JP2005079312A - 半導体装置の製造方法およびそれに用いられる半導体製造装置並びに液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 比較的低温にて不純物イオンの活性化が図られる半導体装置の製造方法と、それに適用される半導体製造装置と、それによって製造される液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 シリコン酸化膜１２の形成されたガラス基板２が、ガラス基板２の裏側の面を下にしてステージ５５ａ上に直接載置される。載置されたガラス基板２に対して、光学系５４により表側の面からレーザ光としてＮｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波がガラス基板２の面に対して斜めに照射される。照射されたレーザ光の一部は、ポリシリコン膜６ａを透過してガラス基板２の裏面にて反射され、その一部はポリシリコン膜６ａに照射される。一方、レーザ光の残りの成分は、ガラス基板２を透過してステージ５５ａの鏡面にて反射され、その一部はポリシリコン膜６ａに照射される。
【選択図】 図１３

Description

本発明は、半導体装置の製造方法およびそれに用いられる半導体製造装置並びに液晶表示装置に関し、特に、注入された不純物イオンを活性化させるための工程を備えた半導体装置の製造方法と、その工程に使用される半導体製造装置と、そのような半導体装置の製造方法によって得られる液晶表示装置とに関するものである。

液晶ディスプレーなどに代表される画像を表示する機能を備えた半導体装置では、画素スイッチング用として絶縁基板上に複数の薄膜トランジスタが形成される。そこで、従来の半導体装置の製造方法の一例として、特許文献１に開示された半導体装置の製造方法について説明する。

まず、絶縁基板としてのガラス基板上に、たとえばＰＥＣＶＤ（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）法により、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜との２層の膜が下地膜として形成される。次に、その下地膜の上にアモルファスシリコン膜が形成される。そのアモルファスシリコン膜に所定のレーザ光を照射することによって、アモルファスシリコン膜が結晶化されてポリシリコン膜となる。

次に、そのポリシリコン膜上に所定のレジストパターンが形成され、そのレジストパターンをマスクとしてポリシリコン膜にエッチングを施すことにより、ソース領域、チャネル領域およびドレイン領域となるポリシリコン膜の部分がパターニングされる。次に、薄膜トランジスタのしきい値電圧を制御するための所定の不純物イオンがポリシリコン膜の部分に注入される。

そのポリシリコン膜の部分を覆うように、ガラス基板上にゲート絶縁膜となるシリコン酸化膜が形成される。そのシリコン酸化膜上にゲート電極が形成される。次に、ポリシリコン膜の部分を覆うように下地膜上にゲート絶縁膜が形成される。そのゲート絶縁膜上にゲート電極が形成される。

次に、ゲート電極および所定のレジストパターンをマスクとしてポリシリコン膜の部分に、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造のソース領域・ドレイン領域を形成するための所定の導電型の不純物イオンが注入される。次に、レーザ光を照射することによって、ポリシリコン膜の部分に注入された不純物が活性化される。このようにしてソース・ドレイン領域およびゲート電極を含む薄膜トランジスタが形成される。

次に、薄膜トランジスタを覆うように層間絶縁膜が形成される。その層間絶縁膜にソース領域・ドレイン領域の表面をそれぞれ露出するコンタクトホールが形成される。そのコンタクトホール内を埋めるように所定の配線電極が形成される。その後、配線電極を覆うようにシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜が形成される。このようにして、半導体装置における薄膜トランジスタの主要な部分が形成される。
特開平１０−７４９５２号公報

しかしながら、従来の半導体装置の製造方法では次のような問題点があった。上述したように、ポリシリコン膜の部分にソース領域・ドレイン領域を形成するための所定の導電型の不純物イオンが注入された後に、レーザ光としてエキシマレーザ（ＸｅＣｌ）を照射することによって、ポリシリコン膜の部分に注入された不純物イオンが活性化される。

あるいは、レーザ光を照射する代わりに、所定の温度によるアニール処理を施すことによって不純物イオンが活性化される。

エキシマレーザ光を照射することによって不純物イオンの活性化を行う場合には、活性化後もレーザ光がポリシリコン膜に吸収されてしまうため、レーザ光の強度が所定の強度よりも高いとポリシリコン膜の再溶融が生じる。そのため、レーザ光の強度を活性化に必要な強度（最低結晶化エネルギ）と再溶融が起こる強度（微結晶化開始エネルギ）との間に設定する必要があり、レーザ光の制御が難しいという問題があった。

