JP4255639B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ光を用いた半導体膜のアニール（以下、レーザアニールという）を工程に含んで作製された半導体装置及びそ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】
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、結晶性を向上させる技術が広く研究されている。上記半導体膜には珪素がよく用いられる。
【０００３】
近年、量産効率の向上のために基板を大面積化する動きが著し著しく、新しく建設される量産工場のラインは、基板サイズ６００ｍｍ×７２０ｍｍが標準となりつつある。このような大面積基板に合成石英ガラス基板を加工することは現在の技術では難しく、たとえできたとしても産業として成り立つ価格までは下がらないと考えられる。大面積基板を容易に作製できる材料に、例えばガラス基板がある。ガラス基板は、従来よく使用されてきた合成石英ガラス基板と比較し、安価で、大面積基板を容易に作製できる利点を持っている。また、結晶化に好んでレーザが使用されるのは、ガラス基板の融点が低いからである。レーザは基板の温度を余り上昇させずに、半導体膜のみ高いエネルギーを与えることが出来る。
【０００４】
ガラス基板には、例えばコーニング７０５９と呼ばれているものがある。コーニング７０５９は非常に安価で加工性に富み、大面積化も容易である。しかしながら、コーニング７０５９は歪点温度が５９３℃であり、６００℃以上の加熱には問題があった。また、ガラス基板の１つに、歪点温度が比較的高いコーニング１７３７というものがある。コーニング１７３７の歪点温度は６６７℃とコーニング７０５９の歪点温度に比べて高い。前記コーニング１７３７基板に非晶質半導体膜を成膜し、６００℃、２０時間の雰囲気に置いても、作製工程に影響するほどの基板の変形は見られなかった。しかしながら、２０時間の加熱時間は量産工程としては長過ぎ、また、加熱温度６００℃は、コストの面から考えると、少しでも低い方が好ましかった。
【０００５】
このような問題を解決するため、新しい結晶化の方法が考案された。前記方法の詳細は特開平７−１８３５４０号公報に記載されている。ここで、前記方法を簡単に説明する。まず、非晶質半導体膜にニッケルまたは、パラジウム、または鉛等の金属元素を微量に添加する。添加の方法は、プラズマ処理法や蒸着法、イオン注入法、スパッタ法、溶液塗布法等を利用すればよい。前記添加の後、例えば５５０℃の窒素雰囲気に４時間、非晶質半導体膜を置くと、特性の良好な結晶質半導体膜が得られる。結晶化に最適な加熱温度や加熱時間等は、前記金属元素の添加量や、非晶質半導体膜の状態による。
【０００６】
しかしながら、前記技術では、結晶化を促進するために用いた前記金属元素が高抵抗層（チャネル形成領域やオフセット領域）中にも残留すると言う問題がある。前記金属元素は電気が流れやすいため、高抵抗層であるべき領域の抵抗を下げる。そのため、オフ電流が増加し、また、個々の素子間でばらつくと言ったＴＦＴの特性の安定性および信頼性を損なう原因となっていた。
【０００７】
この問題を解決するため、結晶質半導体膜から結晶化を促進するための金属元素を除去する技術（ゲッタリング技術）を開発し、特開平１０−２７０３６３号公報に開示している。前記ゲッタリング技術とは、まず、結晶質半導体膜に１５族に属する元素を選択的に添加して加熱処理を行なう。前記加熱処理により、前記１５族に属する元素が添加されていない領域（被ゲッタリング領域）の前記金属元素は前記被ゲッタリング領域から放出され、拡散し、前記１５族に属する元素の添加領域（ゲッタリング領域）に捕獲される。その結果、前記被ゲッタリング領域において前記金属元素の除去または低減することができ、さらにゲッタリング時の加熱温度はガラス基板が耐え得る６００℃以下とすることができる。また、１５族に属する元素だけでなく１３族に属する元素も導入しても、金属元素をゲッタリングできることは確認されている。
【０００８】
このような作製工程を経て形成された結晶質半導体膜は、高い移動度を有するため、この結晶質半導体膜を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、例えば、アクティブマトリクス型の電気光学装置等に盛んに利用されている。
【０００９】
アクティブマトリクス型液晶表示装置には、機能ブロックごとに画像表示を行なう画素回路や、ＣＭＯＳ回路を基本としたシフトレジスタ回路、レベルシフタ回路、バッファ回路、サンプリング回路などの画素回路を制御するための駆動回路が一枚の基板上に形成される。
【００１０】
アクティブマトリクス型液晶表示装置の画素回路には、数十から数百万個の各画素にＴＦＴ（画素ＴＦＴ）が配置され、その画素ＴＦＴのそれぞれには画素電極が設けられている。液晶を挟んだ対向基板側には対向電極が設けられており、液晶を誘電体とした一種のコンデンサを形成している。そして、各画素に印加する電圧をＴＦＴのスイッチング機能により制御して、このコンデンサへの電荷を制御することで液晶を駆動し、透過光量を制御して画像を表示する仕組みになっている。
【００１１】
画素ＴＦＴはｎチャネル型ＴＦＴから成り、スイッチング素子として液晶に電圧を印加して駆動させるものである。液晶は交流で駆動させるので、フレーム反転駆動と呼ばれる方式が多く採用されている。この方式では消費電力を低く抑えるために、画素ＴＦＴに要求される特性はオフ電流値（ＴＦＴがオフ動作時に流れるドレイン電流）を十分低くすることが重要である。
【００１２】
オフ電流値を低減するためのＴＦＴの構造として、低濃度ドレイン（ＬＤＤ：Lightly Doped Drain）構造が知られている。この構造はチャネル形成領域と、高濃度に不純物元素を添加して形成するソース領域またはドレイン領域との間に低濃度に不純物元素を添加した領域を設けたものであり、この領域をＬＤＤ領域と呼んでいる。また、ホットキャリアによるオン電流値の劣化を防ぐための手段として、ゲート絶縁膜を介してＬＤＤ領域をゲート電極と重ねて配置させた、いわゆるＧＯＬＤ（Gate-drain Overlapped LDD）構造が知られている。このような構造とすることで、ドレイン近傍の高電界が緩和されてホットキャリア注入を防ぎ、劣化現象の防止に有効であることが知られている。
【００１３】
また、ＧＯＬＤ構造を形成するために、ゲート電極の端部はテーパーを有する形状とする。このような形状にすることで、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層にｎ型を付与する不純物元素を導入する工程と、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層にｐ型を付与する不純物元素を導入する工程は、それぞれ１回のドーピング処理で、ゲート電極と重ならない部分にソース領域およびドレイン領域が形成され、ゲート電極のテーパーの下方には前記テーパーの形状に沿った濃度勾配を有するＬＤＤ領域を形成することができる。
【００１４】
また、ドーピング処理において、半導体膜へ打ち込まれるイオンのエネルギーは、半導体膜を形成する元素の結合エネルギーと比較して非常に大きい。そのため、前記半導体膜へ打ち込まれるイオンは前記半導体膜を形成する元素を格子点から弾き飛ばして結晶に欠陥を生じさせる。したがって、ドーピング処理後は前記欠陥の回復を行ない、また同時に打ち込んだ不純物元素を活性化させるため、加熱処理を行なうことが多い。加熱処理として、ファーネスアニール炉を用いた熱アニール法、レーザアニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）が挙げられる。また、不純物元素を活性化させることは、不純物元素が添加された領域を低抵抗領域にしてＬＤＤ領域、ソース領域およびドレイン領域として機能させるために重要なプロセスである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
１５族に属する元素はイオンドープ法（ＰＨ3などをプラズマで解離して、イオンを電界で加速して半導体膜中に注入する方法であり、基本的にイオンの質量分離を行なわない方法を指す）で半導体膜に注入するが、ゲッタリングのために例えばリンを導入した場合、必要なリン濃度は１×１０20/cm3以上である。イオンドープ法による１５族に属する元素の添加は、半導体膜の非晶質化をもたらすが、１５族に属する元素の濃度の増加はその後の加熱処理による再結晶化の妨げとなり問題となっている。また、高濃度の１５族に属する元素の添加は、ドーピングに必要な処理時間の増大をもたらし、ドーピング工程におけるスループットを低下させるので問題となっている。
【００１６】
さらに、１５族に属する元素はｎ型を付与する不純物元素であり、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域およびドレイン領域に添加した１５族に属する元素に対し、その導電型を反転させるために必要なｐ型を付与する不純物元素（例えば、１３族に属する元素）の濃度は１．５〜３倍が必要であり、再結晶化の困難さに伴って、ソース領域およびドレイン領域の高抵抗化をもたらし問題となっている。
【００１７】
本発明はこのような問題点を解決するための技術であり、半導体膜の結晶化を助長する金属元素を用いて得られる結晶質半導体膜に残存する当該金属元素を効果的に除去し、また、十分な半導体膜の結晶性の回復および不純物元素の活性化を行なって、ＴＦＴを用いて作製する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を目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ゲート電極の一部と重なる低濃度不純物領域の結晶性の回復及び不純物元素の活性化を行なうために、半導体膜が形成されている基板（以下、半導体膜基板と呼ぶ。）の裏面側（本明細書中では、膜が形成されている面と反対側の面と定義する。）に、反射膜が形成されている基板や反射率の高い材料で形成された反射板（以下、これらを反射体と呼ぶ。）を設置して、前記半導体膜基板の表面側（本明細書中では、膜が形成されている面と定義する。）からレーザ光を照射し、前記半導体膜基板を透過したレーザ光を前記反射体によって反射させ、再び前記半導体膜基板の裏面側からレーザ光を照射することを特徴とする。このとき、基板を４５０℃程度まで加熱してもよい。レーザ光の照射と同時に基板を加熱することで、半導体膜の結晶性の回復および不純物元素の活性化をより図ることができる。
【００１９】
前記レーザ光として、パルス発振型または連続発光型の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザ等から射出されたレーザ光を用いることができる。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、ＣＯ2レーザ等があり、前記金属レーザとしてはヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザが挙げられる。
【００２０】
前記低濃度不純物領域は、一導電型の不純物が導入された領域である。一導電型不純物は１５族に属する元素あるいは１３族に属する元素が適用される。加えて、当該低濃度不純物領域に水素を添加してもよく、当該低濃度不純物領域には、一導電型の不純物、及び水素が共に含まれる。
【００２１】
また、前記低濃度不純物領域は、１５族に属する元素及び１３族に属する元素を添加してもよく、当該不純物領域には、１５族に属する元素、及び１３族に属する元素が共に含まれる。
【００２２】
また、前記低濃度不純物領域は、１５族に属する元素、１３族に属する元素、及び水素を添加してもよく、不純物領域には、１５族に属する元素、１３族に属する元素、及び水素が共に含まれる。
【００２３】
さらに、本発明は、半導体膜に結晶化を助長する金属元素を用いて結晶化させ、希ガス元素（希ガスとも呼ばれる）を添加した不純物領域を形成し、加熱処理により前記不純物領域に半導体膜に含まれる金属元素を偏析させてゲッタリングを行ない、続いて、半導体膜基板の裏面側に反射体を設置して、前記半導体膜基板の表面側からレーザ光を照射し、前記半導体膜基板の裏面側からレーザ光を照射することを特徴とする。
【００２４】
前記希ガス元素を用いることで、不純物元素の導入量を低減することができる。そのため、ドーピング処理によるゲート絶縁膜および半導体膜およびその界面におけるダメージを低減することができ、トラップセンターを少なくすることができる。このことにより、ＴＦＴを作製したときの信頼性の向上を図ることができる。また、トラップセンターが少なくなることから、ゲート電極と低濃度不純物領域のオーバーラップ領域の幅を小さくする事ができる。そのことから、トランジスタのさらなる微細化が可能となる。
【００２５】
前記希ガス元素はＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅから選ばれた一種または複数種であり、これらのイオンを電界で加速して半導体膜に注入することにより、ダングリングボンドや格子歪みを形成してゲッタリングサイトを形成することができる。
【００２６】
また、希ガス元素を添加した不純物領域に一導電型の不純物を添加してもよく、当該不純物領域には、希ガス元素及び一導電型の不純物が共に含まれる。一導電型不純物は１５族に属する元素あるいは１３族に属する元素が適用される。加えて、当該不純物領域に水素を添加してもよく、当該不純物領域には、希ガス元素、一導電型の不純物、及び水素が共に含まれる。
【００２７】
また、希ガス元素を添加した不純物領域に１５族に属する元素及び１３族に属する元素を添加してもよく、当該不純物領域には、希ガス元素、１５族に属する元素、及び１３族に属する元素が共に含まれる。
【００２８】
また、希ガス元素を添加した不純物領域に１５族に属する元素、１３族に属する元素、及び水素を添加してもよく、不純物領域には、希ガス元素、１５族に属する元素、１３族に属する元素、及び水素が共に含まれる。
【００２９】
また、前記半導体膜基板と前記反射体は接して設置しても良いし、離して設置しても良い。
【００３０】
また、前記反射体を形成する材料としては、耐熱性材料を用い、前記レーザ光に対する反射率が高いものを用いることを特徴とする。図５に示すように、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）や銀（Ａｇ）から選ばれた元素、または前記元素を成分とする化合物或いは合金から形成してもよい。前記反射体として、基板上に反射膜を形成してもよいし、反射率の高い材料で形成された反射板を使用してもよい。
【００３１】
前記反射体において、レーザ光が反射する面は平面でもよいし、曲面としてもよい。前記レーザ光は基板上に形成された半導体膜の表面またはその近傍で集光する。また、前記レーザ光の一部は前記基板を透過し、反射体によって反射されて前記半導体膜の裏面側からも照射する。その際、前記反射体においてレーザ光が反射する面の形状が平面であると、前記反射体によって反射したレーザ光は前記半導体膜の表面側から入射したレーザ光より拡がる場合がある。そのため、前記反射体においてレーザ光が反射する面の形状を曲面とすれば、前記反射体によって反射し、かつ、集光されたレーザ光を前記半導体膜の裏面側から照射することができ、前記半導体膜に対する実効的なエネルギー密度をさらに高めることができる。前記曲面の曲率は、レーザ光の状態や前記基板と前記反射体との距離等によって異なるので、実施者が適宜決定すればよい。また、反射体の反射面に起伏部を設けてレーザ光を乱反射させてもよい。
【００３２】
また、半導体膜が形成された基板に該基板の表面側からレーザ光を照射する際、前記基板および反射体は前記レーザ光に対して相対的に移動してもよいし、前記基板のみが前記レーザ光および前記反射体に対して相対的に移動してもよい。
【００３３】
また、本発明において用いるレーザ光は基板を透過することが必須条件である。そこで、図６（Ａ）に波長に対する１７３７ガラス基板の透過率を、図６（Ｂ）波長に対する合成石英ガラス基板の透過率を示す。図６より、用いる基板にある程度の透過率を必要とするのなら、前記レーザ光の波長は３００ｎｍ以上（好ましくは４００ｎｍ以上）が望ましい。また、図６より、用いるレーザによって、基板を選択することが望ましい。例えば、ＸｅＣｌエキシマレーザ（波長３０８ｎｍ）を用いるなら、１７３７ガラス基板より合成石英ガラス基板の方が透過率が高いため、合成石英ガラス基板を用いる方が望ましい。さらに、用いるレーザはガスレーザより固体レーザが望ましい。ガスレーザに用いるガスは一般に非常に高価であり、ガス交換の頻度が高くなると製造コストの増加を招くという問題がある。また、レーザ発振を行なうレーザチューブや発振過程で生成した不要な化合物を除去するためのガス精製器などの付属機器の交換が２〜３年に一度必要となる。これらの付属機器は高価なものが多く、やはり製造コストの増加を招くという問題がある。そのため、ＹＡＧレーザ等の固体レーザ（結晶ロッドを共振キャビティとしたレーザ光を出力するレーザ）を用いれば、ガスレーザに比べランニングコスト（ここでは稼働に伴い発生する費用を意味する）を低くすることができるためである。
【００３４】
また、半導体膜基板に該半導体膜基板の表面側からレーザ光を照射する際、前記レーザ光を前記半導体膜基板に対して、斜めから照射しても良い。
【００３５】
また、前記反射体は１度作製しておけば、何度でも利用することができる。
【００３６】
また、半導体膜として非晶質半導体膜や結晶質半導体膜があり、非晶質珪素膜のほかに、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。
【００３７】
以上のような本発明を適用することで、金属元素のゲッタリング、半導体膜の結晶性の回復および不純物元素の活性化が十分に行なわれた半導体膜を得ることができ、半導体装置の性能を大幅に向上させうる。例えば、ＴＦＴを例に挙げると、金属元素のゲッタリングが十分に行なわれることで、オフ電流値を低減させ、しかもオフ電流値のばらつきを抑えることを可能とする。また、半導体膜の結晶性の回復が十分に行なわれることで、チャネル形成領域が高抵抗領域となり、リーク電流を低下させることを可能とする。また、不純物元素の活性化が十分に行なわれることで、不純物元素が添加された領域を低抵抗領域にしてＬＤＤ領域、ソース領域およびドレイン領域として機能させることを可能とする。
【００３８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について説明する。図１（Ａ）はレーザ照射装置の構成を示す図である。このレーザ照射装置は、レーザ発振器１０１、レーザ発振器１０１を発振源とするレーザ光２１０（高調波が望ましい。好ましくは第２高調波）を線状に加工する光学系２０１、透光性基板を固定するステージ１０２を有し、ステージ１０２にはヒータ１０３とヒータコントローラー１０４が具備されて、基板を４５０℃まで加熱することができる。また、ステージ１０２上には反射体１０５が設けられ、その上に半導体膜が形成された基板１０６が設置される。
【００３９】
前記レーザ発振器１０１として、パルス発振型または連続発光型の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザ等から射出されたレーザ光を用いることができる。なお、レーザ発振器１０１から出力されたレーザ光を第２高調波または第３高調波に変調する場合は、レーザ発振器１０１の直後に非線形素子を含む波長変調器を設ければ良い。
【００４０】
次に、図１（Ａ）のような構成のレーザ照射装置において、基板１０６の保持方法を図１（Ｂ）を用いて説明する。ステージ１０２に保持された基板１０６は、反応室１０７に設置され、レーザ１０１を発振源とする線状のレーザ光が照射される。反応室内は図示されていない排気系またはガス系により減圧状態または不活性ガス雰囲気とすることができ、半導体膜を汚染させることなく１００〜４５０℃まで加熱することができる。
【００４１】
また、ステージ１０２はガイドレール１０８に沿って反応室１０７内を移動することができ、基板の全面に線状のレーザ光を照射することができる。レーザ光は基板１０６の上面に設けられた図示されていない石英製の窓から入射する。また、図１（Ｂ）ではこの反応室１０７にトランスファー室１０９、中間室１１０、ロード・アンロード室１１１が接続され、それぞれの室は仕切弁１１２、１１３で分離されている。
【００４２】
ロード・アンロード室１１１には複数の基板を保持することが可能なカセット１１４が設置され、トランスファー室１０９に設けられた搬送ロボット１１５により基板が搬送される。基板１０６'は搬送中の基板を表す。このような構成とすることによりレーザアニールを減圧下または不活性ガス雰囲気中で連続して処理することができる。
【００４３】
次に、レーザ光を線状にする光学系２０１の構成について図２を用いて説明する。図２（Ａ）は光学系２０１を側面から見た図であり、図２（Ｂ）は光学系２０１を上面から見た図である。
【００４４】
レーザ１０１を発振源とするレーザ光はシリンドリカルアレイレンズ２０２により縦方向に分割される。この分割されたレーザ光はシリンドリカルレンズ２０３によりさらに横方向に分割される。即ち、レーザ光はシリンドリカルアレイレンズ２０２、２０３によって最終的にはマトリクス状に分割されることになる。
【００４５】
そして、レーザ光はシリンドリカルレンズ２０４により一旦集光される。その際、シリンドリカルレンズ２０４の直後にシリンドリカルレンズ２０５を通る。その後、ミラー２０６で反射され、シリンドリカルレンズ２０７を通った後、照射面２０８に達する。
【００４６】
このとき、照射面２０８に投影されたレーザ光は線状の照射面を示す。即ち、シリンドリカルレンズ２０７を透過したレーザ光の断面形状は線状になっていることを意味する。この線状に加工されたレーザ光の幅方向（短い方向）の均質化は、シリンドリカルアレイレンズ２０２、シリンドリカルレンズ２０４及びシリンドリカルレンズ２０７で行われる。また、上記レーザ光の長さ方向（長い方向）の均質化は、シリンドリカルアレイレンズ２０３及びシリンドリカルレンズ２０５で行われる。
【００４７】
次に、基板上に形成された半導体膜を裏面側からレーザ光を照射するための構成について図３を用いて説明する。図３に示したのは、図１における基板１０６と反射体１０５との位置関係を示す図である。
【００４８】
図３において、３１１はＧＯＬＤ構造のＴＦＴのゲート電極まで形成されているものである。また、３１１の下にはレーザ光を反射させるための反射体３１２が配置される。
【００４９】
ここで、ＴＦＴのゲート電極まで形成する方法について図４を用いて説明する。まず、透光性基板３００はガラス基板、合成石英ガラス基板、結晶化ガラス基板若しくはプラスチック基板が用いられる。下地絶縁膜３０１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、酸化珪素膜や窒化酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの珪素を含む絶縁膜を用いれば良い。もちろん他の絶縁膜を用いても良く、下地絶縁膜は単層でなく、積層としてもよい。
【００５０】
そして、非晶質構造を有する半導体膜３０２を公知の手段（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）の厚さで形成する。半導体膜の材料に限定はないが、好ましくは珪素または珪素ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形成するとよい。そして前記半導体膜に結晶化を助長する金属元素（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｓｂから選ばれた一種または複数種）を添加して金属含有層３０３を形成し、加熱処理を行なって半導体膜を結晶化させる。もちろん、他の公知の結晶化法（レーザ結晶化法など）を組み合わせても良い。（図４（Ａ））
【００５１】
結晶化した半導体膜をパターニングして島状半導体膜３０４を形成した後、絶縁膜３０５を酸化珪素膜や窒化酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの珪素を含む絶縁膜などで形成し、導電膜３０６を形成する。導電膜の材料に特に限定はないが、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結晶質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。もちろん、導電膜は単層ではなく、積層としてもよい。続いてエッチングを行なって端部にテーパーを有するゲート電極３０７を形成する。
【００５２】
そして、ドーピング処理を行なって、不純物元素の導入を行なう。ドーピング処理は、イオンドープ法やイオン注入法などにより、希ガス元素から選ばれた一種または複数種の元素と、ｎ型を付与する不純物元素またはｐ型を付与する不純物元素を導入する。希ガス元素から選ばれた一種または複数種の元素、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を導入してもよい。加えて、水素を添加してもよい。もちろん、希ガス元素を導入する工程と、ｎ型を付与する不純物元素またはｐ型を付与する不純物元素を導入する工程とを分けて行なっても良い。ドーピング処理により、不純物元素が高濃度に導入された領域３０８、ゲート電極の端部のテーパーにより低濃度に導入された領域３０９および不純物元素が導入されない領域（チャネル形成領域）３１０が形成される。そして、加熱処理を行なって、前記金属元素のゲッタリングを行なう。前記加熱処理により、チャネル形成領域から不純物元素が添加された領域へ金属元素が移動し、チャネル形成領域を高抵抗領域とすることができる。
【００５３】
そして、希ガス元素が導入された領域の結晶性の回復を十分に行なうための方法を図３に示す。
【００５４】
