JP4357811B2 - 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、レーザ光を照射することにより非晶質半導体膜を結晶化して、良好な結晶質半導体膜を作製する方法に関する。また、このような良好な結晶質半導体膜を用いて、動作性能および信頼性の高い薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor:ＴＦＴ）を作製する方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
アクティブマトリクス基板の画素部のスイッチング素子として、またスイッチング素子を駆動する駆動回路にＴＦＴがさかんに用いられている。近年は、情報量が増え、選択時間が短くなる高解像度の表示装置に十分にデータを書き込むことができるような高速動作が要求されており、特に電界効果移動度の高い結晶質半導体膜を用いたＴＦＴの開発がさかんになされている。
【０００３】
結晶質半導体膜を形成する方法として、ガラス基板上に形成された非晶質シリコン膜にレーザ光を照射する方法としてなかでも、エキシマレーザのレーザ光（以下、エキシマレーザ光という）を照射する結晶化方法が一般的に用いられている。エキシマレーザ光は、シリコンの吸収係数が大きく、さらに非晶質シリコン膜のみを加熱してシリコン膜の結晶化を行い、ガラス基板に熱的なダメージを与えることがないためである。
【０００４】
従来では、結晶化させたり、結晶性を向上させるため半導体膜にレーザー光による照射を行った場合、半導体膜は表面から瞬時に溶融し、その後、基板への熱伝導のため溶融した半導体膜は基板側から冷却し凝固する。この凝固過程において再結晶化し、大粒径の結晶構造を有する半導体膜となるが、いったん溶融させるため、体積膨張が生じて半導体表面にリッジと呼ばれる凹凸が形成され、特にトップゲート型ＴＦＴの場合にはリッジのある表面がゲート絶縁膜との界面となるため、素子特性が大きく左右されていた。
【０００５】
より高い電気的特性をもつ半導体膜をより安価で作製するためには、レーザアニールの技術が必要不可欠となってきている。しかしながら、従来の線状のレーザ光による結晶化では均一なエネルギーが膜全体に与えられず、リッジに加えてレーザ光を照射した波状の跡も残っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
現在、注目されている問題は、レーザ光で良好な結晶質半導体膜を得ること、またその結晶粒径を如何に大きくするかである。当然のことながら、一つの結晶粒（グレインともいう）が大きくなれば、ＴＦＴの特にチャネル形成領域を横切る結晶粒界の数が減る。そのため、電界効果移動度やしきい値電圧といったＴＦＴの代表的な電気特性のばらつきを改善することが可能となる。
【０００７】
半導体膜の結晶化処理に、線状に集光されたレーザ光が用いられる場合、線状に集光されたレーザ光はレーザ光照射面のエネルギー分布を均一に保つことが難しいため、重ねあわせて照射をする（レーザ光を重ね合わせる割合をオーバーラップ率という。）こと、具体的には高いオーバーラップ率（９０〜９８％）を保ちながら重ね打ちをして半導体膜に照射することで、エネルギー分布の均一性の問題を解決しているが、この重ね打ち照射をして得られた結晶質半導体膜に縞が発生してしまうことがあった。この縞は、半導体膜表面の凹凸（リッジ）となって、素子特性に大きな影響を及ぼしてしまっていた。
【０００８】
また、エキシマレーザのようなガスレーザを用い、レーザ光を線状に集光して処理をする場合、レーザ発振部のガスの劣化に伴いガス交換を行う必要があるが、ガス交換処理直後に照射処理を行うと、エネルギー分布の安定に問題があった。エネルギーが安定しない状態でレーザ光照射処理を施すことで、やはり半導体膜に縞が発生してしまうという問題があった。
【０００９】
半導体膜に発生する縞は、結晶状態に悪影響を与え、このような縞を有する半導体膜をそのままＴＦＴの半導体層として用いると、ＴＦＴの特性がばらつき、ＴＦＴの信頼性が課題となってしまっていた。
【００１０】
また、レーザ光照射処理の際、オーバーラップ率が高ければ、それだけ１枚の基板へのレーザ光照射処理の時間が長くなってしまい、生産性（スループット）が悪くなってしまうという問題があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、非晶質半導体膜を結晶化するにあたって、酸素を含む雰囲気下で半導体膜に第１条件のレーザ光の照射（エネルギー密度４００〜６００mJ/cm2）を行って結晶化させた後、第１条件のレーザ光の照射で形成された酸化膜を除去し、その後に酸素を含まない雰囲気（代表的には、不活性気体雰囲気または真空雰囲気）において、レーザ光照射部の面積が３０cm2以上であり、第１条件のレーザ光よりエネルギー密度が３０〜３００mJ/cm2高い第２条件のレーザ光の照射を行うことで半導体膜の平坦性を向上させ、半導体膜に縞が発生することを防いで平坦化することができ、さらに、オフ電流値を低減することができる。特に、第２条件のレーザ光は、出力エネルギーが１５Ｊ以上のレーザ光照射装置を用いて、レーザ光照射部におけるエネルギー分布が±３％以下であって、高いオーバーラップ率を保って照射する必要がない、例えば面状のレーザ光を照射して半導体膜を平坦化することにより、縞の発生を防ぎ、良好な結晶質半導体膜を形成することを特徴としている。
【００１２】
なお、ここで、第２条件のレーザ光は第１条件のレーザ光よりエネルギー密度が３０〜３００mJ/cm2高くするとしたが、この値は好ましい値であって、この値に限定されるものではない。
【００１３】
また、第２条件のレーザ光はレーザ光照射部の面積が３０cm2以上としたが、この値は好ましい値であって、この値に限定されるものではない。線状のレーザ光よりも照射面積が広く、且つ照射部におけるエネルギー分布が少ないものであればよく、例えば面状のレーザ光などを用いれば良い。
ここで面状のレーザ光とはレーザ光照射部のアスペクト比が線状のレーザ光より小さく、且つレーザ光照射部の面積が線状レーザ光よりも大きいものをいう。
【００１４】
また、第２条件のレーザ光は、レーザ光照射部におけるエネルギー分布が±３％以下であるため、照射部におけるエネルギー分布を均一に保つための重ね打ち（高いオーバーラップ率を保っての照射）の必要がないため、１枚の基板にレーザ光を照射するための工程にかかる時間を短くすること（スループットの向上）ができる。
【００１５】
例えば、面積が３０cm2以下の小型表示装置（２インチ程度：携帯電話や携帯型情報機器の表示部に用いる表示装置、プロジェクターに用いる表示装置等）の作製工程において本発明を用いる場合、第１条件のレーザ光を照射して得られた結晶質半導体膜表面の酸化膜を除去した後、上記した出力エネルギーが１５Ｊ以上のレーザ光照射装置を用いて、レーザ光照射部におけるエネルギー分布が±３％であって、レーザ光照射部の面積が３０cm2以上である第２条件のレーザ光を照射すれば、１回のレーザ光照射面積内で表示装置を形成することが可能であるため、半導体膜に縞を発生させることなく、大粒径化および平坦化された良好な半導体膜を用いて、表示装置を実現することが可能である。
【００１６】
また、本発明は、第１条件のレーザ光および第２条件のレーザ光ともに、出力エネルギーが１５Ｊ以上のレーザ光照射装置を用いて、レーザ光照射部におけるエネルギー分布が±３％であって、レーザ光の照射部の面積が３０cm2以上のレーザを用いてもよい。これによって、高いオーバーラップ率を保って照射処理を行う必要がないため、スループットを向上させることができる。
【００１７】
また、本発明はレーザの種類によるものではなく、大出力が得られれば、一般的に知られるエキシマレーザ（代表的にはＫｒＦレーザもしくはＸｅＣｌレーザ）、固体レーザ（代表的にはＮｄ：ＹＡＧレーザもしくはルビーレーザ）、ガスレーザ（代表的にはアルゴンレーザもしくはヘリウム・ネオンレーザ）、金属蒸気レーザ（代表的には銅蒸気レーザもしくはヘリウム・カドミウムレーザ）または半導体レーザのいずれかを用いることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１を用いて、非晶質半導体膜に第１のレーザ光を照射して結晶化した後、半導体膜表面に形成された酸化膜を除去し、さらに３０cm2以上の面積を有する面状レーザ光を照射することにより結晶質半導体膜表面の凸部を平坦化する方法について説明する。
【００１９】
まず、ガラス基板１０上に下地絶縁膜１１、非晶質半導体膜１２を形成する。半導体膜としては、シリコンもしくはＳｉxＧｅ1 -x（０＜ｘ＜１）を用いることができる。本実施形態では、シリコン膜を用いることとする。次いで、レーザアニールの前処理として、非晶質半導体膜をオゾン水により洗浄し、非晶質半導体膜表面に酸化膜（図示せず）を形成する。
【００２０】
次いで、第１条件のレーザ光の照射を行う。第１条件のレーザには、エキシマレーザなどの気体レーザ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、ＹＬＦレーザなどの固体レーザを用いればよい。また、エネルギー密度は、４００〜６００mJ/cm2、パルス幅は、２０〜３０nsとした。このような第１条件のレーザ光を照射して非晶質半導体膜の結晶化を行い、第１の結晶質半導体膜１３を形成する。非晶質半導体膜１２上に酸化膜がある状態または酸化されやすい状態でレーザ光を照射すると、結晶化されたときに、表面に凸部ができる。また、結晶質半導体膜表面に凸部ができるようなレーザ光照射処理を行うと、得られる結晶質半導体膜の特性がよくなることが知られている。したがって、第１条件のレーザ光照射処理後の第１の結晶質半導体膜１３表面には、凸部がある。なお、酸化膜は、まだ第１の結晶質半導体膜１３上に残っている。
【００２１】
第１条件のレーザ光を照射した後、第１の結晶質半導体膜１３表面に形成された酸化膜１４を除去する。
【００２２】
次いで、第２条件のレーザ光として大出力（１５Ｊ以上）のレーザを複数台連結したレーザ光照射装置を用いて、レーザ光照射部のエネルギー分布が±３％以下、エネルギー密度が４３０〜７００mJ/cm2、（ビーム照射面積が３０cm2以上）の面状のレーザ光を照射する。エネルギー密度は、第１条件のレ−ザ光と同一、または３０〜３００mJ/cm2程度高くなるようにする。なお、ビームの面内エネルギー分布が±３％以下であるため、オーバーラップ率は、５０％以下とすることができる。
【００２３】
第２条件のレーザ光を照射して第１の結晶質半導体膜１３の表面を平坦化して第２の結晶質半導体膜１５を形成する。なお、第２条件のレーザ光照射において、表面の形状以外は、第１の結晶質半導体膜１３と第２の結晶質半導体膜１５とは、特性になんら変化は見られない。
【００２４】
また、第１条件のレーザ光に、第２条件のレーザ光と同様に面状のレーザ光を用いて、所定のエネルギー密度で照射処理を行ってもよい。このようにすることで、第１条件のレーザ光照射に掛かる時間を短縮させることができる。
【００２５】
このように凸部を有した第１の結晶質半導体膜１３に、第２条件のレーザ光（面状のレーザ光）を照射することにより、結晶質半導体膜の表面を平坦化することができる。面状のレーザ光を用いることにより、結晶質半導体膜に結晶化ムラ（横縞）の発生を抑えることができ、さらに、線状のレーザ光のようにオーバーラップさせて照射させる必要がないため、スループットが向上する。
【００２６】
（実施形態２）
まず、ガラス基板２０上に下地絶縁膜２１を形成し、該下地絶縁膜２１上に非晶質シリコン膜２２を形成する。続いて、下地絶縁膜２１上に非晶質半導体膜２２として、非晶質シリコン膜を形成する。非晶質シリコン膜２２は、プラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法あるいは、スパッタ法で１０〜１００ｎｍの厚さで形成する。
【００２７】
続いて、非晶質シリコン膜２２に、結晶化を促進する触媒元素を添加する。触媒元素としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕから選ばれた一種または複数種を用いればよい。まず、非晶質シリコン膜２２の表面に、結晶化を促進する触媒作用のある触媒元素（ここでは、ニッケル）を重量換算で１〜１００ppm含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布してニッケル含有層２３を形成する（図２（Ａ））。塗布によるニッケル含有層２３の形成方法以外の他の手段として、スパッタ法、蒸着法、またはプラズマ処理により極薄い膜を形成する手段を用いてもよい。また、ここでは、全面に塗布する例を示したが、マスクを形成して選択的にニッケル含有層を形成してもよい。
【００２８】
次いで、加熱処理を行い、非晶質シリコン膜２２の結晶化を行う。この場合、結晶化は半導体の結晶化を促進する触媒元素が接した半導体膜の部分でシリサイドが形成され、それを核として結晶化が進行する。こうして、図２（Ｂ）に示す第１の結晶質半導体膜２４が形成される。なお、第１の結晶質半導体膜２４に含まれる酸素濃度は、５×１０18/cm3以下とすることが望ましい。ここでは、脱水素化のための加熱処理（４５０℃、１時間）の後、結晶化のための加熱処理（５５０℃〜６５０℃で４〜２４時間）を行う。また、強光の照射により結晶化を行うことも可能である。
【００２９】
次いで、結晶化率（膜の全体積における結晶成分の割合）を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するために、第１の結晶質半導体膜２４に対してレーザ光（第１条件のレーザ光）を大気または酸素雰囲気で照射する。第１条件のレーザ光を照射して得られた第２の結晶質半導体膜２５の表面には、凹凸が形成されるとともに薄い酸化膜２６が形成される（図２（Ｃ））。この第１条件のレーザ光には波長４００nm以下のエキシマレーザ光や、ＹＡＧレーザの第２高調波、第３高調波を用いる。また、エキシマレーザ光に代えて紫外光ランプから発する光を用いてもよい。
【００３０】
このようにして得られた第２の結晶質半導体膜２５には、触媒元素（ここではニッケル）が残存している。それは膜中において一様に分布していないにしろ、平均的な濃度とすれば、１×１０19/cm3を越える濃度で残存している。勿論、このような状態でもＴＦＴをはじめ各種半導体素子を形成することが可能であるが、以降に示す方法で当該元素を除去する。
【００３１】
まず、第２の結晶質半導体膜２５表面に、オゾン含有水溶液（代表的にはオゾン水）で酸化膜（ケミカルオキサイドと呼ばれる）を形成して合計１〜１０ｎｍの酸化膜からなるバリア層２７を形成し、このバリア層２７上に希ガス元素を含む半導体膜（ゲッタリング領域ともいう）２８を形成する（図２（Ｄ））。なお、ここでは、第１の結晶質半導体膜２４に対してレーザ光を照射した場合に形成された酸化膜２６もバリア層の一部と見なしている。このバリア層２７は、後の工程で半導体膜（ゲッタリング領域）２８のみを選択的に除去する際にエッチングストッパーとして機能する。また、オゾン含有水溶液に代えて、硫酸、塩酸、硝酸などと過酸化水素水を混合させた水溶液で処理しても同様にケミカルオキサイドを形成することができる。また、他のバリア層２７の形成方法としては、酸素雰囲気下の紫外線の照射でオゾンを発生させて前記結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化して形成してもよい。また、他のバリア層２７の形成方法としては、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法や蒸着法などで１〜１０ｎｍ程度の酸化膜を堆積してバリア層としても良い。また、他のバリア層２７の形成方法としては、クリーンオーブンを用い、２００〜３５０℃程度に加熱して薄い酸化膜を形成しても良い。なお、バリア層２７は、上記方法のいずれか一の方法、またはそれらの方法を組み合わせて形成されたものであれば特に限定されないが、後のゲッタリングで第１の半導体膜中のニッケルが第２の半導体膜に移動可能な膜質または膜厚とすることが必要である。
【００３２】
次いで、希ガス元素を含む半導体膜２８をスパッタ法にて形成し、ゲッタリングサイトを形成する（図２（Ｄ））。なお、第２の結晶質半導体膜には希ガス元素が添加されないようにスパッタ条件を適宜調節することが望ましい。希ガス元素としてはヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）から選ばれた一種または複数種を用いる。中でも安価なガスであるアルゴン（Ａｒ）が好ましい。ここでは希ガス元素を含む雰囲気でシリコンからなるターゲットを用い、ゲッタリング領域２８を形成する。また、一導電型の不純物元素であるリンを含むターゲットを用いてゲッタリング領域を形成した場合、希ガス元素によるゲッタリングに加え、リンのクーロン力を利用してゲッタリングを行うこともできる。
【００３３】
また、ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、ゲッタリング領域２８に含まれる酸素濃度は、第２の結晶質半導体膜２５に含まれる酸素濃度より高い濃度、例えば５×１０18/cm3以上とすることが望ましい。
【００３４】
次いで、加熱処理を行い、第２の結晶質半導体膜２５中に残留する触媒元素（ニッケル）をゲッタリング領域２８に移動させ、濃度を低減、あるいは除去するゲッタリングを行う（図２（Ｄ））。ゲッタリングを行う加熱処理としては、強光を照射する処理または加熱処理を行えばよい。ここでは、ニッケルが第２の結晶質半導体膜２５中に偏析しないよう全てゲッタリング領域２８に移動させ、第２の結晶質半導体膜２５に含まれるニッケルがほとんど存在しない、即ち膜中のニッケル濃度が１×１０18/cm3以下、望ましくは１×１０17/cm3以下になるように十分ゲッタリングする。
【００３５】
なお、本明細書において、ゲッタリングとは、被ゲッタリング領域（ここでは第１の半導体膜）にある触媒元素が熱エネルギーにより放出され、拡散によりゲッタリングサイトに移動することを指している。従って、ゲッタリングは処理温度に依存し、より高温であるほど短時間でゲッタリングが進むことになる。
【００３６】
また、加熱処理で行う場合は、窒素雰囲気中で４５０〜８００℃、１〜２４時間、例えば５５０℃にて１４時間の加熱処理を行えばよい。また、加熱処理に加えて強光を照射してもよい。
【００３７】
次いで、バリア層２７をエッチングストッパーとして、ゲッタリング領域２８のみをエッチングして選択的に除去した後、酸化膜からなるバリア層２７を除去する。
【００３８】
続いて、第２の結晶質半導体膜に出力エネルギーが１５Ｊ以上のレーザ光照射装置を用いて、第２条件のレーザ光照射として、レーザ光の照射部のエネルギー分布が±３％以下、エネルギー密度が４３０〜７００mJ/cm2、（ビーム照射面積が３０cm2以上）の面状のレーザ光を照射する。なお、ビームの面内エネルギー分布が±３％以下であるため、オーバーラップ率は、５０％以下とすることができる。第２条件のレーザ光照射により、触媒元素をゲッタリングされた第２の結晶質半導体膜２９の表面が平坦化され、第３の結晶質半導体膜３０が形成される。
【００３９】
第２条件のレーザ光として用いる面状のレーザ光は、例えば、１５Ｊ以上の大出力のエキシマレーザを複数台連結して用いることにより形成してもよいし、面状のレーザ光を照射することができるエキシマレーザ（例えば、最大エネルギー１５Ｊ／ショット、２７×６７ｍｍ面ビームのエキシマレーザ等）を１台用いても良い。１５Ｊ以上の大出力のエキシマレーザを複数台連結する場合のレーザ光照射装置の概略図を図９に示す。なお、本発明はレーザの種類によるものではなく、大出力が得られれば、一般的に知られるエキシマレーザ（代表的にはＫｒＦレーザもしくはＸｅＣｌレーザ）、固体レーザ（代表的にはＮｄ：ＹＡＧレーザもしくはルビーレーザ）、ガスレーザ（代表的にはアルゴンレーザもしくはヘリウム・ネオンレーザ）、金属蒸気レーザ（代表的には銅蒸気レーザもしくはヘリウム・カドミウムレーザ）または半導体レーザのいずれかを用いることができる。
