(57)【要約】【課題】レーザビームのビームパラメータに影響されることなく、レーザビームの損失を防止し、常に照射面にエネルギー分布の均一なビームスポットを形成することができるビームホモジナイザ、およびレーザ照射装置の提供、並びに半導体装置の作製方法の提供。【解決手段】レーザ発振器から射出したレーザビームの均一化に用いる光導波路又はライトパイプの入射口に偏向体を備える。前記偏向体の反射面をレーザビームの光軸に対して傾斜角度を持たせるように備えることにより、光導波路又はライトパイプの入射口径を広げレーザビームの損失を防止する。また、偏向体に角度調整機構を備えることにより、導波部射出口においてエネルギー分布の均一なビームスポットを形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波路の入射口に偏向体を有し、
前記光導波路は、レーザビームの光軸に対して平行に配置され、
前記偏向体は、レーザビームの光軸に対して傾斜を有する２つの反射面を有することを特徴とするビームホモジナイザ。
【請求項２】
シリンドリカルレンズアレイ、光導波路、偏向体を有し、
前記光導波路は、レーザビームの光軸に対して平行に配置され、
前記偏向体は、前記光導波路の入射口に備えられており、
前記偏向体は、レーザビームの光軸に対して傾斜を有する２つの反射面を有することを特徴とするビームホモジナイザ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記反射面の傾斜角度θは、レーザビームの収束角をαとした場合、α＜θ＜（９０°＋α）／２とすることを特徴とするビームホモジナイザ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記光導波路は、向い合う２つの反射面を有することを特徴とするビームホモジナイザ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記偏向体は、前記反射面の傾斜角度を調整する角度調整機構を有することを特徴とするビームホモジナイザ。
【請求項６】
ライトパイプの入射口に偏向体を有し、
前記ライトパイプは、レーザビームの光軸に対して平行に配置され、
前記偏向体は、レーザビームの光軸に対して傾斜を有する２つの反射面を有することを特徴とするビームホモジナイザ。
【請求項７】
シリンドリカルレンズアレイ、ライトパイプ、偏向体を有し、
前記ライトパイプは、レーザビームの光軸に対して平行に配置され、
前記偏向体は、前記ライトパイプの入射口に備えられており、
前記偏向体は、レーザビームの光軸に対して傾斜を有する２つの反射面を有することを特徴とするビームホモジナイザ。
【請求項８】
請求項６又は請求項７において、
前記反射面の傾斜角度θは、レーザビームの収束角をαとした場合、α＜θ＜（９０°＋α）／２とすることを特徴とするビームホモジナイザ。
【請求項９】
請求項６乃至請求項８のいずれか一において、
前記ライトパイプは、向い合う２つの反射面を有することを特徴とするビームホモジナイザ。
【請求項１０】
請求項６乃至請求項９のいずれか一において、
前記偏向体は、前記反射面の傾斜角度を調整する角度調整機構を有することを特徴とするビームホモジナイザ。
【請求項１１】
請求項５又は請求項１０において、
前記角度調整機構は、ゴニオメータ、またはマニピュレータであることを特徴とするビームホモジナイザ。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一において、
前記ビームホモジナイザから被照射面に照射されるビームスポットのアスペクト比が１００以上であることを特徴とするビームホモジナイザ。
【請求項１３】
レーザ発振器と、ビームホモジナイザとを有し、
前記ビームホモジナイザは、光導波路、偏向体を有し、
前記光導波路は、レーザビームの光軸に対して平行に配置され、
前記偏向体は、前記光導波路の入射口に備えられており、
前記偏向体は、レーザビームの光軸に対して傾斜を有する２つの反射面を有することを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記反射面の傾斜角度θは、レーザビームの収束角をαとした場合、α＜θ＜（９０°＋α）／２とすることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項１５】
請求項１３又は請求項１４において、
前記光導波路は、向い合う２つの反射面を有することを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項１６】
請求項１３乃至請求項１５のいずれか一において、
前記偏向体は、前記反射面の傾斜角度を調整する角度調整機構を有することを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項１７】
レーザ発振器と、ビームホモジナイザとを有し、
前記ビームホモジナイザは、ライトパイプ、偏向体を有し、
前記ライトパイプは、レーザビームの光軸に対して平行に配置され、
前記偏向体は、前記ライトパイプの入射口に備えられており、
前記偏向体は、レーザビームの光軸に対して傾斜を有する２つの反射面を有することを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項１８】
請求項１７において、
前記反射面の傾斜角度θは、レーザビームの収束角をαとした場合、α＜θ＜（９０°＋α）／２とすることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項１９】
請求項１７又は請求項１８において、
前記ライトパイプは、向い合う２つの反射面を有することを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項２０】
請求項１７乃至請求項１９のいずれか一において、
前記偏向体は、前記反射面の傾斜角度を調整する角度調整機構を有することを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項２１】
請求項１３乃至請求項２０のいずれか一において、
前記レーザ発振器は、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ガラスレーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、Ａｒレーザのいずれかであることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項２２】
請求項１６又は請求項２０において、
前記角度調整機構は、ゴニオメータ、またはマニピュレータであることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項２３】
請求項１３乃至請求項２２のいずれか一において、
前記ビームホモジナイザから被照射面に照射されるビームスポットのアスペクト比が１００以上であることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項２４】
基板上に非単結晶半導体膜を形成し、
光源から発せられたレーザビームの被照射面におけるエネルギー分布をシリンドリカルレンズアレイ、偏向体、及び光導波路により均一にし、
前記非単結晶半導体膜が形成された前記基板をステージに備え、
前記非単結晶半導体膜の表面を前記被照射面に一致させ、
前記レーザビームを照射しながら前記ステージを前記レーザビームに対して相対的に走査させ、
前記非単結晶半導体膜を熱処理することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２５】
請求項２４において、
前記レーザビームを、前記被照射面においてエネルギー分布の均一な長方形状のビームスポットに成形し、
前記シリンドリカルレンズアレイは前記長方形状のビームスポットの長辺方向のエネルギー分布を均一化し、かつ前記光導波路は前記長方形状のビームスポットの短辺方向のエネルギー分布を均一化することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２６】
請求項２４又は請求項２５において、
前記光導波路は前記レーザビームの光軸に対して平行に配置され、
前記偏向体は前記光導波路の入射口に備えられ、
前記偏向体が有する２つの反射面はレーザビームの光軸に対して傾斜を有するものであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２７】
請求項２６において、
前記反射面の傾斜角度θは、レーザビームの収束角をαとした場合、α＜θ＜（９０°＋α）／２とすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２８】
請求項２４乃至請求項２７のいずれか一において、
前記光導波路は、向い合う２つの反射面を有するものであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２９】
請求項２４乃至請求項２８のいずれか一において、
前記偏向体は、前記反射面の傾斜角度を調整する角度調整機構を有するものであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３０】
基板上に非単結晶半導体膜を形成し、
光源から発せられたレーザビームの被照射面におけるエネルギー分布をシリンドリカルレンズアレイ、偏向体、及びライトパイプにより均一にし、
前記非単結晶半導体膜が形成された前記基板をステージに備え、
前記非単結晶半導体膜の表面を前記被照射面に一致させ、
前記レーザビームを照射しながら前記ステージを前記レーザビームに対して相対的に走査させ、
前記非単結晶半導体膜を熱処理することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３１】
請求項３０において、
前記レーザビームを、前記被照射面においてエネルギー分布の均一な長方形状のビームスポットに成形し、
前記シリンドリカルレンズアレイは前記長方形状のビームスポットの長辺方向のエネルギー分布を均一化し、かつ前記ライトパイプは前記長方形状のビームスポットの短辺方向のエネルギー分布を均一化することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３２】
請求項３０又は請求項３１において、
前記ライトパイプは前記レーザビームの光軸に対して平行に配置され、
前記偏向体は前記ライトパイプの入射口に備えられ、
前記偏向体が有する２つの反射面はレーザビームの光軸に対して傾斜を有するものであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３３】
