(57)【要約】【課題】基板が設置されたステージをＸ方向やＹ方向に移動させるレーザー照射装置は、基板が大型化した場合、比例してフットプリント（処理に必要とされる平面での面積）が格段に大きくなり、装置全体の巨大化を招く問題が生じてしまう。【解決手段】本発明のレーザ照射装置は、ガルバノミラーやポリゴンミラーによりレーザー光を半導体膜に照射して走査させ、さらにレーザー光照射の際は、常に半導体膜への入射角度θをある角度に一定に保つ。【選択図】図３
2010028128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体膜にレーザ光を照射する半導体装置の作製方法であって、
前記レーザ光の進行方向を変化させることによって、前記半導体膜の被照射面における前記レーザ光の照射位置を移動させ、
前記レーザ光の照射位置の移動に基づいて、水平面と前記被照射面とのなす角度を制御することによって、前記レーザ光の前記被照射面に対する入射角度θ（θ≠０°）を一定とすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
半導体膜にレーザ光を照射する半導体装置の作製方法であって、
ガルバノミラーを用いて、前記半導体膜の被照射面における前記レーザ光の照射位置を移動させ、
前記レーザ光に対する前記ガルバノミラーの角度に基づいて、水平面と前記被照射面とのなす角度を制御することによって、前記レーザ光の前記被照射面に対する入射角度θ（θ≠０°）を一定とすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記ガルバノミラーの動きに合わせて、前記半導体膜が設けられた基板が設置されたステージの角度を変化させることによって、前記水平面と前記被照射面とのなす角度を制御することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】
半導体膜にレーザ光を照射する半導体装置の作製方法であって、
ポリゴンミラーを用いて、前記半導体膜の被照射面における前記レーザ光の照射位置を移動させ、
前記レーザ光に対する前記ポリゴンミラーの角度に基づいて、水平面と前記被照射面とのなす角度を制御することによって、前記レーザ光の前記被照射面に対する入射角度θ（θ≠０°）を一定とすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記ポリゴンミラーの動きに合わせて、前記半導体膜が設けられた基板が設置されたステージの角度を変化させることによって、前記水平面と前記被照射面とのなす角度を制御することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項６】
半導体膜にレーザ光を照射する半導体装置の作製方法であって、
第１のガルバノミラーを用いて、前記半導体膜の被照射面における前記レーザ光の照射位置を第１の方向に移動させ、
第２のガルバノミラーを用いて、前記半導体膜の被照射面における前記レーザ光の照射位置を第２の方向に移動させ、
前記レーザ光に対する前記第１のガルバノミラー又は前記第２のガルバノミラーの角度に基づいて、水平面と前記被照射面とのなす角度を制御することによって、前記レーザ光の前記被照射面に対する入射角度θ（θ≠０°）を一定とすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記第１のガルバノミラー又は前記第２のガルバノミラーの動きに合わせて、前記半導体膜が設けられた基板が設置されたステージの角度を変化させることによって、前記水平面と前記被照射面とのなす角度を制御することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項８】
請求項６又は請求項７において、
前記第１の方向と前記第２の方向は、平面で互いに直交する方向であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項において、
前記半導体膜は非晶質構造を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一項において、
前記レーザ光を照射することによって、前記半導体膜を結晶化することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項９のいずれか一項において、
前記レーザ光を照射することによって、前記半導体膜に含まれる不純物元素の活性化を行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一項において、
前記半導体膜は、シリコン又はシリコンゲルマニウムを含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２のいずれか一項において、
前記レーザ光の前記被照射面における形状を矩形状又は楕円状にすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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）の方法およびそれを行うためのレーザ照射装置（レーザと該レーザから出力されるレーザ光を被処理体まで導くための光学系を含む装置）に関する。また、前記レーザ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。
【０００２】
なお、本明細書中において半導体装置とは、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、電気光学装置、発光装置、半導体回路、および電子機器は全て半導体装置である。
【背景技術】
【０００３】
近年、絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜（厚さ数〜数百ｎｍ程度）を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を構成する技術が注目されている。薄膜トランジスタはＩＣや電気光学装置のような電子デバイスに広く応用され、特に画像表示装置のスイッチング素子として開発が急がれている。
【０００４】
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、結晶構造を有する半導体膜を得る手段をレーザ結晶化という。
【０００５】
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、半導体膜のみ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。
【０００６】
結晶構造を有する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構造を有する半導体膜は、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）を形成すれば、１枚のガラス基板上に、画素部用と駆動回路用のＴＦＴを作製することができる。
【０００７】
レーザー結晶化などのレーザー光の走査方法において、基板上に成膜された半導体膜に対してレーザー光を照射する場合、基板の縦方向（Ｙ方向）に沿って帯状に形成されたレーザービームを照射し、その照射領域を基板に対して相対的に横方向（Ｘ方向）に移動させてレーザー光を走査させている。従来のレーザー照射装置では、固定されたレーザビームの領域に対して、基板が設置されたステージをＸ方向（またはＹ方向）に移動させてレーザー光を走査させる方式が多く採用されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
基板が設置されたステージをＸ方向やＹ方向に移動させるレーザー照射装置は、基板が大型化した場合、比例してフットプリント（処理に必要とされる平面での面積）が格段に大きくなり、装置全体の巨大化を招く問題が生じてしまう。
【０００９】
大型のガラス基板サイズとしては、５９０ｍｍ×６７０ｍｍ、６００ｍｍ×７２０ｍｍ、６５０ｍｍ×８３０ｍｍが製造ラインで使用されており、将来的には６８０ｍｍ×８８０ｍｍ、７３０ｍｍ×９２０ｍｍ、またはこれら以上のサイズが使用されることになると推測される。
【００１０】
ステージをＸ方向やＹ方向に移動させるレーザー照射装置は、少なくとも基板を平面的に移動させる面積として、スポットビームを用いる場合、Ｘ方向に基板サイズ２枚分のスペースと、Ｙ方向に基板サイズ２枚分のスペースとが必要であり、線状ビームを用いる場合、少しはスペースが抑えられるものの広いスペースが必要である。
【００１１】
また、レーザー照射装置全体の巨大化によって、移動速度も制限されることになる。特に、連続発振の固体レーザーを用いる場合、０．５〜２０００ｃｍ／ｓ程度の移動速度、例えば１００ｃｍ／ｓ程度のスピードでステージ（基板が設置されたステージ）を移動させれば、レーザー照射装置に大きな負担がかかるという問題も生じる。
【００１２】
一方、他の方式として、基板位置を固定し、ガルバノミラーやポリゴンミラーを用いてレーザービームを照射し、その照射領域を基板に対して相対的に横方向（Ｘ方向）に移動させてレーザー光を走査させる方式がある。ガルバノミラーやポリゴンミラーでレーザー光を走査させる方式とすれば、基板が大型化した場合にもフットプリントの大型化を抑えることができ、装置全体の巨大化を避けることができる長所を有している。加えて、軽量なミラーの振動によりレーザー光を走査させるため、照射領域の移動速度を自由に設定でき、レーザー照射装置に大きな負担がかからないという長所も有している。
【００１３】
しかしながら、ガルバノミラーやポリゴンミラーによりレーザー光を走査させると、半導体膜への入射角度が場所によって変化してしまう。半導体膜への入射角度が変化すると、基板面のレーザービームの反射率、半導体膜のレーザービームの吸収率などが変動する。従って、レーザーアニール処理としての均一性が低下するという問題が生じていた。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そこで、上記諸問題を解決するため、本発明では、ガルバノミラー、ポリゴンミラー、ＡＯＤ（音響光学ディフレクタ）、電気光学偏向器（ＥＯディフレクタ）、レゾナントスキャナ、ホログラムスキャナ、またはコニカルスキャナなどによりレーザー光を半導体膜に照射して走査させるレーザー照射装置とし、さらにレーザー光の照射の際は、常に半導体膜への入射角度θ（θ≠０°）をある角度に一定に保つ手段を設けることを特徴とする。
【００１５】
具体的には、ガルバノミラーやポリゴンミラーの動きに合わせて、半導体膜の角度（水平面と半導体膜面とがなす角度）を変化させ、半導体膜の主表面に対するレーザビームの入射角度を一定とする。半導体膜の角度（水平面と半導体膜面とがなす角度）の調節手段は、ゴニオメータ、マニュピレータなどの角度調節手段を設け、適宜調節すればよい。また、入射角度を測定するセンサを設け、入射角度を測定しながら、ガルバノミラーやポリゴンミラーの動き、または角度調節手段を調節してもよい。
