【手続補正書】
【提出日】平成17年11月3日(2005.11.3)
【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】
２つの第１の島状結晶質半導体層と、
第２の島状結晶質半導体層と、
を有し、
前記第２の島状結晶質半導体層は、
前記２つの第１の島状結晶質半導体層の上に接して積層されている領域と、
前記２つの第１の島状結晶質半導体層と積層されていない領域と、
を備えた薄膜トランジスタを有する半導体装置であって、
前記薄膜トランジスタのチャネル形成領域は、前記第２の島状結晶質半導体層の前記積層されていない領域に設けられており、
前記チャネル形成領域の結晶の配向率は、反射電子線回折パターン法により検出される｛００１｝｛１０１｝および｛１１１｝のうち、｛１１１｝の配向率が最も高いことを特徴とする薄膜トランジスタを有する半導体装置。
【請求項２】
２つの第１の島状結晶質半導体層と、
第２の島状結晶質半導体層と、
を有し、
前記第２の島状結晶質半導体層は、
前記２つの第１の島状結晶質半導体層の上に接して積層されている領域と、
前記２つの第１の島状結晶質半導体層と積層されていない領域と、
を備えた薄膜トランジスタを有する半導体装置であって、
前記薄膜トランジスタのチャネル形成領域は、前記第２の島状結晶質半導体層の前記積層されていない領域に設けられており、
前記チャネル形成領域の結晶の配向率は、反射電子線回折パターン法により検出される｛００１｝｛１０１｝および｛１１１｝のうち、｛１０１｝の配向率が最も高いことを特徴とする薄膜トランジスタを有する半導体装置。
【請求項３】
２つの第１の島状結晶質半導体層と、
第２の島状結晶質半導体層と、
を有し、
前記第２の島状結晶質半導体層は、
前記２つの第１の島状結晶質半導体層の上に接して積層されている領域と、
前記２つの第１の島状結晶質半導体層と積層されていない領域と、
を備えた薄膜トランジスタを有する半導体装置であって、
前記薄膜トランジスタのチャネル形成領域は、前記第２の島状結晶質半導体層の前記積層されていない領域に設けられており、
前記チャネル形成領域の結晶の配向率は、反射電子線回折パターン法により検出される｛００１｝｛１０１｝および｛１１１｝のうち、｛００１｝の配向率が最も高いことを特徴とする薄膜トランジスタを有する半導体装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記第２の島状結晶質半導体層は、チャネル形成領域において結晶粒界の方向がチャネル長方向と平行になっていることを特徴とする薄膜トランジスタを有する半導体装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項において、
前記薄膜トランジスタのソース領域およびドレイン領域は、それぞれ、前記第１の島状結晶質半導体層と前記第２の島状結晶質半導体層とが積層した領域に設けられていることを特徴とする薄膜トランジスタを有する半導体装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項において、
前記第２の島状結晶質半導体層の膜厚は１０〜６０ｎｍであることを特徴とする薄膜トランジスタを有する半導体装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項において、
前記第２の島状結晶質半導体層が前記第１の島状結晶質半導体層と積層されていない領域は、チャネル幅方向と平行な方向の結晶粒界を有することを特徴とする薄膜トランジスタを有する半導体装置。
【請求項８】
請求項７おいて、
前記チャネル形成領域が、前記チャネル幅方向と平行な方向の結晶粒界を含まないように、ゲート絶縁膜を介したゲート電極が少なくとも１つ形成されていることを特徴とする薄膜トランジスタを有する半導体装置。
【請求項９】
請求項７又は請求項８において、
前記第２の島状結晶質半導体層の膜厚は１０〜５０ｎｍであることを特徴とする薄膜トランジスタを有する半導体装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項において、
前記第１の島状半導体層と前記チャネル形成領域の位置関係において、
前記第１の島状結晶質半導体層の前記チャネル形成領域が配置されている方向の形状は凹凸形状であることを特徴とする薄膜トランジスタを有する半導体装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタを有する半導体装置は、
アクティブマトリクス型表示パネル、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ヘッドマウント型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍のいずれかであることを特徴とする薄膜トランジスタを有する半導体装置。
【請求項１２】
基板上に下地絶縁膜を形成し、
前記下地絶縁膜上に第１の非晶質半導体膜を形成し、
前記第１の非晶質半導体膜上に開口部が設けられたマスク膜を形成し、
前記開口部において露出している前記第１の非晶質半導体膜表面に半導体の結晶化エネルギーを低下させる金属元素を添加し、
前記非晶質半導体を加熱処理して第１の結晶質半導体膜を形成し、
前記マスク膜を除去し、
第１のレーザー光を照射して前記第１の結晶質半導体膜の結晶欠陥を減少させ、
