JP4515034B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ照射方法およびそれを行うためのレーザ照射装置（レーザと該レーザから出力されるレーザビームを被照射体まで導くための光学系を含む装置）に関する。また、前記レーザ照射方法およびそれを行うレーザ照射装置を使って、半導体装置を作製する方法に関する。なお、本明細書中、半導体装置とは、半導体特性を利用しうるあらゆる装置を含み、半導体装置を組み込んだコンピュータや電子機器などもその範疇に入るものとする。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガラス等の絶縁基板上に形成された非晶質半導体膜を結晶化させ、結晶構造を有する半導体膜（以下、結晶性半導体膜という）を形成する技術が広く研究されている。結晶化法としては、ファーネスアニール炉を用いた熱アニール法や、瞬間熱アニール法（ＲＴＡ法）、又はレーザアニール法などが検討されている。結晶化に際してはこれらの方法の内、いずれか一つまたは複数を組み合わせて行うことが可能である。
【０００３】
結晶性半導体膜は、非晶質半導体膜と比較し、非常に高い移動度を有する。このため、この結晶性半導体膜を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、例えば、１枚のガラス基板上に、画素部用、または、画素部用と駆動回路用のＴＦＴを形成したアクティブマトリクス型の液晶表示装置等に利用されている。
【０００４】
通常、ファーネスアニール炉で非晶質半導体膜を結晶化させるには、６００℃以上で１０時間以上の熱処理を必要としていた。この結晶化に適用できる基板材料は石英であるが、石英基板は高価で、特に大面積に加工するのは非常に困難であった。生産効率を上げる手段の１つとして基板を大面積化することが挙げられるが、安価で大面積基板に加工が容易なガラス基板上に半導体膜を形成する研究がなされる理由はこの点にある。近年においては一辺が１ｍを越えるサイズのガラス基板の使用も考慮されるようになっている。
【０００５】
前記研究の１つの例として、特開平７-１８３５４０号公報に開示されている金属元素を用いる熱結晶化法は、従来問題とされていた結晶化温度を低温化することを可能としている。その方法は、非晶質半導体膜にニッケルまたは、パラジウム、または鉛等の元素を微量に添加し、その後５５０℃にて４時間の熱処理で結晶性半導体膜の形成を可能にしている。５５０℃であれば、ガラス基板の歪み点温度以下であるため、変形等の心配のない温度である。
【０００６】
一方、レーザアニール法は、基板の温度をあまり上昇させずに、半導体膜にのみ高いエネルギーを与えることが出来るため、歪み点温度の低いガラス基板には勿論、プラスチック基板等にも用いることが出来る点で注目されている技術である。
【０００７】
レーザアニール法の一例は、エキシマレーザに代表されるパルス発振のレーザビームを、照射面において、数ｃｍ角の四角いスポットや、長さ１００ｍｍ以上の線状となるように光学系にて成形し、レーザビームの照射位置を被照射体に対し相対的に移動させて、アニールを行う方法である。なお、ここでいう「線状」は、厳密な意味で「線」を意味しているのではなく、アスペクト比の大きい長方形（もしくは長楕円形）を意味する。例えば、アスペクト比が２以上（好ましくは１０〜１００００）のもの指すが、照射面における形状が矩形状であるレーザビーム（矩形状ビーム）に含まれると考えてよい。なお、線状とするのは被照射体に対して十分なアニールを行うためのエネルギー密度を確保するためであり、矩形状や面状であっても被照射体に対して十分なアニールを行えるのであれば構わない。
【０００８】
このようにして作製される結晶性半導体膜は、複数の結晶粒が集合して形成されており、その結晶粒の位置と大きさはランダムなものである。ガラス基板上に作製されるＴＦＴは素子分離のために、前記結晶性半導体を島状のパターニングに分離して形成している。その場合において、結晶粒の位置や大きさを指定して形成する事はできなかった。結晶粒内と比較して、結晶粒の界面（結晶粒界）は非晶質構造や結晶欠陥などに起因する再結合中心や捕獲中心が無数に存在している。この捕獲中心にキャリアがトラップされると、結晶粒界のポテンシャルが上昇し、キャリアに対して障壁となるため、キャリアの電流輸送特性を低下することが知られている。チャネル形成領域の半導体膜の結晶性は、ＴＦＴの特性に重大な影響を及ぼすが、結晶粒界の影響を排除して単結晶の半導体膜で前記チャネル形成領域を形成することはほとんど不可能であった。
【０００９】
しかし最近、連続発振のレーザ（CWレーザ）を一方向に走査させながら半導体膜に照射することで、走査方向に繋がって結晶成長し、その方向に長く延びた単結晶の粒を形成する技術が注目されている。そのような単結晶の粒が集まっている領域を、本明細書中では、長結晶粒領域と呼ぶことにする。この方法を用いれば、少なくともTFTのチャネル方向には結晶粒界のほとんどないものが形成できると考えられている。（例えば特許文献１参照）
【００１０】
【特許文献１】
米国特許出願公開第２００２／００３１８７６ Ａ１ 号明細書
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなＣＷレーザを使用して結晶化させる方法においては、半導体膜に十分に吸収される波長域のＣＷレーザを使う都合上、例えばＹＡＧレーザを使用する場合、高調波に変換しなければならなかった。そのため、出力が１０Ｗ程度と非常に小さいレーザしか適用できず、生産性の面でエキシマレーザを使う技術と比較し劣っている。出力１０Ｗ、波長５３２ｎｍのレーザを用い、例えば厚さ５０ｎｍ程度の半導体膜を結晶化するとなると、例えばビームのスポットサイズを１０^−３ｍｍ程度にしなければならない。これに対しエキシマレーザは、ビームのスポットサイズを１ｃｍ^２程度とすることができる。なお、本方法に適当なＣＷレーザは、出力が高く、波長が可視光線のもの以下で、出力の安定性の著しく高いものであり、例えば、ＹＶＯ_４レーザの第２高調波や、ＹＡＧレーザの第２高調波、ＹＬＦレーザの第２高調波、ＹＡｌＯ_３レーザの第２高調波、Ａｒレーザなどが当てはまる。他の高調波でも問題なくアニールには使用できるが、出力が小さくなる欠点がある。本発明は、ＣＷレーザを使った結晶化技術の長所を残しつつ、生産面の欠点を大幅に改善することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
CWレーザによる半導体膜の結晶化工程においては、少しでも生産性を上げるためにレーザビームを照射面において長い楕円状に加工し、楕円状のレーザビーム（以下楕円ビームと称する。）の短径方向に走査させ、半導体膜を結晶化させることが盛んに行われている。加工後のレーザビームの形状が楕円状になるのは、元のレーザビームの形状が円形もしくはそれに近い形状であるからである。あるいは、レーザビームの元の形状が長方形状であればそれをシリンドリカルレンズなどで１方向に拡大して長い長方形状に加工し同様に用いても良い。本明細書中では、楕円ビームと長方形状のビームを総称して、長いビームと呼ぶ。また複数のレーザビームをそれぞれ長いビームに加工し、それらをつなげてさらに長いビームを作っても良い。本発明は、このような工程において処理効率の飛躍的に高い、長いビームの照射方法および照射装置を提供する。
【００１３】
本明細書で開示するレーザ照射装置に関する発明の構成は、可視光線以下の波長を出力するパルス発振のレーザ発振器１と、前記レーザ発振器１から射出されるレーザビーム１を照射面もしくはその近傍にて長いビームに加工する手段と、基本波を出力するレーザ発振器２と、前記照射面において、前記レーザビーム１が照射される範囲に重なって前記レーザ発振器２から射出されるレーザビーム２を照射する手段と、前記レーザビーム１及び前記レーザビーム２に対して前記照射面を相対的に第１方向に移動させる手段と、を有し、
前記レーザ発振器２の出力は、前記パルス発振のレーザ発振器１の周期と同期させて変調のかかるレーザ照射装置であることを特徴としている。
【００１４】
前記可視光線以下の波長を出力するパルス発振のレーザ発振器１は、半導体膜によく吸収される波長域を出力するのであればよく、一般に可視光線以下の波長域は、よく半導体膜に吸収される。また、前記基本波を出力するレーザ発振器２は、大出力のエネルギーが発振可能で、溶融した半導体膜によく吸収されればよく、特に基本波に限定はされない。しかしながら、一般に、高調波はエネルギーが弱くまた、YAGレーザなどの大出力レーザであれば溶融した半導体膜によく吸収されるため、基本波を適用することが好ましい。
【００１５】
本発明において、前記レーザ発振器１と前記レーザ発振器２とを同時に使う理由は以下のとおりである。まず、半導体膜に十分吸収される波長域（可視光線以下）で、しかも、連続発振のレーザと比較しレーザビームのスポットのサイズを大幅に拡大しても半導体膜を十分アニール可能なパルス発振のレーザで、半導体膜の一部を溶融させる。次に、連続発振の可視光線以下のレーザと比較して出力が１００倍以上得られる例えば出力１０００W以上の基本波（例えば、Nd：YAGレーザの基本波）を溶融した半導体膜に照射しながら、半導体膜を基本波に対し相対的に走査させる。前記基本波は、通常半導体膜にはほとんど吸収されないが、半導体膜が溶融状態となると、吸収係数が飛躍的に高まり、十分な吸収が得られる。これにより、パルス発振のレーザにより溶融した部分が、基本波のレーザの照射により溶融状態が維持されたまま半導体膜中で移動するので、その方向に長く連なった結晶粒が形成される。溶融状態の維持できる時間はパルス発振のレーザと基本波のレーザとの出力のバランスにより決まる。溶融状態の維持できる時間内で、次のパルス発振のレーザが半導体膜に照射されれば、前記溶融状態は保持されたまま半導体膜のアニールを続けることができる。極端な場合、一旦パルスレーザで半導体膜を溶融させれば、その後は、基本波の照射のみで、溶融状態が維持できる条件もあり得る。この場合は、パルスレーザは１ショットのみ照射し、その後は連続発振のレーザで溶融状態を維持させればよい。
【００１６】
また、本発明において、前記レーザ発振器１のパルス発振の周期と前記レーザ発振器２の出力の変調を同期させることにより、パルスレーザにより溶融された半導体膜に過剰に連続発振レーザの出力が入らないようにすることができる。これに関し、図３を使って説明する。まず、図３(a)において、半導体膜によく吸収される波長域をもつパルスレーザ１と、波長が１μｍ程度のレーザ２にて、半導体膜の大面積に渡り溶融した領域を形成する。前記溶融に必要で、長結晶粒領域を形成するのに適当なレーザ出力は図中においてW0で定義し、パルスレーザ１とレーザ２の出力の合計がW0となるようにそれぞれのレーザ出力を調整する。図３中、縦軸がレーザ出力で、横軸が時間であり、パルスレーザ１とレーザ２によりまず溶融領域を半導体膜に形成する。つぎに、パルスレーザ１の出力の減衰開始に合わせて、レーザ２の出力の変調を一気に行い、前記溶融領域に強い出力W0でレーザ２を照射する。これにより、パルスレーザ１にて溶融された半導体膜の溶融状態をレーザ２にて保持することができる。このことから容易に理解できるが、レーザ２はCWレーザであってもパルスレーザであっても本発明の本質に全く影響しない。図３(b)に、レーザ２をパルスレーザとした例を示す。レーザ２にパルスレーザを使用する場合は固相状態の半導体膜によく吸収される波長域のパルスレーザと、あまり吸収されない波長域のパルスレーザを交互に照射し、半導体膜に吸収される単位時間あたりのエネルギーを一定（W０）とすることで、結晶を連続的に成長させることが可能となる。前記エネルギーを一定にすることは、図３(a)のパターンにおいても重要である。
【００１７】
