JP4531330B2 - レーザ光の照射方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体膜をレーザ光を用いて結晶化又はイオン注入後の活性化をするレーザ光の照射方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、基板上にＴＦＴを形成する技術が大幅に進歩し、アクティブマトリクス型の半導体表示装置への応用開発が進められている。特に、多結晶半導体膜を用いたＴＦＴは、従来の非晶質半導体膜を用いたＴＦＴよりも電界効果移動度（モビリティともいう）が高いので、高速動作が可能である。そのため、従来基板の外に設けられた駆動回路で行っていた画素の制御を、画素と同一の基板上に形成した駆動回路で行うことが可能である。
【０００３】
ところで半導体装置に用いる基板は、コストの面から単結晶シリコン基板よりも、ガラス基板が有望視されている。ガラス基板は耐熱性に劣り、熱変形しやすい。そのため、ガラス基板上にポリシリコンＴＦＴを形成する場合において、半導体膜の結晶化にレーザアニールを用いることは、ガラス基板の熱変形を避けるのに非常に有効である。
【０００４】
レーザアニールの特徴は、輻射加熱或いは伝導加熱を利用するアニール法と比較して処理時間を大幅に短縮できることや、半導体又は半導体膜を選択的、局所的に加熱して、基板に殆ど熱的損傷を与えないことなどが上げられている。
【０００５】
なお、ここでいうレーザアニール法とは、半導体基板又は半導体膜に形成された損傷層を再結晶化する技術や、基板上に形成された半導体膜を結晶化させる技術を指している。また、半導体基板又は半導体膜の平坦化や表面改質に適用される技術も含んでいる。適用されるレーザ発振装置は、エキシマレーザに代表される気体レーザ発振装置、ＹＡＧレーザに代表される固体レーザ発振装置であり、レーザ光の照射によって半導体の表面層を数十ナノ〜数十マイクロ秒程度のごく短時間加熱して結晶化させるものとして知られている。
【０００６】
レーザはその発振方法により、パルス発振と連続発振の２種類に大別される。パルス発振のレーザは出力エネルギーが比較的高いため、ビームスポットの大きさを数ｃｍ²以上として量産性を上げることができる。特に、ビームスポットの形状を光学系を用いて加工し、長さ１０ｃｍ以上の線状にすると、基板へのレーザ光の照射を効率的に行うことができ、量産性をさらに高めることができる。そのため、半導体膜の結晶化には、パルス発振のレーザを用いるのが主流となりつつあった。
【０００７】
ところが近年、半導体膜の結晶化においてパルス発振のレーザよりも連続発振のレーザを用いる方が、半導体膜内に形成される結晶の粒径が大きくなることが見出された。半導体膜内の結晶粒径が大きくなると、該半導体膜を用いて形成されるＴＦＴの移動度が高くなる。そのため、連続発振のレーザはにわかに脚光を浴び始めている。
【０００８】
しかし、一般的に連続発振のレーザは、パルス発振のレーザに比べてその最大出力エネルギーが小さいため、ビームスポットのサイズが１０^-3ｍｍ²程度と小さい。そのため、１枚の大きな基板を処理するためには、基板におけるビームの照射位置を上下左右に移動させる必要があり、基板１枚あたりの処理時間が長くなる。よって、基板処理の効率が悪く、基板の処理速度の向上が重要な課題となっている。
【０００９】
なお、スリットを用いてビームスポットの長さを調整する技術は、従来から用いられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−３５４４６３号公報（第３頁、第３図）
【００１１】
【特許文献２】
特開平９−２７０３９３号公報（第３−４頁、第２図）
【００１２】
また、半導体膜を島状にしてから連続発振のレーザ光による結晶化を行なう技術は、従来から用いられている（例えば、非特許文献１参照）。
【００１３】
【非特許文献１】
Akito Hara, Yasuyoshi Mishima, Tatsuya Kakehi, Fumiyo Takeuchi, Michiko Takei, Kenichi Yoshino, Katsuyuki Suga, Mitsuru Chida, and Nobuo Sasaki, Fujitsu Laboratories Ltd., "High Performance Poly-Si TFTs on a Glass by a Stable Scanning CW Laser Lateral Crystallization", IEDM2001。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した問題に鑑み、従来に比べて基板処理の効率を高めることができ、また半導体膜の移動度を高めることができるレーザ結晶化法を用いたレーザ照射方法の提供を課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、半導体膜のマスクの形状のデータ（パターン情報）をもとに、島状の半導体膜（アイランド）となる部分を把握する。そして、該アイランドを単数または複数含む島状の半導体膜（サブアイランド）をパターニングによって形成する。次に、レーザ光の照射により該サブアイランドの結晶性を高め、その後サブアイランドをパターニングすることでアイランドを形成する。
【００１６】
さらに本発明では、サブアイランドのパターン情報から、少なくともサブアイランドにレーザ光が照射されるように、基板上におけるレーザ光の走査経路を定める。つまり、基板全体にレーザ光を照射するのではなく、少なくとも必要不可欠な部分が最低限結晶化できるようにレーザ光を走査する。上記構成により、サブアイランド以外の部分にレーザ光が照射される時間を省くことができ、よって、レーザ光照射にかかる時間を短縮化することができ、なおかつ基板の処理速度を向上させることができる。また不必要な部分にレーザ光を照射し、基板にダメージが与えられるのを防ぐことができる。
【００１７】
なお本発明では、基板に予めレーザ光等によって基板等にマーカーを形成しておいても良いが、同一の半導体膜からサブアイランドとマーカーを形成しても良い。サブアイランドと同時にマーカーを形成することで、マーカー用のマスクを１枚減らすことができ、なおかつレーザ光で形成するよりもより正確な位置にマーカーを形成することができ、位置合わせの精度を向上させることができる。そして本発明では該マーカーを基準とし、サブアイランドのパターン情報をもとにレーザ光を走査する位置を定める。
【００１８】
また本発明では、レーザ光を走査していき、ビームスポットがサブアイランドに達したときに、ビームスポットとサブアイランドが複数点で接するように、意図的にレーザ光の走査方向を定める。具体的には、基板上から見てサブアイランドが多角形を有している場合、サブアイランドが有する複数の角とビームスポットとが同時にまたは時間差をおいて接するように、レーザ光を走査する。
【００１９】
なお、基板上から見てサブアイランドの一部または全てが曲線を描いている場合も、ビームスポットとサブアイランドとが複数の接点で接するように走査方向を定めれば良い。１つの接点からレーザ光の照射が開始されると、該接点を含めた近傍から優先的に（１００）面の配向を有する結晶が成長を開始する。そして、レーザ光を走査していき、サブアイランドへのレーザ光の照射が終了すると、サブアイランド全体の（１００）面の配向率を高めることができる。
【００２０】
そして、レーザ光の走査経路に従って各複数点から結晶が成長するため、サブアイランド全体で見ると、各複数点からのレーザ光の走査経路の延長上に近ければ近いほど（１００）面の配向率が高く、なおかつ結晶粒が大きくなる。そして、サブアイランドをパターニングして、各複数点からの走査経路の延長上の結晶性が優れている部分をアイランドとして用いるようにする。つまり上記パターニングにおいて、各複数点の中間からの走査経路の延長上の結晶性が優れていない部分を除去するようにするのが望ましい。
【００２１】
（１００）面の配向率が高いアイランドをＴＦＴの活性層として用いると、ＴＦＴの移動度を高くすることができる。また、活性層の（１００）面の配向率が高いと、その上に形成するゲート絶縁膜の膜質のバラツキを少なくすることができ、それ故にＴＦＴのしきい値電圧のバラツキを小さくすることができる。
【００２２】
なお、サブアイランドにレーザ光を照射すると、基板上から見たサブアイランドのエッジの近傍において、微結晶が形成されてしまう。これはエッジの近傍と中心部とで、レーザ光により与えられた熱の、基板への拡散の仕方が異なるためではないかと考えられている。
【００２３】
本発明では、レーザ光による結晶化の後に、エッジの近傍の結晶性が芳しくない部分をパターニングにより取り除くので、結晶性が比較的良好な、サブアイランドの中心部を用いてアイランドを形成することができる。なお、サブアイランドのいずれの部分をパターニングで除去してアイランドを形成するのかは、設計者が適宜定めることができる。
【００２４】
このように、アイランドを直接レーザ光で結晶化するのではなく、サブアイランドをレーザ光で結晶化させたあとにアイランドを形成することで、アイランドの結晶性をより高めることができる。
【００２５】
なお、レーザ光のビームスポットにおけるエネルギー密度は、一般的には完全に均一ではなく、ビームスポット内の位置によりその高さが変わる。本発明では、最低限アイランド全体、より好ましくはサブアイランド全体に、一定のエネルギー密度のレーザ光を照射することが望ましい。よって本発明では、レーザ光の走査により、均一なエネルギー密度を有する領域がアイランド、より好ましくはサブアイランドと完全に重なるように、アイランドまたはサブアイランドのサイズ及び形状に合ったエネルギー密度の分布を有するビームスポットを用いることが必要である。上記エネルギー密度の条件を満たすためには、ビームスポットの形状を、矩形または線形等にすることが望ましいと考えられるが、上記エネルギー密度の条件を満たしているならば、ビームスポットの形状はこれに限定されない。
【００２６】
さらにスリットを用いて、ビームスポットのうちエネルギー密度の低い部分を遮蔽することで、比較的均一なエネルギー密度のレーザ光をサブアイランドに照射することができ、結晶化を均一に行うことができる。またスリットを設けることで、サブアイランドのパターン情報によって部分的にビームスポットの幅を変えることができ、サブアイランド、さらにはＴＦＴの活性層として用いるアイランドのレイアウト上の制約を小さくすることができる。なおビームスポットの幅とは、走査方向と垂直な方向におけるビームスポットの長さを意味する。
【００２７】
また複数のレーザ発振装置から発振されたレーザ光を合成することで得られた１つのビームスポットを、レーザ結晶化に用いても良い。上記構成により、各レーザ光のエネルギー密度の弱い部分を補い合い、線形に近い形状のビームスポットを得ることができる。
【００２８】
また半導体膜を成膜した後、もしくはサブアイランドを形成した後、大気に曝さないように（例えば希ガス、窒素、酸素等の特定されたガス雰囲気または減圧雰囲気にする）レーザ光の照射を行い、半導体膜を結晶化させても良い。上記構成により、クリーンルーム内における分子レベルでの汚染物質、例えば空気の清浄度を高めるためのフィルター内に含まれるボロン等が、レーザ光による結晶化の際にサブアイランドに混入するのを防ぐことができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のレーザ光の照射方法及び半導体装置の作製方法について、図１を用いて説明する。
【００３０】
まず図１（Ａ）に示すように基板１０上に半導体膜１１を成膜する。基板１０は、後の工程の処理温度に耐えうる材質であれば良く、例えば石英基板、シリコン基板、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基板を用いることができる。また、処理温度に耐えうる程度に耐熱性を有するプラスチック基板を用いてもよい。
【００３１】
なお、基板１０と半導体膜１１との間に、基板１０に含まれるアルカリ金属などの不純物が半導体膜１１内に取り込まれるのを防ぐために、絶縁膜からなる下地膜を成膜しても良い。
【００３２】
また半導体膜１１は、公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）により成膜することができる。なお、半導体膜は非晶質半導体膜であっても良いし、微結晶半導体膜、結晶性半導体膜であっても良い。
【００３３】
次に、図１（Ｂ）に示すように半導体膜１１をパターニングして、サブアイランド（レーザ結晶化前（ＬＣ前））１２と、マーカー１９とを形成する。なお、マーカーの形状は図１（Ｂ）に示す形に限定されない。
【００３４】
サブアイランド（ＬＣ前）１２は、基板上から見たときの形状が多角形であっても良いし、曲線を有していても良い。サブアイランド（ＬＣ前）１２の形状は図１（Ｂ）に示した形状に限定されず、ビームスポットを一定方向に走査する過程において、ビームスポットとの接点が複数存在するような形状を有していれば良い。またサブアイランド（ＬＣ前）１２が接点において稜角を有しているときに、その接点におけるサブアイランドの内角は、必ず１８０度未満であることが必要であり、６０度以上１２０度未満であることがより望ましい。またサブアイランド（ＬＣ前）１２が接点において曲線を描いているときには、その曲線が凸型であることが必要である。
【００３５】
そして、図１（Ｃ）に示すようにサブアイランド（ＬＣ前）１２にレーザ光を照射し、結晶性が高められたサブアイランド（ＬＣ後）１３を形成する。図１では、ビームスポットのエネルギー密度が低いもしくは一定ではない部分をスリット１７を用いて遮蔽しているが、本発明においてスリットは必ずしも用いる必要はない。スリット１７は、レーザ光を遮ることが可能であり、なおかつレーザ光によって変形または損傷しないような材質で形成するのが望ましい。そして、スリット１７はスリットの幅が可変であり、該スリットの幅によってビームスポットの幅を変更することができる。
【００３６】
なお、エネルギー密度は、所望の結晶を得るために必要な値を満たしてない場合、低いと判断する。なお、所望の結晶か否かの判断は、設計者が適宜判断することができる。よって設計者が望む結晶性が得られなければ、エネルギー密度が低いと判断することができる。
【００３７】
レーザ光のエネルギー密度は、スリットを介して得られたビームスポットのエッジの近傍において低くなっており、そのためエッジの近傍は結晶粒が小さく、結晶の粒界に沿って突起した部分（リッジ）が出現する。そのため、レーザ光のビームスポット１４の軌跡のエッジ１５と、サブアイランド（ＬＣ前）１２もしくは、その後に形成されるアイランドとが重ならないようにする。
【００３８】
なおレーザ光の走査方向は、レーザ光を走査する過程において、ビームスポットとサブアイランドが複数点で接するように意図的に定める。接点からレーザ光の照射が開始されると、該接点を含めた近傍から優先的に（１００）面の配向を有する結晶が成長を開始するので、サブアイランドへのレーザ光の照射が終了すると、サブアイランド全体の（１００）面の配向率を高めることができる。
【００３９】
本発明では公知のレーザを用いることができる。レーザは、連続発振の気体レーザもしくは固体レーザを用いることができる。気体レーザとして、エキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザなどがあり、固体レーザとして、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ₃レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザなどが挙げられる。固体レーザとしては、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｙｂ又はＴｍがドーピングされたＹＡＧ、ＹＶＯ₄、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ₃などの結晶を使ったレーザが適用される。当該レーザの基本波はドーピングする材料によって異なり、１μｍ前後の基本波を有するレーザ光が得られる。基本波に対する高調波は、非線形光学素子を用いることで得ることができる。
【００４０】
またさらに、固体レーザから発せられらた赤外レーザ光を非線形光学素子でグリーンレーザ光に変換後、さらに別の非線形光学素子によって得られる紫外レーザ光を用いることもできる。
【００４１】
なお、マーカー１９にはレーザ光を照射しなくとも良い。
【００４２】
次に、図１（Ｄ）に示すようにサブアイランド（ＬＣ後）１３をパターニングすることで、アイランド１６を形成する。アイランド１６が、サブアイランドのエッジの近傍を避けて、中心部の結晶性が比較的優れている部分を用いるのが好ましい。またサブアイランド（ＬＣ後）１３は、各接点からのレーザ光の走査経路の延長上に近ければ近いほど結晶性が高くなるので、アイランドをＴＦＴの活性層として用いる場合、アイランドのチャネル形成領域となる部分が、上記結晶性の高い部分を含むようにレイアウトすることが望ましい。上記工程によって作製されたアイランド１６は、結晶性が優れており、なおかつ（１００）面の配向率が高められてる。
【００４３】
なお、パターニングの際にマーカー１９は後の工程において用いられるマスクの位置合わせのために残しておく。
【００４４】
次に、サブアイランド及びアイランドの形状と、レーザ光の走査方向との関係について説明する。図２（Ａ）に、図１（Ｂ）に示したサブアイランド１２の上面図を示す。なおサブアイランド（ＬＣ前）１２の内部に、破線でアイランドとなる部分１６を示す。１４はビームスポットであり、図２（Ａ）では、レーザ照射前の状態を示している。
【００４５】
図２（Ａ）の状態から時間の経過と共にビームスポット１４はサブアイランド（ＬＣ前）１２に近づいていく。なおビームスポットの位置は基板側を走査することで移動させる。
【００４６】
そして、図２（Ｂ）に示すように、ビームスポットがサブアイランド（ＬＣ前）１２に達したとき、ビームスポット１４とサブアイランド（ＬＣ前）１２は複数点で接する。よって、この複数の接点近傍９７からサブアイランドが結晶化され、図２（Ｃ）に示すように、ビームスポット１４が移動すると共に、矢印で示した方向に結晶化が進む。この結晶化は、接点近傍９７に最初に形成された（１００）の種結晶をもとに進むため、（１００）面の配向率が高まる。
【００４７】
そして図３（Ａ）に示すようにビームスポット１４の移動が進むと、結晶の成長が進み、最終的には図３（Ｂ）に示すようにビームスポット１４の走査が終了し、結晶性が高められたサブアイランド１３が形成される。
【００４８】
なおサブアイランド１２または１３の接点における内角θは、０度より大きく１８０度未満であることが必要であり、６０度以上１２０度未満であるのがより望ましい。
【００４９】
また、サブアイランド１２全体、より望ましくはアイランド１６全体に、ビームスポットのエネルギー密度が均一な部分が重なるように、レーザ光を照射する必要がある。図３（Ｃ）に、図３（Ａ）におけるビームスポットの、中心軸方向Ａ−Ａ’におけるエネルギー密度の分布を示す。本発明ではビームスポットのエネルギー密度が均一になっている領域と、サブアイランドまたはアイランドとを重ねる必要がある。しかし実際にはエネルギー密度の値は、厳密にいうとビームスポット内部の位置によって異なっている。よって、厳密には均一ではなくとも、設計者が均一であると判断する範囲を設定すれば良い。
【００５０】
例えば、均一だと判断する範囲を、中心軸方向におけるエネルギー密度の最大値Ｅ_maxと、Ｅ_maxよりも小さく、なおかつ均一な結晶性が得られると判断できる程度にの値であるＥ_minとの間に設定する。この場合、エネルギー密度がＥ_min以上である、中心軸方向のビームスポットの幅をＷ_maxとし、サブアイランドの走査方向と垂直な方向における幅をＷ_Sとすると、サブアイランド全体に均一なエネルギー密度のレーザ光を照射するためには、Ｗ_S≦Ｗ_maxを満たしている必要がある。また、アイランドの、走査方向に対して垂直な方向における幅の最大値をＷ_Iとすると、アイランド全体に均一なエネルギー密度のレーザ光を照射するためには、Ｗ_I≦Ｗ_maxを満たしている必要がある。
【００５１】
また図２、図３に示したアイランド１６は、チャネル形成領域となる部分が４つに分離されており、それぞれ複数の接点からの延長上の、結晶性が高められている領域を含んでいる。
【００５２】