一方、アニール処理を施すことによって不純物イオンの活性化を行う場合には、基板の伸縮が大きくパターニング時に倍率誤差が生じるため、基板にあらかじめ熱処理を施しておく必要があり、工程削減を図って生産性の向上を図るのを阻害する要因となっていた。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、一つの目的は比較的低温にて不純物イオンの活性化が図られる半導体装置の製造方法を提供することであり、他の目的はそのような半導体装置の製造方法に適用される半導体製造装置を提供することであり、さらに他の目的は、そのような半導体装置の製造方法によって製造される液晶表示装置を提供することである。

本発明に係る半導体装置の製造方法は、以下の工程を備えている。基板の主表面上に下地となる下地絶縁膜を形成する。下地絶縁膜の表面上の所定領域に半導体膜を形成する。半導体膜を結晶化し、所定のパターニングを施す。パターニングされた半導体膜を覆うように、基板上に絶縁膜を形成する。パターニングされた半導体膜の直上に位置する絶縁膜の部分の上に電極部を形成する。電極部および所定のレジストパターンをマスクとして、パターニングされた半導体膜に間隔を隔てて所定導電型の不純物イオンを導入する。不純物イオンを導入したパターニングされた半導体膜に、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波によるレーザ光を照射することにより、不純物イオンを活性化させる。その不純物イオンを活性化させる活性化工程は、所定のステージ上に基板を直接載置して、電極部が形成されている側からレーザ光をパターニングされた半導体膜に照射する工程を備えている。

本発明に係る他の半導体装置の製造方法は、以下の工程を備えている。基板の主表面上に下地となる下地絶縁膜を形成する。下地絶縁膜の表面上の所定領域に半導体膜を形成する。半導体膜を結晶化し、所定のパターニングを施す。パターニングされた半導体膜を覆うように、基板上に絶縁膜を形成する。パターニングされた半導体膜の直上に位置する絶縁膜の部分の上に電極部を形成する。電極部および所定のレジストパターンをマスクとして、パターニングされた半導体膜に間隔を隔てて所定導電型の不純物イオンを導入する。不純物イオンを導入したパターニングされた半導体膜に、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波によるレーザ光を照射することにより、不純物イオンを活性化させる。その不純物イオンを活性化させる活性化工程は、電極部が形成されている側とは反対側の基板の側からレーザ光をパターニングされた半導体膜に照射する工程を備えている。

本発明に係る半導体製造装置は、ステージと照射光学系と制御部とを備えている。ステージには基板が直接載置される。照射光学系は、ステージに保持される基板の表面側および裏面側の少なくともいずれかの側から基板に向けてレーザ光を照射するための所定のレーザ光源を含んでいる。制御部は照射光学系を制御する。

本発明に係る液晶表示装置は、主表面を有する基板と薄膜トランジスタとを備えている。その基板として、製造時の熱履歴によって変形するのを阻止するためにあらかじめ施される熱処理を必要としない基板が用いられる。

本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、不純物イオンを活性するためにレーザ光としてＮｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波を用いることによって、アニール処理により活性化を行う場合と比べると、薄膜トランジスタが形成される基板の温度上昇を大幅に抑えらることができて、比較的低温度で不純物イオンの活性化を行なうことができる。また、エキシマレーザを用いて活性化を行う場合と比べると、結晶化した半導体膜におけるレーザ光の吸収率が低く、活性化に必要なエネルギ範囲のマージンが大きくなってプロセスが安定する。

本発明に係る他の半導体装置の製造方法によれば、レーザ光としてＮｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波を用いることによって、比較的低温度で不純物イオンの活性化を行なうことができるとともに、レーザ光を電極部が形成されている側とは反対側の基板の側から半導体膜に照射することによって、半導体膜の全体にレーザ光が照射されて、不純物イオンを効率的に活性化することができる。また、エキシマレーザを用いて活性化を行う場合と比べると、結晶化した半導体膜におけるレーザ光の吸収率が低く、活性化に必要なエネルギ範囲のマージンが大きくなってプロセスが安定する。

本発明に係る半導体製造装置によれば、基板が直接載置されるステージを有していることによって、基板とステージとの間に所定の間隔を開けて基板を設置する場合と比べて、製造装置の構成をよりシンプルにすることができる。