上記発明の構成において、前記レーザ発振器１は、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、エキシマレーザ、ＣＯ_２レーザ、ＹＡＧレーザ、Ｙ_２Ｏ_３レーザ、ＹＶＯ_４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ_３レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイヤレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザであることを特徴とする。以上がパルス発振のレーザの代表例である。
【００１８】
また上記発明の構成において、前記レーザ発振器２は、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ_２レーザ、ＹＡＧレーザ、Ｙ_２Ｏ_３レーザ、ＹＶＯ_４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ_３レーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイヤレーザまたはヘリウムカドミウムレーザであることを特徴とする。以上が連続発振レーザの代表例であるが、パルスレーザとして使用しても本発明の本質に何ら影響しないことは先に述べた。連続発振のレーザの発振の強弱は、変調させることが可能であり、ＹＡＧレーザなどの溶接用レーザにおいては、細かい時間変調の可能なものが市販されている。
【００１９】
また、上記発明の構成において、前記レーザビーム１は、可視光線とするため非線形光学素子により高調波に変換されていることを特徴とする。基本波ですでに可視光線であるものは、そのまま使用すればよい。前記非線形光学素子に使われる結晶は、例えばLBOやBBOやKDP、KTPやKB5、CLBOと呼ばれるものを使うと変換効率の点で優れている。これらの非線形光学素子をレーザの共振器の中に入れることで、変換効率を大幅に上げることができる。
【００２０】
また、上記発明の構成において、前記レーザビーム１はTEM₀₀で発振されると、得られる長いビームのエネルギー均一性を上げることができるので好ましい。さらには、ビーム幅をより細く集光できることから、より長いビームが得られる。これにより、より効率のよいレーザアニールが可能となる。
【００２１】
なお、レーザビームに対して透光性を持つ基板上に成膜された半導体膜をアニールする場合、均一なレーザビームの照射を実現するためには、照射面に垂直な平面であって、かつビームの形状を長方形と見立てたときの短辺を含む面または長辺を含む面のいずれか一方を入射面と定義すると、前記レーザー光の入射角度φは、入射面に含まれる前記短辺または前記長辺の長さがＷ、前記照射面に設置され、かつ、前記レーザー光に対して透光性を有する基板の厚さがｄであるとき、φ≧arctan（W/2d）を満たすのが望ましい。複数のレーザビームを使用する場合、この議論は個々のレーザビームについて成り立つ必要がある。なお、レーザビームの軌跡が、前記入射面上にないときは、該軌跡を該入射面に射影したものの入射角度をφとする。この入射角度φでレーザビームが入射されれば、基板の表面での反射光と、前記基板の裏面からの反射光とが干渉せず、一様なレーザビームの照射を行うことができる。以上の議論は、基板の屈折率を１として考えた。実際は、基板の屈折率が１．５前後のものが多く、この数値を考慮に入れると上記議論で算出した角度よりも大きな計算値が得られる。しかしながら、ビームスポットのエネルギーはビームスポットの端に近づくに従い減衰があるため、この部分での干渉の影響は少なく、上記の算出値で十分に干渉減衰の効果が得られる。この議論は、レーザビーム１に対しても、レーザビーム２に対しても成り立ち両方とも上記不等式を満たしているほうが好ましいが、エキシマレーザのように極端にコヒーレント長の短いレーザに関しては、上記不等式を満たさなくても問題はない。
【００２２】
また、前記基板として、ガラス基板、石英基板やシリコン基板、プラスチック基板、金属基板、ステンレス基板、可撓性基板などを用いることができる。前記ガラス基板として、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が挙げられる。また、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。上記のφに対する不等式は、基板がレーザビームに対して透光性のあるもの以外には適用されない。なぜならば、この場合、基板の厚さｄが全く意味のない数値となるからである。
【００２３】
また、本明細書で開示するレーザ照射方法に関する発明の構成は、可視光線以下の波長であるパルス発振のレーザビーム１を照射面もしくはその近傍にて長いビームに加工し、前記照射面において、前記レーザビーム１が照射される範囲に重なって、基本波であるレーザビーム２をレーザビーム１と同時に照射しながら、前記長いビームに対して前記照射面を相対的に第１方向に移動させ、前記レーザビーム２のエネルギーは、前記パルス発振のレーザビーム１のパルスに同期して変調がかかることを特徴とするレーザ照射方法である。
【００２４】
上記発明の構成において、前記レーザビーム１は、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、エキシマレーザ、ＣＯ_２レーザ、ＹＡＧレーザ、Ｙ_２Ｏ_３レーザ、ＹＶＯ_４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ_３レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイヤレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザから射出されるものであることを特徴とする。以上がパルス発振のレーザの代表例である。
【００２５】
また上記発明の構成において、前記レーザビーム２は、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ_２レーザ、ＹＡＧレーザ、Ｙ_２Ｏ_３レーザ、ＹＶＯ_４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ_３レーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイヤレーザまたはヘリウムカドミウムレーザから射出されるものであることを特徴とする。以上が連続発振レーザの代表例であるが、パルスレーザとして使用しても本発明の本質に何ら影響しないことは先に述べた。
【００２６】
また、上記発明の構成において、前記レーザビーム１は非線形光学素子により高調波に変換されていることを特徴とする。前記非線形光学素子に使われる結晶は、例えばLBOやBBOやKDP、KTPやKB5、CLBOと呼ばれるものを使うと変換効率の点で優れている。これらの非線形光学素子をレーザの共振器の中に入れることで、変換効率を大幅に上げることができる。
【００２７】
また、上記発明の構成において、前記レーザビーム１はTEM₀₀で発振されると、得られる長いビームのエネルギー均一性を上げ、さらには長いビームをより長くできるので好ましい。
【００２８】
レーザビームに対して透光性を持つ基板上に成膜された半導体膜をアニールする場合、均一なレーザビームの照射を実現するためには、照射面に垂直な平面であって、かつビームの形状を長方形と見立てたときの短辺を含む面または長辺を含む面のいずれか一方を入射面と定義すると、前記レーザー光の入射角度φは、入射面に含まれる前記短辺または前記長辺の長さがＷ、前記照射面に設置され、かつ、前記レーザー光に対して透光性を有する基板の厚さがｄであるとき、φ≧arctan（W/2d）を満たすのが望ましい。複数のレーザビームを使用する場合、この議論は個々のレーザビームについて成り立つ必要がある。なお、レーザビームの軌跡が、前記入射面上にないときは、該軌跡を該入射面に射影したものの入射角度をφとする。この入射角度φでレーザビームが入射されれば、基板の表面での反射光と、前記基板の裏面からの反射光とが干渉せず、一様なレーザビームの照射を行うことができる。以上の議論は、基板の屈折率を１として考えた。実際は、基板の屈折率が１．５前後のものが多く、この数値を考慮に入れると上記議論で算出した角度よりも大きな計算値が得られる。しかしながら、ビームスポットの長手方向の両端のエネルギーは減衰があるため、この部分での干渉の影響は少なく、上記の算出値で十分に干渉減衰の効果が得られる。この議論は、レーザビーム１に対しても、レーザビーム２に対しても成り立ち両方とも上記不等式を満たしているほうが好ましいが、エキシマレーザのように極端にコヒーレント長の短いレーザに関しては、上記不等式を満たさなくても問題はない。
【００２９】
また、前記基板として、ガラス基板、石英基板やシリコン基板、プラスチック基板、金属基板、ステンレス基板、可撓性基板などを用いることができる。上記のφに対する不等式は、基板がレーザビームに対して透光性のあるもの以外には適用されない。なぜならば、この場合、基板の厚さｄが全く意味のない数値となるからである。
【００３０】
また、本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する発明の構成は、基板上に半導体膜を形成し、前記半導体膜をレーザの照射面に一致させ、可視光線以下の波長であるパルス発振のレーザビーム１を前記照射面にて長いビームに加工し、前記照射面において、前記レーザビーム１が照射される範囲に重なって、基本波であるレーザビーム２をレーザビーム１と同時に照射しながら、前記長いビームに対して前記照射面を相対的に第１方向に移動させ、前記レーザビーム２のエネルギーは、前記パルス発振のレーザビーム１のパルスに同期して変調がかかることを特徴とする工程を含む半導体装置の作製方法である。
【００３１】
上記発明の構成において、前記レーザビーム１は、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、エキシマレーザ、ＣＯ_２レーザ、ＹＡＧレーザ、Ｙ_２Ｏ_３レーザ、ＹＶＯ_４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ_３レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイヤレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザから射出されるものであることを特徴とする。以上がパルス発振のレーザの代表例である。
【００３２】
また上記発明の構成において、前記レーザビーム２は、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ_２レーザ、ＹＡＧレーザ、Ｙ_２Ｏ_３レーザ、ＹＶＯ_４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ_３レーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイヤレーザまたはヘリウムカドミウムレーザから射出されるものであることを特徴とする。以上が連続発振レーザの代表例であるが、パルスレーザとして使用しても本発明の本質に何ら影響しないことは先に述べた。
【００３３】
また、上記発明の構成において、前記レーザビーム１は非線形光学素子により高調波に変換されていることを特徴とする。前記非線形光学素子に使われる結晶は、例えばLBOやBBOやKDP、KTPやKB5、CLBOと呼ばれるものを使うと変換効率の点で優れている。これらの非線形光学素子をレーザの共振器の中に入れることで、変換効率を大幅に上げることができる。
