JP3883935B2 - レーザ照射装置 - Google Patents
レーザ照射装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3883935B2 JP3883935B2 JP2002252455A JP2002252455A JP3883935B2 JP 3883935 B2 JP3883935 B2 JP 3883935B2 JP 2002252455 A JP2002252455 A JP 2002252455A JP 2002252455 A JP2002252455 A JP 2002252455A JP 3883935 B2 JP3883935 B2 JP 3883935B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- laser beam
- film
- energy density
- region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ光（レーザビーム）の照射方法およびそれを行うためのレーザ照射装置（レーザと該レーザから出力されるレーザ光（レーザビーム）を被照射体まで導くための光学系を含む装置）に関する。また、レーザ光（レーザビーム）の照射を工程に含んで作製された半導体装置の作製方法に関する。なお、ここでいう半導体装置には、液晶表示装置や発光装置等の電気光学装置及び該電気光学装置を部品として含む電子装置も含まれるものとする。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガラス等の絶縁基板上に形成された半導体膜に対し、レーザアニールを施して、結晶化させたり、結晶性を向上させ結晶性半導体膜を得たり、不純物元素の活性化を行う技術が広く研究されている。なお、本明細書中において、結晶性半導体膜とは、結晶化領域が存在する半導体膜のことを言い、全面が結晶化している半導体膜も含む。
【０００３】
エキシマレーザ等のパルスレーザ光（レーザビーム）を、被照射面において、数ｃｍ角の四角いスポットや、長さ１００ｍｍ以上の線状となるように光学系にて成形し、レーザ光（レーザビーム）を移動させて(あるいはレーザ光（レーザビーム）の照射位置を被照射面に対し相対的に移動させて)アニールを行う方法が生産性が高く工業的に優れている。また、ここでいう「線状」は、厳密な意味で「線」を意味しているのではなく、アスペクト比の大きい長方形（もしくは長楕円形）を意味する。例えば、アスペクト比が１０以上（好ましくは１００〜１００００）のもの指す。なお、線状とするのは被照射体に対して十分なアニールを行うためのエネルギー密度を確保するためであり、矩形状や面状であっても被照射体に対して十分なアニールを行えるのであれば構わない。現状で１５Ｊ／パルスのエキシマレーザが市販されており、将来的には面状のレーザ光（レーザビーム）を用いてレーザアニールを行う可能性もある。
【０００４】
図７に、被照射面においてレーザ光（レーザビーム）の形状を線状にするための光学系の構成の例を示す。この構成は極めて一般的なものであり、あらゆる前記光学系は図７の構成に準じている。この構成は、レーザ光（レーザビーム）の断面形状を線状に変換するだけでなく、同時に、被照射面におけるレーザ光（レーザビーム）のエネルギー密度の分布の均一化を果たすものである。一般にレーザ光（レーザビーム）のエネルギー密度の分布の均一化を行う光学系をビームホモジナイザと呼ぶ。
【０００５】
レーザ１０１から出たレーザ光（レーザビーム）は、シリンドリカルレンズ群（以下、シリンドリカルレンズアレイと示す）１０３により、レーザ光（レーザビーム）の進行方向に対して直角方向に分割され、線状のレーザ光（レーザビーム）の長尺方向の長さが決定される。該方向を本明細書中では、第１の方向と呼ぶことにする。前記第１の方向は、光学系の途中にミラー挿入したとき、前記ミラーが曲げた光の方向応じて曲がるものとする。図７の上面図の構成では、７分割となっている。その後、レーザ光（レーザビーム）は、シリンドリカルレンズ１０５により、被照射面１０９において合成され、線状のレーザ光（レーザビーム）の長尺方向のエネルギー密度の分布が均一化される。
【０００６】
次に、図７の側面図について説明する。レーザ１０１から出たレーザ光（レーザビーム）は、シリンドリカルレンズアレイ１０２ａと１０２ｂにより、レーザ光（レーザビーム）の進行方向および前記第１の方向に直角方向に分割され、線状のレーザ光（レーザビーム）の短尺方向の長さが決定される。前記方向を本明細書中では、第２の方向と呼ぶことにする。前記第２の方向は、光学系の途中にミラーを挿入したとき、前記ミラーが曲げた光の方向に応じて曲がるものとする。なお、図７の側面図のリンドリカルレンズアレイ１０２ａおよび１０２ｂは、それぞれ４分割となっている。これらの分割されたレーザ光（レーザビーム）は、シリンドリカルレンズ１０４により、いったん合成される。その後、レーザー光（レーザビーム）はミラー１０７で反射され、その後、ダブレットシリンドリカルレンズ１０８により、被照射面１０９にて再び１つのレーザ光（レーザビーム）に集光される。ダブレットシリンドリカルレンズとは、２枚のシリンドリカルレンズで構成されているレンズのことを言う。これらにより、線状のレーザ光（レーザビーム）の短尺方向のエネルギー密度の分布が均一化される。
【０００７】
例えば、レーザ１０１として、レーザの出口で１０ｍｍ×３０ｍｍ（共にビームプロファイルにおける半値幅）であるエキシマレーザを用い、図７に示した構成を持つ光学系により成形すると、被照射面１０９においてエネルギー密度の分布の一様な１２５ｍｍ×０．４ｍｍの線状のレーザ光（レーザビーム）とすることができる。
【０００８】
このとき、上記光学系の母材を、例えば全て石英とするとの高い透過率が得られる。なお、使用するエキシマレーザの波長に対して透過率が９９％以上得られるように、光学系をコーティングすると良い。
【０００９】
そして、上記の構成で形成された線状のレーザ光（レーザビーム）を、そのレーザ光（レーザビーム）の短尺方向に徐々にずらしながら重ねて照射することにより、非晶質半導体の全面に対し、レーザアニールを施して、非晶質半導体を結晶化したり、結晶性を向上させ結晶性半導体膜を得たり、不純物元素の活性化を行うことができる。
【００１０】
また、半導体装置の作製に用いる基板の大面積化はますます進んでいる。これは、１枚のガラス基板上に、例えば、画素部用と駆動回路用（ソースドライバー部およびゲートドライバー部）のＴＦＴを作製して１つの液晶表示装置用パネルなどの半導体装置を作製するより、１枚の大面積基板を用いて複数の液晶表示装置用パネルなどの半導体装置を作製する方が、スループットが高く、コストの低減が実現できるためである。（図９）。現在では、大面積基板として、例えば６００ｍｍ×７２０ｍｍの基板、円形の１２インチ（直径約３００ｍｍ）の基板等が使用されるようになっている。さらに、将来的には一辺が１０００ｍｍを越える基板も用いられると予測される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
光学系により被照射面またはその近傍において形成される線状や矩形状、面状のレーザ光（レーザビーム）の端部は、レンズの収差などにより、エネルギー密度が徐々に減衰している。（図８（Ａ））本明細書中では、線状や矩形状、面状のレーザ光（レーザビーム）の端部においてエネルギー密度が徐々に減衰する領域を減衰領域と呼ぶ。
【００１２】
また、基板の大面積化、レーザの大出力化に伴って、より長い線状のレーザ光（レーザビーム）や矩形状のレーザ光（レーザビーム）、より大きな面状のレーザ光（レーザビーム）が形成されつつある。これは、このようなレーザ光（レーザビーム）によりアニールを行う方が効率が良いためである。しかしながら、レーザから発振されるレーザ光（レーザビーム）の端部のエネルギー密度は、中心付近と比較して低いため、光学系によってこれまで以上にレーザ光（レーザビーム）を拡大すると、減衰領域がますます顕著化する傾向にある。
【００１３】
レーザ光（レーザビーム）の減衰領域は、エネルギー密度の均一性が高い領域に比べてエネルギー密度が十分でなく、しかも徐々に減衰している。このため、前記減衰領域を有するレーザ光（レーザビーム）を用いてアニールを行っても、被照射体に対して一様なアニールを行うことはできない。（図８（Ｂ））。また、レーザ光（レーザビーム）の減衰領域を重ねて走査する方法によりアニールを行っても、エネルギー密度の均一性が高い領域とは明らかにアニールの条件が異なるため、やはり被照射体に対して一様にアニールすることができない。このように、レーザ光（レーザビーム）の減衰領域によりアニールされた領域とレーザ光（レーザビーム）のエネルギー密度の均一性が高い領域によってアニールされた領域とを同等に扱うことはできない。
【００１４】
例えば、被照射体が半導体膜である場合には、レーザ光（レーザビーム）の減衰領域によりアニールされた領域とレーザ光（レーザビーム）のエネルギー密度の均一性が高い領域によってアニールされた領域とでは、結晶性が異なる。そのため、このような半導体膜によりＴＦＴを作製しても、レーザ光（レーザビーム）の減衰領域によりアニールされた領域で作製されるＴＦＴの電気的特性が低下し、同一基板内におけるＴＦＴのばらつきの要因となる。実際には、このようなレーザ光（レーザビーム）の減衰領域によりアニールされた領域を用いてＴＦＴを作製し、半導体装置を作製することはほとんどなく、基板１枚あたりに使用可能なＴＦＴの数は減少し、スループットが低下する原因となっている。
【００１５】
そこで本発明は、レーザ光（レーザビーム）の端部における減衰領域を除去し、効率良くアニールを行うことのできるレーザ照射装置を提供することを課題とする。また、このようなレーザ照射装置を用いたレーザ照射方法を提供し、前記レーザ照射方法を工程に含む半導体装置の作製方法を提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、図１（Ａ）のように被照射面のごく近傍にスリットを用いて、レーザ光（レーザビーム）の減衰領域、少なくともレーザ光（レーザビーム）の移動方向と平行な部分の減衰領域を除去または低減して、図２（Ａ）で示すようにレーザ光（レーザビーム）の端部におけるエネルギー密度の分布を急峻なものとすることを特徴とする。なお、レーザ光（レーザビーム）の移動方向と平行な部分の減衰領域及びレーザ光（レーザビーム）の移動方向と垂直な部分の減衰領域を除去または低減してもよい。被照射面のごく近傍に設置するのは、レーザ光（レーザビーム）の拡がりを抑えるためである。このため、スリットは、装置が許容する範囲内で、基板に近接（代表的には１ｃｍ以内）させる。また、被照射面に接して設置してもよい。さらに、本発明は、図１（Ｂ）のようにミラーを用いて、レーザ光（レーザビーム）の減衰領域を折り返して減衰領域同士で強め合い、減衰領域を小さくして、レーザ光（レーザビーム）の端部におけるエネルギー密度の分布を急峻なものとすることを特徴とする。
【００１７】
レーザ光（レーザビーム）の端部、少なくともレーザ光（レーザビーム）の移動方向と平行な部分の減衰領域が急峻なものであれば、該レーザ光（レーザビーム）はエネルギー密度の均一性が高いものとなるので、被照射体に対して一様なアニールを行うことができ、効率良くアニールすることが可能となる。なお、レーザ光（レーザビーム）の移動方向と平行な部分の減衰領域及びレーザ光（レーザビーム）の移動方向と垂直な部分の減衰領域を除去または低減してもよい。（図２（Ｂ））。
【００１８】
本明細書で開示するレーザ照射装置に関する発明の構成は、レーザと、前記レーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）の被照射面における第１のエネルギー密度の分布を、第２のエネルギー密度の分布とする第１の手段と、前記第２のエネルギー密度の分布を有するレーザ光（レーザビーム）の端部のエネルギー密度を均一にする第２の手段を有し、前記第２の手段は、前記被照射面と前記第１の手段との間に設けられていることを特徴としている。
【００１９】
また、本明細書で開示するレーザ照射装置に関する発明の構成は、レーザと、前記レーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）の断面形状を第１の形状に変形して被照射面に照射する第１の手段と、前記第１の形状に変形されたレーザ光（レーザビーム）の端部のエネルギー密度を均一にする第２の手段を有し、前記第２の手段は、前記光学系と前記被照射面との間に設けられていることを特徴としている。
【００２０】
また、本明細書で開示するレーザ照射方法に関する発明の構成は、レーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）の被照射面における第１のエネルギー密度の分布を、第１の手段により第２のエネルギー密度の分布とし、第２の手段により、前記第２のエネルギー密度の分布を有するレーザ光（レーザビーム）の端部のエネルギー密度を均一にしたレーザ光（レーザビーム）を、被照射面に対して相対的に移動しながら照射することを特徴としている。
【００２１】
また、本明細書で開示するレーザ照射方法に関する発明の構成は、レーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）の断面形状を、第１の手段により第１の形状に変形して被照射面に照射し、第２の手段により、前記第１の形状に変形されたレーザ光（レーザビーム）の端部のエネルギー密度を均一にしたレーザ光（レーザビーム）を、被照射面に対して相対的に移動しながら照射することを特徴としている。
【００２２】
また、本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する発明の構成は、レーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）の被照射面における第１のエネルギー密度の分布を、第１の手段により第２のエネルギー密度の分布とし、第２の手段により、前記第２のエネルギー密度の分布を有するレーザ光（レーザビーム）の端部のエネルギー密度を均一にしたレーザ光（レーザビーム）を、被照射面に対して相対的に移動しながら照射することを特徴としている。
【００２３】
また、本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する発明の構成は、レーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）の断面形状を、第１の手段により第１の形状に変形して被照射面に照射し、第２の手段により、前記第１の形状に変形されたレーザ光（レーザビーム）の端部のエネルギー密度を均一にしたレーザ光（レーザビーム）を、被照射面に対して相対的に移動しながら照射することを特徴としている。
【００２４】
また、上記の構成において、前記第１の手段は、前記レーザ光（レーザビーム）の光軸と直交するように配置されたホモジナイザーであることを特徴としている。
【００２５】
また、上記の構成において、前記第１の手段は、前記レーザ光（レーザビーム）の光軸と直交するように並列に配置され、前記レーザ光（レーザビーム）を配置方向に分割する複数のシリンドリカルレンズ群であることを特徴としている。
【００２６】
また、上記の構成において、前記第１の手段は、前記レーザ光（レーザビーム）の光軸と直交するように並列に配置され、前記レーザ光（レーザビーム）を配置方向に分割する複数のシリンドリカルレンズ群と、前記シリンドリカルレンズ群の透過側に配置され前記分割されたレーザ光（レーザビーム）を合成するレンズとであることを特徴としている。
【００２７】
また、上記の構成において前記第１の手段は、前記レーザ光（レーザビーム）の光軸と直交するように配置され、前記レーザ光（レーザビーム）を分割するフライアイレンズであることを特徴としている。
【００２８】
また、上記の構成において、前記第１の手段は、前記レーザ光（レーザビーム）の光軸と直交するように配置され、前記レーザ光（レーザビーム）を分割するフライアイレンズと、前記フライアイレンズの透過側に配置され前記分割されたレーザ光（レーザビーム）を合成する球面レンズとであることを特徴としている。
【００２９】
また、上記の構成において、前記第２の手段は、前記被照射面に近接されたスリット、または前記第２のエネルギー密度の分布を有するレーザ光（レーザビーム）の端部に設置されたミラーであることを特徴としている。
【００３０】
また、上記の構成において、前記レーザ光（レーザビーム）の端部は、前記レーザ光（レーザビーム）の移動方向と平行な領域であることを特徴としている。
【００３１】
また、上記構成において、前記レーザ光（レーザビーム）は、非線形光学素子により高調波に変換してもよい。例えば、ＹＡＧレーザは、基本波として、波長１０６５ｎｍのレーザ光（レーザビーム）を出すことで知られている。このレーザ光（レーザビーム）の珪素膜に対する吸収係数は非常に低く、このままでは半導体膜の１つである非晶質珪素膜の結晶化を行うことは技術的に困難である。ところが、このレーザ光（レーザビーム）は非線形光学素子を用いることにより、より短波長に変換することができ、高調波として、第２高調波（５３２ｎｍ）、第３高調波（３５５ｎｍ）、第４高調波（２６６ｎｍ）、第５高調波（２１３ｎｍ）が挙げられる。これらの高調波は非晶質珪素膜に対し吸収係数が高いので、非晶質珪素膜の結晶化に用いる事ができる。
【００３２】
上記構成において、前記レーザは、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザであることを特徴としている。なお、前記固体レーザとしては連続発振またはパルス発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があり、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ等が挙げられる。
【００３３】
また、上記構成において、前記レーザ光（レーザビーム）は、非線形光学素子により高調波に変換されていてもよい。
【００３４】
上記構成において、前記レーザは、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザであることを特徴としている。なお、前記固体レーザとしては連続発振またはパルス発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があり、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ等が挙げられる。
【００３５】
被照射面のごく近傍又は被照射面上にスリットを設置する、又はレーザ光（レーザビーム）の減衰領域、代表的には減衰領域の中間付近にミラーを設置することにより、被照射面またはその近傍におけるレーザ光（レーザビーム）のエネルギー密度の分布を均一性の優れたものにすることが可能であり、被照射体に対して一様にアニールすることができる。
従来は、図７のシリンドリカルレンズ１０５によって、分割されたレーザ光（レーザビーム）を合成し、減衰領域を縮小していたが、本発明により、光学系にシリンドリカルレンズ１０５を設けなくても、レーザ光（レーザビーム）の端部におけるエネルギー密度の分布を急峻なものとすることができる。このことにより、光学系に用いるレンズの数が減少し、光学調整がしやすくなり、かつ、一様なアニールを行うことができる。なお、シリンドリカルレンズ１０５を用いた場合、レーザ光（レーザビーム）の減衰領域を縮小することができるため、被照射面のごく近傍又は被照射面に接してに設置されたスリットまたは、レーザ光（レーザビーム）の減衰領域の中間付近に設置されたミラーに照射されるレーザ光（レーザビーム）の面積を抑制することができるため、より小型なミラー又はスリットを使用することができるという効果がある。
一様なアニールを行うことは、被照射体の性質を一様なものとするために大変重要なことである。また本発明は特に、大面積基板をアニールする場合に有効である。例えば、大面積基板の長さよりも短いレーザ光（レーザビーム）を照射して被照射体をアニールする場合、前記大面積基板に対して相対的に複数回の走査を行ってアニールする必要があるが、本発明により形成されるレーザ光（レーザビーム）は、特にレーザ光（レーザビーム）の移動方向と平行な部分においてエネルギー分布の非常に優れたレーザ光（レーザビーム）であるため、レーザ光（レーザビーム）の走査された領域が隣り合う箇所においても、一様にアニールすることができる。これは大面積基板のどの部分においてもアニールのばらつきがなくなるため、大面積基板を無駄なく利用することができ、スループットの向上が可能となる。例えば、前記大面積基板上に半導体膜が形成されているならば、一様にアニールされた半導体膜の膜質は一様なものとなり、このような半導体膜を用いて作製されたＴＦＴの電気的特性のばらつきを低減することを可能とする。そして、このようなＴＦＴから作製された半導体装置の動作特性および信頼性をも向上し得る。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本実施形態では、スリットにより減衰領域を除去する方法について図３を用いて説明する。図３（ａ）に長尺方向を垂直から見た光学系を、図３（ｂ）に短尺方向を垂直から見た光学系を示す。
【００３７】
レーザ１１０１から射出されたレーザ光は、ビームエキスパンダーにより長尺方向および短尺方向ともにそれぞれ約２倍に拡大される。なお、ビームエキスパンダーはレーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）の形状が小さい場合に特に有効なものであり、レーザ光（レーザビーム）の大きさ等によっては用いなくてもよい。
【００３８】
ビームエキスパンダーから射出されたレーザ光（レーザビーム）は、第１形成手段であるシリンドリカルレンズアレイ１１０３ａ、１１０３ｂ、シリンドリカルレンズ１１０４に入射する。これら３つのレンズは、レーザ光（レーザビーム）の曲率が長尺方向に平行になるよう配置されており、レーザ光（レーザビーム）は長尺方向にエネルギー密度の分布が均一化される。