請求項３２において、
前記反射面の傾斜角度θは、レーザビームの収束角をαとした場合、α＜θ＜（９０°＋α）／２とすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３４】
請求項３０乃至請求項３３のいずれか一において、
前記ライトパイプは、向い合う２つの反射面を有するものであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３５】
請求項３０乃至請求項３４のいずれか一において、
前記偏向体は、前記反射面の傾斜角度を調整する角度調整機構を有するものであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３６】
請求項３０乃至請求項３４のいずれか一において、
前記レーザビームの発振器は、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ガラスレーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、Ａｒレーザのいずれかを備えたものであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３７】
請求項３５において、
前記角度調整機構は、ゴニオメータ、またはマニピュレータであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３８】
請求項３０乃至請求項３７のいずれか一において、
前記光源から被照射面に照射されるビームスポットのアスペクト比は、１００以上であ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】
本発明は被照射面におけるビームスポットのエネルギー分布をある特定の領域で均一化するビームホモジナイザに関する。また、レーザ発振器及び前記ビームホモジナイザとを備え、レーザ発振器から射出したレーザビームを前記ビームホモジナイザを介して均一化し、前記ビームスポットを前記被照射面に照射することによりアニール処理等を行うレーザ照射装置に関する。さらに前記レーザ照射装置を用いた半導体装置の作製方法に関する。なお、半導体装置には、液晶表示装置やエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）を利用した発光装置、電気光学装置および電気機器を含むものとする。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造過程において、ガラス基板上の半導体膜を結晶化させる工程が採用されている。半導体膜の結晶化は、例えばレーザ照射装置を用いたアニールにより行われる。レーザによるアニールは半導体膜にのみ局所的にエネルギーを与えることができるため、従来のアニールで問題となっていたガラスの軟化を防止できる利点がある。
【０００３】
近年では基板の大型化に伴い、大出力のレーザ発振器が使用されている。エキシマレーザ等に代表される出力の大きいレーザビームを、被照射面において線状のビームスポットとなるように光学系にて加工し、そのビームスポットの照射位置を被照射面に対して相対的に走査させる方法が広く利用されている。前記の方法により、高い量産性を得ることが可能である。
【０００４】
線状のビームスポットを照射する際には、線状のビームスポットをそのビームスポットの線方向に垂直な方向（以下、幅方向と称する）に徐々にずらしながら重ねて照射する。重ねて照射することにより、半導体膜の結晶粒の成長を促進させることができ、電子の移動度等の特性を向上させることが可能となる。
【０００５】
なお、半導体膜のレーザによるアニールを行う場合、線状のビームスポットの幅方向のエネルギー分布や密度をレーザによるアニールに最適な条件とする必要がある。また、レーザ照射装置を用いて半導体膜を均一にアニールするためには、光学系により形成される線状のビームスポットのエネルギー分布や密度の変動を抑制する必要がある。しかし、シリンドリカルレンズアレイを適用したホモジナイザを使用した場合、レーザ発振状態の変化に起因して拡がり角等のビームパラメータが変動すると、均一な線状のビームスポットの得られる面の位置が変化する現象が見られた。その結果、照射面における線状のビームスポットのエネルギー分布や密度に変動が生じる欠点があった。そのため、シリンドリカルレンズアレイの代わりに光導波路を使用したビームホモジナイザやそれを搭載したレーザによるアニール装置が提案された（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−１３４７８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光導波路とは、レーザビームを一定領域に閉じ込め、伝送する能力を持った光路である。ビームホモジナイザとして光導波路を適用した場合、光導波路内に入射したレーザビームは光導波路内部で反射を繰り返し、光導波路の射出口においてレーザビームのエネルギーが均一化された均一面が形成される。均一面の面積は光導波路の射出口の面積に等しいため、均一面の面積の変動は起こらない。したがって照射面に投影されるビームスポットのエネルギー密度の変動を抑制できる利点がある。
【０００７】
ここで、図１４を用いて、光導波路によるビームスポットのエネルギー分布を均一化する方法について説明する。まず、図１４（ａ）の側面図について説明する。向い合う２つの反射面１２０２ａ、１２０２ｂを有する光導波路１２０２、被照射面１２０３を用意し、レーザビームを紙面左側から入射させる。光導波路１２０２が存在するときの光線１２０１ａは実線で、光導波路１２０２が存在しないときの光線１２０１ｂは破線で示す。光導波路１２０２が存在しないとき紙面左側から入射する光線１２０１ｂは、破線で示したように、被照射面１２０３上の領域１２０３ａ、１２０３ｂ及び１２０３ｃの領域に到達する。
【０００８】
一方、光導波路１２０２が存在するときには、光線１２０１ａで示したように、光線は光導波路１２０２の反射面によって反射され、すべての光線が被照射面１２０３上の領域１２０３ｂの領域に到達する。つまり、光導波路１２０２が存在しないときに被照射面領域１２０３ａ及び１２０３ｃの領域に到達する光線が、光導波路１２０２が存在するときにはすべて被照射面領域１２０３ｂの領域に到達する。つまり入射する光線は拡がりが抑えられ、被照射面領域１２０３ｂに重ね合わされることになる。このように、入射するレーザビームを分割し、分割されたレーザビームを同じ位置に重ね合わせることで、重ね合わされた位置におけるビームスポットのエネルギー分布は均一化される。この例において、光導波路がない場合の被照射面１２０３での光線の拡がりの長さ（領域１２０３ａ、１２０３ｂ、１２０３ｃをあわせた長さ）をＡとし、光導波路がある場合の被照射面１２０３での光線の拡がり（領域１２０３ｂ）の長さをＢとする。このとき、Ａ／Ｂはレーザビームの分割数である。分割数は、被照射面において均一化に寄与するレーザビームの本数に相当する。
【０００９】
ホモジナイザは一般的にレーザビームの分割数が多くなるほど、分割されたレーザビームが重ね合わされた位置でのエネルギー分布の均一性は高くなる。上記光導波路１２０２において、レーザビームの分割数を多くするには、上記光導波路１２０２内での反射回数を多くすることで可能となる。つまり、光導波路が有する２つの反射面の光線入射方向における長さを長くするとよい。また、向い合う反射面の間隔を小さくすることでも分割数を大きくすることができる。あるいは、入射する光線のＮＡ（開口数）を大きくすることによっても分割数を大きくすることができる。
【００１０】
光導波路を使用すれば、上記の方法によりレーザビームの均一化が可能となる。ただし、光導波路を使用した光学系では、レーザビームを光導波路に入射させるために、レンズでレーザビームを光導波路の入射口径反射面間の距離以下の大きさまで集光させる必要がある。ここで、レーザ発振器の発振状態が変化すると、ビームパラメータが変化し、レーザビームの集光特性が悪化することがある。例えば、レーザ発振器の発振周波数を高くすると、レーザビームの拡がり角が大きくなり、集光位置におけるビームスポット径を光導波路の入射口径反射面間の距離以下にまで小さくできなくなる。その結果、光導波路にレーザビームを全て入射させることが不可能になり、光導波路の入射口においてレーザビームの損失が発生する。ビームスポットの均一性を向上させるため、光導波路の向い合う反射面の間隔を小さくした場合には上記の現象が特に顕著となる。光導波路を適用した装置でレーザアニールを行う場合、量産装置として生産性を維持するためには、レーザ発振状態の変化に伴う上記のレーザビームの損失は防止する必要がある。なお、本明細書中で、レーザアニールとはレーザ照射装置を用いた熱処理のことを指す。
【００１１】
また、拡がり角などのビームパラメータは、レーザ発振状態だけではなく、レーザ発振器のウィンドウなどのメンテナンス状態にも依存して変化する。光導波路の射出口で均一面を形成させる場合、特に光導波路に入射するレーザビームの入射角と、光導波路の長さ、光導波路の反射面間の幅距離等を考慮し、最適化された位置に光導波路を配置する必要がある。ここでビームパラメータに変化が生じると、光導波路内でのレーザビームの挙動が変化するため、光導波路の射出口において均一面が形成できなくなる現象が見られる。その結果、照射面に投影されるビームスポットのエネルギー分布の均一性が悪化する。
【００１２】
半導体膜をレーザアニールする場合には、常に同一の照射条件で処理する必要があるが、上記の理由により照射面に投影されるビームスポットのエネルギー分布が悪化すると、同一の照射条件で半導体膜をレーザアニールすることが不可能になる。したがって半導体装置の量産においては上記の現象は問題となる。
【００１３】
なお、光導波路の代わりにライトパイプを使用した場合にも同様の理由により、レーザビームの損失やビームスポットのエネルギー分布の均一性が悪化する問題が生じる。ライトパイプとは、空気と材質等の屈折率差による全反射を利用してレーザビームを伝送し、エネルギー分布の均一化を行うものであり、円錐形、ピラミッド形、円柱形などの形状に引き出される透明部材のことをいう。
【００１４】
本発明は上記の問題点を鑑みて、光学系でのレーザビームの損失を極力抑えながら、均一なビームスポットを形成することのできるビームホモジナイザを提供する。また、本発明は上記ビームホモジナイザを用いたレーザ照射装置及び半導体装置の作製方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本明細書で開示するビームホモジナイザは、光導波路の入射口に偏向体を有し、前記光導波路は、レーザビームの光軸に対して平行に配置され、前記偏向体は、レーザビームの光軸に対して傾斜を有する２つの反射面を備えていることを特徴とするものである。