また、液晶表示装置の製造の際にアニールによって活性化を行う場合には基板の変形を防ぐためにあらかじめ基板に熱処理を施しておく必要があるのに対して、レーザ光によって活性化を行う場合には温度上昇が大幅に抑えられるため、本発明に係る液晶表示装置では、製造時の熱履歴によって変形するのを阻止するためにあらかじめ施される熱処理を必要としない基板を用いることができる。これにより、基板の変形を防ぐためにあらかじめ基板に熱処理を施しておく必要がなくなり、工程の削減を図ることができる。

（実施例１）
本発明の実施例１に係る半導体装置の製造方法について説明する。

まず、図１に示すように、基板としてのガラス基板２上に、たとえばＰＥＣＶＤ法により、シリコン窒化膜３とシリコン酸化膜４との２層の膜が下地膜として形成される。次に、図２に示すように、そのシリコン酸化膜４上にアモルファスシリコン膜５が形成される。そのアモルファスシリコン膜５に所定のレーザ光を照射することによって、図３に示すように、アモルファスシリコン膜５が結晶化されてポリシリコン膜６となる。

次に、図４に示すように、そのポリシリコン膜６上に所定のレジストパターン７が形成される。そのレジストパターン７をマスクとしてポリシリコン膜６にエッチングを施すことにより、図５に示すように、ソース／ドレイン領域およびチャネル領域となるポリシリコン膜６ａの部分がパターニングされる。その後、レジストパターン７が除去される。

次に、図６に示すように、ポリシリコン膜６ａにチャネル領域を形成するための所定の導電型の不純物イオンが注入される。次に、図７に示すように、ポリシリコン膜６ａを覆うように、シリコン酸化膜４上にゲート絶縁膜となるシリコン酸化膜９が形成される。

次に、図８に示すように、シリコン酸化膜９上にゲート電極となるクロム膜１０が形成される。次に、図９に示すように、そのクロム膜１０上にゲート電極をパターニングするための所定のレジストパターン１１が形成される。そのレジストパターン１１をマスクとしてクロム膜１０にエッチングを施すことにより、ゲート電極１０ａが形成される。このときゲート電極１０ａの幅は、レジストパターン１１の幅よりも短くなる。

そのレジストパターン１１をマスクとしてポリシリコン膜６ａに所定導電型の不純物イオンを注入することにより、比較的不純物濃度の高い１対の不純物領域６６ａａ、６６ａｂが形成される。その１対の不純物領域６６ａａ、６６ａｂによって挟まれたポリシリコン膜６ａの部分には、チャネル領域６ａｃが形成されることになる。その後、レジストパターン１１が除去される。

次に、図１０に示すように、ゲート電極１０ａをマスクとしてポリシリコン膜６ａに所定導電型の不純物イオンを注入することにより、比較的不純物濃度の低い１対の不純物領域６７ａａ、６７ａｂが形成される。

これにより、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造の１対のソース／ドレイン領域６ａａ，６ａｂが形成されることになる。次に、図１１に示すように、ゲート電極１０ａを覆うようにシリコン酸化膜９上にシリコン酸化膜１２が形成される。

次に、ソース／ドレイン領域６ａａ，６ａｂの不純物イオンの活性化が行われる。不純物イオンを活性化させるためにレーザ光が使用される。そこで、まず、不純物イオンの活性化を行うためのレーザ光照射装置について説明する。

図１２に示すように、レーザ光照射装置５１には、ガラス基板２が載置されるステージ５５ａ、ステージ５５ａに載置されるガラス基板２の表面側（薄膜トランジスタが形成される側）からガラス基板２に向けてレーザ光を照射するための光源５２と光学系５４、入射角度を含め光源５２等を制御するための制御部５３が設けられている。

レーザ光としてＮｄ：ＹＡＧ（Neodymium：Yttrium Aluminium Garnet）レーザの第２高調波（波長５３２ｎｍ）が用いられる。ステージ５５ａの表面は鏡面に仕上げられている。ここで、鏡面とは、ステージ５５ａの表面の粗さ（凹凸）が、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波の波長５３２ｎｍよりも略短い状態にあることをいう。

次に、上述したレーザ光照射装置を用いた不純物イオンの活性化処理について説明する。図１３に示すように、シリコン酸化膜１２の形成されたガラス基板２が、ガラス基板２の裏側（薄膜トランジスタが形成される側とは反対側）の面を下にしてステージ５５ａ上に直接載置される。

ステージ５５ａ上に載置されたガラス基板２に対して、光学系５４により表側の面からレーザ光が所定の入射角度をもって照射される。つまり、レーザ光がガラス基板２の面に対して斜めに照射される。