【００３９】
シリンドリカルレンズ１１０４から射出されたレーザ光（レーザビーム）は、第３形成手段であるシリンドリカルレンズアレイ１１０５ａ、シリンドリカルレンズアレイ１１０５ｂ、シリンドリカルレンズ１１０６、２枚のシリンドリカルレンズ１１０７ａ、１１０７ｂから構成されるダブレットシリンドリカルレンズ１１０７に入射する。これらのレンズは曲率がレーザ光（レーザビーム）の短尺方向に平行になるよう配置されており、レーザ光（レーザビーム）は短尺方向においてエネルギー密度の分布が均一化されると同時に幅が縮められる。
【００４０】
そして、被照射面のごく近傍に第２形成手段であるスリット１１０８を配置し、レーザ光（レーザビーム）における減衰領域をスリット１１０８で遮蔽し、被照射面１１０９にレーザ光（レーザビーム）の減衰領域が到達しないようにスリット１１０８の幅と位置を設定する。代表的には、被照射面のごく近傍に設置することが好ましい。これは、レーザ光（レーザビーム）の拡がりを抑えるためである。このため、スリットは、装置が許容する範囲内で、基板に近接（代表的には１ｃｍ以内）させる。また、被照射面に接して設置してもよい。これにより、レーザ光（レーザビーム）端部のエネルギーの密度の分布が急峻な線状のレーザ光（レーザビーム）を得ることができる。
【００４１】
このようなレーザ照射装置を用いて半導体膜のアニールを行えば、該半導体膜を結晶化させたり、結晶性を向上させて結晶性半導体膜を得たり、不純物元素の活性化を行うことができる。
【００４２】
また、本実施形態では、スリットを用いているが、これに限らず、ミラーを用いることもできる。ミラーを用いる場合には、レーザ光（レーザビーム）の減衰領域、少なくともレーザ光（レーザビーム）の移動方向と平行な部分の減衰領域で、代表的には減衰領域の幅の中間付近にミラーを設置すると、減衰領域の中央付近でレーザ光（レーザビーム）が反射される。反射されない部分と反射された部分とで減衰領域のエネルギー密度が合成されるため、エネルギー密度の分布が均一な領域と同等のエネルギー密度にすることができる。なお、レーザ光（レーザビーム）の移動方向と平行な部分の減衰領域及びレーザ光（レーザビーム）の移動方向と垂直な部分の減衰領域の中央付近において、ミラーを設置してもよい。代表的には減衰領域の幅の中間付近にミラーを設置すると、さらに、エネルギー密度の分布が均一な領域と同等のエネルギー密度にすることができる。
【００４３】
また、用いるレーザの波長により合成石英ガラスの表面に施されているコーティングを適切なものに変えれば、さまざまなレーザを本発明に適用できる。
【００４４】
なお、本実施形態では、被照射面における形状が線状であるレーザ光（レーザビーム）を形成しているが、本発明は線状に限らない。また、レーザから射出されたレーザの種類によって異なるので、光学系によって成形しても、元の形状の影響を受けやすい。例えば、ＸｅＣｌエキシマレーザ（波長３０８ｎｍ、パルス幅３０ｎｓ）射出されたレーザ光（レーザビーム）の形状は、１０ｍｍ×３０ｍｍ（共にビームプロファイルにおける半値幅）の矩形状であり、固体レーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）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である。いずれの形状においても、被照射体のアニールに十分なエネルギー密度であるのなら問題はなく、本発明を適用することが可能である。
【００４５】
以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例によりさらに詳細な説明を行うこととする。
【００４６】
【実施例】
［実施例１］
本実施例では、スリットを用いて、線状のレーザ光（レーザビーム）の端部を急峻なものとする方法について図３を用いて説明する。図３（ａ）にレーザ光（レーザビーム）の長尺方向を垂直から見た光学系を、図３（ｂ）にレーザ光（レーザビーム）の短尺方向を垂直から見た光学系を示す。
【００４７】
なお、本明細書において、レンズの配置についての説明は、レーザ光（レーザビーム）の進行方向を前方としている。また、レンズはレーザ光（レーザビーム）の入射側を第１面、射出側を第２面とし、第１面の曲率半径をＲ1、第２面の曲率半径をＲ2で表す。そして、用いる曲率半径の符号は、曲率中心がレンズからみてレーザ光（レーザビーム）の入射側にあるときは負、射出側にあるときは正とし、平面の場合は∞とする。さらに、用いるレンズはすべて合成石英ガラス製（屈折率１．４８５６３４）とするが、これに限らない。
【００４８】
レーザ１１０１から射出されたレーザ光（レーザビーム）は、ビームエキスパンダー（半径５０ｍｍ、厚さ７ｍｍ、Ｒ1＝−２２０ｍｍ、Ｒ2＝∞の球面レンズ１１０２ａと１１０２ａから４００ｍｍの位置にある半径５０ｍｍ、厚さ７ｍｍ、Ｒ1＝∞、Ｒ2＝−４００ｍｍの球面レンズ１１０２ｂ）によって長尺方向および短尺方向に約２倍に拡大される。
【００４９】
ビームエキスパンダーから射出されたレーザ光（レーザビーム）は、ビームエキスパンダー１１０２ｂの前方５０ｍｍに配置されたシリンドリカルレンズアレイ１１０３ａに入射後、シリンドリカルレンズアレイ１１０３ａから８８ｍｍ前方のシリンドリカルレンズアレイ１１０３ｂを通過し、さらにシリンドリカルレンズアレイ１１０３ｂの前方１２０ｍｍに配置したシリンドリカルレンズ１１０４に入射する。シリンドリカルレンズアレイ１１０３ａは、長さ６０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、Ｒ1＝２８ｍｍ、Ｒ2＝∞のシリンドリカルレンズを４０本アレイ状にしたものである。シリンドリカルレンズアレイ１１０３ｂは、長さ６０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、Ｒ1＝−１３．３３ｍｍ、Ｒ2＝∞のシリンドリカルレンズを４０本アレイ状にしたものである。シリンドリカルレンズ１１０４は、長さ１５０ｍｍ、幅６０ｍｍ、厚さ２０ｍｍ、Ｒ1＝２１４０ｍｍ、Ｒ2＝∞のシリンドリカルレンズである。シリンドリカルレンズアレイ１１０３ａ、１１０３ｂ、シリンドリカルレンズ１１０４はともに曲率が長尺方向に平行になるよう配置する。シリンドリカルレンズアレイ１１０３ａ、１１０３ｂによって光線が分割され、シリンドリカルレンズ１１０４により分割された光線が重ね合わされて、エネルギー密度の分布が均一化される。これら３つのレンズによって、レーザ光（レーザビーム）は長尺方向にエネルギー密度の分布が均一化される。
【００５０】
シリンドリカルレンズ１１０４から射出されたレーザ光（レーザビーム）は、シリンドリカルレンズ１１０４の前方３９５ｍｍのシリンドリカルレンズアレイ１１０５ａに入射後、６５ｍｍ前方のシリンドリカルレンズアレイ１１０５ｂを通過し、さらにシリンドリカルレンズアレイ１１０５ｂの１６００ｍｍ前方のシリンドリカルレンズ１１０６に入射する。シリンドリカルレンズアレイ１１０５ａは、長さ１５０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、Ｒ1＝１００ｍｍ、Ｒ2＝∞ のシリンドリカルレンズを16本アレイ状にしたものである。シリンドリカルレンズアレイ１１０５ｂは、長さ１５０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、Ｒ1＝∞、Ｒ2＝８０ｍｍのシリンドリカルレンズを１６本アレイ状にしたものである。シリンドリカルレンズ１１０６は、長さ９００ｍｍ、幅６０ｍｍ、厚さ２０ｍｍ、Ｒ1＝∞、Ｒ2＝−４８６ｍｍのシリンドリカルレンズである。シリンドリカルレンズアレイ１１０５ａ、１１０５ｂ、シリンドリカルレンズ１１０６はすべて曲率が短尺方向に平行になるよう配置する。これら３つのレンズによって、レーザ光（レーザビーム）は短尺方向のエネルギー密度の分布が均一化されると同時に幅が縮められ、シリンドリカルレンズ１１０６の前方８００ｍｍに幅２ｍｍの線状のレーザ光（レーザビーム）がつくられる。
【００５１】
上記した幅２ｍｍの線状のレーザ光（レーザビーム）をさらに縮めるために、シリンドリカルレンズ１１０６の前方２０５０ｍｍに、ダブレットシリンドリカルレンズ１１０７を配置する。ダブレットシリンドリカルレンズ１１０７は、２枚のシリンドリカルレンズ１１０７ａ、１１０７ｂから構成される。シリンドリカルレンズ１１０７ａは長さ４００ｍｍ、幅７０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ 、Ｒ1＝１２５ｍｍ、Ｒ2＝７７ｍｍのシリンドリカルレンズである。シリンドリカルレンズ１１０７ｂは長さ４００ｍｍ、幅７０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ、Ｒ1＝９７ｍｍ、Ｒ2＝−２００ｍｍのシリンドリカルレンズである。また、シリンドリカルレンズ１１０７ａと１１０７ｂには５．５ｍｍの間隔を持たせる。シリンドリカルレンズ１１０７ａ、１１０７ｂはともに曲率が短尺方向に平行になるよう配置する。
【００５２】
ダブレットシリンドリカルレンズ１１０７の前方２３７．７ｍｍの平面上１１０９に長さ３００ｍｍ、幅０．４ｍｍの線状のレーザ光（レーザビーム）がつくられる。このとき形成された線状のレーザ光（レーザビーム）は、長尺方向の端部が徐々に減衰する形状のエネルギー密度の分布を持つ。このエネルギー減衰領域を除去するために、被照射面のごく近傍にスリット１１０８を配置する。エネルギー減衰領域に相当する光線をスリット１１０８で遮蔽し、被照射面１１０９にその光線が到達しないようにスリット１１０８の幅と位置を設定する。これにより、端部におけるエネルギー分布が急峻な線状のレーザ光（レーザビーム）を得ることができる。本実施例では、基板から２ｍｍ離れた位置にスリットを設置した。
【００５３】
また、シリンドリカルレンズアレイ１１０３ａ、１１０３ｂ、シリンドリカルレンズ１１０４の３つのレンズ、または、シリンドリカルレンズアレイ１１０５ａ、１１０５ｂ、シリンドリカルレンズ１１０６の３つのレンズの代わりに図１９で示すホモジナイザを用いても良い。このホモジナイザを用いても、被照射面またはその近傍におけるレーザ光（レーザビーム）は端部に減衰領域を有しているため、スリットを設けて、減衰領域を除去してエネルギー分布が急峻な線状のレーザ光（レーザビーム）を形成する。
【００５４】
このようなレーザ照射装置を用いれば、被照射体に対して一様なアニールを行うことができる。例えば、被照射体に半導体膜を用いてアニールを行えば、該半導体膜を結晶化させたり、結晶性を向上させて一様な結晶性を有する半導体膜を得たり、不純物元素の活性化を行うことができる。
【００５５】
［実施例２］
本実施例では、ミラーを用いて、線状のレーザ光（レーザビーム）の端部を急峻なものとする方法について説明する。
【００５６】
実施例１で示した光学系を用いて線状のレーザ光（レーザビーム）を成形する。ただし、図１（Ｂ）にあるように、スリットの側面をミラーにし、エネルギー減衰領域のほぼ中央付近に配置する。ミラーでエネルギー減衰領域の光線を折り返し、残存するエネルギー減衰領域に照射する。これにより、減衰領域が小さくなり、レーザ光（レーザビーム）の端が急峻なエネルギー分布をもつ線状のレーザ光（レーザビーム）が被照射面に形成される。
【００５７】
このようなレーザ照射装置を用いれば、被照射体に対して一様なアニールを行うことができる。例えば、被照射体に半導体膜を用いてアニールを行えば、該半導体膜を結晶化させたり、結晶性を向上させて一様な結晶性を有する結晶性半導体膜を得たり、不純物元素の活性化を行うことができる。
【００５８】
［実施例３］
本実施例では、面状のレーザ光（レーザビーム）の端部を急峻なものとする方法について図４および図５を用いて説明する。
【００５９】
レーザ１１０１から射出されたレーザ光（レーザビーム）を、フライアイレンズ１３０２に入射する。なお、発振装置からフライアイレンズの間に、入射レーザ光（レーザビーム）の縦横比を１：１にするためにビームエキスパンダーとしてシリンドリカルレンズを挿入してもよい。フライアイレンズ１３０２はＲ1＝１０ｍｍ、Ｒ2＝∞、厚さ５ｍｍ、１ｍｍ角の球面レンズを図５ａのように配列させたものである。なお、入射レーザ光（レーザビーム）の形状によってアレイを、エネルギー分布の均一化に最適な配列にする（配列の例：図５ｂ）。また、アレイをレーザアニールする半導体膜と相似形にするために、例えば図５ｃ（長方形）、ｄ（平行四辺形）、ｅ（菱形）、ｆ（正六角形）のような形状にすることも考えられる。フライアイレンズ１３０２の前方２０ｍｍに球面レンズ１３０３を配置する。球面レンズ１３０３は、Ｒ1＝３００ｍｍ、Ｒ2＝∞、厚さ２０ｍｍ、１５０ｍｍ角である。
【００６０】
フライアイレンズ１３０２によって分割された光線が、球面レンズ１３０３で重ね合わされ、フライアイレンズ１３０２の前方６００ｍｍの被照射面１３０５にエネルギー分布が均一化された３０ｍｍ×３０ｍｍの面状のレーザ光（レーザビーム）が形成される。このとき形成される面状のレーザ光（レーザビーム）は、端のエネルギーが減衰しているので、それを除去するために、被照射面のごく近傍にスリット１３０４を設置する。スリット１３０４を光線の入射側から見た図を図４に示す。エネルギー減衰領域に相当する光線を遮蔽し、その光線が被照射面１３０５に到達しないようにスリット１３０４の幅と位置を設定する。レーザ光（レーザビーム）の端が急峻なエネルギー分布をもつ正方形の面状のレーザ光（レーザビーム）が被照射面１３０５に形成される。本実施例では、基板から２ｍｍ離れた位置にスリットを設置した。なお、スリットをミラーに置き換えても同様に線状のレーザ光（レーザビーム）や面状のレーザ光（レーザビーム）を形成することができる。
【００６１】
このようなレーザ照射装置を用いれば、被照射体に対して一様なアニールを行うことができる。例えば、被照射体に半導体膜を用いてアニールを行えば、該半導体膜を結晶化させたり、結晶性を向上させて一様な結晶性を有する結晶性半導体膜を得たり、不純物元素の活性化を行うことができる。
【００６２】
［実施例４］
本実施例では、大面積基板にレーザアニールを行う場合について図６を用いて説明する。
【００６３】
まず、実施例１乃至３のいずれか一にしたがって、エネルギー密度の均一性が高いレーザ光（レーザビーム）を形成する。そして、前記レーザ光（レーザビーム）を大面積基板に対して相対的に移動させながら照射する。（図６（Ａ））このとき、前記レーザ光（レーザビーム）の長尺方向の長さが大面積基板の一辺より短いため、一方向の走査だけではアニールできず、少なくとも２方向への移動と複数回の走査が必要となり、図６（Ｂ）で示すように、レーザ光（レーザビーム）の走査が隣り合う箇所が形成される。しかしながら、本発明により形成されるレーザ光（レーザビーム）は端部が急峻なレーザ光（レーザビーム）であり、減衰領域を有しない。そのためレーザ光（レーザビーム）の走査が隣り合う箇所においても一様なアニールを行うことが実現できる。そのため、大面積基板を無駄なく利用することができるのでスループットが著しく向上する。
【００６４】
［実施例５］
本実施例ではアクティブマトリクス基板の作製方法について図１０〜図１３を用いて説明する。本明細書ではＣＭＯＳ回路、及び駆動回路と、画素ＴＦＴ、保持容量とを有する画素部を同一基板上に形成された基板を、便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【００６５】
まず、本実施例ではバリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスからなる基板４００を用いる。なお、基板４００としては、石英基板やシリコン基板、金属基板またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。また、本実施例の処理温度に耐えうる耐熱性が有するプラスチック基板を用いてもよい。なお、本発明はエネルギー分布の均一性が非常に優れたレーザ光（レーザビーム）を用いてアニールを行うことができるため、大面積基板を用いることが可能である。
【００６６】
次いで、基板４００上に酸化珪素膜、窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜などの絶縁膜から成る下地膜４０１を公知の手段により形成する。本実施例では下地膜４０１として２層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造を用いても良い。
【００６７】
次いで、下地膜上に半導体層４０２〜４０６を形成する。半導体層４０２〜４０６は公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により２５〜８０ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の厚さで半導体膜を成膜し、レーザ結晶化法により結晶化させる。レーザ結晶化法は、実施例１乃至実施例４のいずれか一を適用して、レーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）を半導体膜に照射する。もちろん、レーザ結晶化法だけでなく、他の公知の結晶化法（ＲＴＡやファーネスアニール炉を用いた熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いた熱結晶化法等）と組み合わせて行ってもよい。そして、得られた結晶質半導体膜を所望の形状にパターニングして半導体層４０２〜４０６を形成する。前記半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜、結晶質半導体膜などがあり、非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。
【００６８】
本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、５５ｎｍの非晶質珪素膜を成膜する。そして、この非晶質珪素膜に脱水素化（５００℃、１時間）を行った後、出力１０Ｗの連続発振のＹＶＯ4レーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）を非線形光学素子により第２高調波に変換したのち、実施例１乃至実施例３のいずれか一に示す光学系よりレーザ光（レーザビーム）を形成して照射する。このときのエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ2程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ2）が必要である。また、エキシマレーザを用いる場合には、パルス発振周波数３００Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を１００〜１０００mJ/cm2(代表的には２００〜７００mJ/cm2)とするのが望ましい。そして、０．５〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザ光（レーザビーム）に対して相対的にステージを動かして照射し、結晶性珪素膜を形成する。そして、フォトリソグラフィ法を用いたパターニング処理によって半導体層４０２〜４０６を形成する。
【００６９】
また、半導体層４０２〜４０６を形成した後、ＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを行ってもよい。
【００７０】
次いで、半導体層４０２〜４０６を覆うゲート絶縁膜４０７を形成する。ゲート絶縁膜４０７はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを４０〜１５０ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により１１０ｎｍの厚さで酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成した。勿論、ゲート絶縁膜は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【００７１】
また、酸化珪素膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（Tetraethyl Orthosilicate）とＯ2とを混合し、反応圧力４０Pa、基板温度３００〜４００℃とし、高周波（１３．５６MHz）電力密度０．５〜０．８W/cｍ2で放電させて形成することができる。このようにして作製される酸化珪素膜は、その後４００〜５００℃の熱アニールによりゲート絶縁膜として良好な特性を得ることができる。
【００７２】
次いで、ゲート絶縁膜４０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜４０８と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜４０９とを積層形成する。本実施例では、膜厚３０ｎｍのＴａＮ膜からなる第１の導電膜４０８と、膜厚３７０ｎｍのＷ膜からなる第２の導電膜４０９を積層形成する。ＴａＮ膜はスパッタ法で形成し、Ｔａのターゲットを用い、窒素を含む雰囲気内でスパッタする。また、Ｗ膜は、Ｗのターゲットを用いたスパッタ法で形成した。その他に６フッ化タングステン（ＷＦ6）を用いる熱ＣＶＤ法で形成することもできる。いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、Ｗ膜の抵抗率は２０μΩｃｍ以下にすることが望ましい。
【００７３】
なお、本実施例では、第１の導電膜４０８をＴａＮ、第２の導電膜４０９をＷとしているが、特に限定されず、いずれもＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。
【００７４】