【００１６】
前記偏向体における反射面がレーザビームの光軸に対して傾斜を有することにより、偏向体に入射するレーザビーム光導波路の入射口を広げることができる。そのため、レーザビームの損失の発生を防止することが可能である。偏向体に入射したレーザビームは、光軸に対して傾斜を有する反射面により偏向される。偏向されたレーザビームは偏向体の直後に設置された光導波路に入射する。
【００１７】
光導波路は、レーザビームを伝送する反射面がレーザビームの光軸に対して平行に配置されたものである。レーザビームは光導波路内で反射を繰り返すことにより、エネルギー分布の均一化が進行する。ここで、光導波路の射出口において高い均一性を有するビームスポットを得るためには、レーザビームを伝送する反射面の間隔を可能な限り狭くする必要がある。この場合、レーザビームを光導波路の反射面間隔より小さく集光して光導波路に入射させる必要が生じるが、本発明では偏向体でレーザビームを偏向させることにより、光導波路の入射口において、レーザビームを光導波路の入射口径反射面間の距離以下の大きさに集光にすることができる。これにより、光導波路に、レーザビームを効率良く入射させることができる。上記の構成により、レーザビームの損失を防止しながら、同時に均一性の高いビームスポットを容易に得ることが可能となる。
【００１８】
本発明の他の構成は、シリンドリカルレンズアレイ、光導波路、偏向体を有し、前記光導波路は、レーザビームの光軸に対して平行に配置され、前記偏向体は、前記光導波路の入射口に備えられており、前記偏向体は、レーザビームの光軸に対して傾斜を有する２つの反射面を備えていることを特徴とする。
【００１９】
上記ビームホモジナイザの発明の構成において、前記反射面の傾斜角度θは、レーザビームの収束角をαとした場合、α＜θ＜（９０°＋α）／２となるように設定することを特徴とする。
【００２０】
上記ビームホモジナイザの発明の構成において、前記光導波路は、向い合う２つの反射面を有することを特徴とする。
【００２１】
上記ビームホモジナイザの発明の構成において、前記偏向体は、前記反射面の傾斜角度を調整する角度調整機構を有すると好ましい。
【００２２】
偏向体の反射面の傾斜角度を調整することにより、光導波路におけるレーザビームの反射回数を調整することができる。そのため、光導波路の射出口において均一なエネルギー分布を持つビームスポットを形成することが可能になる。
【００２３】
上記ビームホモジナイザの発明の構成において、前記角度調整機構は、例えば、ゴニオメータ、またはマニピュレータであることを特徴とする。
【００２４】
上記ビームホモジナイザの発明の構成において、前記ビームスポットのアスペクト比は、１００以上であると好ましい。
【００２５】
本発明が開示するビームホモジナイザの他の発明の構成は、上記のビームホモジナイザにおいて、光導波路を、ライトパイプに置き換えたものである。ライトパイプとは、通常、全反射によって一端から他端に光を送る円錐形、ピラミッド形、円柱形などの形状に引き出される透明部材のことをいう。なお、光伝送にはミラーによる反射を用いてもよい。
【００２６】
本明細書で開示するレーザ照射装置に関する発明の構成は、レーザ発振器と、ビームホモジナイザとを有し、前記ビームホモジナイザは、光導波路、偏向体を有し、前記光導波路は、レーザビームの光軸に対して平行に配置され、前記偏向体は、前記光導波路の入射口に備えられており、前記偏向体は、レーザビームの光軸に対して傾斜を有する２つの反射面を備えていることを特徴とする。
【００２７】
上記レーザ照射装置の発明の構成において、前記光導波路は向い合う２つの反射面を有することを特徴とする。
【００２８】
上記レーザ照射装置の発明の構成において、前記偏向体は、前記反射面の傾斜角度を調整する角度調整機構を有すると好ましい。
【００２９】
上記レーザ照射装置の発明の構成において、前記レーザ発振器は、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ガラスレーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、Ａｒレーザのいずれかであることを特徴としている。
【００３０】
上記レーザ照射装置の発明の構成において、前記角度調整機構は、例えば、ゴニオメータ、またはマニピュレータであることを特徴とする。
【００３１】
上記レーザ照射装置の発明の構成において、前記ビームスポットのアスペクト比は、１００以上であると好ましい。
【００３２】
本明細書が開示するレーザ照射装置の他の発明の構成は、上記のビームホモジナイザにおいて、光導波路を、ライトパイプに置き換えたものである。
【００３３】
本明細書が開示する半導体装置の作製方法に関する発明の構成は、基板上に非単結晶半導体膜を形成し、光源から発せられたレーザビームの被照射面におけるエネルギー分布をシリンドリカルレンズアレイ、偏向体、及び光導波路により均一にし、前記非単結晶半導体膜が形成された前記基板をステージに備え、前記非単結晶半導体膜の表面を前記被照射面に一致させ、前記レーザビームを照射しながら前記ステージを前記レーザビームに対して相対的に走査させ、前記非単結晶半導体膜をレーザアニールすることを特徴とする。
【００３４】
上記半導体装置の作製方法に関する発明の構成において、前記レーザビームを、前記被照射面においてエネルギー分布の均一な長方形状のビームスポットに形成し、前記シリンドリカルレンズアレイは前記長方形状のビームスポットの長辺方向のエネルギー分布を均一化し、かつ前記光導波路は前記長方形状のビームスポットの短辺方向のエネルギー分布を均一化することを特徴とする。
【００３５】
上記半導体装置の作製方法に関する発明の構成において、前記光導波路は前記レーザビームの光軸に対して平行に配置され、前記偏向体は前記光導波路の入射口に備えられ、前記偏向体が有する２つの反射面はレーザビームの光軸に対して傾斜を有するものであることを特徴とする。
【００３６】
上記半導体装置の作製方法に関する発明の構成において、前記光導波路は、向い合う２つの反射面を有することを特徴とする。
【００３７】
上記半導体装置の作製方法に関する発明の構成において、前記偏向体は、前記反射面の傾斜角度を調整する角度調整機構を有すると好ましい。
【００３８】
上記半導体装置の作製方法に関する発明の構成において、前記レーザ発振器は、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ガラスレーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、Ａｒレーザのいずれかであることを特徴とする。
【００３９】
上記半導体装置の作製方法に関する発明の構成において、前記角度調整機構は、例えばゴニオメータ、またはマニピュレータであることを特徴とする。
【００４０】
上記半導体装置の作製方法に関する発明の構成において、前記ビームスポットのアスペクト比は、１００以上であると好ましい。
【００４１】
本明細書が開示する半導体装置の作製方法の他の発明の構成は、レーザビームのエネルギー分布の均一化に用いる光導波路を、ライトパイプに置き換えたものである。
【発明の効果】
【００４２】
本発明のビームホモジナイザには、レーザ発振器から射出したレーザビームの均一化に用いる光導波路又はライトパイプの入射口に偏向体が設けられており、偏向体が有する反射面をレーザビームの光軸に対して傾斜角度を持たせるように取り付けることにより、レーザビーム光導波路又はライトパイプの入射口径を大きくすることができる。そのため、レーザビームの入射口における損失を防止することが可能になる。また、レーザビームを偏向体で偏向することにより、レーザビームの損失を防止しながら反射面間の狭い光導波路又はライトパイプにレーザビームを入射させることができる。そのため、均一性の高いビームスポットを容易に得ることが可能となる。また、前記偏向体の反射面の傾斜角度を調整することにより、照射面でのビームスポットのエネルギー分布を調整することが可能となる。上記の利点により、周波数の変化などに起因してレーザビームの発振状態が変化しても、光導波路又はライトパイプにおけるレーザビームの損失を防止し、レーザビームのエネルギーを効率良く利用することができる。さらに、均一なエネルギー分布を持つビームスポットを形成することが可能となる。
【００４３】
また、上記ビームホモジナイザを備えたレーザ照射装置から射出される長方形状のビームスポットを、半導体膜に対し、長方形状の短辺方向に走査すると、半導体膜のレーザアニールを一定の条件で効率良く行うことが可能になる。また、ビームスポットのエネルギー分布の不均一性に起因する結晶性の不均一性の発生を抑制することができ、基板面内の結晶性の均一性を向上させることができる。さらに、本発明によりレーザ照射装置としての高い安定性が確保でき、またレーザビームの損失を防止することにより、ランニングコストの低減が図れる。本発明を、低温ポリシリコンＴＦＴの量産ラインに適用すれば、動作特性の高いＴＦＴを効率良く生産することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
本発明のビームホモジナイザは、光導波路の入射口に偏向体が備えられている。なお、偏向体は、向い合う２つの反射面を有している。図１に本発明が開示するビームホモジナイザを示す。偏向体１０６には反射面１０４ａ、１０４ｂが備えられている。反射面１０４ａ、１０４ｂは、レーザビームの光軸１０７に対して傾斜を持たせ設置する。これにより、偏向体１０６の入射口径反射面間の距離１０８を、レーザビームが集光してできたビームスポットの大きさよりも大きくする。図１において光線１０１は光導波路に入射する光線であり、反射面１０４ａ、１０４ｂで偏向された光線は全て光導波路１０２に入射する。光導波路１０２は反射面１０２ａ、１０２ｂで構成されており、反射面１０２ａ、１０２ｂで反射した光線が被照射面１０３上の領域１０３ａの領域に到達する。
【００４５】
ここで、反射面１０４ａ、１０４ｂの傾斜角度θは、偏向された光線が光導波路１０２にすべて入射できるように設定する。反射面１０４ａ、１０４ｂの傾斜角度θは、レーザビームの収束角をαとした場合、α＜θ＜（９０°＋α）／２となるように設定すると良い。ただし、レーザビームが収束するビームウエスト付近ではレーザビームの挙動はガウスビームとして考慮する必要があるため、実際の傾斜角度の調整は、パワーメータ等でレーザビームの損失が無いことを確かめながら行うと良い。
【００４６】