【００３４】
また、上記発明の構成において、前記レーザビーム１はTEM₀₀で発振されると、得られる長いビームのエネルギー均一性を上げ、さらには長いビームをより長くできるので好ましい。
【００３５】
レーザビームに対して透光性を持つ基板上に成膜された半導体膜をアニールする場合、均一なレーザビームの照射を実現するためには、照射面に垂直な平面であって、かつビームの形状を長方形と見立てたときの短辺を含む面または長辺を含む面のいずれか一方を入射面と定義すると、前記レーザー光の入射角度φは、入射面に含まれる前記短辺または前記長辺の長さがＷ、前記照射面に設置され、かつ、前記レーザー光に対して透光性を有する基板の厚さがｄであるとき、φ≧arctan（W/2d）を満たすのが望ましい。複数のレーザビームを使用する場合、この議論は個々のレーザビームについて成り立つ必要がある。なお、レーザビームの軌跡が、前記入射面上にないときは、該軌跡を該入射面に射影したものの入射角度をφとする。この入射角度φでレーザビームが入射されれば、基板の表面での反射光と、前記基板の裏面からの反射光とが干渉せず、一様なレーザビームの照射を行うことができる。以上の議論は、基板の屈折率を１として考えた。実際は、基板の屈折率が１．５前後のものが多く、この数値を考慮に入れると上記議論で算出した角度よりも大きな計算値が得られる。しかしながら、ビームスポットの長手方向の両端のエネルギーは減衰があるため、この部分での干渉の影響は少なく、上記の算出値で十分に干渉減衰の効果が得られる。この議論は、レーザビーム１に対しても、レーザビーム２に対しても成り立ち両方とも上記不等式を満たしているほうが好ましいが、エキシマレーザのように極端にコヒーレント長の短いレーザに関しては、上記不等式を満たさなくても問題はない。
【００３６】
また、前記基板として、ガラス基板、石英基板やシリコン基板、プラスチック基板、金属基板、ステンレス基板、可撓性基板などを用いることができる。上記のφに対する不等式は、基板がレーザビームに対して透光性のあるもの以外には適用されない。なぜならば、この場合、基板の厚さｄが全く意味のない数値となるからである。
【００３７】
【発明の実施の形態】
[実施の形態１]
本発明の実施形態について図１を用いて説明する。本実施形態では、長いビーム１０５及び長いビーム１０６を形成し半導体膜表面１０４に照射する例を示す。
【００３８】
まず、パルス発振の６Wのレーザ発振器１０１（Nd:YLFレーザ、第２高調波）を用意する。前記レーザ発振器は、TEM00の発振モードで、非線形光学素子により第２高調波に変換されている。特に第2高調波に限定する必要はないがエネルギー効率の点で、第２高調波の方が、さらに高次の高調波と比較して優れている。周波数は１ｋHz、パルス幅は６０ns程度である。本発明実施の形態ではコンパクトな固体レーザを使用するが、出力が３００Wに達するような大型レーザ、例えばXeClエキシマレーザなどを用いてもよい。
【００３９】
レーザビームは通常水平方向に射出されることから、４５°反射ミラー１０２にて、鉛直方向から角度φ１ずれた方向にレーザビーム１の進行方向を変換する。本実施形態の場合、φ１＝２１°とする。次に、光学系１０３によりレーザビーム１のスポット形状を変形させる。レーザビーム１の進行方向を光軸とし、曲率半径１０mm、厚さ２ｍｍの平凹シリンドリカルレンズAを照射面１０４から光軸に沿って２９ｍｍの位置に配置する。このとき平凹シリンドリカルレンズAの母線と照射面１０４に入射するレーザビーム１の入射面とを垂直とする。次に曲率半径１５ｍｍ、厚さ２ｍｍの平凸シリンドリカルレンズBを照射面１０４から光軸に沿って２４ｍｍの位置に配置する。平凸シリンドリカルレンズBの母線は、前記入射面と平行とする。これにより、照射面１０４において３×０.２ｍｍのサイズの長いビーム１（１０６）が形成される。
【００４０】
次いで、連続発振の２ｋWのレーザ発振器１１０（Nd:YAGレーザ、基本波）を用意する。φ３００μｍの光ファイバー１１１により伝送させ、射出口の方向を下方斜め４５°（＝φ２）とし、その方向の先に長いビーム１の中心が来るように配置する。また、レーザ発振器１１０から射出するレーザビーム２の光軸２に沿って照射面１０４から１０５ｍｍの位置に前記射出口を配置し、前記光軸２は前記入射面に含まれるようにする。次に、光学系１１２によりレーザビーム２のスポット形状を変形させる。曲率半径１５ｍｍ、厚さ４ｍｍの平凸シリンドリカルレンズCを照射面１０４から光軸２に沿って８５ｍｍの位置に配置する。平凸シリンドリカルレンズCの母線の方向は入射面と垂直とする。さらに、曲率半径１０ｍｍ、厚さ２ｍｍの平凸シリンドリカルレンズDを光軸２に沿って照射面１０４から２５ｍｍの位置に配置する。平凸シリンドリカルレンズDの母線は、前記入射面と平行にする。これにより、照射面１０４において、３×０.１ｍｍのサイズの長いビーム２（１０５）が形成される。照射面１０４には半導体膜を設置し、水平面と平行とする。半導体膜は例えば、ガラス基板の表面に成膜する。半導体膜が成膜された基板は、本実施形態においては厚さ０.７ｍｍのガラス基板であり、レーザ照射の際に基板が落ちないように、吸着ステージ１０７に固定されている。吸着ステージ１０７は、Ｘ軸用の一軸ロボット１０８とＹ軸用の一軸ロボット１０９により、半導体膜表面１０４に平行な面上をXY方向に動作できる。一般に、ガラス基板は波長が１μｍ程度の基本波や緑色の第２高調波に対して透光性を有するが、本光学系が前記不等式を満たすためには、平凸シリンドリカルレンズBと平凸シリンドリカルレンズDの位置を入射面と垂直な方向にずらして長いビームの短径を含む照射面１０４に垂直な面内において入射角度を持たせ、前記不等式を満たすようにすればよい。この場合、長いビーム１においては、１０°、長いビーム２においては５°程度の傾きがあれば、干渉は起こらない。
【００４１】
次に、連続発振のレーザ発振器１１０の変調をかける方法に関して説明する。変調のタイミングについては、図３で説明した通りである。まず、パルス発振器１０１から射出されるレーザビームにより、半導体膜を溶融させ、この溶融状態が保たれているうちに、連続発振のレーザ発振機１１０から射出されるレーザビームの出力を変調させ、半導体膜の溶融状態を維持できる出力まで上昇させる。この出力は、半導体膜の物性や、レーザビームの走査速度などに影響されるが、大体５０ｋW/ｃｍ²〜５００MW/ｃｍ²の範囲に入っていると適当なエネルギーを選べる可能性が高い。連続発振のレーザ発振器１１０からの出力の変調は、パルス発振のように行ってもよいが、パルス発振器１０１の出力を補う意味では、連続発振のレーザ発振器１１０からの出力は全く０まで落とすより、ある程度の出力以上を保って、連続的に発振しているほうが好ましい。これにより、パルス発振のレーザ発振器のみで得られる長結晶粒領域の幅よりも、連続発振のレーザ発振器が足されたものの幅の方が広くなり、よりスループットの高い装置となる。これを図３で表現すると、(a)のようになる。図３(a)において、本工程に最適なレーザ出力をW0とすると、パルス発振のレーザ発振器からの出力をW0以下とし、それを連続発振のレーザ発振器からの出力で補い、合計で出力がW0に相当するように補えばよい。そして、パルス発振のレーザ発振器からの出力が減衰し始めたときに、連続発振のレーザ発振器の出力を上昇させ、パルス発振のレーザ発振器の出力が消えたころに、連続発振のレーザ発振器からの出力が、W0に達していればよい。このようなく繰り返しにより、長結晶粒領域の幅を大きく維持したまま、半導体膜の結晶化が行える。なお、前記変調は、例えば、連続発振のレーザ発振器のQ値を変調させたり、音響光学素子によりレーザビームの進行方向を２つに分離し、０次光と１次光の出力のバランスを変化させたりすることで行う。
【００４２】
次に、半導体膜の作製方法の例を示す。前記半導体膜はガラス基板上に形成する。具体的には、厚さ０.７mmのガラス基板の片面に厚さ200nmの酸化窒化シリコンを成膜しその上に厚さ７０nmのa-Si膜をプラズマCVD法にて成膜する。さらに半導体膜のレーザに対する耐性を高めるために、５００℃１時間の熱アニールを該半導体膜に対して行う。前記熱アニールの他に、従来技術の項目で述べた金属元素による半導体膜の結晶化を行ってもよい。どちらの膜を使っても、最適なレーザビームの照射条件はほぼ同様である。
【００４３】
ついで、前記半導体膜（照射面１０４に相当）に対するレーザの照射の例を示す。Y軸ロボット１０９を使って長いビーム１０５の短径方向に半導体膜が成膜された基板を走査させることにより、長いビーム１０５の長径方向、幅１〜２ｍｍの領域に、走査方向に長く伸びた単結晶の粒が敷き詰められた状態で形成される。前記領域は、本明細書中において、長結晶粒領域と称するものである。このときレーザ発振器の出力は、図３に示すパターンで変化させる。前記走査のとき、第２高調波が半導体膜に照射されて、半導体膜が溶融状態となってから、基本波がその溶融領域に作用し、第２高調波のパルスが消えた後も、その溶融領域を保持したままとなる。前記溶融領域は、前記走査により一方向に移動し、これにより走査方向に長く伸びた単結晶の粒が形成される。その後、次のパルス（第２高調波）が照射され、溶融状態が消失しないうちに、エネルギーが補われる。走査速度は数ｃｍ/ｓ〜数百ｃｍ/ｓ程度が適当であり、ここでは５０ｃｍ/ｓとする。
【００４４】
図６に半導体膜全面を長結晶粒領域とする照射方法を示す。識別を容易にするため図中の符号は図１と同じものを使った。半導体膜が成膜された基板を吸着ステージ１０７に固定し、レーザ発振器１０１及びレーザ発振器１１０を発振させる。まずＹ軸ロボット１０９により走査速度５０ｃｍ/ｓにて、半導体膜表面を１筋走査する。前記１筋は図６中において、A1の部分に相当する。図６中、Ｙ軸ロボットにて、往路Am（mは正の整数）の部分をレーザ照射した後、X軸ロボット１０８により、長結晶粒領域の幅分だけ長いビームをその長径方向にスライドさせ、復路Bmの部分をレーザ照射する。ただし、長結晶粒領域の幅方向における両端には、どうしてもエネルギーの不足する領域が形成され、エキシマレーザで結晶化したような従来の多結晶で占められる領域が形成されるため、該領域を往路と復路で重ねると、最も半導体膜の利用効率が高く好ましい。また、該領域には高特性を要求される半導体素子を形成しないようにすることが肝要である。このような一連の動作を繰り返すことにより、半導体膜全面を長結晶粒領域とすることができる。なお、長結晶粒領域の半導体膜の特性は非常に高く特にTFTなどの半導体素子を作製した場合には極めて高い電気移動度を示すことが期待できるが、そのような高い特性が必要でない半導体膜の部分には長結晶粒領域を形成する必要がない。よって、そのような部分にはレーザビームを照射しない、もしくは長結晶粒領域を形成しないようにレーザ照射を行ってもよい。長結晶粒領域を形成しないで効率よく半導体膜をアニールするには、例えば、走査の速度を増加させればよい。例えば、２ｍ/ｓ程度の速度で走査させれば、a-Si膜を結晶化させることができるが、このとき長結晶粒領域は形成されず、一般に言われるp-Si膜が形成される。前記速度は、照射対象により異なることは言うまでも無いが、本発明実施の形態にて作製例を示した膜に対しては、概ね適当な値である。以上のような方法によって、得た半導体膜をもとに公知の方法で半導体装置を作製する。半導体装置の作製方法の例は、実施例にて示す。
【００４５】
[実施の形態２]
本実施形態では、基本波を出力するレーザを複数台使うことで、実施の形態１で示した第2高調波を成形して得られる長いビームの長さをより長くする例を図２に沿って示す。
【００４６】