ここで、反射体３１２は表面（レーザ光の反射面）に金属膜を形成した基板であっても良いし、反射率の高い材料で形成された反射板であっても良い。この場合、金属膜としては如何なる材料を用いても良い。代表的には、アルミニウム、銀、タングステン、チタン、タンタルのいずれかの元素を含む金属膜を用いる。
【００５５】
また、反射体３１２を配置する代わりに、基板３００の裏面（表面の反対側の面）に直接上述のような金属膜を形成し、そこでレーザ光を反射させることも可能である。但し、その構成は半導体装置の作製過程で裏面に形成した金属膜が除去されないことが前提である。
【００５６】
そして、図２で説明した光学系２０１（図中ではシリンドリカルレンズ２０７のみを示す。）を経由して線状に加工されたレーザ光が、ゲート電極３０７の下方の半導体膜にも照射される。
【００５７】
このとき、半導体膜に照射されるレーザ光には、シリンドリカルレンズ２０７を通過して直接照射されるレーザ光３１３と、反射体３１２で一旦反射されて半導体膜へ照射されるレーザ光３１４とがある。なお、本明細書中では、反射体の表面に照射されるレーザ光を第１のレーザ光と呼び、反射体によって反射されるレーザ光を第２のレーザ光と呼ぶ。
【００５８】
シリンドリカルレンズ２０７を通過したレーザ光は、集光される過程で基板表面に対して４５〜９０°の入射角を持つ。そのため、第２のレーザ光３１４は半導体膜の裏面側にも回り込んで照射される。また、反射体３１２の反射面に起伏部を設けてレーザ光を乱反射させることで、第２のレーザ光３１４をさらに効率良く得ることができる。また、反射体３１２の反射面を曲面（例えば、凹面）にすれば、レーザ光を集光しながら半導体膜に照射することができ、効率が良い。
【００５９】
以上のように、本発明によれば、固体レーザを発振源とするレーザ光を線状に加工することが可能であり、且つ、そのレーザ光を第１のレーザ光および第２のレーザ光に分光して、半導体膜の裏面に照射することが可能である。さらに、ソース領域およびドレイン領域はＬＤＤ領域に比べて低抵抗領域でなくてはならないが、第１のレーザ光および第２のレーザ光が照射されるため、不純物元素の活性化が十分行なわれることになる。
【００６０】
さらに、レーザ照射装置のステージ１０２にはヒータ１０３とヒータコントローラー１０４が具備されているため、基板を１００〜４５０℃まで加熱しながら、レーザ光を照射することが可能となり、さらに効率良く結晶性の回復および不純物元素の活性化を行なうことができる。
【００６１】
また、図１９に示すように、半導体膜基板に対してレーザ光を斜めから照射すれば、第２のレーザ光はゲート電極と重なる半導体膜により照射されやすくなり、前記半導体膜の結晶性の回復および不純物元素の活性化が十分に行なわれることになる。
【００６２】
以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例でもってさらに詳細な説明を行なうこととする。
【００６３】
【実施例】
［実施例１］
本発明の実施例について説明する。図１（Ａ）はレーザ照射装置の構成を示す図である。このレーザ照射装置は、レーザ発振器１０１、レーザ発振器１０１を発振源とするレーザ光２１０（好ましくは第２高調波）を線状に加工する光学系２０１、透光性基板を固定するステージ１０２を有し、ステージ１０２にはヒータ１０３とヒータコントローラー１０４が具備されて、基板を１００〜４５０℃まで加熱することができる。また、ステージ１０２上には反射体１０５が設けられ、その上に半導体膜が形成された基板１０６が設置される。
【００６４】
なお、レーザ発振器１０１から出力されたレーザ光を第２高調波または第３高調波に変調する場合は、レーザ発振器１０１の直後に非線形素子を含む波長変調器を設ければ良い。本実施例ではレーザ発振器１０１として、Ｎｄ：ＹＡＧレーザを用い、非線形光学素子によって第２高調波に変調したレーザ光を用いた。しかしながら、Ｎｄ：ＹＡＧレーザはコヒーレント性の高いレーザであるため、光学系２０１の前に薄膜偏光素子（ＴＦＰ：Thin Film Polarizer）および偏光板などを設置して、レーザ発振器１０１から発振されたレーザ光の一部に光路長を追加し、照射面における干渉を防ぐことが望ましい。
【００６５】
次に、図１（Ａ）のような構成のレーザ照射装置において、基板１０６の保持方法を図１（Ｂ）を用いて説明する。ステージ１０２に保持された基板１０６は、反応室１０７に設置され、レーザ１０１を発振源とする線状のレーザ光が照射される。反応室内は図示されていない排気系またはガス系により減圧状態または不活性ガス雰囲気とすることができ、半導体膜を汚染させることなく１００〜４５０℃まで加熱することができる。
【００６６】
また、ステージ１０２はガイドレール１０８に沿って反応室内を移動することができ、基板の全面に線状のレーザ光を照射することができる。レーザ光は基板１０６の上面に設けられた図示されていない石英製の窓から入射する。また、図１（Ｂ）ではこの反応室１０７にトランスファー室１０９、中間室１１０、ロード・アンロード室１１１が接続され、それぞれの室は仕切弁１１２、１１３で分離されている。
【００６７】
ロード・アンロード室１１１には複数の基板を保持することが可能なカセット１１４が設置され、トランスファー室１０９に設けられた搬送ロボット１１５により基板が搬送される。基板１０６'は搬送中の基板を表す。このような構成とすることによりレーザアニールを減圧下または不活性ガス雰囲気中で連続して処理することができる。
【００６８】
次に、レーザ光を線状にする光学系２０１の構成について図２を用いて説明する。図２（Ａ）は光学系２０１を側面から見た図であり、図２（Ｂ）は光学系２０１を上面から見た図である。
【００６９】
レーザ１０１を発振源とするレーザ光はシリンドリカルアレイレンズ２０２により縦方向に分割される。この分割されたレーザ光はシリンドリカルレンズ２０３によりさらに横方向に分割される。即ち、レーザ光はシリンドリカルアレイレンズ２０２、２０３によって最終的にはマトリクス状に分割されることになる。
【００７０】
そして、レーザ光はシリンドリカルレンズ２０４により一旦集光される。その際、シリンドリカルレンズ２０４の直後にシリンドリカルレンズ２０５を通る。その後、ミラー２０６で反射され、シリンドリカルレンズ２０７を通った後、照射面２０８に達する。
【００７１】
このとき、照射面２０８に投影されたレーザ光は線状の照射面を示す。即ち、シリンドリカルレンズ２０７を透過したレーザ光の断面形状は線状になっていることを意味する。この線状に加工されたレーザ光の幅方向（短い方向）の均質化は、シリンドリカルアレイレンズ２０２、シリンドリカルレンズ２０４及びシリンドリカルレンズ２０７で行われる。また、上記レーザ光の長さ方向（長い方向）の均質化は、シリンドリカルアレイレンズ２０３及びシリンドリカルレンズ２０５で行われる。
【００７２】
次に、基板上に形成された半導体膜を裏面側からレーザ光を照射するための構成について図３を用いて説明する。図３に示したのは、図１における基板１０６と反射体１０５との位置関係を示す図である。
【００７３】
図３において、３１１はＴＦＴのゲート電極まで形成されているものである。また、３１１の下にはレーザ光を反射させるための反射体３１２が配置される。
【００７４】
ここで、ＴＦＴのゲート電極まで形成する方法について図４を用いて説明する。まず、透光性基板３００はガラス基板、合成石英ガラス基板、結晶化ガラス基板若しくはプラスチック基板が用いられる。本実施例では透光性基板として合成石英ガラス基板を用いる。
【００７５】
そして、下地絶縁膜３０１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、酸化珪素膜や窒化酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの珪素を含む絶縁膜を用いれば良い。もちろん下地絶縁膜は単層でなく、積層としてもよい。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚１５０ｎｍの酸化珪素膜を形成する。
【００７６】
そして、非晶質構造を有する半導体膜３０２を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により、２５〜２００ｎｍ、好ましくは２５〜８０ｎｍ（代表的には３０〜６０ｎｍ）の厚さで形成する。半導体膜の材料に限定はないが、好ましくは珪素または珪素ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形成するとよい。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により、膜厚５０ｎｍの非晶質珪素膜を形成する。そして前記半導体膜に結晶化を助長する金属元素を添加して金属含有層３０３を形成する。前記金属元素の導入する方法は、プラズマ処理や蒸着、スパッタ法、イオン注入、溶液塗布等を利用すればよい。本実施例では、酢酸ニッケル水溶液（重量換算濃度５ｐｐｍ、体積５ｍｌ）を前記非晶質珪素膜表面にスピンコート法にて塗布する。そして、加熱処理を行なって半導体膜を結晶化させる。加熱時間や温度は、半導体膜や添加する金属元素によるので、実施者が適宜決定すれば良い。本実施例では、５５０℃の窒素雰囲気中に４時間曝す。結晶化した半導体膜のパターニングして島状半導体膜を形成した後、絶縁膜３０５を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により、酸化珪素膜や窒化酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの珪素を含む絶縁膜などで形成する。
【００７７】
続いて、導電膜３０６を形成する。導電膜の材料に特に限定はないが、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結晶質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。もちろん、導電膜は単層ではなく、積層としてもよい。本実施例では、膜厚４００ｎｍのＷ膜からなる導電膜３０６を形成する。Ｗ膜は、Ｗのターゲットを用いたスパッタ法で形成する。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。
【００７８】
続いてエッチングを行なって端部にテーパーを有するゲート電極３０７を形成する。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（図示せず）を形成し、電極及び配線を形成するためのエッチング処理を行なう。本実施例ではエッチング処理として、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なった。ここでは、松下電器産業（株）製のＩＣＰを用いたドライエッチング装置（Model Ｅ６４５−□ＩＣＰ）を用いた。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。このエッチング処理によりＷ膜をエッチングして導電層の端部をテーパー形状とする。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。上記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。３０４はゲート絶縁膜であり、導電層３０６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。
【００７９】
そして、ドーピング処理を行なって、不純物元素の導入を行なう。ドーピング処理は、イオンドープ法やイオン注入法などにより、希ガス元素から選ばれた一種または複数種の元素と、ｎ型を付与する不純物元素またはｐ型を付与する不純物元素を導入する。希ガス元素から選ばれた一種または複数種の元素、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を導入してもよい。加えて、水素を添加してもよい。もちろん、希ガス元素を導入する工程と、ｎ型を付与する不純物元素またはｐ型を付与する不純物元素を導入する工程とを分けて行なっても良い。ドーピング処理により、不純物元素が高濃度に導入された領域３０８、ゲート電極の端部のテーパーにより低濃度に導入された領域３０９および不純物元素が導入されない領域（チャネル形成領域）３１０が形成される。本実施例では、１５族に属する元素としてリンを、希ガス元素としてアルゴンを用いた。リンの注入条件は、水素で希釈された５％のＰＨ3を用い、加速電圧８０keV、ドーズ量１．５×１０15/cm2とした。注入に要する時間は約８分であり、結晶質半導体膜には平均濃度で２×１０20/cm3のリンを注入することができる。一方、アルゴンは９０keVの加速電圧で、２×１０15/cm2のドーズ量で注入した。
【００８０】
続いて、加熱処理を行なって、前記金属元素のゲッタリングを行なう。前記加熱処理により、チャネル形成領域から不純物元素が添加された領域へ金属元素が移動し、チャネル形成領域を高抵抗領域とすることができる。本実施例では、窒素雰囲気中、５５０℃にて４時間の加熱処理を行ってゲッタリングを行った。
【００８１】
そして、希ガス元素が導入された領域の結晶性の回復を十分に行なうための方法を図３に示す。
【００８２】
ここで、反射体３１２は表面（レーザ光の反射面）に金属膜を形成した基板であっても良いし、反射率の高い材料で形成された反射板であっても良い。この場合、金属膜としては如何なる材料を用いても良い。代表的には、アルミニウム、銀、タングステン、チタン、タンタルのいずれかの元素を含む金属膜を用いる。
【００８３】
また、反射体３１２を配置する代わりに、基板３００の裏面（表面の反対側の面）に直接上述のような金属膜を形成し、そこでレーザ光を反射させることも可能である。但し、その構成は半導体装置の作製過程で裏面に形成した金属膜が除去されないことが前提である。本実施例では、合成石英ガラス基板にアルミニウムをスパッタにより成膜したものを反射体として用いる。
【００８４】
そして、図２で説明した光学系２０１（図中ではシリンドリカルレンズ２０７のみを示す。）を経由して線状に加工されたレーザ光が、ゲート電極３０７の下方の半導体膜にも照射される。
【００８５】
このとき、半導体膜に照射されるレーザ光には、シリンドリカルレンズ２０７を通過して直接照射されるレーザ光３１３と、反射体３１２で一旦反射されて半導体膜へ照射されるレーザ光３１４とがある。なお、本明細書中では、反射体の表面に照射されるレーザ光を第１のレーザ光と呼び、反射体によって反射されるレーザ光を第２のレーザ光と呼ぶ。
【００８６】
シリンドリカルレンズ２０７を通過したレーザ光は、集光される過程で基板表面に対して４５〜９０°の入射角を持つ。そのため、第２のレーザ光３１４は半導体膜の裏面側にも回り込んで照射される。また、反射体３１２の反射面に起伏部を設けてレーザ光を乱反射させることで、第２のレーザ光３１４をさらに効率良く得ることができる。また、反射体３１２の反射面を凹面にすれば、レーザ光を集光しながら半導体膜に照射することができ、効率が良い。
【００８７】
以上のように、本実施例によれば、固体レーザを発振源とするレーザ光を線状に加工することが可能であり、且つ、そのレーザ光を第１のレーザ光および第２のレーザ光に分光して、半導体膜の裏面に照射することが可能である。さらに、ソース領域およびドレイン領域はＬＤＤ領域に比べて低抵抗領域でなくてはならないが、第１のレーザ光および第２のレーザ光が照射されるため、結晶性の回復および不純物元素を活性化が十分行なわれることになる。
【００８８】
さらに、レーザ照射装置のステージ１０２にはヒータ１０３とヒータコントローラー１０４が具備されているため、基板を４５０℃程度まで加熱しながら、レーザ光を照射することが可能となり、さらに効率良く結晶性の回復および不純物元素の活性化を行なうことができる。
【００８９】
［実施例２］
本実施例では、実施例１とは異なる作製工程を経た半導体膜基板にレーザアニールを行なう場合について説明する。
【００９０】
ここで、ＴＦＴのゲート電極まで形成する方法について図７を用いて説明する。まず、実施例１にしたがって、図４（Ａ）の状態を得る。なお、図７（Ａ）は図４（Ａ）と同じ状態を示している。
【００９１】
そして、第１の加熱処理を行なって半導体膜を結晶化させる。加熱時間や温度は、半導体膜や添加する金属元素によるので、実施者が適宜決定すれば良い。本実施例では、５５０℃の窒素雰囲気中に４時間曝す。
【００９２】
続いて、マスク７５５を形成して、第１のドーピング処理を行ない、半導体膜に選択的に不純物元素を導入する。ドーピング処理は、イオンドープ法やイオン注入法などにより、希ガス元素から選ばれた一種または複数種の元素と、ｎ型を付与する不純物元素またはｐ型を付与する不純物元素を導入する。希ガス元素から選ばれた一種または複数種の元素、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を導入してもよい。加えて、水素を添加してもよい。本実施例では、イオンドープ法により、まずアルゴンのみを９０keVの加速電圧で、２×１０15/cm2のドーズ量で注入する。
【００９３】
そして、第２の加熱処理を行なって、結晶化を助長するために用いた金属元素を不純物元素が導入された領域７５６へ移動させる（ゲッタリング）。本実施例では、窒素雰囲気中、５５０℃にて４時間の加熱処理を行ってゲッタリングを行なう。（図７（Ｂ））
【００９４】
金属元素がゲッタリングされた領域７５６をエッチングし、またマスクを除去して、半導体層７５７を形成する。そして、絶縁膜７５８を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により、酸化珪素膜や窒化酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの珪素を含む絶縁膜などで形成する。
【００９５】
続いて、導電膜７５９を形成する。導電膜の材料に特に限定はないが、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結晶質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。もちろん、導電膜は単層ではなく、積層としてもよい。本実施例では、膜厚４００ｎｍのＷ膜からなる導電膜７５９を形成した。Ｗ膜は、Ｗのターゲットを用いたスパッタ法で形成する。（図７（Ｃ））
【００９６】
続いてエッチングを行なって端部にテーパーを有するゲート電極７６０を形成する。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（図示せず）を形成し、電極及び配線を形成するためのエッチング処理を行なう。該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。７５８はゲート絶縁膜であり、導電層７６０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。
【００９７】
そして、ドーピング処理を行なって不純物元素の導入を行なう。ドーピング処理は、イオンドープ法やイオン注入法などにより、ｎ型を付与する不純物元素またはｐ型を付与する不純物元素を導入する。ドーピング処理により、不純物元素が高濃度に導入された領域７６１、ゲート電極の端部のテーパーにより低濃度に導入された領域７６２および不純物元素が導入されない領域（チャネル形成領域）７６３が形成される。本実施例では、１５族に属する元素としてリンを用いた。リンの注入条件は、水素で希釈された５％のＰＨ3を用い、加速電圧８０keV、ドーズ量１．５×１０15/cm2とした。注入に要する時間は約８分であり、結晶質半導体膜には平均濃度で２×１０20/cm3のリンを注入することができる。
【００９８】
そして、加熱処理を行なって、前記金属元素のゲッタリングを行なう。前記加熱処理により、チャネル形成領域から不純物元素が添加された領域へ金属元素が移動し、チャネル形成領域を高抵抗領域とすることができる。本実施例では、窒素雰囲気中、５５０℃にて４時間の加熱処理を行ってゲッタリングを行った。（図７（Ｄ））
【００９９】
そして、実施例１で説明した図３に示す方法で、不純物元素が導入された領域の結晶性の回復および不純物元素の活性化を行なう。
【０１００】
ここで、反射体３１２は表面（レーザ光の反射面）に金属膜を形成した基板であっても良いし、反射率の高い材料で形成された反射板であっても良い。この場合、金属膜としては如何なる材料を用いても良い。代表的には、アルミニウム、銀、タングステン、チタン、タンタルのいずれかの元素を含む金属膜を用いる。
【０１０１】
さらに、レーザ照射装置のステージ１０２にはヒータ１０３とヒータコントローラー１０４が具備されているため、基板を４５０℃程度まで加熱しながら、レーザ光を照射することが可能となり、さらに効率良く結晶性の回復および不純物元素の活性化を行なうことができる。
【０１０２】
［実施例３］
本実施例では、実施例１および実施例２とは異なる作製工程を経た半導体膜基板にレーザアニールを行なう場合について説明する。
【０１０３】
ここで、ＴＦＴのゲート電極まで形成する方法について図２０を用いて説明する。まず、実施例１にしたがって、図４（Ａ）の半導体膜３０２が形成された状態を得る。なお、図４（Ａ）と対応する部分には図２０（Ａ）において同じ符号を用いている。
【０１０４】
そして、開口部を有する絶縁膜７７０を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により、酸化珪素膜や窒化酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの珪素を含む絶縁膜で形成した後、結晶化を助長する金属元素を添加して金属含有層７７１を形成する。前記金属元素の導入する方法は、プラズマ処理や蒸着、スパッタ法、イオン注入、溶液塗布等を利用すればよい。第１の加熱処理を行なって半導体膜を結晶化させる。加熱時間や温度は、半導体膜や添加する金属元素によるので、実施者が適宜決定すれば良い。本実施例では、５５０℃の窒素雰囲気中に４時間曝す。
【０１０５】
続いて、第１のドーピング処理を行ない、半導体膜に選択的に不純物元素を導入する。ドーピング処理は、イオンドープ法やイオン注入法などにより、希ガス元素から選ばれた一種または複数種の元素を導入する。または、希ガス元素から選ばれた一種または複数種の元素と、ｎ型を付与する不純物元素またはｐ型を付与する不純物元素を導入してもよい。希ガス元素から選ばれた一種または複数種の元素、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を導入してもよい。加えて、水素を添加してもよい。本実施例では、イオンドープ法により、まずアルゴンのみを９０keVの加速電圧で、２×１０15/cm2のドーズ量で注入する。
【０１０６】
そして、第２の加熱処理を行なって、結晶化を助長するために用いた金属元素を不純物元素が導入された領域７７２へ移動させる（ゲッタリング）。本実施例では、窒素雰囲気中、５５０℃にて４時間の加熱処理を行ってゲッタリングを行なう。（図２０（Ｂ））
【０１０７】
絶縁膜７７０および半導体膜の一部エッチングして、半導体層７７３を形成する。そして、絶縁膜７７４ａを公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により、酸化珪素膜や窒化酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの珪素を含む絶縁膜などで形成する。
【０１０８】
続いて、導電膜７７５を形成する。導電膜の材料に特に限定はないが、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結晶質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。もちろん、導電膜は単層ではなく、積層としてもよい。本実施例では、膜厚４００ｎｍのＷ膜からなる導電膜７７５を形成する。（図２０（Ｃ））
【０１０９】
続いてエッチングを行なって端部にテーパーを有するゲート電極７７６を形成する。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（図示せず）を形成し、電極及び配線を形成するためのエッチング処理を行なう。該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。７７４ｂはゲート絶縁膜であり、ゲート電極７７６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。
【０１１０】
そして、第２のドーピング処理を行なって不純物元素の導入を行なう。ドーピング処理は、イオンドープ法やイオン注入法などにより、ｎ型を付与する不純物元素またはｐ型を付与する不純物元素を導入する。ドーピング処理により、不純物元素が高濃度に導入された領域７７７、ゲート電極の端部のテーパーにより低濃度に導入された領域７７８および不純物元素が導入されない領域（チャネル形成領域）７７９が形成される。本実施例では、ｎ型を付与する不純物元素としてリンを用いた。リンの注入条件は、水素で希釈された５％のＰＨ3を用い、加速電圧８０keV、ドーズ量１．５×１０15/cm2とした。注入に要する時間は約８分であり、結晶質半導体膜には平均濃度で２×１０20/cm3のリンを注入することができる。（図２０（Ｄ））
【０１１１】
そして、実施例１で説明した図３に示す方法で、不純物元素が導入された領域の結晶性の回復および不純物元素の活性化を行なう。
【０１１２】
ここで、反射体３１２は表面（レーザ光の反射面）に金属膜を形成した基板であっても良いし、反射率の高い材料で形成された反射板であっても良い。この場合、金属膜としては如何なる材料を用いても良い。代表的には、アルミニウム、銀、タングステン、チタン、タンタルのいずれかの元素を含む金属膜を用いる。
【０１１３】