【００４０】
第２条件のレーザ光は、第１条件のレーザ光のエネルギー密度と同一、または３０〜３００mJ/cm2高いものとする。なお、第１条件のレーザ光と第２条件のレーザ光とでエネルギー密度が異なるが、第２条件のレーザ光照射工程前後において、半導体（シリコン）膜の結晶性はほとんど変化しない。また、粒径などの結晶状態にも変化は見られず、平坦化のみが行われたと思われる。
【００４１】
なお、第２条件のレーザ光を照射し、第２の結晶質半導体膜を平坦化した後に、非晶質半導体膜に添加した触媒元素のゲッタリング処理を行ってもよい。
【００４２】
また、第１条件のレーザ光を第２条件のレーザ光と同様に面状のレーザ光を用いて、所定のエネルギー密度で照射処理を行ってもよい。
【００４３】
以上のようにして、触媒元素を添加して形成された第１の結晶質半導体膜に、第１条件のレーザ光および第２条件のレーザ光を照射することにより、表面が平坦化され、触媒元素の添加により大きな結晶粒径が集合した良好な結晶質半導体膜を形成することができる。また、第２条件のレーザ光に、面状のレーザ光を用いるため、結晶質半導体膜に結晶化ムラ（横縞）の発生を抑えることができ、さらに、線状のレーザ光のようにオーバーラップさせて照射させる必要がないため、スループットが向上する。
【００４４】
【実施例】
（実施例１）
本発明の実施例を図３〜６を用いて説明する。ここでは、同一基板上に画素部におけるスイッチング素子となるＴＦＴと、画素部周辺に駆動回路のＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴおよびｐチャネル型ＴＦＴ）を作製する方法について説明する。
【００４５】
まず、ガラス基板３００上に下地絶縁膜３０１を形成し、該下地絶縁膜上に非晶質シリコン膜３０２を形成する。下地絶縁膜３０１としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、または酸化窒化シリコン膜等の絶縁膜をもちいればよい。代表的な一例として、ＳｉＨ4、ＮＨ3、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される第１酸化窒化シリコン膜を５０〜１００ｎｍ、ＳｉＨ4、およびＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される第２酸化窒化シリコン膜を１００〜１５０ｎｍの厚さに積層形成する２層構造が用いられる。また、下地絶縁膜１０１の一層として膜厚１０ｎｍ以下の窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）、或いは第２酸化窒化シリコン膜（ＳｉＮxＯy）膜（Ｘ≫Ｙ）を用いることが好ましい。ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、半導体膜と接する下地絶縁膜を窒化シリコン膜とすることは極めて有効である。また、第１酸化窒化シリコン膜、第２酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜とを順次積層した３層構造を用いてもよい。
【００４６】
続いて、下地絶縁膜上に非晶質半導体膜として、非晶質シリコン膜３０２を形成する。非晶質シリコン膜３０２は、プラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法あるいは、スパッタ法で１０〜１００ｎｍの厚さで形成する。後の結晶化の処理で良好な結晶質半導体膜を得るために、非晶質シリコン膜中に含まれる酸素、窒素などの不純物元素を５×１０18/cm3以下（二次イオン質量分析法：ＳＩＭＳにて測定した原子濃度）としておくことが好ましい。これらの不純物元素は、後の結晶化を妨害する要因となりうる。また、結晶化処理後においても、捕獲中心再結合中心の密度を増加させる原因となる。そのため、高純度の材料ガスを用いることはもとより、反応室内の鏡面処理（電解研磨処理）やオイルフリーの真空排気系を備えた超高真空対応のＣＶＤ装置を用いることが望ましい。
【００４７】
続いて、非晶質シリコン膜３０２に、結晶化を促進する触媒元素を添加して触媒元素含有層３０３を形成する。まず、非晶質シリコン膜３０２の表面に、結晶化を促進する触媒元素（ここでは、ニッケル）を重量換算で１〜１００ppm含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布してニッケル含有層３０３を形成する（図３（Ａ））。塗布によるニッケル含有層３０３の形成方法以外の他の手段として、スパッタ法、蒸着法、またはプラズマ処理により極薄い膜を形成する手段を用いてもよい。また、ここでは、全面に塗布する例を示したが、マスクを形成して選択的にニッケル含有層を形成してもよい。
【００４８】
次いで、加熱処理を行い、結晶化を行う。この場合、結晶化は半導体の結晶化を促進する触媒元素が接した半導体膜の部分でシリサイドが形成され、それを核として結晶化が進行する。こうして、第１の結晶質シリコン膜が形成される。なお、第１の結晶質半導体膜に含まれる酸素濃度は、５×１０18/cm3以下とすることが望ましい。ここでは、脱水素化のための加熱処理（４５０℃、１時間）の後、結晶化のための加熱処理（５５０℃〜６５０℃で４〜２４時間）を行う。また、強光の照射により結晶化を行う場合は、赤外光、可視光、または紫外光のいずれか一またはそれらの組み合わせを用いることが可能であるが、代表的には、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、または高圧水銀ランプから射出された光を用いる。ランプ光源は、１〜６０秒、好ましくは３０〜６０秒点灯させ、それを１回〜１０回繰り返し、半導体膜が瞬間的に６００〜１０００℃程度にまで加熱すればよい。なお、必要であれば、強光を照射する前に非晶質構造を有する第１の結晶質シリコン膜に含有する水素を放出させる加熱処理を行ってもよい。また、加熱処理と強光の照射とを同時に行って結晶化を行ってもよい。生産性を考慮すると、結晶化は強光の照射により結晶化を行うことが望ましい。
【００４９】
次いで、結晶化率（膜の全体積における結晶成分の割合）を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するために、第１の結晶質半導体膜に対してレーザ光（第１条件のレーザ光）を大気または酸素雰囲気で照射する。第１条件のレーザ光のエネルギー密度は、４００〜６００mJ/cm2とする。第１条件のレーザ光を照射して形成された第２の結晶質シリコン膜３０４は、表面に凹凸が形成されるとともに薄い酸化膜３０５が形成される（図３（Ｂ））。この第１条件のレーザ光には波長４００nm以下のエキシマレーザ光や、ＹＡＧレーザの第２高調波、第３高調波を用いる。また、エキシマレーザ光に代えて紫外光ランプから発する光を用いてもよい。
【００５０】
続いて、第２の結晶質シリコン膜３０４表面に形成された酸化膜３０５を除去して、第２条件のレーザ光を第２の結晶質シリコン膜３０４に照射する。第２の結晶質シリコン膜３０４に第２条件のレーザ光照射として、レーザ光照射部のエネルギー分布が±３％以下、エネルギー密度が４３０〜７００mJ/cm2、レーザ光照射部のビーム照射面積が３０cm2以上の面状のレーザ光を照射し、表面が平坦化した第２の結晶質シリコン膜３０６を形成する。なお、ビームの面内エネルギー分布が±３％以下であるため、オーバーラップ率は、５０％以下とすることができる。本実施例では、面状のレーザ光は、１５Ｊ以上の大出力のエキシマレーザ（ＳＯＰＲＡ社のＶＥＬ（Very Large Excimer Laser））を複数台（１００ａ〜１００ｃ）連結して、光学系（１０１ａ〜１０１ｄ）を用いて３倍の出力にして使用することにより大出力レーザを実現し、さらにフライアイレンズ（１０２、１０３）を用いることにより、レーザ光照射部のエネルギー分布が均一で、照射部１０８の面積を大きくすることを可能にしている。このようなレーザ光照射装置の概略図を図８に示す。なお、本発明はレーザの種類によるものではなく、大出力が得られれば、一般的に知られるエキシマレーザ（代表的にはＫｒＦレーザもしくはＸｅＣｌレーザ）、固体レーザ（代表的にはＮｄ：ＹＡＧレーザもしくはルビーレーザ）、ガスレーザ（代表的にはアルゴンレーザもしくはヘリウム・ネオンレーザ）、金属蒸気レーザ（代表的には銅蒸気レーザもしくはヘリウム・カドミウムレーザ）または半導体レーザのいずれかを用いることができる。
【００５１】
第２条件のレーザ光は、第１条件のレーザ光のエネルギー密度と同一、または３０〜３００mJ/cm2高いものとする。なお、第１条件のレーザ光と第２条件のレーザ光とでエネルギー密度が異なるが、第２条件のレーザ光照射工程前後において、第１の結晶質半導体（シリコン）膜と第２の結晶質シリコン膜との結晶性はほとんど変化しない。また、粒径などの結晶状態にも変化は見られず、平坦化のみが行われたと思われる。
【００５２】
また、本実施例では、第１条件のレーザ光として線状に集光されたレーザ光を用いた例を示しているが、第２条件のレーザ光と同様に面状のレーザ光を用いて、所定のエネルギー密度で照射処理を行ってもよい。
【００５３】
エネルギー密度は、レーザの照射面積を変動させることで所定の値に変動可能である。第１のフライアイレンズ１０２と第２のフライアイレンズ１０３との距離ｄを変動させることにより、レーザの照射面積１０８は可変である。なお、フライアイレンズは、縦横に小レンズを張り合わせたレンズであるが、この小レンズの張り合わせ数が多いほど、レーザ光のエネルギー分布のばらつきが平均化され、レーザ光照射部におけるエネルギー分布を均一化しやすくなる。また、フライアイレンズの小レンズの形状と照射ビームの形状は、相似の関係になる。図９では、フライアイレンズは矩形となっているが、フライアイレンズの形状は、平行移動により平面充填のできる任意の図形とすることができる。
【００５４】
このようにして得られた第２の結晶質半導体膜には、触媒元素（ここではニッケル）が残存している。それは膜中において一様に分布していないにしろ、平均的な濃度とすれば、１×１０19/cm3を越える濃度で残存している。勿論、このような状態でもＴＦＴをはじめ各種半導体素子を形成することが可能であるが、以降に示す方法で当該元素を除去する。
【００５５】
まず、第３の結晶質シリコン膜３０６表面にオゾン含有水溶液（代表的にはオゾン水）で酸化膜（ケミカルオキサイドと呼ばれる）を形成して合計１〜１０ｎｍの酸化膜からなるバリア層３０７を形成し、このバリア層３０７上に希ガス元素を含む半導体膜（ゲッタリング領域ともいう）３０８を形成する（図３（Ｄ））。バリア層３０７は、後の工程でゲッタリング領域３０８のみを選択的に除去する際にエッチングストッパーとして機能する。また、オゾン含有水溶液に代えて、硫酸、塩酸、硝酸などと過酸化水素水を混合させた水溶液で処理しても同様にケミカルオキサイドを形成することができる。また、他のバリア層３０７の形成方法としては、酸素雰囲気下の紫外線の照射でオゾンを発生させて前記結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化して形成してもよい。また、他のバリア層３０７の形成方法としては、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法や蒸着法などで１〜１０ｎｍ程度の酸化膜を堆積してバリア層としても良い。また、他のバリア層３０７の形成方法としては、クリーンオーブンを用い、２００〜３５０℃程度に加熱して薄い酸化膜を形成しても良い。なお、バリア層３０７は、上記方法のいずれか一の方法、またはそれらの方法を組み合わせて形成されたものであれば特に限定されないが、後のゲッタリングで第３の結晶質シリコン膜３０６中のニッケルが半導体膜（ゲッタリング領域）３０８に移動可能な膜質または膜厚とすることが必要である。
【００５６】
ここでは、希ガス元素を含む半導体膜３０８をスパッタ法にて形成し、ゲッタリングサイトを形成する（図３（Ｄ））。なお、第３の結晶質シリコン膜３０６には希ガス元素が添加されないようにスパッタ条件を適宜調節することが望ましい。希ガス元素としてはヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）から選ばれた一種または複数種を用いる。中でも安価なガスであるアルゴン（Ａｒ）が好ましい。ここでは希ガス元素を含む雰囲気でシリコンからなるターゲットを用い、ゲッタリング領域３０８を形成する。膜中に不活性気体である希ガス元素イオンを含有させる意味は二つある。一つはダングリングボンドを形成し半導体膜に歪みを与えることであり、他の一つは半導体膜の格子間に歪みを与えることである。半導体膜の格子間に歪みを与えるにはアルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）などシリコンより原子半径の大きな元素を用いた時に顕著に得られる。また、膜中に希ガス元素を含有させることにより、格子歪だけでなく、不対結合手も形成させてゲッタリング作用に寄与する。
【００５７】
また、一導電型の不純物元素であるリンを含むターゲットを用いてゲッタリング領域３０８を形成した場合、希ガス元素によるゲッタリングに加え、リンのクーロン力を利用してゲッタリングを行うことができる。
【００５８】
また、ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、ゲッタリング領域３０８に含まれる酸素濃度は、第３の結晶質シリコン膜３０６に含まれる酸素濃度より高い濃度、例えば５×１０18/cm3以上とすることが望ましい。
【００５９】
次いで、加熱処理を行い、第３の結晶質半導体膜３０６中における触媒元素（ニッケル）の濃度を低減、あるいは除去するゲッタリングを行う（図３（Ｄ））。ゲッタリングを行う加熱処理としては、強光を照射する処理または加熱処理を行えばよい。このゲッタリングにより、図３（Ｄ）中の矢印の方向（即ち、基板側から第２の半導体膜表面に向かう方向）に触媒元素が移動し、バリア層３０７で覆われた第３の結晶質半導体膜３０６に含まれる触媒元素の除去、または触媒元素の濃度の低減が行われる。触媒元素がゲッタリングの際に移動する距離は、少なくとも第３の結晶質半導体膜３０６の厚さ程度の距離であればよく、比較的短時間でゲッタリングを完遂することができる。ここでは、ニッケルが第３の結晶質半導体膜３０６に偏析しないよう全てゲッタリング領域３０８に移動させ、第３の結晶質半導体膜３０６に含まれるニッケルがほとんど存在しない、即ち膜中のニッケル濃度が１×１０18/cm3以下、望ましくは１×１０17/cm3以下になるように十分ゲッタリングする。
【００６０】
また、このゲッタリングの加熱処理の条件によっては、ゲッタリングと同時に第３の結晶質半導体膜の結晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修する、即ち結晶性の改善を行うことができる。
【００６１】
本明細書において、ゲッタリングとは、被ゲッタリング領域（ここでは第３の結晶質半導体膜）にある触媒元素が熱エネルギーにより放出され、拡散によりゲッタリングサイトに移動することを指している。従って、ゲッタリングは処理温度に依存し、より高温であるほど短時間でゲッタリングが進むことになる。
【００６２】
また、このゲッタリングの加熱処理として強光を照射する処理を用いる場合は、加熱用のランプ光源を１〜６０秒、好ましくは３０〜６０秒点灯させ、それを１〜１０回、好ましくは２〜６回繰り返す。ランプ光源の発光強度は任意なものとするが、瞬間的には６００〜１０００℃、好ましくは７００〜７５０℃程度に半導体膜が加熱されるようにする。
【００６３】
また、加熱処理で行う場合は、窒素雰囲気中で４５０〜８００℃、１〜２４時間、例えば５５０℃にて１４時間の加熱処理を行えばよい。また、加熱処理に加えて強光を照射してもよい。
【００６４】
次いで、バリア層３０７をエッチングストッパーとして、ゲッタリング領域３０８のみを選択的に除去した後、酸化膜からなるバリア層３０７を除去する。第２の半導体膜のみを選択的にエッチングする方法としては、ＣｌＦ3によるプラズマを用いないドライエッチング、或いはヒドラジンや、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド（化学式 （ＣＨ3） 4ＮＯＨ）を含む水溶液などアルカリ溶液によるウエットエッチングで行うことができる。また、ゲッタリング領域３０８を除去した後、バリア層の表面をＴＸＲＦでニッケル濃度を測定したところ、ニッケルが高濃度で検出されるため、バリア層は除去することが望ましく、フッ酸を含むエッチャントにより除去すれば良い。
【００６５】
以上の工程により、触媒元素濃度が低減され、表面が平坦化された良好な結晶質シリコン膜が形成される。
【００６６】
次いで、得られた結晶質シリコン膜（ポリシリコン膜とも呼ばれる）の表面にオゾン水で薄い酸化膜を形成した後、レジストからなるマスクを形成し、所望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体層３１０〜３１４を形成する。半導体層を形成した後、レジストからなるマスクを除去する。
【００６７】
また、半導体層を形成した後、ＴＦＴのしきい値（Ｖth）を制御するためにｐ型あるいはｎ型を付与する不純物元素を添加してもよい。なお、半導体に対してｐ型を付与する不純物元素には、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）など周期律第１３族元素が知られている。なお、半導体に対してｎ型を付与する不純物元素としては周期律１５族に属する元素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）が知られている。
【００６８】
次いで、フッ酸を含むエッチャントで酸化膜を除去すると同時にシリコン膜の表面を洗浄した後、ゲート絶縁膜３０７となる珪素を主成分とする絶縁膜を形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により１１５ｎｍの厚さで酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成する。
【００６９】
次いで、図４（Ａ）に示すように、ゲート絶縁膜３１５上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜３１６と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜３１７と、膜厚２０〜１００ｎｍの第３の導電膜３１８を積層形成する。本実施例では、ゲート絶縁膜３１５上に膜厚５０ｎｍのタングステン膜、膜厚５００ｎｍのアルミニウムとチタンの合金（Ａｌ−Ｔｉ）膜、膜厚３０ｎｍのチタン膜を順次積層した。
【００７０】
第１〜第３の導電膜を形成する導電性材料としてはＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ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もしくは化合物材料で形成する。また、第１〜第３の導電膜としてリン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜を用いてもよい。例えば、第１の導電膜のタングステンに代えて窒化タングステンを用いてもよいし、第２の導電膜のアルミニウムとチタンの合金（Ａｌ−Ｔｉ）膜に代えてアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜を用いてもよいし、第３の導電膜のチタン膜に代えて窒化チタン膜を用いてもよい。また、３層構造に限定されず、例えば、窒化タンタル膜とタングステン膜との２層構造であってもよい。