まず、パルス発振の３０Wのレーザ発振器２０１（KrFエキシマレーザ、波長（２４8nm））を用意する。前記レーザ発振器は、１００Hz発振し、１パルスあたり３００ｍJの出力を出すことができる。ビームサイズは適当な光学系により長さ２ｍｍ×１ｍｍに加工する。エネルギー分布は均一とし、用いる光学系には、例えばシリンドリカルレンズアレイやシリンドリカルレンズを組み合わせたホモジナイザを使用する。その他、ライトパイプや、その他のインテグレイトレンズを用いてエネルギー分布を均一化してもよい。半導体膜をエキシマレーザにて結晶化させる場合、最適なエネルギー密度は、概ね２００〜１０００ｍJ/ｃｍ²の範囲に入る。よって、上記のようなビームサイズでは、エネルギー密度が１５０００ｍJ/ｃｍ²程度となるため、適当でない。このような場合は、NDフィルターや、ビームスプリッターなどを用い、適切なエネルギー密度まで、エネルギーを減衰させるとよい。あまりにもエネルギー密度の強いビームをNDフィルターに照射すると、フィルターが割れる恐れがあるため、ビームスプリッターなど、熱をほとんど吸収しないものを使って、エネルギーを減衰させることが安全で好ましい。ビームスプリッターで分離されたビームの不要なものは、ダンパーなどに吸収させ、より安全を図ることが賢明である。なお、エキシマレーザの場合は、コヒーレント長が非常に短いため、半導体膜に入射するビームの角度は全く気にする必要がない。
【００４７】
次に、出力２０００Wのレーザ発振器２１０及び２１４（Nd:YAGレーザ、CW、基本波（１.0６４μｍ））を用意する。該レーザ発振器はLD励起方式が好ましく、寿命やメンテナンス性に優れている。両レーザ発振器から射出されたレーザビームは、直径１ｍｍのステップインデックスの光ファイバー211aと213aとにそれぞれ通され、光ファイバーから射出後、倍率１倍の集光レンズ211b、213bにて、それぞれ直径１ｍｍの丸状のビームに成形される。該丸状のビームは、半導体膜上での干渉の発生を防ぐため、入射角度５５度以上で、半導体膜に入射させると好ましい。本発明実施の形態においては、該入射角度を５５度とし、半導体膜上で、約１.５×１ｍｍの楕円状のビーム２０６、２１２を形成する。ビームが楕円状となるのは、入射角度が０度でないためである。楕円状のビーム２０６と２１２の両方で長いビーム２０５を覆うように配置する。
【００４８】
前記配置は、例えば図２ｂ）に記載したようにし、第２高調波により出来る長いビーム２０５の長径の方向の両側に、基本波による楕円状のビーム２０６、２１２を配置し、楕円状のビームそれぞれの長径を同一直線上に乗せるようにする。２つの楕円状のビームの間の距離を適当に調節することで、半導体膜上における基本波によるビームのエネルギー分布を一様とすることができる。つまり通常レーザビームは、スポットの中央のエネルギーが最も強く、その周辺部にいくに従いエネルギーが減衰する、ガウシアンライクのエネルギー分布を持つ。よって、基本波により形成された楕円状のビーム２０６、２１２も、その両端のエネルギーはその中央のエネルギーと比較して弱く、レーザアニールの均一性に影響する。よって、エネルギーの減衰部分を補いあうように、２つの楕円状のビームを配置すれば、２つ楕円状のビームの間とその近傍に渡り、比較的エネルギー分布の一様な領域を得ることが可能となる。
【００４９】
光学系を上記説明のように配置した後、半導体膜に対してレーザ照射を行う。照射の方法は、実施形態１に示した通りであるが、本実施形態の場合は、パルスレーザのエネルギー分布も、基本波のエネルギー分布も、半導体膜の溶融領域においては比較的均一であることから、より半導体素子の特性を揃える必要のある半導体装置に本実施形態は特に有効となる。基本波のビームを半導体膜上でより均一なエネルギー分布としたい場合は、カライドスコープなどの光学系を用い、楕円状ではなく矩形状のビームを半導体膜上に形成し、本実施形態が示すようなレーザ照射を行えばよい。これにより、エネルギー分布の均一な長いビーム２０５が消失した後も、比較的均一なエネルギー分布のレーザビーム（基本波）を半導体膜に与えつづけることが可能となる。
【００５０】
ついで、半導体膜２０４に対するレーザの照射の例を示す。半導体膜２０４は例えば、実施の形態１に記載の方法で作製する。Y軸ロボット２０９を使って長いビーム２０５の短径方向に半導体膜２０４が成膜された基板を走査させ、さらに図３に示したようにレーザ発振器２１０、２１４の出力を変調させることにより、長いビーム２０５の長径方向、幅２ｍｍの領域に、走査方向に長く延びた単結晶の粒が敷き詰められた状態で形成できる。前記走査のとき、先に基本波が半導体膜２０４に照射され、その後、第２高調波が照射され、最後に基本波が再び照射される。これにより、半導体膜２０４の急激な温度変化を抑えることが可能となる。このとき、高調波のレーザビームの入射角度は５５°以上とする。これにより干渉が抑制されるので、より均一なレーザの照射が可能となる。基本波の楕円状のビーム２０６、２１２の補助がないと、長結晶粒領域は形成されないが、前記補助のため、パルス発振のパルス間、基本波が半導体膜に連続的に照射され続けるため、前記長結晶粒領域が形成され、その幅は２ｍｍ程度となる。これは、連続発振の可視光線のレーザ１台により形成されうる長結晶領域の幅の１０倍程度の大きさとなる。
【００５１】
上記の工程により、エネルギー分布の均一なレーザアニールが可能となるがやはり前記長結晶粒領域の幅方向における両端部分においては、温度の低い部分でのアニールが施されており、この部分に作製される半導体素子の特性低下が懸念される。よって、この部分には半導体素子を作製しないか、あるいは、長いビームをその長径方向にオーバーラップさせて走査させることで、半導体素子の特性が低下するような領域を消失させることを行ってもよい。例えば、前記長結晶粒領域の幅２ｍｍのうち、特性の低下が懸念される領域が、その両端の３０μｍずつあると仮定すると、有効に使用できる前記長結晶粒領域の幅は１９４０μｍとなる。よって、Y軸ロボット２０９により１方向の走査で、半導体膜２０４を結晶化した後、X軸ロボットを１９４０μｍ動かして、再びY軸ロボット２０９の走査により長結晶粒領域を形成することを繰り返せば、前記特性の低下が懸念される領域は特性のよい領域で塗りつぶすことが可能である。しかしながら、前記特性の低下が懸念される領域が一旦形成された領域は、他の長結晶粒領域と比較して、半導体特性が少なからず異なる。前記特性の低下が懸念される領域には半導体素子を形成したくないのであれば、X軸ロボットを１９７０μｍずつ移動させることで、前記特性の低下が懸念される領域を隣り合う走査で重ねることができるので、半導体膜上の無駄を極小に抑えることが可能となる。この場合は、幅１９４０μｍに渡り、有効に利用できる半導体膜と、幅３０μｍの使えない領域が交互に形成される。半導体膜２０４を全面に渡り結晶化させる、または、一部を結晶化させるためには、例えば、実施の形態１に記載の、図６に沿った説明に従えばよい。以上のような方法によって、得た半導体膜をもとに公知の方法で半導体装置を作製する。半導体装置の作製方法の例は、実施例にて示す。
【００５２】
[実施の形態３]
本実施形態では、第2高調波を成形して得られる長いビームを幾つか組み合わせ、より長いビームを形成し、さらに、基本波によりエネルギーの補助を施す例を図４に沿って示す。
【００５３】
まず、図示しないパルス発振の６Wのレーザ発振器１０１（Nd:YLFレーザ、第２高調波）を４台用意する。前記レーザ発振器は、TEM00の発振モードで、非線形光学素子により第２高調波に変換されている。特に第2高調波に限定する必要はないがエネルギー効率の点で、第２高調波の方が、さらに高次の高調波と比較して優れている。周波数は１ｋHz、パルス幅は６０ns程度である。本発明実施の形態ではコンパクトな固体レーザを使用するが、出力が３００Wに達するような大型レーザ、例えばXeClエキシマレーザなどを用いてもよい。
【００５４】
反射ミラーを幾つか使用することで、鉛直方向から角度βずれた方向にレーザビームの進行方向をそれぞれ変換し、照射面にてほぼ１つに合成されるように４方向から入射させる。前記４方向は、それぞれ光軸A、光軸B、光軸C、光軸Dと一致させる。光軸Aと光軸B、及び、光軸Cと光軸Dは、照射面に対し垂直な平面Aに対し面対称に位置させ、光軸Aと光軸Bとのなす角度、及び、光軸Cと光軸Dの成す角度、をそれぞれ１０°とする。また、平面Aと照射面に垂直な平面Bに対して、光軸Aと光軸C、及び、光軸Bと光軸をD面対称に位置させ、光軸Aと光軸Bを含む平面Cと、光軸Cと光軸Dを含む平面Dとの成す角度を２５°とする。
【００５５】
次に、焦点距離１５０ｍｍの平凸シリンドリカルレンズ４０１a、４０１b、４０１c、及び４０１dを、前記光軸A、光軸B、光軸C、及び光軸Dにそれぞれ０°入射させるよう配置する。このとき前記平凸シリンドリカルレンズの集光方向は平面Cまたは平面Dに含まれる方向とする。前記平凸シリンドリカルレンズ４０１と照射面との距離はそれぞれの光軸上で測って１８０〜３００ｍｍの間で調整する。
【００５６】
さらに、焦点距離２０ｍｍの平凸シリンドリカルレンズ４０２a及び４０２bの母線が、前記平面C及び平面Dにそれぞれ含まれるように配置する。前記母線は、シリンドリカルレンズの曲面部における、シリンドリカルレンズの平面部から最も離れた場所に位置する母線とする。また、前記、平凸シリンドリカルレンズ４０２a及び４０２bの平面部と、前記平面C及び平面Dとは、互いにそれぞれ直交するように配置する。前記平凸シリンドリカルレンズ４０２と照射面との距離はそれぞれの光軸上で測って約１８ｍｍの辺りで調整する。
【００５７】
以上の配置により、長径１ｍｍ、短径６００μｍ程度のサイズの楕円状のビームが４つ、照射面において形成される。このままでは、前記照射面において、４つのビームは完全に１つに合成されるので、より長いビームを形成することは出来ないが、各レンズの位置を微調整することで、図４b)に記載したような配置に変換することができる。すなわち、４つ楕円状のビーム４０５a、４０５b、４０５c及び４０５dの長径を一直線上に配置し、それらを前記直線の方向に互いにずらし合わせることで、楕円状のビームを長いビーム４０５とすることができる。これにより、幅３ｍｍの長さに渡りエネルギー分布の均一な領域が得られる。４つのパルス発振のレーザは同期させ、同時に半導体膜に照射されるように周波数と、パルスのタイミングを揃える。
【００５８】
次に、出力２０００WのCWのLD励起YAGレーザ（基本波）を用い、光学系４０４により３.０×０.３ｍｍの矩形状のビーム４０５eを照射面に形成する。このとき前記長いビーム４０５に重なるように前記矩形状のビーム４０５eを形成する。用いる光学系４０４は例えば、カライドスコープなどを集光レンズと組み合わせて用いるとよい。ここで重要なのは、決して基本波をレーザ発振器に戻してはならないということである。半導体膜の表面からは、相当の反射があることから、基本波のレーザビームを照射面に対して垂直に入射させることだけはやってはならない。
【００５９】
以上のようにして形成した長いビームを用い、例えば実施形態１で示したＸ軸用の一軸ロボット１０８とＹ軸用の一軸ロボット１０９などを用いて半導体膜を全面結晶化すればよい。このとき、基本波は、パルス発振のレーザのパルスと同期させ、図３に示すような変調をかける。半導体膜は例えば、実施形態１で示した方法にて作製すればよい。本実施形態を用いる利点は、より長いビームが出来ているので処理時間が短く済み、また、ガウシアンライクのエネルギー分布を持つ楕円状のビーム４０５a、４０５ｂ、４０５ｃ、４０５ｄを互いにオーバーラップさせて隣接させることでエネルギー分布を楕円状ビームの長径方向に均一化できるため、比較的温度のムラが抑えられるので好ましい。以上のような方法によって、得た半導体膜をもとに公知の方法で半導体装置を作製する。半導体装置の作製方法の例は、実施例にて示す。
【００６０】
[実施の形態４]
