａ）の場合と同じであ
る。また比較のために、図４９（Ｂ）に、フラットな絶
縁膜上において結晶化されたｎ型のシングルチャネルＴ
ＦＴの、移動度の度数分布を示す。図４９（Ｂ）のＴＦ
Ｔの構成は図４７（Ｂ）の場合と同じである。また、図
４９（Ｃ）に、フラットな絶縁膜上において結晶化され
たｎ型のマルチチャネルＴＦＴの、移動度の度数分布を
示す。図４９（Ｃ）のＴＦＴの構成は図４７（Ｂ）の場
合と同じである。

【０２８２】図４９（Ｂ）では標準偏差がσ＝７．９
％、図４９（Ｃ）では標準偏差がσ＝９．２％なのに対
し、図４９（Ａ）では標準偏差がσ＝５．２％となって
おり、先の２つに比べて小さい。よって図４９（Ａ）に
示す本発明のｎ型のマルチチャネルＴＦＴは移動度のば
らつきが抑えられていることがわかる。なお図４９
（Ａ）ではチャネル幅の設計値を用いて移動度を計算し
ているので、実際の移動度は２割程度低いと考えられ
る。

【０２８３】図４９（Ｂ）のＴＦＴのチャネル幅は、図
４９（Ａ）のＴＦＴのトータルのチャネル幅よりも短
い。また図４９（Ｃ）のＴＦＴは図４９（Ａ）のＴＦＴ
よりも各チャネルの幅とチャネル間の間隔が長い。しか
し、これらの条件を考慮に入れても図４９（Ｂ）及び図
４９（Ｃ）に比べて図４９（Ａ）の標準偏差は著しく小
さいと考えられ、よって、本発明のｎチャネル型のＴＦ
Ｔは、移動度が抑えられるという効果を有すると推測さ
れる。

【０２８４】次に図５０（Ａ）に、本発明のｐ型のマル
チチャネルＴＦＴの、閾値の度数分布を示す。図５０
（Ａ）のＴＦＴの構成は、極性が異なるだけで図４７
（Ａ）の場合と同じである。また比較のために、図５０
（Ｂ）に、フラットな絶縁膜上において結晶化されたｐ
型のシングルチャネルＴＦＴの、閾値の度数分布を示
す。図５０（Ｂ）のＴＦＴの構成は、極性が異なるだけ
で図４７（Ｂ）の場合と同じである。また、図５０
（Ｃ）に、フラットな絶縁膜上において結晶化されたｐ
型のマルチチャネルＴＦＴの、閾値の度数分布を示す。
図５０（Ｃ）のＴＦＴの構成は、極性が異なるだけで図
４７（Ｃ）の場合と同じである。

【０２８５】図５０（Ｂ）では標準偏差がσ＝２１８ｍ
Ｖ、図５０（Ｃ）では標準偏差がσ＝１４４ｍＶなのに
対し、図５０（Ａ）では標準偏差がσ＝７７ｍＶとなっ
ており、先の２つに比べて小さい。よって図５０（Ａ）
に示す本発明のｐ型のマルチチャネルＴＦＴは閾値のば
らつきが抑えられていることがわかる。

【０２８６】なお、図５０（Ｂ）のＴＦＴのチャネル幅
は、図５０（Ａ）のＴＦＴのトータルのチャネル幅より
も短い。また図５０（Ｃ）のＴＦＴは図５０（Ａ）のＴ
ＦＴよりも各チャネルの幅とチャネル間の間隔が長い。
しかし、これらの条件を考慮に入れても図５０（Ｂ）及
び図５０（Ｃ）に比べて図５０（Ａ）の標準偏差は著し
く小さいと考えられ、よって、本発明のｐチャネル型の
ＴＦＴは、閾値が抑えられるという効果を有すると推測
される。

