JP3344418B2 - 露光装置、半導体薄膜、薄膜トランジスタ、液晶表示装置、ｅｌ表示装置およびその製造方法 - Google Patents
露光装置、半導体薄膜、薄膜トランジスタ、液晶表示装置、ｅｌ表示装置およびその製造方法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/78696—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film characterised by the structure of the channel, e.g. multichannel, transverse or longitudinal shape, length or width, doping structure, or the overlap or alignment between the channel and the gate, the source or the drain, or the contacting structure of the channel
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体薄膜、薄膜ト
ランジスタ、液晶表示装置、ＥＬ表示装置とその製造方
法、露光装置に関する。
ランジスタ、液晶表示装置、ＥＬ表示装置とその製造方
法、露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の半導体膜
の製造方法として、ガラス等の基板に成膜された非結晶
質半導体膜（非晶質半導体および微小結晶半導体）に対
しレーザ光を照射し、溶融、結晶化させ、結晶質半導体
膜（多結晶半導体膜および連続した単結晶半導体膜）を
得るレーザアニール法が使用されている。通常、これを
結晶化工程と呼ぶ。
の製造方法として、ガラス等の基板に成膜された非結晶
質半導体膜（非晶質半導体および微小結晶半導体）に対
しレーザ光を照射し、溶融、結晶化させ、結晶質半導体
膜（多結晶半導体膜および連続した単結晶半導体膜）を
得るレーザアニール法が使用されている。通常、これを
結晶化工程と呼ぶ。
【０００３】レーザの光源として、アルゴンレーザ、Ｋ
ｒＦおよびＸｅＣｌエキシマレーザが一般に使用されて
いる。主に半導体としてＳｉを用いることと、基板とし
て主にガラスを用い、ガラスの融点以下の温度でプロセ
スが構成されることから、上記の製造方法で作製するＴ
ＦＴを通常低温ポリＳｉ−ＴＦＴと呼ぶ。以下の発明
は、ＧａＡｓ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅＣ等の半導体
薄膜に関しても同様に効果があるが、現在一般的に用い
られているシリコン（Ｓｉ）を中心に説明する。
ｒＦおよびＸｅＣｌエキシマレーザが一般に使用されて
いる。主に半導体としてＳｉを用いることと、基板とし
て主にガラスを用い、ガラスの融点以下の温度でプロセ
スが構成されることから、上記の製造方法で作製するＴ
ＦＴを通常低温ポリＳｉ−ＴＦＴと呼ぶ。以下の発明
は、ＧａＡｓ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅＣ等の半導体
薄膜に関しても同様に効果があるが、現在一般的に用い
られているシリコン（Ｓｉ）を中心に説明する。
【０００４】現在主に生産されているＴＦＴ液晶表示装
置では、非晶質Ｓｉを半導体層とするＴＦＴが一般的で
あり、画素を駆動するための回路部分は画面周辺にＩＣ
チップを取りつける方式を用いている。高特性の低温ポ
リＳｉ−ＴＦＴを用いることにより、ガラス基板上に形
成されたＴＦＴを用いて、駆動回路まで作製することが
できる。低温ポリＳｉ−ＴＦＴを用いることにより、通
常額縁と呼ばれる液晶表示装置のパネルの外周部分で、
画面がない部分を小さくすることや、より高精細なドッ
トピッチの液晶表示装置を作製することができる。ま
た、高特性の低温ポリＳｉ−ＴＦＴを用いることによ
り、ガラス基板上に各種の半導体回路を形成する、シス
テムオンパネル（ＳＯＰ）が可能となる。また、低温ポ
リＳｉ−ＴＦＴを用いて、エレクトロルミネッセンス
（ＥＬ）表示素子をスイッチングすることにより、ＥＬ
表示装置を作製することができる。
置では、非晶質Ｓｉを半導体層とするＴＦＴが一般的で
あり、画素を駆動するための回路部分は画面周辺にＩＣ
チップを取りつける方式を用いている。高特性の低温ポ
リＳｉ−ＴＦＴを用いることにより、ガラス基板上に形
成されたＴＦＴを用いて、駆動回路まで作製することが
できる。低温ポリＳｉ−ＴＦＴを用いることにより、通
常額縁と呼ばれる液晶表示装置のパネルの外周部分で、
画面がない部分を小さくすることや、より高精細なドッ
トピッチの液晶表示装置を作製することができる。ま
た、高特性の低温ポリＳｉ−ＴＦＴを用いることによ
り、ガラス基板上に各種の半導体回路を形成する、シス
テムオンパネル（ＳＯＰ）が可能となる。また、低温ポ
リＳｉ−ＴＦＴを用いて、エレクトロルミネッセンス
（ＥＬ）表示素子をスイッチングすることにより、ＥＬ
表示装置を作製することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の結晶化
工程において、以下の課題がある。１．作製されるシリ
コン薄膜が、多結晶であり結晶粒径が小さいことから、
移動度が小さく、また、ＴＦＴを作製した場合に劣化が
大きい。２．通常結晶化に用いるレーザはパルスレーザ
であり、パルス毎のレーザ強度にバラツキがあり、単パ
ルスで作製した場合、結晶の膜質や結晶粒径にバラツキ
が生じる。
工程において、以下の課題がある。１．作製されるシリ
コン薄膜が、多結晶であり結晶粒径が小さいことから、
移動度が小さく、また、ＴＦＴを作製した場合に劣化が
大きい。２．通常結晶化に用いるレーザはパルスレーザ
であり、パルス毎のレーザ強度にバラツキがあり、単パ
ルスで作製した場合、結晶の膜質や結晶粒径にバラツキ
が生じる。
【０００６】また、ＴＦＴとして、低濃度不純物領域
（ＬＤＤ）やオフセット領域とチャネル領域の境目近辺
にシリコン結晶の粒界があると、粒界付近に結晶欠陥や
ダングリングボンドが多く、これらによって、ＴＦＴを
長時間または多数回スイッチング動作をさせた場合に、
劣化を生じる。
（ＬＤＤ）やオフセット領域とチャネル領域の境目近辺
にシリコン結晶の粒界があると、粒界付近に結晶欠陥や
ダングリングボンドが多く、これらによって、ＴＦＴを
長時間または多数回スイッチング動作をさせた場合に、
劣化を生じる。
【０００７】また、ＴＦＴのチャネル領域のシリコン結
晶の粒径が小さいと、移動度等の特性が悪く、液晶表示
装置の画像の精細度が低くなる、あるいはＥＬ表示装置
の輝度が低くなる等の課題がある。
晶の粒径が小さいと、移動度等の特性が悪く、液晶表示
装置の画像の精細度が低くなる、あるいはＥＬ表示装置
の輝度が低くなる等の課題がある。
【０００８】次にＴＦＴあるいは液晶表示装置の製造方
法として、シリコン薄膜を比較的大粒径で形成する方法
は、種々検討されているが、結晶とＴＦＴパターンとの
位置関係を規定する方法がないので、ＬＤＤやオフセッ
トあるいはチャネル領域に粒界の有無が生じたり、粒界
の数がＴＦＴ毎に差を生じる、あるいは、ＴＦＴ毎のチ
ャネル領域のシリコン結晶粒径に差を生じ、ＴＦＴ特性
バラツキの要因となっていた。
法として、シリコン薄膜を比較的大粒径で形成する方法
は、種々検討されているが、結晶とＴＦＴパターンとの
位置関係を規定する方法がないので、ＬＤＤやオフセッ
トあるいはチャネル領域に粒界の有無が生じたり、粒界
の数がＴＦＴ毎に差を生じる、あるいは、ＴＦＴ毎のチ
ャネル領域のシリコン結晶粒径に差を生じ、ＴＦＴ特性
バラツキの要因となっていた。
【０００９】また、非晶質シリコンを用いるＴＦＴと比
較して、レーザアニール装置が余分に必要であり、装置
コストが高いという課題がある。
較して、レーザアニール装置が余分に必要であり、装置
コストが高いという課題がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】半導体薄膜の製造方法と
して、以下の手段をとった。第１の半導体薄膜の製造方
法として、基板上に非結晶質半導体膜を成膜する第１の
工程と、前記非結晶質半導体膜表面に、感光レジスト層
をコートし、露光・現像・剥離し、帯状、方形あるいは
それに類似のレジストパターンを形成後、前記感光レジ
ストの軟化温度以上に加熱することで、前記感光レジス
トの表面張力を利用して、なだらかな段差部を有するレ
ジストパターンを形成し、膜厚が部分的に異なる感光レ
ジスト層部を設ける第２の工程と、前記感光レジスト層
部の上からドライエッチング法によりエッチングし、前
記非結晶質半導体膜表面に複数の凹凸部分を形成し、膜
厚が部分的に異なる非結晶質半導体膜を形成する第３の
工程と、前記基板に強光またはレーザ光を照射する第４
の工程とを少なくとも有することを特徴とする。第２の
半導体薄膜の製造方法として、基板上に非結晶質半導体
膜を成膜する第１の工程と、前記非結晶質半導体膜表面
に、感光レジスト層をコートし、露光・現像・剥離し、
円形あるいはそれに類似のレジストパターンを形成後、
前記感光レジストの軟化温度以上に加熱することで、前
記感光レジストの表面張力を利用して、球面状の凸部を
有するレジストパターンを形成し、膜厚が部分的に異な
る感光レジスト層部を設ける第２の工程と、前記感光レ
ジスト層部の上からドライエッチング法によりエッチン
グし、前記非結晶質半導体膜表面に複数の凹凸部分を形
成し、膜厚が部分的に異なる非結晶質半導体膜を形成す
る第３の工程と、前記基板に強光またはレーザ光を照射
する第４の工程とを少なくとも有することを特徴とす
る。第３の半導体薄膜の製造方法として、基板上に非結
晶質半導体膜を成膜する第１の工程と、前記非結晶質半
導体膜表面に、感光レジスト層をコートし、照射光の位
相を変化させる露光マスクを用いて、感光レジストを露
光し、現像することにより、膜厚が部分的に異なる感光
レジスト層部を設ける第２の工程と、前記感光レジスト
層部の上からドライエッチング法によりエッチングし、
前記非結晶質半導体膜表面に複数の凹凸部分を形成し、
膜厚が部分的に異なる非結晶質半導体膜を形成する第３
の工程と、前記基板に強光またはレーザ光を照射する第
４の工程とを少なくとも有することを特徴とする。第４
の半導体薄膜の製造方法として、基板上に非結晶質半導
体膜を成膜する第１の工程と、前記非結晶質半導体膜表
面に、感光レジスト層をコートし、照射光のピントがず
れるように光路を設計した露光器を用いて、感光レジス
トを露光し、現像することにより、膜厚が部分的に異な
る感光レジスト層部を設ける第２の工程と、前記感光レ
ジスト層部の上からドライエッチング法によりエッチン
グし、前記非結晶質半導体膜表面に複数の凹凸部分を形
成し、膜厚が部分的に異なる非結晶質半導体膜を形成す
る第３の工程と、前記基板に強光またはレーザ光を照射
する第４の工程とを少なくとも有することを特徴とす
る。第５の半導体薄膜の製造方法として、膜厚が部分的
に異なる非結晶質半導体膜に対し、開口部の面積を部分
的に変化させた露光マスクを用いて、膜厚が変化してい
る部分に対し、部分的に異なる光量の強光またはレーザ
光を照射して、結晶化することを特徴とする。
して、以下の手段をとった。第１の半導体薄膜の製造方
法として、基板上に非結晶質半導体膜を成膜する第１の
工程と、前記非結晶質半導体膜表面に、感光レジスト層
をコートし、露光・現像・剥離し、帯状、方形あるいは
それに類似のレジストパターンを形成後、前記感光レジ
ストの軟化温度以上に加熱することで、前記感光レジス
トの表面張力を利用して、なだらかな段差部を有するレ
ジストパターンを形成し、膜厚が部分的に異なる感光レ
ジスト層部を設ける第２の工程と、前記感光レジスト層
部の上からドライエッチング法によりエッチングし、前
記非結晶質半導体膜表面に複数の凹凸部分を形成し、膜
厚が部分的に異なる非結晶質半導体膜を形成する第３の
工程と、前記基板に強光またはレーザ光を照射する第４
の工程とを少なくとも有することを特徴とする。第２の
半導体薄膜の製造方法として、基板上に非結晶質半導体
膜を成膜する第１の工程と、前記非結晶質半導体膜表面
に、感光レジスト層をコートし、露光・現像・剥離し、
円形あるいはそれに類似のレジストパターンを形成後、
前記感光レジストの軟化温度以上に加熱することで、前
記感光レジストの表面張力を利用して、球面状の凸部を
有するレジストパターンを形成し、膜厚が部分的に異な
る感光レジスト層部を設ける第２の工程と、前記感光レ
ジスト層部の上からドライエッチング法によりエッチン
グし、前記非結晶質半導体膜表面に複数の凹凸部分を形
成し、膜厚が部分的に異なる非結晶質半導体膜を形成す
る第３の工程と、前記基板に強光またはレーザ光を照射
する第４の工程とを少なくとも有することを特徴とす
る。第３の半導体薄膜の製造方法として、基板上に非結
晶質半導体膜を成膜する第１の工程と、前記非結晶質半
導体膜表面に、感光レジスト層をコートし、照射光の位
相を変化させる露光マスクを用いて、感光レジストを露
光し、現像することにより、膜厚が部分的に異なる感光
レジスト層部を設ける第２の工程と、前記感光レジスト
層部の上からドライエッチング法によりエッチングし、
前記非結晶質半導体膜表面に複数の凹凸部分を形成し、
膜厚が部分的に異なる非結晶質半導体膜を形成する第３
の工程と、前記基板に強光またはレーザ光を照射する第
４の工程とを少なくとも有することを特徴とする。第４
の半導体薄膜の製造方法として、基板上に非結晶質半導
体膜を成膜する第１の工程と、前記非結晶質半導体膜表
面に、感光レジスト層をコートし、照射光のピントがず
れるように光路を設計した露光器を用いて、感光レジス
トを露光し、現像することにより、膜厚が部分的に異な
る感光レジスト層部を設ける第２の工程と、前記感光レ
ジスト層部の上からドライエッチング法によりエッチン
グし、前記非結晶質半導体膜表面に複数の凹凸部分を形
成し、膜厚が部分的に異なる非結晶質半導体膜を形成す
る第３の工程と、前記基板に強光またはレーザ光を照射
する第４の工程とを少なくとも有することを特徴とす
る。第５の半導体薄膜の製造方法として、膜厚が部分的
に異なる非結晶質半導体膜に対し、開口部の面積を部分
的に変化させた露光マスクを用いて、膜厚が変化してい
る部分に対し、部分的に異なる光量の強光またはレーザ
光を照射して、結晶化することを特徴とする。
【００１１】薄膜トランジスタの製造方法として、以下
の手段をとった。第１の薄膜トランジスタの製造方法と
して、第１〜６のいずれかの半導体薄膜の製造方法を用
いることを特徴とする。第２の薄膜トランジスタの製造
方法として、第１の薄膜トランジスタの製造方法で、非
結晶質半導体膜表面に、膜厚が部分的に異なる感光レジ
スト層部を設け、その上からドライエッチング法により
エッチングすることで、上記非結晶質半導体膜表面に複
数の凹凸部分を形成し、同時に、半導体薄膜にフォト工
程用のキーパターンを形成することを特徴とする。ま
た、第１または２の薄膜トランジスタの製造方法を、液
晶表示装置の製造方法、ＥＬ表示装置の製造方法に用い
てもよい。
の手段をとった。第１の薄膜トランジスタの製造方法と
して、第１〜６のいずれかの半導体薄膜の製造方法を用
いることを特徴とする。第２の薄膜トランジスタの製造
方法として、第１の薄膜トランジスタの製造方法で、非
結晶質半導体膜表面に、膜厚が部分的に異なる感光レジ
スト層部を設け、その上からドライエッチング法により
エッチングすることで、上記非結晶質半導体膜表面に複
数の凹凸部分を形成し、同時に、半導体薄膜にフォト工
程用のキーパターンを形成することを特徴とする。ま
た、第１または２の薄膜トランジスタの製造方法を、液
晶表示装置の製造方法、ＥＬ表示装置の製造方法に用い
てもよい。
【００１２】薄膜トランジスタとして、以下の手段によ
った。第１の薄膜トランジスタとして、半導体層内のチ
ャネルが形成される領域の半導体膜厚が部分的に異なる
薄膜トランジスタであって、前記半導体膜の段差部分が
テーパー形状であり、前記半導体膜厚の段差部分のテー
パの長さがチャンネル長を含む長さに近いことを特徴と
する。第１の薄膜トランジスタを液晶表示装置、または
ＥＬ表示装置に用いてもよい。
った。第１の薄膜トランジスタとして、半導体層内のチ
ャネルが形成される領域の半導体膜厚が部分的に異なる
薄膜トランジスタであって、前記半導体膜の段差部分が
テーパー形状であり、前記半導体膜厚の段差部分のテー
パの長さがチャンネル長を含む長さに近いことを特徴と
する。第１の薄膜トランジスタを液晶表示装置、または
ＥＬ表示装置に用いてもよい。
【００１３】以下、本発明の作用について説明する。
【００１４】感光レジストに対する露光と、非晶質半導
体に対する溶融結晶化が同一装置で行う露光装置の作用
を説明する。従来レーザアニール装置は、一様にレーザ
光を非晶質半導体膜に対して照射する方式であったが、
本特許に示すように、露光マスク、位相シフトマスクを
使用し、光の位置および強度を制御する方式をとる方が
好ましい。また、露光装置に対する要求も、露光量の位
置制御し、場所的に変化させるグレートーン技術が要求
されている。この２つの装置に要求される内容は同じで
あるので、同一の装置により実現した。また、レーザ結
晶化に用いる波長はシリコンに対する吸収率が、高い波
長が500nm以下であることが効率が高く、無用にガラス