このとき、入射角度としては、後述するように４５°以上に設定されることが望ましい。また、照射条件の一例として、短軸方向半値幅は約４０〜６０μｍ、長軸長さは約１００ｎｍ、スキャン速度は３ｍｍ／ｓｅｃ、エネルギ密度は約４００ｍＪ／ｃｍ²である。なお、半値幅とは最も強い強度の半分の強度における幅をいう。

照射されたレーザ光の一部は、ポリシリコン膜６ａ等を透過してガラス基板２の裏面にて入射角度と同じ角度（反射角度）にて反射される。反射したレーザ光はガラス基板２を透過し、その一部はポリシリコン膜６ａに照射されることになる。

一方、レーザ光の残りの成分は、ガラス基板２を透過してステージ５５ａの表面にて反射される。このとき、ステージ５５ａの表面が鏡面であることで、この部分でもガラス基板２を透過したレーザ光は、ステージ５５ａの表面にて入射角度と同じ反射角度にて反射される。反射したレーザ光はガラス基板２を透過し、その一部はポリシリコン膜６ａに照射されることになる。

このようにして、ポリシリコン膜６ａにレーザ光が照射されることで注入された不純物イオンの活性化が行われる。なお、この明細書でいう活性化とは、注入された不純物イオン種とシリコン（Ｓｉ）との結合エネルギ以上のエネルギを与えて、不純物イオンを電気的に活性状態にすることをいう。

次に、図１４に示すように、シリコン酸化膜１２、９にソース／ドレイン領域６ａａ，６ａｂの表面を露出するコンタクトホール１２ａ，１２ｂが形成される。次に、図１５に示すように、そのコンタクトホール１２ａ，１２ｂを埋めるように、ソース／ドレイン領域６ａａ，６ａｂに電気的に接続されるソース／ドレイン電極１３ａ，１３ｂがそれぞれ形成される。

その後、図１６に示すように、シリコン酸化膜１２上に透明な有機層間絶縁膜１４が形成される。その有機層間絶縁膜１４にソース／ドレイン領域６ａｂの表面を露出するコンタクトホール１４ａが形成される。そのコンタクトホール１４ａ内および有機層間絶縁膜１４の上面上に透明な導電性膜からなる画素電極１５が形成される。その画素電極１５を覆うように配向膜１６ａが形成される。

一方、ガラス基板２と対向する配置されるガラス基板２０におけるガラス基板２と対向する側の面にカラーフィルター１９が形成される。そのカラーフィルター１９上に対向電極１８が形成される。その対向電極１８上に配向膜１６ｂが形成される。

液晶が配向するように所定のラビング処理が施された後に、ガラス基板２０がガラス基板２と対向するように配置されて、ガラス基板２０とガラス基板２との隙間に液晶が注入されて封止される。以上のようにして半導体装置は液晶表示装置として完成する。

上述した半導体装置の製造方法では、特に、ソース／ドレイン領域６ａａ，６ａｂの不純物イオンを活性化させるためにレーザ光が使用される。このとき、レーザ光としてＮｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波（波長５３２ｎｍ）が用いられて、そのレーザ光がガラス基板２に対し、表側から所定の入射角度をもって照射される。また、レーザ光はレーザ照射装置における鏡面に仕上げられたステージ５５ａ上にガラス基板２が直接載置された状態で照射される。

これにより、ガラス基板２を入射するレーザ光の進む方向と、ガラス基板２の裏面にて反射するレーザ光の成分およびガラス基板２を透過してステージの表面にて反射するレーザ光の成分のそれぞれが進む方向とが異なって、レーザ光の入射する成分と反射する成分との干渉が抑制される。その結果、入射するレーザ光と反射したレーザ光が干渉することなくソース／ドレイン領域６ａａ，６ａｂに照射されて、不純物イオンの活性化を効率よく行うことができる。

また、レーザ光としてＮｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波が使用されることで、エキシマレーザと比べると、レーザ光がポリシリコン膜６ａによって吸収される割合が低くなって、レーザ光の制御が容易になる。

さらに、ガラス基板２がステージ上に直接載置されることで、ガラス基板とステージとの間に所定の間隔を開けてガラス基板を設置する場合と比べて、レーザ光照射装置の構成をよりシンプルにすることができる。

