(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１多結晶シリコン層を形成する多結晶シリコン層形成工程と、
前記第１多結晶シリコン層上の一部に金属触媒層を形成する金属触媒層形成工程と、
前記金属触媒層上に非結晶シリコン層を形成する非結晶シリコン層形成工程と、
熱処理により前記非結晶シリコン層と前記金属触媒層とを相互拡散させて前記金属触媒層と前記非結晶シリコン層との位置を入れ替えるとともに、当該非結晶シリコン層を第２多結晶シリコン層に変化させる第１熱処理工程と、
前記金属触媒層を除去する金属触媒層除去工程と、
熱処理により前記第１多結晶シリコン層と前記第２多結晶シリコン層とが接している部分を起点に前記第１多結晶シリコン層を再結晶化させて結晶化シリコン層を得る第２熱処理工程と、
を有していることを特徴とする結晶化シリコン層の製造方法。
【請求項２】
前記金属触媒層は、アルミニウム層であることを特徴とする請求項１に記載の結晶化シリコン層の製造方法。
【請求項３】
前記金属触媒層形成工程の後、前記金属触媒層を酸化雰囲気と接触させずに前記非結晶シリコン層形成工程を行なうことを特徴とする請求項２に記載の結晶化シリコン層の製造方法。
【請求項４】
前記金属触媒層形成工程の後、前記金属触媒層を酸化雰囲気と接触させてから前記非結晶シリコン層形成工程を行なうことを特徴とする請求項３に記載の結晶化シリコン層の製造方法。
【請求項５】
前記金属触媒層は、前記第１多結晶シリコン層の一方の端部に形成することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の結晶化シリコン層の製造方法。
【請求項６】
前記多結晶シリコン層形成工程では、複数の前記第１多結晶シリコン層を互いに分離して形成することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の結晶化シリコン層の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載の結晶化シリコン層の製造方法を用いた半導体装置の製造方法であって、
前記結晶化シリコン層を用いて半導体素子を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記半導体素子として、前記結晶化シリコン層を能動層とする電界効果型トランジスターを製造することを特徴とする請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体装置の製造方法を用いた電気光学装置の製造方法であって、
前記電界効果型トランジスターを、画素電極に対応して設けられた画素トランジスターとして形成して、電気光学装置用の素子基板を製造することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶化シリコン層の製造方法、半導体装置の製造方法、および電気光学装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶装置や有機エレクトロルミネッセンス装置等の電気光学装置は、各種表示装置として用いられている。また、電気光学装置のうち、液晶装置は、投射型表示装置のライトバルブとしても用いられている。このような電気光学装置に用いられている素子基板は、画素電極および画素電極に対応する画素トランジスターが形成された半導体装置として構成されている。
【０００３】
また、電気光学装置の素子基板に限らず、各種の半導体装置においては、半導体基板自身に電界効果型トランジスターを形成する場合を除いて、基板上に結晶化シリコン層を形成する必要がある。この場合、レーザーアニール結晶化法、もしくは固相結晶化法で形成した多結晶シリコン膜では、膜内部に多数の結晶欠陥が存在することが指摘されている。また、結晶粒が小さいため結晶粒界が多数存在することでキャリアのトラップ・粒界散乱が起こり、移動度が低いことが指摘されている（特許文献１、非特許文献１参照）。
【０００４】
一方、ニッケル、鉄、コバルト、ルテニウム、イリジウム等の金属触媒を用いて結晶粒の大きな結晶化シリコン層を形成し、結晶粒を大きくすることにより、結晶欠陥を低減させる手法が提案されている（特許文献２、非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１０９５１６号公報
【特許文献２】特開２００３−３７０６２号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Jpn.J.Appl.Phys.43(2004)3293−3296
【非特許文献２】Jpn.J.Appl.Phys.42(2003)1983−1987
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、金属触媒を利用した従来の方法では、結晶化シリコン膜の結晶粒径の制御等を十分に行なえないという問題点がある。ここに、本発明者は、従来とは全く異なる方法で金属触媒を利用して、結晶粒径の大きな結晶化シリコン層を得ることを提案するものである。
【０００８】