各チャネル形成領域間のチャネル幅をＷ_ST、各接点間の最も窪んでいる点と点の間隔を全て同じ幅Ｗ_SSとすると、Ｗ_STとＷ_SSとの比は設計者が適宜設定することができるが、より好ましくは、３Ｗ_ST≒Ｗ_SSとするのが望ましい。
【００５３】
なおサブアイランド及びアイランドの形状は図２、図３に示した形状に限定されない。
【００５４】
またアイランドをＴＦＴの活性層として用いる場合、レーザ光の走査方向は、チャネル形成領域のキャリアが移動する方向と平行に保つのが望ましい。
【００５５】
なおビームスポット１４の軌跡は、必ずしもサブアイランド１２を完全に覆っていなくとも良く、最低限アイランド１６を完全に覆っていれば良い。ただし、サブアイランドを完全に覆うようにレーザ光を走査することで、レーザ光の照射されていない領域を種結晶として結晶が成長するのを防ぎ、（１００）面の配向率をより高めることができる。
【００５６】
次に、複数のビームスポットを重ね合わせることで合成される、ビームスポットの形状について説明する。
【００５７】
図６（Ａ）に、複数のレーザ発振装置からそれぞれ発振されるレーザ光の、スリットを介さない場合の被処理物におけるビームスポットの形状の一例を示す。図６（Ａ）に示したビームスポットは楕円形状を有している。なお本発明において、レーザ発振装置から発振されるレーザ光のビームスポットの形状は、楕円に限定されない。ビームスポットの形状はレーザの種類によって異なり、また光学系により成形することもできる。また、ＹＡＧレーザから射出されたレーザ光の形状は、ロッド形状が円筒形であれば円状となり、スラブ型であれば矩形状となる。このようなレーザ光を光学系により、さらに成形することにより、所望の大きさのレーザ光をつくることもできる。
【００５８】
図６（Ｂ）に図６（Ａ）に示したビームスポットの長軸Ｙ方向におけるレーザ光のエネルギー密度の分布を示す。図６（Ａ）に示すビームスポットは、図６（Ｂ）におけるエネルギー密度のピーク値の１／ｅ²のエネルギー密度を満たしている領域に相当する。ビームスポットが楕円形状であるレーザ光のエネルギー密度の分布は、楕円の中心Ｏに向かうほど高くなっている。このように図６（Ａ）に示したビームスポットは、中心軸方向におけるエネルギー密度がガウス分布に従っており、エネルギー密度が均一だと判断できる領域が狭くなる。
【００５９】
次に、図６（Ａ）に示したビームスポットを有するレーザ光を合成したときの、ビームスポットの形状を、図６（Ｃ）に示す。なお図６（Ｃ）では４つのレーザ光のビームスポットを重ね合わせることで１つの線状のビームスポットを形成した場合について示しているが、重ね合わせるビームスポットの数はこれに限定されない。
【００６０】
図６（Ｃ）に示すように、各レーザ光のビームスポットの長軸を一致させ、なおかつ互いにその一部を重ねることで、１つのビームスポット１８が形成される。なお以下、各楕円の中心Ｏを結ぶことで得られる直線をビームスポット１８の中心軸とする。
【００６１】
図６（Ｄ）に、図６（Ｄ）に示した合成後のビームスポットの、中心軸ｙ方向におけるレーザ光のエネルギー密度の分布を示す。なお、図６（Ｃ）に示すビームスポットは、図６（Ｂ）におけるエネルギー密度のピーク値の１／ｅ²のエネルギー密度を満たしている領域に相当する。合成前の各ビームスポットが重なり合っている部分において、エネルギー密度が加算される。例えば図示したように重なり合ったビームのエネルギー密度Ｅ１とＥ２を加算すると、ビームのエネルギー密度のピーク値Ｅ３とほぼ等しくなり、各楕円の中心Ｏの間においてエネルギー密度が平坦化される。
【００６２】
なお、Ｅ１とＥ２を加算するとＥ３と等しくなるのが理想的だが、現実的には必ずしも等しい値にはならない。Ｅ１とＥ２を加算した値とＥ３との値のずれの許容範囲は、設計者が適宜設定することが可能である。
【００６３】
ビームスポットを単独で用いると、エネルギー密度の分布がガウス分布に従っているので、サブアイランドまたはアイランド全体に均一なエネルギー密度のレーザ光を照射することが難しい。しかし、図６（Ｄ）からわかるように、複数のレーザ光を重ね合わせてエネルギー密度の低い部分を互いに補い合うようにすることで、複数のレーザ光を重ね合わせないで単独で用いるよりも、エネルギー密度が均一な領域が拡大され、半導体膜の結晶性を効率良く高めることができる。
【００６４】
なお、計算によって求めた図６（Ｃ）のＢ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’におけるエネルギー密度の分布を、図７に示す。なお、図７は、合成前のビームスポットの、ピーク値の１／ｅ²のエネルギー密度を満たしている領域を基準としている。合成前のビームスポットの短軸方向の長さを３７μm、長軸方向の長さを４１０μmとし、中心間の距離を１９２μmとしたときの、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’におけるエネルギー密度は、それぞれ図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示すような分布を有している。Ｂ−Ｂ’の方がＣ−Ｃ’よりも弱冠小さくなっているが、ほぼ同じ大きさとみなすことができ、合成前のビームスポットのピーク値の１／ｅ²のエネルギー密度を満たしている領域における、合成されたビームスポットの形状は、線状と言い表すことができる。
【００６５】
図８（Ａ）は、合成されたビームスポットのエネルギー分布を示す図である。５０で示した領域はエネルギー密度が均一な領域であり、５１で示した領域はエネルギー密度が低い領域である。図８において、ビームスポットの中心軸方向の長さをＷ_TBWとし、エネルギー密度が均一な領域５０における中心軸方向の長さをＷ_maxとする。Ｗ_TBWがＷ_maxに比べて大きくなればなるほど、結晶化に用いることができるエネルギー密度が均一な領域５０に対する、サブアイランドの結晶化に用いることができないエネルギー密度が均一ではない領域５１の割合が大きくなる。エネルギー密度が均一ではない領域５１のみが、サブアイランドと重なってしまうと、サブアイランドの結晶性が著しく損ねてしまい好ましくない。よってサブアイランドに、領域５１のみが重なることのないようにすると、走査経路及びサブアイランドのレイアウトを定める必要が生じる。そして、領域５０に対する領域５１の比率が高くなるとその制約はさらに大きくなる。よってスリットを用いて、エネルギー密度が均一ではない領域５１のみがサブアイランドに照射されるのを防ぐことは、走査経路及びサブアイランドのレイアウトの際に生じる制約を小さくするのに有効である。
【００６６】
図９を用いて、ビームスポットとスリットとの位置関係について説明する。なお、図９では、合成されたビームスポットのエネルギー密度が均一ではない領域を遮蔽する例について示している。
【００６７】
スリット７７は、スリットの幅が可変であり、その幅はコンピューターによって制御することができる。図９（Ａ）において、７８はビームスポットの形状を示しており、７７はスリットを示している。
【００６８】
そして図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示したビームスポットの、中心軸方向ｙにおけるエネルギー密度の分布を示しており、エネルギー密度の低い領域がスリット７７によってカットされる。
【００６９】
図１０（Ａ）に、スリットを介することで形成されたビームスポット５５と、サブアイランド１２及びアイランド１６との位置関係を示す。ビームスポット５５の中心軸方向の長さをＷ_BWとすると、Ｗ_BWは、スリットで遮蔽する前のビームスポットにおけるエネルギー密度が均一である領域の中心軸方向の長さＷ_maxよりも、短くすることが必要である。
【００７０】
図１０（Ｂ）に、図１０（Ａ）のＡ−Ａ’における断面図と、ビームスポットとの関係を示す。スリット７７を介して基板に照射されるレーザ光は、スリットによる遮蔽で、中心軸方向の幅Ｗ_maxがＷ_BWまで狭められる。そして、サブアイランドにおけるレーザ光のビームスポットは、Ｗ_BWと同じ大きさになるのが理想である。しかし実際にはスリット７７とサブアイランド１６とは離れているので、レーザ光はサブアイランド１６におけるビームスポットの長軸方向における幅がＷ_BW’となり、Ｗ_BW’＜Ｗ_BWを満たす。よって、スリットの幅は、回折を考慮に入れて設定するのが望ましい。
【００７１】
サブアイランド全体をレーザ光で照射しようとすると、回折を考慮に入れないとＷ_BW＞Ｗ_Sを満たせば良いが、回折を考慮に入れるとＷ_BW’＞Ｗ_Sを満たせば良い。また、アイランドだけを必要最低限レーザ光で照射しようとすると、回折を考慮に入れないとＷ_BW＞Ｗ_Iを満たせば良いが、回折を考慮に入れるとＷ_BW’＞Ｗ_Iを満たせば良い。なお、Ｗ_Sは、サブアイランド１６の、ビームスポットの移動方向に対して垂直な方向における長さであり、Ｗ_Iはアイランド１２の、ビームスポットの移動方向に対して垂直な方向における長さである。
【００７２】
スリットを用いることで、エネルギー密度の均一ではない領域だけがサブアイランドと重なるのを防ぐのがより容易になる。よって、レーザ光の走査経路及びサブアイランド及びアイランドのレイアウトにおける制約を小さくすることができる。
【００７３】
また、レーザ発振装置の出力を止めることなく、エネルギー密度を一定にしたままビームスポットの幅を変えることができるので、レーザ光のエッジが、アイランドもしくはそのチャネル形成領域と重なるのを防ぐことができる。また不必要な部分にレーザ光を照射し、基板にダメージが与えられるのを防ぐことができる。
【００７４】
なお、図１０ではビームスポットの中心軸方向と走査方向とが垂直に保たれている、場合について示したが、ビームスポットの中心軸と走査方向とは必ずしも垂直になっていなくとも良い。例えば、ビームスポットの中心軸と、走査方向との間に形成される鋭角θ_Aが４５°±３５°となるようにし、より望ましくは４５°となるようにしてもよい。
【００７５】
ビームスポットの中心軸と、走査する方向とが垂直の場合、最も基板の処理効率が高まる。一方合成後のビームスポットの中心軸と、走査する方向とが４５°±３５°となるように、望ましくは４５°により近い値になるように走査する場合、走査する方向とビームスポットの中心軸とが垂直になるように走査した場合に比べて、活性層中に存在する結晶粒の数を意図的に増やすことができ、結晶の方位や結晶粒に起因する特性のばらつきを低減することができる。また走査する方向とビームスポットの中心軸とが垂直になるように走査した場合に比べて、走査速度が同じでも基板あたりのレーザ光の照射時間を高めることができる。
【００７６】
次に、図１１を用いて、ビームスポットの中心軸を走査方向に対して４５°に保った場合の、スリットとビームスポットとの位置関係について説明する。１３０は合成後のビームスポットであり、１３２はスリットである。スリット１３２はビームスポット１３０と重なっていない。矢印は走査方向であり、ビームスポット１３０の中心軸との間の角度θが４５°に保たれている。
【００７７】
図１１（Ｂ）はスリット１３２によって一部が遮蔽され、幅が狭くなったビームスポット１３１の様子を示している。本発明では、スリット１３２は、走査方向と垂直な方向におけるビームスポットの幅Ｑを制御し、レーザ光の照射が均一に行われるようにする。
【００７８】
次に、本発明において用いられるレーザ照射装置の構成について、図５を用いて説明する。１０１はレーザ発振装置である。図５では４つのレーザ発振装置を用いているが、レーザ照射装置が有するレーザ発振装置はこの数に限定されない。
【００７９】
なお、レーザ発振装置１０１は、チラー１０２を用いてその温度を一定に保つようにしても良い。チラー１０２は必ずしも設ける必要はないが、レーザ発振装置１０１の温度を一定に保つことで、出力されるレーザ光のエネルギーが温度によってばらつくのを抑えることができる。
【００８０】
また１０４は光学系であり、レーザ発振装置１０１から出力された光路を変更したり、そのビームスポットの形状を加工したりして、レーザ光を集光することができる。さらに、図５のレーザ照射装置では、光学系１０４によって、複数のレーザ発振装置１０１から出力されたレーザ光のビームスポットを互いに一部を重ね合わせることで、合成することができる。
【００８１】
なお、レーザ光の進行方向を極短時間で変化させるＡＯ変調器１０３を、被処理物である基板１０６とレーザ発振装置１０１との間の光路に設けても良い。また、ＡＯ変調器１０３の代わりに、アテニュエイター（光量調整フィルタ）を設けて、レーザ光のエネルギー密度を調整するようにしても良い。
【００８２】
また、被処理物である基板１０６とレーザ発振装置１０１との間の光路に、レーザ発振装置１０１から出力されたレーザ光のエネルギー密度を測定する手段（エネルギー密度測定手段）１１５を設け、測定したエネルギー密度の経時変化をコンピューター１１０において監視するようにしても良い。この場合、レーザ光のエネルギー密度の減衰を補うように、レーザ発振装置１１０からの出力を高めるようにしても良い。
【００８３】
合成されたビームスポットは、スリット１０５を介して被処理物である基板１０６に照射される。スリット１０５は、レーザ光の一部または全部を遮ることが可能であり、なおかつレーザ光によって変形または損傷しないような材質で形成するのが望ましい。そして、スリット１０５のスリットの幅を可変にし、ビームスポットの幅を変更するようにしても良い。
【００８４】
なお、スリット１０５を介さない場合の、レーザ発振装置１０１から発振されるレーザ光の基板１０６におけるビームスポットの形状は、レーザの種類によって異なり、また光学系により成形することもできる。
【００８５】
基板１０６はステージ１０７上に載置されている。図５では、位置制御手段１０８、１０９が、被処理物におけるビームスポットの位置を制御する手段に相当しており、ステージ１０７の位置が、位置制御手段１０８、１０９によって制御されている。
【００８６】
図５では、位置制御手段１０８がＸ方向におけるステージ１０７の位置の制御を行っており、位置制御手段１０９はＹ方向におけるステージ１０７の位置制御を行う。
【００８７】
また図５のレーザ照射装置は、中央演算処理装置及びメモリ等の記憶手段を兼ね備えたコンピューター１１０とを有している。コンピューター１１０は、レーザ発振装置１０１の発振を制御し、なおかつレーザ光のビームスポットがマスクのパターン情報に従って定められる領域を覆うように、位置制御手段１０８、１０９を制御し、基板を所定の位置に移動させることができる。
【００８８】
さらに本発明では、コンピューター１１０によって、該スリット１０５の幅を制御し、マスクのパターン情報に従ってビームスポットの幅を変更することができる。
【００８９】
さらにレーザ照射装置は、被処理物である基板１０６の温度を調節する手段、具体的にはステージ１０７に基板１０６を加熱するための手段を設けるようにしても良い。また、レーザ光は指向性およびエネルギー密度の高い光であるため、ダンパーを設けて、反射光が不適切な箇所に照射されるのを防ぐようにしても良い。ダンパーは、反射光を吸収させる性質を有していることが望ましく、ダンパー内に冷却水を循環させておき、反射光の吸収により隔壁の温度が上昇するのを防ぐようにしても良い。
【００９０】
なお、マーカーをレーザで形成する場合、マーカー用のレーザ発振装置を設けるようにしても良い。この場合、マーカー用のレーザ発振装置の発振を、コンピューター１１０において制御するようにしても良い。さらにマーカー用のレーザ発振装置を設ける場合、マーカー用のレーザ発振装置から出力されたレーザ光を集光するための光学系を別途設ける。なおマーカーを形成する際に用いるレーザは、代表的にはＹＡＧレーザ、ＣＯ₂レーザ等が挙げられるが、無論この他のレーザを用いて形成することは可能である。
【００９１】
またマーカーを用いた位置合わせのために、ＣＣＤカメラ１１３を１台、場合によっては数台設けるようにしても良い。なおＣＣＤカメラとは、ＣＣＤ（電荷結合素子）を撮像素子として用いたカメラを意味する。
【００９２】
なお、マーカーを設けずに、ＣＣＤカメラ１１３によってサブアイランドのパターンを認識し、位置合わせを行うようにしても良い。この場合、コンピューター１１０に入力されたマスクによるサブアイランドのパターン情報と、ＣＣＤカメラ１１３において収集された実際のサブアイランドのパターン情報とを照らし合わせて、基板の位置情報を把握することができる。この場合マーカーを別途設ける必要がない。
【００９３】
また、基板１０６に入射したレーザ光は該基板の表面で反射し、入射したときと同じ光路を戻る、いわゆる戻り光となるが、該戻り光はレーザの出力や周波数の変動や、ロッドの破壊などの悪影響を及ぼす。そのため、前記戻り光を取り除きレーザの発振を安定させるため、アイソレータを設置するようにしても良い。
【００９４】
なお、図５では、レーザ発振装置を複数台設けたレーザ照射装置の構成について示したが、レーザ発振装置は１台であってもよい。図４にレーザ発振装置が１台の、レーザ照射装置の構成を示す。図４において、２０１はレーザ発振装置、２０２はチラーである。また２１５はエネルギー密度測定装置、２０３はＡＯ変調器、２０４は光学系、２０５はスリット、２１３はＣＣＤカメラである。基板２０６はステージ２０７上に設置し、ステージ２０７の位置はＸ方向位置制御手段２０８、Ｙ方向位置制御手段２０９によって制御されている。そして図５に示したものと同様に、コンピューター２１０によって、レーザ照射装置が有する各手段の動作が制御されており、図５と異なるのはレーザ発振装置が１つであることである。また光学系２０４は図４の場合と異なり、１つのレーザ光を集光する機能を有していれば良い。
【００９５】
次に、サブアイランドの形状について説明する。図１２（Ａ）において、６０はサブアイランドであり、６１はパターニング後に得られるアイランドの形状を示している。アイランド６１は接点６３ａ、６３ｂ、６３ｃにおいてビームスポットと接する。そして接点６３ａ、６３ｂ、６３ｃからそれぞれ走査経路６４ａ、６４ｂ、６４ｃの延長上に、アイランド６１のチャネル形成領域となる部分が重なるように、アイランド６１をレイアウトする。
【００９６】
図１２（Ｂ）では、サブアイランド６０中に、１つのチャネル形成領域をそれぞれ有するアイランド６１ａ、６１ｂ、６１ｃが含まれている。そして、接点６３ａ、６３ｂ、６３ｃからそれぞれ走査経路６４ａ、６４ｂ、６４ｃの延長上に、アイランド６１ａ、６１ｂ、６１ｃのそれぞれのチャネル形成領域となる部分が重なるように、アイランド６１ａ、６１ｂ、６１ｃがレイアウトされている。
【００９７】
図１２（Ｃ）では、サブアイランド６０中に、１つのチャネル形成領域をそれぞれ有するアイランド６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、６１ｅ、６１ｆが含まれている。そして、接点６３ａ、６３ｂ、６３ｃからそれぞれ走査経路６４ａ、６４ｂ、６４ｃの延長上に、アイランド６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、６１ｅ、６１ｆのそれぞれのチャネル形成領域となる部分が重なるように、アイランド６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、６１ｅ、６１ｆがレイアウトされている。
【００９８】
図１３（Ａ）では、サブアイランド６０中に、アイランド６１が含まれている。アイランド６１は接点６３ａ、６３ｂ、６３ｃにおいてビームスポットと接する。そして接点６３ａ、６３ｂ、６３ｃからそれぞれ走査経路６４ａ、６４ｂ、６４ｃの延長上に、アイランド６１のチャネル形成領域となる部分が重なるように、アイランド６１をレイアウトする。そして、アイランド６１は格子状にレイアウトされている。
【００９９】
図１３（Ｂ）では、サブアイランド６０中に、アイランド６１ａ、６１ｂが含まれている。アイランド６１ａ、６１ｂは接点６３ａ、６３ｂ、６３ｃにおいてビームスポットと接する。そして接点６３ａ、６３ｂ、６３ｃからそれぞれ走査経路６４ａ、６４ｂ、６４ｃの延長上に、アイランド６１ａ、６１ｂのチャネル形成領域となる部分が重なるように、アイランド６１ａ、６１ｂをレイアウトする。そして、アイランド６１ａ、６１ｂは格子状にレイアウトされている。
【０１００】
次に、図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）を用いて、アクティブマトリクス型の半導体装置を作製するためにサブアイランドが形成された基板５００におけるレーザ光の走査方向について説明する。図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）では、破線５０１が画素部、破線５０２が信号線駆動回路、破線５０３が走査線駆動回路の形成される部分に相当する。