基板を加熱せず、好ましい。感光レジスト露光に対して
も、高い波長が500nm以下で問題はない。また、光源を
レーザ光とすることにより、位相シフト技術が効果的に
利用することが可能となり、場所的に光量の強弱をつけ
ることが容易になる。
体に対する溶融結晶化が同一装置で行う露光装置の作用
を説明する。従来レーザアニール装置は、一様にレーザ
光を非晶質半導体膜に対して照射する方式であったが、
本特許に示すように、露光マスク、位相シフトマスクを
使用し、光の位置および強度を制御する方式をとる方が
好ましい。また、露光装置に対する要求も、露光量の位
置制御し、場所的に変化させるグレートーン技術が要求
されている。この２つの装置に要求される内容は同じで
あるので、同一の装置により実現した。また、レーザ結
晶化に用いる波長はシリコンに対する吸収率が、高い波
長が500nm以下であることが効率が高く、無用にガラス
基板を加熱せず、好ましい。感光レジスト露光に対して
も、高い波長が500nm以下で問題はない。また、光源を
レーザ光とすることにより、位相シフト技術が効果的に
利用することが可能となり、場所的に光量の強弱をつけ
ることが容易になる。
【００１５】非結晶質半導体膜の膜厚が部分的に異なる
非晶質半導体薄膜に対して、レーザ光を照射し、多結晶
シリコン膜を形成する半導体薄膜の作用を説明する。膜
厚分布ある部分をレーザ結晶化することにより、熱分布
が生じ、非晶質半導体薄膜が溶融し、結晶化する時点の
固化開始のタイミングが場所的に連続的にズレる。これ
により、結晶成長の起点が限定され、また、連続的に結
晶が成長していくことにより、シリコン結晶の大粒径化
が起こる。大粒径結晶を形成するためには、膜厚の段差
部分がなめらかに膜厚が変化していることが好ましく、
狙いの粒径に近い、段差部のテーパー形状を形成しなく
てはならない。１μｍ以上の大粒径結晶を形成するため
には、段差部分の長さが０．５μｍ以上とする必要があ
る。また、非晶質半導体膜の膜厚差を設ける場合に頂点
となる部分を形成することにより、結晶化時に頂点の部
分が最初に固化し、結晶成長の起点となる。頂点を設け
ることにより、結晶が形成される位置を明確に規定する
ことが可能となる。
非晶質半導体薄膜に対して、レーザ光を照射し、多結晶
シリコン膜を形成する半導体薄膜の作用を説明する。膜
厚分布ある部分をレーザ結晶化することにより、熱分布
が生じ、非晶質半導体薄膜が溶融し、結晶化する時点の
固化開始のタイミングが場所的に連続的にズレる。これ
により、結晶成長の起点が限定され、また、連続的に結
晶が成長していくことにより、シリコン結晶の大粒径化
が起こる。大粒径結晶を形成するためには、膜厚の段差
部分がなめらかに膜厚が変化していることが好ましく、
狙いの粒径に近い、段差部のテーパー形状を形成しなく
てはならない。１μｍ以上の大粒径結晶を形成するため
には、段差部分の長さが０．５μｍ以上とする必要があ
る。また、非晶質半導体膜の膜厚差を設ける場合に頂点
となる部分を形成することにより、結晶化時に頂点の部
分が最初に固化し、結晶成長の起点となる。頂点を設け
ることにより、結晶が形成される位置を明確に規定する
ことが可能となる。
【００１６】次に、上記に示した半導体薄膜の製造方法
の作用を説明する 感光レジスト層のパターンを形成
し、その上からドライエッチング法で、非晶質半導体層
を膜厚の一部を削ることにより、上記の膜厚分布の存在
する非晶質半導体層を形成することができる。また、感
光レジスト層のパターンを形成する工程で、開口部の面
積を部分的に変化させた露光マスクを用いることより、
感光レジストに照射される光量を制御することが可能と
なり、残存するレジストの端部をなめらかなテーパー形
状に形成することができる。その上からドライエッチン
グすることにより、非晶質半導体膜の断差部分のテーパ
ー形状がなめらかに変化するように形成される。また、
感光レジスト層のパターンを形成する工程で、照射光の
位相を変化させる露光マスクを用いる方法によっても同
様に感光レジストに照射される光量を制御することが可
能であり、断差部分のテーパー形状がなめらかに変化す
るように形成することができる。位相を変化させる露光
マスクとしては、部分的に厚さが異なる光透過性の膜お
よび板を用い、照射光の位相を変化させる方式が、マス
クを容易に作成できる。さらになめらかなレジストパタ
ーンの端部形状を得るために、レジストパターンを形成
後、感光レジストの軟化温度以上に加熱することで、前
記感光レジストの表面張力により、なめらかに膜厚が変
化するパターンが形成される。この場合、レジストパタ
ーンを円形あるいはそれに類似の形状で形成しておくこ
とにより、頂点を有する球面状の凸部の形のレジストパ
ターンを形成することができる。このパターンをドライ
エッチすることにより、上記の頂点を有する膜厚分布の
ある非晶質半導体薄膜を容易に作成することができる。
の作用を説明する 感光レジスト層のパターンを形成
し、その上からドライエッチング法で、非晶質半導体層
を膜厚の一部を削ることにより、上記の膜厚分布の存在
する非晶質半導体層を形成することができる。また、感
光レジスト層のパターンを形成する工程で、開口部の面
積を部分的に変化させた露光マスクを用いることより、
感光レジストに照射される光量を制御することが可能と
なり、残存するレジストの端部をなめらかなテーパー形
状に形成することができる。その上からドライエッチン
グすることにより、非晶質半導体膜の断差部分のテーパ
ー形状がなめらかに変化するように形成される。また、
感光レジスト層のパターンを形成する工程で、照射光の
位相を変化させる露光マスクを用いる方法によっても同
様に感光レジストに照射される光量を制御することが可
能であり、断差部分のテーパー形状がなめらかに変化す
るように形成することができる。位相を変化させる露光
マスクとしては、部分的に厚さが異なる光透過性の膜お
よび板を用い、照射光の位相を変化させる方式が、マス
クを容易に作成できる。さらになめらかなレジストパタ
ーンの端部形状を得るために、レジストパターンを形成
後、感光レジストの軟化温度以上に加熱することで、前
記感光レジストの表面張力により、なめらかに膜厚が変
化するパターンが形成される。この場合、レジストパタ
ーンを円形あるいはそれに類似の形状で形成しておくこ
とにより、頂点を有する球面状の凸部の形のレジストパ
ターンを形成することができる。このパターンをドライ
エッチすることにより、上記の頂点を有する膜厚分布の
ある非晶質半導体薄膜を容易に作成することができる。
【００１７】また、膜厚分布がないあるいは小さい非晶
質半導体薄膜に対して部分的に異なる光量の強光または
レーザ光を照射することによっても、大粒径シリコン結
晶を形成することができる。開口部の面積を部分的に変
化させた露光マスクを用いて、強光またはレーザ光を照
射する結晶化を行なうことにより、溶融時の熱分布をな
めらかに制御することが可能であり、大粒径シリコン結
晶を形成することが可能となる。
質半導体薄膜に対して部分的に異なる光量の強光または
レーザ光を照射することによっても、大粒径シリコン結
晶を形成することができる。開口部の面積を部分的に変
化させた露光マスクを用いて、強光またはレーザ光を照
射する結晶化を行なうことにより、溶融時の熱分布をな
めらかに制御することが可能であり、大粒径シリコン結
晶を形成することが可能となる。
【００１８】さらに、膜厚分布のある非晶質半導体薄膜
に対して、部分的に異なる光量の強光またはレーザ光を
照射することにより、溶融時の熱分布をさらになめらか
に制御することが可能であり、大粒径シリコン結晶を形
成することが可能となる。開口部の面積を部分的に変化
させた露光マスクを用いて結晶化を行なうことにより、
容易に部分的に異なる光量の強光またはレーザ光を得る
ことができる。また、照射光の位相を変化させる露光マ
スクを用い結晶化を行なうことにより、同様に容易に部
分的に異なる光量の強光またはレーザ光を得ることがで
きる。非晶質半導体膜のフォト工程で用いる露光マスク
および場所的な露光量分布と結晶化工程で用いる露光マ
スクおよび場所的な露光量分布は一致（近似）または逆
転させることにより、結晶化時の熱量分布を有効に制御
することができ、大粒径シリコン結晶を形成することが
できる。
に対して、部分的に異なる光量の強光またはレーザ光を
照射することにより、溶融時の熱分布をさらになめらか
に制御することが可能であり、大粒径シリコン結晶を形
成することが可能となる。開口部の面積を部分的に変化
させた露光マスクを用いて結晶化を行なうことにより、
容易に部分的に異なる光量の強光またはレーザ光を得る
ことができる。また、照射光の位相を変化させる露光マ
スクを用い結晶化を行なうことにより、同様に容易に部
分的に異なる光量の強光またはレーザ光を得ることがで
きる。非晶質半導体膜のフォト工程で用いる露光マスク
および場所的な露光量分布と結晶化工程で用いる露光マ
スクおよび場所的な露光量分布は一致（近似）または逆
転させることにより、結晶化時の熱量分布を有効に制御
することができ、大粒径シリコン結晶を形成することが
できる。
【００１９】上記、半導体薄膜を用いて作成したＴＦＴ
の作用を説明する。半導体層内の膜厚が部分的に異なる
非晶質半導体膜をレーザ結晶化した大粒径シリコン結晶
を有する半導体薄膜を用いてＴＦＴを形成することによ
り、主に結晶粒界に存在する欠陥が減少またはなくな
り、移動度をはじめとするＴＦＴ特性が向上する。ま
た、ＴＦＴに低濃度不純物領域（ＬＤＤ領域）またはオ
フセット領域を作成するが、このＬＤＤ領域またはオフ
セット領域の結晶粒径が大きくなる、あるいは単結晶と
なることにより、ＴＦＴに電流が流れたときに、欠陥を
もとに半導体層を破壊していく現象が起こりにくくな
り、信頼性が向上する。チャネル領域に膜厚差をもたせ
て、大粒径シリコン結晶を形成すると、ＴＦＴ特性が向
上する。ＴＦＴのチャネル領域およびＬＤＤ領域または
オフセット領域をすべて含む粒径の大粒径シリコン結晶
を形成することが好ましいのであるが、半導体膜厚の段
差部分のテーパーの長さが必要とされる粒径に近いこと
が必要である。また、膜厚が厚い部分の少なくとも一部
に頂点となる部分が存在する非晶質半導体膜に対してレ
ーザ結晶化を行なって得られた大粒径シリコン結晶を含
む半導体薄膜は、大粒径シリコン結晶の位置が明確に規
定されているので、大粒径シリコン結晶の位置とＴＦＴ
の位置を明確に一致させることが可能となり、ＴＦＴの
特性が向上し、バラツキが低下する。
の作用を説明する。半導体層内の膜厚が部分的に異なる
非晶質半導体膜をレーザ結晶化した大粒径シリコン結晶
を有する半導体薄膜を用いてＴＦＴを形成することによ
り、主に結晶粒界に存在する欠陥が減少またはなくな
り、移動度をはじめとするＴＦＴ特性が向上する。ま
た、ＴＦＴに低濃度不純物領域（ＬＤＤ領域）またはオ
フセット領域を作成するが、このＬＤＤ領域またはオフ
セット領域の結晶粒径が大きくなる、あるいは単結晶と
なることにより、ＴＦＴに電流が流れたときに、欠陥を
もとに半導体層を破壊していく現象が起こりにくくな
り、信頼性が向上する。チャネル領域に膜厚差をもたせ
て、大粒径シリコン結晶を形成すると、ＴＦＴ特性が向
上する。ＴＦＴのチャネル領域およびＬＤＤ領域または
オフセット領域をすべて含む粒径の大粒径シリコン結晶
を形成することが好ましいのであるが、半導体膜厚の段
差部分のテーパーの長さが必要とされる粒径に近いこと
が必要である。また、膜厚が厚い部分の少なくとも一部
に頂点となる部分が存在する非晶質半導体膜に対してレ
ーザ結晶化を行なって得られた大粒径シリコン結晶を含
む半導体薄膜は、大粒径シリコン結晶の位置が明確に規
定されているので、大粒径シリコン結晶の位置とＴＦＴ
の位置を明確に一致させることが可能となり、ＴＦＴの
特性が向上し、バラツキが低下する。
【００２０】本発明のＴＦＴの製造方法の作用を説明す
る。上記の半導体薄膜の製造方法と同様にして、大粒径
シリコン結晶を含む半導体薄膜を形成することができ
る。フォトおよびエッチング工程により、非晶質半導体
膜に膜厚分布を形成する工程で、同時に、後ろのフォト
工程用のキーパターンを形成することにより、大粒径シ
リコン結晶を基板面内に多数配置し、大粒径シリコン結
晶の位置に対応してＴＦＴを正確に形成する位置合わせ
精度が向上し、ＴＦＴの特性が向上し、特性バラツキが
減少し、信頼性が向上する。
る。上記の半導体薄膜の製造方法と同様にして、大粒径
シリコン結晶を含む半導体薄膜を形成することができ
る。フォトおよびエッチング工程により、非晶質半導体
膜に膜厚分布を形成する工程で、同時に、後ろのフォト
工程用のキーパターンを形成することにより、大粒径シ
リコン結晶を基板面内に多数配置し、大粒径シリコン結
晶の位置に対応してＴＦＴを正確に形成する位置合わせ
精度が向上し、ＴＦＴの特性が向上し、特性バラツキが
減少し、信頼性が向上する。
【００２１】上記の大粒径シリコン結晶を含むＴＦＴを
用いた液晶表示装置の作用について説明する。上記の膜
厚分布または光量分布を用いて、大粒径シリコン結晶を
形成したＴＦＴを用いて、液晶表示装置を形成すること
により、ＴＦＴの特性が高いことから精細度が高い設計
が可能になる。また、ＴＦＴのバラツキが小さいことか
ら、画面輝度の一様性が高まる、歩留まりが向上する。
ＴＦＴの信頼性が高いことから、液晶表示装置の信頼性
が向上する。
用いた液晶表示装置の作用について説明する。上記の膜
厚分布または光量分布を用いて、大粒径シリコン結晶を
形成したＴＦＴを用いて、液晶表示装置を形成すること
により、ＴＦＴの特性が高いことから精細度が高い設計
が可能になる。また、ＴＦＴのバラツキが小さいことか
ら、画面輝度の一様性が高まる、歩留まりが向上する。
ＴＦＴの信頼性が高いことから、液晶表示装置の信頼性
が向上する。
【００２２】上記の大粒径シリコン結晶を含むＴＦＴを
用いたＥＬ表示装置の作用について説明する。上記の膜
厚分布または光量分布を用いて、大粒径シリコン結晶を
形成したＴＦＴを用いて、ＥＬ表示装置を形成すること
により、ＴＦＴの特性が高いことからＥＬ表示装置の輝
度が向上する。ＴＦＴのバラツキが小さいことから、画
面輝度の一様性が高まる、歩留まりが向上する。ＴＦＴ
の信頼性が高いことから、ＥＬ表示装置の信頼性が向上
する。
用いたＥＬ表示装置の作用について説明する。上記の膜
厚分布または光量分布を用いて、大粒径シリコン結晶を
形成したＴＦＴを用いて、ＥＬ表示装置を形成すること
により、ＴＦＴの特性が高いことからＥＬ表示装置の輝
度が向上する。ＴＦＴのバラツキが小さいことから、画
面輝度の一様性が高まる、歩留まりが向上する。ＴＦＴ
の信頼性が高いことから、ＥＬ表示装置の信頼性が向上
する。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。なお、非結晶質シリコ
ン膜は、非晶質シリコン膜および多結晶シリコン膜の総
称として用いる。レーザ光の照射エネルギー密度を定義
する場合、照射面積を算定する必要があるが、レーザ強
度の場所分布を測定した場合、強度が最高になる場所に
おけるレーザ強度の２分の１の強度を示す場所を結んだ
面積を照射面積としている。
て図面を参照しながら説明する。なお、非結晶質シリコ
ン膜は、非晶質シリコン膜および多結晶シリコン膜の総
称として用いる。レーザ光の照射エネルギー密度を定義
する場合、照射面積を算定する必要があるが、レーザ強
度の場所分布を測定した場合、強度が最高になる場所に
おけるレーザ強度の２分の１の強度を示す場所を結んだ
面積を照射面積としている。
【００２４】結晶化に用いるレーザ光は、シリコン膜へ
吸収され、熱を発生する必要があるので、波長が５００
ｎｍより短いレーザが要求され、より短波長になるほ
ど、吸収効率にすぐれる。本発明では、ＸｅＣｌエキシ
マレーザ、波長３０８ｎｍで結晶化工程を行なったが、
５００ｎｍ以下のレーザであればよく、たとえばＡｒ
Ｆ、ＫｒＦ等のエキシマレーザーやＡｒレーザー等でも
良い。また、パルスレーザを用いて説明したが、連続発
振（ＣＷ）のレーザでもよい。
吸収され、熱を発生する必要があるので、波長が５００
ｎｍより短いレーザが要求され、より短波長になるほ
ど、吸収効率にすぐれる。本発明では、ＸｅＣｌエキシ
マレーザ、波長３０８ｎｍで結晶化工程を行なったが、
５００ｎｍ以下のレーザであればよく、たとえばＡｒ
Ｆ、ＫｒＦ等のエキシマレーザーやＡｒレーザー等でも
良い。また、パルスレーザを用いて説明したが、連続発
振（ＣＷ）のレーザでもよい。
【００２５】以下の光量分布を与えるレンズとして凹レ
ンズを用いたが、凸レンズを用いても、光量分布を適切
に設計し、露光マスクを作製することにより、同様の効
果があることを確認している。
ンズを用いたが、凸レンズを用いても、光量分布を適切
に設計し、露光マスクを作製することにより、同様の効
果があることを確認している。
【００２６】ゲート絶縁膜としてはＴＥＯＳを用いたプ
ラズマＣＶＤによるＳｉＯ2を用いたが、これ以外に
も、減圧ＣＶＤ、リモートプラズマＣＶＤ、常圧ＣＶ
Ｄ、ＥＣＲ−ＣＶＤなどを使うことも可能である。ま
た、高圧酸化やプラズマ酸化膜なども使用可能である。
ラズマＣＶＤによるＳｉＯ2を用いたが、これ以外に
も、減圧ＣＶＤ、リモートプラズマＣＶＤ、常圧ＣＶ
Ｄ、ＥＣＲ−ＣＶＤなどを使うことも可能である。ま
た、高圧酸化やプラズマ酸化膜なども使用可能である。