【０２８７】次に図５１（Ａ）に、本発明のｐ型のマル
チチャネルＴＦＴの、移動度の度数分布を示す。図５１
（Ａ）のＴＦＴの構成は、極性が異なるだけで図４７
（Ａ）の場合と同じである。また比較のために、図５１
（Ｂ）に、フラットな絶縁膜上において結晶化されたｐ
型のシングルチャネルＴＦＴの、移動度の度数分布を示
す。図５１（Ｂ）のＴＦＴの構成は、極性が異なるだけ
で図４７（Ｂ）の場合と同じである。また、図５１
（Ｃ）に、フラットな絶縁膜上において結晶化されたｐ
型のマルチチャネルＴＦＴの、移動度の度数分布を示
す。図５１（Ｃ）のＴＦＴの構成は、極性が異なるだけ
で図４７（Ｂ）の場合と同じである。

【０２８８】図５１（Ｂ）では標準偏差がσ＝７．６
％、図５１（Ｃ）では標準偏差がσ＝５．９％なのに対
し、図５１（Ａ）では標準偏差がσ＝４．６％となって
おり、先の２つに比べて小さい。よって図５１（Ａ）に
示す本発明のｐ型のマルチチャネルＴＦＴは移動度のば
らつきが抑えられていることがわかる。なお図５１
（Ａ）ではチャネル幅の設計値を用いて移動度を計算し
ているので、実際の移動度は２割程度低いと考えられ
る。

【０２８９】なお、図５１（Ｂ）のＴＦＴのチャネル幅
は、図５１（Ａ）のＴＦＴのトータルのチャネル幅より
も短い。また図５１（Ｃ）のＴＦＴは図５１（Ａ）のＴ
ＦＴよりも各チャネルの幅とチャネル間の間隔が長い。
しかし、これらの条件を考慮に入れても図５１（Ｂ）及
び図５１（Ｃ）に比べて図５１（Ａ）の標準偏差は著し
く小さいと考えられ、よって、本発明のｐチャネル型の
ＴＦＴは、移動度が抑えられるという効果を有すると推
測される。

【０２９０】図４７〜図５１に示したように、本発明の
マルチチャネルＴＦＴは特性のばらつきが抑えられると
いう効果を有している。本発明のマルチチャネルＴＦＴ
は、フラットな絶縁膜上において結晶化を行なったシン
グルチャネルＴＦＴ及びマルチチャネルＴＦＴに比べ
て、各チャネルの結晶方位が回転しやすいので、種々の
結晶方位を含んでいる。よって結晶方位に起因する特性
のばらつきが平均化され易いのではないかと考えられ
る。

【０２９１】

【発明の効果】絶縁表面上に形成した開口部に半導体を
充填するように溶融結晶化させることにより、結晶化に
伴い発生する歪みを開口部以外の領域に集中させること
ができる。即ち、開口部に充填されるように形成した結
晶性半導体膜においては歪みから開放することができ
る。

【０２９２】即ち、非単結晶半導体膜に連続発振レーザ
光を照射する結晶化において、下地絶縁膜に開口部を設
け、溶融結晶化の過程において当該開口部に半導体を充
填するように形成することにより、結晶化に伴う歪みや
結晶粒界又は結晶亜粒界を開口部以外の領域に集中させ
ることができる。そして、開口部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。

【０２９３】本発明では、下地膜の凹部上に位置する半
導体膜を、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
または凹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。

【０２９４】また、ＴＦＴの複数のチャネル形成領域が
互いに分離していることで、チャネル形成領域のうち、
ゲート絶縁膜を間に挟んでゲート電極と重なっている領
域を広く取ることができるので、チャネル幅を長くする
ことができる。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。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明における結晶化方法を説明する斜視
図。

【図２】 本発明における結晶化方法を説明する斜視
図。

【図３】 本発明における結晶化方法を説明する斜視
図。

【図４】 本発明における結晶化方法を説明する斜視
図。

【図５】 結晶化における開口部の形状と結晶性半導体
膜の形態との関係の詳細を説明する縦断面図。

【図６】 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７】 本発明により作製されるＴＦＴの作製工程を
説明する上面図及び縦断面図。