さらに、レーザ照射装置のステージ１０２にはヒータ１０３とヒータコントローラー１０４が具備されているため、基板を１００〜４５０℃まで加熱しながら、レーザ光を照射することが可能となり、さらに効率良く結晶性の回復および不純物元素の活性化を行なうことができる。
【０１１４】
［実施例４］
本実施例では、実施例１乃至３とは異なる作製工程を経た半導体膜基板にレーザアニールを行なう場合について説明する。
【０１１５】
まず、ＴＦＴのゲート電極まで形成する方法について図２３を用いて説明する。透光性基板３００はガラス基板、合成石英ガラス基板、結晶化ガラス基板若しくはプラスチック基板が用いられる。本実施例では透光性基板として合成石英ガラス基板を用いる。
【０１１６】
導電膜を形成し、エッチングを行なって所望の形状の導電膜７８０を形成する。導電膜の材料に特に限定はないが、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結晶質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。もちろん、導電膜は単層ではなく、積層としてもよい。本実施例では、膜厚４００ｎｍのＷ膜からなる導電膜７８０を形成する。Ｗ膜は、Ｗのターゲットを用いたスパッタ法で形成する。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。
【０１１７】
そして、絶縁膜７８１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、酸化珪素膜や窒化酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの珪素を含む絶縁膜を用いれば良い。もちろん絶縁膜は単層でなく、積層としてもよい。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚１５０ｎｍの酸化珪素膜を形成する。
【０１１８】
続いて、非晶質構造を有する半導体膜７８２を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により、２５〜２００ｎｍ、好ましくは２５〜８０ｎｍ（は３０〜６０ｎｍ）の厚さで形成する。半導体膜の材料に限定はないが、好ましくは珪素または珪素ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形成するとよい。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により、膜厚５０ｎｍの非晶質珪素膜を形成する。そして公知の結晶化法を行なって前記半導体膜を結晶化させる。本実施例では、酢酸ニッケル水溶液（重量換算濃度５ｐｐｍ、体積５ｍｌ）を前記非晶質珪素膜表面にスピンコート法にて塗布して金属含有層７８３を形成した後、５５０℃の窒素雰囲気中に４時間曝す。加熱時間や温度は、半導体膜や添加する金属元素によるので、実施者が適宜決定すれば良い。（図２３（Ａ））
【０１１９】
続いて、マスク７８４を形成して、ドーピング処理を行ない、半導体膜に選択的に不純物元素を導入する。ドーピング処理は、イオンドープ法やイオン注入法などにより、希ガス元素から選ばれた一種または複数種の元素と、ｎ型を付与する不純物元素またはｐ型を付与する不純物元素を導入する。希ガス元素から選ばれた一種または複数種の元素、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を導入してもよい。加えて、水素を添加してもよい。本実施例では、ｎ型を付与する不純物元素としてリンを、希ガス元素としてアルゴンを用いた。リンの注入条件は、水素で希釈された５％のＰＨ3を用い、加速電圧８０keV、ドーズ量１．５×１０15/cm2とした。注入に要する時間は約８分であり、結晶質半導体膜には平均濃度で２×１０20/cm3のリンを注入することができる。一方、アルゴンは９０keVの加速電圧で、２×１０15/cm2のドーズ量で注入する。
【０１２０】
本実施例のように、半導体膜を結晶化させるために金属元素を用いた場合は、加熱処理を行なって、前記金属元素のゲッタリングを行なうことが望ましい。前記加熱処理により、チャネル形成領域７８６から不純物元素が添加された領域７８５へ金属元素が移動し、チャネル形成領域７８６を高抵抗領域とすることができる。本実施例では、窒素雰囲気中、５５０℃にて４時間の加熱処理を行ってゲッタリングを行なう。（図２３（Ｂ））
【０１２１】
そして、マスク７８４を除去し、また、活性領域となる半導体層７８７を形成した後（図２３（Ｃ））、実施例１乃至３と同様に、希ガス元素が導入された領域の結晶性の回復を十分に行なうためにレーザアニールを行なう。（図２３（Ｄ））
【０１２２】
ここで、反射体３１２は表面（レーザ光の反射面）に金属膜を形成した基板であっても良いし、反射率の高い材料で形成された反射板であっても良い。この場合、金属膜としては如何なる材料を用いても良い。代表的には、アルミニウム、銀、タングステン、チタン、タンタルのいずれかの元素を含む金属膜を用いる。
【０１２３】
そして、図２で説明した光学系２０１（図中ではシリンドリカルレンズ２０７のみを示す。）を経由して線状に加工されたレーザ光が、半導体膜を裏面からも照射する。このような照射方法を適用することで、導電層７８０は熱伝導性が高いため、レーザアニールによる熱が逃げやすい。そのため、基板の裏面側からも照射することで、レーザアニールを効果的に行なうことが可能となる。
【０１２４】
さらに、レーザ照射装置のステージ１０２にはヒータ１０３とヒータコントローラー１０４が具備されているため、基板を４５０℃程度まで加熱しながら、レーザ光を照射することが可能となり、さらに効率良く結晶性の回復および不純物元素の活性化を行なうことができる。
【０１２５】
［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８〜図１２を用いて説明する。
【０１２６】
まず、本実施例ではコーニング社の＃７０５９ガラスや＃１７３７ガラスなどに代表される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３２０を用いる。なお、基板３２０としては、石英基板や可撓性基板などを用いることができる。可撓性基板とは、ＰＥＴ、ＰＥＳ、ＰＥＮ、アクリルなどからなるフィルム状の基板のことであり、可撓性基板を用いて半導体装置を作製すれば、軽量化が見込まれる。可撓性基板の表面、または表面および裏面にアルミ膜（ＡｌＯＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯなど）、炭素膜（ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）など）、ＳｉＮなどのバリア層を単層または多層にして形成すれば、耐久性などが向上するので望ましい。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。
【０１２７】
次いで、基板３２０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３２１を形成する。本実施例では下地膜３２１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。下地膜３０１の一層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ4、ＮＨ3、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化珪素膜３２１ａを１０〜２００nm（好ましくは５０〜１００nm）形成する。本実施例では、膜厚５０ｎｍの酸化窒化珪素膜３２１ａ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を形成した。次いで、下地膜３０１のニ層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ4、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化珪素膜３２１ｂを５０〜２００ｎｍ（好ましくは１００〜１５０nm）の厚さに積層形成する。本実施例では、膜厚１００ｎｍの酸化窒化珪素膜３２１ｂ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を形成する。
【０１２８】
次いで、下地膜上に半導体膜３２２を形成する。半導体膜３２２は、非晶質構造を有する半導体膜を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により、２５〜２００ｎｍ、好ましくは２５〜８０ｎｍ（代表的には３０〜６０ｎｍ）の厚さで形成する。半導体膜の材料に限定はないが、好ましくは珪素または珪素ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形成すると良い。続いて、ニッケルなどの触媒を用いて金属含有層３２３を形成し熱結晶化法を行なう。もちろん、ニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法と、他の公知の結晶化処理（レーザ結晶化法、熱結晶化法等）を組み合わせても良い。このような方法により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。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した後、ニッケルを含む溶液を非晶質珪素膜上に保持させる。この非晶質珪素膜に脱水素化（５００℃、１時間）を行った後、加熱処理（５５０℃、４時間）を行ない、結晶質珪素膜を形成した。そして、この結晶質珪素膜を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。
【０１２９】
また、半導体膜の結晶化にレーザ結晶化法も適用する場合には、パルス発振型または連続発光型の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザ等を用いることができる。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、ＣＯ2レーザ等があり、前記金属レーザとしてはヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザが挙げられる。これらのレーザを用いる場合には、レーザ発振器から放射されたレーザ光を光学系で線状に集光し半導体膜に照射する方法を用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣選択するものであるが、エキシマレーザを用いる場合はパルス発振周波数３００Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を１００〜１２００mJ/cm2、好ましくは１００〜８００mJ/cm2(代表的には２００〜７００mJ/cm2)とする。また、ＹＡＧレーザを用いる場合にはその第２高調波を用いパルス発振周波数１〜３００Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を３００〜１５００mJ/cm2、好ましくは３００〜１０００mJ/cm2(代表的には３５０〜８００mJ/cm2)とすると良い。そして幅１００〜１０００μｍ、例えば４００μｍで線状に集光したレーザ光を基板全面に渡って照射し、この時の線状レーザ光の重ね合わせ率（オーバーラップ率）を５０〜９８％として行ってもよい。また連続発振のレーザを用いる場合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。そして、０．５〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザ光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。
【０１３０】
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）のドーピングを行なってもよい。
【０１３１】
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。もちろん、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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
次いで、図８（Ｂ）に示すように、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を積層形成した。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した。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。Ｗ膜は結晶粒を大きくすることで低抵抗率化を図ることができるが、Ｗ膜中に酸素などの不純物元素が多い場合には結晶化が阻害され高抵抗化する。従って、本実施例では、高純度のＷ（純度９９．９９９９％）のターゲットを用いたスパッタ法で、さらに成膜時に気相中からの不純物の混入がないように十分配慮してＷ膜を形成することにより、抵抗率９〜２０μΩｃｍを実現することができた。
【０１３４】
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としたが、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結晶質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。また、第１の導電膜をタンタル（Ｔａ）膜で形成し、第２の導電膜をＷ膜とする組み合わせ、第１の導電膜を窒化チタン（ＴｉＮ）膜で形成し、第２の導電膜をＷ膜とする組み合わせ、第１の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）膜で形成し、第２の導電膜をＡｌ膜とする組み合わせ、第１の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）膜で形成し、第２の導電膜をＣｕ膜とする組み合わせとしてもよい。
【０１３５】
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なう。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なう。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った。ここでは、松下電器産業（株）製のＩＣＰを用いたドライエッチング装置（Model Ｅ６４５−□ＩＣＰ）を用いた。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。
【０１３６】
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った。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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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および結晶化を助長するために用いた金属元素をゲッタリングするための希ガス元素を添加する。（図９（Ａ））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なえば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０13〜５×１０15／ｃｍ2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとして行なう。本実施例ではドーズ量を１．５×１０15／ｃｍ2とし、加速電圧を８０ｋｅＶとして行った。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）を用いた。また、希ガス元素としてアルゴンを用いた。この場合、導電層４１７〜４２１がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に第１の高濃度不純物領域３０６〜３１０が形成される。第１の高濃度不純物領域３０６〜３１０には１×１０20〜１×１０21／ｃｍ3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。一方、アルゴンは９０keVの加速電圧で、２×１０15/cm2のドーズ量で注入した。
【０１３９】
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なう。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（４２８ａ〜４３３ａ）、第２の形状の導電層４２８〜４３３を形成する。
【０１４０】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに、図９（Ｂ）に示すように、第２のドーピング処理を行なう。この場合、第１のドーピング処理よりもドーズ量を下げて、７０〜１２０ｋｅＶの高い加速電圧で、ｎ型を付与する不純物元素を導入する。本実施例ではドーズ量を１．５×１０14／ｃｍ2とし、加速電圧を９０ｋｅＶとして行なった。第２のドーピング処理は第２の形状の導電層４２８〜４３３をマスクとして用い、第２の導電層４２８ｂ〜４３３ｂの下方における半導体層にも不純物元素が導入され、新たに第２の高濃度不純物領域４２３ａ〜４２７ａおよび低濃度不純物領域４２３ｂ〜４２７ｂが形成される。
【０１４１】
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４３４ａおよび４３４ｂを形成して、図９（Ｃ）に示すように、第３のエッチング処理を行なう。エッチング用ガスにＳＦ6およびＣｌ2とを用い、ガス流量比を５０：１０（ｓｃｃｍ）とし、１．３Ｐａ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、約３０秒のエッチング処理を行なう。基板側（資料ステージ）には１０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的には不の自己バイアス電圧を印加する。こうして、前記大３のエッチング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴおよび画素部のＴＦＴ（画素ＴＦＴ）のＴａＮ膜をエッチングして、第３の形状の導電層４３５〜４３８（４３５ａ〜４３８ａ、４３５ｂ〜４３８ｂ）を形成する。
【０１４２】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、第２の形状の導電層４２８、４３０および第２の形状の導電層４３５〜４３８をマスクとして用い、ゲート絶縁膜４１６を選択的に除去して絶縁層４３９〜４４４を形成する。（図１０（Ａ））
【０１４３】
次いで、新たにレジストからなるマスク４４５ａ〜４４５ｃを形成して第３のドーピング処理を行なう。この第３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４４６ａ〜４４６ｃ、４４７ａ〜４４７ｃを形成する。第２の導電層４３５ａ、４３８ａ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４４６ａ〜４４６ｃ、４４７ａ〜４４７ｃはジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法で形成する。（図１０（Ｂ））この第３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４４５ａ〜４４５ｃで覆われている。第１のドーピング処理及び第２のドーピング処理によって、不純物領域４４６、４４７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２×１０20〜２×１０21／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。本実施例では、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層となる半導体層の一部が露呈しているため、不純物元素（ボロン）を添加しやすい利点を有している。
【０１４４】
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。
【０１４５】
次いで、レジストからなるマスク４４５ａ〜４４５ｃ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。もちろん、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。
【０１４６】
次いで、図１０（Ｃ）に示すように、加熱処理を行なって、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なう。この加熱処理はファーネスアニール炉を用いる熱アニール法で行なう。熱アニール法としては、酸素濃度が１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中で４００〜７００℃、代表的には５００〜５５０℃で行なえばよく、本実施例では５５０℃、４時間の熱処理で活性化処理を行った。なお、熱アニール法の他に、レーザアニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）を適用することができる。
【０１４７】
なお、本実施例では、上記活性化処理と同時に、結晶化の際に触媒として使用したニッケルが高濃度のリンを含む不純物領域４２３ａ、４２５ａ、４２６ａ、４４６ａ、４４７ａを結晶化する。そのため、前記不純物領域に前記金属元素がゲッタリングされ、主にチャネル形成領域となる半導体層中のニッケル濃度が低減される。このようにして作製したチャネル形成領域を有するＴＦＴはオフ電流値が下がり、結晶性が良いことから高い電界効果移動度が得られ、良好な特性を達成することができる。
【０１４８】
また、第１の層間絶縁膜を形成する前に加熱処理を行なっても良い。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）を形成した後で加熱処理を行なうことが好ましい。
【０１４９】
希ガス元素が導入された領域の結晶性の回復および不純物元素の活性化を十分に行なうため、基板の表面側から照射したレーザ光を、基板の裏面側に設置した反射体３４０によって反射させることで、基板の裏面側からレーザ光を照射する。（図１０（Ｃ））レーザ光として、パルス発振型または連続発光型の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザ等から射出されたレーザ光を用いることができる。本実施例では反射体３４０として、アルミニウム板を用い、基板に対して斜めからレーザ光を照射する。このとき、同時にヒーター等を利用して、基板の裏面側から加熱処理も行なえば、第１層間膜に含有する水素により、水素化処理を行なうことができる。
【０１５０】
また、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）のドーピングを行なった場合は、裏面からのレーザ光の照射により、チャネル形成領域の結晶性の回復も十分行なわれることになる。
【０１５１】
レーザアニールを行なう工程で、同時に加熱処理を行なわない場合は、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理を行ない、半導体層を水素化する工程を行なうことが望ましい。本実施例では水素を約３％の含む窒素雰囲気中で４１０℃、１時間の熱処理を行った。この工程は層間絶縁膜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。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）を行なっても良い。
【０１５２】
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た。
【０１５３】
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４６２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な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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。（図１１）この接続電極４６８によりソース配線４３６（４３６ａと４３６ｂ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４２６ａと電気的な接続が形成され、さらに保持容量５０５を形成する一方の電極として機能する半導体層４４７ａ、４４７ｂ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。
【０１５７】
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５０８、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。
【０１５８】