本実施形態では、第2高調波を成形して得られる長いビームをガルバノミラーなどの偏向手段を用いて、さらに、基本波によりエネルギーの補助を施す例を図５に沿って示す。
【００６１】
まず、パルス発振の６Wのレーザ発振器５００（Nd:YLFレーザ、第２高調波）を用意する。前記レーザ発振器は、TEM00の発振モードで、非線形光学素子により第２高調波に変換されている。特に第2高調波に限定する必要はないがエネルギー効率の点で、第２高調波の方が、さらに高次の高調波と比較して優れている。周波数は１ｋHz、パルス幅は６０ns程度である。本発明実施の形態ではコンパクトな固体レーザを使用するが、出力が３００Wに達するような大型レーザ、例えばXeClエキシマレーザなどを用いてもよい。このビームは丸型なので、これを長楕円形に変換する光学系５０１に入射させる。変換手段は、例えば、シリンドリカルレンズ２枚構成のビームエキスパンダーとし、１方向だけビームを伸ばし楕円形としてもよい。また、通常の球面レンズで構成されるビームエキスパンダーを前記ビームエキスパンダーに組み合わせて用い、広がり角を制御してもよい。次いで、ミラー５０２によりレーザビームの進行方向を変え、ガルバノミラー５０３にて、楕円形状に変換されたレーザビームを偏向する。偏向されたレーザビームはｆθレンズ５０４を介し、半導体膜５０６が形成する平面上に到達する。ｆθレンズにより、楕円形状に変換された前記レーザビームを前記平面上で集光する。これにより、例えば短径２００μｍ、長径３ｍｍの長いビーム５０５が前期平面上に形成される。ガルバノミラー５０３の角度を変化させることで、前記平面上において、前記長いビーム５０５が図面の矢印の方向に走査させる。ガルバノミラーの角度による長いビーム５０５の形状の変化はｆθレンズ５０４により抑えられる。レーザビームの半導体膜５０６に対する入射角度は６５°とする。これにより半導体膜５０６上における、半導体膜５０６表面からのレーザビームの反射光と半導体膜５０６が成膜された基板の裏面からのレーザビームの反射光との干渉の発生を防ぐことができる。本実施形態では、ガルバノミラー５０３は１枚構成で用い、１軸のみの走査とする。これでは、２次元平面の全面走査ができないので、前記基板を１軸ステージ５０７に載せ、図５紙面の左右方向に動作させ、基板全面をアニールできるようにする。長いビーム５０５の走査の速度は、１００〜２０００ｍｍ/ｓとし、好ましくは５００ｍｍ/ｓ程度とする。
【００６２】
第２高調波により形成される長いビーム５０５に合わせて同時に半導体膜５０６に基本波を照射するため、出力２０００WのLD励起のYAGレーザ５０８を用いる。YAGレーザ５０８から射出されたレーザビームは、φ１ｍｍのステップインデックス型の光ファイバー５０９に入射し、エネルギー分布を一様にされる。光ファイバー５０９から射出したレーザビームは、倍率１倍の集光レンズ５１０により集光され、入射角度７０度で半導体膜に入射させる。これにより半導体膜上では、1×３ｍｍ程度の楕円状のビーム５１２が形成される。楕円状のビーム５１２は、長いビーム５０５の動作に同調させるように走査させる必要があるが、本方法に関しては、例えば、光ファイバー５０９と集光レンズ５１０をユニット化することで光学系５１１を形成し、光学系５１１を図示しないレールに設置し、そのレール上を光学系５１１が左右に動作するようにさせてもよい。これは、光ファイバー５０９のフレキシビリティーにより実現可能となる。あるいは、第2高調波を走査させる方法と同様に、ガルバノミラーやポリゴンミラーによる走査を行っても良い。
【００６３】
半導体膜５０６の全面をレーザアニールするために、例えば、ガルバノミラー５０３を半周期動作させるのに同期させて光学系５１１を１方向に動作させた後、１軸ステージ５０７を長結晶粒領域の幅の分だけ移動させ、再びガルバノミラー５０３を半周期動作させ、これに同期させて光学系５１１を１方向に動作させることを繰り返し行えばよい。このとき、長いビーム５０５と楕円状のビーム５１２とが、照射面において分離しないように、制御性の高い動作系を用意する必要がある。本実施形態では、前記長結晶粒領域の幅は３ｍｍ程度であり、その分だけ１軸ステージ５０７を順次送っていけばよい。以上のような方法によって、得た半導体膜をもとに公知の方法で半導体装置を作製する。半導体装置の作製方法の例は、実施例にて示す。
【実施例】
（実施例１）
本実施例では上記発明実施の形態で作製方法の例を示した半導体膜を使ってアクティブマトリクス基板を作製する方法の例について図７、図８を用いて説明する。
【００６４】
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７００を用いる。なお、基板７００としては、石英基板やシリコン基板、金属基板またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。また、本実施例の処理温度に耐えうる耐熱性が有するプラスチック基板を用いてもよい。
【００６５】
次いで、基板７００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７０１を形成する。本実施例では下地膜７０１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７０１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７０１ａ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７０１ａ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を形成した。次いで、下地膜７０１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７０１ｂ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７０１ｂ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を形成した。
【００６６】
次いで、下地膜上に半導体膜７０２を形成する。半導体膜７０２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、２５〜８０ｎｍ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、レーザ結晶化法を行なって得られた結晶質半導体膜を所望の形状にパターニングして、半導体層８０２〜８０６を形成する。もちろん、レーザ結晶化法だけでなく、他の公知の結晶化処理（ＲＴＡやファーネスアニール炉等を利用した熱結晶化法、ニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法等）と組み合わせて行なってもよい。
【００６７】
レーザ結晶化法で結晶質半導体膜を作製するには、パルス発振型または連続発光型の、エキシマレーザ、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、Ｔｉ：サファイアレーザ等を用いることができる。これらのレーザを用いる場合には、レーザから放射されたレーザビームを光学系で矩形状または楕円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。
【００６８】
本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、６６ｎｍの非晶質珪素膜を成膜する。そして、本発明が示す、例えば連続発振のＹＡＧレーザの基本波と連続発振のＹＶＯ₄レーザの第２高調波を用いたレーザ結晶化法により結晶質珪素膜を形成する。そして、この結晶質珪素膜をもとに、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８０２〜８０６を形成する。
【００６９】
半導体層８０２〜８０６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。
【００７０】
次いで、半導体層８０２〜８０６を覆うゲート絶縁膜８０７を形成する。ゲート絶縁膜８０７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。
【００７１】
また、酸化珪素膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（Tetraethyl Orthosilicate）とＯ₂とを混合し、反応圧力４０Pa、基板温度３００〜４００℃とし、高周波（１３．５６MHz）電力密度０．５〜０．８W/cm²で放電させて形成することができる。このようにして作製される酸化珪素膜は、その後４００〜５００℃の熱アニールによりゲート絶縁膜として良好な特性を得ることができる。
【００７２】
次いで、図７（Ｂ）に示すように、ゲート絶縁膜８０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜８０８と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜８０９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８０８と、膜厚３７０ｎｍのＷ膜からなる第２の導電膜８０９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。
【００７３】
なお、本実施例では、第１の導電膜８０８をＴａＮ、第２の導電膜８０９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。
【００７４】
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスク８１０〜８１５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。
【００７５】
この後、レジストからなるマスク８１０〜８１５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。
【００７６】
上記第１のエッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電層及び第２の導電層の端部がテーパー形状となる。このテーパー部の角度は１５〜４５°となる。こうして、第１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層から成る第１の形状の導電層８１７〜８２２（第１の導電層８１７ａ〜８２２ａと第２の導電層８１７ｂ〜８２２ｂ）を形成する。８１６はゲート絶縁膜であり、第１の形状の導電層８１７〜８２２で覆われない領域は２０〜５０nm程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【００７７】
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。（図８（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。この場合、導電層８１７〜８２１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７０６〜７１０が形成される。第１の高濃度不純物領域７０６〜７１０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。
【００７８】
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８２８ｂ〜８３３ｂを形成する。一方、第１の導電層８１７ａ〜８２２ａは、ほとんどエッチングされず、第２の形状の導電層８２８〜８３３を形成する。