【図８】 本発明により作製されるＴＦＴの作製工程を
説明する上面図及び縦断面図。

【図９】 本発明により作製されるＴＦＴの作製工程を
説明する上面図及び縦断面図。

【図１０】 本発明により作製されるＴＦＴの作製工程
を説明する上面図及び縦断面図。

【図１１】 本発明により作製されるＴＦＴの作製工程
を説明する上面図及び縦断面図。

【図１２】 本発明により作製されるＴＦＴの一例を説
明する上面図及び縦断面図。

【図１３】 本発明により作製されるＴＦＴの一例を説
明する上面図及び縦断面図。

【図１４】 本発明により作製されるＴＦＴの一例を説
明する上面図及び縦断面図。

【図１５】 表示パネルの外観図。

【図１６】 本発明を用いて作製される表示パネルの画
素部の構造を説明する上面図。

【図１７】 熱解析のシミュレーションに用いた構造を
示す断面図。

【図１８】 熱解析のシミュレーションの結果を示すグ
ラフ。

【図１９】 凸部を有する下地膜上に形成された半導
体膜にレーザ光を照射して結晶化させた後のＴＥＭの断
面像と、その模式図。

【図２０】 本発明の半導体膜の結晶化の流れを示す
図。

【図２１】 本発明のＴＦＴの作製工程を示す図。

【図２２】 本発明のＴＦＴの作製工程を示す図。

【図２３】 本発明のＴＦＴの作製工程を示す図。

【図２４】 本発明のＴＦＴの作製工程を示す図。

【図２５】 本発明のＴＦＴの作製工程を示す図。

【図２６】 本発明のＴＦＴの断面図。

【図２７】 本発明のＴＦＴの断面図。

【図２８】 本発明のＴＦＴの作製工程を示す図。

【図２９】 本発明のＴＦＴの作製工程を示す図。

【図３０】 下地膜上に形成された複数のＴＦＴの上面
図。

【図３１】 触媒元素を用いた本発明の半導体膜の結晶
化の流れを示す図。

【図３２】 レーザ照射装置の図。

【図３３】 レーザ照射装置の図。

【図３４】 凸部を有する下地膜の作製方法を示す図。

【図３５】 凸部を有する下地膜の作製方法を示す図。

【図３６】 レーザビームのエネルギー密度の分布を
示す図。

【図３７】 レーザビームのエネルギー密度の分布を
示す図。

【図３８】 レーザビームのエネルギー密度の分布を
示す図。

【図３９】 光学系の図。

【図４０】 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４１】 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４２】 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４３】 本発明の半導体装置の一例である発光装置
の構造を示す図。

【図４４】 本発明の半導体装置の一例である発光装置
の画素の構造を示す図。

【図４５】 本発明の半導体装置を用いた電子機器の
図。

【図４６】 スタック構造を有するＴＦＴの断面図及び
それを用いた半導体装置の構成の一例。

【図４７】 Ｓ値の度数分布を示す図。

【図４８】 閾値の度数分布を示す図。

【図４９】 移動度の度数分布を示す図。

【図５０】 閾値の度数分布を示す図。

【図５１】 移動度の度数分布を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 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 (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 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 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 Ｆターム(参考） 5F052 AA02 AA17 AA24 BA01 BA04 BA07 BA11 BA12 BA18 BB01 BB02 BB03 BB04 BB05 BB07 CA01 CA04 CA05 DA01 DA02 DA03 DB02 DB03 DB07 EA11 EA12 EA16 FA02 FA04 FA06 FA13 FA14 FA17 FA19 FA28 JA01 5F110 AA01 AA06 AA07 BB02 BB03 BB07 CC02 CC10 DD01 DD02 DD03 DD04 DD05 DD12 DD13 DD14 DD15 DD17 DD30 EE01 EE04 EE06 EE14 EE22 EE31 FF02 FF30 GG01 GG02 GG13 GG22 GG23 GG25 GG43 GG45 GG47 GG58 HM15 NN02 NN71 NN72 NN78 PP01 PP02 PP03 PP04 PP05 PP06 PP07 PP10 PP13 PP24 PP29 PP34 PP35 PP38 QQ04 QQ05 QQ09 QQ28