【０１０１】
図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）では、基板５００に対して、１回のみレーザ光をスキャンした例について示しており、実線の矢印はレーザ光の相対的な走査方向を示している。なおビームスポットの移動は、基板５００を移動させても良いし、光学系を用いていても良い。図１７（Ａ）では、走査線と同じ方向にレーザ光を走査しており、図１７（Ｂ）では、信号線と同じ方向にレーザ光を走査している。
【０１０２】
なお、ビームスポットの幅は、サブアイランドまたはアイランドのサイズによって適宜変えることができる。例えば、電流を比較的多く流すことが望まれる駆動回路のＴＦＴは、チャネル幅が大きく、よってアイランドのサイズも画素部に比べて大きい傾向にある。図１８に、２通りのサイズのサブアイランドに、スリットの幅を変えてレーザ光を走査する場合について示す。図１８（Ａ）に、走査方向と垂直な方向におけるサブアイランドの長さが短い場合を、図１８（Ｂ）に走査方向と垂直な方向におけるサブアイランド長さが長い場合の、レーザ光の走査する部分と、サブアイランドとの関係を示す。
【０１０３】
図１８（Ａ）におけるビームスポットの幅をＷ_BW1、図１８（Ｂ）におけるビームスポットの幅をＷ_BW2とすると、Ｗ_BW1＜Ｗ_BW2となる。無論、ビームスポットの幅はこれに限られず、サブアイランド間の走査方向と垂直な方向における間隔に余裕がある場合は、自由にその幅を設定することができる。
【０１０４】
なお本発明では、図１８に示すように、レーザ光を基板全面に照射するのではなく、サブアイランドの部分を最低限結晶化できるようにレーザ光を走査する。基板全面を照射するのではなく、サブアイランドが結晶化できるように必要最低限の部分にレーザ光が照射されるので、１枚の基板にかかる処理時間を抑えることができ、基板処理の効率を高めることができる
【０１０５】
次に、本発明の半導体装置の作製方法のフローについて説明する。
【０１０６】
図１９に、生産フローをフローチャートで示す。まずＣＡＤを用いて半導体装置の設計を行う。具体的には、まずアイランドのマスクを設計し、次に、該アイランドを１つまたは複数含むようなサブアイランドのマスクを設計する。このとき、１つのサブアイランドに含まれるアイランドは、全てチャネル形成領域のキャリアが移動する方向を揃えるようにすることが望ましいが、用途に応じて意図的に方向を揃えない様にしても良い。
【０１０７】
また、このときサブアイランドと共にマーカーが形成されるように、サブアイランドのマスクを設計するようにしても良い。
【０１０８】
そして、設計されたサブアイランドのマスクの形状に関する情報（パターン情報）を、レーザ照射装置が有するコンピューターに入力する。コンピューターでは、入力されたサブアイランドのパターン情報に基づき、走査方向に対して垂直方向における、各サブアイランドの幅Ｗ_Sを算出する。そして、各サブアイランドの幅Ｗ_Sをもとに、走査方向に対して垂直方向におけるスリットの幅Ｗ_BWを設定する。
【０１０９】
そして、スリットの幅Ｗ_BWをもとに、マーカーの位置を基準として、レーザ光の走査経路を定める。
【０１１０】
一方、半導体膜を基板上に成膜し、サブアイランドのマスクを用いて該半導体膜をパターニングし、サブアイランドを形成する。そしてサブアイランドが形成された基板を、レーザ照射装置のステージに設置する。そしてマーカーを基準にして、定められた走査経路にしたがってレーザ光を照射し、サブアイランドをねらって結晶化する。
【０１１１】
そして、レーザ光を照射した後、レーザ光照射により結晶性が高められたサブアイランドをパターニングし、アイランドを形成する。以下、アイランドからＴＦＴを作製する工程が行われる。ＴＦＴの具体的な作製工程はＴＦＴの形状によって異なるが、代表的にはゲート絶縁膜を成膜し、アイランドに不純物領域を形成する。そして、ゲート絶縁膜及びゲート電極を覆うように層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、不純物領域の一部を露出させる。そして該コンタクトホールを介して不純物領域に接するように層間絶縁膜上に配線を形成する。
【０１１２】
次に、マーカーを形成せずに、ＣＣＤカメラによって基板とマスクの位置合わせを行う例について説明する。
【０１１３】
図２０に、生産フローをフローチャートで示す。まず図１９の場合と同様に、ＣＡＤを用いて半導体装置の設計を行う。具体的には、まずアイランドのマスクを設計し、次に、該アイランドを１つまたは複数含むようなサブアイランドのマスクを設計する。
【０１１４】
そして、設計されたサブアイランドのマスクの形状に関する情報（パターン情報）を、レーザ照射装置が有するコンピューターに入力する。コンピューターでは、入力されたサブアイランドのパターン情報に基づき、走査方向に対して垂直方向における、各サブアイランドの幅Ｗ_Sを算出する。そして、各サブアイランドの幅Ｗ_Sをもとに、走査方向に対して垂直方向におけるスリットの幅Ｗ_BWを設定する。
【０１１５】
一方、半導体膜を基板上に成膜し、サブアイランドのマスクを用いて該半導体膜をパターニングし、サブアイランドを形成する。そしてサブアイランドが形成された基板を、レーザ照射装置のステージに設置する。
【０１１６】
そして、ステージに設置された基板上のサブアイランドのパターン情報を、ＣＣＤカメラにより検出し、コンピュータに情報として入力する。コンピューターではＣＡＤによって設計されたサブアイランドのパターン情報と、ＣＣＤカメラによって得られる、実際に基板上に形成されたサブアイランドのパターン情報とを照らし合わせ、基板とマスクとの位置合わせを行う。
【０１１７】
また該スリットの幅Ｗ_BWと、ＣＣＤカメラによるサブアイランドの位置情報とをもとに、レーザ光の走査経路を決定する。
【０１１８】
そして、定められた走査経路にしたがってレーザ光を照射し、サブアイランドをねらって結晶化する。
【０１１９】
次に、レーザ光を照射した後、レーザ光照射により結晶性が高められたサブアイランドをパターニングし、アイランドを形成する。以下、アイランドからＴＦＴを作製する工程が行われる。ＴＦＴの具体的な作製工程はＴＦＴの形状によって異なるが、代表的にはゲート絶縁膜を成膜し、アイランドに不純物領域を形成する。そして、ゲート絶縁膜及びゲート電極を覆うように層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、不純物領域の一部を露出させる。そして該コンタクトホールを介して不純物領域に接するように層間絶縁膜上に配線を形成する。
【０１２０】
次に、図２１に、レーザ光の照射が２回の場合の、生産方法のフローをフローチャートで示す。
【０１２１】
図２１に、生産フローをフローチャートで示す。まずＣＡＤを用いて半導体装置の設計を行う。具体的には、まずアイランドのマスクを設計し、次に、該アイランドを１つまたは複数含むようなサブアイランドのマスクを設計する。このときサブアイランドと共にマーカーが形成されるように、サブアイランドのマスクを設計するようにしても良い。
【０１２２】
そして、設計されたサブアイランドのマスクの形状に関する情報（パターン情報）を、レーザ照射装置が有するコンピューターに入力する。コンピューターでは、入力されたサブアイランドのパターン情報に基づき、２つの各走査方向それぞれに対して垂直方向における、各サブアイランドの幅Ｗ_Sを２通り算出する。そして、各サブアイランドの幅Ｗ_Sをもとに、２つの各走査方向に対して垂直方向におけるスリットの幅Ｗ_BWをそれぞれ算出する。
【０１２３】
そして、２つの各走査方向において、それぞれ定められたスリットの幅Ｗ_BWをもとに、マーカーの位置を基準として、レーザ光の走査経路を定める。
【０１２４】
一方、半導体膜を基板上に成膜し、サブアイランドのマスクを用いて該半導体膜をパターニングし、サブアイランドを形成する。そしてサブアイランドが形成された基板を、レーザ照射装置のステージに設置する。
【０１２５】
そしてマーカーを基準にして、定められた２つの走査経路のうち、第１の走査経路にしたがって第１のレーザ光を照射し、サブアイランドをねらって結晶化する。
【０１２６】
なお、１回目のレーザ光の走査方向と２回目のレーザ光の走査方向の角度は、予めメモリ等に記憶しておいても良いし、手動でその都度入力するようにしても良い。そしてマーカーを基準にして、１回目のレーザ光の走査部分にレーザ光を照射し、サブアイランドをねらって結晶化する。
【０１２７】
そして、走査方向を変え、第２の走査経路にしたがって、第２のレーザ光を照射し、サブアイランドを狙って結晶化する。
【０１２８】
なお図２１では、同じサブアイランドに２回レーザ光を照射する例について示したが、ＡＯ変調器等を用いることで、場所指定して走査方向を変えることも可能である。例えば信号線駆動回路における走査方向と画素部及び走査線駆動回路における走査方向とを異ならせ、ＡＯ変調器を用いて信号線駆動回路となる部分においてレーザ光を照射する場合は、ＡＯ変調器を用いて画素部及び走査線駆動回路となる部分においてレーザ光が照射されないようにし、画素部及び走査線駆動回路となる部分においてレーザ光を照射する場合は、ＡＯ変調器を用いて信号線駆動回路となる部分においてレーザ光が照射されないようにすることができる。そしてこの場合、コンピューターにおいてＡＯ変調器を位置制御手段と同期させるようにする。
【０１２９】
なお、レーザ光を照射した後、レーザ光照射により結晶性が高められたサブアイランドをパターニングし、アイランドを形成する。以下、アイランドからＴＦＴを作製する工程が行われる。ＴＦＴの具体的な作製工程はＴＦＴの形状によって異なるが、代表的にはゲート絶縁膜を成膜し、アイランドに不純物領域を形成する。そして、ゲート絶縁膜及びゲート電極を覆うように層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、不純物領域の一部を露出させる。そして該コンタクトホールを介して不純物領域に接するように層間絶縁膜上に配線を形成する。
【０１３０】
なお、図１９〜図２１において示したフローチャートは、スリットを設けた場合について示しているが、本発明はスリットを設けなくとも良く、この構成に限定されない。
【０１３１】
比較対象のために、図２２に従来の半導体装置の生産方法のフローを示す。図２２に示すように、ＣＡＤによる半導体装置のマスク設計が行われる。一方で、基板に非晶質半導体膜を成膜され、該非晶質半導体膜が成膜された基板をレーザ照射装置に設置する。そして、非晶質半導体膜全体にレーザ光が照射されるように走査し、非晶質半導体膜全体を結晶化させる。そして、結晶化により得られた多結晶半導体膜にマーカーを形成し、該マーカーを基準として多結晶半導体膜をパターニングしてアイランドを形成する。そして該アイランドを用いてＴＦＴを作製する。
【０１３２】
このように本発明では、図２２に示すような従来の場合とは異なり、マーカーをレーザ光を用いて非晶質半導体膜を結晶化させる前に形成する。そして、半導体膜のパターニングのマスクの情報に従って、レーザ光を走査させる。
【０１３３】
上記構成により、半導体膜を結晶化させた後パターニングにより除去される部分にレーザ光を照射する時間を省くことができるので、レーザ光照射にかかる時間を短縮化することができ、なおかつ基板の処理速度を向上させることができる。
【０１３４】
なお、触媒を用いて半導体膜を結晶化させる工程を含んでいても良い。触媒元素を用いる場合、特開平７−１３０６５２号公報、特開平８−７８３２９号公報で開示された技術を用いることが望ましい。
【０１３５】
触媒を用いて半導体膜を結晶化させる工程を含んでいる場合、非晶質半導体膜を成膜後にＮｉを用いて結晶化させる工程（ＮｉＳＰＣ）を含んでいる。例えば特開平７−１３０６５２号公報に開示されている技術を用いる場合、重量換算で１０ｐｐｍのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液を非晶質半導体膜に塗布してニッケル含有層を形成し、５００℃、１時間の脱水素工程の後、５００〜６５０℃で４〜１２時間、例えば５５０℃、８時間の熱処理を行い結晶化する。尚、使用可能な触媒元素は、ニッケル（Ｎｉ）の以外にも、ゲルマニウム（Ｇｅ）、鉄（Ｆｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、コバルト（Ｃｏ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、といった元素を用いても良い。
【０１３６】
そして、レーザ光照射により、ＮｉＳＰＣにより結晶化された半導体膜の結晶性をさらに高める。レーザ光照射により得られた多結晶半導体膜は触媒元素を含んでおり、レーザ光照射後にその触媒元素を結晶質半導体膜から除去する工程（ゲッタリング）を行う。ゲッタリングは特開平１０−１３５４６８号公報または特開平１０−１３５４６９号公報等に記載された技術を用いることができる。
【０１３７】
具体的には、レーザ照射後に得られるサブアイランドの一部にリンを添加し、窒素雰囲気中で５５０〜８００℃、５〜２４時間、例えば６００℃、１２時間の熱処理を行う。すると多結晶半導体膜のリンが添加された領域がゲッタリングサイトとして働き、多結晶半導体膜中に存在するリンをリンが添加された領域に偏析させることができる。その後、多結晶半導体膜のリンが添加された領域をパターニングにより除去することで、触媒元素の濃度を１×１０¹⁷atoms/cm³以下好ましくは１×１０¹⁶atoms/cm³程度にまで低減されたアイランドを得ることができる。
【０１３８】
図１６（Ａ）に、ゲッタリングするときに、サブアイランドにおいてリンを添加する領域を示す。１６０１はサブアイランドであり、１６０２はサブアイランドに含まれるアイランドの位置を示している。１６０３はゲッタリングするためにリンを添加した領域であり、矢印の方向にリンが移動する。ゲッタリングする領域１６０３は、各接点１６０４の中間から走査方向への延長上における、結晶性の芳しくない領域と重なるように設け、なおかつ、各接点１６０４から走査方向への延長上における、結晶性の良好な領域と重ならないように設ける。
【０１３９】
また、非晶質半導体膜に触媒元素を含む溶液を塗布した後に、ＳＰＣではなく、レーザ光の照射により結晶成長を行うようにしても良い。図１６（Ｂ）にニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液を非晶質半導体膜１６１０に塗布してニッケル含有層１６１１を形成し、レーザ光１６１２を走査することで、結晶性が高められた半導体膜１６１３を形成する様子を示す。このように結晶化した場合においても、図１６（Ａ）に示したように触媒元素をゲッタリングすることが好ましい。
【０１４０】
このように本発明では、半導体膜全体にレーザ光を走査して照射するのではなく、少なくとも必要不可欠な部分を最低限結晶化できるようにレーザ光を走査する。上記構成により、半導体膜を結晶化させた後パターニングにより除去される部分にレーザ光を照射する時間を省くことができ、基板１枚あたりにかかる処理時間を大幅に短縮することができる。
【０１４１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【０１４２】
（実施例１）
本実施例では、本発明に用いられるレーザ照射装置の光学系と、各光学系とスリットとの位置関係について説明する。
【０１４３】
図２４は、ビームスポットを４つ合成して１つのビームスポットにする場合の光学系を示している。図２４に示す光学系は、６つのシリンドリカルレンズ４１７〜４２２を有している。矢印の方向から入射した４つのレーザ光は、４つのシリンドリカルレンズ４１９〜４２２のそれぞれに入射する。そしてシリンドリカルレンズ４１９、４２１において成形された２つのレーザ光は、シリンドリカルレンズ４１７において再びそのビームスポットの形状が成形されて、スリット４２４を通って被処理物４２３に照射される。一方シリンドリカルレンズ４２０、４２２において成形された２つのレーザ光は、シリンドリカルレンズ４１８において再びそのビームスポットの形状が成形されて、スリット４２４を通って被処理物４２３に照射される。
【０１４４】
被処理物４２３における各レーザ光のビームスポットは、互いに一部重なることで合成されて１つのビームスポットを形成している。
【０１４５】
各レンズの焦点距離及び入射角は設計者が適宜設定することが可能であるが、被処理物４２３に最も近いシリンドリカルレンズ４１７、４１８の焦点距離は、シリンドリカルレンズ４１９〜４２２の焦点距離よりも小さくする。例えば、被処理物４２３に最も近いシリンドリカルレンズ４１７、４１８の焦点距離を２０ｍｍとし、シリンドリカルレンズ４１９〜４２２の焦点距離を１５０ｍｍとする。そしてシリンドリカルレンズ４１７、４１８から被処理物４００へのレーザ光の入射角は、本実施例では２５°とし、シリンドリカルレンズ４１９〜４２２からシリンドリカルレンズ４１７、４１８へのレーザ光の入射角を１０°とするように各レンズを設置する。なお、戻り光を防ぎ、また均一な照射を行なうために、レーザ光の基板への入射角度を０°より大きく、望ましくは５〜３０°に保つのが望ましい。
【０１４６】
図２４では、４つのビームスポットを合成する例について示しており、この場合４つのレーザ発振装置にそれぞれ対応するシリンドリカルレンズを４つと、該４つのシリンドリカルレンズに対応する２つのシリンドリカルレンズとを有している。合成するビームスポットの数はこれに限定されず、合成するビームスポットの数は２以上８以下であれば良い。ｎ（ｎ＝２、４、６、８）のビームスポットを合成する場合、ｎのレーザ発振装置にそれぞれ対応するｎのシリンドリカルレンズと、該ｎのシリンドリカルレンズに対応するｎ／２のシリンドリカルレンズとを有している。ｎ（ｎ＝３、５、７）のビームスポットを合成する場合、ｎのレーザ発振装置にそれぞれ対応するｎのシリンドリカルレンズと、該ｎのシリンドリカルレンズに対応する（ｎ＋１）／２のシリンドリカルレンズとを有している。
【０１４７】
そして、ビームスポットを５つ以上重ね合わせるとき、光学系を配置する場所及び干渉等を考慮すると、５つ目以降のレーザ光は基板の反対側から照射するのが望ましく、その場合スリットを基板の反対側にも設ける必要がある。また、基板は透過性を有していることが必要である。
【０１４８】
また、均一なレーザ光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、かつ合成前の各ビームの形状をそれぞれ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、前記レーザ光の入射角度θ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、前記レーザ光に対して透光性を有する基板の厚さがｄであるとき、θ≧arctan（W/2d）を満たすのが望ましい。この議論は合成前の個々のレーザ光について成り立つ必要がある。なお、レーザ光の軌跡が、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θとする。この入射角度θでレーザ光が入射されれば、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、一様なレーザ光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。
【０１４９】
なお本発明に用いられるレーザ照射装置が有する光学系は、本実施
例で示した構成に限定されない。
【０１５０】
（実施例２）
楕円形状のビームスポットを有するレーザ光は、走査方向と垂直な方向におけるエネルギー密度の分布がガウス分布に従っているので、エネルギー密度の低い領域の全体に占める割合が、矩形または線形のビームスポットを有するレーザ光に比べて高い。そのため本発明では、レーザ光のビームスポットが、エネルギー密度の分布が比較的均一な矩形または線形であることが望ましい。
【０１５１】
矩形または線形のビームスポットを得られるガスレーザとして代表的なのはエキシマレーザであり、固体レーザとして代表的なのはスラブレーザである。本実施例では、スラブレーザについて説明する。
【０１５２】
図４５（Ａ）にスラブ型のレーザ発振装置の構成を一例として示す。図４５（Ａ）に示すスラブ型のレーザ発振装置は、ロッド７５００と、反射ミラー７５０１と、出力ミラー７５０２と、シリンドリカルレンズ７５０３を有している。
【０１５３】