なお、上述した実施例では照射するレーザ光のエネルギ密度の値として約４００ｍＪ／ｃｍ²を挙げたが、エネルギ密度の値としてはこれに限られるものではない。これについて、エネルギ密度とシート抵抗との関係を用いて説明する。図１７は、所定の基板上に形成された、リンイオンを２×１０¹⁵／ｃｍ²ドープしたシリコン膜に、基板の裏面側からレーザ光を照射させた場合におけるシート抵抗のレーザ光のエネルギ密度の依存性を示すグラフである。

図１７に示すように、エネルギ密度範囲Ｐ２（約３５０〜５５０ｍＪ／ｃｍ²）では、シート抵抗が相対的に低くなって活性化が最適に行われている。一方、エネルギ密度範囲Ｐ１（約〜３５０ｍＪ／ｃｍ²）では、エネルギ密度が３５０ｍＪ／ｃｍ²から小さくなるにしたがって、活性化のために必要なエネルギが徐々に不足することになる。また、エネルギ密度Ｐ３（約５５０ｍＪ／ｃｍ²〜）では、活性化は行われているがオーバーパワーでシリコン膜が飛散等してしまうことにより、シート抵抗が相対的に高くなっている。

このことから、活性化を行うためのレーザ光のエネルギ密度としては約３５０〜５５０ｍＪ／ｃｍ²が最も望ましく、イオン注入量や半導体装置における各膜厚等を含む構造を考慮すると、レーザ光のエネルギ密度としては約１００〜１５００ｍＪ／ｃｍ²が望ましいと考えられる。

また、上述した実施例ではレーザ光の入射角度として４５°以上に設定されることが望ましいことを述べた。そこで、このことについて、注入されたイオンの領域とレーザ光の光路との関係を用いて説明する。

図１８は、ゲート電極１０ａの側壁近傍部分から注入されるイオンの散乱領域６１と入射角度θをもって入射されるレーザ光の光路６２を示す。レーザ光の入射角度θとしては、ゲート電極１０ａの直下のポリシリコン膜６ａ中に位置するイオンの散乱領域６１を照射できる角度であればよい。

特にこの場合には、ゲート電極１０ａ、シリコン酸化膜（ゲート絶縁膜）９およびポリシリコン膜６ａの構造から、入射角度θを４５°以上に設定することによって、ゲート電極１０ａの直下のポリシリコン膜６ａ中に位置するイオンの散乱領域を照射できることがわかる。なお、散乱領域６１はシミュレーションによる結果である。

（実施例２）
ここでは、ガラス基板が載置される面が散乱面とされたステージを備えたレーザ光照射装置を用いて不純物イオンの活性化を行う場合を例に挙げて説明する。

まず、前述した図１〜図１２にそれぞれ示す工程と同様の工程を経た後に、ソース／ドレイン領域の不純物イオンの活性化が行われる。ここで、不純物イオンの活性化を行うためのレーザ光照射装置について説明する。

図１９に示すように、レーザ光照射装置５１には、ガラス基板２が載置されるステージ５５ｂ、ステージ５５ｂに載置されるガラス基板２の表面側（薄膜トランジスタが形成される側）からガラス基板２に向けてレーザ光を照射するための光源５２と光学系５４、光源５２等を制御する制御部５３が設けられている。

ステージ５５ｂの表面は散乱面とされる。散乱面とは、ステージ５５ｂの表面の粗さ（凹凸）が、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波の波長５３２ｎｍよりも略大きい状態にあることをいう。

次に、上述したレーザ光照射装置を用いた不純物イオンの活性化処理について説明する。図２０に示すように、シリコン酸化膜１２の形成されたガラス基板２が、ガラス基板２の裏側（薄膜トランジスタが形成される側とは反対側）の面を下にしてステージ５５ｂ上に直接載置される。

ステージ５５ｂ上に載置されたガラス基板２に対して、光学系５４により表側の面からレーザ光がガラス基板２の面に対して斜めに照射される。入射角度としては、前述した場合と同様に、４５°以上に設定されることが望ましいが、ステージ５５ｂにて散乱されるため、特に入射角度に制約はなく、ガラス基板２に対してほぼ垂直にレーザ光を照射してもよい。

照射されたレーザ光の一部は、ポリシリコン膜６ａ等を透過してガラス基板２の裏面にて入射角度と同じ角度（反射角度）にて反射される。反射したレーザ光はガラス基板２を透過し、その一部はポリシリコン膜６ａに照射されることになる。