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁表面を有する基板上に開口部が設けら
   れた絶縁膜を形成し、前記絶縁膜及び該開口部に非単結
   晶半導体膜を形成し、前記非単結晶半導体膜を溶融して
   結晶化させることにより前記絶縁膜の開口部を充填する
   結晶性半導体膜を形成し、該開口部を充填する結晶性半
   導体膜とゲート電極とがゲート絶縁膜を介して重畳して
   形成する各段階を有することを特徴とする半導体装置の
   作製方法。
2. 【請求項２】絶縁表面を有する基板上に開口部が設けら
   れた絶縁膜を形成し、前記絶縁膜及び該開口部に非単結
   晶半導体膜を形成し、レーザ光の照射により前記非単結
   晶半導体膜を溶融して結晶化させ、前記絶縁膜の開口部
   を充填する結晶性半導体膜を形成し、該開口部を充填す
   る結晶性半導体膜とゲート電極とがゲート絶縁膜を介し
   て重畳して形成する各段階を有することを特徴とする半
   導体装置の作製方法。
3. 【請求項３】絶縁表面を有する基板上に、薄膜トランジ
   スタのチャネル形成領域を含む島状の半導体領域の配置
   に合わせて開口部が設けられた絶縁膜を形成し、前記絶
   縁膜及び該開口部に非単結晶半導体膜を形成し、前記非
   単結晶半導体膜を溶融して結晶化させることにより前記
   絶縁膜の開口部を充填する結晶性半導体膜を形成し、前
   記結晶性半導体膜から前記島状の半導体領域を形成し、
   前記開口部を充填する結晶性半導体膜とゲート電極とが
   ゲート絶縁膜を介して重畳して形成する各段階を有する
   ことを特徴とする半導体装置の作製方法。
4. 【請求項４】絶縁表面を有する基板上に、薄膜トランジ
   スタのチャネル形成領域を含む島状の半導体領域の配置
   に合わせて開口部が設けられた絶縁膜を形成し、前記絶
   縁膜及び該開口部に非単結晶半導体膜を形成し、レーザ
   光の照射により前記非単結晶半導体膜を溶融して結晶化
   させ、前記絶縁膜の開口部を充填する結晶性半導体膜を
   形成し、前記結晶性半導体膜から前記島状の半導体領域
   を形成し、前記開口部を充填する結晶性半導体膜とゲー
   ト電極とがゲート絶縁膜を介して重畳して形成する各段
   階を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
5. 【請求項５】請求項２又は４において、前記レーザ光は
   連続発振型のレーザ発振装置を光源として照射すること
   を特徴とする半導体装置の作製方法。
6. 【請求項６】請求項２又は４において、前記レーザ光は
   連続発振型のレーザ発振装置を光源とし、前記開口部の
   長手方向に沿って照射することを特徴とする半導体装置
   の作製方法。
7. 【請求項７】複数の凸部を有する絶縁膜上に、前記複数
   の凸部を覆うように半導体膜を成膜し、 前記半導体膜にレーザ光を照射することで前記半導体膜
   の結晶性を高め、 前記結晶性が高められた半導体膜をパターニングするこ
   とで、島状の半導体膜を形成し、 前記島状の半導体膜の上面全体を、前記複数の凸部の上
   面が露出するようにエッチングする半導体装置の作製方
   法であって、 前記島状の半導体膜は、前記凸部間にその一部または全
   てが存在していることを特徴とする半導体装置の作製方
   法。
8. 【請求項８】複数の凸部を有する絶縁膜上に、前記複数
   の凸部を覆うように半導体膜を成膜し、 前記半導体膜にレーザ光を照射することで前記半導体膜
   の結晶性を高め、 前記結晶性が高められた半導体膜の上面全体を、前記複
   数の凸部の上面が露出するようにエッチングし、 エッチングされた半導体膜をパターニングすることで、
   島状の半導体膜を形成する半導体装置の作製方法であっ
   て、 前記島状の半導体膜は、前記凸部間にその一部または全
   てが存在していることを特徴とする半導体装置の作製方
   法。
9. 【請求項９】複数の凸部を有する絶縁膜上に、前記複数
   の凸部を覆うように半導体膜を成膜し、 前記半導体膜をパターニングすることで、島状の半導体
   膜を形成し、 前記島状の半導体膜にレーザ光を照射することで前記島