【００７９】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに、図８（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８２８〜８３３をマスクとして用い、第２の導電層８２８ｂ〜８３３ｂ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８２３ａ〜８２７ａおよび低濃度不純物領域８２３ｂ〜８２７ｂが形成される。
【００８０】
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８３４ａおよび８３４ｂを形成して、図８（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８３５〜８３８を形成する。
【００８１】
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８２８、８３０および第２の形状の導電層８３５〜８３８をマスクとして用い、ゲート絶縁膜８１６を選択的に除去して絶縁層８３９〜８４４を形成する。（図９（Ａ））
【００８２】
次いで、新たにレジストからなるマスク８４５ａ〜８４５ｃ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８４６、８４７を形成する。第２の導電層８３５ａ、８３８ａ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８４６、８４７はジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を用いたイオンドープ法で形成する。（図９（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８４５ａ〜８４５ｃ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８４６、８４７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。
【００８３】
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。
【００８４】
次いで、レジストからなるマスク８４５ａ〜８４５ｃを除去して第１の層間絶縁膜４１を形成する。この第１の層間絶縁膜８６１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８６１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。
【００８５】
次いで、図９（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。レーザアニール法については発明実施の形態で示した方法を採用してもよいが、与えるエネルギー密度によっては、ゲートなどがアブレーションなどを起こす場合もあるため、条件には注意する必要がある。
【００８６】
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）を形成した後で活性化処理を行なうことが好ましい。
【００８７】
さらに、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。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。
【００８８】
また、活性化処理として従来のレーザアニール法を用いる場合には、上記水素化を行った後、エキシマレーザやＹＡＧレーザ等のレーザビームを照射することが望ましい。
【００８９】
次いで、第１の層間絶縁膜８６１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８６２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。
【００９０】
本実施例では、鏡面反射を防ぐため、表面に凸凹が形成される第２の層間絶縁膜を形成することによって画素電極の表面に凸凹を形成した。また、画素電極の表面に凹凸を持たせて光散乱性を図るため、画素電極の下方の領域に凸部を形成してもよい。その場合、凸部の形成は、ＴＦＴの形成と同じフォトマスクで行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。
【００９１】
また、第２の層間絶縁膜８６２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。
【００９２】
そして、駆動回路９０６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８６３〜８６７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。
【００９３】
また、画素部９０７においては、画素電極８７０、ゲート配線８６９、接続電極８６８を形成する。（図１０）この接続電極８６８によりソース配線（８４３ｂと８４９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８６９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８７０は、画素ＴＦＴのドレイン領域８４２と電気的な接続が形成され、さらに保持容量を形成する一方の電極として機能する半導体層８５８と電気的な接続が形成される。また、画素電極８７０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。
【００９４】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ９０１とｐチャネル型ＴＦＴ９０２からなるＣＭＯＳ回路、及びｎチャネル型ＴＦＴ９０３を有する駆動回路９０６と、画素ＴＦＴ９０４、保持容量５０５とを有する画素部９０７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。
【００９５】
駆動回路９０６のｎチャネル型ＴＦＴ９０１はチャネル形成領域８２３ｃ、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層８２８ａと重なる低濃度不純物領域８２３ｂ（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８２３ａを有している。このｎチャネル型ＴＦＴ９０１と電極８６６で接続してＣＭＯＳ回路を形成するｐチャネル型ＴＦＴ９０２にはチャネル形成領域８４６ｄ、ゲート電極の外側に形成される不純物領域８４６ｂ、８４６ｃ、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８４６ａを有している。また、ｎチャネル型ＴＦＴ９０３にはチャネル形成領域８２５ｃ、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層８３０ａと重なる低濃度不純物領域８２５ｂ（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８２５ａを有している。
【００９６】
画素部の画素ＴＦＴ９０４にはチャネル形成領域８２６ｃ、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域８２６ｂ（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８２６ａを有している。また、保持容量９０５の一方の電極として機能する半導体層８４７ａ、８４７ｂ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９０５は、絶縁膜８４４を誘電体として、電極（８３８ａと８３８ｂの積層）と、半導体層８４７ａ〜８４７ｃとで形成している。
【００９７】
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。
【００９８】
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１１に示す。なお、図７〜図１０に対応する部分には同じ符号を用いている。図１０中の鎖線Ａ−Ａ'は図１１中の鎖線Ａ―Ａ'で切断した断面図に対応している。また、図１０中の鎖線Ｂ−Ｂ'は図１１中の鎖線Ｂ―Ｂ'で切断した断面図に対応している。
【００９９】
（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、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１２を用いる。
【０１００】
まず、実施例１に従い、図１０の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図１０のアクティブマトリクス基板上、少なくとも画素電極８７０上に配向膜９６７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９６７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９７２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。
【０１０１】
次いで、対向基板９６９を用意する。次いで、対向基板９６９上に着色層９１１０９７１、平坦化膜９７３を形成する。赤色の着色層９７０と青色の着色層９７２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。
【０１０２】
本実施例では、実施例１に示す基板を用いている。従って、実施例１の画素部の上面図を示す図１１では、少なくともゲート配線８６９と画素電極８７０の間隙と、ゲート配線８６９と接続電極８６８の間隙と、接続電極８６８と画素電極８７０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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
次いで、平坦化膜９７３上に透明導電膜からなる対向電極９７６を少なくとも画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜９７４を形成し、ラビング処理を施した。
【０１０５】
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９６８で貼り合わせる。シール材９６８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９７５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９７５には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図１２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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
なお、本実施例は実施例１と自由に組み合わせることが可能である。
【０１０８】
（実施例３）
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。
【０１０９】
図１３は本実施例の発光装置の断面図である。図１３において、基板１１００上に設けられたスイッチングＴＦＴ１００３は図１０のｎチャネル型ＴＦＴ１３０３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ＴＦＴ１３０３の説明を参照すれば良い。