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスク４１０〜４１５を形成し、電極及び配線を形成するための第１のエッチング処理を行う。第１のエッチング処理では第１及び第２のエッチング条件で行う。（図１０（Ｂ））本実施例では第１のエッチング条件として、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、それぞれのガス流量比を２５：２５：１０（ｓｃｃｍ）とし、１Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも１５０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。この第１のエッチング条件によりＷ膜をエッチングして第１の導電層の端部をテーパー形状とする。
【００７５】
この後、レジストからなるマスク４１０〜４１５を除去せずに第２のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とを用い、それぞれのガス流量比を３０：３０（ｓｃｃｍ）とし、１Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成して約３０秒程度のエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも２０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した第２のエッチング条件ではＷ膜及びＴａＮ膜とも同程度にエッチングされる。なお、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。
【００７６】
上記第１のエッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電層及び第２の導電層の端部がテーパー形状となる。このテーパー部の角度は１５〜４５°となる。こうして、第１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層から成る第１の形状の導電層４１７〜４２２（第１の導電層４１７ａ〜４２２ａと第２の導電層４１７ｂ〜４２２ｂ）を形成する。４１６はゲート絶縁膜であり、第１の形状の導電層４１７〜４２２で覆われない領域は２０〜５０ｎｍ程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【００７７】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第２のエッチング処理を行う。（図１０（Ｃ））ここでは、エッチングガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、Ｗ膜を選択的にエッチングする。この時、第２のエッチング処理により第２の導電層４２８ｂ〜４３３ｂを形成する。一方、第１の導電層４１７ａ〜４２２ａは、ほとんどエッチングされず、第２の形状の導電層４２８〜４３３を形成する。
【００７８】
そして、レジストからなるマスクを除去せずに第１のドーピング処理を行い、半導体層にｎ型を付与する不純物元素を低濃度に添加する。ドーピング処理はイオンドープ法、若しくはイオン注入法で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０13〜５×１０14／ｃｍ2とし、加速電圧を４０〜８０ｋｅＶとして行う。本実施例ではドーズ量を１．５×１０13／ｃｍ2とし、加速電圧を６０ｋｅＶとして行う。ｎ型を付与する不純物元素として１５族に属する元素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いるが、ここではリン（Ｐ）を用いる。この場合、導電層４２８〜４３３がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に不純物領域４２３〜４２７が形成される。不純物領域４２３〜４２７には１×１０18〜１×１０20／cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。
【００７９】
レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスク４３４ａ〜４３４ｃを形成して第１のドーピング処理よりも高い加速電圧で第２のドーピング処理を行う。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０13〜１×１０15/cm2とし、加速電圧を６０〜１２０ｋｅＶとして行う。ドーピング処理は第２の導電層４２８ｂ〜４３２ｂを不純物元素に対するマスクとして用い、第１の導電層のテーパー部の下方の半導体層に不純物元素が添加されるようにドーピングする。続いて、第２のドーピング処理より加速電圧を下げて第３のドーピング処理を行って図１１（Ａ）の状態を得る。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０15〜１×１０17/cm2とし、加速電圧を５０〜１００ｋｅＶとして行う。第２のドーピング処理および第３のドーピング処理により、第１の導電層と重なる低濃度不純物領域４３６、４４２、４４８には１×１０18〜５×１０19/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加され、高濃度不純物領域４３５、４３８、４４１、４４４、４４７には１×１０19〜５×１０21/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加される。
【００８０】
もちろん、適当な加速電圧にすることで、第２のドーピング処理および第３のドーピング処理は１回のドーピング処理で、低濃度不純物領域および高濃度不純物領域を形成することも可能である。
【００８１】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｃを形成して第４のドーピング処理を行う。この第４のドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層となる半導体層に前記一導電型とは逆の導電型を付与する不純物元素が添加された不純物領域４５３〜４５５、４５９、４６０を形成する。第２の導電層４２８ａ〜４３２ａを不純物元素に対するマスクとして用い、ｐ型を付与する不純物元素を添加して自己整合的に不純物領域を形成する。本実施例では、不純物領域４５３〜４５５、４５９、４６０はジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法で形成する。（図１１（Ｂ））この第４のドーピング処理の際には、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層はレジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｃで覆われている。第１乃至３のドーピング処理によって、不純物領域４３９、４４７、４４８にはそれぞれ異なる濃度でリンが添加されているが、そのいずれの領域においてもｐ型を付与する不純物元素の濃度を１×１０19〜５×１０21atoms/cm3となるようにドーピング処理することにより、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域およびドレイン領域として機能するために何ら問題は生じない。
【００８２】
以上までの工程で、それぞれの半導体層に不純物領域が形成される。
【００８３】
次いで、レジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｃを除去して第１の層間絶縁膜４６１を形成する。この第１の層間絶縁膜４６１としては、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１００〜２００ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚１５０ｎｍの酸化窒化珪素膜を形成した。勿論、第１の層間絶縁膜４６１は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【００８４】
次いで、図１１（Ｃ）に示すように、レーザ光（レーザビーム）を照射して、半導体層の結晶性の回復、それぞれの半導体層に添加された不純物元素の活性化を行う。このとき、レーザ光（レーザビーム）のエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ2程度（好ましくは０．０１〜１０ＭＷ／ｃｍ2）が必要であり、レーザ光（レーザビーム）に対して相対的に基板を０．５〜２０００ｃｍ／ｓの速度で移動させる。なお、レーザアニール法の他に、熱アニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）などを適用することができる。
【００８５】
また、第１の層間絶縁膜を形成する前に加熱処理を行っても良い。ただし、用いた配線材料が熱に弱い場合には、本実施例のように配線等を保護するため層間絶縁膜（珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素膜）を形成した後で活性化処理を行うことが好ましい。
【００８６】
そして、熱処理（３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理）を行うと水素化を行うことができる。この工程は第１の層間絶縁膜４６１に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。第１の層間絶縁膜の存在に関係なく半導体層を水素化することができる。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）や、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行っても良い。
【００８７】
次いで、第１の層間絶縁膜４６１上に無機絶縁膜材料または有機絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜４６２を形成する。本実施例では、膜厚１．６μｍのアクリル樹脂膜を形成したが、粘度が１０〜１０００ｃｐ、好ましくは４０〜２００ｃｐのものを用い、表面に凸凹が形成されるものを用いる。
【００８８】
本実施例では、鏡面反射を防ぐため、表面に凸凹が形成される第２の層間絶縁膜を形成することによって画素電極の表面に凸凹を形成した。また、画素電極の表面に凹凸を持たせて光散乱性を図るため、画素電極の下方の領域に凸部を形成してもよい。その場合、凸部の形成は、ＴＦＴの形成と同じフォトマスクで行うことができるため、工程数の増加なく形成することができる。なお、この凸部は配線及びＴＦＴ部以外の画素部領域の基板上に適宜設ければよい。こうして、凸部を覆う絶縁膜の表面に形成された凸凹に沿って画素電極の表面に凸凹が形成される。
【００８９】
また、第２の層間絶縁膜４６２として表面が平坦化する膜を用いてもよい。その場合は、画素電極を形成した後、公知のサンドブラスト法やエッチング法等の工程を追加して表面を凹凸化させて、鏡面反射を防ぎ、反射光を散乱させることによって白色度を増加させることが好ましい。
【００９０】
そして、駆動回路５０６において、各不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線４６３〜４６７を形成する。なお、これらの配線は、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜と、膜厚５００ｎｍの合金膜（ＡｌとＴｉとの合金膜）との積層膜をパターニングして形成する。もちろん、二層構造に限らず、単層構造でもよいし、三層以上の積層構造にしてもよい。また、配線の材料としては、ＡｌとＴｉに限らない。例えば、ＴａＮ膜上にＡｌやＣｕを形成し、さらにＴｉ膜を形成した積層膜をパターニングして配線を形成してもよい。（図１２）
【００９１】
また、画素部５０７においては、画素電極４７０、ゲート配線４６９、接続電極４６８を形成する。この接続電極４６８によりソース配線（４４３ａと４４３ｂの積層）は、画素ＴＦＴと電気的な接続が形成される。また、ゲート配線４６９は、画素ＴＦＴのゲート電極と電気的な接続が形成される。また、画素電極４７０は、画素ＴＦＴのドレイン領域４７１と電気的な接続が形成され、さらに保持容量を形成する一方の電極として機能する半導体層４５９と電気的な接続が形成される。また、画素電極４７０としては、ＡｌまたはＡｇを主成分とする膜、またはそれらの積層膜等の反射性の優れた材料を用いることが望ましい。
【００９２】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２からなるＣＭＯＳ回路、及びｎチャネル型ＴＦＴ５０３を有する駆動回路５０６と、画素ＴＦＴ５０４、保持容量５０５とを有する画素部５０７を同一基板上に形成することができる。こうして、アクティブマトリクス基板が完成する。
【００９３】
駆動回路５０６のｎチャネル型ＴＦＴ５０１はチャネル形成領域４３７、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４２８ａと重なる低濃度不純物領域４３６（ＧＯＬＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４５２とを有している。このｎチャネル型ＴＦＴ５０１と電極４６６で接続してＣＭＯＳ回路を形成するｐチャネル型ＴＦＴ５０２にはチャネル形成領域４４０、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４２９ａと重なる低濃度不純物領域４５３（ＧＯＬＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４５３とを有している。また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０３にはチャネル形成領域４４３、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４３０ａと重なる低濃度不純物領域４４２（ＧＯＬＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４５６とを有している。
【００９４】
画素部の画素ＴＦＴ５０４にはチャネル形成領域４４６、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域４４５（ＬＤＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４５８とを有している。また、保持容量５０５の一方の電極として機能する半導体層には、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ型を付与する不純物元素が添加されている。保持容量５０５は、絶縁膜４１６を誘電体として、電極（４３２ａと４３２ｂの積層）と、半導体層とで形成している。
【００９５】
本実施例の画素構造は、ブラックマトリクスを用いることなく、画素電極間の隙間が遮光されるように、画素電極の端部をソース配線と重なるように配置形成する。
【００９６】
また、本実施例で作製するアクティブマトリクス基板の画素部の上面図を図１３に示す。なお、図１０〜図１３に対応する部分には同じ符号を用いている。図１２中の鎖線Ａ−Ａ’は図１３中の鎖線Ａ―Ａ’で切断した断面図に対応している。また、図１２中の鎖線Ｂ−Ｂ’は図１３中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断面図に対応している。
【００９７】
［実施例６］
本実施例では、実施例５で作製したアクティブマトリクス基板から、反射型液晶表示装置を作製する工程を以下に説明する。説明には図１４を用いる。
【００９８】
まず、実施例５に従い、図１２の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図１２のアクティブマトリクス基板上、少なくとも画素電極４７０上に配向膜５６７を形成しラビング処理を行う。なお、本実施例では配向膜５６７を形成する前に、アクリル樹脂膜等の有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間隔を保持するための柱状のスペーサ５７２を所望の位置に形成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状のスペーサを基板全面に散布してもよい。
【００９９】
次いで、対向基板５６９を用意する。次いで、対向基板５６９上に着色層５７０、５７１、平坦化膜５７３を形成する。赤色の着色層５７０と青色の着色層５７１とを重ねて、遮光部を形成する。また、赤色の着色層と緑色の着色層とを一部重ねて、遮光部を形成してもよい。
【０１００】
本実施例では、実施例５に示す基板を用いている。従って、実施例５の画素部の上面図を示す図１３では、少なくともゲート配線４６９と画素電極４７０の間隙と、ゲート配線４６９と接続電極４６８の間隙と、接続電極４６８と画素電極４７０の間隙を遮光する必要がある。本実施例では、それらの遮光すべき位置に着色層の積層からなる遮光部が重なるように各着色層を配置して、対向基板を貼り合わせた。
【０１０１】
このように、ブラックマスク等の遮光層を形成することなく、各画素間の隙間を着色層の積層からなる遮光部で遮光することによって工程数の低減を可能とした。
【０１０２】
次いで、平坦化膜５７３上に透明導電膜からなる対向電極５７６を少なくとも画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜５７４を形成し、ラビング処理を施した。
【０１０３】
そして、画素部と駆動回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール材５６８で貼り合わせる。シール材５６８にはフィラーが混入されていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一な間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液晶材料５７５を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封止する。液晶材料５７５には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図１４に示す反射型液晶表示装置が完成する。そして、必要があれば、アクティブマトリクス基板または対向基板を所望の形状に分断する。さらに、対向基板のみに偏光板（図示しない）を貼りつけた。そして、公知の技術を用いてＦＰＣを貼りつけた。
【０１０４】
以上のようにして作製される液晶表示装置はエネルギー分布の均一性が非常に優れたレーザ光（レーザビーム）が照射されているため一様にアニールされた半導体膜を用いて作製されたＴＦＴを有しており、前記液晶表示装置の動作特性や信頼性を十分なものとなり得る。そして、このような液晶表示装置は各種電子機器の表示部として用いることができる。
【０１０５】
なお、本実施例は実施例１乃至５と自由に組み合わせることが可能である。
【０１０６】
［実施例７］
本実施例では、実施例５で示したアクティブマトリクス基板を作製するときのＴＦＴの作製方法を用いて、発光装置を作製した例について説明する。本明細書において、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を備え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 Luminescence）が得られる化合物を含む層（発光体）と陽極層と、陰極層とを有する。また、化合物におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（リン光）があり、これらのうちどちらか、あるいは両方の発光を含む。
【０１０７】
なお、本明細書中では、発光素子において陽極と陰極の間に形成された全ての層を発光体と定義する。発光体には具体的に、発光層、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層等が含まれる。基本的に発光素子は、陽極層、発光層、陰極層が順に積層された構造を有しており、この構造に加えて、陽極層、正孔注入層、発光層、陰極層や、陽極層、正孔注入層、発光層、電子輸送層、陰極層等の順に積層した構造を有していることもある。
【０１０８】
図１５は本実施例の発光装置の断面図である。図１５において、基板７００上に設けられたスイッチングＴＦＴ６０３は図１２のｎチャネル型ＴＦＴ５０３を用いて形成される。したがって、構造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０３の説明を参照すれば良い。
【０１０９】
なお、本実施例ではチャネル形成領域が二つ形成されるダブルゲート構造としているが、チャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。
【０１１０】
基板７００上に設けられた駆動回路は図１２のＣＭＯＳ回路を用いて形成される。従って、構造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２の説明を参照すれば良い。なお、本実施例ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【０１１１】
また、配線７０１、７０３はＣＭＯＳ回路のソース配線、７０２はドレイン配線として機能する。また、配線７０４はソース配線７０８とスイッチングＴＦＴのソース領域とを電気的に接続する配線として機能し、配線７０５はドレイン配線とスイッチングＴＦＴのドレイン領域とを電気的に接続する配線として機能する。
【０１１２】
なお、電流制御ＴＦＴ６０４は図１２のｐチャネル型ＴＦＴ５０２を用いて形成される。従って、構造の説明はｐチャネル型ＴＦＴ５０２の説明を参照すれば良い。なお、本実施例ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【０１１３】
また、配線７０６は電流制御ＴＦＴのソース配線（電流供給線に相当する）であり、７０７は電流制御ＴＦＴの画素電極７１１上に重ねることで画素電極７１１と電気的に接続する電極である。