駆動回路５０６のｎチャネル型ＴＦＴ５０１はチャネル形成領域４２３ｃ、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４２３ｂ（ＧＯＬＤ領域）、と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４２３ａ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４４６ｄ、ゲート電極の外側に形成される不純物領域４４６ｂ、４４６ｃ、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４４６ａ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４２５ｃ、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４２５ｂ（ＧＯＬＤ領域）、と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４２５ａを有している。
【０１５９】
画素部の画素ＴＦＴ５０４にはチャネル形成領域４２６ｃ、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域４２６ｂ（ＬＤＤ領域）と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４２６ａ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４４７ａ、４４７ｂには、それぞれ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４４４を誘電体として、電極（４３８ａと４３８ｂの積層）と、半導体層４４７ａ〜４４７ｃとで形成している。
【０１６０】
また、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。
【０１６１】
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１２に示す。なお、図８〜図１１に対応する部分には同じ符号を用いている。図１１中の鎖線Ａ−Ａ’は図１２中の鎖線Ａ―Ａ’で切断した断面図に対応している。また、図１１中の鎖線Ｂ−Ｂ’は図１２中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断面図に対応している。
【０１６２】
［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１３を用いる。
【０１６３】
まず、実施例５に従い、図１１の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図１１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なう。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。
【０１６４】
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５７２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。
【０１６５】
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１２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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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１３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。
【０１６９】
以上のようにして作製される液晶表示パネルは各種電子機器の表示部として用いることができる。
【０１７０】
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。
【０１７１】
［実施例７］
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、実施例６とは異なるアクティブマトリクス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２１を用いる。
【０１７２】
まず、実施例５に従い、図１１の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図１１のアクティブマトリクス基板上に配向膜１０６７を形成しラビング処理を行なう。なお、本実施例では配向膜１０６７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。
【０１７３】
次いで、対向基板１０６８を用意する。この対向基板には、着色層１０７４、遮光層１０７５が各画素に対応して配置されたカラーフィルタが設けられている。また、駆動回路の部分にも遮光層１０７７を設けた。このカラーフィルタと遮光層１０７７とを覆う平坦化膜１０７６を設けた。次いで、平坦化膜１７６上に透明導電膜からなる対向電極１０６９を画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜１０７０を形成し、ラビング処理を施した。
【０１７４】
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１０７１で貼り合わせる。シール材１０７１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１０７３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１０７３には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図２１に示すアクティブマトリクス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、公知の技術を用いて偏光板等を適宜設けた。そして、公知の技術を用いてＦＰＣを貼りつけた。
【０１７５】
以上のようにして作製される液晶表示パネルは各種電子機器の表示部として用いることができる。
【０１７６】
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。
【０１７７】
［実施例８］
本実施例では、本発明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ＩＣを実装した表示用モジュールを総称したものである。なお、発光素子は、電場を加えることで発生するルミネッセンス（Electro Luminescence）が得られる有機化合物を含む層（発光層）と陽極層と、陰極層とを有する。また、有機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。
【０１７８】
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有機発光層と定義する。有機発光層には具体的に、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。
【０１７９】
図１４は本実施例の発光装置の断面図である。図１４において、基板７００上に設けられた画素部６１２のスイッチングＴＦＴ６０３は図１１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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
基板７００上に設けられた駆動回路６１０は図１１のＣＭＯＳ回路５０８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。
【０１８２】
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７０９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。
【０１８３】
なお、電流制御ＴＦＴ６０４は図１１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。
【０１８４】
また、配線７０６は電流制御ＴＦＴ６０４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ＴＦＴ６０４の画素電極７１０上に重ねることで画素電極７１０と電気的に接続する電極である。
【０１８５】
なお、７１０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７１０は、上記配線を形成する前に平坦な層間絶縁膜７１１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７１１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。
【０１８６】
配線７０１〜７０７を形成後、図１４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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
画素電極７１０の上には発光層７１３が形成される。なお、図１４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層を作り分けている。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。
【０１８９】
但し、以上の例は発光層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層（発光及びそのためのキャリアの移動を行なわせるための層）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。
【０１９０】
次に、発光層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。
【０１９１】
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）７１０、発光層７１３及び陰極７１４で形成されたダイオードを指す。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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なう間に発光層７１３が酸化するといった問題を防止できる。
【０１９４】
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。
【０１９５】
こうして図１４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。
【０１９６】
こうして、基板７００上にｎチャネル型ＴＦＴ６０１、６０２、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。ここまでの製造工程で必要としたマスク数は、一般的なアクティブマトリクス型発光装置よりも少ない。
【０１９７】
即ち、ＴＦＴの製造工程が大幅に簡略化されており、歩留まりの向上および製造コストの低減が実現できる。
【０１９８】
さらに、図１４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。
【０１９９】
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。
【０２００】
さらに、発光素子を保護するための封止（または封入）工程まで行った後の本実施例の発光装置について図１５を用いて説明する。なお、必要に応じて図１４で用いた符号を引用する。
【０２０１】
図１５（Ａ）は、発光素子の封止までを行った状態を示す上面図、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）をＣ−Ｃ’で切断した断面図である。点線で示された８０１はソース側駆動回路、８０６は画素部、８０７はゲート側駆動回路である。また、９０１はカバー材、９０２は第１シール材、９０３は第２シール材であり、第１シール材９０２で囲まれた内側には封止材９０７が設けられる。
【０２０２】
なお、９０４はソース側駆動回路８０１及びゲート側駆動回路８０７に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）９０５からビデオ信号やクロック信号を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【０２０３】
次に、断面構造について図１５（Ｂ）を用いて説明する。基板７００の上方には画素部８０６、ゲート側駆動回路８０７が形成されており、画素部８０６は電流制御ＴＦＴ６０４とそのドレインに電気的に接続された画素電極７１０を含む複数の画素により形成される。また、ゲート側駆動回路８０７はｎチャネル型ＴＦＴ６０１とｐチャネル型ＴＦＴ６０２とを組み合わせたＣＭＯＳ回路（図１４参照）を用いて形成される。
【０２０４】
画素電極７１０は発光素子の陽極として機能する。また、画素電極７１０の両端にはバンク７１２が形成され、画素電極７１０上には発光層７１３および発光素子の陰極７１４が形成される。
【０２０５】
陰極７１４は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線９０４を経由してＦＰＣ９０５に電気的に接続されている。さらに、画素部８０６及びゲート側駆動回路８０７に含まれる素子は全て陰極７１４およびパッシベーション膜７１６で覆われている。
【０２０６】
また、第１シール材９０２によりカバー材９０１が貼り合わされている。なお、カバー材９０１と発光素子との間隔を確保するために樹脂膜からなるスペーサを設けても良い。そして、第１シール材９０２の内側には封止材９０７が充填されている。なお、第１シール材９０２、封止材９０７としてはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、第１シール材９０２はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。さらに、封止材９０７の内部に吸湿効果をもつ物質や酸化防止効果をもつ物質を含有させても良い。
【０２０７】
発光素子を覆うようにして設けられた封止材９０７はカバー材９０１を接着するための接着剤としても機能する。また、本実施例ではカバー材９０１を構成する材料としてＦＲＰ（Fiberglass-Reinforced Plastics）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー、ポリエステルまたはアクリルを用いることができる。
【０２０８】
また、封止材９０７を用いてカバー材９０１を接着した後、封止材９０７の側面（露呈面）を覆うように第２シール材９０３を設ける。第２シール材９０３は第１シール材９０２と同じ材料を用いることができる。
【０２０９】
以上のような構造で発光素子を封止材９０７に封入することにより、発光素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素等の発光層の酸化による劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置が得られる。
【０２１０】
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。
【０２１１】
［実施例９］
本実施例では、実施例８とは異なる画素構造を有した発光装置について説明する。説明には図２２を用いる。
【０２１２】
図２２では電流制御用ＴＦＴ４５０１として図１１のｎチャネル型ＴＦＴ５０４と同一構造のＴＦＴを用いる。勿論、電流制御用ＴＦＴ４５０１のゲート電極はスイッチング用ＴＦＴ４４０２のドレイン配線に電気的に接続されている。また、電流制御用ＴＦＴ４５０１のドレイン配線は画素電極４５０４に電気的に接続されている。
【０２１３】
本実施例では、導電膜からなる画素電極４５０４が発光素子の陰極として機能する。具体的には、アルミニウムとリチウムとの合金膜を用いるが、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。
【０２１４】
画素電極４５０４の上には発光層４５０５が形成される。なお、図２２では一画素しか図示していないが、本実施例ではＧ（緑）に対応した発光層を蒸着法及び塗布法（好ましくはスピンコーティング法）により形成している。具体的には、電子注入層として２０ｎｍ厚のフッ化リチウム（ＬｉＦ）膜を設け、その上に発光層として７０ｎｍ厚のＰＰＶ（ポリパラフェニレンビニレン）膜を設けた積層構造としている。
【０２１５】
次に、発光層４５０５の上には透明導電膜からなる陽極４５０６が設けられる。本実施例の場合、透明導電膜として酸化インジウムと酸化スズとの化合物もしくは酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物からなる導電膜を用いる。
【０２１６】
この陽極４５０６まで形成された時点で発光素子４５０７が完成する。なお、ここでいう発光素子４５０７は、画素電極（陰極）４５０４、発光層４５０５及び陽極４５０６で形成されたダイオードを指す。
【０２１７】
発光素子４５０７を完全に覆うようにしてパッシベーション膜４５０８を設けることは有効である。パッシベーション膜４５０８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。
【０２１８】
さらに、パッシベーション膜４５０８上に封止材４５０９を設け、カバー材４５１０を貼り合わせる。封止材４５０９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４５１０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。
【０２１９】
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。
【０２２０】
［実施例１０]
本発明を適用して、本願発明を実施して形成されたＣＭＯＳ回路や画素部は様々な電気光学装置（アクティブマトリクス型液晶ディスプレイ、アクティブマトリクス型ＥＣディスプレイ、アクティブマトリクス型発光ディスプレイ）に用いることが出来る。即ち、それら電気光学装置を表示部に組み込んだ電子機器全てに本発明を実施出来る。
【０２２１】
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。それらの一例を図１６、図１７及び図１８に示す。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
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なうことができる。本発明は表示部３４０２に適用することができる。
【０２２７】
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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
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２７０２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。
【０２３０】
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２８１０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。
【０２３１】
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２８１１、光源３８１２、レンズアレイ３８１３、３８１４、偏光変換素子２８１５、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。
【０２３２】
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。
【０２３３】
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。
【０２３４】
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。
【０２３５】
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。
【０２３６】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に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１〜９のどのような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。
【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）従来のＴＦＴの作製プロセスに完全に適合した、簡単な構成である。
（ｂ）不純物元素の導入量を低減することができる。そのため、ゲート絶縁膜や半導体膜やその界面においてドーピング処理によるダメージを低減することができる。
（ｃ）不純物元素が導入された半導体膜の結晶性の回復を容易なものする。
（ｄ）不純物元素の活性化を十分行なうことができる。
（ｅ）結晶化を助長するために用いた金属元素を十分に除去することができる。
（ｆ）ゲート電極と低濃度不純物領域のオーバーラップ領域の幅を小さくする事ができる。そのことにより、トランジスタのさらなる微細化を可能とする。
（ｇ）以上の利点を満たした上で、電気的特性の優れたＴＦＴを作製できる方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のレーザ装置の構成を示す図。
【図２】 本発明のレーザ装置の光学系の構成を示す図。
【図３】 本発明のレーザアニール方法の一例を示す図。
【図４】 本発明のＧＯＬＤ構造のＴＦＴの作製工程を示す図。
【図５】 本発明において用いる反射材料の例における波長に対する反射率を示す図。
【図６】 （Ａ）１７３７ガラス基板における波長に対する透過率を示す図。
（Ｂ）合成石英ガラス基板における波長に対する透過率を示す図。
【図７】 ＧＯＬＤ構造のＴＦＴの作製工程を示す図。
【図８】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程の例を示す断面図。
【図９】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程の例を示す断面図。
【図１０】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程の例を示す断面図。
【図１１】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程の例を示す断面図。
【図１２】 画素部の画素を示す上面図。
【図１３】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の作製工程を示す断面図。
【図１４】 発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造図。
【図１５】 （Ａ）発光装置の上面図。
（Ｂ）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】 本発明のレーザアニール方法の一例を示す図。
【図２０】 ＧＯＬＤ構造のＴＦＴの作製工程を示す図。
【図２１】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の作製工程を示す断面図。
【図２２】 発光装置の画素部の断面構造図。
【図２３】 ＴＦＴの作製工程および本発明のレーザアニールの一例を示す図。
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ光を用いた半導体膜のアニール（以下、レーザアニールという）を工程に含んで作製された半導体装置及びそ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】
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、結晶性を向上させる技術が広く研究されている。上記半導体膜には珪素がよく用いられる。
【０００３】
近年、量産効率の向上のために基板を大面積化する動きが著し著しく、新しく建設される量産工場のラインは、基板サイズ６００ｍｍ×７２０ｍｍが標準となりつつある。このような大面積基板に合成石英ガラス基板を加工することは現在の技術では難しく、たとえできたとしても産業として成り立つ価格までは下がらないと考えられる。大面積基板を容易に作製できる材料に、例えばガラス基板がある。ガラス基板は、従来よく使用されてきた合成石英ガラス基板と比較し、安価で、大面積基板を容易に作製できる利点を持っている。また、結晶化に好んでレーザが使用されるのは、ガラス基板の融点が低いからである。レーザは基板の温度を余り上昇させずに、半導体膜のみ高いエネルギーを与えることが出来る。
【０００４】
ガラス基板には、例えばコーニング７０５９と呼ばれているものがある。コーニング７０５９は非常に安価で加工性に富み、大面積化も容易である。しかしながら、コーニング７０５９は歪点温度が５９３℃であり、６００℃以上の加熱には問題があった。また、ガラス基板の１つに、歪点温度が比較的高いコーニング１７３７というものがある。コーニング１７３７の歪点温度は６６７℃とコーニング７０５９の歪点温度に比べて高い。前記コーニング１７３７基板に非晶質半導体膜を成膜し、６００℃、２０時間の雰囲気に置いても、作製工程に影響するほどの基板の変形は見られなかった。しかしながら、２０時間の加熱時間は量産工程としては長過ぎ、また、加熱温度６００℃は、コストの面から考えると、少しでも低い方が好ましかった。