   状の半導体膜の結晶性を高め、 前記結晶性が高められた島状の半導体膜の上面全体を、
   前記複数の凸部の上面が露出するようにエッチングする
   半導体装置の作製方法であって、 前記島状の半導体膜は、前記凸部間にその一部または全
   てが存在していることを特徴とする半導体装置の作製方
   法。
10. 【請求項１０】複数の凸部を有する絶縁膜上に、前記複
    数の凸部を覆うように半導体膜を成膜し、 前記半導体膜にレーザ光を照射することで前記半導体膜
    の結晶性を高め、 前記結晶性が高められた半導体膜をパターニングするこ
    とで、島状の半導体膜を形成し、 前記島状の半導体膜の上面全体を、前記複数の凸部の上
    面が露出するようにエッチングし、 前記エッチングされた島状の半導体膜を用いて薄膜トラ
    ンジスタを形成する半導体装置の作製方法であって、 前記島状の半導体膜は、前記凸部間にその一部または全
    てが存在していることを特徴とする半導体装置の作製方
    法。
11. 【請求項１１】複数の凸部を有する絶縁膜上に、前記複
    数の凸部を覆うように半導体膜を成膜し、 前記半導体膜にレーザ光を照射することで前記半導体膜
    の結晶性を高め、 前記結晶性が高められた半導体膜の上面全体を、前記複
    数の凸部の上面が露出するようにエッチングし、 エッチングされた半導体膜をパターニングすることで、
    島状の半導体膜を形成し、 前記島状の半導体膜を用いて薄膜トランジスタを形成す
    る半導体装置の作製方法であって、 前記島状の半導体膜は、前記凸部間にその一部または全
    てが存在していることを特徴とする半導体装置の作製方
    法。
12. 【請求項１２】複数の凸部を有する絶縁膜上に、前記複
    数の凸部を覆うように半導体膜を成膜し、 前記半導体膜をパターニングすることで、島状の半導体
    膜を形成し、 前記島状の半導体膜にレーザ光を照射することで前記島
    状の半導体膜の結晶性を高め、 前記結晶性が高められた島状の半導体膜の上面全体を、
    前記複数の凸部の上面が露出するようにエッチングし、 前記エッチングされた島状の半導体膜を用いて薄膜トラ
    ンジスタを形成する半導体装置の作製方法であって、 前記島状の半導体膜は、前記凸部間にその一部または全
    てが存在していることを特徴とする半導体装置の作製方
    法。
13. 【請求項１３】複数の凸部を有する絶縁膜上に、前記複
    数の凸部を覆うように半導体膜を成膜し、 前記半導体膜にレーザ光を照射することで前記半導体膜
    の結晶性を高め、 前記結晶性が高められた半導体膜をパターニングするこ
    とで、島状の半導体膜を形成し、 前記島状の半導体膜の上面全体を、前記複数の凸部の上
    面が露出するようにエッチングし、 前記エッチングされた島状の半導体膜を用いて薄膜トラ
    ンジスタを形成する半導体装置の作製方法であって、 前記薄膜トランジスタのチャネル形成領域は、前記エッ
    チングされた島状の半導体膜の、前記凸部間に存在して
    いる部分を用いていることを特徴とする半導体装置の作
    製方法。
14. 【請求項１４】複数の凸部を有する絶縁膜上に、前記複
    数の凸部を覆うように半導体膜を成膜し、 前記半導体膜にレーザ光を照射することで前記半導体膜
    の結晶性を高め、 前記結晶性が高められた半導体膜の上面全体を、前記複
    数の凸部の上面が露出するようにエッチングし、 エッチングされた半導体膜をパターニングすることで、
    島状の半導体膜を形成し、 前記島状の半導体膜を用いて薄膜トランジスタを形成す
    る半導体装置の作製方法であって、 前記薄膜トランジスタのチャネル形成領域は、前記島状
    の半導体膜の、前記凸部間に存在している部分を用いて
    いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
15. 【請求項１５】複数の凸部を有する絶縁膜上に、前記複
    数の凸部を覆うように半導体膜を成膜し、 前記半導体膜をパターニングすることで、島状の半導体
    膜を形成し、 前記島状の半導体膜にレーザ光を照射することで前記島