ロッド７５００に励起光を照射すると、ロッド７５００内のジグザグの光路をたどって、反射ミラー７５０１または出射ミラー７５０２側にレーザ光が出射する。反射ミラー７５０１側に出射したレーザ光は、反射されて再びロッド７５００内に入射し、出射ミラー７５０２側に出射する。ロッド７５００は板状のスラブ媒質を用いたスラブ式であり、出射段階で比較的長い矩形または線形のビームスポットを形成することができる。そして、出射したレーザ光はシリンドリカルレンズ７５０３においそのビームスポットの形状がより細くなるよう加工され、レーザ発振装置から出射される。
【０１５４】
次に、スラブ型のレーザ発振装置の、図４５（Ａ）に示したものとは異なる構成を、図４５（Ｂ）に示す。図４５（Ｂ）では、図４５（Ａ）に示したレーザ発振装置に、シリンドリカルレンズ７５０４を追加したものであり、シリンドリカルレンズ７５０４によって、ビームスポットの長さを制御することができる。
【０１５５】
なおコヒーレント長を１０ｃｍ以上、好ましくは１ｍ以上であると、ビームスポットをより細くすることができる。
【０１５６】
また、ロッド７５００の温度が過剰に上昇するのを防ぐために、例えば冷却水を循環させるなど、温度の制御をする手段を設けるようにしても良い。
【０１５７】
本実施例は、実施例１と組み合わせて実施することが可能である。
【０１５８】
（実施例３）
本実施例では、複数のレーザ発振装置を用いた場合において、レーザ光照射の途中で、ＡＯ変調器によりレーザ光のビームスポットの幅を変更する例について説明する。
【０１５９】
本実施例では、コンピューターにおいて、入力されたマスクの情報に基づきレーザ光の走査経路を把握する。さらに本実施例では、複数のレーザ発振装置のうちのいずれかから出力されるレーザ光を、ＡＯ変調器によりレーザ光の方向を変更することで、結果的にレーザ光を遮り、マスクの形状に合わせてビームスポットの幅を変えるようにする。この場合、ＡＯ変調器によりビームスポットの幅が変わっても、走査方向に対し垂直な方向において、ビームスポットのエネルギー密度の低い領域を遮蔽する必要があり、スリットを用いる場合、スリットの幅の制御と、ＡＯ変調器によるレーザ光の方向の変更とを同期させる必要がある。
【０１６０】
図２３（Ａ）に、レーザ光を１回照射する場合の、半導体膜のパターニングのマスクの形状と、ビームスポットの幅の関係を一例として示す。５６０ａ、５６０ｂは半導体膜のパターニングのマスクの形状を示しており、レーザ照射による結晶化の後、該マスクに従って半導体膜がパターニングされる。５６０ａに比べて５６０ｂのサブアイランドの方が、走査方向と垂直な方向における幅が短くなっている。
【０１６１】
５６１と５６２は、レーザ光が照射された部分を示している。なお５６１と５６２は、４つのレーザ発振装置から出力されたレーザ光を重ね合わせて合成することで得られるビームスポットを、走査した部分である。５６１はサブアイランド５６０ａと重なっており、５６２はサブアイランド５６０ｂと重なっている。５６２は５６１よりもビームスポットの幅が狭くなるように、ＡＯ変調器によって制御されている。
【０１６２】
なお本実施例のように、ＡＯ変調器を用いることで、全てのレーザ発振装置の出力を止めずにビームスポットの幅を自在に変えることができ、レーザ発振装置の出力を止めることで出力が不安定になるのを避けることができる。
【０１６３】
上記構成により、レーザ光の軌跡の幅を変えることができるので、レーザ光の軌跡のエッジが、パターニングによって得られる半導体と重なるのを防ぐことができる。また不必要な部分にレーザ光を照射することで基板に与えられるダメージをさらに軽減することができる。
【０１６４】
次に、レーザ光照射の途中で、ＡＯ変調器によりレーザ光の方向を変更することで、結果的にレーザ光を遮り、所定の部分にのみレーザ光を照射する例について説明する。なお本実施例ではＡＯ変調器を用いてレーザ光を遮蔽しているが、本発明はこれに限定されず、レーザ光を遮蔽できればどのような手段を用いても良い。
【０１６５】
本発明では、コンピューターにおいて、入力されたマスクの情報に基づきレーザ光を走査する部分を把握する。さらに本実施例では、走査するべき部分のみにレーザ光が照射されるようにＡＯ変調器を用いてレーザ光の方向を変更することで、結果的にレーザ光を遮る。このときＡＯ変調器は、レーザ光を遮ることが可能であり、なおかつレーザ光によって変形または損傷しないような材質で形成するのが望ましい。
【０１６６】
図２３（Ｂ）に、半導体膜のパターニングのマスクの形状と、レーザ光が照射される部分の関係を一例として示す。５７０は半導体膜のパターニングのマスクの形状を示しており、レーザ光照射による結晶化の後、該マスクに従って半導体膜がパターニングされる。
【０１６７】
５７１は、レーザ光が照射された部分を示している。破線で囲まれている部分はレーザ光がＡＯ変調器でレーザ光の方向を変更することで、結果的にレーザ光が遮られている部分を示しており、本実施例では結晶化させる必要のない部分にはレーザ光を照射しないか、照射されていてもそのエネルギー密度が低くなるようにすることができる。したがって、不必要な部分にレーザ光を照射することで基板に与えられるダメージをさらに軽減することができる。
【０１６８】
次に、画素部、信号線駆動回路及び走査線駆動回路が備えられた半導体表示装置の作製工程において、ＡＯ変調器を用い、画素部、信号線駆動回路及び走査線駆動回路に１回づつ選択的にレーザ光を照射する場合について説明する。
【０１６９】
まず図２６（Ａ）に示すように、信号線駆動回路３０２及び画素部３０１に、矢印の方向に走査してレーザ光を照射する。このとき、レーザ光は基板全面に照射するのではなく、走査線駆動回路３０３にレーザ光が照射されないように、ＡＯ変調器を用いてレーザ光の方向を変更するこし、レーザ光を遮る。
【０１７０】
次に、図２６（Ｂ）に示すように、走査線駆動回路３０３に、矢印の方向に走査してレーザ光を照射する。このとき、信号線駆動回路３０２及び画素部３０１にはレーザ光を照射しない。
【０１７１】
次に、ＡＯ変調器を用い、画素部、信号線駆動回路及び走査線駆動回路に１回づつ選択的にレーザ光を照射する場合の、他の例について説明する。
【０１７２】
まず図２６（Ｃ）に示すように、走査線駆動回路３０３及び画素部３０１に、矢印の方向に走査してレーザ光を照射する。このとき、レーザ光は基板全面に照射するのではなく、信号線駆動回路３０２にレーザ光が照射されないように、ＡＯ変調器を用いてレーザ光の方向を変更し、レーザ光を遮る。
【０１７３】
次に、図２９（Ｂ）に示すように、信号線駆動回路３０２に、矢印の方向に走査してレーザ光を照射する。このとき、走査線駆動回路３０３及び画素部３０１にはレーザ光を照射しない。
【０１７４】
このように、ＡＯ変調器を用いて選択的にレーザ光を照射することができるので、各回路が有する活性層のチャネル形成領域のレイアウトに合わせて、回路ごとにレーザ光の走査方向を変更することができる。そして同じ回路に２回レーザ光が照射されるのを避けることができるので、２回目のレーザ光のエッジの部分とレイアウトされた活性層とが重ならないようにするための、レーザ光の経路の設定及び活性層のレイアウトにおける制約がなくなる。
【０１７５】
次に、ＡＯ変調器を用い、画素部、信号線駆動回路及び走査線駆動回路に１回づつ選択的にレーザ光を照射する場合の、大型の基板から複数のパネルを作製する例について説明する。
【０１７６】
まず図２７に示すように、各パネルの信号線駆動回路３８２及び画素部３８１に、矢印の方向に走査してレーザ光を照射する。このとき、レーザ光は基板全面に照射するのではなく、走査線駆動回路３８３にレーザ光が照射されないように、ＡＯ変調器を用いてレーザ光の方向を変更することで、結果的にレーザ光を遮る。
【０１７７】
次に、各パネルの走査駆動回路３８３に、矢印の方向に走査してレーザ光を照射する。このとき、信号線駆動回路３８２及び画素部３８１にはレーザ光を照射しない。なお３８５は基板３８６のスクライブラインである。
【０１７８】
本実施例は、実施例１または２と組み合わせて実施することが可能である。
【０１７９】
（実施例４）
本実施例では、ビームスポットを重ね合わせたときの、各ビームスポットの中心間の距離と、エネルギー密度との関係について説明する。
【０１８０】
図２８に、各ビームスポットの中心軸方向におけるエネルギー密度の分布を実線で、合成されたビームスポットのエネルギー密度の分布を破線で示す。ビームスポットの中心軸方向におけるエネルギー密度の値は、一般的にガウス分布に従っている。
【０１８１】
合成前のビームスポットにおいて、ピーク値の１／ｅ²以上のエネルギー密度を満たしている中心軸方向の距離を１としたときの、各ピーク間の距離をＸとする。また、合成されたビームスポットにおいて、合成後のピーク値と、バレー値の平均値に対するピーク値の割増分をＹとする。シミュレーションで求めたＸとＹの関係を、図２９に示す。なお図２９では、Ｙを百分率で表した。
【０１８２】
図２９において、エネルギー差Ｙは以下の式１の近似式で表される。
【０１８３】
【式１】
Ｙ＝６０−２９３Ｘ＋３４０Ｘ²（Ｘは２つの解のうち大きい方とする）
【０１８４】
式１に従えば、例えばエネルギー差を５％程度にしたい場合、Ｘ≒０．５８４となるようにすれば良いということがわかる。Ｙ＝０となるのが理想的だが、それではビームスポットの長さが短くなるので、スループットとのバランスでＸを決定すると良い。
【０１８５】
次に、Ｙの許容範囲について説明する。図３０に、ビームスポットが楕円形状を有している場合の、中心軸方向におけるビーム幅に対するＹＶＯ₄レーザの出力（Ｗ）の分布を示す。斜線で示す領域は、良好な結晶性を得るために必要な出力エネルギーの範囲であり、３．５〜６Ｗの範囲内に合成したレーザ光の出力エネルギーが納まっていれば良いことがわかる。
【０１８６】
合成後のビームスポットの出力エネルギーの最大値と最小値が、良好な結晶性を得るために必要な出力エネルギー範囲にぎりぎりに入るとき、良好な結晶性が得られるエネルギー差Ｙが最大になる。よって図３０の場合は、エネルギー差Ｙが±２６．３％となり、上記範囲にエネルギー差Ｙが納まっていれば良好な結晶性が得られることがわかる。
【０１８７】
なお、良好な結晶性を得るために必要な出力エネルギーの範囲は、どこまでを結晶性が良好だと判断するかによって変わり、また出力エネルギーの分布もビームスポットの形状によって変わってくるので、エネルギー差Ｙの許容範囲は必ずしも上記値に限定されない。アニールする半導体膜の状態や厚さにもエネルギー密度の適正範囲は大きく影響される。設計者が、良好な結晶性を得るために必要な出力エネルギーの範囲を適宜定め、用いるレーザの出力エネルギーの分布からエネルギー差Ｙの許容範囲を設定する必要がある。
【０１８８】
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。
【０１８９】
（実施例５）
本実施例では、本発明のレーザ結晶化法を用いた、アクティブマトリクス基板の作製方法について図３２〜図３５を用いて説明する。本明細書ではＣＭＯＳ回路、及び駆動回路と、画素ＴＦＴ、保持容量とを有する画素部を同一基板上に形成された基板を、便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【０１９０】
まず、本実施例ではバリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスからなる基板６００を用いる。なお、基板６００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。
【０１９１】
次いで、基板６００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６０１を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）により形成する。本実施例では下地膜６０１として下地膜６０１ａ、６０１ｂの２層の下地膜を用いるが、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（図３２（Ａ））。
【０１９２】
次いで、下地膜６０１上に、公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）により２５〜８０ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の厚さで非晶質半導体膜６９２を形成する。なお、本実施例では非晶質半導体膜を成膜しているが、微結晶半導体膜、結晶性半導体膜であっても良い。また、非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を用いても良い。
【０１９３】
次に、非晶質半導体膜６９２をパターニングし、フッ化ハロゲン、例えば、ＣｌＦ、ＣｌＦ₃、ＢｒＦ、ＢｒＦ₃、ＩＦ、ＩＦ₃等を含む雰囲気で異方性ドライエッチング法によりエッチングすることで、サブアイランド６９３ａ、６９３ｂ、６９３ｃを形成する（図３２（Ｂ））。
【０１９４】
次に、サブアイランド６９３ａ、６９３ｂ、６９３ｃをレーザ結晶化法により結晶化させる。レーザ結晶化法は、本発明のレーザ照射方法を用いて行なう。具体的には、レーザ照射装置のコンピューターに入力されたマスクの情報に従って、サブアイランド６９３ａ、６９３ｂ、６９３ｃに選択的にレーザ光を照射する。もちろん、レーザ結晶化法だけでなく、他の公知の結晶化法（ＲＴＡやファーネスアニール炉を用いた熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いた熱結晶化法等）と組み合わせて行ってもよい。
【０１９５】
非晶質半導体膜の結晶化に際し、連続発振が可能な固体レーザを用い、基本波の第２高調波〜第４高調波を用いることで、大粒径の結晶を得ることができる。代表的には、Ｎｄ:ＹＶＯ₄レーザ（基本波１０６４nm）の第２高調波（５３２nm）や第３高調波（３５５ｎｍ）を用いるのが望ましい。具体的には、連続発振のＹＶＯ₄レーザから射出されたレーザ光を非線形光学素子により高調波に変換し、出力１０Ｗのレーザ光を得る。また、共振器の中にＹＶＯ₄結晶と非線形光学素子を入れて、高調波を射出する方法もある。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状のレーザ光に成形して、被処理体に照射する。このときのエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ²程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ²）が必要である。そして、１０〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザ光に対して相対的に半導体膜を移動させて照射する。
【０１９６】
なおレーザ照射は、連続発振の気体レーザもしくは固体レーザを用いることができる。気体レーザとして、エキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザなどがあり、固体レーザとして、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ₃レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザなどが挙げられる。固体レーザとしては、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｙｂ又はＴｍがドーピングされたＹＡＧ、ＹＶＯ₄、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ₃などの結晶を使ったレーザ等も使用可能である。またスラブレーザも用いることができる。当該レーザの基本波はドーピングする材料によって異なり、１μｍ前後の基本波を有するレーザ光が得られる。基本波に対する高調波は、非線形光学素子を用いることで得ることができる。
【０１９７】
上述したレーザ結晶化によって、サブアイランド６９３ａ、６９３ｂ、６９３ｃにレーザ光が照射され、結晶性が高められたサブアイランド６９４ａ、６９４ｂ、６９４ｃが形成される（図３２（Ｃ））。
【０１９８】
次に、結晶性が高められたサブアイランド６９４ａ、６９４ｂ、６９４ｃを所望の形状にパターニングして、結晶化されたアイランド６０２〜６０６を形成する（図３２（Ｄ））。
【０１９９】
また、アイランド６０２〜６０６を形成した後、ＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを行ってもよい。
【０２００】
次いで、アイランド６０２〜６０６を覆うゲート絶縁膜６０７を形成する。ゲート絶縁膜６０７はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを４０〜１５０ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により１１０ｎｍの厚さで酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成した。勿論、ゲート絶縁膜は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【０２０１】
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。
【０２０２】
次いで、ゲート絶縁膜６０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜６０８と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜６０９とを積層形成する（図３３（Ａ））。本実施例では、膜厚３０ｎｍのＴａＮ膜からなる第１の導電膜６０８と、膜厚３７０ｎｍのＷ膜からなる第２の導電膜６０９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する。また、Ｗ膜は、Ｗのターゲットを用いたスパッタ法で形成した。その他に６フッ化タングステン（ＷＦ₆）を用いる熱ＣＶＤ法で形成することもできる。いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、Ｗ膜の抵抗率は２０μΩｃｍ以下にすることが望ましい。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る。
【０２０３】
なお、本実施例では、第１の導電膜６０８をＴａＮ、第２の導電膜６０９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多結晶珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。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）で形成し、第２の導電膜をＷ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。
【０２０４】
また、２層構造に限定されず、例えば、タングステン膜、アルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜、窒化チタン膜を順次積層した３層構造としてもよい。また、３層構造とする場合、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、アルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜に代えてアルミニウムとチタンの合金膜（Ａｌ−Ｔｉ）を用いてもよいし、窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。
【０２０５】
なお、導電膜の材料によって、適宜最適なエッチングの方法や、エッチャントの種類を選択することが重要である。
【０２０６】
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６１０〜６１５を形成し、電極及び配線を形成するための第１のエッチング処理を行う。第１のエッチング処理では第１及び第２のエッチング条件で行う。（図３３（Ｂ））本実施例では第１のエッチング条件として、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング用ガスにＣＦ₄とＣｌ₂とＯ₂とを用い、それぞれのガス流量比を２５：２５：１０（ｓｃｃｍ）とし、１Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも１５０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。この第１のエッチング条件によりＷ膜をエッチングして第１の導電層の端部をテーパー形状とする。