一方、レーザ光の残りの成分は、ガラス基板２を透過してステージ５５ｂの表面にて反射される。このとき、ステージ５５ｂの表面が散乱面であることで、ガラス基板２を透過したレーザ光は、ガラス基板２の側のあらゆる方向に向かって反射される。反射したレーザ光はガラス基板２を透過し、その一部はポリシリコン膜６ａに照射されることになる。

このようにして、ポリシリコン膜６ａにレーザ光が照射されることで注入された不純物イオンの活性化が行われる。その後、図１４〜図１６に示す工程と同様の工程を経ることによって、半導体装置は液晶表示装置として完成する。

上述した半導体装置の製造方法では、前述した場合と同様に、ソース／ドレイン領域６ａａ，６ａｂの不純物イオンを活性化させる際に、所定の入射角度をもって表側からレーザ光が照射される。これにより、ガラス基板２を入射するレーザ光の進む方向と、ガラス基板２の裏面にて反射するレーザ光の成分が進む方向とが異なって、レーザ光の入射する成分と反射する成分との干渉が抑制されるとともに、レーザ光の制御が容易になる。

しかも、ガラス基板２が散乱面とされたステージ５５ｂ上に直接載置された状態で、レーザ光が照射されることにより、ガラス基板２を透過したレーザ光の成分は、ステージの表面にてガラス基板２の側のあらゆる方向に向かって反射されることになる。

これらの結果、反射したレーザ光がソース／ドレイン領域６ａａ，６ａｂにより均一に照射されて、不純物イオンの活性化をさらに効率よく行うことができる。

また、ガラス基板２がステージ５５ｂ上に直接載置されることで、ガラス基板とステージとの間に所定の間隔を開けてガラス基板を設置する場合と比べて、レーザ照射装置の構成をよりシンプルにすることができる。

なお、上述した実施例では、ステージとして散乱面とされたステージ５５ｂを例に挙げて説明したが、図２１に示すように、鏡面のステージ５５ａ上に散乱面が形成された散乱板５５ｂｂを装着したステージを用いてもよい。特に、この場合には、散乱板５５ｂｂが装着されることによってステージの高さがより高くなるため、レーザ光のフォーカスを調節する必要がある。

また、上述した各実施例では、不純物イオンを活性化する際にレーザ光を所定の入射角度をもって照射するように構成されたレーザ光照射装置を例に挙げて説明した。この他に、図２２に示すように、光学系５４とステージ５５ａに載置されるガラス基板２との間に散乱板５６を配設したレーザ光照射装置５１を用いてもよい。

この場合には、レーザ光は、散乱板５６によってガラス基板２に対して多くの異なる入射角度をもって照射されて反射されることになる。その結果、反射したレーザ光がソース／ドレイン領域６ａａ，６ａｂにより均一に照射されて、不純物イオンの活性化を効率よく行うことができる。

（実施例３）
ここでは、レーザ光をガラス基板の裏面側から照射する場合を例に挙げて説明する。

まず、前述した図１〜図１２にそれぞれ示す工程と同様の工程を経た後に、ソース／ドレイン領域の不純物イオンの活性化が行われる。ここで、不純物イオンの活性化を行うためのレーザ光照射装置について説明する。

図２３に示すように、レーザ光照射装置５１には、ガラス基板２が載置されるステージ５５ｃ、ステージ５５ｃに載置されるガラス基板２の裏面側（薄膜トランジスタが形成される側とは反対側）からガラス基板２に向けてレーザ光を照射するための光源５２と光学系５４、光源５２等を制御する制御部５３が設けられている。

次に、上述したレーザ光照射装置を用いた不純物イオンの活性化処理について説明する。図２４に示すように、シリコン酸化膜１２の形成されたガラス基板２が、ガラス基板２の裏側（薄膜トランジスタが形成される側とは反対側）の面を下にしてステージ５５ｃ上に載置される。

ステージ５５ｃ上に載置されたガラス基板２に対して、光学系５４により裏側の面からレーザ光がガラス基板２の面に照射される。このとき、レーザ光をガラス基板２に対して斜めに入射させても、垂直に入射させてもいずれでもよい。なお、照射条件の一例としては、前述した場合と同様に、短軸方向半値幅は約４０〜６０μｍ、長軸長さは約１００ｎｍ、スキャン速度は３ｍｍ／ｓｅｃ、エネルギ密度は約４００ｍＪ／ｃｍ²である。