【０１１４】
なお、７１１は、透明導電膜からなる画素電極（発光素子の陽極）である。透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化インジウムを用いることができる。また、前記透明導電膜にガリウムを添加したものを用いても良い。画素電極７１１は、上記配線を形成する前に平坦な層間絶縁膜７１０上に形成する。本実施例においては、樹脂からなる平坦化膜７１０を用いてＴＦＴによる段差を平坦化することは非常に重要である。後に形成される発光層は非常に薄いため、段差が存在することによって発光不良を起こす場合がある。従って、発光層をできるだけ平坦面に形成しうるように画素電極を形成する前に平坦化しておくことが望ましい。
【０１１５】
配線７０１〜７０７を形成後、図１５に示すようにバンク７１２を形成する。バンク７１２は１００〜４００ｎｍの珪素を含む絶縁膜もしくは有機樹脂膜をパターニングして形成すれば良い。
【０１１６】
なお、バンク７１２は絶縁膜であるため、成膜時における素子の静電破壊には注意が必要である。本実施例ではバンク７１２の材料となる絶縁膜中にカーボン粒子や金属粒子を添加して抵抗率を下げ、静電気の発生を抑制する。この際、抵抗率は１×１０6〜１×１０12Ωｍ（好ましくは１×１０8〜１×１０10Ωｍ）となるようにカーボン粒子や金属粒子の添加量を調節すれば良い。
【０１１７】
画素電極７１１の上には発光体７１３が形成される。なお、図１５では一画素しか図示していないが、本実施例ではＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した発光体を作り分けている。また、本実施例では蒸着法により低分子系有機発光材料を形成している。具体的には、正孔注入層として２０ｎｍ厚の銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）膜を設け、その上に発光層として７０ｎｍ厚のトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体（Ａｌｑ3）膜を設けた積層構造としている。Ａｌｑ3にキナクリドン、ペリレンもしくはＤＣＭ１といった蛍光色素を添加することで発光色を制御することができる。
【０１１８】
但し、以上の例は発光体として用いることのできる有機発光材料の一例であって、これに限定する必要はまったくない。発光層、電荷輸送層または電荷注入層を自由に組み合わせて発光体（発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層）を形成すれば良い。例えば、本実施例では低分子系有機発光材料を発光層として用いる例を示したが、中分子系有機発光材料や高分子系有機発光材料を用いても良い。なお、本明細書中において、昇華性を有さず、かつ、分子数が２０以下または連鎖する分子の長さが１０μｍ以下の有機発光材料を中分子系有機発光材料とする。また、高分子系有機発光材料を用いる例として、正孔注入層として２０ｎｍのポリチオフェン（ＰＥＤＯＴ）膜をスピン塗布法により設け、その上に発光層として１００ｎｍ程度のパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）膜を設けた積層構造としても良い。なお、ＰＰＶのπ共役系高分子を用いると、赤色から青色まで発光波長を選択できる。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これらの有機発光材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
【０１１９】
次に、発光体７１３の上には導電膜からなる陰極７１４が設けられる。本実施例の場合、導電膜としてアルミニウムとリチウムとの合金膜を用いる。勿論、公知のＭｇＡｇ膜（マグネシウムと銀との合金膜）を用いても良い。陰極材料としては、周期表の１族もしくは２族に属する元素からなる導電膜もしくはそれらの元素を添加した導電膜を用いれば良い。
【０１２０】
この陰極７１４まで形成された時点で発光素子７１５が完成する。なお、ここでいう発光素子７１５は、画素電極（陽極）７１１、発光層７１３及び陰極７１４で形成されたダイオードを指す。
【０１２１】
発光素子７１５を完全に覆うようにしてパッシベーション膜７１６を設けることは有効である。パッシベーション膜７１６としては、炭素膜、窒化珪素膜もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層で用いる。
【０１２２】
この際、カバレッジの良い膜をパッシベーション膜として用いることが好ましく、炭素膜、特にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜を用いることは有効である。ＤＬＣ膜は室温から１００℃以下の温度範囲で成膜可能であるため、耐熱性の低い発光層７１３の上方にも容易に成膜することができる。また、ＤＬＣ膜は酸素に対するブロッキング効果が高く、発光層７１３の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後に続く封止工程を行う間に発光層７１３が酸化するといった問題を防止できる。
【０１２３】
さらに、パッシベーション膜７１６上に封止材７１７を設け、カバー材７１８を貼り合わせる。封止材７１７としては紫外線硬化樹脂を用いれば良く、内部に吸湿効果を有する物質もしくは酸化防止効果を有する物質を設けることは有効である。また、本実施例においてカバー材７１８はガラス基板や石英基板やプラスチック基板（プラスチックフィルムも含む）の両面に炭素膜（好ましくはダイヤモンドライクカーボン膜）を形成したものを用いる。
【０１２４】
こうして図１５に示すような構造の発光装置が完成する。なお、バンク７１２を形成した後、パッシベーション膜７１６を形成するまでの工程をマルチチャンバー方式（またはインライン方式）の成膜装置を用いて、大気解放せずに連続的に処理することは有効である。また、さらに発展させてカバー材７１８を貼り合わせる工程までを大気解放せずに連続的に処理することも可能である。
【０１２５】
こうして、基板７００上にｎチャネル型ＴＦＴ６０１、ｐチャネル型ＴＦＴ６０２、スイッチングＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）６０３および電流制御ＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）６０４が形成される。
【０１２６】
さらに、図１５を用いて説明したように、ゲート電極に絶縁膜を介して重なる不純物領域を設けることによりホットキャリア効果に起因する劣化に強いｎチャネル型ＴＦＴを形成することができる。そのため、信頼性の高い発光装置を実現できる。
【０１２７】
また、本実施例では画素部と駆動回路の構成のみ示しているが、本実施例の製造工程に従えば、その他にも信号分割回路、Ｄ／Ａコンバータ、オペアンプ、γ補正回路などの論理回路を同一の絶縁体上に形成可能であり、さらにはメモリやマイクロプロセッサをも形成しうる。
【０１２８】
以上のようにして作製される発光装置はエネルギー分布の均一性が非常に優れたレーザ光（レーザビーム）が照射されているため一様にアニールされた半導体膜を用いて作製されたＴＦＴを有しており、前記発光装置の動作特性や信頼性を十分なものとなり得る。そして、このような発光装置は各種電子機器の表示部として用いることができる。
【０１２９】
なお、本実施例は実施例１乃至５と自由に組み合わせることが可能である。
【０１３０】
［実施例８］
本発明を適用して、様々な半導体装置（アクティブマトリクス型液晶表示装置、アクティブマトリクス型発光装置、アクティブマトリクス型ＥＣ表示装置）を作製することができる。即ち、それら電気光学装置を表示部に組み込んだ様々な電子機器に本発明を適用できる。
【０１３１】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、プロジェクター、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビゲーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）などが挙げられる。それらの例を図１６、図１７及び図１８に示す。
【０１３２】
図１６（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体３００１、画像入力部３００２、表示部３００３、キーボード３００４等を含む。本発明を表示部３００３に適用することができる。
【０１３３】
図１６（Ｂ）はビデオカメラであり、本体３１０１、表示部３１０２、音声入力部３１０３、操作スイッチ３１０４、バッテリー３１０５、受像部３１０６等を含む。本発明を表示部３１０２に適用することができる。
【０１３４】
図１６（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体３２０１、カメラ部３２０２、受像部３２０３、操作スイッチ３２０４、表示部３２０５等を含む。本発明は表示部３２０５に適用できる。
【０１３５】
図１６（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体３３０１、表示部３３０２、アーム部３３０３等を含む。本発明は表示部３３０２に適用することができる。
【０１３６】
図１６（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体３４０１、表示部３４０２、スピーカ部３４０３、記録媒体３４０４、操作スイッチ３４０５等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇｔｉａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本発明は表示部３４０２に適用することができる。
【０１３７】
図１６（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体３５０１、表示部３５０２、接眼部３５０３、操作スイッチ３５０４、受像部（図示しない）等を含む。本発明を表示部３５０２に適用することができる。
【０１３８】
図１７（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、投射装置３６０１、スクリーン３６０２等を含む。本発明は投射装置３６０１の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他の駆動回路に適用することができる。
【０１３９】
図１７（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体３７０１、投射装置３７０２、ミラー３７０３、スクリーン３７０４等を含む。本発明は投射装置３７０２の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他の駆動回路に適用することができる。
【０１４０】
なお、図１７（Ｃ）は、図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）中における投射装置３６０１、３７０２の構造の一例を示した図である。投射装置３６０１、３７０２は、光源光学系３８０１、ミラー３８０２、３８０４〜３８０６、ダイクロイックミラー３８０３、プリズム３８０７、液晶表示装置３８０８、位相差板３８０９、投射光学系３８１０で構成される。投射光学系３８１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式であってもよい。また、図１７（Ｃ）中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１４１】
また、図１７（Ｄ）は、図１７（Ｃ）中における光源光学系３８０１の構造の一例を示した図である。本実施例では、光源光学系３８０１は、リフレクター３８１１、光源３８１２、レンズアレイ３８１３、３８１４、偏光変換素子３８１５、集光レンズ３８１６で構成される。なお、図１７（Ｄ）に示した光源光学系は一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１４２】
ただし、図１７に示したプロジェクターにおいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示しており、反射型の電気光学装置及び発光装置での適用例は図示していない。
【０１４３】
図１８（Ａ）は携帯電話であり、本体３９０１、音声出力部３９０２、音声入力部３９０３、表示部３９０４、操作スイッチ３９０５、アンテナ３９０６等を含む。本発明を表示部３９０４に適用することができる。
【０１４４】
図１８（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体４００１、表示部４００２、４００３、記憶媒体４００４、操作スイッチ４００５、アンテナ４００６等を含む。本発明は表示部４００２、４００３に適用することができる。
【０１４５】
図１８（Ｃ）はディスプレイであり、本体４１０１、支持台４１０２、表示部４１０３等を含む。本発明は表示部４１０３に適用することができる。本発明のディスプレイは特に大画面化した場合において有利であり、対角１０インチ以上（特に３０インチ以上）のディスプレイには有利である。
【０１４６】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、さまざま分野の電子機器に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例１〜６または７の組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【０１４７】
【発明の効果】
本発明の構成を採用することにより、以下に示すような基本的有意性を得ることが出来る。
（ａ）被照射面またはその近傍の平面においてエネルギー密度の分布の非常に優れたレーザ光（レーザビーム）を形成することを可能とする。
（ｂ）被照射体に対して一様にアニールすることを可能とする。これは、大面積基板の場合に特に有効である。
（ｃ）スループットを向上させることを可能とする。
（ｄ）以上の利点を満たした上で、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に代表される半導体装置において、半導体装置の動作特性および信頼性の向上を実現することができる。さらに、半導体装置の製造コストの低減を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ）スリットを設置するときの光路の例を示す図。
（Ｂ） ミラーを設置するときの光路の例を示す図。
【図２】 （Ａ）本発明におけるレーザ光（レーザビーム）のエネルギー密度の分布の例を示す図。
（Ｂ） 図２（Ａ）で示すレーザ光（レーザビーム）により大面積基板をアニールする例を示す図。
【図３】 本発明の光学系の例を示す図。
【図４】 本発明の光学系の例を示す図。
【図５】 フライアイレンズの例を示す図。
【図６】 本発明により形成されるレーザ光（レーザビーム）により大面積基板をアニールする例を示す図。
【図７】 従来の光学系の例を示す図。
【図８】 （Ａ）従来の光学系により形成されるレーザ光（レーザビーム）のエネルギー密度の分布の例を示す図。
（Ｂ） 図８（Ａ）で示すレーザ光（レーザビーム）により大面積基板をアニールする例を示す図。
【図９】 大面積基板の例を示す図。
【図１０】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１１】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１２】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１３】 画素ＴＦＴの構成を示す上面図。
【図１４】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の断面図。
【図１５】 発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造図。
【図１６】 半導体装置の例を示す図。
【図１７】 半導体装置の例を示す図。
【図１８】 半導体装置の例を示す図。
【図１９】 ホモジナイザの例を示す図。
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ光（レーザビーム）の照射方法およびそれを行うためのレーザ照射装置（レーザと該レーザから出力されるレーザ光（レーザビーム）を被照射体まで導くための光学系を含む装置）に関する。また、レーザ光（レーザビーム）の照射を工程に含んで作製された半導体装置の作製方法に関する。なお、ここでいう半導体装置には、液晶表示装置や発光装置等の電気光学装置及び該電気光学装置を部品として含む電子装置も含まれるものとする。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガラス等の絶縁基板上に形成された半導体膜に対し、レーザアニールを施して、結晶化させたり、結晶性を向上させ結晶性半導体膜を得たり、不純物元素の活性化を行う技術が広く研究されている。なお、本明細書中において、結晶性半導体膜とは、結晶化領域が存在する半導体膜のことを言い、全面が結晶化している半導体膜も含む。
【０００３】
エキシマレーザ等のパルスレーザ光（レーザビーム）を、被照射面において、数ｃｍ角の四角いスポットや、長さ１００ｍｍ以上の線状となるように光学系にて成形し、レーザ光（レーザビーム）を移動させて(あるいはレーザ光（レーザビーム）の照射位置を被照射面に対し相対的に移動させて)アニールを行う方法が生産性が高く工業的に優れている。また、ここでいう「線状」は、厳密な意味で「線」を意味しているのではなく、アスペクト比の大きい長方形（もしくは長楕円形）を意味する。例えば、アスペクト比が１０以上（好ましくは１００〜１００００）のもの指す。なお、線状とするのは被照射体に対して十分なアニールを行うためのエネルギー密度を確保するためであり、矩形状や面状であっても被照射体に対して十分なアニールを行えるのであれば構わない。現状で１５Ｊ／パルスのエキシマレーザが市販されており、将来的には面状のレーザ光（レーザビーム）を用いてレーザアニールを行う可能性もある。
【０００４】
図７に、被照射面においてレーザ光（レーザビーム）の形状を線状にするための光学系の構成の例を示す。この構成は極めて一般的なものであり、あらゆる前記光学系は図７の構成に準じている。この構成は、レーザ光（レーザビーム）の断面形状を線状に変換するだけでなく、同時に、被照射面におけるレーザ光（レーザビーム）のエネルギー密度の分布の均一化を果たすものである。一般にレーザ光（レーザビーム）のエネルギー密度の分布の均一化を行う光学系をビームホモジナイザと呼ぶ。
【０００５】
レーザ１０１から出たレーザ光（レーザビーム）は、シリンドリカルレンズ群（以下、シリンドリカルレンズアレイと示す）１０３により、レーザ光（レーザビーム）の進行方向に対して直角方向に分割され、線状のレーザ光（レーザビーム）の長尺方向の長さが決定される。該方向を本明細書中では、第１の方向と呼ぶことにする。前記第１の方向は、光学系の途中にミラー挿入したとき、前記ミラーが曲げた光の方向応じて曲がるものとする。図７の上面図の構成では、７分割となっている。その後、レーザ光（レーザビーム）は、シリンドリカルレンズ１０５により、被照射面１０９において合成され、線状のレーザ光（レーザビーム）の長尺方向のエネルギー密度の分布が均一化される。
【０００６】
次に、図７の側面図について説明する。レーザ１０１から出たレーザ光（レーザビーム）は、シリンドリカルレンズアレイ１０２ａと１０２ｂにより、レーザ光（レーザビーム）の進行方向および前記第１の方向に直角方向に分割され、線状のレーザ光（レーザビーム）の短尺方向の長さが決定される。前記方向を本明細書中では、第２の方向と呼ぶことにする。前記第２の方向は、光学系の途中にミラーを挿入したとき、前記ミラーが曲げた光の方向に応じて曲がるものとする。なお、図７の側面図のリンドリカルレンズアレイ１０２ａおよび１０２ｂは、それぞれ４分割となっている。これらの分割されたレーザ光（レーザビーム）は、シリンドリカルレンズ１０４により、いったん合成される。その後、レーザー光（レーザビーム）はミラー１０７で反射され、その後、ダブレットシリンドリカルレンズ１０８により、被照射面１０９にて再び１つのレーザ光（レーザビーム）に集光される。ダブレットシリンドリカルレンズとは、２枚のシリンドリカルレンズで構成されているレンズのことを言う。これらにより、線状のレーザ光（レーザビーム）の短尺方向のエネルギー密度の分布が均一化される。
【０００７】
例えば、レーザ１０１として、レーザの出口で１０ｍｍ×３０ｍｍ（共にビームプロファイルにおける半値幅）であるエキシマレーザを用い、図７に示した構成を持つ光学系により成形すると、被照射面１０９においてエネルギー密度の分布の一様な１２５ｍｍ×０．４ｍｍの線状のレーザ光（レーザビーム）とすることができる。
【０００８】
このとき、上記光学系の母材を、例えば全て石英とするとの高い透過率が得られる。なお、使用するエキシマレーザの波長に対して透過率が９９％以上得られるように、光学系をコーティングすると良い。
【０００９】
そして、上記の構成で形成された線状のレーザ光（レーザビーム）を、そのレーザ光（レーザビーム）の短尺方向に徐々にずらしながら重ねて照射することにより、非晶質半導体の全面に対し、レーザアニールを施して、非晶質半導体を結晶化したり、結晶性を向上させ結晶性半導体膜を得たり、不純物元素の活性化を行うことができる。
【００１０】