【００７１】
次に、図４（Ｂ）に示すように光露光工程によりレジストからなるマスク３１９〜３２４を形成し、ゲート電極及び配線を形成するための第１のエッチング処理を行う。第１のエッチング処理では第１及び第２のエッチング条件で行う。エッチングにはＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用いると良い。ＩＣＰエッチング法を用い、エッチング条件（コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節することによって所望のテーパー形状に膜をエッチングすることができる。なお、エッチング用ガスとしては、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、ＳｉＣｌ4、ＣＣｌ4などを代表とする塩素系ガスまたはＣＦ4、ＳＦ6、ＮＦ3などを代表とするフッ素系ガス、またはＯ2を適宜用いることができる。
【００７２】
用いるエッチング用ガスに限定はないが、ここではＢＣｌ3とＣｌ2とＯ2とを用いることが適している。それぞれのガス流量比を６５／１０／５（sccm）とし、１．２Ｐａの圧力でコイル型の電極に４５０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成して１１７秒のエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも３００Ｗ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Ａｌ膜及びＴｉ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。
【００７３】
この後、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約３０秒程度のエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも２０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した第２のエッチング条件ではＡｌ膜、Ｔｉ膜、及びＷ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。
【００７４】
この第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、第２の導電層、及び第３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の導電層と第３の導電層とから成る第１の形状の導電層３２５〜３３０（第１の導電層３２５ａ〜３３０ａと第２の導電層３２５ｂ〜３３０ｂと第３の導電層３２５ｃ〜３３０ｃ）を形成する。３３１はゲート絶縁膜であり、第１の形状の導電層３２５〜３３０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。
【００７５】
次に、レジストからなるマスク３１９〜３２４を除去せずに図４（Ｃ）に示すように第２のエッチング処理を行う。エッチング用ガスにＢＣｌ3とＣｌ2を用い、それぞれのガス流量比を２０／６０（sccm）とし、１．２Ｐａの圧力でコイル型の電極に６００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行う。基板側（試料ステージ）には１００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入する。この第３のエッチング条件により第２導電層及び第３導電層をエッチングする。こうして、上記第３のエッチング条件によりチタンを微量に含むアルミニウム膜及びチタン膜を異方性エッチングして第２の形状の導電層３３２〜３３７（第１の導電層３３２ａ〜３３７ａと第２の導電層３３２ｂ〜３３７ｂと第３の導電層３３２ｃ〜３３７ｃ）を形成する。３３８はゲート絶縁膜であり、第２の形状の導電層３３２〜３３７で覆われない領域は若干エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【００７６】
そして、レジストからなるマスクを除去せずに第１のドーピング処理を行い、半導体層にｎ型を付与する不純物元素を添加する。ドーピング処理はイオンドープ法、もしくはイオン注入法で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１．５×１０14atoms/cm2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとして行う。ｎ型を付与する不純物元素として、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いる。この場合、第２形状の導電層３３２〜３３６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の不純物領域３３９〜３４３が形成される。第１の不純物領域３３９〜３４３には１×１０16〜１×１０17/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。
【００７７】
なお、本実施例では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ったが、レジストからなるマスクを除去した後、第１のドーピング処理を行ってもよい。
【００７８】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、図５（Ａ）に示すようにレジストからなるマスク３４４、３４５を形成し第２のドーピング処理を行う。マスク３４４は駆動回路のｎチャネル型ＴＦＴの一つを形成する半導体層のチャネル形成領域及びその周辺の領域を保護するマスクであり、マスク３４５は画素部のＴＦＴを形成する半導体層のチャネル形成領域及びその周辺の領域を保護するマスクである。
【００７９】
第２のドーピング処理におけるイオンドープ法の条件はドーズ量を１．５×１０15atoms/cm2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとしてリン（Ｐ）をドーピングする。ここでは、第２形状の導電層３３２〜３３６及びゲート絶縁膜３３８の膜厚の差を利用して各半導体層に不純物領域を行う。勿論、マスク３４４、３４５で覆われた領域にはリン（Ｐ）は添加されない。こうして、第２の不純物領域３４６〜３４８と第３の不純物領域３４９〜３６２が形成される。第３の不純物領域３４９〜３６２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されている。また、第２の不純物領域はゲート絶縁膜の膜厚差により第３の不純物領域よりも低濃度に形成され、１×１０18〜１×１０19/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加されることになる。
【００８０】
次いで、レジストからなるマスク３４４、３４５を除去した後、新たにレジストからなるマスク３６３〜３６５を形成して図５（Ｂ）に示すように第３のドーピング処理を行う。この第３のドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層にｐ型の導電型を付与する不純物元素が添加された第４の不純物領域３６８及び第５の不純物領域３６６、３６７を形成する。第４の不純物領域は第２形状の導電層と重なる領域に形成されるものであり、１×１０18〜１×１０20/cm3の濃度範囲でｐ型を付与する不純物元素が添加されるようにする。また、第５の不純物領域３６６、３６７には１×１０2 0〜１×１０21/cm3の濃度範囲でｐ型を付与する不純物元素が添加されるようにする。尚、第５の不純物領域３４６には先の工程でリン（Ｐ）が添加された領域であるが、ｐ型を付与する不純物元素の濃度がその１．５〜３倍添加されていて導電型はｐ型となっている。
【００８１】
なお、第５の不純物領域３６９、３７０及び第４の不純物領域３７１は画素部において保持容量を形成する半導体層に形成される。
【００８２】
以上までの工程でそれぞれの半導体層にｎ型またはｐ型の導電型を有する不純物領域が形成される。第２の形状の導電層３３２〜３３５はゲート電極となる。また、第２の形状の導電層３３６は画素部において保持容量を形成する一方の電極となる。さらに、第２の形状の導電層３３７は画素部においてソース配線を形成する。
【００８３】
次いで、ほぼ全面を覆う絶縁膜（図示しない）を形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚５０ｎｍの酸化シリコン膜を形成した。勿論、この絶縁膜は酸化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【００８４】
次いで、それぞれの半導体層に添加された不純物元素を活性化処理する工程を行う。この活性化工程は、ランプ光源を用いたラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）、或いはＹＡＧレーザまたはエキシマレーザを裏面から照射する方法、或いは炉を用いた熱処理、或いはこれらの方法のうち、いずれかと組み合わせた方法によって行う。ただし、本実施例では、第２の導電層としてアルミニウムを主成分とする材料を用いているので、活性化工程において第２の導電層が耐え得る熱処理条件とすることが重要である。
【００８５】
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第３の不純物領域３４９、３６０、３６１、及び第５の不純物領域３６７、３７０からゲッタリングされ、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。その結果、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。なお、本実施例では半導体層を形成する段階で上記実施の形態１に示した方法により１度目のゲッタリングが行われているので、ここでのリンによるゲッタリングは２度目のゲッタリングとなる。また、１度目のゲッタリングで十分ゲッタリングができている場合には、特に２度目のゲッタリングを行う必要はない。
【００８６】
また、本実施例では、上記活性化の前に絶縁膜を形成した例を示したが、上記活性化を行った後、絶縁膜を形成する工程としてもよい。
【００８７】
次いで、窒化シリコン膜からなる第１の層間絶縁膜３７２を形成して加熱処理（３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理）を行い、半導体層を水素化する工程を行う（図５（Ｃ））。この工程は第１の層間絶縁膜３７２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。酸化シリコン膜からなる絶縁膜（図示しない）の存在に関係なく半導体層を水素化することができる。ただし、本実施例では、第２の導電層としてアルミニウムを主成分とする材料を用いているので、水素化する工程において第２の導電層が耐え得る熱処理条件とすることが重要である。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）を行っても良い。
【００８８】
次いで、第１の層間絶縁膜３７２上に有機絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜３７３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する。次いで、ソース配線３３７に達するコンタクトホールと各不純物領域に達するコンタクトホールを形成する。本実施例では複数のエッチング処理を順次行う。本実施例では第１の層間絶縁膜をエッチングストッパーとして第２の層間絶縁膜をエッチングした後、絶縁膜（図示しない）をエッチングストッパーとして第１の層間絶縁膜をエッチングしてから絶縁膜（図示しない）をエッチングした。
【００８９】
その後、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗなどを用いて配線及び画素電極を形成する。これらの電極及び画素電極の材料は、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。こうして、ソースまたはドレイン配線３７４〜３７９、ゲート配線３８１、接続配線３８０、画素電極３８２が形成される。
【００９０】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ４０１、ｐチャネル型ＴＦＴ４０２、ｎチャネル型ＴＦＴ４０３を有する駆動回路４０６と、ｎチャネル型ＴＦＴ４０４、保持容量４０５とを有する画素部４０７を同一基板上に形成することができる（図６）。本明細書中ではこのような基板を便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【００９１】
駆動回路４０６のｎチャネル型ＴＦＴ４０１（第２のｎチャネル型ＴＦＴ）はチャネル形成領域３８３、ゲート電極を形成する第２の形状の導電層３３２と一部が重なる第２の不純物領域３４６とソース領域またはドレイン領域として機能する第３の不純物領域３４９を有している。ｐチャネル型ＴＦＴ４０２にはチャネル形成領域３８４、ゲート電極を形成する第２の形状の導電層３３３と一部が重なる第４不純物領域３６８とソース領域またはドレイン領域として機能する第４の不純物領域３６６を有している。ｎチャネル型ＴＦＴ４０３（第２のｎチャネル型ＴＦＴ）にはチャネル形成領域３８５、ゲート電極を形成する第２の形状の導電層３３４と一部が重なる第２の不純物領域３４７とソース領域またはドレイン領域として機能する第３の不純物領域３６０を有している。このようなｎチャネル型ＴＦＴ及びｐチャネル型ＴＦＴによりシフトレジスタ回路、バッファ回路、レベルシフタ回路、ラッチ回路などを形成することができる。特に、駆動電圧が高いバッファ回路には、ホットキャリア効果による劣化を防ぐ目的から、ｎチャネル型ＴＦＴ４０１または４０３の構造が適している。
【００９２】
画素部４０７の画素ＴＦＴ４０４（第１のｎチャネル型ＴＦＴ）にはチャネル形成領域３８６、ゲート電極を形成する第２の形状の導電層３３５の外側に形成される第１の不純物領域３４２とソース領域またはドレイン領域として機能する第３の不純物領域３６１を有している。また、保持容量４０５の一方の電極として機能する半導体層には第４の不純物領域３７１、第５の不純物領域３６９が形成されている。保持容量４０５は、絶縁膜（ゲート絶縁膜と同一膜）を誘電体として、第２形状の電極３３６と、半導体層３１４とで形成されている。
【００９３】
なお、画素部４０７の画素ＴＦＴにおいては、第２条件のレーザ光の照射により従来と比較して顕著にオフ電流の低減、およびバラツキの低減が実現されている。
【００９４】
また、画素電極を透明導電膜で形成すると、フォトマスクは１枚増えるものの、透過型の表示装置を形成することができる。
【００９５】
（実施例２）
本実施例では、実施例１で作製したアクティブマトリクス基板から、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７を用いる。
【００９６】
まず、実施例１に従い、図６の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図６のアクティブマトリクス基板上に配向膜を形成しラビング処理を行う。なお、本実施例では配向膜を形成する前に、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。
【００９７】
次いで、対向基板を用意する。この対向基板には、着色層、遮光層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を設けた。このカラーフィルタと遮光層とを覆う平坦化膜を設けた。次いで、平坦化膜上に透明導電膜からなる対向電極を画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜を形成し、ラビング処理を施した。
【００９８】
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で貼り合わせる。シール材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。液晶材料には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして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。
【００９９】
こうして得られた液晶モジュールの構成を図７の上面図を用いて説明する。
【０１００】
アクティブマトリクス基板８０１の中央には、画素部８０４が配置されている。画素部８０４の上側には、ソース信号線を駆動するためのソース信号線駆動回路８０２が配置されている。画素部８０４の左右には、ゲート信号線を駆動するためのゲート信号線駆動回路８０３が配置されている。本実施例に示した例では、ゲート信号線駆動回路８０３は画素部に対して左右対称配置としているが、これは片側のみの配置でも良く、液晶モジュールの基板サイズ等を考慮して、設計者が適宜選択すれば良い。ただし、回路の動作信頼性や駆動効率等を考えると、図７に示した左右対称配置が望ましい。
【０１０１】
各駆動回路への信号の入力は、フレキシブルプリント基板（Flexible Print Circuit：ＦＰＣ）８０５から行われる。ＦＰＣ８０５は、基板８０１の所定の場所まで配置された配線に達するように、層間絶縁膜および樹脂膜にコンタクトホールを開口し、接続電極８０９を形成した後、異方性導電膜等を介して圧着される。本実施例においては、接続電極はＩＴＯを用いて形成した。
【０１０２】
駆動回路、画素部の周辺には、基板外周に沿ってシール剤８０７が塗布され、あらかじめアクティブマトリクス基板上に形成されたスペーサ８１０によって一定のギャップ（基板８０１と対向基板８０６との間隔）を保った状態で、対向基板８０６が貼り付けられる。その後、シール剤８０７が塗布されていない部分より液晶素子が注入され、封止剤８０８によって密閉される。以上の工程により、液晶モジュールが完成する。
【０１０３】
また、ここでは全ての駆動回路を基板上に形成した例を示したが、駆動回路の一部に数個のＩＣを用いてもよい。
【０１０４】
（実施例３）
本実施例は、本発明を用いて半導体装置を作製する他の一例について、図８を用いて説明する。
【０１０５】
実施例１に従い、ガラス基板４０上に下地絶縁膜４１、非晶質シリコン膜４２を形成する。
【０１０６】
続いて、非晶質シリコン膜４２に触媒元素を添加して、加熱処理し第１の結晶質半導体（シリコン）膜４４を形成する。続いて、第１の結晶質シリコン膜４４に第１条件のレーザ光の照射を行う。触媒元素としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕから選ばれた一種または複数種を用いればよい。なお、第１条件のレーザ光は、エネルギー密度は、４５０〜７００mJ/cm2とし、繰り返し周波数１〜１０００Hz程度のレーザを用いて、大気中にて照射処理をすればよい。なお本実施例では、第１条件のレーザ光として、実施例１に示したようなレーザ光照射装置を用いて、面状レーザ光をエネルギー密度６５０mJ/cm2で大気中で照射を行なう。これにより、第２の結晶質半導体（シリコン）膜４５を形成する。結晶化のために照射するエネルギー密度より若干高めのエネルギー密度のレーザ光が照射されて、第２の結晶質シリコン膜４５は、微細な結晶粒が集合して形成されている。
【０１０７】
もちろん、第１条件のレーザ光として線状レーザ光を照射してもよい。