また、光導波路１０２の射出口において形成されるビームスポットのエネルギーが均一化するように傾斜角度を調整する。反射面１０４ａ、１０４ｂの傾斜角度の調整は、反射面１０４ａ、１０４ｂを設置したゴニオメータ等の角度調節手段１０５ａ、１０５ｂにより行う。反射面１０４ａ、１０４ｂの角度調整を行うことにより、光導波路１０２での光線の反射回数を調整することができる。光導波路１０２の射出口におけるビームスポットのエネルギー分布の均一性は、光導波路１０２の光線入射方向における長さと反射面１０２ａと１０２ｂの間隔、レーザビームの入射角等を考慮し最適な調整を行う必要がある。
【００４７】
特に、反射面１０４ａ、１０４ｂの傾斜角度は、光導波路の射出口においてレーザビームが重畳されるように調整する。レーザビームの重畳が起こる条件は、反射面１０４ａ、１０４ｂの最小の傾斜角をθ、最大の傾斜角をθ’とすると、以下の式（１）を満たしていることが目安となる。
ｔａｎ（２θ’−α）−ｔａｎ（２θ−α）＞  ｄ／Ｌ…式（１）
（Ｌ：光導波路１０２の光線入射方向における長さ、ｄ：反射面１０２ａと１０２ｂの間隔）
通常長さＬは距離ｄの数十倍から数百倍となるため、式１を満たす傾斜角の範囲（θ’−θ）は数度程度となる。上記の角度範囲で角度調整機構が動作可能であれば、光導波路の射出口において均一なビームを形成することが可能となる。なお、角度調整は光導波路の射出口にビームプロファイラを設置し、ビームスポットのビームプロファイルを観測しながら行うと好ましい。上記の構成により、光導波路の入射口においてレーザビームの損失を防止し、同時に光導波路の射出口において均一なビームスポットを形成することができる。
【００４８】
次に、本発明で開示する被照射面におけるビームスポットを長方形状にするレーザ照射装置を、図２を用いて説明する。まず、図２（ａ）の平面図について説明する。レーザ発振器２０１から出たレーザビームは図２（ａ）中、矢印の方向に伝搬される。まず、レーザビームは球面レンズ２０２ａ及び２０２ｂにより拡大される。この構成は、レーザ発振器２０１から出るビームスポットが十分に大きい場合には必要ない。
【００４９】
拡大されたレーザビームは、シリンドリカルレンズアレイ２０３により、スポットが長方形の長辺方向に分割される。シリンドリカルレンズアレイ２０３は、シリンドリカルレンズを曲率方向に並べたものである。本実施形態においては、７個シリンドリカルレンズを並べたシリンドリカルレンズアレイを用いている。これにより、長方形状のビームスポットの長辺方向のエネルギー分布の均一化がなされる。なお、シリンドリカルレンズアレイの後方に前記シリンドリカルレンズアレイによって分割された光線を合成するシリンドリカルレンズを配置してもよい。
シリンドリカルレンズアレイ２０３を通過したレーザビームは後方に配置した偏向体２０５に入射する。その後レーザビームは光導波路２０６に入射し、光導波路２０６から射出したレーザビームが被照射面２０８に照射される。
【００５０】
次に、図２（ｂ）の側面図について説明する。レーザ発振器２０１から出たレーザビームは図２（ｂ）中、矢印の方向に伝搬される。まず、レーザビームは球面レンズ２０２ａ及び２０２ｂにより拡大される。この構成は、レーザ発振器２０１から出るビームスポットが十分に大きい場合には必要ない。
【００５１】
レーザビームはシリンドリカルレンズ２０４により、長方形の短辺方向に集光され、シリンドリカルレンズ２０４の後方に配置された偏向体２０５に入射する。偏向体２０５は、向い合う２つの反射面２０５ａ及び２０５ｂを有しており、反射面２０５ａと２０５ｂの間隔はレーザビームの入射口が広く、光導波路２０６に向かい狭くなる。この構造により、レーザビームの損失を防止しながらレーザビームを光導波路２０６に入射させることが可能になる。光導波路２０６は向い合う２つの反射面２０６ａ及び２０６ｂを有する。光導波路２０６では長方形状のビームスポットの短辺方向のエネルギー分布の均一化が行われ、光導波路２０６の射出口において均一なビームスポットが形成される。
【００５２】
なお、前記光導波路２０６は、例えば光線の入射方向に長さ３００ｍｍ、反射面間の距離が０．４ｍｍのものなどが挙げられる。光導波路２０６の入射方向への長さが長く、反射面間の距離が短いほど、また、シリンドリカルレンズ２０４の焦点距離が短ければ短いほどエネルギー分布の均一化は進む。
【００５３】
光導波路２０６の射出口において形成された均一なビームスポットは、ダブレットシリンドリカルレンズ２０７により、被照射面２０８に投影される。すなわち、前記均一なビームスポットと、被照射面２０８とは、ダブレットシリンドリカルレンズ２０７に対して共役な位置にある。ダブレットシリンドリカルレンズ２０７とは、２枚のシリンドリカルレンズ２０７ａ、２０７ｂで構成されているレンズのことをいう。光導波路２０６とダブレットシリンドリカルレンズ２０７により、長方形状のビームスポットの短辺方向のエネルギー分布の均一化がなされ、短辺方向の長さが決定される。なお、被照射面においてビームスポットの均一性をあまり要求しない場合、あるいはダブレットシリンドリカルレンズのＦ値が非常に大きい場合は、シングレットシリンドリカルレンズを用いても良い。
【００５４】
本発明のビームホモジナイザを使用する利点は、均一面の位置が光学系により完全に固定されることである。すなわち、ビームホモジナイザの射出面に均一面が形成されるため、レーザ発振器から射出されるビームの特性がパルス毎及びメンテナンス等によって変化しても前記均一面の位置は変化しない。つまりポインティングスタビリティーの影響を受けにくい。これにより、レーザ発振器の状態の変化に左右されない均一なビームを被照射面に得ることが可能となる。
【００５５】
本発明のビームホモジナイザと組み合わせて用いるレーザ発振器は、大出力でかつ半導体膜によく吸収される波長域を有するものが好ましい。半導体膜として珪素膜を用いた場合、吸収率を考慮し、用いるレーザ発振器の射出するレーザビームの波長は６００ｎｍ以下であることが好ましい。このようなレーザビームを射出するレーザ発振器には、例えば、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ（高調波）、ガラスレーザ（高調波）などがある。
【００５６】
また、現在の技術ではまだ大出力は得られていないが、珪素膜の結晶化に適当な波長のレーザビームを発振するレーザ発振器として、例えば、ＹＶＯ４レーザ（高調波）、ＹＬＦレーザ（高調波）、Ａｒレーザなどがある。
【００５７】
以下、本発明のビームホモジナイザを備えたレーザ照射装置を用いた本発明の半導体装置の作製方法について説明する。まず、大きさが６００×７２０×０．７ｍｍのガラス基板を用意する。この基板には６００℃までの温度であれば充分な耐久性のあるものを使用する。前記ガラス基板上に下地膜として厚さ２００ｎｍの酸化珪素膜を成膜する。さらに、その上から厚さ５５ｎｍの非晶質珪素膜を成膜する。成膜は、共にスパッタ法、あるいはプラズマＣＶＤ法にて行う。
【００５８】
上記成膜済の基板を、４５０℃の窒素雰囲気中で１時間加熱する。本工程は非晶質珪素膜中の水素濃度を減らすための工程である。膜中の水素が多すぎると膜がレーザエネルギーに対して耐えきれないので本工程をいれる。  前記膜内の水素の濃度は１０２０／ｃｍ３以上１０２１／ｃｍ３未満が適当である。ここで、１０２０／ｃｍ３とは、１ｃｍ３あたりに水素原子が１０２０個存在するという意味である。
【００５９】
本実施の形態では、レーザ発振器として、ラムダフィジック社製ＳＴＥＥＬ１０００（ＸｅＣｌエキシマレーザ）を使う。前記エキシマレーザは、パルスレーザである。前記エキシマレーザの最大エネルギーは、１パルスあたり１０００ｍＪ、発振波長は３０８ｎｍ、最大周波数は３００Ｈｚである。基板１枚をレーザ処理する間、該パルスレーザの１パルスごとのエネルギー変動は、±５％以内、好ましくは±２％以内に収まっていると、均一な結晶化が行える。
【００６０】
ここで述べているレーザエネルギーの変動は、以下のように定義する。すなわち、基板１枚を照射している期間のレーザエネルギーの平均値を基準とし、その期間の最小エネルギーまたは最大エネルギーと前記平均値との差を％で表したものである。
【００６１】
レーザビームの照射は例えば、図２に示した被照射面２０８をのせたステージを長方形状のビームスポットの短辺方向に走査させながら行う。このとき、被照射面におけるビームスポットのエネルギー密度や、走査のスピードなどのプロセス条件は、実施者が適宜決めればよい。そのプロセス条件のおおよその目安として、エネルギー密度は３００ｍＪ／ｃｍ２〜１０００ｍＪ／ｃｍ２の範囲、走査のスピードは、長方形状のビームスポットの短辺方向の幅が９０％程度もしくはそれ以上で互いに重なり合う範囲で適当なものを選ぶと、均一なレーザアニールを行える可能性が高い。最適な走査スピードは、レーザ発振器の周波数に依存し、前記周波数に比例すると考えてよい。
【００６２】
こうして、レーザアニール工程が終了する。上記工程を繰り返すことにより、多数の基板を処理できる。前記基板を利用して例えば液晶表示装置や発光装置を公知の方法に従って作製することができる。
【００６３】
上記の例ではレーザ発振器にエキシマレーザを用いた。エキシマレーザはコヒーレンス長が数μｍと非常に小さいため、上記例の光学系に適している。以下に示すレーザにはコヒーレンス長が長いものもあるが、作為的にコヒーレンス長を変えたものを用いればよい。ＹＡＧレーザの高調波やガラスレーザの高調波を用いても同様な大出力が得られ、かつ珪素膜にレーザビームのエネルギーが良く吸収されるので好ましい。珪素膜の結晶化に適当なレーザ発振器として、ＹＶＯ４レーザ（高調波）、ＹＬＦレーザ（高調波）、Ａｒレーザなどがある。これらのレーザビームの波長域は珪素膜によく吸収される。
【００６４】
上記の例では、非単結晶半導体膜には非晶質珪素膜を使ったが、本発明は他の非単結晶半導体にも適用できることが容易に推測できる。例えば、非単結晶半導体膜に非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を使用しても良い。あるいは、非単結晶半導体膜に多結晶珪素膜を使用してもよい。
【実施例１】
【００６５】
本実施例では、実施の形態に記載した光学系とは別の光学系を使用したレーザ照射装置を例を挙げる。図３に本実施例で説明するレーザ照射装置の例を示す。まず、図３（ｂ）の側面図について説明する。レーザ発振器３０１から射出したレーザビームは図３（ｂ）中、矢印の方向に伝搬される。第２面の曲率半径が−１８２ｍｍ、厚さが１０ｍｍのシリンドリカルレンズ３０４により、長方形の短辺方向にビームスポットを集光する。向い合う２つの反射面３０５ａ及び３０５ｂを有する偏向体３０５が前記シリンドリカルレンズの焦点位置になるように偏向体３０５を配置する。反射面３０５ａ及び３０５ｂはレーザビームの光軸に対して５°の角度で傾斜させて配置されており、偏向体３０５の反射面３０５ａ、３０５ｂの距離におけるレーザビームの入射口は１．２ｍｍとする。偏向体３０５で偏向されたレーザビームは光導波路３０６に入射し、ビームスポットのエネルギー分布が均一化される。光導波路３０６は反射面３０６ａ及び３０６ｂにより構成されており、光線の進行方向に長さ３００ｍｍで、反射面間の距離を０．４ｍｍとする。前記光導波路３０６の射出口から０．２ｍｍだけ離れた位置に照射面３０７を置く。前記照射面３０７において短辺方向の長さが０．４ｍｍのエネルギー分布が均一な長方形状のビームスポットが形成される。
