JP4748873B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザまたはそれに準ずる強光により、基板上に形成された半導体膜に添加されたドーパントを活性化する方法により作製される半導体装置の作製方法に関する。前記半導体装置は、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、例えば、液晶表示装置に代表される電気光学装置、及び電気光学装置を部品として搭載した電気機器、発光装置等も半導体装置の範疇に入るものとする。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス等の絶縁基板上に形成された半導体膜に対しレーザアニールを行い、結晶化させたり結晶性を向上させたり半導体膜に添加されたドーパントを活性化させたりする技術が広く研究されている。上記半導体膜には珪素膜がよく用いられる。
【０００３】
上記絶縁基板にはガラス基板がよく用いられる。ガラス基板であれば、例えば６００ｍｍ×７２０ｍｍ×０．７ｍｍのサイズの大面積基板に加工することができる。ガラス基板以外には石英基板などが使用されるが、石英基板は大面積化が困難である。このようにガラス基板を使う利点は大きいが、石英基板と比較してガラス基板の融点が低いことが問題である。半導体膜のアニールには比較的高温を要するため、アニールの際のガラス基板の変形が問題となっていた。本問題を解決するために考案されたのが、半導体膜のレーザアニールである。レーザは非常に強いエネルギーを短時間に発光することができるため、物体を非平衡に加熱することが可能である。よって、ガラス基板の温度をあまり上げずに、半導体膜の温度のみを上昇させることが可能となる。すなわち、ガラス基板に成膜された半導体膜のアニールには、レーザを用いるのが好ましい。
【０００４】
上記技術により得られた結晶性半導体膜は多くの結晶粒からできているため、多結晶半導体膜と呼ばれる。多結晶半導体膜は、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、多結晶半導体膜を利用すると、例えば、従来の非晶質半導体膜を使って作製した半導体装置では実現できなかったアクティブマトリクス型の液晶表示装置（一枚の基板上に、画素駆動用と駆動回路用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を作製した半導体装置）が作製できる。このように、多結晶半導体膜は、非晶質半導体膜と比較し、非常に特性の高い半導体膜である。
【０００５】
一方、非晶質半導体膜の結晶化工程においては、比較的低温の熱処理で行える方法も考案された。前記方法の詳細は特開平7-183540号公報に記載されている。ここで、前記方法を簡単に説明する。まず、非晶質半導体膜にニッケルまたは、パラジウム、または鉛等の元素を微量に添加する。添加の方法は、プラズマ処理法や蒸着法、イオン注入法、スパッタ法、溶液塗布法等を利用すればよい。前記添加の後、非晶質半導体膜を例えば550℃の窒素雰囲気で4時間加熱すると、多結晶半導体膜が得られる。結晶化に最適な加熱温度や加熱時間等は、前記元素の添加量や、非晶質半導体膜の状態による。以上、加熱による非晶質半導体膜の結晶化の方法の例を記した。
【０００６】
前述のように、レーザアニールによる結晶化は、基板の温度を余り上昇させずに、非晶質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、歪点の低いガラス基板には勿論、プラスティック基板等にも用いることが出来る。レーザアニールの工程は、半導体膜に添加されたドーパントを活性化させる工程にも用いられる。前記工程は熱アニールで行われることも多い。
【０００７】
また、現在の量産工程において、レーザアニールに用いられるレーザはエキシマレーザである。エキシマレーザは、パルス発振式のため出力も大きく、また半導体膜でよく用いられる珪素膜に対し吸収係数が非常に高いため、前記量産工程に用いられる。出力の大きいパルス発振のレーザビームを被照射面において、数ｃｍ角の四角いスポットや、長さ10ｃｍ以上の線状となるように光学系にて成形し、レーザビームを走査させて(あるいはレーザビームの照射位置を被照射面に対し相対的に移動させて)、レーザアニールを行う方法が、生産性が高く工業的に優れているため、好んで使用されている。
【０００８】
特に、被照射面においてレーザビームの形状が線状であるレーザビーム（以下線状ビームと表記する）を用いると、前後左右の走査が必要なスポット状のレーザビームを用いた場合とは異なり、線状ビームの線方向に直角な方向だけの走査で被照射面全体にレーザビームを照射することができるため、生産性が高い。線方向に直角な方向に走査するのは、それが最も効率の良い走査方向であるからである。この高い生産性により、現在レーザアニールにはパルス発振の大出力のレーザを適当な光学系で加工した線状ビームを使用することが主流になりつつある。線状ビームは特にサイズが６００ｍｍ×７２０ｍｍ×０．７ｍｍのような大面積基板を使った量産工程において有効である。
【０００９】
【本発明が解決しようとする課題】
本発明は、半導体膜に添加されたドーパントのレーザによる活性化工程を課題とする。半導体膜にドーピングを行う場合、例えば、トップゲート型のTFTを作製するときは、ゲート電極をマスクとしてドーピングを行うことがよく行われる。ドーピングは主にドーパントをイオン化し加速電圧を加えることで、イオンに速度を与えて半導体膜に打ち込むことにより行われる。ドーピングが行われた後、半導体膜中のドーパントを活性化させるために、レーザや熱によるアニールが行われる。もしくはレーザと熱の両方を併用した方法も採られる。
【００１０】
一般に、熱によるドーパントの活性化よりは、レーザによるドーパントの活性化の方が、低抵抗化の点で勝っている。しかしながら、例えばトップゲート型のTFTに対しレーザによるドーパントの活性化を行う場合においては、ゲート電極の下方、もしくはその近傍に位置する半導体膜の一部が陰になるので、そこにレーザが照射されないという欠点も有していた。特に半導体素子としてTFTの信頼性を考えた場合、ゲート電極の下方にも低濃度のドーパントを添加することもよく行われている。このような構造をGold（Gate-Drain Overlappeｄ LDD）構造と呼ぶ。この場合は、ゲート電極の下方のドーパントにレーザを照射することは困難である。この場合は、ガラス基板の裏面側からレーザを照射すればゲート電極の下方のドーパントにレーザを照射することが可能となるが、一般に半導体膜に使われているエキシマレーザはガラスをあまり透過しないのでエネルギー効率が悪く実用的でない。なお、本明細書中においてガラス基板の裏面とは、半導体膜が成膜されていない方の面を指す。本明細書中においてガラス基板の表面とは、半導体膜が成膜されている方の面を指す。また、たとえ上記の低濃度のドーパントが添加された部分（以下低ドーズ領域と呼ぶ。）が無くても、ドーピングされた領域とドーピングされていないチャネル領域との間には高い電界が生じるので、この部分の欠陥密度を低下させる目的で、適当なエネルギーのレーザビームを照射することは重要である。
【００１１】
エキシマレーザの発生するような紫外光線のガラスに対する透過率は比較的低いが、一方で可視光線はガラスに対してほとんど透明である。よって、可視光線のレーザをガラス基板の裏面側から照射し半導体膜全体をアニールすることは容易である。しかしながら、可視光線のレーザは一般に、半導体膜に対しても透光性を有しており、半導体膜に一部熱として吸収されるものの、他の一部は光として透過してしまう。可視光線のこの様な性質により、例えばトップゲート型のTFTの製造過程において、ガラス基板の裏面側からレーザ照射を行う場合、光に対する反射率の高いゲート電極の下方に位置するチャネル領域と、反射率の高い物質が上方に配置されないソース領域及びドレイン領域とで、照射されるレーザのエネルギーが変わってしまう。すなわち、ソース領域及びドレイン領域の上方には、特に光を反射するような媒体はないのであるが、チャネル領域の上方や、その他の低ドーズ領域（TFTの構造をGoldと呼ばれる構造とした場合に設けられる領域）の上方には、ゲート電極が位置しているため、ゲート電極からの反射光が、再度チャネル領域や、前記低ドーズ領域に照射されるため、これらの領域には、ソース領域及びドレイン領域に入るエネルギーよりも多くのエネルギーが投入される。従って、ソース領域及びドレイン領域の両方を十分に活性化できるエネルギーを投入すると必要以上にゲート電極の下方に位置するチャネル領域等にエネルギーが投入され、結晶状態が悪くなってしまう場合も出る。
【００１２】
本発明の目的は、ソース領域及びドレイン領域に十分なレーザのエネルギーを投入すると同時に、チャネル領域やGold構造のTFTに設けられる低ドーズ領域に必要以上のエネルギーが投入されないレーザアニールの方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達するために、本発明は、基板に対して透明性の高いレーザ若しくはそれに準ずる強い光（本明細書中、これらを総称して光と呼ぶこととする。）を半導体膜が成膜された基板の裏面側から照射し、前記半導体膜を透過した光を基板の表面側に配置された反射板にて反射させ、基板の表面側からソース領域及びドレイン領域に反射光を照射することを特徴とする。本発明はこの様な思想に基づき考案された方法を提供する。本発明は大面積基板にも有効に適用できるため生産性にも優れている。本実施例において、それに準ずる強い光とは、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、高圧ナトリウムランプ、キセノンランプ等を指す。基板には、可視光線に対して透過率の高い石英基板や、ガラス基板やプラスチック基板を用いると好ましい。
【００１４】
具体的には、例えばガラス基板の表面上に設けられたトップゲート型のTFTのソース領域及びドレイン領域や、その他の低ドーズ領域を活性化する場合、ゲート電極をマスクとしてセルフアラインにてドーズを添加した領域を形成した後、ガラス基板の裏面側から適当な強度にてレーザビームを照射する。本工程を図１(a)に沿って説明する。図１(a)の中で、ガラス基板１０１と下地膜１０２とは、活性化工程に用いるレーザビームに対し透光性を有しており、ガラス基板１０１の側からレーザビームを入射させても活性層１０３に十分なレーザエネルギーを加えることができる。活性層１０３のソース領域及びドレイン領域１０３１には、ゲート電極１０５をマスクとしてＮ型もしくはＰ型の不純物が添加されており、ソース領域及びドレイン領域１０３１の間には、チャネル領域１０３２が形成される。活性層１０３とゲート電極１０５の間にはゲート絶縁膜１０４がある。Goldと呼ばれる構造を形成するために、チャネル領域１０３２の両端でゲート電極の下には低ドーズ領域が設けられる場合もある。
【００１５】
図１(a)の状態で、例えば可視光線のレーザビームをガラス基板１０１の裏側から活性層１０３に照射すると、レーザビームの一部は活性層１０３に吸収されるが、他の一部は透過する。透過光の一部は、ゲート電極１０５にて反射され、再びチャネル領域１０３２に照射される。他の一部の透過光は、ソース領域及びドレイン領域１０３１を透過し、そのまま半導体膜の外部に抜けてしまう。この抜けてしまったレーザビームを反射体１０６にて再び活性層１０３に照射すると、ゲート電極１０５がマスクとなるため、ソース領域及びドレイン領域１０３１のみにレーザビームが照射され、チャネル領域１０３２にはレーザビームが照射されない。
【００１６】
これにより、ゲート電極の下方に位置するチャネル領域等の領域と同等のエネルギーをソース領域及びドレイン領域に照射することが可能となる。ボトムゲート型のTFTのソース領域及びドレイン部分や、その他の低ドーズ領域を活性化する場合も同様の思想でレーザアニールを行えば、本発明の目的を達成できる。ボトムゲート型のTFTの図を図１(b)に示す。ガラス基板１０７の上にゲート電極１０８が形成されており、その上にゲート絶縁膜１０９が形成される。更にその上には、半導体膜１１０が形成されており、ゲート電極１０８の直上にチャネル領域１１０２が、チャネル領域１１０２の両側には、Ｎ型もしくはＰ型を付与する不純物元素が添加されたソース領域及びドレイン領域１１０１がある。ソース領域及びドレイン領域１１０１にドーパントを添加するには、ゲート電極の直上にマスクを形成してから、イオンドープ法もしくはイオン注入法により行えばよい。その後、前記マスクを除去する。この状態で、ガラス基板の表面側からレーザビームを照射し、ガラス基板の裏側に反射体１１１を配置すれば、トップゲートで得られる効果と同じ効果を得ることができる。
【００１７】
反射体１０６、１１１はガラス基板からある程度距離をおいて配置した方がよい。特に光源にレーザを用いる場合は、ガラス基板の裏面側から照射されるレーザビーム１と、ガラス基板の表面側から照射されるレーザビーム２とが互いに干渉し、エネルギー分布の均一性が悪化することがあるため、レーザビーム１とレーザビーム２との光路差は、レーザのコヒーレント長以上とする方が好ましい。また、反射体からの反射光が入射光の光路と完全に一致すると、レーザビームがレーザ発振器に戻り、レーザ発振器を破損する恐れがあるので、反射体を２枚のミラーで構成する等、工夫して入射光と反射光との光路を一致させないことが重要である。反射光と入射光のガラス基板における照射位置を完全に一致させなくても本発明の本質には何ら影響しないので、１枚の反射体のみの使用でも構わない。
【００１８】
また、このときレーザビームのエネルギーのみでは十分でない場合は、ランプやヒータによりガラス基板を加熱しながら行うとよい。例えば、このとき加熱手段はガラス基板の近傍に配置する。前記加熱手段があることで、レーザビームのエネルギーの不足を補えるため、線状ビームを使用する場合には、線状ビームの長さをより長くすることができる。これにより、一度にレーザアニールできる面積が広がるので、より大面積の基板を効率よく処理することができる。あるいは、反射体からの反射光の基板表面に於けるエネルギー密度が不十分であるときは、反射体を凹面鏡とし、基板表面でのレーザビームのエネルギー密度を増加させてもよい。また、ランプやヒータと凹面鏡を併用してもよい。
【００１９】
次に、本発明のレーザの照射方法を実現する装置に関し説明する。基板を水平に設置することを前提とした場合、基板の裏面側から光を照射する方法は、基板を裏に返し上方から光を照射する方法か、基板の下方から光を照射する方法がある。基板を裏に返す方法は非常に装置を複雑にし、生産性も落ちてしまうことから、好ましくない。従って、基板の表面が上方を向くようにし、基板の下方から光を照射するようにすることが好ましい。このような装置構成を実現するためには、例えば、基板を配置するステージが光に対し透明であるとよい。あるいは、基板を配置するステージに隙間を設け、そこから光が入射できる構成としてもよい。この場合は、基板を光に対して相対的に送るために、例えばベルトコンベア方式のような方法を用いて基板を送るとよい。このとき、用いる光は線状ビームであると隙間を細長くできるので好ましい。すなわち、ステージに隙間を設けることによる基板のたわみが最小限に抑えられるので、線状ビームのピント位置の狂いが最小限となる。特に、ガラス基板に大面積のものを用いると基板のたわみは無視できない程度となるため、基板のたわみを抑制する装置構成とする必要が生じる。一般に線状ビームは非常に細いため、ピント位置が数mm狂うだけでエネルギー密度が大幅に変動してしまうので、基板のたわみは１mm以下に抑える必要がある。
【００２０】
本発明を以下に列挙する。本発明の１つは、基板の表面に半導体膜を形成し、前記半導体膜上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極をマスクとして前記半導体膜に不純物元素を添加し、前記ガラス基板の裏面側から第１の光を照射し、前記基板の表面側から第２の光を照射し、前記第２の光は、前記第１の光の一部が前記基板および前記半導体膜を透過し、前記基板の表面側に設置する反射体によって反射する光であることを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００２１】
本発明の他の１つは、基板の表面に半導体膜を形成し、前記半導体膜上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極をマスクとして前記半導体膜に不純物元素を添加し、前記ガラス基板の裏面側から第１の光を照射し、前記基板の表面側から第２の光を照射し、前記第２の光は、前記第１の光の一部が前記基板および前記半導体膜を透過し、前記基板の表面側に設置する反射体によって反射する光であり、前記基板の裏面から前記反射体を経由した前記基板の表面までの光路長は、前記第１の光のコヒーレント長より長いことを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００２２】
本発明の他の１つは、基板の表面に半導体膜を形成し、前記半導体膜上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極をマスクとして前記半導体膜に不純物元素を添加し、前記ガラス基板の裏面側から第１の光を照射し、前記基板の表面側から第２の光を照射し、前記第２の光は、前記第１の光の一部が前記基板および前記半導体膜を透過し、前記基板の表面側に設置する反射体によって反射する光であり、前記第２の光は、前記基板の裏面から前記反射体に到達するまでの光路とは異なる光路で前記基板の表面に到達することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００２３】
上記発明において、前記第１の光および前記第２の光は、レーザ光もしくはそれに準ずる光であることを特徴としている。このようにすると生産性が高いので好ましい。
【００２４】
また、上記発明において、前記第１の光は、ＹＡＧレーザの第２高調波、ＹＬＦレーザの第２高調波、ガラスレーザの第２高調波、ＹＶＯ4レーザの第２高調波およびＡｒレーザのうちいずれか１つ若しくはそれらの組み合わせからなる光であるとガラス基板や透明な基板等に対して本発明を利用できる。
【００２５】
また、上記発明において、前記基板は、ガラス基板であると安価に半導体装置を作製できるのでよい。
【００２６】
また、上記発明において、前記反射体は、シリンドリカルの凹面鏡であると前記第２の光の基板表面におけるエネルギー密度を高くできるので好ましい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本実施形態では、ゲート電極の下方に低濃度のドーパントを添加したTFTに対しレーザアニールを行う例を示す。ゲート電極の下にレーザを照射するためには、上記で示したように、基板の裏面側から例えばYAGレーザの第２高調波を照射するのがエネルギー効率が良く効果的である。YAGレーザの第２高調波は、緑であるので可視光である。
【００２８】
図２に本発明のレーザ照射装置を示す。レーザ発振器２０１はYAGレーザである。レーザ発振器２０１から射出されるレーザビームは光学系２０２〜２０６により、線状ビームに加工される。YAGレーザは一般に干渉性が高いので、エネルギー分布を均一化するためにはレーザビームを複数に分割して合成する方法（公知のビームの均一化の方法）と組み合わせて、分割されたレーザビームそれぞれに互いに光路差を設ける等の工夫をする必要がある。光路差は、例えば図２において、階段状に加工されたガラス板２０２にレーザビームを入射させることによりつければよい。階段の各々の段に入射するレーザビームには、ガラスの屈折率が１よりも大きいために光路差がつけられる。前記光路差がレーザビームのコヒーレント長よりも長ければ、レーザビームの干渉性が大きく弱められるため公知のビームの均一化の方法を用いることができる。光路差が付けられたレーザビームの各々をシリンドリカルレンズアレイ２０３を形成するシリンドリカルレンズに入射させ、これによりレーザビームを分割する。各々のシリンドリカルレンズから射出されるレーザビームはシリンドリカルレンズ２０４により、照射面またはその近傍にて１つに合成される。これにより一様なエネルギー分布をもつ線状ビームが得られる。
【００２９】
レーザビームをガラス基板の下方に入射させるために、光学系を介したレーザビームはミラー２０５により上方に折り返される。レーザビームは、半導体膜が上方に形成されたガラス基板２０９に照射される。ガラス基板２０９は図１(a)の状態になっている。このとき、レーザビームのエネルギー密度を確保するために、集光用のシリンドリカルレンズ２０６を使って線状ビームを細くしてもよい。また、レーザビームをガラス基板２０９に対し垂直に入射させると、ガラス基板の裏面からの反射光と半導体膜からの反射光とが干渉し不均一なレーザアニールの原因となるので好ましくない。そこで、ミラー２０５の角度等を変えることでレーザビームの入射角度を適当に変えて、前記干渉を抑制するとよい。
【００３０】