【０００５】
このような問題を解決するため、新しい結晶化の方法が考案された。前記方法の詳細は特開平７−１８３５４０号公報に記載されている。ここで、前記方法を簡単に説明する。まず、非晶質半導体膜にニッケルまたは、パラジウム、または鉛等の金属元素を微量に添加する。添加の方法は、プラズマ処理法や蒸着法、イオン注入法、スパッタ法、溶液塗布法等を利用すればよい。前記添加の後、例えば５５０℃の窒素雰囲気に４時間、非晶質半導体膜を置くと、特性の良好な結晶質半導体膜が得られる。結晶化に最適な加熱温度や加熱時間等は、前記金属元素の添加量や、非晶質半導体膜の状態による。
【０００６】
しかしながら、前記技術では、結晶化を促進するために用いた前記金属元素が高抵抗層（チャネル形成領域やオフセット領域）中にも残留すると言う問題がある。前記金属元素は電気が流れやすいため、高抵抗層であるべき領域の抵抗を下げる。そのため、オフ電流が増加し、また、個々の素子間でばらつくと言ったＴＦＴの特性の安定性および信頼性を損なう原因となっていた。
【０００７】
この問題を解決するため、結晶質半導体膜から結晶化を促進するための金属元素を除去する技術（ゲッタリング技術）を開発し、特開平１０−２７０３６３号公報に開示している。前記ゲッタリング技術とは、まず、結晶質半導体膜に１５族に属する元素を選択的に添加して加熱処理を行なう。前記加熱処理により、前記１５族に属する元素が添加されていない領域（被ゲッタリング領域）の前記金属元素は前記被ゲッタリング領域から放出され、拡散し、前記１５族に属する元素の添加領域（ゲッタリング領域）に捕獲される。その結果、前記被ゲッタリング領域において前記金属元素の除去または低減することができ、さらにゲッタリング時の加熱温度はガラス基板が耐え得る６００℃以下とすることができる。また、１５族に属する元素だけでなく１３族に属する元素も導入しても、金属元素をゲッタリングできることは確認されている。
【０００８】
このような作製工程を経て形成された結晶質半導体膜は、高い移動度を有するため、この結晶質半導体膜を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、例えば、アクティブマトリクス型の電気光学装置等に盛んに利用されている。
【０００９】
アクティブマトリクス型液晶表示装置には、機能ブロックごとに画像表示を行なう画素回路や、ＣＭＯＳ回路を基本としたシフトレジスタ回路、レベルシフタ回路、バッファ回路、サンプリング回路などの画素回路を制御するための駆動回路が一枚の基板上に形成される。
【００１０】
アクティブマトリクス型液晶表示装置の画素回路には、数十から数百万個の各画素にＴＦＴ（画素ＴＦＴ）が配置され、その画素ＴＦＴのそれぞれには画素電極が設けられている。液晶を挟んだ対向基板側には対向電極が設けられており、液晶を誘電体とした一種のコンデンサを形成している。そして、各画素に印加する電圧をＴＦＴのスイッチング機能により制御して、このコンデンサへの電荷を制御することで液晶を駆動し、透過光量を制御して画像を表示する仕組みになっている。
【００１１】
画素ＴＦＴはｎチャネル型ＴＦＴから成り、スイッチング素子として液晶に電圧を印加して駆動させるものである。液晶は交流で駆動させるので、フレーム反転駆動と呼ばれる方式が多く採用されている。この方式では消費電力を低く抑えるために、画素ＴＦＴに要求される特性はオフ電流値（ＴＦＴがオフ動作時に流れるドレイン電流）を十分低くすることが重要である。
【００１２】
オフ電流値を低減するためのＴＦＴの構造として、低濃度ドレイン（ＬＤＤ：Lightly Doped Drain）構造が知られている。この構造はチャネル形成領域と、高濃度に不純物元素を添加して形成するソース領域またはドレイン領域との間に低濃度に不純物元素を添加した領域を設けたものであり、この領域をＬＤＤ領域と呼んでいる。また、ホットキャリアによるオン電流値の劣化を防ぐための手段として、ゲート絶縁膜を介してＬＤＤ領域をゲート電極と重ねて配置させた、いわゆるＧＯＬＤ（Gate-drain Overlapped LDD）構造が知られている。このような構造とすることで、ドレイン近傍の高電界が緩和されてホットキャリア注入を防ぎ、劣化現象の防止に有効であることが知られている。
【００１３】
また、ＧＯＬＤ構造を形成するために、ゲート電極の端部はテーパーを有する形状とする。このような形状にすることで、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層にｎ型を付与する不純物元素を導入する工程と、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層にｐ型を付与する不純物元素を導入する工程は、それぞれ１回のドーピング処理で、ゲート電極と重ならない部分にソース領域およびドレイン領域が形成され、ゲート電極のテーパーの下方には前記テーパーの形状に沿った濃度勾配を有するＬＤＤ領域を形成することができる。
【００１４】
また、ドーピング処理において、半導体膜へ打ち込まれるイオンのエネルギーは、半導体膜を形成する元素の結合エネルギーと比較して非常に大きい。そのため、前記半導体膜へ打ち込まれるイオンは前記半導体膜を形成する元素を格子点から弾き飛ばして結晶に欠陥を生じさせる。したがって、ドーピング処理後は前記欠陥の回復を行ない、また同時に打ち込んだ不純物元素を活性化させるため、加熱処理を行なうことが多い。加熱処理として、ファーネスアニール炉を用いた熱アニール法、レーザアニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）が挙げられる。また、不純物元素を活性化させることは、不純物元素が添加された領域を低抵抗領域にしてＬＤＤ領域、ソース領域およびドレイン領域として機能させるために重要なプロセスである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
１５族に属する元素はイオンドープ法（ＰＨ3などをプラズマで解離して、イオンを電界で加速して半導体膜中に注入する方法であり、基本的にイオンの質量分離を行なわない方法を指す）で半導体膜に注入するが、ゲッタリングのために例えばリンを導入した場合、必要なリン濃度は１×１０20/cm3以上である。イオンドープ法による１５族に属する元素の添加は、半導体膜の非晶質化をもたらすが、１５族に属する元素の濃度の増加はその後の加熱処理による再結晶化の妨げとなり問題となっている。また、高濃度の１５族に属する元素の添加は、ドーピングに必要な処理時間の増大をもたらし、ドーピング工程におけるスループットを低下させるので問題となっている。
【００１６】
さらに、１５族に属する元素はｎ型を付与する不純物元素であり、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域およびドレイン領域に添加した１５族に属する元素に対し、その導電型を反転させるために必要なｐ型を付与する不純物元素（例えば、１３族に属する元素）の濃度は１．５〜３倍が必要であり、再結晶化の困難さに伴って、ソース領域およびドレイン領域の高抵抗化をもたらし問題となっている。
【００１７】
本発明はこのような問題点を解決するための技術であり、半導体膜の結晶化を助長する金属元素を用いて得られる結晶質半導体膜に残存する当該金属元素を効果的に除去し、また、十分な半導体膜の結晶性の回復および不純物元素の活性化を行なって、ＴＦＴを用いて作製する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を目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ゲート電極の一部と重なる低濃度不純物領域の結晶性の回復及び不純物元素の活性化を行なうために、半導体膜が形成されている基板（以下、半導体膜基板と呼ぶ。）の裏面側（本明細書中では、膜が形成されている面と反対側の面と定義する。）に、反射膜が形成されている基板や反射率の高い材料で形成された反射板（以下、これらを反射体と呼ぶ。）を設置して、前記半導体膜基板の表面側（本明細書中では、膜が形成されている面と定義する。）からレーザ光を照射し、前記半導体膜基板を透過したレーザ光を前記反射体によって反射させ、再び前記半導体膜基板の裏面側からレーザ光を照射することを特徴とする。このとき、基板を４５０℃程度まで加熱してもよい。レーザ光の照射と同時に基板を加熱することで、半導体膜の結晶性の回復および不純物元素の活性化をより図ることができる。
【００１９】
前記レーザ光として、パルス発振型または連続発光型の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザ等から射出されたレーザ光を用いることができる。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、ＣＯ2レーザ等があり、前記金属レーザとしてはヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザが挙げられる。
【００２０】
前記低濃度不純物領域は、一導電型の不純物が導入された領域である。一導電型不純物は１５族に属する元素あるいは１３族に属する元素が適用される。加えて、当該低濃度不純物領域に水素を添加してもよく、当該低濃度不純物領域には、一導電型の不純物、及び水素が共に含まれる。
【００２１】
また、前記低濃度不純物領域は、１５族に属する元素及び１３族に属する元素を添加してもよく、当該不純物領域には、１５族に属する元素、及び１３族に属する元素が共に含まれる。
【００２２】
また、前記低濃度不純物領域は、１５族に属する元素、１３族に属する元素、及び水素を添加してもよく、不純物領域には、１５族に属する元素、１３族に属する元素、及び水素が共に含まれる。
【００２３】
さらに、本発明は、半導体膜に結晶化を助長する金属元素を用いて結晶化させ、希ガス元素（希ガスとも呼ばれる）を添加した不純物領域を形成し、加熱処理により前記不純物領域に半導体膜に含まれる金属元素を偏析させてゲッタリングを行ない、続いて、半導体膜基板の裏面側に反射体を設置して、前記半導体膜基板の表面側からレーザ光を照射し、前記半導体膜基板の裏面側からレーザ光を照射することを特徴とする。
【００２４】
前記希ガス元素を用いることで、不純物元素の導入量を低減することができる。そのため、ドーピング処理によるゲート絶縁膜および半導体膜およびその界面におけるダメージを低減することができ、トラップセンターを少なくすることができる。このことにより、ＴＦＴを作製したときの信頼性の向上を図ることができる。また、トラップセンターが少なくなることから、ゲート電極と低濃度不純物領域のオーバーラップ領域の幅を小さくする事ができる。そのことから、トランジスタのさらなる微細化が可能となる。
【００２５】
前記希ガス元素はＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅから選ばれた一種または複数種であり、これらのイオンを電界で加速して半導体膜に注入することにより、ダングリングボンドや格子歪みを形成してゲッタリングサイトを形成することができる。
【００２６】
また、希ガス元素を添加した不純物領域に一導電型の不純物を添加してもよく、当該不純物領域には、希ガス元素及び一導電型の不純物が共に含まれる。一導電型不純物は１５族に属する元素あるいは１３族に属する元素が適用される。加えて、当該不純物領域に水素を添加してもよく、当該不純物領域には、希ガス元素、一導電型の不純物、及び水素が共に含まれる。
【００２７】
また、希ガス元素を添加した不純物領域に１５族に属する元素及び１３族に属する元素を添加してもよく、当該不純物領域には、希ガス元素、１５族に属する元素、及び１３族に属する元素が共に含まれる。
【００２８】
また、希ガス元素を添加した不純物領域に１５族に属する元素、１３族に属する元素、及び水素を添加してもよく、不純物領域には、希ガス元素、１５族に属する元素、１３族に属する元素、及び水素が共に含まれる。
【００２９】
また、前記半導体膜基板と前記反射体は接して設置しても良いし、離して設置しても良い。
【００３０】
また、前記反射体を形成する材料としては、耐熱性材料を用い、前記レーザ光に対する反射率が高いものを用いることを特徴とする。図５に示すように、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）や銀（Ａｇ）から選ばれた元素、または前記元素を成分とする化合物或いは合金から形成してもよい。前記反射体として、基板上に反射膜を形成してもよいし、反射率の高い材料で形成された反射板を使用してもよい。
【００３１】
前記反射体において、レーザ光が反射する面は平面でもよいし、曲面としてもよい。前記レーザ光は基板上に形成された半導体膜の表面またはその近傍で集光する。また、前記レーザ光の一部は前記基板を透過し、反射体によって反射されて前記半導体膜の裏面側からも照射する。その際、前記反射体においてレーザ光が反射する面の形状が平面であると、前記反射体によって反射したレーザ光は前記半導体膜の表面側から入射したレーザ光より拡がる場合がある。そのため、前記反射体においてレーザ光が反射する面の形状を曲面とすれば、前記反射体によって反射し、かつ、集光されたレーザ光を前記半導体膜の裏面側から照射することができ、前記半導体膜に対する実効的なエネルギー密度をさらに高めることができる。前記曲面の曲率は、レーザ光の状態や前記基板と前記反射体との距離等によって異なるので、実施者が適宜決定すればよい。また、反射体の反射面に起伏部を設けてレーザ光を乱反射させてもよい。
【００３２】
また、半導体膜が形成された基板に該基板の表面側からレーザ光を照射する際、前記基板および反射体は前記レーザ光に対して相対的に移動してもよいし、前記基板のみが前記レーザ光および前記反射体に対して相対的に移動してもよい。
【００３３】
また、本発明において用いるレーザ光は基板を透過することが必須条件である。そこで、図６（Ａ）に波長に対する１７３７ガラス基板の透過率を、図６（Ｂ）波長に対する合成石英ガラス基板の透過率を示す。図６より、用いる基板にある程度の透過率を必要とするのなら、前記レーザ光の波長は３００ｎｍ以上（好ましくは４００ｎｍ以上）が望ましい。また、図６より、用いるレーザによって、基板を選択することが望ましい。例えば、ＸｅＣｌエキシマレーザ（波長３０８ｎｍ）を用いるなら、１７３７ガラス基板より合成石英ガラス基板の方が透過率が高いため、合成石英ガラス基板を用いる方が望ましい。さらに、用いるレーザはガスレーザより固体レーザが望ましい。ガスレーザに用いるガスは一般に非常に高価であり、ガス交換の頻度が高くなると製造コストの増加を招くという問題がある。また、レーザ発振を行なうレーザチューブや発振過程で生成した不要な化合物を除去するためのガス精製器などの付属機器の交換が２〜３年に一度必要となる。これらの付属機器は高価なものが多く、やはり製造コストの増加を招くという問題がある。そのため、ＹＡＧレーザ等の固体レーザ（結晶ロッドを共振キャビティとしたレーザ光を出力するレーザ）を用いれば、ガスレーザに比べランニングコスト（ここでは稼働に伴い発生する費用を意味する）を低くすることができるためである。
【００３４】
また、半導体膜基板に該半導体膜基板の表面側からレーザ光を照射する際、前記レーザ光を前記半導体膜基板に対して、斜めから照射しても良い。
【００３５】
また、前記反射体は１度作製しておけば、何度でも利用することができる。
【００３６】
また、半導体膜として非晶質半導体膜や結晶質半導体膜があり、非晶質珪素膜のほかに、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。
【００３７】
以上のような本発明を適用することで、金属元素のゲッタリング、半導体膜の結晶性の回復および不純物元素の活性化が十分に行なわれた半導体膜を得ることができ、半導体装置の性能を大幅に向上させうる。例えば、ＴＦＴを例に挙げると、金属元素のゲッタリングが十分に行なわれることで、オフ電流値を低減させ、しかもオフ電流値のばらつきを抑えることを可能とする。また、半導体膜の結晶性の回復が十分に行なわれることで、チャネル形成領域が高抵抗領域となり、リーク電流を低下させることを可能とする。また、不純物元素の活性化が十分に行なわれることで、不純物元素が添加された領域を低抵抗領域にしてＬＤＤ領域、ソース領域およびドレイン領域として機能させることを可能とする。
【００３８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について説明する。図１（Ａ）はレーザ照射装置の構成を示す図である。このレーザ照射装置は、レーザ発振器１０１、レーザ発振器１０１を発振源とするレーザ光２１０（高調波が望ましい。好ましくは第２高調波）を線状に加工する光学系２０１、透光性基板を固定するステージ１０２を有し、ステージ１０２にはヒータ１０３とヒータコントローラー１０４が具備されて、基板を４５０℃まで加熱することができる。また、ステージ１０２上には反射体１０５が設けられ、その上に半導体膜が形成された基板１０６が設置される。
【００３９】
前記レーザ発振器１０１として、パルス発振型または連続発光型の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザ等から射出されたレーザ光を用いることができる。なお、レーザ発振器１０１から出力されたレーザ光を第２高調波または第３高調波に変調する場合は、レーザ発振器１０１の直後に非線形素子を含む波長変調器を設ければ良い。
【００４０】
次に、図１（Ａ）のような構成のレーザ照射装置において、基板１０６の保持方法を図１（Ｂ）を用いて説明する。ステージ１０２に保持された基板１０６は、反応室１０７に設置され、レーザ１０１を発振源とする線状のレーザ光が照射される。反応室内は図示されていない排気系またはガス系により減圧状態または不活性ガス雰囲気とすることができ、半導体膜を汚染させることなく１００〜４５０℃まで加熱することができる。
【００４１】
また、ステージ１０２はガイドレール１０８に沿って反応室１０７内を移動することができ、基板の全面に線状のレーザ光を照射することができる。レーザ光は基板１０６の上面に設けられた図示されていない石英製の窓から入射する。また、図１（Ｂ）ではこの反応室１０７にトランスファー室１０９、中間室１１０、ロード・アンロード室１１１が接続され、それぞれの室は仕切弁１１２、１１３で分離されている。
【００４２】
ロード・アンロード室１１１には複数の基板を保持することが可能なカセット１１４が設置され、トランスファー室１０９に設けられた搬送ロボット１１５により基板が搬送される。基板１０６'は搬送中の基板を表す。このような構成とすることによりレーザアニールを減圧下または不活性ガス雰囲気中で連続して処理することができる。
【００４３】
次に、レーザ光を線状にする光学系２０１の構成について図２を用いて説明する。図２（Ａ）は光学系２０１を側面から見た図であり、図２（Ｂ）は光学系２０１を上面から見た図である。
【００４４】
レーザ１０１を発振源とするレーザ光はシリンドリカルアレイレンズ２０２により縦方向に分割される。この分割されたレーザ光はシリンドリカルレンズ２０３によりさらに横方向に分割される。即ち、レーザ光はシリンドリカルアレイレンズ２０２、２０３によって最終的にはマトリクス状に分割されることになる。
【００４５】
そして、レーザ光はシリンドリカルレンズ２０４により一旦集光される。その際、シリンドリカルレンズ２０４の直後にシリンドリカルレンズ２０５を通る。その後、ミラー２０６で反射され、シリンドリカルレンズ２０７を通った後、照射面２０８に達する。
【００４６】
このとき、照射面２０８に投影されたレーザ光は線状の照射面を示す。即ち、シリンドリカルレンズ２０７を透過したレーザ光の断面形状は線状になっていることを意味する。この線状に加工されたレーザ光の幅方向（短い方向）の均質化は、シリンドリカルアレイレンズ２０２、シリンドリカルレンズ２０４及びシリンドリカルレンズ２０７で行われる。また、上記レーザ光の長さ方向（長い方向）の均質化は、シリンドリカルアレイレンズ２０３及びシリンドリカルレンズ２０５で行われる。
【００４７】
次に、基板上に形成された半導体膜を裏面側からレーザ光を照射するための構成について図３を用いて説明する。図３に示したのは、図１における基板１０６と反射体１０５との位置関係を示す図である。
【００４８】
図３において、３１１はＧＯＬＤ構造のＴＦＴのゲート電極まで形成されているものである。また、３１１の下にはレーザ光を反射させるための反射体３１２が配置される。
【００４９】
ここで、ＴＦＴのゲート電極まで形成する方法について図４を用いて説明する。まず、透光性基板３００はガラス基板、合成石英ガラス基板、結晶化ガラス基板若しくはプラスチック基板が用いられる。下地絶縁膜３０１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、酸化珪素膜や窒化酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの珪素を含む絶縁膜を用いれば良い。もちろん他の絶縁膜を用いても良く、下地絶縁膜は単層でなく、積層としてもよい。
【００５０】
そして、非晶質構造を有する半導体膜３０２を公知の手段（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）の厚さで形成する。半導体膜の材料に限定はないが、好ましくは珪素または珪素ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形成するとよい。そして前記半導体膜に結晶化を助長する金属元素（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｓｂから選ばれた一種または複数種）を添加して金属含有層３０３を形成し、加熱処理を行なって半導体膜を結晶化させる。もちろん、他の公知の結晶化法（レーザ結晶化法など）を組み合わせても良い。（図４（Ａ））
【００５１】
結晶化した半導体膜をパターニングして島状半導体膜３０４を形成した後、絶縁膜３０５を酸化珪素膜や窒化酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの珪素を含む絶縁膜などで形成し、導電膜３０６を形成する。導電膜の材料に特に限定はないが、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結晶質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。もちろん、導電膜は単層ではなく、積層としてもよい。続いてエッチングを行なって端部にテーパーを有するゲート電極３０７を形成する。
【００５２】
そして、ドーピング処理を行なって、不純物元素の導入を行なう。ドーピング処理は、イオンドープ法やイオン注入法などにより、希ガス元素から選ばれた一種または複数種の元素と、ｎ型を付与する不純物元素またはｐ型を付与する不純物元素を導入する。希ガス元素から選ばれた一種または複数種の元素、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を導入してもよい。加えて、水素を添加してもよい。もちろん、希ガス元素を導入する工程と、ｎ型を付与する不純物元素またはｐ型を付与する不純物元素を導入する工程とを分けて行なっても良い。ドーピング処理により、不純物元素が高濃度に導入された領域３０８、ゲート電極の端部のテーパーにより低濃度に導入された領域３０９および不純物元素が導入されない領域（チャネル形成領域）３１０が形成される。そして、加熱処理を行なって、前記金属元素のゲッタリングを行なう。前記加熱処理により、チャネル形成領域から不純物元素が添加された領域へ金属元素が移動し、チャネル形成領域を高抵抗領域とすることができる。
【００５３】
そして、希ガス元素が導入された領域の結晶性の回復を十分に行なうための方法を図３に示す。
【００５４】
ここで、反射体３１２は表面（レーザ光の反射面）に金属膜を形成した基板であっても良いし、反射率の高い材料で形成された反射板であっても良い。この場合、金属膜としては如何なる材料を用いても良い。代表的には、アルミニウム、銀、タングステン、チタン、タンタルのいずれかの元素を含む金属膜を用いる。
【００５５】
また、反射体３１２を配置する代わりに、基板３００の裏面（表面の反対側の面）に直接上述のような金属膜を形成し、そこでレーザ光を反射させることも可能である。但し、その構成は半導体装置の作製過程で裏面に形成した金属膜が除去されないことが前提である。
【００５６】
そして、図２で説明した光学系２０１（図中ではシリンドリカルレンズ２０７のみを示す。）を経由して線状に加工されたレーザ光が、ゲート電極３０７の下方の半導体膜にも照射される。
【００５７】
このとき、半導体膜に照射されるレーザ光には、シリンドリカルレンズ２０７を通過して直接照射されるレーザ光３１３と、反射体３１２で一旦反射されて半導体膜へ照射されるレーザ光３１４とがある。なお、本明細書中では、反射体の表面に照射されるレーザ光を第１のレーザ光と呼び、反射体によって反射されるレーザ光を第２のレーザ光と呼ぶ。
【００５８】
シリンドリカルレンズ２０７を通過したレーザ光は、集光される過程で基板表面に対して４５〜９０°の入射角を持つ。そのため、第２のレーザ光３１４は半導体膜の裏面側にも回り込んで照射される。また、反射体３１２の反射面に起伏部を設けてレーザ光を乱反射させることで、第２のレーザ光３１４をさらに効率良く得ることができる。また、反射体３１２の反射面を曲面（例えば、凹面）にすれば、レーザ光を集光しながら半導体膜に照射することができ、効率が良い。
【００５９】
以上のように、本発明によれば、固体レーザを発振源とするレーザ光を線状に加工することが可能であり、且つ、そのレーザ光を第１のレーザ光および第２のレーザ光に分光して、半導体膜の裏面に照射することが可能である。さらに、ソース領域およびドレイン領域はＬＤＤ領域に比べて低抵抗領域でなくてはならないが、第１のレーザ光および第２のレーザ光が照射されるため、不純物元素の活性化が十分行なわれることになる。