【００２７】また、ゲート電極材料としては、モリブデ
ン・タングステン合金膜を用いたが、純Alを使うことも
できるし、AlにSi、Cu、Ta、Sc、Zrなどやそれらを複数
種類選択して少量添加した材料を使うことも可能であ
る。注入されたイオンの活性化に関しては、同時に注入
された水素による自己活性化によりアニールのような工
程を付加しないこもできるが、より確実な活性化を図る
ため、400℃以上でのアニールやエキシマレーザー照射
やRTA（Rapid ThermalAnneal）による局所的な加熱を行
ってもよい。
ン・タングステン合金膜を用いたが、純Alを使うことも
できるし、AlにSi、Cu、Ta、Sc、Zrなどやそれらを複数
種類選択して少量添加した材料を使うことも可能であ
る。注入されたイオンの活性化に関しては、同時に注入
された水素による自己活性化によりアニールのような工
程を付加しないこもできるが、より確実な活性化を図る
ため、400℃以上でのアニールやエキシマレーザー照射
やRTA（Rapid ThermalAnneal）による局所的な加熱を行
ってもよい。
【００２８】また、層間絶縁膜としてＴＥＯＳを用いた
プラズマＣＶＤ法によるＳｉＯ2 を用いたが、他の方法
例えばＡＰ−ＣＶＤ（Atmospheric Pressure CVD）法に
よるＳｉＯ2 やＬＴＯ(Low Temperature Oxide)、ＥＣ
Ｒ−ＣＶＤによるＳｉＯ2 等でも良いことは言うまでも
ない。また、材料としても窒化シリコンや酸化タンタ
ル、酸化アルミニウム等も用いることができるし、これ
らの薄膜の積層構造をとっても良い。また、ソースおよ
びドレイン電極の材料としてアルミニウム・ジルコニウ
ム合金膜を用いたが、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル
（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、チタ
ン（Ｔｉ）等の金属またはそれらの合金でも良いし、不
純物を多量に含むpoly-Ｓｉやpoly-ＳｉＧｅ合金やＩＴ
Ｏ等の透明導電層等でも良い。
プラズマＣＶＤ法によるＳｉＯ2 を用いたが、他の方法
例えばＡＰ−ＣＶＤ（Atmospheric Pressure CVD）法に
よるＳｉＯ2 やＬＴＯ(Low Temperature Oxide)、ＥＣ
Ｒ−ＣＶＤによるＳｉＯ2 等でも良いことは言うまでも
ない。また、材料としても窒化シリコンや酸化タンタ
ル、酸化アルミニウム等も用いることができるし、これ
らの薄膜の積層構造をとっても良い。また、ソースおよ
びドレイン電極の材料としてアルミニウム・ジルコニウ
ム合金膜を用いたが、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル
（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、チタ
ン（Ｔｉ）等の金属またはそれらの合金でも良いし、不
純物を多量に含むpoly-Ｓｉやpoly-ＳｉＧｅ合金やＩＴ
Ｏ等の透明導電層等でも良い。
【００２９】また、不純物としてはリンを用いたが、ア
クセプタとなるボロンや砒素等、ドナーとしてリン以外
のアルミニウム等を選択的に用いることによりＰチャン
ネル及びＮチャンネルＴＦＴを選択的に作成して、ＣＭ
ＯＳ回路を基板上につくり込むことも可能であることも
言うまでもない。
クセプタとなるボロンや砒素等、ドナーとしてリン以外
のアルミニウム等を選択的に用いることによりＰチャン
ネル及びＮチャンネルＴＦＴを選択的に作成して、ＣＭ
ＯＳ回路を基板上につくり込むことも可能であることも
言うまでもない。
【００３０】また、ＥＬ表示装置とは、ＴＦＴを用いて
ＥＬの画素および駆動回路を、本発明のＴＦＴを用いて
作製し、駆動、表示することが可能であり、無機ＥＬデ
スプレイおよび有機ＥＬディスプレイの双方に対して同
様に効果がある。
ＥＬの画素および駆動回路を、本発明のＴＦＴを用いて
作製し、駆動、表示することが可能であり、無機ＥＬデ
スプレイおよび有機ＥＬディスプレイの双方に対して同
様に効果がある。
【００３１】（実施の形態１）以下、本発明の半導体薄
膜、ＴＦＴ、液晶表示装置、およびＥＬ表示装置の製造
方法について説明する。
膜、ＴＦＴ、液晶表示装置、およびＥＬ表示装置の製造
方法について説明する。
【００３２】まず、図１に示したように、基板上に、基
板１からの不純物の拡散を防ぐ目的で、たとえばＴＥＯ
Ｓ−ＣＶＤ法により膜厚３００ｎｍのＳｉＯ2下地膜２
を成膜する。なお、この下地膜２の膜厚は３００ｎｍに
限らず、種々の設定が可能である。基板１として、本実
施の形態では、ガラスを使用したが、プラスチックやフ
ィルムを使用することも可能である。下地膜２として
は、窒化シリコン膜も使用することができる。ＳｉＯ2
膜、窒化シリコン膜の膜厚は、２００ｎｍ以上であれ
ば、問題ない。２００ｎｍ以下の場合は、ガラス基板１
からの不純物がシリコン層３に拡散し、ＴＦＴ特性のＶ
ｔシフト等の問題が発生する。また、上記下地膜２に加
えて、ＳＯＧ（スピンオングラス）膜などの多孔質膜を
形成することにより、さらに大粒径のシリコン結晶が成
長することを確認している。ＳＯＧ膜は有機、無機によ
らない。
板１からの不純物の拡散を防ぐ目的で、たとえばＴＥＯ
Ｓ−ＣＶＤ法により膜厚３００ｎｍのＳｉＯ2下地膜２
を成膜する。なお、この下地膜２の膜厚は３００ｎｍに
限らず、種々の設定が可能である。基板１として、本実
施の形態では、ガラスを使用したが、プラスチックやフ
ィルムを使用することも可能である。下地膜２として
は、窒化シリコン膜も使用することができる。ＳｉＯ2
膜、窒化シリコン膜の膜厚は、２００ｎｍ以上であれ
ば、問題ない。２００ｎｍ以下の場合は、ガラス基板１
からの不純物がシリコン層３に拡散し、ＴＦＴ特性のＶ
ｔシフト等の問題が発生する。また、上記下地膜２に加
えて、ＳＯＧ（スピンオングラス）膜などの多孔質膜を
形成することにより、さらに大粒径のシリコン結晶が成
長することを確認している。ＳＯＧ膜は有機、無機によ
らない。
【００３３】次にプラズマＣＶＤ法により、非晶質シリ
コン膜３を成膜する（図１）。なお、この非晶質シリコ
ン膜３の成膜にあたっては、減圧ＣＶＤ法やスパッタを
用いても良い。前記非結晶質シリコン膜３の膜厚は、３
０ｎｍから９０ｎｍまでが適しており、本実施の形態で
は、７０ｎｍとした。
コン膜３を成膜する（図１）。なお、この非晶質シリコ
ン膜３の成膜にあたっては、減圧ＣＶＤ法やスパッタを
用いても良い。前記非結晶質シリコン膜３の膜厚は、３
０ｎｍから９０ｎｍまでが適しており、本実施の形態で
は、７０ｎｍとした。
【００３４】次に基板にスピンコートにより、感光性ポ
ジレジスト膜４を形成し、プリベークを行なった。図２
および図３に示すように、レジスト膜４に対して、紫外
光６を照射した。光路には、石英に段差を設けた位相シ
フトパターンを帯状に並べた露光マスク７を置いた。位
相シフトマスクとしては、光透過性であること、膜厚に
差をつけるまたは屈折率に差をつけることにより、透過
光の位相をずらすことができればよく、石英に限らな
い。また、紫外光６は、レーザ光である方が、位相シフ
トの効果が大きい。位相シフトパターンを透過した紫外
光６は、光量分布の強弱を有して、レジスト膜に照射さ
れる。これを現像、ポストベークすることにより、露光
量の少ない部分が厚く、多い部分は薄いレジスト膜の膜
厚分布パターンが形成された。なお、感光性レジスト膜
は、ポジでもネガでもよい。ただし、ネガの場合は、光
量分布が逆になるように露光マスクを設計する。この上
からＢＣｌ3 に若干の酸素をまぜたガス等を用いてドラ
イエッチしたところ、その表面の凹凸に応じて、図３−
ｃ）の点線のように、エッチングが進行し、凹凸のある
非晶質シリコン膜８が形成された。凹凸の最も厚い部分
の膜厚が６０ｎｍ、薄い部分の膜厚が３０ｎｍとなるよ
うに、露光光量等を設計し、凹凸を形成した。作製され
た非晶質シリコン膜８中の水素を除去するため、脱水素
工程として、４５０℃で１時間の熱処理を行なった。な
お、スパッタ等の非晶質シリコン膜中に水素が含まれな
い、あるいは量が少ない成膜方法を用いた場合は、脱水
素処理は必要ない。
ジレジスト膜４を形成し、プリベークを行なった。図２
および図３に示すように、レジスト膜４に対して、紫外
光６を照射した。光路には、石英に段差を設けた位相シ
フトパターンを帯状に並べた露光マスク７を置いた。位
相シフトマスクとしては、光透過性であること、膜厚に
差をつけるまたは屈折率に差をつけることにより、透過
光の位相をずらすことができればよく、石英に限らな
い。また、紫外光６は、レーザ光である方が、位相シフ
トの効果が大きい。位相シフトパターンを透過した紫外
光６は、光量分布の強弱を有して、レジスト膜に照射さ
れる。これを現像、ポストベークすることにより、露光
量の少ない部分が厚く、多い部分は薄いレジスト膜の膜
厚分布パターンが形成された。なお、感光性レジスト膜
は、ポジでもネガでもよい。ただし、ネガの場合は、光
量分布が逆になるように露光マスクを設計する。この上
からＢＣｌ3 に若干の酸素をまぜたガス等を用いてドラ
イエッチしたところ、その表面の凹凸に応じて、図３−
ｃ）の点線のように、エッチングが進行し、凹凸のある
非晶質シリコン膜８が形成された。凹凸の最も厚い部分
の膜厚が６０ｎｍ、薄い部分の膜厚が３０ｎｍとなるよ
うに、露光光量等を設計し、凹凸を形成した。作製され
た非晶質シリコン膜８中の水素を除去するため、脱水素
工程として、４５０℃で１時間の熱処理を行なった。な
お、スパッタ等の非晶質シリコン膜中に水素が含まれな
い、あるいは量が少ない成膜方法を用いた場合は、脱水
素処理は必要ない。
【００３５】次に図４に示す、レーザアニール装置（Ｅ
ＬＡ装置）により非晶質シリコン膜８を溶融、結晶化さ
せ、多結晶シリコン膜を形成する。前記レーザアニール
装置は基板１を縦横に移動させることができる。非晶質
シリコン膜８に対してレーザ光１２を照射する場合、室
温において約１６０ｍＪ／ｃｍ2以上のエネルギー密度
で照射することにより、溶融、結晶化が起こり、多結晶
シリコン膜が形成される。本実施の形態ではＸｅＣｌパ
ルスレーザ（波長３０８ｎｍ）９を用いて、１パルスの
レーザ光１２をエネルギー密度３７０ｍＪ／ｃｍ2で照
射した。現在用いられているＸｅＣｌパルスレーザ９で
は、出力が不足で、全基板面を一度に照射することはで
きないので、生産する画面と周辺駆動回路の単位でレー
ザ光を整形して、レーザ光１２を照射した。
ＬＡ装置）により非晶質シリコン膜８を溶融、結晶化さ
せ、多結晶シリコン膜を形成する。前記レーザアニール
装置は基板１を縦横に移動させることができる。非晶質
シリコン膜８に対してレーザ光１２を照射する場合、室
温において約１６０ｍＪ／ｃｍ2以上のエネルギー密度
で照射することにより、溶融、結晶化が起こり、多結晶
シリコン膜が形成される。本実施の形態ではＸｅＣｌパ
ルスレーザ（波長３０８ｎｍ）９を用いて、１パルスの
レーザ光１２をエネルギー密度３７０ｍＪ／ｃｍ2で照
射した。現在用いられているＸｅＣｌパルスレーザ９で
は、出力が不足で、全基板面を一度に照射することはで
きないので、生産する画面と周辺駆動回路の単位でレー
ザ光を整形して、レーザ光１２を照射した。
【００３６】また、ＴＦＴは、膜厚分布を有する場所に
選択的に配置されるように設計した。膜厚分布の勾配の
ある部分に大粒径シリコン結晶が成長した。 大粒径シ
リコン結晶を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）およびＴＥＭで
粒径の測定をしたところ、粒径は、図の断面方向に約５
μｍ、奥行き方向に約２μｍであった。また、粒内に大
きな欠陥はなかった。従来の膜厚分布なしで形成した多
結晶シリコン薄膜の粒径が３００ｎｍ以下であったこと
から、シリコン薄膜の粒径と膜質が向上したことがわか
る。また、従来は、結晶粒の位置はランダムであった
が、本実施の形態の方法では、膜厚分布を有する決まっ
た位置に粒径が大きな結晶が成長するという効果があ
る。
選択的に配置されるように設計した。膜厚分布の勾配の
ある部分に大粒径シリコン結晶が成長した。 大粒径シ
リコン結晶を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）およびＴＥＭで
粒径の測定をしたところ、粒径は、図の断面方向に約５
μｍ、奥行き方向に約２μｍであった。また、粒内に大
きな欠陥はなかった。従来の膜厚分布なしで形成した多
結晶シリコン薄膜の粒径が３００ｎｍ以下であったこと
から、シリコン薄膜の粒径と膜質が向上したことがわか
る。また、従来は、結晶粒の位置はランダムであった
が、本実施の形態の方法では、膜厚分布を有する決まっ
た位置に粒径が大きな結晶が成長するという効果があ
る。
【００３７】基板と照射光の位置関係を固定してつま
り、基板と光軸を静止して、数パルス照射することによ
り、シリコン結晶の欠陥が減少した。また、１０パルス
以上好ましくは１００パルス以上照射することにより、
さらにシリコン結晶の欠陥が減少し、粒径が拡大した。
これら多数回パルス照射した半導体膜を用いて作製した
場合、ＴＦＴの特性が向上した。また、光軸と基板の相
対位置を変化させながら、レーザパルスをオーバーラッ
プさせながら複数パルスを照射する走査照射の場合は、
９０％のオーバーラップで照射した場合、基板と光軸を
静止して照射する場合と比較するとやや結晶欠陥が多
く、特性は低かったが、従来の膜厚分布のない場合と比
較すると、結晶粒径は大きく、またＴＦＴ特性も向上し
た。以下の実施の形態においても同様の結果が得られ
た。
り、基板と光軸を静止して、数パルス照射することによ
り、シリコン結晶の欠陥が減少した。また、１０パルス
以上好ましくは１００パルス以上照射することにより、
さらにシリコン結晶の欠陥が減少し、粒径が拡大した。
これら多数回パルス照射した半導体膜を用いて作製した
場合、ＴＦＴの特性が向上した。また、光軸と基板の相
対位置を変化させながら、レーザパルスをオーバーラッ
プさせながら複数パルスを照射する走査照射の場合は、
９０％のオーバーラップで照射した場合、基板と光軸を
静止して照射する場合と比較するとやや結晶欠陥が多
く、特性は低かったが、従来の膜厚分布のない場合と比
較すると、結晶粒径は大きく、またＴＦＴ特性も向上し
た。以下の実施の形態においても同様の結果が得られ
た。
【００３８】また、従来のレーザアニール法は、走査照
射で９０％のオーバーラップであり、露光マスクは用い
ない方法であり、エネルギー密度は３３０ｍＪ／ｃｍ2
である。 以下、１パルスのみ照射して得られた半導体
薄膜を用いて説明する。
射で９０％のオーバーラップであり、露光マスクは用い
ない方法であり、エネルギー密度は３３０ｍＪ／ｃｍ2
である。 以下、１パルスのみ照射して得られた半導体
薄膜を用いて説明する。
【００３９】次に、多結晶シリコン膜には、多数のダン
グリングボンドが形成されているので、水素化工程とし
て、水素プラズマ中で、例えば４５０℃、２時間放置す
る。水素含有濃度は２×１０20ａｔｏｍ・ｃｍ-3程度で
ある。
グリングボンドが形成されているので、水素化工程とし
て、水素プラズマ中で、例えば４５０℃、２時間放置す
る。水素含有濃度は２×１０20ａｔｏｍ・ｃｍ-3程度で
ある。
【００４０】以下、従来のＴＦＴと同様に下記の工程を
経る（図５）。まずフォトとドライエッチングにより多
結晶シリコン層をパターニングする。次に、例えばＴＥ
ＯＳ−ＣＶＤ法によりＳｉＯ2をゲート絶縁膜１８とし
て必要な膜厚、例えば１００ｎｍ成膜する。次にモリブ
デン・タングステン合金膜をスパッタリングし、エッチ
ングにより所定の形状にパターニングして、ゲート電極
１９を形成する。
経る（図５）。まずフォトとドライエッチングにより多
結晶シリコン層をパターニングする。次に、例えばＴＥ
ＯＳ−ＣＶＤ法によりＳｉＯ2をゲート絶縁膜１８とし
て必要な膜厚、例えば１００ｎｍ成膜する。次にモリブ
デン・タングステン合金膜をスパッタリングし、エッチ
ングにより所定の形状にパターニングして、ゲート電極
１９を形成する。
【００４１】その後、イオンドーピング装置により、ゲ
ート電極１９をマスクとして、リンを低濃度で注入し、
低濃度注入領域１７を形成する。次にフォトリソグラフ
ィーで、ゲート金属１９とその両端から１μｍの上にレ
ジストのパターンを形成する。次にイオンドーピング装
置により、前記レジストをマスクとしてソースおよびド
レイン領域に高濃度のリンを注入する。
ート電極１９をマスクとして、リンを低濃度で注入し、
低濃度注入領域１７を形成する。次にフォトリソグラフ
ィーで、ゲート金属１９とその両端から１μｍの上にレ
ジストのパターンを形成する。次にイオンドーピング装
置により、前記レジストをマスクとしてソースおよびド
レイン領域に高濃度のリンを注入する。
【００４２】さらに、酸化シリコンからなる層間絶縁膜
２０をＴＥＯＳ−ＣＶＤ法にて成膜し、注入されたイオ
ンの活性化のために、窒素雰囲気中の５５０℃でアニー
ルを行なった。次に、ゲート金属１９を覆い、エッチン
グにより、層間絶縁膜２０およびゲート絶縁膜１８に多
結晶シリコン膜のソース領域またはドレイン領域１６に
達するコンタクトホールを開口する。次に、チタン膜お
よびアルミニウム・ジルコニウム合金膜２２をスパッタ
リングし、エッチングにより所定の形状にパターニング
して、ソース電極およびドレイン電極２２を形成する。