【０１０８】
次いで、第２の結晶質シリコン膜４５に第２条件のレーザ光を照射する。第２条件のレーザ光は、第１条件のレーザ光のエネルギー密度より小さい４００〜６５０mJ/cm2とし、繰り返し周波数１０〜１０００Hz程度のレーザを用いればよい。ここでは、面状のレーザ光を用いてエネルギー密度６００mJ/cm2で第２条件のレーザ光の照射を大気中で行ない、第３の結晶質シリコン膜４６を形成する。第３の結晶質シリコン膜４６表面には、凸部、酸化膜４７が形成されている。
【０１０９】
もちろん、第２条件のレーザ光として線状レーザ光を照射してもよい。
【０１１０】
その後、第３の結晶質シリコン膜４６表面に形成された酸化膜４７を除去し、第３条件のレーザ光を第２の結晶質シリコン膜４６に照射して、表面が平坦化された第４の結晶質シリコン膜４８を形成する。第３条件のレーザ光は、出力が１５Ｊ以上のレーザ光照射装置を用いて、レーザ光照射部のエネルギー分布が±３％以下、レーザ光照射面積が３０cm2以上、エネルギー密度が４３０〜７００mJ/cm2とし、繰り返し周波数１〜１０００Hz程度のレーザを用いればよい。なお、エネルギー分布が±３％以下であるため、オーバーラップ率が５０％以下で照射すればよい。このようにして、第３の結晶質半導体膜４６の表面が平坦化された第４の結晶質半導体膜４８が形成される。なお、第３の結晶質半導体膜４６と第４の結晶質半導体膜４８とは、表面の凹凸の有無が異なるだけで、それ以外の半導体（シリコン）膜の結晶性はほとんど変化しない。また、粒径などの結晶状態にも変化は見られず、平坦化のみが行われたと思われる。
【０１１１】
なお、この後、結晶化のために非晶質シリコン膜４２に添加された触媒元素を第４の結晶質シリコン膜からゲッタリング領域に移動させて、第４の結晶質シリコン膜４８中に含まれる触媒元素の濃度を低減させる。この工程は、実施形態２、または実施例１に従えばよい。
【０１１２】
以上のようにして得られた良好な結晶質半導体膜は、島状に分離された半導体層を形成し、以下、実施例１の工程に従ってＴＦＴの作製工程を行えばよい。
【０１１３】
本実施例では、非晶質シリコン膜に触媒元素を添加して加熱処理して結晶質シリコン膜を形成した後、第１条件のレーザ光を照射しているが、非晶質シリコン膜に第１条件のレーザ光、第２条件のレーザ光を照射し、酸化膜を除去したのち、第３条件のレーザ光を照射してもよい。
【０１１４】
本実施例は、実施形態１、実施例１、２と組み合わせて実施することができる。
【０１１５】
（実施例４）
本実施例では、ＥＬ（Electro Luminescence）素子を備えた発光表示装置を作製する例を図１０、１１に示す。
【０１１６】
図１０（Ａ）は、ＥＬモジュールを示す上面図、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。絶縁表面を有する基板９００（例えば、ガラス基板、結晶化ガラス基板、もしくはプラスチック基板等）に、画素部９０２、ソース側駆動回路９０１、及びゲート側駆動回路９０３を形成する。これらの画素部や駆動回路は、上記実施例に従えば得ることができる。また、９１８はシール材、９１９はＤＬＣ膜であり、画素部および駆動回路部はシール材９１８で覆われ、そのシール材は保護膜９１９で覆われている。さらに、接着材を用いてカバー材９２０で封止されている。熱や外力などによる変形に耐えるためカバー材９２０は基板９００と同じ材質のもの、例えばガラス基板を用いることが望ましく、サンドブラスト法などにより図１０に示す凹部形状（深さ３〜１０μｍ）に加工する。さらに加工して乾燥剤９２１が設置できる凹部（深さ５０〜２００μｍ）を形成することが望ましい。また、多面取りでＥＬモジュールを製造する場合、基板とカバー材とを貼り合わせた後、ＣＯ2レーザー等を用いて端面が一致するように分断してもよい。
【０１１７】
なお、９０８はソース側駆動回路９０１及びゲート側駆動回路９０３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）９０９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。
【０１１８】
次に、断面構造について図１０（Ｂ）を用いて説明する。基板９００上に絶縁膜９１０が設けられ、絶縁膜９１０の上方には画素部９０２、ゲート側駆動回路９０３が形成されており、画素部９０２は電流制御用ＴＦＴ９１１とそのドレインに電気的に接続された画素電極９１２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９０３はｎチャネル型ＴＦＴ９１３とｐチャネル型ＴＦＴ７１４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路を用いて形成される。
【０１１９】
これらのＴＦＴ（９１１、９１３、９１４を含む）は、上記実施例に従って作製すればよい。
【０１２０】
画素電極９１２は発光素子（ＥＬ素子）の陽極として機能する。また、画素電極９１２の両端にはバンク９１５が形成され、画素電極９１２上にはＥＬ層９１６および発光素子の陰極９１７が形成される。
【０１２１】
ＥＬ層９１６としては、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ＥＬ層（発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層）を形成すれば良い。例えば、低分子系有機ＥＬ材料や高分子系有機ＥＬ材料を用いればよい。また、ＥＬ層として一重項励起により発光（蛍光）する発光材料（シングレット化合物）からなる薄膜、または三重項励起により発光（リン光）する発光材料（トリプレット化合物）からなる薄膜を用いることができる。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ＥＬ材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
【０１２２】
陰極９１７は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線９０８を経由してＦＰＣ９０９に電気的に接続されている。さらに、画素部９０２及びゲート側駆動回路９０３に含まれる素子は全て陰極９１７、シール材９１８、及び保護膜９１９で覆われている。
【０１２３】
なお、シール材９１８としては、できるだけ可視光に対して透明もしくは半透明な材料を用いるのが好ましい。また、シール材９１８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。
【０１２４】
また、シール材９１８を用いて発光素子を完全に覆った後、少なくとも図９に示すようにＤＬＣ膜等からなる保護膜９１９をシール材９１８の表面（露呈面）に設けることが好ましい。また、基板の裏面を含む全面に保護膜を設けてもよい。ここで、外部入力端子（ＦＰＣ）が設けられる部分に保護膜が成膜されないように注意することが必要である。マスクを用いて保護膜が成膜されないようにしてもよいし、ＣＶＤ装置でマスキングテープとして用いるテープを用いて外部入力端子部分を覆うことで保護膜が成膜されないようにしてもよい。
【０１２５】
以上のような構造で発光素子をシール材９１８及び保護膜で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ＥＬ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を得ることができる。
【０１２６】
また、画素電極を陰極とし、ＥＬ層と陽極を積層して図１０とは逆方向に発光する構成としてもよい。図１１にその一例を示す。なお、上面図は同一であるので省略する。
【０１２７】
図１１に示した断面構造について以下に説明する。基板１０００としては、ガラス基板や石英基板の他にも、半導体基板または金属基板も使用することができる。基板１０００上に絶縁膜１０１０が設けられ、絶縁膜１０１０の上方には画素部１００２、ゲート側駆動回路１００３が形成されており、画素部１００２は電流制御用ＴＦＴ１０１１とそのドレインに電気的に接続された画素電極１０１２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１００３はｎチャネル型ＴＦＴ１０１３とｐチャネル型ＴＦＴ１０１４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路を用いて形成される。
【０１２８】
画素電極１０１２は発光素子の陰極として機能する。また、画素電極１０１２の両端にはバンク１０１５が形成され、画素電極１０１２上にはＥＬ層１０１６および発光素子の陽極１０１７が形成される。
【０１２９】
陽極１０１７は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線１００８を経由してＦＰＣ１００９に電気的に接続されている。さらに、画素部１００２及びゲート側駆動回路１００３に含まれる素子は全て陽極１０１７、シール材１０１８、及びＤＬＣ等からなる保護膜１０１９で覆われている。また、カバー材１０２１と基板１０００とを接着剤で貼り合わせた。また、カバー材には凹部を設け、乾燥剤１０２１を設置する。
【０１３０】
なお、シール材１０１８としては、できるだけ可視光に対して透明もしくは半透明な材料を用いるのが好ましい。また、シール材１０１８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。
【０１３１】
また、図１１では、画素電極を陰極とし、ＥＬ層と陽極を積層したため、発光方向は図１０に示す矢印の方向となっている。
【０１３２】
なお、本実施例は実施例１、３と組み合わせて実施することが可能である。
【０１３３】
（実施例５）
本発明を実施して形成されたＣＭＯＳ回路や画素部はアクティブマトリクス型液晶ディスプレイ（液晶表示装置）に用いることができる。即ち、それら液晶表示装置を表示部に組み込んだ電気器具全てに本発明を実施できる。
【０１３４】
その様な電気器具としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、プロジェクター（リア型またはフロント型）、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、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１２、図１３及び図１４に示す。
【０１３５】
図１２（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体２００１、画像入力部２００２、表示部２００３、キーボード２００４等を含む。
【０１３６】
図１２（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１０３、操作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６等を含む。
【０１３７】
図１２（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２２０１、カメラ部２２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、表示部２２０５等を含む。
【０１３８】
図１２（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体２３０１、表示部２３０２、アーム部２３０３等を含む。本発明は、特に小型の表示装置に対して有利であり、ゴーグル型ディスプレイの表示部に用いる表示装置に対して有利である。
【０１３９】
図１２（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２４０１、表示部２４０２、スピーカ部２４０３、記録媒体２４０４、操作スイッチ２４０５等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇiｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。
【０１４０】
図１２（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体２５０１、表示部２５０２、接眼部２５０３、操作スイッチ２５０４、受像部（図示しない）等を含む。
【０１４１】
図１３（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、投射装置２６０１、スクリーン２６０２等を含む。
【０１４２】
図１３（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体２７０１、投射装置２７０２、ミラー２７０３、スクリーン２７０４等を含む。
【０１４３】
なお、図１３（Ｃ）は、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）中における投射装置２６０１、２７０２の構造の一例を示した図である。投射装置２６０１、２７０２は、光源光学系２８０１、ミラー２８０２、２８０４〜２８０６、ダイクロイックミラー２８０３、プリズム２８０７、液晶表示装置２８０８、位相差板２８０９、投射光学系２８１０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１３（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。
【０１４４】
また、図１３（Ｄ）は、図１３（Ｃ）中における光源光学系２８０１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２８０１は、リフレクター２８１１、光源２８１２、レンズアレイ２８１３、２８１４、偏光変換素子２８１５、集光レンズ２８１６で構成される。なお、図１３（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。
【０１４５】
ただし、図１３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、反射型の液晶表示装置の適用例は図示していない。
【０１４６】
図１４（Ａ）は携帯電話であり、３００１は表示用パネル、３００２は操作用パネルである。表示用パネル３００１と操作用パネル３００２とは接続部３００３において接続されている。接続部３００３における、表示用パネル３００１の表示部３００４が設けられている面と操作用パネル３００２の操作キー３００６が設けられている面との角度θは、任意に変えることができる。
さらに、音声出力部３００５、操作キー３００６、電源スイッチ３００７、音声入力部３００８を有している。
本発明は、特に、小型の表示装置に有利であり、携帯電話の表示部に用いる表示装置に対して有利である。
【０１４７】
図１４（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体３１０１、表示部３１０２、３１０３、記憶媒体３１０４、操作スイッチ３１０５、アンテナ３１０６等を含む。
【０１４８】
図１４（Ｃ）はディスプレイであり、本体３２０１、支持台３２０２、表示部３２０３等を含む。
【０１４９】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電気器具に適用することが可能である。また、本実施例の電気器具は実施形態１、２、実施例１〜３のいずれかを組み合わせて実現することができる。
【０１５０】
（発明の効果）
【０１５１】
本発明により、結晶質半導体膜の平坦性を向上させることができる。また、レーザ光照射処理の際に、エネルギー分布が均一（±３％以下）になった面状のレーザ光を用いているため、結晶質半導体膜に結晶化ムラ（横縞）の発生を抑えることができ、さらに、線状のレーザ光のように高いオーバーラップ率を保って照射する必要がないため、スループットが向上する。
【０１５２】
また、触媒元素を添加して結晶化された半導体膜に、第１条件のレーザ光および第２条件のレーザ光を照射することにより、表面が平坦化され、触媒元素の添加により大きな結晶粒径が集合した良好な結晶質半導体膜を形成することができる。また、このような結晶質半導体膜を用いてＴＦＴを作製することにより、良好な特性を示す半導体装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態を示す図。
【図２】 本発明の実施の形態を示す図。
【図３】 本発明の実施の一例を示す図。
【図４】 本発明の実施の一例を示す図。
【図５】 本発明の実施の一例を示す図。
【図６】 本発明の実施の一例を示す図。
【図７】 本発明の実施の一例を示す図。
【図８】 本発明の実施の一例を示す図。
【図９】 本発明に用いるレーザ光照射装置の簡略図。
【図１０】 ＥＬモジュールの上面および断面を示す図。
【図１１】 ＥＬモジュールの断面を示す図。
【図１２】 電気器具の一例を示す図。
【図１３】 電気器具の一例を示す図。
【図１４】 電気器具の一例を示す図。
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光を照射することにより非晶質半導体膜を結晶化して、良好な結晶質半導体膜を作製する方法に関する。また、このような良好な結晶質半導体膜を用いて、動作性能および信頼性の高い薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor:ＴＦＴ）を作製する方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
アクティブマトリクス基板の画素部のスイッチング素子として、またスイッチング素子を駆動する駆動回路にＴＦＴがさかんに用いられている。近年は、情報量が増え、選択時間が短くなる高解像度の表示装置に十分にデータを書き込むことができるような高速動作が要求されており、特に電界効果移動度の高い結晶質半導体膜を用いたＴＦＴの開発がさかんになされている。
【０００３】
結晶質半導体膜を形成する方法として、ガラス基板上に形成された非晶質シリコン膜にレーザ光を照射する方法としてなかでも、エキシマレーザのレーザ光（以下、エキシマレーザ光という）を照射する結晶化方法が一般的に用いられている。エキシマレーザ光は、シリコンの吸収係数が大きく、さらに非晶質シリコン膜のみを加熱してシリコン膜の結晶化を行い、ガラス基板に熱的なダメージを与えることがないためである。
【０００４】
従来では、結晶化させたり、結晶性を向上させるため半導体膜にレーザー光による照射を行った場合、半導体膜は表面から瞬時に溶融し、その後、基板への熱伝導のため溶融した半導体膜は基板側から冷却し凝固する。この凝固過程において再結晶化し、大粒径の結晶構造を有する半導体膜となるが、いったん溶融させるため、体積膨張が生じて半導体表面にリッジと呼ばれる凹凸が形成され、特にトップゲート型ＴＦＴの場合にはリッジのある表面がゲート絶縁膜との界面となるため、素子特性が大きく左右されていた。
【０００５】
より高い電気的特性をもつ半導体膜をより安価で作製するためには、レーザアニールの技術が必要不可欠となってきている。しかしながら、従来の線状のレーザ光による結晶化では均一なエネルギーが膜全体に与えられず、リッジに加えてレーザ光を照射した波状の跡も残っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
現在、注目されている問題は、レーザ光で良好な結晶質半導体膜を得ること、またその結晶粒径を如何に大きくするかである。当然のことながら、一つの結晶粒（グレインともいう）が大きくなれば、ＴＦＴの特にチャネル形成領域を横切る結晶粒界の数が減る。そのため、電界効果移動度やしきい値電圧といったＴＦＴの代表的な電気特性のばらつきを改善することが可能となる。