また、半導体装置の作製に用いる基板の大面積化はますます進んでいる。これは、１枚のガラス基板上に、例えば、画素部用と駆動回路用（ソースドライバー部およびゲートドライバー部）のＴＦＴを作製して１つの液晶表示装置用パネルなどの半導体装置を作製するより、１枚の大面積基板を用いて複数の液晶表示装置用パネルなどの半導体装置を作製する方が、スループットが高く、コストの低減が実現できるためである。（図９）。現在では、大面積基板として、例えば６００ｍｍ×７２０ｍｍの基板、円形の１２インチ（直径約３００ｍｍ）の基板等が使用されるようになっている。さらに、将来的には一辺が１０００ｍｍを越える基板も用いられると予測される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
光学系により被照射面またはその近傍において形成される線状や矩形状、面状のレーザ光（レーザビーム）の端部は、レンズの収差などにより、エネルギー密度が徐々に減衰している。（図８（Ａ））本明細書中では、線状や矩形状、面状のレーザ光（レーザビーム）の端部においてエネルギー密度が徐々に減衰する領域を減衰領域と呼ぶ。
【００１２】
また、基板の大面積化、レーザの大出力化に伴って、より長い線状のレーザ光（レーザビーム）や矩形状のレーザ光（レーザビーム）、より大きな面状のレーザ光（レーザビーム）が形成されつつある。これは、このようなレーザ光（レーザビーム）によりアニールを行う方が効率が良いためである。しかしながら、レーザから発振されるレーザ光（レーザビーム）の端部のエネルギー密度は、中心付近と比較して低いため、光学系によってこれまで以上にレーザ光（レーザビーム）を拡大すると、減衰領域がますます顕著化する傾向にある。
【００１３】
レーザ光（レーザビーム）の減衰領域は、エネルギー密度の均一性が高い領域に比べてエネルギー密度が十分でなく、しかも徐々に減衰している。このため、前記減衰領域を有するレーザ光（レーザビーム）を用いてアニールを行っても、被照射体に対して一様なアニールを行うことはできない。（図８（Ｂ））。また、レーザ光（レーザビーム）の減衰領域を重ねて走査する方法によりアニールを行っても、エネルギー密度の均一性が高い領域とは明らかにアニールの条件が異なるため、やはり被照射体に対して一様にアニールすることができない。このように、レーザ光（レーザビーム）の減衰領域によりアニールされた領域とレーザ光（レーザビーム）のエネルギー密度の均一性が高い領域によってアニールされた領域とを同等に扱うことはできない。
【００１４】
例えば、被照射体が半導体膜である場合には、レーザ光（レーザビーム）の減衰領域によりアニールされた領域とレーザ光（レーザビーム）のエネルギー密度の均一性が高い領域によってアニールされた領域とでは、結晶性が異なる。そのため、このような半導体膜によりＴＦＴを作製しても、レーザ光（レーザビーム）の減衰領域によりアニールされた領域で作製されるＴＦＴの電気的特性が低下し、同一基板内におけるＴＦＴのばらつきの要因となる。実際には、このようなレーザ光（レーザビーム）の減衰領域によりアニールされた領域を用いてＴＦＴを作製し、半導体装置を作製することはほとんどなく、基板１枚あたりに使用可能なＴＦＴの数は減少し、スループットが低下する原因となっている。
【００１５】
そこで本発明は、レーザ光（レーザビーム）の端部における減衰領域を除去し、効率良くアニールを行うことのできるレーザ照射装置を提供することを課題とする。また、このようなレーザ照射装置を用いたレーザ照射方法を提供し、前記レーザ照射方法を工程に含む半導体装置の作製方法を提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、図１（Ａ）のように被照射面のごく近傍にスリットを用いて、レーザ光（レーザビーム）の減衰領域、少なくともレーザ光（レーザビーム）の移動方向と平行な部分の減衰領域を除去または低減して、図２（Ａ）で示すようにレーザ光（レーザビーム）の端部におけるエネルギー密度の分布を急峻なものとすることを特徴とする。なお、レーザ光（レーザビーム）の移動方向と平行な部分の減衰領域及びレーザ光（レーザビーム）の移動方向と垂直な部分の減衰領域を除去または低減してもよい。被照射面のごく近傍に設置するのは、レーザ光（レーザビーム）の拡がりを抑えるためである。このため、スリットは、装置が許容する範囲内で、基板に近接（代表的には１ｃｍ以内）させる。また、被照射面に接して設置してもよい。さらに、本発明は、図１（Ｂ）のようにミラーを用いて、レーザ光（レーザビーム）の減衰領域を折り返して減衰領域同士で強め合い、減衰領域を小さくして、レーザ光（レーザビーム）の端部におけるエネルギー密度の分布を急峻なものとすることを特徴とする。
【００１７】
レーザ光（レーザビーム）の端部、少なくともレーザ光（レーザビーム）の移動方向と平行な部分の減衰領域が急峻なものであれば、該レーザ光（レーザビーム）はエネルギー密度の均一性が高いものとなるので、被照射体に対して一様なアニールを行うことができ、効率良くアニールすることが可能となる。なお、レーザ光（レーザビーム）の移動方向と平行な部分の減衰領域及びレーザ光（レーザビーム）の移動方向と垂直な部分の減衰領域を除去または低減してもよい。（図２（Ｂ））。
【００１８】
本明細書で開示するレーザ照射装置に関する発明の構成は、レーザと、前記レーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）の被照射面における第１のエネルギー密度の分布を、第２のエネルギー密度の分布とする第１の手段と、前記第２のエネルギー密度の分布を有するレーザ光（レーザビーム）の端部のエネルギー密度を均一にする第２の手段を有し、前記第２の手段は、前記被照射面と前記第１の手段との間に設けられていることを特徴としている。
【００１９】
また、本明細書で開示するレーザ照射装置に関する発明の構成は、レーザと、前記レーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）の断面形状を第１の形状に変形して被照射面に照射する第１の手段と、前記第１の形状に変形されたレーザ光（レーザビーム）の端部のエネルギー密度を均一にする第２の手段を有し、前記第２の手段は、前記光学系と前記被照射面との間に設けられていることを特徴としている。
【００２０】
また、本明細書で開示するレーザ照射方法に関する発明の構成は、レーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）の被照射面における第１のエネルギー密度の分布を、第１の手段により第２のエネルギー密度の分布とし、第２の手段により、前記第２のエネルギー密度の分布を有するレーザ光（レーザビーム）の端部のエネルギー密度を均一にしたレーザ光（レーザビーム）を、被照射面に対して相対的に移動しながら照射することを特徴としている。
【００２１】
また、本明細書で開示するレーザ照射方法に関する発明の構成は、レーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）の断面形状を、第１の手段により第１の形状に変形して被照射面に照射し、第２の手段により、前記第１の形状に変形されたレーザ光（レーザビーム）の端部のエネルギー密度を均一にしたレーザ光（レーザビーム）を、被照射面に対して相対的に移動しながら照射することを特徴としている。
【００２２】
また、本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する発明の構成は、レーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）の被照射面における第１のエネルギー密度の分布を、第１の手段により第２のエネルギー密度の分布とし、第２の手段により、前記第２のエネルギー密度の分布を有するレーザ光（レーザビーム）の端部のエネルギー密度を均一にしたレーザ光（レーザビーム）を、被照射面に対して相対的に移動しながら照射することを特徴としている。
【００２３】
また、本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する発明の構成は、レーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）の断面形状を、第１の手段により第１の形状に変形して被照射面に照射し、第２の手段により、前記第１の形状に変形されたレーザ光（レーザビーム）の端部のエネルギー密度を均一にしたレーザ光（レーザビーム）を、被照射面に対して相対的に移動しながら照射することを特徴としている。
【００２４】
また、上記の構成において、前記第１の手段は、前記レーザ光（レーザビーム）の光軸と直交するように配置されたホモジナイザーであることを特徴としている。
【００２５】
また、上記の構成において、前記第１の手段は、前記レーザ光（レーザビーム）の光軸と直交するように並列に配置され、前記レーザ光（レーザビーム）を配置方向に分割する複数のシリンドリカルレンズ群であることを特徴としている。
【００２６】
また、上記の構成において、前記第１の手段は、前記レーザ光（レーザビーム）の光軸と直交するように並列に配置され、前記レーザ光（レーザビーム）を配置方向に分割する複数のシリンドリカルレンズ群と、前記シリンドリカルレンズ群の透過側に配置され前記分割されたレーザ光（レーザビーム）を合成するレンズとであることを特徴としている。
【００２７】
また、上記の構成において前記第１の手段は、前記レーザ光（レーザビーム）の光軸と直交するように配置され、前記レーザ光（レーザビーム）を分割するフライアイレンズであることを特徴としている。
【００２８】
また、上記の構成において、前記第１の手段は、前記レーザ光（レーザビーム）の光軸と直交するように配置され、前記レーザ光（レーザビーム）を分割するフライアイレンズと、前記フライアイレンズの透過側に配置され前記分割されたレーザ光（レーザビーム）を合成する球面レンズとであることを特徴としている。
【００２９】
また、上記の構成において、前記第２の手段は、前記被照射面に近接されたスリット、または前記第２のエネルギー密度の分布を有するレーザ光（レーザビーム）の端部に設置されたミラーであることを特徴としている。
【００３０】
また、上記の構成において、前記レーザ光（レーザビーム）の端部は、前記レーザ光（レーザビーム）の移動方向と平行な領域であることを特徴としている。
【００３１】
また、上記構成において、前記レーザ光（レーザビーム）は、非線形光学素子により高調波に変換してもよい。例えば、ＹＡＧレーザは、基本波として、波長１０６５ｎｍのレーザ光（レーザビーム）を出すことで知られている。このレーザ光（レーザビーム）の珪素膜に対する吸収係数は非常に低く、このままでは半導体膜の１つである非晶質珪素膜の結晶化を行うことは技術的に困難である。ところが、このレーザ光（レーザビーム）は非線形光学素子を用いることにより、より短波長に変換することができ、高調波として、第２高調波（５３２ｎｍ）、第３高調波（３５５ｎｍ）、第４高調波（２６６ｎｍ）、第５高調波（２１３ｎｍ）が挙げられる。これらの高調波は非晶質珪素膜に対し吸収係数が高いので、非晶質珪素膜の結晶化に用いる事ができる。
【００３２】
上記構成において、前記レーザは、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザであることを特徴としている。なお、前記固体レーザとしては連続発振またはパルス発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があり、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ等が挙げられる。
【００３３】
また、上記構成において、前記レーザ光（レーザビーム）は、非線形光学素子により高調波に変換されていてもよい。
【００３４】
上記構成において、前記レーザは、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザであることを特徴としている。なお、前記固体レーザとしては連続発振またはパルス発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があり、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ等が挙げられる。
【００３５】
被照射面のごく近傍又は被照射面上にスリットを設置する、又はレーザ光（レーザビーム）の減衰領域、代表的には減衰領域の中間付近にミラーを設置することにより、被照射面またはその近傍におけるレーザ光（レーザビーム）のエネルギー密度の分布を均一性の優れたものにすることが可能であり、被照射体に対して一様にアニールすることができる。
従来は、図７のシリンドリカルレンズ１０５によって、分割されたレーザ光（レーザビーム）を合成し、減衰領域を縮小していたが、本発明により、光学系にシリンドリカルレンズ１０５を設けなくても、レーザ光（レーザビーム）の端部におけるエネルギー密度の分布を急峻なものとすることができる。このことにより、光学系に用いるレンズの数が減少し、光学調整がしやすくなり、かつ、一様なアニールを行うことができる。なお、シリンドリカルレンズ１０５を用いた場合、レーザ光（レーザビーム）の減衰領域を縮小することができるため、被照射面のごく近傍又は被照射面に接してに設置されたスリットまたは、レーザ光（レーザビーム）の減衰領域の中間付近に設置されたミラーに照射されるレーザ光（レーザビーム）の面積を抑制することができるため、より小型なミラー又はスリットを使用することができるという効果がある。
一様なアニールを行うことは、被照射体の性質を一様なものとするために大変重要なことである。また本発明は特に、大面積基板をアニールする場合に有効である。例えば、大面積基板の長さよりも短いレーザ光（レーザビーム）を照射して被照射体をアニールする場合、前記大面積基板に対して相対的に複数回の走査を行ってアニールする必要があるが、本発明により形成されるレーザ光（レーザビーム）は、特にレーザ光（レーザビーム）の移動方向と平行な部分においてエネルギー分布の非常に優れたレーザ光（レーザビーム）であるため、レーザ光（レーザビーム）の走査された領域が隣り合う箇所においても、一様にアニールすることができる。これは大面積基板のどの部分においてもアニールのばらつきがなくなるため、大面積基板を無駄なく利用することができ、スループットの向上が可能となる。例えば、前記大面積基板上に半導体膜が形成されているならば、一様にアニールされた半導体膜の膜質は一様なものとなり、このような半導体膜を用いて作製されたＴＦＴの電気的特性のばらつきを低減することを可能とする。そして、このようなＴＦＴから作製された半導体装置の動作特性および信頼性をも向上し得る。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本実施形態では、スリットにより減衰領域を除去する方法について図３を用いて説明する。図３（ａ）に長尺方向を垂直から見た光学系を、図３（ｂ）に短尺方向を垂直から見た光学系を示す。
【００３７】
レーザ１１０１から射出されたレーザ光は、ビームエキスパンダーにより長尺方向および短尺方向ともにそれぞれ約２倍に拡大される。なお、ビームエキスパンダーはレーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）の形状が小さい場合に特に有効なものであり、レーザ光（レーザビーム）の大きさ等によっては用いなくてもよい。
【００３８】
ビームエキスパンダーから射出されたレーザ光（レーザビーム）は、第１形成手段であるシリンドリカルレンズアレイ１１０３ａ、１１０３ｂ、シリンドリカルレンズ１１０４に入射する。これら３つのレンズは、レーザ光（レーザビーム）の曲率が長尺方向に平行になるよう配置されており、レーザ光（レーザビーム）は長尺方向にエネルギー密度の分布が均一化される。
【００３９】
シリンドリカルレンズ１１０４から射出されたレーザ光（レーザビーム）は、第３形成手段であるシリンドリカルレンズアレイ１１０５ａ、シリンドリカルレンズアレイ１１０５ｂ、シリンドリカルレンズ１１０６、２枚のシリンドリカルレンズ１１０７ａ、１１０７ｂから構成されるダブレットシリンドリカルレンズ１１０７に入射する。これらのレンズは曲率がレーザ光（レーザビーム）の短尺方向に平行になるよう配置されており、レーザ光（レーザビーム）は短尺方向においてエネルギー密度の分布が均一化されると同時に幅が縮められる。
【００４０】
そして、被照射面のごく近傍に第２形成手段であるスリット１１０８を配置し、レーザ光（レーザビーム）における減衰領域をスリット１１０８で遮蔽し、被照射面１１０９にレーザ光（レーザビーム）の減衰領域が到達しないようにスリット１１０８の幅と位置を設定する。代表的には、被照射面のごく近傍に設置することが好ましい。これは、レーザ光（レーザビーム）の拡がりを抑えるためである。このため、スリットは、装置が許容する範囲内で、基板に近接（代表的には１ｃｍ以内）させる。また、被照射面に接して設置してもよい。これにより、レーザ光（レーザビーム）端部のエネルギーの密度の分布が急峻な線状のレーザ光（レーザビーム）を得ることができる。
【００４１】
このようなレーザ照射装置を用いて半導体膜のアニールを行えば、該半導体膜を結晶化させたり、結晶性を向上させて結晶性半導体膜を得たり、不純物元素の活性化を行うことができる。
【００４２】
また、本実施形態では、スリットを用いているが、これに限らず、ミラーを用いることもできる。ミラーを用いる場合には、レーザ光（レーザビーム）の減衰領域、少なくともレーザ光（レーザビーム）の移動方向と平行な部分の減衰領域で、代表的には減衰領域の幅の中間付近にミラーを設置すると、減衰領域の中央付近でレーザ光（レーザビーム）が反射される。反射されない部分と反射された部分とで減衰領域のエネルギー密度が合成されるため、エネルギー密度の分布が均一な領域と同等のエネルギー密度にすることができる。なお、レーザ光（レーザビーム）の移動方向と平行な部分の減衰領域及びレーザ光（レーザビーム）の移動方向と垂直な部分の減衰領域の中央付近において、ミラーを設置してもよい。代表的には減衰領域の幅の中間付近にミラーを設置すると、さらに、エネルギー密度の分布が均一な領域と同等のエネルギー密度にすることができる。
【００４３】
また、用いるレーザの波長により合成石英ガラスの表面に施されているコーティングを適切なものに変えれば、さまざまなレーザを本発明に適用できる。
【００４４】
なお、本実施形態では、被照射面における形状が線状であるレーザ光（レーザビーム）を形成しているが、本発明は線状に限らない。また、レーザから射出されたレーザの種類によって異なるので、光学系によって成形しても、元の形状の影響を受けやすい。例えば、ＸｅＣｌエキシマレーザ（波長３０８ｎｍ、パルス幅３０ｎｓ）射出されたレーザ光（レーザビーム）の形状は、１０ｍｍ×３０ｍｍ（共にビームプロファイルにおける半値幅）の矩形状であり、固体レーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）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である。いずれの形状においても、被照射体のアニールに十分なエネルギー密度であるのなら問題はなく、本発明を適用することが可能である。
【００４５】
以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例によりさらに詳細な説明を行うこととする。
【００４６】
【実施例】
［実施例１］
本実施例では、スリットを用いて、線状のレーザ光（レーザビーム）の端部を急峻なものとする方法について図３を用いて説明する。図３（ａ）にレーザ光（レーザビーム）の長尺方向を垂直から見た光学系を、図３（ｂ）にレーザ光（レーザビーム）の短尺方向を垂直から見た光学系を示す。
【００４７】
なお、本明細書において、レンズの配置についての説明は、レーザ光（レーザビーム）の進行方向を前方としている。また、レンズはレーザ光（レーザビーム）の入射側を第１面、射出側を第２面とし、第１面の曲率半径をＲ1、第２面の曲率半径をＲ2で表す。そして、用いる曲率半径の符号は、曲率中心がレンズからみてレーザ光（レーザビーム）の入射側にあるときは負、射出側にあるときは正とし、平面の場合は∞とする。さらに、用いるレンズはすべて合成石英ガラス製（屈折率１．４８５６３４）とするが、これに限らない。
【００４８】
レーザ１１０１から射出されたレーザ光（レーザビーム）は、ビームエキスパンダー（半径５０ｍｍ、厚さ７ｍｍ、Ｒ1＝−２２０ｍｍ、Ｒ2＝∞の球面レンズ１１０２ａと１１０２ａから４００ｍｍの位置にある半径５０ｍｍ、厚さ７ｍｍ、Ｒ1＝∞、Ｒ2＝−４００ｍｍの球面レンズ１１０２ｂ）によって長尺方向および短尺方向に約２倍に拡大される。
【００４９】
ビームエキスパンダーから射出されたレーザ光（レーザビーム）は、ビームエキスパンダー１１０２ｂの前方５０ｍｍに配置されたシリンドリカルレンズアレイ１１０３ａに入射後、シリンドリカルレンズアレイ１１０３ａから８８ｍｍ前方のシリンドリカルレンズアレイ１１０３ｂを通過し、さらにシリンドリカルレンズアレイ１１０３ｂの前方１２０ｍｍに配置したシリンドリカルレンズ１１０４に入射する。シリンドリカルレンズアレイ１１０３ａは、長さ６０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、Ｒ1＝２８ｍｍ、Ｒ2＝∞のシリンドリカルレンズを４０本アレイ状にしたものである。シリンドリカルレンズアレイ１１０３ｂは、長さ６０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、Ｒ1＝−１３．３３ｍｍ、Ｒ2＝∞のシリンドリカルレンズを４０本アレイ状にしたものである。シリンドリカルレンズ１１０４は、長さ１５０ｍｍ、幅６０ｍｍ、厚さ２０ｍｍ、Ｒ1＝２１４０ｍｍ、Ｒ2＝∞のシリンドリカルレンズである。シリンドリカルレンズアレイ１１０３ａ、１１０３ｂ、シリンドリカルレンズ１１０４はともに曲率が長尺方向に平行になるよう配置する。シリンドリカルレンズアレイ１１０３ａ、１１０３ｂによって光線が分割され、シリンドリカルレンズ１１０４により分割された光線が重ね合わされて、エネルギー密度の分布が均一化される。これら３つのレンズによって、レーザ光（レーザビーム）は長尺方向にエネルギー密度の分布が均一化される。
【００５０】