以上のプロセスにより、ｎ型ＴＦＴが完成する。ｐ型Ｔ
ＦＴが必要な場合には、フォトリソグラフィーおよびＢ
ドーピング工程を追加すればよい。
２０をＴＥＯＳ−ＣＶＤ法にて成膜し、注入されたイオ
ンの活性化のために、窒素雰囲気中の５５０℃でアニー
ルを行なった。次に、ゲート金属１９を覆い、エッチン
グにより、層間絶縁膜２０およびゲート絶縁膜１８に多
結晶シリコン膜のソース領域またはドレイン領域１６に
達するコンタクトホールを開口する。次に、チタン膜お
よびアルミニウム・ジルコニウム合金膜２２をスパッタ
リングし、エッチングにより所定の形状にパターニング
して、ソース電極およびドレイン電極２２を形成する。
以上のプロセスにより、ｎ型ＴＦＴが完成する。ｐ型Ｔ
ＦＴが必要な場合には、フォトリソグラフィーおよびＢ
ドーピング工程を追加すればよい。
【００４３】上記の製造方法でＴＦＴを作製すると、図
５に示すように、半導体層が大粒径シリコン結晶２３を
含むＴＦＴとなる。
５に示すように、半導体層が大粒径シリコン結晶２３を
含むＴＦＴとなる。
【００４４】ＴＦＴの移動度は、従来のレーザアニール
法で形成すると、１００ｃｍ2／Ｖ・ｓであったが、本
実施の形態のＴＦＴでは、１６０ｃｍ2／Ｖ・ｓまで向
上した。また、多数回のスイッチング動作での耐性を調
べる検査、つまり、ソース・ドレイン間に５Ｖの電圧を
かけ、５００ｋＨｚ１５００時間、ゲート電圧のＯＮ、
ＯＦＦを繰返す検査では、従来のＴＦＴで初期値から５
０％程度まで移動度が低下したが、本実施の形態のＴＦ
Ｔでは７０％以上であり、信頼性が向上した。
法で形成すると、１００ｃｍ2／Ｖ・ｓであったが、本
実施の形態のＴＦＴでは、１６０ｃｍ2／Ｖ・ｓまで向
上した。また、多数回のスイッチング動作での耐性を調
べる検査、つまり、ソース・ドレイン間に５Ｖの電圧を
かけ、５００ｋＨｚ１５００時間、ゲート電圧のＯＮ、
ＯＦＦを繰返す検査では、従来のＴＦＴで初期値から５
０％程度まで移動度が低下したが、本実施の形態のＴＦ
Ｔでは７０％以上であり、信頼性が向上した。
【００４５】次に、ＴＦＴアレイ基板に以下の工程を行
ない、図６に示す液晶表示装置が完成する。絶縁基板で
あるたとえばコーニング社の品番１７３７のガラス基板
１の一主面にＩＴＯなどの透明導電膜にて形成された対
向電極を形成し、対向基板２５を形成している。また、
アレイ基板の対向面側には平坦化膜としてポリイミド膜
２９を形成し、反対面側には偏光板を貼り付け、アレイ
基板および対向基板間には、液晶３０が封入挟持する。
ない、図６に示す液晶表示装置が完成する。絶縁基板で
あるたとえばコーニング社の品番１７３７のガラス基板
１の一主面にＩＴＯなどの透明導電膜にて形成された対
向電極を形成し、対向基板２５を形成している。また、
アレイ基板の対向面側には平坦化膜としてポリイミド膜
２９を形成し、反対面側には偏光板を貼り付け、アレイ
基板および対向基板間には、液晶３０が封入挟持する。
【００４６】ＴＦＴアレイの高特性化と劣化の減少によ
り、液晶表示装置の駆動回路の不良が減少し、画面輝度
ムラ等不具合が減少した。従来のＴＦＴを用いた場合の
駆動回路の不良率が１５％であったのに対し、本実施の
形態の液晶表示装置では、１２％に減少した、画面輝度
ムラ不良率が従来７％であったのに対し、本実施の形態
の液晶表示装置では、５％まで減少した。
り、液晶表示装置の駆動回路の不良が減少し、画面輝度
ムラ等不具合が減少した。従来のＴＦＴを用いた場合の
駆動回路の不良率が１５％であったのに対し、本実施の
形態の液晶表示装置では、１２％に減少した、画面輝度
ムラ不良率が従来７％であったのに対し、本実施の形態
の液晶表示装置では、５％まで減少した。
【００４７】（図７）は本発明のエレクトロルミネッセ
ンス（ＥＬ）表示装置及びその製造方法を説明するため
の断面図である。詳しい製造方法の手順は省略するが、
（実施の形態１）の方法に準拠して、ＴＦＴを各画素の
スイッチングＴＦＴ及び電流駆動用ＴＦＴをマトリクス
状に形成するのと同時に各画素ＴＦＴを駆動するための
ＣＭＯＳ駆動回路を一体化して形成したＴＦＴアレイ基
板上に透明電極としてＩＴＯ電極３１を形成する。
ンス（ＥＬ）表示装置及びその製造方法を説明するため
の断面図である。詳しい製造方法の手順は省略するが、
（実施の形態１）の方法に準拠して、ＴＦＴを各画素の
スイッチングＴＦＴ及び電流駆動用ＴＦＴをマトリクス
状に形成するのと同時に各画素ＴＦＴを駆動するための
ＣＭＯＳ駆動回路を一体化して形成したＴＦＴアレイ基
板上に透明電極としてＩＴＯ電極３１を形成する。
【００４８】その後、ＩＴＯパターン間を樹脂ブラック
レジストにより埋めて、光遮断層３６をフォトリソグラ
フィーにより形成する。例えばインクジェットプリント
装置を用いて、赤、緑、青の発光材料をパターニング塗
布して、発光層を形成する。
レジストにより埋めて、光遮断層３６をフォトリソグラ
フィーにより形成する。例えばインクジェットプリント
装置を用いて、赤、緑、青の発光材料をパターニング塗
布して、発光層を形成する。
【００４９】次に正孔注入層３２としてポリビニルカル
バゾールの真空蒸着により形成する。最後に例えばＡｌ
Ｌｉの反射画素電極３４を形成し、エレクトロルミネッ
センス表示装置が完成する。その動作は以下の通りであ
る。
バゾールの真空蒸着により形成する。最後に例えばＡｌ
Ｌｉの反射画素電極３４を形成し、エレクトロルミネッ
センス表示装置が完成する。その動作は以下の通りであ
る。
【００５０】まず、スイッチングＴＦＴがＯＮするよう
に走査線にパルス信号を与えたときに信号線に表示信号
を印加すると、駆動用ＴＦＴがＯＮ状態となって電流供
給線から電流が流れ、エレクトロルミネッセンスセルが
発光する。
に走査線にパルス信号を与えたときに信号線に表示信号
を印加すると、駆動用ＴＦＴがＯＮ状態となって電流供
給線から電流が流れ、エレクトロルミネッセンスセルが
発光する。
【００５１】上記ではエレクトロルミネッセンス材料と
して、ポリジアルキルフルオレン誘導体を用いたが、他
の有機材料、例えば、他のポリフルオレン系材料やポリ
フェニルビニレン系の材料でも良いし、無機材料でも使
用可能なことは言うまでも無い。また、エレクトロルミ
ネッセンス材料の形成方法は、スピンコートなどの塗布
方法、蒸着、インクジェットによる吐出形成などの方法
を用いても良い。
して、ポリジアルキルフルオレン誘導体を用いたが、他
の有機材料、例えば、他のポリフルオレン系材料やポリ
フェニルビニレン系の材料でも良いし、無機材料でも使
用可能なことは言うまでも無い。また、エレクトロルミ
ネッセンス材料の形成方法は、スピンコートなどの塗布
方法、蒸着、インクジェットによる吐出形成などの方法
を用いても良い。
【００５２】ＥＬ表示装置のスイッチングに本発明のＴ
ＦＴを使用することにより、画面輝度ムラ不良率が従来
８％であったのに対し、本実施の形態のＥＬ表示装置で
は、６％まで減少した。また、長時間あるいは多数回の
スイッチングを行った場合のＴＦＴ特性劣化が画質不良
となっていたが、従来の不良率１５％から１２％に減少
した。また、輝度は、電圧５Ｖ印加時、従来３００ｃｄ
／ｍ2 であったのが、本実施の形態のＥＬ表示装置で
は、３８０ｃｄ／ｍ2まで向上した。
ＦＴを使用することにより、画面輝度ムラ不良率が従来
８％であったのに対し、本実施の形態のＥＬ表示装置で
は、６％まで減少した。また、長時間あるいは多数回の
スイッチングを行った場合のＴＦＴ特性劣化が画質不良
となっていたが、従来の不良率１５％から１２％に減少
した。また、輝度は、電圧５Ｖ印加時、従来３００ｃｄ
／ｍ2 であったのが、本実施の形態のＥＬ表示装置で
は、３８０ｃｄ／ｍ2まで向上した。
【００５３】（実施の形態２）以下、本発明の実施の形
態２における半導体薄膜の製造方法、薄膜トランジス
タ、薄膜トランジスタの製造方法、液晶表示装置、液晶
表示装置の製造方法、ＥＬ表示装置、ＥＬ表示装置の製
造方法について説明する。
態２における半導体薄膜の製造方法、薄膜トランジス
タ、薄膜トランジスタの製造方法、液晶表示装置、液晶
表示装置の製造方法、ＥＬ表示装置、ＥＬ表示装置の製
造方法について説明する。
【００５４】まず、図１に示したように、実施の形態１
と同様にして、基板上に下地膜２および非晶質シリコン
膜３成膜を行なう。
と同様にして、基板上に下地膜２および非晶質シリコン
膜３成膜を行なう。
【００５５】次に基板にスピンコートにより、感光性ネ
ガレジスト膜４を形成し、プリベークを行なった。図８
および９に示すように、レジスト膜４に対して、紫外光
６を照射した。光路には、円形の光透過部３９をアレイ
状に設けた露光マスク３８を置いた。これを現像し、円
形パターンのレジスト部４０が形成される。なお、感光
性レジスト膜は、ポジでもネガでもよい。ただし、ポジ
の場合は、円形パターンのみ光が透過しないようなマス
クを用いる。露光マスク３８には、フォトキー用のパタ
ーン５０も存在し、同時に露光、現像され、フォト用キ
ーパターンのレジスト部４２が形成される。次に、フォ
ト用キー部分４２に対して、主に赤外線の光６１を集光
して照射し、熱を与える。ポストベークに相当する温
度、たとえば１４０℃になるよう光量を調節し、所定の
ポストベークの時間だけ照射する。この工程により、フ
ォトキーパターン部分４２のみ、レジストの形状が安定
する。この手法は、キーパターン以外にも使用でき、切
り立った形状となめらかな形状のレジストパターンを形
成できる。次に、基板全体をレジストの軟化温度以上に
加熱した。典型的には１５０℃から４００℃程度にし
た。その結果、フォトキー部分４２を除くレジストが軟
化し、表面張力により前期円形レジスト部４０が球面状
の凸状レジスト部４１に変化した。
ガレジスト膜４を形成し、プリベークを行なった。図８
および９に示すように、レジスト膜４に対して、紫外光
６を照射した。光路には、円形の光透過部３９をアレイ
状に設けた露光マスク３８を置いた。これを現像し、円
形パターンのレジスト部４０が形成される。なお、感光
性レジスト膜は、ポジでもネガでもよい。ただし、ポジ
の場合は、円形パターンのみ光が透過しないようなマス
クを用いる。露光マスク３８には、フォトキー用のパタ
ーン５０も存在し、同時に露光、現像され、フォト用キ
ーパターンのレジスト部４２が形成される。次に、フォ
ト用キー部分４２に対して、主に赤外線の光６１を集光
して照射し、熱を与える。ポストベークに相当する温
度、たとえば１４０℃になるよう光量を調節し、所定の
ポストベークの時間だけ照射する。この工程により、フ
ォトキーパターン部分４２のみ、レジストの形状が安定
する。この手法は、キーパターン以外にも使用でき、切
り立った形状となめらかな形状のレジストパターンを形
成できる。次に、基板全体をレジストの軟化温度以上に
加熱した。典型的には１５０℃から４００℃程度にし
た。その結果、フォトキー部分４２を除くレジストが軟
化し、表面張力により前期円形レジスト部４０が球面状
の凸状レジスト部４１に変化した。
【００５６】図１０に示すように、この上からドライエ
ッチしたところ、その表面の凹凸に応じて、エッチング
が進行し、凹凸のある非晶質シリコン膜８が形成され
た。凹凸の最も厚い部分の膜厚が６０ｎｍ、薄い部分の
膜厚が３０ｎｍとなるように、露光光量等を設計し、凹
凸を形成した。作製された非晶質シリコン膜８中の水素
を除去するため、脱水素工程として、４５０℃で１時間
の熱処理を行なった。
ッチしたところ、その表面の凹凸に応じて、エッチング
が進行し、凹凸のある非晶質シリコン膜８が形成され
た。凹凸の最も厚い部分の膜厚が６０ｎｍ、薄い部分の
膜厚が３０ｎｍとなるように、露光光量等を設計し、凹
凸を形成した。作製された非晶質シリコン膜８中の水素
を除去するため、脱水素工程として、４５０℃で１時間
の熱処理を行なった。
【００５７】次に図４に示す、レーザアニール装置（Ｅ
ＬＡ装置）により非晶質シリコン膜８を溶融、結晶化さ
せ、多結晶シリコン膜を形成する。１パルスのレーザ光
を照射した。
ＬＡ装置）により非晶質シリコン膜８を溶融、結晶化さ
せ、多結晶シリコン膜を形成する。１パルスのレーザ光
を照射した。
【００５８】現在用いられているＸｅＣｌパルスレーザ
では、出力が不足で、全基板面を一度に照射することは
できないので、高特性が必要とされる周辺駆動回路部分
の単位でレーザ光１２を整形して、レーザ光を照射し
た。周辺回路部分以外、例えば画素部分には、照射され
ないように、マスクを基板近くに配置し、選択した領域
にレーザ光を照射した。本実施の形態ではＸｅＣｌパル
スレーザ（波長３０８ｎｍ）９を用いて、１パルスのレ
ーザ光をエネルギー密度３７０ｍＪ／ｃｍ2で照射し
た。
では、出力が不足で、全基板面を一度に照射することは
できないので、高特性が必要とされる周辺駆動回路部分
の単位でレーザ光１２を整形して、レーザ光を照射し
た。周辺回路部分以外、例えば画素部分には、照射され
ないように、マスクを基板近くに配置し、選択した領域
にレーザ光を照射した。本実施の形態ではＸｅＣｌパル
スレーザ（波長３０８ｎｍ）９を用いて、１パルスのレ
ーザ光をエネルギー密度３７０ｍＪ／ｃｍ2で照射し
た。
【００５９】また、ＴＦＴは、膜厚分布を有する場所に
選択的に配置されるように設計した。膜厚分布の勾配の
ある部分に大粒径シリコン結晶が成長した。次に、照射
されていない部分、たとえば画素ＴＦＴを形成する部分
を結晶化するために、基板全体にオーバーラップ９０％
で基板を走査しながら、レーザ光を照射した。前記の周
辺回路部分へ選択照射した場合より、エネルギー密度は
低くする。本実施の形態では、３００Ｊ／ｃｍ2で照射
した。なお、画素部分のＴＦＴは、高特性が必要ないの
で、非晶質シリコン膜の膜厚分布パターンは形成してい
ない。
選択的に配置されるように設計した。膜厚分布の勾配の
ある部分に大粒径シリコン結晶が成長した。次に、照射
されていない部分、たとえば画素ＴＦＴを形成する部分
を結晶化するために、基板全体にオーバーラップ９０％
で基板を走査しながら、レーザ光を照射した。前記の周
辺回路部分へ選択照射した場合より、エネルギー密度は
低くする。本実施の形態では、３００Ｊ／ｃｍ2で照射
した。なお、画素部分のＴＦＴは、高特性が必要ないの
で、非晶質シリコン膜の膜厚分布パターンは形成してい
ない。
【００６０】周辺回路形成部分の大粒径シリコン結晶を
原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）およびＴＥＭで粒径の測定を
したところ、粒径は、図の断面方向に約６μｍ、奥行き
方向に約４μｍであった。また、粒内に大きな欠陥はな
かった。従来の膜厚分布なしで形成した多結晶シリコン
薄膜の粒径が３００ｎｍ以下であったことから、シリコ
ン薄膜の粒径と膜質が向上したことがわかる。また、従
来は、結晶粒の位置はランダムであったが、本実施の形
態の方法では、膜厚分布を有する決まった位置に粒径が
大きな結晶が成長するという効果があり、非晶質シリコ
ン膜の膜厚分布パターンを形成すると同時にフォトキー
用のパターンを形成することから、より精度よく大粒径
結晶の位置にＴＦＴを形成できる。
原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）およびＴＥＭで粒径の測定を
したところ、粒径は、図の断面方向に約６μｍ、奥行き
方向に約４μｍであった。また、粒内に大きな欠陥はな
かった。従来の膜厚分布なしで形成した多結晶シリコン
薄膜の粒径が３００ｎｍ以下であったことから、シリコ
ン薄膜の粒径と膜質が向上したことがわかる。また、従
来は、結晶粒の位置はランダムであったが、本実施の形
態の方法では、膜厚分布を有する決まった位置に粒径が
大きな結晶が成長するという効果があり、非晶質シリコ
ン膜の膜厚分布パターンを形成すると同時にフォトキー
用のパターンを形成することから、より精度よく大粒径
結晶の位置にＴＦＴを形成できる。
【００６１】また、従来のレーザアニール法は、走査照
射で９０％のオーバーラップであり、露光マスクは用い
ない方法であり、エネルギー密度は３３０ｍＪ／ｃｍ2
である。 以下、１パルスのみ照射して得られた半導体
薄膜を用いて説明する。
射で９０％のオーバーラップであり、露光マスクは用い
ない方法であり、エネルギー密度は３３０ｍＪ／ｃｍ2
である。 以下、１パルスのみ照射して得られた半導体
薄膜を用いて説明する。
【００６２】以下、実施の形態１と同様の工程を経て、
ＴＦＴを製造した。
ＴＦＴを製造した。
【００６３】上記の製造方法でＴＦＴを作製すると、図
５に示すように、半導体層が大粒径シリコン結晶２３を
含むＴＦＴとなる。
５に示すように、半導体層が大粒径シリコン結晶２３を
含むＴＦＴとなる。
【００６４】ＴＦＴの移動度は、従来のレーザアニール
法で形成すると、１００ｃｍ2／Ｖ・ｓであったが、本
実施の形態のＴＦＴでは、３００ｃｍ2／Ｖ・ｓまで向
上した。また、多数回のスイッチング動作での耐性を調
べる検査、つまり、ソース・ドレイン間に５Ｖの電圧を
かけ、５００ｋＨｚ１５００時間、ゲート電圧のＯＮ、
ＯＦＦを繰返す検査では、従来のＴＦＴで初期値から５
０％程度まで移動度が低下したが、本実施の形態のＴＦ
Ｔでは８７％以上であり、信頼性が向上した。
法で形成すると、１００ｃｍ2／Ｖ・ｓであったが、本
実施の形態のＴＦＴでは、３００ｃｍ2／Ｖ・ｓまで向
上した。また、多数回のスイッチング動作での耐性を調
べる検査、つまり、ソース・ドレイン間に５Ｖの電圧を