【００６０】
さらに、レーザ照射装置のステージ１０２にはヒータ１０３とヒータコントローラー１０４が具備されているため、基板を１００〜４５０℃まで加熱しながら、レーザ光を照射することが可能となり、さらに効率良く結晶性の回復および不純物元素の活性化を行なうことができる。
【００６１】
また、図１９に示すように、半導体膜基板に対してレーザ光を斜めから照射すれば、第２のレーザ光はゲート電極と重なる半導体膜により照射されやすくなり、前記半導体膜の結晶性の回復および不純物元素の活性化が十分に行なわれることになる。
【００６２】
以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例でもってさらに詳細な説明を行なうこととする。
【００６３】
【実施例】
［実施例１］
本発明の実施例について説明する。図１（Ａ）はレーザ照射装置の構成を示す図である。このレーザ照射装置は、レーザ発振器１０１、レーザ発振器１０１を発振源とするレーザ光２１０（好ましくは第２高調波）を線状に加工する光学系２０１、透光性基板を固定するステージ１０２を有し、ステージ１０２にはヒータ１０３とヒータコントローラー１０４が具備されて、基板を１００〜４５０℃まで加熱することができる。また、ステージ１０２上には反射体１０５が設けられ、その上に半導体膜が形成された基板１０６が設置される。
【００６４】
なお、レーザ発振器１０１から出力されたレーザ光を第２高調波または第３高調波に変調する場合は、レーザ発振器１０１の直後に非線形素子を含む波長変調器を設ければ良い。本実施例ではレーザ発振器１０１として、Ｎｄ：ＹＡＧレーザを用い、非線形光学素子によって第２高調波に変調したレーザ光を用いた。しかしながら、Ｎｄ：ＹＡＧレーザはコヒーレント性の高いレーザであるため、光学系２０１の前に薄膜偏光素子（ＴＦＰ：Thin Film Polarizer）および偏光板などを設置して、レーザ発振器１０１から発振されたレーザ光の一部に光路長を追加し、照射面における干渉を防ぐことが望ましい。
【００６５】
次に、図１（Ａ）のような構成のレーザ照射装置において、基板１０６の保持方法を図１（Ｂ）を用いて説明する。ステージ１０２に保持された基板１０６は、反応室１０７に設置され、レーザ１０１を発振源とする線状のレーザ光が照射される。反応室内は図示されていない排気系またはガス系により減圧状態または不活性ガス雰囲気とすることができ、半導体膜を汚染させることなく１００〜４５０℃まで加熱することができる。
【００６６】
また、ステージ１０２はガイドレール１０８に沿って反応室内を移動することができ、基板の全面に線状のレーザ光を照射することができる。レーザ光は基板１０６の上面に設けられた図示されていない石英製の窓から入射する。また、図１（Ｂ）ではこの反応室１０７にトランスファー室１０９、中間室１１０、ロード・アンロード室１１１が接続され、それぞれの室は仕切弁１１２、１１３で分離されている。
【００６７】
ロード・アンロード室１１１には複数の基板を保持することが可能なカセット１１４が設置され、トランスファー室１０９に設けられた搬送ロボット１１５により基板が搬送される。基板１０６'は搬送中の基板を表す。このような構成とすることによりレーザアニールを減圧下または不活性ガス雰囲気中で連続して処理することができる。
【００６８】
次に、レーザ光を線状にする光学系２０１の構成について図２を用いて説明する。図２（Ａ）は光学系２０１を側面から見た図であり、図２（Ｂ）は光学系２０１を上面から見た図である。
【００６９】
レーザ１０１を発振源とするレーザ光はシリンドリカルアレイレンズ２０２により縦方向に分割される。この分割されたレーザ光はシリンドリカルレンズ２０３によりさらに横方向に分割される。即ち、レーザ光はシリンドリカルアレイレンズ２０２、２０３によって最終的にはマトリクス状に分割されることになる。
【００７０】
そして、レーザ光はシリンドリカルレンズ２０４により一旦集光される。その際、シリンドリカルレンズ２０４の直後にシリンドリカルレンズ２０５を通る。その後、ミラー２０６で反射され、シリンドリカルレンズ２０７を通った後、照射面２０８に達する。
【００７１】
このとき、照射面２０８に投影されたレーザ光は線状の照射面を示す。即ち、シリンドリカルレンズ２０７を透過したレーザ光の断面形状は線状になっていることを意味する。この線状に加工されたレーザ光の幅方向（短い方向）の均質化は、シリンドリカルアレイレンズ２０２、シリンドリカルレンズ２０４及びシリンドリカルレンズ２０７で行われる。また、上記レーザ光の長さ方向（長い方向）の均質化は、シリンドリカルアレイレンズ２０３及びシリンドリカルレンズ２０５で行われる。
【００７２】
次に、基板上に形成された半導体膜を裏面側からレーザ光を照射するための構成について図３を用いて説明する。図３に示したのは、図１における基板１０６と反射体１０５との位置関係を示す図である。
【００７３】
図３において、３１１はＴＦＴのゲート電極まで形成されているものである。また、３１１の下にはレーザ光を反射させるための反射体３１２が配置される。
【００７４】
ここで、ＴＦＴのゲート電極まで形成する方法について図４を用いて説明する。まず、透光性基板３００はガラス基板、合成石英ガラス基板、結晶化ガラス基板若しくはプラスチック基板が用いられる。本実施例では透光性基板として合成石英ガラス基板を用いる。
【００７５】
そして、下地絶縁膜３０１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、酸化珪素膜や窒化酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの珪素を含む絶縁膜を用いれば良い。もちろん下地絶縁膜は単層でなく、積層としてもよい。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚１５０ｎｍの酸化珪素膜を形成する。
【００７６】
そして、非晶質構造を有する半導体膜３０２を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により、２５〜２００ｎｍ、好ましくは２５〜８０ｎｍ（代表的には３０〜６０ｎｍ）の厚さで形成する。半導体膜の材料に限定はないが、好ましくは珪素または珪素ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形成するとよい。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により、膜厚５０ｎｍの非晶質珪素膜を形成する。そして前記半導体膜に結晶化を助長する金属元素を添加して金属含有層３０３を形成する。前記金属元素の導入する方法は、プラズマ処理や蒸着、スパッタ法、イオン注入、溶液塗布等を利用すればよい。本実施例では、酢酸ニッケル水溶液（重量換算濃度５ｐｐｍ、体積５ｍｌ）を前記非晶質珪素膜表面にスピンコート法にて塗布する。そして、加熱処理を行なって半導体膜を結晶化させる。加熱時間や温度は、半導体膜や添加する金属元素によるので、実施者が適宜決定すれば良い。本実施例では、５５０℃の窒素雰囲気中に４時間曝す。結晶化した半導体膜のパターニングして島状半導体膜を形成した後、絶縁膜３０５を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により、酸化珪素膜や窒化酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの珪素を含む絶縁膜などで形成する。
【００７７】
続いて、導電膜３０６を形成する。導電膜の材料に特に限定はないが、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結晶質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。もちろん、導電膜は単層ではなく、積層としてもよい。本実施例では、膜厚４００ｎｍのＷ膜からなる導電膜３０６を形成する。Ｗ膜は、Ｗのターゲットを用いたスパッタ法で形成する。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。
【００７８】
続いてエッチングを行なって端部にテーパーを有するゲート電極３０７を形成する。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（図示せず）を形成し、電極及び配線を形成するためのエッチング処理を行なう。本実施例ではエッチング処理として、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なった。ここでは、松下電器産業（株）製のＩＣＰを用いたドライエッチング装置（Model Ｅ６４５−□ＩＣＰ）を用いた。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。このエッチング処理によりＷ膜をエッチングして導電層の端部をテーパー形状とする。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。上記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。３０４はゲート絶縁膜であり、導電層３０６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。
【００７９】
そして、ドーピング処理を行なって、不純物元素の導入を行なう。ドーピング処理は、イオンドープ法やイオン注入法などにより、希ガス元素から選ばれた一種または複数種の元素と、ｎ型を付与する不純物元素またはｐ型を付与する不純物元素を導入する。希ガス元素から選ばれた一種または複数種の元素、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を導入してもよい。加えて、水素を添加してもよい。もちろん、希ガス元素を導入する工程と、ｎ型を付与する不純物元素またはｐ型を付与する不純物元素を導入する工程とを分けて行なっても良い。ドーピング処理により、不純物元素が高濃度に導入された領域３０８、ゲート電極の端部のテーパーにより低濃度に導入された領域３０９および不純物元素が導入されない領域（チャネル形成領域）３１０が形成される。本実施例では、１５族に属する元素としてリンを、希ガス元素としてアルゴンを用いた。リンの注入条件は、水素で希釈された５％のＰＨ3を用い、加速電圧８０keV、ドーズ量１．５×１０15/cm2とした。注入に要する時間は約８分であり、結晶質半導体膜には平均濃度で２×１０20/cm3のリンを注入することができる。一方、アルゴンは９０keVの加速電圧で、２×１０15/cm2のドーズ量で注入した。
【００８０】
続いて、加熱処理を行なって、前記金属元素のゲッタリングを行なう。前記加熱処理により、チャネル形成領域から不純物元素が添加された領域へ金属元素が移動し、チャネル形成領域を高抵抗領域とすることができる。本実施例では、窒素雰囲気中、５５０℃にて４時間の加熱処理を行ってゲッタリングを行った。
【００８１】
そして、希ガス元素が導入された領域の結晶性の回復を十分に行なうための方法を図３に示す。
【００８２】
ここで、反射体３１２は表面（レーザ光の反射面）に金属膜を形成した基板であっても良いし、反射率の高い材料で形成された反射板であっても良い。この場合、金属膜としては如何なる材料を用いても良い。代表的には、アルミニウム、銀、タングステン、チタン、タンタルのいずれかの元素を含む金属膜を用いる。
【００８３】
また、反射体３１２を配置する代わりに、基板３００の裏面（表面の反対側の面）に直接上述のような金属膜を形成し、そこでレーザ光を反射させることも可能である。但し、その構成は半導体装置の作製過程で裏面に形成した金属膜が除去されないことが前提である。本実施例では、合成石英ガラス基板にアルミニウムをスパッタにより成膜したものを反射体として用いる。
【００８４】
そして、図２で説明した光学系２０１（図中ではシリンドリカルレンズ２０７のみを示す。）を経由して線状に加工されたレーザ光が、ゲート電極３０７の下方の半導体膜にも照射される。
【００８５】
このとき、半導体膜に照射されるレーザ光には、シリンドリカルレンズ２０７を通過して直接照射されるレーザ光３１３と、反射体３１２で一旦反射されて半導体膜へ照射されるレーザ光３１４とがある。なお、本明細書中では、反射体の表面に照射されるレーザ光を第１のレーザ光と呼び、反射体によって反射されるレーザ光を第２のレーザ光と呼ぶ。
【００８６】
シリンドリカルレンズ２０７を通過したレーザ光は、集光される過程で基板表面に対して４５〜９０°の入射角を持つ。そのため、第２のレーザ光３１４は半導体膜の裏面側にも回り込んで照射される。また、反射体３１２の反射面に起伏部を設けてレーザ光を乱反射させることで、第２のレーザ光３１４をさらに効率良く得ることができる。また、反射体３１２の反射面を凹面にすれば、レーザ光を集光しながら半導体膜に照射することができ、効率が良い。
【００８７】
以上のように、本実施例によれば、固体レーザを発振源とするレーザ光を線状に加工することが可能であり、且つ、そのレーザ光を第１のレーザ光および第２のレーザ光に分光して、半導体膜の裏面に照射することが可能である。さらに、ソース領域およびドレイン領域はＬＤＤ領域に比べて低抵抗領域でなくてはならないが、第１のレーザ光および第２のレーザ光が照射されるため、結晶性の回復および不純物元素を活性化が十分行なわれることになる。
【００８８】
さらに、レーザ照射装置のステージ１０２にはヒータ１０３とヒータコントローラー１０４が具備されているため、基板を４５０℃程度まで加熱しながら、レーザ光を照射することが可能となり、さらに効率良く結晶性の回復および不純物元素の活性化を行なうことができる。
【００８９】
［実施例２］
本実施例では、実施例１とは異なる作製工程を経た半導体膜基板にレーザアニールを行なう場合について説明する。
【００９０】
ここで、ＴＦＴのゲート電極まで形成する方法について図７を用いて説明する。まず、実施例１にしたがって、図４（Ａ）の状態を得る。なお、図７（Ａ）は図４（Ａ）と同じ状態を示している。
【００９１】
そして、第１の加熱処理を行なって半導体膜を結晶化させる。加熱時間や温度は、半導体膜や添加する金属元素によるので、実施者が適宜決定すれば良い。本実施例では、５５０℃の窒素雰囲気中に４時間曝す。
【００９２】
続いて、マスク７５５を形成して、第１のドーピング処理を行ない、半導体膜に選択的に不純物元素を導入する。ドーピング処理は、イオンドープ法やイオン注入法などにより、希ガス元素から選ばれた一種または複数種の元素と、ｎ型を付与する不純物元素またはｐ型を付与する不純物元素を導入する。希ガス元素から選ばれた一種または複数種の元素、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を導入してもよい。加えて、水素を添加してもよい。本実施例では、イオンドープ法により、まずアルゴンのみを９０keVの加速電圧で、２×１０15/cm2のドーズ量で注入する。
【００９３】
そして、第２の加熱処理を行なって、結晶化を助長するために用いた金属元素を不純物元素が導入された領域７５６へ移動させる（ゲッタリング）。本実施例では、窒素雰囲気中、５５０℃にて４時間の加熱処理を行ってゲッタリングを行なう。（図７（Ｂ））
【００９４】
金属元素がゲッタリングされた領域７５６をエッチングし、またマスクを除去して、半導体層７５７を形成する。そして、絶縁膜７５８を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により、酸化珪素膜や窒化酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの珪素を含む絶縁膜などで形成する。
【００９５】
続いて、導電膜７５９を形成する。導電膜の材料に特に限定はないが、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結晶質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。もちろん、導電膜は単層ではなく、積層としてもよい。本実施例では、膜厚４００ｎｍのＷ膜からなる導電膜７５９を形成した。Ｗ膜は、Ｗのターゲットを用いたスパッタ法で形成する。（図７（Ｃ））
【００９６】
続いてエッチングを行なって端部にテーパーを有するゲート電極７６０を形成する。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（図示せず）を形成し、電極及び配線を形成するためのエッチング処理を行なう。該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。７５８はゲート絶縁膜であり、導電層７６０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。
【００９７】
そして、ドーピング処理を行なって不純物元素の導入を行なう。ドーピング処理は、イオンドープ法やイオン注入法などにより、ｎ型を付与する不純物元素またはｐ型を付与する不純物元素を導入する。ドーピング処理により、不純物元素が高濃度に導入された領域７６１、ゲート電極の端部のテーパーにより低濃度に導入された領域７６２および不純物元素が導入されない領域（チャネル形成領域）７６３が形成される。本実施例では、１５族に属する元素としてリンを用いた。リンの注入条件は、水素で希釈された５％のＰＨ3を用い、加速電圧８０keV、ドーズ量１．５×１０15/cm2とした。注入に要する時間は約８分であり、結晶質半導体膜には平均濃度で２×１０20/cm3のリンを注入することができる。
【００９８】
そして、加熱処理を行なって、前記金属元素のゲッタリングを行なう。前記加熱処理により、チャネル形成領域から不純物元素が添加された領域へ金属元素が移動し、チャネル形成領域を高抵抗領域とすることができる。本実施例では、窒素雰囲気中、５５０℃にて４時間の加熱処理を行ってゲッタリングを行った。（図７（Ｄ））
【００９９】
そして、実施例１で説明した図３に示す方法で、不純物元素が導入された領域の結晶性の回復および不純物元素の活性化を行なう。
【０１００】
ここで、反射体３１２は表面（レーザ光の反射面）に金属膜を形成した基板であっても良いし、反射率の高い材料で形成された反射板であっても良い。この場合、金属膜としては如何なる材料を用いても良い。代表的には、アルミニウム、銀、タングステン、チタン、タンタルのいずれかの元素を含む金属膜を用いる。
【０１０１】
さらに、レーザ照射装置のステージ１０２にはヒータ１０３とヒータコントローラー１０４が具備されているため、基板を４５０℃程度まで加熱しながら、レーザ光を照射することが可能となり、さらに効率良く結晶性の回復および不純物元素の活性化を行なうことができる。
【０１０２】
［実施例３］
本実施例では、実施例１および実施例２とは異なる作製工程を経た半導体膜基板にレーザアニールを行なう場合について説明する。
【０１０３】
ここで、ＴＦＴのゲート電極まで形成する方法について図２０を用いて説明する。まず、実施例１にしたがって、図４（Ａ）の半導体膜３０２が形成された状態を得る。なお、図４（Ａ）と対応する部分には図２０（Ａ）において同じ符号を用いている。
【０１０４】
そして、開口部を有する絶縁膜７７０を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により、酸化珪素膜や窒化酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの珪素を含む絶縁膜で形成した後、結晶化を助長する金属元素を添加して金属含有層７７１を形成する。前記金属元素の導入する方法は、プラズマ処理や蒸着、スパッタ法、イオン注入、溶液塗布等を利用すればよい。第１の加熱処理を行なって半導体膜を結晶化させる。加熱時間や温度は、半導体膜や添加する金属元素によるので、実施者が適宜決定すれば良い。本実施例では、５５０℃の窒素雰囲気中に４時間曝す。
【０１０５】
続いて、第１のドーピング処理を行ない、半導体膜に選択的に不純物元素を導入する。ドーピング処理は、イオンドープ法やイオン注入法などにより、希ガス元素から選ばれた一種または複数種の元素を導入する。または、希ガス元素から選ばれた一種または複数種の元素と、ｎ型を付与する不純物元素またはｐ型を付与する不純物元素を導入してもよい。希ガス元素から選ばれた一種または複数種の元素、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を導入してもよい。加えて、水素を添加してもよい。本実施例では、イオンドープ法により、まずアルゴンのみを９０keVの加速電圧で、２×１０15/cm2のドーズ量で注入する。
【０１０６】
そして、第２の加熱処理を行なって、結晶化を助長するために用いた金属元素を不純物元素が導入された領域７７２へ移動させる（ゲッタリング）。本実施例では、窒素雰囲気中、５５０℃にて４時間の加熱処理を行ってゲッタリングを行なう。（図２０（Ｂ））
【０１０７】
絶縁膜７７０および半導体膜の一部エッチングして、半導体層７７３を形成する。そして、絶縁膜７７４ａを公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により、酸化珪素膜や窒化酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの珪素を含む絶縁膜などで形成する。
【０１０８】
続いて、導電膜７７５を形成する。導電膜の材料に特に限定はないが、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結晶質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。もちろん、導電膜は単層ではなく、積層としてもよい。本実施例では、膜厚４００ｎｍのＷ膜からなる導電膜７７５を形成する。（図２０（Ｃ））
【０１０９】
続いてエッチングを行なって端部にテーパーを有するゲート電極７７６を形成する。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（図示せず）を形成し、電極及び配線を形成するためのエッチング処理を行なう。該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。７７４ｂはゲート絶縁膜であり、ゲート電極７７６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。
【０１１０】
そして、第２のドーピング処理を行なって不純物元素の導入を行なう。ドーピング処理は、イオンドープ法やイオン注入法などにより、ｎ型を付与する不純物元素またはｐ型を付与する不純物元素を導入する。ドーピング処理により、不純物元素が高濃度に導入された領域７７７、ゲート電極の端部のテーパーにより低濃度に導入された領域７７８および不純物元素が導入されない領域（チャネル形成領域）７７９が形成される。本実施例では、ｎ型を付与する不純物元素としてリンを用いた。リンの注入条件は、水素で希釈された５％のＰＨ3を用い、加速電圧８０keV、ドーズ量１．５×１０15/cm2とした。注入に要する時間は約８分であり、結晶質半導体膜には平均濃度で２×１０20/cm3のリンを注入することができる。（図２０（Ｄ））
【０１１１】
そして、実施例１で説明した図３に示す方法で、不純物元素が導入された領域の結晶性の回復および不純物元素の活性化を行なう。
【０１１２】
ここで、反射体３１２は表面（レーザ光の反射面）に金属膜を形成した基板であっても良いし、反射率の高い材料で形成された反射板であっても良い。この場合、金属膜としては如何なる材料を用いても良い。代表的には、アルミニウム、銀、タングステン、チタン、タンタルのいずれかの元素を含む金属膜を用いる。
【０１１３】
さらに、レーザ照射装置のステージ１０２にはヒータ１０３とヒータコントローラー１０４が具備されているため、基板を１００〜４５０℃まで加熱しながら、レーザ光を照射することが可能となり、さらに効率良く結晶性の回復および不純物元素の活性化を行なうことができる。
【０１１４】
［実施例４］
本実施例では、実施例１乃至３とは異なる作製工程を経た半導体膜基板にレーザアニールを行なう場合について説明する。
【０１１５】
まず、ＴＦＴのゲート電極まで形成する方法について図２３を用いて説明する。透光性基板３００はガラス基板、合成石英ガラス基板、結晶化ガラス基板若しくはプラスチック基板が用いられる。本実施例では透光性基板として合成石英ガラス基板を用いる。
【０１１６】
導電膜を形成し、エッチングを行なって所望の形状の導電膜７８０を形成する。導電膜の材料に特に限定はないが、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結晶質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。もちろん、導電膜は単層ではなく、積層としてもよい。本実施例では、膜厚４００ｎｍのＷ膜からなる導電膜７８０を形成する。Ｗ膜は、Ｗのターゲットを用いたスパッタ法で形成する。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。
【０１１７】
そして、絶縁膜７８１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、酸化珪素膜や窒化酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの珪素を含む絶縁膜を用いれば良い。もちろん絶縁膜は単層でなく、積層としてもよい。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚１５０ｎｍの酸化珪素膜を形成する。
【０１１８】