シリンドリカルレンズ１１０４から射出されたレーザ光（レーザビーム）は、シリンドリカルレンズ１１０４の前方３９５ｍｍのシリンドリカルレンズアレイ１１０５ａに入射後、６５ｍｍ前方のシリンドリカルレンズアレイ１１０５ｂを通過し、さらにシリンドリカルレンズアレイ１１０５ｂの１６００ｍｍ前方のシリンドリカルレンズ１１０６に入射する。シリンドリカルレンズアレイ１１０５ａは、長さ１５０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、Ｒ1＝１００ｍｍ、Ｒ2＝∞ のシリンドリカルレンズを16本アレイ状にしたものである。シリンドリカルレンズアレイ１１０５ｂは、長さ１５０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、Ｒ1＝∞、Ｒ2＝８０ｍｍのシリンドリカルレンズを１６本アレイ状にしたものである。シリンドリカルレンズ１１０６は、長さ９００ｍｍ、幅６０ｍｍ、厚さ２０ｍｍ、Ｒ1＝∞、Ｒ2＝−４８６ｍｍのシリンドリカルレンズである。シリンドリカルレンズアレイ１１０５ａ、１１０５ｂ、シリンドリカルレンズ１１０６はすべて曲率が短尺方向に平行になるよう配置する。これら３つのレンズによって、レーザ光（レーザビーム）は短尺方向のエネルギー密度の分布が均一化されると同時に幅が縮められ、シリンドリカルレンズ１１０６の前方８００ｍｍに幅２ｍｍの線状のレーザ光（レーザビーム）がつくられる。
【００５１】
上記した幅２ｍｍの線状のレーザ光（レーザビーム）をさらに縮めるために、シリンドリカルレンズ１１０６の前方２０５０ｍｍに、ダブレットシリンドリカルレンズ１１０７を配置する。ダブレットシリンドリカルレンズ１１０７は、２枚のシリンドリカルレンズ１１０７ａ、１１０７ｂから構成される。シリンドリカルレンズ１１０７ａは長さ４００ｍｍ、幅７０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ 、Ｒ1＝１２５ｍｍ、Ｒ2＝７７ｍｍのシリンドリカルレンズである。シリンドリカルレンズ１１０７ｂは長さ４００ｍｍ、幅７０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ、Ｒ1＝９７ｍｍ、Ｒ2＝−２００ｍｍのシリンドリカルレンズである。また、シリンドリカルレンズ１１０７ａと１１０７ｂには５．５ｍｍの間隔を持たせる。シリンドリカルレンズ１１０７ａ、１１０７ｂはともに曲率が短尺方向に平行になるよう配置する。
【００５２】
ダブレットシリンドリカルレンズ１１０７の前方２３７．７ｍｍの平面上１１０９に長さ３００ｍｍ、幅０．４ｍｍの線状のレーザ光（レーザビーム）がつくられる。このとき形成された線状のレーザ光（レーザビーム）は、長尺方向の端部が徐々に減衰する形状のエネルギー密度の分布を持つ。このエネルギー減衰領域を除去するために、被照射面のごく近傍にスリット１１０８を配置する。エネルギー減衰領域に相当する光線をスリット１１０８で遮蔽し、被照射面１１０９にその光線が到達しないようにスリット１１０８の幅と位置を設定する。これにより、端部におけるエネルギー分布が急峻な線状のレーザ光（レーザビーム）を得ることができる。本実施例では、基板から２ｍｍ離れた位置にスリットを設置した。
【００５３】
また、シリンドリカルレンズアレイ１１０３ａ、１１０３ｂ、シリンドリカルレンズ１１０４の３つのレンズ、または、シリンドリカルレンズアレイ１１０５ａ、１１０５ｂ、シリンドリカルレンズ１１０６の３つのレンズの代わりに図１９で示すホモジナイザを用いても良い。このホモジナイザを用いても、被照射面またはその近傍におけるレーザ光（レーザビーム）は端部に減衰領域を有しているため、スリットを設けて、減衰領域を除去してエネルギー分布が急峻な線状のレーザ光（レーザビーム）を形成する。
【００５４】
このようなレーザ照射装置を用いれば、被照射体に対して一様なアニールを行うことができる。例えば、被照射体に半導体膜を用いてアニールを行えば、該半導体膜を結晶化させたり、結晶性を向上させて一様な結晶性を有する半導体膜を得たり、不純物元素の活性化を行うことができる。
【００５５】
［実施例２］
本実施例では、ミラーを用いて、線状のレーザ光（レーザビーム）の端部を急峻なものとする方法について説明する。
【００５６】
実施例１で示した光学系を用いて線状のレーザ光（レーザビーム）を成形する。ただし、図１（Ｂ）にあるように、スリットの側面をミラーにし、エネルギー減衰領域のほぼ中央付近に配置する。ミラーでエネルギー減衰領域の光線を折り返し、残存するエネルギー減衰領域に照射する。これにより、減衰領域が小さくなり、レーザ光（レーザビーム）の端が急峻なエネルギー分布をもつ線状のレーザ光（レーザビーム）が被照射面に形成される。
【００５７】
このようなレーザ照射装置を用いれば、被照射体に対して一様なアニールを行うことができる。例えば、被照射体に半導体膜を用いてアニールを行えば、該半導体膜を結晶化させたり、結晶性を向上させて一様な結晶性を有する結晶性半導体膜を得たり、不純物元素の活性化を行うことができる。
【００５８】
［実施例３］
本実施例では、面状のレーザ光（レーザビーム）の端部を急峻なものとする方法について図４および図５を用いて説明する。
【００５９】
レーザ１１０１から射出されたレーザ光（レーザビーム）を、フライアイレンズ１３０２に入射する。なお、発振装置からフライアイレンズの間に、入射レーザ光（レーザビーム）の縦横比を１：１にするためにビームエキスパンダーとしてシリンドリカルレンズを挿入してもよい。フライアイレンズ１３０２はＲ1＝１０ｍｍ、Ｒ2＝∞、厚さ５ｍｍ、１ｍｍ角の球面レンズを図５ａのように配列させたものである。なお、入射レーザ光（レーザビーム）の形状によってアレイを、エネルギー分布の均一化に最適な配列にする（配列の例：図５ｂ）。また、アレイをレーザアニールする半導体膜と相似形にするために、例えば図５ｃ（長方形）、ｄ（平行四辺形）、ｅ（菱形）、ｆ（正六角形）のような形状にすることも考えられる。フライアイレンズ１３０２の前方２０ｍｍに球面レンズ１３０３を配置する。球面レンズ１３０３は、Ｒ1＝３００ｍｍ、Ｒ2＝∞、厚さ２０ｍｍ、１５０ｍｍ角である。
【００６０】
フライアイレンズ１３０２によって分割された光線が、球面レンズ１３０３で重ね合わされ、フライアイレンズ１３０２の前方６００ｍｍの被照射面１３０５にエネルギー分布が均一化された３０ｍｍ×３０ｍｍの面状のレーザ光（レーザビーム）が形成される。このとき形成される面状のレーザ光（レーザビーム）は、端のエネルギーが減衰しているので、それを除去するために、被照射面のごく近傍にスリット１３０４を設置する。スリット１３０４を光線の入射側から見た図を図４に示す。エネルギー減衰領域に相当する光線を遮蔽し、その光線が被照射面１３０５に到達しないようにスリット１３０４の幅と位置を設定する。レーザ光（レーザビーム）の端が急峻なエネルギー分布をもつ正方形の面状のレーザ光（レーザビーム）が被照射面１３０５に形成される。本実施例では、基板から２ｍｍ離れた位置にスリットを設置した。なお、スリットをミラーに置き換えても同様に線状のレーザ光（レーザビーム）や面状のレーザ光（レーザビーム）を形成することができる。
【００６１】
このようなレーザ照射装置を用いれば、被照射体に対して一様なアニールを行うことができる。例えば、被照射体に半導体膜を用いてアニールを行えば、該半導体膜を結晶化させたり、結晶性を向上させて一様な結晶性を有する結晶性半導体膜を得たり、不純物元素の活性化を行うことができる。
【００６２】
［実施例４］
本実施例では、大面積基板にレーザアニールを行う場合について図６を用いて説明する。
【００６３】
まず、実施例１乃至３のいずれか一にしたがって、エネルギー密度の均一性が高いレーザ光（レーザビーム）を形成する。そして、前記レーザ光（レーザビーム）を大面積基板に対して相対的に移動させながら照射する。（図６（Ａ））このとき、前記レーザ光（レーザビーム）の長尺方向の長さが大面積基板の一辺より短いため、一方向の走査だけではアニールできず、少なくとも２方向への移動と複数回の走査が必要となり、図６（Ｂ）で示すように、レーザ光（レーザビーム）の走査が隣り合う箇所が形成される。しかしながら、本発明により形成されるレーザ光（レーザビーム）は端部が急峻なレーザ光（レーザビーム）であり、減衰領域を有しない。そのためレーザ光（レーザビーム）の走査が隣り合う箇所においても一様なアニールを行うことが実現できる。そのため、大面積基板を無駄なく利用することができるのでスループットが著しく向上する。
【００６４】
［実施例５］
本実施例ではアクティブマトリクス基板の作製方法について図１０〜図１３を用いて説明する。本明細書ではＣＭＯＳ回路、及び駆動回路と、画素ＴＦＴ、保持容量とを有する画素部を同一基板上に形成された基板を、便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【００６５】
まず、本実施例ではバリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスからなる基板４００を用いる。なお、基板４００としては、石英基板やシリコン基板、金属基板またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。また、本実施例の処理温度に耐えうる耐熱性が有するプラスチック基板を用いてもよい。なお、本発明はエネルギー分布の均一性が非常に優れたレーザ光（レーザビーム）を用いてアニールを行うことができるため、大面積基板を用いることが可能である。
【００６６】
次いで、基板４００上に酸化珪素膜、窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜などの絶縁膜から成る下地膜４０１を公知の手段により形成する。本実施例では下地膜４０１として２層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造を用いても良い。
【００６７】
次いで、下地膜上に半導体層４０２〜４０６を形成する。半導体層４０２〜４０６は公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により２５〜８０ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の厚さで半導体膜を成膜し、レーザ結晶化法により結晶化させる。レーザ結晶化法は、実施例１乃至実施例４のいずれか一を適用して、レーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）を半導体膜に照射する。もちろん、レーザ結晶化法だけでなく、他の公知の結晶化法（ＲＴＡやファーネスアニール炉を用いた熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いた熱結晶化法等）と組み合わせて行ってもよい。そして、得られた結晶質半導体膜を所望の形状にパターニングして半導体層４０２〜４０６を形成する。前記半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜、結晶質半導体膜などがあり、非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。
【００６８】
本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、５５ｎｍの非晶質珪素膜を成膜する。そして、この非晶質珪素膜に脱水素化（５００℃、１時間）を行った後、出力１０Ｗの連続発振のＹＶＯ4レーザから射出されたレーザ光（レーザビーム）を非線形光学素子により第２高調波に変換したのち、実施例１乃至実施例３のいずれか一に示す光学系よりレーザ光（レーザビーム）を形成して照射する。このときのエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ2程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ2）が必要である。また、エキシマレーザを用いる場合には、パルス発振周波数３００Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を１００〜１０００mJ/cm2(代表的には２００〜７００mJ/cm2)とするのが望ましい。そして、０．５〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザ光（レーザビーム）に対して相対的にステージを動かして照射し、結晶性珪素膜を形成する。そして、フォトリソグラフィ法を用いたパターニング処理によって半導体層４０２〜４０６を形成する。
【００６９】
また、半導体層４０２〜４０６を形成した後、ＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを行ってもよい。
【００７０】
次いで、半導体層４０２〜４０６を覆うゲート絶縁膜４０７を形成する。ゲート絶縁膜４０７はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを４０〜１５０ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により１１０ｎｍの厚さで酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成した。勿論、ゲート絶縁膜は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【００７１】
また、酸化珪素膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（Tetraethyl Orthosilicate）とＯ2とを混合し、反応圧力４０Pa、基板温度３００〜４００℃とし、高周波（１３．５６MHz）電力密度０．５〜０．８W/cｍ2で放電させて形成することができる。このようにして作製される酸化珪素膜は、その後４００〜５００℃の熱アニールによりゲート絶縁膜として良好な特性を得ることができる。
【００７２】
次いで、ゲート絶縁膜４０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜４０８と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜４０９とを積層形成する。本実施例では、膜厚３０ｎｍのＴａＮ膜からなる第１の導電膜４０８と、膜厚３７０ｎｍのＷ膜からなる第２の導電膜４０９を積層形成する。ＴａＮ膜はスパッタ法で形成し、Ｔａのターゲットを用い、窒素を含む雰囲気内でスパッタする。また、Ｗ膜は、Ｗのターゲットを用いたスパッタ法で形成した。その他に６フッ化タングステン（ＷＦ6）を用いる熱ＣＶＤ法で形成することもできる。いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、Ｗ膜の抵抗率は２０μΩｃｍ以下にすることが望ましい。
【００７３】
なお、本実施例では、第１の導電膜４０８をＴａＮ、第２の導電膜４０９をＷとしているが、特に限定されず、いずれもＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。
【００７４】
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスク４１０〜４１５を形成し、電極及び配線を形成するための第１のエッチング処理を行う。第１のエッチング処理では第１及び第２のエッチング条件で行う。（図１０（Ｂ））本実施例では第１のエッチング条件として、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、それぞれのガス流量比を２５：２５：１０（ｓｃｃｍ）とし、１Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも１５０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。この第１のエッチング条件によりＷ膜をエッチングして第１の導電層の端部をテーパー形状とする。
【００７５】
この後、レジストからなるマスク４１０〜４１５を除去せずに第２のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とを用い、それぞれのガス流量比を３０：３０（ｓｃｃｍ）とし、１Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成して約３０秒程度のエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも２０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した第２のエッチング条件ではＷ膜及びＴａＮ膜とも同程度にエッチングされる。なお、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。
【００７６】
上記第１のエッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電層及び第２の導電層の端部がテーパー形状となる。このテーパー部の角度は１５〜４５°となる。こうして、第１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層から成る第１の形状の導電層４１７〜４２２（第１の導電層４１７ａ〜４２２ａと第２の導電層４１７ｂ〜４２２ｂ）を形成する。４１６はゲート絶縁膜であり、第１の形状の導電層４１７〜４２２で覆われない領域は２０〜５０ｎｍ程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【００７７】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第２のエッチング処理を行う。（図１０（Ｃ））ここでは、エッチングガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、Ｗ膜を選択的にエッチングする。この時、第２のエッチング処理により第２の導電層４２８ｂ〜４３３ｂを形成する。一方、第１の導電層４１７ａ〜４２２ａは、ほとんどエッチングされず、第２の形状の導電層４２８〜４３３を形成する。
【００７８】
そして、レジストからなるマスクを除去せずに第１のドーピング処理を行い、半導体層にｎ型を付与する不純物元素を低濃度に添加する。ドーピング処理はイオンドープ法、若しくはイオン注入法で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０13〜５×１０14／ｃｍ2とし、加速電圧を４０〜８０ｋｅＶとして行う。本実施例ではドーズ量を１．５×１０13／ｃｍ2とし、加速電圧を６０ｋｅＶとして行う。ｎ型を付与する不純物元素として１５族に属する元素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いるが、ここではリン（Ｐ）を用いる。この場合、導電層４２８〜４３３がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に不純物領域４２３〜４２７が形成される。不純物領域４２３〜４２７には１×１０18〜１×１０20／cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。
【００７９】
レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスク４３４ａ〜４３４ｃを形成して第１のドーピング処理よりも高い加速電圧で第２のドーピング処理を行う。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０13〜１×１０15/cm2とし、加速電圧を６０〜１２０ｋｅＶとして行う。ドーピング処理は第２の導電層４２８ｂ〜４３２ｂを不純物元素に対するマスクとして用い、第１の導電層のテーパー部の下方の半導体層に不純物元素が添加されるようにドーピングする。続いて、第２のドーピング処理より加速電圧を下げて第３のドーピング処理を行って図１１（Ａ）の状態を得る。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０15〜１×１０17/cm2とし、加速電圧を５０〜１００ｋｅＶとして行う。第２のドーピング処理および第３のドーピング処理により、第１の導電層と重なる低濃度不純物領域４３６、４４２、４４８には１×１０18〜５×１０19/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加され、高濃度不純物領域４３５、４３８、４４１、４４４、４４７には１×１０19〜５×１０21/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加される。
【００８０】
もちろん、適当な加速電圧にすることで、第２のドーピング処理および第３のドーピング処理は１回のドーピング処理で、低濃度不純物領域および高濃度不純物領域を形成することも可能である。
【００８１】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｃを形成して第４のドーピング処理を行う。この第４のドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層となる半導体層に前記一導電型とは逆の導電型を付与する不純物元素が添加された不純物領域４５３〜４５５、４５９、４６０を形成する。第２の導電層４２８ａ〜４３２ａを不純物元素に対するマスクとして用い、ｐ型を付与する不純物元素を添加して自己整合的に不純物領域を形成する。本実施例では、不純物領域４５３〜４５５、４５９、４６０はジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法で形成する。（図１１（Ｂ））この第４のドーピング処理の際には、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層はレジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｃで覆われている。第１乃至３のドーピング処理によって、不純物領域４３９、４４７、４４８にはそれぞれ異なる濃度でリンが添加されているが、そのいずれの領域においてもｐ型を付与する不純物元素の濃度を１×１０19〜５×１０21atoms/cm3となるようにドーピング処理することにより、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域およびドレイン領域として機能するために何ら問題は生じない。