【０２０７】
この後、レジストからなるマスク６１０〜６１５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。
【０２０８】
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６１７〜６２２（第１の導電層６１７ａ〜６２２ａと）を形成する。６１６はゲート絶縁膜であり、第１の形状の導電層６１７〜６２２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。
【０２０９】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第２のエッチング処理を行う。（図３３（Ｃ））ここでは、エッチングガスにＣＦ₄とＣｌ₂とＯ₂とを用い、Ｗ膜を選択的にエッチングする。この時、第２のエッチング処理により第２の形状の導電層６２８〜６３３が形成される。第２のエッチング処理では、第１の導電層６１７ａ〜６２２ａはほとんどエッチングされず、第２の導電層６１７ｂ〜６２２ｂが優先的にエッチングされる。ここでは第２のエッチング処理の前と後で導電層を区別するために、第２の形状の導電層６２８〜６３３が有する第１の導電層を６２８ａ〜６３３ａとし、第２の導電層を６２８ｂ〜６３３ｂとする。
【０２１０】
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、アイランドにｎ型を付与する不純物元素を低濃度に添加する。ドーピング処理はイオンドープ法、若しくはイオン注入法で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０¹³〜５×１０¹⁴atoms/cm²とし、加速電圧を４０〜８０ｋＶとして行う。本実施例ではドーズ量を１．５×１０¹³atoms/cm²とし、加速電圧を６０ｋＶとして行う。ｎ型を付与する不純物元素として１５族に属する元素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いるが、ここではリン（Ｐ）を用いる。この場合、導電層６２８〜６３３がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に不純物領域６２３〜６２７が形成される。不純物領域６２３〜６２７には１×１０¹⁸〜１×１０²⁰/cm³の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。
【０２１１】
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６３４ａ〜６３４ｃを形成して第１のドーピング処理よりも高い加速電圧で第２のドーピング処理を行う。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０¹³〜１×１０¹⁵ atoms/cm²とし、加速電圧を６０〜１２０ｋＶとして行う。ドーピング処理は第２の導電層６２８ｂ〜６３２ｂを不純物元素に対するマスクとして用い、第１の導電層６２８ａ〜６３２ａのテーパー部の下方のアイランドに不純物元素が添加されるようにドーピングする。続いて、第２のドーピング処理より加速電圧を下げて第３のドーピング処理を行って図３４（Ａ）の状態を得る。第３のドーピング処理のイオンドープ法の条件は、ドーズ量を１×１０¹⁵〜１×１０¹⁷ atoms/cm²とし、加速電圧を５０〜１００ｋＶとして行う。第２のドーピング処理および第３のドーピング処理により、第１の導電層と重なる低濃度不純物領域６３６、６４２、６４８には１×１０¹⁸〜５×１０¹⁹/cm³の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加され、高濃度不純物領域６３５、６４１、６４４、６４７には１×１０¹⁹〜５×１０²¹/cm³の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加される。
【０２１２】
もちろん適当な加速電圧にすることで、第２および第３のドーピング処理のように２回に分けて処理を行なわなくとも、１回のドーピング処理で、低濃度不純物領域および高濃度不純物領域を形成することも可能である。
【０２１３】
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６５０ａ〜６５０ｃを形成して第４のドーピング処理を行う。この第４のドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層となるアイランド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６５３、６５４、６５９、６６０を形成する。第２の導電層６２８ｂ〜６３２ｂ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６５３、６５４、６５９、６６０はジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を用いたイオンドープ法で形成する（図３４（Ｂ））。この第４のドーピング処理の際には、ｎチャネル型ＴＦＴを形成するアイランドはレジストからなるマスク６５０ａ〜６５０ｃで覆われている。
【０２１４】
なお、第１乃至３のドーピング処理によって、不純物領域６５３と６５４、６５９と６６０にはそれぞれ異なる濃度でリンが添加されているが、そのいずれの領域においてもｐ型を付与する不純物元素の濃度を１×１０¹⁹〜５×１０²¹atoms/cm³となるようにドーピング処理することにより、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域およびドレイン領域として機能するために何ら問題は生じない。
【０２１５】
以上までの工程で、それぞれのアイランドに不純物領域が形成される。
【０２１６】
次いで、レジストからなるマスク６５０ａ〜６５０ｃを除去して第１の層間絶縁膜６６１を形成する。この第１の層間絶縁膜６６１としては、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１００〜２００ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚１５０ｎｍの酸化窒化珪素膜を形成した。勿論、第１の層間絶縁膜６６１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。
【０２１７】
次いで、活性化処理としてレーザ照射を行なう。レーザアニール法を用いる場合、結晶化の際に用いたレーザを使用することが可能である。活性化の場合は、移動速度は結晶化と同じにし、０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ²程度（好ましくは０．０１〜１０ＭＷ／ｃｍ²）のエネルギー密度が必要となる。
【０２１８】
また、第１の層間絶縁膜６６１を形成する前に活性化処理を行っても良い。
【０２１９】
そして、加熱処理（３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理）を行い、水素化を行う。この工程は第１の層間絶縁膜６６１に含まれる水素によりアイランドのダングリングボンドを終端する工程である。なお水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）や、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で３００〜６５０℃で１〜１２時間の加熱処理を行っても良い。この場合は、第１の層間絶縁膜６６１の存在に関係なくアイランドを水素化することができる。
【０２２０】
次いで、第１の層間絶縁膜６６１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６６２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。次に、第２の層間絶縁膜６６２を形成した後、第２の層間絶縁膜６６２に接するように、第３の層間絶縁膜６７２を形成する。本実施例では第３の層間絶縁膜６７２として、窒化珪素膜を用いた。
【０２２１】
そして、駆動回路６８６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６６３〜６６７を形成する。なお、これらの配線は、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜と、膜厚５００ｎｍの合金膜（ＡｌとＴｉとの合金膜）との積層膜をパターニングして形成する。もちろん、二層構造に限らず、単層構造でもよいし、三層以上の積層構造にしてもよい。また、配線の材料としては、ＡｌとＴｉに限らない。例えば、ＴａＮ膜上にＡｌやＣｕを形成し、さらにＴｉ膜を形成した積層膜をパターニングして配線を形成してもよい。（図３５）
【０２２２】
また、画素部６８７においては、画素電極６７０、ゲート配線６６９、接続電極６６８を形成する。この接続電極６６８によりソース配線（６３３ａと６３３ｂの積層）は、画素ＴＦＴ６８４と電気的な接続が形成される。また、ゲート配線６６９は、画素ＴＦＴの６８４ゲート電極と電気的な接続が形成される。また、画素電極６７０は、画素ＴＦＴ６８４のドレイン領域６５８と電気的な接続が形成され、さらに保持容量６８５の不純物領域６５９と電気的な接続が形成される。また本願では画素電極と接続電極とを同じ材料で形成しているが、画素電極６７０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。
【０２２３】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ６８１とｐチャネル型ＴＦＴ６８２からなるＣＭＯＳ回路、及びｎチャネル型ＴＦＴ６８３を有する駆動回路６８６と、画素ＴＦＴ６８４、保持容量６８５とを有する画素部６８７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。
【０２２４】
駆動回路６８６のｎチャネル型ＴＦＴ６８１はチャネル形成領域６３７、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層６２８ａと重なる低濃度不純物領域６３６（ＧＯＬＤ（Gate Overlapped LDD）領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域６５２を有している。このｎチャネル型ＴＦＴ６８１と配線６６６で接続してＣＭＯＳ回路を形成するｐチャネル型ＴＦＴ６８２にはチャネル形成領域６４０、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６５３と、ｐ型を付与する不純物元素が導入された不純物領域６５４を有している。また、ｎチャネル型ＴＦＴ６８３にはチャネル形成領域６４３、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層６３０ａと重なる低濃度不純物領域６４２（ＧＯＬＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域６５６を有している。
【０２２５】
画素部の画素ＴＦＴ６８４にはチャネル形成領域６４６、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域６４５（ＬＤＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域６５８を有している。また、保持容量６８５の一方の電極として機能するアイランドには、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ型を付与する不純物元素が添加されている。保持容量６８５は、絶縁膜６１６を誘電体として、電極（６３２ａと６３２ｂの積層）と、アイランドとで形成している。
【０２２６】
本実施例は、実施例１〜実施例４と組み合わせて実施することが可能である。
【０２２７】
（実施例６）
本実施例では、実施例５で作製したアクティブマトリクス基板から、反射型液晶表示装置を作製する工程を以下に説明する。説明には図３６を用いる。
【０２２８】
まず、実施例５に従い、図３５の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図３５のアクティブマトリクス基板上、少なくとも画素電極６７０上に配向膜８６７を形成しラビング処理を行う。なお、本実施例では配向膜８６７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８７２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。
【０２２９】
次いで、対向基板８６９を用意する。対向基板８６９上に着色層８７０、８７１、平坦化膜８７３を形成する。赤色の着色層８７０と青色の着色層８７１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。
【０２３０】
本実施例では、実施例５に示す基板を用いている。従って、少なくともゲート配線６６９と画素電極６７０の間隙と、ゲート配線６６９と接続電極６６８の間隙と、接続電極６６８と画素電極６７０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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
次いで、平坦化膜８７３上に透明導電膜からなる対向電極８７６を少なくとも画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜８７４を形成し、ラビング処理を施した。
【０２３３】
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８６８で貼り合わせる。シール材８６８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８７５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８７５には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図３６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。
【０２３４】
以上のようにして作製される液晶表示装置はエネルギー分布が周期的または一様なレーザ光が照射され、大粒径の結晶粒が形成された半導体膜を用いて作製されたＴＦＴを有しており、前記液晶表示装置の動作特性や信頼性を十分なものとなり得る。そして、このような液晶表示装置は各種電子機器の表示部として用いることができる。
【０２３５】
なお、本実施例は実施例１〜実施例５と組み合わせて実施することが可能である。
【０２３６】
（実施例７）
本実施例では、実施例５で示したアクティブマトリクス基板を作製するときのＴＦＴの作製方法を用いて、発光装置を作製する例を以下に説明する。発光装置とは、基板上に形成された発光素子を該基板とカバー材の間に封入した表示用パネルおよび該表示用パネルにＴＦＴ等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。
【０２３７】
なお、本明細書中では、発光素子において陽極と陰極の間に形成された全ての層を有機発光層と定義する。有機発光層には具体的に、発光層、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層等が含まれる。基本的に発光素子は、陽極層、発光層、陰極層が順に積層された構造を有しており、この構造に加えて、陽極層、正孔注入層、発光層、陰極層や、陽極層、正孔注入層、発光層、電子輸送層、陰極層等の順に積層した構造を有していることもある。
【０２３８】
なお本実施例で用いられる発光素子は、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層または電子輸送層等が、無機化合物単独で、または有機化合物に無機化合物が混合されている材料で形成されている形態をも取り得る。また、これらの層どうしが互いに一部混合していても良い。
【０２３９】
図３７（Ａ）は、第３の層間絶縁膜７５０まで形成した時点での、本実施例の発光装置の断面図である。図３７（Ａ）において、基板７００上に設けられたスイッチングＴＦＴ７３３、電流制御ＴＦＴ７３４は実施例５の作製方法を用いて形成される。本実施例ではスイッチングＴＦＴ７３３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以上形成される構造であっても良い。また、本実施例では電流制御ＴＦＴ７３４は、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としているが、チャネル形成領域が二つ以上形成される構造であっても良い。
【０２４０】
基板７００上に設けられた駆動回路が有するｎチャネル型ＴＦＴ７３１、ｐチャネル型ＴＦＴ７３２は実施例５の作製方法を用いて形成される。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。
【０２４１】
第３の層間絶縁膜７５０は、発光装置の場合、第２の層間絶縁膜７５１に含まれる水分が有機発光層に入るのを防ぐのに効果的である。第２の層間絶縁膜７５１が有機樹脂材料を有している場合、有機樹脂材料は水分を多く含むため、第３の層間絶縁膜７５０を設けることは特に有効である。
【０２４２】
実施例５の第３の層間絶縁膜を作製する工程まで終了したら、本実施例では第３の層間絶縁膜７５０上に画素電極７１１を形成する（図３７（Ａ））。
【０２４３】
なお、画素電極７１１は、透明導電膜からなる画素電極（発光素子の陽極）である。透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化インジウムを用いることができる。また、前記透明導電膜にガリウムを添加したものを用いても良い。画素電極７１１は、配線を形成する前に平坦な第３の層間絶縁膜７５０上に形成する。本実施例においては、樹脂からなる第２の層間絶縁膜７５１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。
【０２４４】
次に、図３７（Ｂ）に示すように、第３の層間絶縁膜７５０を覆うように黒色染料、カーボンまたは黒色の顔料などを分散した樹脂膜を成膜し、発光素子となる部分に開口部を形成することで、遮蔽膜７７０を成膜する。なお樹脂として、代表的にはポリイミド、ポリアミド、アクリル、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等が挙げられるが、上記材料に限定されない。また有機樹脂の他に、遮蔽膜の材料として例えば、珪素、酸化珪素、酸化窒化珪素などに黒色染料、カーボンまたは黒色の顔料を混入したものを用いることも可能である。遮蔽膜７７０は、配線７０１〜７０７において反射した外光が、観察者の目に入るのを防ぐ効果がある。
【０２４５】
次に、画素電極７１１形成後、ゲート絶縁膜７５２、第１の層間絶縁膜７５３、第２の層間絶縁膜７５１、第３の層間絶縁膜７５０、遮蔽膜７７０にコンタクトホールを形成する。そして画素電極７１１を覆って遮蔽膜７７０上に導電膜を形成し、該導電膜をエッチングすることで、各ＴＦＴの不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線７０１〜７０７を形成する。なお、これらの配線は、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜と、膜厚５００ｎｍの合金膜（ＡｌとＴｉとの合金膜）との積層膜をパターニングして形成する。もちろん、二層構造に限らず、単層構造でもよいし、三層以上の積層構造にしてもよい。また、配線の材料としては、ＡｌとＴｉに限らない。例えば、ＴａＮ膜上にＡｌやＣｕを形成し、さらにＴｉ膜を形成した積層膜をパターニングして配線を形成してもよい（図３７（Ｂ））。