【０１１０】
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。
【０１１１】
基板１１００上に設けられた駆動回路は図１０のＣＭＯＳ回路を用いて形成される。従って、構造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ１３０１とｐチャネル型ＴＦＴ１３０２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。
【０１１２】
また、配線１１０１、１１０３はＣＭＯＳ回路のソース配線、１１０２はドレイン配線として機能する。また、配線１１０４はソース配線１１０８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１１０５はドレイン配線１１０９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。
【０１１３】
なお、電流制御ＴＦＴ１００４は図１０のｐチャネル型ＴＦＴ１３０２を用いて形成される。従って、構造の説明はｐチャネル型ＴＦＴ１３０２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。
【０１１４】
また、配線１１０６は電流制御ＴＦＴのソース配線（電流供給線に相当する）であり、１１０７は電流制御ＴＦＴの画素電極１１１０上に重ねることで画素電極１１１０と電気的に接続する電極である。
【０１１５】
なお、１１１０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１１１０は、上記配線を形成する前に平坦な層間絶縁膜１１１１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１１１１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。
【０１１６】
配線１１０１〜１１０７を形成後、図１３に示すようにバンク１１１２を形成する。バンク１１１２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。
【０１１７】
なお、バンク１１１２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１１１２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。
【０１１８】
画素電極１１１０の上には発光層１１１３が形成される。なお、図１３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。
【０１１９】
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、高分子系有機発光材料を用いても良い。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。
【０１２０】
次に、発光層１１１３の上には導電膜からなる陰極１１１４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。
【０１２１】
この陰極１１１４まで形成された時点で発光素子１１１５が完成する。なお、ここでいう発光素子１１１５は、画素電極（陽極）１１１０、発光層１１１３及び陰極１１１４で形成されたダイオードを指す。
【０１２２】
発光素子１１１５を完全に覆うようにしてパッシベーション膜１１１６を設けることは有効である。パッシベーション膜１１１６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。
【０１２３】
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１１１３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１１１３の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後に続く封止工程を行う間に発光層１１１３が酸化するといった問題を防止できる。
【０１２４】
さらに、パッシベーション膜１１１６上に封止材１１１７を設け、カバー材１１１８を貼り合わせる。封止材１１１７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１１１８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。
【０１２５】
こうして図１３に示すような構造の発光装置が完成する。なお、バンク１１１２を形成した後、パッシベーション膜１１１６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１１１８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。
【０１２６】
こうして、プラスチック基板を母体とする絶縁体１３０１上にｎチャネル型ＴＦＴ１００１、１００２、スイッチングＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）１００３および電流制御ＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）１００４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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
さらに、図１３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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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１４を用いて説明する。なお、必要に応じて図１３で用いた符号を引用する。
【０１３１】
図１４（Ａ）は、発光素子の封止までを行った状態を示す上面図、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）をＣ−Ｃ'で切断した断面図である。点線で示された１２１５はソース側駆動回路、１２１６は画素部、１２１７はゲート側駆動回路である。また、１３０１はカバー材、１３０２は第１シール材、１３０３は第２シール材であり、第１シール材１３０２で囲まれた内側には封止材１３０７が設けられる。
【０１３２】
なお、１３０４はソース側駆動回路１２１５及びゲート側駆動回路１２１７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）１３０５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。
【０１３３】
次に、断面構造について図１４（Ｂ）を用いて説明する。基板１１００の上方には画素部１２１６、ゲート側駆動回路１２１７が形成されており、画素部１２１６は電流制御ＴＦＴ１００４とそのドレインに電気的に接続された画素電極１１１０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１２１７はｎチャネル型ＴＦＴ１００１とｐチャネル型ＴＦＴ１００２とを組み合わせたＣＭＯＳ回路（図７参照）を用いて形成される。
【０１３４】
画素電極１１１０は発光素子の陽極として機能する。また、画素電極１１１０の両端にはバンク１１１２が形成され、画素電極１１１０上には発光層１１１３および発光素子の陰極１１１４が形成される。
【０１３５】
陰極１１１４は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線１３０４を経由してＦＰＣ１３０５に電気的に接続されている。さらに、画素部１２１６及びゲート側駆動回路１２１７に含まれる素子は全て陰極１１１４およびパッシベーション膜９６７で覆われている。
【０１３６】
また、第１シール材１３０２によりカバー材１３０１が貼り合わされている。なお、カバー材１３０１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１３０２の内側には封止材１３０７が充填されている。なお、第１シール材１３０２、封止材１３０７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１３０２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１３０７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。
【０１３７】
発光素子を覆うようにして設けられた封止材１３０７はカバー材１３０１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１３０１を構成するプラスチック基板１３０１aの材料として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。
【０１３８】
また、封止材１３０７を用いてカバー材１３０１を接着した後、封止材１３０７の側面（露呈面）を覆うように第２シール材１３０３を設ける。第２シール材１３０３は第１シール材１３０２と同じ材料を用いることができる。
【０１３９】
以上のような構造で発光素子を封止材１３０７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。
【０１４０】
なお、本実施例は実施例１または２と自由に組み合わせることが可能である。
【０１４１】
（実施例４）
本実施例では、本発明のＴＦＴ回路によるアクティブマトリクス型表示装置を組み込んだ半導体装置について図１５、図１６、図１７で説明する。
【０１４２】
このような半導体装置には、携帯情報端末（電子手帳、モバイルコンピュータ、携帯電話等）、ビデオカメラ、スチルカメラ、パーソナルコンピュータ、テレビ等が挙げられる。それらの一例を図１５と図１６に示す。
【０１４３】
図１５（Ａ）は携帯電話であり、本体９００１、音声出力部９００２、音声入力部９００３、表示装置９００４、操作スイッチ９００５、アンテナ９００６から構成されている。本願発明は音声出力部９００２、音声入力部９００３、及びアクティブマトリクス基板を備えた表示装置９００４に適用することができる。
【０１４４】
図１５（Ｂ）はビデオカメラであり、本体９１０１、表示装置９１０２、音声入力部９１０３、操作スイッチ９１０４、バッテリー９１０５、受像部９１０６から成っている。本願発明は音声入力部９１０３、及びアクティブマトリクス基板を備えた表示装置９１０２、受像部９１０６に適用することができる。
【０１４５】
図１５（Ｃ）はモバイルコンピュータ或いは携帯型情報端末であり、本体９２０１、カメラ部９２０２、受像部９２０３、操作スイッチ９２０４、表示装置９２０５で構成されている。本願発明は受像部９２０３、及びアクティブマトリクス基板を備えた表示装置９２０５に適用することができる。
【０１４６】
図１５（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体９３０１、表示装置９３０２、アーム部９３０３で構成される。本願発明は表示装置９３０２に適用することができる。また、表示されていないが、その他の信号制御用回路に使用することもできる。
【０１４７】