【００８２】
以上までの工程で、それぞれの半導体層に不純物領域が形成される。
【００８３】
次いで、レジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｃを除去して第１の層間絶縁膜４６１を形成する。この第１の層間絶縁膜４６１としては、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１００〜２００ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚１５０ｎｍの酸化窒化珪素膜を形成した。勿論、第１の層間絶縁膜４６１は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【００８４】
次いで、図１１（Ｃ）に示すように、レーザ光（レーザビーム）を照射して、半導体層の結晶性の回復、それぞれの半導体層に添加された不純物元素の活性化を行う。このとき、レーザ光（レーザビーム）のエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ2程度（好ましくは０．０１〜１０ＭＷ／ｃｍ2）が必要であり、レーザ光（レーザビーム）に対して相対的に基板を０．５〜２０００ｃｍ／ｓの速度で移動させる。なお、レーザアニール法の他に、熱アニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）などを適用することができる。
【００８５】
また、第１の層間絶縁膜を形成する前に加熱処理を行っても良い。ただし、用いた配線材料が熱に弱い場合には、本実施例のように配線等を保護するため層間絶縁膜（珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素膜）を形成した後で活性化処理を行うことが好ましい。
【００８６】
そして、熱処理（３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理）を行うと水素化を行うことができる。この工程は第１の層間絶縁膜４６１に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。第１の層間絶縁膜の存在に関係なく半導体層を水素化することができる。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）や、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行っても良い。
【００８７】
次いで、第１の層間絶縁膜４６１上に無機絶縁膜材料または有機絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜４６２を形成する。本実施例では、膜厚１．６μｍのアクリル樹脂膜を形成したが、粘度が１０〜１０００ｃｐ、好ましくは４０〜２００ｃｐのものを用い、表面に凸凹が形成されるものを用いる。
【００８８】
本実施例では、鏡面反射を防ぐため、表面に凸凹が形成される第２の層間絶縁膜を形成することによって画素電極の表面に凸凹を形成した。また、画素電極の表面に凹凸を持たせて光散乱性を図るため、画素電極の下方の領域に凸部を形成してもよい。その場合、凸部の形成は、ＴＦＴの形成と同じフォトマスクで行うことができるため、工程数の増加なく形成することができる。なお、この凸部は配線及びＴＦＴ部以外の画素部領域の基板上に適宜設ければよい。こうして、凸部を覆う絶縁膜の表面に形成された凸凹に沿って画素電極の表面に凸凹が形成される。
【００８９】
また、第２の層間絶縁膜４６２として表面が平坦化する膜を用いてもよい。その場合は、画素電極を形成した後、公知のサンドブラスト法やエッチング法等の工程を追加して表面を凹凸化させて、鏡面反射を防ぎ、反射光を散乱させることによって白色度を増加させることが好ましい。
【００９０】
そして、駆動回路５０６において、各不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線４６３〜４６７を形成する。なお、これらの配線は、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜と、膜厚５００ｎｍの合金膜（ＡｌとＴｉとの合金膜）との積層膜をパターニングして形成する。もちろん、二層構造に限らず、単層構造でもよいし、三層以上の積層構造にしてもよい。また、配線の材料としては、ＡｌとＴｉに限らない。例えば、ＴａＮ膜上にＡｌやＣｕを形成し、さらにＴｉ膜を形成した積層膜をパターニングして配線を形成してもよい。（図１２）
【００９１】
また、画素部５０７においては、画素電極４７０、ゲート配線４６９、接続電極４６８を形成する。この接続電極４６８によりソース配線（４４３ａと４４３ｂの積層）は、画素ＴＦＴと電気的な接続が形成される。また、ゲート配線４６９は、画素ＴＦＴのゲート電極と電気的な接続が形成される。また、画素電極４７０は、画素ＴＦＴのドレイン領域４７１と電気的な接続が形成され、さらに保持容量を形成する一方の電極として機能する半導体層４５９と電気的な接続が形成される。また、画素電極４７０としては、ＡｌまたはＡｇを主成分とする膜、またはそれらの積層膜等の反射性の優れた材料を用いることが望ましい。
【００９２】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２からなるＣＭＯＳ回路、及びｎチャネル型ＴＦＴ５０３を有する駆動回路５０６と、画素ＴＦＴ５０４、保持容量５０５とを有する画素部５０７を同一基板上に形成することができる。こうして、アクティブマトリクス基板が完成する。
【００９３】
駆動回路５０６のｎチャネル型ＴＦＴ５０１はチャネル形成領域４３７、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４２８ａと重なる低濃度不純物領域４３６（ＧＯＬＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４５２とを有している。このｎチャネル型ＴＦＴ５０１と電極４６６で接続してＣＭＯＳ回路を形成するｐチャネル型ＴＦＴ５０２にはチャネル形成領域４４０、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４２９ａと重なる低濃度不純物領域４５３（ＧＯＬＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４５３とを有している。また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０３にはチャネル形成領域４４３、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４３０ａと重なる低濃度不純物領域４４２（ＧＯＬＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４５６とを有している。
【００９４】
画素部の画素ＴＦＴ５０４にはチャネル形成領域４４６、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域４４５（ＬＤＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４５８とを有している。また、保持容量５０５の一方の電極として機能する半導体層には、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ型を付与する不純物元素が添加されている。保持容量５０５は、絶縁膜４１６を誘電体として、電極（４３２ａと４３２ｂの積層）と、半導体層とで形成している。
【００９５】
本実施例の画素構造は、ブラックマトリクスを用いることなく、画素電極間の隙間が遮光されるように、画素電極の端部をソース配線と重なるように配置形成する。
【００９６】
また、本実施例で作製するアクティブマトリクス基板の画素部の上面図を図１３に示す。なお、図１０〜図１３に対応する部分には同じ符号を用いている。図１２中の鎖線Ａ−Ａ’は図１３中の鎖線Ａ―Ａ’で切断した断面図に対応している。また、図１２中の鎖線Ｂ−Ｂ’は図１３中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断面図に対応している。
【００９７】
［実施例６］
本実施例では、実施例５で作製したアクティブマトリクス基板から、反射型液晶表示装置を作製する工程を以下に説明する。説明には図１４を用いる。
【００９８】
まず、実施例５に従い、図１２の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図１２のアクティブマトリクス基板上、少なくとも画素電極４７０上に配向膜５６７を形成しラビング処理を行う。なお、本実施例では配向膜５６７を形成する前に、アクリル樹脂膜等の有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間隔を保持するための柱状のスペーサ５７２を所望の位置に形成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状のスペーサを基板全面に散布してもよい。
【００９９】
次いで、対向基板５６９を用意する。次いで、対向基板５６９上に着色層５７０、５７１、平坦化膜５７３を形成する。赤色の着色層５７０と青色の着色層５７１とを重ねて、遮光部を形成する。また、赤色の着色層と緑色の着色層とを一部重ねて、遮光部を形成してもよい。
【０１００】
本実施例では、実施例５に示す基板を用いている。従って、実施例５の画素部の上面図を示す図１３では、少なくともゲート配線４６９と画素電極４７０の間隙と、ゲート配線４６９と接続電極４６８の間隙と、接続電極４６８と画素電極４７０の間隙を遮光する必要がある。本実施例では、それらの遮光すべき位置に着色層の積層からなる遮光部が重なるように各着色層を配置して、対向基板を貼り合わせた。
【０１０１】
このように、ブラックマスク等の遮光層を形成することなく、各画素間の隙間を着色層の積層からなる遮光部で遮光することによって工程数の低減を可能とした。
【０１０２】
次いで、平坦化膜５７３上に透明導電膜からなる対向電極５７６を少なくとも画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜５７４を形成し、ラビング処理を施した。
【０１０３】
そして、画素部と駆動回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール材５６８で貼り合わせる。シール材５６８にはフィラーが混入されていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一な間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液晶材料５７５を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封止する。液晶材料５７５には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図１４に示す反射型液晶表示装置が完成する。そして、必要があれば、アクティブマトリクス基板または対向基板を所望の形状に分断する。さらに、対向基板のみに偏光板（図示しない）を貼りつけた。そして、公知の技術を用いてＦＰＣを貼りつけた。
【０１０４】
以上のようにして作製される液晶表示装置はエネルギー分布の均一性が非常に優れたレーザ光（レーザビーム）が照射されているため一様にアニールされた半導体膜を用いて作製されたＴＦＴを有しており、前記液晶表示装置の動作特性や信頼性を十分なものとなり得る。そして、このような液晶表示装置は各種電子機器の表示部として用いることができる。
【０１０５】
なお、本実施例は実施例１乃至５と自由に組み合わせることが可能である。
【０１０６】
［実施例７］
本実施例では、実施例５で示したアクティブマトリクス基板を作製するときのＴＦＴの作製方法を用いて、発光装置を作製した例について説明する。本明細書において、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を備え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 Luminescence）が得られる化合物を含む層（発光体）と陽極層と、陰極層とを有する。また、化合物におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（リン光）があり、これらのうちどちらか、あるいは両方の発光を含む。
【０１０７】
なお、本明細書中では、発光素子において陽極と陰極の間に形成された全ての層を発光体と定義する。発光体には具体的に、発光層、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層等が含まれる。基本的に発光素子は、陽極層、発光層、陰極層が順に積層された構造を有しており、この構造に加えて、陽極層、正孔注入層、発光層、陰極層や、陽極層、正孔注入層、発光層、電子輸送層、陰極層等の順に積層した構造を有していることもある。
【０１０８】
図１５は本実施例の発光装置の断面図である。図１５において、基板７００上に設けられたスイッチングＴＦＴ６０３は図１２のｎチャネル型ＴＦＴ５０３を用いて形成される。したがって、構造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０３の説明を参照すれば良い。
【０１０９】
なお、本実施例ではチャネル形成領域が二つ形成されるダブルゲート構造としているが、チャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。
【０１１０】
基板７００上に設けられた駆動回路は図１２のＣＭＯＳ回路を用いて形成される。従って、構造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２の説明を参照すれば良い。なお、本実施例ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【０１１１】
また、配線７０１、７０３はＣＭＯＳ回路のソース配線、７０２はドレイン配線として機能する。また、配線７０４はソース配線７０８とスイッチングＴＦＴのソース領域とを電気的に接続する配線として機能し、配線７０５はドレイン配線とスイッチングＴＦＴのドレイン領域とを電気的に接続する配線として機能する。
【０１１２】
なお、電流制御ＴＦＴ６０４は図１２のｐチャネル型ＴＦＴ５０２を用いて形成される。従って、構造の説明はｐチャネル型ＴＦＴ５０２の説明を参照すれば良い。なお、本実施例ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【０１１３】
また、配線７０６は電流制御ＴＦＴのソース配線（電流供給線に相当する）であり、７０７は電流制御ＴＦＴの画素電極７１１上に重ねることで画素電極７１１と電気的に接続する電極である。
【０１１４】
なお、７１１は、透明導電膜からなる画素電極（発光素子の陽極）である。透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化インジウムを用いることができる。また、前記透明導電膜にガリウムを添加したものを用いても良い。画素電極７１１は、上記配線を形成する前に平坦な層間絶縁膜７１０上に形成する。本実施例においては、樹脂からなる平坦化膜７１０を用いてＴＦＴによる段差を平坦化することは非常に重要である。後に形成される発光層は非常に薄いため、段差が存在することによって発光不良を起こす場合がある。従って、発光層をできるだけ平坦面に形成しうるように画素電極を形成する前に平坦化しておくことが望ましい。
【０１１５】
配線７０１〜７０７を形成後、図１５に示すようにバンク７１２を形成する。バンク７１２は１００〜４００ｎｍの珪素を含む絶縁膜もしくは有機樹脂膜をパターニングして形成すれば良い。
【０１１６】
なお、バンク７１２は絶縁膜であるため、成膜時における素子の静電破壊には注意が必要である。本実施例ではバンク７１２の材料となる絶縁膜中にカーボン粒子や金属粒子を添加して抵抗率を下げ、静電気の発生を抑制する。この際、抵抗率は１×１０6〜１×１０12Ωｍ（好ましくは１×１０8〜１×１０10Ωｍ）となるようにカーボン粒子や金属粒子の添加量を調節すれば良い。
【０１１７】
画素電極７１１の上には発光体７１３が形成される。なお、図１５では一画素しか図示していないが、本実施例ではＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した発光体を作り分けている。また、本実施例では蒸着法により低分子系有機発光材料を形成している。具体的には、正孔注入層として２０ｎｍ厚の銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）膜を設け、その上に発光層として７０ｎｍ厚のトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体（Ａｌｑ3）膜を設けた積層構造としている。Ａｌｑ3にキナクリドン、ペリレンもしくはＤＣＭ１といった蛍光色素を添加することで発光色を制御することができる。
【０１１８】
但し、以上の例は発光体として用いることのできる有機発光材料の一例であって、これに限定する必要はまったくない。発光層、電荷輸送層または電荷注入層を自由に組み合わせて発光体（発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層）を形成すれば良い。例えば、本実施例では低分子系有機発光材料を発光層として用いる例を示したが、中分子系有機発光材料や高分子系有機発光材料を用いても良い。なお、本明細書中において、昇華性を有さず、かつ、分子数が２０以下または連鎖する分子の長さが１０μｍ以下の有機発光材料を中分子系有機発光材料とする。また、高分子系有機発光材料を用いる例として、正孔注入層として２０ｎｍのポリチオフェン（ＰＥＤＯＴ）膜をスピン塗布法により設け、その上に発光層として１００ｎｍ程度のパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）膜を設けた積層構造としても良い。なお、ＰＰＶのπ共役系高分子を用いると、赤色から青色まで発光波長を選択できる。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これらの有機発光材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
【０１１９】
次に、発光体７１３の上には導電膜からなる陰極７１４が設けられる。本実施例の場合、導電膜としてアルミニウムとリチウムとの合金膜を用いる。勿論、公知のＭｇＡｇ膜（マグネシウムと銀との合金膜）を用いても良い。陰極材料としては、周期表の１族もしくは２族に属する元素からなる導電膜もしくはそれらの元素を添加した導電膜を用いれば良い。
【０１２０】
この陰極７１４まで形成された時点で発光素子７１５が完成する。なお、ここでいう発光素子７１５は、画素電極（陽極）７１１、発光層７１３及び陰極７１４で形成されたダイオードを指す。
【０１２１】
発光素子７１５を完全に覆うようにしてパッシベーション膜７１６を設けることは有効である。パッシベーション膜７１６としては、炭素膜、窒化珪素膜もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層で用いる。
【０１２２】
この際、カバレッジの良い膜をパッシベーション膜として用いることが好ましく、炭素膜、特にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜を用いることは有効である。ＤＬＣ膜は室温から１００℃以下の温度範囲で成膜可能であるため、耐熱性の低い発光層７１３の上方にも容易に成膜することができる。また、ＤＬＣ膜は酸素に対するブロッキング効果が高く、発光層７１３の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後に続く封止工程を行う間に発光層７１３が酸化するといった問題を防止できる。
【０１２３】
さらに、パッシベーション膜７１６上に封止材７１７を設け、カバー材７１８を貼り合わせる。封止材７１７としては紫外線硬化樹脂を用いれば良く、内部に吸湿効果を有する物質もしくは酸化防止効果を有する物質を設けることは有効である。また、本実施例においてカバー材７１８はガラス基板や石英基板やプラスチック基板（プラスチックフィルムも含む）の両面に炭素膜（好ましくはダイヤモンドライクカーボン膜）を形成したものを用いる。
【０１２４】
こうして図１５に示すような構造の発光装置が完成する。なお、バンク７１２を形成した後、パッシベーション膜７１６を形成するまでの工程をマルチチャンバー方式（またはインライン方式）の成膜装置を用いて、大気解放せずに連続的に処理することは有効である。また、さらに発展させてカバー材７１８を貼り合わせる工程までを大気解放せずに連続的に処理することも可能である。
【０１２５】
こうして、基板７００上にｎチャネル型ＴＦＴ６０１、ｐチャネル型ＴＦＴ６０２、スイッチングＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）６０３および電流制御ＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）６０４が形成される。
【０１２６】
さらに、図１５を用いて説明したように、ゲート電極に絶縁膜を介して重なる不純物領域を設けることによりホットキャリア効果に起因する劣化に強いｎチャネル型ＴＦＴを形成することができる。そのため、信頼性の高い発光装置を実現できる。
