【手続補正書】
【提出日】平成17年3月16日(2005.3.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材からなる基層と、上記基層上に形成された薄膜半導体層とを有し、上記薄膜半導体層内には、半導体単結晶粒が規則的整列態様で形成配置されていることを特徴とする、薄膜半導体装置基板。
【請求項２】
単結晶半導体粒の粒径が２μｍ以上であることを特徴とする、請求項１の薄膜半導体装置基板。
【請求項３】
絶縁材からなる基層と薄膜半導体層との間に、熱伝導・結晶制御層が設けられていることを特徴とする、請求項１又は２の薄膜半導体装置基板。
【請求項４】
絶縁材からなる基層と基層上に形成されて半導体単結晶粒が規則的整列態様で配置されている薄膜半導体層とを有し、前記半導体単結晶粒毎にゲート電極を備える単位回路構成が形成されていることを特徴とする、薄膜半導体装置。
【請求項５】
絶縁材からなる基層上に非単結晶半導体層を形成し、上記非単結晶半導体層にエネルギー線を照射して非単結晶半導体を結晶化又は再結晶化させる半導体薄膜基板製造方法において、
前記エネルギー線の照射は、所定の照射面積内において、照射エネルギー線強度が最大値となる領域と最大値から連続的に低減して最小値となる領域とが規則的に配列される強度分布態様で行うことを特徴とする、薄膜半導体装置基板の製造方法。
【請求項６】
照射エネルギー強度の最小値が、前記非単結晶半導体を溶融せしめない強度であることを特徴とする、請求項５の薄膜半導体装置基板の製造方法。
【請求項７】
絶縁材からなる基層上に非単結晶半導体層を形成し、上記非単結晶半導体層にエネルギー線を照射して非単結晶半導体を結晶化又は再結晶化させ、前記エネルギー線の照射は、所定の照射面積内において、照射エネルギー線強度が最大値となる領域と最大値から連続的に低減して最小値となる領域とが規則的に配列される照射エネルギー強度分布態様で行う工程と、
上記工程によって得られた、絶縁材からなる基層と基層上に形成されて半導体単結晶粒が規則的整列態様で配置されている薄膜半導体層とを有する薄膜半導体基板内の、単結晶粒毎にゲート電極を形成する工程と、
上記ゲート電極が形成された単結晶粒にソース電極及びドレイン電極を形成することによって、単結晶粒毎に単位回路を形成する工程、とを有することを特徴とする、薄膜半導体装置の製造方法。
【請求項８】
絶縁材からなる基層上に形成された第１熱伝導・結晶制御層と、上記第１熱伝導・結晶制御層上に形成された非単結晶半導体層と、上記非単結晶半導体層上に形成された第２熱伝導・結晶制御層とを有する薄膜半導体装置基板の上記非単結晶半導体層に、レーザ光を照射して結晶化するに際し、上記レーザ光の照射を、上記基板に脱水素処理を施した後に行うことを特徴とする、薄膜半導体装置基板の製造方法。
【請求項９】
絶縁材からなる基層上に形成された第１熱伝導・結晶制御層と、上記第１熱伝導・結晶制御層上に形成された非単結晶半導体層と、上記非単結晶半導体層上に形成された第２熱伝導・結晶制御層とを有する薄膜半導体装置基板の上記非単結晶半導体層に、照射エネルギー線強度が最大値となる領域と最大値から連続的に低減して最小値となる領域とが規則的に配列される照射エネルギー強度分布態様のレーザ光を照射して結晶化するに際し、上記レーザ光は、その照射エネルギー強度の分布態様が、最大値となる領域と最大値から連続的に低減して最小値となる領域となる変化が二次元的に繰り返される態様のものであり、上記結晶化は、上記レーザ光の照射位置を移動させることによって行うことを特徴とする、薄膜半導体基板の製造方法。
【請求項１０】
絶縁材からなる基層上に形成された第１熱伝導・結晶制御層と、上記第１熱伝導・結晶制御層上に形成された非単結晶半導体層と、上記非単結晶半導体層上に形成された第２熱伝導・結晶制御層とを有する薄膜半導体装置基板の上記非単結晶半導体層に、照射エネルギー線強度が最大値となる領域と最大値から連続的に低減して最小値となる領域とが規則的に配列される照射エネルギー強度分布態様のレーザ光を照射して結晶化するに際し、上記最小値となる領域の照射エネルギー線強度は、照射時間内において上記非単結晶半導体層を溶融せしめない照射温度をもたらす強度であることを特徴とする、薄膜半導体装置基板の製造方法。
【請求項１１】
絶縁材からなる基層上に形成された第１熱伝導・結晶制御層と、上記第１熱伝導・結晶制御層上に形成された非単結晶半導体層と、上記非単結晶半導体層上に形成された第２熱伝導・結晶制御層とを有する薄膜半導体装置基板の上記非単結晶半導体層に、照射エネルギー線強度が最大値となる領域と最大値から連続的に低減して最小値となる領域とが規則的に配列される照射エネルギー強度分布態様のレーザ光を照射して結晶化するに際し、上記レーザ光の照射は、上記第２熱伝導・結晶制御層を除去し、かつ、上記第２熱伝導・結晶制御層を除去したことにより露出した非単結晶半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、さらに、上記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成した後に行うことを特徴とする、薄膜半導体装置基板の製造方法。