【００６６】
次に、図３（ａ）の平面図について説明する。レーザ発振器３０１からレーザビームは図３（ａ）中、矢印の方向に伝搬される。第１面が曲率半径＋３５ｍｍ、幅３ｍｍのシリンドリカルレンズを曲率方向に７つ接合したシリンドリカルレンズアレイ３０２を通過し、長方形の長辺方向に分割されたビームスポットは、第１面が曲率半径＋８１６ｍｍ、厚さ５ｍｍのシリンドリカルレンズ３０３を通し、照射面３０７で重ね合わせる。これにより、長方形の長辺方向のエネルギー分布が均一な長方形状のビームスポットができる。前記シリンドリカルレンズ３０３が長い焦点距離を持つ場合、集光能力が小さくなるため前記シリンドリカルレンズ３０３は無くともよい。図３に示した光学系により、短辺方向の長さが０．４ｍｍ、長辺方向の長さが３００ｍｍのエネルギー分布が均一な長方形状ビームスポットを形成することができる。
【００６７】
本実施例で示した光学系を利用して、例えば発明実施の形態に従った方法にて、半導体膜のレーザアニールを行う。前記半導体膜を利用して例えば液晶表示装置や、発光装置を作製することができる。
【実施例２】
【００６８】
本実施例では、実施例１に記載したレーザ照射装置により、半導体膜のレーザアニールを行う場合の例を挙げる。図４に本実施例で説明するレーザ照射装置の例を示す。まず図４（ｂ）の断面図について説明する。
【００６９】
石英板４０２を通過したレーザビームが、向い合う２つの反射面４０７ａ及び４０７ｂを有する偏向体に入射する。反射面４０７ａ及び４０７ｂにより偏向されたレーザビームは、反射面４０９ａ及び４０９ｂにより構成される光導波路に入射し、ビームスポットが均一化される。なお、反射面４０７ａ及び４０７ｂは、それぞれゴニオメータ４０８ａ及び４０８ｂに設置されている。角度調整機構であるゴニオメータ４０８ａ及び４０８ｂはステージ上方に回転中心があり、それを支点として回転することで、反射面４０７ａ及び４０７ｂをレーザビームの光軸に対して傾けることができる。ゴニオメータ４０８ａ及び４０８ｂにより反射面４０７ａ及び４０７ｂの傾斜角度を調整し、レーザビームの偏向方向を調整することにより、光導波路にレーザビームを全て入射させる。また、光導波路の射出口において均一なビームを形成する。なお、角度調整にはゴニオメータに代えて、自在に角度が調節できるマニピュレータを用いてもよい。
【００７０】
光導波路で均一化されたレーザビームは、基板設置台４０４に設置された基板４０３に照射される。基板設置台４０４は搬送ステージ４０５に設置されており、基板設置台４０４を長方形状のビームスポットの短辺方向に動作させることにより、レーザビームを基板全面に走査させて照射することが可能になる。
【００７１】
このとき、被照射面におけるビームスポットのエネルギー密度や、走査のスピードなどのプロセス条件は、実施者が適宜決めればよい。そのプロセス条件のおおよその目安として、エネルギー密度は３００ｍＪ／ｃｍ２〜１０００ｍＪ／ｃｍ２の範囲、走査のスピードは、長方形状のビームスポットの短辺方向の幅が９０％程度もしくはそれ以上で互いに重なり合う範囲で適当なものを選ぶと、均一なレーザアニールを行える可能性が高い。最適な走査スピードは、レーザ発振器の周波数に依存し、前記周波数に比例すると考えてよい。
【００７２】
次に図４（ａ）の斜視図について説明する。前記偏向体を構成する反射面４０７ａ及び４０７ｂ、ゴニオメータ４０８ａ及び４０８ｂ、光導波路を構成する反射面４０９ａ及び４０９ｂはマウント４０１により覆われている。マウント４０１には管４０６が接続されており、管４０６より不活性ガスが光導波路に流入する。光導波路は射出口以外の部分が密閉されている構造になっている。そのため、管４０６から流入した不活性ガスは光導波路の射出口より流出する。不活性ガスは基板においてレーザビームが照射される領域に吹き付けられる。なお、前記不活性ガスを吹き付けるレーザ照射方法は特開２００３−１７４１１号公報などに記載の方法に従って行うと良い。上記の方法を適用することにより、半導体膜の表面を平坦化できる利点が生じる。
【００７３】
なお、レーザ発振器から射出したレーザビームの拡がり角等のビームパラメータは、レーザ発振器の共振器内のガスの劣化や発振周波数等により変化する。前記ビームパラメータの経時変化が特に大きい場合には、ビームパラメータの変動に応じ、被処理物において照射条件にずれが発生することが予想される。その場合、照射面に形成されるビームスポットの変動を相殺するように偏向体の反射面の角度調整を行うと良い。本発明のレーザ照射装置を適用すれば、上記のゴニオメータなどの比較的簡便な角度調整機構によりレーザ照射条件を一定とすることが可能になる。
【００７４】
本実施例で示したレーザ照射装置を利用して、例えば発明実施の形態に従った方法にて、半導体膜のレーザアニールを行う。前記半導体膜を利用して例えば液晶表示装置や、発光装置を作製することができる。
【実施例３】
【００７５】
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５〜７を用いて説明する。
【００７６】
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５００を用いる。なお、基板５００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。
【００７７】
次いで、基板５００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５０１を形成する。本実施例では下地膜５０１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５０１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５０１ａ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５０１ａ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を形成した。次いで、下地膜５０１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５０１ｂ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５０１ｂ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を形成した。
【００７８】
次いで、下地膜上に半導体膜５０２を形成する。半導体膜５０２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、２５〜８０ｎｍ（好ましくは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。続いて、レーザ結晶化法を行なって得られた結晶質半導体膜を所望の形状に加工して、半導体層６０２〜６０６を形成する。もちろん、レーザ結晶化法だけでなく、他の公知の結晶化処理（ＲＴＡやファーネスアニール炉等を利用した熱結晶化法、ニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法等）と組み合わせて行なってもよい。
【００７９】
レーザ結晶化法において、パルス発振型または連続発光型のエキシマレーザやＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザ等を用いることができる。これらのレーザを用いる場合には、レーザ発振器から放射されたレーザビームを光学系で線状に集光し半導体膜に照射する方法を用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣選択するものであるが、エキシマレーザを用いる場合はパルス発振周波数３０〜３００Ｈｚとし、レーザエネルギー密度を１００〜８００ｍＪ／ｃｍ２（代表的には２００〜７００ｍＪ／ｃｍ２）とする。また、ＹＡＧレーザを用いる場合にはその第２高調波を用いパルス発振周波数１〜１００００Ｈｚとし、レーザエネルギー密度を３００〜１０００ｍＪ／ｃｍ２（代表的には３５０〜８００ｍＪ／ｃｍ２）とすると良い。そして幅１００〜１０００μｍ、例えば４００μｍで線状に集光したレーザビームを基板全面に渡って照射する。
【００８０】
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後、本発明のレーザ照射方法を適用したレーザ結晶化法により結晶質珪素膜を形成する。そして、フォトリソグラフィ法を用いて、この結晶質珪素膜を所望の形状に加工し、半導体層６０２〜６０６を形成する。
【００８１】
半導体層６０２〜６０６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。
【００８２】
次いで、半導体層６０２〜６０６を覆うゲート絶縁膜６０７を形成する。ゲート絶縁膜６０７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。
【００８３】
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。
【００８４】
次いで、図５（Ｂ）に示すように、ゲート絶縁膜６０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜６０８と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜６０９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６０８と、膜厚３７０ｎｍのＷ膜からなる第２の導電膜６０９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。
【００８５】
なお、本実施例では、第１の導電膜６０８をＴａＮ、第２の導電膜６０９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。
【００８６】
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６１０〜６１５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。
【００８７】
この後、レジストからなるマスク６１０〜６１５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。
【００８８】