ガラス基板２０９は、線状ビームを通すための隙間が設けられたステージ２０７に配置される。ステージ２０７にはベルトコンベアのような搬送手段２０８が幾つか設けられており、ガラス基板２０９を１方向に送る役割を果たす。これによりガラス基板２０９の全面にレーザビームが照射される。前述した通り、レーザビームの一部はガラス基板２０９を透過するため、透過光をミラー２１０により折り返して再びガラス基板２０９に照射するようにする。ミラー２１０により折り返されたレーザビームはガラス基板の表に照射されるため、ソース領域及びドレイン領域の部分には照射されるが、ゲート電極の下方に設けられたチャネル領域等には照射されない。ガラス基板２０９上に設けられた素子に一様にレーザビームを照射するため、レーザビームを照射しながらガラス基板２０９を搬送手段２０８にて移動させ、ガラス基板２０９の全面にレーザビームが照射されるようにする。
【００３１】
以上、レーザアニールの方法について述べた。次に、TFTの具体的な作製方法に関し述べる。
【００３２】
ゲート電極の下に低ドーズのドーパントを添加したTFTで構成されるアクティブマトリクス基板の作製方法について図３を用いて説明する。本実施形態ではコーニング社の＃１７３７ガラスで形成された基板２１１を用いる。なお、基板２１１としては、他のガラス基板や石英基板を用いても良い。また、本実施形態の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いてもよい。基板２１１はYAGの第２高調波に対し、高い透光性を有することが重要である。
【００３３】
まず、基板２１１上に絶縁膜から成る下地膜２１２を形成する。下地膜２１２は公知の手段（スパッタ法、LPCVD法、またはプラズマCVD法等）により、酸化珪素膜や窒化酸化珪素膜（SiOxNy）などの珪素を含む絶縁膜を用いれば良い。もちろん下地膜は単層ではなく、積層としてもよい。
【００３４】
次いで、下地膜上に半導体膜２１３を形成する。半導体膜２１３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（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の厚さで形成する。半導体膜の材料に限定はないが、好ましくは珪素または珪素ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形成すると良い。続いて、公知の結晶化処理（レーザ結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法等）を行って得られる結晶質半導体膜を所望の形状にパターニングする。
【００３５】
パターニングされた半導体膜２１５の上から、絶縁膜２１４を酸化珪素膜や窒化酸化珪素膜（SiOxNy）などの珪素を含む絶縁膜などで形成し、続いて導電膜２１６を形成する。導電膜の材料に特に限定はないが、Ta、W、Ti、Mo、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、も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良い。また、AgPdCu合金を用いてもよい。もちろん、導電膜は単層ではなく積層としてもよい。続いてエッチングを行って端部にテーパーを有するゲート電極２１７を形成する。
【００３６】
そして、ドーピング処理を行って、不純物元素の導入を行う。ドーピング処理はイオンドープ法やイオン注入法などにより、Ｎ型またはＰ型を付与する不純物元素を導入する。ドーピング処理により、不純物元素が高濃度に導入された領域２１８とゲート電極の端部のテーパーにおり低濃度に導入された領域２１９および不純物が導入されない領域（チャネル領域）２２０が形成される。
【００３７】
その後、発明実施の形態の前半で説明したレーザアニールの方法により、半導体層の結晶性の回復、半導体層に添加されたドーパントの活性化を行う。レーザは例えばYAGレーザの第２高調波を用い、適当な光学系、例えば図２に示した光学系により線状ビームとして基板の裏面から照射する。その後、例えば公知の方法にて、TFTを完成させる。あるいは実施者の考案した方法にてTFTを作製してもよい。後の実施例にて、TFTの作製工程の例を示す。
【００３８】
【実施例】
[実施例１]
本実施例では、レーザビームの照射方法の他の例を示す。レーザビームの照射の際に、照射対象である基板の平坦性が十分でないと、レーザビームのピント位置と基板の位置の制御が困難となる。本実施例では、基板の平坦性を十分に保ちつつレーザビームの照射を行う方法の例を示す。本実施例では、基板を非常に平坦な板の上方にてエア浮上させた状態で基板を走査させ、基板全面をレーザアニールする例を示す。
【００３９】
本実施例を図４に沿って説明する。ステージ２２１にはエアの吹き出し口２２２が複数個設けられており、これらの吹き出し口２２２から噴射されるエアの力により、基板２２４を浮上させる。用いるエアは、窒素や空気等の半導体素子に悪影響の及ばないものとすればよい。前記エアは、ボンベ２２５から供給される。ステージ２２１には線状ビーム２２３を導入する隙間が設けられており、隙間を通って線状ビーム２２３が基板２２４に照射される。線状ビーム２２３を基板２２４に照射しながら、ステージ２２１と平行な方向に基板を動かすことで基板２２４の全面にレーザアニールを行う。基板を動かす方法はさまざま考えられるが、基板がエア浮上している状態にあるので、図示しない手段により、基板の端を押すか、基板の端を把持して引っ張るか等の方法にて行えばよい。
【００４０】
用いるレーザ発振器は、たとえばコンティナム社製のパワーライト９０３０をSHG結晶にて第２高調波に変換して用いる。本レーザ発振器は１パルスあたり８００ｍＪのエネルギーを出す能力を持っており、１秒間に最大３０パルスを射出することが出来る。ビームのスポットは、直径９mmの円状である。本レーザ発振器から射出したレーザビームを例えば、図２に示した光学系により線状ビームに変換して、本実施例に利用する。YAGレーザのコヒーレント長ｄは通常１０mm程度であることから、階段状に加工されたガラス板２０２の段差をｄ/(n-1) とすれば、干渉性を抑えることができる。ガラス板の屈折率はYAGレーザの第２高調波の波長に対して、１.５程度であることから、前記段差を２０mmとすればよいことが判る。
【００４１】
シリンドリカルレンズアレイ２０３は、例えば焦点距離３０mm、３mm幅のシリンドリカルレンズを３つ使って形成する。これから、階段状に加工されたガラス板２０２の段数は２段でよいこととなる。階段状に加工されたガラス板２０２を介さないレーザビームが、シリンドリカルレンズアレイ２０３の最外のシリンドリカルレンズに入射するように光学系を配置する。階段状に加工されたガラス板２０２の各段を介したレーザビームはシリンドリカルレンズアレイを形成するシリンドリカルレンズの各々に入射するようにする。
【００４２】
シリンドリカルレンズアレイ２０３を射出したレーザビームはシリンドリカルレンズ２０４に入射し、これにより照射面にて１つに合成される。このとき、シリンドリカルレンズ２０４の焦点距離を１５００mmとすると、得られる線状ビームの長さは１５０mmとなる。このままでは、照射面において、十分なエネルギー密度が得られないので、シリンドリカルレンズ２０６にて、さらに細い線状ビームとし、エネルギー密度を増大させる。干渉の影響を抑えるために、シリンドリカルレンズ２０６の焦点距離は、４００mm以上が好ましい。これにより、干渉の影響の少ない比較的一様なエネルギー分布を持つ線状ビームが得られる。ガラス基板の裏面での反射光との干渉を避けるため、線状ビームは、ガラス基板の斜め方向から入射させる。この角度は実施者が適宜決定すればよいが、目安としては１０°前後が適当である。ガラス基板を透過した光は反射ミラーにて、ガラス基板に再び照射され、ソース領域及びドレイン領域のアニールに使われる。前記反射ミラーにより折り返されたレーザビームは、レーザ発振器に戻らないように、やや角度を付けて反射させる。レーザビームが発振器に戻ると固体レーザのロッドを破損する恐れがあるので、十分に注意しなければならない。
【００４３】
線状ビームのエネルギー密度は、実施者が適宜決定すればよい。照射対象が厚さ５０nm程度の半導体膜であれば、５０〜２５０mJ/ｃｍ２程度を目安とすればよい。
【００４４】
[実施例２]
本実施例では、レーザビームの照射方法の他の例を示す。本発明の場合、基板の裏面側から照射されたレーザビームは、基板の裏面にピントを合わせてあるので、基板を透過したレーザビームを再びミラー等で基板の表面側から照射するときは、ピント位置が適当でない場合がある。こういった場合には、ミラーに凹面鏡等を用いて再びレーザビームを集光させ、基板の表面にて十分なエネルギー密度を確保すればよい。
【００４５】
本実施例を図５に沿って説明する。図中、図４と同一符号のものは、同一のものを指すとする。基板２２４を透過した線状ビーム２２３は、シリンドリカルの凹面鏡２２７により反射され、再び基板２２４に照射される。このとき、シリンドリカルの凹面鏡２２７により出来る線状ビームの集光位置の高さは、線状ビーム２２３により出来る線状ビームの集光位置の高さと同様にするとよい。これにより、ガラス基板の裏面側から照射される線状ビームと表面側から照射される線状ビームとをほぼ同じ短軸幅（本明細書中では、線状ビームを長方形とみたときの短辺の長さとする。）とすることができる。
【００４６】
線状ビームの短軸幅は、あまりに細すぎると生産性に乏しくあまりに太すぎるとエネルギー密度を確保できないため、慎重に調整する必要がある。よって、ガラス基板の裏面側から照射される線状ビームの短軸幅と、ガラス基板の表面側から照射される線状ビームの短軸幅とを同様とすることは大切である。実施例１で、示したレーザ発振器を用いるとすると、適当な線状ビームの短軸幅は、５０〜１０００μｍ程度である。５０μｍ以下の短軸幅を確保するとなると、非常に特殊な光学系とビーム品質の高いレーザ発振器が必要となるので、装置構成の点でも困難となる。また、１０００μｍ以上の短軸幅を確保するとなるとレーザ発振器の出力が不十分となる可能性が高い。または、エネルギー密度を確保するために非常に短い線状ビームを形成することになる。これでは生産性が低く線状ビームを形成する意味が薄くなる。
【００４７】
線状ビームのエネルギー密度は、実施者が適宜決定すればよい。反射体に凹面鏡を使っているため、必要なエネルギー密度は実施例１で示したものよりもやや小さめになる。照射対象が厚さ５０nm程度の半導体膜であれば、５０〜２００mJ/ｃｍ2程度を目安とすればよい。
【００４８】
[実施例３]
本実施例では、本発明のレーザビームの照射方法に基板の加熱を加えた例を示す。本発明の場合、線状ビームを使用するのが生産性が高く好ましい。また、線状ビームの長さが生産性に密接に関わることから、できるだけ長い線状ビームを得ることが重要である。しかしながら、レーザ発振器の能力以上に線状ビームを長くすることはできないため、本実施例では、レーザビームのエネルギーを補う別のエネルギーを加えることにより、より長い線状ビームを得る方法を示す。
【００４９】
本実施例を図６に沿って説明する。図中、図４と同一符号のものは、同一のものを指すとする。基板２２４を透過した線状ビーム２２３は、反射体２２６により反射され、再び基板２２４に照射される。さらに、ランプ２３０により基板を加熱すると、レーザビームのエネルギーの不足を補うことができる。ランプ２３０には、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、高圧ナトリウムランプ、キセノンランプ等を用いるとよい。ランプの光は一般的に、全方向に射出されるので、ランプの傘２２９を使って、光の方向を制限し、光の利用効率を増加させるとよい。
【００５０】
ランプ２３０のガラス基板２２４における照射位置は、線状ビームの照射位置の辺りとすればよい。一般にガラス基板の歪み点温度は６００℃程度であるため、ランプによるガラス基板２２４の最高到達温度は６００℃程度以下とすれば安全である。しかしながら、ガラス基板２２４の任意の１点におけるランプの照射時間が僅かであるため、歪み点温度を超えた温度で使用しても構わないこともある。実施者は、生産性とガラス基板の耐久性との両方を考慮に入れて最適な組み合わせを決定する必要がある。
【００５１】
線状ビームのエネルギー密度は、実施者が適宜決定すればよい。ランプを使っているため必要なエネルギー密度は実施例１で示したものよりもやや小さめになる。照射対象が厚さ５０nm程度の半導体膜であれば、５０〜２００mJ/ｃｍ2程度を目安とすればよい。
【００５２】
[実施例４]
本実施例では、レーザビームの照射方法の他の例を示す。前述した通り、レーザ装置において、戻り光の対策を考えることは非常に重要である。ガラス基板を透過したレーザビームを反射体にて反射させ再びガラス基板に照射するときに、全く同一箇所にレーザビームを戻してしまうと、レーザビームがレーザ発振器まで戻る可能性が高い。よって、前述の発明はすべて、表面側から照射されるレーザビームの位置と裏面側から照射されるレーザビームの位置をずらさねばならない。しかしながら、反射体の形態を工夫することで、戻り光の懸念を全く問題ない状態とすることができる。
【００５３】
本実施例を図７に沿って説明する。図中、図４と同一符号のものは、同一のものを指すとする。基板２２４を透過した線状ビーム２２３は、反射体２３１および２３２により反射され、再び基板２２４に照射される。２枚の反射体をうまく配置すると、ガラス基板２２４の表面に入射する線状ビームの方向と、ガラス基板２２４の裏面に入射する線状ビームの方向とを互いに異ならしめることができる。よって、反射体からの反射光がレーザ発振器に戻る心配はなくなる。
【００５４】
反射体２３１および２３２の片側を凹面鏡とし、レーザビームを集光することで照射面におけるエネルギー密度を高くしてもよい。また、半導体膜のアニールに必要なレーザエネルギーを下げるために、ランプと組み合わせてもよい。また、ガラス基板の裏側に入射する線状ビーム２２３の代わりに、ランプのみを使っても良い。
【００５５】
本実施例は、他のいずれの実施例と組み合わせて用いることができる。
【００５６】
[実施例５]
本実施例ではアクティブマトリクス基板の作製方法について図８〜１２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。
【００５７】
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３００を用いる。なお、基板３００としては、石英基板を用いても良い。また、本実施例の処理温度に耐えうる耐熱性を有し、本実施例で使用するレーザに対し透光性を有するプラスチック基板を用いてもよい。
【００５８】
次いで、基板３００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３０１を形成する。本実施例では下地膜３０１として２層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造を用いても良い。下地膜３０１の一層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ4、ＮＨ3、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化珪素膜３０１ａ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３０１ａ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を形成した。次いで、下地膜３０１のニ層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ4、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化珪素膜３０１ｂ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３０１ｂ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を形成する。
【００５９】
次いで、下地膜上に図８(B)に示した半導体層４０２〜４０６を形成する。半導体層４０２〜４０６は公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により２５〜８０ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の厚さで半導体膜を成膜し、公知の結晶化法（レーザ結晶化法、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）により結晶化させる。前記半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜、結晶質半導体膜などがあり、非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、５５ｎｍの非晶質珪素膜３０２を成膜する。そして、例えば、ニッケルを含む溶液を非晶質珪素膜上に保持させ金属含有層３０３を形成し、この非晶質珪素膜に脱水素化（５００℃、１時間）を行なった後、熱結晶化（５５０℃、４時間）を行なって結晶質珪素膜を形成する。
【００６０】
続いて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を半導体層４０２〜４０６の直上に形成し、半導体膜に１５族に属する元素、または、希ガス、または、１５族に属する元素および１３族に属する元素を添加して、不純物領域を形成する。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５×１０13/cm2以上とし、加速電圧を１０〜１００ｋｅＶとして行なう。本実施例ではドーズ量を５×１０15/cm2とし、加速電圧を３０ｋｅＶとして行った。ここでは、希ガスに属する元素でArを用いた。
【００６１】
次いで、結晶化を促進するために用いた金属元素を不純物領域にゲッタリングするための加熱処理を行なう。前記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℃以上で行なう。本実施例では５５０℃、４時間の加熱処理を行った。これにより、被ゲッタリング領域のニッケルの含有量を大幅に減らすことが出来る。
【００６２】
レジストを除去し、ゲッタリングの終了した結晶質半導体膜の不純物領域を除去して半導体層４０２〜４０６を形成する。
【００６３】
また、レーザ結晶化法で結晶質半導体膜を作製する場合には、パルス発振型または連続発光型のエキシマレーザや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、レーザ発振器から放射されたレーザビームを光学系で線状に集光し半導体膜に照射する方法を用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣選択するものであるが、エキシマレーザを用いる場合はパルス発振周波数３００Ｈｚとし、レーザエネルギー密度を１００〜７００mJ/cm2(代表的には２００〜３００mJ/cm2)とする。また、ＹＡＧレーザを用いる場合にはその第２高調波を用いパルス発振周波数３０〜３０００Ｈｚとし、レーザエネルギー密度を３００〜１０００mJ/cm2(代表的には３５０〜５００mJ/cm2)とすると良い。そして幅５０〜１０００μｍ、例えば４００μｍで線状に集光したレーザ光を基板全面に渡って照射し、この時の線状ビームの重ね合わせ率（オーバーラップ率）を５０〜９８％として行なってもよい。
【００６４】
また、半導体層４０２〜４０６を形成した後、ＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを行なってもよい。
【００６５】
次いで、半導体層４０２〜４０６を覆うゲート絶縁膜４０７を形成する。ゲート絶縁膜４０７はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを４０〜１５０ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により１１０ｎｍの厚さで酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成した。もちろん、ゲート絶縁膜は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【００６６】
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。
【００６７】
次いで、図８（Ｂ）に示すように、ゲート絶縁膜４０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜４０８と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜４０９とを積層形成する。本実施例では、膜厚３０ｎｍのＴａＮ膜からなる第１の導電膜４０８と、膜厚３７０ｎｍのＷ膜からなる第２の導電膜４０９を積層形成した。ＴａＮ膜はスパッタ法で形成し、Ｔａのターゲットを用い、窒素を含む雰囲気内でスパッタした。また、Ｗ膜は、Ｗのターゲットを用いたスパッタ法で形成した。その他に６フッ化タングステン（ＷＦ6）を用いる熱ＣＶＤ法で形成することもできる。いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、Ｗ膜の抵抗率は２０μΩｃｍ以下にすることが望ましい。Ｗ膜は結晶粒を大きくすることで低抵抗率化を図ることができるが、Ｗ膜中に酸素などの不純物元素が多い場合には結晶化が阻害され高抵抗化する。従って、本実施例では、高純度のＷ（純度９９．９９９９％）のターゲットを用いたスパッタ法で、さらに成膜時に気相中からの不純物の混入がないように十分配慮してＷ膜を形成することにより、抵抗率９〜２０μΩｃｍを実現することができた。
【００６８】
なお、本実施例では、第１の導電膜４０８をＴａＮ、第２の導電膜４０９をＷとしたが、特に限定されず、いずれもＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした結晶質珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。また、第１の導電膜をタンタル（Ｔａ）膜で形成し、第２の導電膜をＷ膜とする組み合わせ、第１の導電膜を窒化チタン（ＴｉＮ）膜で形成し、第２の導電膜をＷ膜とする組み合わせ、第１の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）膜で形成し、第２の導電膜をＡｌ膜とする組み合わせ、第１の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）膜で形成し、第２の導電膜をＣｕ膜とする組み合わせとしてもよい。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膜とし、さらに第３の導電膜としてTi膜を組み合わせてもよい。
【００６９】
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスク４１０〜４１５を形成し、電極及び配線を形成するための第１のエッチング処理を行なう。第１のエッチング処理では第１及び第２のエッチング条件で行なう。本実施例では第１のエッチング条件として、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、それぞれのガス流量比を２５／２５／１０（ｓｃｃｍ）とし、１Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行った。ここでは、松下電器産業（株）製のＩＣＰを用いたドライエッチング装置（Model Ｅ６４５−□ＩＣＰ）を用いた。基板側（試料ステージ）にも１５０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。この第１のエッチング条件によりＷ膜をエッチングして第１の導電層の端部をテーパー形状とする。
【００７０】
この後、レジストからなるマスク４１０〜４１５を除去せずに第２のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とを用い、それぞれのガス流量比を３０／３０（ｓｃｃｍ）とし、１Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成して約３０秒程度のエッチングを行った。基板側（試料ステージ）にも２０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した第２のエッチング条件ではＷ膜及びＴａＮ膜とも同程度にエッチングされる。なお、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。
【００７１】
上記第１のエッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電層及び第２の導電層の端部がテーパー形状となる。このテーパー部の角度は１５〜４５°となる。こうして、第１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層から成る第１の形状の導電層４１７〜４２２（第１の導電層４１７ａ〜４２２ａと第２の導電層４１７ｂ〜４２２ｂ）を形成する。４１６はゲート絶縁膜であり、第１の形状の導電層４１７〜４２２で覆われない領域は２０〜５０nm程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【００７２】
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９（Ａ））ドーピング処理はイオンドープ法、若しくはイオン注入法で行なえば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０13〜５×１０15／ｃｍ2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとして行なう。本実施例ではドーズ量を１．５×１０15／ｃｍ2とし、加速電圧を８０ｋｅＶとして行った。ｎ型を付与する不純物元素として１５族に属する元素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いるが、ここではリン（Ｐ）を用いた。この場合、導電層４１７〜４２１がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に第１の高濃度不純物領域３０６〜３１０が形成される。第１の高濃度不純物領域３０６〜３１０には１×１０20〜１×１０21／ｃｍ3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。
【００７３】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第２のエッチング処理を行なう。ここでは、エッチングガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、Ｗ膜を選択的にエッチングする。この時、第２のエッチング処理により第２の導電層４２８ｂ〜４３３ｂを形成する。一方、第１の導電層４１７ａ〜４２２ａは、ほとんどエッチングされず、第２の形状の導電層４２８〜４３３を形成する。
【００７４】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに、図９（Ｂ）に示すように、第２のドーピング処理を行なう。この場合、第１のドーピング処理よりもドーズ量を下げて、７０〜１２０ｋｅＶの高い加速電圧で、ｎ型を付与する不純物元素を導入する。本実施例ではドーズ量を１．５×１０14／ｃｍ2とし、加速電圧を９０ｋｅＶとして行なった。第２のドーピング処理は第２の形状の導電層４２８〜４３３をマスクとして用い、第２の導電層４２８ｂ〜４３３ｂの下方における半導体層にも不純物元素が導入され、新たに第２の高濃度不純物領域４２３ａ〜４２７ａおよび低濃度不純物領域４２３ｂ〜４２７ｂが形成される。
【００７５】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスク４３４ａおよび４３４ｂを形成して、図９（Ｃ）に示すように、第３のエッチング処理を行なう。エッチング用ガスにＳＦ6およびＣｌ2とを用い、ガス流量比を５０／１０（ｓｃｃｍ）とし、１．３Ｐａの圧力でコイル型の電極に５００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成し、約３０秒のエッチング処理を行なう。基板側（資料ステージ）には１０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的には不の自己バイアス電圧を印加する。こうして、前記大３のエッチング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴおよび画素部のＴＦＴ（画素ＴＦＴ）のＴａＮ膜をエッチングして、第３の形状の導電層４３５〜４３８を形成する。
【００７６】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、第２の形状の導電層４２８、４３０および第２の形状の導電層４３５〜４３８をマスクとして用い、ゲート絶縁膜４１６を選択的に除去して絶縁層４３９〜４４４を形成する。（図１０（Ａ））
【００７７】
次いで、新たにレジストからなるマスク４４５ａ〜４４５ｃを形成して第３のドーピング処理を行なう。この第３のドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層となる半導体層に前記一導電型とは逆の導電型を付与する不純物元素が添加された不純物領域４４６、４４７を形成する。第２の導電層４３５ａ、４３８ａを不純物元素に対するマスクとして用い、ｐ型を付与する不純物元素を添加して自己整合的に不純物領域を形成する。本実施例では、不純物領域４４６、４４７はジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法で形成する。（図１０（Ｂ））この第３のドーピング処理の際には、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層はレジストからなるマスク４４５ａ〜４４５ｃで覆われている。第１のドーピング処理及び第２のドーピング処理によって、不純物領域４４６、４４７にはそれぞれ異なる濃度でリンが添加されているが、そのいずれの領域においてもｐ型を付与する不純物元素の濃度を２×１０20〜２×１０21／ｃｍ3となるようにドーピング処理することにより、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域およびドレイン領域として機能するために何ら問題は生じない。本実施例では、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層となる半導体層の一部が露呈しているため、不純物元素（ボロン）を添加しやすい利点を有している。
【００７８】
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。
【００７９】
次いで、レジストからなるマスク４４５ａ〜４４５ｃを除去して第１の層間絶縁膜４６１を形成する。この第１の層間絶縁膜４６１としては、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１００〜２００ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚１５０ｎｍの酸化窒化珪素膜を形成した。もちろん、第１の層間絶縁膜４６１は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【００８０】
次いで、図１０（Ｃ）に示すように、本発明が開示するレーザによる処理を行なう。これにより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。また、レーザの代わりになる光源があればそれを用いても良い。本工程の手順を以下に示す。基板３００の裏面側からレーザを照射し、不純物領域４４６および４４７をレーザアニールする。このとき基板３００を透過したレーザは反射ミラー１０６により反射され、基板３００の表側から不純物領域４４６a、446b、447a、447bに再び照射される。これにより、不純物領域446c、446d、447c、447dに入射するレーザエネルギーを増やすことなしに、不純物領域４４６a、446b、447a、447bに入射するレーザエネルギーを増やすことができる。基板３００全面に一様なレーザアニールを行うには、例えば、発明実施の形態で示した線状ビームを使用すればよい。あるいは、点光源のレーザをガルバノメータなどで走査して基板全面にレーザビームを照射してもよい。
【００８１】
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。
【００８２】
次いで、第１の層間絶縁膜４６１上に無機絶縁膜材料または有機絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜４６２を形成する。本実施例では、膜厚１．６μｍのアクリル樹脂膜を形成したが、粘度が１０〜１０００ｃｐ、好ましくは４０〜２００ｃｐのものを用い、表面に凸凹が形成されるものを用いた。
【００８３】
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。
【００８４】
また、第２の層間絶縁膜４６２として表面が平坦化する膜を用いてもよい。その場合は、画素電極を形成した後、公知のサンドブラスト法やエッチング法等の工程を追加して表面を凹凸化させて、鏡面反射を防ぎ、反射光を散乱させることによって白色度を増加させることが好ましい。
【００８５】
そして、駆動回路５０６において、各不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線４６３〜４６７を形成する。なお、これらの配線は、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜と、膜厚５００ｎｍの合金膜（ＡｌとＴｉとの合金膜）との積層膜をパターニングして形成する。
【００８６】
また、画素部５０７においては、画素電極４７０、ゲート配線４６９、接続電極４６８を形成する。（図１１）この接続電極４６８によりソース配線（４４３ｂと４４９の積層）は、画素ＴＦＴと電気的な接続が形成される。また、ゲート配線４６９は、画素ＴＦＴのゲート電極と電気的な接続が形成される。また、画素電極４７０は、画素ＴＦＴのドレイン領域４４２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４５８と電気的な接続が形成される。また、画素電極４７０としては、ＡｌまたはＡｇを主成分とする膜、またはそれらの積層膜等の反射性の優れた材料を用いることが望ましい。
【００８７】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２からなるＣＭＯＳ回路、及びｎチャネル型ＴＦＴ５０３を有する駆動回路５０６と、画素ＴＦＴ５０４、保持容量５０５とを有する画素部５０７を同一基板上に形成することができる。こうして、アクティブマトリクス基板が完成する。
【００８８】
駆動回路５０６のｎチャネル型ＴＦＴ５０１はチャネル領域４２３ｃ、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４２８ａと重なる低濃度不純物領域４２３ｂ（ＧＯＬＤ領域）、とソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４２３ａを有している。このｎチャネル型ＴＦＴ５０１と電極４６６で接続してＣＭＯＳ回路を形成するｐチャネル型ＴＦＴ５０２にはチャネル領域４４６ｄ、ゲート電極の外側に形成される不純物領域４４６ｂ、４４６ｃ、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４４６ａを有している。また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０３にはチャネル領域４２５ｃ、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４３０ａと重なる低濃度不純物領域４２５ｂ（ＧＯＬＤ領域）、とソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４２５ａを有している。
【００８９】
画素部の画素ＴＦＴ５０４にはチャネル領域４２６ｃ、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域４２６ｂ（ＬＤＤ領域）とソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４２６ａを有している。また、保持容量５０５の一方の電極として機能する半導体層４４７ａ、４４７ｂには、それぞれｐ型を付与する不純物元素が添加されている。保持容量５０５は、絶縁膜４４４を誘電体として、電極（４３８ａと４３８ｂの積層）と、半導体層４４７ａ〜４４７ｃとで形成している。
【００９０】
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。
【００９１】
また、本実施例で作製するアクティブマトリクス基板の画素部の上面図を図１２に示す。なお、図８〜図１１に対応する部分には同じ符号を用いている。図１１中の鎖線Ａ−Ａ’は図１２中の鎖線Ａ―Ａ’で切断した断面図に対応している。また、図１１中の鎖線Ｂ−Ｂ’は図１２中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断面図に対応している。
【００９２】
[実施例６]
本実施例では、実施例５で作製したアクティブマトリクス基板から、反射型液晶表示装置を作製する工程を以下に説明する。説明には図１３を用いる。
【００９３】
まず、実施例５に従い、図１１の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図１１のアクティブマトリクス基板上、少なくとも画素電極４７０上に配向膜５６７を形成しラビング処理を行なう。なお、本実施例では配向膜５６７を形成する前に、アクリル樹脂膜等の有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間隔を保持するための柱状のスペーサ５７２を所望の位置に形成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状のスペーサを基板全面に散布してもよい。
【００９４】
次いで、対向基板５６９を用意する。次いで、対向基板５６９上に着色層５７０、５７１、平坦化膜５７３を形成する。赤色の着色層５７０と青色の着色層５７２とを重ねて、遮光部を形成する。また、赤色の着色層と緑色の着色層とを一部重ねて、遮光部を形成してもよい。
【００９５】
本実施例では、実施例５に示す基板を用いている。従って、実施例５の画素部の上面図を示す図１２では、少なくともゲート配線４６９と画素電極４７０の間隙と、ゲート配線４６９と接続電極４６８の間隙と、接続電極４６８と画素電極４７０の間隙を遮光する必要がある。本実施例では、それらの遮光すべき位置に着色層の積層からなる遮光部が重なるように各着色層を配置して、対向基板を貼り合わせた。
【００９６】
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。
【００９７】
次いで、平坦化膜５７３上に透明導電膜からなる対向電極５７６を少なくとも画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜５７４を形成し、ラビング処理を施した。
【００９８】
そして、画素部と駆動回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール材５６８で貼り合わせる。シール材５６８にはフィラーが混入されていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一な間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液晶材料５７５を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封止する。液晶材料５７５には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図１３に示す反射型液晶表示装置が完成する。そして、必要があれば、アクティブマトリクス基板または対向基板を所望の形状に分断する。さらに、対向基板のみに偏光板（図示しない）を貼りつけた。そして、公知の技術を用いてＦＰＣを貼りつけた。
【００９９】
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。
【０１００】
また、本実施例は実施例１乃至５のいずれか一と自由に組み合わせることが可能である。
【０１０１】
[実施例７]
本実施例では、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。
【０１０２】
図１４は本実施例の発光装置の断面図である。図１４において、基板７００上に設けられたスイッチングＴＦＴ６０３は図１１のｎチャネル型ＴＦＴ５０３を用いて形成される。したがって、構造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０３の説明を参照すれば良い。
【０１０３】
なお、本実施例ではチャネル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。
【０１０４】
基板７００上に設けられた駆動回路は図１１のＣＭＯＳ回路を用いて形成される。従って、構造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２の説明を参照すれば良い。なお、本実施例ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【０１０５】
また、配線７０１、７０３はＣＭＯＳ回路のソース配線、７０２はドレイン配線として機能する。また、配線７０４はソース配線７０８とスイッチングＴＦＴのソース領域とを電気的に接続する配線として機能し、配線７０５はドレイン配線７０９とスイッチングＴＦＴのドレイン領域とを電気的に接続する配線として機能する。
【０１０６】
なお、電流制御ＴＦＴ６０４は図１１のｐチャネル型ＴＦＴ５０２を用いて形成される。従って、構造の説明はｐチャネル型ＴＦＴ５０２の説明を参照すれば良い。なお、本実施例ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【０１０７】
また、配線７０６は電流制御ＴＦＴのソース配線（電流供給線に相当する）であり、７０７は電流制御ＴＦＴの画素電極７１０上に重ねることで画素電極７１０と電気的に接続する電極である。
【０１０８】
なお、７１０は、透明導電膜からなる画素電極（発光素子の陽極）である。透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化インジウムを用いることができる。また、前記透明導電膜にガリウムを添加したものを用いても良い。画素電極７１０は、上記配線を形成する前に平坦な層間絶縁膜７１１上に形成する。本実施例においては、樹脂からなる平坦化膜７１１を用いてＴＦＴによる段差を平坦化することは非常に重要である。後に形成される発光層は非常に薄いため、段差が存在することによって発光不良を起こす場合がある。従って、発光層をできるだけ平坦面に形成しうるように画素電極を形成する前に平坦化しておくことが望ましい。
【０１０９】
配線７０１〜７０７を形成後、図１４に示すようにバンク７１２を形成する。バンク７１２は１００〜４００ｎｍの珪素を含む絶縁膜もしくは有機樹脂膜をパターニングして形成すれば良い。
【０１１０】
なお、バンク７１２は絶縁膜であるため、成膜時における素子の静電破壊には注意が必要である。本実施例ではバンク７１２の材料となる絶縁膜中にカーボン粒子や金属粒子を添加して抵抗率を下げ、静電気の発生を抑制する。この際、抵抗率は１×１０6〜１×１０12Ωｍ（好ましくは１×１０8〜１×１０10Ωｍ）となるようにカーボン粒子や金属粒子の添加量を調節すれば良い。
【０１１１】
画素電極７１０の上には発光層７１３が形成される。なお、図１４では一画素しか図示していないが、本実施例ではＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した発光層を作り分けている。また、本実施例では蒸着法により低分子系有機発光材料を形成している。具体的には、正孔注入層として２０ｎｍ厚の銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）膜を設け、その上に発光層として７０ｎｍ厚のトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体（Ａｌｑ3）膜を設けた積層構造としている。Ａｌｑ3にキナクリドン、ペリレンもしくはＤＣＭ１といった蛍光色素を添加することで発光色を制御することができる。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
この陰極７１４まで形成された時点で発光素子７１５が完成する。なお、ここでいう発光素子７１５は、画素電極（陽極）７１０、発光層７１３及び陰極７１４で形成されたダイオードを指す。
【０１１５】
発光素子７１５を完全に覆うようにしてパッシベーション膜７１６を設けることは有効である。パッシベーション膜７１６としては、炭素膜、窒化珪素膜もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層で用いる。
【０１１６】
この際、カバレッジの良い膜をパッシベーション膜として用いることが好ましく、炭素膜、特にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜を用いることは有効である。ＤＬＣ膜は室温から１００℃以下の温度範囲で成膜可能であるため、耐熱性の低い発光層７１３の上方にも容易に成膜することができる。また、ＤＬＣ膜は酸素に対するブロッキング効果が高く、発光層７１３の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後に続く封止工程を行う間に発光層７１３が酸化するといった問題を防止できる。
【０１１７】
さらに、パッシベーション膜７１６上に封止材７１７を設け、カバー材７１８を貼り合わせる。封止材７１７としては紫外線硬化樹脂を用いれば良く、内部に吸湿効果を有する物質もしくは酸化防止効果を有する物質を設けることは有効である。また、本実施例においてカバー材７１８はガラス基板や石英基板やプラスチック基板（プラスチックフィルムも含む）の両面に炭素膜（好ましくはダイヤモンドライクカーボン膜）を形成したものを用いる。
【０１１８】
こうして図１４に示すような構造の発光装置が完成する。なお、バンク７１２を形成した後、パッシベーション膜７１６を形成するまでの工程をマルチチャンバー方式（またはインライン方式）の成膜装置を用いて、大気解放せずに連続的に処理することは有効である。また、さらに発展させてカバー材７１８を貼り合わせる工程までを大気解放せずに連続的に処理することも可能である。
【０１１９】
こうして、基板７００上にｎチャネル型ＴＦＴ６０１、６０２、スイッチングＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）６０３および電流制御ＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）６０４が形成される。ここまでの製造工程で必要としたマスク数は、一般的なアクティブマトリクス型発光装置よりも少ない。
【０１２０】
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。
【０１２１】
さらに、図１４を用いて説明したように、ゲート電極に絶縁膜を介して重なる不純物領域を設けることによりホットキャリア効果に起因する劣化に強いｎチャネル型ＴＦＴを形成することができる。そのため、信頼性の高い発光装置を実現できる。
【０１２２】
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。
【０１２３】
さらに、発光素子を保護するための封止（または封入）工程まで行った後の本実施例の発光装置について図１５を用いて説明する。なお、必要に応じて図１４で用いた符号を引用する。
【０１２４】
図１５（Ａ）は、発光素子の封止までを行った状態を示す上面図、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）をＣ−Ｃ’で切断した断面図である。点線で示された８０１はソース側駆動回路、８０６は画素部、８０７はゲート側駆動回路である。また、９０１はカバー材、９０２は第１シール材、９０３は第２シール材であり、第１シール材９０２で囲まれた内側には封止材９０７が設けられる。
【０１２５】
なお、９０４はソース側駆動回路８０１及びゲート側駆動回路８０７に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）９０５からビデオ信号やクロック信号を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【０１２６】
次に、断面構造について図１５（Ｂ）を用いて説明する。基板７００の上方には画素部８０６、ゲート側駆動回路８０７が形成されており、画素部８０６は電流制御ＴＦＴ６０４とそのドレインに電気的に接続された画素電極７１０を含む複数の画素により形成される。また、ゲート側駆動回路８０７はｎチャネル型ＴＦＴ６０１とｐチャネル型ＴＦＴ６０２とを組み合わせたＣＭＯＳ回路（図１５参照）を用いて形成される。
【０１２７】
画素電極７１０は発光素子の陽極として機能する。また、画素電極７１０の両端にはバンク７１２が形成され、画素電極７１０上には発光層７１３および発光素子の陰極７１４が形成される。
【０１２８】
陰極７１４は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線９０４を経由してＦＰＣ９０５に電気的に接続されている。さらに、画素部８０６及びゲート側駆動回路８０７に含まれる素子は全て陰極７１４およびパッシベーション膜５６７で覆われている。
【０１２９】
また、第１シール材９０２によりカバー材９０１が貼り合わされている。なお、カバー材９０１と発光素子との間隔を確保するために樹脂膜からなるスペーサを設けても良い。そして、第１シール材９０２の内側には封止材９０７が充填されている。なお、第１シール材９０２、封止材９０７としてはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、第１シール材９０２はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。さらに、封止材９０７の内部に吸湿効果をもつ物質や酸化防止効果をもつ物質を含有させても良い。
【０１３０】
発光素子を覆うようにして設けられた封止材９０７はカバー材９０１を接着するための接着剤としても機能する。また、本実施例ではカバー材９０１を構成するプラスチック基板９０１a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。
【０１３１】
また、封止材９０７を用いてカバー材９０１を接着した後、封止材９０７の側面（露呈面）を覆うように第２シール材９０３を設ける。第２シール材９０３は第１シール材９０２と同じ材料を用いることができる。
【０１３２】
以上のような構造で発光素子を封止材９０７に封入することにより、発光素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素等の発光層の酸化による劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置が得られる。
【０１３３】
[実施例８]
本発明を適用して、様々な電気光学装置（アクティブマトリクス型液晶表示装置、アクティブマトリクス型発光装置、アクティブマトリクス型ＥＣ表示装置）を作製することができる。即ち、それら電気光学装置を表示部に組み込んだ電子機器全てに本発明を実施できる。
【０１３４】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、プロジェクター、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビゲーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）などが挙げられる。それらの一例を図１６、図１７及び図１８に示す。
【０１３５】
図１６（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体２００１、画像入力部２００２、表示部２００３、キーボード２００４等を含む。本発明を表示部２００３に適用することができる。
【０１３６】
図１６（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１０３、操作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６等を含む。本発明を表示部２１０２に適用することができる。
【０１３７】
図１６（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体２２０１、カメラ部２２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、表示部２２０５等を含む。本発明は表示部２２０５に適用できる。
【０１３８】
図１６（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体２３０１、表示部２３０２、アーム部２３０３等を含む。本発明は表示部２３０２に適用することができる。
【０１３９】
図１６（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレイヤーであり、本体２４０１、表示部２４０２、スピーカ部２４０３、記録媒体２４０４、操作スイッチ２４０５等を含む。なお、このプレイヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇｔｉａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行なうことができる。本発明は表示部２４０２に適用することができる。
【０１４０】
図１６（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体２５０１、表示部２５０２、接眼部２５０３、操作スイッチ２５０４、受像部（図示しない）等を含む。本発明を表示部２５０２に適用することができる。
【０１４１】
図１７（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、投射装置２６０１、スクリーン２６０２等を含む。本発明は投射装置２６０１の一部を構成する液晶表示装置２８０８やその他の駆動回路に適用することができる。
【０１４２】
図１７（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体２７０１、投射装置２７０２、ミラー２７０３、スクリーン２７０４等を含む。本発明は投射装置２７０２の一部を構成する液晶表示装置２８０８やその他の駆動回路に適用することができる。
【０１４３】
なお、図１７（Ｃ）は、図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）中における投射装置２６０１、２７０２の構造の一例を示した図である。投射装置２６０１、２７０２は、光源光学系２８０１、ミラー２８０２、２８０４〜２８０６、ダイクロイックミラー２８０３、プリズム２８０７、液晶表示装置２８０８、位相差板２８０９、投射光学系２８１０で構成される。投射光学系２８１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式であってもよい。また、図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。
【０１４４】
また、図１７（Ｄ）は、図１７（Ｃ）中における光源光学系２８０１の構造の一例を示した図である。本実施例では、光源光学系２８０１は、リフレクター２８１１、光源２８１２、レンズアレイ２８１３、２８１４、偏光変換素子２８１５、集光レンズ２８１６で構成される。なお、図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。
【０１４５】
ただし、図１７に示したプロジェクターにおいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示しており、反射型の電気光学装置及び発光装置での適用例は図示していない。
【０１４６】
図１８（Ａ）は携帯電話であり、本体２９０１、音声出力部２９０２、音声入力部２９０３、表示部２９０４、操作スイッチ２９０５、アンテナ２９０６等を含む。本発明を表示部２９０４に適用することができる。
【０１４７】
図１８（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体３００１、表示部３００２、３００３、記憶媒体３００４、操作スイッチ３００５、アンテナ３００６等を含む。本発明は表示部３００２、３００３に適用することができる。
【０１４８】
図１８（Ｃ）はディスプレイであり、本体３１０１、支持台３１０２、表示部３１０３等を含む。本発明は表示部３１０３に適用することができる。本発明のディスプレイは特に大画面化した場合において有利であり、対角１０インチ以上（特に３０インチ以上）のディスプレイには有利である。
【０１４９】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電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１〜７のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【０１５０】
【発明の効果】
本発明を半導体装置の作製工程に適用すれば、半導体膜の不純物領域を熱処理の場合と比較して低抵抗化でき、かつ、TFTのチャネル領域近傍の結晶の欠陥を修復できるので、特性の向上につながる。また、半導体装置の作製工程において、熱工程を減らすことができるので生産性が上がる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の一例を示す側面図。
【図２】 本発明の実施の一例を示す立体図。
【図３】 半導体装置の作製工程の一例を示す側面図。
【図４】 本発明の実施の一例を示す立体図。
【図５】 本発明の実施の一例を示す立体図。
【図６】 本発明の実施の一例を示す立体図。
【図７】 本発明の実施の一例を示す立体図。
【図８】 半導体装置の作製工程の一例を示す側面図。
【図９】 半導体装置の作製工程の一例を示す側面図。
【図１０】 半導体装置の作製工程の一例を示す側面図。
【図１１】 半導体装置の作製工程の一例を示す側面図。
【図１２】 半導体装置の作製工程の一例を示す上面図。
【図１３】 半導体装置の作製工程の一例を示す側面図。
【図１４】 発光装置の構造の一例を示す側面図。
【図１５】 発光装置の構造の一例を示す上面図及び側面図。
【図１６】 半導体装置の例を示す図。
【図１７】 半導体装置の例を示す図。
【図１８】 半導体装置の例を示す図。
【符号の説明】
１０１ ガラス基板
１０２ 下地膜
１０３ 活性層
１０３１ ソース領域及びドレイン領域
１０３２ チャネル領域
１０４ ゲート絶縁膜
１０５ ゲート電極
１０６ 反射体
１０７ ガラス基板
１０８ ゲート電極
１０９ ゲート絶縁膜
１１０ 半導体膜
１１０１ ソース領域及びドレイン領域
１１０２ チャネル領域
１１１ 反射体
２０１ レーザ発振器
２０２ 階段状に加工されたガラス板
２０３ シリンドリカルレンズアレイ
２０４ シリンドリカルレンズ
２０５ ミラー
２０６ 集光用のシリンドリカルレンズ
２０７ ステージ
２０８ 搬送手段
２０９ ガラス基板
２１０ ミラー
２１１ 基板
２１２ 下地膜
２１３ 半導体膜
２１４ 絶縁膜
２１５ パターニングされた半導体膜
２１６ 導電膜
２１７ ゲート電極
２１８ 不純物元素が高濃度に導入された領域
２１９ 不純物元素が低濃度に導入された領域
２２０ 不純物が導入されない領域
２２１ ステージ
２２２ エアの吹き出し口
２２３ 線状ビーム
２２４ 基板
２２５ ボンベ
２２６ 反射体
２２７ シリンドリカルの凹面鏡
２２８ 反射体
２２９ かさ
２３０ ランプ
２３１ 反射体
２３２ 反射体
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザまたはそれに準ずる強光により、基板上に形成された半導体膜に添加されたドーパントを活性化する方法により作製される半導体装置の作製方法に関する。前記半導体装置は、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、例えば、液晶表示装置に代表される電気光学装置、及び電気光学装置を部品として搭載した電気機器、発光装置等も半導体装置の範疇に入るものとする。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス等の絶縁基板上に形成された半導体膜に対しレーザアニールを行い、結晶化させたり結晶性を向上させたり半導体膜に添加されたドーパントを活性化させたりする技術が広く研究されている。上記半導体膜には珪素膜がよく用いられる。
【０００３】
上記絶縁基板にはガラス基板がよく用いられる。ガラス基板であれば、例えば６００ｍｍ×７２０ｍｍ×０．７ｍｍのサイズの大面積基板に加工することができる。ガラス基板以外には石英基板などが使用されるが、石英基板は大面積化が困難である。このようにガラス基板を使う利点は大きいが、石英基板と比較してガラス基板の融点が低いことが問題である。半導体膜のアニールには比較的高温を要するため、アニールの際のガラス基板の変形が問題となっていた。本問題を解決するために考案されたのが、半導体膜のレーザアニールである。レーザは非常に強いエネルギーを短時間に発光することができるため、物体を非平衡に加熱することが可能である。よって、ガラス基板の温度をあまり上げずに、半導体膜の温度のみを上昇させることが可能となる。すなわち、ガラス基板に成膜された半導体膜のアニールには、レーザを用いるのが好ましい。
【０００４】
上記技術により得られた結晶性半導体膜は多くの結晶粒からできているため、多結晶半導体膜と呼ばれる。多結晶半導体膜は、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、多結晶半導体膜を利用すると、例えば、従来の非晶質半導体膜を使って作製した半導体装置では実現できなかったアクティブマトリクス型の液晶表示装置（一枚の基板上に、画素駆動用と駆動回路用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を作製した半導体装置）が作製できる。このように、多結晶半導体膜は、非晶質半導体膜と比較し、非常に特性の高い半導体膜である。
【０００５】
一方、非晶質半導体膜の結晶化工程においては、比較的低温の熱処理で行える方法も考案された。前記方法の詳細は特開平7-183540号公報に記載されている。ここで、前記方法を簡単に説明する。まず、非晶質半導体膜にニッケルまたは、パラジウム、または鉛等の元素を微量に添加する。添加の方法は、プラズマ処理法や蒸着法、イオン注入法、スパッタ法、溶液塗布法等を利用すればよい。前記添加の後、非晶質半導体膜を例えば550℃の窒素雰囲気で4時間加熱すると、多結晶半導体膜が得られる。結晶化に最適な加熱温度や加熱時間等は、前記元素の添加量や、非晶質半導体膜の状態による。以上、加熱による非晶質半導体膜の結晶化の方法の例を記した。
【０００６】
前述のように、レーザアニールによる結晶化は、基板の温度を余り上昇させずに、非晶質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、歪点の低いガラス基板には勿論、プラスティック基板等にも用いることが出来る。レーザアニールの工程は、半導体膜に添加されたドーパントを活性化させる工程にも用いられる。前記工程は熱アニールで行われることも多い。
【０００７】
また、現在の量産工程において、レーザアニールに用いられるレーザはエキシマレーザである。エキシマレーザは、パルス発振式のため出力も大きく、また半導体膜でよく用いられる珪素膜に対し吸収係数が非常に高いため、前記量産工程に用いられる。出力の大きいパルス発振のレーザビームを被照射面において、数ｃｍ角の四角いスポットや、長さ10ｃｍ以上の線状となるように光学系にて成形し、レーザビームを走査させて(あるいはレーザビームの照射位置を被照射面に対し相対的に移動させて)、レーザアニールを行う方法が、生産性が高く工業的に優れているため、好んで使用されている。
【０００８】
特に、被照射面においてレーザビームの形状が線状であるレーザビーム（以下線状ビームと表記する）を用いると、前後左右の走査が必要なスポット状のレーザビームを用いた場合とは異なり、線状ビームの線方向に直角な方向だけの走査で被照射面全体にレーザビームを照射することができるため、生産性が高い。線方向に直角な方向に走査するのは、それが最も効率の良い走査方向であるからである。この高い生産性により、現在レーザアニールにはパルス発振の大出力のレーザを適当な光学系で加工した線状ビームを使用することが主流になりつつある。線状ビームは特にサイズが６００ｍｍ×７２０ｍｍ×０．７ｍｍのような大面積基板を使った量産工程において有効である。
【０００９】
【本発明が解決しようとする課題】
本発明は、半導体膜に添加されたドーパントのレーザによる活性化工程を課題とする。半導体膜にドーピングを行う場合、例えば、トップゲート型のTFTを作製するときは、ゲート電極をマスクとしてドーピングを行うことがよく行われる。ドーピングは主にドーパントをイオン化し加速電圧を加えることで、イオンに速度を与えて半導体膜に打ち込むことにより行われる。ドーピングが行われた後、半導体膜中のドーパントを活性化させるために、レーザや熱によるアニールが行われる。もしくはレーザと熱の両方を併用した方法も採られる。
【００１０】
一般に、熱によるドーパントの活性化よりは、レーザによるドーパントの活性化の方が、低抵抗化の点で勝っている。しかしながら、例えばトップゲート型のTFTに対しレーザによるドーパントの活性化を行う場合においては、ゲート電極の下方、もしくはその近傍に位置する半導体膜の一部が陰になるので、そこにレーザが照射されないという欠点も有していた。特に半導体素子としてTFTの信頼性を考えた場合、ゲート電極の下方にも低濃度のドーパントを添加することもよく行われている。このような構造をGold（Gate-Drain Overlappeｄ LDD）構造と呼ぶ。この場合は、ゲート電極の下方のドーパントにレーザを照射することは困難である。この場合は、ガラス基板の裏面側からレーザを照射すればゲート電極の下方のドーパントにレーザを照射することが可能となるが、一般に半導体膜に使われているエキシマレーザはガラスをあまり透過しないのでエネルギー効率が悪く実用的でない。なお、本明細書中においてガラス基板の裏面とは、半導体膜が成膜されていない方の面を指す。本明細書中においてガラス基板の表面とは、半導体膜が成膜されている方の面を指す。また、たとえ上記の低濃度のドーパントが添加された部分（以下低ドーズ領域と呼ぶ。）が無くても、ドーピングされた領域とドーピングされていないチャネル領域との間には高い電界が生じるので、この部分の欠陥密度を低下させる目的で、適当なエネルギーのレーザビームを照射することは重要である。
【００１１】
エキシマレーザの発生するような紫外光線のガラスに対する透過率は比較的低いが、一方で可視光線はガラスに対してほとんど透明である。よって、可視光線のレーザをガラス基板の裏面側から照射し半導体膜全体をアニールすることは容易である。しかしながら、可視光線のレーザは一般に、半導体膜に対しても透光性を有しており、半導体膜に一部熱として吸収されるものの、他の一部は光として透過してしまう。可視光線のこの様な性質により、例えばトップゲート型のTFTの製造過程において、ガラス基板の裏面側からレーザ照射を行う場合、光に対する反射率の高いゲート電極の下方に位置するチャネル領域と、反射率の高い物質が上方に配置されないソース領域及びドレイン領域とで、照射されるレーザのエネルギーが変わってしまう。すなわち、ソース領域及びドレイン領域の上方には、特に光を反射するような媒体はないのであるが、チャネル領域の上方や、その他の低ドーズ領域（TFTの構造をGoldと呼ばれる構造とした場合に設けられる領域）の上方には、ゲート電極が位置しているため、ゲート電極からの反射光が、再度チャネル領域や、前記低ドーズ領域に照射されるため、これらの領域には、ソース領域及びドレイン領域に入るエネルギーよりも多くのエネルギーが投入される。従って、ソース領域及びドレイン領域の両方を十分に活性化できるエネルギーを投入すると必要以上にゲート電極の下方に位置するチャネル領域等にエネルギーが投入され、結晶状態が悪くなってしまう場合も出る。
【００１２】
本発明の目的は、ソース領域及びドレイン領域に十分なレーザのエネルギーを投入すると同時に、チャネル領域やGold構造のTFTに設けられる低ドーズ領域に必要以上のエネルギーが投入されないレーザアニールの方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達するために、本発明は、基板に対して透明性の高いレーザ若しくはそれに準ずる強い光（本明細書中、これらを総称して光と呼ぶこととする。）を半導体膜が成膜された基板の裏面側から照射し、前記半導体膜を透過した光を基板の表面側に配置された反射板にて反射させ、基板の表面側からソース領域及びドレイン領域に反射光を照射することを特徴とする。本発明はこの様な思想に基づき考案された方法を提供する。本発明は大面積基板にも有効に適用できるため生産性にも優れている。本実施例において、それに準ずる強い光とは、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、高圧ナトリウムランプ、キセノンランプ等を指す。基板には、可視光線に対して透過率の高い石英基板や、ガラス基板やプラスチック基板を用いると好ましい。
【００１４】
具体的には、例えばガラス基板の表面上に設けられたトップゲート型のTFTのソース領域及びドレイン領域や、その他の低ドーズ領域を活性化する場合、ゲート電極をマスクとしてセルフアラインにてドーズを添加した領域を形成した後、ガラス基板の裏面側から適当な強度にてレーザビームを照射する。本工程を図１(a)に沿って説明する。図１(a)の中で、ガラス基板１０１と下地膜１０２とは、活性化工程に用いるレーザビームに対し透光性を有しており、ガラス基板１０１の側からレーザビームを入射させても活性層１０３に十分なレーザエネルギーを加えることができる。活性層１０３のソース領域及びドレイン領域１０３１には、ゲート電極１０５をマスクとしてＮ型もしくはＰ型の不純物が添加されており、ソース領域及びドレイン領域１０３１の間には、チャネル領域１０３２が形成される。活性層１０３とゲート電極１０５の間にはゲート絶縁膜１０４がある。Goldと呼ばれる構造を形成するために、チャネル領域１０３２の両端でゲート電極の下には低ドーズ領域が設けられる場合もある。
【００１５】
図１(a)の状態で、例えば可視光線のレーザビームをガラス基板１０１の裏側から活性層１０３に照射すると、レーザビームの一部は活性層１０３に吸収されるが、他の一部は透過する。透過光の一部は、ゲート電極１０５にて反射され、再びチャネル領域１０３２に照射される。他の一部の透過光は、ソース領域及びドレイン領域１０３１を透過し、そのまま半導体膜の外部に抜けてしまう。この抜けてしまったレーザビームを反射体１０６にて再び活性層１０３に照射すると、ゲート電極１０５がマスクとなるため、ソース領域及びドレイン領域１０３１のみにレーザビームが照射され、チャネル領域１０３２にはレーザビームが照射されない。
【００１６】
これにより、ゲート電極の下方に位置するチャネル領域等の領域と同等のエネルギーをソース領域及びドレイン領域に照射することが可能となる。ボトムゲート型のTFTのソース領域及びドレイン部分や、その他の低ドーズ領域を活性化する場合も同様の思想でレーザアニールを行えば、本発明の目的を達成できる。ボトムゲート型のTFTの図を図１(b)に示す。ガラス基板１０７の上にゲート電極１０８が形成されており、その上にゲート絶縁膜１０９が形成される。更にその上には、半導体膜１１０が形成されており、ゲート電極１０８の直上にチャネル領域１１０２が、チャネル領域１１０２の両側には、Ｎ型もしくはＰ型を付与する不純物元素が添加されたソース領域及びドレイン領域１１０１がある。ソース領域及びドレイン領域１１０１にドーパントを添加するには、ゲート電極の直上にマスクを形成してから、イオンドープ法もしくはイオン注入法により行えばよい。その後、前記マスクを除去する。この状態で、ガラス基板の表面側からレーザビームを照射し、ガラス基板の裏側に反射体１１１を配置すれば、トップゲートで得られる効果と同じ効果を得ることができる。
【００１７】
反射体１０６、１１１はガラス基板からある程度距離をおいて配置した方がよい。特に光源にレーザを用いる場合は、ガラス基板の裏面側から照射されるレーザビーム１と、ガラス基板の表面側から照射されるレーザビーム２とが互いに干渉し、エネルギー分布の均一性が悪化することがあるため、レーザビーム１とレーザビーム２との光路差は、レーザのコヒーレント長以上とする方が好ましい。また、反射体からの反射光が入射光の光路と完全に一致すると、レーザビームがレーザ発振器に戻り、レーザ発振器を破損する恐れがあるので、反射体を２枚のミラーで構成する等、工夫して入射光と反射光との光路を一致させないことが重要である。反射光と入射光のガラス基板における照射位置を完全に一致させなくても本発明の本質には何ら影響しないので、１枚の反射体のみの使用でも構わない。
【００１８】
また、このときレーザビームのエネルギーのみでは十分でない場合は、ランプやヒータによりガラス基板を加熱しながら行うとよい。例えば、このとき加熱手段はガラス基板の近傍に配置する。前記加熱手段があることで、レーザビームのエネルギーの不足を補えるため、線状ビームを使用する場合には、線状ビームの長さをより長くすることができる。これにより、一度にレーザアニールできる面積が広がるので、より大面積の基板を効率よく処理することができる。あるいは、反射体からの反射光の基板表面に於けるエネルギー密度が不十分であるときは、反射体を凹面鏡とし、基板表面でのレーザビームのエネルギー密度を増加させてもよい。また、ランプやヒータと凹面鏡を併用してもよい。
【００１９】
次に、本発明のレーザの照射方法を実現する装置に関し説明する。基板を水平に設置することを前提とした場合、基板の裏面側から光を照射する方法は、基板を裏に返し上方から光を照射する方法か、基板の下方から光を照射する方法がある。基板を裏に返す方法は非常に装置を複雑にし、生産性も落ちてしまうことから、好ましくない。従って、基板の表面が上方を向くようにし、基板の下方から光を照射するようにすることが好ましい。このような装置構成を実現するためには、例えば、基板を配置するステージが光に対し透明であるとよい。あるいは、基板を配置するステージに隙間を設け、そこから光が入射できる構成としてもよい。この場合は、基板を光に対して相対的に送るために、例えばベルトコンベア方式のような方法を用いて基板を送るとよい。このとき、用いる光は線状ビームであると隙間を細長くできるので好ましい。すなわち、ステージに隙間を設けることによる基板のたわみが最小限に抑えられるので、線状ビームのピント位置の狂いが最小限となる。特に、ガラス基板に大面積のものを用いると基板のたわみは無視できない程度となるため、基板のたわみを抑制する装置構成とする必要が生じる。一般に線状ビームは非常に細いため、ピント位置が数mm狂うだけでエネルギー密度が大幅に変動してしまうので、基板のたわみは１mm以下に抑える必要がある。
【００２０】
本発明を以下に列挙する。本発明の１つは、基板の表面に半導体膜を形成し、前記半導体膜上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極をマスクとして前記半導体膜に不純物元素を添加し、前記ガラス基板の裏面側から第１の光を照射し、前記基板の表面側から第２の光を照射し、前記第２の光は、前記第１の光の一部が前記基板および前記半導体膜を透過し、前記基板の表面側に設置する反射体によって反射する光であることを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００２１】
本発明の他の１つは、基板の表面に半導体膜を形成し、前記半導体膜上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極をマスクとして前記半導体膜に不純物元素を添加し、前記ガラス基板の裏面側から第１の光を照射し、前記基板の表面側から第２の光を照射し、前記第２の光は、前記第１の光の一部が前記基板および前記半導体膜を透過し、前記基板の表面側に設置する反射体によって反射する光であり、前記基板の裏面から前記反射体を経由した前記基板の表面までの光路長は、前記第１の光のコヒーレント長より長いことを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００２２】
本発明の他の１つは、基板の表面に半導体膜を形成し、前記半導体膜上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極をマスクとして前記半導体膜に不純物元素を添加し、前記ガラス基板の裏面側から第１の光を照射し、前記基板の表面側から第２の光を照射し、前記第２の光は、前記第１の光の一部が前記基板および前記半導体膜を透過し、前記基板の表面側に設置する反射体によって反射する光であり、前記第２の光は、前記基板の裏面から前記反射体に到達するまでの光路とは異なる光路で前記基板の表面に到達することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００２３】
上記発明において、前記第１の光および前記第２の光は、レーザ光もしくはそれに準ずる光であることを特徴としている。このようにすると生産性が高いので好ましい。
【００２４】
また、上記発明において、前記第１の光は、ＹＡＧレーザの第２高調波、ＹＬＦレーザの第２高調波、ガラスレーザの第２高調波、ＹＶＯ4レーザの第２高調波およびＡｒレーザのうちいずれか１つ若しくはそれらの組み合わせからなる光であるとガラス基板や透明な基板等に対して本発明を利用できる。
【００２５】
また、上記発明において、前記基板は、ガラス基板であると安価に半導体装置を作製できるのでよい。
【００２６】
また、上記発明において、前記反射体は、シリンドリカルの凹面鏡であると前記第２の光の基板表面におけるエネルギー密度を高くできるので好ましい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本実施形態では、ゲート電極の下方に低濃度のドーパントを添加したTFTに対しレーザアニールを行う例を示す。ゲート電極の下にレーザを照射するためには、上記で示したように、基板の裏面側から例えばYAGレーザの第２高調波を照射するのがエネルギー効率が良く効果的である。YAGレーザの第２高調波は、緑であるので可視光である。
【００２８】
図２に本発明のレーザ照射装置を示す。レーザ発振器２０１はYAGレーザである。レーザ発振器２０１から射出されるレーザビームは光学系２０２〜２０６により、線状ビームに加工される。YAGレーザは一般に干渉性が高いので、エネルギー分布を均一化するためにはレーザビームを複数に分割して合成する方法（公知のビームの均一化の方法）と組み合わせて、分割されたレーザビームそれぞれに互いに光路差を設ける等の工夫をする必要がある。光路差は、例えば図２において、階段状に加工されたガラス板２０２にレーザビームを入射させることによりつければよい。階段の各々の段に入射するレーザビームには、ガラスの屈折率が１よりも大きいために光路差がつけられる。前記光路差がレーザビームのコヒーレント長よりも長ければ、レーザビームの干渉性が大きく弱められるため公知のビームの均一化の方法を用いることができる。光路差が付けられたレーザビームの各々をシリンドリカルレンズアレイ２０３を形成するシリンドリカルレンズに入射させ、これによりレーザビームを分割する。各々のシリンドリカルレンズから射出されるレーザビームはシリンドリカルレンズ２０４により、照射面またはその近傍にて１つに合成される。これにより一様なエネルギー分布をもつ線状ビームが得られる。
【００２９】
レーザビームをガラス基板の下方に入射させるために、光学系を介したレーザビームはミラー２０５により上方に折り返される。レーザビームは、半導体膜が上方に形成されたガラス基板２０９に照射される。ガラス基板２０９は図１(a)の状態になっている。このとき、レーザビームのエネルギー密度を確保するために、集光用のシリンドリカルレンズ２０６を使って線状ビームを細くしてもよい。また、レーザビームをガラス基板２０９に対し垂直に入射させると、ガラス基板の裏面からの反射光と半導体膜からの反射光とが干渉し不均一なレーザアニールの原因となるので好ましくない。そこで、ミラー２０５の角度等を変えることでレーザビームの入射角度を適当に変えて、前記干渉を抑制するとよい。
【００３０】
ガラス基板２０９は、線状ビームを通すための隙間が設けられたステージ２０７に配置される。ステージ２０７にはベルトコンベアのような搬送手段２０８が幾つか設けられており、ガラス基板２０９を１方向に送る役割を果たす。これによりガラス基板２０９の全面にレーザビームが照射される。前述した通り、レーザビームの一部はガラス基板２０９を透過するため、透過光をミラー２１０により折り返して再びガラス基板２０９に照射するようにする。ミラー２１０により折り返されたレーザビームはガラス基板の表に照射されるため、ソース領域及びドレイン領域の部分には照射されるが、ゲート電極の下方に設けられたチャネル領域等には照射されない。ガラス基板２０９上に設けられた素子に一様にレーザビームを照射するため、レーザビームを照射しながらガラス基板２０９を搬送手段２０８にて移動させ、ガラス基板２０９の全面にレーザビームが照射されるようにする。
【００３１】
以上、レーザアニールの方法について述べた。次に、TFTの具体的な作製方法に関し述べる。
【００３２】
ゲート電極の下に低ドーズのドーパントを添加したTFTで構成されるアクティブマトリクス基板の作製方法について図３を用いて説明する。本実施形態ではコーニング社の＃１７３７ガラスで形成された基板２１１を用いる。なお、基板２１１としては、他のガラス基板や石英基板を用いても良い。また、本実施形態の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いてもよい。基板２１１はYAGの第２高調波に対し、高い透光性を有することが重要である。
【００３３】
まず、基板２１１上に絶縁膜から成る下地膜２１２を形成する。下地膜２１２は公知の手段（スパッタ法、LPCVD法、またはプラズマCVD法等）により、酸化珪素膜や窒化酸化珪素膜（SiOxNy）などの珪素を含む絶縁膜を用いれば良い。もちろん下地膜は単層ではなく、積層としてもよい。
【００３４】
次いで、下地膜上に半導体膜２１３を形成する。半導体膜２１３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（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の厚さで形成する。半導体膜の材料に限定はないが、好ましくは珪素または珪素ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形成すると良い。続いて、公知の結晶化処理（レーザ結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法等）を行って得られる結晶質半導体膜を所望の形状にパターニングする。
【００３５】
パターニングされた半導体膜２１５の上から、絶縁膜２１４を酸化珪素膜や窒化酸化珪素膜（SiOxNy）などの珪素を含む絶縁膜などで形成し、続いて導電膜２１６を形成する。導電膜の材料に特に限定はないが、Ta、W、Ti、Mo、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、も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良い。また、AgPdCu合金を用いてもよい。もちろん、導電膜は単層ではなく積層としてもよい。続いてエッチングを行って端部にテーパーを有するゲート電極２１７を形成する。
【００３６】
そして、ドーピング処理を行って、不純物元素の導入を行う。ドーピング処理はイオンドープ法やイオン注入法などにより、Ｎ型またはＰ型を付与する不純物元素を導入する。ドーピング処理により、不純物元素が高濃度に導入された領域２１８とゲート電極の端部のテーパーにおり低濃度に導入された領域２１９および不純物が導入されない領域（チャネル領域）２２０が形成される。
【００３７】
その後、発明実施の形態の前半で説明したレーザアニールの方法により、半導体層の結晶性の回復、半導体層に添加されたドーパントの活性化を行う。レーザは例えばYAGレーザの第２高調波を用い、適当な光学系、例えば図２に示した光学系により線状ビームとして基板の裏面から照射する。その後、例えば公知の方法にて、TFTを完成させる。あるいは実施者の考案した方法にてTFTを作製してもよい。後の実施例にて、TFTの作製工程の例を示す。
【００３８】
【実施例】
[実施例１]
本実施例では、レーザビームの照射方法の他の例を示す。レーザビームの照射の際に、照射対象である基板の平坦性が十分でないと、レーザビームのピント位置と基板の位置の制御が困難となる。本実施例では、基板の平坦性を十分に保ちつつレーザビームの照射を行う方法の例を示す。本実施例では、基板を非常に平坦な板の上方にてエア浮上させた状態で基板を走査させ、基板全面をレーザアニールする例を示す。
【００３９】
本実施例を図４に沿って説明する。ステージ２２１にはエアの吹き出し口２２２が複数個設けられており、これらの吹き出し口２２２から噴射されるエアの力により、基板２２４を浮上させる。用いるエアは、窒素や空気等の半導体素子に悪影響の及ばないものとすればよい。前記エアは、ボンベ２２５から供給される。ステージ２２１には線状ビーム２２３を導入する隙間が設けられており、隙間を通って線状ビーム２２３が基板２２４に照射される。線状ビーム２２３を基板２２４に照射しながら、ステージ２２１と平行な方向に基板を動かすことで基板２２４の全面にレーザアニールを行う。基板を動かす方法はさまざま考えられるが、基板がエア浮上している状態にあるので、図示しない手段により、基板の端を押すか、基板の端を把持して引っ張るか等の方法にて行えばよい。
【００４０】
用いるレーザ発振器は、たとえばコンティナム社製のパワーライト９０３０をSHG結晶にて第２高調波に変換して用いる。本レーザ発振器は１パルスあたり８００ｍＪのエネルギーを出す能力を持っており、１秒間に最大３０パルスを射出することが出来る。ビームのスポットは、直径９mmの円状である。本レーザ発振器から射出したレーザビームを例えば、図２に示した光学系により線状ビームに変換して、本実施例に利用する。YAGレーザのコヒーレント長ｄは通常１０mm程度であることから、階段状に加工されたガラス板２０２の段差をｄ/(n-1) とすれば、干渉性を抑えることができる。ガラス板の屈折率はYAGレーザの第２高調波の波長に対して、１.５程度であることから、前記段差を２０mmとすればよいことが判る。
【００４１】
シリンドリカルレンズアレイ２０３は、例えば焦点距離３０mm、３mm幅のシリンドリカルレンズを３つ使って形成する。これから、階段状に加工されたガラス板２０２の段数は２段でよいこととなる。階段状に加工されたガラス板２０２を介さないレーザビームが、シリンドリカルレンズアレイ２０３の最外のシリンドリカルレンズに入射するように光学系を配置する。階段状に加工されたガラス板２０２の各段を介したレーザビームはシリンドリカルレンズアレイを形成するシリンドリカルレンズの各々に入射するようにする。
【００４２】
シリンドリカルレンズアレイ２０３を射出したレーザビームはシリンドリカルレンズ２０４に入射し、これにより照射面にて１つに合成される。このとき、シリンドリカルレンズ２０４の焦点距離を１５００mmとすると、得られる線状ビームの長さは１５０mmとなる。このままでは、照射面において、十分なエネルギー密度が得られないので、シリンドリカルレンズ２０６にて、さらに細い線状ビームとし、エネルギー密度を増大させる。干渉の影響を抑えるために、シリンドリカルレンズ２０６の焦点距離は、４００mm以上が好ましい。これにより、干渉の影響の少ない比較的一様なエネルギー分布を持つ線状ビームが得られる。ガラス基板の裏面での反射光との干渉を避けるため、線状ビームは、ガラス基板の斜め方向から入射させる。この角度は実施者が適宜決定すればよいが、目安としては１０°前後が適当である。ガラス基板を透過した光は反射ミラーにて、ガラス基板に再び照射され、ソース領域及びドレイン領域のアニールに使われる。前記反射ミラーにより折り返されたレーザビームは、レーザ発振器に戻らないように、やや角度を付けて反射させる。レーザビームが発振器に戻ると固体レーザのロッドを破損する恐れがあるので、十分に注意しなければならない。
【００４３】
線状ビームのエネルギー密度は、実施者が適宜決定すればよい。照射対象が厚さ５０nm程度の半導体膜であれば、５０〜２５０mJ/ｃｍ２程度を目安とすればよい。
【００４４】
[実施例２]
本実施例では、レーザビームの照射方法の他の例を示す。本発明の場合、基板の裏面側から照射されたレーザビームは、基板の裏面にピントを合わせてあるので、基板を透過したレーザビームを再びミラー等で基板の表面側から照射するときは、ピント位置が適当でない場合がある。こういった場合には、ミラーに凹面鏡等を用いて再びレーザビームを集光させ、基板の表面にて十分なエネルギー密度を確保すればよい。
【００４５】
本実施例を図５に沿って説明する。図中、図４と同一符号のものは、同一のものを指すとする。基板２２４を透過した線状ビーム２２３は、シリンドリカルの凹面鏡２２７により反射され、再び基板２２４に照射される。このとき、シリンドリカルの凹面鏡２２７により出来る線状ビームの集光位置の高さは、線状ビーム２２３により出来る線状ビームの集光位置の高さと同様にするとよい。これにより、ガラス基板の裏面側から照射される線状ビームと表面側から照射される線状ビームとをほぼ同じ短軸幅（本明細書中では、線状ビームを長方形とみたときの短辺の長さとする。）とすることができる。
【００４６】
線状ビームの短軸幅は、あまりに細すぎると生産性に乏しくあまりに太すぎるとエネルギー密度を確保できないため、慎重に調整する必要がある。よって、ガラス基板の裏面側から照射される線状ビームの短軸幅と、ガラス基板の表面側から照射される線状ビームの短軸幅とを同様とすることは大切である。実施例１で、示したレーザ発振器を用いるとすると、適当な線状ビームの短軸幅は、５０〜１０００μｍ程度である。５０μｍ以下の短軸幅を確保するとなると、非常に特殊な光学系とビーム品質の高いレーザ発振器が必要となるので、装置構成の点でも困難となる。また、１０００μｍ以上の短軸幅を確保するとなるとレーザ発振器の出力が不十分となる可能性が高い。または、エネルギー密度を確保するために非常に短い線状ビームを形成することになる。これでは生産性が低く線状ビームを形成する意味が薄くなる。
【００４７】
線状ビームのエネルギー密度は、実施者が適宜決定すればよい。反射体に凹面鏡を使っているため、必要なエネルギー密度は実施例１で示したものよりもやや小さめになる。照射対象が厚さ５０nm程度の半導体膜であれば、５０〜２００mJ/ｃｍ2程度を目安とすればよい。
【００４８】
[実施例３]
本実施例では、本発明のレーザビームの照射方法に基板の加熱を加えた例を示す。本発明の場合、線状ビームを使用するのが生産性が高く好ましい。また、線状ビームの長さが生産性に密接に関わることから、できるだけ長い線状ビームを得ることが重要である。しかしながら、レーザ発振器の能力以上に線状ビームを長くすることはできないため、本実施例では、レーザビームのエネルギーを補う別のエネルギーを加えることにより、より長い線状ビームを得る方法を示す。
【００４９】
本実施例を図６に沿って説明する。図中、図４と同一符号のものは、同一のものを指すとする。基板２２４を透過した線状ビーム２２３は、反射体２２６により反射され、再び基板２２４に照射される。さらに、ランプ２３０により基板を加熱すると、レーザビームのエネルギーの不足を補うことができる。ランプ２３０には、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、高圧ナトリウムランプ、キセノンランプ等を用いるとよい。ランプの光は一般的に、全方向に射出されるので、ランプの傘２２９を使って、光の方向を制限し、光の利用効率を増加させるとよい。
【００５０】
ランプ２３０のガラス基板２２４における照射位置は、線状ビームの照射位置の辺りとすればよい。一般にガラス基板の歪み点温度は６００℃程度であるため、ランプによるガラス基板２２４の最高到達温度は６００℃程度以下とすれば安全である。しかしながら、ガラス基板２２４の任意の１点におけるランプの照射時間が僅かであるため、歪み点温度を超えた温度で使用しても構わないこともある。実施者は、生産性とガラス基板の耐久性との両方を考慮に入れて最適な組み合わせを決定する必要がある。
【００５１】
線状ビームのエネルギー密度は、実施者が適宜決定すればよい。ランプを使っているため必要なエネルギー密度は実施例１で示したものよりもやや小さめになる。照射対象が厚さ５０nm程度の半導体膜であれば、５０〜２００mJ/ｃｍ2程度を目安とすればよい。
【００５２】
[実施例４]
本実施例では、レーザビームの照射方法の他の例を示す。前述した通り、レーザ装置において、戻り光の対策を考えることは非常に重要である。ガラス基板を透過したレーザビームを反射体にて反射させ再びガラス基板に照射するときに、全く同一箇所にレーザビームを戻してしまうと、レーザビームがレーザ発振器まで戻る可能性が高い。よって、前述の発明はすべて、表面側から照射されるレーザビームの位置と裏面側から照射されるレーザビームの位置をずらさねばならない。しかしながら、反射体の形態を工夫することで、戻り光の懸念を全く問題ない状態とすることができる。
【００５３】
本実施例を図７に沿って説明する。図中、図４と同一符号のものは、同一のものを指すとする。基板２２４を透過した線状ビーム２２３は、反射体２３１および２３２により反射され、再び基板２２４に照射される。２枚の反射体をうまく配置すると、ガラス基板２２４の表面に入射する線状ビームの方向と、ガラス基板２２４の裏面に入射する線状ビームの方向とを互いに異ならしめることができる。よって、反射体からの反射光がレーザ発振器に戻る心配はなくなる。
【００５４】
反射体２３１および２３２の片側を凹面鏡とし、レーザビームを集光することで照射面におけるエネルギー密度を高くしてもよい。また、半導体膜のアニールに必要なレーザエネルギーを下げるために、ランプと組み合わせてもよい。また、ガラス基板の裏側に入射する線状ビーム２２３の代わりに、ランプのみを使っても良い。
【００５５】
本実施例は、他のいずれの実施例と組み合わせて用いることができる。
【００５６】
[実施例５]
本実施例ではアクティブマトリクス基板の作製方法について図８〜１２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。
【００５７】
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３００を用いる。なお、基板３００としては、石英基板を用いても良い。また、本実施例の処理温度に耐えうる耐熱性を有し、本実施例で使用するレーザに対し透光性を有するプラスチック基板を用いてもよい。
【００５８】
次いで、基板３００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３０１を形成する。本実施例では下地膜３０１として２層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造を用いても良い。下地膜３０１の一層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ4、ＮＨ3、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化珪素膜３０１ａ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３０１ａ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を形成した。次いで、下地膜３０１のニ層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ4、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化珪素膜３０１ｂ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３０１ｂ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を形成する。
【００５９】
次いで、下地膜上に図８(B)に示した半導体層４０２〜４０６を形成する。半導体層４０２〜４０６は公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により２５〜８０ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の厚さで半導体膜を成膜し、公知の結晶化法（レーザ結晶化法、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）により結晶化させる。前記半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜、結晶質半導体膜などがあり、非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、５５ｎｍの非晶質珪素膜３０２を成膜する。そして、例えば、ニッケルを含む溶液を非晶質珪素膜上に保持させ金属含有層３０３を形成し、この非晶質珪素膜に脱水素化（５００℃、１時間）を行なった後、熱結晶化（５５０℃、４時間）を行なって結晶質珪素膜を形成する。
【００６０】
続いて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を半導体層４０２〜４０６の直上に形成し、半導体膜に１５族に属する元素、または、希ガス、または、１５族に属する元素および１３族に属する元素を添加して、不純物領域を形成する。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５×１０13/cm2以上とし、加速電圧を１０〜１００ｋｅＶとして行なう。本実施例ではドーズ量を５×１０15/cm2とし、加速電圧を３０ｋｅＶとして行った。ここでは、希ガスに属する元素でArを用いた。
【００６１】
次いで、結晶化を促進するために用いた金属元素を不純物領域にゲッタリングするための加熱処理を行なう。前記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℃以上で行なう。本実施例では５５０℃、４時間の加熱処理を行った。これにより、被ゲッタリング領域のニッケルの含有量を大幅に減らすことが出来る。
【００６２】
レジストを除去し、ゲッタリングの終了した結晶質半導体膜の不純物領域を除去して半導体層４０２〜４０６を形成する。
【００６３】
また、レーザ結晶化法で結晶質半導体膜を作製する場合には、パルス発振型または連続発光型のエキシマレーザや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、レーザ発振器から放射されたレーザビームを光学系で線状に集光し半導体膜に照射する方法を用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣選択するものであるが、エキシマレーザを用いる場合はパルス発振周波数３００Ｈｚとし、レーザエネルギー密度を１００〜７００mJ/cm2(代表的には２００〜３００mJ/cm2)とする。また、ＹＡＧレーザを用いる場合にはその第２高調波を用いパルス発振周波数３０〜３０００Ｈｚとし、レーザエネルギー密度を３００〜１０００mJ/cm2(代表的には３５０〜５００mJ/cm2)とすると良い。そして幅５０〜１０００μｍ、例えば４００μｍで線状に集光したレーザ光を基板全面に渡って照射し、この時の線状ビームの重ね合わせ率（オーバーラップ率）を５０〜９８％として行なってもよい。
【００６４】
また、半導体層４０２〜４０６を形成した後、ＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを行なってもよい。
【００６５】
次いで、半導体層４０２〜４０６を覆うゲート絶縁膜４０７を形成する。ゲート絶縁膜４０７はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを４０〜１５０ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により１１０ｎｍの厚さで酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成した。もちろん、ゲート絶縁膜は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【００６６】
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。
【００６７】
次いで、図８（Ｂ）に示すように、ゲート絶縁膜４０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜４０８と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜４０９とを積層形成する。本実施例では、膜厚３０ｎｍのＴａＮ膜からなる第１の導電膜４０８と、膜厚３７０ｎｍのＷ膜からなる第２の導電膜４０９を積層形成した。ＴａＮ膜はスパッタ法で形成し、Ｔａのターゲットを用い、窒素を含む雰囲気内でスパッタした。また、Ｗ膜は、Ｗのターゲットを用いたスパッタ法で形成した。その他に６フッ化タングステン（ＷＦ6）を用いる熱ＣＶＤ法で形成することもできる。いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、Ｗ膜の抵抗率は２０μΩｃｍ以下にすることが望ましい。Ｗ膜は結晶粒を大きくすることで低抵抗率化を図ることができるが、Ｗ膜中に酸素などの不純物元素が多い場合には結晶化が阻害され高抵抗化する。従って、本実施例では、高純度のＷ（純度９９．９９９９％）のターゲットを用いたスパッタ法で、さらに成膜時に気相中からの不純物の混入がないように十分配慮してＷ膜を形成することにより、抵抗率９〜２０μΩｃｍを実現することができた。
【００６８】
なお、本実施例では、第１の導電膜４０８をＴａＮ、第２の導電膜４０９をＷとしたが、特に限定されず、いずれもＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした結晶質珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。また、第１の導電膜をタンタル（Ｔａ）膜で形成し、第２の導電膜をＷ膜とする組み合わせ、第１の導電膜を窒化チタン（ＴｉＮ）膜で形成し、第２の導電膜をＷ膜とする組み合わせ、第１の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）膜で形成し、第２の導電膜をＡｌ膜とする組み合わせ、第１の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）膜で形成し、第２の導電膜をＣｕ膜とする組み合わせとしてもよい。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膜とし、さらに第３の導電膜としてTi膜を組み合わせてもよい。
【００６９】
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスク４１０〜４１５を形成し、電極及び配線を形成するための第１のエッチング処理を行なう。第１のエッチング処理では第１及び第２のエッチング条件で行なう。本実施例では第１のエッチング条件として、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、それぞれのガス流量比を２５／２５／１０（ｓｃｃｍ）とし、１Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行った。ここでは、松下電器産業（株）製のＩＣＰを用いたドライエッチング装置（Model Ｅ６４５−□ＩＣＰ）を用いた。基板側（試料ステージ）にも１５０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。この第１のエッチング条件によりＷ膜をエッチングして第１の導電層の端部をテーパー形状とする。
【００７０】
この後、レジストからなるマスク４１０〜４１５を除去せずに第２のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とを用い、それぞれのガス流量比を３０／３０（ｓｃｃｍ）とし、１Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成して約３０秒程度のエッチングを行った。基板側（試料ステージ）にも２０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した第２のエッチング条件ではＷ膜及びＴａＮ膜とも同程度にエッチングされる。なお、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。
【００７１】
上記第１のエッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電層及び第２の導電層の端部がテーパー形状となる。このテーパー部の角度は１５〜４５°となる。こうして、第１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層から成る第１の形状の導電層４１７〜４２２（第１の導電層４１７ａ〜４２２ａと第２の導電層４１７ｂ〜４２２ｂ）を形成する。４１６はゲート絶縁膜であり、第１の形状の導電層４１７〜４２２で覆われない領域は２０〜５０nm程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【００７２】
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９（Ａ））ドーピング処理はイオンドープ法、若しくはイオン注入法で行なえば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０13〜５×１０15／ｃｍ2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとして行なう。本実施例ではドーズ量を１．５×１０15／ｃｍ2とし、加速電圧を８０ｋｅＶとして行った。ｎ型を付与する不純物元素として１５族に属する元素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いるが、ここではリン（Ｐ）を用いた。この場合、導電層４１７〜４２１がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に第１の高濃度不純物領域３０６〜３１０が形成される。第１の高濃度不純物領域３０６〜３１０には１×１０20〜１×１０21／ｃｍ3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。
【００７３】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第２のエッチング処理を行なう。ここでは、エッチングガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、Ｗ膜を選択的にエッチングする。この時、第２のエッチング処理により第２の導電層４２８ｂ〜４３３ｂを形成する。一方、第１の導電層４１７ａ〜４２２ａは、ほとんどエッチングされず、第２の形状の導電層４２８〜４３３を形成する。
【００７４】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに、図９（Ｂ）に示すように、第２のドーピング処理を行なう。この場合、第１のドーピング処理よりもドーズ量を下げて、７０〜１２０ｋｅＶの高い加速電圧で、ｎ型を付与する不純物元素を導入する。本実施例ではドーズ量を１．５×１０14／ｃｍ2とし、加速電圧を９０ｋｅＶとして行なった。第２のドーピング処理は第２の形状の導電層４２８〜４３３をマスクとして用い、第２の導電層４２８ｂ〜４３３ｂの下方における半導体層にも不純物元素が導入され、新たに第２の高濃度不純物領域４２３ａ〜４２７ａおよび低濃度不純物領域４２３ｂ〜４２７ｂが形成される。
【００７５】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスク４３４ａおよび４３４ｂを形成して、図９（Ｃ）に示すように、第３のエッチング処理を行なう。エッチング用ガスにＳＦ6およびＣｌ2とを用い、ガス流量比を５０／１０（ｓｃｃｍ）とし、１．３Ｐａの圧力でコイル型の電極に５００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成し、約３０秒のエッチング処理を行なう。基板側（資料ステージ）には１０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的には不の自己バイアス電圧を印加する。こうして、前記大３のエッチング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴおよび画素部のＴＦＴ（画素ＴＦＴ）のＴａＮ膜をエッチングして、第３の形状の導電層４３５〜４３８を形成する。
【００７６】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、第２の形状の導電層４２８、４３０および第２の形状の導電層４３５〜４３８をマスクとして用い、ゲート絶縁膜４１６を選択的に除去して絶縁層４３９〜４４４を形成する。（図１０（Ａ））
【００７７】
次いで、新たにレジストからなるマスク４４５ａ〜４４５ｃを形成して第３のドーピング処理を行なう。この第３のドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層となる半導体層に前記一導電型とは逆の導電型を付与する不純物元素が添加された不純物領域４４６、４４７を形成する。第２の導電層４３５ａ、４３８ａを不純物元素に対するマスクとして用い、ｐ型を付与する不純物元素を添加して自己整合的に不純物領域を形成する。本実施例では、不純物領域４４６、４４７はジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法で形成する。（図１０（Ｂ））この第３のドーピング処理の際には、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層はレジストからなるマスク４４５ａ〜４４５ｃで覆われている。第１のドーピング処理及び第２のドーピング処理によって、不純物領域４４６、４４７にはそれぞれ異なる濃度でリンが添加されているが、そのいずれの領域においてもｐ型を付与する不純物元素の濃度を２×１０20〜２×１０21／ｃｍ3となるようにドーピング処理することにより、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域およびドレイン領域として機能するために何ら問題は生じない。本実施例では、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層となる半導体層の一部が露呈しているため、不純物元素（ボロン）を添加しやすい利点を有している。
【００７８】
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。
【００７９】
次いで、レジストからなるマスク４４５ａ〜４４５ｃを除去して第１の層間絶縁膜４６１を形成する。この第１の層間絶縁膜４６１としては、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１００〜２００ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚１５０ｎｍの酸化窒化珪素膜を形成した。もちろん、第１の層間絶縁膜４６１は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【００８０】
次いで、図１０（Ｃ）に示すように、本発明が開示するレーザによる処理を行なう。これにより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。また、レーザの代わりになる光源があればそれを用いても良い。本工程の手順を以下に示す。基板３００の裏面側からレーザを照射し、不純物領域４４６および４４７をレーザアニールする。このとき基板３００を透過したレーザは反射ミラー１０６により反射され、基板３００の表側から不純物領域４４６a、446b、447a、447bに再び照射される。これにより、不純物領域446c、446d、447c、447dに入射するレーザエネルギーを増やすことなしに、不純物領域４４６a、446b、447a、447bに入射するレーザエネルギーを増やすことができる。基板３００全面に一様なレーザアニールを行うには、例えば、発明実施の形態で示した線状ビームを使用すればよい。あるいは、点光源のレーザをガルバノメータなどで走査して基板全面にレーザビームを照射してもよい。
【００８１】
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。
【００８２】
次いで、第１の層間絶縁膜４６１上に無機絶縁膜材料または有機絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜４６２を形成する。本実施例では、膜厚１．６μｍのアクリル樹脂膜を形成したが、粘度が１０〜１０００ｃｐ、好ましくは４０〜２００ｃｐのものを用い、表面に凸凹が形成されるものを用いた。
【００８３】
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。
【００８４】
また、第２の層間絶縁膜４６２として表面が平坦化する膜を用いてもよい。その場合は、画素電極を形成した後、公知のサンドブラスト法やエッチング法等の工程を追加して表面を凹凸化させて、鏡面反射を防ぎ、反射光を散乱させることによって白色度を増加させることが好ましい。
【００８５】
そして、駆動回路５０６において、各不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線４６３〜４６７を形成する。なお、これらの配線は、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜と、膜厚５００ｎｍの合金膜（ＡｌとＴｉとの合金膜）との積層膜をパターニングして形成する。
【００８６】
また、画素部５０７においては、画素電極４７０、ゲート配線４６９、接続電極４６８を形成する。（図１１）この接続電極４６８によりソース配線（４４３ｂと４４９の積層）は、画素ＴＦＴと電気的な接続が形成される。また、ゲート配線４６９は、画素ＴＦＴのゲート電極と電気的な接続が形成される。また、画素電極４７０は、画素ＴＦＴのドレイン領域４４２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４５８と電気的な接続が形成される。また、画素電極４７０としては、ＡｌまたはＡｇを主成分とする膜、またはそれらの積層膜等の反射性の優れた材料を用いることが望ましい。
【００８７】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２からなるＣＭＯＳ回路、及びｎチャネル型ＴＦＴ５０３を有する駆動回路５０６と、画素ＴＦＴ５０４、保持容量５０５とを有する画素部５０７を同一基板上に形成することができる。こうして、アクティブマトリクス基板が完成する。
【００８８】
駆動回路５０６のｎチャネル型ＴＦＴ５０１はチャネル領域４２３ｃ、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４２８ａと重なる低濃度不純物領域４２３ｂ（ＧＯＬＤ領域）、とソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４２３ａを有している。このｎチャネル型ＴＦＴ５０１と電極４６６で接続してＣＭＯＳ回路を形成するｐチャネル型ＴＦＴ５０２にはチャネル領域４４６ｄ、ゲート電極の外側に形成される不純物領域４４６ｂ、４４６ｃ、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４４６ａを有している。また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０３にはチャネル領域４２５ｃ、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４３０ａと重なる低濃度不純物領域４２５ｂ（ＧＯＬＤ領域）、とソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４２５ａを有している。
【００８９】
画素部の画素ＴＦＴ５０４にはチャネル領域４２６ｃ、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域４２６ｂ（ＬＤＤ領域）とソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４２６ａを有している。また、保持容量５０５の一方の電極として機能する半導体層４４７ａ、４４７ｂには、それぞれｐ型を付与する不純物元素が添加されている。保持容量５０５は、絶縁膜４４４を誘電体として、電極（４３８ａと４３８ｂの積層）と、半導体層４４７ａ〜４４７ｃとで形成している。
【００９０】
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。
【００９１】
また、本実施例で作製するアクティブマトリクス基板の画素部の上面図を図１２に示す。なお、図８〜図１１に対応する部分には同じ符号を用いている。図１１中の鎖線Ａ−Ａ’は図１２中の鎖線Ａ―Ａ’で切断した断面図に対応している。また、図１１中の鎖線Ｂ−Ｂ’は図１２中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断面図に対応している。
【００９２】
[実施例６]
本実施例では、実施例５で作製したアクティブマトリクス基板から、反射型液晶表示装置を作製する工程を以下に説明する。説明には図１３を用いる。
【００９３】
まず、実施例５に従い、図１１の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図１１のアクティブマトリクス基板上、少なくとも画素電極４７０上に配向膜５６７を形成しラビング処理を行なう。なお、本実施例では配向膜５６７を形成する前に、アクリル樹脂膜等の有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間隔を保持するための柱状のスペーサ５７２を所望の位置に形成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状のスペーサを基板全面に散布してもよい。
【００９４】
次いで、対向基板５６９を用意する。次いで、対向基板５６９上に着色層５７０、５７１、平坦化膜５７３を形成する。赤色の着色層５７０と青色の着色層５７２とを重ねて、遮光部を形成する。また、赤色の着色層と緑色の着色層とを一部重ねて、遮光部を形成してもよい。
【００９５】
本実施例では、実施例５に示す基板を用いている。従って、実施例５の画素部の上面図を示す図１２では、少なくともゲート配線４６９と画素電極４７０の間隙と、ゲート配線４６９と接続電極４６８の間隙と、接続電極４６８と画素電極４７０の間隙を遮光する必要がある。本実施例では、それらの遮光すべき位置に着色層の積層からなる遮光部が重なるように各着色層を配置して、対向基板を貼り合わせた。
【００９６】
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。
【００９７】
次いで、平坦化膜５７３上に透明導電膜からなる対向電極５７６を少なくとも画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜５７４を形成し、ラビング処理を施した。
【００９８】
そして、画素部と駆動回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール材５６８で貼り合わせる。シール材５６８にはフィラーが混入されていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一な間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液晶材料５７５を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封止する。液晶材料５７５には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図１３に示す反射型液晶表示装置が完成する。そして、必要があれば、アクティブマトリクス基板または対向基板を所望の形状に分断する。さらに、対向基板のみに偏光板（図示しない）を貼りつけた。そして、公知の技術を用いてＦＰＣを貼りつけた。
【００９９】
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。
【０１００】
また、本実施例は実施例１乃至５のいずれか一と自由に組み合わせることが可能である。
【０１０１】
[実施例７]
本実施例では、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。
【０１０２】
図１４は本実施例の発光装置の断面図である。図１４において、基板７００上に設けられたスイッチングＴＦＴ６０３は図１１のｎチャネル型ＴＦＴ５０３を用いて形成される。したがって、構造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０３の説明を参照すれば良い。
【０１０３】
なお、本実施例ではチャネル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。
【０１０４】
基板７００上に設けられた駆動回路は図１１のＣＭＯＳ回路を用いて形成される。従って、構造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２の説明を参照すれば良い。なお、本実施例ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【０１０５】
また、配線７０１、７０３はＣＭＯＳ回路のソース配線、７０２はドレイン配線として機能する。また、配線７０４はソース配線７０８とスイッチングＴＦＴのソース領域とを電気的に接続する配線として機能し、配線７０５はドレイン配線７０９とスイッチングＴＦＴのドレイン領域とを電気的に接続する配線として機能する。
【０１０６】
なお、電流制御ＴＦＴ６０４は図１１のｐチャネル型ＴＦＴ５０２を用いて形成される。従って、構造の説明はｐチャネル型ＴＦＴ５０２の説明を参照すれば良い。なお、本実施例ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【０１０７】
また、配線７０６は電流制御ＴＦＴのソース配線（電流供給線に相当する）であり、７０７は電流制御ＴＦＴの画素電極７１０上に重ねることで画素電極７１０と電気的に接続する電極である。
【０１０８】
なお、７１０は、透明導電膜からなる画素電極（発光素子の陽極）である。透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化インジウムを用いることができる。また、前記透明導電膜にガリウムを添加したものを用いても良い。画素電極７１０は、上記配線を形成する前に平坦な層間絶縁膜７１１上に形成する。本実施例においては、樹脂からなる平坦化膜７１１を用いてＴＦＴによる段差を平坦化することは非常に重要である。後に形成される発光層は非常に薄いため、段差が存在することによって発光不良を起こす場合がある。従って、発光層をできるだけ平坦面に形成しうるように画素電極を形成する前に平坦化しておくことが望ましい。