【００１６】
本発明により、基板の大型化に対応したレーザ照射装置を小型化することができ、且つ、被照射面に対するレーザ光の入射角度を一定に保つことができ、均一なアニールを行うことができる。
【００１７】
加えて、本発明により基板上でのレーザ光の位置が移動しても、レーザ光のエネルギー密度が半導体膜表面で常に一定になるため、レーザ光源と基板との間の光路にエネルギー密度を調整するf-θレンズを設ける必要もなくなり、f-θレンズによる光学系のコストやレーザービームの収差などを抑えることができる。
【００１８】
本明細書で開示する発明の構成は、レーザと、該レーザから発振するレーザ光の進行方向を変化させ、被照射面におけるレーザ光の照射位置を移動させる手段と、該手段に基づいてレーザ光の前記被照射面に対する入射角度を一定に制御する手段とを有するレーザ照射装置である。
【００１９】
また、他の発明の構成は、レーザと、該レーザから発振するレーザ光の被照射面における形状を楕円状または矩形状にする手段と、前記レーザ光の進行方向を変化させ、被照射面におけるレーザ光の照射位置を第１の方向に移動させる手段と、該手段に基づいて水平面と前記被照射面とのなす角度を制御してレーザ光の前記被照射面に対する入射角度を一定とする手段と、前記被照射面を有する被処理体を移動させ、被照射面におけるレーザ光の照射位置を第２の方向に移動させる手段と、を有するレーザ照射装置である。
【００２０】
また、他の発明の構成は、レーザと、該レーザから発振するレーザ光の被照射面における形状を楕円状または矩形状にするシリンドリカルレンズと、前記レーザ光を集光する凸レンズと、前記レーザ光の照射位置を第１の方向に移動させるガルバノミラーと、前記被照射面を有する被処理体を移動させ、被照射面におけるレーザ光の照射位置を第２の方向に移動させるステージとを有し、前記ステージは、前記レーザ光に対する前記ガルバノミラーの角度に基づいて、水平面に対して任意の角度に制御し、レーザ光の前記被照射面に対する入射角度を一定とすることを特徴とするレーザ照射装置である。
【００２１】
また、他の発明の構成は、レーザと、該レーザから発振するレーザ光の被照射面における形状を楕円状または矩形状にするシリンドリカルレンズと、前記レーザ光を集光する凸レンズと、前記レーザ光の照射位置を第１の方向に移動させるポリゴンミラーと、前記被照射面を有する被処理体を移動させ、被照射面におけるレーザ光の照射位置を第２の方向に移動させるステージとを有し、前記ステージは、前記レーザ光に対する前記ポリゴンミラーの角度に基づいて、水平面に対して任意の角度に制御し、レーザ光の前記被照射面に対する入射角度を一定とすることを特徴とするレーザ照射装置である。
【００２２】
また、他の発明の構成は、レーザと、該レーザから発振するレーザ光の被照射面における形状を楕円状または矩形状にするシリンドリカルレンズと、前記レーザ光を集光する凸レンズと、前記レーザ光の照射位置を第１の方向に移動させる第１のガルバノミラーと、前記レーザ光の照射位置を第２の方向に移動させる第２のガルバノミラーとを有し、前記ステージは、前記レーザ光に対する前記第１のガルバノミラーまたは前記第２のガルバノミラーの角度に基づいて、水平面に対して任意の角度に制御し、レーザ光の前記被照射面に対する入射角度を一定とすることを特徴とするレーザ照射装置である。
【００２３】
また、上記構成２乃至５において、前記第１の方向と前記第２の方向は、平面で互いに直交する方向であることを特徴としている。
【００２４】
また、上記構成３乃至５において、前記ステージは、被照射体を固定する手段と、被照射体の水平面に対する角度を変更する手段とを有していることを特徴としている。
【００２５】
また、上記各構成において、前記レーザは、連続発振またはパルス発振の固体レーザである。代表的には、前記レーザは、連続発振またはパルス発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、Ｙ2Ｏ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザから選ばれた一種または複数種である。或いは、前記レーザは連続発振またはパルス発振のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザから選ばれた一種または複数種である。
【００２６】
また、上記各構成において、前記入射角度θは、照射面に対して式１を満たす角度であることを特徴としている。
【００２７】
また、上記各構成において、前記ステージは、ゴニオメータ、またはマニュピレータであることを特徴としている。
【００２８】
なお、レーザから射出されたレーザ光の種類によってレーザ光の形状は異なり、光学系によって成形しても元の形状の影響を受けやすい。例えば、ＸｅＣｌエキシマレーザから射出されたレーザ光の形状は、矩形状であり、固体レーザから射出されたレーザ光の形状は、ロッド形状が円筒形であれば円状となり、スラブ型であれば矩形状である。いずれの形状においても、本発明を適用することは可能である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明により基板が大型化してもレーザ照射装置の大型化を抑えることができ、且つ、被照射面に対するレーザ光の入射角度を一定に保つことができ、均一なアニールを行うことができる。
【００３０】
また、本発明により基板上でのレーザ光の位置が移動しても、レーザ光のエネルギー密度が半導体膜表面で常に一定になるため、レーザ光源と基板との間の光路にエネルギー密度を調整するf-θレンズを設ける必要もなくなり、f-θレンズによる光学系のコストやレーザービームの収差などを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施の形態１を示す図。
【図２】レーザ照射領域の移動方向と、基板の移動方向との関係を示す図。
【図３】実施の形態２を示す図。
【図４】実施の形態３を示す図。
【図５】実施例１を示す図。
【図６】断面を示す図である。（実施例２）
【図７】モジュールを示す図である。（実施例３）
【図８】モジュールを示す図である。（実施例３）
【図９】液晶表示装置の断面図を示す図である。（実施例４）
【図１０】電子機器を示す図である。（実施例５）
【図１１】電子機器を示す図である。（実施例５）
【図１２】電子機器を示す図である。（実施例５）
【図１３】ビーム幅Ｗを示す写真図。
【図１４】比較例を示す写真図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明の実施形態について、以下に説明する。
【００３３】
（実施の形態１）
本実施の形態では、レーザ光源１１として、連続発振のＹＶＯ4レーザの第２高調波を用い、且つ、１つガルバノミラーからなる走査手段１３を用い、基板全面にレーザ光を照射するための装置および方法について説明する。ここでは、レーザ光を基板のＸ方向に走査する例を示す。このとき、照射面におけるレーザ光の形状（レーザースポット）は光学系からなるビーム形成手段１２により短径の長さが３〜１００μｍとし、長径の長さが１００μｍ以上である楕円形状であるとする。楕円形状に代えて、短辺の長さが３〜１００μｍとし、長辺の長さが１００μｍ以上である矩形形状としてもよい。前記形状を矩形状または楕円状としたのは、基板全面を効率よくレーザアニールするためである。ここで、長径（または長辺）の長さを１００μｍ以上としたのは、レーザアニールに適したエネルギー密度を有するレーザ光であれば、実施者が長径（または長辺）の長さを適宜決定すればよいからである。
【００３４】
図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、基板のＸ方向を含む面で垂直に基板を切断した場合における簡略な断面図を示しており、被照射体（ここでは、基板１６に設けられた非晶質構造を有する半導体膜１５）における一方の端部を照射する状態を示した図が図１（Ａ）であり、次いで、被照射体における中央部を照射する状態を示した図が図１（Ｂ）であり、次いで、被照射体におけるもう一方の端部を照射する状態を示した図が図１（Ｃ）である。
【００３５】
図１（Ａ）において、ガルバノミラー１３で反射されたレーザ光１４は、基板のＸ方向における垂線となす角度θ（θ≠０°）で非晶質構造を有する半導体膜１５に入射する。なお、この時、レーザ光は、基板のＹ方向に対して垂直に入射させる。即ち、図１（Ａ）において、レーザ光の入射角度はθとなる。この時、ガルバノミラー１３の角度に連動させてステージ１７を水平面に対して角度αとなるように傾け、入射角度θに保つ。
【００３６】
なお、レーザ光１４を入射角度θで非晶質構造を有する半導体膜１５に入射させるのは、半導体膜や基板を透過する波長のレーザ光を用いる場合、基板に入射するレーザ光と基板裏面からの反射光との干渉の影響を低減するためである。加えて、半導体膜にレーザ光を入射角度θで入射させる、即ち、斜めに照射することで、戻り光、すなわち基板表面からの反射光がレーザ装置に達することが無くなるため、特にレーザ光源に固体レーザを使う場合には有効である。
【００３７】
また、入射角度θは、被照射体に入射するときのビーム幅をｗ、前記基板の厚さをｄとする場合、以下の式１を満たす入射角度θで入射させればよい。
【００３８】
（式１）
2010028128.tif 000003
【００３９】
なお、ｗは、図１３に示したビーム幅を指している。
【００４０】
また、比較のため、照射面に対して垂直、即ち、入射角度を０°としてレーザ光をアモルファスシリコン膜に照射した後の表面観察写真を図１４に示す。入射角度を０°とすると、図１４に示すように波状の模様が形成されてしまう。また、入射角度を０°とすると、基板自体がわずかにゆがんでいる場合、基板のうねりが原因で干渉が起こり、不均一なレーザアニールとなってしまう。
【００４１】
上記式１を満たす入射角度θでレーザ光を照射した場合、上記波状の模様は現れず、均一なレーザアニールが可能である。また、上記式１を満たす入射角度θでレーザ光を照射した場合、基板自体がわずかにゆがんでいても干渉が起きず、均一なレーザアニールが可能である。
【００４２】
以上の議論は、基板の屈折率を１として考えたものである。実際は、基板の屈折率が１．５前後のものが多く、この数値を考慮にいれると上記議論で算出した角度よりも大きな計算値が得られる。しかしながら、線状ビームの長手方向の両端のエネルギーは減衰があるため、この部分での干渉は少なく、上記の算出値で十分に干渉減衰の効果が得られる。
【００４３】
また、図１（Ｂ）においても、ガルバノミラー１３で反射されたレーザ光は、基板のＸ方向における垂線となす角度θで非晶質構造を有する半導体膜１５に入射する。なお、図１（Ｂ）においても、レーザ光の入射角度はθとなる。この時、ガルバノミラー１３の角度に連動させて、ステージ１７が水平面に対して平行となるように調節して、入射角度θとする。なお、照射領域が楕円形や矩形である場合、入射角度θは、図１（Ｂ）中の点線で示す照射領域の中心を通るレーザ光と、基板の垂線とのなす角度をさしている。
【００４４】