続いて、非晶質構造を有する半導体膜７８２を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により、２５〜２００ｎｍ、好ましくは２５〜８０ｎｍ（は３０〜６０ｎｍ）の厚さで形成する。半導体膜の材料に限定はないが、好ましくは珪素または珪素ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形成するとよい。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により、膜厚５０ｎｍの非晶質珪素膜を形成する。そして公知の結晶化法を行なって前記半導体膜を結晶化させる。本実施例では、酢酸ニッケル水溶液（重量換算濃度５ｐｐｍ、体積５ｍｌ）を前記非晶質珪素膜表面にスピンコート法にて塗布して金属含有層７８３を形成した後、５５０℃の窒素雰囲気中に４時間曝す。加熱時間や温度は、半導体膜や添加する金属元素によるので、実施者が適宜決定すれば良い。（図２３（Ａ））
【０１１９】
続いて、マスク７８４を形成して、ドーピング処理を行ない、半導体膜に選択的に不純物元素を導入する。ドーピング処理は、イオンドープ法やイオン注入法などにより、希ガス元素から選ばれた一種または複数種の元素と、ｎ型を付与する不純物元素またはｐ型を付与する不純物元素を導入する。希ガス元素から選ばれた一種または複数種の元素、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を導入してもよい。加えて、水素を添加してもよい。本実施例では、ｎ型を付与する不純物元素としてリンを、希ガス元素としてアルゴンを用いた。リンの注入条件は、水素で希釈された５％のＰＨ3を用い、加速電圧８０keV、ドーズ量１．５×１０15/cm2とした。注入に要する時間は約８分であり、結晶質半導体膜には平均濃度で２×１０20/cm3のリンを注入することができる。一方、アルゴンは９０keVの加速電圧で、２×１０15/cm2のドーズ量で注入する。
【０１２０】
本実施例のように、半導体膜を結晶化させるために金属元素を用いた場合は、加熱処理を行なって、前記金属元素のゲッタリングを行なうことが望ましい。前記加熱処理により、チャネル形成領域７８６から不純物元素が添加された領域７８５へ金属元素が移動し、チャネル形成領域７８６を高抵抗領域とすることができる。本実施例では、窒素雰囲気中、５５０℃にて４時間の加熱処理を行ってゲッタリングを行なう。（図２３（Ｂ））
【０１２１】
そして、マスク７８４を除去し、また、活性領域となる半導体層７８７を形成した後（図２３（Ｃ））、実施例１乃至３と同様に、希ガス元素が導入された領域の結晶性の回復を十分に行なうためにレーザアニールを行なう。（図２３（Ｄ））
【０１２２】
ここで、反射体３１２は表面（レーザ光の反射面）に金属膜を形成した基板であっても良いし、反射率の高い材料で形成された反射板であっても良い。この場合、金属膜としては如何なる材料を用いても良い。代表的には、アルミニウム、銀、タングステン、チタン、タンタルのいずれかの元素を含む金属膜を用いる。
【０１２３】
そして、図２で説明した光学系２０１（図中ではシリンドリカルレンズ２０７のみを示す。）を経由して線状に加工されたレーザ光が、半導体膜を裏面からも照射する。このような照射方法を適用することで、導電層７８０は熱伝導性が高いため、レーザアニールによる熱が逃げやすい。そのため、基板の裏面側からも照射することで、レーザアニールを効果的に行なうことが可能となる。
【０１２４】
さらに、レーザ照射装置のステージ１０２にはヒータ１０３とヒータコントローラー１０４が具備されているため、基板を４５０℃程度まで加熱しながら、レーザ光を照射することが可能となり、さらに効率良く結晶性の回復および不純物元素の活性化を行なうことができる。
【０１２５】
［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８〜図１２を用いて説明する。
【０１２６】
まず、本実施例ではコーニング社の＃７０５９ガラスや＃１７３７ガラスなどに代表される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３２０を用いる。なお、基板３２０としては、石英基板や可撓性基板などを用いることができる。可撓性基板とは、ＰＥＴ、ＰＥＳ、ＰＥＮ、アクリルなどからなるフィルム状の基板のことであり、可撓性基板を用いて半導体装置を作製すれば、軽量化が見込まれる。可撓性基板の表面、または表面および裏面にアルミ膜（ＡｌＯＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯなど）、炭素膜（ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）など）、ＳｉＮなどのバリア層を単層または多層にして形成すれば、耐久性などが向上するので望ましい。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。
【０１２７】
次いで、基板３２０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３２１を形成する。本実施例では下地膜３２１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。下地膜３０１の一層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ4、ＮＨ3、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化珪素膜３２１ａを１０〜２００nm（好ましくは５０〜１００nm）形成する。本実施例では、膜厚５０ｎｍの酸化窒化珪素膜３２１ａ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を形成した。次いで、下地膜３０１のニ層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ4、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化珪素膜３２１ｂを５０〜２００ｎｍ（好ましくは１００〜１５０nm）の厚さに積層形成する。本実施例では、膜厚１００ｎｍの酸化窒化珪素膜３２１ｂ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を形成する。
【０１２８】
次いで、下地膜上に半導体膜３２２を形成する。半導体膜３２２は、非晶質構造を有する半導体膜を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により、２５〜２００ｎｍ、好ましくは２５〜８０ｎｍ（代表的には３０〜６０ｎｍ）の厚さで形成する。半導体膜の材料に限定はないが、好ましくは珪素または珪素ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形成すると良い。続いて、ニッケルなどの触媒を用いて金属含有層３２３を形成し熱結晶化法を行なう。もちろん、ニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法と、他の公知の結晶化処理（レーザ結晶化法、熱結晶化法等）を組み合わせても良い。このような方法により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。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した後、ニッケルを含む溶液を非晶質珪素膜上に保持させる。この非晶質珪素膜に脱水素化（５００℃、１時間）を行った後、加熱処理（５５０℃、４時間）を行ない、結晶質珪素膜を形成した。そして、この結晶質珪素膜を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。
【０１２９】
また、半導体膜の結晶化にレーザ結晶化法も適用する場合には、パルス発振型または連続発光型の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザ等を用いることができる。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、ＣＯ2レーザ等があり、前記金属レーザとしてはヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザが挙げられる。これらのレーザを用いる場合には、レーザ発振器から放射されたレーザ光を光学系で線状に集光し半導体膜に照射する方法を用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣選択するものであるが、エキシマレーザを用いる場合はパルス発振周波数３００Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を１００〜１２００mJ/cm2、好ましくは１００〜８００mJ/cm2(代表的には２００〜７００mJ/cm2)とする。また、ＹＡＧレーザを用いる場合にはその第２高調波を用いパルス発振周波数１〜３００Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を３００〜１５００mJ/cm2、好ましくは３００〜１０００mJ/cm2(代表的には３５０〜８００mJ/cm2)とすると良い。そして幅１００〜１０００μｍ、例えば４００μｍで線状に集光したレーザ光を基板全面に渡って照射し、この時の線状レーザ光の重ね合わせ率（オーバーラップ率）を５０〜９８％として行ってもよい。また連続発振のレーザを用いる場合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。そして、０．５〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザ光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。
【０１３０】
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）のドーピングを行なってもよい。
【０１３１】
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。もちろん、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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
次いで、図８（Ｂ）に示すように、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を積層形成した。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した。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。Ｗ膜は結晶粒を大きくすることで低抵抗率化を図ることができるが、Ｗ膜中に酸素などの不純物元素が多い場合には結晶化が阻害され高抵抗化する。従って、本実施例では、高純度のＷ（純度９９．９９９９％）のターゲットを用いたスパッタ法で、さらに成膜時に気相中からの不純物の混入がないように十分配慮してＷ膜を形成することにより、抵抗率９〜２０μΩｃｍを実現することができた。
【０１３４】
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としたが、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結晶質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。また、第１の導電膜をタンタル（Ｔａ）膜で形成し、第２の導電膜をＷ膜とする組み合わせ、第１の導電膜を窒化チタン（ＴｉＮ）膜で形成し、第２の導電膜をＷ膜とする組み合わせ、第１の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）膜で形成し、第２の導電膜をＡｌ膜とする組み合わせ、第１の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）膜で形成し、第２の導電膜をＣｕ膜とする組み合わせとしてもよい。
【０１３５】
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なう。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なう。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った。ここでは、松下電器産業（株）製のＩＣＰを用いたドライエッチング装置（Model Ｅ６４５−□ＩＣＰ）を用いた。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。
【０１３６】
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った。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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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および結晶化を助長するために用いた金属元素をゲッタリングするための希ガス元素を添加する。（図９（Ａ））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なえば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０13〜５×１０15／ｃｍ2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとして行なう。本実施例ではドーズ量を１．５×１０15／ｃｍ2とし、加速電圧を８０ｋｅＶとして行った。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）を用いた。また、希ガス元素としてアルゴンを用いた。この場合、導電層４１７〜４２１がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に第１の高濃度不純物領域３０６〜３１０が形成される。第１の高濃度不純物領域３０６〜３１０には１×１０20〜１×１０21／ｃｍ3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。一方、アルゴンは９０keVの加速電圧で、２×１０15/cm2のドーズ量で注入した。
【０１３９】
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なう。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（４２８ａ〜４３３ａ）、第２の形状の導電層４２８〜４３３を形成する。
【０１４０】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに、図９（Ｂ）に示すように、第２のドーピング処理を行なう。この場合、第１のドーピング処理よりもドーズ量を下げて、７０〜１２０ｋｅＶの高い加速電圧で、ｎ型を付与する不純物元素を導入する。本実施例ではドーズ量を１．５×１０14／ｃｍ2とし、加速電圧を９０ｋｅＶとして行なった。第２のドーピング処理は第２の形状の導電層４２８〜４３３をマスクとして用い、第２の導電層４２８ｂ〜４３３ｂの下方における半導体層にも不純物元素が導入され、新たに第２の高濃度不純物領域４２３ａ〜４２７ａおよび低濃度不純物領域４２３ｂ〜４２７ｂが形成される。
【０１４１】
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４３４ａおよび４３４ｂを形成して、図９（Ｃ）に示すように、第３のエッチング処理を行なう。エッチング用ガスにＳＦ6およびＣｌ2とを用い、ガス流量比を５０：１０（ｓｃｃｍ）とし、１．３Ｐａ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、約３０秒のエッチング処理を行なう。基板側（資料ステージ）には１０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的には不の自己バイアス電圧を印加する。こうして、前記大３のエッチング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴおよび画素部のＴＦＴ（画素ＴＦＴ）のＴａＮ膜をエッチングして、第３の形状の導電層４３５〜４３８（４３５ａ〜４３８ａ、４３５ｂ〜４３８ｂ）を形成する。
【０１４２】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、第２の形状の導電層４２８、４３０および第２の形状の導電層４３５〜４３８をマスクとして用い、ゲート絶縁膜４１６を選択的に除去して絶縁層４３９〜４４４を形成する。（図１０（Ａ））
【０１４３】
次いで、新たにレジストからなるマスク４４５ａ〜４４５ｃを形成して第３のドーピング処理を行なう。この第３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４４６ａ〜４４６ｃ、４４７ａ〜４４７ｃを形成する。第２の導電層４３５ａ、４３８ａ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４４６ａ〜４４６ｃ、４４７ａ〜４４７ｃはジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法で形成する。（図１０（Ｂ））この第３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４４５ａ〜４４５ｃで覆われている。第１のドーピング処理及び第２のドーピング処理によって、不純物領域４４６、４４７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２×１０20〜２×１０21／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。本実施例では、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層となる半導体層の一部が露呈しているため、不純物元素（ボロン）を添加しやすい利点を有している。
【０１４４】
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。
【０１４５】
次いで、レジストからなるマスク４４５ａ〜４４５ｃ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。もちろん、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。
【０１４６】
次いで、図１０（Ｃ）に示すように、加熱処理を行なって、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なう。この加熱処理はファーネスアニール炉を用いる熱アニール法で行なう。熱アニール法としては、酸素濃度が１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中で４００〜７００℃、代表的には５００〜５５０℃で行なえばよく、本実施例では５５０℃、４時間の熱処理で活性化処理を行った。なお、熱アニール法の他に、レーザアニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）を適用することができる。
【０１４７】
なお、本実施例では、上記活性化処理と同時に、結晶化の際に触媒として使用したニッケルが高濃度のリンを含む不純物領域４２３ａ、４２５ａ、４２６ａ、４４６ａ、４４７ａを結晶化する。そのため、前記不純物領域に前記金属元素がゲッタリングされ、主にチャネル形成領域となる半導体層中のニッケル濃度が低減される。このようにして作製したチャネル形成領域を有するＴＦＴはオフ電流値が下がり、結晶性が良いことから高い電界効果移動度が得られ、良好な特性を達成することができる。
【０１４８】
また、第１の層間絶縁膜を形成する前に加熱処理を行なっても良い。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）を形成した後で加熱処理を行なうことが好ましい。
【０１４９】
希ガス元素が導入された領域の結晶性の回復および不純物元素の活性化を十分に行なうため、基板の表面側から照射したレーザ光を、基板の裏面側に設置した反射体３４０によって反射させることで、基板の裏面側からレーザ光を照射する。（図１０（Ｃ））レーザ光として、パルス発振型または連続発光型の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザ等から射出されたレーザ光を用いることができる。本実施例では反射体３４０として、アルミニウム板を用い、基板に対して斜めからレーザ光を照射する。このとき、同時にヒーター等を利用して、基板の裏面側から加熱処理も行なえば、第１層間膜に含有する水素により、水素化処理を行なうことができる。
【０１５０】
また、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）のドーピングを行なった場合は、裏面からのレーザ光の照射により、チャネル形成領域の結晶性の回復も十分行なわれることになる。
【０１５１】
レーザアニールを行なう工程で、同時に加熱処理を行なわない場合は、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理を行ない、半導体層を水素化する工程を行なうことが望ましい。本実施例では水素を約３％の含む窒素雰囲気中で４１０℃、１時間の熱処理を行った。この工程は層間絶縁膜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。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）を行なっても良い。
【０１５２】
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た。
【０１５３】
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４６２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な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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。（図１１）この接続電極４６８によりソース配線４３６（４３６ａと４３６ｂ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４２６ａと電気的な接続が形成され、さらに保持容量５０５を形成する一方の電極として機能する半導体層４４７ａ、４４７ｂ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。
【０１５７】
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５０８、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。
【０１５８】
駆動回路５０６のｎチャネル型ＴＦＴ５０１はチャネル形成領域４２３ｃ、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４２３ｂ（ＧＯＬＤ領域）、と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４２３ａ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４４６ｄ、ゲート電極の外側に形成される不純物領域４４６ｂ、４４６ｃ、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４４６ａ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４２５ｃ、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４２５ｂ（ＧＯＬＤ領域）、と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４２５ａを有している。
【０１５９】
画素部の画素ＴＦＴ５０４にはチャネル形成領域４２６ｃ、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域４２６ｂ（ＬＤＤ領域）と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４２６ａ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４４７ａ、４４７ｂには、それぞれ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４４４を誘電体として、電極（４３８ａと４３８ｂの積層）と、半導体層４４７ａ〜４４７ｃとで形成している。
【０１６０】
また、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。
【０１６１】
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１２に示す。なお、図８〜図１１に対応する部分には同じ符号を用いている。図１１中の鎖線Ａ−Ａ’は図１２中の鎖線Ａ―Ａ’で切断した断面図に対応している。また、図１１中の鎖線Ｂ−Ｂ’は図１２中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断面図に対応している。