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６１７〜６２２（第１の導電層６１７ａ〜６２２ａと第２の導電層６１７ｂ〜６２２ｂ）を形成する。６１６はゲート絶縁膜であり、第１の形状の導電層６１７〜６２２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。
【００８９】
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６（Ａ））第１の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６１７〜６２１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５０６〜５１０が形成される。第１の高濃度不純物領域５０６〜５１０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。
【００９０】
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６２８ｂ〜６３３ｂを形成する。一方、第１の導電層６１７ａ〜６２２ａは、ほとんどエッチングされず、第２の形状の導電層６２８〜６３３を形成する。
【００９１】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに、図６（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６２８〜６３３をマスクとして用い、第２の導電層６２８ｂ〜６３３ｂ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６２３ａ〜６２７ａおよび低濃度不純物領域６２３ｂ〜６２７ｂが形成される。
【００９２】
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６３４ａおよび６３４ｂを形成して、図６（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（試料ステージ）には１０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的には不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６３５〜６３８を形成する。
【００９３】
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６２８、６３０および第３の形状の導電層６３５〜６３８をマスクとして用い、ゲート絶縁膜６１６を選択的に除去して絶縁層６３９〜６４４を形成する。（図７（Ａ））
次いで、新たにレジストからなるマスク６４５ａ〜６４５ｃ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６４６、６４７を形成する。第１の導電層６３５ａ、６３８ａ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６４６、６４７はジボラン（Ｂ２Ｈ６）を用いたイオンドープ法で形成する。（図７（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６４５ａ〜６４５ｃ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６４６、６４７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。
【００９４】
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。
【００９５】
次いで、レジストからなるマスク６４５ａ〜６４５ｃを除去して第１の層間絶縁膜６６１を形成する。この第１の層間絶縁膜６６１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６６１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。
【００９６】
次いで、図７（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。レーザアニール法については発明実施の形態で示した方法を採用するのが好ましい。
【００９７】
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。
【００９８】
さらに、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理を行ない、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。
【００９９】
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、エキシマレーザやＹＡＧレーザ等のレーザビームを照射することが望ましい。
【０１００】
次いで、第１の層間絶縁膜６６１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６６２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。次に、第２の層間絶縁膜６６２を形成した後、第２の層間絶縁膜６６２に接するように、第３の層間絶縁膜６７２を形成する。
【０１０１】
そして、駆動回路７０６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６６３〜６６７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）との積層膜を所望の形状に加工して形成する。もちろん、二層構造に限らず、単層構造でもよいし、三層以上の積層構造にしてもよい。また、配線の材料としては、ＡｌとＴｉに限らない。例えば、ＴａＮ膜上にＡｌやＣｕを形成し、さらにＴｉ膜を形成した積層膜を所望の形状に加工して配線を形成してもよい。
【０１０２】
また、画素部７０７においては、画素電極６７０、ゲート配線６６９、接続電極６６８を形成する。（図８）この接続電極６６８によりソース配線（６３６ａと６３６ｂ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６６９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６７０は、画素ＴＦＴのドレイン領域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６５８と電気的な接続が形成される。また、画素電極６７０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。
【０１０３】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ７０１とｐチャネル型ＴＦＴ７０２からなるＣＭＯＳ回路、及びｎチャネル型ＴＦＴ７０３を有する駆動回路７０６と、画素ＴＦＴ７０４、保持容量７０５とを有する画素部７０７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。
【０１０４】
駆動回路７０６のｎチャネル型ＴＦＴ７０１はチャネル形成領域６２３ｃ、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層６２８ａと重なる低濃度不純物領域６２３ｂ（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６２３ａを有している。このｎチャネル型ＴＦＴ７０１と配線６６６で接続してＣＭＯＳ回路を形成するｐチャネル型ＴＦＴ７０２にはチャネル形成領域６４６ｄ、ゲート電極の外側に形成される不純物領域６４６ｂ、６４６ｃ、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６４６ａを有している。また、ｎチャネル型ＴＦＴ７０３にはチャネル形成領域６２５ｃ、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層６３０ａと重なる低濃度不純物領域６２５ｂ（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６２５ａを有している。
【０１０５】
画素部の画素ＴＦＴ７０４にはチャネル形成領域６２６ｃ、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域６２６ｂ（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６２６ａを有している。また、保持容量７０５の一方の電極として機能する半導体層６４７ａ、６４７ｂ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７０５は、絶縁層６４４を誘電体として、電極（６３８ａと６３８ｂの積層）と、半導体層６４７ａ〜６４７ｄとで形成している。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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平面図を図９に示す。なお、図５〜図８に対応する部分には同じ符号を用いている。図８中の鎖線Ａ−Ａ’は図９中の鎖線Ａ―Ａ’で切断した断面図に対応している。また、図８中の鎖線Ｂ−Ｂ’は図９中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断面図に対応している。
【０１０８】
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。
【実施例４】
【０１０９】
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１０を用いる。
【０１１０】
まず、実施例３に従い、図８の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図８のアクティブマトリクス基板上、少なくとも画素電極６７０上に配向膜７６７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７６７を形成する前に、アクリル樹脂膜等の有機樹脂膜を所望の形状に加工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７７２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。
【０１１１】