また、図１（Ｃ）においても、ガルバノミラー１３で反射されたレーザ光は、基板のＸ方向における垂線となす角度θで非晶質構造を有する半導体膜１５に入射する。なお、図１（Ｃ）においても、レーザ光の入射角度はθとなる。この時、ガルバノミラー１３の角度に連動させて、ステージ１７が水平面に対して角度βとなるように傾け、入射角度θとする。
【００４５】
このように、入射角度が常にθとなるようにガルバノミラーの動きに合わせて水平面に対するステージ１７の角度が変更される手段、代表的にはステージ１７にゴニオメータが設けられている。ゴニオメータが設けられたステージはゴニオステージとも呼ばれ、ステージ上方に回転中心があり、そこを支点として回転し、ステージ面が傾くステージである。本発明において、このステージ１７の回転中心とガルバノミラーの回転中心を合わせることが好ましい。
【００４６】
上記図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示した状態を順次経由することで被照射体である基板１６に設けられた半導体膜１５の端から端までレーザ照射領域が移動され、基板のＸ方向に１つのライン状の軌跡を描く。ここでは、ガルバノメータ１３が振動することにより、ガルバノメータのミラーの角度が時間変化し、基板上でのレーザ光の位置が基板のＸ方向へ移動する。ガルバノメータ１３が半周期振動すると、基板の幅の端から端までレーザ光が移動するように調整されている。なお、パルス発振のレーザを用いる場合には、レーザ光の照射領域が断続的にならないように、ガルバノメータの振動の速度を調整する。
【００４７】
また、ここでは図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示した状態を順次経由する例を示したが、特に限定されず、図１（Ｃ）、図１（Ｂ）、図１（Ａ）の順で照射してもよい。経由している間は常に入射角度θとなるように調節される。
【００４８】
次いで、１つのライン状の軌跡を描いた後、ステージ１７は、ある一定のピッチで基板のＹ方向（図１紙面に対して垂直な方向）に移動させ、レーザ光を順次照射することによって基板の全面に成膜された半導体膜を非晶質構造から結晶構造に効率よく転換できる。即ち、ステージ１７は、ガルバノミラーからなる走査手段１３とは、別の走査手段とも言える。もちろん、同一領域を複数回照射した後、レーザ光の長径（または長辺）の長さ分、照射領域を移動させて、再度照射することも可能である。
【００４９】
ここで、上記照射方法を用いて、非晶質構造を有する半導体膜の結晶化を行う場合について説明する。レーザ光が非晶質構造を有する半導体膜に照射されると、照射された領域は溶融状態になり、時間がたつにつれ冷却し固化する。レーザ光を移動させながら照射すれば、次々と溶融状態である領域が形成される一方で、時間の経過により冷却し固化する領域も存在する。つまり、半導体膜において温度勾配が形成され、レーザ光の移動方向に沿って結晶粒が成長し、大粒径の結晶粒が形成される。このような結晶粒をチャネル形成領域に用いて作製されたＴＦＴの電気的特性は向上し、さらには半導体装置の動作特性および信頼性をも向上し得る。特にレーザ光の移動方向には結晶粒界がほとんどないため、この方向に平行なチャネル形成領域を有するＴＦＴを作製することが好ましい。
【００５０】
また、上記照射方法を用いれば、大面積基板に対しても、効率よく、レーザアニールを行うことができる。また、このようなレーザアニールにより半導体膜の結晶化を行うと、位置制御された大粒径の結晶粒を有する半導体膜を形成することが可能となる。さらに前記半導体膜を用いて作製されたＴＦＴの電気的特性は向上し、半導体装置の動作特性および信頼性をも向上し得る。
【００５１】
ここでは、ガルバノミラーからなる走査手段１３によってレーザ光が基板のＸ方向に走査され、且つ、基板のＸ方向における垂線となす角度はθで一定に保持される。また、ステージ１７は基板のＹ方向に移動することによってレーザ光が基板のＹ方向に走査され、基板のＹ方向における垂線となす角度は０°で一定に保持されている。すなわち、常に入射角度θが保持されたまま、レーザ光が照射される。そして、ガルバノメータ１３の回転による照射位置の移動とステージ１７の移動とを繰り返すことで基板全面にレーザが照射される。なお、図２は、基板におけるレーザ照射領域の移動方向（基板のＸ方向）と、基板の移動方向（基板のＹ方向）との関係を簡略に示した上面図である。図２（Ａ）に示すようにレーザ照射領域を一方向のみに走査してもよいし、図２（Ｂ）に示すように往復させて走査してもよい。
【００５２】
こうして、レーザ光の入射角度θ（基板のＸ方向における垂線となす角度θ、且つ、基板のＹ方向における垂線となす角度０°）を一定に保つことができ、均一なアニールを行うことができる。
【００５３】
加えて、基板上でのレーザ光の位置が移動しても、レーザ光のエネルギー密度が半導体膜表面で常に一定になるため、レーザ光源と基板との間の光路にエネルギー密度を調整するf-θレンズを設ける必要もなくなり、f-θレンズによる光学系のコストやレーザービームの収差などを抑えることができる。
【００５４】
なお、図１（Ａ）〜図１（Ｃ）中、ステージ１７上には非晶質構造を有する半導体膜１５が設けられた基板１６が設置され、ここでは図示しないが吸着手段または機械的に固定する手段によって固定されている。
【００５５】
また、ここでは走査手段１３としてガルバノメータを用いた例を示したが、限定されず、ガルバノメータに代えてポリゴンミラー、ＡＯＤ（音響光学ディフレクタ）、電気光学偏向器（ＥＯディフレクタ）、レゾナントスキャナ、ホログラムスキャナ、またはコニカルスキャナなどを用いてもよい。
【００５６】
また、ここでは非晶質構造を有する半導体膜にレーザ光を照射して結晶構造を有する半導体膜を得る結晶化に用いた例を示したが、特に限定されず、活性化処理などで代表される様々なレーザアニール処理に適用することができる。
【００５７】
（実施の形態２）
実施の形態１では、レーザ光が基板のＸ方向における垂線となす角度をθとし、レーザ光を基板のＸ方向に走査する例を示したが、ここではレーザ光が基板のＹ方向における垂線となす角度をθとし、レーザ光を基板のＸ方向に走査する例を示す。
【００５８】
図３（Ａ１）〜図３（Ｃ１）は、基板のＸ方向を含む面で垂直に基板を切断した場合における簡略な断面図を示しており、図３（Ａ２）〜図３（Ｃ２）は、基板のＹ方向を含む面で垂直に基板を切断した場合における簡略な側面図を示している。
【００５９】
ここでも、レーザ光源２１として、連続発振のＹＶＯ4レーザの第２高調波を用い、１つガルバノミラーからなる走査手段２３でレーザ光を基板のＸ方向に走査する。
【００６０】
光学系からなるビーム形成手段２２によって、照射面におけるレーザ光の形状（レーザースポット）は短径（短辺）の長さが３〜１００μｍとし、長径（長辺）
の長さが１００μｍ以上である楕円形状（または矩形状）とする。
【００６１】
図３（Ａ１）において、ガルバノミラー２３で反射されたレーザ光２４は、基板のＸ方向における垂線となす角度０°で非晶質構造を有する半導体膜２５に入射する。また、図３（Ａ１）に対応する側面図である図３（Ａ２）において、ガルバノミラー２３で反射されたレーザ光２４は、基板のＹ方向における垂線となす角度θで非晶質構造を有する半導体膜２５に入射する。即ち、図３（Ａ１）及び図３（Ａ２）において、レーザ光の入射角度はθとなる。この時、ガルバノミラー２３の角度に連動させて、ステージ２７を斜めにし、入射角度θとなるように調節する。
【００６２】
実施の形態１と同様に入射角度θは、被照射体に入射するときのビーム幅をｗ、前記基板の厚さをｄとする場合、上記の式１を満たす入射角度θで入射させればよい。
【００６３】
また、図３（Ｂ１）においても、ガルバノミラー２３で反射されたレーザ光は、非晶質構造を有する半導体膜２５に対して垂直に入射する。また、図３（Ｂ１）に対応する側面図である図３（Ｂ２）において、ガルバノミラー２３で反射されたレーザ光２４は、基板のＹ方向における垂線となす角度θで非晶質構造を有する半導体膜２５に入射する。即ち、図３（Ｂ１）及び図３（Ｂ２）において、レーザ光の入射角度はθとなる。この時、ガルバノミラー２３の角度に連動させて、ステージ２７が水平面に対して平行となるようにして、入射角度θとなるように調節する。
【００６４】
また、図３（Ｃ１）においても、ガルバノミラー２３で反射されたレーザ光は、非晶質構造を有する半導体膜２５に垂直に入射する。また、図３（Ｃ１）に対応する側面図である図３（Ｃ２）において、ガルバノミラー２３で反射されたレーザ光２４は、基板のＹ方向における垂線となす角度θで非晶質構造を有する半導体膜２５に入射する。即ち、図３（Ｃ１）及び図３（Ｃ２）において、レーザ光の入射角度はθとなる。この時、ガルバノミラー２３の角度に連動させて、ステージ２７を斜めにし、入射角度θとなるように調節する。
【００６５】
このように、半導体膜２５に入射するレーザ光の入射角度θが常に一定となるようにガルバノミラーの動きに合わせてステージ２７の水平面に対する角度が変更される手段、代表的にはゴニオメータが設けられている。本発明において、このステージ２７の回転中心とガルバノミラーの回転中心を合わせることが好ましい。
【００６６】
上記図３（Ａ１）〜図３（Ｃ１）に示した状態を順次経由することで被照射体である基板２６に設けられた半導体膜２５の端から端までレーザ照射領域が移動され、基板のＸ方向に１つのライン状の軌跡を描く。
【００６７】
また、ここでは図３（Ａ１）〜図３（Ｃ１）に示した状態を順次経由する例を示したが、特に限定されず、図３（Ｃ１）、図３（Ｂ１）、図３（Ａ１）の順で照射してもよい。
【００６８】
次いで、１つのライン状の軌跡を描いた後、ステージ２７は、ある一定のピッチで基板のＹ方向に移動させ、レーザ光を順次照射することによって基板の全面に成膜された半導体膜を非晶質構造から結晶構造に効率よく転換できる。
【００６９】
ここでは、ガルバノミラーからなる走査手段２３によってレーザ光が基板のＸ方向に走査され、且つ、基板のＸ方向における垂線となす角度は０°で一定に保持される。また、ステージ２７は基板のＹ方向に移動することによってレーザ光が基板のＹ方向に走査され、基板のＹ方向における垂線となす角度はθで一定に保持されている。すなわち、ガルバノメータ２３の回転による照射位置の移動とステージ２７の移動とを繰り返すことで基板全面にレーザが照射される。なお、図２（Ａ）に示すようにレーザ照射領域を一方向のみに走査してもよいし、図２（Ｂ）に示すように往復させて走査してもよい。
【００７０】
こうして、被照射面に対するレーザ光の入射角度（基板のＸ方向における垂線となす角度０°及び基板のＹ方向における垂線となす角度θ）を一定に保つことができ、均一なアニールを行うことができる。
【００７１】
加えて、基板上でのレーザ光の位置が移動しても、レーザ光のエネルギー密度が半導体膜表面で常に一定になるため、レーザ光源と基板との間の光路にエネルギー密度を調整するf-θレンズを設ける必要もなくなり、f-θレンズによる光学系のコストやレーザービームの収差などを抑えることができる。
【００７２】
なお、図３（Ａ１）〜図３（Ｃ１）中、ステージ２７上には非晶質構造を有する半導体膜２５が設けられた基板２６が設置され、ここでは図示しないが吸着手段または機械的に固定する手段によって固定されている。
【００７３】
また、ここでは走査手段２３としてガルバノメータを用いた例を示したが、限定されず、ガルバノメータに代えてポリゴンミラー、ＡＯＤ（音響光学ディフレクタ）、電気光学偏向器（ＥＯディフレクタ）、レゾナントスキャナ、ホログラムスキャナ、またはコニカルスキャナなどを用いてもよい。
【００７４】
また、ここでは非晶質構造を有する半導体膜にレーザ光を照射して結晶構造を有する半導体膜を得る結晶化に用いた例を示したが、特に限定されず、活性化処理などで代表される様々なレーザアニール処理に適用することができる。
【００７５】
（実施の形態３）
ここではポリゴンミラーを用い、基板全面にレーザ光を照射するための装置および方法について図４に説明する。なお、本実施の形態は、実施の形態１に用いたガルバノミラーに代えてポリゴンミラーを用いた以外はほぼ同一であるので異なる点についてのみ以下に述べる。
【００７６】
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、基板のＸ方向を含む面で垂直に基板を切断した場合における簡略な断面図を示しており、被照射体（ここでは、基板３６に設けられた非晶質構造を有する半導体膜３５）における一方の端部を照射する状態を示した図が図４（Ａ）であり、次いで、被照射体における中央部を照射する状態を示した図が図４（Ｂ）であり、次いで、被照射体におけるもう一方の端部を照射する状態を示した図が図４（Ｃ）である。
【００７７】
図４（Ａ）において、ポリゴンミラー３３で反射されたレーザ光３４は、基板のＸ方向における垂線となす角度θで非晶質構造を有する半導体膜３５に入射する。なお、この時、レーザ光は、基板のＹ方向に対して垂直に入射させる。即ち、図４（Ａ）において、レーザ光の入射角度はθとなる。この時、ガルバノミラー３３の角度に連動させてステージ３７を水平面に対して角度αとなるように傾け、入射角度θに保つ。
【００７８】
ポリゴンミラー３３は複数のミラーからなり、ポリゴンミラー３３が回転することにより、ミラーの角度が時間変化し、基板上でのレーザ光の位置が図２（Ａ）
で示した矢印の方向へ移動する。ポリゴンミラーが回転する間、レーザ光は所定の位置で振動するが、基板の幅の端から端までレーザ光が移動するように調整されている。また、基板上でのレーザ光の位置が移動しても、レーザ光の入射角度θ及びエネルギー密度が基板上で常に一定になるようにステージ３７の傾きが調整されている。
【００７９】
こうして、レーザ光の入射角度θ（基板のＸ方向における垂線となす角度θ、且つ、基板のＹ方向における垂線となす角度０°）を一定に保つことができ、均一なアニールを行うことができる。
【００８０】
また、ここでは、レーザ光が基板のＸ方向における垂線となす角度をθとし、レーザ光を基板のＸ方向に走査する例を示したが、実施の形態２に示したようにレーザ光が基板のＹ方向における垂線となす角度をθとし、レーザ光を基板のＸ方向に走査してもよい。
【００８１】
以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととする。
【実施例１】
【００８２】
本実施例では、２つのガルバノミラーを用いてレーザ照射領域を移動させるレーザ照射装置の例を図５に示す。
【００８３】
まず、レーザ発振器（レーザ光源とも呼ぶ）４０から出射されたレーザビームは、複数のシリンドリカルレンズで構成される第１のビームエキスパンダ４１などを含む光学系で照射面におけるレーザビームの形状を楕円形とする。本実施例では、集光性がよいＹＶＯ4レーザの第２高調波（波長５３２ｎｍ）をレーザ光源とし、出力１０Ｗ、広がり角０．２５ｍｒａｄ、ＴＥＭ00のレーザビームを用いる。
【００８４】
また、レーザビームを集光させるため、複数の球面レンズで構成される第２のビームエキスパンダ４２と、凸レンズ４３とをレーザビームの光路に設置すればよい。第２のビームエキスパンダ４２は、レーザビームの広がり角を小さくするために用いる。例えば、第２のビームエキスパンダ４２の拡大率がｘ倍であるとすると、レーザビームの広がり角は、第２のビームエキスパンダ４２に入射される前の１／Ｘとなり、より小さな照射領域にレーザビームを集光させることができる。
【００８５】
本実施例では、レーザ光源から出射されたレーザビームを、倍率２倍の球面レンズからなる第２のビームエキスパンダ４２で拡大し、次いで、８倍のシリンドリカルレンズからなる第１のビームエキスパンダ４１で一方向に拡大し、焦点距離４００ｍｍの凸レンズ４３にて集光させる。
【００８６】
次いで、上記第１のビームエキスパンダ４１と、上記第２のビームエキスパンダ４２と、上記凸レンズ４３とで構成されるビーム形成手段（光学系）を通過したレーザビームをガルバノミラー４４ａ、４４ｂに入射させる。ガルバノミラー４４ａ、４４ｂによってレーザ光の向きが変えられて、基板４７に設けられた半導体膜にレーザビームを照射する。本実施例では、レーザビームの形状は、短径×長径が５０μｍ×４００μｍ（１／ｅ2幅）の楕円とすることができる。
【００８７】
本実施例では照射面におけるレーザビームの形状を楕円形とした例を示したが、特に形状は限定されないことは言うまでもない。スループットを向上させるため照射領域の面積を拡大したい場合には、レーザビームの形状を可能な限り長径（または長辺）方向に長くすることが好ましい。レーザビームを長くする方法は、いろいろあるが、代表的には、シリンドリカルレンズを１枚使ってレーザビームを一方向に長くする方法、或いは２枚のシリンドリカルレンズを対にしてビームエキスパンダを構成してレーザビームを長くする方法がある。
【００８８】
また、スラブ式のロッドを使ったレーザ発振器を用いれば、出射段階で長い長方形のレーザビームであるので、比較的長いレーザビームを形成することができる。さらにスラブ式のロッドを使ったレーザ発振器を用い、シリンドリカルレンズからなるビームエキスパンダなどを組み合わせれば、さらに長いレーザビームを形成することができるため好ましい。
【００８９】
基板のＸ方向にレーザ照射領域を移動させることのできるガルバノミラー４４ａと、基板のＹ方向にレーザ照射領域を移動させることのできるガルバノミラー４４ｂとで基板上の２次元の範囲にレーザビームを走査させることができる。楕円形状のレーザビームを非晶質構造を有する半導体膜（代表的にはアモルファスシリコン膜）に対して移動速度数十ｃｍ／ｓ〜数百ｃｍ／ｓで走査させると、走査させた方向に延びた大きな結晶を有する結晶構造を有する半導体膜（代表的にはポリシリコン膜）を得ることができる。なお、走査させる方向は、レーザーアニールの効率が最も高い方向、即ち、楕円ビームの短径方向とすることが望ましい。
【００９０】
アクティブマトリクス型の液晶表示装置などは１枚のガラス基板上に、画素部用と駆動回路用（ソースドライバー部およびゲートドライバー部）のＴＦＴを作製するが、スループットの向上およびコストの低減のため、大面積基板を用いて該大面積基板から複数の液晶表示装置用パネルを作製することが多い。また、画素部と駆動回路部、特に駆動回路部におけるソースドライバー部とゲートドライバー部とでは、チャネル形成領域の方向（キャリアの流れる方向）が一致していない場合が多い。レーザアニールにより一方向に向きの揃った結晶粒を形成し、例えばソースドライバー部において結晶粒界の少ないチャネル形成領域を形成しても、ゲートドライバー部におけるチャネル形成領域は、結晶粒界が多くなり、半導体装置の動作特性および信頼性を損なう要因となる場合がある。
【００９１】
従って、それぞれのドライバー部において、キャリアの流れる方向を妨げることない大粒径の結晶粒を形成することが好ましい。つまり、ソースドライバー部においては、ガルバノミラーによって、ある一方向に大粒径の結晶粒を形成し同じ方向にチャネル形成領域を形成することでキャリアの流れを良好なものとし、ゲートドライバー部においては、ガルバノミラーによって、ある一方向に大粒径の結晶粒を形成し同じ方向にチャネル形成領域を形成することでキャリアの流れを良好なものとする。
【００９２】
また、基板４７が設置されているステージ４８は、軸が直交する２つのゴニオメータ４５ａ、４５ｂ上に設置されている。この２つのゴニオメータ４５ａ、４５ｂは、ガルバノミラー４４ａ、４４ｂの動きに合わせて角度（水平面に対する基板の角度）が適宜変更されるようにしている。２つのゴニオメータ４５ａ、４５ｂと、ガルバノミラー４４ａ、４４ｂはコンピュータ４６で、常にレーザビームの入射角度が一定となるように制御されている。また、ここでは図示しないが、入射角度を測定するセンサをコンピュータ４６に接続し、入射角度を測定しながら、ガルバノミラー４４ａ、４４ｂ、またはゴニオメータ４５ａ、４５ｂを調節してもよい。
【００９３】
第１のゴニオメータ４５ａは、基板のＸ方向と水平面となす角度が変更されるものであり、第２のゴニオメータ４５ｂは、基板のＹ方向と水平面となす角度が変更されるものであり、基板上に設けられた半導体膜の傾き（水平面に対する角度）を自由自在に調節することができる。
【００９４】
また、軸が直交する２つのゴニオメータに代えて、自在に角度が調節できるマニュピレータを用いてもよい。
【００９５】
なお、ここでは図示しないが、基板４７は吸着手段または機械的に固定する手段によってステージ４８と固定されている。
【００９６】
本実施例に示すレーザ照射装置とすることによって、基板をＸ方向やＹ方向に移動させるスペースを必要としないため、フットプリントを小さくでき、小型のレーザ照射装置を実現することができる。また、本実施例に示すレーザ照射装置は、ガルバノメータ４４ａ、４４ｂのみでレーザビームを走査するため、基板をＸ方向やＹ方向に移動させるレーザ照射装置に比べて、装置にかかる負担を少なくすることができる。
【００９７】
また、本実施例に示すレーザ照射装置は、ガルバノメータ４４ａ、４４ｂとゴニオメータ４５ａ、４５ｂとを調節することで、被照射面に対するレーザ光の入射角度を一定に保つことができ、均一なアニールを行うことができる。従って、レーザ光源と基板との間の光路にエネルギー密度を調整するf-θレンズを設ける必要もなくなり、f-θレンズによる光学系のコストやレーザービームの収差などを抑えることができる。
【００９８】
このようなレーザ照射装置を用いて半導体膜のアニールを行えば、該半導体膜を結晶化させたり、結晶性を向上させて結晶性半導体膜を得たり、不純物元素の活性化を行うことができる。  
【実施例２】
【００９９】
本実施例では、同一基板上に画素部（ｎチャネル型ＴＦＴ及びｐチャネル型ＴＦＴ）と、画素部の周辺に設ける駆動回路のＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ及びｐチャネル型ＴＦＴ）を同時に作製し、有機発光素子を有する発光装置を作製する作製方法について詳細に説明する。本実施例ではバリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスからなる基板、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ればよい。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し、可撓性基板を用いても良い。なお、本発明のレーザ照射装置をＴＦＴの作製工程におけるレーザアニール処理の際に用いれば、入射角度θを一定としたまま、エネルギー分布が同一であるビームを照射することができ、大面積基板を効率良くアニールすることが可能である。
【０１００】
まず、厚さ０．７ｍｍの耐熱性ガラス基板（第１の基板３００）上にプラズマＣＶＤ法により下地絶縁膜の下層３０１として、プラズマＣＶＤ法で成膜温度４００℃、原料ガスＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を５０nm（好ましくは１０〜２００nm）形成する。次いで、表面をオゾン水で洗浄した後、表面の酸化膜を希フッ酸（１／１００希釈）で除去する。次いで、下地絶縁膜の上層３０２として、プラズマＣＶＤ法で成膜温度４００℃、原料ガスＳｉＨ4、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を１００ｎｍ（好ましくは５０〜２００nm）の厚さに積層形成し、さらに大気解放せずにプラズマＣＶＤ法で成膜温度３００℃、成膜ガスＳｉＨ4で非晶質構造を有する半導体膜（ここではアモルファスシリコン膜）を５４ｎｍの厚さ（好ましくは２５〜２００ｎｍ）で形成する。
【０１０１】
本実施例では下地絶縁膜を２層構造として示したが、珪素を主成分とする絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造として形成しても良い。また、半導体膜の材料に限定はないが、好ましくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム（ＳｉXＧｅ1-X（Ｘ＝０．０００１〜０．０２））合金などを用い、公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により形成すればよい。また、プラズマＣＶＤ装置は、枚葉式の装置でもよいし、バッチ式の装置でもよい。また、同一の成膜室で大気に触れることなく下地絶縁膜と半導体膜とを連続成膜してもよい。
【０１０２】
次いで、非晶質構造を有する半導体膜の表面を洗浄した後、オゾン水で表面に約２ｎｍの極薄い酸化膜を形成する。次いで、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）のドーピングを行う。ここでは、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）を質量分離しないでプラズマ励起したイオンドープ法を用い、ドーピング条件を加速電圧１５ｋＶ、ジボランを水素で１％に希釈したガスを流量３０ｓｃｃｍとし、ドーズ量２×１０12／ｃｍ2で非晶質シリコン膜にボロンを添加する。
【０１０３】
次いで、重量換算で１０ppmのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布した。塗布に代えてスパッタ法でニッケル元素を全面に散布する方法を用いてもよい。
【０１０４】
次いで、加熱処理を行い結晶化させて結晶構造を有する半導体膜を形成する。
この加熱処理は、電気炉の熱処理または強光の照射を用いればよい。電気炉の熱処理で行う場合は、５００℃〜６５０℃で４〜２４時間で行えばよい。ここでは脱水素化のための熱処理（５００℃、１時間）の後、結晶化のための熱処理（５５０℃、４時間）を行って結晶構造を有するシリコン膜を得た。なお、ここでは炉を用いた熱処理を用いて結晶化を行ったが、短時間での結晶化が可能なランプアニール装置で結晶化を行ってもよい。
【０１０５】
次いで、結晶構造を有するシリコン膜表面の酸化膜を希フッ酸等で除去した後、大粒径な結晶を得るため、連続発振が可能な固体レーザを用い、基本波の第２高調波〜第４高調波を半導体膜に照射する。レーザ光の照射は大気中、酸素雰囲気中、不活性ガス中、または真空中で行う。なお、大気中、または酸素雰囲気中で行う場合、レーザー光の照射により表面に酸化膜が形成される。代表的には、Ｎｄ:ＹＶＯ4レーザー（基本波１０６４nm）の第２高調波（５３２nm）や第３高調波（３５５ｎｍ）を適用すればよい。出力１０Ｗの連続発振のＹＶＯ4レーザから射出されたレーザ光を非線形光学素子により高調波に変換する。また、共振器の中にＹＶＯ4結晶と非線形光学素子を入れて、高調波を射出する方法もある。
そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状のレーザ光に成形して、被処理体に照射する。このときのエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ2程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ2）が必要である。そして、１０〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザ光に対して相対的に半導体膜を移動させて照射すればよい。
【０１０６】
上記レーザ光の照射方法及び走査方法は、実施の形態１乃至３、実施例１のいずれか一に示したレーザ照射装置及び照射方法を用いて、レーザ光を半導体膜に照射する。
【０１０７】
もちろん、連続発振のＹＶＯ4レーザーの第２高調波を照射する前の結晶構造を有するシリコン膜を用いてＴＦＴを作製することもできるが、レーザ光照射後の結晶構造を有するシリコン膜のほうが結晶性が向上しているため、ＴＦＴの電気的特性が向上するので望ましい。例えば、上記レーザ光照射後の結晶構造を有するシリコン膜を用いてＴＦＴを作製すると、移動度は５００〜６００ｃｍ2／Ｖｓ程度と極めて高い値となる。
【０１０８】
なお、ここではシリコンの結晶化を助長する金属元素としてニッケルを用いて結晶化させた後、さらに連続発振のＹＶＯ4レーザーの第２高調波を照射したが、特に限定されず、非晶質構造を有するシリコン膜を成膜し、脱水素化のための熱処理を行った後、上記連続発振のＹＶＯ4レーザーの第２高調波を照射して結晶構造を有するシリコン膜を得てもよい。
【０１０９】
また、連続発振のレーザに代えてパルス発振のレーザを用いることもでき、パルス発振のエキシマレーザを用いる場合には、実施の形態１乃至３、実施例１のいずれか一に示したレーザ照射装置及び照射方法を用いて、レーザーエネルギー密度を１００〜１０００mJ/cm2(代表的には２００〜８００mJ/cm2)とするのが望ましい。このとき、レーザ光を５０〜９８％オーバーラップさせても良い。
【０１１０】
次いで、上記レーザー光の照射により形成された酸化膜に加え、オゾン水で表面を１２０秒処理して合計１〜５ｎｍの酸化膜からなるバリア層を形成する。本実施例ではオゾン水を用いてバリア層を形成したが、酸素雰囲気下の紫外線の照射で結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化する方法や酸素プラズマ処理により結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化する方法やプラズマＣＶＤ法やスパッタ法や蒸着法などで１〜１０ｎｍ程度の酸化膜を堆積してバリア層を形成してもよい。また、バリア層を形成する前にレーザー光の照射により形成された酸化膜を除去してもよい。
【０１１１】
次いで、上記バリア層上にプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法でゲッタリングサイトとなるアルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を５０ｎｍ〜４００ｎｍ、ここでは膜厚１５０ｎｍで形成する。本実施例では、スパッタ法でシリコンターゲットを用い、アルゴン雰囲気下、圧力０．３Ｐａで成膜する。
【０１１２】
その後、６５０℃に加熱された炉に入れて３分の熱処理を行いゲッタリングして、結晶構造を有する半導体膜中のニッケル濃度を低減する。炉に代えてランプアニール装置を用いてもよい。
【０１１３】
次いで、バリア層をエッチングストッパーとして、ゲッタリングサイトであるアルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を選択的に除去した後、バリア層を希フッ酸で選択的に除去する。なお、ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、酸化膜からなるバリア層をゲッタリング後に除去することが望ましい。
【０１１４】
次いで、得られた結晶構造を有するシリコン膜（ポリシリコン膜とも呼ばれる）の表面にオゾン水で薄い酸化膜を形成した後、レジストからなるマスクを形成し、所望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体層を形成する。半導体層を形成した後、レジストからなるマスクを除去する。
【０１１５】
次いで、フッ酸を含むエッチャントで酸化膜を除去すると同時にシリコン膜の表面を洗浄した後、ゲート絶縁膜３０３となる珪素を主成分とする絶縁膜を形成する。ここでは、プラズマＣＶＤ法により１１５ｎｍの厚さで酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成した。
【０１１６】
次いで、ゲート絶縁膜上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜とを積層形成する。本実施例では、ゲート絶縁膜３０３上に膜厚５０ｎｍの窒化タンタル膜、膜厚３７０ｎｍのタングステン膜を順次積層し、以下に示す手順でパターニングを行って各ゲート電極及び各配線を形成する。
【０１１７】
第１の導電膜及び第２の導電膜を形成する導電性材料としてはＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成する。また、第１の導電膜及び第２の導電膜としてリン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。また、２層構造に限定されず、例えば、膜厚５０ｎｍのタングステン膜、膜厚５００ｎｍのアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜、膜厚３０ｎｍの窒化チタン膜を順次積層した３層構造としてもよい。また、３層構造とする場合、第１の導電膜のタングステンに代えて窒化タングステンを用いてもよいし、第２の導電膜のアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜に代えてアルミニウムとチタンの合金膜（Ａｌ−Ｔｉ）を用いてもよいし、第３の導電膜の窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。また、単層構造であってもよい。
【０１１８】