【０１０９】
配線７０１〜７０７を形成後、図１４に示すようにバンク７１２を形成する。バンク７１２は１００〜４００ｎｍの珪素を含む絶縁膜もしくは有機樹脂膜をパターニングして形成すれば良い。
【０１１０】
なお、バンク７１２は絶縁膜であるため、成膜時における素子の静電破壊には注意が必要である。本実施例ではバンク７１２の材料となる絶縁膜中にカーボン粒子や金属粒子を添加して抵抗率を下げ、静電気の発生を抑制する。この際、抵抗率は１×１０6〜１×１０12Ωｍ（好ましくは１×１０8〜１×１０10Ωｍ）となるようにカーボン粒子や金属粒子の添加量を調節すれば良い。
【０１１１】
画素電極７１０の上には発光層７１３が形成される。なお、図１４では一画素しか図示していないが、本実施例ではＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した発光層を作り分けている。また、本実施例では蒸着法により低分子系有機発光材料を形成している。具体的には、正孔注入層として２０ｎｍ厚の銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）膜を設け、その上に発光層として７０ｎｍ厚のトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体（Ａｌｑ3）膜を設けた積層構造としている。Ａｌｑ3にキナクリドン、ペリレンもしくはＤＣＭ１といった蛍光色素を添加することで発光色を制御することができる。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
この陰極７１４まで形成された時点で発光素子７１５が完成する。なお、ここでいう発光素子７１５は、画素電極（陽極）７１０、発光層７１３及び陰極７１４で形成されたダイオードを指す。
【０１１５】
発光素子７１５を完全に覆うようにしてパッシベーション膜７１６を設けることは有効である。パッシベーション膜７１６としては、炭素膜、窒化珪素膜もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層で用いる。
【０１１６】
この際、カバレッジの良い膜をパッシベーション膜として用いることが好ましく、炭素膜、特にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜を用いることは有効である。ＤＬＣ膜は室温から１００℃以下の温度範囲で成膜可能であるため、耐熱性の低い発光層７１３の上方にも容易に成膜することができる。また、ＤＬＣ膜は酸素に対するブロッキング効果が高く、発光層７１３の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後に続く封止工程を行う間に発光層７１３が酸化するといった問題を防止できる。
【０１１７】
さらに、パッシベーション膜７１６上に封止材７１７を設け、カバー材７１８を貼り合わせる。封止材７１７としては紫外線硬化樹脂を用いれば良く、内部に吸湿効果を有する物質もしくは酸化防止効果を有する物質を設けることは有効である。また、本実施例においてカバー材７１８はガラス基板や石英基板やプラスチック基板（プラスチックフィルムも含む）の両面に炭素膜（好ましくはダイヤモンドライクカーボン膜）を形成したものを用いる。
【０１１８】
こうして図１４に示すような構造の発光装置が完成する。なお、バンク７１２を形成した後、パッシベーション膜７１６を形成するまでの工程をマルチチャンバー方式（またはインライン方式）の成膜装置を用いて、大気解放せずに連続的に処理することは有効である。また、さらに発展させてカバー材７１８を貼り合わせる工程までを大気解放せずに連続的に処理することも可能である。
【０１１９】
こうして、基板７００上にｎチャネル型ＴＦＴ６０１、６０２、スイッチングＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）６０３および電流制御ＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）６０４が形成される。ここまでの製造工程で必要としたマスク数は、一般的なアクティブマトリクス型発光装置よりも少ない。
【０１２０】
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。
【０１２１】
さらに、図１４を用いて説明したように、ゲート電極に絶縁膜を介して重なる不純物領域を設けることによりホットキャリア効果に起因する劣化に強いｎチャネル型ＴＦＴを形成することができる。そのため、信頼性の高い発光装置を実現できる。
【０１２２】
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。
【０１２３】
さらに、発光素子を保護するための封止（または封入）工程まで行った後の本実施例の発光装置について図１５を用いて説明する。なお、必要に応じて図１４で用いた符号を引用する。
【０１２４】
図１５（Ａ）は、発光素子の封止までを行った状態を示す上面図、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）をＣ−Ｃ’で切断した断面図である。点線で示された８０１はソース側駆動回路、８０６は画素部、８０７はゲート側駆動回路である。また、９０１はカバー材、９０２は第１シール材、９０３は第２シール材であり、第１シール材９０２で囲まれた内側には封止材９０７が設けられる。
【０１２５】
なお、９０４はソース側駆動回路８０１及びゲート側駆動回路８０７に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）９０５からビデオ信号やクロック信号を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【０１２６】
次に、断面構造について図１５（Ｂ）を用いて説明する。基板７００の上方には画素部８０６、ゲート側駆動回路８０７が形成されており、画素部８０６は電流制御ＴＦＴ６０４とそのドレインに電気的に接続された画素電極７１０を含む複数の画素により形成される。また、ゲート側駆動回路８０７はｎチャネル型ＴＦＴ６０１とｐチャネル型ＴＦＴ６０２とを組み合わせたＣＭＯＳ回路（図１５参照）を用いて形成される。
【０１２７】
画素電極７１０は発光素子の陽極として機能する。また、画素電極７１０の両端にはバンク７１２が形成され、画素電極７１０上には発光層７１３および発光素子の陰極７１４が形成される。
【０１２８】
陰極７１４は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線９０４を経由してＦＰＣ９０５に電気的に接続されている。さらに、画素部８０６及びゲート側駆動回路８０７に含まれる素子は全て陰極７１４およびパッシベーション膜５６７で覆われている。
【０１２９】
また、第１シール材９０２によりカバー材９０１が貼り合わされている。なお、カバー材９０１と発光素子との間隔を確保するために樹脂膜からなるスペーサを設けても良い。そして、第１シール材９０２の内側には封止材９０７が充填されている。なお、第１シール材９０２、封止材９０７としてはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、第１シール材９０２はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。さらに、封止材９０７の内部に吸湿効果をもつ物質や酸化防止効果をもつ物質を含有させても良い。
【０１３０】
発光素子を覆うようにして設けられた封止材９０７はカバー材９０１を接着するための接着剤としても機能する。また、本実施例ではカバー材９０１を構成するプラスチック基板９０１a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。
【０１３１】
また、封止材９０７を用いてカバー材９０１を接着した後、封止材９０７の側面（露呈面）を覆うように第２シール材９０３を設ける。第２シール材９０３は第１シール材９０２と同じ材料を用いることができる。
【０１３２】
以上のような構造で発光素子を封止材９０７に封入することにより、発光素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素等の発光層の酸化による劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置が得られる。
【０１３３】
[実施例８]
本発明を適用して、様々な電気光学装置（アクティブマトリクス型液晶表示装置、アクティブマトリクス型発光装置、アクティブマトリクス型ＥＣ表示装置）を作製することができる。即ち、それら電気光学装置を表示部に組み込んだ電子機器全てに本発明を実施できる。
【０１３４】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、プロジェクター、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビゲーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）などが挙げられる。それらの一例を図１６、図１７及び図１８に示す。
【０１３５】
図１６（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体２００１、画像入力部２００２、表示部２００３、キーボード２００４等を含む。本発明を表示部２００３に適用することができる。
【０１３６】
図１６（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１０３、操作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６等を含む。本発明を表示部２１０２に適用することができる。
【０１３７】
図１６（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体２２０１、カメラ部２２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、表示部２２０５等を含む。本発明は表示部２２０５に適用できる。
【０１３８】
図１６（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体２３０１、表示部２３０２、アーム部２３０３等を含む。本発明は表示部２３０２に適用することができる。
【０１３９】
図１６（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレイヤーであり、本体２４０１、表示部２４０２、スピーカ部２４０３、記録媒体２４０４、操作スイッチ２４０５等を含む。なお、このプレイヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇｔｉａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行なうことができる。本発明は表示部２４０２に適用することができる。
【０１４０】
図１６（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体２５０１、表示部２５０２、接眼部２５０３、操作スイッチ２５０４、受像部（図示しない）等を含む。本発明を表示部２５０２に適用することができる。
【０１４１】
図１７（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、投射装置２６０１、スクリーン２６０２等を含む。本発明は投射装置２６０１の一部を構成する液晶表示装置２８０８やその他の駆動回路に適用することができる。
【０１４２】
図１７（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体２７０１、投射装置２７０２、ミラー２７０３、スクリーン２７０４等を含む。本発明は投射装置２７０２の一部を構成する液晶表示装置２８０８やその他の駆動回路に適用することができる。
【０１４３】
なお、図１７（Ｃ）は、図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）中における投射装置２６０１、２７０２の構造の一例を示した図である。投射装置２６０１、２７０２は、光源光学系２８０１、ミラー２８０２、２８０４〜２８０６、ダイクロイックミラー２８０３、プリズム２８０７、液晶表示装置２８０８、位相差板２８０９、投射光学系２８１０で構成される。投射光学系２８１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式であってもよい。また、図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。
【０１４４】
また、図１７（Ｄ）は、図１７（Ｃ）中における光源光学系２８０１の構造の一例を示した図である。本実施例では、光源光学系２８０１は、リフレクター２８１１、光源２８１２、レンズアレイ２８１３、２８１４、偏光変換素子２８１５、集光レンズ２８１６で構成される。なお、図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。
【０１４５】
ただし、図１７に示したプロジェクターにおいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示しており、反射型の電気光学装置及び発光装置での適用例は図示していない。
【０１４６】
図１８（Ａ）は携帯電話であり、本体２９０１、音声出力部２９０２、音声入力部２９０３、表示部２９０４、操作スイッチ２９０５、アンテナ２９０６等を含む。本発明を表示部２９０４に適用することができる。
【０１４７】
図１８（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体３００１、表示部３００２、３００３、記憶媒体３００４、操作スイッチ３００５、アンテナ３００６等を含む。本発明は表示部３００２、３００３に適用することができる。
【０１４８】
図１８（Ｃ）はディスプレイであり、本体３１０１、支持台３１０２、表示部３１０３等を含む。本発明は表示部３１０３に適用することができる。本発明のディスプレイは特に大画面化した場合において有利であり、対角１０インチ以上（特に３０インチ以上）のディスプレイには有利である。
【０１４９】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電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１〜７のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【０１５０】
【発明の効果】
本発明を半導体装置の作製工程に適用すれば、半導体膜の不純物領域を熱処理の場合と比較して低抵抗化でき、かつ、TFTのチャネル領域近傍の結晶の欠陥を修復できるので、特性の向上につながる。また、半導体装置の作製工程において、熱工程を減らすことができるので生産性が上がる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の一例を示す側面図。
【図２】 本発明の実施の一例を示す立体図。
【図３】 半導体装置の作製工程の一例を示す側面図。
【図４】 本発明の実施の一例を示す立体図。
【図５】 本発明の実施の一例を示す立体図。
【図６】 本発明の実施の一例を示す立体図。
【図７】 本発明の実施の一例を示す立体図。
【図８】 半導体装置の作製工程の一例を示す側面図。
【図９】 半導体装置の作製工程の一例を示す側面図。
【図１０】 半導体装置の作製工程の一例を示す側面図。
【図１１】 半導体装置の作製工程の一例を示す側面図。
【図１２】 半導体装置の作製工程の一例を示す上面図。
【図１３】 半導体装置の作製工程の一例を示す側面図。
【図１４】 発光装置の構造の一例を示す側面図。
【図１５】 発光装置の構造の一例を示す上面図及び側面図。
【図１６】 半導体装置の例を示す図。
【図１７】 半導体装置の例を示す図。
【図１８】 半導体装置の例を示す図。
【符号の説明】
１０１ ガラス基板
１０２ 下地膜
１０３ 活性層
１０３１ ソース領域及びドレイン領域
１０３２ チャネル領域
１０４ ゲート絶縁膜
１０５ ゲート電極
１０６ 反射体
１０７ ガラス基板
１０８ ゲート電極
１０９ ゲート絶縁膜
１１０ 半導体膜
１１０１ ソース領域及びドレイン領域
１１０２ チャネル領域
１１１ 反射体
２０１ レーザ発振器
２０２ 階段状に加工されたガラス板
２０３ シリンドリカルレンズアレイ
２０４ シリンドリカルレンズ
２０５ ミラー
２０６ 集光用のシリンドリカルレンズ
２０７ ステージ
２０８ 搬送手段
２０９ ガラス基板
２１０ ミラー
２１１ 基板
２１２ 下地膜
２１３ 半導体膜
２１４ 絶縁膜
２１５ パターニングされた半導体膜
２１６ 導電膜
２１７ ゲート電極
２１８ 不純物元素が高濃度に導入された領域
２１９ 不純物元素が低濃度に導入された領域
２２０ 不純物が導入されない領域
２２１ ステージ
２２２ エアの吹き出し口
２２３ 線状ビーム
２２４ 基板
２２５ ボンベ
２２６ 反射体
２２７ シリンドリカルの凹面鏡
２２８ 反射体
２２９ かさ
２３０ ランプ
２３１ 反射体
２３２ 反射体
Claims (10)
- 不純物元素を添加した半導体膜と、ゲート電極と、前記半導体膜と前記ゲート電極に挟まれた絶縁膜と、を形成し、
前記半導体膜側に設置された光源から前記半導体膜に第１の光を照射し、
前記ゲート電極側から前記半導体膜に第２の光を照射し、
前記第２の光は、前記第１の光の一部が前記ゲート電極側に設置された反射体によって反射した光であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 透光性を有する基板表面に半導体膜を形成し、
前記半導体膜上に絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上にゲート電極を形成し、
前記ゲート電極をマスクとして前記半導体膜に不純物元素を添加し、
前記基板の裏面側に設置された光源から前記半導体膜に第１の光を照射し、
前記基板の表面側から前記半導体膜に第２の光を照射し、
前記第２の光は、前記第１の光の一部が前記基板の表面側に設置された反射体によって反射した光であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 透光性を有する基板表面にゲート電極を形成し、
前記基板および前記ゲート電極上に絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上に半導体膜を形成し、
前記半導体膜に不純物元素を添加し、
前記基板の表面側に設置された光源から前記半導体膜に第１の光を照射し、
前記基板の裏面側から前記半導体膜に第２の光を照射し、
前記第２の光は、前記第１の光の一部が前記基板の裏面側に設置された反射体によって反射した光であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記光源から前記反射体を経由した前記半導体膜までの光路長は、前記第１の光のコヒーレント長より長いことを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記第２の光は、前記光源から前記反射体に到達するまでの光路とは異なる光路で前記半導体膜に照射されることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項５において、
前記反射体は、２枚のミラーからなることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
前記第１の光および前記第２の光は、レーザ光もしくはそれに準ずる光であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、
前記第１の光は、ＹＡＧレーザの第２高調波、ＹＬＦレーザの第２高調波、ガラスレーザの第２高調波、ＹＶＯ４レーザの第２高調波およびＡｒレーザのうちいずれか１つもしくはそれらの組み合わせからなる光であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項１乃至請求項８のいずれか一項において、
前記反射体は、シリンドリカルの凹面鏡であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項２乃至請求項９のいずれか一項において、
ランプにより前記基板を加熱することを特徴とする半導体装置の作製方法。
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