次いで、対向基板７６９を用意する。次いで、対向基板７６９上に着色層７７０、７７１、平坦化膜７７３を形成する。赤色の着色層７７０と青色の着色層７７１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。
【０１１２】
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の画素部の平面図を示す図９では、少なくともゲート配線６６９と画素電極６７０の間隙と、ゲート配線６６９と接続電極６６８の間隙と、接続電極６６８と画素電極６７０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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
次いで、平坦化膜７７３上に透明導電膜からなる対向電極７７６を少なくとも画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜７７４を形成し、ラビング処理を施した。
【０１１５】
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７６８で貼り合わせる。シール材７６８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７７５を注入し、封止材（図示せず）によって完全に封止する。液晶材料７７５には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図１０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。
【０１１６】
以上のようにして作製される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。
【０１１７】
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。
【実施例５】
【０１１８】
本実施例では、本発明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。
【０１１９】
図１１は本実施例の発光装置の断面図である。図１１において、基板９００上に設けられたスイッチングＴＦＴ８０３は図８のｎチャネル型ＴＦＴ７０３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ＴＦＴ７０３の説明を参照すれば良い。
【０１２０】
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。
【０１２１】
基板９００上に設けられた駆動回路は図８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ＴＦＴ７０１とｐチャネル型ＴＦＴ７０２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。
【０１２２】
また、配線９０１、９０３はＣＭＯＳ回路のソース配線、配線９０２はドレイン配線として機能する。また、配線９０４はソース配線とスイッチング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９０５はドレイン配線とスイッチング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。
【０１２３】
なお、電流制御ＴＦＴ８０４は図８のｐチャネル型ＴＦＴ７０２を用いて形成される。従って、構造の説明はｐチャネル型ＴＦＴ７０２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。
【０１２４】
また、配線９０６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、配線９０７は電流制御ＴＦＴの画素電極９１０上に重ねることで画素電極９１０と電気的に接続する電極である。
【０１２５】
なお、９１０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９１０は、上記配線を形成する前に平坦な層間絶縁膜９１１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（層間絶縁膜９１１）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。
【０１２６】
配線９０１〜９０７を形成後、図１１に示すように隔壁９１２を形成する。隔壁９１２は１００〜４００ｎｍの珪素を含む絶縁膜もしくは有機樹脂膜を所望の形状に加工して形成すれば良い。
【０１２７】
なお、隔壁９１２は絶縁膜であるため、隔壁９１２の成膜時における素子の静電破壊には注意が必要である。本実施例では隔壁９１２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。
【０１２８】
画素電極９１０の上には発光層９１３が形成される。なお、図１１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。
【０１２９】
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、高分子系有機発光材料を用いても良い。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。
【０１３０】
次に、発光層９１３の上には導電膜からなる陰極９１４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。
【０１３１】
この陰極９１４まで形成された時点で発光素子９１５が完成する。なお、ここでいう発光素子９１５は、画素電極（陽極）９１０、発光層９１３及び陰極９１４で形成されたダイオードを指す。
【０１３２】
発光素子９１５を完全に覆うようにしてパッシベーション膜９１６を設けることは有効である。パッシベーション膜９１６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。
【０１３３】
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９１３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９１３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う間に発光層９１３が酸化するといった問題を防止できる。
【０１３４】
さらに、パッシベーション膜９１６上に封止材９１７を設け、カバー材９１８を貼り合わせる。封止材９１７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９１８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。
【０１３５】
こうして図１１に示すような構造の発光装置が完成する。なお、隔壁９１２を形成した後、パッシベーション膜９１６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９１８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。
【０１３６】
こうして、プラスチック基板を母体とする絶縁体（基板９００）上にｎチャネル型ＴＦＴ８０１、ｐチャネル型ＴＦＴ８０２、スイッチングＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）８０３および電流制御ＴＦＴ（ｐチャネル型ＴＦＴ）８０４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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
さらに、図１１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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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１２を用いて説明する。なお、必要に応じて図１１で用いた符号を引用する。
【０１４１】
図１２（Ａ）は、発光素子の封止までを行った状態を示す平面図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された１００１はソース側駆動回路、１００６は画素部、１００７はゲート側駆動回路である。また、１１０１はカバー材、１１０２は第１シール材、１１０３は第２シール材であり、第１シール材１１０２で囲まれた内側には封止材１１０７が設けられる。
【０１４２】
なお、１１０４はソース側駆動回路１００１及びゲート側駆動回路１００７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）１１０５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。
【０１４３】
次に、断面構造について図１２（Ｂ）を用いて説明する。基板９００の上方には画素部１００６、ゲート側駆動回路１００７が形成されており、画素部１００６は電流制御ＴＦＴ８０４とそのドレインに電気的に接続された画素電極９１０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１００７はｎチャネル型ＴＦＴ８０１とｐチャネル型ＴＦＴ８０２とを組み合わせたＣＭＯＳ回路（図８参照）を用いて形成される。
【０１４４】
画素電極９１０は発光素子の陽極として機能する。また、画素電極９１０の両端には隔壁９１２が形成され、画素電極９１０上には発光層９１３および発光素子の陰極９１４が形成される。
【０１４５】
陰極９１４は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線１１０４を経由してＦＰＣ１１０５に電気的に接続されている。さらに、画素部１００６及びゲート側駆動回路１００７に含まれる素子は全て陰極９１４およびパッシベーション膜９１６で覆われている。
【０１４６】
また、第１シール材１１０２によりカバー材１１０１が貼り合わされている。なお、カバー材１１０１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１１０２の内側には封止材１１０７が充填されている。なお、第１シール材１１０２、封止材１１０７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１１０２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１１０７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。