【請求項１２】
上記第１熱伝導・結晶制御層、上記非単結晶半導体層及び第２熱伝導・結晶制御層の形成を、大気に晒すことなく連続して行うことを特徴とする、請求項１１記載の薄膜半導体装置基板の製造方法。
【請求項１３】
上記ゲート電極が、モリブデン／タングステン合金からなることを特徴とする、請求項１１記載の薄膜半導体装置基板の製造方法。
【請求項１４】
上記基層は、ガラス板、セラミック又はプラスチックフィルムのうちのいずれか一の素材からなるものであることを特徴とする、請求項１１記載の薄膜半導体装置基板の製造方法。
【請求項１５】
上記第１熱伝導・結晶制御層が、酸化シリコン層又は窒化シリコン層からなることを特徴とする、請求項１１記載の薄膜半導体装置基板の製造方法。
【請求項１６】
上記非単結晶半導体層が、非晶質シリコン又は多結晶シリコン層からなることを特徴とする、請求項１１記載の薄膜半導体装置基板の製造方法。
【請求項１７】
上記第２熱伝導・結晶制御層は、酸化シリコン層、窒化シリコン層又は炭化シリコン層のうちの、いずれか一層からなることを特徴とする、請求項１１記載の薄膜半導体装置基板の製造方法。
【請求項１８】
１個のゲート電極を有する単位回路が、各単結晶粒毎に複数個設けられていることを特徴とする、請求項４記載の薄膜半導体装置。
【請求項１９】
上記単位回路が、ＣＭＯＳトランジスタの回路構成であることを特徴とする、請求項４又は１８記載の薄膜半導体装置。
【請求項２０】
上記単位回路によって構成される各トランジスタは、相互に島分離されていることを特徴とする、請求項４、１８又は１９記載の薄膜半導体装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
さらに、本発明の薄膜半導体装置の製造方法においては、上記の方法によって薄膜半導体装置基板を製造した後、その薄膜半導体内の単結晶粒毎に回路電極が形成される。すなわち、本発明の薄膜半導体装置の製造方法は、前記の方法によって薄膜半導体装置基板を製造する工程と、それによって得られた、絶縁材からなる基層と基層上に形成されて半導体単結晶粒が規則的整列態様で配置されている薄膜半導体層とを有する薄膜半導体基板内の単結晶粒毎の位置合わせによってゲート電極を形成する工程と、上記単結晶粒毎にソース電極及びドレイン電極を形成することによって、単結晶粒毎に単位回路を形成する工程とを有することを特徴とする製造方法である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
基層上に非単結晶半導体層を形成する際に、通常は、基層と半導体層との間に、第１の熱伝導・結晶制御層、例えば酸化シリコン、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等の物質からなる薄層が形成される。この層は、基層物質（例えばガラス）からの不純物をブロックする機能と、照射結晶化工程において半導体層の熱分布の均一性や結晶の配向性をもたらす機能を有するものであり、その膜厚は、２０ないし１０００ｎｍ、特に２００〜３００ｎｍとすることが望ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また、非単結晶半導体層の上に、さらに第２の熱伝導・結晶制御層を設けることも、通常行われている。この層も、第１の熱伝導・結晶制御層と同じく、照射結晶化工程における半導体層の熱分布均一性や結晶の配向性をもたらす機能を有するものであり、酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン（ＳｉＣ）等の物質を用いることができる。その膜厚は、５０ないし５００ｎｍ、特に１００〜３００ｎｍとすることが望ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
図１の（ａ）ないし（ｄ）は、上記のように基層を示す模式図である。まず、図１の（ａ）に示す様に、ガラス基板１０の上に第１熱伝導・結晶制御層２０が堆積され、その上に非単結晶層３０が、さらにその上に第２熱伝導・結晶制御層４０が堆積される。次に（ｃ）に示すように、エネルギー線の照射によって、（ａ）における非単結晶層３０が、（ｃ）における単結晶シリコン域５０と、非単結晶域５１に変成される。（ｃ）に示されているのは、１個の単結晶域の断面の模式図であって、このような単結晶が多数形成されることによって、本発明の薄膜半導体基板となるものである。