上記第１の導電膜及び第２の導電膜のエッチング（第１のエッチング処理および第２のエッチング処理）にはＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用いると良い。ＩＣＰエッチング法を用い、エッチング条件（コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節することによって所望のテーパー形状に膜をエッチングすることができる。ここでは、レジストからなるマスクを形成した後、第１のエッチング条件として１Paの圧力でコイル型の電極に７００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、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、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。なお、基板側の電極面積サイズは、１２．５ｃｍ×１２．５ｃｍであり、コイル型の電極面積サイズ（ここではコイルの設けられた石英円板）は、直径２５ｃｍの円板である。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端部をテーパー形状とする。この後、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、ここでは、第１のエッチング条件及び第２のエッチング条件を第１のエッチング処理と呼ぶこととする。
【０１１９】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第２のエッチング処理を行う。
ここでは、第３のエッチング条件として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エッチングを６０秒行った。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。この後、レジストからなるマスクを除去せずに第４のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、それぞれのガス流量比を２０／２０／２０（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２０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。なお、ここでは、第３のエッチング条件及び第４のエッチング条件を第２のエッチング処理と呼ぶこととする。この段階で第１の導電層３０４ａを下層とし、第２の導電層３０４ｂを上層とするゲート電極３０４および各電極３０５〜３０７が形成される。
【０１２０】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、ゲート電極３０４〜３０７をマスクとして全面にドーピングする第１のドーピング処理を行う。第１のドーピング処理はイオンドープ法、もしくはイオン注入法で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１．５×１０14atoms/cm2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとして行う。ｎ型を付与する不純物元素として、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いる。自己整合的に第１の不純物領域（ｎ--領域）３２２〜３２５が形成される。
【０１２１】
次いで、新たにレジストからなるマスクを形成するが、この際、スイッチングＴＦＴ４０３のオフ電流値を下げるため、マスクは、画素部４０１のスイッチングＴＦＴ４０３を形成する半導体層のチャネル形成領域及びその一部を覆って形成する。また、マスクは駆動回路のｐチャネル型ＴＦＴ４０６を形成する半導体層のチャネル形成領域及びその周辺の領域を保護するためにも設けられる。加えて、マスクは、画素部４０１の電流制御用ＴＦＴ４０４を形成する半導体層のチャネル形成領域及びその周辺の領域を覆って形成される。
【０１２２】
次いで、上記レジストからなるマスクを用い、選択的に第２のドーピング処理を行って、ゲート電極の一部と重なる不純物領域（ｎ-領域）を形成する。第２のドーピング処理はイオンドープ法、もしくはイオン注入法で行えば良い。ここでは、イオンドープ法を用い、フォスフィン（ＰＨ3）を水素で５％に希釈したガスを流量３０ｓｃｃｍとし、ドーズ量を１．５×１０14atoms/cm2とし、加速電圧を９０ｋｅＶとして行う。この場合、レジストからなるマスクと第２の導電層とがｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、第２の不純物領域３１１、３１２が形成される。第２の不純物領域には１×１０16〜１×１０17/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加される。ここでは、第２の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｎ-領域とも呼ぶ。
【０１２３】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第３のドーピング処理を行う。
第３のドーピング処理はイオンドープ法、もしくはイオン注入法で行えば良い。
ｎ型を付与する不純物元素として、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いる。ここでは、イオンドープ法を用い、フォスフィン（ＰＨ3）を水素で５％に希釈したガスを流量４０ｓｃｃｍとし、ドーズ量を２×１０15atoms/cm2とし、加速電圧を８０ｋｅＶとして行う。この場合、レジストからなるマスクと第１の導電層及び第２の導電層がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、第３の不純物領域３１３、３１４、３２６〜３２８が形成される。第３の不純物領域には１×１０20〜１×１０21/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加される。ここでは、第３の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｎ+領域とも呼ぶ。
【０１２４】
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を形成して第４のドーピング処理を行う。第４のドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層を形成する半導体層にｐ型の導電型を付与する不純物元素が添加された第４の不純物領域３１８、３１９、３３２、３３３及び第５の不純物領域３１６、３１７、３３０、３３１を形成する。
【０１２５】
また、第４の不純物領域３１８、３１９、３３２、３３３には１×１０20〜１×１０21/cm3の濃度範囲でｐ型を付与する不純物元素が添加されるようにする。尚、第４の不純物領域３１８、３１９、３３２、３３３には先の工程でリン（Ｐ）
が添加された領域（ｎ--領域）であるが、ｐ型を付与する不純物元素の濃度がその１．５〜３倍添加されていて導電型はｐ型となっている。ここでは、第４の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｐ+領域とも呼ぶ。
【０１２６】
また、第５の不純物領域３１６、３１７、３３０、３３１は第２の導電層のテーパー部と重なる領域に形成されるものであり、１×１０18〜１×１０20/cm3の濃度範囲でｐ型を付与する不純物元素が添加されるようにする。ここでは、第５の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｐ-領域とも呼ぶ。
【０１２７】
以上までの工程でそれぞれの半導体層にｎ型またはｐ型の導電型を有する不純物領域が形成される。導電層３０４〜３０７はＴＦＴのゲート電極となる。
【０１２８】
次いで、ほぼ全面を覆う絶縁膜（図示しない）を形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚５０ｎｍの酸化シリコン膜を形成した。勿論、この絶縁膜は酸化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【０１２９】
次いで、それぞれの半導体層に添加された不純物元素を活性化処理する工程を行う。この活性化工程は、ランプ光源を用いたラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）、或いはレーザーを照射する方法、或いは炉を用いた熱処理、或いはこれらの方法のうち、いずれかと組み合わせた方法によって行う。また、レーザーを照射して活性化処理する場合、レーザ光の照射方法及び走査方法は、実施の形態１乃至３、実施例１のいずれか一に示したレーザ照射装置及び照射方法を用いて、レーザ光を半導体膜に照射してもよい。
【０１３０】
また、本実施例では、上記活性化の前に絶縁膜を形成した例を示したが、上記活性化を行った後、絶縁膜を形成する工程としてもよい。
【０１３１】
次いで、窒化シリコン膜からなる第１の層間絶縁膜３０８を形成して熱処理（３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理）を行い、半導体層を水素化する工程を行う。この工程は第１の層間絶縁膜３０８に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。酸化シリコン膜からなる絶縁膜（図示しない）の存在に関係なく半導体層を水素化することができる。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。
【０１３２】
次いで、第１の層間絶縁膜３０８上に有機絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜３０９を形成する。本実施例では塗布法により膜厚１．６μｍのアクリル樹脂膜３０９ａを形成し、スパッタ法により２００ｎｍの窒化シリコン膜３０９ｂを積層する。
【０１３３】
次いで、ｐチャネル型ＴＦＴからなる電流制御用ＴＦＴ４０４のドレイン領域に接して後で形成される接続電極に接して重なるよう画素電極３３４を形成する。本実施例では、画素電極は有機発光素子の陽極として機能させ、有機発光素子の発光を画素電極に通過させるため、透明導電膜とする。
【０１３４】
次いで、ゲート電極またはゲート配線となる導電層に達するコンタクトホールと、各不純物領域に達するコンタクトホールを形成する。本実施例では複数のエッチング処理を順次行う。本実施例では第２の層間絶縁膜をエッチングストッパーとして第３の層間絶縁膜をエッチングした後、第１の層間絶縁膜をエッチングストッパーとして第２の層間絶縁膜をエッチングしてから第１の層間絶縁膜をエッチングした。
【０１３５】
その後、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗなどを用いて電極３３５〜３４１、具体的にはソース配線、電源供給線、引き出し電極及び接続電極などを形成する。ここでは、これらの電極及び配線の材料は、Ｔｉ膜（膜厚１００ｎｍ）とシリコンを含むＡｌ膜（膜厚３５０ｎｍ）とＴｉ膜（膜厚５０ｎｍ）との積層膜を用い、パターニングを行った。こうして、ソース電極及びソース配線、接続電極、引き出し電極、電源供給線などが適宜、形成される。なお、層間絶縁膜に覆われたゲート配線とコンタクトを取るための引き出し電極は、ゲート配線の端部に設けられ、他の各配線の端部にも、外部回路や外部電源と接続するための電極が複数設けられた入出力端子部を形成する。また、先に形成された画素電極３３４と接して重なるよう設けられた接続電極３４１は、電流制御用ＴＦＴ４０４のドレイン領域に接している。
【０１３６】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ４０５、ｐチャネル型ＴＦＴ４０６、およびこれらを相補的に組み合わせたＣＭＯＳ回路を有する駆動回路４０２と、１つの画素内にｎチャネル型ＴＦＴ４０３またはｐチャネル型ＴＦＴ４０４を複数備えた画素部４０１を形成することができる。
【０１３７】
各電極のパターニングが終了したら、レジストを除去して熱処理を行い、次いで、画素電極３３４の端部を覆うように両端にバンクとよばれる絶縁物３４２ａ、３４２ｂを形成する。バンク３４２ａ、３４２ｂは珪素を含む絶縁膜もしくは樹脂膜で形成すれば良い。ここでは、有機樹脂膜からなる絶縁膜をパターニングしてバンク３４２ａを形成した後、スパッタ法で窒化シリコン膜を成膜し、パターニングしてバンク３４２ｂを形成する。
【０１３８】
次いで、両端がバンクで覆われている画素電極３３４上にＥＬ層３４３および有機発光素子の陰極３４４を形成する。
【０１３９】
ＥＬ層３４３としては、発光層、電荷輸送層または電荷注入層を自由に組み合わせてＥＬ層（発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層）を形成すれば良い。例えば、低分子系有機ＥＬ材料や高分子系有機ＥＬ材料を用いればよい。また、ＥＬ層として一重項励起により発光（蛍光）する発光材料（シングレット化合物）からなる薄膜、または三重項励起により発光（リン光）する発光材料（トリプレット化合物）からなる薄膜を用いることができる。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これらの有機ＥＬ材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
【０１４０】
また、陰極３４４に用いる材料としては仕事関数の小さい金属（代表的には周期表の１族もしくは２族に属する金属元素）や、これらを含む合金を用いることが好ましいとされている。仕事関数が小さければ小さいほど発光効率が向上するため、中でも、陰極に用いる材料としては、アルカリ金属の一つであるＬｉ（リチウム）を含む合金材料が望ましい。なお、陰極は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線を経由して入力端子部に端子電極を有している。
【０１４１】
ここまでの工程が終了した段階が図６である。なお、図６では、スイッチングＴＦＴ４０３と、有機発光素子に電流を供給するＴＦＴ（電流制御用ＴＦＴ４０４）とを示したが、該ＴＦＴのゲート電極の先には複数のＴＦＴなどからなる様々な回路を設けてもよく、特に限定されないことは言うまでもない。
【０１４２】
次いで、陰極と、有機化合物層と、陽極とを少なくとも有する有機発光素子を有機樹脂、保護膜、封止基板、或いは封止缶で封入することにより、有機発光素子を外部から完全に遮断し、外部から水分や酸素等のＥＬ層の酸化による劣化を促す物質が侵入することを防ぐことが好ましい。ただし、後でＦＰＣと接続する必要のある入出力端子部には保護膜などは設けなくともよい。
【０１４３】
次いで、異方性導電材で入出力端子部の各電極にＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）を貼りつける。異方性導電材は、樹脂と、表面にＡｕなどがメッキされた数十〜数百μm径の導電性粒子とから成り、導電性粒子により入出力端子部の各電極とＦＰＣに形成された配線とが電気的に接続する。
【０１４４】
また、必要があれば、偏光板と位相差板とで構成される円偏光板等の光学フィルムを設けてもよいし、ＩＣチップなどを実装させてもよい。
【０１４５】
以上の工程でＦＰＣが接続されたモジュール型の発光装置が完成する。
【０１４６】
また、本実施例は、実施の形態１乃至３、実施例１のいずれか一と自由に組み合わせることができる。  
【実施例３】
【０１４７】
実施例２により得られるモジュール型の発光装置（ＥＬモジュールとも呼ぶ）の上面図及び断面図を示す。
【０１４８】
図７（Ａ）は、ＥＬモジュールを示す上面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。図７（Ａ）において、基板５００（例えば、耐熱性ガラス等）に、下地絶縁膜５０１が設けられ、その上に画素部５０２、ソース側駆動回路５０４、及びゲート側駆動回路５０３を形成されている。これらの画素部や駆動回路は、上記実施例２に従えば得ることができる。
【０１４９】
また、５１８は有機樹脂、５１９は保護膜であり、画素部および駆動回路部は有機樹脂５１８で覆われ、その有機樹脂は保護膜５１９で覆われている。さらに、接着剤を用いてカバー材で封止してもよい。カバー材は、封止基板、或いは封止缶を用い、ＥＬ層とカバー材の空隙には、不活性ガスまたはシリコンオイルを封入すればよい。
【０１５０】
なお、５０８はソース側駆動回路５０４及びゲート側駆動回路５０３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）５０９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。
【０１５１】
次に、断面構造について図７（Ｂ）を用いて説明する。基板５００上に接して下地絶縁膜５０１が設けられ、絶縁膜５０１の上方には画素部５０２、ゲート側駆動回路５０３が形成されており、画素部５０２は電流制御用ＴＦＴ５１１とそのドレインに電気的に接続された画素電極５１２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５０３はｎチャネル型ＴＦＴ５１３とｐチャネル型ＴＦＴ５１４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路を用いて形成される。
【０１５２】
これらのＴＦＴ（５１１、５１３、５１４を含む）は、上記実施例２のｎチャネル型ＴＦＴ、上記実施例２のｐチャネル型ＴＦＴに従って作製すればよい。図７では、有機発光素子に電流を供給するＴＦＴ（電流制御用ＴＦＴ５１１）のみを示したが、該ＴＦＴのゲート電極の先には複数のＴＦＴなどからなる様々な回路を設けてもよく、特に限定されないことは言うまでもない。
【０１５３】
なお、実施例２に従って同一基板上に画素部５０２、ソース側駆動回路５０４、及びゲート側駆動回路５０３形成する。
【０１５４】
画素電極５１２は有機発光素子（ＯＬＥＤ）の陽極として機能する。また、画素電極５１２の両端にはバンク５１５が形成され、画素電極５１２上には有機化合物層５１６および発光素子の陰極５１７が形成される。
【０１５５】
有機化合物層５１６としては、発光層、電荷輸送層または電荷注入層を自由に組み合わせて有機化合物層（発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層）を形成すれば良い。例えば、低分子系有機化合物材料や高分子系有機化合物材料を用いればよい。また、有機化合物層５１６として一重項励起により発光（蛍光）する発光材料（シングレット化合物）からなる薄膜、または三重項励起により発光（リン光）する発光材料（トリプレット化合物）からなる薄膜を用いることができる。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これらの有機材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
【０１５６】
陽極５１７は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線５０８を経由してＦＰＣ５０９に電気的に接続されている。さらに、画素部５０２及びゲート側駆動回路５０３に含まれる素子は全て陰極５１７、有機樹脂５１８、及び保護膜５１９で覆われている。
【０１５７】
なお、有機樹脂５１８としては、できるだけ可視光に対して透明もしくは半透明な材料を用いるのが好ましい。また、有機樹脂５１８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。
【０１５８】
また、有機樹脂５１８を用いて発光素子を完全に覆った後、すくなくとも図７に示すように保護膜５１９を有機樹脂５１８の表面（露呈面）に設けることが好ましい。また、基板５００の裏面を含む全面に保護膜を設けてもよい。ここで、外部入力端子（ＦＰＣ）が設けられる部分に保護膜が成膜されないように注意することが必要である。マスクを用いて保護膜が成膜されないようにしてもよいし、ＣＶＤ装置でマスキングテープとして用いるテフロン（登録商標）等のテープで外部入力端子部分を覆うことで保護膜が成膜されないようにしてもよい。保護膜５１９として、窒化珪素膜、ＤＬＣ膜、またはＡｌＮXＯY膜を用いればよい。
【０１５９】
以上のような構造で発光素子を保護膜５１９で封入することにより、発光素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素等の有機化合物層の酸化による劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
【０１６０】
また、画素電極を陰極とし、有機化合物層と陽極を積層して図７とは逆方向に発光する構成としてもよい。図８にその一例を示す。なお、上面図は同一であるので省略する。
【０１６１】
図８に示した断面構造について以下に説明する。基板６００上に絶縁膜６１０が設けられ、絶縁膜６１０の上方には画素部６０２、ゲート側駆動回路６０３が形成されており、画素部６０２は電流制御用ＴＦＴ６１１とそのドレインに電気的に接続された画素電極６１２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６０３はｎチャネル型ＴＦＴ６１３とｐチャネル型ＴＦＴ６１４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路を用いて形成される。
【０１６２】
これらのＴＦＴ（６１１、６１３、６１４を含む）は、上記実施例２のｎチャネル型ＴＦＴ、上記実施例２のｐチャネル型ＴＦＴに従って作製すればよい。なお、図８では、有機発光素子に電流を供給するＴＦＴ（電流制御用ＴＦＴ６１１）のみを示したが、該ＴＦＴのゲート電極の先には複数のＴＦＴなどからなる様々な回路を設けてもよく、特に限定されないことは言うまでもない。
【０１６３】
画素電極６１２は有機発光素子（ＯＬＥＤ）の陰極として機能する。また、画素電極６１２の両端にはバンク６１５が形成され、画素電極６１２上には有機化合物層６１６および発光素子の陽極６１７が形成される。
【０１６４】
陽極６１７は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線６０８を経由してＦＰＣ６０９に電気的に接続されている。さらに、画素部６０２及びゲート側駆動回路６０３に含まれる素子は全て陽極６１７、有機樹脂６１８、及び保護膜６１９で覆われている。さらに、カバー材６２０と接着剤で貼り合わせてもよい。
また、カバー材６２０には凹部を設け、乾燥剤６２１を設置してもよい。
【０１６５】
また、図８では、画素電極を陰極とし、有機化合物層と陽極を積層したため、発光方向は図８に示す矢印の方向となっている。
【０１６６】
また、ここではトップゲート型ＴＦＴを例として説明したが、ＴＦＴ構造に関係なく本発明を適用することが可能であり、例えばボトムゲート型（逆スタガ型）ＴＦＴや順スタガ型ＴＦＴに適用することが可能である。
【０１６７】
また、本実施例は、実施の形態１乃至３、実施例１、実施例２のいずれか一と自由に組み合わせることができる。  
【実施例４】
【０１６８】
本実施例では画素電極を透光性を有する導電膜と、反射性を有する金属材料との両方で形成した半透過型の液晶表示装置の例を図９に示す。
【０１６９】
液晶表示装置においてもＴＦＴは、上記実施例２に従えば、画素ＴＦＴとなるｎチャネル型ＴＦＴを形成することができる。ＴＦＴを覆う層間絶縁膜７０８を形成する工程までは実施例２と同様であり、ここでは詳細な説明は、省略する。
画素部においてＴＦＴのソース領域またはドレイン領域と接する電極の一方を反射性を有する金属材料で形成し、画素電極（反射部）７０２を形成する。次いで、画素電極（反射部）７０２と一部重なるように、透光性を有する導電膜からなる画素電極（透過部）７０１を形成する。透光性を有する導電膜としては、ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ2Ｏ3―ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等を用いればよい。
【０１７０】
以上の工程で基板７００上に画素ＴＦＴが形成される。
【０１７１】
次いで、配向膜を形成しラビング処理を行う。なお、本実施例では配向膜を形成する前に、アクリル樹脂膜等の有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間隔を保持するための柱状のスペーサ（図示しない）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。
【０１７２】
次いで、支持体となる対向基板を用意する。この対向基板には、着色層、遮光層が各画素に対応して配置されたカラーフィルタ（図示しない）が設けられている。また、駆動回路の部分にも遮光層を設けた。このカラーフィルタと遮光層とを覆う平坦化膜（図示しない）を設けた。次いで、平坦化膜上に透明導電膜からなる対向電極を画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜を形成し、ラビング処理を施した。
【０１７３】
そして、画素部と駆動回路が形成された基板７００と対向基板とをシール材で貼り合わせる。シール材にはフィラーが混入されていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一な間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液晶材料を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封止する。液晶材料には公知の液晶材料を用いれば良い。こうして得られた液晶モジュールにバックライト７０４、導光板７０５を設け、カバー７０６で覆えば、図９にその断面図の一部を示したようなアクティブマトリクス型液晶表示装置が完成する。なお、カバーと液晶モジュールは接着剤や有機樹脂を用いて貼り合わせる。また、プラスチック基板と対向基板を貼り合わせる際、枠で囲んで有機樹脂を枠と基板との間に充填して接着してもよい。また、半透過型であるので偏光板７０３は、基板７００と対向基板の両方に貼り付ける。
【０１７４】
外光が十分である場合には、反射型として駆動させるため、バックライトをオフ状態としたまま、対向基板に設けられた対向電極と画素電極（反射部）７０２との間の液晶を制御することによって表示を行い、外光が不十分である場合には、バックライトをオン状態として対向基板に設けられた対向電極と画素電極（透過部）７０１との間の液晶を制御することによって表示を行う。
【０１７５】
ただし、用いる液晶が、ＴＮ液晶やＳＴＮ液晶の場合、反射型と透過型とで液晶のねじれ角が変わるため、偏光板や位相差板を最適化する必要がある。例えば、液晶のねじれ角の量を調節する旋光補償機構（例えば、高分子液晶などを用いた偏光板）が別途必要となる。
【０１７６】
また、本実施例では半透過型の液晶表示装置の例を示したが、画素電極を全て透明導電膜で形成すれば透過型の液晶表示装置を作製することもでき、画素電極を反射性の高い導電膜で形成すれば反射型の液晶表示装置を作製することもできることはいうまでもない。
【０１７７】
また、本実施例は、実施の形態１乃至３、実施例１のいずれか一と自由に組み合わせることができる。  
【実施例５】
【０１７８】
本発明を実施して形成された駆動回路や画素部は様々なモジュール（アクティブマトリクス型液晶モジュール、アクティブマトリクス型ＥＬモジュール、アクティブマトリクス型ＥＣモジュール）に用いることができる。即ち、本発明を実施することによって、それらを組み込んだ全ての電子機器が完成される。
【０１７９】
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、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、プロジェクタ、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１０〜図１２に示す。
【０１８０】
図１０（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。
【０１８１】
図１０（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。
【０１８２】
図１０（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。
【０１８３】
図１０（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。
【０１８４】
図１０（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体２４０１、表示部２４０２、スピーカ部２４０３、記録媒体２４０４、操作スイッチ２４０５等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇｔｉａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。
【０１８５】
図１０（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。
【０１８６】
図１１（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。本発明を投射装置２６０１の一部を構成する液晶モジュール２８０８に適用し、装置全体を完成させることができる。
【０１８７】
図１１（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。本発明を投射装置２７０２の一部を構成する液晶モジュール２８０８に適用し、装置全体を完成させることができる。
【０１８８】
なお、図１１（Ｃ）は、図１１（Ａ）及び図１１（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、液晶モジュール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１１（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。
【０１８９】
また、図１１（Ｄ）は、図１１（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１１（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。
【０１９０】
ただし、図１１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ＥＬモジュールでの適用例は図示していない。
【０１９１】
図１２（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、画像入力部（ＣＣＤ、イメージセンサ等）２９０７等を含む。
【０１９２】
図１２（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。
【０１９３】
図１２（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。
【０１９４】
ちなみに図１２（Ｃ）に示すディスプレイは中小型または大型のもの、例えば５〜２０インチの画面サイズのものである。また、このようなサイズの表示部を形成するためには、基板の一辺が１ｍのものを用い、多面取りを行って量産することが好ましい。
【０１９５】
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の作製方法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、実施の形態１乃至３、実施例１乃至４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。
【図１】
2010028128.tif 000004
【図２】
2010028128.tif 000005
【図３】
2010028128.tif 000006
【図４】
2010028128.tif 000007
【図５】
2010028128.tif 000008
【図６】
2010028128.tif 000009
【図７】
2010028128.tif 000010
【図８】
2010028128.tif 000011
【図９】
2010028128.tif 000012
【図１０】
2010028128.tif 000013
【図１１】
2010028128.tif 000014
【図１２】
2010028128.tif 000015
【図１３】
2010028128.tif 000016
【図１４】
2010028128.tif 000017