【０１４７】
発光素子を覆うようにして設けられた封止材１１０７はカバー材１１０１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１１０１を構成するプラスチック基板の材料として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。
【０１４８】
また、封止材１１０７を用いてカバー材１１０１を接着した後、封止材１１０７の側面（露呈面）を覆うように第２シール材１１０３を設ける。第２シール材１１０３は第１シール材１１０２と同じ材料を用いることができる。
【０１４９】
以上のような構造で発光素子を封止材１１０７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。
【実施例６】
【０１５０】
本実施例では、実施例４や実施例５で示したような液晶表示装置や発光装置を搭載した本発明の電子機器の一例について説明する。なお、電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオコンポ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。それらの電子機器の具体例を図１３に示す。
【０１５１】
図１３（Ａ）は発光表示装置でありテレビ受像器などがこれに当たる。筐体２００１、表示部２００３、スピーカー部２００４等を含む。本発明の発光表示装置においては、表示部２００３におけるＴＦＴの動作特性を高めることができる。
【０１５２】
図１３（Ｂ）は携帯電話であり、本体２１０１、筐体２１０２、表示部２１０３、音声入力部２１０４、音声出力部２１０５、操作キー２１０６、アンテナ２１０８等を含む。本発明の携帯電話においては、表示部２１０３におけるＴＦＴの動作特性を高めることができる。
【０１５３】
図１３（Ｃ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングマウス２２０６等を含む。本発明のノート型パーソナルコンピュータは、表示部２２０３におけるＴＦＴの動作特性を高めることができる。
【０１５４】
図１３（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体２３０１、表示部２３０２、スイッチ２３０３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含む。本発明のモバイルコンピュータは、表示部２３０２におけるＴＦＴの動作特性を高めることができる。
【０１５５】
図１３（Ｅ）は携帯型のゲーム機であり、筐体２４０１、表示部２４０２、スピーカー部２４０３、操作キー２４０４、記録媒体挿入部２４０５等を含む。本発明の携帯型ゲーム機は表示部２４０２におけるＴＦＴの動作特性を高めることができる。
【０１５６】
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用い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乃至５と自由に組み合わせることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】本発明が開示する光導波路の例を示す図。
【図２】本発明が開示するレーザ照射装置の例を示す図。
【図３】本発明が開示するレーザ照射装置の例を示す図。
【図４】本発明が開示するレーザ照射装置の例を示す図。
【図５】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図６】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図７】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図８】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図９】画素ＴＦＴの構成を示す断面図。
【図１０】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１１】発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造図。
【図１２】（Ａ）発光装置の平面図。（Ｂ）発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造図。
【図１３】電子機器の一例を示す図。
【図１４】光導波路によるエネルギー分布の均一化を説明する図。
【符号の説明】
【０１５８】
１０１    光線
１０２    光導波路
１０２ａ、１０２ｂ  反射面
１０３、１０３ａ      被照射面
１０４ａ、１０４ｂ    反射面
１０５ａ、１０５ｂ    角度調節手段
１０６    偏向体
１０７    光軸
１０８    入射口径反射面間の距離
２０１    レーザ発振器
２０２ａ、２０２ｂ    球面レンズ
２０３    シリンドリカルレンズアレイ
２０４    シリンドリカルレンズ
２０５    偏向体
２０５ａ、２０５ｂ    反射面
２０６    光導波路
２０６ａ、２０６ｂ    反射面
２０７    ダブレットシリンドリカルレンズ
２０７ａ、２０７ｂ    シリンドリカルレンズ
２０８    被照射面
３０１    レーザ発振器
３０２    シリンドリカルレンズアレイ
３０３、３０４    シリンドリカルレンズ
３０５    偏向体
３０５ａ、３０５ｂ    反射面
３０６    光導波路
３０６ａ、３０６ｂ    反射面
３０７    照射面
４０１    マウント
４０２    石英板
４０３    基板
４０４    基板設置台
４０５    搬送ステージ
４０６    管
４０７ａ、４０７ｂ    反射面
４０８ａ、４０８ｂ    ゴニオメータ
４０９ａ、４０９ｂ    反射面
５００    基板
５０１    下地膜
５０１ａ、５０１ｂ    酸化窒化珪素膜
５０２    半導体膜
５０６〜５１０    高濃度不純物領域
６０２〜６０６    半導体層
６０７    ゲート絶縁膜
６０８    第１の導電膜
６０９    第２の導電膜
６１０〜６１５    マスク
６１６    ゲート絶縁膜
６１７〜６２２    第１の形状の導電層
６１７ａ〜６２２ａ    第１の導電層
６１７ｂ〜６２２ｂ    第２の導電層
６２３ａ〜６２７ａ    高濃度不純物領域
６２３ｂ〜６２７ｂ    低濃度不純物領域
６２３ｃ〜６２７ｃ    チャネル形成領域
６２８〜６３３    第２の形状の導電層
６２８ａ〜６３３ａ    第１の導電層
６２８ｂ〜６３３ｂ    第２の導電層
６３４ａ、６３４ｂ    マスク
６３５〜６３８    第３の形状の導電層
６３５ａ〜６３８ａ    第１の導電層
６３５ｂ〜６３８ｂ    第２の導電層
６３９〜６４４    絶縁層
６４５ａ、６４５ｂ、６４５ｃ    マスク
６４６    不純物領域
６４６ａ    高濃度不純物領域
６４６ｂ    不純物領域
６４６ｃ    不純物領域
６４６ｄ    チャネル形成領域
６４７    不純物領域
６４７ａ    半導体層
６４７ｂ    半導体層
６４７ｃ    半導体層
６４７ｄ    チャネル形成領域
６５８    半導体層
６６１    第１の層間絶縁膜
６６２    第２の層間絶縁膜
６６３〜６６７    配線
６６８    接続電極
６６９    ゲート配線
６７０    画素電極
６７２    第３の層間絶縁膜
７０１    ｎチャネル型ＴＦＴ
７０２    ｐチャネル型ＴＦＴ
７０３    ｎチャネル型ＴＦＴ
７０４    画素ＴＦＴ
７０５    保持容量
７０６    駆動回路
７０７    画素部
７６７    配向膜
７６８    シール材
７６９    対向基板
７７０    赤色の着色層
７７１    青色の着色層
７７２    スペーサ
７７３    平坦化膜
７７４    配向膜
７７５    液晶材料
７７６    対向電極
８０１    ｎチャネル型ＴＦＴ
８０２    ｐチャネル型ＴＦＴ
８０３    スイッチングＴＦＴ
８０４    電流制御ＴＦＴ
９００    基板
９０１〜９０７    配線
９１０    画素電極
９１１    層間絶縁膜
９１２    隔壁
９１３    発光層
９１４    陰極
９１５    発光素子
９１６    パッシベーション膜
９１７    封止材
９１８    カバー材
１００１    ソース側駆動回路
１００６    画素部
１００７    ゲート側駆動回路
１１０１    カバー材
１１０２    第１シール材
１１０３    第２シール材
１１０４    接続配線
１１０５    ＦＰＣ
１１０７    封止材
１２０１ａ、１２０１ｂ    光線
１２０２      光導波路
１２０２ａ、１２０２ｂ    反射面
１２０３    被照射面
１２０３ａ〜１２０３ｃ    領域
２００１    筐体
２００３    表示部
２００４    スピーカー部
２１０１    本体
２１０２    筐体
２１０３    表示部
２１０４    音声入力部
２１０５    音声出力部
２１０６    操作キー
２１０８    アンテナ
２２０１    本体
２２０２    筐体
２２０３    表示部
２２０４    キーボード
２２０５    外部接続ポート
２２０６    ポインティングマウス
２３０１    本体
２３０２    表示部
２３０３    スイッチ
２３０４    操作キー
２３０５    赤外線ポート
２４０１    筐体
２４０２    表示部
２４０３    スピーカー部
２４０４    操作キー
２４０５    記録媒体挿入部
【図１】
2006135308.tif 000003
【図２】
2006135308.tif 000004
【図３】
2006135308.tif 000005
【図４】
2006135308.tif 000006
【図５】
2006135308.tif 000007
【図６】
2006135308.tif 000008
【図７】
2006135308.tif 000009
【図８】
2006135308.tif 000010
【図９】
2006135308.tif 000011
【図１０】
2006135308.tif 000012
【図１１】
2006135308.tif 000013
【図１２】
2006135308.tif 000014
【図１３】
2006135308.tif 000015
【図１４】
2006135308.tif 000016