かけ、５００ｋＨｚ１５００時間、ゲート電圧のＯＮ、
ＯＦＦを繰返す検査では、従来のＴＦＴで初期値から５
０％程度まで移動度が低下したが、本実施の形態のＴＦ
Ｔでは８７％以上であり、信頼性が向上した。
【００６５】次に、ＴＦＴアレイ基板に実施の形態１と
同様の工程を行ない、図６に示す液晶表示装置が完成す
る。 ＴＦＴアレイの高特性化と劣化の減少により、液
晶表示装置の駆動回路の不良が減少し、画面輝度ムラ等
不具合が減少した。従来のＴＦＴを用いた場合の駆動回
路の不良率が１５％であったのに対し、本実施の形態の
液晶表示装置では、４％に減少した、画面輝度ムラ不良
率が従来７％であったのに対し、本実施の形態の液晶表
示装置では、２％まで減少した。
同様の工程を行ない、図６に示す液晶表示装置が完成す
る。 ＴＦＴアレイの高特性化と劣化の減少により、液
晶表示装置の駆動回路の不良が減少し、画面輝度ムラ等
不具合が減少した。従来のＴＦＴを用いた場合の駆動回
路の不良率が１５％であったのに対し、本実施の形態の
液晶表示装置では、４％に減少した、画面輝度ムラ不良
率が従来７％であったのに対し、本実施の形態の液晶表
示装置では、２％まで減少した。
【００６６】図７は本発明のエレクトロルミネッセンス
（ＥＬ）表示装置及びその製造方法を説明するための断
面図である。上記製造方法を用いて作成した、ＴＦＴ基
板を用い、また、実施の形態１と同様の工程を用いて、
ＥＬ表示装置が完成する。
（ＥＬ）表示装置及びその製造方法を説明するための断
面図である。上記製造方法を用いて作成した、ＴＦＴ基
板を用い、また、実施の形態１と同様の工程を用いて、
ＥＬ表示装置が完成する。
【００６７】ＥＬ表示装置のスイッチングに本発明のＴ
ＦＴを使用することにより、画面輝度ムラ不良率が従来
８％であったのに対し、本実施の形態のＥＬ表示装置で
は、２％まで減少した。また、長時間あるいは多数回の
スイッチングを行った場合のＴＦＴ特性劣化が画質不良
となっていたが、従来の不良率１５％から５％に減少し
た。また、輝度は、電圧５Ｖ印加時、従来３００ｃｄ／
ｍ2 であったのが、本実施の形態のＥＬ表示装置では、
４５０ｃｄ／ｍ2まで向上した。
ＦＴを使用することにより、画面輝度ムラ不良率が従来
８％であったのに対し、本実施の形態のＥＬ表示装置で
は、２％まで減少した。また、長時間あるいは多数回の
スイッチングを行った場合のＴＦＴ特性劣化が画質不良
となっていたが、従来の不良率１５％から５％に減少し
た。また、輝度は、電圧５Ｖ印加時、従来３００ｃｄ／
ｍ2 であったのが、本実施の形態のＥＬ表示装置では、
４５０ｃｄ／ｍ2まで向上した。
【００６８】（実施の形態３）以下、本発明の実施の形
態３における半導体薄膜の製造方法、薄膜トランジス
タ、薄膜トランジスタの製造方法、液晶表示装置、液晶
表示装置の製造方法、ＥＬ表示装置、ＥＬ表示装置につ
いて説明する。
態３における半導体薄膜の製造方法、薄膜トランジス
タ、薄膜トランジスタの製造方法、液晶表示装置、液晶
表示装置の製造方法、ＥＬ表示装置、ＥＬ表示装置につ
いて説明する。
【００６９】まず、図１に示したように、実施の形態１
と同様にして、基板上に下地膜２および非晶質シリコン
膜３成膜、感光性ネガレジスト膜４形成、およびプリベ
ークを行なった。図１１および９に示すように、レジス
ト膜４に対して、紫外光６を照射した。光路には、ひし
形の光透過部４５をアレイ状に設けた露光マスク３８を
置いた。これを現像し、ひし形パターンのレジスト部４
０が形成される。形状は少なくとも一部分が尖っている
ことが重要であり、ひし形に限定されない。なお、感光
性レジスト膜は、ポジでもネガでもよい。ただし、ポジ
の場合は、ひし形パターンのみ光が透過しないようなマ
スクを用いる。露光マスク３８には、フォトキー用のパ
ターン５０も存在し、同時に露光、現像され、フォト用
キーパターンのレジスト部４２が形成される。以下、実
施の形態１と同様の工程により、フォト用キー部分のみ
のポストベークを行ない、次に基板全体のアニールを行
ない、ひし形レジストパターンを軟化させ、なだらかな
段差４１を有するひし形パターンを形成する。次にドラ
イエッチにより、凹凸のある非晶質シリコン膜８が形成
する。凹凸の段差部はなめらかに形成されており、段差
部分の長さが０．５μｍ以上、本実施の形態では、１．
５μｍとなっている。また、ネガレジスト膜に対して、
図１９に示すひし形に透過率が高い部分を形成し、透過
率の強弱の変化部分をなだらかに形成した露光マスク５
８を用いて、レジスト膜厚分布を形成し、エッチングす
る方法でも、図１２に示すなだらかな段差４１を有する
ひし形パターンを形成できる。
と同様にして、基板上に下地膜２および非晶質シリコン
膜３成膜、感光性ネガレジスト膜４形成、およびプリベ
ークを行なった。図１１および９に示すように、レジス
ト膜４に対して、紫外光６を照射した。光路には、ひし
形の光透過部４５をアレイ状に設けた露光マスク３８を
置いた。これを現像し、ひし形パターンのレジスト部４
０が形成される。形状は少なくとも一部分が尖っている
ことが重要であり、ひし形に限定されない。なお、感光
性レジスト膜は、ポジでもネガでもよい。ただし、ポジ
の場合は、ひし形パターンのみ光が透過しないようなマ
スクを用いる。露光マスク３８には、フォトキー用のパ
ターン５０も存在し、同時に露光、現像され、フォト用
キーパターンのレジスト部４２が形成される。以下、実
施の形態１と同様の工程により、フォト用キー部分のみ
のポストベークを行ない、次に基板全体のアニールを行
ない、ひし形レジストパターンを軟化させ、なだらかな
段差４１を有するひし形パターンを形成する。次にドラ
イエッチにより、凹凸のある非晶質シリコン膜８が形成
する。凹凸の段差部はなめらかに形成されており、段差
部分の長さが０．５μｍ以上、本実施の形態では、１．
５μｍとなっている。また、ネガレジスト膜に対して、
図１９に示すひし形に透過率が高い部分を形成し、透過
率の強弱の変化部分をなだらかに形成した露光マスク５
８を用いて、レジスト膜厚分布を形成し、エッチングす
る方法でも、図１２に示すなだらかな段差４１を有する
ひし形パターンを形成できる。
【００７０】次に、脱水素工程、レーザアニールの工程
を実施の形態１と同様に行なう。図１２に示すように、
ひし形パターンの先端部を起点として、大粒径シリコン
結晶２３が形成される。大粒径シリコン結晶の粒径は長
さ１０μｍ、奥行き６μｍであった。膜厚の厚いひし形
部分が最も温度が低く、溶融から固化する時点で、ひし
形の先端部分から固化が始まり、膜厚分布に応じて、結
晶化が進行する、結晶化が平坦部に達しても、結晶化の
進行方向が規定されているので、さらに方向性を持って
結晶化が進行し、大粒径結晶２３が形成される。次に実
施の形態１と同様に走査照射によるレーザ光の照射を行
ない、全面の結晶化を完了する。
を実施の形態１と同様に行なう。図１２に示すように、
ひし形パターンの先端部を起点として、大粒径シリコン
結晶２３が形成される。大粒径シリコン結晶の粒径は長
さ１０μｍ、奥行き６μｍであった。膜厚の厚いひし形
部分が最も温度が低く、溶融から固化する時点で、ひし
形の先端部分から固化が始まり、膜厚分布に応じて、結
晶化が進行する、結晶化が平坦部に達しても、結晶化の
進行方向が規定されているので、さらに方向性を持って
結晶化が進行し、大粒径結晶２３が形成される。次に実
施の形態１と同様に走査照射によるレーザ光の照射を行
ない、全面の結晶化を完了する。
【００７１】以下、実施の形態１と同様の工程を経て、
ＴＦＴを製造した。
ＴＦＴを製造した。
【００７２】上記の製造方法でＴＦＴを作製すると、図
５に示すように、半導体層が大粒径シリコン結晶２３を
含むＴＦＴとなる。
５に示すように、半導体層が大粒径シリコン結晶２３を
含むＴＦＴとなる。
【００７３】ＴＦＴの移動度は、従来のレーザアニール
法で形成すると、１００ｃｍ2／Ｖ・ｓであったが、本
実施の形態のＴＦＴでは、３８０ｃｍ2／Ｖ・ｓまで向
上した。また、多数回のスイッチング動作での耐性を調
べる検査、つまり、ソース・ドレイン間に５Ｖの電圧を
かけ、５００ｋＨｚ１５００時間、ゲート電圧のＯＮ、
ＯＦＦを繰返す検査では、従来のＴＦＴで初期値から５
０％程度まで移動度が低下したが、本実施の形態のＴＦ
Ｔでは９２％以上であり、信頼性が向上した。
法で形成すると、１００ｃｍ2／Ｖ・ｓであったが、本
実施の形態のＴＦＴでは、３８０ｃｍ2／Ｖ・ｓまで向
上した。また、多数回のスイッチング動作での耐性を調
べる検査、つまり、ソース・ドレイン間に５Ｖの電圧を
かけ、５００ｋＨｚ１５００時間、ゲート電圧のＯＮ、
ＯＦＦを繰返す検査では、従来のＴＦＴで初期値から５
０％程度まで移動度が低下したが、本実施の形態のＴＦ
Ｔでは９２％以上であり、信頼性が向上した。
【００７４】次に、ＴＦＴアレイ基板に実施の形態１と
同様の工程を行ない、図６に示す液晶表示装置が完成す
る。 ＴＦＴアレイの高特性化と劣化の減少により、液
晶表示装置の駆動回路の不良が減少し、画面輝度ムラ等
不具合が減少した。従来のＴＦＴを用いた場合の駆動回
路の不良率が１５％であったのに対し、本実施の形態の
液晶表示装置では、３％に減少した、画面輝度ムラ不良
率が従来７％であったのに対し、本実施の形態の液晶表
示装置では、２％まで減少した。
同様の工程を行ない、図６に示す液晶表示装置が完成す
る。 ＴＦＴアレイの高特性化と劣化の減少により、液
晶表示装置の駆動回路の不良が減少し、画面輝度ムラ等
不具合が減少した。従来のＴＦＴを用いた場合の駆動回
路の不良率が１５％であったのに対し、本実施の形態の
液晶表示装置では、３％に減少した、画面輝度ムラ不良
率が従来７％であったのに対し、本実施の形態の液晶表
示装置では、２％まで減少した。
【００７５】図７は本発明のエレクトロルミネッセンス
（ＥＬ）表示装置及びその製造方法を説明するための断
面図である。上記製造方法を用いて作成した、ＴＦＴア
レイ基板を用い、また、実施の形態１と同様の工程を用
いて、ＥＬ表示装置が完成する。
（ＥＬ）表示装置及びその製造方法を説明するための断
面図である。上記製造方法を用いて作成した、ＴＦＴア
レイ基板を用い、また、実施の形態１と同様の工程を用
いて、ＥＬ表示装置が完成する。
【００７６】ＥＬ表示装置のスイッチングに本発明のＴ
ＦＴを使用することにより、画面輝度ムラ不良率が従来
８％であったのに対し、本実施の形態のＥＬ表示装置で
は、１．５％まで減少した。また、長時間あるいは多数
回のスイッチングを行った場合のＴＦＴ特性劣化が画質
不良となっていたが、従来の不良率１５％から３％に減
少した。また、輝度は、電圧５Ｖ印加時、従来３００ｃ
ｄ／ｍ2 であったのが、本実施の形態のＥＬ表示装置で
は、４７０ｃｄ／ｍ2まで向上した。
ＦＴを使用することにより、画面輝度ムラ不良率が従来
８％であったのに対し、本実施の形態のＥＬ表示装置で
は、１．５％まで減少した。また、長時間あるいは多数
回のスイッチングを行った場合のＴＦＴ特性劣化が画質
不良となっていたが、従来の不良率１５％から３％に減
少した。また、輝度は、電圧５Ｖ印加時、従来３００ｃ
ｄ／ｍ2 であったのが、本実施の形態のＥＬ表示装置で
は、４７０ｃｄ／ｍ2まで向上した。
【００７７】（実施の形態４）以下、本発明の実施の形
態４における半導体薄膜の製造方法、薄膜トランジス
タ、薄膜トランジスタの製造方法、液晶表示装置、液晶
表示装置の製造方法、ＥＬ表示装置、ＥＬ表示装置につ
いて説明する。
態４における半導体薄膜の製造方法、薄膜トランジス
タ、薄膜トランジスタの製造方法、液晶表示装置、液晶
表示装置の製造方法、ＥＬ表示装置、ＥＬ表示装置につ
いて説明する。
【００７８】まず、図１に示したように、実施の形態１
と同様にして、基板上に下地膜２および非晶質シリコン
膜３成膜、感光性ポジレジスト膜４形成、およびプリベ
ークを行なった。図８に示すように、レジスト膜４に対
して、紫外光６を照射した。光路には、図１３に示すよ
うに、石英板４８に円形状に段差を設けた位相シフトパ
ターンをアレイ状に並べた露光マスク３８を置いた。図
１３に示すように、位相シフトパターンを透過した紫外
光６は、光量分布の強弱を有して、レジスト膜に照射さ
れる。露光マスク３８には、フォトキー用のパターン５
０も存在し、同時に露光、現像され、図９−ｃ）に示す
ように、段差部が明確なフォト用キーパターンのレジス
ト部４２と段差形状がなめらかな円形状レジストパター
ン４１が形成される。
と同様にして、基板上に下地膜２および非晶質シリコン
膜３成膜、感光性ポジレジスト膜４形成、およびプリベ
ークを行なった。図８に示すように、レジスト膜４に対
して、紫外光６を照射した。光路には、図１３に示すよ
うに、石英板４８に円形状に段差を設けた位相シフトパ
ターンをアレイ状に並べた露光マスク３８を置いた。図
１３に示すように、位相シフトパターンを透過した紫外
光６は、光量分布の強弱を有して、レジスト膜に照射さ
れる。露光マスク３８には、フォトキー用のパターン５
０も存在し、同時に露光、現像され、図９−ｃ）に示す
ように、段差部が明確なフォト用キーパターンのレジス
ト部４２と段差形状がなめらかな円形状レジストパター
ン４１が形成される。
【００７９】また、フォトの露光に光量分布を与える方
法としては、実施の形態４に示した位相シフトマスクを
用いる方法の他に、図１７に示す、開口部の面積および
数に場所的変化を持たせた露光マスク５８を用いる方
法。図１５に示す、レンズアレイを用いる方法でも同様
になめらかな光量分布を与えることができる。
法としては、実施の形態４に示した位相シフトマスクを
用いる方法の他に、図１７に示す、開口部の面積および
数に場所的変化を持たせた露光マスク５８を用いる方
法。図１５に示す、レンズアレイを用いる方法でも同様
になめらかな光量分布を与えることができる。
【００８０】この上からドライエッチしたところ、その
表面の凹凸に応じて、図３−ｃ）の点線のように、エッ
チングが進行し、凹凸のある非晶質シリコン膜８が形成
された。凹凸の最も厚い部分の膜厚が６０ｎｍ、薄い部
分の膜厚が３０ｎｍとなるように、露光光量等を設計
し、凹凸を形成した。凹凸の段差部は光量分布に従い、
なめらかに形成されており、段差部分の長さが０．５μ
ｍ以上、本実施の形態では、１．５μｍとなっている。
作製された非晶質シリコン膜８中の水素を除去するた
め、脱水素工程として、４５０℃で１時間の熱処理を行
なった。
表面の凹凸に応じて、図３−ｃ）の点線のように、エッ
チングが進行し、凹凸のある非晶質シリコン膜８が形成
された。凹凸の最も厚い部分の膜厚が６０ｎｍ、薄い部
分の膜厚が３０ｎｍとなるように、露光光量等を設計
し、凹凸を形成した。凹凸の段差部は光量分布に従い、
なめらかに形成されており、段差部分の長さが０．５μ
ｍ以上、本実施の形態では、１．５μｍとなっている。
作製された非晶質シリコン膜８中の水素を除去するた
め、脱水素工程として、４５０℃で１時間の熱処理を行
なった。
【００８１】次に図１４に示す、レーザアニール装置
（ＥＬＡ装置）により非晶質シリコン膜８を溶融、結晶
化させ、多結晶シリコン膜を形成する。１パルスのレー
ザ光を照射した。レーザ光１２の光路の面積を含む露光
マスク５２を基板近くに配置した。図１５に示すよう
に、露光マスク５２には、凸レンズ構造５５がアレイ状
に形成されており、光量分布が発生する。露光マスク５
２には、位置合わせ用キーパターン５３が形成されてお
り、フォトキー用のパターン４３に対して位置合わせを
行なった。膜厚が厚い部分には光強度を弱く、膜厚が薄
い部分には光強度を強くなるように、光量分布を設計し
たが、膜厚分布がある面積より広い面積に対して光量分
布を設けてある。光量分布の勾配を有する部分がＴＦＴ
形成位置に対応するように、基板との距離とレンズの曲
率は、光量分布が２５０ｍＪ／ｃｍ2から３８０ｍＪ／
ｃｍ2の範囲で勾配がつくように、また基板面でレーザ
光１２の場所分布が適切な勾配を有するように設計し
た。これにより、膜厚分布のみで大粒径結晶を形成した
場合より、シリコン結晶の粒径が大きくなった。粒径
は、図の断面方向に約１２μｍ、奥行き方向に約８μｍ
であった。また、粒内に大きな欠陥はなかった。従来の
膜厚分布なしで形成した多結晶シリコン薄膜の粒径が３
００ｎｍ以下であったことから、シリコン薄膜の粒径と
膜質が向上したことがわかる。また、従来は、結晶粒の
位置はランダムであったが、本実施の形態の方法では、
膜厚分布を有する決まった位置に粒径が大きな結晶が成
長するという効果があり、非晶質シリコン膜の膜厚分布
パターンを形成すると同時にフォトキー用のパターンを
形成することから、より精度よく大粒径結晶の位置にＴ
ＦＴを形成できる。また、非晶質シリコン膜の膜厚差を
形成するフォト工程用の露光装置と、結晶化工程のレー
ザアニール装置を同一の装置で行なった。また、他のフ
ォト工程も同一の装置で行うことが可能である。これに
より、装置数の低減でコストが低下した。
（ＥＬＡ装置）により非晶質シリコン膜８を溶融、結晶
化させ、多結晶シリコン膜を形成する。１パルスのレー
ザ光を照射した。レーザ光１２の光路の面積を含む露光
マスク５２を基板近くに配置した。図１５に示すよう
に、露光マスク５２には、凸レンズ構造５５がアレイ状
に形成されており、光量分布が発生する。露光マスク５
２には、位置合わせ用キーパターン５３が形成されてお
り、フォトキー用のパターン４３に対して位置合わせを
行なった。膜厚が厚い部分には光強度を弱く、膜厚が薄
い部分には光強度を強くなるように、光量分布を設計し