【０１２７】
また、本実施例では画素部と駆動回路の構成のみ示しているが、本実施例の製造工程に従えば、その他にも信号分割回路、Ｄ／Ａコンバータ、オペアンプ、γ補正回路などの論理回路を同一の絶縁体上に形成可能であり、さらにはメモリやマイクロプロセッサをも形成しうる。
【０１２８】
以上のようにして作製される発光装置はエネルギー分布の均一性が非常に優れたレーザ光（レーザビーム）が照射されているため一様にアニールされた半導体膜を用いて作製されたＴＦＴを有しており、前記発光装置の動作特性や信頼性を十分なものとなり得る。そして、このような発光装置は各種電子機器の表示部として用いることができる。
【０１２９】
なお、本実施例は実施例１乃至５と自由に組み合わせることが可能である。
【０１３０】
［実施例８］
本発明を適用して、様々な半導体装置（アクティブマトリクス型液晶表示装置、アクティブマトリクス型発光装置、アクティブマトリクス型ＥＣ表示装置）を作製することができる。即ち、それら電気光学装置を表示部に組み込んだ様々な電子機器に本発明を適用できる。
【０１３１】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、プロジェクター、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビゲーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）などが挙げられる。それらの例を図１６、図１７及び図１８に示す。
【０１３２】
図１６（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体３００１、画像入力部３００２、表示部３００３、キーボード３００４等を含む。本発明を表示部３００３に適用することができる。
【０１３３】
図１６（Ｂ）はビデオカメラであり、本体３１０１、表示部３１０２、音声入力部３１０３、操作スイッチ３１０４、バッテリー３１０５、受像部３１０６等を含む。本発明を表示部３１０２に適用することができる。
【０１３４】
図１６（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体３２０１、カメラ部３２０２、受像部３２０３、操作スイッチ３２０４、表示部３２０５等を含む。本発明は表示部３２０５に適用できる。
【０１３５】
図１６（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体３３０１、表示部３３０２、アーム部３３０３等を含む。本発明は表示部３３０２に適用することができる。
【０１３６】
図１６（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体３４０１、表示部３４０２、スピーカ部３４０３、記録媒体３４０４、操作スイッチ３４０５等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇｔｉａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本発明は表示部３４０２に適用することができる。
【０１３７】
図１６（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体３５０１、表示部３５０２、接眼部３５０３、操作スイッチ３５０４、受像部（図示しない）等を含む。本発明を表示部３５０２に適用することができる。
【０１３８】
図１７（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、投射装置３６０１、スクリーン３６０２等を含む。本発明は投射装置３６０１の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他の駆動回路に適用することができる。
【０１３９】
図１７（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体３７０１、投射装置３７０２、ミラー３７０３、スクリーン３７０４等を含む。本発明は投射装置３７０２の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他の駆動回路に適用することができる。
【０１４０】
なお、図１７（Ｃ）は、図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）中における投射装置３６０１、３７０２の構造の一例を示した図である。投射装置３６０１、３７０２は、光源光学系３８０１、ミラー３８０２、３８０４〜３８０６、ダイクロイックミラー３８０３、プリズム３８０７、液晶表示装置３８０８、位相差板３８０９、投射光学系３８１０で構成される。投射光学系３８１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式であってもよい。また、図１７（Ｃ）中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１４１】
また、図１７（Ｄ）は、図１７（Ｃ）中における光源光学系３８０１の構造の一例を示した図である。本実施例では、光源光学系３８０１は、リフレクター３８１１、光源３８１２、レンズアレイ３８１３、３８１４、偏光変換素子３８１５、集光レンズ３８１６で構成される。なお、図１７（Ｄ）に示した光源光学系は一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１４２】
ただし、図１７に示したプロジェクターにおいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示しており、反射型の電気光学装置及び発光装置での適用例は図示していない。
【０１４３】
図１８（Ａ）は携帯電話であり、本体３９０１、音声出力部３９０２、音声入力部３９０３、表示部３９０４、操作スイッチ３９０５、アンテナ３９０６等を含む。本発明を表示部３９０４に適用することができる。
【０１４４】
図１８（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体４００１、表示部４００２、４００３、記憶媒体４００４、操作スイッチ４００５、アンテナ４００６等を含む。本発明は表示部４００２、４００３に適用することができる。
【０１４５】
図１８（Ｃ）はディスプレイであり、本体４１０１、支持台４１０２、表示部４１０３等を含む。本発明は表示部４１０３に適用することができる。本発明のディスプレイは特に大画面化した場合において有利であり、対角１０インチ以上（特に３０インチ以上）のディスプレイには有利である。
【０１４６】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、さまざま分野の電子機器に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例１〜６または７の組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【０１４７】
【発明の効果】
本発明の構成を採用することにより、以下に示すような基本的有意性を得ることが出来る。
（ａ）被照射面またはその近傍の平面においてエネルギー密度の分布の非常に優れたレーザ光（レーザビーム）を形成することを可能とする。
（ｂ）被照射体に対して一様にアニールすることを可能とする。これは、大面積基板の場合に特に有効である。
（ｃ）スループットを向上させることを可能とする。
（ｄ）以上の利点を満たした上で、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に代表される半導体装置において、半導体装置の動作特性および信頼性の向上を実現することができる。さらに、半導体装置の製造コストの低減を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ）スリットを設置するときの光路の例を示す図。
（Ｂ） ミラーを設置するときの光路の例を示す図。
【図２】 （Ａ）本発明におけるレーザ光（レーザビーム）のエネルギー密度の分布の例を示す図。
（Ｂ） 図２（Ａ）で示すレーザ光（レーザビーム）により大面積基板をアニールする例を示す図。
【図３】 本発明の光学系の例を示す図。
【図４】 本発明の光学系の例を示す図。
【図５】 フライアイレンズの例を示す図。
【図６】 本発明により形成されるレーザ光（レーザビーム）により大面積基板をアニールする例を示す図。
【図７】 従来の光学系の例を示す図。
【図８】 （Ａ）従来の光学系により形成されるレーザ光（レーザビーム）のエネルギー密度の分布の例を示す図。
（Ｂ） 図８（Ａ）で示すレーザ光（レーザビーム）により大面積基板をアニールする例を示す図。
【図９】 大面積基板の例を示す図。
【図１０】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１１】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１２】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１３】 画素ＴＦＴの構成を示す上面図。
【図１４】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の断面図。
【図１５】 発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造図。
【図１６】 半導体装置の例を示す図。
【図１７】 半導体装置の例を示す図。
【図１８】 半導体装置の例を示す図。
【図１９】 ホモジナイザの例を示す図。
Claims (11)
- レーザと、
前記レーザから射出されたレーザビームの被照射面におけるエネルギー密度の分布を、エネルギー密度が均一化された領域及び減衰領域とする第１の手段と、
前記レーザビームの減衰領域を強め合うことで当該減衰領域のエネルギー密度を均一にする第２の手段を有し、
前記第２の手段は、前記被照射面の近傍に設置されたミラーであることを特徴とするレーザ照射装置。 - レーザと、
前記レーザから射出されたレーザビームの断面形状を線状に変形するとともに、該レーザビームの被照射面におけるエネルギー密度の分布を、エネルギー密度が均一化された領域及び減衰領域とする第１の手段と、
前記線状に変形されたレーザビームの減衰領域を強め合うことで当該減衰領域のエネルギー密度を均一にする第２の手段を有し、
前記第２の手段は、前記被照射面の近傍に設置されたミラーであることを特徴とするレーザ照射装置。 - 請求項１または２において、前記第１の手段は、前記レーザビームの光軸と直交するように配置されたホモジナイザーであることを特徴とするレーザ照射装置。
- 請求項１または２において、前記第１の手段は、前記レーザビームの光軸と直交するように並列に配置され、前記レーザビームを配置方向に分割する複数のシリンドリカルレンズ群であることを特徴とするレーザ照射装置。
- 請求項１または２において、前記第１の手段は、前記レーザビームの光軸と直交するように並列に配置され、前記レーザビームを配置方向に分割する複数のシリンドリカルレンズ群と、前記シリンドリカルレンズ群の透過側に配置され前記分割されたレーザビームを合成するレンズとであることを特徴とするレーザ照射装置。
- 請求項１において、前記第１の手段は、前記レーザビームの光軸と直交するように配置され、前記レーザビームを分割するフライアイレンズであることを特徴とするレーザ照射装置。
- 請求項１において、前記第１の手段は、前記レーザビームの光軸と直交するように配置され、前記レーザビームを分割するフライアイレンズと、前記フライアイレンズの透過側に配置され前記分割されたレーザビームを合成する球面レンズとであることを特徴とするレーザ照射装置。
- 請求項１乃至７のいずれか一項において、前記レーザは、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザであることを特徴とするレーザ照射装置。
- 請求項１乃至７のいずれか一項において、前記レーザは、連続発振またはパルス発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、又はＴｉ：サファイアレーザであることを特徴とするレーザ照射装置。
- 請求項１乃至７のいずれか一項において、前記レーザは、連続発振またはパルス発振のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、またはＫｒレーザであることを特徴とするレーザ照射装置。
- 請求項１乃至１０のいずれか一項において、前記ミラーは、前記減衰領域の幅の中央付近に設置されていることを特徴とするレーザ照射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002252455A JP3883935B2 (ja) | 2001-08-31 | 2002-08-30 | レーザ照射装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001264561 | 2001-08-31 | ||
| JP2001-264561 | 2001-08-31 | ||
| JP2002252455A JP3883935B2 (ja) | 2001-08-31 | 2002-08-30 | レーザ照射装置 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002252888A Division JP3883936B2 (ja) | 2001-08-31 | 2002-08-30 | レーザ照射方法および半導体装置の作製方法 |
| JP2006270662A Division JP4579217B2 (ja) | 2001-08-31 | 2006-10-02 | 半導体装置の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003151915A JP2003151915A (ja) | 2003-05-23 |
| JP3883935B2 true JP3883935B2 (ja) | 2007-02-21 |
Family
ID=26621466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002252455A Expired - Fee Related JP3883935B2 (ja) | 2001-08-31 | 2002-08-30 | レーザ照射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3883935B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100459041C (zh) * | 2002-08-19 | 2009-02-04 | 纽约市哥伦比亚大学托管会 | 激光结晶处理薄膜样品以最小化边缘区域的方法和系统 |
| US7317179B2 (en) * | 2005-10-28 | 2008-01-08 | Cymer, Inc. | Systems and methods to shape laser light as a homogeneous line beam for interaction with a film deposited on a substrate |
| JP5191674B2 (ja) * | 2007-03-05 | 2013-05-08 | 株式会社アルバック | レーザーアニール装置及びレーザーアニール方法 |
| JP2009283691A (ja) * | 2008-05-22 | 2009-12-03 | Japan Steel Works Ltd:The | レーザ光照射方法およびレーザ光照射装置 |
| WO2021181700A1 (ja) * | 2020-03-13 | 2021-09-16 | 堺ディスプレイプロダクト株式会社 | レーザアニール装置およびレーザアニール方法 |
-
2002
- 2002-08-30 JP JP2002252455A patent/JP3883935B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003151915A (ja) | 2003-05-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10488671B2 (en) | Method of laser irradiation, laser irradiation apparatus, and method of manufacturing a semiconductor device | |
| JP4397571B2 (ja) | レーザ照射方法およびレーザ照射装置、並びに半導体装置の作製方法 | |
| JP5227900B2 (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
| JP3949564B2 (ja) | レーザ照射装置及び半導体装置の作製方法 | |
| US6844523B2 (en) | Laser apparatus, laser irradiation method, manufacturing method for a semiconductor device, semiconductor device and electronic equipment | |
| JP2004179389A6 (ja) | レーザ照射装置およびレーザ照射方法、並びに半導体装置の作製方法 | |
| JP3973882B2 (ja) | レーザ照射装置およびレーザ照射方法 | |
| JP3883935B2 (ja) | レーザ照射装置 | |
| JP4515473B2 (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
| JP4579217B2 (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
| JP3908153B2 (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
| JP3910524B2 (ja) | レーザ照射方法および半導体装置の作製方法 | |
| JP3883936B2 (ja) | レーザ照射方法および半導体装置の作製方法 | |
| JP3871993B2 (ja) | レーザ照射装置 | |
| JP4397582B2 (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
| JP4515088B2 (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
| JP3910523B2 (ja) | レーザ照射装置 | |
| JP4159858B2 (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
| JP4566504B2 (ja) | レーザ照射装置およびレーザ照射方法、並びに半導体装置の作製方法 | |
| JP2004200559A6 (ja) | レーザ照射方法および半導体装置の作製方法 | |
| JP3871994B2 (ja) | レーザ照射方法および半導体装置の作製方法 | |
| JP5238167B2 (ja) | レーザ照射装置及び半導体装置の作製方法 | |
| JP3883952B2 (ja) | レーザ照射装置 | |
| JP2007129257A (ja) | レーザ照射装置およびレーザ照射方法、並びに半導体装置の作製方法 | |
| JP2007103962A (ja) | レーザ照射装置、レーザ照射方法および半導体装置の作製方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040511 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060808 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061010 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20061010 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061114 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061115 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091124 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091124 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101124 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101124 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111124 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111124 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121124 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121124 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131124 Year of fee payment: 7 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |