JP4845309B2 - レーザアニール方法及び半導体装置の作製方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ光を用いた半導体膜のアニール（以下、レーザアニールという）の方法およびこれを実現するためのレーザ照射装置に関する。また、前記レーザアニールを工程に含んで作製された半導体装置の作製方法に関する。なお、ここでいう半導体装置とは、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、液晶表示装置や発光装置等の電気光学装置及び該電気光学装置を部品として含む電子装置も含まれるものとする。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガラス等の絶縁基板上に形成された半導体膜に対し、レーザアニールを施して、結晶化させたり、結晶性を向上させる技術が広く研究されている。上記半導体膜には珪素がよく用いられる。本明細書中では、半導体膜をレーザ光で結晶化し、結晶質半導体膜を得る手段をレーザ結晶化という。
【０００３】
ガラス基板は、従来よく使用されてきた合成石英ガラス基板と比較し、安価で加工性に富んでおり、大面積基板を容易に作製できる利点を持っている。これが上記研究の行われる理由である。また、結晶化に好んでレーザが使用されるのは、ガラス基板の融点が低いからである。レーザは基板の温度を余り上昇させずに、半導体膜に高いエネルギーを与えることが出来る。また、電熱炉を用いた加熱手段に比べて格段にスループットが高い。
【０００４】
結晶質半導体は多くの結晶粒から出来ているため、多結晶半導体膜とも呼ばれる。レーザアニールを施して形成された結晶質半導体膜は、高い移動度を有するため、この結晶質半導体膜を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、例えば、１枚のガラス基板上に、画素駆動用と駆動回路用のＴＦＴを作製する、モノリシック型の液晶電気光学装置等に盛んに利用されている。
【０００５】
また、出力の大きい、エキシマレーザ等のパルスレーザ光を、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加工し、レーザ光を走査させて(あるいはレーザ光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な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。
【０００６】
特に、線状ビームを用いると、前後左右の走査が必要なスポット状のレーザ光を用いた場合とは異なり、線状ビームの長尺方向に直角な方向だけの走査で被照射面全体にレーザ照射を行なうことが出来るため、生産性が高い。長尺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法にはパルス発振エキシマレーザ光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、ＴＦＴを用いる液晶表示装置に代表される半導体装置の製造技術の主流になりつつある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
レーザ光にも様々な種類があるが、一般的にはパルス発振型のエキシマレーザを光源とするレーザ光（以下、エキシマレーザ光という）を用いたレーザ結晶化が用いられている。エキシマレーザは出力が大きく、高周波数での繰り返し照射が可能であるという利点を有し、さらにエキシマレーザ光は珪素膜に対しての吸収係数が高いという利点を有する。
【０００８】
エキシマレーザ光を形成するには励起ガスとして、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）やＸｅＣｌ（波長３０８ｎｍ）が用いられる。ところが、Ｋｒ（クリプトン）やＸｅ（キセノン）といったガスは非常に高価であり、ガス交換の頻度が高くなると製造コストの増加を招くという問題がある。
【０００９】
また、レーザ発振を行なうレーザチューブや発振過程で生成した不要な化合物を除去するためのガス精製器などの付属機器の交換が２〜３年に一度必要となる。これらの付属機器は高価なものが多く、やはり製造コストの増加を招くという問題がある。
【００１０】
以上のように、エキシマレーザ光を用いたレーザ照射装置は確かに高い性能を持っているが、メンテナンスに非常に手間がかかり、生産用レーザ照射装置としてはランニングコスト（ここでは稼働に伴い発生する費用を意味する）が高いという欠点も併せ持っている。
【００１１】
そこで、エキシマレーザに比較してランニングコストの低いレーザ照射装置およびそれを用いたレーザアニール方法を実現するために、固体レーザ（結晶ロッドを共振キャビティとしたレーザ光を出力するレーザ）や金属レーザを用いる方法がある。
【００１２】
そこで、代表的な固体レーザの１つであるＹＡＧレーザを用いて、半導体膜に照射した。前記ＹＡＧレーザは非線形光学素子によって第２高調波に変調したレーザ光（波長５３２ｎｍ）を光学系により照射面における形状が線状である線状ビームに加工した。また、前記半導体膜は、コーニング社製１７３７基板上に、プラズマＣＶＤ法により膜厚５５ｎｍの非晶質珪素膜を形成したものである。しかしながら、前記非晶質珪素膜にレーザアニールを行なって得られた結晶質珪素膜には、図２に示すような同心円状の模様が形成された。この模様は、面内における結晶質珪素膜の物性を不均一なものであることを示している。そのため、同心円状の模様が形成された結晶質半導体を用いてＴＦＴを作製しても、その電気的特性に悪影響を及ぼすことになる。なお、本明細書中では、図２で示すような模様を同心円模様と呼称する。
【００１３】
本発明は、同心円模様のような被照射体に対するアニールを不均一なものとする干渉縞が形成されない、もしくは低減するためのレーザアニール方法および、前記レーザアニール方法を工程に含む半導体装置の作製方法を提供することを課題とする。さらに、従来と比較して、ランニングコストの低いレーザ照射装置を用いたレーザアニール方法において、同心円模様が形成されない、もしくは低減するためのレーザアニール方法および、前記レーザアニール方法を工程に含む半導体装置の作製方法を提供することも課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
ここではまず、図２で示すような同心円模様が形成された原因について考察する。非晶質珪素膜に照射したレーザ光は、照射面での形状が線状である線状ビームあった。そのため、レーザ光を照射した後に得られる結晶質珪素膜に何らかの模様が形成されたとしても、半導体膜、基板および基板ステージが完全に平坦であれば、前記線状ビームに平行もしくは垂直な模様となるはずである。しかしながら、図２により観察される模様は同心円状であることから、線状ビームに起因しないと考えられてよい。つまり、同心円模様の発生原因は、半導体膜、基板および基板ステージのいずれか、またはこれらのうちの複数のものの歪みにあると断定できる。
【００１５】
図２で観察されるような同心円模様と同様のものとして、ニュートンリングが挙げられる。ニュートンリングは、複数の反射面からの反射光が互いに干渉してできる縞模様である。このことから、前記同心円模様も複数の反射面からの反射光の干渉が原因であると推測できる。そこで、前記複数の反射面がどの面であるかを検証する実験を行なった。
【００１６】
まず、波長に対する非晶質珪素膜（膜厚５５ｎｍ）の反射率および透過率を図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示す。前記非晶質珪素膜は１７３７基板上にプラズマＣＶＤ法により形成されたものである。図３より、ＹＡＧレーザの第２高調波（波長５３２ｎｍ）に対する反射率は２６％であり、透過率は３８％であることがわかる。つまり、非晶質珪素膜に対する反射率および透過率が高いため、非晶質珪素膜の表面からの反射光と、非晶質珪素膜を透過したレーザ光がある面で反射した反射光とが干渉すると考えられる。
【００１７】
非晶質珪素膜を透過したＹＡＧレーザの第２高調波が反射できる面（反射面）は、次の３つが考えられる。
（Ａ）基板ステージ
（Ｂ）基板の裏面
（Ｃ）非晶質珪素膜と基板の界面
これらの反射面の中で、どの反射面が同心円模様の原因となっているかを特定するため、それぞれの反射光の影響を除去する第１の実験および第２の実験を行い、その結果から理論式を導いた。第１の実験および第２の実験において、半導体膜は５インチ角、厚さ０．７ｍｍの１７３７基板上に形成した膜厚５５ｎｍの非晶質珪素膜を用いた。なお、本明細書中では、基板の表面とは膜が成膜されている面と定義し、基板の裏面とは膜が形成されている面と反対側の面と定義する。
【００１８】
まず、第１の実験として、基板ステージ４１からの反射光の影響を除去する実験を行い、これについて図４を用いて説明する。図４のように、基板ステージ４１と半導体膜１１を成膜した基板１０の間に斜めにシリコンウエハ４３を入れ、基板ステージ４１からの反射光が、半導体膜表面からの反射光４５と干渉しないようにして、レーザアニールを行なった。４４は入射光、４６はシリコンウエハ４３の表面からの反射光である。また、基板ステージ４１と基板１０が接しないことで起こる現象と、基板ステージ４１と基板１０の間に斜めにシリコンウエハ４３を設置することで起こる現象とを分離するため、シリコンウエハ４３のない状態で同様の実験を行なった。なお、基板は支柱４２にて支えた。
【００１９】
前記第１の実験の結果の一例を図５に示す。図５（Ａ）は基板を基板ステージから４ｃｍ離した状態でシリコンウエハを斜めに設置したときと、シリコンウエハを設置しないときにレーザアニールを行なったときに得られた結晶質珪素膜を示しており、図５（Ｂ）はその模式図である。図５から、同心円模様はシリコンウエハの有無に関わらず現れることがわかる。このことから、同心円模様は基板ステージからの反射光とは無関係であるとわかる。
【００２０】
続いて、第２の実験として、基板の裏面からの反射光の影響を除去する実験を行なった。前記第２の実験について、図６を用いて説明する。基板１０を入射光６４に対し傾けることで、基板裏面からの反射光６６と、半導体膜の表面からの反射光６５とが干渉しないようにして、レーザアニールを行なった。なお、基板ステージ４１上に支柱４２を立て、その上に基板１０を立てかけることで、基板１０を傾けた。そして、支柱４２の高さを変化させることで、入射光の角度を変化させた。
【００２１】
第２の実験の結果を図７に示す。図７（Ａ）は５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍの支柱を設けて、レーザアニールを行なって得られた結晶質珪素膜を示しており、図７（Ｂ）はその模式図である。図７より、基板の片側を５ｍｍの支柱の高さにすると、同心円模様が観察され、１０ｍｍの市中に載せると、同心円模様が消失したことがわかる。つまり、レーザ光の入射光に角度を設け、ある角度以上になると同心円模様がなくなることがわかった。
【００２２】
また、半導体膜の表面からの反射光と、半導体膜と基板の界面からの反射光との干渉について図８を用いて考察する。非晶質珪素膜を屈折率ｎの平行平板と仮定する。角度θ1で入射したレーザ光８４は、前記平行平板中で屈折して角度θ2で進行する。ここで、ＹＡＧレーザの第２高調波（波長５３２ｎｍ）に対する非晶質珪素膜の屈折率を４、基板の屈折率を１．５とする。屈折率の大小関係から、非晶質珪素膜表面では位相はずれないが、非晶質珪素膜と基板の界面では位相が相対的にπずれる。これを考慮して、反射光Ａ８５と反射光Ｂ８６との極小条件を求めると、
２ｎｄ×ｃｏｓθ2＝ｍλ （ｍは整数） （１）
となる。ここでλは入射光の波長、ｎは非晶質珪素膜の波長λにおける屈折率、ｄは非晶質珪素膜の膜厚である。（１）式に以下に示す具体的な数値を代入する。
ｎ＝４
ｄ＝５５［ｎｍ］
λ＝５３２［ｎｍ］
これらを代入すると、
となる。（２）式より、ｍは０しか取れないので、反射光Ａ８５と反射光Ｂ８６との干渉を極小にするθ2の値が１つしかないことがわかる。干渉縞は、ｍが複数の値を取り得る場合に発生することから、光の明暗が繰り返される縞模様が、非晶質珪素膜と基板界面の反射光から形成される可能性はないことがわかる。
【００２３】
以上の実験結果および理論式から、同心円模様の原因は、非晶質珪素膜表面からの反射光と、基板の裏面からの反射光の干渉により形成されたものと断定できる。同心円模様が形成されたのは、基板が一方向だけでなく、ニ方向とも反っているためと考えられる。もし、基板がシリンドリカルレンズのように一方向のみが歪んでいれば、同心円模様とはならず、平行な縞模様が形成されることになる。図１０は温度６４０℃で５時間の加熱処理後の１７３７ガラス基板の歪みを測定した結果を示している。図１０（Ａ）は横軸にｘ方向を、図１０（Ｂ）は横軸にｙ方向を取り、縦軸は歪みを示している。横軸のｘ方向およびｙ方向は、図９に示すように、基板におけるオリフラ（オリエンテーション・フラット）と呼ばれる切り込みが右上に来るように置いた状態で、便宜的に定めた。図１０より、両方向とも反っているのが明らかである。この歪みはレーザアニールにおいて影響を及ぼすこともあるが、ＴＦＴなどの半導体装置を作製するための他の工程においては、現状では問題にならない程度のものである。