たが、膜厚分布がある面積より広い面積に対して光量分
布を設けてある。光量分布の勾配を有する部分がＴＦＴ
形成位置に対応するように、基板との距離とレンズの曲
率は、光量分布が２５０ｍＪ／ｃｍ2から３８０ｍＪ／
ｃｍ2の範囲で勾配がつくように、また基板面でレーザ
光１２の場所分布が適切な勾配を有するように設計し
た。これにより、膜厚分布のみで大粒径結晶を形成した
場合より、シリコン結晶の粒径が大きくなった。粒径
は、図の断面方向に約１２μｍ、奥行き方向に約８μｍ
であった。また、粒内に大きな欠陥はなかった。従来の
膜厚分布なしで形成した多結晶シリコン薄膜の粒径が３
００ｎｍ以下であったことから、シリコン薄膜の粒径と
膜質が向上したことがわかる。また、従来は、結晶粒の
位置はランダムであったが、本実施の形態の方法では、
膜厚分布を有する決まった位置に粒径が大きな結晶が成
長するという効果があり、非晶質シリコン膜の膜厚分布
パターンを形成すると同時にフォトキー用のパターンを
形成することから、より精度よく大粒径結晶の位置にＴ
ＦＴを形成できる。また、非晶質シリコン膜の膜厚差を
形成するフォト工程用の露光装置と、結晶化工程のレー
ザアニール装置を同一の装置で行なった。また、他のフ
ォト工程も同一の装置で行うことが可能である。これに
より、装置数の低減でコストが低下した。
【００８２】以下実施の形態１と同様の工程を経て、Ｔ
ＦＴを形成した。
ＦＴを形成した。
【００８３】上記の製造方法でＴＦＴを作製すると、図
１６に示すように、大粒径シリコン結晶中に半導体層の
チャネル部が含まれるＴＦＴとなる。
１６に示すように、大粒径シリコン結晶中に半導体層の
チャネル部が含まれるＴＦＴとなる。
【００８４】ＴＦＴの移動度は、従来のレーザアニール
法で形成すると、１００ｃｍ2／Ｖ・ｓであったが、本
実施の形態のＴＦＴでは、４３０ｃｍ2／Ｖ・ｓまで向
上した。また、多数回のスイッチング動作での耐性を調
べる検査、つまり、ソース・ドレイン間に５Ｖの電圧を
かけ、５００ｋＨｚ１５００時間、ゲート電圧のＯＮ、
ＯＦＦを繰返す検査では、従来のＴＦＴで初期値から５
０％程度まで移動度が低下したが、本実施の形態のＴＦ
Ｔでは９８％以上であり、信頼性が向上した。
法で形成すると、１００ｃｍ2／Ｖ・ｓであったが、本
実施の形態のＴＦＴでは、４３０ｃｍ2／Ｖ・ｓまで向
上した。また、多数回のスイッチング動作での耐性を調
べる検査、つまり、ソース・ドレイン間に５Ｖの電圧を
かけ、５００ｋＨｚ１５００時間、ゲート電圧のＯＮ、
ＯＦＦを繰返す検査では、従来のＴＦＴで初期値から５
０％程度まで移動度が低下したが、本実施の形態のＴＦ
Ｔでは９８％以上であり、信頼性が向上した。
【００８５】次に、ＴＦＴアレイ基板に実施の形態１と
同様の工程を行ない、図６に示す液晶表示装置が完成す
る。
同様の工程を行ない、図６に示す液晶表示装置が完成す
る。
【００８６】ＴＦＴアレイの高特性化と劣化の減少によ
り、液晶表示装置の駆動回路の不良が減少し、画面輝度
ムラ等不具合が減少した。従来のＴＦＴを用いた場合の
駆動回路の不良率が１５％であったのに対し、本実施の
形態の液晶表示装置では、１．５％に減少した、画面輝
度ムラ不良率が従来７％であったのに対し、本実施の形
態の液晶表示装置では、０．５％まで減少した。
り、液晶表示装置の駆動回路の不良が減少し、画面輝度
ムラ等不具合が減少した。従来のＴＦＴを用いた場合の
駆動回路の不良率が１５％であったのに対し、本実施の
形態の液晶表示装置では、１．５％に減少した、画面輝
度ムラ不良率が従来７％であったのに対し、本実施の形
態の液晶表示装置では、０．５％まで減少した。
【００８７】（図７）は本発明のエレクトロルミネッセ
ンス（ＥＬ）表示装置及びその製造方法を説明するため
の断面図である。上記製造方法を用いて作成したＴＦＴ
アレイを用い、また実施の形態１の方法に準拠して、Ｅ
Ｌ表示装置を製造した。
ンス（ＥＬ）表示装置及びその製造方法を説明するため
の断面図である。上記製造方法を用いて作成したＴＦＴ
アレイを用い、また実施の形態１の方法に準拠して、Ｅ
Ｌ表示装置を製造した。
【００８８】ＥＬ表示装置のスイッチングに本発明のＴ
ＦＴを使用することにより、画面輝度ムラ不良率が従来
８％であったのに対し、本実施の形態のＥＬ表示装置で
は、０．４％まで減少した。また、長時間あるいは多数
回のスイッチングを行った場合のＴＦＴ特性劣化が画質
不良となっていたが、従来の不良率１５％から４％に減
少した。また、輝度は、電圧５Ｖ印加時、従来３００ｃ
ｄ／ｍ2 であったのが、本実施の形態のＥＬ表示装置で
は、５６０ｃｄ／ｍ2まで向上した。
ＦＴを使用することにより、画面輝度ムラ不良率が従来
８％であったのに対し、本実施の形態のＥＬ表示装置で
は、０．４％まで減少した。また、長時間あるいは多数
回のスイッチングを行った場合のＴＦＴ特性劣化が画質
不良となっていたが、従来の不良率１５％から４％に減
少した。また、輝度は、電圧５Ｖ印加時、従来３００ｃ
ｄ／ｍ2 であったのが、本実施の形態のＥＬ表示装置で
は、５６０ｃｄ／ｍ2まで向上した。
【００８９】（実施の形態５）以下、本発明の実施の形
態５における半導体薄膜の製造方法、薄膜トランジス
タ、薄膜トランジスタの製造方法、液晶表示装置、液晶
表示装置の製造方法、ＥＬ表示装置、ＥＬ表示装置につ
いて説明する。
態５における半導体薄膜の製造方法、薄膜トランジス
タ、薄膜トランジスタの製造方法、液晶表示装置、液晶
表示装置の製造方法、ＥＬ表示装置、ＥＬ表示装置につ
いて説明する。
【００９０】まず、図１に示したように、実施の形態１
と同様にして、基板上に下地膜２および非晶質シリコン
膜３成膜を行なう。
と同様にして、基板上に下地膜２および非晶質シリコン
膜３成膜を行なう。
【００９１】図１４、１３、３、９、１０に示した、実
施の形態２と同様の工程を用いて、レジスト膜４および
円形状のレジストパターンとフォト用キーレジストパタ
ーン４２を形成し、フォト用キーレジストパターン４２
のみ選択的に光を用いてポストベークを行なった。次に
基板全体を軟化温度以上に加熱し、滑らかな段差を有す
る円形パターンのレジスト部を形成した。
施の形態２と同様の工程を用いて、レジスト膜４および
円形状のレジストパターンとフォト用キーレジストパタ
ーン４２を形成し、フォト用キーレジストパターン４２
のみ選択的に光を用いてポストベークを行なった。次に
基板全体を軟化温度以上に加熱し、滑らかな段差を有す
る円形パターンのレジスト部を形成した。
【００９２】この上から、実施の形態２と同様にドライ
エッチを行ない、なめらかな凹凸のある非晶質シリコン
膜８が形成し、脱水素工程を行なった。
エッチを行ない、なめらかな凹凸のある非晶質シリコン
膜８が形成し、脱水素工程を行なった。
【００９３】次に図１４に示す、レーザアニール装置
（ＥＬＡ装置）により非晶質シリコン膜８を溶融、結晶
化させ、多結晶シリコン膜を形成する。１パルスのレー
ザ光を照射した。レーザ光１２の光路の面積を含む露光
マスク５２を基板近くに配置した。図１８に示すよう
に、露光マスク５８には、面積および場所的な密度が異
なる開口部５７がアレイ状に形成されており、光量分布
が発生する。露光マスクを透過する光量は、帯状になだ
らかに強弱が変化するように設計した。膜厚が厚い部分
には光強度を弱く、膜厚が薄い部分には光強度を強くな
るように、光量分布を設計する。また、帯状にレーザ光
１２の強度を変化させる方法は、位相シフトマスクを用
いてもよいし、カマボコ状あるいは、逆カマボコ状のレ
ンズを用いても形成でき、また、レーザ光１２の整形に
おいて、通常用いる光学系により、形成してもよい。露
光マスク５８には、位置合わせ用キーパターン５６が形
成されており、フォトキー用のパターン４３に対して位
置合わせを行なった。球面状に膜厚が変化する非晶質シ
リコン膜に対して、帯状に光量分布を有するレーザ光を
照射することにより、膜厚最大の点を起点として一方向
に大粒径シリコン結晶が成長し、位置決めの精度がさら
に高まる。非晶質シリコン膜の球面の勾配を有する範囲
より、広い範囲でレーザ光１２の光量分布を形成してお
くことにより、一様な強度でレーザ光を照射した場合よ
り、大粒径のシリコン結晶を形成することができる。光
量分布の勾配を有する部分がＴＦＴ形成位置に対応する
ように、開口部を設計した。また、開口部は、光量分布
が２５０ｍＪ／ｃｍ2から３８０ｍＪ／ｃｍ2の範囲で勾
配がつくように、また基板面でレーザ光１２の場所分布
が適切な勾配を有するように設計した。粒径は、図のレ
ーザ光の勾配がある方向に約１５μｍ、奥行き方向に約
８μｍであった。また、粒内に大きな欠陥はなかった。
従来の膜厚分布なしで形成した多結晶シリコン薄膜の粒
径が３００ｎｍ以下であったことから、シリコン薄膜の
粒径と膜質が向上したことがわかる。また、従来は、結
晶粒の位置はランダムであったが、本実施の形態の方法
では、膜厚分布と光量分布が合致する明確に決まった位
置に粒径が大きな結晶が成長するという効果があり、非
晶質シリコン膜の膜厚分布パターンを形成すると同時に
フォトキー用のパターンを形成することから、より精度
よく大粒径結晶の位置にＴＦＴを形成できる。
（ＥＬＡ装置）により非晶質シリコン膜８を溶融、結晶
化させ、多結晶シリコン膜を形成する。１パルスのレー
ザ光を照射した。レーザ光１２の光路の面積を含む露光
マスク５２を基板近くに配置した。図１８に示すよう
に、露光マスク５８には、面積および場所的な密度が異
なる開口部５７がアレイ状に形成されており、光量分布
が発生する。露光マスクを透過する光量は、帯状になだ
らかに強弱が変化するように設計した。膜厚が厚い部分
には光強度を弱く、膜厚が薄い部分には光強度を強くな
るように、光量分布を設計する。また、帯状にレーザ光
１２の強度を変化させる方法は、位相シフトマスクを用
いてもよいし、カマボコ状あるいは、逆カマボコ状のレ
ンズを用いても形成でき、また、レーザ光１２の整形に
おいて、通常用いる光学系により、形成してもよい。露
光マスク５８には、位置合わせ用キーパターン５６が形
成されており、フォトキー用のパターン４３に対して位
置合わせを行なった。球面状に膜厚が変化する非晶質シ
リコン膜に対して、帯状に光量分布を有するレーザ光を
照射することにより、膜厚最大の点を起点として一方向
に大粒径シリコン結晶が成長し、位置決めの精度がさら
に高まる。非晶質シリコン膜の球面の勾配を有する範囲
より、広い範囲でレーザ光１２の光量分布を形成してお
くことにより、一様な強度でレーザ光を照射した場合よ
り、大粒径のシリコン結晶を形成することができる。光
量分布の勾配を有する部分がＴＦＴ形成位置に対応する
ように、開口部を設計した。また、開口部は、光量分布
が２５０ｍＪ／ｃｍ2から３８０ｍＪ／ｃｍ2の範囲で勾
配がつくように、また基板面でレーザ光１２の場所分布
が適切な勾配を有するように設計した。粒径は、図のレ
ーザ光の勾配がある方向に約１５μｍ、奥行き方向に約
８μｍであった。また、粒内に大きな欠陥はなかった。
従来の膜厚分布なしで形成した多結晶シリコン薄膜の粒
径が３００ｎｍ以下であったことから、シリコン薄膜の
粒径と膜質が向上したことがわかる。また、従来は、結
晶粒の位置はランダムであったが、本実施の形態の方法
では、膜厚分布と光量分布が合致する明確に決まった位
置に粒径が大きな結晶が成長するという効果があり、非
晶質シリコン膜の膜厚分布パターンを形成すると同時に
フォトキー用のパターンを形成することから、より精度
よく大粒径結晶の位置にＴＦＴを形成できる。
【００９４】以下実施の形態１と同様の工程を経て、Ｔ
ＦＴを形成した。
ＦＴを形成した。
【００９５】上記の製造方法でＴＦＴを作製すると、図
１６に示すように、大粒径シリコン結晶の粒内に半導体
層のチャネル部およびＬＤＤ部が含まれるＴＦＴとな
る。
１６に示すように、大粒径シリコン結晶の粒内に半導体
層のチャネル部およびＬＤＤ部が含まれるＴＦＴとな
る。
【００９６】ＴＦＴの移動度は、従来のレーザアニール
法で形成すると、１００ｃｍ2／Ｖ・ｓであったが、本
実施の形態のＴＦＴでは、４５０ｃｍ2／Ｖ・ｓまで向
上した。また、多数回のスイッチング動作での耐性を調
べる検査、つまり、ソース・ドレイン間に５Ｖの電圧を
かけ、５００ｋＨｚ１５００時間、ゲート電圧のＯＮ、
ＯＦＦを繰返す検査では、従来のＴＦＴで初期値から５
０％程度まで移動度が低下したが、本実施の形態のＴＦ
Ｔでは９９％以上であり、信頼性が向上した。
法で形成すると、１００ｃｍ2／Ｖ・ｓであったが、本
実施の形態のＴＦＴでは、４５０ｃｍ2／Ｖ・ｓまで向
上した。また、多数回のスイッチング動作での耐性を調
べる検査、つまり、ソース・ドレイン間に５Ｖの電圧を
かけ、５００ｋＨｚ１５００時間、ゲート電圧のＯＮ、
ＯＦＦを繰返す検査では、従来のＴＦＴで初期値から５
０％程度まで移動度が低下したが、本実施の形態のＴＦ
Ｔでは９９％以上であり、信頼性が向上した。
【００９７】次に、ＴＦＴアレイ基板に実施の形態１と
同様の工程を行ない、図６に示す液晶表示装置が完成す
る。
同様の工程を行ない、図６に示す液晶表示装置が完成す
る。
【００９８】ＴＦＴアレイの高特性化と劣化の減少によ
り、液晶表示装置の駆動回路の不良が減少し、画面輝度
ムラ等不具合が減少した。従来のＴＦＴを用いた場合の
駆動回路の不良率が１５％であったのに対し、本実施の
形態の液晶表示装置では、１％に減少した、画面輝度ム
ラ不良率が従来７％であったのに対し、本実施の形態の
液晶表示装置では、０．３％まで減少した。
り、液晶表示装置の駆動回路の不良が減少し、画面輝度
ムラ等不具合が減少した。従来のＴＦＴを用いた場合の
駆動回路の不良率が１５％であったのに対し、本実施の
形態の液晶表示装置では、１％に減少した、画面輝度ム
ラ不良率が従来７％であったのに対し、本実施の形態の
液晶表示装置では、０．３％まで減少した。
【００９９】（図７）は本発明のエレクトロルミネッセ
ンス（ＥＬ）表示装置及びその製造方法を説明するため
の断面図である上記製造方法を用いて作成したＴＦＴア
レイを用い、また実施の形態１の方法に準拠して、ＥＬ
表示装置を製造した。
ンス（ＥＬ）表示装置及びその製造方法を説明するため
の断面図である上記製造方法を用いて作成したＴＦＴア
レイを用い、また実施の形態１の方法に準拠して、ＥＬ
表示装置を製造した。
【０１００】ＥＬ表示装置のスイッチングに本発明のＴ
ＦＴを使用することにより、画面輝度ムラ不良率が従来
８％であったのに対し、本実施の形態のＥＬ表示装置で
は、０．３％まで減少した。また、長時間あるいは多数
回のスイッチングを行った場合のＴＦＴ特性劣化が画質
不良となっていたが、従来の不良率１５％から４％に減
少した。また、輝度は、電圧５Ｖ印加時、従来３００ｃ
ｄ／ｍ2 であったのが、本実施の形態のＥＬ表示装置で
は、５８０ｃｄ／ｍ2まで向上した。
ＦＴを使用することにより、画面輝度ムラ不良率が従来
８％であったのに対し、本実施の形態のＥＬ表示装置で
は、０．３％まで減少した。また、長時間あるいは多数
回のスイッチングを行った場合のＴＦＴ特性劣化が画質
不良となっていたが、従来の不良率１５％から４％に減
少した。また、輝度は、電圧５Ｖ印加時、従来３００ｃ
ｄ／ｍ2 であったのが、本実施の形態のＥＬ表示装置で
は、５８０ｃｄ／ｍ2まで向上した。
【０１０１】（実施の形態６）以下、本発明の実施の形
態６における半導体薄膜の製造方法、薄膜トランジス
タ、薄膜トランジスタの製造方法、液晶表示装置、液晶
表示装置の製造方法、ＥＬ表示装置、ＥＬ表示装置につ
いて説明する。
態６における半導体薄膜の製造方法、薄膜トランジス
タ、薄膜トランジスタの製造方法、液晶表示装置、液晶
表示装置の製造方法、ＥＬ表示装置、ＥＬ表示装置につ
いて説明する。
【０１０２】まず、図１に示したように、実施の形態１
と同様にして、基板上に下地膜２および非晶質シリコン
膜３成膜、感光性ポジレジスト膜４形成、およびプリベ
ークを行なった。図２０に示すように、レジスト膜４に
対して、紫外光６を照射した。光路には、図２３に示し
た面積と密度が場所的に分布がある開口部（光透過部）
５７が配置されている露光マスク５８を置いた。開口部
を有する露光マスク５８を透過した紫外光６は、光量分
布の強弱を有して、レジスト膜に照射される。これを現
像、ポストベークすることにより、露光量の多い部分が
厚く、少ない部分は薄いレジスト膜の膜厚分布パターン
が形成された。露光マスク５８の光透過パターンと一致
して、膜厚が厚い部分の一部が尖った形状、この場合は
ひし形のパターンを形成し、また、段差部分はなめらか
に膜厚が変化するように形成した。なお、感光性レジス
ト膜は、ポジでもネガでもよい。ただし、ネガの場合
は、図１９に示すように光量分布が逆になるように露光
マスクを設計する。この上からドライエッチを行ない、
非晶質半導体膜の表面凹凸に応じて、エッチングが進行
し、凹凸のある非晶質シリコン膜が形成された。凹凸の
最も厚い部分の膜厚が６０ｎｍ、薄い部分の膜厚が３０
ｎｍとなるように、露光光量等を設計し、凹凸を形成し
た。作製された非晶質シリコン膜中の水素を除去するた
め、脱水素工程として、４５０℃で１時間の熱処理を行
なった。
と同様にして、基板上に下地膜２および非晶質シリコン
膜３成膜、感光性ポジレジスト膜４形成、およびプリベ
ークを行なった。図２０に示すように、レジスト膜４に
対して、紫外光６を照射した。光路には、図２３に示し
た面積と密度が場所的に分布がある開口部（光透過部）
５７が配置されている露光マスク５８を置いた。開口部
を有する露光マスク５８を透過した紫外光６は、光量分
布の強弱を有して、レジスト膜に照射される。これを現
像、ポストベークすることにより、露光量の多い部分が
厚く、少ない部分は薄いレジスト膜の膜厚分布パターン
が形成された。露光マスク５８の光透過パターンと一致
して、膜厚が厚い部分の一部が尖った形状、この場合は
ひし形のパターンを形成し、また、段差部分はなめらか
に膜厚が変化するように形成した。なお、感光性レジス
ト膜は、ポジでもネガでもよい。ただし、ネガの場合
は、図１９に示すように光量分布が逆になるように露光
マスクを設計する。この上からドライエッチを行ない、
非晶質半導体膜の表面凹凸に応じて、エッチングが進行
し、凹凸のある非晶質シリコン膜が形成された。凹凸の
最も厚い部分の膜厚が６０ｎｍ、薄い部分の膜厚が３０
ｎｍとなるように、露光光量等を設計し、凹凸を形成し
た。作製された非晶質シリコン膜中の水素を除去するた
め、脱水素工程として、４５０℃で１時間の熱処理を行
なった。
【０１０３】次に図１４に示す、レーザアニール装置
（ＥＬＡ装置）により非晶質シリコン膜８を溶融、結晶
化させ、多結晶シリコン膜を形成する。１パルスのレー
ザ光を照射した。レーザ光１２の光路の面積を含む露光
マスク５８を基板近くに配置した。図２０および２１に
示すように、露光マスク５８には、面積および場所的な
密度が異なる開口部５７がアレイ状に形成されており、
光量分布が発生する。図１８、２１に示すように露光マ
スクを透過する光量は、帯状になだらかに強弱が変化す
るように設計した。露光マスク５８には、位置合わせ用
キーパターン５６が形成されており、フォトキー用のパ
ターン４３に対して位置合わせを行なった。膜厚が厚い
部分の一部が尖った形状であり、段差部の膜厚がなだら
かに変化している非晶質シリコン膜に対して、図１８に
示す、面積および場所的な密度が異なる開口部５７を有
する露光マスク５８を用いて、帯状に光量分布を有する
レーザ光１２を照射することにより、図２２に示すよう
に、膜厚が厚く尖った点を起点として一方向に大粒径シ
リコン結晶が成長し、位置決めの精度がさらに高まる。
膜厚が厚い部分には光強度を弱く、膜厚が薄い部分には
光強度を強くなるように、光量分布を設計する。非晶質
シリコン膜の球面の勾配を有する範囲より、広い範囲で
レーザ光１２の光量分布を形成しておくことにより、一
様な強度でレーザ光を照射した場合より、大粒径のシリ
コン結晶を形成することができる。光量分布の勾配を有
する部分がＴＦＴ形成位置に対応するように、開口部を
設計した。また、開口部は、光量分布が２５０ｍＪ／ｃ
ｍ2から３８０ｍＪ／ｃｍ2の範囲で勾配がつくように、
また基板面でレーザ光１２の場所分布が適切な勾配を有
するように設計した。粒径は、図のレーザ光の勾配があ
る方向に約１５μｍ、奥行き方向に約８μｍであった。
また、粒内に大きな欠陥はなかった。従来の膜厚分布な
しで形成した多結晶シリコン薄膜の粒径が３００ｎｍ以
下であったことから、シリコン薄膜の粒径と膜質が向上
したことがわかる。また、従来は、結晶粒の位置はラン
ダムであったが、本実施の形態の方法では、膜厚分布と
光量分布が合致する明確に決まった位置に粒径が大きな
結晶が成長するという効果があり、非晶質シリコン膜の
膜厚分布パターンを形成すると同時にフォトキー用のパ
ターンを形成することから、より精度よく大粒径結晶の
位置にＴＦＴを形成できる。
（ＥＬＡ装置）により非晶質シリコン膜８を溶融、結晶
化させ、多結晶シリコン膜を形成する。１パルスのレー
ザ光を照射した。レーザ光１２の光路の面積を含む露光
マスク５８を基板近くに配置した。図２０および２１に
示すように、露光マスク５８には、面積および場所的な
密度が異なる開口部５７がアレイ状に形成されており、
光量分布が発生する。図１８、２１に示すように露光マ
スクを透過する光量は、帯状になだらかに強弱が変化す
るように設計した。露光マスク５８には、位置合わせ用
キーパターン５６が形成されており、フォトキー用のパ
ターン４３に対して位置合わせを行なった。膜厚が厚い
部分の一部が尖った形状であり、段差部の膜厚がなだら
かに変化している非晶質シリコン膜に対して、図１８に
示す、面積および場所的な密度が異なる開口部５７を有
する露光マスク５８を用いて、帯状に光量分布を有する
レーザ光１２を照射することにより、図２２に示すよう
に、膜厚が厚く尖った点を起点として一方向に大粒径シ
リコン結晶が成長し、位置決めの精度がさらに高まる。
膜厚が厚い部分には光強度を弱く、膜厚が薄い部分には
光強度を強くなるように、光量分布を設計する。非晶質
シリコン膜の球面の勾配を有する範囲より、広い範囲で
レーザ光１２の光量分布を形成しておくことにより、一
様な強度でレーザ光を照射した場合より、大粒径のシリ
コン結晶を形成することができる。光量分布の勾配を有
する部分がＴＦＴ形成位置に対応するように、開口部を
設計した。また、開口部は、光量分布が２５０ｍＪ／ｃ
ｍ2から３８０ｍＪ／ｃｍ2の範囲で勾配がつくように、
また基板面でレーザ光１２の場所分布が適切な勾配を有
するように設計した。粒径は、図のレーザ光の勾配があ
る方向に約１５μｍ、奥行き方向に約８μｍであった。
また、粒内に大きな欠陥はなかった。従来の膜厚分布な
しで形成した多結晶シリコン薄膜の粒径が３００ｎｍ以
下であったことから、シリコン薄膜の粒径と膜質が向上
したことがわかる。また、従来は、結晶粒の位置はラン
ダムであったが、本実施の形態の方法では、膜厚分布と
光量分布が合致する明確に決まった位置に粒径が大きな
結晶が成長するという効果があり、非晶質シリコン膜の
膜厚分布パターンを形成すると同時にフォトキー用のパ
ターンを形成することから、より精度よく大粒径結晶の
位置にＴＦＴを形成できる。
【０１０４】以下実施の形態１と同様の工程を経て、Ｔ
ＦＴを形成した。
ＦＴを形成した。
【０１０５】上記の製造方法でＴＦＴを作製すると、図
１６に示すように、大粒径シリコン結晶の粒内にチャネ
ル部，ＬＤＤ部，ソース・ドレイン部が含まれるＴＦＴ
を製造できる。
１６に示すように、大粒径シリコン結晶の粒内にチャネ
ル部，ＬＤＤ部，ソース・ドレイン部が含まれるＴＦＴ
を製造できる。
【０１０６】ＴＦＴの移動度は、従来のレーザアニール
法で形成すると、１００ｃｍ2／Ｖ・ｓであったが、本
実施の形態のＴＦＴでは、４６０ｃｍ2／Ｖ・ｓまで向
上した。また、多数回のスイッチング動作での耐性を調
べる検査、つまり、ソース・ドレイン間に５Ｖの電圧を
かけ、５００ｋＨｚ１５００時間、ゲート電圧のＯＮ、
ＯＦＦを繰返す検査では、従来のＴＦＴで初期値から５
０％程度まで移動度が低下したが、本実施の形態のＴＦ
Ｔでは９９％以上であり、信頼性が向上した。
法で形成すると、１００ｃｍ2／Ｖ・ｓであったが、本
実施の形態のＴＦＴでは、４６０ｃｍ2／Ｖ・ｓまで向
上した。また、多数回のスイッチング動作での耐性を調
べる検査、つまり、ソース・ドレイン間に５Ｖの電圧を
かけ、５００ｋＨｚ１５００時間、ゲート電圧のＯＮ、
ＯＦＦを繰返す検査では、従来のＴＦＴで初期値から５
０％程度まで移動度が低下したが、本実施の形態のＴＦ
Ｔでは９９％以上であり、信頼性が向上した。
【０１０７】次に、ＴＦＴアレイ基板に実施の形態１と
同様の工程を行ない、図６に示す液晶表示装置が完成す
る。
同様の工程を行ない、図６に示す液晶表示装置が完成す
る。
【０１０８】ＴＦＴアレイの高特性化と劣化の減少によ
り、液晶表示装置の駆動回路の不良が減少し、画面輝度
ムラ等不具合が減少した。従来のＴＦＴを用いた場合の
駆動回路の不良率が１５％であったのに対し、本実施の
形態の液晶表示装置では、０．５％に減少した、画面輝
度ムラ不良率が従来７％であったのに対し、本実施の形
態の液晶表示装置では、０．２％まで減少した。
り、液晶表示装置の駆動回路の不良が減少し、画面輝度
ムラ等不具合が減少した。従来のＴＦＴを用いた場合の
駆動回路の不良率が１５％であったのに対し、本実施の
形態の液晶表示装置では、０．５％に減少した、画面輝
度ムラ不良率が従来７％であったのに対し、本実施の形
態の液晶表示装置では、０．２％まで減少した。
【０１０９】（図７）は本発明のエレクトロルミネッセ
ンス（ＥＬ）表示装置及びその製造方法を説明するため
の断面図である。上記製造方法を用いて作成したＴＦＴ
アレイを用い、また実施の形態１の方法に準拠して、Ｅ
Ｌ表示装置を製造した。
ンス（ＥＬ）表示装置及びその製造方法を説明するため
の断面図である。上記製造方法を用いて作成したＴＦＴ
アレイを用い、また実施の形態１の方法に準拠して、Ｅ
Ｌ表示装置を製造した。
【０１１０】ＥＬ表示装置のスイッチングに本発明のＴ
ＦＴを使用することにより、画面輝度ムラ不良率が従来
８％であったのに対し、本実施の形態のＥＬ表示装置で
は、０．２％まで減少した。また、長時間あるいは多数
回のスイッチングを行った場合のＴＦＴ特性劣化が画質
不良となっていたが、従来の不良率１５％から４％に減
少した。また、輝度は、電圧５Ｖ印加時、従来３００ｃ
ｄ／ｍ2 であったのが、本実施の形態のＥＬ表示装置で
は、５８０ｃｄ／ｍ2まで向上した。
ＦＴを使用することにより、画面輝度ムラ不良率が従来
８％であったのに対し、本実施の形態のＥＬ表示装置で
は、０．２％まで減少した。また、長時間あるいは多数
回のスイッチングを行った場合のＴＦＴ特性劣化が画質
不良となっていたが、従来の不良率１５％から４％に減
少した。また、輝度は、電圧５Ｖ印加時、従来３００ｃ
ｄ／ｍ2 であったのが、本実施の形態のＥＬ表示装置で
は、５８０ｃｄ／ｍ2まで向上した。
【０１１１】実施の形態４から６では、非晶質シリコン
膜の膜厚分布と結晶化工程のレーザ光の光量分布につい
て説明したが、膜厚分布が帯状、円周状、尖った部分を
持つ形状たとえばひし形の３種類があり、レーザ光の光
量分布も帯状、円周状、尖った部分を持つ形状たとえば
ひし形の３種類があり、それぞれの組み合わせにより、
大粒径結晶を形成することができる。
膜の膜厚分布と結晶化工程のレーザ光の光量分布につい
て説明したが、膜厚分布が帯状、円周状、尖った部分を
持つ形状たとえばひし形の３種類があり、レーザ光の光
量分布も帯状、円周状、尖った部分を持つ形状たとえば
ひし形の３種類があり、それぞれの組み合わせにより、
大粒径結晶を形成することができる。
【０１１２】
【発明の効果】以下、本発明の効果について説明する。
【０１１３】感光レジストに対する露光と、非晶質半導
体に対する溶融結晶化が同一装置で行う露光装置の効果
を説明する。同一の装置により実現ることにより、装置
コストが低減した。また、同一装置で行なうことによ
り、位置合わせの精度が出しやすい。また波長が500nm
以下のレーザ光を用いることにより、位相シフト技術が
効果的に利用することが可能となり、場所的に光量の強
弱をつけることが容易になる。
体に対する溶融結晶化が同一装置で行う露光装置の効果
を説明する。同一の装置により実現ることにより、装置
コストが低減した。また、同一装置で行なうことによ
り、位置合わせの精度が出しやすい。また波長が500nm
以下のレーザ光を用いることにより、位相シフト技術が
効果的に利用することが可能となり、場所的に光量の強
弱をつけることが容易になる。
【０１１４】非結晶質半導体膜の膜厚が部分的に異なる
非晶質半導体薄膜に対して、レーザ光を照射し、多結晶
シリコン膜を形成する半導体薄膜の効果を説明する。膜
厚分布ある部分をレーザ結晶化することにより、大粒径
シリコン結晶を形成できる。膜厚の段差部分がなめらか
に膜厚が変化させることにより、さらに大粒径のシリコ
ン結晶を形成できる。また、非晶質半導体膜の膜厚差を
設ける場合に頂点となる部分を形成することにより、シ
リコン結晶が形成される位置を明確に規定することが可
能となる。
非晶質半導体薄膜に対して、レーザ光を照射し、多結晶
シリコン膜を形成する半導体薄膜の効果を説明する。膜
厚分布ある部分をレーザ結晶化することにより、大粒径
シリコン結晶を形成できる。膜厚の段差部分がなめらか
に膜厚が変化させることにより、さらに大粒径のシリコ
ン結晶を形成できる。また、非晶質半導体膜の膜厚差を
設ける場合に頂点となる部分を形成することにより、シ
リコン結晶が形成される位置を明確に規定することが可
能となる。
【０１１５】次に、上記に示した半導体薄膜の製造方法
の効果を説明する。
の効果を説明する。
【０１１６】感光レジスト層のパターンを形成し、その
上からドライエッチング法で、非晶質半導体層を膜厚の
一部を削ることにより、上記の膜厚分布の存在する非晶
質半導体層を容易に形成することができ、大粒径シリコ
ン結晶を有する半導体薄膜を製造できる。また、感光レ
ジスト層のパターンを形成する工程で、開口部の面積を
部分的に変化させた露光マスクを用いることより、非晶
質半導体膜の断差部分のテーパー形状がなめらかに変化
するように形成され、さらに大粒径のシリコン結晶を有
する半導体薄膜を製造できる。また、感光レジスト層の
パターンを形成する工程で、照射光の位相を変化させる
露光マスクを用いる方法によっても同様にさらに大粒径
のシリコン結晶を有する半導体薄膜を製造できる。位相
を変化させる露光マスクとして部分的に厚さが異なる光
透過性の膜および板を用いることにより容易に照射光の
光量をなめらかに変化させることができ、大粒径のシリ
コン結晶を形成することができる。レジストパターンを
形成後、感光レジストの軟化温度以上に加熱する方法を
用いることで、さらになめらかな非晶質半導体膜の段差
部を形成することができ、さらに大粒径のシリコン結晶
を形成することができる。前記の方法で、レジストパタ
ーンを円形あるいはそれに類似の形状で形成しておくこ
とにより、頂点を有する球面状の凸部の形の膜厚分布を
有する非晶質半導体薄膜を容易に形成することができ、
位置が明確に規定された、大粒径シリコン結晶を形成す
ることができる。
上からドライエッチング法で、非晶質半導体層を膜厚の
一部を削ることにより、上記の膜厚分布の存在する非晶
質半導体層を容易に形成することができ、大粒径シリコ
ン結晶を有する半導体薄膜を製造できる。また、感光レ
ジスト層のパターンを形成する工程で、開口部の面積を
部分的に変化させた露光マスクを用いることより、非晶
質半導体膜の断差部分のテーパー形状がなめらかに変化
するように形成され、さらに大粒径のシリコン結晶を有
する半導体薄膜を製造できる。また、感光レジスト層の
パターンを形成する工程で、照射光の位相を変化させる
露光マスクを用いる方法によっても同様にさらに大粒径
のシリコン結晶を有する半導体薄膜を製造できる。位相
を変化させる露光マスクとして部分的に厚さが異なる光
透過性の膜および板を用いることにより容易に照射光の
光量をなめらかに変化させることができ、大粒径のシリ
コン結晶を形成することができる。レジストパターンを
形成後、感光レジストの軟化温度以上に加熱する方法を
用いることで、さらになめらかな非晶質半導体膜の段差
部を形成することができ、さらに大粒径のシリコン結晶
を形成することができる。前記の方法で、レジストパタ
ーンを円形あるいはそれに類似の形状で形成しておくこ
とにより、頂点を有する球面状の凸部の形の膜厚分布を
有する非晶質半導体薄膜を容易に形成することができ、
位置が明確に規定された、大粒径シリコン結晶を形成す
ることができる。
【０１１７】膜厚分布のないあるいは小さい非晶質半導
体薄膜に対して、部分的に異なる光量の強光またはレー
ザ光を照射する方式を用いることにより、大粒径のシリ
コン結晶を形成することが可能となる。結晶化時に開口
部の面積を部分的に変化させた露光マスクを用いること
により、部分的に異なる光量を容易にかつ正確に照射す
ることができる。
体薄膜に対して、部分的に異なる光量の強光またはレー
ザ光を照射する方式を用いることにより、大粒径のシリ
コン結晶を形成することが可能となる。結晶化時に開口
部の面積を部分的に変化させた露光マスクを用いること
により、部分的に異なる光量を容易にかつ正確に照射す
ることができる。
【０１１８】さらに、膜厚分布のある非晶質半導体薄膜
に対して、部分的に異なる光量の強光またはレーザ光を
照射する方式を用いることにより、さらに大粒径のシリ
コン結晶を形成することが可能となる。結晶化時に開口
部の面積を部分的に変化させた露光マスクを用いること
により、部分的に異なる光量を容易にかつ正確に照射す
ることができる。また、結晶化時に照射光の位相を変化
させる露光マスクを用いることによっても、同様に部分
的に異なる光量を容易にかつ正確に照射することができ
る。非晶質半導体膜のフォト工程で用いる露光マスクお
よび場所的な露光量分布と結晶化工程で用いる露光マス
クおよび場所的な露光量分布は一致（近似）または逆転
させることにより、結晶化時の熱量分布を有効に制御す
ることができ、大粒径シリコン結晶を形成することがで
きる。
に対して、部分的に異なる光量の強光またはレーザ光を
照射する方式を用いることにより、さらに大粒径のシリ
コン結晶を形成することが可能となる。結晶化時に開口
部の面積を部分的に変化させた露光マスクを用いること
により、部分的に異なる光量を容易にかつ正確に照射す
ることができる。また、結晶化時に照射光の位相を変化
させる露光マスクを用いることによっても、同様に部分
的に異なる光量を容易にかつ正確に照射することができ
る。非晶質半導体膜のフォト工程で用いる露光マスクお
よび場所的な露光量分布と結晶化工程で用いる露光マス
クおよび場所的な露光量分布は一致（近似）または逆転