ガラス基板２を透過したレーザ光は、チャネル領域６ａｃ、ソース／ドレイン領域６ａａ，６ａｂを含むポリシリコン膜６ａの全体に照射されることになる。

このようにして、ポリシリコン膜６ａの全体にレーザ光が照射されることで注入された不純物イオンの活性化が十分に行われる。その後、図１４〜図１６に示す工程と同様の工程を経ることによって、半導体装置は液晶表示装置として完成する。

上述した半導体装置の製造方法では、不純物イオンを活性化させる際に、ガラス基板の裏側からレーザ光が照射される。これにより、チャネル領域６ａｃ、ソース／ドレイン領域６ａａ，６ａｂを含むポリシリコン膜６ａの全体にレーザ光が照射されて、不純物イオンを効率よく活性化することができる。

また、ガラス基板２がステージ５５ｃ上に直接載置されることで、ガラス基板とステージとの間に所定の間隔を開けてガラス基板を設置する場合と比べて、レーザ照射装置の構成をよりシンプルにすることもできる。

上述した各実施例では、半導体装置（液晶表示装置）の薄膜トランジスタを形成する際に不純物イオンを活性するために、レーザ光としてＮｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波（波長５３２ｎｍ）を照射することによって所定の活性化が行なわれる。レーザ光を用いることによって、アニール処理により活性化を行う場合と比べると、ガラス基板２の温度は高くてもたとえば１００℃程度にまでしか上昇せず、温度上昇が大幅に抑えられる。

これにより、基板としてアニールの施されていない低耐熱のガラス基板（非アニール処理ガラス基板）を適用することができる。また、このようなガラス基板の他に、たとえば樹脂基板も適用することができる。その結果、あらかじめ熱処理を基板に施しておく必要がなく、工程削減を図って生産性の向上を図ることができる。

また、上述した各実施例では所定導電型の不純物イオンとして、ｎ型ではたとえばリンを、ｐ型ではたとえばボロンを適用することができ、いずれの場合も効率よく活性化することができる。

さらに、上述した各実施例ではＬＤＤ構造のソース／ドレイン領域を形成するために、レジストパターン１１をマスクとして不純物イオンを注入することにより比較的不純物濃度の高い１対の不純物領域６６ａａ，６６ａｂを形成した後に、ゲート電極１０ａをマスクとして不純物イオンを注入することにより比較的不純物濃度の低い１対の不純物領域６７ａａ，６７ａｂを形成する場合を例に挙げて説明した。

この他に、ゲート電極１０ａをマスクとして不純物イオンを注入することにより比較的不純物濃度の低い１対の不純物領域６７ａａ，６７ａｂを形成した後に、ゲート電極１０ａの側面上に形成されたサイドウォール膜をマスクとして不純物イオンを注入することにより比較的不純物濃度の高い１対の不純物領域６６ａａ，６６ａｂを形成するようにしてもよい。

本発明の実施例１に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。 同実施例において、図１に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。 同実施例において、図２に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。 同実施例において、図３に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。 同実施例において、図４に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。 同実施例において、図５に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。 同実施例において、図６に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。 同実施例において、図７に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。 同実施例において、図８に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。 同実施例において、図９に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。 同実施例において、図１０に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。 同実施例において、レーザ光照射装置の構成を示す概略図である。 同実施例において、図１１に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。 同実施例において、図１３に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。 同実施例において、図１４に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。 同実施例において、図１５に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。 同実施例において、シート抵抗とレーザパワーとの関係を示すグラフである。 同実施例において、注入されたイオンの散乱領域とレーザ光の光路を示す図である。 本発明の実施例２に係る半導体装置の製造方法に用いられるレーザ光照射装置の構成を示す概略図である。 同実施例において、半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。 同実施例において、変形例に係るレーザ光照射装置の構成を示す概略図である。 同実施例において、他の変形例に係るレーザ光照射装置の構成を示す概略図である。 本発明の実施例３に係る半導体装置の製造方法に用いられるレーザ光照射装置の構成を示す概略図である。 同実施例において、半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。