すなわち、本発明の課題は、金属触媒を利用して、結晶粒径が大きな結晶化シリコン層の製造方法、かかる方法を利用した半導体装置の製造方法、および電気光学装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る結晶化シリコン層の製造方法は、第１多結晶シリコン層を形成する多結晶シリコン層形成工程と、前記第１多結晶シリコン層上の一部に金属触媒層を形成する金属触媒層形成工程と、前記金属触媒層上に非結晶シリコン層を形成する非結晶シリコン層形成工程と、熱処理により前記非結晶シリコン層と前記金属触媒層とを相互拡散させて前記金属触媒層と前記非結晶シリコン層との位置を入れ替えるとともに、当該非結晶シリコン層を第２多結晶シリコン層に変化させる第１熱処理工程と、前記金属触媒層を除去する金属触媒層除去工程と、熱処理により前記第１多結晶シリコン層と前記第２多結晶シリコン層とが接している部分を起点に前記第１多結晶シリコン層を再結晶化させて結晶化シリコン層を得る第２熱処理工程と、を有していることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、多結晶シリコン層形成工程において第１多結晶シリコン層を形成した後、金属触媒層形成工程において第１多結晶シリコン層上の一部に金属触媒層を形成し、非結晶シリコン層形成工程において金属触媒層上に非結晶シリコン層を形成する。そして、第１熱処理工程において熱処理を行い、非結晶シリコン層と金属触媒層とを相互拡散させる。その結果、金属触媒層と非結晶シリコン層との位置が入れ替わるとともに、非結晶シリコン層が第２多結晶シリコン層に変化する。従って、金属触媒層の下層に第２多結晶シリコン層が形成され、かかる第２多結晶シリコン層では、結晶粒径が大きい。また、本発明では、金属触媒層除去工程において金属触媒層を除去した後、第２熱処理工程において熱処理を行なう。その結果、第１多結晶シリコン層と第２多結晶シリコン層とが接している部分を起点に第１多結晶シリコン層が再結晶化する。その際、熱力学的には結晶粒が大きい方が安定であることから、第２多結晶シリコン層の大きな結晶粒が第１多結晶シリコン層を大きな結晶粒に再結晶化させる。また、第１多結晶シリコン層では、第２多結晶シリコン層と接している側から再結晶化が進行するが、その際、大きな結晶粒が小さな結晶粒を取り込んでいく。それ故、第１多結晶シリコン層は、結晶粒が大きな結晶化シリコン層に再結晶化することになる。
【００１１】
本発明において、前記金属触媒層は、アルミニウム層である構成を採用することができる。アルミニウムからなる金属触媒層であれば、第１熱処理工程での熱処理により、非結晶シリコン層と金属触媒層との間で相互拡散がスムーズに起こる。それ故、金属触媒層の下層に第２多結晶シリコン層を効率よく形成することができる。
【００１２】
本発明において、前記金属触媒層形成工程の後、前記金属触媒層を酸化雰囲気と接触させずに前記非結晶シリコン層形成工程を行なう構成を採用することができる。かかる構成によれば、金属触媒層の表面に酸化物が形成されないので、第１熱処理工程において非結晶シリコン層と金属触媒層との相互拡散が効率よく進行する。
【００１３】
本発明において、前記金属触媒層形成工程の後、前記金属触媒層を酸化雰囲気と接触させてから前記非結晶シリコン層形成工程を行なってもよい。かかる構成によれば、金属触媒層の表面に酸化膜が形成されるので、第１熱処理工程において非結晶シリコン層と金属触媒層との相互拡散の際、酸化膜が障壁となる。従って、多結晶シリコン層の成長開始点が少ないので、結晶粒の大きな第２多結晶シリコン層を形成することができる。
【００１４】
本発明において、前記金属触媒層は、前記第１多結晶シリコン層の一方の端部に形成することが好ましい。このように構成すると、第２熱処理工程の際、第１多結晶シリコン層において再結晶が合流しないで、不要な結晶粒界の発生を防止することができる。
【００１５】
本発明において、前記多結晶シリコン層形成工程では、複数の前記第１多結晶シリコン層を互いに分離して形成することが好ましい。このように構成すると、複数の第１多結晶シリコン層の各々において再結晶化を同時進行させることができるので、基板上の広い領域にわたって結晶化シリコン層を効率よく形成することができる。また、複数の第１多結晶シリコン層が互いに分離して形成されているため、隣り合う第１多結晶シリコン層において再結晶が合流しない。それ故、不要な結晶粒界の発生を防止することができる。
【００１６】
本発明を適用した結晶化シリコン層の製造方法は、半導体装置の製造方法に適用でき、この場合、前記結晶化シリコン層を用いて半導体素子を形成する。
【００１７】
本発明においては、前記半導体素子として、前記結晶化シリコン層を能動層とする電界効果型トランジスターを形成する構成を採用することができる。
【００１８】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、電気光学装置の製造方法として利用でき、この場合、前記電界効果型トランジスターを、画素電極に対応して設けられた画素トランジスターとして形成して、電気光学装置用の素子基板を製造する。
【００１９】