させることにより、結晶化時の熱量分布を有効に制御す
ることができ、大粒径シリコン結晶を形成することがで
きる。
【０１１９】上記、半導体薄膜を用いて作成したＴＦＴ
の効果を説明する。半導体層内の膜厚が部分的に異なる
非晶質半導体膜をレーザ結晶化した大粒径シリコン結晶
を有する半導体薄膜を用いてＴＦＴを形成することによ
り、ＴＦＴの信頼性が向上する。チャネル領域に膜厚差
をもたせて、大粒径シリコン結晶を形成すると、ＴＦＴ
特性が向上する。半導体膜厚の段差部分のテーパーの長
さがチャネル長とＬＤＤ領域またはオフセット領域をす
べて含む長さに近い程度になめらかにすることにより、
ＴＦＴの特性が向上し、信頼性が向上する。また、各Ｔ
ＦＴの特性バラツキが減少する。
の効果を説明する。半導体層内の膜厚が部分的に異なる
非晶質半導体膜をレーザ結晶化した大粒径シリコン結晶
を有する半導体薄膜を用いてＴＦＴを形成することによ
り、ＴＦＴの信頼性が向上する。チャネル領域に膜厚差
をもたせて、大粒径シリコン結晶を形成すると、ＴＦＴ
特性が向上する。半導体膜厚の段差部分のテーパーの長
さがチャネル長とＬＤＤ領域またはオフセット領域をす
べて含む長さに近い程度になめらかにすることにより、
ＴＦＴの特性が向上し、信頼性が向上する。また、各Ｔ
ＦＴの特性バラツキが減少する。
【０１２０】また、膜厚が厚い部分の少なくとも一部に
頂点となる部分が存在する非晶質半導体膜に対してレー
ザ結晶化を行なって得られた大粒径シリコン結晶を含む
半導体薄膜を用いたＴＦＴは、ＴＦＴの特性が向上し、
バラツキが低下する。
頂点となる部分が存在する非晶質半導体膜に対してレー
ザ結晶化を行なって得られた大粒径シリコン結晶を含む
半導体薄膜を用いたＴＦＴは、ＴＦＴの特性が向上し、
バラツキが低下する。
【０１２１】本発明のＴＦＴの製造方法の効果を説明す
る。上記の半導体薄膜の製造方法と同様にして、大粒径
シリコン結晶を含む半導体薄膜を形成することができ
る。
る。上記の半導体薄膜の製造方法と同様にして、大粒径
シリコン結晶を含む半導体薄膜を形成することができ
る。
【０１２２】膜厚分布のないあるいは少ない非晶質半導
体膜に対して、部分的に異なる光量の強光またはレーザ
光を照射する方式を結晶化時に開口部の面積を部分的に
変化させた露光マスクを用いることにより、部分的に異
なる光量を容易にかつ正確に照射することができる。
体膜に対して、部分的に異なる光量の強光またはレーザ
光を照射する方式を結晶化時に開口部の面積を部分的に
変化させた露光マスクを用いることにより、部分的に異
なる光量を容易にかつ正確に照射することができる。
【０１２３】また、フォトおよびエッチング工程によ
り、非晶質半導体膜に膜厚分布を形成する工程で、同時
に、後ろのフォト工程用のキーパターンを形成すること
により、大粒径シリコン結晶を基板面内に多数配置し、
大粒径シリコン結晶の位置にＴＦＴを正確に形成するこ
とが可能となり、また大粒径シリコン結晶とＴＦＴを形
成する位置の合わせ精度が向上し、ＴＦＴの特性が向上
し、特性バラツキが減少し、信頼性が向上する。
り、非晶質半導体膜に膜厚分布を形成する工程で、同時
に、後ろのフォト工程用のキーパターンを形成すること
により、大粒径シリコン結晶を基板面内に多数配置し、
大粒径シリコン結晶の位置にＴＦＴを正確に形成するこ
とが可能となり、また大粒径シリコン結晶とＴＦＴを形
成する位置の合わせ精度が向上し、ＴＦＴの特性が向上
し、特性バラツキが減少し、信頼性が向上する。
【０１２４】上記の大粒径シリコン結晶を含むＴＦＴを
用いた液晶表示装置の効果について説明する。上記の膜
厚分布または光量分布を用いて、大粒径シリコン結晶を
形成したＴＦＴを用いて、液晶表示装置を形成すること
により、精細度が高い設計が可能になる。また、画面輝
度の一様性が高まる、歩留まりが向上する。液晶表示装
置の信頼性が向上する。
用いた液晶表示装置の効果について説明する。上記の膜
厚分布または光量分布を用いて、大粒径シリコン結晶を
形成したＴＦＴを用いて、液晶表示装置を形成すること
により、精細度が高い設計が可能になる。また、画面輝
度の一様性が高まる、歩留まりが向上する。液晶表示装
置の信頼性が向上する。
【０１２５】上記の大粒径シリコン結晶を含むＴＦＴを
用いたＥＬ表示装置の効果について説明する。上記の膜
厚分布または光量分布を用いて、大粒径シリコン結晶を
形成したＴＦＴを用いて、ＥＬ表示装置を形成すること
により、ＥＬ表示装置の輝度が向上する。画面輝度の一
様性が高まる、歩留まりが向上する。ＥＬ表示装置の信
頼性が向上する。
用いたＥＬ表示装置の効果について説明する。上記の膜
厚分布または光量分布を用いて、大粒径シリコン結晶を
形成したＴＦＴを用いて、ＥＬ表示装置を形成すること
により、ＥＬ表示装置の輝度が向上する。画面輝度の一
様性が高まる、歩留まりが向上する。ＥＬ表示装置の信
頼性が向上する。
【図１】実施の形態１，３，４，５，および６に記載の
レジスト膜形成後の基板の状態を示す斜視図
レジスト膜形成後の基板の状態を示す斜視図
【図２】実施の形態１に記載の露光器を示す斜視図
【図３】（ａ）実施の形態１，４，および５に記載の露
光器を示す断面図 （ｂ）レジスト膜に照射される照射場所に対する光量分
布を示すグラフ （ｃ）現像後のレジスト膜厚分布およびエッチング後の
形状を示す断面図
光器を示す断面図 （ｂ）レジスト膜に照射される照射場所に対する光量分
布を示すグラフ （ｃ）現像後のレジスト膜厚分布およびエッチング後の
形状を示す断面図
【図４】実施の形態１および２に記載のレーザアニール
装置を示す断面図
装置を示す断面図
【図５】実施の形態１から３に記載のＴＦＴの構造を示
す断面図
す断面図
【図６】実施の形態１から６に記載の液晶表示装置の構
造を示す断面図
造を示す断面図
【図７】実施の形態１から６に記載のＥＬ表示装置の構
造を示す断面図
造を示す断面図
【図８】実施の形態２および４に記載の露光器を示す斜
視図
視図
【図９】実施の形態２，４，および５に記載の球面状レ
ジストパターンおよびフォトキー形成の工程を示す断面
図
ジストパターンおよびフォトキー形成の工程を示す断面
図
【図１０】実施の形態２および５に記載のエッチング工
程のパターン形状を示す断面図
程のパターン形状を示す断面図
【図１１】実施の形態３に記載の露光器を示す斜視図
【図１２】実施の形態３に記載のシリコン層の膜厚分布
と、結晶化されたシリコンの粒径分布を示す上方から見
た図
と、結晶化されたシリコンの粒径分布を示す上方から見
た図
【図１３】実施の形態４および５に記載の位相シフトを
用いた露光マスクを示す斜視図
用いた露光マスクを示す斜視図
【図１４】実施の形態４および６に記載の露光マスクを
用いたレーザアニール装置を示す断面図
用いたレーザアニール装置を示す断面図
【図１５】（ａ）実施の形態４に記載のレンズアレイを
用いた結晶化の光量分布を示す断面図 （ｂ）光量分布を示すグラフ
用いた結晶化の光量分布を示す断面図 （ｂ）光量分布を示すグラフ
【図１６】実施の形態４および６に記載のＴＦＴの構造
を示す断面図
を示す断面図
【図１７】実施の形態４に記載の開口部の面積および個
数に場所分布を有する露光マスクを示す平面図
数に場所分布を有する露光マスクを示す平面図
【図１８】実施の形態５および６に記載の開口部の面積
および個数に場所分布を有する露光マスクを示す平面図
および個数に場所分布を有する露光マスクを示す平面図
【図１９】実施の形態３および６に記載の開口部の面積
および個数に場所分布を有する露光マスクを示す平面図
および個数に場所分布を有する露光マスクを示す平面図
【図２０】実施の形態６に記載のレーザアニール装置を
示す斜視図
示す斜視図
【図２１】（ａ）実施の形態６に記載の開口部アレイを
用いた結晶化工程の膜厚分布および光量分布を示す断面
図 （ｂ）光量分布を示すグラフ
用いた結晶化工程の膜厚分布および光量分布を示す断面
図 （ｂ）光量分布を示すグラフ
【図２２】実施の形態６に記載のシリコン層の膜厚分布
およびレーザアニールの光量分布と、結晶化されたシリ
コンの粒径分布を示す上方から見た図
およびレーザアニールの光量分布と、結晶化されたシリ
コンの粒径分布を示す上方から見た図
【図２３】実施の形態６に記載の開口部の面積および個
数に場所分布を有する露光マスクを示す平面図
数に場所分布を有する露光マスクを示す平面図
１ 基板（ガラス基板） ２ 下地膜（主にＳｉＯ2) ３ 非結晶質半導体膜（非晶質半導体膜） ４ 感光性レジスト膜 ５ 感光性レジスト膜の露光部分 ６ 光 ７ 位相シフトパターンを含む露光マスク ８ エッチング後の非晶質半導体膜 ９ レーザ（エキシマレーザ装置） １０ プロセスチャンバー １１ チャンバーウィンドー １２ レーザ光 １３ ミラー １４ 光整形器 １５ 減光器 １６ ソース・ドレイン領域（高濃度不純物注入領域） １７ ＬＤＤ領域（低濃度不純物注入領域）またはオフ
セット領域 １８ ゲート絶縁膜（主にＳｉＯ2） １９ ゲート金属（主にＭｏＷ） ２０ 層間絶縁膜（主にＳｉＯ2） ２１ チャネル領域 ２２ ソース・ドレイン電極 ２３ 大粒径シリコン結晶 ２４ 対向電極（ＩＴＯ） ２５ 対向基板 ２６ カラーフィルタ ２７ 配向膜 ２８ 透明電極（ＩＴＯ） ２９ 平坦化膜（ポリイミド） ３０ 液晶 ３１ 透明電極（ＩＴＯ） ３２ 正孔注入層 ３３ 有機ＥＬ材料 ３４ 反射電極 ３５ アルミニウムキノリノール錯体 ３６ 光遮断層兼インク垂れ防止壁 ３７ ＴＦＴ形成領域 ３８ 露光マスク ３９ 円形の光透過部 ４０ パターンのレジスト部 ４１ なだらかな段差のパターンのレジスト部 ４２ フォト用キーパターンのレジスト層 ４３ フォト用キーパターンの半導体層 ４４ 球面状パターンの半導体層 ４５ ひし形の光透過部 ４６ シリコン膜厚が厚い部分 ４７ フォト用キーパターンの光透過部 ４８ 円形位相シフトマスクを用いた露光マスク ４９ 露光マスクの厚みが薄い部分 ５０ フォト用キーパターン ５１ 露光マスク支持台 ５２ 露光マスク ５３ フォト合わせ用キーパターン ５４ 半導体層 ５５ 露光マスクのレンズ部 ５６ フォト用キーパターン ５７ 開口部 ５８ 開口部を有する露光マスク ５９ 尖った形状でなだらかな段差をもつ半導体層 ６０ シリコン結晶
セット領域 １８ ゲート絶縁膜（主にＳｉＯ2） １９ ゲート金属（主にＭｏＷ） ２０ 層間絶縁膜（主にＳｉＯ2） ２１ チャネル領域 ２２ ソース・ドレイン電極 ２３ 大粒径シリコン結晶 ２４ 対向電極（ＩＴＯ） ２５ 対向基板 ２６ カラーフィルタ ２７ 配向膜 ２８ 透明電極（ＩＴＯ） ２９ 平坦化膜（ポリイミド） ３０ 液晶 ３１ 透明電極（ＩＴＯ） ３２ 正孔注入層 ３３ 有機ＥＬ材料 ３４ 反射電極 ３５ アルミニウムキノリノール錯体 ３６ 光遮断層兼インク垂れ防止壁 ３７ ＴＦＴ形成領域 ３８ 露光マスク ３９ 円形の光透過部 ４０ パターンのレジスト部 ４１ なだらかな段差のパターンのレジスト部 ４２ フォト用キーパターンのレジスト層 ４３ フォト用キーパターンの半導体層 ４４ 球面状パターンの半導体層 ４５ ひし形の光透過部 ４６ シリコン膜厚が厚い部分 ４７ フォト用キーパターンの光透過部 ４８ 円形位相シフトマスクを用いた露光マスク ４９ 露光マスクの厚みが薄い部分 ５０ フォト用キーパターン ５１ 露光マスク支持台 ５２ 露光マスク ５３ フォト合わせ用キーパターン ５４ 半導体層 ５５ 露光マスクのレンズ部 ５６ フォト用キーパターン ５７ 開口部 ５８ 開口部を有する露光マスク ５９ 尖った形状でなだらかな段差をもつ半導体層 ６０ シリコン結晶
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/268 Ｇ 21/268 21/30 ５０２Ｐ 21/336 ５１４Ｃ 29/786 ５７０ 29/78 ６１８Ｃ ６２７Ｇ ６２７Ｃ (56)参考文献 特開2000−306859（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−219905（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−321870（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−283036（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−274096（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−290921（ＪＰ，Ａ) 特開2000−150377（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−177035（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/20 H01L 21/336 H01L 29/786
Claims (9)
- 【請求項１】 基板上に非結晶質半導体膜を成膜する第
１の工程と、 前記非結晶質半導体膜表面に、感光レジスト層をコート
し、露光・現像・剥離し、帯状、方形あるいはそれに類
似のレジストパターンを形成後、前記感光レジストの軟
化温度以上に加熱することで、前記感光レジストの表面
張力を利用して、なだらかな段差部を有するレジストパ
ターンを形成し、膜厚が部分的に異なる感光レジスト層
部を設ける第２の工程と、 前記感光レジスト層部の上からドライエッチング法によ
りエッチングし、前記非結晶質半導体膜表面に複数の凹
凸部分を形成し、膜厚が部分的に異なる非結晶質半導体
膜を形成する第３の工程と、 前記基板に強光またはレーザ光を照射する第４の工程と
を少なくとも有する半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項２】 基板上に非結晶質半導体膜を成膜する第
１の工程と、 前記非結晶質半導体膜表面に、感光レジスト層をコート
し、露光・現像・剥離し、円形あるいはそれに類似のレ
ジストパターンを形成後、前記感光レジストの軟化温度
以上に加熱することで、前記感光レジストの表面張力を
利用して、球面状の凸部を有するレジストパターンを形
成し、膜厚が部分的に異なる感光レジスト層部を設ける
第２の工程と、 前記感光レジスト層部の上からドライエッチング法によ
りエッチングし、前記非結晶質半導体膜表面に複数の凹
凸部分を形成し、膜厚が部分的に異なる非結晶質半導体
膜を形成する第３の工程と、 前記基板に強光またはレーザ光を照射する第４の工程と
を少なくとも有する半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項３】 基板上に非結晶質半導体膜を成膜する第
１の工程と、 前記非結晶質半導体膜表面に、感光レジスト層をコート
し、照射光の位相を変化させる露光マスクを用いて、感
光レジストを露光し、現像することにより、膜厚が部分
的に異なる感光レジスト層部を設ける第２の工程と、 前記感光レジスト層部の上からドライエッチング法によ
りエッチングし、前記非結晶質半導体膜表面に複数の凹
凸部分を形成し、膜厚が部分的に異なる非結晶質半導体
膜を形成する第３の工程と、 前記基板に強光またはレーザ光を照射する第４の工程と
を少なくとも有する半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項４】 基板上に非結晶質半導体膜を成膜する第
１の工程と、 前記非結晶質半導体膜表面に、感光レジスト層をコート
し、照射光のピントがずれるように光路を設計した露光
器を用いて、感光レジストを露光し、現像することによ
り、膜厚が部分的に異なる感光レジスト層部を設ける第
２の工程と、 前記感光レジスト層部の上からドライエッチング法によ
りエッチングし、前記非結晶質半導体膜表面に複数の凹
凸部分を形成し、膜厚が部分的に異なる非結晶質半導体
膜を形成する第３の工程と、 前記基板に強光またはレーザ光を照射する第４の工程と
を少なくとも有する半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項５】 膜厚が部分的に異なる非結晶質半導体膜
に対し、開口部の面積を部分的に変化させた露光マスク
を用いて、膜厚が変化している部分に対し、部分的に異
なる光量の強光またはレーザ光を照射して、結晶化する
半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項６】 請求項１から５のいずれかに記載の半導
体薄膜の製造方法を用いることを特徴とする薄膜トラン
ジスタの製造方法。 - 【請求項７】 非結晶質半導体膜表面に、膜厚が部分的
に異なる感光レジスト層部を設け、その上からドライエ
ッチング法によりエッチングすることで、上記非結晶質
半導体膜表面に複数の凹凸部分を形成し、同時に、半導
体薄膜にフォト工程用のキーパターンを形成することを
特徴とする請求項６に記載の薄膜トランジスタの製造方
法。 - 【請求項８】 請求項６または７に記載の薄膜トランジ
スタの製造方法を用いることを特徴とすることを特徴と
する液晶表示装置の製造方法。 - 【請求項９】 請求項６または７に記載の薄膜トランジ
スタの製造方法を用いることを特徴とすることを特徴と
するＥＬ表示装置の製造方法。
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