符号の説明

２，２０ ガラス基板、３ シリコン窒化膜、４，９，１２ シリコン酸化膜、５ アモルファスシリコン膜、６，６ａ ポリシリコン膜、７，１１ レジストパターン、６ａａ，６ａｂ ソース／ドレイン領域、６６ａａ，６６ａｂ，６７ａａ，６７ａｂ 不純物領域、６ａｃ チャネル領域、１０ クロム膜、１０ａ ゲート電極、１２ａ，１２ｂ，１４ａ コンタクトホール、１３ａ，１３ｂ ソース／ドレイン電極、１４ 有機層間絶縁膜、１５ 画素電極、１６ａ，１６ｂ 配向膜、１７ 液晶、１８ 対向電極、１９ カラーフィルター、５１ レーザ光照射装置、５２ 光源、５３ 制御部、５４ 光学系、５５ａ〜５５ｃ ステージ、５５ｂｂ，５６ 散乱板。

Claims (12)

1. 基板の主表面上に下地となる下地絶縁膜を形成する工程と、
   前記下地絶縁膜の表面上の所定領域に半導体膜を形成する工程と、
   前記半導体膜を結晶化し、所定のパターニングを施す工程と、
   パターニングされた前記半導体膜を覆うように、前記基板上に絶縁膜を形成する工程と、
   パターニングされた前記半導体膜の直上に位置する前記絶縁膜の部分の上に電極部を形成する工程と、
   前記電極部および所定のレジストパターンをマスクとして、パターニングされた前記半導体膜に間隔を隔てて所定導電型の不純物イオンを導入する工程と、
   前記不純物イオンを導入したパターニングされた前記半導体膜に、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波によるレーザ光を照射することにより、前記不純物イオンを活性化させる活性化工程と
   を有し、
   前記活性化工程は、所定のステージ上に前記基板を直接載置して、前記電極部が形成されている側から前記レーザ光をパターニングされた前記半導体膜に照射する工程を備えた、半導体装置の製造方法。
2. 前記活性化工程では、所定の前記ステージとして前記基板が直接載置される面が実質的に鏡面とされたステージが使用される、請求項１記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記活性化工程では、所定の前記ステージとして前記基板が直接載置される面にレーザ光を散乱させる所定の凹凸を形成したステージが使用される、請求項１記載の半導体装置の製造方法。
4. 基板の主表面上に下地となる下地絶縁膜を形成する工程と、
   前記下地絶縁膜の表面上の所定領域に半導体膜を形成する工程と、
   前記半導体膜を結晶化し、所定のパターニングを施す工程と、
   パターニングされた前記半導体膜を覆うように、前記基板上に絶縁膜を形成する工程と、
   パターニングされた前記半導体膜の直上に位置する前記絶縁膜の部分の上に電極部を形成する工程と、
   前記電極部および所定のレジストパターンをマスクとして、パターニングされた前記半導体膜に間隔を隔てて所定導電型の不純物イオンを導入する工程と、
   前記不純物イオンを導入したパターニングされた前記半導体膜に、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波によるレーザ光を照射することにより、前記不純物イオンを活性化させる活性化工程と
   を有し、
   前記活性化工程は、前記電極部が形成されている側とは反対側の前記基板の側から前記レーザ光をパターニングされた前記半導体膜に照射する工程を備えた、半導体装置の製造方法。
5. 前記活性化工程では、前記レーザ光は前記基板に対して斜めに照射される、請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記活性化工程では、前記電極部の直下に位置するパターニングされた前記半導体膜の部分に導入された不純物イオンを照射する所定の入射角度をもって前記レーザ光が照射される、請求項５記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記入射角度は４５°以上である、請求項６記載の半導体装置の製造方法。
8. 基板が直接載置されるステージと、
   前記ステージに保持される基板の表面側および裏面側の少なくともいずれかの側から基板に向けてレーザ光を照射するための所定のレーザ光源を含む照射光学系と、
   前記照射光学系を制御する制御部と
   を備えた、半導体製造装置。
9. 前記照射光学系は、前記ステージに載置される基板の表面側から基板に向けてレーザ光を照射し、
   前記ステージにおける前記基板の裏面と対向する部分は、実質的に鏡面およびレーザ光を散乱させるための所定の凹凸面のいずれかとされた、請求項８記載の半導体製造装置。
10. 前記制御部は前記基板に対するレーザ光の入射角度を調整するための機能を有する、請求項８または９に記載の半導体製造装置。
11. 主表面を有する基板と、
    前記基板の主表面上に形成された薄膜トランジスタと
    を備え、
    前記基板として、製造時の熱履歴によって変形するのを阻止するためにあらかじめ施される熱処理を必要としない基板が用いられた、液晶表示装置。
12. 前記基板は樹脂から形成された、請求項１１記載の液晶表示装置。

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