本発明に係る電気光学装置は液晶装置として構成することができ、この場合、液晶装置は、前記素子基板との間に液晶層を保持する対向基板を備えている。
【００２０】
かかる液晶装置（電気光学装置）は、直視型の表示装置に用いることができるとともに、投射型表示装置のライトバルブとして用いることができる。この場合、投射型表示装置は、電気光学装置に光を供給する光源部と、前記電気光学装置によって光変調された光を投射する投射光学系と、を有している。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を適用した半導体装置の説明図である。
【図２】本発明を適用した結晶化シリコン層および半導体装置の製造方法を示す説明図である。
【図３】本発明を適用した結晶化シリコン層および半導体装置の製造方法を示す説明図である。
【図４】本発明を適用した別の結晶化シリコン膜および半導体装置の製造方法を示す説明図である。
【図５】本発明を適用した電気光学装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図６】本発明を適用した電気光学装置の具体的構成を示す説明図である。
【図７】本発明を適用した電気光学装置の画素構成を示す説明図である。
【図８】本発明を適用した反射型の電気光学装置を用いた電子機器の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００２３】
［半導体装置］
（半導体装置の構成）
図１は、本発明を適用した半導体装置の説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、半導体装置に形成した電界効果型トランジスターの平面図および断面図である。
【００２４】
図１に示すように、本形態の半導体装置１０は、石英基板等からなる基板本体１０ｄ（基板）上に、シリコン酸化膜等からなる絶縁性の下地層１１と、この下地層１１に島状に形成された結晶化シリコン層１ａとを備えている。
【００２５】
結晶化シリコン層１ａは、半導体素子としての電界効果型トランジスター３０の能動層として用いられている。より具体的には、電界効果型トランジスター３０では、結晶化シリコン層１ａの上層側にゲート絶縁層２が形成されており、ゲート絶縁層２の上層にゲート電極３ｃが形成されている。結晶化シリコン層１ａは、ゲート電極３ｃにゲート絶縁層２を介して対向するチャネル領域１ｇを備えており、チャネル領域１ｇの両側には、ソース領域１ｂおよびドレイン領域１ｃを備えている。ゲート電極３ｃの上層側には層間絶縁膜７１が形成されており、層間絶縁膜７１の上層にはソース電極６ｃおよびドレイン電極６ｂが形成されている。ソース電極６ｃは、層間絶縁膜７１およびゲート絶縁層２を貫通するコンタクトホール７１ａを介してソース領域１ｂに電気的に接続し、ドレイン電極６ｂは、層間絶縁膜７１およびゲート絶縁層２を貫通するコンタクトホール７１ｂを介してドレイン領域１ｃに電気的に接続している。
【００２６】
このように構成した半導体装置１０については、例えば、図５〜図７を参照して説明する画素電極等を設ければ、電気光学装置用の素子基板として構成することができ、かかる素子基板において、電界効果型トランジスター３０は、画素トランジスターや、駆動回路用トランジスターとして構成される。
【００２７】
（結晶化シリコン層１ａおよび半導体装置１０の製造方法）
図２および図３は、本発明を適用した結晶化シリコン層１ａおよび半導体装置１０の製造方法を示す説明図である。なお、図２（ａ−１）〜（ｄ−１）および図３（ａ−１）〜（ｃ−１）は、結晶化シリコン層１ａおよび半導体装置１０の製造方法を示す工程断面図であり、図２（ａ−２）〜（ｄ−２）および図３（ａ−２）〜（ｃ−２）は、各工程における平面的な様子を示す説明図である。また、図３（ｂ−３）は、第１多結晶シリコン層が再結晶化していく様子を模式的に示す説明図である。
【００２８】
本形態では、まず、図２（ａ−１）に示すように、石英基板等からなる基板本体１０ｄ（基板）の全面にＣＶＤ法等によりシリコン酸化膜等からなる絶縁性の下地層１１を形成する。
【００２９】
次に、多結晶シリコン層形成工程において、図２（ａ−１）、（ａ−２）に示すように下地層１１上に第１多結晶シリコン層１ｘを形成する。かかる多結晶シリコン層１ｘは、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法等により下地層１１上に形成された後、レーザアニールや急速加熱法等による固相成長により多結晶化させたシリコン膜であり、５００ｎｍ程度の結晶粒で構成されている。なお、多結晶シリコン層１ｘは、基板本体１０ｄの全面に形成されていてもよいが、本形態では、所定サイズにパターニングされている。
【００３０】
次に、金属触媒層形成工程において、図２（ｂ−１）、（ｂ−２）に示すように、第１多結晶シリコン層４ｘ上の一部に金属触媒層８を形成する。より具体的には、第１多結晶シリコン層１ｘ上にスパッタ法等により金属層を形成した後、パターニングし、第１多結晶シリコン層４ｘ上の一部に金属触媒層８を残す。本形態では、金属触媒層８としてアルミニウム膜を形成する。また、本形態では、金属触媒層８については、第１多結晶シリコン層１ｘの端部１ｘ1、１ｘ2のうち、端部１ｘ1付近において端部１ｘ1に沿うように帯状に形成する。