【０００７】
半導体膜の結晶化処理に、線状に集光されたレーザ光が用いられる場合、線状に集光されたレーザ光はレーザ光照射面のエネルギー分布を均一に保つことが難しいため、重ねあわせて照射をする（レーザ光を重ね合わせる割合をオーバーラップ率という。）こと、具体的には高いオーバーラップ率（９０〜９８％）を保ちながら重ね打ちをして半導体膜に照射することで、エネルギー分布の均一性の問題を解決しているが、この重ね打ち照射をして得られた結晶質半導体膜に縞が発生してしまうことがあった。この縞は、半導体膜表面の凹凸（リッジ）となって、素子特性に大きな影響を及ぼしてしまっていた。
【０００８】
また、エキシマレーザのようなガスレーザを用い、レーザ光を線状に集光して処理をする場合、レーザ発振部のガスの劣化に伴いガス交換を行う必要があるが、ガス交換処理直後に照射処理を行うと、エネルギー分布の安定に問題があった。エネルギーが安定しない状態でレーザ光照射処理を施すことで、やはり半導体膜に縞が発生してしまうという問題があった。
【０００９】
半導体膜に発生する縞は、結晶状態に悪影響を与え、このような縞を有する半導体膜をそのままＴＦＴの半導体層として用いると、ＴＦＴの特性がばらつき、ＴＦＴの信頼性が課題となってしまっていた。
【００１０】
また、レーザ光照射処理の際、オーバーラップ率が高ければ、それだけ１枚の基板へのレーザ光照射処理の時間が長くなってしまい、生産性（スループット）が悪くなってしまうという問題があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、非晶質半導体膜を結晶化するにあたって、酸素を含む雰囲気下で半導体膜に第１条件のレーザ光の照射（エネルギー密度４００〜６００mJ/cm2）を行って結晶化させた後、第１条件のレーザ光の照射で形成された酸化膜を除去し、その後に酸素を含まない雰囲気（代表的には、不活性気体雰囲気または真空雰囲気）において、レーザ光照射部の面積が３０cm2以上であり、第１条件のレーザ光よりエネルギー密度が３０〜３００mJ/cm2高い第２条件のレーザ光の照射を行うことで半導体膜の平坦性を向上させ、半導体膜に縞が発生することを防いで平坦化することができ、さらに、オフ電流値を低減することができる。特に、第２条件のレーザ光は、出力エネルギーが１５Ｊ以上のレーザ光照射装置を用いて、レーザ光照射部におけるエネルギー分布が±３％以下であって、高いオーバーラップ率を保って照射する必要がない、例えば面状のレーザ光を照射して半導体膜を平坦化することにより、縞の発生を防ぎ、良好な結晶質半導体膜を形成することを特徴としている。
【００１２】
なお、ここで、第２条件のレーザ光は第１条件のレーザ光よりエネルギー密度が３０〜３００mJ/cm2高くするとしたが、この値は好ましい値であって、この値に限定されるものではない。
【００１３】
また、第２条件のレーザ光はレーザ光照射部の面積が３０cm2以上としたが、この値は好ましい値であって、この値に限定されるものではない。線状のレーザ光よりも照射面積が広く、且つ照射部におけるエネルギー分布が少ないものであればよく、例えば面状のレーザ光などを用いれば良い。
ここで面状のレーザ光とはレーザ光照射部のアスペクト比が線状のレーザ光より小さく、且つレーザ光照射部の面積が線状レーザ光よりも大きいものをいう。
【００１４】
また、第２条件のレーザ光は、レーザ光照射部におけるエネルギー分布が±３％以下であるため、照射部におけるエネルギー分布を均一に保つための重ね打ち（高いオーバーラップ率を保っての照射）の必要がないため、１枚の基板にレーザ光を照射するための工程にかかる時間を短くすること（スループットの向上）ができる。
【００１５】
例えば、面積が３０cm2以下の小型表示装置（２インチ程度：携帯電話や携帯型情報機器の表示部に用いる表示装置、プロジェクターに用いる表示装置等）の作製工程において本発明を用いる場合、第１条件のレーザ光を照射して得られた結晶質半導体膜表面の酸化膜を除去した後、上記した出力エネルギーが１５Ｊ以上のレーザ光照射装置を用いて、レーザ光照射部におけるエネルギー分布が±３％であって、レーザ光照射部の面積が３０cm2以上である第２条件のレーザ光を照射すれば、１回のレーザ光照射面積内で表示装置を形成することが可能であるため、半導体膜に縞を発生させることなく、大粒径化および平坦化された良好な半導体膜を用いて、表示装置を実現することが可能である。
【００１６】
また、本発明は、第１条件のレーザ光および第２条件のレーザ光ともに、出力エネルギーが１５Ｊ以上のレーザ光照射装置を用いて、レーザ光照射部におけるエネルギー分布が±３％であって、レーザ光の照射部の面積が３０cm2以上のレーザを用いてもよい。これによって、高いオーバーラップ率を保って照射処理を行う必要がないため、スループットを向上させることができる。
【００１７】
また、本発明はレーザの種類によるものではなく、大出力が得られれば、一般的に知られるエキシマレーザ（代表的にはＫｒＦレーザもしくはＸｅＣｌレーザ）、固体レーザ（代表的にはＮｄ：ＹＡＧレーザもしくはルビーレーザ）、ガスレーザ（代表的にはアルゴンレーザもしくはヘリウム・ネオンレーザ）、金属蒸気レーザ（代表的には銅蒸気レーザもしくはヘリウム・カドミウムレーザ）または半導体レーザのいずれかを用いることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１を用いて、非晶質半導体膜に第１のレーザ光を照射して結晶化した後、半導体膜表面に形成された酸化膜を除去し、さらに３０cm2以上の面積を有する面状レーザ光を照射することにより結晶質半導体膜表面の凸部を平坦化する方法について説明する。
【００１９】
まず、ガラス基板１０上に下地絶縁膜１１、非晶質半導体膜１２を形成する。半導体膜としては、シリコンもしくはＳｉxＧｅ1 -x（０＜ｘ＜１）を用いることができる。本実施形態では、シリコン膜を用いることとする。次いで、レーザアニールの前処理として、非晶質半導体膜をオゾン水により洗浄し、非晶質半導体膜表面に酸化膜（図示せず）を形成する。
【００２０】
次いで、第１条件のレーザ光の照射を行う。第１条件のレーザには、エキシマレーザなどの気体レーザ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、ＹＬＦレーザなどの固体レーザを用いればよい。また、エネルギー密度は、４００〜６００mJ/cm2、パルス幅は、２０〜３０nsとした。このような第１条件のレーザ光を照射して非晶質半導体膜の結晶化を行い、第１の結晶質半導体膜１３を形成する。非晶質半導体膜１２上に酸化膜がある状態または酸化されやすい状態でレーザ光を照射すると、結晶化されたときに、表面に凸部ができる。また、結晶質半導体膜表面に凸部ができるようなレーザ光照射処理を行うと、得られる結晶質半導体膜の特性がよくなることが知られている。したがって、第１条件のレーザ光照射処理後の第１の結晶質半導体膜１３表面には、凸部がある。なお、酸化膜は、まだ第１の結晶質半導体膜１３上に残っている。
【００２１】
第１条件のレーザ光を照射した後、第１の結晶質半導体膜１３表面に形成された酸化膜１４を除去する。
【００２２】
次いで、第２条件のレーザ光として大出力（１５Ｊ以上）のレーザを複数台連結したレーザ光照射装置を用いて、レーザ光照射部のエネルギー分布が±３％以下、エネルギー密度が４３０〜７００mJ/cm2、（ビーム照射面積が３０cm2以上）の面状のレーザ光を照射する。エネルギー密度は、第１条件のレ−ザ光と同一、または３０〜３００mJ/cm2程度高くなるようにする。なお、ビームの面内エネルギー分布が±３％以下であるため、オーバーラップ率は、５０％以下とすることができる。
【００２３】
第２条件のレーザ光を照射して第１の結晶質半導体膜１３の表面を平坦化して第２の結晶質半導体膜１５を形成する。なお、第２条件のレーザ光照射において、表面の形状以外は、第１の結晶質半導体膜１３と第２の結晶質半導体膜１５とは、特性になんら変化は見られない。
【００２４】
また、第１条件のレーザ光に、第２条件のレーザ光と同様に面状のレーザ光を用いて、所定のエネルギー密度で照射処理を行ってもよい。このようにすることで、第１条件のレーザ光照射に掛かる時間を短縮させることができる。
【００２５】
このように凸部を有した第１の結晶質半導体膜１３に、第２条件のレーザ光（面状のレーザ光）を照射することにより、結晶質半導体膜の表面を平坦化することができる。面状のレーザ光を用いることにより、結晶質半導体膜に結晶化ムラ（横縞）の発生を抑えることができ、さらに、線状のレーザ光のようにオーバーラップさせて照射させる必要がないため、スループットが向上する。
【００２６】
（実施形態２）
まず、ガラス基板２０上に下地絶縁膜２１を形成し、該下地絶縁膜２１上に非晶質シリコン膜２２を形成する。続いて、下地絶縁膜２１上に非晶質半導体膜２２として、非晶質シリコン膜を形成する。非晶質シリコン膜２２は、プラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法あるいは、スパッタ法で１０〜１００ｎｍの厚さで形成する。
【００２７】
続いて、非晶質シリコン膜２２に、結晶化を促進する触媒元素を添加する。触媒元素としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕから選ばれた一種または複数種を用いればよい。まず、非晶質シリコン膜２２の表面に、結晶化を促進する触媒作用のある触媒元素（ここでは、ニッケル）を重量換算で１〜１００ppm含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布してニッケル含有層２３を形成する（図２（Ａ））。塗布によるニッケル含有層２３の形成方法以外の他の手段として、スパッタ法、蒸着法、またはプラズマ処理により極薄い膜を形成する手段を用いてもよい。また、ここでは、全面に塗布する例を示したが、マスクを形成して選択的にニッケル含有層を形成してもよい。
【００２８】
次いで、加熱処理を行い、非晶質シリコン膜２２の結晶化を行う。この場合、結晶化は半導体の結晶化を促進する触媒元素が接した半導体膜の部分でシリサイドが形成され、それを核として結晶化が進行する。こうして、図２（Ｂ）に示す第１の結晶質半導体膜２４が形成される。なお、第１の結晶質半導体膜２４に含まれる酸素濃度は、５×１０18/cm3以下とすることが望ましい。ここでは、脱水素化のための加熱処理（４５０℃、１時間）の後、結晶化のための加熱処理（５５０℃〜６５０℃で４〜２４時間）を行う。また、強光の照射により結晶化を行うことも可能である。
【００２９】
次いで、結晶化率（膜の全体積における結晶成分の割合）を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するために、第１の結晶質半導体膜２４に対してレーザ光（第１条件のレーザ光）を大気または酸素雰囲気で照射する。第１条件のレーザ光を照射して得られた第２の結晶質半導体膜２５の表面には、凹凸が形成されるとともに薄い酸化膜２６が形成される（図２（Ｃ））。この第１条件のレーザ光には波長４００nm以下のエキシマレーザ光や、ＹＡＧレーザの第２高調波、第３高調波を用いる。また、エキシマレーザ光に代えて紫外光ランプから発する光を用いてもよい。
【００３０】
このようにして得られた第２の結晶質半導体膜２５には、触媒元素（ここではニッケル）が残存している。それは膜中において一様に分布していないにしろ、平均的な濃度とすれば、１×１０19/cm3を越える濃度で残存している。勿論、このような状態でもＴＦＴをはじめ各種半導体素子を形成することが可能であるが、以降に示す方法で当該元素を除去する。
【００３１】
まず、第２の結晶質半導体膜２５表面に、オゾン含有水溶液（代表的にはオゾン水）で酸化膜（ケミカルオキサイドと呼ばれる）を形成して合計１〜１０ｎｍの酸化膜からなるバリア層２７を形成し、このバリア層２７上に希ガス元素を含む半導体膜（ゲッタリング領域ともいう）２８を形成する（図２（Ｄ））。なお、ここでは、第１の結晶質半導体膜２４に対してレーザ光を照射した場合に形成された酸化膜２６もバリア層の一部と見なしている。このバリア層２７は、後の工程で半導体膜（ゲッタリング領域）２８のみを選択的に除去する際にエッチングストッパーとして機能する。また、オゾン含有水溶液に代えて、硫酸、塩酸、硝酸などと過酸化水素水を混合させた水溶液で処理しても同様にケミカルオキサイドを形成することができる。また、他のバリア層２７の形成方法としては、酸素雰囲気下の紫外線の照射でオゾンを発生させて前記結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化して形成してもよい。また、他のバリア層２７の形成方法としては、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法や蒸着法などで１〜１０ｎｍ程度の酸化膜を堆積してバリア層としても良い。また、他のバリア層２７の形成方法としては、クリーンオーブンを用い、２００〜３５０℃程度に加熱して薄い酸化膜を形成しても良い。なお、バリア層２７は、上記方法のいずれか一の方法、またはそれらの方法を組み合わせて形成されたものであれば特に限定されないが、後のゲッタリングで第１の半導体膜中のニッケルが第２の半導体膜に移動可能な膜質または膜厚とすることが必要である。
【００３２】
次いで、希ガス元素を含む半導体膜２８をスパッタ法にて形成し、ゲッタリングサイトを形成する（図２（Ｄ））。なお、第２の結晶質半導体膜には希ガス元素が添加されないようにスパッタ条件を適宜調節することが望ましい。希ガス元素としてはヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）から選ばれた一種または複数種を用いる。中でも安価なガスであるアルゴン（Ａｒ）が好ましい。ここでは希ガス元素を含む雰囲気でシリコンからなるターゲットを用い、ゲッタリング領域２８を形成する。また、一導電型の不純物元素であるリンを含むターゲットを用いてゲッタリング領域を形成した場合、希ガス元素によるゲッタリングに加え、リンのクーロン力を利用してゲッタリングを行うこともできる。
【００３３】
また、ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、ゲッタリング領域２８に含まれる酸素濃度は、第２の結晶質半導体膜２５に含まれる酸素濃度より高い濃度、例えば５×１０18/cm3以上とすることが望ましい。
【００３４】
次いで、加熱処理を行い、第２の結晶質半導体膜２５中に残留する触媒元素（ニッケル）をゲッタリング領域２８に移動させ、濃度を低減、あるいは除去するゲッタリングを行う（図２（Ｄ））。ゲッタリングを行う加熱処理としては、強光を照射する処理または加熱処理を行えばよい。ここでは、ニッケルが第２の結晶質半導体膜２５中に偏析しないよう全てゲッタリング領域２８に移動させ、第２の結晶質半導体膜２５に含まれるニッケルがほとんど存在しない、即ち膜中のニッケル濃度が１×１０18/cm3以下、望ましくは１×１０17/cm3以下になるように十分ゲッタリングする。
【００３５】
なお、本明細書において、ゲッタリングとは、被ゲッタリング領域（ここでは第１の半導体膜）にある触媒元素が熱エネルギーにより放出され、拡散によりゲッタリングサイトに移動することを指している。従って、ゲッタリングは処理温度に依存し、より高温であるほど短時間でゲッタリングが進むことになる。
【００３６】
また、加熱処理で行う場合は、窒素雰囲気中で４５０〜８００℃、１〜２４時間、例えば５５０℃にて１４時間の加熱処理を行えばよい。また、加熱処理に加えて強光を照射してもよい。
【００３７】
次いで、バリア層２７をエッチングストッパーとして、ゲッタリング領域２８のみをエッチングして選択的に除去した後、酸化膜からなるバリア層２７を除去する。
【００３８】
続いて、第２の結晶質半導体膜に出力エネルギーが１５Ｊ以上のレーザ光照射装置を用いて、第２条件のレーザ光照射として、レーザ光の照射部のエネルギー分布が±３％以下、エネルギー密度が４３０〜７００mJ/cm2、（ビーム照射面積が３０cm2以上）の面状のレーザ光を照射する。なお、ビームの面内エネルギー分布が±３％以下であるため、オーバーラップ率は、５０％以下とすることができる。第２条件のレーザ光照射により、触媒元素をゲッタリングされた第２の結晶質半導体膜２９の表面が平坦化され、第３の結晶質半導体膜３０が形成される。
【００３９】
第２条件のレーザ光として用いる面状のレーザ光は、例えば、１５Ｊ以上の大出力のエキシマレーザを複数台連結して用いることにより形成してもよいし、面状のレーザ光を照射することができるエキシマレーザ（例えば、最大エネルギー１５Ｊ／ショット、２７×６７ｍｍ面ビームのエキシマレーザ等）を１台用いても良い。１５Ｊ以上の大出力のエキシマレーザを複数台連結する場合のレーザ光照射装置の概略図を図９に示す。なお、本発明はレーザの種類によるものではなく、大出力が得られれば、一般的に知られるエキシマレーザ（代表的にはＫｒＦレーザもしくはＸｅＣｌレーザ）、固体レーザ（代表的にはＮｄ：ＹＡＧレーザもしくはルビーレーザ）、ガスレーザ（代表的にはアルゴンレーザもしくはヘリウム・ネオンレーザ）、金属蒸気レーザ（代表的には銅蒸気レーザもしくはヘリウム・カドミウムレーザ）または半導体レーザのいずれかを用いることができる。
【００４０】
第２条件のレーザ光は、第１条件のレーザ光のエネルギー密度と同一、または３０〜３００mJ/cm2高いものとする。なお、第１条件のレーザ光と第２条件のレーザ光とでエネルギー密度が異なるが、第２条件のレーザ光照射工程前後において、半導体（シリコン）膜の結晶性はほとんど変化しない。また、粒径などの結晶状態にも変化は見られず、平坦化のみが行われたと思われる。
【００４１】
なお、第２条件のレーザ光を照射し、第２の結晶質半導体膜を平坦化した後に、非晶質半導体膜に添加した触媒元素のゲッタリング処理を行ってもよい。
【００４２】
また、第１条件のレーザ光を第２条件のレーザ光と同様に面状のレーザ光を用いて、所定のエネルギー密度で照射処理を行ってもよい。
【００４３】
以上のようにして、触媒元素を添加して形成された第１の結晶質半導体膜に、第１条件のレーザ光および第２条件のレーザ光を照射することにより、表面が平坦化され、触媒元素の添加により大きな結晶粒径が集合した良好な結晶質半導体膜を形成することができる。また、第２条件のレーザ光に、面状のレーザ光を用いるため、結晶質半導体膜に結晶化ムラ（横縞）の発生を抑えることができ、さらに、線状のレーザ光のようにオーバーラップさせて照射させる必要がないため、スループットが向上する。
【００４４】
【実施例】
（実施例１）
本発明の実施例を図３〜６を用いて説明する。ここでは、同一基板上に画素部におけるスイッチング素子となるＴＦＴと、画素部周辺に駆動回路のＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴおよびｐチャネル型ＴＦＴ）を作製する方法について説明する。
【００４５】
まず、ガラス基板３００上に下地絶縁膜３０１を形成し、該下地絶縁膜上に非晶質シリコン膜３０２を形成する。下地絶縁膜３０１としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、または酸化窒化シリコン膜等の絶縁膜をもちいればよい。代表的な一例として、ＳｉＨ4、ＮＨ3、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される第１酸化窒化シリコン膜を５０〜１００ｎｍ、ＳｉＨ4、およびＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される第２酸化窒化シリコン膜を１００〜１５０ｎｍの厚さに積層形成する２層構造が用いられる。また、下地絶縁膜１０１の一層として膜厚１０ｎｍ以下の窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）、或いは第２酸化窒化シリコン膜（ＳｉＮxＯy）膜（Ｘ≫Ｙ）を用いることが好ましい。ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、半導体膜と接する下地絶縁膜を窒化シリコン膜とすることは極めて有効である。また、第１酸化窒化シリコン膜、第２酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜とを順次積層した３層構造を用いてもよい。