    状の半導体膜の結晶性を高め、 前記結晶性が高められた島状の半導体膜の上面全体を、
    前記複数の凸部の上面が露出するようにエッチングし、 前記エッチングされた島状の半導体膜を用いて薄膜トラ
    ンジスタを形成する半導体装置の作製方法であって、 前記薄膜トランジスタのチャネル形成領域は、前記エッ
    チングされた島状の半導体膜の、前記凸部間に存在して
    いる部分を用いていることを特徴とする半導体装置の作
    製方法。
16. 【請求項１６】請求項７乃至請求項１５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、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：
    サファイアレーザ、Ｙ₂Ｏ₃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作製方法。
17. 【請求項１７】請求項７乃至請求項１６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作製方法。
18. 【請求項１８】請求項７乃至請求項１７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
    する半導体装置の作製方法。
19. 【請求項１９】請求項７乃至請求項１８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作製方法。
20. 【請求項２０】絶縁表面を有する基板上に開口部が設け
    られた絶縁膜が形成され、前記基板上に形成された結晶
    性半導体膜は前記開口部を充填する領域を有し、当該充
    填領域にチャネル形成領域が備えられていることを特徴
    とする半導体装置。
21. 【請求項２１】絶縁表面を有する基板上にチャネル長方
    向に延在する開口部が設けられた絶縁膜が形成され、前
    記基板上に形成された結晶性半導体膜は前記開口部を充
    填する領域を有し、当該充填領域にチャネル形成領域が
    備えられていて、前記開口部は前記結晶性半導体膜と同
    じかそれ以上の深さを有していることを特徴とする半導
    体装置。
22. 【請求項２２】絶縁表面に形成された矩形又は帯状に延
    在する開口部に結晶性半導体が設けられていて、前記結
    晶性半導体とゲート電極とがゲート絶縁膜を介して重畳
    していることを特徴とする半導体装置。
23. 【請求項２３】絶縁表面に形成されたチャネル長方向に
    延在する開口部に結晶性半導体が設けられていて、前記
    結晶性半導体とゲート電極とがゲート絶縁膜を介して重
    畳していることを特徴とする半導体装置。
24. 【請求項２４】下地膜上に形成された２つの不純物領域
    及び該２つの不純物領域に挟まれている複数のチャネル
    形成領域を有する活性層と、前記活性層に接するゲート
    絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜を間に挟んで前記複数のチ
    ャネル形成領域と重なっているゲート電極とを有するＴ
    ＦＴを用いた半導体装置であって、 前記下地膜は、前記複数の各チャネル形成領域間に凸部
    を有しており 前記複数のチャネル形成領域は、前記凸部を間に挟んで
    互いに分離していることを特徴とする半導体装置。
25. 【請求項２５】下地膜上に形成された２つの不純物領域
    及び該２つの不純物領域に挟まれている複数のチャネル
    形成領域を有する活性層と、前記活性層に接するゲート
    絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜を間に挟んで前記複数のチ
    ャネル形成領域と重なっているゲート電極とを有するＴ
    ＦＴを用いた半導体装置であって、 前記下地膜は、前記複数の各チャネル形成領域間に凸部
    を有しており 前記複数の各チャネル形成領域は単一な結晶性を有して
    おり、 前記複数のチャネル形成領域は、前記凸部を間に挟んで
    互いに分離していることを特徴とする半導体装置。