【０２４６】
また、配線７０７は電流制御ＴＦＴ７３４のソース配線（電流供給線に相当する）であり、７０６は電流制御ＴＦＴのドレイン領域と画素電極７１１とを電気的に接続する電極である。
【０２４７】
配線７０１〜７０７を形成後、樹脂材料でなるバンク７１２を形成する。バンク７１２は１〜２μm厚のアクリル膜またはポリイミド膜をパターニングして画素電極７１１の一部を露出させるように形成する。
【０２４８】
画素電極７１１の上には発光層７１３が形成される。なお、図３７（Ｂ）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。
【０２４９】
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、中分子系有機発光材料や高分子系有機発光材料を用いても良い。なお、本明細書中において、昇華性や溶解性を有さない有機化合物の凝集体（好ましくは分子数が１０以下）又は連鎖する分子の長さが５μm以下（好ましくは５０μm以下）の有機発光材料を中分子系有機発光材料とする。また、高分子系有機発光材料を用いる例として、正孔注入層として２０ｎｍのポリチオフェン（ＰＥＤＯＴ）膜をスピン塗布法により設け、その上に発光層として１００ｎｍ程度のパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）膜を設けた積層構造としても良い。なお、ＰＰＶのπ共役系高分子を用いると、赤色から青色まで発光波長を選択できる。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これらの有機発光材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
【０２５０】
次に、発光層７１３の上には導電膜からなる陰極７１４が設けられる。本実施例の場合、導電膜としてアルミニウムとリチウムとの合金膜を用いる。勿論、公知のＭｇＡｇ膜（マグネシウムと銀との合金膜）を用いても良い。陰極材料としては、周期表の１族もしくは２族に属する元素からなる導電膜もしくはそれらの元素を添加した導電膜を用いれば良い。
【０２５１】
この陰極７１４まで形成された時点で発光素子７１５が完成する。なお、ここでいう発光素子７１５は、画素電極（陽極）７１１、発光層７１３及び陰極７１４で形成されたダイオードを指す。
【０２５２】
発光素子７１５を完全に覆うようにして保護膜７５４を設けても良い。保護膜７５４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。
【０２５３】
この際、カバレッジの良い膜を保護膜７５４として用いることが好ましく、炭素膜、特にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜を用いることは有効である。ＤＬＣ膜は室温から１００℃以下の温度範囲で成膜可能であるため、耐熱性の低い発光層７１３の上方にも容易に成膜することができる。また、ＤＬＣ膜は酸素に対するブロッキング効果が高く、発光層７１３の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後に続く封止工程を行う間に発光層７１３が酸化するといった問題を防止できる。
【０２５４】
本実施例では、発光層と７１３は全てバリア性の高い炭素膜、窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化アルミニウムもしくは窒化酸化アルミニウム等の無機絶縁膜で覆われているため、水分や酸素等が発光層に入って発光層が劣化するのをより効果的に防ぐことができる。
【０２５５】
特に第３の層間絶縁膜７５０、保護膜７５４を、シリコンをターゲットとしたスパッタリング法により作製される窒化珪素膜を用いることで、より発光層への不純物の侵入を防ぐことができる。成膜条件は適宜選択すれば良いが、特に好ましくはスパッタガスには窒素（Ｎ₂）又は窒素とアルゴンの混合ガスを用い、高周波電力を印加してスパッタリングを行う。基板温度は室温の状態とし、加熱手段を用いなくても良い。既に有機絶縁膜や有機化合物層を形成した後は、基板を加熱せずに成膜することが望ましい。但し、吸着又は吸蔵している水分を十分除去するために、真空中で数分〜数時間、５０〜１００℃程度で加熱して脱水処理することは好ましい。
【０２５６】
室温でシリコンをターゲットとし、１３．５６MHzの高周波電力を印加し、窒素ガスのみ用いたスパッタリング法で形成された窒化珪素膜は、その赤外吸収スペクトルにおいてＮ−Ｈ結合とＳｉ−Ｈ結合の吸収ピークが観測されず、またＳｉ−Ｏの吸収ピークも観測されていないことが特徴的であり、膜中に酸素濃度及び水素濃度は１原子％以下であることがわかっている。このことからも、より効果的に酸素や水分などの不純物の侵入を防ぐことができるのがわかる。
【０２５７】
さらに、発光素子７１５を覆って封止材７１７を設け、カバー材７１８を貼り合わせる。封止材７１７としては紫外線硬化樹脂を用いれば良く、内部に吸湿効果を有する物質もしくは酸化防止効果を有する物質を設けることは有効である。また、本実施例においてカバー材７１８はガラス基板や石英基板やプラスチック基板（プラスチックフィルムも含む）の両面に炭素膜（好ましくはダイヤモンドライクカーボン膜）を形成したものを用いる。
【０２５８】
こうして図３７（Ｂ）に示すような構造の発光装置が完成する。なお、バンク７１２を形成した後、保護膜７５４を形成するまでの工程を、大気解放せずに連続的に処理することは有効である。また、さらに発展させてカバー材７１８を貼り合わせる工程までを大気解放せずに連続的に処理することも可能である。
【０２５９】
こうして、基板７００上にｎチャネル型ＴＦＴ７３１、７３２、スイッチングＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）７３３および電流制御ＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）７３４が形成される。
【０２６０】
なお本実施例では遮蔽膜７７０を第３の層間絶縁膜７５０とバンク７１２の間に形成したが、本発明はこの構成に限定されない。配線７０１〜７０７において反射した外光が、観察者の目に入るのを防ぐことができる位置に設けることが肝要である。例えば、本実施例のように発光素子７１５から発せられる光が基板７００側に向かっている場合、第１の層間絶縁膜７５３と第２の層間絶縁膜７５１の間に遮蔽膜を設けるようにしても良い。そしてこの場合においても、遮蔽膜は発光素子からの光が通過できるように開口部を有する。
【０２６１】
さらに、図３７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。
【０２６２】
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。
【０２６３】
以上のようにして作製される発光装置は、エネルギー分布が周期的または一様なレーザ光が照射され、大粒径の結晶粒が形成された半導体膜を用いて作製されたＴＦＴを有しており、前記発光装置の動作特性や信頼性を十分なものとなり得る。そして、このような発光装置は各種電子機器の表示部として用いることができる。
【０２６４】
なお、本実施例では、発光素子から発せられる光がＴＦＴ側に向かっているが、発光素子がＴＦＴとは反対側に向かっていても良い。この場合、バンクに黒色染料、カーボンまたは黒色の顔料を混入した樹脂を用いることができる。図４４に、発光素子からの発光がＴＦＴとは反対の方に向いている発光装置の断面図を示す。
【０２６５】
図４４では、第３の層間絶縁膜９５０を形成した後、ゲート絶縁膜９５２、第１の層間絶縁膜９５３、第２の層間絶縁膜９５１、第３の層間絶縁膜９５０にコンタクトホールを形成する。そして第３の層間絶縁膜９５０上に導電膜を形成し、該導電膜をエッチングすることで、各ＴＦＴの不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線９０１〜９０７を形成する。なお、これらの配線は、３００ｎｍ厚のアルミニウム合金膜（１wt%のチタンを含有したアルミニウム膜）をパターニングして形成する。もちろん、単層構造に限らず、二層以上の積層構造にしてもよい。また、配線の材料としては、ＡｌとＴｉに限らない。そして、配線９０６の一部は画素電極を兼ねている。
【０２６６】
配線９０１〜９０７を形成後、樹脂材料でなるバンク９１２を形成する。バンク９１２は１〜２μm厚の黒色染料、カーボンまたは黒色の顔料を混入した樹脂をパターニングして画素電極９０６の一部を露出させるように形成する。なお樹脂として、代表的にはポリイミド、ポリアミド、アクリル、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等が挙げられるが、上記材料に限定されない。
【０２６７】
画素電極９０６の上には発光層９１３が形成される。そして、発光層９１３を覆って透明導電膜からなる対向電極（発光素子の陽極）が形成される。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。
【０２６８】
画素電極９０６、発光層９１３、対向電極９１４とによって発光素子９１５が形成される。
【０２６９】
バンク９１２は、配線９０１〜９０７において反射した外光が、観察者の目に入るのを防ぐ効果がある。
【０２７０】
なお、本実施例は実施例１〜実施例６のいずれか一と組み合わせて実施することが可能である。
【０２７１】
（実施例８）
本実施例では、本発明の半導体装置の１つである発光装置の画素の構成について説明する。図３８に本実施例の発光装置の画素の断面図を示す。
【０２７２】
図３８において、９１１は基板、９１２は下地となる絶縁膜（以下、下地膜という）である。基板９１１としては透光性基板、代表的にはガラス基板、石英基板、ガラスセラミックス基板、又は結晶化ガラス基板を用いることができる。但し、作製プロセス中の最高処理温度に耐えるものでなくてはならない。
【０２７３】
８２０１はスイッチングＴＦＴ、８２０２は電流制御ＴＦＴであり、それぞれｎチャネル型ＴＦＴ、ｐチャネル型ＴＦＴで形成されている。有機発光層の発光方向が基板の下面（ＴＦＴ及び有機発光層が設けられていない面）の場合、上記構成であることが好ましい。しかしスイッチングＴＦＴと電流制御ＴＦＴは、ｎチャネル型ＴＦＴでもｐチャネル型ＴＦＴでも、どちらでも構わない。
【０２７４】
スイッチングＴＦＴ８２０１は、ソース領域９１３、ドレイン領域９１４、ＬＤＤ領域９１５a〜９１５d、分離領域９１６及びチャネル形成領域９６３、９６４を含む活性層と、ゲート絶縁膜９１８と、ゲート電極９１９a、９１９bと、第１層間絶縁膜９２０と、ソース信号線９２１と、ドレイン配線９２２とを有している。なお、ゲート絶縁膜９１８又は第１層間絶縁膜９２０は基板上の全ＴＦＴに共通であっても良いし、回路又は素子に応じて異ならせても良い。
【０２７５】
また、図３８に示すスイッチングＴＦＴ８２０１はゲート電極９１９a、９１９bが電気的に接続されており、いわゆるダブルゲート構造となっている。勿論、ダブルゲート構造だけでなく、トリプルゲート構造などいわゆるマルチゲート構造（直列に接続された二つ以上のチャネル形成領域を有する活性層を含む構造）であっても良い。
【０２７６】
マルチゲート構造はオフ電流を低減する上で極めて有効であり、スイッチングＴＦＴのオフ電流を十分に低くすれば、それだけ電流制御ＴＦＴ８２０２のゲート電極に接続された保持容量が必要とする最低限の容量を抑えることができる。即ち、保持容量の面積を小さくすることができるので、マルチゲート構造とすることは発光素子の有効発光面積を広げる上でも有効である。
【０２７７】
また、ＬＤＤ領域９１５a〜９１５dの長さ（幅）は０．５〜３．５μｍ、代表的には２．０〜２．５μｍとすれば良い。なお、二つ以上のゲート電極を有するマルチゲート構造の場合、チャネル形成領域の間に設けられた分離領域９１６（ソース領域又はドレイン領域と同一の濃度で同一の不純物元素が添加された領域）がオフ電流の低減に効果的である。
【０２７８】
次に、電流制御ＴＦＴ８２０２は、ソース領域９２６、ドレイン領域９２７及びチャネル形成領域９６５を含む活性層と、ゲート絶縁膜９１８と、ゲート電極９３０と、第１層間絶縁膜９２０と、ソース配線９３１並びにドレイン配線９３２を有して形成される。本実施例において電流制御ＴＦＴ８２０２はｐチャネル型ＴＦＴである。
【０２７９】
また、スイッチングＴＦＴ８２０１のドレイン領域９１４は電流制御ＴＦＴ８２０２のゲート９３０に接続されている。図示してはいないが、具体的には電流制御ＴＦＴ８２０２のゲート電極９３０はスイッチングＴＦＴ８２０１のドレイン領域９１４とドレイン配線（接続配線とも言える）９２２を介して電気的に接続されている。なお、ゲート電極９３０はシングルゲート構造となっているが、マルチゲート構造であっても良い。また、電流制御ＴＦＴ８２０２のソース信号線９３１は電流供給線（図示せず）に接続される。
【０２８０】
以上は画素内に設けられたＴＦＴの構造について説明したが、このとき同時に駆動回路も形成される。図３８には駆動回路を形成する基本単位となるＣＭＯＳ回路が図示されている。
【０２８１】
図３８においては極力動作速度を落とさないようにしつつホットキャリア注入を低減させる構造を有するＴＦＴをＣＭＯＳ回路のｎチャネル型ＴＦＴ８２０４として用いる。なお、ここでいう駆動回路としては、ソース信号側駆動回路、ゲート信号側駆動回路を指す。勿論、他の論理回路（レベルシフタ、Ａ／Ｄコンバータ、信号分割回路等）を形成することも可能である。
【０２８２】
ＣＭＯＳ回路のｎチャネル型ＴＦＴ８２０４の活性層は、ソース領域９３５、ドレイン領域９３６、ＬＤＤ領域９３７及びチャネル形成領域９６２を含み、ＬＤＤ領域９３７はゲート絶縁膜９１８を介してゲート電極９３９と重なっている。
【０２８３】
ドレイン領域９３６側のみにＬＤＤ領域９３７を形成しているのは、動作速度を落とさないための配慮である。また、このｎチャネル型ＴＦＴ８２０４はオフ電流値をあまり気にする必要はなく、それよりも動作速度を重視した方が良い。従って、ＬＤＤ領域９３７は完全にゲート電極に重ねてしまい、極力抵抗成分を少なくすることが望ましい。即ち、いわゆるオフセットはなくした方がよい。
【０２８４】
また、ＣＭＯＳ回路のｐチャネル型ＴＦＴ８２０５は、ホットキャリア注入による劣化が殆ど気にならないので、特にＬＤＤ領域を設けなくても良い。従って活性層はソース領域９４０、ドレイン領域９４１及びチャネル形成領域９６１を含んでいる。さらにｐチャネル型ＴＦＴ８２０５は、ゲート絶縁膜９１８とゲート電極９４３が設けられる。勿論、ｎチャネル型ＴＦＴ８２０４と同様にＬＤＤ領域を設け、ホットキャリア対策を講じることも可能である。
【０２８５】
なお９４２、９３８、９１７ａ、９１７ｂ、９２９はチャネル形成領域９６１〜９６５を形成するためのマスクである。
【０２８６】
また、ｎチャネル型ＴＦＴ８２０４及びｐチャネル型ＴＦＴ８２０５はそれぞれソース配線９４４、９４５を有している。また、ドレイン配線９４６によってｎチャネル型ＴＦＴ８２０４とｐチャネル型ＴＦＴ８２０５とのドレイン領域は互いに電気的に接続される。
【０２８７】
本発明のレーザ照射方法は、半導体膜の成膜、活性層の結晶化、活性化またはその他レーザアニールを用いる工程において使用することができる。
【０２８８】
図４０に、本実施例の発光装置を作製する場合の生産フローを示す。まずＣＡＤを用いて半導体装置の設計を行う。具体的には、まずアイランドのマスクを設計し、次に、該アイランドを１つまたは複数含むようなサブアイランドのマスクを設計する。
【０２８９】
そして、設計されたサブアイランドのマスクの形状に関する情報（パターン情報）を、レーザ照射装置が有するコンピューターに入力する。コンピューターでは、入力されたサブアイランドのパターン情報に基づき、走査方向に対して垂直方向における、各サブアイランドの幅Ｗ_Sを算出する。そして、各サブアイランドの幅Ｗ_Sをもとに、走査方向に対して垂直方向におけるスリットの幅Ｗ_BWを設定する。次に、スリットの幅Ｗ_BWをもとに、マーカーの位置を基準として、レーザ光の走査経路を定める。
【０２９０】
一方、基板に形成されたマーカーに従って、ゲート電極を形成する。このときゲート電極とマーカーを同時に形成しても良い。そして、ゲート電極を覆うようにゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜に接するように半導体膜を形成する。そして、サブアイランドのマスクを用いて該半導体膜をパターニングし、サブアイランドを形成する。そしてサブアイランドが形成された基板を、レーザ照射装置のステージに設置する。
【０２９１】
次に、マーカーを基準にして、定められた走査経路にしたがってレーザ光を照射し、サブアイランドをねらって結晶化する。
【０２９２】
そして、レーザ光を照射した後、レーザ光照射により結晶性が高められたサブアイランドをパターニングし、アイランドを形成する。以下の具体的な作製工程はＴＦＴの形状によって異なるが、代表的にはアイランドに不純物領域を形成する。そして、アイランドを覆うように層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、不純物領域の一部を露出させる。そして該コンタクトホールを介して不純物領域に接するように層間絶縁膜上に配線を形成する。
【０２９３】
なお本実施例の構成は、実施例１〜７と自由に組み合わせて実施することが可能である。
【０２９４】
（実施例９）
本実施例では、本発明のレーザ照射方法を用いて作製された発光装置の画素の構成について説明する。図４１に本実施例の発光装置の画素の断面図を示す。
【０２９５】
１７５１はｎチャネル型ＴＦＴであり、１７５２はｐチャネル型ＴＦＴである。ｎチャネル型ＴＦＴ１７５１は、半導体膜１７５２と、第１の絶縁膜１７７０と、第１の電極１７５４、１７５５と、第２の絶縁膜１７７１と、第２の電極１７５６、１７５７とを有している。そして、半導体膜１７５２は、第１濃度の一導電型不純物領域１７５８と、第２濃度の一導電型不純物領域１７５９と、チャネル形成領域１７６０、１７６１を有している。
【０２９６】
第１の電極１７５４、１７５５とチャネル形成領域１７６０、１７６１とは、それぞれ第１の絶縁膜１７７０を間に挟んで重なっている。また、第２の電極１７５６、１７５７と、チャネル形成領域１７６０、１７６１とは、それぞれ第２の絶縁膜１７７１を間に挟んで重なっている。
【０２９７】
ｐチャネル型ＴＦＴ１７５２は、半導体膜１７８０と、第１の絶縁膜１７７０と、第１の電極１７８２と、第２の絶縁膜１７７１と、第２の電極１７８１とを有している。そして、半導体膜１７８０は、第３濃度の一導電型不純物領域１７８３と、チャネル形成領域１７８４を有している。
【０２９８】
第１の電極１７８１とチャネル形成領域１７８４とは、それぞれ第１の絶縁膜１７７０を間に挟んで重なっている。第２の電極１７８２とチャネル形成１７８４とは、それぞれ第２の絶縁膜１７７１を間に挟んで重なっている。
【０２９９】
そして、第１の電極１７８１と第２の電極１７８２とは、配線１７９０を介して電気的に接続されている。
【０３００】
本発明のレーザ照射方法は、半導体膜１７５２、１７８０の結晶化、活性化またはその他レーザアニールを用いる工程において使用することができる。
【０３０１】
本実施例では、スイッチング素子として用いるＴＦＴ（本実施例の場合ｎチャネル型ＴＦＴ１７５１）は、第１の電極に一定の電圧を印加している。第１の電極に一定の電圧を印加することで、電極が１つの場合に比べて閾値のばらつきを抑えることができ、なおかつオフ電流を抑えることができる。
【０３０２】
また、スイッチング素子として用いるＴＦＴよりも大きな電流を流すＴＦＴ（本実施例の場合ｐチャネル型ＴＦＴ１７５２）は、第１の電極と第２の電極とを電気的に接続している。第１の電極と第２の電極に同じ電圧を印加することで、実質的に半導体膜の膜厚を薄くしたのと同じように空乏層が早く広がるので、サブスレッショルド係数を小さくすることができ、オン電流を大きくすることができる。よって、この構造のＴＦＴを駆動回路に使用することにより、駆動電圧を低下させることができる。また、オン電流を大きくすることができるので、ＴＦＴのサイズ（特にチャネル幅）を小さくすることができる。そのため集積密度を向上させることができる。
【０３０３】
図４２に、本実施例の発光装置を作製する場合の生産フローを示す。まずＣＡＤを用いて半導体装置の設計を行う具体的には、まずアイランドのマスクを設計し、次に、該アイランドを１つまたは複数含むようなサブアイランドのマスクを設計する。そして、設計されたサブアイランドのパターン情報を、レーザ照射装置が有するコンピューターに入力する。