前記第１の結晶質半導体膜をエッチングして第１の島状結晶質半導体層を形成し、
前記第１の島状結晶質半導体層と密着して積層された領域と、
前記第１の島状結晶質半導体層と積層されていない領域と、
を含む第２の島状非晶質半導体層を形成し、
連続発振した第２のレーザー光の照射領域を、前記積層された領域から前記積層されていない領域に向かって移動させることにより、前記第２の島状非晶質半導体層を前記第２のレーザー光の移動方向に結晶成長させて第２の島状結晶質半導体層を形成し、
前記積層されていない領域の上にゲート絶縁膜を形成し、前記第２のレーザー光の移動方向がチャネル長方向となるように、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成してチャネル形成領域とし、
前記積層された領域にソース領域又はドレイン領域を形成することを特徴とする薄膜トランジスタを有する半導体装置の作製方法。
【請求項１３】
基板上に下地絶縁膜を形成し、
前記下地絶縁膜上に第１の非晶質半導体膜を形成し、
前記第１の非晶質半導体膜に連続発振した第１のレーザー光を照射して第１の結晶質半導体膜を形成し、
前記第１の結晶質半導体膜をエッチングして第１の島状結晶質半導体層を形成し、
前記第１の島状結晶質半導体層と密着して積層された領域と、
前記第１の島状結晶質半導体層と積層されていない領域と、
を含む第２の島状非晶質半導体層を形成し、
連続発振した第２のレーザー光の照射領域を、前記積層された領域から前記積層されていない領域に向かって移動させることにより、前記第２の島状非晶質半導体層を前記第２のレーザー光の移動方向に結晶成長させて第２の島状結晶質半導体層を形成し、
前記積層されていない領域の上にゲート絶縁膜を形成し、前記第２のレーザー光の移動方向がチャネル長方向となるように、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成してチャネル形成領域とし、
前記積層された領域にソース領域又はドレイン領域を形成することを特徴とする薄膜トランジスタを有する半導体装置の作製方法。
【請求項１４】
基板上に下地絶縁膜を形成し、
前記下地絶縁膜上に第１の非晶質半導体膜を形成し、
前記第１の非晶質半導体膜をエッチングして第１の島状非晶質半導体層を形成し、
前記第１の島状非晶質半導体層に連続発振した第１のレーザー光を照射して第１の島状結晶質半導体層を形成し、
前記第１の島状結晶質半導体層と密着して積層された領域と、
前記第１の島状結晶質半導体層と積層されていない領域と、
を含む第２の島状非晶質半導体層を形成し、
連続発振した第２のレーザー光の照射領域を、前記積層された領域から前記積層されていない領域に向かって移動させることにより、前記第２の島状非晶質半導体層を前記第２のレーザー光の移動方向に結晶成長させて第２の島状結晶質半導体層を形成し、
前記積層されていない領域の上にゲート絶縁膜を形成し、前記第２のレーザー光の移動方向がチャネル長方向となるように、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成してチャネル形成領域とし、
前記積層された領域にソース領域又はドレイン領域を形成することを特徴とする薄膜トランジスタを有する半導体装置の作製方法。
【請求項１５】
基板上に下地絶縁膜を形成し、
前記下地絶縁膜上に第１の非晶質半導体膜を形成し、
前記第１の非晶質半導体膜上に開口部が設けられたマスク膜を形成し、
前記開口部において露出している前記第１の非晶質半導体膜表面に半導体の結晶化エネルギーを低下させる金属元素を添加し、
前記非晶質半導体を加熱処理して第１の結晶質半導体膜を形成し、
前記マスク膜を除去し、
第１のレーザー光を照射して前記第１の結晶質半導体膜の結晶欠陥を減少させ、
前記第１の結晶質半導体膜をエッチングして第１の島状結晶質半導体層を形成し、
前記第１の島状結晶質半導体層と密着して積層された領域と、
前記第１の島状結晶質半導体層と積層されていない領域と、
を含む第２の島状非晶質半導体層を形成し、
パルス発振した第２のレーザー光を、前記積層された領域と前記積層されていない領域を共に含むように照射しながら移動させることにより、前記第２の島状非晶質半導体層を前記第２のレーザー光の移動方向と垂直方向に結晶成長させて第２の島状結晶質半導体層を形成し、
前記積層されていない領域の上にゲート絶縁膜を形成し、前記レーザー光の移動方向と垂直方向がチャネル長方向となるように、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成してチャネル形成領域とし、
前記積層された領域にソース領域又はドレイン領域を形成することを特徴とする薄膜トランジスタを有する半導体装置の作製方法。
【請求項１６】
基板上に下地絶縁膜を形成し、
前記下地絶縁膜上に第１の非晶質半導体膜を形成し、
前記第１の非晶質半導体膜に連続発振した第１のレーザー光を照射して第１の結晶質半導体膜を形成し、
前記第１の結晶質半導体膜をエッチングして第１の島状結晶質半導体層を形成し、
前記第１の島状結晶質半導体層と密着して積層された領域と、
前記第１の島状結晶質半導体層と積層されていない領域と、
を含む第２の島状非晶質半導体層を形成し、
パルス発振した第２のレーザー光を、前記積層された領域と前記積層されていない領域を共に含むように照射しながら移動させることにより、前記第２の島状非晶質半導体層を前記第２のレーザー光の移動方向と垂直方向に結晶成長させて第２の島状結晶質半導体層を形成し、