【０１６２】
［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１３を用いる。
【０１６３】
まず、実施例５に従い、図１１の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図１１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なう。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。
【０１６４】
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５７２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。
【０１６５】
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１２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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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１３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。
【０１６９】
以上のようにして作製される液晶表示パネルは各種電子機器の表示部として用いることができる。
【０１７０】
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。
【０１７１】
［実施例７］
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、実施例６とは異なるアクティブマトリクス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２１を用いる。
【０１７２】
まず、実施例５に従い、図１１の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図１１のアクティブマトリクス基板上に配向膜１０６７を形成しラビング処理を行なう。なお、本実施例では配向膜１０６７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。
【０１７３】
次いで、対向基板１０６８を用意する。この対向基板には、着色層１０７４、遮光層１０７５が各画素に対応して配置されたカラーフィルタが設けられている。また、駆動回路の部分にも遮光層１０７７を設けた。このカラーフィルタと遮光層１０７７とを覆う平坦化膜１０７６を設けた。次いで、平坦化膜１７６上に透明導電膜からなる対向電極１０６９を画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜１０７０を形成し、ラビング処理を施した。
【０１７４】
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１０７１で貼り合わせる。シール材１０７１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１０７３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１０７３には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図２１に示すアクティブマトリクス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、公知の技術を用いて偏光板等を適宜設けた。そして、公知の技術を用いてＦＰＣを貼りつけた。
【０１７５】
以上のようにして作製される液晶表示パネルは各種電子機器の表示部として用いることができる。
【０１７６】
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。
【０１７７】
［実施例８］
本実施例では、本発明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ＩＣを実装した表示用モジュールを総称したものである。なお、発光素子は、電場を加えることで発生するルミネッセンス（Electro Luminescence）が得られる有機化合物を含む層（発光層）と陽極層と、陰極層とを有する。また、有機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。
【０１７８】
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有機発光層と定義する。有機発光層には具体的に、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。
【０１７９】
図１４は本実施例の発光装置の断面図である。図１４において、基板７００上に設けられた画素部６１２のスイッチングＴＦＴ６０３は図１１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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
基板７００上に設けられた駆動回路６１０は図１１のＣＭＯＳ回路５０８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。
【０１８２】
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７０９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。
【０１８３】
なお、電流制御ＴＦＴ６０４は図１１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。
【０１８４】
また、配線７０６は電流制御ＴＦＴ６０４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ＴＦＴ６０４の画素電極７１０上に重ねることで画素電極７１０と電気的に接続する電極である。
【０１８５】
なお、７１０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７１０は、上記配線を形成する前に平坦な層間絶縁膜７１１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７１１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。
【０１８６】
配線７０１〜７０７を形成後、図１４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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
画素電極７１０の上には発光層７１３が形成される。なお、図１４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層を作り分けている。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。
【０１８９】
但し、以上の例は発光層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層（発光及びそのためのキャリアの移動を行なわせるための層）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。
【０１９０】
次に、発光層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。
【０１９１】
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）７１０、発光層７１３及び陰極７１４で形成されたダイオードを指す。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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なう間に発光層７１３が酸化するといった問題を防止できる。
【０１９４】
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。
【０１９５】
こうして図１４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。
【０１９６】
こうして、基板７００上にｎチャネル型ＴＦＴ６０１、６０２、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。ここまでの製造工程で必要としたマスク数は、一般的なアクティブマトリクス型発光装置よりも少ない。
【０１９７】
即ち、ＴＦＴの製造工程が大幅に簡略化されており、歩留まりの向上および製造コストの低減が実現できる。
【０１９８】
さらに、図１４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。
【０１９９】
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。
【０２００】
さらに、発光素子を保護するための封止（または封入）工程まで行った後の本実施例の発光装置について図１５を用いて説明する。なお、必要に応じて図１４で用いた符号を引用する。
【０２０１】
図１５（Ａ）は、発光素子の封止までを行った状態を示す上面図、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）をＣ−Ｃ’で切断した断面図である。点線で示された８０１はソース側駆動回路、８０６は画素部、８０７はゲート側駆動回路である。また、９０１はカバー材、９０２は第１シール材、９０３は第２シール材であり、第１シール材９０２で囲まれた内側には封止材９０７が設けられる。
【０２０２】
なお、９０４はソース側駆動回路８０１及びゲート側駆動回路８０７に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）９０５からビデオ信号やクロック信号を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【０２０３】
次に、断面構造について図１５（Ｂ）を用いて説明する。基板７００の上方には画素部８０６、ゲート側駆動回路８０７が形成されており、画素部８０６は電流制御ＴＦＴ６０４とそのドレインに電気的に接続された画素電極７１０を含む複数の画素により形成される。また、ゲート側駆動回路８０７はｎチャネル型ＴＦＴ６０１とｐチャネル型ＴＦＴ６０２とを組み合わせたＣＭＯＳ回路（図１４参照）を用いて形成される。
【０２０４】
画素電極７１０は発光素子の陽極として機能する。また、画素電極７１０の両端にはバンク７１２が形成され、画素電極７１０上には発光層７１３および発光素子の陰極７１４が形成される。
【０２０５】
陰極７１４は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線９０４を経由してＦＰＣ９０５に電気的に接続されている。さらに、画素部８０６及びゲート側駆動回路８０７に含まれる素子は全て陰極７１４およびパッシベーション膜７１６で覆われている。
【０２０６】
また、第１シール材９０２によりカバー材９０１が貼り合わされている。なお、カバー材９０１と発光素子との間隔を確保するために樹脂膜からなるスペーサを設けても良い。そして、第１シール材９０２の内側には封止材９０７が充填されている。なお、第１シール材９０２、封止材９０７としてはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、第１シール材９０２はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。さらに、封止材９０７の内部に吸湿効果をもつ物質や酸化防止効果をもつ物質を含有させても良い。
【０２０７】
発光素子を覆うようにして設けられた封止材９０７はカバー材９０１を接着するための接着剤としても機能する。また、本実施例ではカバー材９０１を構成する材料としてＦＲＰ（Fiberglass-Reinforced Plastics）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー、ポリエステルまたはアクリルを用いることができる。
【０２０８】
また、封止材９０７を用いてカバー材９０１を接着した後、封止材９０７の側面（露呈面）を覆うように第２シール材９０３を設ける。第２シール材９０３は第１シール材９０２と同じ材料を用いることができる。
【０２０９】
以上のような構造で発光素子を封止材９０７に封入することにより、発光素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素等の発光層の酸化による劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置が得られる。
【０２１０】
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。
【０２１１】
［実施例９］
本実施例では、実施例８とは異なる画素構造を有した発光装置について説明する。説明には図２２を用いる。
【０２１２】
図２２では電流制御用ＴＦＴ４５０１として図１１のｎチャネル型ＴＦＴ５０４と同一構造のＴＦＴを用いる。勿論、電流制御用ＴＦＴ４５０１のゲート電極はスイッチング用ＴＦＴ４４０２のドレイン配線に電気的に接続されている。また、電流制御用ＴＦＴ４５０１のドレイン配線は画素電極４５０４に電気的に接続されている。
【０２１３】
本実施例では、導電膜からなる画素電極４５０４が発光素子の陰極として機能する。具体的には、アルミニウムとリチウムとの合金膜を用いるが、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。
【０２１４】
画素電極４５０４の上には発光層４５０５が形成される。なお、図２２では一画素しか図示していないが、本実施例ではＧ（緑）に対応した発光層を蒸着法及び塗布法（好ましくはスピンコーティング法）により形成している。具体的には、電子注入層として２０ｎｍ厚のフッ化リチウム（ＬｉＦ）膜を設け、その上に発光層として７０ｎｍ厚のＰＰＶ（ポリパラフェニレンビニレン）膜を設けた積層構造としている。
【０２１５】
次に、発光層４５０５の上には透明導電膜からなる陽極４５０６が設けられる。本実施例の場合、透明導電膜として酸化インジウムと酸化スズとの化合物もしくは酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物からなる導電膜を用いる。
【０２１６】
この陽極４５０６まで形成された時点で発光素子４５０７が完成する。なお、ここでいう発光素子４５０７は、画素電極（陰極）４５０４、発光層４５０５及び陽極４５０６で形成されたダイオードを指す。
【０２１７】
発光素子４５０７を完全に覆うようにしてパッシベーション膜４５０８を設けることは有効である。パッシベーション膜４５０８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。
【０２１８】
さらに、パッシベーション膜４５０８上に封止材４５０９を設け、カバー材４５１０を貼り合わせる。封止材４５０９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４５１０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。
【０２１９】
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。
【０２２０】
［実施例１０]
本発明を適用して、本願発明を実施して形成されたＣＭＯＳ回路や画素部は様々な電気光学装置（アクティブマトリクス型液晶ディスプレイ、アクティブマトリクス型ＥＣディスプレイ、アクティブマトリクス型発光ディスプレイ）に用いることが出来る。即ち、それら電気光学装置を表示部に組み込んだ電子機器全てに本発明を実施出来る。
【０２２１】
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。それらの一例を図１６、図１７及び図１８に示す。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
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なうことができる。本発明は表示部３４０２に適用することができる。
【０２２７】
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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
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２７０２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。
【０２３０】
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２８１０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。
【０２３１】
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２８１１、光源３８１２、レンズアレイ３８１３、３８１４、偏光変換素子２８１５、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。
【０２３２】
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。
【０２３３】
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。
【０２３４】
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。
【０２３５】
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。
【０２３６】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に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１〜９のどのような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。
【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）従来のＴＦＴの作製プロセスに完全に適合した、簡単な構成である。
（ｂ）不純物元素の導入量を低減することができる。そのため、ゲート絶縁膜や半導体膜やその界面においてドーピング処理によるダメージを低減することができる。
（ｃ）不純物元素が導入された半導体膜の結晶性の回復を容易なものする。
（ｄ）不純物元素の活性化を十分行なうことができる。
（ｅ）結晶化を助長するために用いた金属元素を十分に除去することができる。
（ｆ）ゲート電極と低濃度不純物領域のオーバーラップ領域の幅を小さくする事ができる。そのことにより、トランジスタのさらなる微細化を可能とする。
（ｇ）以上の利点を満たした上で、電気的特性の優れたＴＦＴを作製できる方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のレーザ装置の構成を示す図。
【図２】 本発明のレーザ装置の光学系の構成を示す図。
【図３】 本発明のレーザアニール方法の一例を示す図。
【図４】 本発明のＧＯＬＤ構造のＴＦＴの作製工程を示す図。
【図５】 本発明において用いる反射材料の例における波長に対する反射率を示す図。
【図６】 （Ａ）１７３７ガラス基板における波長に対する透過率を示す図。
（Ｂ）合成石英ガラス基板における波長に対する透過率を示す図。
【図７】 ＧＯＬＤ構造のＴＦＴの作製工程を示す図。
【図８】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程の例を示す断面図。
【図９】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程の例を示す断面図。
【図１０】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程の例を示す断面図。
【図１１】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程の例を示す断面図。
【図１２】 画素部の画素を示す上面図。
【図１３】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の作製工程を示す断面図。
【図１４】 発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造図。
【図１５】 （Ａ）発光装置の上面図。
（Ｂ）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】 本発明のレーザアニール方法の一例を示す図。
【図２０】 ＧＯＬＤ構造のＴＦＴの作製工程を示す図。
【図２１】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の作製工程を示す断面図。
【図２２】 発光装置の画素部の断面構造図。
【図２３】 ＴＦＴの作製工程および本発明のレーザアニールの一例を示す図。
Claims (11)
- 透光性を有する基板の第１の面上に第１の半導体膜を形成し、
前記第１の半導体膜に結晶化を助長する金属元素を導入し、
前記金属元素が導入された前記第１の半導体膜に第１の加熱処理を行って結晶化された第２の半導体膜を形成し、
前記第２の半導体膜上に絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上に導電層を形成し、
前記第２の半導体膜に希ガス元素と１５族に属する不純物元素を添加して、チャネル形成領域と不純物領域を形成し、
前記不純物領域に、１３族に属する不純物元素を添加し、
前記第２の半導体膜に第２の加熱処理を行って、前記チャネル形成領域に含まれる前記金属元素を、前記不純物領域に偏析させ、
前記透光性を有する基板の第１の面側から第１のレーザ光を照射すると共に、前記透光性を有する基板の第２の面側から第２のレーザ光を照射することにより、前記１３族に属する不純物元素の活性化を行って、ｐチャネル型の薄膜トランジスタを形成する半導体装置の作製方法であって、
前記第２のレーザ光は、前記第１のレーザ光の一部が前記透光性を有する基板を透過して、前記透光性を有する基板の第２の面側に設置された反射体によって反射されたレーザ光であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項１において、前記反射体を介して前記透光性を有する基板を第２の面側から加熱しながら、前記第１のレーザ光及び前記第２のレーザ光を照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項２において、前記透光性を有する基板の第２の面側からの加熱温度は１００〜４５０℃であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、前記透光性を有する基板の第１の面側に対して斜めから前記第１のレーザ光を照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、前記希ガス元素はＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅから選ばれた一種または複数種であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、前記金属元素は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｓｂから選ばれた一種または複数の元素であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、前記反射体の前記レーザ光又は前記第１のレーザ光が反射する面は曲面であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項７において、前記曲面は凹面であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項１乃至請求項８のいずれか一項において、前記反射体の前記レーザ光又は前記第１のレーザ光が反射する面に起伏部を設けて、前記レーザ光又は前記第１のレーザ光を乱反射させることを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項１乃至請求項９のいずれか一項において、前記レーザ光又は前記第１のレーザ光の波長は、３００ｎｍ以上であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項１乃至請求項１０のいずれか一項において、前記レーザ光又は前記第１のレーザ光を射出するレーザは、連続発振またはパルス発振のガスレーザ、固体レーザまたは金属レーザであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
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