【００４６】
続いて、下地絶縁膜上に非晶質半導体膜として、非晶質シリコン膜３０２を形成する。非晶質シリコン膜３０２は、プラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法あるいは、スパッタ法で１０〜１００ｎｍの厚さで形成する。後の結晶化の処理で良好な結晶質半導体膜を得るために、非晶質シリコン膜中に含まれる酸素、窒素などの不純物元素を５×１０18/cm3以下（二次イオン質量分析法：ＳＩＭＳにて測定した原子濃度）としておくことが好ましい。これらの不純物元素は、後の結晶化を妨害する要因となりうる。また、結晶化処理後においても、捕獲中心再結合中心の密度を増加させる原因となる。そのため、高純度の材料ガスを用いることはもとより、反応室内の鏡面処理（電解研磨処理）やオイルフリーの真空排気系を備えた超高真空対応のＣＶＤ装置を用いることが望ましい。
【００４７】
続いて、非晶質シリコン膜３０２に、結晶化を促進する触媒元素を添加して触媒元素含有層３０３を形成する。まず、非晶質シリコン膜３０２の表面に、結晶化を促進する触媒元素（ここでは、ニッケル）を重量換算で１〜１００ppm含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布してニッケル含有層３０３を形成する（図３（Ａ））。塗布によるニッケル含有層３０３の形成方法以外の他の手段として、スパッタ法、蒸着法、またはプラズマ処理により極薄い膜を形成する手段を用いてもよい。また、ここでは、全面に塗布する例を示したが、マスクを形成して選択的にニッケル含有層を形成してもよい。
【００４８】
次いで、加熱処理を行い、結晶化を行う。この場合、結晶化は半導体の結晶化を促進する触媒元素が接した半導体膜の部分でシリサイドが形成され、それを核として結晶化が進行する。こうして、第１の結晶質シリコン膜が形成される。なお、第１の結晶質半導体膜に含まれる酸素濃度は、５×１０18/cm3以下とすることが望ましい。ここでは、脱水素化のための加熱処理（４５０℃、１時間）の後、結晶化のための加熱処理（５５０℃〜６５０℃で４〜２４時間）を行う。また、強光の照射により結晶化を行う場合は、赤外光、可視光、または紫外光のいずれか一またはそれらの組み合わせを用いることが可能であるが、代表的には、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、または高圧水銀ランプから射出された光を用いる。ランプ光源は、１〜６０秒、好ましくは３０〜６０秒点灯させ、それを１回〜１０回繰り返し、半導体膜が瞬間的に６００〜１０００℃程度にまで加熱すればよい。なお、必要であれば、強光を照射する前に非晶質構造を有する第１の結晶質シリコン膜に含有する水素を放出させる加熱処理を行ってもよい。また、加熱処理と強光の照射とを同時に行って結晶化を行ってもよい。生産性を考慮すると、結晶化は強光の照射により結晶化を行うことが望ましい。
【００４９】
次いで、結晶化率（膜の全体積における結晶成分の割合）を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するために、第１の結晶質半導体膜に対してレーザ光（第１条件のレーザ光）を大気または酸素雰囲気で照射する。第１条件のレーザ光のエネルギー密度は、４００〜６００mJ/cm2とする。第１条件のレーザ光を照射して形成された第２の結晶質シリコン膜３０４は、表面に凹凸が形成されるとともに薄い酸化膜３０５が形成される（図３（Ｂ））。この第１条件のレーザ光には波長４００nm以下のエキシマレーザ光や、ＹＡＧレーザの第２高調波、第３高調波を用いる。また、エキシマレーザ光に代えて紫外光ランプから発する光を用いてもよい。
【００５０】
続いて、第２の結晶質シリコン膜３０４表面に形成された酸化膜３０５を除去して、第２条件のレーザ光を第２の結晶質シリコン膜３０４に照射する。第２の結晶質シリコン膜３０４に第２条件のレーザ光照射として、レーザ光照射部のエネルギー分布が±３％以下、エネルギー密度が４３０〜７００mJ/cm2、レーザ光照射部のビーム照射面積が３０cm2以上の面状のレーザ光を照射し、表面が平坦化した第２の結晶質シリコン膜３０６を形成する。なお、ビームの面内エネルギー分布が±３％以下であるため、オーバーラップ率は、５０％以下とすることができる。本実施例では、面状のレーザ光は、１５Ｊ以上の大出力のエキシマレーザ（ＳＯＰＲＡ社のＶＥＬ（Very Large Excimer Laser））を複数台（１００ａ〜１００ｃ）連結して、光学系（１０１ａ〜１０１ｄ）を用いて３倍の出力にして使用することにより大出力レーザを実現し、さらにフライアイレンズ（１０２、１０３）を用いることにより、レーザ光照射部のエネルギー分布が均一で、照射部１０８の面積を大きくすることを可能にしている。このようなレーザ光照射装置の概略図を図８に示す。なお、本発明はレーザの種類によるものではなく、大出力が得られれば、一般的に知られるエキシマレーザ（代表的にはＫｒＦレーザもしくはＸｅＣｌレーザ）、固体レーザ（代表的にはＮｄ：ＹＡＧレーザもしくはルビーレーザ）、ガスレーザ（代表的にはアルゴンレーザもしくはヘリウム・ネオンレーザ）、金属蒸気レーザ（代表的には銅蒸気レーザもしくはヘリウム・カドミウムレーザ）または半導体レーザのいずれかを用いることができる。
【００５１】
第２条件のレーザ光は、第１条件のレーザ光のエネルギー密度と同一、または３０〜３００mJ/cm2高いものとする。なお、第１条件のレーザ光と第２条件のレーザ光とでエネルギー密度が異なるが、第２条件のレーザ光照射工程前後において、第１の結晶質半導体（シリコン）膜と第２の結晶質シリコン膜との結晶性はほとんど変化しない。また、粒径などの結晶状態にも変化は見られず、平坦化のみが行われたと思われる。
【００５２】
また、本実施例では、第１条件のレーザ光として線状に集光されたレーザ光を用いた例を示しているが、第２条件のレーザ光と同様に面状のレーザ光を用いて、所定のエネルギー密度で照射処理を行ってもよい。
【００５３】
エネルギー密度は、レーザの照射面積を変動させることで所定の値に変動可能である。第１のフライアイレンズ１０２と第２のフライアイレンズ１０３との距離ｄを変動させることにより、レーザの照射面積１０８は可変である。なお、フライアイレンズは、縦横に小レンズを張り合わせたレンズであるが、この小レンズの張り合わせ数が多いほど、レーザ光のエネルギー分布のばらつきが平均化され、レーザ光照射部におけるエネルギー分布を均一化しやすくなる。また、フライアイレンズの小レンズの形状と照射ビームの形状は、相似の関係になる。図９では、フライアイレンズは矩形となっているが、フライアイレンズの形状は、平行移動により平面充填のできる任意の図形とすることができる。
【００５４】
このようにして得られた第２の結晶質半導体膜には、触媒元素（ここではニッケル）が残存している。それは膜中において一様に分布していないにしろ、平均的な濃度とすれば、１×１０19/cm3を越える濃度で残存している。勿論、このような状態でもＴＦＴをはじめ各種半導体素子を形成することが可能であるが、以降に示す方法で当該元素を除去する。
【００５５】
まず、第３の結晶質シリコン膜３０６表面にオゾン含有水溶液（代表的にはオゾン水）で酸化膜（ケミカルオキサイドと呼ばれる）を形成して合計１〜１０ｎｍの酸化膜からなるバリア層３０７を形成し、このバリア層３０７上に希ガス元素を含む半導体膜（ゲッタリング領域ともいう）３０８を形成する（図３（Ｄ））。バリア層３０７は、後の工程でゲッタリング領域３０８のみを選択的に除去する際にエッチングストッパーとして機能する。また、オゾン含有水溶液に代えて、硫酸、塩酸、硝酸などと過酸化水素水を混合させた水溶液で処理しても同様にケミカルオキサイドを形成することができる。また、他のバリア層３０７の形成方法としては、酸素雰囲気下の紫外線の照射でオゾンを発生させて前記結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化して形成してもよい。また、他のバリア層３０７の形成方法としては、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法や蒸着法などで１〜１０ｎｍ程度の酸化膜を堆積してバリア層としても良い。また、他のバリア層３０７の形成方法としては、クリーンオーブンを用い、２００〜３５０℃程度に加熱して薄い酸化膜を形成しても良い。なお、バリア層３０７は、上記方法のいずれか一の方法、またはそれらの方法を組み合わせて形成されたものであれば特に限定されないが、後のゲッタリングで第３の結晶質シリコン膜３０６中のニッケルが半導体膜（ゲッタリング領域）３０８に移動可能な膜質または膜厚とすることが必要である。
【００５６】
ここでは、希ガス元素を含む半導体膜３０８をスパッタ法にて形成し、ゲッタリングサイトを形成する（図３（Ｄ））。なお、第３の結晶質シリコン膜３０６には希ガス元素が添加されないようにスパッタ条件を適宜調節することが望ましい。希ガス元素としてはヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）から選ばれた一種または複数種を用いる。中でも安価なガスであるアルゴン（Ａｒ）が好ましい。ここでは希ガス元素を含む雰囲気でシリコンからなるターゲットを用い、ゲッタリング領域３０８を形成する。膜中に不活性気体である希ガス元素イオンを含有させる意味は二つある。一つはダングリングボンドを形成し半導体膜に歪みを与えることであり、他の一つは半導体膜の格子間に歪みを与えることである。半導体膜の格子間に歪みを与えるにはアルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）などシリコンより原子半径の大きな元素を用いた時に顕著に得られる。また、膜中に希ガス元素を含有させることにより、格子歪だけでなく、不対結合手も形成させてゲッタリング作用に寄与する。
【００５７】
また、一導電型の不純物元素であるリンを含むターゲットを用いてゲッタリング領域３０８を形成した場合、希ガス元素によるゲッタリングに加え、リンのクーロン力を利用してゲッタリングを行うことができる。
【００５８】
また、ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、ゲッタリング領域３０８に含まれる酸素濃度は、第３の結晶質シリコン膜３０６に含まれる酸素濃度より高い濃度、例えば５×１０18/cm3以上とすることが望ましい。
【００５９】
次いで、加熱処理を行い、第３の結晶質半導体膜３０６中における触媒元素（ニッケル）の濃度を低減、あるいは除去するゲッタリングを行う（図３（Ｄ））。ゲッタリングを行う加熱処理としては、強光を照射する処理または加熱処理を行えばよい。このゲッタリングにより、図３（Ｄ）中の矢印の方向（即ち、基板側から第２の半導体膜表面に向かう方向）に触媒元素が移動し、バリア層３０７で覆われた第３の結晶質半導体膜３０６に含まれる触媒元素の除去、または触媒元素の濃度の低減が行われる。触媒元素がゲッタリングの際に移動する距離は、少なくとも第３の結晶質半導体膜３０６の厚さ程度の距離であればよく、比較的短時間でゲッタリングを完遂することができる。ここでは、ニッケルが第３の結晶質半導体膜３０６に偏析しないよう全てゲッタリング領域３０８に移動させ、第３の結晶質半導体膜３０６に含まれるニッケルがほとんど存在しない、即ち膜中のニッケル濃度が１×１０18/cm3以下、望ましくは１×１０17/cm3以下になるように十分ゲッタリングする。
【００６０】
また、このゲッタリングの加熱処理の条件によっては、ゲッタリングと同時に第３の結晶質半導体膜の結晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修する、即ち結晶性の改善を行うことができる。
【００６１】
本明細書において、ゲッタリングとは、被ゲッタリング領域（ここでは第３の結晶質半導体膜）にある触媒元素が熱エネルギーにより放出され、拡散によりゲッタリングサイトに移動することを指している。従って、ゲッタリングは処理温度に依存し、より高温であるほど短時間でゲッタリングが進むことになる。
【００６２】
また、このゲッタリングの加熱処理として強光を照射する処理を用いる場合は、加熱用のランプ光源を１〜６０秒、好ましくは３０〜６０秒点灯させ、それを１〜１０回、好ましくは２〜６回繰り返す。ランプ光源の発光強度は任意なものとするが、瞬間的には６００〜１０００℃、好ましくは７００〜７５０℃程度に半導体膜が加熱されるようにする。
【００６３】
また、加熱処理で行う場合は、窒素雰囲気中で４５０〜８００℃、１〜２４時間、例えば５５０℃にて１４時間の加熱処理を行えばよい。また、加熱処理に加えて強光を照射してもよい。
【００６４】
次いで、バリア層３０７をエッチングストッパーとして、ゲッタリング領域３０８のみを選択的に除去した後、酸化膜からなるバリア層３０７を除去する。第２の半導体膜のみを選択的にエッチングする方法としては、ＣｌＦ3によるプラズマを用いないドライエッチング、或いはヒドラジンや、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド（化学式 （ＣＨ3） 4ＮＯＨ）を含む水溶液などアルカリ溶液によるウエットエッチングで行うことができる。また、ゲッタリング領域３０８を除去した後、バリア層の表面をＴＸＲＦでニッケル濃度を測定したところ、ニッケルが高濃度で検出されるため、バリア層は除去することが望ましく、フッ酸を含むエッチャントにより除去すれば良い。
【００６５】
以上の工程により、触媒元素濃度が低減され、表面が平坦化された良好な結晶質シリコン膜が形成される。
【００６６】
次いで、得られた結晶質シリコン膜（ポリシリコン膜とも呼ばれる）の表面にオゾン水で薄い酸化膜を形成した後、レジストからなるマスクを形成し、所望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体層３１０〜３１４を形成する。半導体層を形成した後、レジストからなるマスクを除去する。
【００６７】
また、半導体層を形成した後、ＴＦＴのしきい値（Ｖth）を制御するためにｐ型あるいはｎ型を付与する不純物元素を添加してもよい。なお、半導体に対してｐ型を付与する不純物元素には、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）など周期律第１３族元素が知られている。なお、半導体に対してｎ型を付与する不純物元素としては周期律１５族に属する元素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）が知られている。
【００６８】
次いで、フッ酸を含むエッチャントで酸化膜を除去すると同時にシリコン膜の表面を洗浄した後、ゲート絶縁膜３０７となる珪素を主成分とする絶縁膜を形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により１１５ｎｍの厚さで酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成する。
【００６９】
次いで、図４（Ａ）に示すように、ゲート絶縁膜３１５上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜３１６と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜３１７と、膜厚２０〜１００ｎｍの第３の導電膜３１８を積層形成する。本実施例では、ゲート絶縁膜３１５上に膜厚５０ｎｍのタングステン膜、膜厚５００ｎｍのアルミニウムとチタンの合金（Ａｌ−Ｔｉ）膜、膜厚３０ｎｍのチタン膜を順次積層した。
【００７０】
第１〜第３の導電膜を形成する導電性材料としてはＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ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もしくは化合物材料で形成する。また、第１〜第３の導電膜としてリン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜を用いてもよい。例えば、第１の導電膜のタングステンに代えて窒化タングステンを用いてもよいし、第２の導電膜のアルミニウムとチタンの合金（Ａｌ−Ｔｉ）膜に代えてアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜を用いてもよいし、第３の導電膜のチタン膜に代えて窒化チタン膜を用いてもよい。また、３層構造に限定されず、例えば、窒化タンタル膜とタングステン膜との２層構造であってもよい。
【００７１】
次に、図４（Ｂ）に示すように光露光工程によりレジストからなるマスク３１９〜３２４を形成し、ゲート電極及び配線を形成するための第１のエッチング処理を行う。第１のエッチング処理では第１及び第２のエッチング条件で行う。エッチングにはＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用いると良い。ＩＣＰエッチング法を用い、エッチング条件（コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節することによって所望のテーパー形状に膜をエッチングすることができる。なお、エッチング用ガスとしては、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、ＳｉＣｌ4、ＣＣｌ4などを代表とする塩素系ガスまたはＣＦ4、ＳＦ6、ＮＦ3などを代表とするフッ素系ガス、またはＯ2を適宜用いることができる。
【００７２】
用いるエッチング用ガスに限定はないが、ここではＢＣｌ3とＣｌ2とＯ2とを用いることが適している。それぞれのガス流量比を６５／１０／５（sccm）とし、１．２Ｐａの圧力でコイル型の電極に４５０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成して１１７秒のエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも３００Ｗ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Ａｌ膜及びＴｉ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。
【００７３】
この後、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約３０秒程度のエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも２０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した第２のエッチング条件ではＡｌ膜、Ｔｉ膜、及びＷ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。
【００７４】
この第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、第２の導電層、及び第３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の導電層と第３の導電層とから成る第１の形状の導電層３２５〜３３０（第１の導電層３２５ａ〜３３０ａと第２の導電層３２５ｂ〜３３０ｂと第３の導電層３２５ｃ〜３３０ｃ）を形成する。３３１はゲート絶縁膜であり、第１の形状の導電層３２５〜３３０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。