【００３１】
次に、非結晶シリコン層形成工程において、図２（ｃ−１）、（ｃ−２）に示すように、金属触媒層８上の一部に非結晶シリコン層４ｘを形成する。より具体的には、基板本体１０ｄの全面にスパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法等によりアモルファスシリコン膜を形成した後、パターニングし、金属触媒層８上にアモルファスシリコン膜を非結晶シリコン層４ｘとして残す。
【００３２】
次に、第１熱処理工程において、窒素雰囲気中で４００℃から５５０℃の温度条件で熱処理を行なう。その結果、非結晶シリコン層４ｘと金属触媒層８とが相互拡散して、図２（ｄ−１）、（ｄ−２）に示すように、非結晶シリコン層４ｘと金属触媒層８との位置が入れ替わる。その際、非結晶シリコン層４ｘが結晶化し、金属触媒層８の下層側に第２多結晶シリコン層４ｙが形成された状態となる。なお、第１熱処理工程を行なう前の状態では、金属触媒層８は下層側の第１多結晶シリコン層１ｘとも接しているが、上記の温度条件では、金属触媒層８と第１多結晶シリコン層１ｘとの相互拡散は発生せず、金属触媒層８と非結晶シリコン層４ｘとの間で相互拡散が優先的に進行する。
【００３３】
かかるアルミニウム誘起結晶化法において、金属触媒層形成工程の後、非結晶シリコン層形成工程の前に、金属触媒層８を酸化雰囲気と接触させなければ、金属触媒層８の表面には酸化膜が形成されないので、第１熱処理工程では４００℃の温度で１０時間以内の熱処理で結晶化が可能である。かかる条件によれば、結晶粒径が数μｍの第２多結晶シリコン層４ｙを形成することができる。
【００３４】
これに対して、金属触媒層形成工程の後、非結晶シリコン層形成工程の前に、金属触媒層８を酸化雰囲気と接触させれば、金属触媒層８の表面に酸化膜が形成され、かかる酸化膜は障壁となる。従って、第１熱処理工程において、相互拡散が抑制される結果、温度条件を５００℃程度まで高めないと、１０時間以内では結晶化が完了しない。かかる条件では、第２多結晶シリコン層４ｙの成長開始点が少ないので、結晶粒径が数十μｍの第２多結晶シリコン層４ｙを形成することができ、金属触媒層８の表面に酸化膜が形成されない場合と比較して、結晶粒径を十倍程度、大きくすることができる。
【００３５】
また、金属触媒層８の膜厚と非結晶シリコン層４ｘの膜厚を１：１に設定すれば、第２多結晶シリコン層４ｙの形成が可能である。より具体的には、金属触媒層８の膜厚と非結晶シリコン層４ｘの膜厚との比は、例えば、５０ｎｍ：５０ｎｍから１００ｎｍ：１００ｎｍに設定すれば、第２多結晶シリコン層４ｙの形成が可能である。なお、シリコン原子を十分に金属触媒層８に供給するという観点からすれば、非結晶シリコン層４ｘの膜厚は、金属触媒層８の膜厚より大であることが好ましい。
【００３６】
また、非結晶シリコン層４ｘと金属触媒層８の膜厚が各々１００ｎｍ以上の場合、試料面内に対して垂直方向の結晶面は、（１００）面が優先配向した第２多結晶シリコン層４ｙが形成され、非結晶シリコン層４ｘの膜厚が５０ｎｍ以下の場合、（１１１）面が優先配向した第２多結晶シリコン層４ｙが形成される。
【００３７】
次に、金属触媒層除去工程において、図３（ａ−１）、（ａ−２）に示すように、ドライエッチングあるいはウエットエッチングにより、金属触媒層８を除去する。その際、フッ酸およびリン硝酢酸等を用いてウエットエッチングを行なえば、金属触媒層８を選択的に除去することができる。
【００３８】
次に、図３（ｂ−１）、（ｂ−２）に示す第２熱処理工程を窒素雰囲気中で温度が５５０℃以上の条件、例えば、５５０℃から８００℃の温度条件で行ない、第２多結晶シリコン層４ｙを核として第１多結晶シリコン層１ｘを再結晶化させる。より具体的には、第１多結晶シリコン層１ｘは、図３（ｂ−１）、（ｂ−２）に矢印で示すように、第１多結晶シリコン層１ｘと第２多結晶シリコン層４ｙとが接している端部１ｘ1側を起点にして端部１ｘ2側に向けて再結晶化が進行し、図３（ｃ−１）、（ｃ−２）に示す結晶化シリコン層１ｚとなる。その際、熱力学的には結晶粒が大きい方が安定である。このため、第２多結晶シリコン層４ｙのサイズが１μｍ以上の大きな結晶粒が第１多結晶シリコン層１ｘを大きな結晶粒に再結晶化させる。また、図３（ｂ−３）に示すように、第１多結晶シリコン層１ｘでは、第２多結晶シリコン層４ｙと接している側から再結晶化が進行するが、その際、大きな結晶粒が小さな結晶粒を取り込んでいく。それ故、第１多結晶シリコン層１ｘは、結晶粒が大きな結晶化シリコン層１ｚに再結晶化することになる。かかる結晶化シリコン層１ｚは、第１多結晶シリコン層４ｙの結晶方位に倣って、（１００）面あるいは（１１１）面が優先配向した結晶化膜となる。なお、再結晶化の進行状況によっては、８００℃以上の温度条件でさらに熱処理を行い、欠陥を低減するための焼き締めを実施してよい。
【００３９】