前記積層されていない領域の上にゲート絶縁膜を形成し、前記レーザー光の移動方向と垂直方向がチャネル長方向となるように、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成してチャネル形成領域とし、
前記積層された領域にソース領域又はドレイン領域を形成することを特徴とする薄膜トランジスタを有する半導体装置の作製方法。
【請求項１７】
基板上に下地絶縁膜を形成し、
前記下地絶縁膜上に第１の非晶質半導体膜を形成し、
前記第１の非晶質半導体膜をエッチングして第１の島状非晶質半導体層を形成し、
前記第１の非晶質半導体層に連続発振した第１のレーザー光を照射して第１の島状結晶質半導体層を形成し、
前記第１の島状結晶質半導体層と密着して積層された領域と、
前記第１の島状結晶質半導体層と積層されていない領域と、
を含む第２の島状非晶質半導体層を形成し、
パルス発振した第２のレーザー光を、前記積層された領域と前記積層されていない領域を共に含むように照射しながら移動させることにより、前記第２の島状非晶質半導体層を前記第２のレーザー光の移動方向と垂直方向に結晶成長させて第２の島状結晶性半導体層を形成し、
前記積層されていない領域の上にゲート絶縁膜を形成し、前記レーザー光の移動方向と垂直方向がチャネル長方向となるように、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成してチャネル形成領域とし、
前記積層された領域にソース領域又はドレイン領域を形成することを特徴とする薄膜トランジスタを有する半導体装置の作製方法。
【請求項１８】
請求項１２又は請求項１５において、
前記金属元素は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｖ、Ｒｈのいずれかの元素であることを特徴する薄膜トランジスタを有する半導体装置の作製方法。
【請求項１９】
請求項１２、請求項１５又は請求項１８のいずれか一項において、
前記第１の結晶質半導体膜上にゲッタリングシンク膜を形成し、
加熱処理を行うことにより、前記ゲッタリングシンク膜に金属元素を移動させることを特徴する薄膜トランジスタを有する半導体装置の作製方法。
【請求項２０】
請求項１５乃至請求項１７のいずれか一項において、
前記チャネル形成領域が、前記第２のレーザー光の移動方向と垂直方向の結晶粒界を含まないように、ゲート絶縁膜を介したゲート電極を少なくとも１つ形成することを特徴とする薄膜トランジスタを有する半導体装置の作製方法。
【請求項２１】
請求項１２乃至請求項２０において、
前記第１の非晶質半導体膜は、シリコン膜、ゲルマニウム膜、またはシリコンゲルマニウム（ＳｉｘＧｅ１−ｘ  ０＜ｘ＜１）膜であることを特徴とする薄膜トランジスタを有する半導体装置の作製方法。
【請求項２２】
請求項２１において、
前記シリコンゲルマニウム膜は、ゲルマニウムの含有量が１原子％〜１０原子％のシリコンを主成分とする半導体膜であることを特徴する薄膜トランジスタを有する半導体装置の作製方法。
【請求項２３】
請求項１２乃至請求項１４のいずれか一項において、
前記第２の島状結晶質半導体層の膜厚は、１０〜６０ｎｍであることを特徴とする薄膜トランジスタを有する半導体装置の作製方法。
【請求項２４】
請求項１５乃至請求項１７のいずれか一項において、
前記第２の島状結晶質半導体層の膜厚は、１０〜５０ｎｍであることを特徴とする薄膜トランジスタを有する半導体装置の作製方法。
【請求項２５】
請求項１２乃至請求項１４のいずれか一項において、
連続発振した前記第２のレーザー光を前記第２の島状非晶質半導体層に複数回照射することを特徴とする薄膜トランジスタを有する半導体装置の作製方法。
【請求項２６】
請求項１２又は請求項１５において、
前記チャネル形成領域の結晶の配向率は、反射電子線回折パターン法により検出される｛００１｝｛１０１｝および｛１１１｝のうち、｛１１１｝の配向率が最も高いことを特徴とする薄膜トランジスタを有する半導体装置の作製方法。
【請求項２７】
請求項１２又は請求項１５において、
前記チャネル形成領域の結晶の配向率は、反射電子線回折パターン法により検出される｛００１｝｛１０１｝および｛１１１｝のうち、｛１０１｝の配向率が最も高いことを特徴とする薄膜トランジスタを有する半導体装置の作製方法。
【請求項２８】
請求項１３、請求項１４、又は請求項１６、請求項１７において、
前記チャネル形成領域の結晶の配向率は、反射電子線回折パターン法により検出される｛００１｝｛１０１｝および｛１１１｝のうち、｛００１｝の配向率が最も高いことを特徴とする薄膜トランジスタを有する半導体装置の作製方法。
【請求項２９】
請求項１２乃至請求項２８のいずれか一項において、
前記第１の島状半導体層と前記チャネル形成領域の位置関係において、
前記第１の島状結晶質半導体層の前記チャネル形成領域が配置されている方向の形状を凹凸形状にすることを特徴とする薄膜トランジスタを有する半導体装置の作製方法。
【請求項３０】
請求項１２乃至請求項２９に記載の薄膜トランジスタを有する半導体装置は、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ヘッドマウント型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍のいずれかであることを特徴とする薄膜トランジスタを有する半導体装置の作製方法。