【００７５】
次に、レジストからなるマスク３１９〜３２４を除去せずに図４（Ｃ）に示すように第２のエッチング処理を行う。エッチング用ガスにＢＣｌ3とＣｌ2を用い、それぞれのガス流量比を２０／６０（sccm）とし、１．２Ｐａの圧力でコイル型の電極に６００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行う。基板側（試料ステージ）には１００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入する。この第３のエッチング条件により第２導電層及び第３導電層をエッチングする。こうして、上記第３のエッチング条件によりチタンを微量に含むアルミニウム膜及びチタン膜を異方性エッチングして第２の形状の導電層３３２〜３３７（第１の導電層３３２ａ〜３３７ａと第２の導電層３３２ｂ〜３３７ｂと第３の導電層３３２ｃ〜３３７ｃ）を形成する。３３８はゲート絶縁膜であり、第２の形状の導電層３３２〜３３７で覆われない領域は若干エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【００７６】
そして、レジストからなるマスクを除去せずに第１のドーピング処理を行い、半導体層にｎ型を付与する不純物元素を添加する。ドーピング処理はイオンドープ法、もしくはイオン注入法で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１．５×１０14atoms/cm2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとして行う。ｎ型を付与する不純物元素として、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いる。この場合、第２形状の導電層３３２〜３３６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の不純物領域３３９〜３４３が形成される。第１の不純物領域３３９〜３４３には１×１０16〜１×１０17/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。
【００７７】
なお、本実施例では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ったが、レジストからなるマスクを除去した後、第１のドーピング処理を行ってもよい。
【００７８】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、図５（Ａ）に示すようにレジストからなるマスク３４４、３４５を形成し第２のドーピング処理を行う。マスク３４４は駆動回路のｎチャネル型ＴＦＴの一つを形成する半導体層のチャネル形成領域及びその周辺の領域を保護するマスクであり、マスク３４５は画素部のＴＦＴを形成する半導体層のチャネル形成領域及びその周辺の領域を保護するマスクである。
【００７９】
第２のドーピング処理におけるイオンドープ法の条件はドーズ量を１．５×１０15atoms/cm2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとしてリン（Ｐ）をドーピングする。ここでは、第２形状の導電層３３２〜３３６及びゲート絶縁膜３３８の膜厚の差を利用して各半導体層に不純物領域を行う。勿論、マスク３４４、３４５で覆われた領域にはリン（Ｐ）は添加されない。こうして、第２の不純物領域３４６〜３４８と第３の不純物領域３４９〜３６２が形成される。第３の不純物領域３４９〜３６２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されている。また、第２の不純物領域はゲート絶縁膜の膜厚差により第３の不純物領域よりも低濃度に形成され、１×１０18〜１×１０19/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加されることになる。
【００８０】
次いで、レジストからなるマスク３４４、３４５を除去した後、新たにレジストからなるマスク３６３〜３６５を形成して図５（Ｂ）に示すように第３のドーピング処理を行う。この第３のドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層にｐ型の導電型を付与する不純物元素が添加された第４の不純物領域３６８及び第５の不純物領域３６６、３６７を形成する。第４の不純物領域は第２形状の導電層と重なる領域に形成されるものであり、１×１０18〜１×１０20/cm3の濃度範囲でｐ型を付与する不純物元素が添加されるようにする。また、第５の不純物領域３６６、３６７には１×１０2 0〜１×１０21/cm3の濃度範囲でｐ型を付与する不純物元素が添加されるようにする。尚、第５の不純物領域３４６には先の工程でリン（Ｐ）が添加された領域であるが、ｐ型を付与する不純物元素の濃度がその１．５〜３倍添加されていて導電型はｐ型となっている。
【００８１】
なお、第５の不純物領域３６９、３７０及び第４の不純物領域３７１は画素部において保持容量を形成する半導体層に形成される。
【００８２】
以上までの工程でそれぞれの半導体層にｎ型またはｐ型の導電型を有する不純物領域が形成される。第２の形状の導電層３３２〜３３５はゲート電極となる。また、第２の形状の導電層３３６は画素部において保持容量を形成する一方の電極となる。さらに、第２の形状の導電層３３７は画素部においてソース配線を形成する。
【００８３】
次いで、ほぼ全面を覆う絶縁膜（図示しない）を形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚５０ｎｍの酸化シリコン膜を形成した。勿論、この絶縁膜は酸化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【００８４】
次いで、それぞれの半導体層に添加された不純物元素を活性化処理する工程を行う。この活性化工程は、ランプ光源を用いたラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）、或いはＹＡＧレーザまたはエキシマレーザを裏面から照射する方法、或いは炉を用いた熱処理、或いはこれらの方法のうち、いずれかと組み合わせた方法によって行う。ただし、本実施例では、第２の導電層としてアルミニウムを主成分とする材料を用いているので、活性化工程において第２の導電層が耐え得る熱処理条件とすることが重要である。
【００８５】
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第３の不純物領域３４９、３６０、３６１、及び第５の不純物領域３６７、３７０からゲッタリングされ、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。その結果、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。なお、本実施例では半導体層を形成する段階で上記実施の形態１に示した方法により１度目のゲッタリングが行われているので、ここでのリンによるゲッタリングは２度目のゲッタリングとなる。また、１度目のゲッタリングで十分ゲッタリングができている場合には、特に２度目のゲッタリングを行う必要はない。
【００８６】
また、本実施例では、上記活性化の前に絶縁膜を形成した例を示したが、上記活性化を行った後、絶縁膜を形成する工程としてもよい。
【００８７】
次いで、窒化シリコン膜からなる第１の層間絶縁膜３７２を形成して加熱処理（３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理）を行い、半導体層を水素化する工程を行う（図５（Ｃ））。この工程は第１の層間絶縁膜３７２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。酸化シリコン膜からなる絶縁膜（図示しない）の存在に関係なく半導体層を水素化することができる。ただし、本実施例では、第２の導電層としてアルミニウムを主成分とする材料を用いているので、水素化する工程において第２の導電層が耐え得る熱処理条件とすることが重要である。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）を行っても良い。
【００８８】
次いで、第１の層間絶縁膜３７２上に有機絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜３７３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する。次いで、ソース配線３３７に達するコンタクトホールと各不純物領域に達するコンタクトホールを形成する。本実施例では複数のエッチング処理を順次行う。本実施例では第１の層間絶縁膜をエッチングストッパーとして第２の層間絶縁膜をエッチングした後、絶縁膜（図示しない）をエッチングストッパーとして第１の層間絶縁膜をエッチングしてから絶縁膜（図示しない）をエッチングした。
【００８９】
その後、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗなどを用いて配線及び画素電極を形成する。これらの電極及び画素電極の材料は、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。こうして、ソースまたはドレイン配線３７４〜３７９、ゲート配線３８１、接続配線３８０、画素電極３８２が形成される。
【００９０】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ４０１、ｐチャネル型ＴＦＴ４０２、ｎチャネル型ＴＦＴ４０３を有する駆動回路４０６と、ｎチャネル型ＴＦＴ４０４、保持容量４０５とを有する画素部４０７を同一基板上に形成することができる（図６）。本明細書中ではこのような基板を便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【００９１】
駆動回路４０６のｎチャネル型ＴＦＴ４０１（第２のｎチャネル型ＴＦＴ）はチャネル形成領域３８３、ゲート電極を形成する第２の形状の導電層３３２と一部が重なる第２の不純物領域３４６とソース領域またはドレイン領域として機能する第３の不純物領域３４９を有している。ｐチャネル型ＴＦＴ４０２にはチャネル形成領域３８４、ゲート電極を形成する第２の形状の導電層３３３と一部が重なる第４不純物領域３６８とソース領域またはドレイン領域として機能する第４の不純物領域３６６を有している。ｎチャネル型ＴＦＴ４０３（第２のｎチャネル型ＴＦＴ）にはチャネル形成領域３８５、ゲート電極を形成する第２の形状の導電層３３４と一部が重なる第２の不純物領域３４７とソース領域またはドレイン領域として機能する第３の不純物領域３６０を有している。このようなｎチャネル型ＴＦＴ及びｐチャネル型ＴＦＴによりシフトレジスタ回路、バッファ回路、レベルシフタ回路、ラッチ回路などを形成することができる。特に、駆動電圧が高いバッファ回路には、ホットキャリア効果による劣化を防ぐ目的から、ｎチャネル型ＴＦＴ４０１または４０３の構造が適している。
【００９２】
画素部４０７の画素ＴＦＴ４０４（第１のｎチャネル型ＴＦＴ）にはチャネル形成領域３８６、ゲート電極を形成する第２の形状の導電層３３５の外側に形成される第１の不純物領域３４２とソース領域またはドレイン領域として機能する第３の不純物領域３６１を有している。また、保持容量４０５の一方の電極として機能する半導体層には第４の不純物領域３７１、第５の不純物領域３６９が形成されている。保持容量４０５は、絶縁膜（ゲート絶縁膜と同一膜）を誘電体として、第２形状の電極３３６と、半導体層３１４とで形成されている。
【００９３】
なお、画素部４０７の画素ＴＦＴにおいては、第２条件のレーザ光の照射により従来と比較して顕著にオフ電流の低減、およびバラツキの低減が実現されている。
【００９４】
また、画素電極を透明導電膜で形成すると、フォトマスクは１枚増えるものの、透過型の表示装置を形成することができる。
【００９５】
（実施例２）
本実施例では、実施例１で作製したアクティブマトリクス基板から、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７を用いる。
【００９６】
まず、実施例１に従い、図６の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図６のアクティブマトリクス基板上に配向膜を形成しラビング処理を行う。なお、本実施例では配向膜を形成する前に、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。
【００９７】
次いで、対向基板を用意する。この対向基板には、着色層、遮光層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を設けた。このカラーフィルタと遮光層とを覆う平坦化膜を設けた。次いで、平坦化膜上に透明導電膜からなる対向電極を画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜を形成し、ラビング処理を施した。
【００９８】
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で貼り合わせる。シール材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。液晶材料には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして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。
【００９９】
こうして得られた液晶モジュールの構成を図７の上面図を用いて説明する。
【０１００】
アクティブマトリクス基板８０１の中央には、画素部８０４が配置されている。画素部８０４の上側には、ソース信号線を駆動するためのソース信号線駆動回路８０２が配置されている。画素部８０４の左右には、ゲート信号線を駆動するためのゲート信号線駆動回路８０３が配置されている。本実施例に示した例では、ゲート信号線駆動回路８０３は画素部に対して左右対称配置としているが、これは片側のみの配置でも良く、液晶モジュールの基板サイズ等を考慮して、設計者が適宜選択すれば良い。ただし、回路の動作信頼性や駆動効率等を考えると、図７に示した左右対称配置が望ましい。
【０１０１】
各駆動回路への信号の入力は、フレキシブルプリント基板（Flexible Print Circuit：ＦＰＣ）８０５から行われる。ＦＰＣ８０５は、基板８０１の所定の場所まで配置された配線に達するように、層間絶縁膜および樹脂膜にコンタクトホールを開口し、接続電極８０９を形成した後、異方性導電膜等を介して圧着される。本実施例においては、接続電極はＩＴＯを用いて形成した。
【０１０２】
駆動回路、画素部の周辺には、基板外周に沿ってシール剤８０７が塗布され、あらかじめアクティブマトリクス基板上に形成されたスペーサ８１０によって一定のギャップ（基板８０１と対向基板８０６との間隔）を保った状態で、対向基板８０６が貼り付けられる。その後、シール剤８０７が塗布されていない部分より液晶素子が注入され、封止剤８０８によって密閉される。以上の工程により、液晶モジュールが完成する。
【０１０３】
また、ここでは全ての駆動回路を基板上に形成した例を示したが、駆動回路の一部に数個のＩＣを用いてもよい。
【０１０４】
（実施例３）
本実施例は、本発明を用いて半導体装置を作製する他の一例について、図８を用いて説明する。
【０１０５】
実施例１に従い、ガラス基板４０上に下地絶縁膜４１、非晶質シリコン膜４２を形成する。
【０１０６】
続いて、非晶質シリコン膜４２に触媒元素を添加して、加熱処理し第１の結晶質半導体（シリコン）膜４４を形成する。続いて、第１の結晶質シリコン膜４４に第１条件のレーザ光の照射を行う。触媒元素としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕから選ばれた一種または複数種を用いればよい。なお、第１条件のレーザ光は、エネルギー密度は、４５０〜７００mJ/cm2とし、繰り返し周波数１〜１０００Hz程度のレーザを用いて、大気中にて照射処理をすればよい。なお本実施例では、第１条件のレーザ光として、実施例１に示したようなレーザ光照射装置を用いて、面状レーザ光をエネルギー密度６５０mJ/cm2で大気中で照射を行なう。これにより、第２の結晶質半導体（シリコン）膜４５を形成する。結晶化のために照射するエネルギー密度より若干高めのエネルギー密度のレーザ光が照射されて、第２の結晶質シリコン膜４５は、微細な結晶粒が集合して形成されている。
【０１０７】
もちろん、第１条件のレーザ光として線状レーザ光を照射してもよい。
【０１０８】
次いで、第２の結晶質シリコン膜４５に第２条件のレーザ光を照射する。第２条件のレーザ光は、第１条件のレーザ光のエネルギー密度より小さい４００〜６５０mJ/cm2とし、繰り返し周波数１０〜１０００Hz程度のレーザを用いればよい。ここでは、面状のレーザ光を用いてエネルギー密度６００mJ/cm2で第２条件のレーザ光の照射を大気中で行ない、第３の結晶質シリコン膜４６を形成する。第３の結晶質シリコン膜４６表面には、凸部、酸化膜４７が形成されている。
【０１０９】
もちろん、第２条件のレーザ光として線状レーザ光を照射してもよい。
【０１１０】
その後、第３の結晶質シリコン膜４６表面に形成された酸化膜４７を除去し、第３条件のレーザ光を第２の結晶質シリコン膜４６に照射して、表面が平坦化された第４の結晶質シリコン膜４８を形成する。第３条件のレーザ光は、出力が１５Ｊ以上のレーザ光照射装置を用いて、レーザ光照射部のエネルギー分布が±３％以下、レーザ光照射面積が３０cm2以上、エネルギー密度が４３０〜７００mJ/cm2とし、繰り返し周波数１〜１０００Hz程度のレーザを用いればよい。なお、エネルギー分布が±３％以下であるため、オーバーラップ率が５０％以下で照射すればよい。このようにして、第３の結晶質半導体膜４６の表面が平坦化された第４の結晶質半導体膜４８が形成される。なお、第３の結晶質半導体膜４６と第４の結晶質半導体膜４８とは、表面の凹凸の有無が異なるだけで、それ以外の半導体（シリコン）膜の結晶性はほとんど変化しない。また、粒径などの結晶状態にも変化は見られず、平坦化のみが行われたと思われる。
【０１１１】
なお、この後、結晶化のために非晶質シリコン膜４２に添加された触媒元素を第４の結晶質シリコン膜からゲッタリング領域に移動させて、第４の結晶質シリコン膜４８中に含まれる触媒元素の濃度を低減させる。この工程は、実施形態２、または実施例１に従えばよい。
【０１１２】
以上のようにして得られた良好な結晶質半導体膜は、島状に分離された半導体層を形成し、以下、実施例１の工程に従ってＴＦＴの作製工程を行えばよい。
【０１１３】
本実施例では、非晶質シリコン膜に触媒元素を添加して加熱処理して結晶質シリコン膜を形成した後、第１条件のレーザ光を照射しているが、非晶質シリコン膜に第１条件のレーザ光、第２条件のレーザ光を照射し、酸化膜を除去したのち、第３条件のレーザ光を照射してもよい。
【０１１４】
本実施例は、実施形態１、実施例１、２と組み合わせて実施することができる。
【０１１５】
（実施例４）
本実施例では、ＥＬ（Electro Luminescence）素子を備えた発光表示装置を作製する例を図１０、１１に示す。
【０１１６】