しかる後には、結晶化シリコン層１ｚを、図１に示す結晶化シリコン層１ａの形状にパターニングした後、周知の半導体プロセスを利用して、図１を参照して説明したゲート絶縁層２の形成やゲート電極３ｃの形成、不純物イオンの導入等を行なえば、電界効果型トランジスター３０を備えた半導体装置１０を製造することができる。また、図５〜図７を参照して後述する画素電極等を設ければ、電気光学装置用の素子基板として構成することができ、かかる素子基板において、電界効果型トランジスター３０は、画素トランジスターや、駆動回路用トランジスターとして構成される。
【００４０】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、多結晶シリコン層形成工程において基板本体１０ｄ上に第１多結晶シリコン層１ｘを形成した後、金属触媒層形成工程において第１多結晶シリコン層１ｘ上の一部に金属触媒層８を形成し、非結晶シリコン層形成工程において金属触媒層８上に非結晶シリコン層４ｘを形成する。そして、第１熱処理工程において熱処理を行い、非結晶シリコン層４ｘと金属触媒層８とを相互拡散させる。その結果、非結晶シリコン層４ｘと金属触媒層８との位置が入れ替わるとともに、非結晶シリコン層４ｘが第２多結晶シリコン層４ｙに変化する。従って、金属触媒層８の下層に第２多結晶シリコン層４ｙが形成され、かかる第２多結晶シリコン層４ｙでは、結晶粒径が大きい。また、本形態では、金属触媒層除去工程において金属触媒層８を除去した後、第２熱処理工程において熱処理を行なう。その結果、第１多結晶シリコン層１ｘと第２多結晶シリコン層４ｙとが接している部分を起点に第１多結晶シリコン層１ｘが再結晶化する。その際、熱力学的には結晶粒が大きい方が安定であることから、第２多結晶シリコン層４ｙの大きな結晶粒が第１多結晶シリコン層１ｘを大きな結晶粒に再結晶化させる。また、第１多結晶シリコン層１ｘでは、第２多結晶シリコン層４ｙと接している側から再結晶化が進行するが、その際、大きな結晶粒が小さな結晶粒を取り込んでいく。それ故、第１多結晶シリコン層１ｘは、結晶粒が大きな結晶化シリコン層１ｚに再結晶化することになる。また、第２熱処理工程において、第１多結晶シリコン層１ｘは、第２多結晶シリコン層４ｙと接している部分を起点にして結晶化するので、結晶化シリコン層１ｚの結晶化方位および結晶粒の大きさについては、第２多結晶シリコン層４ｙの結晶粒の方位や大きさにより制御することができる。また、本形態によれば、結晶化シリコン層１ａには、金属触媒層８の金属原子が進入していない。それ故、結晶化シリコン層１ａを用いれば、移動度が高く、高性能の電界効果型トランジスター３０を実現することができる。
【００４１】
特に結晶化シリコン層１ａ、１ｚの結晶粒が、電界効果型トランジスター３０のチャネル領域１ｇの幅寸法および長さ寸法より大きければ、チャネル領域１ｇについては擬似的に単結晶とみなすことができる。例えば、結晶化シリコン層１ａ、１ｚの結晶粒が１μｍ以上で、電界効果型トランジスター３０のチャネル領域１ｇの幅寸法および長さ寸法が１μｍ以下であれば、チャネル領域１ｇについては擬似的に単結晶とみなすことができる。それ故、移動度が高く、高性能の電界効果型トランジスター３０を実現することができる。
【００４２】
また、本形態において、金属触媒層８はアルミニウム層であり、アルミニウムは融点が低い。このため、第１熱処理工程での熱処理により、非結晶シリコン層４ｘと金属触媒層８との間で相互拡散がスムーズに起こる。それ故、金属触媒層８の下層に第２多結晶シリコン層４ｙを効率よく形成することができる。
【００４３】
また、本形態において、金属触媒層８は、第１多結晶シリコン層１ｘの一方の端部１ｘ1に設けられているため、第２熱処理工程の際、第１多結晶シリコン層１ｘの再結晶化は、一方の端部１ｘ1から他方の端部１ｘ2に向けてのみ進行する。このため、第１多結晶シリコン層１ｘの両方の端部１ｘ1、１ｘ2に金属触媒層８を設けた場合と違って、第１多結晶シリコン層１ｘにおいて再結晶が合流するという事態が発生しない。それ故、結晶化シリコン層１ｚにおいて、再結晶の合流に起因する不要な結晶粒界の発生を防止することができる。
【００４４】
［半導体装置１０の変形例］
図４は、本発明を適用した別の結晶化シリコン膜１ｚおよび半導体装置１０の製造方法を示す説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、本形態の製造方法において第２熱処理工程を行なっている様子を示す説明図、および第２熱処理工程後の様子を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、図１〜図３を参照して説明した形態と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００４５】
半導体装置１０を後述する電気光学装置用の素子基板等として用いる場合、基板本体１０ｄ上には複数の電界効果型トランジスター３０が形成される。このような場合には、図４（ａ）に示すように、複数の第１多結晶シリコン層１ｘを互いに分離して形成する。また、複数の第１多結晶シリコン層１ｘの各々に対して一方の端部１ｘ1のみに金属触媒層８を形成することにより、一方の端部１ｘ1のみに第２多結晶シリコン層４ｙを形成する。このように形成すれば、複数の第１多結晶シリコン層１ｘの各々において再結晶化を同時進行させ、図４（ｂ）に示すように、基板本体１０ｄ上の広い領域にわたって結晶化シリコン層１ｚを効率よく形成することができる。また、複数の第１多結晶シリコン層１ｘが互いに分離して形成されているため、隣り合う第１多結晶シリコン層１ｘにおいて再結晶が合流しない。それ故、再結晶の合流に起因する不要な結晶粒界の発生を防止することができる。
【００４６】
［電気光学装置への適用例］
以下、図１〜図４を参照して説明した半導体装置１０を電気光学装置の素子基板として構成した例を説明する。従って、以下の説明では、図１〜図４を参照して説明した構成と共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００４７】
（全体構成）
図５は、本発明を適用した電気光学装置の電気的構成を示すブロック図である。図５に示すように、電気光学装置１００は、液晶パネル１００ｐを有しており、液晶パネル１００ｐは、その中央領域に複数の画素１００ａがマトリクス状に配列された画素領域１０ｂを備えている。かかる液晶パネル１００ｐにおいて、後述する素子基板としての半導体装置１０には、画素領域１０ｂの内側で複数本のデータ線６ａおよび複数本の走査線３ａが縦横に延びており、それらの交点に対応する位置に画素１００ａが構成されている。複数の画素１００ａの各々には、画素トランジスターとしての電界効果型トランジスター３０、および後述する画素電極９ａが形成されている。電界効果型トランジスター３０のソースにはデータ線６ａが電気的に接続され、電界効果型トランジスター３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続され、電界効果型トランジスター３０のドレインには、画素電極９ａが電気的に接続されている。
【００４８】
半導体装置１０（素子基板）において、画素領域１０ｂの外側領域には走査線駆動回路１０４およびデータ線駆動回路１０１が構成されている。データ線駆動回路１０１は各データ線６ａの一端に電気的に接続しており、画像処理回路から供給される画像信号を各データ線６ａに順次供給する。走査線駆動回路１０４は、各走査線３ａに電気的に接続しており、走査信号を各走査線３ａに順次供給する。
【００４９】
本形態では、走査線駆動回路１０４およびデータ線駆動回路１０１には、図１〜図４を参照して説明した電界効果型トランジスター３０によってＣＭＯＳ回路等が用いられている。かかる電界効果型トランジスター３０は、オン電流が高いため、高速動作が可能である等の利点がある。
【００５０】
各画素１００ａにおいて、画素電極９ａは、後述する対向基板に形成された共通電極と液晶を介して対向し、液晶容量５０ａを構成している。また、各画素１００ａには、液晶容量５０ａで保持される画像信号の変動を防ぐために、液晶容量５０ａと並列に保持容量６０が付加されている。本形態では、保持容量６０を構成するために、複数の画素１００ａに跨って走査線３ａと並行して延びた容量線３ｂが形成されている。
【００５１】
（液晶パネル１００ｐおよび半導体装置１０の構成）
図６は、本発明を適用した電気光学装置１００の具体的構成を示す説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した電気光学装置１００の液晶パネル１００ｐを各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。
【００５２】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、電気光学装置１００の液晶パネル１００ｐでは、所定の隙間を介して半導体装置１０（素子基板）と対向基板２０とが所定の隙間を介してシール材１０７によって貼り合わされており、半導体装置１０と対向基板２０との間に液晶層５０が保持されている。シール材１０７は、光硬化樹脂や熱硬化性樹脂等からなる接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー、あるいはガラスビーズ等のギャップ材が配合されている。本形態において、半導体装置１０の基体は基板本体１０ｄであり、対向基板２０の基体は透光性基板２０ｄである。
【００５３】
半導体装置１０において、シール材１０７の外側領域では、半導体装置１０の一辺に沿ってデータ線駆動回路１０１および複数の端子１０２が形成されており、この一辺に隣接する他の辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、半導体装置１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための上下導通材１０９が形成されている。
【００５４】
詳しくは後述するが、半導体装置１０には、アルミニウムやアルミニウム合金等といったアルミニウム系材料や、銀や銀合金等といった銀系材料からなる反射性の画素電極９ａがマトリクス状に形成されている。
【００５５】
対向基板２０には、シール材１０７の内側領域に遮光性材料からなる額縁１０８が形成され、その内側が画像表示領域１０ａとされている。対向基板２０には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜からなる透光性の共通電極２１が形成されている。
【００５６】
なお、画素領域１０ｂには、額縁１０８と平面的に重なる領域にダミーの画素が構成される場合があり、この場合、画素領域１０ｂのうち、ダミー画素を除いた領域が画像表示領域１０ａとして利用されることになる。
【００５７】
かかる反射型の電気光学装置１００では、図７（ｂ）に矢印Ｌで示すように、対向基板２０の側から入射した光を反射性の画素電極９ａで反射して再び、対向基板２０の側から出射する間に液晶層５０によって光変調される。なお、電気光学装置１００は、モバイルコンピューター、携帯電話機等といった電子機器のカラー表示装置として用いることができ、この場合、対向基板２０には、カラーフィルター（図示せず）や保護膜が形成される。また、対向基板２０の光入射側の面には、使用する液晶層５０の種類、すなわち、ＴＮ（ツイステッドネマティック）モード、ＳＴＮ（スーパーＴＮ）モード等々の動作モードや、ノーマリホワイトモード／ノーマリブラックモードの違いに応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板等が所定の向きに配置される。さらに、電気光学装置１００は、後述する投射型表示装置（液晶プロジェクタ）において、ＲＧＢ用のライトバルブとして用いることができる。この場合、ＲＧＢ用の各電気光学装置１００の各々には、ＲＧＢ色分解用のダイクロイックミラーを介して分解された各色の光が投射光として各々入射されることになるので、カラーフィルタは形成されない。
【００５８】
（各画素の構成）
図７は、本発明を適用した電気光学装置１００の画素構成を示す説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した反射型の電気光学装置１００に用いた半導体装置１０において相隣接する画素の平面図、およびそのＡ１−Ａ１′線に相当する位置で電気光学装置１００を切断したときの断面図である。なお、図７（ａ）において、データ線６ａおよびドレイン電極６ｂは一点鎖線で示し、走査線３ａおよび容量線３ｂは実線で示し、結晶化シリコン層１ａ（半導体層）は短い点線、画素電極９ａについては二点鎖線で示してある。
【００５９】
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、半導体装置１０には、石英基板等からなる基板本体１０ｄの第１面１０ｘおよび第２面１０ｙのうち、対向基板２０側に位置する第１面１０ｘにシリコン酸化膜等からなる下地層１１が形成されているとともに、その上層側において、画素電極９ａと平面的に重なる位置にＮチャネル型の電界効果型トランジスター３０が形成されている。
【００６０】
電界効果型トランジスター３０は、図１〜図４を参照して説明した結晶化シリコン層１ａを能動層として備えている。結晶化シリコン層１ａにはチャネル領域１ｇ、ソース領域１ｂ、およびドレイン領域１ｃが形成されており、結晶化シリコン層１ａの表面側には、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜からなる透光性のゲート絶縁層２が形成されている。ゲート絶縁層２の表面には、金属膜やドープトシリコン膜からなるゲート電極３ｃ（走査線３ａ）が形成されている。結晶化シリコン層１ａにおけるドレイン領域１ｃからの延設部分１ｅには、ゲート絶縁層２を介して容量線３ｂが対向し、保持容量６０が形成されている。
【００６１】
電界効果型トランジスター３０の上層側には、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等からなる層間絶縁膜７１、およびシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等からなる層間絶縁膜７５が形成されている。層間絶縁膜７１の表面には、ソース電極６ｃ（データ線６ａ）およびドレイン電極６ｂが形成され、ソース電極６ｃ（データ線６ａ）は、層間絶縁膜７１に形成されたコンタクトホール７１ａを介してソース領域１ｂに電気的に接続し、ドレイン電極６ｂは、層間絶縁膜７１に形成されたコンタクトホール７１ｂを介してドレイン領域１ｃに電気的に接続している。
【００６２】
層間絶縁膜７５の表面には画素電極９ａが島状に形成されており、画素電極９ａは、層間絶縁膜７５に形成されたコンタクトホール７５ｂを介してドレイン電極６ｂに電気的に接続されている。かかる電気的な接続を行なうにあたって、本形態では、コンタクトホール７５ｂの内部は、プラグ８０と称せられる導電膜によって埋められ、画素電極９ａは、プラグ８０を介してドレイン電極６ｂに電気的に接続されている。かかる構成によれば、画素電極９ａの表面にコンタクトホール７５ｂに起因する凹凸が発生しないという利点がある。
【００６３】
層間絶縁膜７５の表面とプラグ８０の表面は、連続した平坦面を形成しており、かかる平坦面上に反射性の画素電極９ａが形成されている。また、隣接する画素電極９ａの間において、画素電極９ａの厚さ寸法に相当する深さの溝状凹部は表面絶縁膜７８で埋められている。このため、画素電極９ａと表面絶縁膜７８とは連続した平坦面を形成しており、かかる平坦面上に、シリコン酸化膜等からなる下地保護膜１６０が形成されている。また、下地保護膜１６０の上層には、斜方蒸着されたシリコン酸化膜からなる配向膜１６が形成されている。