【０３０４】
コンピューターでは、入力されたサブアイランドのパターン情報に基づき、走査方向に対して垂直方向における、各サブアイランドの幅Ｗ_Sを算出する。そして、各サブアイランドの幅Ｗ_Sをもとに、走査方向に対して垂直方向におけるスリットの幅Ｗ_BWを設定する。次に、スリットの幅Ｗ_BWをもとに、マーカーの位置を基準として、レーザ光の走査経路を定める。
【０３０５】
一方、基板に形成されたマーカーに従って、第１の電極を形成する。このとき第１の電極とマーカーを同時に形成しても良い。そして、第１の電極を覆うように第１の絶縁膜を形成し、第１の絶縁膜に接するように半導体膜を形成する。そして、サブアイランドのマスクを用いて該半導体膜をパターニングし、サブアイランドを形成する。そしてサブアイランドが形成された基板を、レーザ照射装置のステージに設置する。
【０３０６】
次に、マーカーを基準にして、定められた走査経路にしたがってレーザ光を照射し、サブアイランドをねらって結晶化する。
【０３０７】
そして、レーザ光を照射した後、レーザ光照射により結晶性が高められたサブアイランドをパターニングし、アイランドを形成する。以下の具体的な作製工程はＴＦＴの形状によって異なるが、代表的にはアイランドに不純物領域を形成する。そして、レーザ光を照射した後、アイランドを覆うように第２の絶縁膜と第２の電極とを順に形成し、アイランドに不純物領域を形成する。そして、第２の絶縁膜及び第２の電極を覆うように層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、不純物領域の一部を露出させる。そして該コンタクトホールを介して不純物領域に接するように層間絶縁膜上に配線を形成する。
【０３０８】
なお、本実施例は実施例１〜実施例８のいずれか一と組み合わせて実施することが可能である。
【０３０９】
（実施例１０）
本実施例では、本発明のレーザ照射方法を用いて駆動回路（信号線駆動回路または走査線駆動回路）を作製し、非晶質半導体膜で形成された画素部にＴＡＢまたはＣＯＧ等を用いて実装されている例について説明する。
【０３１０】
図３１（Ａ）に、駆動回路をＴＡＢに実装し、該ＴＡＢを用いて画素部と、外付のコントローラ等が形成されたプリント基板とを接続している例を示す。ガラス基板５０００に画素部５００１が形成されており、ＴＡＢ５００５を介して本発明のレーザ照射方法で作製された駆動回路５００２と接続されている。また駆動回路５００２はＴＡＢ５００５を介して、プリント基板５００３と接続されている。またプリント基板５００３には外部のインターフェースと接続するための端子５００４が設けられている。
【０３１１】
図３１（Ｂ）に、駆動回路と画素部をＣＯＧで実装している例を示す。ガラス基板５１００に画素部５１０１が形成されており、ガラス基板５１００上に本発明のレーザ照射方法で作製された駆動回路５１０２が実装されている。また基板５１００には外部のインターフェースと接続するための端子５１０４が設けられている。
【０３１２】
本発明のレーザ照射方法で作製したＴＦＴはチャネル形成領域の結晶性がより高められるため、高速動作が可能であり、画素部に比べて高速動作が要求される駆動回路を構成するのにより適している。また、画素部と駆動回路を別個に作製することで、歩留まりを高めることができる。
【０３１３】
なお、本実施例は実施例１〜実施例９のいずれか一と組み合わせて実施することが可能である。
【０３１４】
（実施例１１）
本実施例では、本発明のレーザ照射方法を用いた発光装置の作製方法について説明する。
【０３１５】
実施例５の作製方法に従って、第２の層間絶縁膜７５１まで形成する（図３９）。本実施例ではスイッチングＴＦＴ８３３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以上形成される構造であっても良い。また、本実施例では電流制御ＴＦＴ８３４は、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としているが、チャネル形成領域が二つ以上形成される構造であっても良い。
【０３１６】
基板７００上に設けられた駆動回路が有するｎチャネル型ＴＦＴ８３１、ｐチャネル型ＴＦＴ８３２は実施例５の作製方法を用いて形成される。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。
【０３１７】
実施例５の第２の層間絶縁膜７５１を作製する工程まで終了したら、本実施例では、第２の層間絶縁膜７５１を覆うように黒色染料、カーボンまたは黒色の顔料などを分散した樹脂膜を成膜する。なお樹脂として、代表的にはポリイミド、ポリアミド、アクリル、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等が挙げられるが、上記材料に限定されない。また有機樹脂の他に、遮蔽膜の材料として例えば、珪素、酸化珪素、酸化窒化珪素などに黒色染料、カーボンまたは黒色の顔料を混入したものを用いることも可能である。
【０３１８】
そして該樹脂膜と、第２の層間絶縁膜７５１と、第１の層間絶縁膜７５３と、ゲート絶縁膜７５２をエッチングしてコンタクトホールを形成する。そして、樹脂膜上に導電膜を形成し、該導電膜をエッチングすることで、各ＴＦＴの不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線８０１〜８０７と、反射防止膜８０８とを形成する。なお、これらの配線及び反射防止膜は、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜と、膜厚５００ｎｍの合金膜（ＡｌとＴｉとの合金膜）との積層膜をパターニングして形成する。もちろん、二層構造に限らず、単層構造でもよいし、三層以上の積層構造にしてもよい。また、配線の材料としては、ＡｌとＴｉに限らない。例えば、ＴａＮ膜上にＡｌやＣｕを形成し、さらにＴｉ膜を形成した積層膜をパターニングして配線及び反射防止膜を形成してもよい。
【０３１９】
反射防止膜８０８は、発光装置の外部から入射した光が、発光素子の陰極において反射して、観察者の目に鏡のように写るのを防ぐ効果を有している。
【０３２０】
そして配線８０１〜８０７と、反射防止膜８０８とをマスクとして、樹脂膜をエッチングし、遮蔽膜８７０を形成する。遮蔽膜８７０は、発光装置の外部から入射した光が、発光素子の陰極において反射して、観察者の目に鏡のように写るのを防ぐ効果を有している。
【０３２１】
次に、第２の層間絶縁膜７５１、配線８０１〜８０７、反射防止膜８０８及び遮蔽膜８７０を覆って、第３の層間絶縁膜８５０を形成する。第３の層間絶縁膜８５０は、有機樹脂膜であっても、無機絶縁膜であってもよい。
【０３２２】
そして第３の層間絶縁膜８５０を形成した後、第３の層間絶縁膜８５０の一部をエッチングしてコンタクトホールを形成し、導電膜を成膜する。そして該導電膜をパターニングすることで、第３の層間絶縁膜８５０上に、配線８０６、８０７にそれぞれ接続された配線８６０、８６１を形成する。
【０３２３】
なお、配線８６０は発光素子に電流を供給するための電源供給線として用い、配線８０４はソース信号線として用いている。そして、本実施例において配線８６０と配線８０４は、第３の層間絶縁膜８５０を間に挟んで重なり合うように配置することで、開口率を高めることができる。
【０３２４】
次に、配線８６０、８６１を覆うように、第３の層間絶縁膜８５０上に第４の層間絶縁膜８６１を形成する。第４の層間絶縁膜８６１は、後に形成される画素電極を平坦化させるために、有機樹脂膜を用いるのが望ましい。そして第４の層間絶縁膜８６１を形成した後、第４の層間絶縁膜８６１に接するように、第５の層間絶縁膜８６２を形成した。第５の層間絶縁膜８６２は、第４の層間絶縁膜８６１に含まれる水分が、後に形成される画素電極を介して、有機発光層に入るのを防ぐのに効果的である。有機樹脂は水分を多く含むため、無機絶縁膜からなる第５の層間絶縁膜８６２を設けることは特に有効である。本実施例では第５の層間絶縁膜８６２として、窒化珪素膜を用いた。
【０３２５】
次に、第５の層間絶縁膜８６２及び第４の層間絶縁膜８６１をエッチングすることでコンタクトホールを形成し、第５の層間絶縁膜８６２上に、配線８６１に接続する画素電極８１１を形成する。
【０３２６】
なお、画素電極８１１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。本実施例においては、樹脂からなる第５の層間絶縁膜８６２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。
【０３２７】
次に、画素電極８１１形成後、無機絶縁膜でなるバンク８１２を形成する。バンク８１２は１〜２μm厚の無機絶縁膜をパターニングして画素電極８１１の一部を露出させるように形成する。
【０３２８】
画素電極８１１の上には発光層８１３が形成される。なお、図３９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。
【０３２９】
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、中分子系有機発光材料や高分子系有機発光材料を用いても良い。また、高分子系有機発光材料を用いる例として、正孔注入層として２０ｎｍのポリチオフェン（ＰＥＤＯＴ）膜をスピン塗布法により設け、その上に発光層として１００ｎｍ程度のパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）膜を設けた積層構造としても良い。なお、ＰＰＶのπ共役系高分子を用いると、赤色から青色まで発光波長を選択できる。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これらの有機発光材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
【０３３０】
次に、発光層８１３の上には導電膜からなる陰極８１４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。
【０３３１】
この陰極８１４まで形成された時点で発光素子８１５が完成する。なお、ここでいう発光素子８１５は、画素電極（陽極）８１１、発光層８１３及び陰極８１４で形成されたダイオードを指す。
【０３３２】
発光素子８１５を完全に覆うようにして保護膜８５４を設けても良い。保護膜８５４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。
【０３３３】
この際、カバレッジの良い膜を保護膜８５４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８１３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８１３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８１３が酸化するといった問題を防止できる。
【０３３４】
本実施例では、発光層と８１３は全てバリア性の高い炭素膜、窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化アルミニウムもしくは窒化酸化アルミニウム等の無機絶縁膜で覆われているため、水分や酸素等が発光層に入って発光層が劣化するのをより効果的に防ぐことができる。
【０３３５】
特にバンク８１２、第５の層間絶縁膜８６２、保護膜８５４を、シリコンをターゲットとしたスパッタリング法により作製される窒化珪素膜を用いることで、より発光層への不純物の侵入を防ぐことができる。成膜条件は適宜選択すれば良いが、特に好ましくはスパッタガスには窒素（Ｎ₂）又は窒素とアルゴンの混合ガスを用い、高周波電力を印加してスパッタリングを行う。基板温度は室温の状態とし、加熱手段を用いなくても良い。既に有機絶縁膜や有機化合物層を形成した後は、基板を加熱せずに成膜することが望ましい。但し、吸着又は吸蔵している水分を十分除去するために、真空中で数分〜数時間、５０〜１００℃程度で加熱して脱水処理することは好ましい。
【０３３６】
室温でシリコンをターゲットとし、１３．５６MHzの高周波電力を印加し、窒素ガスのみ用いたスパッタリング法で形成された窒化珪素膜は、その赤外吸収スペクトルにおいてＮ−Ｈ結合とＳｉ−Ｈ結合の吸収ピークが観測されず、またＳｉ−Ｏの吸収ピークも観測されていないことが特徴的であり、膜中に酸素濃度及び水素濃度は１原子％以下であることがわかっている。このことからも、より効果的に酸素や水分などの不純物の侵入を防ぐことができるのがわかる。
【０３３７】
さらに、発光素子８１５を覆って封止材８１７を設け、カバー材８１８を貼り合わせる。封止材８１７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８１８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。
【０３３８】
こうして図３９に示すような構造の発光装置が完成する。なお、バンク８１２を形成した後、保護膜８５４を形成するまでの工程を、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８１８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。
【０３３９】
なお、本実施例は実施例１〜実施例１０のいずれか一と組み合わせて実施することが可能である。
【０３４０】
（実施例１２）
本実施例では、本発明を用いて形成された発光装置の構造について説明する。
【０３４１】
図４３に本実施例の発光装置の断面図を示す。図４３では、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）にそれぞれ対応した発光素子４５０ｒ、４５０ｇ、４５０ｂの断面図を示しており、それぞれ画素電極４５１ｒ、４５１ｇ、４５１ｂと、有機発光層４５２ｒ、４５２ｇ、４５２ｂと、陰極４５３、保護膜４５７とを有している。有機発光層は、Ｒ、Ｇ、Ｂの順番に成膜することが望ましい。
【０３４２】
そして、本実施例では、カバー材４５４上にカラーフィルターが設けられている。Ｒの発光素子４５０ｒに対応する部分には赤のカラーフィルター４５５ｒが、Ｇの発光素子４５０ｇに対応する部分には緑のカラーフィルター４５５ｇが、Ｂの発光素子４５０ｂに対応する部分には青のカラーフィルター４５５ｂが設けられている。
【０３４３】
また各カラーフィルターの間に、隣同士の発光素子の光が混ざらないように、遮光性の膜（ブラックマトリクス）４５６が設けられている。
【０３４４】
上記構成によって、発光装置の色純度を高めることができる。
【０３４５】
本実施例の構成は、実施例１〜１１と組み合わせて実施することが可能である。
【０３４６】
（実施例１３）
本実施例では、サブアイランドとビームスポットの形状のバリエーションについて説明する。
【０３４７】
図１５（Ａ）に本実施例のサブアイランドの形状の一例を示す。４６０はサブアイランドであり、該サブアイランド４６０は、ビームスポット４６５が矢印の方向に移動する過程において、４つの接点４６１〜４６４と時間差をおいて接する。なお接点の数はこれに限定されない。
【０３４８】
図１５（Ｂ）に本実施例のサブアイランドの形状の一例を示す。４７０はサブアイランドであり、該サブアイランド４７０は、４つのビームスポット４７５〜４７８が矢印の方向に移動する過程において、４つの接点４７１〜４７４と時間差をおいて接する。ビームスポット４７５〜４７８の走査により形成される軌跡は、互いに一部重なっており、なおかつその重なった部分とアイランドのチャネル形成領域とが重ならないようにする。
【０３４９】
なお接点の数はこれに限定されない。またビームスポットと接点の数は必ずしも１対１で対応していなくとも良く、１つのビームスポットに２つ以上の接点が存在するようにしても良い。
【０３５０】
本実施例の構成は、実施例１〜１２と組み合わせて実施することが可能である。
【０３５１】
（実施例１４）
本実施例では、スリット状のＴＦＴの構造について説明する。
【０３５２】
図１４（Ａ）に、本発明を用いて形成されたスリット状のアイランド４８０の形状を示す。アイランド４８０は、互いに分離しているチャネル形成領域となる複数の部分４８１〜４８３と、ソース領域又はドレイン領域となる不純物領域４８４、４８５とを有している。なおＬＤＤ領域やオフセット領域を設けるようにしても良い。
【０３５３】
図１４（Ｂ）に、図１４（Ａ）に示したアイランド４８０を活性層として用いたＴＦＴの形状を示す。また、図１４（Ｂ）に示したＴＦＴの、破線Ａ−Ａ’における断面図を図１４（Ｃ）に、破線Ｂ−Ｂ’における断面図を図１４（Ｄ）に示す。アイランド４８０のチャネル形成領域４８１〜４８３に接するゲート絶縁膜４８６と、該ゲート絶縁膜４８６に接するゲート電極４８７とを有している。なお図１４（Ｂ）ではゲート絶縁膜４８６をエッチングし、不純物領域４８４、４８５が露出する構成を有しているが、本発明はこの構成に限定されず、ゲート絶縁膜４８６が不純物領域４８４、４８５を覆うようにしても良い。
【０３５４】
チャネル幅Ｗ_STと、各チャネル形成領域間の距離Ｗ_SOは、サブアイランドの接点間の距離によって決まり、設計者が適宜設定することが可能である。
【０３５５】
なお、図１４（Ｅ）に、図１４（Ｂ）に示したＴＦＴの、破線Ａ−Ａ’における断面図の図１４（Ｃ）とは異なる構成を示す。図１４（Ｅ）では、チャネル形成領域がテーパー状に形成されており、図１４（Ｃ）の場合に比べて、ゲート絶縁膜４８６とゲート電極４８７の成膜の際に生じる段切れを防ぐことができる。
【０３５６】
本実施例は、実施例１〜１３と自由に組み合わせて実施することが可能である。
【０３５７】
（実施例１５）
本実施例では、本発明のサブアイランドの形状について説明する。
【０３５８】
図２５（Ａ）に、本実施例のサブアイランドの形状を示す。サブアイランド２５１は１つの接点でビームスポット２５５と接する。そしてサブアイランド２５１の周囲をギザギザにすることで、ビームスポットの長軸方向と走査方向との間に存在しするサブアイランドのエッジの長さを長くすることができる。ただし、該サブアイランドのエッジとビームスポットとが重なっているとき、ビームスポットの移動に伴って、ビームスポットと重なるサブアイランドの面積が増加するように、ビームスポットの走査方向を定めることが重要である。
【０３５９】
本実施例では、サブアイランド２５１の走査方向と垂直な方向において、最も狭い部分の幅Ｗを５〜１０μｍ程度とし、接点２５６から走査方向と垂直な方向において最も狭い部分までの、走査方向における距離ｔを２４μmとしたが、これらの値は設計者が適宜設定することができる。
【０３６０】
上記構成により、接点から成長する結晶と、エッジの部分から成長する結晶とによって、接点から走査方向の延長上に位置するサブアイランドの中心部分の結晶性をより高めることができる。
【０３６１】
図２５（Ｂ）に、図２５（Ａ）に示したサブアイランドを複数連ねた形状を有するサブアイランド２５２を示す。２５３はアイランドの形状を示しており、図２５（Ｂ）に示したサブアイランドを用いることで、スリット状の活性層を有するＴＦＴを形成することができる。
【０３６２】
本実施例は、実施例１〜１４と自由に組み合わせて実施することが可能である。
【０３６３】
（実施例１６）
図４６を用いて、本発明の発光装置の画素の構成について説明する。
【０３６４】
図４６において、基板６０００に、下地膜６００１が形成されており、該下地膜６００１上にトランジスタ６００２が形成されている。トランジスタ６００２は活性層６００３と、ゲート電極６００５と、活性層６００３とゲート電極６００５の間に挟まれたゲート絶縁膜６００４と、を有している。
【０３６５】
活性層６００３は多結晶半導体膜を用いるのが好ましく、該多結晶半導体膜は、公知の技術により非晶質珪素膜を結晶化することで形成することができる。公知の結晶化方法としては、電熱炉を使用した熱結晶化方法、レーザ光を用いたレーザアニール結晶化法、赤外光を用いたランプアニール結晶化法がある。結晶化には、例えば連続発振型のアルゴンレーザ光や連続発振型のエキシマレーザ光を用いることができる。或いは特開平７−１３０６５２号公報で開示された技術に従って、触媒元素を用いる結晶化法で多結晶半導体膜を形成することもできる。
【０３６６】