図１５（Ｅ）は携帯書籍であり、本体９５０１、表示装置９５０２、９５０３、記憶媒体９５０４、操作スイッチ９５０５、アンテナ９５０６から構成されており、ミニディスク（ＭＤ）やＤＶＤに記憶されたデータや、アンテナで受信したデータを表示するものである。表示装置９５０２、９５０３は直視型の表示装置であり、本発明はこの適用することができる。
【０１４８】
図１６（Ａ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレイヤーであり、本体９７０１、表示装置９７０２、スピーカ部９７０３、記録媒体９７０４、操作スイッチ９７０５で構成される。なお、この装置は記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇｔｉａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。
【０１４９】
図１６（Ｂ）はテレビであり本体３１０１、支持台３１０２、表示部３１０３で構成される。
【０１５０】
図１６（Ｃ）はパーソナルコンピュータであり、本体９６０１、画像入力部９６０２、表示装置９６０３、キーボード９６０４で構成される。
【０１５１】
図１７（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、表示装置３６０１、スクリーン３６０２で構成される。本発明は表示装置やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０１５２】
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で構成される。本発明は表示装置やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０１５３】
なお、図１７（Ｃ）は、図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）中における投射装置３６０１、３７０２の構造の一例を示した図である。投射装置３６０１、３７０２は、光源光学系３８０１、ミラー３８０２、３８０４〜３８０６、ダイクロイックミラー３８０３、プリズム３８０７、液晶表示装置３８０８、位相差板３８０９、投射光学系３８１０で構成される。投射光学系３８１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式であってもよい。また、図１７（Ｃ）中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１５４】
また、図１７（Ｄ）は、図１７（Ｃ）中における光源光学系３８０１の構造の一例を示した図である。本実施例では、光源光学系３８０１は、リフレクター３８１１、光源３８１２、レンズアレイ３８１３、３８１４、偏光変換素子３８１５、集光レンズ３８１６で構成される。なお、図１７（Ｄ）に示した光源光学系は一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１５５】
また、本発明はその他にも、発光型表示素子に適用することも可能である。このように、本願発明の適用範囲はきわめて広く、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乃至３と自由に組み合わせることが可能である。
【０１５６】
【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）波長が１μｍ程度の基本波は通常の半導体薄膜にはほとんど吸収されず効率が悪いが、可視光以下である波長のパルス発振のレーザを同時に用いると、パルス発振のレーザによって大面積を溶かされた半導体薄膜に基本波がよく吸収されて、より半導体膜のアニール効率が良くなる。本発明において、基本波は波長１μｍあたりに限定されず、溶融半導体膜に吸収される波長域であれば、どのような波長でもよい。これにより、パルス発振のレーザのエネルギーを、基本波のエネルギーで補助することが可能となる。
（ｂ）波長が１μｍ程度の基本波を、可視光以下の波長であるパルス発振のレーザと同時に半導体膜に照射すると、パルス発振のレーザにより溶融された該半導体膜の領域に前記基本波が吸収され、パルス発振のレーザのエネルギーが一旦消失した後も前記溶融状態を保持できる。このとき、パルス発振のレーザのエネルギーが減衰するのに同調させ、基本波の出力を適切に上げると、単位時間あたりに半導体膜に与えられるエネルギーを一定とすることが出来るため好ましい。このようなレーザビームを半導体膜に対して相対的に走査させれば、その溶融部分を半導体膜中で移動させることが可能となるため長結晶粒領域を形成でき、しかも単位時間あたりに半導体膜に与えられるエネルギーが一定であることから、長結晶粒領域の半導体特性を一様とすることができる。これは、出力の小さな可視光線以下の連続発振のレーザのみを用いた場合の技術と比較して長いビームの長さを飛躍的に長くできるので、レーザアニールの効率やデザインルールの緩和に有利である。本発明において、基本波は波長１μｍあたりに限定されず、溶融半導体に吸収される波長域であれば、どのような波長でもよい。
（ｃ）基本波は、高調波とは異なり波長変換のための非線形光学素子を用いる必要がなく、非常に大出力なレーザビーム、例えば高調波の１００倍以上のエネルギーをもつもの、を得ることが可能である。非線形光学素子のレーザに対する耐力が非常に弱いために、このようなエネルギー差が生じる。また、高調波を発生させる非線形光学素子は変質しやすく、固体レーザの利点であるメンテフリーの状態を長く保てないなどの欠点がある。よって、パルス発振の可視光以下のレーザを用い、パルス発振のレーザが消失している間、基本波を照射しつづけることで、出力の小さな可視光線以下の連続発振のレーザによる長結晶領域の形成と同様のことができ、更には一度に大面積の長結晶領域を形成することができるため、非常に意義のあることと言える。
（ｄ）被照射体に対して均一にアニールすることを可能とする。特に半導体膜の結晶化や結晶性の向上、不純物元素の活性化を行うのに適している。
（e）以上の利点を満たした上で、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に代表される半導体装置において、半導体装置の動作特性および信頼性の向上を実現することができる。さらに、半導体装置の製造コストの低減を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 発明の実施の形態１を説明する図。
【図２】 発明の実施の形態２を説明する図。
【図３】 本発明が特徴とするレーザ発振器のレーザ出力の時間変化を説明する図。
【図４】 発明の実施の形態３を説明する図。
【図５】 発明の実施の形態４を説明する図。
【図６】 レーザビームを半導体膜全面に照射する方法の例を示す図。
【図７】 TFTの作製工程を説明する図。
【図８】 TFTの作製工程を説明する図。
【図９】 TFTの作製工程を説明する図。
【図１０】 TFTの作製工程を説明する図。
【図１１】 TFTの画素部上面図。
【図１２】 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１３】 発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造図
【図１４】 発光装置の駆動回路及び画素部を示す図。
【図１５】 半導体装置の例を示す図。
【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。

Claims (5)

1. ガラス基板上に非晶質構造を有する珪素膜を形成し、
   可視光線以下の波長であるパルス発振の第１のレーザビームを前記非晶質構造を有する珪素膜の表面にて楕円または長方形状のビームに加工し、
   前記非晶質構造を有する珪素膜の表面において、前記第１のレーザビームが照射される範囲に重なって、基本波である連続発振の第２のレーザビームを前記第１のレーザビームと同時に照射しながら、前記第１のレーザビーム及び前記第２のレーザビームに対して前記非晶質構造を有する珪素膜の表面を相対的に前記楕円または長方形状のビームの短径方向に移動させることにより、前記第１のレーザビームの照射によって前記非晶質構造を有する珪素膜が溶融した領域を移動させ、
   前記第２のレーザビームのエネルギーは、出力を０まで落とすことなく前記第１のレーザビームのパルスに同期して変調され、
   前記第２のレーザビームは、ＹＡＧレーザ、Ｙ_２Ｏ_３レーザ、ＹＶＯ_４レーザ、ＹＬＦレーザまたはＹＡｌＯ_３レーザから射出されるものであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
2. ガラス基板上に非晶質構造を有する珪素膜を形成し、
   可視光線以下の波長であるパルス発振の第１のレーザビームを前記非晶質構造を有する珪素膜の表面にて楕円または長方形状のビームに加工し、
   前記非晶質構造を有する珪素膜の表面において、前記第１のレーザビームが照射される範囲に重なって、基本波である連続発振の第２のレーザビームを前記第１のレーザビームと同時に照射しながら、前記第１のレーザビーム及び前記第２のレーザビームに対して前記非晶質構造を有する珪素膜の表面を相対的に前記楕円または長方形状のビームの短径方向に移動させることにより、前記第１のレーザビームの照射によって前記非晶質構造を有する珪素膜が溶融した領域を移動させ、
   前記第２のレーザビームのエネルギーは、出力を０まで落とすことなく前記第１のレーザビームのパルスに同期して変調され、前記第１のレーザビームと前記第２のレーザビームの出力の合計が一定に保たれ、
   前記第２のレーザビームは、ＹＡＧレーザ、Ｙ_２Ｏ_３レーザ、ＹＶＯ_４レーザ、ＹＬＦレーザまたはＹＡｌＯ_３レーザから射出されるものであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
3. 請求項１または請求項２において、前記第１のレーザビームは、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、エキシマレーザ、ＣＯ_２レーザ、ＹＡＧレーザ、Ｙ_２Ｏ_３レーザ、ＹＶＯ_４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ_３レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイヤレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザから射出されるものであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、前記ガラス基板は前記第１のレーザビームに対して透光性を有する厚さｄの基板であり、前記楕円または長方形状のビームの長径または短径の長さをＷ１とすると、前記第１のレーザビームの前記非晶質構造を有する珪素膜の表面に対する入射角度φ１は、
   φ１≧ａｒｃｔａｎ（Ｗ１／２ｄ）
   を満たすことを特徴とする半導体装置の作製方法。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、前記ガラス基板は前記第２のレーザビームに対して透光性を有する厚さｄの基板であり、前記第２のレーザビームの前記非晶質構造を有する珪素膜の表面におけるビームのスポットの長径または短径の長さをＷ２とすると、前記第２のレーザビームの前記非晶質構造を有する珪素膜の表面に対する入射角度φ２は、
   φ２≧ａｒｃｔａｎ（Ｗ２／２ｄ）
   を満たすことを特徴とする半導体装置の作製方法。

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