【００６４】
対向基板２０では、透光性基板２０ｄにおいて半導体装置１０と対向する面全体にＩＴＯ膜からなる共通電極２１が形成され、共通電極２１の表面には、シリコン酸化膜等からなる下地保護膜２６０が形成されている。また、下地保護膜２６０の上層には、斜方蒸着されたシリコン酸化膜からなる配向膜２６が形成されている。
【００６５】
このように構成した半導体装置１０と対向基板２０は、画素電極９ａと共通電極２１とが対面するように対向配置され、かつ、これらの基板間には、シール材１０７により囲まれた空間内に電気光学物質としての液晶層５０が封入されている。液晶層５０は、画素電極９ａからの電界が印加されていない状態で、半導体装置１０および対向基板２０に形成された配向膜１６、２６により所定の配向状態をとる。液晶層５０は、一種または数種のネマティック液晶を混合したもの等からなる。
【００６６】
［電子機器への搭載例］
図８は、本発明を適用した反射型の電気光学装置１００を用いた電子機器の説明図である。本発明に係る反射型の電気光学装置１００は、図８（ａ）に示す投射型表示装置（液晶プロジェクター／電子機器）や、図８（ｂ）、（ｃ）に示す携帯用電子機器に用いることができる。
【００６７】
図８（ａ）に示す投射型表示装置１０００は、システム光軸Ｌに沿って光源部８１０、インテグレーターレンズ８２０および偏光変換素子８３０が配置された偏光照明装置８００を有している。また、投射型表示装置１０００は、システム光軸Ｌに沿って、偏光照明装置８００から出射されたＳ偏光光束をＳ偏光光束反射面８４１により反射させる偏光ビームスプリッタ８４０と、偏光ビームスプリッター８４０のＳ偏光光束反射面８４１から反射された光のうち、青色光（Ｂ）の成分を分離するダイクロイックミラー８４２と、青色光が分離された後の光束のうち、赤色光（Ｒ）の成分を反射させて分離するダイクロイックミラー８４３とを有している。また、投射型表示装置１０００は、各色光が入射する３枚の電気光学装置１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ（電気光学装置１００）を備えている。かかる投射型表示装置１０００は、赤色用、緑色用、青色用の３つの電気光学装置１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂにて変調された光をダイクロイックミラー８４２、８４３、および偏光ビームスプリッター８４０にて合成した後、この合成光を投射光学系８５０によってスクリーン８６０に投射する。
【００６８】
次に、図８（ｂ）に示す携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１、スクロールボタン３００２、並びに表示ユニットとしての電気光学装置１００〈直視型表示装置〉を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、電気光学装置１００に表示される画面がスクロールされる。図８（ｃ）に示す情報携帯端末４０００（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）は、複数の操作ボタン４００１、電源スイッチ４００２、並びに表示ユニットとしての電気光学装置１００を備えており、電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が電気光学装置１００に表示される。
【００６９】
また、本発明を適用した電気光学装置１００が搭載される電子機器としては、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すものの他、ヘッドマウンティトディスプレイ、デジタルスチールカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型、モニター直視型のビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、銀行端末等の電子機器等が挙げられる。
【００７０】
さらに、電気光学装置１００を透過型に構成した場合も、透過型の投射型表示装置のライトバルブや、直視型の表示装置に本発明を適用した電気光学装置１００を用いることができる。
【符号の説明】
【００７１】
１ａ、１ｚ・・結晶化シリコン層、１ｘ・・第１多結晶シリコン層、４ｘ・・非結晶シリコン層、４ｙ・・第２多結晶シリコン層、８・・金属触媒層、１０・・半導体装置（素子基板）、１０ｄ・・基板本体（基板）、１１・・下地層、３０・・電界効果型トランジスター、１００・・電気光学装置
【図１】
0005510005.tif 000002
【図５】
0005510005.tif 000003
【図６】
0005510005.tif 000004
【図８】
0005510005.tif 000005
【図２】
0005510005.tif 000006
【図３】
0005510005.tif 000007
【図４】
0005510005.tif 000008
【図７】
0005510005.tif 000009