また、スパッタ法、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法などで形成した多結晶半導体膜を用いていても良い。
【０３６７】
なお、活性層は珪素だけではなくシリコンゲルマニウムを用いるようにしても良い。シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニウムの濃度は０．０１〜４．５atomic％程度であることが好ましい。また窒化炭素が添加された珪素を用いていても良い。
【０３６８】
またゲート絶縁膜６００４は、酸化珪素、窒化珪素または酸化窒化珪素を用いることができる。またそれらを積層した膜、例えばＳｉＯ₂上にＳｉＮを積層した膜を、ゲート絶縁膜として用いても良い。またＳｉＯ₂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、酸化シリコン膜を形成した。このようにして作製される酸化シリコン膜は、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。また窒化アルミニウムをゲート絶縁膜として用いることができる。窒化アルミニウムは熱伝導率が比較的高く、ＴＦＴで発生した熱を効果的に拡散させることができる。またアルミニウムの含まれない酸化珪素や酸化窒化珪素等を形成した後、窒化アルミニウムを積層したものをゲート絶縁膜として用いても良い。また、ＳｉをターゲットとしたＲＦスパッタ法を用いて形成されたＳｉＯ₂をゲート絶縁膜として用いても良い。
【０３６９】
またゲート電極６００５として、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、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。また単層の導電膜ではなく、複数の層からなる導電膜を積層したものであっても良い。
【０３７０】
例えば、第１の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）で形成し、第２の導電膜をＷとする組み合わせ、第１の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）で形成し、第２の導電膜をＴｉとする組み合わせ、第１の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）で形成し、第２の導電膜をＡｌとする組み合わせ、第１の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）で形成し、第２の導電膜をＣｕとする組み合わせで形成することが好ましい。また、第１の導電膜及び第２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や、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。
【０３７１】
また、２層構造に限定されず、例えば、タングステン膜、アルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜、窒化チタン膜を順次積層した３層構造としてもよい。また、３層構造とする場合、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、アルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜に代えてアルミニウムとチタンの合金膜（Ａｌ−Ｔｉ）を用いてもよいし、窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。
【０３７２】
なお、導電膜の材料によって、適宜最適なエッチングの方法や、エッチャントの種類を選択することが重要である。
【０３７３】
またトランジスタ６００４は、第１の層間絶縁膜６００６で覆われており、第１の層間絶縁膜６００６上には第２の層間絶縁膜６００７と、第３の層間絶縁膜６００８とが積層されている。
【０３７４】
第１の層間絶縁膜６００６は、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、酸化珪素、窒化珪素または酸化窒化珪素膜を単層でまたは積層して用いることができる。また酸素よりも窒素のモル比率が高い酸化窒化珪素膜上に、窒素よりも酸素のモル比率が高い酸化窒化珪素膜を積層した膜を第１の層間絶縁膜６００６として用いても良い。
【０３７５】
なお、第１の層間絶縁膜６００６を成膜した後、加熱処理（３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理）を行うと、第１の層間絶縁膜６００６に含まれる水素により、活性層６００３に含まれる半導体のダングリングボンドを終端する（水素化）ことができる。
【０３７６】
また第２の層間絶縁膜６００７は、非感光性のアクリルを用いることができる。
【０３７７】
第３の層間絶縁膜６００８は、水分や酸素などの発光素子の劣化を促進させる原因となる物質を、他の絶縁膜と比較して透過させにくい膜を用いる。代表的には、例えばＤＬＣ膜、窒化炭素膜、ＲＦスパッタ法で形成された窒化珪素膜等を用いるのが望ましい。
【０３７８】
また図４６において６０１０は陽極、６０１１は発光層、６０１２は陰極であり、陽極６０１０と発光層６０１１と陰極６０１２が重なっている部分が発光素子６０１３に相当する。トランジスタ６００２は、発光素子６０１３に供給する電流を制御する駆動用トランジスタであり、発光素子６０１３と直接、または他の回路素子を介して直列に接続されている。
【０３７９】
発光層６０１１は、発光層単独かもしくは発光層を含む複数の層が積層された構成を有している。
【０３８０】
陽極６０１０は第３の層間絶縁膜６００８上に形成されている。また第３の層間絶縁膜６００８上には隔壁として用いる有機樹脂膜６０１４が形成されている。有機樹脂膜６０１４は開口部６０１５を有しており、該開口部において陽極６０１０と発光層６０１１と陰極６０１２が重なり合うことで発光素子６０１３が形成されている。
【０３８１】
そして有機樹脂膜６０１４及び陰極６０１２上に、保護膜６０１６が成膜されている。保護膜６０１６は第３の層間絶縁膜６００８と同様に、水分や酸素などの発光素子の劣化を促進させる原因となる物質を、他の絶縁膜と比較して透過させにくい膜を用いる。代表的には、例えばＤＬＣ膜、窒化炭素膜、ＲＦスパッタ法で形成された窒化珪素膜等を用いるのが望ましい。また上述した水分や酸素などの物質を透過させにくい膜と、該膜に比べて水分や酸素などの物質を透過させやすい膜とを積層させて、保護膜として用いることも可能である。
【０３８２】
また有機樹脂膜６０１４は、発光層６０１１が成膜される前に、吸着した水分や酸素等を除去するために真空雰囲気下で加熱しておく。具体的には、１００℃〜２００℃、０．５〜１時間程度、真空雰囲気下で加熱処理を行なう。望ましくは３×１０^-7Ｔｏｒｒ以下とし、可能であるならば３×１０^-8Ｔｏｒｒ以下とするのが最も望ましい。そして、有機樹脂膜に真空雰囲気下で加熱処理を施した後に発光層を成膜する場合、成膜直前まで真空雰囲気下に保つことで、信頼性をより高めることができる。
【０３８３】
また有機樹脂膜６０１４の開口部６０１５における端部は、有機樹脂膜６０１４上に一部重なって形成されている発光層６０１１に、該端部において穴があかないように、丸みを帯びさせることが望ましい。具体的には、開口部における有機樹脂膜の断面が描いている曲線の曲率半径が、０．２〜２μｍ程度であることが望ましい。
【０３８４】
上記構成により、後に形成される発光層や陰極のカバレッジを良好とすることができ、陽極６０１０と陰極６０１２が発光層６０１１に形成された穴においてショートするのを防ぐことができる。また発光層６０１１の応力を緩和させることで、発光領域が減少するシュリンクとよばれる不良を低減させることができ、信頼性を高めることができる。
【０３８５】
なお図４６では、有機樹脂膜６０１４として、ポジ型の感光性のアクリル樹脂を用いた例を示している。感光性の有機樹脂には、光、電子、イオンなどのエネルギー線が露光された箇所が除去されるポジ型と、露光された箇所が残るネガ型とがある。本発明ではネガ型の有機樹脂膜を用いても良い。また感光性のポリイミドを用いて有機樹脂膜６０１４を形成しても良い。
【０３８６】
ネガ型のアクリルを用いて有機樹脂膜６０１４を形成した場合、開口部６０１５における端部が、Ｓ字状の断面形状となる。このとき開口部の上端部及び下端部における曲率半径は、０．２〜２μｍとすることが望ましい。
【０３８７】
陽極６０１０は透明導電膜を用いることができる。ＩＴＯの他、酸化インジウムに２〜２０％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した透明導電膜を用いても良い。図４６では陽極６０１０としＩＴＯを用いている。陽極６０１０は、その表面が平坦化されるように、ＣＭＰ法、ポリビニルアルコール系の多孔質体で拭浄して研磨しても良い。またＣＭＰ法を用いた研磨後に、陽極６０１０の表面に紫外線照射、酸素プラズマ処理などを行ってもよい。
【０３８８】
また陰極６０１２は、仕事関数の小さい導電膜であれば公知の他の材料を用いることができる。例えば、Ｃａ、Ａｌ、ＣａＦ、ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ等が望ましい。
【０３８９】
なお図４６では、発光素子から発せられる光が基板６０００側に照射される構成を示しているが、光が基板とは反対側に向かうような構造の発光素子としても良い。
【０３９０】
また図４６ではトランジスタ６００２と発光素子の陽極６０１０が接続されているが、本発明はこの構成に限定されず、トランジスタ６００２と発光素子の陰極６００１が接続されていても良い。この場合、陰極は第３の層間絶縁膜６００８上にＴｉＮ等を用いて形成される。
【０３９１】
なお、実際には図４６まで完成したら、さらに外気に曝されないように気密性が高く、脱ガスの少ない保護フィルム（ラミネートフィルム、紫外線硬化樹脂フィルム等）や透光性のカバー材でパッケージング（封入）することが好ましい。その際、カバー材の内部を不活性雰囲気にしたり、内部に吸湿性材料（例えば酸化バリウム）を配置したりするとＯＬＥＤの信頼性が向上する。
【０３９２】
なお、本発明は上述した作製方法に限定されず、公知の方法を用いて作製することが可能である。また本実施例は、実施例１〜実施例１５と自由に組み合わせることが可能である。
【０３９３】
【発明の効果】
本発明では、半導体膜全体にレーザ光を走査して照射するのではなく、少なくとも必要不可欠な部分を最低限結晶化できるようにレーザ光を走査する。上記構成により、半導体膜を結晶化させた後パターニングにより除去される部分にレーザ光を照射する時間を省くことができ、基板１枚あたりにかかる処理時間を大幅に短縮することができる。
【０３９４】
また、複数のレーザ光を重ね合わせてエネルギー密度の低い部分を互いに補い合うようにすることで、複数のレーザ光を重ね合わせないで単独で用いるよりも、半導体膜の結晶性を効率良く高めることができる。
【０３９５】
そして（１００）面の配向率が高いアイランドをＴＦＴの活性層として用いると、ＴＦＴの移動度を高くすることができる。また、活性層の（１００）面の配向率が高いと、その上に形成するゲート絶縁膜の膜質のバラツキを少なくすることができ、それ故にＴＦＴのしきい値電圧のバラツキを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のレーザ照射方法を示す図。
【図２】 ビームスポットとサブアイランドとの位置関係を示す図。
【図３】 ビームスポットとサブアイランドとの位置関係を示す図。
【図４】 レーザ照射装置の図。
【図５】 レーザ照射装置の図。
【図６】 レーザビームのエネルギー密度の分布を示す図。
【図７】 レーザビームのエネルギー密度の分布を示す図。
【図８】 レーザビームのエネルギー密度の分布を示す図。
【図９】 スリットとビームスポットとの位置関係を示す図。
【図１０】 スリットとビームスポットとの位置関係を示す図。
【図１１】 スリットとビームスポットとの位置関係を示す図。
【図１２】 サブアイランドとアイランドとの位置関係を示す図。
【図１３】 サブアイランドとアイランドとの位置関係を示す図。
【図１４】 スリット状ＴＦＴの構造を示す図。
【図１５】 ビームスポットとサブアイランドとの位置関係を示す図。
【図１６】 サブアイランドにおけるゲッタリング領域の位置を示す図と、ニッケル含有層を作製した非晶質半導体層にレーザ光を照射している様子を示す図。
【図１７】 被処理物においてレーザ光の移動する方向を示す図。
【図１８】 レーザ光の照射部分とマスクとの位置関係を示す図。
【図１９】 本発明の生産フローを示す図。
【図２０】 本発明の生産フローを示す図。
【図２１】 本発明の生産フローを示す図。
【図２２】 従来の生産フローを示す図。
【図２３】 レーザ光の照射部分とマスクとの位置関係を示す図。
【図２４】 光学系の図。
【図２５】 サブアイランドの形状を示す図。
【図２６】 被処理物においてレーザ光の移動する方向を示す図。
【図２７】 被処理物においてレーザ光の移動する方向を示す図。
【図２８】 重ね合わせたビームスポットの中心軸方向におけるエネルギー密度の分布を示す図。
【図２９】 ビームスポットの中心間の距離とエネルギー差の関係を示す図。
【図３０】 ビームスポットの中心軸方向における出力エネルギーの分布を示す図。
【図３１】 駆動回路をパネルに実装している図。
【図３２】 本発明のレーザ照射方法を用いた半導体装置の作製方法を示す図。
【図３３】 本発明のレーザ照射方法を用いた半導体装置の作製方法を示す図。
【図３４】 本発明のレーザ照射方法を用いた半導体装置の作製方法を示す図。
【図３５】 本発明のレーザ照射方法を用いた半導体装置の作製方法を示す図。
【図３６】 本発明のレーザ照射方法を用いて作製された液晶表示装置の図。
【図３７】 本発明のレーザ照射方法を用いた発光装置の作製方法を示す図。
【図３８】 本発明のレーザ照射方法を用いた発光装置の断面図。
【図３９】 本発明のレーザ照射方法を用いた発光装置の断面図。
【図４０】 本発明の生産フローを示す図。
【図４１】 本発明のレーザ照射方法を用いた発光装置の断面図。
【図４２】 本発明の生産フローを示す図。
【図４３】 本発明のレーザ照射方法を用いた発光装置の断面図。
【図４４】 本発明のレーザ照射方法を用いた発光装置の断面図。
【図４５】 光学系の図。
【図４６】 本発明のレーザ装置を用いて作製された発光装置の断面図。

Claims (13)

1. レーザ光のビームスポットが基板上において線状になるように集光し、
   前記ビームスポットのエネルギー密度が低い部分あるいは一定ではない部分を、スリットによって遮蔽し、
   遮蔽されなかった前記ビームスポットを走査することで、前記基板上に形成された多角形のサブアイランドに前記集光されたレーザ光を照射し、
   前記遮蔽されなかったビームスポットを走査する際に、前記ビームスポットが前記サブアイランドに達したとき、前記ビームスポットと前記サブアイランドとが複数点で接することを特徴とするレーザ光の照射方法。
2. 基板上に形成された多角形のサブアイランドのパターン情報をレーザ照射装置に記憶させ、
   レーザ光のビームスポットが前記基板上において線状になるように集光し、
   前記記憶されたパターン情報を用いて、前記サブアイランドを含むように前記ビームスポットの走査経路を定め、
   前記ビームスポットのエネルギー密度が低い部分あるいは一定ではない部分を、スリットによって遮蔽し、
   前記走査経路に従って、遮蔽されなかった前記ビームスポットを移動させることで、前記サブアイランドにレーザ光を照射し、
   前記遮蔽されなかったビームスポットを走査する際に、前記ビームスポットが前記サブアイランドに達したとき、前記ビームスポットと前記サブアイランドとが複数点で接することを特徴とするレーザ光の照射方法。
3. 基板上に形成された多角形のサブアイランドのパターン情報をレーザ照射装置に記憶させ、
   レーザ光のビームスポットが前記基板上で線状になるように集光し、
   前記記憶されたパターン情報を用いて、前記サブアイランドを含むように、前記ビームスポットの走査経路及び走査方向に対して垂直方向における幅を定め、
   前記ビームスポットのエネルギー密度が低い部分あるいは一定ではない部分を、スリットによって遮蔽し、
   前記走査経路に従って、遮蔽されなかった前記ビームスポットを移動させることで、前記サブアイランドにレーザ光を照射し、
   前記遮蔽されなかったビームスポットを走査する際に、前記ビームスポットが前記サブアイランドに達したとき、前記ビームスポットと前記サブアイランドとが複数点で接することを特徴とするレーザ光の照射方法。
4. 基板上に形成された多角形のサブアイランドのパターン情報をレーザ照射装置に記憶させ、
   レーザ光のビームスポットが前記基板上で線状になるように集光し、
   前記記憶されたパターン情報を用いて、前記サブアイランドを含むように、前記ビームスポットの走査経路及び走査方向に対して垂直方向における幅を定め、
   前記ビームスポットのエネルギー密度が低い部分あるいは一定ではない部分を、スリットによって遮蔽し、
   前記サブアイランドと共通の半導体膜から形成されたマーカーを基準として、前記走査経路に従って、遮蔽されなかった前記ビームスポットを移動させることで、前記サブアイランドにレーザ光を照射し、
   前記遮蔽されなかったビームスポットを走査する際に、前記ビームスポットが前記サブアイランドに達したとき、前記ビームスポットと前記サブアイランドとが複数点で接することを特徴とするレーザ光の照射方法。
5. レーザ光のビームスポットが基板上において線状になるように集光し、
   前記ビームスポットを前記基板に対して相対的に走査することで、前記基板上に形成されたサブアイランドに前記集光されたレーザ光を照射し、
   前記ビームスポットを走査する際に、同時または時間差をおいて、前記ビームスポットと前記サブアイランドとが複数点で接することを特徴とするレーザ光の照射方法。
6. レーザ光のビームスポットが基板上において線状になるように集光し、
   前記ビームスポットのエネルギー密度が低い部分あるいは一定ではない部分を、スリットによって遮蔽し、
   遮蔽されなかった前記ビームスポットを前記基板に対して相対的に走査することで、前記基板上に形成されたサブアイランドに前記集光されたレーザ光を照射し、
   前記遮蔽されなかったビームスポットを走査する際に、同時または時間差をおいて、前記ビームスポットと前記サブアイランドとが複数点で接することを特徴とするレーザ光の照射方法。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項において、
   前記サブアイランドの周囲は、ギザギザであることを特徴とするレーザ光の照射方法。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか１項において、
   前記複数点における前記サブアイランドの角度は６０°以上１２０°以下であることを特徴とするレーザ光の照射方法。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか１項において、
   前記レーザ光の走査が減圧雰囲気下または不活性ガス雰囲気下において行われることを特徴とするレーザ光の照射方法。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか一項において、
    前記レーザ光は、ＹＡＧ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、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザまたはＹ_２Ｏ_３レーザから選ばれた一種または複数種を用いて出力されていることを特徴とするレーザ光の照射方法。
11. 請求項１乃至請求項９のいずれか一項において、
    前記レーザ光は、スラブレーザを用いて出力されていることを特徴とするレーザ光の照射方法。
12. 請求項１乃至請求項１１のいずれか１項において、
    前記レーザ光は連続発振であることを特徴とするレーザ光の照射方法。
13. 請求項１乃至請求項１２のいずれか一項において、
    前記レーザ光は第２高調波であることを特徴とするレーザ光の照射方法。

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