【００２４】
本発明は、第２の実験で基板を傾けてレーザアニールを行なったときに、同心円模様が現れなくなったことから、基板に対してレーザ光に角度を設けて照射することを特徴とする。本発明を適用することで、レーザ光の干渉による結晶質半導体膜の物性のばらつきを除去または低減することが出来る。このような結晶質半導体膜を用いて、ＴＦＴを作製すれば、その電気的特性は良好なものが得られる。
【００２５】
本発明において用いるレーザ光は光学系により線状に加工して照射することが望ましい。なお、レーザ光を線状に加工するとは、照射面における形状が線状になるようにレーザ光を加工しておくことを意味する。即ち、レーザ光の断面形状を線状に加工することを意味する。また、ここでいう「線状」は、厳密な意味で「線」を意味しているのではなく、アスペクト比の大きい長方形（もしくは長楕円形）を意味する。例えば、アスペクト比が１０以上（好ましくは１００〜１００００）のもの指す。
【００２６】
固体レーザは一般的に知られているものを用いることができ、ＹＡＧレーザ（通常はＮｄ：ＹＡＧレーザを指す）、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ4レーザ、Ｎｄ：ＹＡｌＯ3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、ガラスレーザなどを用いることができる。特に、コヒーレント性やパルスエネルギーで優位なＹＶＯ4レーザやＹＡＧレーザが好ましい。また、金属レーザとして、ヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザが挙げられる。
【００２７】
但し、基板の裏面からの反射光が半導体膜の表面の反射光と干渉することから、半導体膜を透過する波長でなくてはならない。図３（Ｂ）に膜厚５５ｎｍの非晶質珪素膜の波長に対する透過率を示した。図３（Ｂ）から、膜厚５５ｎｍの非晶質珪素膜を透過するには３５０ｎｍ以上（好ましくは４００ｎｍ以上）の波長でなくてはならない。しかし、本発明において半導体膜の材料に限定はなく、珪素だけでなく、例えば珪素ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金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。半導体膜を透過する波長は、半導体膜の種類、膜厚等によって異なるので、実施者が適宜決定すれば良い。
【００２８】
例えば、ＹＡＧレーザを用いるのであれば、ＹＡＧレーザの基本波（第１高調波）は１０６４ｎｍと波長が長いので、第２高調波（波長５３２ｎｍ）を用いるのが好ましい。第１高調波は非線形素子を含む波長変調器によって、第２高調波、第３高調波または第４高調波に変調することができる。各高調波の形成は公知の技術に従えば良い。また、本明細書中において、「固体レーザを光源とするレーザ光」には第１高調波だけでなく、途中で波長を変調した高調波を含むものとする。
【００２９】
また、ＹＡＧレーザで良く用いられるＱスイッチ法（Ｑ変調スイッチ方式）を用いても良い。これはレーザ共振器のＱ値を十分低くしておいた状態から、急激にＱ値を高めてやることにより非常にエネルギー値が高く急峻なパルスレーザを出力する方法である。これは公知の技術である。
【００３０】
本発明で用いる固体レーザは、基本的には固体結晶、共振ミラー及び固体結晶を励起するための光源があればレーザ光を出力できるため、エキシマレーザのようにメンテナンスの手間がかからない。即ち、ランニングコストがエキシマレーザに比べて非常に低いため、半導体装置の製造コストを大幅に低減することが可能となる。また、メンテナンスの回数が減れば生産ラインの稼働率も高まるため製造工程のスループット全体が向上し、このことも半導体装置の製造コストの低減に大きく寄与する。さらに、固体レーザの専有面積はエキシマレーザに比べて小さいので、製造ラインの設計に有利である。
【００３１】
また、被照射体として珪素膜を用いる場合、３５０ｎｍ以上の波長を有するレーザ光であれば、本発明を適用することは非常に有効であることは上述の通りである。固体レーザや金属レーザと比較すると、現状のガスレーザはコストの掛かるレーザではあるが、本発明を実現するために、ＫｒＦエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ2レーザ等を用いることももちろん可能である。
【００３２】
このように、本発明を適用すれば、基板の表面および裏面での反射光同士が干渉することを防ぐため、同心円模様のような被照射体に対するアニールを不均一なものとする干渉縞が形成されない、もしくは低減するためのレーザアニール方法を実現することが可能となる。このようなレーザアニール方法を用いて被照射体のアニールを行なえば、均一なアニールを行なうことが可能となる。特に半導体膜のアニールに適用すれば、均一なアニールが行われるため、一様な物性を有する半導体膜を得ることができる。そして、このような半導体膜を用いてＴＦＴを作製すれば、その電気的特性のばらつきは低減され、ＴＦＴを用いて作製される半導体装置の動作特性および信頼性をも向上し得る。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態では、レーザ光の入射角度について図１を用いて説明する。
【００３４】
レーザ光は、半導体膜（被照射体）にビーム幅ｗ1で入射する。このときの入射角をθとする。一般的に半導体膜は２５〜８０ｎｍの厚さで成膜されているが、ガラス基板の厚さＤ（０．７ｍｍ）に比べて非常に薄いことから、半導体膜による光路のずれは無視できる。そのため、半導体膜を透過したレーザ光はほぼ真っ直ぐに基板の裏面まで進行し、基板の裏面において反射する。基板の裏面によって反射したレーザ光（反射光）は、再び半導体膜に達し、基板の外に射出される。このとき、入射光と反射光とが、半導体膜上で全く交差することがなければ、半導体膜内での光の干渉は起こらない。つまり、同心円模様が形成されることはない。
【００３５】
同心円模様の生じない条件を図１から式に直すと、
Ｄ×ｔａｎθ≧ｗ／２ （３）
∴θ≧ａｒｃｔａｎ（ｗ／（２×Ｄ）） （３）’
但し、ｗ＝（ｗ1＋ｗ2）／２
となる。しかし、第２の実験の結果から、前記入射光と前記反射光とが完全に離れていなくても、同心円模様は低減できた。そこで、同心円模様を低減させることの出来る条件は、Ｄ＝０．７［ｍｍ］、ｔａｎθ＝５／１２６、ｗ1＝ｗ2＝ｗ＝０．４［ｍｍ］として計算すると、
０．７×５／１２６＝０．４／ｘ （ｘは整数）
∴ｘ≒１４．４
となる。よって、実験から得られた同心円模様の生じない条件式は、
Ｄ×ｔａｎθ≧ｗ／１４ （４）
∴θ≧ａｒｃｔａｎ（ｗ／（１４×Ｄ）） （４）’
となる。
【００３６】
この条件を満たす角度θでレーザ光を入射させて半導体膜のアニールを行なうと、半導体膜にこれまで形成されていた同心円模様のような被照射体に対するアニールを不均一なものとする干渉縞を低減することができ、均一なアニールを行なうことが出来るため、良好な物性を有する半導体膜を形成することができる。例えば、半導体膜の結晶化に本実施形態で示すレーザアニール方法を適用すれば、良好な物性を有する結晶質半導体膜を形成することができる。この結晶質半導体膜を用いてＴＦＴを作製すれば、その電気的特性は良好なものとなる。さらに、このようなＴＦＴを用いて半導体装置を作製すれば、その動作特性および信頼性をも向上し得る。なお、本明細書中において、角度θは基板に対して垂直方向からのずれを指す。
【００３７】
【実施例】
［実施例１］
本発明の実施例について図１１および図１３（Ａ）を用いて説明する。
【００３８】
まず、基板として、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透光性を有するものを用いる。なお、基板３００としては、石英基板やシリコン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が有するプラスチック基板を用いてもよい。本実施例では、１２６ｍｍ角、厚さ０．７ｍｍのコーニング社製１７３７ガラス基板を用意した。
【００３９】
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４０１ｂ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を形成した。
【００４０】
次いで、基板上に半導体膜３０２を形成する。半導体膜３０２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、２０〜２００ｎｍ、好ましくは２５〜８０ｎｍ（代表的には３０〜６０ｎｍ）の厚さで形成する。半導体膜の材料に限定はないが、好ましくは珪素または珪素ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形成すると良い。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、５５ｎｍの非晶質珪素膜を成膜した。
【００４１】
なお、本実施例では、基板上に酸化珪素膜や酸化窒化珪素膜等の下地絶縁膜を形成してから半導体膜を形成している。基板上に下地絶縁膜を形成してから半導体膜を形成している場合は、レーザ光の反射する面が増えることになる。しかしながら、基板と下地絶縁膜の屈折率はほとんど同じであることから、下地絶縁膜と基板との界面での屈折率の変化は無視できる。
【００４２】
続いて、半導体膜の結晶化を行なう。半導体膜の結晶化にはレーザアニール法による結晶化を適用する。半導体膜の結晶化には、レーザアニール法による結晶化の他に、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があり、これらの結晶化法のいずれかとレーザアニール法による結晶化とを組み合わせて行なっても良い。レーザ結晶化には、本発明を適用して実施する。
【００４３】
レーザアニール法による結晶化は、まず非晶質半導体膜が含有する水素を放出させておくことが望ましく、４００〜５００℃で窒素雰囲気に１時間程度曝して、含有する水素量を５ａｔｏｍ％以下にしておくと良い。これにより、膜の耐レーザ性が著しく向上する。
【００４４】
ここで、光学系について図１１を用いて説明する。レーザ発振器２０１として、大出力の連続発振またはパルス発振の固体レーザ（ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3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、ガラスレーザ等）を用いるのが望ましい。もちろん、大出力であって、半導体膜および基板に対して透過する波長を有するのであれば連続発振またはパルス発振のガスレーザ（ＫｒＦエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ2レーザ等）や金属レーザ（ヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザ等）などを用いても良い。そして、前記レーザ発振器２０１から発振されたレーザ光を、光学系を用いて、照射面の形状が線状である線状ビームに加工する。前記光学系には、例えば、レーザ光を長く拡大するための長焦点距離のシリンドリカルレンズ２０５と、レーザ光を細く集光するための長焦点距離のシリンドリカルレンズ２０６とを用いる。長焦点距離のシリンドリカルレンズを用いると、収差を抑え、照射面またはその近傍においてエネルギー分布の均一なレーザ光を得ることが出来る。また、長焦点距離のシリンドリカルレンズは、半導体膜への入射光のビーム幅と、基板の裏面からの反射光のビーム幅とを著しく変化させないためにも有効である。発明者の実験によると、焦点距離が５００ｍｍ以上のシリンドリカルレンズを使うと、収差の影響を劇的に低減することが出来た。
【００４５】
シリンドリカルレンズ２０６の手前には、反射ミラー２０７を設け、レーザ光の進行方向を変更できるようにした。反射ミラー２０７により、照射面に入射するレーザ光の角度を調整し、目的とする角度θにすることが出来る。反射ミラー２０７の角度により、シリンドリカルレンズ２０６の角度も変更すると、照射面においてより対称性のあるレーザ光を形成することができる。
【００４６】
また、線状ビームを半導体膜に照射する際、線状ビームの重ね合わせ率（オーバーラップ率）を５０〜９８％として照射しても良いし、重ね合わせずに照射しても良い。半導体膜の状態やレーザ光の遅延時間等によって最適条件は異なるため、実施者が適宜決定するのが好ましい。
【００４７】
本実施例では、レーザ発振器としてＹＡＧレーザを用い、非線形光学素子２０２により第２高調波に変調し、光学系を用いて長さ１３０ｍｍ、幅０．４ｍｍの線状ビームに加工して半導体膜に照射した。このとき、基板に対して垂直方向から５度ずらして照射した。長焦点距離のシリンドリカルレンズ２０６を用いていることから、ｗ1＝ｗ2＝ｗ＝０．４［ｍｍ］としてよい。本実施例での照射条件を（４）式に当てはめると、左辺は、
０．７×ｔａｎ５＝０．０６１２
であり、右辺は、
０．４／８＝０．０５００
であるから、（４）式を満たしており、レーザアニールによって得られる結晶質半導体膜には同心円模様が観察されず、均一なアニールを行なうことができる。このような結晶質半導体膜を用いてＴＦＴを作製すると、その電気的特性は良好なものが得られる。
【００４８】
［実施例２］
本実施例では実施例１とは異なる実施例について図１２を用いて説明する。
【００４９】
基板および半導体膜は実施例１にしたがって作製する。本実施例においても、コーニング社製１７３７ガラス基板を用い、前記ガラス基板上にＣＶＤ法により非晶質珪素膜（膜厚５５ｎｍ）を形成した。
【００５０】
ここで、光学系について図１２を用いて説明する。図１２で示す光学系は、図１１で示した光学系と対応する部分には同じ符号を用いている。本実施例では、反射ミラー２０７はレーザ光に対し４５度に固定しているが、基板ステージ２０３を水平方向から角度θ傾けている。
【００５１】
本実施例では、レーザ発振器としてＹＡＧレーザを用い、非線形光学素子２０２により第２高調波に変調し、光学系を用いて長さ１３０ｍｍ、幅０．４ｍｍの線状ビームに加工して半導体膜に照射した。このとき、基板に対して垂直方向から１０度ずらして照射した。長焦点距離のシリンドリカルレンズ２０６を用いていることから、ｗ1＝ｗ2＝ｗ＝０．４［ｍｍ］としてよい。本実施例での照射条件を（４）式に当てはめると、左辺は、
０．７×ｔａｎ１０＝０．１２３４
であり、右辺は、
０．４／８＝０．０５００
であるから、（４）式を満たしており、レーザアニールによって得られる結晶質半導体膜には同心円模様が観察されず、均一なアニールを行なうことができる。このような結晶質半導体膜を用いてＴＦＴを作製すると、その電気的特性は良好なものが得られる。
【００５２】
［実施例３］
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１３〜図２１を用いて説明する。
【００５３】
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。
【００５４】
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４０１ｂ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を形成した。
【００５５】
次いで、下地膜上に半導体膜３０２を形成する。半導体膜３０２は、非晶質構造を有する半導体膜を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により、２５〜２００ｎｍ、好ましくは２５〜８０ｎｍ（代表的には３０〜６０ｎｍ）の厚さで形成する。半導体膜の材料に限定はないが、好ましくは珪素または珪素ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形成すると良い。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、５５ｎｍの非晶質珪素膜を成膜した。
【００５６】
続いて、半導体膜の結晶化を行なう。半導体膜の結晶化にはレーザ結晶化法を適用する。半導体膜の結晶化には、レーザ結晶化法の他に、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があり、これらの結晶化法のいずれかとレーザ結晶化法と組み合わせて行なっても良い。レーザ結晶化には、本発明を適用して実施する。例えば、パルス発振型の固体レーザ（ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3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、ガラスレーザ等）、ガスレーザまたは金属レーザを光源とするレーザ光を光学系を用いて線状ビームに加工し、図１１または図１２で示すような方法で半導体膜に照射する。本実施例では、基板を温度５００℃の窒素雰囲気中に１時間曝した後、図１１で示したレーザアニール方法により半導体膜の結晶化を行い、大粒径の結晶粒を有する結晶質珪素膜を形成した。このとき、レーザ発振器にはＹＡＧレーザを用い、非線形光学素子により第２高調波に変調したレーザ光を、光学系により線状ビームに加工して半導体膜に照射した。線状ビームを半導体膜に照射する際、線状ビームの重ね合わせ率（オーバーラップ率）を５０〜９８％として照射しても良いが、半導体膜の状態やレーザ光の波長等によって最適条件は異なるため、実施者が適宜決定すれば良い。また、連続発振型のレーザを用いる場合には、エネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ2程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ2）が必要である。そして、０．５〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザ光に対して相対的にステージを動かして照射するのが望ましい。
【００５７】
このようにして得られた結晶質半導体膜を所望の形状にパターニングして、半導体層４０２〜４０６を形成する。本実施例では、結晶質珪素膜をフォトリソグラフィ法を用いたパターニング処理によって、半導体層４０２〜４０６を形成した。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
次いで、図１３（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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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１４（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。
【００６７】
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。
【００６８】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに、図１４（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。
【００６９】
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１４（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、実質的には負の自己バイアス電圧を印加する。こうして、前記第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。
【００７０】
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１５（Ａ））
【００７１】
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１５（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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
次いで、図１５（Ｃ）に示すように、加熱処理を行なって、半導体層の結晶性の回復、それぞれの半導体層に添加された不純物元素の活性化を行なう。この加熱処理はファーネスアニール炉を用いる熱アニール法で行なう。熱アニール法としては、酸素濃度が１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中で４００〜７００℃、代表的には５００〜５５０℃で行なえばよく、本実施例では５５０℃、４時間の熱処理で活性化処理を行った。なお、熱アニール法の他に、レーザアニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）を適用することができる。
【００７５】
なお、結晶化の際にニッケルなどを触媒として熱結晶化法も適用した場合は、上記活性化処理と同時に、金属元素が高濃度のリンを含む不純物領域４２３ａ、４２５ａ、４２６ａ、４４６ａ、４４７ａを結晶化する。そのため、前記不純物領域に前記金属元素がゲッタリングされ、主にチャネル形成領域となる半導体層中の金属元素濃度が低減される。このようにして作製したチャネル形成領域を有するＴＦＴはオフ電流値が下がり、結晶性が良いことから高い電界効果移動度が得られ、良好な特性を達成することができる。
【００７６】
また、第１の層間絶縁膜を形成する前に加熱処理を行なっても良い。ただし、用いた配線材料が熱に弱い場合には、本実施例のように配線等を保護するため層間絶縁膜（珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素膜）を形成した後で活性化処理を行なうことが好ましい。
【００７７】
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時間の熱処理を行なった。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。
【００７８】
また、活性化処理としてレーザアニール法を用いる場合には、上記水素化を行った後、連続発振型またはパルス発振型の固体レーザ（ＹＡＧレーザ等）、ガスレーザ、金属レーザ等のレーザビームを照射することが望ましい。そして、本発明を用いて斜めから照射すれば、同心円模様のような干渉縞の形成が除去または低減されるため、均一なアニールを行なうことができる。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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１６）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。
【００８４】
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。
【００８５】
駆動回路５０６のｎチャネル型ＴＦＴ５０１はチャネル形成領域４２３ｃ、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４２８ａと重なる低濃度不純物領域４２３ｂ（ＧＯＬＤ領域）、とソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４２３ａを有している。このｎチャネル型ＴＦＴ５０１と電極４６６で接続してＣＭＯＳ回路を形成するｐチャネル型ＴＦＴ５０２にはチャネル形成領域４４６ｄ、ゲート電極の外側に形成される不純物領域４４６ｂ、４４６ｃ、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４４６ａを有している。また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０３にはチャネル形成領域４２５ｃ、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４３０ａと重なる低濃度不純物領域４２５ｂ（ＧＯＬＤ領域）、とソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４２５ａを有している。
【００８６】
画素部の画素ＴＦＴ５０４にはチャネル形成領域４２６ｃ、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域４２６ｂ（ＬＤＤ領域）とソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４２６ａを有している。また、保持容量５０５の一方の電極として機能する半導体層４４７ａ、４４７ｂには、それぞれｐ型を付与する不純物元素が添加されている。保持容量５０５は、絶縁膜４４４を誘電体として、電極（４３８ａと４３８ｂの積層）と、半導体層４４７ａ〜４４７ｃとで形成している。
【００８７】
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。
【００８８】
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１７に示す。なお、図１３〜図１６に対応する部分には同じ符号を用いている。図１６中の鎖線Ａ−Ａ’は図１７中の鎖線Ａ―Ａ’で切断した断面図に対応している。また、図１６中の鎖線Ｂ−Ｂ’は図１７中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断面図に対応している。
【００８９】
以上のようにして作製されるアクティブマトリクス基板は一様にアニールされた半導体膜を用いて作製されたＴＦＴを有しており、動作特性や信頼性を十分なものとなり得る。
【００９０】
なお、本実施例は実施例１または２と自由に組み合わせることが可能である。
【００９１】
［実施例４］
本実施例では、実施例３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１８を用いる。
【００９２】
まず、実施例３に従い、図１７の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図１７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。
【００９３】
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。
【００９４】
本実施例では、実施例３に示す基板を用いている。従って、実施例３の画素部の上面図を示す図１７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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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１８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。
【００９８】
以上のようにして作製される液晶表示装置は一様にアニール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。
【００９９】
なお、本実施例は実施例１乃至３と自由に組み合わせることが可能である。
【０１００】
［実施例５］
本実施例では、実施例３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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
図１９は本実施例の発光装置の断面図である。図１９において、基板７００上に設けられたスイッチングＴＦＴ６０３は図１９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形成領域が二つ形成されるダブルゲート構造としているが、チャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。
【０１０４】
基板７００上に設けられた駆動回路は図１９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１９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１９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１９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なわせるための層）を形成すれば良い。例えば、本実施例では低分子系有機発光材料を発光層として用いる例を示したが、中分子系有機発光材料や高分子系有機発光材料を用いても良い。なお、本明細書中において、昇華性を有さず、かつ、分子数が２０以下または連鎖する分子の長さが１０μｍ以下の有機発光材料を中分子系有機発光材料とする。また、高分子系有機発光材料を用いる例として、正孔注入層として２０ｎｍのポリチオフェン（ＰＥＤＯＴ）膜をスピン塗布法により設け、その上に発光層として１００ｎｍ程度のパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）膜を設けた積層構造としても良い。なお、ＰＰＶのπ共役系高分子を用いると、赤色から青色まで発光波長を選択できる。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これらの有機発光材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
【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なう間に発光層７１３が酸化するといった問題を防止できる。
【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１９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、プラスチック基板を母体とする絶縁体５０１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１９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２０を用いて説明する。なお、必要に応じて図１９で用いた符号を引用する。
【０１２４】
図２０（Ａ）は、発光素子の封止までを行った状態を示す上面図、図２０（Ｂ）は図２０（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板（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２０（Ｂ）を用いて説明する。基板７００の上方には画素部８０６、ゲート側駆動回路８０７が形成されており、画素部８０６は電流制御ＴＦＴ６０４とそのドレインに電気的に接続された画素電極７１０を含む複数の画素により形成される。また、ゲート側駆動回路８０７はｎチャネル型ＴＦＴ６０１とｐチャネル型ＴＦＴ６０２とを組み合わせたＣＭＯＳ回路（図１４参照）を用いて形成される。
【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７１６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】
以上のようにして作製される発光装置は一様にアニール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。
【０１３４】
なお、本実施例は実施例１乃至３と自由に組み合わせることが可能である。
【０１３５】
［実施例６］
本発明を適用して、様々な半導体装置（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。
【０１３６】
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２１、図２２及び図２３に示す。
【０１３７】
図２１（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。
【０１３８】
図２１（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。
【０１３９】
図２１（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。
【０１４０】
図２１（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。
【０１４１】
図２１（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。
【０１４２】
図２１（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。
【０１４３】
図２２（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。
【０１４４】
図２２（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。
【０１４５】
なお、図２２（Ｃ）は、図２２（Ａ）及び図２２（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２２（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。
【０１４６】
また、図２２（Ｄ）は、図２２（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２２（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。
【０１４７】
ただし、図２２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。
【０１４８】
図２３（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。
【０１４９】
図２３（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。
【０１５０】
図２３（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。
【０１５１】
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１〜４または５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。
【０１５２】
【発明の効果】
本発明によれば、被照射体（例えば、半導体膜）に対してレーザ光を斜めに照射することで、被照射体（半導体膜）に形成される同心円模様のような被照射体に対するアニールを不均一なものとする干渉縞を除去、または低減することができ、レーザアニール後の被照射体（半導体膜）の物性を均一なものにすることが出来る。このようは半導体膜を用いて半導体装置を作製すれば、半導体装置の性能を大幅に向上させうる。
【０１５３】
また、レーザアニールの際にレーザ光を線状に加工してスループットを向上させることも可能である。さらに、メンテナンスの容易な固体レーザや金属レーザを用いることで従来のエキシマレーザを用いたレーザアニールよりもスループットの向上やコストの低減が達成できる。延いてはＴＦＴやＴＦＴで形成された液晶表示装置等の半導体装置の製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 レーザ照射装置の構成の例を示す図。
【図２】 同心円模様の一例を示す図。
【図３】 （Ａ）非晶質珪素膜（膜厚５５ｎｍ）における波長に対する反射率を示す図。
（Ｂ）非晶質珪素膜（膜厚５５ｎｍ）における波長に対する透過率を示す図。
【図４】 基板ステージの影響を除去してレーザアニールを行なったことを示す図。
【図５】 基板ステージの影響を除去してレーザアニールを行なった結果の一例を示す図。
【図６】 基板の裏面の影響を除去してレーザアニールを行なったことを示す図。
【図７】 基板の裏面の影響を除去してレーザアニールを行なった結果の一例を示す図。
【図８】 半導体膜の表面の反射光と、基板と半導体膜の界面における反射光との干渉について考察するための図。
【図９】 基板のｘおよびｙ方向について説明する図。
【図１０】（Ａ）基板のｘ方向に対する歪みの例を示す図。
（Ｂ）基板のｙ方向に対する歪みの例を示す図。
【図１１】 本発明のレーザアニール方法の一例を示す図。
【図１２】 本発明のレーザアニール方法の一例を示す図。
【図１３】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１４】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１５】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１６】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１７】 画素ＴＦＴの構成を示す上面図。
【図１８】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の作製工程を示す断面図。
【図１９】 発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造図。
【図２０】（Ａ）発光装置の上面図。
（Ｂ）発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造図。
【図２１】 半導体装置の例を示す図。
【図２２】 半導体装置の例を示す図。
【図２３】 半導体装置の例を示す図。
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ光を用いた半導体膜のアニール（以下、レーザアニールという）の方法およびこれを実現するためのレーザ照射装置に関する。また、前記レーザアニールを工程に含んで作製された半導体装置の作製方法に関する。なお、ここでいう半導体装置とは、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、液晶表示装置や発光装置等の電気光学装置及び該電気光学装置を部品として含む電子装置も含まれるものとする。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガラス等の絶縁基板上に形成された半導体膜に対し、レーザアニールを施して、結晶化させたり、結晶性を向上させる技術が広く研究されている。上記半導体膜には珪素がよく用いられる。本明細書中では、半導体膜をレーザ光で結晶化し、結晶質半導体膜を得る手段をレーザ結晶化という。
【０００３】
ガラス基板は、従来よく使用されてきた合成石英ガラス基板と比較し、安価で加工性に富んでおり、大面積基板を容易に作製できる利点を持っている。これが上記研究の行われる理由である。また、結晶化に好んでレーザが使用されるのは、ガラス基板の融点が低いからである。レーザは基板の温度を余り上昇させずに、半導体膜に高いエネルギーを与えることが出来る。また、電熱炉を用いた加熱手段に比べて格段にスループットが高い。
【０００４】
結晶質半導体は多くの結晶粒から出来ているため、多結晶半導体膜とも呼ばれる。レーザアニールを施して形成された結晶質半導体膜は、高い移動度を有するため、この結晶質半導体膜を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、例えば、１枚のガラス基板上に、画素駆動用と駆動回路用のＴＦＴを作製する、モノリシック型の液晶電気光学装置等に盛んに利用されている。
【０００５】
また、出力の大きい、エキシマレーザ等のパルスレーザ光を、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加工し、レーザ光を走査させて(あるいはレーザ光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な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。
【０００６】
特に、線状ビームを用いると、前後左右の走査が必要なスポット状のレーザ光を用いた場合とは異なり、線状ビームの長尺方向に直角な方向だけの走査で被照射面全体にレーザ照射を行なうことが出来るため、生産性が高い。長尺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法にはパルス発振エキシマレーザ光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、ＴＦＴを用いる液晶表示装置に代表される半導体装置の製造技術の主流になりつつある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
レーザ光にも様々な種類があるが、一般的にはパルス発振型のエキシマレーザを光源とするレーザ光（以下、エキシマレーザ光という）を用いたレーザ結晶化が用いられている。エキシマレーザは出力が大きく、高周波数での繰り返し照射が可能であるという利点を有し、さらにエキシマレーザ光は珪素膜に対しての吸収係数が高いという利点を有する。
【０００８】
エキシマレーザ光を形成するには励起ガスとして、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）やＸｅＣｌ（波長３０８ｎｍ）が用いられる。ところが、Ｋｒ（クリプトン）やＸｅ（キセノン）といったガスは非常に高価であり、ガス交換の頻度が高くなると製造コストの増加を招くという問題がある。
【０００９】
また、レーザ発振を行なうレーザチューブや発振過程で生成した不要な化合物を除去するためのガス精製器などの付属機器の交換が２〜３年に一度必要となる。これらの付属機器は高価なものが多く、やはり製造コストの増加を招くという問題がある。
【００１０】
以上のように、エキシマレーザ光を用いたレーザ照射装置は確かに高い性能を持っているが、メンテナンスに非常に手間がかかり、生産用レーザ照射装置としてはランニングコスト（ここでは稼働に伴い発生する費用を意味する）が高いという欠点も併せ持っている。
【００１１】
そこで、エキシマレーザに比較してランニングコストの低いレーザ照射装置およびそれを用いたレーザアニール方法を実現するために、固体レーザ（結晶ロッドを共振キャビティとしたレーザ光を出力するレーザ）や金属レーザを用いる方法がある。
【００１２】
そこで、代表的な固体レーザの１つであるＹＡＧレーザを用いて、半導体膜に照射した。前記ＹＡＧレーザは非線形光学素子によって第２高調波に変調したレーザ光（波長５３２ｎｍ）を光学系により照射面における形状が線状である線状ビームに加工した。また、前記半導体膜は、コーニング社製１７３７基板上に、プラズマＣＶＤ法により膜厚５５ｎｍの非晶質珪素膜を形成したものである。しかしながら、前記非晶質珪素膜にレーザアニールを行なって得られた結晶質珪素膜には、図２に示すような同心円状の模様が形成された。この模様は、面内における結晶質珪素膜の物性を不均一なものであることを示している。そのため、同心円状の模様が形成された結晶質半導体を用いてＴＦＴを作製しても、その電気的特性に悪影響を及ぼすことになる。なお、本明細書中では、図２で示すような模様を同心円模様と呼称する。
【００１３】
本発明は、同心円模様のような被照射体に対するアニールを不均一なものとする干渉縞が形成されない、もしくは低減するためのレーザアニール方法および、前記レーザアニール方法を工程に含む半導体装置の作製方法を提供することを課題とする。さらに、従来と比較して、ランニングコストの低いレーザ照射装置を用いたレーザアニール方法において、同心円模様が形成されない、もしくは低減するためのレーザアニール方法および、前記レーザアニール方法を工程に含む半導体装置の作製方法を提供することも課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
ここではまず、図２で示すような同心円模様が形成された原因について考察する。非晶質珪素膜に照射したレーザ光は、照射面での形状が線状である線状ビームあった。そのため、レーザ光を照射した後に得られる結晶質珪素膜に何らかの模様が形成されたとしても、半導体膜、基板および基板ステージが完全に平坦であれば、前記線状ビームに平行もしくは垂直な模様となるはずである。しかしながら、図２により観察される模様は同心円状であることから、線状ビームに起因しないと考えられてよい。つまり、同心円模様の発生原因は、半導体膜、基板および基板ステージのいずれか、またはこれらのうちの複数のものの歪みにあると断定できる。
【００１５】
図２で観察されるような同心円模様と同様のものとして、ニュートンリングが挙げられる。ニュートンリングは、複数の反射面からの反射光が互いに干渉してできる縞模様である。このことから、前記同心円模様も複数の反射面からの反射光の干渉が原因であると推測できる。そこで、前記複数の反射面がどの面であるかを検証する実験を行なった。
【００１６】
まず、波長に対する非晶質珪素膜（膜厚５５ｎｍ）の反射率および透過率を図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示す。前記非晶質珪素膜は１７３７基板上にプラズマＣＶＤ法により形成されたものである。図３より、ＹＡＧレーザの第２高調波（波長５３２ｎｍ）に対する反射率は２６％であり、透過率は３８％であることがわかる。つまり、非晶質珪素膜に対する反射率および透過率が高いため、非晶質珪素膜の表面からの反射光と、非晶質珪素膜を透過したレーザ光がある面で反射した反射光とが干渉すると考えられる。
【００１７】
非晶質珪素膜を透過したＹＡＧレーザの第２高調波が反射できる面（反射面）は、次の３つが考えられる。
（Ａ）基板ステージ
（Ｂ）基板の裏面
（Ｃ）非晶質珪素膜と基板の界面
これらの反射面の中で、どの反射面が同心円模様の原因となっているかを特定するため、それぞれの反射光の影響を除去する第１の実験および第２の実験を行い、その結果から理論式を導いた。第１の実験および第２の実験において、半導体膜は５インチ角、厚さ０．７ｍｍの１７３７基板上に形成した膜厚５５ｎｍの非晶質珪素膜を用いた。なお、本明細書中では、基板の表面とは膜が成膜されている面と定義し、基板の裏面とは膜が形成されている面と反対側の面と定義する。
【００１８】
まず、第１の実験として、基板ステージ４１からの反射光の影響を除去する実験を行い、これについて図４を用いて説明する。図４のように、基板ステージ４１と半導体膜１１を成膜した基板１０の間に斜めにシリコンウエハ４３を入れ、基板ステージ４１からの反射光が、半導体膜表面からの反射光４５と干渉しないようにして、レーザアニールを行なった。４４は入射光、４６はシリコンウエハ４３の表面からの反射光である。また、基板ステージ４１と基板１０が接しないことで起こる現象と、基板ステージ４１と基板１０の間に斜めにシリコンウエハ４３を設置することで起こる現象とを分離するため、シリコンウエハ４３のない状態で同様の実験を行なった。なお、基板は支柱４２にて支えた。
【００１９】
前記第１の実験の結果の一例を図５に示す。図５（Ａ）は基板を基板ステージから４ｃｍ離した状態でシリコンウエハを斜めに設置したときと、シリコンウエハを設置しないときにレーザアニールを行なったときに得られた結晶質珪素膜を示しており、図５（Ｂ）はその模式図である。図５から、同心円模様はシリコンウエハの有無に関わらず現れることがわかる。このことから、同心円模様は基板ステージからの反射光とは無関係であるとわかる。
【００２０】
続いて、第２の実験として、基板の裏面からの反射光の影響を除去する実験を行なった。前記第２の実験について、図６を用いて説明する。基板１０を入射光６４に対し傾けることで、基板裏面からの反射光６６と、半導体膜の表面からの反射光６５とが干渉しないようにして、レーザアニールを行なった。なお、基板ステージ４１上に支柱４２を立て、その上に基板１０を立てかけることで、基板１０を傾けた。そして、支柱４２の高さを変化させることで、入射光の角度を変化させた。
【００２１】
第２の実験の結果を図７に示す。図７（Ａ）は５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍの支柱を設けて、レーザアニールを行なって得られた結晶質珪素膜を示しており、図７（Ｂ）はその模式図である。図７より、基板の片側を５ｍｍの支柱の高さにすると、同心円模様が観察され、１０ｍｍの市中に載せると、同心円模様が消失したことがわかる。つまり、レーザ光の入射光に角度を設け、ある角度以上になると同心円模様がなくなることがわかった。
【００２２】
また、半導体膜の表面からの反射光と、半導体膜と基板の界面からの反射光との干渉について図８を用いて考察する。非晶質珪素膜を屈折率ｎの平行平板と仮定する。角度θ1で入射したレーザ光８４は、前記平行平板中で屈折して角度θ2で進行する。ここで、ＹＡＧレーザの第２高調波（波長５３２ｎｍ）に対する非晶質珪素膜の屈折率を４、基板の屈折率を１．５とする。屈折率の大小関係から、非晶質珪素膜表面では位相はずれないが、非晶質珪素膜と基板の界面では位相が相対的にπずれる。これを考慮して、反射光Ａ８５と反射光Ｂ８６との極小条件を求めると、
２ｎｄ×ｃｏｓθ2＝ｍλ （ｍは整数） （１）
となる。ここでλは入射光の波長、ｎは非晶質珪素膜の波長λにおける屈折率、ｄは非晶質珪素膜の膜厚である。（１）式に以下に示す具体的な数値を代入する。
ｎ＝４
ｄ＝５５［ｎｍ］
λ＝５３２［ｎｍ］
これらを代入すると、
【００２３】
以上の実験結果および理論式から、同心円模様の原因は、非晶質珪素膜表面からの反射光と、基板の裏面からの反射光の干渉により形成されたものと断定できる。同心円模様が形成されたのは、基板が一方向だけでなく、ニ方向とも反っているためと考えられる。もし、基板がシリンドリカルレンズのように一方向のみが歪んでいれば、同心円模様とはならず、平行な縞模様が形成されることになる。図１０は温度６４０℃で５時間の加熱処理後の１７３７ガラス基板の歪みを測定した結果を示している。図１０（Ａ）は横軸にｘ方向を、図１０（Ｂ）は横軸にｙ方向を取り、縦軸は歪みを示している。横軸のｘ方向およびｙ方向は、図９に示すように、基板におけるオリフラ（オリエンテーション・フラット）と呼ばれる切り込みが右上に来るように置いた状態で、便宜的に定めた。図１０より、両方向とも反っているのが明らかである。この歪みはレーザアニールにおいて影響を及ぼすこともあるが、ＴＦＴなどの半導体装置を作製するための他の工程においては、現状では問題にならない程度のものである。
【００２４】
本発明は、第２の実験で基板を傾けてレーザアニールを行なったときに、同心円模様が現れなくなったことから、基板に対してレーザ光に角度を設けて照射することを特徴とする。本発明を適用することで、レーザ光の干渉による結晶質半導体膜の物性のばらつきを除去または低減することが出来る。このような結晶質半導体膜を用いて、ＴＦＴを作製すれば、その電気的特性は良好なものが得られる。
【００２５】
本発明において用いるレーザ光は光学系により線状に加工して照射することが望ましい。なお、レーザ光を線状に加工するとは、照射面における形状が線状になるようにレーザ光を加工しておくことを意味する。即ち、レーザ光の断面形状を線状に加工することを意味する。また、ここでいう「線状」は、厳密な意味で「線」を意味しているのではなく、アスペクト比の大きい長方形（もしくは長楕円形）を意味する。例えば、アスペクト比が１０以上（好ましくは１００〜１００００）のもの指す。
【００２６】
固体レーザは一般的に知られているものを用いることができ、ＹＡＧレーザ（通常はＮｄ：ＹＡＧレーザを指す）、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ4レーザ、Ｎｄ：ＹＡｌＯ3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、ガラスレーザなどを用いることができる。特に、コヒーレント性やパルスエネルギーで優位なＹＶＯ4レーザやＹＡＧレーザが好ましい。また、金属レーザとして、ヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザが挙げられる。
【００２７】
但し、基板の裏面からの反射光が半導体膜の表面の反射光と干渉することから、半導体膜を透過する波長でなくてはならない。図３（Ｂ）に膜厚５５ｎｍの非晶質珪素膜の波長に対する透過率を示した。図３（Ｂ）から、膜厚５５ｎｍの非晶質珪素膜を透過するには３５０ｎｍ以上（好ましくは４００ｎｍ以上）の波長でなくてはならない。しかし、本発明において半導体膜の材料に限定はなく、珪素だけでなく、例えば珪素ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金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。半導体膜を透過する波長は、半導体膜の種類、膜厚等によって異なるので、実施者が適宜決定すれば良い。
【００２８】
例えば、ＹＡＧレーザを用いるのであれば、ＹＡＧレーザの基本波（第１高調波）は１０６４ｎｍと波長が長いので、第２高調波（波長５３２ｎｍ）を用いるのが好ましい。第１高調波は非線形素子を含む波長変調器によって、第２高調波、第３高調波または第４高調波に変調することができる。各高調波の形成は公知の技術に従えば良い。また、本明細書中において、「固体レーザを光源とするレーザ光」には第１高調波だけでなく、途中で波長を変調した高調波を含むものとする。
【００２９】
また、ＹＡＧレーザで良く用いられるＱスイッチ法（Ｑ変調スイッチ方式）を用いても良い。これはレーザ共振器のＱ値を十分低くしておいた状態から、急激にＱ値を高めてやることにより非常にエネルギー値が高く急峻なパルスレーザを出力する方法である。これは公知の技術である。
【００３０】
本発明で用いる固体レーザは、基本的には固体結晶、共振ミラー及び固体結晶を励起するための光源があればレーザ光を出力できるため、エキシマレーザのようにメンテナンスの手間がかからない。即ち、ランニングコストがエキシマレーザに比べて非常に低いため、半導体装置の製造コストを大幅に低減することが可能となる。また、メンテナンスの回数が減れば生産ラインの稼働率も高まるため製造工程のスループット全体が向上し、このことも半導体装置の製造コストの低減に大きく寄与する。さらに、固体レーザの専有面積はエキシマレーザに比べて小さいので、製造ラインの設計に有利である。
【００３１】
また、被照射体として珪素膜を用いる場合、３５０ｎｍ以上の波長を有するレーザ光であれば、本発明を適用することは非常に有効であることは上述の通りである。固体レーザや金属レーザと比較すると、現状のガスレーザはコストの掛かるレーザではあるが、本発明を実現するために、ＫｒＦエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ2レーザ等を用いることももちろん可能である。
【００３２】
このように、本発明を適用すれば、基板の表面および裏面での反射光同士が干渉することを防ぐため、同心円模様のような被照射体に対するアニールを不均一なものとする干渉縞が形成されない、もしくは低減するためのレーザアニール方法を実現することが可能となる。このようなレーザアニール方法を用いて被照射体のアニールを行なえば、均一なアニールを行なうことが可能となる。特に半導体膜のアニールに適用すれば、均一なアニールが行われるため、一様な物性を有する半導体膜を得ることができる。そして、このような半導体膜を用いてＴＦＴを作製すれば、その電気的特性のばらつきは低減され、ＴＦＴを用いて作製される半導体装置の動作特性および信頼性をも向上し得る。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態では、レーザ光の入射角度について図１を用いて説明する。
【００３４】
レーザ光は、半導体膜（被照射体）にビーム幅ｗ1で入射する。このときの入射角をθとする。一般的に半導体膜は２５〜８０ｎｍの厚さで成膜されているが、ガラス基板の厚さＤ（０．７ｍｍ）に比べて非常に薄いことから、半導体膜による光路のずれは無視できる。そのため、半導体膜を透過したレーザ光はほぼ真っ直ぐに基板の裏面まで進行し、基板の裏面において反射する。基板の裏面によって反射したレーザ光（反射光）は、再び半導体膜に達し、基板の外に射出される。このとき、入射光と反射光とが、半導体膜上で全く交差することがなければ、半導体膜内での光の干渉は起こらない。つまり、同心円模様が形成されることはない。
【００３５】
同心円模様の生じない条件を図１から式に直すと、
Ｄ×ｔａｎθ≧ｗ／２ （３）
∴θ≧ａｒｃｔａｎ（ｗ／（２×Ｄ）） （３）’
但し、ｗ＝（ｗ1＋ｗ2）／２
となる。しかし、第２の実験の結果から、前記入射光と前記反射光とが完全に離れていなくても、同心円模様は低減できた。そこで、同心円模様を低減させることの出来る条件は、Ｄ＝０．７［ｍｍ］、ｔａｎθ＝５／１２６、ｗ1＝ｗ2＝ｗ＝０．４［ｍｍ］として計算すると、
０．７×５／１２６＝０．４／ｘ （ｘは整数）
∴ｘ≒１４．４
となる。よって、実験から得られた同心円模様の生じない条件式は、
Ｄ×ｔａｎθ≧ｗ／１４ （４）
∴θ≧ａｒｃｔａｎ（ｗ／（１４×Ｄ）） （４）’
となる。
【００３６】
この条件を満たす角度θでレーザ光を入射させて半導体膜のアニールを行なうと、半導体膜にこれまで形成されていた同心円模様のような被照射体に対するアニールを不均一なものとする干渉縞を低減することができ、均一なアニールを行なうことが出来るため、良好な物性を有する半導体膜を形成することができる。例えば、半導体膜の結晶化に本実施形態で示すレーザアニール方法を適用すれば、良好な物性を有する結晶質半導体膜を形成することができる。この結晶質半導体膜を用いてＴＦＴを作製すれば、その電気的特性は良好なものとなる。さらに、このようなＴＦＴを用いて半導体装置を作製すれば、その動作特性および信頼性をも向上し得る。なお、本明細書中において、角度θは基板に対して垂直方向からのずれを指す。
【００３７】
【実施例】
［実施例１］
本発明の実施例について図１１および図１３（Ａ）を用いて説明する。
【００３８】
まず、基板として、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透光性を有するものを用いる。なお、基板３００としては、石英基板やシリコン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が有するプラスチック基板を用いてもよい。本実施例では、１２６ｍｍ角、厚さ０．７ｍｍのコーニング社製１７３７ガラス基板を用意した。
【００３９】
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４０１ｂ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を形成した。
【００４０】
次いで、基板上に半導体膜３０２を形成する。半導体膜３０２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、２０〜２００ｎｍ、好ましくは２５〜８０ｎｍ（代表的には３０〜６０ｎｍ）の厚さで形成する。半導体膜の材料に限定はないが、好ましくは珪素または珪素ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形成すると良い。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、５５ｎｍの非晶質珪素膜を成膜した。
【００４１】
なお、本実施例では、基板上に酸化珪素膜や酸化窒化珪素膜等の下地絶縁膜を形成してから半導体膜を形成している。基板上に下地絶縁膜を形成してから半導体膜を形成している場合は、レーザ光の反射する面が増えることになる。しかしながら、基板と下地絶縁膜の屈折率はほとんど同じであることから、下地絶縁膜と基板との界面での屈折率の変化は無視できる。
【００４２】
続いて、半導体膜の結晶化を行なう。半導体膜の結晶化にはレーザアニール法による結晶化を適用する。半導体膜の結晶化には、レーザアニール法による結晶化の他に、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があり、これらの結晶化法のいずれかとレーザアニール法による結晶化とを組み合わせて行なっても良い。レーザ結晶化には、本発明を適用して実施する。
【００４３】
レーザアニール法による結晶化は、まず非晶質半導体膜が含有する水素を放出させておくことが望ましく、４００〜５００℃で窒素雰囲気に１時間程度曝して、含有する水素量を５ａｔｏｍ％以下にしておくと良い。これにより、膜の耐レーザ性が著しく向上する。
【００４４】
ここで、光学系について図１１を用いて説明する。レーザ発振器２０１として、大出力の連続発振またはパルス発振の固体レーザ（ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3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、ガラスレーザ等）を用いるのが望ましい。もちろん、大出力であって、半導体膜および基板に対して透過する波長を有するのであれば連続発振またはパルス発振のガスレーザ（ＫｒＦエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ2レーザ等）や金属レーザ（ヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザ等）などを用いても良い。そして、前記レーザ発振器２０１から発振されたレーザ光を、光学系を用いて、照射面の形状が線状である線状ビームに加工する。前記光学系には、例えば、レーザ光を長く拡大するための長焦点距離のシリンドリカルレンズ２０５と、レーザ光を細く集光するための長焦点距離のシリンドリカルレンズ２０６とを用いる。長焦点距離のシリンドリカルレンズを用いると、収差を抑え、照射面またはその近傍においてエネルギー分布の均一なレーザ光を得ることが出来る。また、長焦点距離のシリンドリカルレンズは、半導体膜への入射光のビーム幅と、基板の裏面からの反射光のビーム幅とを著しく変化させないためにも有効である。発明者の実験によると、焦点距離が５００ｍｍ以上のシリンドリカルレンズを使うと、収差の影響を劇的に低減することが出来た。
【００４５】
シリンドリカルレンズ２０６の手前には、反射ミラー２０７を設け、レーザ光の進行方向を変更できるようにした。反射ミラー２０７により、照射面に入射するレーザ光の角度を調整し、目的とする角度θにすることが出来る。反射ミラー２０７の角度により、シリンドリカルレンズ２０６の角度も変更すると、照射面においてより対称性のあるレーザ光を形成することができる。
【００４６】
また、線状ビームを半導体膜に照射する際、線状ビームの重ね合わせ率（オーバーラップ率）を５０〜９８％として照射しても良いし、重ね合わせずに照射しても良い。半導体膜の状態やレーザ光の遅延時間等によって最適条件は異なるため、実施者が適宜決定するのが好ましい。
【００４７】
本実施例では、レーザ発振器としてＹＡＧレーザを用い、非線形光学素子２０２により第２高調波に変調し、光学系を用いて長さ１３０ｍｍ、幅０．４ｍｍの線状ビームに加工して半導体膜に照射した。このとき、基板に対して垂直方向から５度ずらして照射した。長焦点距離のシリンドリカルレンズ２０６を用いていることから、ｗ1＝ｗ2＝ｗ＝０．４［ｍｍ］としてよい。本実施例での照射条件を（４）式に当てはめると、左辺は、
０．７×ｔａｎ５＝０．０６１２
であり、右辺は、
０．４／８＝０．０５００
であるから、（４）式を満たしており、レーザアニールによって得られる結晶質半導体膜には同心円模様が観察されず、均一なアニールを行なうことができる。このような結晶質半導体膜を用いてＴＦＴを作製すると、その電気的特性は良好なものが得られる。
【００４８】
［実施例２］
本実施例では実施例１とは異なる実施例について図１２を用いて説明する。
【００４９】
基板および半導体膜は実施例１にしたがって作製する。本実施例においても、コーニング社製１７３７ガラス基板を用い、前記ガラス基板上にＣＶＤ法により非晶質珪素膜（膜厚５５ｎｍ）を形成した。
【００５０】
ここで、光学系について図１２を用いて説明する。図１２で示す光学系は、図１１で示した光学系と対応する部分には同じ符号を用いている。本実施例では、反射ミラー２０７はレーザ光に対し４５度に固定しているが、基板ステージ２０３を水平方向から角度θ傾けている。
【００５１】
本実施例では、レーザ発振器としてＹＡＧレーザを用い、非線形光学素子２０２により第２高調波に変調し、光学系を用いて長さ１３０ｍｍ、幅０．４ｍｍの線状ビームに加工して半導体膜に照射した。このとき、基板に対して垂直方向から１０度ずらして照射した。長焦点距離のシリンドリカルレンズ２０６を用いていることから、ｗ1＝ｗ2＝ｗ＝０．４［ｍｍ］としてよい。本実施例での照射条件を（４）式に当てはめると、左辺は、
０．７×ｔａｎ１０＝０．１２３４
であり、右辺は、
０．４／８＝０．０５００
であるから、（４）式を満たしており、レーザアニールによって得られる結晶質半導体膜には同心円模様が観察されず、均一なアニールを行なうことができる。このような結晶質半導体膜を用いてＴＦＴを作製すると、その電気的特性は良好なものが得られる。
【００５２】
［実施例３］
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１３〜図２１を用いて説明する。
【００５３】
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。
【００５４】
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４０１ｂ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を形成した。
【００５５】
次いで、下地膜上に半導体膜３０２を形成する。半導体膜３０２は、非晶質構造を有する半導体膜を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により、２５〜２００ｎｍ、好ましくは２５〜８０ｎｍ（代表的には３０〜６０ｎｍ）の厚さで形成する。半導体膜の材料に限定はないが、好ましくは珪素または珪素ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形成すると良い。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、５５ｎｍの非晶質珪素膜を成膜した。
【００５６】
続いて、半導体膜の結晶化を行なう。半導体膜の結晶化にはレーザ結晶化法を適用する。半導体膜の結晶化には、レーザ結晶化法の他に、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があり、これらの結晶化法のいずれかとレーザ結晶化法と組み合わせて行なっても良い。レーザ結晶化には、本発明を適用して実施する。例えば、パルス発振型の固体レーザ（ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3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、ガラスレーザ等）、ガスレーザまたは金属レーザを光源とするレーザ光を光学系を用いて線状ビームに加工し、図１１または図１２で示すような方法で半導体膜に照射する。本実施例では、基板を温度５００℃の窒素雰囲気中に１時間曝した後、図１１で示したレーザアニール方法により半導体膜の結晶化を行い、大粒径の結晶粒を有する結晶質珪素膜を形成した。このとき、レーザ発振器にはＹＡＧレーザを用い、非線形光学素子により第２高調波に変調したレーザ光を、光学系により線状ビームに加工して半導体膜に照射した。線状ビームを半導体膜に照射する際、線状ビームの重ね合わせ率（オーバーラップ率）を５０〜９８％として照射しても良いが、半導体膜の状態やレーザ光の波長等によって最適条件は異なるため、実施者が適宜決定すれば良い。また、連続発振型のレーザを用いる場合には、エネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ2程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ2）が必要である。そして、０．５〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザ光に対して相対的にステージを動かして照射するのが望ましい。
【００５７】
このようにして得られた結晶質半導体膜を所望の形状にパターニングして、半導体層４０２〜４０６を形成する。本実施例では、結晶質珪素膜をフォトリソグラフィ法を用いたパターニング処理によって、半導体層４０２〜４０６を形成した。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
次いで、図１３（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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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１４（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。
【００６７】
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。
【００６８】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに、図１４（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。
【００６９】
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１４（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、実質的には負の自己バイアス電圧を印加する。こうして、前記第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。
【００７０】
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１５（Ａ））
【００７１】
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１５（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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
次いで、図１５（Ｃ）に示すように、加熱処理を行なって、半導体層の結晶性の回復、それぞれの半導体層に添加された不純物元素の活性化を行なう。この加熱処理はファーネスアニール炉を用いる熱アニール法で行なう。熱アニール法としては、酸素濃度が１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中で４００〜７００℃、代表的には５００〜５５０℃で行なえばよく、本実施例では５５０℃、４時間の熱処理で活性化処理を行った。なお、熱アニール法の他に、レーザアニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）を適用することができる。
【００７５】
なお、結晶化の際にニッケルなどを触媒として熱結晶化法も適用した場合は、上記活性化処理と同時に、金属元素が高濃度のリンを含む不純物領域４２３ａ、４２５ａ、４２６ａ、４４６ａ、４４７ａを結晶化する。そのため、前記不純物領域に前記金属元素がゲッタリングされ、主にチャネル形成領域となる半導体層中の金属元素濃度が低減される。このようにして作製したチャネル形成領域を有するＴＦＴはオフ電流値が下がり、結晶性が良いことから高い電界効果移動度が得られ、良好な特性を達成することができる。
【００７６】
また、第１の層間絶縁膜を形成する前に加熱処理を行なっても良い。ただし、用いた配線材料が熱に弱い場合には、本実施例のように配線等を保護するため層間絶縁膜（珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素膜）を形成した後で活性化処理を行なうことが好ましい。
【００７７】
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時間の熱処理を行なった。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。
【００７８】
また、活性化処理としてレーザアニール法を用いる場合には、上記水素化を行った後、連続発振型またはパルス発振型の固体レーザ（ＹＡＧレーザ等）、ガスレーザ、金属レーザ等のレーザビームを照射することが望ましい。そして、本発明を用いて斜めから照射すれば、同心円模様のような干渉縞の形成が除去または低減されるため、均一なアニールを行なうことができる。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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１６）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。
【００８４】
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。
【００８５】
駆動回路５０６のｎチャネル型ＴＦＴ５０１はチャネル形成領域４２３ｃ、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４２８ａと重なる低濃度不純物領域４２３ｂ（ＧＯＬＤ領域）、とソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４２３ａを有している。このｎチャネル型ＴＦＴ５０１と電極４６６で接続してＣＭＯＳ回路を形成するｐチャネル型ＴＦＴ５０２にはチャネル形成領域４４６ｄ、ゲート電極の外側に形成される不純物領域４４６ｂ、４４６ｃ、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４４６ａを有している。また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０３にはチャネル形成領域４２５ｃ、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４３０ａと重なる低濃度不純物領域４２５ｂ（ＧＯＬＤ領域）、とソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４２５ａを有している。
【００８６】
画素部の画素ＴＦＴ５０４にはチャネル形成領域４２６ｃ、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域４２６ｂ（ＬＤＤ領域）とソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４２６ａを有している。また、保持容量５０５の一方の電極として機能する半導体層４４７ａ、４４７ｂには、それぞれｐ型を付与する不純物元素が添加されている。保持容量５０５は、絶縁膜４４４を誘電体として、電極（４３８ａと４３８ｂの積層）と、半導体層４４７ａ〜４４７ｃとで形成している。
【００８７】
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。
【００８８】
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１７に示す。なお、図１３〜図１６に対応する部分には同じ符号を用いている。図１６中の鎖線Ａ−Ａ’は図１７中の鎖線Ａ―Ａ’で切断した断面図に対応している。また、図１６中の鎖線Ｂ−Ｂ’は図１７中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断面図に対応している。
【００８９】
以上のようにして作製されるアクティブマトリクス基板は一様にアニールされた半導体膜を用いて作製されたＴＦＴを有しており、動作特性や信頼性を十分なものとなり得る。
【００９０】
なお、本実施例は実施例１または２と自由に組み合わせることが可能である。
【００９１】
［実施例４］
本実施例では、実施例３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１８を用いる。
【００９２】
まず、実施例３に従い、図１７の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図１７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。
【００９３】
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。
【００９４】
本実施例では、実施例３に示す基板を用いている。従って、実施例３の画素部の上面図を示す図１７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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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１８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。
【００９８】
以上のようにして作製される液晶表示装置は一様にアニール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。
【００９９】
なお、本実施例は実施例１乃至３と自由に組み合わせることが可能である。
【０１００】
［実施例５］
本実施例では、実施例３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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
図１９は本実施例の発光装置の断面図である。図１９において、基板７００上に設けられたスイッチングＴＦＴ６０３は図１９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形成領域が二つ形成されるダブルゲート構造としているが、チャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。
【０１０４】
基板７００上に設けられた駆動回路は図１９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１９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１９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１９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なわせるための層）を形成すれば良い。例えば、本実施例では低分子系有機発光材料を発光層として用いる例を示したが、中分子系有機発光材料や高分子系有機発光材料を用いても良い。なお、本明細書中において、昇華性を有さず、かつ、分子数が２０以下または連鎖する分子の長さが１０μｍ以下の有機発光材料を中分子系有機発光材料とする。また、高分子系有機発光材料を用いる例として、正孔注入層として２０ｎｍのポリチオフェン（ＰＥＤＯＴ）膜をスピン塗布法により設け、その上に発光層として１００ｎｍ程度のパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）膜を設けた積層構造としても良い。なお、ＰＰＶのπ共役系高分子を用いると、赤色から青色まで発光波長を選択できる。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これらの有機発光材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
【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なう間に発光層７１３が酸化するといった問題を防止できる。
【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１９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、プラスチック基板を母体とする絶縁体５０１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１９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２０を用いて説明する。なお、必要に応じて図１９で用いた符号を引用する。
【０１２４】
図２０（Ａ）は、発光素子の封止までを行った状態を示す上面図、図２０（Ｂ）は図２０（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板（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２０（Ｂ）を用いて説明する。基板７００の上方には画素部８０６、ゲート側駆動回路８０７が形成されており、画素部８０６は電流制御ＴＦＴ６０４とそのドレインに電気的に接続された画素電極７１０を含む複数の画素により形成される。また、ゲート側駆動回路８０７はｎチャネル型ＴＦＴ６０１とｐチャネル型ＴＦＴ６０２とを組み合わせたＣＭＯＳ回路（図１４参照）を用いて形成される。
【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７１６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】
以上のようにして作製される発光装置は一様にアニール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。
【０１３４】
なお、本実施例は実施例１乃至３と自由に組み合わせることが可能である。
【０１３５】
［実施例６］
本発明を適用して、様々な半導体装置（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。
【０１３６】
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２１、図２２及び図２３に示す。
【０１３７】
図２１（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。
【０１３８】
図２１（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。
【０１３９】
図２１（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。
【０１４０】
図２１（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。
【０１４１】
図２１（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。
【０１４２】
図２１（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。
【０１４３】
図２２（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。
【０１４４】
図２２（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。
【０１４５】
なお、図２２（Ｃ）は、図２２（Ａ）及び図２２（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２２（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。
【０１４６】
また、図２２（Ｄ）は、図２２（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２２（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。
【０１４７】
ただし、図２２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。
【０１４８】
図２３（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。
【０１４９】
図２３（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。
【０１５０】
図２３（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。
【０１５１】
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１〜４または５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。
【０１５２】
【発明の効果】
本発明によれば、被照射体（例えば、半導体膜）に対してレーザ光を斜めに照射することで、被照射体（半導体膜）に形成される同心円模様のような被照射体に対するアニールを不均一なものとする干渉縞を除去、または低減することができ、レーザアニール後の被照射体（半導体膜）の物性を均一なものにすることが出来る。このようは半導体膜を用いて半導体装置を作製すれば、半導体装置の性能を大幅に向上させうる。
【０１５３】
また、レーザアニールの際にレーザ光を線状に加工してスループットを向上させることも可能である。さらに、メンテナンスの容易な固体レーザや金属レーザを用いることで従来のエキシマレーザを用いたレーザアニールよりもスループットの向上やコストの低減が達成できる。延いてはＴＦＴやＴＦＴで形成された液晶表示装置等の半導体装置の製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 レーザ照射装置の構成の例を示す図。
【図２】 同心円模様の一例を示す図。
【図３】 （Ａ）非晶質珪素膜（膜厚５５ｎｍ）における波長に対する反射率を示す図。
（Ｂ）非晶質珪素膜（膜厚５５ｎｍ）における波長に対する透過率を示す図。
【図４】 基板ステージの影響を除去してレーザアニールを行なったことを示す図。
【図５】 基板ステージの影響を除去してレーザアニールを行なった結果の一例を示す図。
【図６】 基板の裏面の影響を除去してレーザアニールを行なったことを示す図。
【図７】 基板の裏面の影響を除去してレーザアニールを行なった結果の一例を示す図。
【図８】 半導体膜の表面の反射光と、基板と半導体膜の界面における反射光との干渉について考察するための図。
【図９】 基板のｘおよびｙ方向について説明する図。
【図１０】（Ａ）基板のｘ方向に対する歪みの例を示す図。
（Ｂ）基板のｙ方向に対する歪みの例を示す図。
【図１１】 本発明のレーザアニール方法の一例を示す図。
【図１２】 本発明のレーザアニール方法の一例を示す図。
【図１３】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１４】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１５】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１６】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１７】 画素ＴＦＴの構成を示す上面図。
【図１８】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の作製工程を示す断面図。
【図１９】 発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造図。
【図２０】（Ａ）発光装置の上面図。
（Ｂ）発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造図。
【図２１】 半導体装置の例を示す図。
【図２２】 半導体装置の例を示す図。
【図２３】 半導体装置の例を示す図。
Claims (7)
- 基板上に形成された被照射体上におけるレーザ光のエネルギー分布を均一に加工し、
前記レーザ光の前記被照射体に入射するときのビーム幅をｗ１、前記基板の裏面で反射する前記レーザ光の一部が前記被照射体に再入射するときのビーム幅をｗ２、前記基板の厚さをＤとすると、前記レーザ光を前記被照射体に対して
- レーザ光を基板上に形成された被照射体上における形状が線状である線状ビームに加工し、
前記線状ビームの前記被照射体に入射するときのビーム幅をｗ１、前記基板の裏面で反射する前記線状ビームの一部が前記被照射体に再入射するときのビーム幅をｗ２、前記基板の厚さをＤとすると、前記線状ビームを前記被照射体に対して
- 請求項１又は２において、
前記レーザ光の波長は３５０ｎｍ以上とすることを特徴とするレーザアニール方法。 - 基板上に形成された半導体膜上におけるレーザ光のエネルギー分布を均一に加工し、
前記レーザ光の前記半導体膜に入射するときのビーム幅をｗ１、前記基板の裏面で反射する前記レーザ光の一部が前記半導体膜に再入射するときのビーム幅をｗ２、前記基板の厚さをＤとすると、前記レーザ光を前記半導体膜に対して
- レーザ光を基板上に形成された半導体膜上における形状が線状である線状ビームに加工し、
前記線状ビームの前記半導体膜に入射するときのビーム幅をｗ１、前記基板の裏面で反射する前記線状ビームの一部が前記半導体膜に再入射するときのビーム幅をｗ２、前記基板の厚さをＤとすると、前記線状ビームを前記半導体膜に対して
- 請求項４又は５において、
前記レーザ光の波長は３５０ｎｍ以上とすることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項４乃至６のいずれか一項において、
前記半導体膜は珪素を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。
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