図１０（Ａ）は、ＥＬモジュールを示す上面図、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。絶縁表面を有する基板９００（例えば、ガラス基板、結晶化ガラス基板、もしくはプラスチック基板等）に、画素部９０２、ソース側駆動回路９０１、及びゲート側駆動回路９０３を形成する。これらの画素部や駆動回路は、上記実施例に従えば得ることができる。また、９１８はシール材、９１９はＤＬＣ膜であり、画素部および駆動回路部はシール材９１８で覆われ、そのシール材は保護膜９１９で覆われている。さらに、接着材を用いてカバー材９２０で封止されている。熱や外力などによる変形に耐えるためカバー材９２０は基板９００と同じ材質のもの、例えばガラス基板を用いることが望ましく、サンドブラスト法などにより図１０に示す凹部形状（深さ３〜１０μｍ）に加工する。さらに加工して乾燥剤９２１が設置できる凹部（深さ５０〜２００μｍ）を形成することが望ましい。また、多面取りでＥＬモジュールを製造する場合、基板とカバー材とを貼り合わせた後、ＣＯ2レーザー等を用いて端面が一致するように分断してもよい。
【０１１７】
なお、９０８はソース側駆動回路９０１及びゲート側駆動回路９０３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）９０９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。
【０１１８】
次に、断面構造について図１０（Ｂ）を用いて説明する。基板９００上に絶縁膜９１０が設けられ、絶縁膜９１０の上方には画素部９０２、ゲート側駆動回路９０３が形成されており、画素部９０２は電流制御用ＴＦＴ９１１とそのドレインに電気的に接続された画素電極９１２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９０３はｎチャネル型ＴＦＴ９１３とｐチャネル型ＴＦＴ７１４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路を用いて形成される。
【０１１９】
これらのＴＦＴ（９１１、９１３、９１４を含む）は、上記実施例に従って作製すればよい。
【０１２０】
画素電極９１２は発光素子（ＥＬ素子）の陽極として機能する。また、画素電極９１２の両端にはバンク９１５が形成され、画素電極９１２上にはＥＬ層９１６および発光素子の陰極９１７が形成される。
【０１２１】
ＥＬ層９１６としては、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ＥＬ層（発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層）を形成すれば良い。例えば、低分子系有機ＥＬ材料や高分子系有機ＥＬ材料を用いればよい。また、ＥＬ層として一重項励起により発光（蛍光）する発光材料（シングレット化合物）からなる薄膜、または三重項励起により発光（リン光）する発光材料（トリプレット化合物）からなる薄膜を用いることができる。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ＥＬ材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
【０１２２】
陰極９１７は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線９０８を経由してＦＰＣ９０９に電気的に接続されている。さらに、画素部９０２及びゲート側駆動回路９０３に含まれる素子は全て陰極９１７、シール材９１８、及び保護膜９１９で覆われている。
【０１２３】
なお、シール材９１８としては、できるだけ可視光に対して透明もしくは半透明な材料を用いるのが好ましい。また、シール材９１８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。
【０１２４】
また、シール材９１８を用いて発光素子を完全に覆った後、少なくとも図９に示すようにＤＬＣ膜等からなる保護膜９１９をシール材９１８の表面（露呈面）に設けることが好ましい。また、基板の裏面を含む全面に保護膜を設けてもよい。ここで、外部入力端子（ＦＰＣ）が設けられる部分に保護膜が成膜されないように注意することが必要である。マスクを用いて保護膜が成膜されないようにしてもよいし、ＣＶＤ装置でマスキングテープとして用いるテープを用いて外部入力端子部分を覆うことで保護膜が成膜されないようにしてもよい。
【０１２５】
以上のような構造で発光素子をシール材９１８及び保護膜で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ＥＬ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を得ることができる。
【０１２６】
また、画素電極を陰極とし、ＥＬ層と陽極を積層して図１０とは逆方向に発光する構成としてもよい。図１１にその一例を示す。なお、上面図は同一であるので省略する。
【０１２７】
図１１に示した断面構造について以下に説明する。基板１０００としては、ガラス基板や石英基板の他にも、半導体基板または金属基板も使用することができる。基板１０００上に絶縁膜１０１０が設けられ、絶縁膜１０１０の上方には画素部１００２、ゲート側駆動回路１００３が形成されており、画素部１００２は電流制御用ＴＦＴ１０１１とそのドレインに電気的に接続された画素電極１０１２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１００３はｎチャネル型ＴＦＴ１０１３とｐチャネル型ＴＦＴ１０１４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路を用いて形成される。
【０１２８】
画素電極１０１２は発光素子の陰極として機能する。また、画素電極１０１２の両端にはバンク１０１５が形成され、画素電極１０１２上にはＥＬ層１０１６および発光素子の陽極１０１７が形成される。
【０１２９】
陽極１０１７は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線１００８を経由してＦＰＣ１００９に電気的に接続されている。さらに、画素部１００２及びゲート側駆動回路１００３に含まれる素子は全て陽極１０１７、シール材１０１８、及びＤＬＣ等からなる保護膜１０１９で覆われている。また、カバー材１０２１と基板１０００とを接着剤で貼り合わせた。また、カバー材には凹部を設け、乾燥剤１０２１を設置する。
【０１３０】
なお、シール材１０１８としては、できるだけ可視光に対して透明もしくは半透明な材料を用いるのが好ましい。また、シール材１０１８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。
【０１３１】
また、図１１では、画素電極を陰極とし、ＥＬ層と陽極を積層したため、発光方向は図１０に示す矢印の方向となっている。
【０１３２】
なお、本実施例は実施例１、３と組み合わせて実施することが可能である。
【０１３３】
（実施例５）
本発明を実施して形成されたＣＭＯＳ回路や画素部はアクティブマトリクス型液晶ディスプレイ（液晶表示装置）に用いることができる。即ち、それら液晶表示装置を表示部に組み込んだ電気器具全てに本発明を実施できる。
【０１３４】
その様な電気器具としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、プロジェクター（リア型またはフロント型）、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、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１２、図１３及び図１４に示す。
【０１３５】
図１２（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体２００１、画像入力部２００２、表示部２００３、キーボード２００４等を含む。
【０１３６】
図１２（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１０３、操作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６等を含む。
【０１３７】
図１２（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２２０１、カメラ部２２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、表示部２２０５等を含む。
【０１３８】
図１２（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体２３０１、表示部２３０２、アーム部２３０３等を含む。本発明は、特に小型の表示装置に対して有利であり、ゴーグル型ディスプレイの表示部に用いる表示装置に対して有利である。
【０１３９】
図１２（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２４０１、表示部２４０２、スピーカ部２４０３、記録媒体２４０４、操作スイッチ２４０５等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇiｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。
【０１４０】
図１２（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体２５０１、表示部２５０２、接眼部２５０３、操作スイッチ２５０４、受像部（図示しない）等を含む。
【０１４１】
図１３（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、投射装置２６０１、スクリーン２６０２等を含む。
【０１４２】
図１３（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体２７０１、投射装置２７０２、ミラー２７０３、スクリーン２７０４等を含む。
【０１４３】
なお、図１３（Ｃ）は、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）中における投射装置２６０１、２７０２の構造の一例を示した図である。投射装置２６０１、２７０２は、光源光学系２８０１、ミラー２８０２、２８０４〜２８０６、ダイクロイックミラー２８０３、プリズム２８０７、液晶表示装置２８０８、位相差板２８０９、投射光学系２８１０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１３（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。
【０１４４】
また、図１３（Ｄ）は、図１３（Ｃ）中における光源光学系２８０１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２８０１は、リフレクター２８１１、光源２８１２、レンズアレイ２８１３、２８１４、偏光変換素子２８１５、集光レンズ２８１６で構成される。なお、図１３（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。
【０１４５】
ただし、図１３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、反射型の液晶表示装置の適用例は図示していない。
【０１４６】
図１４（Ａ）は携帯電話であり、３００１は表示用パネル、３００２は操作用パネルである。表示用パネル３００１と操作用パネル３００２とは接続部３００３において接続されている。接続部３００３における、表示用パネル３００１の表示部３００４が設けられている面と操作用パネル３００２の操作キー３００６が設けられている面との角度θは、任意に変えることができる。
さらに、音声出力部３００５、操作キー３００６、電源スイッチ３００７、音声入力部３００８を有している。
本発明は、特に、小型の表示装置に有利であり、携帯電話の表示部に用いる表示装置に対して有利である。
【０１４７】
図１４（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体３１０１、表示部３１０２、３１０３、記憶媒体３１０４、操作スイッチ３１０５、アンテナ３１０６等を含む。
【０１４８】
図１４（Ｃ）はディスプレイであり、本体３２０１、支持台３２０２、表示部３２０３等を含む。
【０１４９】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電気器具に適用することが可能である。また、本実施例の電気器具は実施形態１、２、実施例１〜３のいずれかを組み合わせて実現することができる。
【０１５０】
（発明の効果）
【０１５１】
本発明により、結晶質半導体膜の平坦性を向上させることができる。また、レーザ光照射処理の際に、エネルギー分布が均一（±３％以下）になった面状のレーザ光を用いているため、結晶質半導体膜に結晶化ムラ（横縞）の発生を抑えることができ、さらに、線状のレーザ光のように高いオーバーラップ率を保って照射する必要がないため、スループットが向上する。
【０１５２】
また、触媒元素を添加して結晶化された半導体膜に、第１条件のレーザ光および第２条件のレーザ光を照射することにより、表面が平坦化され、触媒元素の添加により大きな結晶粒径が集合した良好な結晶質半導体膜を形成することができる。また、このような結晶質半導体膜を用いてＴＦＴを作製することにより、良好な特性を示す半導体装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態を示す図。
【図２】 本発明の実施の形態を示す図。
【図３】 本発明の実施の一例を示す図。
【図４】 本発明の実施の一例を示す図。
【図５】 本発明の実施の一例を示す図。
【図６】 本発明の実施の一例を示す図。
【図７】 本発明の実施の一例を示す図。
【図８】 本発明の実施の一例を示す図。
【図９】 本発明に用いるレーザ光照射装置の簡略図。
【図１０】 ＥＬモジュールの上面および断面を示す図。
【図１１】 ＥＬモジュールの断面を示す図。
【図１２】 電気器具の一例を示す図。
【図１３】 電気器具の一例を示す図。
【図１４】 電気器具の一例を示す図。
Claims (5)
- 絶縁基板上に非晶質半導体膜を形成し、
前記非晶質半導体膜に、前記非晶質半導体膜の結晶化を促進する触媒元素を添加した後、加熱処理して第１の結晶質半導体膜とし、
酸素を含む雰囲気において、前記第１の結晶質半導体膜に第１条件のレーザ光を照射して第２の結晶質半導体膜とし、
前記第２の結晶質半導体膜上に酸化膜を形成し、
前記酸化膜上に希ガスを含む半導体膜を形成した後、加熱処理を行い前記第２の結晶質半導体膜から前記希ガスを含む半導体膜に触媒元素を移動させ、
前記希ガスを含む半導体膜及び前記酸化膜を除去し、
不活性気体雰囲気または真空中において、前記第２の結晶質半導体膜にエネルギー密度が前記第１の条件以上である第２条件のレーザ光を照射して前記第２の結晶質半導体膜の表面を平坦化し、
平坦化された前記第２の結晶質半導体膜をエッチングすることにより島状の半導体膜を形成し、
前記島状の半導体膜上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成し、
ドーピング処理を行い前記半導体膜にｎ型又はｐ型の導電型を有する不純物領域を形成し、
前記ゲート絶縁膜及び前記ゲート電極上に絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜に、前記不純物領域に達するコンタクトホールを形成し、
前記絶縁膜上にソース配線またはドレイン配線を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 絶縁基板上に非晶質半導体膜を形成し、
前記非晶質半導体膜に、前記非晶質半導体膜の結晶化を促進する触媒元素を添加した後、加熱処理して第１の結晶質半導体膜とし、
酸素を含む雰囲気において、前記第１の結晶質半導体膜に第１条件のレーザ光を照射して第２の結晶質半導体膜とし、
前記第２の結晶質半導体膜表面に形成された酸化膜を除去し、
不活性気体雰囲気または真空中において、前記第２の結晶質半導体膜にエネルギー密度が前記第１の条件以上である第２条件のレーザ光を照射して前記第２の結晶質半導体膜の表面を平坦化し、
平坦化された前記第２の結晶質半導体膜の表面に酸化膜からなるバリア層を形成し、
前記バリア層上に希ガスを含む半導体膜を形成した後、加熱処理を行い前記第３の結晶質半導体膜から前記半導体膜に触媒元素を移動させ、
前記バリア層及び前記半導体膜を除去し、
前記第３の結晶質半導体膜をエッチングすることにより島状の半導体膜を形成し、
前記島状の半導体膜上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成し、
ドーピング処理を行い前記半導体膜にｎ型又はｐ型の導電型を有する不純物領域を形成し、
前記ゲート絶縁膜及び前記ゲート電極上に絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜に、前記不純物領域に達するコンタクトホールを形成し、
前記絶縁膜上にソース配線またはドレイン配線を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項１又は請求項２において、
前記第２条件のレーザ光は、照射面積部の面積が３０ｃｍ ２ 以上であり、前記第１の条件のレーザー光よりもエネルギー密度が３０〜３００ｍＪ／ｃｍ ２ 高いことを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 絶縁基板上に非晶質半導体膜を形成し、
前記非晶質半導体膜に、前記非晶質半導体膜の結晶化を促進する触媒元素を添加し、加熱処理して第１の結晶質半導体膜とし、
酸素を含む雰囲気において、前記第１の結晶質半導体膜に第１条件のレーザ光を照射して第２の結晶質半導体膜とし、
酸素を含む雰囲気において、前記第２の結晶質半導体膜に前記第１の条件のレーザ光よりもエネルギー密度の小さな第２条件のレーザ光を照射して第３の結晶質半導体膜とし、
前記第３の結晶質半導体膜上に形成された酸化膜を除去し、不活性雰囲気または真空雰囲気において、前記第３の結晶質半導体膜に第３条件のレーザ光を照射して前記第３の結晶質半導体の表面を平坦化し、
平坦化された前記第３の結晶質半導体膜上に酸化膜からなるバリア層を形成し、
前記バリア層上に希ガスを含む半導体膜を形成した後、加熱処理して前記第３の結晶質半導体膜中に含まれる触媒元素を前記希ガスを含む半導体膜に移動させ、
前記バリア層及び前記希ガスを含む半導体膜を除去し、
平坦化した前記第３の結晶質半導体膜をエッチングすることにより島状の半導体膜を形成し、
前記島状の半導体膜上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成し、
ドーピング処理を行い前記半導体膜にｎ型又はｐ型の導電型を有する不純物領域を形成し、
前記ゲート絶縁膜及び前記ゲート電極上に絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜に、前記不純物領域に達するコンタクトホールを形成し、
前記絶縁膜上にソース配線またはドレイン配線を形成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のいずれか一において、
前記触媒元素は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕ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。
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